WO2017076730A2 - Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der höhe eines fahrzeugfahrgestells - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur bestimmung der höhe eines fahrzeugfahrgestells Download PDF

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WO2017076730A2
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Peter Csontos
Falk Hecker
Stefan PRAMS
Christoph Huber
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Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
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    • B60G2800/702—Improving accuracy of a sensor signal
    • B60G2800/7022—Calibration of a sensor, e.g. automatically

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for determining a height of a vehicle chassis, and more particularly to a vehicle chassis
  • known level sensors are designed as angle sensors, which couple via a linkage to moving parts to a change in height relative to the ground in a
  • the invention relates to a device for determining a height of a
  • Vehicle chassis relative to a component of a suspension, wherein the component moves in a change in height.
  • the device comprises at least a first acceleration sensor which is connected to the component of the
  • Wheel suspension attachable and adapted to detect an acceleration value.
  • the apparatus further comprises an evaluation unit for calculating the height of the chassis based on the detected acceleration value.
  • chassis or frame or chassis in particular the supporting parts of a vehicle to be understood, for example, to carry the body, the drive and the load.
  • the wheels hold resilient.
  • the acceleration value may be a single (scalar) value, but also a component of a vector.
  • the acceleration sensor is a multiaxial acceleration sensor, it detects three acceleration components (and thus an acceleration vector).
  • the acceleration value is thus at least one of these exemplary three components.
  • the direction in which the acceleration sensor measures the at least one acceleration value can be predetermined in accordance with a correct installation (eg perpendicular to a Surface of the component).
  • the predetermined direction may refer to at least one axis (or an axis combination) of the multi-axis acceleration sensor (eg, the x-axis, which is perpendicular to the component, for example).
  • calibration can be used to assign a specific height (zero height) to a specific measured acceleration value, so that the altitude can be determined from a change in the measured acceleration value compared to the determined value.
  • several heights can also be defined, ie several acceleration values can each be assigned to a specific one
  • Altitude value (under standardized conditions). This is particularly important if the direction of installation of the acceleration sensor should not be known, since it is only with at least two calibration points that it is certain that a specific change in the acceleration value correlates to an increase or decrease in altitude.
  • the gravitational acceleration and thus the gravitational force which can be measured by an accelerometer as well as dynamic accelerations that lead to changes in location.
  • Acceleration sensors themselves typically can not distinguish between static gravitational acceleration or dynamic acceleration. Acceleration sensors can therefore basically measure the gravitational acceleration.
  • the rotational movement of the component can be measured by an acceleration sensor.
  • the acceleration sensor detects the projection of gravitational acceleration in a particular direction (e.g., perpendicular) with respect to the component.
  • Component of the suspension for example, a wishbone or a
  • Be trailing arm which change the height of the chassis by rotating movements. If the component rotates due to the change in altitude, the projection of the gravitational acceleration will also change. This change can be taken as a measure of the height of the chassis over a reference point.
  • the reference point is freely selectable and can be defined by appropriate calibrations (eg a ground or crosspoint where the wheel is attached to the vehicle).
  • Accelerometer off to determine a change in height of the vehicle.
  • a single-axis acceleration sensor is sufficient for this measurement since only one angle of rotation has to be determined and this angle of rotation can be determined by a projection of the gravitational acceleration in the predetermined direction. It is understood that the predetermined direction has a fixed angle to the component.
  • linear (dynamic) accelerations of the component of the suspension can also be measured by the acceleration sensor. Therefore, clearly defined conditions should prevail during the measurement. If the height is to be measured statically, a suspension state of the suspension should be awaited before the rotation is measured. If, however, the height is to be measured dynamically, the dynamic acceleration during the altitude change and its duration must be determined to determine the change in altitude.
  • At least one corresponding acceleration sensor can be attached to each individual wheel suspension of the vehicle, so that a
  • the horizontal orientation of the vehicle chassis can not always
  • a second acceleration sensor can be used to detect or compensate for the orientation of the vehicle chassis by a reference acceleration measurement.
  • a second acceleration sensor can be attached to the vehicle chassis, so that a deviation from the correct horizontal position can be measured by the second acceleration sensor.
  • Acceleration sensor is thus a reference acceleration sensor, which provides a second acceleration value as a reference value and is attached to the chassis so that it can the projection of the gravitational acceleration with respect to the
  • Vehicle chassis measures The direction in which the acceleration is measured can again be predetermined (corresponding to a correct installation) or determined by calibration. Every change of the second
  • Acceleration value corresponds to a rotation of the vehicle chassis, so that the vehicle chassis may also be inclined relative to the gravitational acceleration. Therefore need not be assumed in this embodiment that the gravitational acceleration acts perpendicular to the vehicle chassis, but the
  • Reference acceleration sensor (second acceleration sensor) automatically provides the corresponding reference point, with respect to which the deviation or
  • the second acceleration sensor can also be used for plausibility analyzes.
  • a comparison of the detected acceleration values can be used to exclude other disturbances.
  • An acceleration sensor at least a second acceleration sensor, wherein the at least one second acceleration sensor is attachable to the vehicle chassis and adapted to detect a reference acceleration value, which optionally has a predetermined reference direction with respect to the vehicle chassis. Accordingly, the evaluation unit may be configured to use the reference acceleration value to calculate the height of the chassis
  • the device can have at least one further acceleration sensor, wherein the at least one further acceleration sensor can be attached to a further component of a further wheel suspension.
  • This at least one further acceleration sensor can detect (at least) a further acceleration value.
  • the evaluation unit may be further configured to use the further acceleration value when calculating the height of the chassis
  • multiaxial acceleration sensors can also compensate.
  • the first and / or the at least one second acceleration sensor and / or the further acceleration sensors comprise a multiaxial acceleration sensor for determining further
  • the evaluation unit can be designed to detect or compensate for interferences in particular, the disturbing influences being a rotation of the vehicle chassis and / or influences of the roadway and / or influences of elasticities of bearings and / or further environmental influences (eg temperature or electromagnetic fields).
  • the disturbing influences being a rotation of the vehicle chassis and / or influences of the roadway and / or influences of elasticities of bearings and / or further environmental influences (eg temperature or electromagnetic fields).
  • the elasticity relates, for example, to the wheel bearing or wheel suspension and can falsify the result due to the play in different directions of movement.
  • multi-axis acceleration sensors can determine multiple acceleration values in several predetermined directions (axes). These axes are fixed internally and are placed in a predetermined relationship (for example, to the component) when attached.
  • Multi-axis acceleration sensors especially three-axis
  • Acceleration sensors offer the advantage, the direction of gravitational acceleration with respect to the vehicle chassis or the component of the suspension exactly to determine (ie not just the respective projection). Thus, in particular rotations of the vehicle chassis as a whole or even unevenness of the ground can be detected and compensated accordingly. For example, if it is determined by a triaxial acceleration sensor that the
  • Vehicle chassis is in the horizontal position (i.e.
  • Gravity vector is perpendicular to the vehicle chassis or on a correspondingly defined level), but by at least one wheel a change in height is detected, it can be concluded that the corresponding wheel either a survey or a depression of the ground is because the vehicle frame itself typically can not or only very limited twist into each other. Since three-axis acceleration sensors are also able to determine the orientation of the gravitational acceleration in space, any rotations of the chassis can be detected in space and taken into account accordingly.
  • the measuring accuracy increases in the height determination.
  • the multiaxial acceleration sensors provide redundancy in the system which is used to detect and compensate for erroneous
  • Measurements can be used. For example, a comparison of the different height measurements on different wheels of the vehicle can be performed.
  • the device may include at least one yaw rate sensor configured to detect a rotation of the vehicle chassis and / or a portion of the suspension.
  • the at least one rotation rate sensor can be any suitable rotation rate sensor.
  • the evaluation unit can be further configured to control the rotation of the
  • Vehicle chassis and / or the part of the suspension in the determination of the height to use or check the detected rotation rate for example, for their plausibility or to make this possible.
  • acceleration sensors are used to measure acceleration values, it is advantageous to calibrate the acceleration sensors perform. This can be done, for example, by the fact that after
  • the evaluation unit can be informed that the corresponding values which the acceleration sensors supply for this position define the zero point, so that based on this, further changes which are detected later in the operation are interpreted as a change to this zero point or zero height. Therefore, in further embodiments, the evaluation unit is designed to carry out a calibration of the at least one acceleration sensor for determining a reference height, wherein during the calibration, the vehicle chassis is in a predetermined position and location. The mentioned calibration can happen once (eg during the production of the
  • Acceleration sensors can result, be compensated accordingly.
  • the evaluation unit is designed to carry out the calculation of the height repeatedly, and comprises a filter module for filtering dynamic disturbances.
  • Repeated height calculations may, for example, be subject to a certain range of variation and may not always deliver exactly the same value, even if the state of charge of the vehicle has not changed. Therefore, it is advantageous if, in the altitude calculation, the acquisition of the acceleration values in a certain time interval (for example 5 s, 10 s or 20 s) is carried out several times and dynamic over an exemplary averaging
  • Disturbances are filtered out. For example, when loading the
  • Vehicle come to the fact that the vehicle is exposed to certain vibrations, which leads to a distortion of the detected altitude. However, if the height detection repeatedly over a longer period of time, corresponding erroneous values can be eliminated.
  • the first acceleration sensor and / or the at least one second acceleration sensor and / or the further acceleration sensors may be based on at least one of the following measurement methods: a microelectronic mechanical acceleration measurement, a thermodynamic
  • Acceleration measurement a gravity pendulum acceleration measurement.
  • thermodynamic acceleration sensor and / or a gravity pendulum acceleration sensor.
  • these acceleration sensors are merely examples that are particularly suitable for various applications.
  • MEMS sensors are typically very small
  • Acceleration sensors and also gravity pendulum acceleration sensors are advantageous in that they already bring about a certain inertia, which leads to the fact that dynamic fluctuations or vibrations can be compensated.
  • the evaluation unit is further configured to perform a test for a correct installation of the first acceleration sensor and / or the second acceleration sensor, wherein the test is a
  • Acceleration measurement during vehicle acceleration and an output of an error message in a misincorporation includes.
  • This test may be performed, for example, such that first (for example, in an unloaded state or another predetermined state) an acceleration measurement of one or more acceleration sensors are performed.
  • This measurement can be performed, for example, in an idle state or at least in a state of defined force, where, for example, only the gravitational acceleration works and no dynamic acceleration.
  • an acceleration (or deceleration) of the vehicle occurs and during acceleration (or deceleration)
  • a second acceleration measurement is performed. From this second acceleration measurement, the direction of travel of the vehicle can be determined, since the acceleration or deceleration to a force effect in
  • one of said acceleration sensors may be integrated in the evaluation unit (e.g., housed in a common housing). It is also possible for an own evaluation unit (or evaluation module) to be integrated in each or several of the acceleration sensors mentioned. These evaluation modules can then communicate with one another or define a main evaluation module which exchanges data with all other evaluation modules or with the corresponding acceleration sensors directly or indirectly (via the corresponding evaluation modules). Therefore, in the context of the present invention, the evaluation unit should not be limited by the fact that it may comprise only a single logic circuit, but rather may also be given by a combination of evaluation modules.
  • the present invention also relates to a chassis with at least one suspension having a component which moves with a change in height and comprising one of the aforementioned devices.
  • the suspension may include, for example, a trailing arm and / or a control arm, and the first acceleration sensor may be attached to the trailing arm or to the control arm.
  • the attachment of the acceleration sensors can be as close to a
  • Fulcrum of the component eg the trailing arm or wishbone or a linkage
  • This offers the advantage that vibration effects of rotating wheels can be suppressed.
  • acting on an acceleration sensor which - if possible - can be placed directly on the pivot point, no or only a small dynamic acceleration or only an angular acceleration (to which the acceleration sensors react less sensitive). Therefore, in this case, only the changed direction of rotation of the component (eg the trailing arm or wishbone or a linkage) done.
  • the first acceleration sensor is mounted in that portion of the component that is closer to the pivot point of the component than at a wheel attachment point (e.g., axle). It is understood that the wheel need not be attached directly to the wheel attachment point. There may be further vehicle components between the wheel and the component. Therefore, the Radbefest Trentstician should be understood as a crosspoint to which the wheel can couple directly or indirectly.
  • the acceleration sensor may be arranged in the available packaging space along the component as close as possible to the fulcrum of the component in order to achieve the above-mentioned advantages.
  • a plurality of the acceleration sensors described above are arranged on a plurality of wheel suspensions and / or on one or more axles.
  • the acceleration sensors are via a
  • the evaluation unit can compensate for erroneous measurements by comparing the sensor values.
  • the common evaluation unit data from all
  • the present invention also relates to a vehicle having one of the chassis and / or suspensions previously described.
  • the present invention also relates to a method of determining a height of a vehicle chassis relative to a component of a vehicle chassis
  • At least one first acceleration sensor is attached to the component of the suspension.
  • the method comprises the steps of: receiving (or detecting) an acceleration value having a predetermined direction with respect to the component from the first acceleration sensor, and calculating the height of the chassis based on the received acceleration value and the predetermined direction.
  • This method may also be implemented or stored in the form of instructions in software or on a computer program product, wherein stored instructions are capable of performing the steps of the method when the method is run on a processor (e.g., in a vehicle control unit). Therefore, the present invention also relates to computer program product having software code (software instructions) stored thereon configured to perform any of the above-described methods / functions when the software code is executed by a processing unit.
  • the processing unit may be any form of computer or vehicle control unit having a corresponding microprocessor capable of executing a software code.
  • Air springs or shock absorbers required and in particular, it does not require
  • Embodiments thus provide a sensor unit for level (altitude) sensing of the vehicle for level control (ELC), for example in trucks.
  • the device according to the present invention does not require any increased Installation effort on the vehicle and no attachment of additional
  • Components such as the linkage for the articulation of the sensor.
  • FIG. 10 shows a flowchart of a method for determining a height of a vehicle chassis according to embodiments of the present invention.
  • Fig. 1 shows an apparatus for determining a height h of a vehicle chassis relative to a component of a suspension (not shown in Fig. 1), wherein the component moves with a change in the height Ah.
  • the device comprises an acceleration sensor unit 100 with at least one first
  • Acceleration sensor 1 10 which is attachable to the component of the suspension and can measure an acceleration value a1.
  • the acceleration value a1 is detected with respect to the component in a predetermined direction (to be indicated by the arrow). Therefore, the acceleration value is defined in the
  • Acceleration sensor 1 10 itself should only be a 1-axis sensor.
  • the device comprises an evaluation unit 200 for calculating the height h or the height change Ah of the chassis based on the detected
  • the acceleration sensor unit 100 may include one or more
  • Acceleration sensors include those at various points of the vehicle can be arranged and not necessarily in direct contact with each other.
  • the acceleration sensors can each send data to the evaluation unit 200.
  • the evaluation unit 200 may comprise a plurality of modules, which may also be attached to different positions on the vehicle.
  • Acceleration sensors be integrated and a main module can communicate with the individual evaluation modules.
  • the acceleration sensor 110 can be connected to any component of the
  • Vehicle lift is rotated so that the acceleration sensor rotates relative to the gravitational acceleration g.
  • the acceleration sensor 110 may also move in height during the rotation. The twisting causes the direction of the gravitational acceleration vector g to change and thus the detected acceleration values a1 also change.
  • the gravitational acceleration vector g is perpendicular to the vehicle component. If the acceleration sensor measures exactly this component, the measured acceleration value is maximum. However, when the vehicle component is rotating, the measured acceleration value corresponding to the rotation becomes smaller until it has a value of zero (if possible) after rotation through 90 ° (assuming that the vehicle is not additionally accelerated). Thus, the measured acceleration value is a measure of the rotation of the
  • Vehicle component and can therefore be used to calculate the suspension height.
  • the height detection is therefore carried out by means of an indirect measurement of an angle through the at least one acceleration sensor 1 10 at a suitable
  • Chassis component Since the vehicle is always exposed to the gravitational acceleration g, the acceleration sensor 110 can always be positioned such that the ascertained acceleration values always include the gravitational acceleration g or more precisely a specific projection component of the gravitational acceleration vector g.
  • embodiments are not limited to static height measurements. It is also possible that, for example, starting from a known zero point, a dynamic change in height is determined by linear accelerations (upwards or downwards), in which case the linear acceleration acts in addition to the gravitational acceleration and leads to a change in position. By a time course of the linear acceleration, the height change Ah can also be calculated. As long as the vehicle chassis has a fixed orientation (eg horizontal position), an acceleration sensor is sufficient to determine the height. However, the exact location of the vehicle chassis is often not known exactly. It can change, for example, when loading. Therefore, an optional reference sensor
  • the chassis For example, be mounted directly on the chassis to determine the location of the chassis, which can then be taken into account in the height determination accordingly.
  • Fig. 2 shows further details of an exemplary arrangement of the device on a vehicle chassis 50 with a component 60 of the suspension.
  • a second acceleration sensor 120 is attached to the vehicle chassis 50 and the first acceleration sensor 110 is at
  • the suspension component 60 is connected to the vehicle chassis 50 in such a way that it rotates about a pivot point 80 when the height h of the vehicle chassis 50 is changed and up to a wheel attachment point 65 (eg wheel axle or structure to which the wheel is coupled) can) extends.
  • the fulcrum 80 may be part of the vehicle chassis 50, for example, but need not. Rather, it is also possible that a linkage is formed, so that several components in a
  • Wheel axle or a subsoil changes. These optional intermediate structures should be represented by the dashed line. If the vehicle is in a horizontal position, the second acceleration sensor 120 measures the gravitational acceleration g, which points vertically downwards (ie, perpendicular to the illustrated vehicle chassis 50). In this case, the second acceleration sensor 120 is not mandatory.
  • the first acceleration sensor 120 measures the gravitational acceleration g, which points vertically downwards (ie, perpendicular to the illustrated vehicle chassis 50). In this case, the second acceleration sensor 120 is not mandatory.
  • acceleration sensor 110 measures the acceleration a1 acting perpendicular to component 60, i. a projection a1 of the gravitational acceleration g in a predetermined direction with respect to the component 60.
  • the predetermined direction is, for example, the illustrated vertical projection and is indicated by the arrow direction.
  • the acceleration sensors 110, 120 are single-axis sensors and measure only accelerations in a first sensor direction a1 or in a second sensor direction a2, then both sensors 1 10, 120
  • the difference between the measured values is a measure of the relative rotation of the component 60 relative to the vehicle chassis 50 or the angle a.
  • Vehicle chassis or the component 60 is required, but this
  • Component in the static i. dormant case, can be measured. If this can not be guaranteed, the additional dynamic acceleration (eg via multi-axis acceleration sensors) can be detected and
  • multi-axis acceleration sensors are also able to detect torsions in any direction and to compensate for them by a suitable calculation in the evaluation unit.
  • 3D sensors are able to determine superimposed accelerations due to influences of the road surface or elasticities of a bearing. Such dynamic disturbances from the road, which can affect measuring signals, can then be filtered out. This can be implemented by the evaluation unit, which may have corresponding filters. This enables interesting strokes to be determined for the application and all disturbing influences as far as possible
  • the first acceleration vector a1 is given by: and the second acceleration vector a2 given by:
  • the predetermined directions are selected so that both vectors are perpendicular to the component 60 (e.g., trailing arm) and the chassis 50, respectively.
  • the angle between the two vectors is the angle ⁇ between the
  • Vehicle chassis 50 and component 60 (since line h is parallel to a1 and line H is parallel to a2). This angle is obtained by a scalar product of the two vectors (a1 e a2) or after conversion: ala2
  • Wheel attachment point 65 represents. From the height value h, of course, the height can be determined via a background (with knowledge of the wheel diameter) or any other height value (such as the further height H).
  • Acceleration sensor 1 10 is attached to a simple rotatable arm 60. It is understood that the invention is not limited thereto. Rather, a general linkage can be present, so that the size "r" is to be replaced by a transfer function and the concrete invoices become more complex.However, since the transfer function is known for the specific cases, the calculation can be adapted without great effort ,
  • the first acceleration sensor 1 10 is arranged as close as possible to the pivot point 80, since only the movements at the pivot point 80
  • Acceleration or the direction can be measured, a rotation of the acceleration sensor 1 10 can be detected at this pivot point.
  • a calibration is also performed. During the calibration, a zero point (zero height) can be set so that the acceleration sensors 110, 120 can measure deviations therefrom.
  • Zero point for example, define a height of the vehicle in the unloaded state on a level surface.
  • the evaluation unit 200 can perform a correct height determination with respect to the zero height.
  • the calibration can be
  • the calibration can also be repeated in periodic sections or during operation for example, aging effects and offsets in the capture of
  • Acceleration values must be considered accordingly.
  • the calibration of the device can be performed, for example, by hand by adjusting the linkage. It is also possible to achieve the calibration of the system in a workshop via a diagnostic interface.
  • a separate acceleration sensor unit for each wheel, as shown in FIG. 2, or to accommodate an acceleration unit in the vehicle for each axle.
  • an additional error compensation in operation by comparing different sensors with each other is possible.
  • the sensors with respect to a suspension or sensors at different wheels with each other via a so-called CAN bus communicate with each other and compare the sensor values.
  • a central evaluation unit may also be present in order there to make a corresponding comparison of the sensor data
  • the corresponding measuring cells may be constructed micromechanically (i.e., as so-called MEMS sensors) or else the inclination measurement is carried out by so-called inertial sensors.
  • MEMS sensors micromechanically
  • inertial sensors are suitable
  • thermodynamic acceleration sensors or gravity pendulum acceleration sensors.
  • Such inert sensors already perform averaging of sensor data over a certain period of time, so that disturbing dynamic fluctuations can already be suppressed.
  • a determination of the correct orientation of the acceleration sensors 110, 120 is made. For example, in a dormant or force-free state (i.e., gravity only acts) of the vehicle, the gravitational acceleration vector may first be detected. From the recorded
  • Acceleration values can be inferred if the person (s) concerned
  • Acceleration sensor (s) is / are correctly oriented. A gravitational acceleration that after shows, for example, indicates a wrong installation. In addition, during a rectilinear acceleration ride of the vehicle also the
  • FIG. 3 shows a flow chart of a method for determining a height of a vehicle chassis relative to a component 60 of a suspension according to embodiments of the present invention.
  • the component 60 moves with a change in the height h, wherein at least a first acceleration sensor 1 10 is attached to the component 60 of the suspension.
  • the method comprises the steps of: receiving S1 10 an acceleration value a1 having a predetermined direction with respect to the component 60 from the first one
  • Accelerometer 1 10 and calculating S200 the height h of the chassis 50 based on the received acceleration value a1 and the predetermined direction.
  • the functions described above are provided as further optional method steps and can be implemented in a vehicle control unit.
  • the method may also be computer implemented, i. it can through
  • Instructions stored on a storage medium are able to perform the steps of the method when it runs on a processor.
  • the instructions typically include one or more instructions that appear differently on different media in or peripheral to one another
  • Control unit (with a processor) may be stored, which, when read and executed by the control unit, cause the control unit to perform functions, functions and operations necessary to carry out a method according to the present invention.
  • embodiments provide level (height) sensing via measurement of the position of the vehicle body relative to a suitable axle component.
  • tilt sensors or acceleration sensors are used according to the present invention, which are in particular able to measure the static acceleration of gravity as an acceleration value (or a corresponding projection thereof).
  • the vehicle height is determined by measuring the inclination of a suitable chassis component 60 (eg, a connector between the vehicle chassis and the axle) as compared to a vehicle chassis tilt.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung zur Bestinnnnung einer Höhe (h) eines Fahrzeugfahrgestells (50) relativ zu einer Komponente (60) einer Radaufhängung ist offenbart, wobei die Komponente (60) sich bei einer Änderung der Höhe (h) bewegt. Die Vorrichtung umfasst zumindest einen ersten Beschleunigungssensor (110), der an der Komponente (60) der Radaufhängung anbringbar und ausgebildet ist, um einen Beschleunigungswert (a1) zu erfassen. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Auswerteeinheit (200) zum Berechnen der Höhe (h) des Fahrgestells (50) basierend auf dem erfassten Beschleunigungswert (a1).

Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Höhe eines Fahrzeugfahrgestells Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung einer Höhe eines Fahrzeugfahrgestells und insbesondere auf eine
Niveausensierung mittels Beschleunigungsmessung.
Bei Nutzfahrzeugen (z.B. ein LKW oder ein Sattelzugmaschine) besteht häufig ein Bedarf, die Höhe des Fahrzeugfahrgestells relativ zu einem Untergrund oder einer Radachse zu ermitteln und basierend darauf Anpassungen vorzunehmen. Wenn beispielsweise eine Zugmaschine an einen Auflieger ankoppeln möchte, sollte die Höhe der Zugmaschine möglichst genau an die Höhe des Aufliegers angepasst sein.
Ähnliches gilt auch für Laderampen, an deren Höhe ein Nutzfahrzeug ausgerichtet werden sollte, um ein Beladen und Entladen zu erleichtern. Außerdem ist es häufig sinnvoll, einseitige Belastungen bestimmter Räder, die beispielsweise durch eine ungleichmäßige Beladung entstehen können, zu ermitteln. Dazu sollte die Höhe an jeder Radaufhängung entsprechend erfassbar und wenn nötig einstellbar sein, um so eine möglichst horizontale Lage des Nutzfahrzeuges zu erreichen.
Bei konventionellen Systemen wird zur Ermittlung der Höhe eine Hubbewegung in eine Drehbewegung umgewandelt, die ihrerseits dann gemessen wird. So sind bekannte Niveausensoren als Winkelsensoren ausgeführt, die über ein Gestänge an bewegliche Teile koppeln, um eine Änderung der Höhe relativ zu dem Untergrund in eine
Winkeländerung umzuwandeln. Diese Winkeländerung wird dann gemessen. Bei weiteren konventionellen Systemen (z.B. in PKWs) werden Sensoren beispielsweise im Rahmen der Fahrwerksregelung im Stoßdämpfer integriert, die dann bei Bewegungen des Stoßdämpfers Höhenänderungen messen können. Nachteile dieser konventionellen Systeme bestehen darin, dass einerseits ein zusätzliches Gestänge erforderlich ist, um Bewegungen der Radaufhängung als Drehbewegungen an die Sensoren entsprechend weiterzuleiten. Andererseits erfordert die Integration von Sensoren in Stoßdämpfern einen Mehraufwand, wodurch die Herstellungsprozesse aufwendiger werden und außerdem zusätzlicher Bauraum in den bereits existierenden Komponenten verfügbar sein muss, um die entsprechenden Sensoren unterzubringen. Daher besteht ein Bedarf nach einer Höhenbestimmung eines Fahrzeuges, die sich einfach umsetzen lässt und keine Integration in bestehende Fahrwerkskomponenten erfordert.
Die obengenannte technische Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Höhe nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Bestimmung einer Höhe nach Anspruch 14 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte
Weiterbildungen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Höhe eines
Fahrzeugfahrgestells relativ zu einer Komponente einer Radaufhängung, wobei die Komponente sich bei einer Änderung der Höhe bewegt. Die Vorrichtung umfasst zumindest einen ersten Beschleunigungssensor, der an der Komponente der
Radaufhängung anbringbar und ausgebildet ist, um einen Beschleunigungswert zu erfassen. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Auswerteeinheit zum Berechnen der Höhe des Fahrgestells basierend auf dem erfassten Beschleunigungswert.
Als Fahrgestell oder Rahmen oder Chassis sollen insbesondere die tragenden Teile eines Fahrzeuges verstanden werden, die beispielsweise die Karosserie, den Antrieb und die Last zu tragen. An dem Fahrgestell sind Radaufhängungen befestigt, die Räder federnd halten.
Der Beschleunigungswert kann ein einzelner (skalarer) Wert sein, aber auch eine Komponente eines Vektors sein. Wenn beispielsweise der Beschleunigungssensor ein mehrachsiger Beschleunigungssensor ist, erfasst er drei Beschleunigungskomponenten (und somit einen Beschleunigungsvektor). Der Beschleunigungswert ist somit zumindest eine dieser beispielhaften drei Komponenten. Die Richtung, in der der Beschleunigungssensor den zumindest einen Beschleunigungswert misst, kann entsprechend zu einem korrekten Einbau vorbestimmt sein (z.B. senkrecht auf einer Oberfläche der Komponente stehen). Bei einem mehrachsigen Sensor kann beispielsweise die vorbestimmte Richtung sich auf zumindest eine Achse (oder eine Achsenkombination) des mehrachsigen Beschleunigungssensors beziehen (z.B. die x- Achse, die beispielsweise senkrecht auf der Komponente steht). Falls keine bestimmte Ausrichtung vorliegt, kann über eine Kalibrierung einem bestimmten gemessenen Beschleunigungswert eine bestimmte Höhe (Nullhöhe) zugewiesen werden, so dass aus einer Änderung des gemessenen Beschleunigungswertes gegenüber dem bestimmten Wert die Höhe bestimmbar ist. Bei der Kalibrierung können ebenfalls mehrere Höhen (Kalibrierungspunkte) festgelegt werden, d.h. mehrere Beschleunigungswerte können jeweils einem bestimmten
Höhenwert (unter genormten Bedingungen) zugewiesen werden. Dies ist insbesondere wichtig, wenn die Einbaurichtung des Beschleunigungssensors nicht bekannt sein sollte, da erst bei zumindest zwei Kalibrierungspunkte feststeht, dass eine bestimmte Änderung des Beschleunigungswertes zu einem Anstieg oder zu einem Abfall in der Höhe korreliert.
Es versteht sich, dass eine Beschleunigung physikalisch nichts anderes ist als eine Kraft, die nicht notwendigerweise zu einer Bewegungsänderung führen muss.
beispielsweise wirkt auf einen ruhenden Körper die Erdbeschleunigung und somit die Erdanziehungskraft, die durch einen Beschleunigungssensor ebenso gemessen werden kann wie dynamische Beschleunigungen, die zu Ortsänderungen führen.
Beschleunigungssensoren selbst können typischerweise nicht zwischen einer statischen Erdbeschleunigung oder einer dynamischen Beschleunigung unterscheiden. Beschleunigungssensoren können daher grundsätzlich auch die Erdbeschleunigung messen.
Da sich die Richtung der Erdbeschleunigung bei einer Drehbewegung ändert, kann die Drehbewegung der Komponente durch einen Beschleunigungssensor gemessen werden. Der Beschleunigungssensor erfasst dazu die Projektion der Erdbeschleunigung auf eine bestimmte Richtung (z.B. senkrecht) bezüglich der Komponente. Die
Komponente der Radaufhängung kann beispielsweise ein Querlenker oder ein
Längslenker sein, die durch drehende Bewegungen die Höhe des Fahrgestells ändern. Wenn sich durch die Höhenänderung die Komponente dreht, wird sich ebenfalls die Projektion der Erdbeschleunigung ändern. Diese Änderung kann als ein Maß für die Höhe des Fahrgestells über einen Bezugspunkt genommen werden. Der Bezugspunkt ist frei wählbar und kann durch entsprechende Kalibrierungen definiert werden (z.B. ein Untergrund oder einen Koppelpunkt, an dem das Rad an dem Fahrzeug befestigt ist).
Wenn im einfachsten Fall davon ausgegangen wird, dass das Fahrzeugfahrgestell selbst sich in einer horizontalen Lage befindet, d.h. der Erdbeschleunigungsvektor senkrecht auf diese horizontale Lage wirkt, reicht bereits ein einziger
Beschleunigungssensor aus, um eine Höhenänderung des Fahrzeuges festzustellen. Darüber hinaus reicht für diese Messung ein einachsiger Beschleunigungssensor aus, da nur ein Drehwinkel ermittelt werden muss und dieser eine Drehwinkels durch eine Projektion der Erdbeschleunigung auf die vorbestimmte Richtung ermittelbar ist. Es versteht sich, dass die vorbestimmte Richtung einen festen Winkel zur Komponente hat.
Zusätzlich können auch lineare (dynamische) Beschleunigungen der Komponente der Radaufhängung durch den Beschleunigungssensor gemessen werden. Daher sollten während der Messung klar definierte Bedingungen herrschen. Wenn die Höhe statisch gemessen werden soll, sollte ein Ruhezustand der Radaufhängung abgewartet werden, bevor die Verdrehung gemessen wird. Wenn allerdings die Höhe dynamisch gemessen werden soll, ist die dynamische Beschleunigung während der Höhenänderung und deren Dauer zu ermitteln, um daraus die Änderung der Höhe zu ermitteln.
Optional kann an jeder einzelnen Radaufhängung des Fahrzeuges zumindest ein entsprechender Beschleunigungssensor angebracht werden, so dass ein
gleichmäßiges Anheben oder Absenken des Fahrzeuges oder des Fahrzeugfahrgestells durch die Beschleunigungssensoren an den einzelnen Radaufhängungen detektierbar ist. Die horizontale Ausrichtung des Fahrzeugfahrgestells kann aber nicht immer
sichergestellt werden. Um dadurch verursachte Fehler zu vermeiden, kann ein zweiter Beschleunigungssensor genutzt werden, um die Ausrichtung des Fahrzeugfahrgestells durch eine Referenzbeschleunigungsmessung festzustellen bzw. zu kompensieren. Dazu kann ein zweiter Beschleunigungssensor an dem Fahrzeugfahrgestell befestigt werden, so dass eine Abweichung aus der korrekten horizontalen Lage durch den zweiten Beschleunigungssensor gemessen werden kann. Der zweite
Beschleunigungssensor ist somit ein Referenzbeschleunigungssensor, der einen zweiten Beschleunigungswert als Referenzwert liefert und derart an dem Fahrgestell befestigt wird, dass er die Projektion der Erdbeschleunigung in Bezug auf das
Fahrzeugfahrgestell misst. Die Richtung, in der die Beschleunigung gemessen wird kann wieder vorbestimmt sein (entsprechend einem korrekten Einbau) oder aber durch eine Kalibrierung festgestellt werden. Jede Änderung des zweiten
Beschleunigungswertes entspricht einer Verdrehung des Fahrzeugfahrgestells, so dass das Fahrzeugfahrgestell auch relativ zur Erdbeschleunigung geneigt sein kann. Daher braucht bei diesem Ausführungsbeispiel nicht davon ausgegangen werden, dass die Erdbeschleunigung senkrecht auf das Fahrzeugfahrgestell wirkt, sondern der
Referenzbeschleunigungssensor (zweite Beschleunigungssensor) liefert automatisch den entsprechenden Referenzpunkt, bezüglich dessen die Abweichung oder
Höhenverstellung mittels des ersten Beschleunigungssensors erfasst wird. Der zweite Beschleunigungssensor kann jedoch ebenfalls für Plausibilitätsanalysen genutzt werden. Insbesondere wenn noch weitere Beschleunigungssensoren vorhanden sind (an weiteren Radaufhängungen oder an weiteren Punkten des Fahrgestells), kann ein Vergleich der erfassten Beschleunigungswerte genutzt werden, um andere Störungen auszuschließen.
Daher umfassen weitere Ausführungsformen zusätzlich zu dem ersten
Beschleunigungssensor zumindest einen zweiten Beschleunigungssensor, wobei der zumindest eine zweite Beschleunigungssensor an dem Fahrzeugfahrgestell anbringbar und ausgebildet ist, um einen Referenz-Beschleunigungswert, der in Bezug auf das Fahrzeugfahrgestell optional eine vorbestimmte Referenz-Richtung hat, zu erfassen. Dementsprechend kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, bei der Berechnung der Höhe des Fahrgestells den Referenz-Beschleunigungswert zu nutzen, um eine
Ausrichtung des Fahrgestells zur Erdbeschleunigung zu ermitteln bzw. bei der
Höhenberechnung zu berücksichtigen. Optional kann die Vorrichtung zumindest einen weiteren Beschleunigungssensor aufweisen, wobei der zumindest eine weitere Beschleunigungssensor an einer weiteren Komponente einer weiteren Radaufhängung anbringbar ist. Dieser zumindest eine weitere Beschleunigungssensor kann (zumindest) einen weiteren Beschleunigungswert erfassen. Die Auswerteeinheit kann weiter ausgebildet sein, bei der Berechnung der Höhe des Fahrgestells den weiteren Beschleunigungswert zu nutzen, um
beispielsweise eine Plausibilitätsanalyse durchzuführen oder zumindest zu
ermöglichen. Wenn es sich um rein statische Beschleunigungswerte handelt, kann direkt und unmittelbar aus den beiden Beschleunigungswerten der relative Winkel zwischen der Komponente und dem Fahrgestell ermittelt werden. Häufig kommt es aber zu
Überlagerungen mit weiteren Bewegungen, die sich durch Verwendung von
mehrachsigen Beschleunigungssensoren ebenfalls kompensieren lassen.
Daher umfasst gemäß weiterer Ausführungsformen der erste und/oder der zumindest eine zweite Beschleunigungssensor und/oder die weiteren Beschleunigungssensoren einen mehrachsiger Beschleunigungssensor zum Ermitteln weiterer
Beschleunigungswerte. Die Auswerteeinheit kann dementsprechend weiter ausgebildet sein, um insbesondere Störeinflüsse zu ermitteln oder zu kompensieren, wobei die Störeinflüsse eine Verdrehung des Fahrzeugfahrgestells und/oder Einflüsse der Fahrbahn und/oder Einflüsse von Elastizitäten von Lagerungen und/oder weitere Umwelteinflüsse (z.B. Temperatur oder elektromagnetischer Felder) umfassen. Die Elastizität bezieht beispielsweise auf die Radlagerung oder Radaufhängung und kann auf Grund des Spielraumes in verschiedenen Bewegungsrichtungen das Ergebnis verfälschen. Es versteht sich, dass mehrachsige Beschleunigungssensoren mehrere Beschleunigungswerte in mehreren vorbestimmten Richtungen (Achsen) bestimmen können. Diese Achsen sind intern festgelegt und werden beim Anbringen in einem vorbestimmten Bezug (beispielsweise zu der Komponente) gebracht.
Mehrachsige Beschleunigungssensoren (insbesondere dreiachsige
Beschleunigungssensoren) bieten den Vorteil, die Richtung der Erdbeschleunigung bezüglich des Fahrzeugfahrgestells bzw. der Komponente der Radaufhängung genau zu ermitteln (d.h. nicht nur die jeweilige Projektion). Somit können insbesondere Verdrehungen des Fahrzeugfahrgestells als Ganzes oder auch Unebenheiten des Untergrundes erfasst und entsprechend kompensiert werden. Wenn beispielsweise mittels eines dreiachsigen Beschleunigungssensors festgestellt wird, dass das
Fahrzeugfahrgestell sich in der horizontalen Lage befindet (d.h. der
Erdbeschleunigungsvektor senkrecht auf dem Fahrzeugfahrgestell oder auf eine entsprechend dazu definierten Ebene steht), aber durch zumindest ein Rad eine Höhenänderung festgestellt wird, kann daraus geschlossen werden, dass sich bei dem entsprechenden Rad entweder eine Erhebung oder eine Vertiefung des Untergrundes befindet, da das Fahrzeuggestell selbst sich typischerweise nicht oder nur sehr beschränkt ineinander verdrehen kann. Da dreiachsigen Beschleunigungssensoren außerdem in der Lage sind, die Orientierung der Erdbeschleunigung im Raum festzustellen, können beliebige Verdrehungen des Fahrgestells im Raum erfasst und entsprechend berücksichtigt werden.
Wenn solche Störungen durch mehrachsige Beschleunigungssensoren erfasst und kompensiert werden, erhöht sich die Messgenauigkeit bei der Höhenfeststellung.
Außerdem wird durch die mehrachsigen Beschleunigungssensoren eine Redundanz in dem System erzeugt, die zur Feststellung und Kompensation von fehlerhaften
Messungen genutzt werden kann. Beispielsweise kann ein Vergleich der verschiedenen Höhenmessungen an verschiedenen Rädern des Fahrzeuges durchgeführt werden.
Optional kann die Vorrichtung zumindest einen Drehratensensor umfassen, der ausgebildet ist, um eine Verdrehung des Fahrzeugfahrgestells und/oder eines Teiles der Radaufhängung zu erfassen. Der zumindest eine Drehratensensor kann
beispielsweise einen einachsiger oder einen mehrachsiger Drehratensensor umfassen. Die Auswerteeinheit kann weiter ausgebildet sein, um die Verdrehung des
Fahrzeugfahrgestells und/oder des Teiles der Radaufhängung bei der Bestimmung der Höhe zu nutzen oder die erfassten Drehraten beispielsweise auf ihre Plausibilität zu prüfen oder dies zu ermöglichen.
Bevor Beschleunigungssensoren zur Messung von Beschleunigungswerten genutzt werden, ist es vorteilhaft, eine Kalibrierung der Beschleunigungssensoren durchzuführen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass nach dem
Anbringen der einen oder mehreren Beschleunigungssensoren an dem Fahrzeug das Fahrzeug in eine vorbestimmte Lage gebracht wird und diese vorbestimmte Lage als ein Null- oder Referenzpunkt definiert wird. Dabei kann der Auswerteeinheit mitgeteilt werden, dass die entsprechenden Werte, die die Beschleunigungssensoren für diese Lage liefern, den Nullpunkt definieren, so dass basierend darauf, weitere Änderungen, die später im Betrieb erfasst werden, als eine Änderung zu diesem Nullpunkt oder Nullhöhe interpretiert werden. Daher ist bei weiteren Ausführungsformen die Auswerteeinheit ausgebildet, um eine Kalibrierung des zumindest einen Beschleunigungssensors zur Bestimmung einer Referenzhöhe auszuführen, wobei während der Kalibrierung das Fahrzeugfahrgestell sich in einer vorgegebenen Position und Lage befindet. Die genannte Kalibrierung kann einmal geschehen (z. B. bei der Fertigung des
Fahrzeuges) oder aber in regelmäßigen Abständen wiederholt werden. Ebenso ist es möglich, die Kalibrierung während des Betriebes durchzuführen. Wenn beispielsweise bekannt ist, dass das Fahrzeug im unbeladenen Zustand auf einer ebenen Straße steht oder fährt, kann dieser Zustand als ein neuer Nullwert gespeichert werden. Damit wird es möglich, dass Versätze, die sich aufgrund von Alterungseffekten in den
Beschleunigungssensoren ergeben können, entsprechend kompensiert werden.
Bei weiteren Ausführungsformen ist die Auswerteeinheit ausgebildet, die Berechnung der Höhe wiederholt auszuführen, und umfasst ein Filtermodul zum Filtern von dynamischen Störungen. Wiederholte Höhenberechnungen können beispielsweise einer bestimmten Schwankungsbreite unterliegen und nicht immer genau den gleichen Wert liefern, auch wenn sich der Ladezustand des Fahrzeuges nicht geändert haben sollte. Daher ist es vorteilhaft, wenn bei der Höhenberechnung die Erfassung der Beschleunigungswerte in einem bestimmten Zeitintervall (z.B. 5s, 10s oder 20s) mehrfach durchgeführt wird und über eine beispielhafte Mittelung dynamische
Störungen herausgefiltert werden. Beispielsweise kann es bei der Beladung des
Fahrzeuges dazu kommen, dass das Fahrzeug gewissen Schwingungen ausgesetzt ist, die zu einer Verfälschung der erfassten Höhe führt. Wenn jedoch die Höhenerfassung mehrfach über einen längeren Zeitraum durchgeführt wird, können entsprechende fehlerhafte Werte eliminiert werden.
Optional kann/können der erste Beschleunigungssensor und/oder der zumindest eine zweite Beschleunigungssensor und/oder die weiteren Beschleunigungssensoren auf zumindest einem der folgenden Messverfahren basieren: einer mikroelektronischen mechanischen Beschleunigungsmessung, einer thermodynamische
Beschleunigungsmessung, einer Schwerkraftpendel-Beschleunigungsmessung.
Beispielsweise können die genannten Beschleunigungssensoren einen MEMS-Sensor (MEMS = mikroelektronische mechanische Systeme) und/oder einen
thermodynamischen Beschleunigungssensor und/oder einen Schwerkraftpendel- Beschleunigungssensor umfassen. Diese Beschleunigungssensoren sind jedoch lediglich Beispiele, die für verschiedene Anwendungen besonders geeignet sind.
Beispielsweise sind sogenannte MEMS-Sensoren typischerweise sehr klein
ausgebildet und können somit an verschiedenen Komponenten des Fahrzeuges ohne große Umbaumaßnahmen angebracht werden. Typischerweise steht genügend
Bauraum für solche kleinen Sensoren zur Verfügung. Thermodynamische
Beschleunigungssensoren und auch Schwerkraftpendel-Beschleunigungssensoren sind dahingehend vorteilhaft, dass sie bereits eine gewisse Trägheit mit sich bringen, die dazu führt, dass dynamische Schwankungen oder Vibrationen kompensiert werden können.
Bei weiteren Ausführungsformen ist die Auswerteeinheit weiter ausgebildet, um einen Test für einen korrekten Einbau des ersten Beschleunigungssensors und/oder des zweiten Beschleunigungssensors durchzuführen, wobei der Test eine
Beschleunigungsmessung in einem Ruhezustand, optional eine weitere
Beschleunigungsmessung während einer Fahrzeugbeschleunigung und eine Ausgabe einer Fehlermeldung bei einem Fehleinbau umfasst. Dieser Test kann beispielsweise derart durchgeführt werden, dass zunächst (zum Beispiel in einem unbeladenen Zustand oder einem anderen vorbestimmten Zustand) eine Beschleunigungsmessung von einem oder mehreren Beschleunigungssensoren durchgeführt werden. Diese Messung kann beispielsweise in einem Ruhezustand oder zumindest in einem Zustand definierter Krafteinwirkung durchgeführt, wo beispielsweise nur die Erdbeschleunigung wirkt und keine dynamische Beschleunigung. Anschließend erfolgt eine Beschleunigung (oder Abbremsung) des Fahrzeuges und während der Beschleunigung (oder der Abbremsung) wird eine zweite Beschleunigungsmessung durchgeführt. Aus dieser zweiten Beschleunigungsmessung kann die Fahrtrichtung des Fahrzeuges bestimmt werden, da das Beschleunigen oder Abbremsen zu einer Kraftwirkung in
Fahrzeuglängsrichtung führt. Wenn außerdem berücksichtigt wird, dass die
Erdbeschleunigung grundsätzlich nach unten wirkt, kann aus diesen gemessenen Werten ermittelt werden, ob die Beschleunigungssensoren korrekt an den
entsprechenden Plätzen des Fahrzeuges und in der richtigen Orientierung angebracht wurden oder ob sie beispielsweise verkehrt eingesetzt wurden.
Bei Ausführungsbeispielen kann einer der genannten Beschleunigungssensoren in der Auswerteeinheit integriert sein (z.B. in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein). Es ist ebenfalls möglich, dass in jedem oder in mehreren der genannten Beschleunigungssensoren eine eigene Auswerteeinheit (oder Auswertemodul) integriert ist. Diese Auswertemodule können dann untereinander kommunizieren oder eine Hauptauswertemodul festlegen, die mit allen anderen Auswertemodule oder mit den entsprechenden Beschleunigungssensoren direkt oder indirekt (über die entsprechenden Auswertemodule) Daten austauscht. Daher soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Auswerteeinheit nicht dadurch beschränkt sein, dass es lediglich eine einzige Logikschaltung umfassen kann, sondern vielmehr auch durch einen Verbund von Auswertemodulen gegeben sein kann.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Fahrgestell mit zumindest einer Radaufhängung, die eine Komponente aufweist, die sich bei einer Änderung der Höhe bewegt, und eine der zuvor genannte Vorrichtung umfasst. Die Radaufhängung kann beispielsweise einen Längslenker und/oder einen Querlenker umfassen und der erste Beschleunigungssensor kann an dem Längslenker oder an dem Querlenker befestigt sein.
Die Anbringung der Beschleunigungssensoren kann möglichst nahe an einem
Drehpunkt der Komponente (z.B. des Längslenkers oder Querlenkers oder eines Gestänges) erfolgen. Dies bietet den Vorteil, dass Schwingungseinflüsse von drehenden Rädern unterdrückt werden können. Außerdem wirkt auf einen Beschleunigungssensor, der - sofern möglich - direkt auf dem Drehpunkt angeordnet werden kann, keine oder nur eine geringe dynamische Beschleunigung bzw. nur eine Winkelbeschleunigung (auf die die Beschleunigungssensoren weniger sensitiv reagieren). Daher würde in diesem Fall nur die veränderte Drehrichtung der
Erdbeschleunigung erfasst werden. Bei weiteren Ausführungsbeispielen wird daher der erste Beschleunigungssensor in jenem Bereich der Komponente angebracht, der näher an dem Drehpunkt der Komponente liegt als an einem Radbefestigungspunkt (z.B. Radachse). Es versteht sich, dass das Rad nicht direkt an dem Radbefestigungspunkt befestigt sein muss. Es können noch weitere Fahrzeugkomponenten zwischen dem Rad und der Komponente angeordnet sein. Daher soll der Radbefestigungspunkt als ein Koppelpunkt verstanden werden, an dem das Rad direkt oder indirekt koppeln kann. Der Beschleunigungssensor kann beispielsweise in dem verfügbaren Bauraum entlang der Komponente so nahe wie möglich an dem Drehpunkt der Komponente angeordnet werden, um die oben genannten Vorteile zu erreichen.
Wie bereits zuvor erwähnt, ist es vorteilhaft, an mehreren Radaufhängungen jeweils entsprechende Beschleunigungssensoren anzubringen, um dadurch eine
Fahrzeugschieflage (zum Beispiel durch eine einseitige Beladung) oder eine einseitige Belastung eines einzelnen Rades eindeutig festzustellen. Daher sind bei weiteren Ausführungsformen mehrere der zuvor beschriebenen Beschleunigungssensoren an mehreren Radaufhängungen und/oder an einer oder mehreren Achsen angeordnet.
Bei weiteren Ausführungsformen sind die Beschleunigungssensoren über eine
Datenleitung oder über eine (gemeinsame) Auswerteeinheit miteinander verbunden. Die Auswerteeinheit kann fehlerhafte Messungen durch einen Vergleich der Sensorwerte kompensieren. Dazu kann die gemeinsame Auswerteeinheit Daten von allen
Beschleunigungssensoren erhalten und Vergleiche der einzelnen Sensorwerte durchführen, um so Fehler festzustellen und entsprechende Kompensationen oder Korrekturen vorzunehmen. Ebenso können redundante Daten (z.B. bezüglich der
Messung der Ausrichtung des Fahrgestells) dazu genutzt werden, um die Genauigkeit der Messung zu erhöhen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Fahrzeug mit einem der zuvor beschriebenen Fahrgestelle und/oder Radaufhängungen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Bestimmung einer Höhe eines Fahrzeugfahrgestells relativ zu einer Komponente einer
Radaufhängung, wobei die Komponente sich wiederum bei einer Änderung der Höhe bewegt. Zumindest ein erster Beschleunigungssensor ist an der Komponente der Radaufhängung angebracht. Das Verfahren umfasst die Schritte: Empfangen (oder Erfassen) eines Beschleunigungswertes, der in Bezug auf die Komponente eine vorbestimmte Richtung hat, von dem ersten Beschleunigungssensor, und Berechnen der Höhe des Fahrgestells basierend auf dem empfangenen Beschleunigungswert und der vorbestimmten Richtung.
Dieses Verfahren kann ebenfalls in Form von Anweisungen in Software oder auf einem Computerprogrammprodukt implementiert oder gespeichert sein, wobei gespeicherte Anweisungen in der Lage sind, die Schritte nach dem Verfahren auszuführen, wenn das Verfahren auf einem Prozessor (z.B. in einer Fahrzeugsteuereinheit) läuft. Daher bezieht sich die vorliegende Erfindung ebenfalls auf Computerprogrammprodukt mit darauf gespeichertem Software-Code (Softwareanweisungen), der ausgebildet ist, um eines der zuvor beschriebenen Verfahren/Funktionen auszuführen, wenn der Software- Code durch eine Verarbeitungseinheit ausgeführt wird. Die Verarbeitungseinheit kann jede Form von Computer oder Fahrzeugsteuereinheit sein, die einen entsprechenden Mikroprozessor aufweist, der einen Software-Code ausführen kann. Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefasst werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist keine Integration oder Änderung an bereits bestehenden Komponenten wie beispielsweise von
Luftfedern oder Stoßdämpfern erforderlich und insbesondere bedarf es keines
Gestänges, um Bewegungen der Radaufhängung an einen entsprechenden
Niveausensor weiterzuleiten, wie es bei konventionellen Systemen der Fall ist.
Ausführungsbeispiele stellen somit eine Sensoreinheit zu Niveau-(Höhen)-Sensierung des Fahrzeuges für eine Niveauregulierung (ELC), beispielsweise in LKWs, bereit. Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung bedarf keines erhöhten Installationsaufwandes am Fahrzeug und keines Anbringens von zusätzlichen
Komponenten, wie beispielsweise des Gestänges zur Anlenkung des Sensors.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränkt, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen. zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Höhe eines Fahrzeugfahrgestells gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
zeigt weitere Details einer beispielshaften Anordnung der Vorrichtung, zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung einer Höhe eines Fahrzeugfahrgestells gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Höhe h eines Fahrzeugfahrgestells relativ zu einer Komponente einer Radaufhängung (in der Fig. 1 nicht gezeigt), wobei die Komponente sich bei einer Änderung der Höhe Ah bewegt. Die Vorrichtung umfasst eine Beschleunigungssensoreinheit 100 mit zumindest einem ersten
Beschleunigungssensor 1 10, der an der Komponente der Radaufhängung anbringbar ist und einen Beschleunigungswert a1 messen kann. Der Beschleunigungswert a1 wird bezüglich der Komponente in einer vorbestimmten Richtung (soll durch den Pfeil angedeutet werden) erfasst. Daher definiert der Beschleunigungswert in der
vorbestimmten Richtung einen Beschleunigungsvektor, auch wenn der
Beschleunigungssensor 1 10 selbst nur ein 1 -achsiger Sensor sein sollte. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Auswerteeinheit 200 zum Berechnen der Höhe h oder der Höhenänderung Ah des Fahrgestells basierend auf dem erfassten
Beschleunigungswert a1 und der vorbestimmten Richtung.
Die Beschleunigungssensoreinheit 100 kann einen oder mehrere
Beschleunigungssensoren umfassen, die an verschiedenen Stellen des Fahrzeuges angeordnet werden können und nicht notwendigerweise in direktem Kontakt miteinander stehen. Beispielsweise können die Beschleunigungssensoren jeweils Daten an die Auswerteeinheit 200 senden. Ebenso kann die Auswerteeinheit 200 mehrere Module umfassen, die ebenfalls an verschieden Positionen am Fahrzeug angebracht werden können. Beispielsweise können Auswertemodule in den
Beschleunigungssensoren integriert sein und ein Hauptmodul kann mit den einzelnen Auswertemodulen kommunizieren.
Der Beschleunigungssensor 1 10 kann an einer beliebigen Komponente der
Radaufhängung befestigt werden, die sich bei einer Fahrzeugabsenkung oder
Fahrzeuganhebung drehend bewegt, so dass sich der Beschleunigungssensor relativ zu der Erdbeschleunigung g verdreht. Optional kann sich der Beschleunigungssensor 1 10 während der Verdrehung ebenfalls in der Höhe bewegen. Die Verdrehung führt dazu, dass die Richtung des Erdbeschleunigungsvektors g sich ändert und somit die erfassten Beschleunigungswerte a1 sich ebenfalls ändern.
Beispielsweise wird bei einer Fahrzeugkomponente, die sich zunächst in horizontaler Lage befindet, der Erdbeschleunigungsvektor g senkrecht auf der Fahrzeugkomponente stehen. Wenn der Beschleunigungssensor genau diese Komponente misst, ist der gemessene Beschleunigungswert maximal. Wenn jedoch die Fahrzeugkomponente sich dreht, wird der gemessene Beschleunigungswert entsprechend zur Drehung kleiner bis er nach einer Drehung um 90° (sofern möglich) einen Wert von Null aufweist (unter der Annahme, dass das Fahrzeug nicht zusätzlich beschleunigt wird). Somit ist der gemessene Beschleunigungswert ein Maß für die Verdrehung der
Fahrzeugkomponente und kann daher zur Berechnung der Fahrwerkshöhe genutzt werden.
Die Höhenerfassung erfolgt daher mittels einer indirekten Messung eines Winkels durch den zumindest einen Beschleunigungssensor 1 10 an einer geeigneten
Fahrwerkskomponente. Da das Fahrzeug immer der Erdbeschleunigung g ausgesetzt ist, kann der Beschleunigungssensor 1 10 immer so positioniert werden, dass die ermittelten Beschleunigungswerte immer die Erdbeschleunigung g oder genauer gesagt eine bestimmte Projektionskomponente des Erdbeschleunigungsvektors g umfassen. Ausführungsbeispiele sind jedoch nicht auf statische Höhenmessungen beschränkt. Es ist ebenfalls möglich, dass beispielsweise ausgehend von einem bekannten Nullpunkt eine dynamische Änderung der Höhe durch lineare Beschleunigungen (nach oben oder nach unten) ermittelt wird, wobei in diesem Fall die lineare Beschleunigung zusätzlich zur Erdbeschleunigung wirkt und zu einer Positionsänderung führt. Durch einen zeitlichen Verlauf der linearen Beschleunigung, kann ebenfalls die Höhenänderung Ah berechnet werden. Solange das Fahrzeugfahrgestell eine feste Orientierung (z.B. horizontale Lage) aufweist, reicht ein Beschleunigungssensor aus, um die Höhe zu bestimmen. Allerdings ist die genaue Lage des Fahrzeugfahrgestells häufig nicht genau bekannt. Sie kann sich z.B. beim Beladen ändern. Daher kann ein optionaler Referenzsensor
beispielsweise direkt an dem Fahrwerk angebracht sein, um die Lage des Fahrgestells zu ermitteln, die dann bei der Höhenbestimmung entsprechend berücksichtigt werden kann.
Fig. 2 zeigt weitere Details einer beispielshaften Anordnung der Vorrichtung an einem Fahrzeugfahrgestell 50 mit einer Komponente 60 der Radaufhängung. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein zweiter Beschleunigungssensor 120 an dem Fahrzeugfahrgestell 50 und der erste Beschleunigungssensor 1 10 ist an der
Komponente 60 der Radaufhängung befestigt. Die Komponente 60 der Radaufhängung ist dabei derart mit dem Fahrzeugfahrgestell 50 verbunden, dass sie sich bei einer Änderung der Höhe h des Fahrzeugfahrgestells 50 um einen Drehpunkt 80 dreht und sich bis zu einem Radbefestigungspunkt 65 (z.B. Radachse oder eine Struktur, an die das Rad koppeln kann) erstreckt. Der Drehpunkt 80 kann beispielsweise Teil des Fahrzeugfahrgestells 50 sein, muss es jedoch nicht. Vielmehr ist es ebenfalls möglich, dass eine Anlenkung ausgebildet ist, so dass mehrere Komponenten bei einer
Höhenverstellung des Fahrzeugfahrgestells sich relativ zueinander bewegen und dabei die Höhe h des Fahrzeugfahrgestells 50 relativ zu einem Bezugspunkt (z.B. einer
Radachse oder eines Untergrundes) sich ändert. Diese optionalen Zwischenstrukturen sollen durch die gestrichelte Linie dargestellt werden. Falls das Fahrzeug sich in einer horizontalen Lage befindet, misst der zweite Beschleunigungssensor 120 die Erdbeschleunigung g, die senkrecht nach unten zeigt (d.h. senkrecht auf dem dargestellten Fahrzeugfahrgestell 50 steht). In diesem Fall ist der zweite Beschleunigungssensor 120 nicht zwingend erforderlich. Der erste
Beschleunigungssensor 1 10 misst beispielsweise die Beschleunigung a1 , die senkrecht auf die Komponente 60 wirkt, d.h. eine Projektion a1 der Erdbeschleunigung g auf eine vorbestimmte Richtung bezüglich der Komponente 60. Die vorbestimmte Richtung ist beispielsweise die dargestellte senkrechte Projektion und ist durch die Pfeilrichtung gekennzeichnet.
Wenn der Einfachheit halber die Beschleunigungssensoren 1 10, 120 Einachsen- Sensoren sind und nur Beschleunigungen in eine erste Sensorrichtung a1 bzw. in eine zweite Sensorrichtung a2 messen, dann werden beide Sensoren 1 10, 120
unterschiedliche Werte für die jeweiligen Projektionen der Erdbeschleunigung g auf die erste Richtung a1 und auf die zweite Richtung a2 erhalten. Der Unterschied zwischen den gemessenen Werten ist ein Maß für die relative Verdrehung der Komponente 60 relativ zu dem Fahrzeugfahrgestell 50 oder dem Winkel a.
Wie bereits erwähnt, versteht es sich, dass zur Messung der Erdbeschleunigung g oder der entsprechenden Projektionen durch den ersten Beschleunigungssensor 1 10 und den zweiten Beschleunigungssensor 120 keine beschleunigte Bewegung des
Fahrzeugfahrgestells oder der Komponente 60 erforderlich ist, sondern diese
Komponente im statischen, d.h. ruhenden Fall, gemessen werden können. Falls dies nicht gewährleistet werden kann, kann die zusätzliche dynamische Beschleunigung (beispielsweise über mehrachsige Beschleunigungssensoren) erfasst und
berücksichtigt werden.
Mehrachsigen Beschleunigungssensoren sind aber auch in der Lage Verdrehungen in beliebigen Richtungen festzustellen und durch eine geeignete Berechnung in der Auswertereinheit zu kompensieren. Speziell dreiachsige Beschleunigungssensoren (sogenannte 3D-Sensoren) sind in der Lage überlagerte Beschleunigungen aufgrund von Einflüssen der Fahrbahn oder Elastizitäten einer Lagerung zu ermitteln. Solche dynamische Störungen von der Straße, die Messsignale beeinflussen können, können dann herausgefiltert werden. Dies kann durch die Auswerteeinheit umgesetzt werden, die dazu entsprechende Filter aufweisen kann. Damit können für die Anwendung interessante Hubbewegungen ermittelt und alle Störeinflüsse weitestgehend
herausgefiltert werden.
In einem x,y- Koordinatensystem (z.B. eine horizontale x-Richtung und eine vertikale y- Richtung) für die Zeichenebene der Fig. 2 ist der erste Beschleunigungsvektor a1 gegeben durch:
Figure imgf000019_0001
und der zweite Beschleunigungsvektor a2 gegeben durch:
Figure imgf000019_0002
Die vorbestimmten Richtungen sind so gewählt, dass beide Vektoren senkrecht auf der Komponente 60 (z.B. Längslenker) bzw. dem Fahrgestelle 50 stehen. In diesem Fall ist der Winkel zwischen den beiden Vektoren der Winkel α zwischen dem
Fahrzeugfahrgestell 50 und der Komponente 60 (da die Linie h parallel zu a1 und die Linie H parallel zu a2 ist). Diesen Winkel erhält man durch ein Skalarprodukt der beiden Vektoren (a1 ea2) bzw. nach Umstellung: al- a2
cos(a) =
lall - Ia2| so dass für den Winkel α zwischen dem Fahrzeugfahrgestell 50 und der Komponente 60 gilt:
Figure imgf000019_0003
(|v| stellt den Absolutbetrag eines beispielhaften Vektors v dar). Für den Winkel ß des Fahrgestells 50 zur Horizontalen gilt dann cos ß = a2/g, wobei g die Erdbeschleunigung ist. Schließlich ist die Fahrzeugfahrgestellhöhe h: h = r * sin(a) (5) wobei r die Entfernung von dem Drehpunkt 80 bis zu einem beispielhaften
Radbefestigungspunkt 65 darstellt. Aus dem Höhenwert h kann natürlich die Höhe über einen Untergrund (bei Kenntnis des Raddurchmessers) oder jeder beliebige weitere Höhenwert ermittelt werden (wie beispielsweise die weitere Höhe H). Diese
vereinfachte Höhenberechnung bezieht sich auf dem Fall, dass der erste
Beschleunigungssensor 1 10, wie in der Fig. 2 gezeigt, an einem einfachen drehbaren Lenker 60 befestigt ist. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Vielmehr kann eine allgemeine Anlenkung vorhanden sein, so dass die Größe„r" durch eine Ü bertrag ungsfunktion zu ersetzen ist und die konkreten Rechnungen komplexer werden. Da die Übertragungsfunktion für die konkreten Fälle jedoch bekannt ist, kann die Berechnung ohne großen Aufwand entsprechend angepasst werden.
Es ist von Vorteil, wenn der erste Beschleunigungssensor 1 10 möglichst nahe an dem Drehpunkt 80 angeordnet wird, da bei Bewegungen am Drehpunkt 80 nur die
Winkelbeschleunigung wirkt, so dass in diesem Fall Störungen von der Achse eines Rades unterdrückt werden können. Da auch an diesem Punkt die statische
Erdbeschleunigung bzw. die Richtung gemessen werden kann, kann auch an diesem Drehpunkt eine Verdrehung des Beschleunigungssensors 1 10 erfasst werden.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen wird ebenfalls eine Kalibrierung durchgeführt. Bei der Kalibrierung kann ein Nullpunkt (Nullhöhe) festgelegt werden, so dass die Beschleunigungssensoren 1 10, 120 Abweichungen dazu messen können. Der
Nullpunkt kann beispielsweise eine Höhe des Fahrzeuges im unbeladenen Zustand auf einem ebenen Untergrund definieren. Die Auswerteeinheit 200 kann bezüglich der Nullhöhe eine korrekte Höhenermittlung durchführen. Die Kalibrierung kann
beispielsweise am Ende der Fahrzeugherstellung durchgeführt werden. Die Kalibrierung kann ebenfalls in periodischen Abschnitten oder während des Betriebes wiederholt werden, um beispielsweise Alterungseffekte und Versätze in der Erfassung von
Beschleunigungswerten entsprechend berücksichtigen zu können. Außerdem kann die Kalibrierung der Vorrichtung beispielsweise von Hand durch Einstellung des Gestänges durchgeführt werden. Es ist ebenfalls möglich, die Kalibrierung des Systems in einer Werkstatt über eine Diagnoseschnittstelle zu erreichen.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist es ebenfalls möglich, für jedes Rad eine separate Beschleunigungssensoreinheit, wie in der Fig. 2 gezeigt, vorzusehen oder aber für jede Achse eine Beschleunigungseinheit in dem Fahrzeug unterzubringen. Damit wird eine zusätzliche Fehlerkompensation im Betrieb durch einen Vergleich von verschiedenen Sensoren untereinander möglich. Beispielsweise können die Sensoren bezüglich einer Radaufhängung oder auch Sensoren an verschiedenen Rädern untereinander über einen sogenannten CAN-Bus miteinander kommunizieren und die Sensorwerte vergleichen. Optional kann ebenfalls eine zentrale Auswertereinheit vorhanden sein, um dort einen entsprechenden Vergleich der Sensordaten
durchzuführen. Durch einen solchen Vergleich können insbesondere sogenannte Drifts oder Alterungseffekte von einzelnen Sensoren erkannt und kompensiert werden.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kommen spezielle Beschleunigungssensoren zum Einsatz. Beispielsweise können die entsprechenden Messzellen mikromechanisch aufgebaut sein (d.h. als sogenannte MEMS-Sensoren) oder aber die Neigungsmessung erfolgt durch sogenannte träge Sensoren. Hierfür eignen sich beispielsweise
thermodynamische Beschleunigungssensoren oder auch Schwerkraftpendel- Beschleunigungssensoren. Solche trägen Sensoren führen bereits eine Mittelung von Sensordaten über einen bestimmten Zeitraum durch, so dass störende dynamische Fluktuationen bereits unterdrückt werden können.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen erfolgt ebenfalls eine Feststellung der richtigen Orientierung der Beschleunigungssensoren 1 10, 120. Beispielsweise kann in einem ruhenden oder kräftefreien Zustand (d.h. es wirkt nur die Schwerkraft) des Fahrzeuges zunächst der Erdbeschleunigungsvektor festgestellt werden. Aus den erfassten
Beschleunigungswerten kann geschlossen werden, ob der/die betreffende(n)
Beschleunigungssensor(en) richtig orientiert ist/sind. Eine Erdbeschleunigung, die nach oben zeigt, deutet beispielsweise auf einen falschen Einbau hin. Außerdem kann während einer geradlinigen Beschleunigungsfahrt des Fahrzeuges ebenfalls die
Orientierung des Beschleunigungssensors bezüglich der Fahrzeuglängsachse geprüft werden. Auch in diesem Fall, können unerwartete Beschleunigungsmesswerte einen falschen Einbau signalisieren. Diese Prüfung kann durch die Auswerteeinheit 200 vorgenommen werden, die dazu einen vorbestimmten Testmodus mit zu erwarteten Werten gespeichert hat und Abweichungen dazu als Fehler ausgibt (z.B. einem Fahrer mitteilt). Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung einer Höhe eines Fahrzeugfahrgestells relativ zu einer Komponente 60 einer Radaufhängung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Die Komponente 60 bewegt sich bei einer Änderung der Höhe h, wobei zumindest ein erster Beschleunigungssensor 1 10 an der Komponente 60 der Radaufhängung angebracht ist. Das Verfahren umfasst die Schritte: Empfangen S1 10 eines Beschleunigungswertes a1 , der in Bezug auf die Komponente 60 eine vorbestimmte Richtung hat, von dem ersten
Beschleunigungssensor 1 10, und Berechnen S200 der Höhe h des Fahrgestells 50 basierend auf dem empfangenen Beschleunigungswerts a1 und der vorbestimmten Richtung.
In weiteren Ausführungsbeispielen sind die zuvor beschriebenen Funktionen als weitere optionale Verfahrensschritte vorgesehen und können in einer Fahrzeugsteuereinheit umgesetzt werden. Das Verfahren kann ebenfalls Computer-implementiert sein, d.h. es kann durch
Anweisungen umgesetzt sein, die auf einem Speichermedium gespeichert sind und in der Lage sind, die Schritte des Verfahrens auszuführen, wenn es auf einem Prozessor läuft. Die Anweisungen umfassen typischerweise eine oder mehrere Anweisungen, die auf unterschiedliche Art auf unterschiedlichen Medien in oder peripher zu einer
Steuereinheit (mit einem Prozessor) gespeichert sein können, die, wenn sie gelesen und durch die Steuereinheit ausgeführt werden, die Steuereinheit dazu veranlassen, Funktionen, Funktionalitäten und Operationen auszuführen, die zum Ausführen eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung notwendig sind. Zusammenfassend liefern Ausführungsbeispiele eine Niveau-(Höhenstands)- Sensierung über eine Messung der Position des Fahrzeugaufbaus gegenüber einer geeigneten Achskomponente. Dazu werden gemäß der vorliegenden Erfindung Neigungssensoren oder Beschleunigungssensoren genutzt, die insbesondere in der Lage sind, die statische Erdbeschleunigung als ein Beschleunigungswert zu messen (bzw. eine entsprechende Projektion davon). Die Fahrzeughöhe wird durch eine Messung der Neigung einer geeigneten Fahrwerkskomponente 60 (beispielsweise ein Verbindungsteil zwischen dem Fahrzeugfahrgestell und der Achse) im Vergleich zu einer Fahrzeugfahrgestellneigung ermittelt.
Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die
Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
BEZUGSZEICHENLISTE
50 Fahrgestell
60 Komponente einer Radaufhängung
65 Radbefestigungspunkt
80 Drehpunkt der Komponente
100 Beschleunigungssensoreinheit
1 10 erster Beschleunigungssensor
120 zweiter (Referenz-) Beschleunigungssensor
200 Auswerteeinheit
a1 erster Beschleunigungswert
a2 zweiter Beschleunigungswert
9 Erdbeschleunigungsvektor
h Höhe des Fahrgestells
H weiterer Höhenwert
r radialer Abstand
Ah Höhenänderung

Claims

ANSPRÜCHE
1 . Vorrichtung zur Bestimmung einer Höhe (h) eines Fahrzeugfahrgestells (50) relativ zu einer Komponente (60) einer Radaufhängung, wobei die Komponente (60) sich bei einer Änderung der Höhe (h) bewegt,
gekennzeichnet durch
zumindest einen Beschleunigungssensor (1 10), der an der Komponente (60) der Radaufhängung anbringbar und ausgebildet ist, um einen Beschleunigungswert (a1 ) zu erfassen; und
- eine Auswerteeinheit (200) zum Berechnen der Höhe (h) des Fahrgestells (50) basierend auf dem erfassten Beschleunigungswert (a1 ).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Beschleunigungssensor einen ersten Beschleunigungssensor (1 10) und zumindest einen zweiten Beschleunigungssensor (120) aufweist,
wobei der zumindest eine zweite Beschleunigungssensor (120) an dem
Fahrzeugfahrgestell (50) anbringbar und ausgebildet ist, um einen Referenz- Beschleunigungswert (a2) zu erfassen,
und wobei die Auswerteeinheit (200) weiter ausgebildet ist, bei der Berechnung der Höhe (h) des Fahrgestells (50) den Referenz-Beschleunigungswert (a2) zu nutzen, um insbesondere eine Verdrehung des Fahrgestells (50) zur Erdbeschleunigung zu berücksichtigen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
zumindest einen weiteren Beschleunigungssensor, wobei der zumindest eine weitere Beschleunigungssensor an einer weiteren Komponente einer weiteren Radaufhängung anbringbar und ausgebildet ist, um mindestens einen weiteren Beschleunigungswert zu erfassen,
und wobei die Auswerteeinheit (200) weiter ausgebildet ist, bei der Berechnung der Höhe (h) des Fahrgestells (50) den weiteren Beschleunigungswert zu nutzen, um eine Plausibilitätsanalyse zu ermöglichen.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Beschleunigungssensor (1 10) und/oder der zumindest eine zweite
Beschleunigungssensor (120) und/oder der zumindest eine weitere
Beschleunigungssensor zumindest einen mehrachsigen Beschleunigungssensor zum Ermitteln weiterer Beschleunigungswerte umfasst und die Auswerteeinheit (200) ausgebildet ist, um insbesondere Störeinflüsse zu ermitteln oder zu kompensieren, wobei die Störeinflüsse eine Verdrehung des Fahrzeugfahrgestells (50) und/oder Einflüsse der Fahrbahn und/oder Einflüsse von Elastizitäten von Lagerungen und/oder weitere Umwelteinflüsse umfassen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
zumindest einen einachsigen oder zumindest einen mehrachsigen Drehratensensor, der ausgebildet ist, um eine oder mehrere Drehraten des Fahrzeugfahrgestells (50) und/oder eines Teiles der Radaufhängung zu erfassen, und die Auswerteeinheit (200) weiter ausgebildet ist, um die Verdrehung des Fahrzeugfahrgestells (50) und/oder des Teiles der Radaufhängung bei der Bestimmung der Höhe (h) zu nutzen oder die erfasste Drehraten auf ihre Plausibilität zu prüfen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinheit (200) ausgebildet ist, um eine Kalibrierung des zumindest einen Beschleunigungssensors zur Festlegung einer oder mehrerer Referenzhöhen auszuführen, wobei während der Kalibrierung das Fahrzeugfahrgestell sich in einer oder mehreren vorgegebenen Höhenpositionen befindet.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinheit (200) ausgebildet ist, die Berechnung der Höhe (h) wiederholt auszuführen und dynamische Störungen zu filtern.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Beschleunigungssensor (1 10) und/oder der zumindest ein zweiter
Beschleunigungssensor (120) und/oder die weiteren Beschleunigungssensoren auf zumindest einem der folgenden Messverfahren beruht: einer mikro- elektromechanischer Beschleunigungsmessung, einer thermodynamischen
Beschleunigungsmessung, einer Schwerkraftpendel-Beschleunigungsmessung.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinheit (200) weiter ausgebildet ist, um einen Test für einen korrekten Einbau des ersten Beschleunigungssensors (1 10) und/oder des zumindest einen zweiten Beschleunigungssensors (120) und/oder der weiteren
Beschleunigungssensoren durchzuführen, wobei der Test eine
Beschleunigungsmessung in einem Zustand definierter Krafteinwirkung, optional eine weitere Beschleunigungsmessung während einer Fahrzeugbeschleunigung und optional eine Ausgabe einer Fehlermeldung bei einem Fehleinbau umfasst.
10. Fahrgestell (50) mit zumindest einer Radaufhängung, die eine Komponente (60) aufweist, die sich bei einer Änderung der Höhe (h) bewegt,
gekennzeichnet durch
eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
1 1 . Fahrgestell nach Anspruch 10, wobei die zumindest eine Radaufhängung einen Längslenker und/oder einen Querlenker umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Beschleunigungssensor (1 10) an dem Längslenker oder an dem Querlenker befestigt ist.
12. Fahrgestell nach Anspruch 10 oder Anspruch 1 1 , wobei die Komponente (60) drehbar um Drehpunkt (80) ist und eine Verbindung zu einem Radbefestigungspunkt (65) bereitstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Beschleunigungssensor 1 10 entlang der Komponente (60) näher an dem Drehpunkt (80) als an dem Radbefestigungspunkt (65) angeordnet ist.
13. Fahrzeug mit einem Fahrgestell nach einem der Ansprüche 9 bis 12.
14. Verfahren zur Bestimmung einer Höhe (h) eines Fahrzeugfahrgestells (50) relativ zu einer Komponente (60) einer Radaufhängung, wobei die Komponente (60) sich bei einer Änderung der Höhe (h) bewegt, wobei zumindest ein erster
Beschleunigungssensor (1 10) an der Komponente (60) der Radaufhängung angebracht ist,
gekennzeichnet durch
Empfangen (S1 10) eines Beschleunigungswertes (a1 ) von dem ersten
Beschleunigungssensor (1 10); und
Berechnen (S200) der Höhe (h) des Fahrgestells (50) basierend auf dem empfangenen Beschleunigungswerts (a1 ).
15. Computerprogrammprodukt mit darauf gespeicherten Programmanweisungen, die ausgebildet sind, um ein Verfahren nach Anspruch 14 auszuführen, wenn die gespeicherten Programmanweisungen auf einer Verarbeitungseinheit ausgeführt werden.
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