DE4443810A1 - Einrichtung zur Niveauregelung von Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Niveauregelung von Fahrzeugen, mit einem Sensor und einer mit dem Sensor verbundenen elektronischen Auswerte- und Steuereinheit zur Ermittlung des Fahrzeugniveaus und Steuerung von der mit der Fahrzeugfederung zusammenwirkenden, das Fahrzeugniveau regulierenden Aktuatoren, wobei der Sensor und die Auswerte- und Steuereinheit in einem ge­ meinsamen Gehäuse integriert sind.

Bei luft- und hydropneumatisch gefederten Fahrzeugen kann der Fahrzeugaufbau unabhängig von der Beladung auf gleicher Höhe ge­ halten oder in manchen Fällen auch durch den Fahrer beliebig ver­ ändert werden. Hierzu werden die Federungselemente durch die die Niveauregelung aus führende Aktuatoren, beispielsweise Kompresso­ ren, Pumpen, Ventile, mit mehr oder weniger Luft bzw. Hydraulik­ flüssigkeit versorgt.

Zur Realisierung der Niveauregelung wird zunächst über einen Sen­ sor der Ist-Wert des Fahrzeugniveaus, also die aktuelle Niveaulage ermittelt und an eine mit dem Sensor verbundene Auswerte- und Steuereinheit geleitet, wo ein Vergleich des Ist-Werts mit dem gewünschten Soll-Wert erfolgt. Entsprechend der Abweichung wird von der Auswerte- und Steuereinheit ein Signal an die entsprechen­ den Aktuatoren gegeben und durch Beaufschlagung bzw. Entlastung der Federungselemente das Niveau entsprechend verändert.

Es sind unterschiedliche Möglichkeiten zur Erfassung des Niveaus eines Fahrzeugs bekannt. So werden beispielsweise an allen vier Rädern Niveausensoren eingesetzt, die als Drehpotentiometer ausge­ führt sind (z. B. Range Rover). Sie sind so im Achsbereich des Fahrzeugs angebracht, daß über einen Hebelmechanismus die Relativ­ bewegung zwischen Rad und Aufbau gemessen wird. Als Signal ist eine elektrische Spannung erhältlich, die sich kontinuierlich mit der Niveaulage ändert. Das Steuergerät, mit dem alle Sensoren elektrisch verbunden sind, ist im Fahrzeuginnenraum angebracht.

Eine getrennte Anbringung von Sensor und Steuergerät hat eine Auf­ wendige Verkabelung, und damit verbundene Kosten und Montageauf­ wand sowie zusätzliche Kontaktstellen als potentielle Fehlerquelle zur Folge.

Es sind auch optoelektronische Sensoren bekannt, die ebenfalls eine Winkelposition messen und über einen Hebel mit dem Fahrwerk verbunden sind (zum Beispiel Opel Omega Kombi). Aufgrund seiner Konstruktion gestattet dieser Sensor nur eine Niveausensierung in wenigen, groben Stufen. Der Sensor ist zusammen mit der Elektronik zur Auswertung der Niveaulage und zur Ansteuerung der Aktuatoren zur Niveauregulierung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.

Bei diesen bekannten Systemen muß immer eine mechanische Verbin­ dung des Sensors mit dem Fahrwerk hergestellt werden. Der dafür benötigte Bauraumbedarf wirkt sich in einem Bereich, in dem in der Regel immer wenig Platz ist, negativ aus. Mechanische Sensoren (Drehpotentiometer) sind einem starkem Verschleiß ausgesetzt. Auch wenn mit einem Niveausensor nach dem berührungslosen Meßprinzip gearbeitet wird, ist zumindest der Hebelmechanismus zur Verbindung mit dem Fahrwerk starkem Verschleiß ausgesetzt und notwendigerwei­ se immer mit den ungefederten Massen verbunden, was zu einer hohen Vibrationsbelastung und damit zu einer hohen Ausfallwahrschein­ lichkeit führt. Weiterhin nachteilig ist, daß für verschiedene Fahrzeugtypen zumindest die Anbringung und der Hebelmechanismus spezifisch ausgeführt werden müssen. Um den vollen Meßbereich aus­ zunutzen wird es vielfach auch notwendig sein, den Niveausensor für die unterschiedlichen Hebelmechanismen spezifisch auszulegen.

Zur Ermittlung der Bodenfreiheit eines Fahrzeugs offenbart die DE-A 35 38 349 eine Vorrichtung, bei der im Inneren des Dämpferrohres eines Stoßdämpfers an der Kolbenstange unter dem Kolben ein Ultra­ schallgeber befestigt ist. Dieser Ultraschallgeber sendet ein Be­ zugssignal an eine am Boden des Stoßdämpfers befestigte akustische Reflexionsplatte aus, deren reflektiertes Signal von dem Geber aufgefangen und zu der Steuer- und Auswerteelektronik geleitet wird. Diese wandelt das Gebersignal in ein zu der vom Ultraschall zurückgelegten Entfernung proportionales Spannungssignal um. Da zwischen dem unteren Stoßdämpferrohr und dem Fahrzeugrad keine Relativbewegung stattfindet, stellt der eingetauchte Kolben ein Maß für den Abstand des Teiles des Fahrzeugbodens am jeweiligen Rad zur Fahrbahnoberfläche dar.

Nachteilig an dieser Lösung ist einerseits, daß zumindest zwei Sensoren, nämlich an jeder Seite des Fahrzeugs einer, vorgesehen sein müssen, um eine einseitige Beladung bzw. ein einseitiges Ein­ tauchen des Fahrzeugrades berücksichtigen zu können. Darüberhinaus müssen Ultraschallsensorelemente zwischen Senden und Empfangen umgeschaltet werden. Bei dem nur kurzen innerhalb eines Stoßdämp­ fers zur Verfügung stehenden Weg ist es daher kaum zu vermeiden, daß die ausgesandten Schallwellen bereits reflektiert auf den Sen­ sor zurücktreffen, bevor er auf Empfang gestellt ist, wodurch eine fehlerhafte Messung erfolgt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Problemstellung besteht somit darin, die Mängel der bisher bekannten Niveauregelungseinrichtun­ gen abzustellen und eine einfache, kostengünstig herstellbare, sicher funktionierende Einrichtung zu schaffen.

Die Problemlösung erfolgt bei einer Einrichtung zur Niveauregelung von Fahrzeugen, mit einem Sensor, einer mit dem Sensor verbundenen elektronischen Auswerte- und Steuereinheit zur Ermittlung des Fahrzeugniveaus und zur Steuerung von mit der Fahrzeugfederung zusammenwirkenden, das Fahrzeugniveau regulierenden Aktuatoren, wobei der Sensor und die Auswerte- und Steuereinheit in einem ge­ meinsamen Gehäuse integriert sind dadurch, daß das Gehäuse unter dem Fahrzeugboden an diesem befestigbar ist und durch den Sensor der Abstand zwischen dem Sensor und der Fahrbahnoberfläche detek­ tierbar ist.

Durch diese Lösung ist eine kontinuierliche Erfassung der Niveau­ lage gewährleistet. Das Gehäuse kann mittig zu einer Achse ange­ ordnet werden, so daß der Einfluß unterschiedlich eingetauchter Räder in die Karosserie selbsttätig eliminiert wird. Dadurch ist die Montage am Fahrzeug deutlich vereinfacht. Durch ein gemeinsa­ mes Gehäuse für zwei Bauteile entfallen Stecker und zusätzliche Verkabelungen. Der damit einhergehende Entfall von Steckverbindun­ gen erhöht die Zuverlässigkeit der Niveauregelungseinrichtung. Durch die berührungslose Messung sind keine Verschleißteile vor­ handen.

Vorzugsweise ist der Sensor auf der die Bauelemente der Steuer- und Auswerteeinheit tragenden Leiterplatte angeordnet, wodurch eine weitere Vereinfachung bei der Herstellung gewährleistet ist.

Vorteilhaft ist, wenn als Sensor ein Ultraschallsensor Verwendung findet, weil solche Sensoren bereits als Großserienprodukte für andere Anwendungsgebiete in Fahrzeugen (beispielsweise Einparkhil­ fe) vorhanden sind. Es müssen folglich nur bereits bewährte Bau­ teile geringfügig modifiziert werden. Selbstverständlich können auch Sensoren verwendet werden, die mit Infrarot- oder elektroma­ gnetischen Wellen arbeiten.

Anhand einer Skizze soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend näher beschrieben werden.

Ein Ultraschallsensor 1 ist auf einer Leiterplatte 8 befestigt, die außerdem weitere elektronische Bauelemente 4, 5, 6, 7 zur Bildung einer an sich bekannten Auswerte- und Steuereinheit 2 aufweist. Diese Leiterplatte 8 ist in einem allseitig geschlossenen Gehäuse 3 angeordnet. Die Befestigung der Leiterplatte 8 innerhalb des Ge­ häuses 3 erfolgt so, daß der Sensor 1 durch eine in dem Gehäuse 3 vorgesehene Ausnehmung hindurchragt und mit der Oberfläche des Gehäuses 3 bündig abschließt. Die Auswerte- und Steuereinheit 2 ist mit den das Fahrzeugniveau regulierenden Aktuatoren 9, bei­ spielsweise einer Pumpe oder einem Kompressor mit entsprechenden Ventilen verbunden, die mit der Federung des Fahrzeugs in bekann­ ter Weise zusammenwirken.

An der entgegengesetzten Seite des Gehäuses 3 an der das Sensor­ element 1 abschließt sind nach außen ragende Absätze 3a, 3b vor­ gesehen, über die das Gehäuse 3 am äußeren Fahrzeugboden 10 befe­ stigbar beispielsweise anschraubbar ist.

Der Sensor 1 detektiert den relativ großen Abstand A zwischen sich und der Fahrbahnoberfläche 11. Aufgrund des feststehenden Abstan­ des B zwischen der die reflektierten Wellen empfangenden Oberflä­ che des Sensors 1 und dem Fahrzeugboden 10 kann in der Steuer- und Auswerteelektronik der zwischen dem Fahrzeugboden 10 und der Fahr­ bahnoberfläche 11 bestehende Abstand exakt und kontinuierlich er­ faßt werden.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Niveauregelung von Fahrzeugen, mit einem Sen­ sor (1), einer mit dem Sensor (1) verbundenen elektrischen Auswerte- und Steuereinheit (2) zur Ermittlung des Fahrzeug­ niveaus und Steuerung von mit der Fahrzeugfederung zusammen­ wirkenden, das Fahrzeugniveau regulierenden Aktuatoren (9), wobei der Sensor (1) und die Auswerte- und Steuereinheit (2) in einem gemeinsamen Gehäuse (3) integriert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) unter dem Fahrzeugboden (11) an diesem befestigbar ist und durch den Sensor (1) der Abstand (A) zwischen dem Sensor und der Fahrbahnoberfläche (12) detektierbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) auf der die Bauelemente (4-7) der Steuer- und Auswerteeinheit (2) tragenden Leiterplatte (8) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) ein Ultraschall-Sensor ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein elektromagnetischer Sensor ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (1) ein Infrarotsensor ist.

6. Vorrichtung zur Verwendung in der Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein allseits geschlossenes Gehäuse (3) mit darin integrierten, auf einer gemeinsamen Leiterplat­ te (8) angeordneten Sensor (1) und Auswerte- und Steuerein­ heit (2).