EP1915264A1 - Verfahren zur bestimmung der radaufstandskraft eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Verfahren zur bestimmung der radaufstandskraft eines kraftfahrzeuges

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EP1915264A1
EP1915264A1 EP06723500A EP06723500A EP1915264A1 EP 1915264 A1 EP1915264 A1 EP 1915264A1 EP 06723500 A EP06723500 A EP 06723500A EP 06723500 A EP06723500 A EP 06723500A EP 1915264 A1 EP1915264 A1 EP 1915264A1
Authority
EP
European Patent Office
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motor vehicle
value
wheel
contact force
level control
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06723500A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Grotendorst
Marc Nettelmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental AG filed Critical Continental AG
Publication of EP1915264A1 publication Critical patent/EP1915264A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60G2800/90—System Controller type
    • B60G2800/94—Electronic Stability Program (ESP, i.e. ABS+ASC+EMS)

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the wheel contact force of a motor vehicle wheel with a level control system, wherein the level control system comprises a control unit, a pressure source, a pressure sink and at least one pressure sensor, and wherein the motor vehicle wheel is associated with a spring element, with which the vehicle body is cushioned against the vehicle wheel ,
  • Modern motor vehicles often have at least one driving stability system, such as e.g. an anti-lock braking system (ABS) or an electronically controlled driving stability system (ABS) or an electronically controlled driving stability system (ABS) or an electronically controlled driving stability system (ABS) or an electronically controlled driving stability system (ABS) or an electronically controlled driving stability system (ABS) or an electronically controlled driving stability system (ABS) or an electronically controlled driving stability system (ABS) or an electronically controlled driving stability system (ABS) or an electronically controlled AVS.
  • ABS anti-lock braking system
  • ESP Stability Program
  • Today's driving stability programs monitor with sensors the rotation of the wheels of the motor vehicle and derive the necessary for a control process controlled variables, for example, the braking force on the individual wheels from.
  • the existing driving stability programs could be improved if, in addition to the speeds, the wheel contact forces of the individual wheels could be monitored.
  • a wheel with a low wheel contact force is to apply less braking force than a wheel with a high contact force to suppress blocking of the wheel in the same driving situation of the motor vehicle.
  • a method is known with which the wheel contact forces of the wheels of the motor vehicle can always only be determined before or after a level control procedure.
  • the invention has for its object to provide a method by which the wheel contact force of a wheel of a motor vehicle during a level control operation can be determined in a simple manner.
  • the invention achieves the advantage that in a motor vehicle having a level control system, the wheel contact forces on the wheels, to which a spring element is assigned, can be easily calculated. If each wheel of the motor vehicle is assigned a spring element, the wheel contact forces of all wheels of the motor vehicle can already be calculated during a level control procedure. There are no additional switching operations of the valves for pressure measurement or the like necessary, which increases the life of the valves or simplifies the design of the valves and thus reduces costs.
  • the level control system does not need to have components for calculating the wheel contact forces that are not already present in a conventional level control system. For this reason, the cost of a level control system in which the wheel contact forces are calculated, compared to a conventional level control system does not increase.
  • a table or a characteristic curve is stored in the control unit of the level control system, from which the first value of Radaufstandskraft from the determined value of the handheldverstellieri can be determined.
  • a second value of the wheel contact force of the motor vehicle wheel is determined as a function of the pressure in the spring element and the volume of the spring element, wherein the volume of the spring element from the cross-sectional area of the spring element and the height of the vehicle level or a second value of the wheel contact force of the vehicle wheel is retrieved from a memory of a control unit of the level control system, and the first value of the wheel contact force is compared with the second value of the wheel contact force.
  • the effective cross-sectional area of the spring element changes little or not at all depending on its deflection, as is the case, for example, with an air spring with a strictly cylindrical rolling piston.
  • the height dependence of the effective cross-sectional area of the spring element is taken into account, as claimed in claim 2.
  • the advantage of this development can be seen in the fact that the first value and the second value of the wheel contact force can be matched to each other and thus a quasi calibration of the measurement of the first value of Radaufstandskraft with the second value of Radaufstandskraft is possible.
  • This tuning can take place at fixed intervals or always after the level control process following a determination of the second value of the wheel contact force and the associated determination of the first value of the wheel contact force.
  • the first value of the Radaufstandskraft is adapted to the second value of the Radaufstandskraft.
  • the advantage of this development can be seen in the fact that the first value of the Radaufstandskraft can be adjusted during a level control process as a result of the change of external vehicle conditions to the second value of Radaufstandskraft from the stationary calculation and thus calculated exactly.
  • This adaptation can take place at fixed intervals or always after the level control operation following a determination of the second value of the wheel contact force and the associated determination of the first value of the wheel contact force.
  • the height-dependent effective cross-sectional area and the height-dependent spring stiffness of the spring element can be determined from a table or from a characteristic in a simple manner.
  • Radaufstandskraft is determined.
  • the advantage of this development can be seen in the fact that, statistically speaking, an average value of two measured values yields a more accurate value, in particular if the determination of the second value of the wheel contact force is not possible with sufficient accuracy.
  • the mean value can be formed as a geometric or arithmetic average of the first and the second value of the wheel contact force.
  • the assignment of the bonneverstell quite is adapted to the first value of the Radaufstandskraft due to the comparison of the first value of the Radaufstandskraft with the second value of Radaufstandskraft.
  • the advantage lies in the fact that the determination of the first value of the wheel contact force from the determined value of the level adjustment speed is also adapted for the future measurements and assignments to the "calibration" of the first value of the wheel contact force to the second value of the wheel contact force and thus a subsequent adjustment becomes superfluous.
  • the second value of the wheel contact force of the motor vehicle wheel is determined after switching on the ignition of the motor vehicle.
  • the advantage of this development of the invention is the fact that the second value of Radaufstandskraft always takes place after a standstill of the vehicle and possibly carried out load change of the vehicle at a standstill, so there is always a current and more accurate second value of Radaufstandskraft in the level control system.
  • the second value of the wheel contact force of the motor vehicle wheel is determined at certain variable intervals.
  • the first and / or the second value of the wheel contact force of the vehicle wheel is stored in a memory of the control unit of the level control system.
  • the spring element is an air spring.
  • the advantage lies in the fact that an assignment of Radaufstandskraft tossenverstell Anlagen at an air spring in a particularly simple manner is possible.
  • the second, stationary value of Radaufstandskraft in a level control system with air spring with the existing components of the level control system can be determined.
  • the spring element is a hydropneumatic spring element. The advantage lies in the fact that even for a level control system with hydropneumatic struts a possibility is provided to determine the wheel contact force quickly and with simple means.
  • an attenuation coefficient of a damper is taken into account.
  • the advantage of this development of the invention is the fact that even with active or semi-active level control systems with adjustable dampers or adjustment of the damper forces of the corresponding damper Radaufstandskraft considered the current damper forces.
  • the damping forces for example, in a spring element, which consists of an air spring with a hydraulic shock absorber, vary greatly and thus exert a great influence on the current Radaufstandskraft, which hereby taken into account in determining the first and / or the second value of the wheel contact force.
  • the determination of the current first and / or second value of the wheel contact force of a motor vehicle wheel is sufficiently accurate.
  • FIG. 1 shows a level control system in a schematic representation
  • FIG. 2 shows an air spring in cross-section
  • FIG. 3 shows a diagram
  • Figure 4 is a diagram.
  • FIG. 1 shows a highly schematic representation of an air suspension system as an example of a level control system for a motor vehicle, with only the necessary components for the following explanations are shown.
  • the air suspension system has air springs 2a, 2b, which are associated with the front axle of the motor vehicle, and over Air springs 2c, 2d, which are associated with the rear axle of the motor vehicle.
  • Air springs 2a to 2d a (not shown) vehicle body of the motor vehicle is resiliently mounted relative to the axes.
  • the air springs 2a, 2b are connected via a transverse line 4a and the air springs 2c, 2d via a transverse line 4b with each other in combination.
  • Each transverse line 4a, 4b contains two transverse check valves 6a, 6b and 6c, 6d, one of which is assigned to one air spring 2a to 2d.
  • the transverse line 4a, 4b communicate with another line 8, via which the air springs 2a to 2d are filled with compressed air by means of the compressor 12 or via the compressed air from the air springs 2a to 2d via the valve 14 into the atmosphere is drained.
  • the control inputs 10 of the control valves of the respective valves 6a to 6d, 14 and the compressor 12 are driven.
  • Line 8 via a pressure sensor 24 and height sensors 16, 18, 20 and 22, one of which is associated with an air spring 2a to 2d of the air suspension system.
  • the pressure sensor 24 the pressure in the air springs 2a to 2d can be measured.
  • the height sensors 16 to 22 the current altitude of the air springs 2a to 2d or the altitude of the vehicle body can be measured. How this is done in detail will be explained later.
  • Wheel bearing force FS calculated on a motor vehicle wheel according to the following formula:
  • Air spring i For example, if the second value of the wheel contact force for the
  • the calculation of the second value of the wheel contact force of a motor vehicle wheel takes place on the basis of the rest position of the vehicle body in the region of Motor vehicle wheel, ie when determining the second value of the wheel contact force, it is assumed that the vehicle body is at rest in the area of the motor vehicle. How the rest position is determined will be explained later in detail.
  • each individual air spring 2a to 2d is preferably measured stepwise for each individual air spring in order to calculate the second value of the wheel contact force.
  • the air spring 2a is explained below, as happens at standstill of the motor vehicle (almost at rest of the motor vehicle is ensured that the vehicle body is actually in the range of each vehicle wheel at rest): From the control unit 10 is first the input of the cross-check valve 6a energized, so that it goes from the ground state shown in Figure 1 in its switching state. The remaining valves 6b to 6d and the valve 14 remain in their basic state shown in FIG. The air spring 2a is then connected via the transverse line 4a and the line 8 to the pressure sensor 24.
  • the air pressure present in the air spring 2a has settled on the pressure sensor 24 and is then continuously measured over a period of time which is preferably between 1 and 5 seconds.
  • the pressure sensor 24 forms an average value from the measured values and transmits this to the control unit 10.
  • the control unit 10 the measured mean pressure value of the air spring 2a is assigned and stored (the control unit 10 is "aware" that the transmitted mean pressure value belongs to the air spring 2a, because After the pressure has been measured, the control input of the transverse blocking valve 6a is no longer supplied with current by the control unit 10, so that the latter returns to its basic state.
  • the air pressure can be measured in the air springs 2b to 2d per se in the same manner. From the control unit 10 then only the corresponding cross-blocking valve 6b to 6d is to be controlled.
  • the air pressure can also be measured during the drive of the vehicle.
  • the valve opening time of the corresponding cross-check valve then becomes extended only to a duration of about 2 to 10 seconds, so that the corresponding pressure value in an air spring 2a to 2d over a longer period at the pressure sensor 24 is applied and thus averaging over a long period is possible.
  • pressure fluctuations which are due to a fluctuation of the vehicle body to its rest position, are thus filtered out in the averaging.
  • the pressure in the air spring 2a to 2d can be measured, which is present in the rest position of the vehicle body in this air, although the vehicle body is actually not at rest.
  • a constant value can be used for the effective cross-sectional area of the air spring. This is particularly possible if it is not or only to a small extent dependent on the current height of the air spring 2a to 2d. In most cases, however, the effective cross-sectional area of the air springs 2a to 2d is a function of their current
  • Altitude is preferably determined by means of the height sensors 16 to 22 and a table or a characteristic curve (see FIG. 3) shows the effective cross-sectional area of the air spring 2 to 2d belonging to the current altitude.
  • a table or a characteristic curve shows the effective cross-sectional area of the air spring 2 to 2d belonging to the current altitude.
  • the rest position of the corresponding air spring 2a to 2d authoritative i.
  • the altitude of the air spring which is taken when the vehicle body and the wheels of the vehicle in the air spring in the vertical direction is at rest.
  • the rest position of the air springs 2a to 2d determined directly from the signal of the height sensors 16 to 22 and stored in conjunction with the corresponding air spring 2a to 2d in the control unit. If the rest position of the air springs 2a to 2d to be determined when the current altitude of the air springs 2a to 2d, eg on Due to a vibration of the Falirzeug essences or the wheels, constantly changing, so in the control unit 10, the corresponding signal of the height sensors 16 to 22 is averaged over a longer period. In this case, the fluctuations around the rest position of the air springs 2a to 2d are filtered out. The period over which averaging is preferably 15-150 seconds.
  • the stationary axle load distribution ALVT can be calculated according to the following formula:
  • This value is always between 0 and 1. If, for example, a value of 0.6 results, this means that 60% of the total vehicle mass will rest on the front axle and accordingly 40% on the rear axle.
  • the The Spotify horrinsky stellising during a level control process is determined by the temporal change in the altitude of the respective air spring i from the signals of the corresponding height sensors 16, 18, 20, 22.
  • the assignment of the first value of the Radaufstandskraft the respective motor vehicle wheel to the corresponding determined bonneverstellising carried out using a table which has previously been determined and stored in the control unit 10 of the level control system, or by means of a in the control unit 10 stored characteristic (see Fig. 4), which also the spring stiffness k; the respective air spring i taken into account in determining the first value of the wheel contact force.
  • the air spring i can be based on a constant value. This is possible in particular if it is not or only slightly dependent on the current altitude of the air spring i. Preferably, however, the height dependence of the spring stiffness k; considered.
  • a table or a characteristic is stored, from which the spring stiffness for the current height h; (t) can be determined.
  • Vehicle weight EC of the motor vehicle can be calculated as follows:
  • EG ES 2a + ES 2b + ES 2c + ES 2d
  • ALEVS ES 2a + ES 2b
  • ALEHS ES 2c + ES 2d .
  • the stationary axle load distribution ALVT can be calculated according to the following formula:
  • ALEVT ALEVS / EC
  • This value is always between 0 and 1. If, for example, a value of 0.6 results, this means that 60% of the total vehicle mass will rest on the front axle and accordingly 40% on the rear axle.
  • Foam, i means the force of the damper on the wheel i, Kuempf, i the damping coefficient of the damper on the wheel i, Vj the speed that the motor vehicle i has relative to the vehicle body.
  • H (t) the current altitude of the air spring at time t and H; (t - ⁇ t) the current altitude of the air spring i at time t - ⁇ t.
  • the damping forces are, according to the above formula to the overall wheel contact forces F total ;, according to the above formula131zuadd Schl.
  • the damping coefficient Krampf, i can be based on a constant value. If dampers with adjustable damping coefficients are used in the motor vehicle, however, the attenuation coefficient currently calculated by the control electronics of the damper is preferably taken into account in the calculation of the damping force.
  • the pressure values and height values necessary for determining the wheel contact forces mentioned above are only made by the pressure sensor 24 or by the height sensors 16 to 22 when the control unit 10 registers that the ignition of the vehicle is switched on and the doors and the boot are closed. In this case, the mass of the motor vehicle, which influences the wheel contact forces, no longer changes significantly.
  • an activation of the pressure measurement by the control unit 10 takes place only when the infernal deviation at each air spring 2a to 2d is in a tolerance range to a predetermined position for the corresponding air spring. After the control process on an axle of the motor vehicle, the control unit 10 again measures the pressure in the air springs 2a to 2d, which are assigned to the axle, because this may have changed as a result of the control process.
  • a pressure measurement is not made by the control unit 10 during a cornering of the vehicle, because of the influence of the anti-roll bars on the air springs 2a to 2d, the result could falsify.
  • a pressure measurement is not made by the control unit 10 during a level control process, so that it can be completed in the shortest possible time.
  • FIG. 2 shows an air spring 2a to 2d in cross section.
  • the bellows 26 of the air spring 2a to 2d rolls on a rolling piston 28.
  • a rolling fold 30 forms on the rolling piston 28.
  • the outer boundary circle of the effective cross-sectional area A At the point where the tangents 32 to the bellows 26 of the air spring are perpendicular to the spring force or load F, the outer boundary circle of the effective cross-sectional area A.
  • FIG. 3 shows a diagram in which the effective cross-sectional area A and the spring stiffness k of an air spring 2 a to 2 d are plotted over the height h.
  • the graph shows a characteristic curve 34, which shows the dependence of the effective
  • Cross-sectional area A of the height h reproduces.
  • the graph shows a characteristic curve 36, which reproduces the dependence of the spring stiffness k of an air spring on the height.
  • a corresponding diagram is stored for all air springs 2a to 2d, which show a different dependence, so that the control unit for calculating the wheel contact forces with knowledge of the current altitude h of the air spring the current value for the cross-sectional area A and for the spring stiffness k can determine.
  • FIG. 4 shows a diagram in which the height h of the vehicle level is plotted over the time t.
  • the level control range extends from the lowest possible level hl to the highest possible level h2.
  • the characteristic curve 40 shows the change in the height of the vehicle level over time from the lowest possible level hl to the highest possible level h2 in an empty vehicle, wherein a level change can be carried out correspondingly quickly.
  • the characteristic curve 42 shows the change in the height of the vehicle level over time from the lowest possible level hl to the highest level h2 in a fully loaded vehicle, wherein a Level change with the maximum permissible total weight takes longer.
  • the area between the two characteristic curves represents the entire level control range of the level control system of a corresponding vehicle.
  • Control unit of the level control system be stored.
  • two further characteristic curves 44 and 46 for two further defined load states are shown.
  • the determination of the first value of the wheel contact force proceeds as follows. First, the current level adjustment speed, i. the change in the height of the vehicle body over time, for example, at the beginning tl or shortly after the start of a level control process, determined. With the current height level and the determined bonneverstellica can be determined from the curves 40, 42, 44, 46 of the loading state of the vehicle.
  • a set of leveling speeds are known which correspond to the slope of the respective characteristic curve 40, 42, 44, 46 at the determined height level and one each
  • Loading state of the vehicle are assigned.
  • four level adjustment speeds, each with an associated load state, are known for a certain height level, so that with the aid of the current height level of the vehicle and the determined level adjustment speed at least or at least substantial agreement with one of the known
  • the thus determined load state of the vehicle can be assigned, for example, based on empirical data of a corresponding wheel contact force of a motor vehicle wheel of a vehicle, which corresponds to the first value of Radaufstandskraft. These data are stored for example in a memory of the level control system.
  • the number of characteristics 44, 46 between the idle-vehicle characteristic 40 and the fully-loaded vehicle characteristic 42 may be increased.
  • the assignment of the ascertained level adjustment speed to one of the level adjustment speeds known from the characteristic curves 40, 42, 44, 46 would be simpler and more precise, and their matchability or approximate matching possibility would be increased.
  • intermediate values between the characteristic values of both the level adjustment speeds and the assignable load states and the corresponding wheel contact forces can be determined using known interpolation methods or other known calculation methods.
  • the change in the amount of air or the pressure in the level control system due to temperature fluctuations and / or leakage is continuously monitored in the form of pressure measurements in the corresponding components of the level control system.
  • the influence of the pressure changes or the change in the amount of air in the level control system on the characteristic curves 40, 42, 44, 46 is taken into account by corresponding correction values.

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Niveauregelanlage, wobei die Niveauregelanlage eine Steuereinheit, eine Druckquelle und eine Drucksenke und mindestens einen Drucksensor aufweist, und wobei dem Kraftfahrzeugrad ein Federelement zugeordnet ist, mit der der Fahrzeugaufbau gegenüber dem Kraftfahrzeugrad abgefedert ist, wobei die Niveauverstellgeschwindigkeit des Fahrzeugniveaus des Fahrzeugaufbaus gegenüber dem Kraftfahrzeugrad während eines Niveauregelvorganges ermittelt wird und aus dem ermittelten Wert der Niveauverstellgeschwindigkeit ein erster Wert der Radaufstandskraft ermittelt wird.

Description

Continental Aktiengesellschaft
Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeuges
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades mit einer Niveauregelanlage, wobei die Niveauregelanlage eine Steuereinheit, eine Druckquelle, eine Drucksenke und mindestens einen Dracksensor aufweist, und wobei dem Kraftfahrzeugrad ein Federelement zugeordnet ist, mit der der Fahrzeugaufbau gegenüber dem Kraftfahrzeugrad abgefedert ist.
Moderne Kraftfahrzeuge verfügen häufig über mindestens ein Fahrstabilitätssystem, wie z.B. einem Antiblockiersystem (ABS) oder einem elektronisch geregelten
Stabilitätsprogramm (ESP), das eine ungewünschte Drehung des Kraftfahrzeuges um die Hochachse unterdrückt. Die heutigen Fahrstabilitätsprogramme überwachen mit Sensoren die Rotation der Räder des Kraftfahrzeuges und leiten daraus die für einen Regelvorgang notwendigen Regelgrößen, z.B. die Bremskraft an den einzelnen Rädern, ab. Die bestehenden Fahrstabilitätsprogramme ließen sich verbessern, wenn sich zusätzlich zu den Drehzahlen die Radaufstandskräfte der einzelnen Räder überwachen ließen. So ist es einleuchtend, dass bei einem Bremsvorgang ein Rad mit einer geringen Radaufstandskraft mit weniger Bremskraft zu beaufschlagen ist als ein Rad mit einer hohen Aufstandskraft, um in der gleichen Fahrsituation des Kraftfahrzeuges ein Blockieren des Rades zu unterdrücken. Darüber hinaus lassen sich aus den Radaufstandskräften weitere wichtige physikalische Größen des Kraftfahrzeuges, wie z.B. seine Gewichtskraft bzw. Masse des Fahrzeuges und die Achslastverteilungen berechnen. Es ist ein Verfahren bekannt, mit dem die Radaufstandskräfte der Räder des Kraftfahrzeuges immer nur vor oder nach einem Niveauregelvorgang bestimmt werden können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Radaufstandskraft eines Rades eines Kraftfahrzeuges während eines Niveauregelvorgangs auf einfache Art und Weise bestimmt werden kann.
Die Aufgabe wird gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, wobei die
Niveauverstellgeschwindigkeit des Fahrzeugniveaus des Fahrzeugaufbaus gegenüber dem Kraftfahrzeugrad während eines Niveauregelvorganges ermittelt wird und aus dem ermittelten Wert der Niveauverstellgeschwindigkeit ein erster Wert der Radaufstandskraft ermittelt wird.
Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass in einem Kraftfahrzeug, das über eine Niveauregelanlage verfügt, die Radaufstandskräfte an den Rädern, denen ein Federelement zugeordnet ist, einfach berechnet werden können. Ist jedem Rad des Kraftfahrzeuges ein Federelement zugeordnet, so können die Radaufstandskräfte aller Räder des Kraftfahrzeuges bereits während eines Niveauregelvorganges berechnet werden. Es sind keine zusätzlichen Schaltvorgänge der Ventile zur Druckmessung oder ähnlichem notwendig, was die Lebensdauer der Ventile erhöht oder die Bauart der Ventile vereinfacht und somit Kosten reduziert. Die Niveauregelanlage braucht zur Berechnung der Radaufstandskräfte nicht über Bestandteile zu verfügen, die nicht ohnehin in einer herkömmlichen Niveauregelanlage vorhanden sind. Aus diesem Grund erhöhen sich die Kosten einer Niveauregelanlage, in der die Radaufstandskräfte berechnet werden, gegenüber einer herkömmlichen Niveauregelanlage nicht.
Bei der Berechnung des ersten Wertes der Radaufstandskraft ist in der Steuereinheit der Niveauregelanlage eine Tabelle oder eine Kennlinie abgespeichert, aus der der erste Wert der Radaufstandskraft aus dem ermittelten Wert der Niveauverstellgeschwindigkeit bestimmt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist vorgesehen, dass die Zuordnung des Wertes der ermittelten Niveauverstellgeschwindigkeit zu einem ersten Wert der Radaufstandskraft in Abhängigkeit des Fahrzeugniveaus erfolgt. Der Vorteil ist, dass die Höhenabhängigkeit der Niveauverstellgeschwindigkeit infolge der Kardanik oder der geometrischen Ausbildung des Federelementes bei der Ermittlung der Radaufstandskraft mit berücksichtigt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist vorgesehen, dass ein zweiter Wert der Radaufstandskraft des Kraftfahrzeugrades in Abhängigkeit des Druckes in dem Federelement und dem Volumen des Federelementes ermittelt wird, wobei sich das Volumen des Federelementes aus der Querschnittsfläche des Federelementes und der Höhe des Fahrzeugniveaus zusammensetzt, oder ein zweiter Wert der Radaufstandskraft des Kraftfahrzeugrades aus einem Speicher einer Steuereinheit der Niveauregelanlage abgerufen wird, und der erste Wert der Radaufstandskraft mit dem zweiten Wert der Radaufstandskraft verglichen wird.
Bei der Berechnung des zweiten Wertes der Radaufstandskraft kann für die wirksame Querschnittsfläche ein fester Wert angenommen werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn sich die wirksame Querschnittsfläche des Federelementes in Abhängigkeit von ihrer Auslenkung nur wenig oder gar nicht ändert, wie dies beispielsweise bei einer Luftfeder mit einem strengzylindrischen Abrollkolben der Fall ist. Bevorzugt wird jedoch bei der Berechnung des zweiten Wertes der Radaufstandskraft die Höhenabhängigkeit der wirksamen Querschnittsfläche des Federelement berücksichtigt, so wie es auch in Anspruch 2 beansprucht ist.
Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass der erste Wert und der zweite Wert der Radaufstandskraft aufeinander abgestimmt werden können und somit quasi eine Kalibrierung der Messung des ersten Wertes der Radaufstandskraft mit dem zweiten Wert der Radaufstandskraft ermöglicht wird. Diese Abstimmung kann in zeitlich festgelegten Abständen erfolgen oder immer nach dem einer Ermittlung des zweiten Wertes der Radaufstandskraft folgenden Niveauregelvorgang und der damit einhergehenden Ermittlung des ersten Wertes der Radaufstandskraft. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist vorgesehen, dass der erste Wert der Radaufstandskraft an den zweiten Wert der Radaufstandskraft angepasst wird. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass der erste Wert der Radaufstandskraft während eines Niveauregelvorganges auch infolge der Änderung von äußeren Fahrzeugbedingungen an den zweiten Wert der Radaufstandskraft aus der stationären Berechnung angepasst und somit exakt berechnet werden kann. Diese Anpassung kann in zeitlich festgelegten Abständen erfolgen oder immer nach dem einer Ermittlung des zweiten Wertes der Radaufstandskraft folgenden Niveauregelvorgang und der damit einhergehenden Ermittlung des ersten Wertes der Radaufstandskraft. Die höhenabhängige wirksame Querschnittsfläche und die höhenabhängige Federsteifigkeit des Federelementes können aus einer Tabelle oder aus einer Kennlinie auf einfache Art und Weise bestimmt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 ist vorgesehen, dass ein Mittelwert aus dem ersten Wert der Radaufstandskraft und dem zweiten Wert der
Radaufstandskraft ermittelt wird. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass statistisch gesehen ein Mittelwert von zwei gemessenen Werten einen genaueren Wert ergibt, insbesondere wenn die Ermittlung des zweiten Wertes der Radaufstandskraft nicht mit hinreichender Genauigkeit möglich ist. Der Mittelwert kann als geometrischer oder arithmetischer Mittelwert aus dem ersten und dem zweiten Wert der Radaufstandskraft gebildet werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 ist vorgesehen, dass die Zuordnung der Niveauverstellgeschwindigkeit zu dem ersten Wert der Radaufstandskraft aufgrund des Vergleiches des ersten Wertes der Radaufstandskraft mit dem zweiten Wert der Radaufstandskraft angepasst wird. Der Vorteil ist darin zu sehen, dass die Ermittlung des ersten Wertes der Radaufstandskraft aus dem ermittelten Wert der Niveauverstellgeschwindigkeit auch für die zukünftigen Messungen und Zuordnungen an die „Kalibrierung" des ersten Wertes der Radaufstandskraft an den zweiten Wert der Radaufstandskraft angepasst wird und somit ggf. eine nachträgliche Anpassung überflüssig wird. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 ist vorgesehen, dass der zweite Wert der Radaufstandkraft des Kraftfahrzeugrades nach dem Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeuges ermittelt wird. Der Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass der zweite Wert der Radaufstandskraft immer nach einem Stillstand des Fahrzeuges und der ggf. erfolgten Beladungsänderung des Fahrzeuges im Stillstand erfolgt, sodass immer ein aktueller und genauer zweiter Wert der Radaufstandskraft in der Niveauregelanlage vorliegt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 8 ist vorgesehen, dass der zweite Wert der Radaufstandskraft des Kraftfahrzeugrades in bestimmten variierbaren Zeitabständen ermittelt wird. Der Vorteil ist darin zu sehen, dass auch nach einer erfolgten Beladungsänderung bei eingeschalteter Zündung bzw. laufendem Antriebsmotor des Fahrzeuges immer ein aktueller und genauer zweiter Wert der Radaufstandskraft in der Niveauregelanlage vorliegt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 ist vorgesehen, dass der erste und/oder der zweite Wert der Radaufstandskraft des Kraftfahrzeugrades in einem Speicher der Steuereinheit der Niveauregelanlage abgelegt wird. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass die aktuelle Radaufstandskraft des Kraftfahrzeugrades jederzeit vorhanden und abrufbar ist, z.B. für eine Anpassung der Werte zueinander, oder auch weiteren Fahrzeugsystemen über eine Verbindungsleitung mit der Steuereinheit der Niveauregelanlage jederzeit zur Verfügung steht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10 ist vorgesehen, dass das Federelement eine Luftfeder ist. Der Vorteil ist darin zu sehen, dass eine Zuordnung der Radaufstandskraft zu Niveauverstellgeschwindigkeit bei einer Luftfeder in besonders einfacher Art und Weise möglich ist. Außerdem kann der zweite, stationäre Wert der Radaufstandskraft bei einer Niveauregelanlage mit Luftfeder mit den vorhandenen Bestandteilen der Niveauregelanalge ermittelt werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 11 ist vorgesehen, dass das Federelement ein hydropneumatisches Federelement ist. Der Vorteil ist darin zu sehen, dass auch für eine Niveauregelanlage mit hydropneumatischen Federbeinen eine Möglichkeit geschaffen wird, die Radaufstandskraft schnell und mit einfachen Mittel zu ermitteln.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 12 ist vorgesehen, dass bei der Ermittlung des ersten und/oder des zweiten Wertes der Radaufstandskraft ein Dämpfungskoeffizient eines Dämpfers berücksichtigt wird. Der Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass auch bei aktiven oder semiaktiven Niveauregelanlagen mit verstellbaren Dämpfern bzw. Verstellmöglichkeiten der Dämpferkräfte der entsprechenden Dämpfer die Radaufstandskraft die aktuellen Dämpferkräfte berücksichtigt. Die Dämpferkräfte können beispielsweise bei einem Federelement, welches aus einer Luftfeder mit einem hydraulischen Stoßdämpfer besteht, stark variieren und üben somit einen großen Einfluss auf die aktuellen Radaufstandskraft aus, was hiermit bei der Ermittlung des ersten und/oder des zweiten Wertes der Radaufstandskraft berücksichtigt wird. Damit erfolgt die Ermittlung des aktuellen ersten und/oder zweiten Wertes der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades hinreichend genau.
Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden im Zusammenhang mit den nachstehenden Figuren erläutert, darin zeigt:
Figur 1 eine Niveauregelanlage in schematischer Darstellung,
Figur 2 eine Luftfeder im Querschnitt, Figur 3 ein Diagramm,
Figur 4 ein Diagramm.
Figur 1 zeigt in stark schematisierter Darstellung eine Luftfederungsanlage als Beispiel einer Niveauregelanlage für ein Kraftfahrzeug, wobei nur die für die nachfolgenden Erläuterungen notwendigen Bestandteile gezeigt sind. Die Luftfederungsanlage verfügt über Luftfedern 2a, 2b, die der Vorderachse des Kraftfahrzeuges zugeordnet sind, und über Luftfedern 2c, 2d, die der Hinterachse des Kraftfahrzeuges zugeordnet sind. Mit den Luftfedern 2a bis 2d ist ein (nicht gezeigter) Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeuges gegenüber den Achsen federnd gelagert. Die Luftfedern 2a, 2b stehen über eine Querleitung 4a und die Luftfedern 2c, 2d über eine Querleitung 4b mit einander in Verbindung. Jede Querleitung 4a, 4b enthält zwei Quersperrventile 6a, 6b und 6c, 6d, von denen jeweils eins einer Luftfeder 2a bis 2d zugeordnet ist. Darüber hinaus stehen die Querleitung 4a, 4b mit einer weiteren Leitung 8 in Verbindung, über die die Luftfedern 2a bis 2d mit Hilfe des Kompressors 12 mit Druckluft befüllt werden bzw. über die Druckluft aus den Luftfedern 2a bis 2d über das Ventil 14 in die Atmosphäre abgelassen wird. Dazu werden von der Steuereinheit 10 die Steuereingänge der entsprechenden Ventile 6a bis 6d, 14 und des Kompressors 12 angesteuert.
Über die bisher genannten Bestandteile hinaus verfügt die Luftfederungsanlage in der
Leitung 8 über einen Drucksensor 24 und über Höhensensoren 16, 18, 20 und 22, von denen jeweils einer einer Luftfeder 2a bis 2d der Luftfederungsanlage zugeordnet ist. Mit dem Drucksensor 24 kann der Druck in den Luftfedern 2a bis 2d gemessen werden. Mit den Höhensensoren 16 bis 22 kann die aktuelle Höhenlage der Luftfedern 2a bis 2d bzw. die Höhenlage des Fahrzeugaufbaus gemessen werden. Wie dies im Einzelnen erfolgt, wird später erläutert.
Mit Hilfe der in der Figur 1 dargestellten Luftfederungsanlage kann der zweite Wert der
Radaufstandskraft FS; an einem Kraftfahrzeugrad nach folgender Formel berechnet werden:
FS1 = P; x Ai; i = 2a, 2b, 2c, 2d hierin bedeuten P; der Luftdruck in der Luftfeder i und Aj der wirksame Querschnitt in der
Luftfeder i. Soll beispielsweise der zweite Wert der Radaufstandskraft für das
Kraftfahrzeugrad in der Position „vorne links" berechnet werden, wird in die Formel 1 das entsprechende Produkt für die Luftfeder 2a berechnet.
Die Berechnung des zweiten Wertes der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades erfolgt unter Zugrundelegung der Ruhelage des Fahrzeugaufbaus im Bereich des Kraftfahrzeugrades, d.h. bei der Bestimmung des zweiten Wertes der Radaufstandskraft wird davon ausgegangen, dass sich der Fahrzeugaufbau im Bereich des Kraftfahrzeuges in Ruhe befindet. Wie die Ruhelage bestimmt wird, wird im Einzelnen später erläutert.
Der Luftdruck in jeder einzelnen Luftfeder 2a bis 2d wird zur Berechnung des zweiten Wertes der Radaufstandskraft vorzugsweise schrittweise für jede einzelne Luftfeder hintereinander gemessen. Anhand der Luftfeder 2a wird im Folgenden erläutert, wie dies im Stillstand des Kraftfahrzeuges geschieht (im Stillstand des Kraftfahrzeuges ist nahezu sichergestellt, dass sich der Fahrzeugaufbau tatsächlich im Bereich eines jeden Kraftfahrzeugrades in Ruhe befindet): Von der Steuereinheit 10 wird zunächst der Eingang des Quersperrventils 6a bestromt, sodass dieses von dem in der Figur 1 gezeigten Grundzustand in seinen Schaltzustand übergeht. Die übrigen Ventile 6b bis 6d und das Ventil 14 bleiben in ihrem in der Figur 1 gezeigten Grundzustand. Die Luftfeder 2a wird dann über die Querleitung 4a und die Leitung 8 mit dem Drucksensor 24 verbunden. Nach einer Zeit von 0,2 bis 1 Sekunde hat sich am Drucksensor 24 der in der Luftfeder 2a vorliegende Luftdruck eingestellt und wird danach über einen Zeitraum, der bevorzugt zwischen 1 und 5 Sekunden liegt, ständig gemessen. Der Drucksensor 24 bildet aus den Messwerten einen Mittelwert und überträgt diesen an die Steuereinheit 10. In der Steuereinheit 10 wird der gemessene Druckmittelwert der Luftfeder 2a zugeordnet und gespeichert (der Steuereinheit 10 ist „bekannt", dass der übertragene Druckmittelwert zur Luftfeder 2a gehört, weil sie zur Druckmessung das zu dieser gehörige Quersperrventil 6a angesteuert hat). Nach erfolgter Druckmessung wird der Steuereingang des Quersperrventils 6a von der Steuereinheit 10 nicht mehr bestromt, so dass dieses wieder in seinen Grundzustand übergeht.
Der Luftdruck kann in den Luftfedern 2b bis 2d an sich auf die gleiche Art und Weise gemessen werden. Von der Steuereinheit 10 ist dann lediglich das entsprechende Quersperrventil 6b bis 6d anzusteuern.
Der Luftdruck kann so - wie oben erläutert - auch während der Fahrt des Fahrzeuges gemessen werden. Die Ventilöffnungszeit des entsprechenden Quersperrventils wird dann lediglich auf eine Dauer von ca.2 bis 10 Sekunden verlängert, so dass der entsprechende Druckwert in einer Luftfeder 2a bis 2d über einen längeren Zeitraum am Drucksensor 24 anliegt und somit eine Mittelwertbildung über einen langen Zeitraum möglich ist. Während der Fahrt in der Luftfeder 2a bis 2d auftretende Druckschwankungen, die auf eine Schwankung des Fahrzeugaufbaus um seine Ruhelage zurückzuführen sind, werden somit bei der Mittelwertbildung herausgefiltert. Somit kann durch die Mittelwertbildung auch während der Fahrt des Fahrzeuges der Druck in der Luftfeder 2a bis 2d gemessen werden, der in der Ruhelage des Fahrzeugaufbaus in dieser Luft vorliegt, obwohl sich der Fahrzeugaufbau tatsächlich nicht in Ruhe befindet.
Bei der Berechnung des zweiten Wertes der Radaufstandskraft kann für die wirksame Querschnittsfläche der Luftfeder ein konstanter Wert eingesetzt werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn diese nicht oder nur in geringem Maße von der aktuellen Höhe der Luftfeder 2a bis 2d abhängig ist. In den meisten Fällen ist die wirksame Querschnittsfläche der Luftfedern 2a bis 2d jedoch eine Funktion von ihrer aktuellen
Höhenlage. Bevorzugt wird diese deshalb mit Hilfe der Höhensensoren 16 bis 22 bestimmt und einer Tabelle oder eine Kennlinie (siehe Figur 3) wird die zu der aktuellen Höhenlage gehörige wirksame Querschnittsfläche der Luftfeder 2 bis 2d entnommen. Bei der Bestimmung der stationären Radaufstandskraft ist für die Bestimmung der Querschnittsfläche die Ruhelage der entsprechenden Luftfeder 2a bis 2d maßgebend, d.h. die Höhenlage der Luftfeder, die eingenommen wird, wenn sich der Fahrzeugaufbau und die Räder des Fahrzeuges im Bereich der Luftfeder in vertikaler Richtung in Ruhe befindet.
Wenn während der Bestimmung der Ruhelage einer Luftfeder (die gleichbedeutend und mit der Ruhelage des Fahrzeugaufbaus im Bereich dieser Luftfeder ist) keine Änderung der aktuellen Höhenlage erfolgt, wie es z.B. im Stillstand des Kraftfahrzeuges meistens der Fall ist, kann die Ruhelage der Luftfedern 2a bis 2d direkt aus dem Signal der Höhensensoren 16 bis 22 bestimmt und in Verbindung mit der entsprechenden Luftfeder 2a bis 2d in der Steuereinheit gespeichert werden. Soll die Ruhelage der Luftfedern 2a bis 2d bestimmt werden, wenn sich die aktuelle Höhenlage der Luftfedern 2a bis 2d, z.B. auf Grund einer Schwingung des Falirzeugaufbaus oder der Räder, ständig ändert, so wird in der Steuereinheit 10 das entsprechende Signal der Höhensensoren 16 bis 22 über einen längeren Zeitraum gemittelt. In diesem Fall werden die Schwankungen um die Ruhelage der Luftfedern 2a bis 2d herausgefiltert. Der Zeitraum, über den gemittelt wird, beträgt vorzugsweise 15 - 150 Sekunden.
Aus den zweiten Werten der Radaufstandskräfte FS;; i = 2a bis 2d kann die Fahrzeugsgewichtskraft FG des Kraftfahrzeuges wie folgt berechnet werden: FG = FS2a + FS2b + FS2c + FS2d Die stationären Achslasten ALVS, ALHS an der Vorderachse und an der Hinterachse können wie folgt berechnet werden: ALVS = FS2a + FS2b ALHS = FS20 + FS2d. Die stationäre Achslastverteilung ALVT kann gemäß der folgenden Formel berechnet werden:
ALVT = ALVS/FG
Dieser Wert liegt immer zwischen 0 und 1. Ergibt sich beispielsweise ein Wert von 0,6, so bedeutet dies, dass 60 % der gesamten Fahrzeugmasse auf der Vorderachse ruhen und dementsprechend 40 % auf der Hinterachse.
Die - wie oben erläutert - berechneten Größen für die Ruhelage der Luftfedern 2a bis 2d, die zweiten (stationären) Werte der Radaufstandskräfte, die Achslasten und die Fahrzeuggewichtskraft werden in der Steuereinheit 10 gespeichert und stehen dort für weitere Berechnungen zur Verfügung.
Die Niveauverstellgeschwindigkeit während eines Niveauregelvorganges wird über die zeitliche Änderung der Höhenlage der jeweiligen Luftfeder i aus den Signalen der entsprechenden Höhensensoren 16, 18, 20, 22 ermittelt. Die Zuordnung des ersten Wertes der Radaufstandskraft des jeweiligen Kraftfahrzeugrades zu der entsprechend ermittelten Niveauverstellgeschwindigkeit erfolgt anhand einer Tabelle, welche vorher ermittelt und in der Steuereinheit 10 der Niveauregelanlage abgespeichert worden ist, oder anhand einer in der Steuereinheit 10 abgespeicherten Kennlinie (s. Fig. 4), welche auch die Federsteifigkeit k; der jeweiligen Luftfeder i bei der Ermittlung des ersten Wertes der Radaufstandskraft mit berücksichtigt.
Für die Federsteifigkeit k; der Luftfeder i kann ein konstanter Wert zu Grunde gelegt werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn sie nicht oder über geringem Maße von der aktuellen Höhenlage der Luftfeder i abhängig ist. Bevorzugt wird jedoch die Höhenabhängigkeit der Federsteifigkeit k; berücksichtigt. In diesem Fall ist in der Steuereinheit 10 eine Tabelle oder eine Kennlinie (siehe Figur 3) gespeichert, aus der die Federsteifigkeit für die aktuelle Höhe h; (t) bestimmt werden kann.
Aus den ersten Werten der Radaufstandskräfte ES;; mit i = 2a bis 2d kann die
Fahrzeugsgewichtskraft EG des Kraftfahrzeuges wie folgt berechnet werden:
EG = ES2a + ES2b + ES2c + ES2d Die stationären Achslasten ALEVS, ALEHS an der Vorderachse und an der Hinterachse können wie folgt berechnet werden:
ALEVS = ES2a + ES2b
ALEHS = ES2c + ES2d.
Die stationäre Achslastverteilung ALVT kann gemäß der folgenden Formel berechnet werden:
ALEVT = ALEVS/EG
Dieser Wert liegt immer zwischen 0 und 1. Ergibt sich beispielsweise ein Wert von 0,6, so bedeutet dies, dass 60 % der gesamten Fahrzeugmasse auf der Vorderachse ruhen und dementsprechend 40 % auf der Hinterachse.
Im Folgenden wird erläutert, wie mit Hilfe der in der Figur 1 gezeigten
Luftfederungsanlage der Einfluss eines Dämpfers, von denen jeweils einer den Luftfedern
2a bis 2d zugeordnet ist, berücksichtigt werden kann. Die von einem Dämpfer ausgeübte
Kraft berechnet sich nach folgender Formel: Füämpf, i = Koämpf, i x Vi ; i = 2a, 2b, 2c, 2d
Hierin bedeuten Foämpf, i die Kraft des Dämpfers am Rad i, Küämpf, i der Dämpfungskoeffizient des Dämpfers am Rad i, Vj die Geschwindigkeit, die das Kraftfahrzeugrad i relativ zum Fahrzeugaufbau hat. Die Geschwindigkeit v;kann für jedes Rad i nach der folgenden Formel berechnet werden: vi = (Hi (t) - H1 (t - δt))/δt; i = 2a, 2b, 2c, 2d Hierin bedeutet H; (t) die aktuelle Höhenlage der Luftfeder zum Zeitpunkt t und H; (t - δt) die aktuelle Höhenlage der Luftfeder i zum Zeitpunkt t - δt.
Wenn bei der Berechnung der gesamten Radaufstandskraft die durch die Dämpfer erzeugten Kräfte berücksichtigt werden sollen, sind die Dämpfungskräfte gemäß der o.g. Formel zu den gesamten Radaufstandskräften F;, gesamt gemäß der o.g. Formel hinzuzuaddieren.
Bei der Berechnung der Dämpfungskraft kann für den Dämpfungskoeffizienten Krampf, i ein konstanter Wert zu Grunde gelegt werden. Wenn in dem Kraftfahrzeug jedoch Dämpfer mit verstellbaren Dämpfungskoeffizienten verwendet werden, wird bei der Berechnung der Dämpfungskraft bevorzugt der aktuell von der Regelelektronik des Dämpfers eingestellte Dämpfungskoeffϊzient berücksichtigt.
Die zur Bestimmung der oben erwähnten Radaufstandskräfte notwendigen Druckwerte und Höhenwerte werden mittels des Drucksensors 24 bzw. mittels der Höhensensoren 16 bis 22 nur vorgenommen, wenn die Steuereinheit 10 registriert, dass die Zündung des Fahrzeuges eingeschaltet ist und die Türen sowie der Kofferraum geschlossen sind. In diesem Fall verändert sich die Masse des Kraftfahrzeuges, die die Radaufstandskräfte beeinflusst, nicht mehr wesentlich. Darüber hinaus findet eine Aktivierung der Druckmessung durch die Steuereinheit 10 nur dann statt, wenn die Höllenabweichung an jeder Luftfeder 2a bis 2d in einem Toleranzbereichen zu einer für die entsprechende Luftfeder vorgegebenen Solllage liegt. Nach dem Regelvorgang an einer Achse des Kraftfahrzeuges wird von der Steuereinheit 10 der Druck in den Luftfedern 2a bis 2d, die der Achse zugeordnet sind, erneut gemessen, weil sich dieser auf Grund des Regelvorganges verändert haben kann. Eine Druckmessung wird von der Steuereinheit 10 nicht während einer Kurvenfahrt des Fahrzeuges vorgenommen, weil sich durch Einflüsse der Querstabilisatoren auf die Luftfedern 2a bis 2d das Ergebnis verfälschen könnte. Darüber hinaus wird eine Druckmessung von der Steuereinheit 10 nicht während eines Niveauregelvorganges vorgenommen, damit dieser in einer möglichst kurzen Zeit abgeschlossen werden kann.
Die Figur 2 zeigt eine Luftfeder 2a bis 2d im Querschnitt. Der Balg 26 der Luftfeder 2a bis 2d rollt auf einem Abrollkolben 28 ab. Dabei bildet sich am Abrollkolben 28 eine Abrollfalte 30 ab. An der Stelle, an der die Tangenten 32 an den Balg 26 der Luftfeder senkrecht zur Federkraft bzw. Tragkraft F verlaufen, liegt der äußere Begrenzungskreis der wirksamen Querschnittsfläche A.
Figur 3 zeigt ein Diagramm, in dem die wirksame Querschnittsfläche A und die Federsteifϊgkeit k einer Luftfeder 2a bis 2d über der Höhe h aufgetragen sind. Dem Diagramm ist eine Kennlinie 34 zu entnehmen, die die Abhängigkeit der wirksamen
Querschnittsfläche A von der Höhe h wiedergibt. Darüber hinaus ist dem Diagramm eine Kennlinie 36 zu entnehmen, die die Abhängigkeit der Federsteifϊgkeit k einer Luftfeder von der Höhe wiedergibt. In der Steuereinheit 10 ist für alle Luftfedern 2a bis 2d, die eine unterschiedliche Abhängigkeit zeigen, ein entsprechendes Diagramm gespeichert, so dass die Steuereinheit zur Berechnung der Radaufstandskräfte bei Kenntnis der aktuellen Höhenlage h der Luftfeder den aktuellen Wert für die Querschnittsfläche A und für die Federsteifigkeit k bestimmen kann.
Figur 4 zeigt ein Diagramm, in dem die Höhe h des Fahrzeugniveaus über der Zeit t aufgetragen ist. Der Niveauregelbereich erstreckt sich von dem tiefstmöglichen Niveau hl bis zu dem höchstmöglichen Niveau h2. Der Kennlinienverlauf 40 zeigt die Veränderung der Höhe des Fahrzeugniveaus über der Zeit von dem tiefstmöglichen Niveau hl bis zum höchstmöglichen Niveau h2 bei einem leeren Fahrzeug, wobei ein Niveauwechsel entsprechend schnell durchgeführt werden kann. Der Kennlinienverlauf 42 zeigt die Veränderung der Höhe des Fahrzeugniveaus über der Zeit von dem tiefstmöglichen Niveau hl bis zum höchstmöglichen Niveau h2 bei einem voll beladenem Fahrzeug, wobei ein Niveauwechsel mit dem dann maximal zulässigen Gesamtgewicht entsprechend länger dauert. Der Bereich zwischen den beiden Kennlinien gibt den gesamten Niveauregelbereich der Niveauregelanlage eines entsprechenden Fahrzeuges wieder. Innerhalb des Bereiches kann mindestens eine weitere Kennlinie 44, 46 für einen weiteren vorher abgestimmten und ermittelten Beladungszustand in einem Speicher des
Steuergerätes der Niveauregelanlage abgespeichert sein. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei weitere Kennlinien 44 und 46 für zwei weitere definierte Beladungszustände dargestellt.
Die Ermittlung des ersten Wertes der Radaufstandskraft läuft wie folgt ab. Zuerst wird die aktuelle Niveauverstellgeschwindigkeit, d.h. die Änderung der Höhe des Fahrzeugaufbaus über der Zeit, beispielsweise zu Beginn tl oder kurz nach Beginn eines Niveauregelvorganges, ermittelt. Mit dem aktuellen Höhenniveau und der ermittelten Niveauverstellgeschwindigkeit lässt sich aus den Kennlinien 40, 42, 44, 46 der Beladungszustand des Fahrzeuges ermitteln.
Für ein bestimmtes Höhenniveau (aktuelles, ermitteltes Höhenniveau) sind aus den Kennlinien 40, 42, 44, 46 entsprechend deren Anzahl eine Menge von Niveauverstellgeschwindigkeiten bekannt, welche der Steigung der jeweiligen Kennlinie 40, 42, 44, 46 bei dem bestimmten Höhenniveau entsprechen und die jeweils einem
Beladungszustand des Fahrzeuges zugeordnet sind. In dem dargestellten Beispiel sind für ein bestimmtes Höhenniveau also vier Niveauverstellgeschwindigkeiten mit jeweils einem zugeordneten Beladungszustand bekannt, sodass mit Hilfe des aktuellen Höhenniveaus des Fahrzeuges und der ermittelten Niveauverstellgeschwindigkeit bei Übereinstimmung oder zumindest weitgehender Übereinstimmung mit einer der bekannten
Niveauverstellgeschwindigkeiten (Steigung der Kennlinie 40, 42, 44, 46) der Beladungszustand des Fahrzeuges eindeutig ermittelbar ist. Dabei wird die ermittelte Niveauverstellgeschwindigkeit der bekannten Niveauverstellgeschwindigkeit zugeordnet, welche dieser vom Wert her am nächsten kommt. Der so ermittelte Beladungszustand des Fahrzeuges kann beispielsweise anhand von empirischen Daten einer entsprechenden Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines Fahrzeuges zugeordnet werden, was dem erster Wert der Radaufstandskraft entspricht. Diese Daten sind beispielsweise in einem Speicher der Niveauregelanlage hinterlegt.
Um die Genauigkeit der Ermittlung des ersten Wertes der Radaufstandkraft des Fahrzeuges zu erhöhen, kann die Anzahl der Kennlinien 44, 46 zwischen der Kennlinie 40 für ein leeres Fahrzeug und der Kennlinie 42 für ein voll beladenes Fahrzeug erhöht werden. Dadurch würde sich die Zuordnung der ermittelten Niveauverstellgeschwindigkeit zu einer der aus den Kennlinien 40, 42, 44, 46 bekannten Niveauverstellgeschwindigkeiten vereinfachen und präzisieren, sowie deren Übereinstimmungsmöglichkeit oder annähernde Übereinstimmungsmöglichkeit erhöhen.
Ansonsten können Zwischenwerte zwischen den Kennlinienwerten sowohl der Niveauverstellgeschwindigkeiten als auch der zuordnenbaren Beladungszustände und der entsprechenden Radaufstandskräfte mit bekannten Interpolationsverfahren oder anderen bekannten Rechenmethoden ermittelt werden. Die Veränderung der Luftmenge oder des Druckes in der Niveauregelanlage aufgrund von Temperaturschwankungen und/oder Leckage, wird laufend in Form von Druckmessungen in den entsprechenden Bestandteilen der Niveauregelanlage überwacht. Der Einfluss der Druckänderungen bzw. der Änderung der Luftmenge in der Niveauregelanlage auf die Kennlinien 40, 42, 44, 46 wird durch entsprechende Korrekturwerte berücksichtigt.
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)
2a, 2b, 2c, 2d Luftiedern
4a, 4b Querleitung
6a, 6b, 6c, 6d Quersperrventile
8 Leitung
10 Steuereinheit
12 Kompressor
14 Ablassventil
16, 18, 20, 22 Höhensensoren
24 Drucksensor
26 Balg
28 Abrollkolben
30 Falte
32 Tangente
34, 36 Kennlinie
40, 42, 44, 46 Kennlinie
A Querschnittsfläche h Höhe/Niveau oder Höhen-/Niveaulage hl tiefstes Niveau h2 höchstes Niveau

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Niveauregelanlage (1), wobei die Niveauregelanlage eine Steuereinheit (10), eine Druckquelle (12) und eine Dracksenke (14) und mindestens einen Drucksensor (24) aufweist, und wobei dem Kraftfahrzeugrad ein Federelement (2a, 2b, 2c, 2d) zugeordnet ist, mit der der Fahrzeugaufbau gegenüber dem Kraftfalirzeugrad abgefedert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Niveauverstellgeschwindigkeit des Fahrzeugniveaus des Fahrzeugaufbaus gegenüber dem Kraftfahrzeugrad während eines Niveauregelvorganges ermittelt wird und aus dem ermittelten Wert der Niveauverstellgeschwindigkeit ein erster Wert der Radaufstandskraft ermittelt wird.
2. Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Niveauregelanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung des Wertes der ermittelten Niveauverstellgeschwindigkeit zu einem ersten Wert der Radaufstandskraft in Abhängigkeit des Fahrzeugniveaus (h) erfolgt.
3. Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Niveauregelanlage (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Wert der Radaufstandskraft des Kraftfahrzeugrades in Abhängigkeit des Druckes in dem Federelement (2a, 2b, 2c, 2d) und dem Volumen des Federelementes ermittelt wird, wobei sich das Volumen des Federelementes aus der Querschnittsfläche des Federelementes (A) und der Höhe des Fahrzeugniveaus (h) zusammensetzt, oder ein zweiter Wert der Radaufstandskraft des Kraftfahrzeugrades aus einem Speicher einer Steuereinheit der Niveauregelanlage abgerufen wird, und der erste Wert der Radaufstandskraft mit dem zweiten Wert der Radaufstandskraft verglichen wird.
4. Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Niveauregelanlage (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wert der Radaufstandskraft an den zweiten Wert der Radaufstandskraft angepasst wird.
5. Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Niveauregelanlage (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelwert aus dem ersten Wert der Radaufstandskraft und dem zweiten Wert der
Radaufstandskraft ermittelt wird.
6. Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Niveauregelanlage (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung der Niveauverstellgeschwindigkeit zu dem ersten Wert der Radaufstandskraft aufgrund des Vergleiches des ersten Wertes der Radaufstandskraft mit dem zweiten Wert der Radaufstandskraft angepasst wird.
7. Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines
Kraftfahrzeuges mit einer Niveauregelanlage (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wert der Radaufstandskraft des Kraftfahrzeugrades nach dem Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeuges ermittelt wird.
8. Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines
Kraftfahrzeuges mit einer Niveauregelanlage (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wert der Radaufstandskraft des Kraftfahrzeugrades in bestimmten variierbaren Zeitabständen ermittelt wird.
9. Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Niveauregelanlage (1) nach Anspruch 3, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Wert der Radaufstandskraft des Kraftfahrzeugrades im Speicher der Steuereinheit der Niveauregelanlage abgelegt wird.
10. Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Niveauregelanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement eine Luftfeder (2a, 2b, 2c, 2d) ist.
11. Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Niveauregelanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement ein hydropneumatisches Federelement ist.
12. Verfahren zur Bestimmung der Radaufstandskraft eines Kraftfahrzeugrades eines Kraftfahrzeuges mit einer Niveauregelanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des ersten und/oder des zweiten Wertes der Radaufstandskraft ein
Dämpfungskoeffizient eines Dämpfers berücksichtigt wird.
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