DE102009008612B4

DE102009008612B4 - Method for leveling a motor vehicle

Info

Publication number: DE102009008612B4
Application number: DE102009008612.9A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Moosheimer Johannes; Michael Schuhen; Michael Stettin; Bernd Wittmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2018-12-20
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: DE102009008612A1

Abstract

Verfahren zur Niveauregulierung eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Karosserie, ein Fahrwerk mit Reifen sowie wenigstens einen Aktor mit einem Elektromotor, wobei der Aktor wenigstens ein statisches und wenigstens ein bewegliches Aktorelement und der Elektromotor wenigstens ein drehbewegliches und wenigstens ein statisches Motorelement aufweist, und wobei das drehbewegliche Motorelement und das bewegliche Aktorelement miteinander gekoppelt sind dadurch gekennzeichnet, dass eine inkrementell erfasste Position des drehbeweglichen Motorelements auf eine absolute Höhenposition des beweglichen Aktorelements transformiert wird, wobei zur Transformation wenigstens eine erfasste inkrementelle Position des drehbeweglichen Motorelements bezogen auf eine Referenzposition des beweglichen Aktorelements berücksichtigt wird.

A method for leveling a motor vehicle, comprising a body, a chassis with tires and at least one actuator with an electric motor, wherein the actuator comprises at least one static and at least one movable actuator element and the electric motor at least one rotatable and at least one static motor element, and wherein the rotatable Motor element and the movable actuator element coupled to each other are characterized in that an incrementally detected position of the rotatable motor element is transformed to an absolute height position of the movable actuator element, wherein for transformation at least one detected incremental position of the rotatable motor element is taken into account relative to a reference position of the movable actuator element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Niveauregulierung eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Karosserie, ein Fahrwerk mit Reifen sowie wenigstens einen Aktor mit einem Elektromotor, wobei der Aktor wenigstens ein statisches und wenigstens ein bewegliches Aktorelement und der Elektromotor wenigstens ein drehbewegliches und wenigstens ein statisches Motorelement aufweist, und wobei das drehbewegliche Motorelement und das bewegliche Aktorelement miteinander gekoppelt sind.The invention relates to a method for leveling a motor vehicle, comprising a body, a chassis with tires and at least one actuator with an electric motor, wherein the actuator has at least one static and at least one movable actuator element and the electric motor at least one rotatable and at least one static motor element and wherein the rotatable motor member and the movable actuator element are coupled together.

Daneben betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Karosserie, ein Fahrwerk mit Reifen und wenigstens einen Aktor mit Elektromotor und eine Steuerungseinrichtung.In addition, the invention also relates to a motor vehicle comprising a body, a chassis with tires and at least one actuator with an electric motor and a control device.

Die Federung eines Kraftfahrzeugs ist auf ein bestimmtes Gewicht hin optimiert. Drückt nun beispielsweise durch Beladung des Kraftfahrzeugs eine zu große Kraft auf die Federung verschlechtern sich ihre Dämpfungseigenschaften. Zur Herstellung des ursprünglichen Abstands zwischen der Fahrzeugunterseite und der Fahrbahnoberfläche ist es daher bekannt, den Druck in einer pneumatischen Federung zu erhöhen, wodurch letzten Endes die Federkonstante des Systems geändert wird. Alternativ ist auch die Verschiebung der Federfußpunkte durch Fremdenergie (z. B. elektrischer Energie) angetriebene Spindelantriebe bekannt, wodurch das gewünschte (ursprüngliche) Fahrzeugniveau wieder hergestellt werden kann. Vergleichbar dem Druck im pneumatischen System muss bei Spindelantrieben die Spindelposition erfasst werden.The suspension of a motor vehicle is optimized for a certain weight. Now, for example, by loading the motor vehicle too much force on the suspension worsen their damping properties. To produce the original distance between the vehicle underside and the road surface, it is therefore known to increase the pressure in a pneumatic suspension, which ultimately changes the spring rate of the system. Alternatively, the displacement of the spring bases by external energy (eg electrical energy) driven spindle drives is known, whereby the desired (original) vehicle level can be restored. Similar to the pressure in the pneumatic system, the spindle position must be recorded for spindle drives.

Ein Aktor mit einem Elektromotor, der die Position des drehbeweglichen Motorlementes erfasst, ist aus der DE 10 2005 001 746 B3 bekannt.An actuator with an electric motor, which detects the position of the rotatable Motorlementes, is from the DE 10 2005 001 746 B3 known.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Niveauregulierung sowie ein Kraftfahrzeug anzugeben, das keine Höhenerfassung des beweglichen Aktorelements durch einen Abstandssensor benötigt.It is therefore an object of the invention to provide a method for level control and a motor vehicle that does not require height detection of the movable actuator element by a distance sensor.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Zur Lösung der Aufgabe ist bei einem derartigen Verfahren erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine inkrementell erfasste Position des drehbeweglichen Motorelements auf eine absolute Höhenposition des beweglichen Aktorelements transformiert wird, wobei zur Transformation wenigstens eine erfasste inkrementelle Position des drehbeweglichen Motorelements bezogen auf eine Referenzposition des beweglichen Aktorelements berücksichtigt wird.In order to achieve the object, such a method provides that an incrementally detected position of the rotatable motor element is transformed to an absolute height position of the movable actuator element, wherein at least one detected incremental position of the rotatable motor element with respect to a reference position of the movable actuator element is considered for transformation ,

Ebenso wird die Aufgabe durch das Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 13 gelöst.Likewise, the object is achieved by the motor vehicle with the features according to claim 13.

Statt eines zusätzlichen Sensors zur Erfassung der absoluten Höhenposition des beweglichen Aktorelements kann nach Durchführung der Transformation also auf die inkrementell erfasste Position des drehbeweglichen Motorelements zurückgegriffen werden. Es handelt sich bei der inkrementellen Positionserfassung um eine Erfassung der Drehung des drehbeweglichen Motorelements, die in bestimmten zeitlichen Abständen und somit inkrementell vorgenommen wird. Die Drehungserfassung ist auf ca. 5° genau und damit hinreichend genau hinsichtlich einer damit verbundenen Höhenänderung. Die Bewegung des drehbeweglichen Motorelements wird sowieso mittels eines Hallsignals ermittelt. Diese Messung gibt allerdings lediglich die Drehbewegung des Motorelements wieder und erfasst letztendlich die Anzahl beziehungsweise den Umfang der Umdrehungen. Um von diesen Daten auf die Höhenposition des beweglichen Aktorelements rückschließen zu können, bedarf es daher eines mindestens einmal vorzunehmenden Abgleichs. Diese Übertragung ist möglich, da das bewegliche Motorelement und das bewegliche Aktorelement miteinander gekoppelt sind. Bei diesem Abgleich wird eine inkrementelle Position des drehbeweglichen Motorelements auf eine Referenzposition des drehbeweglichen Aktorelements bezogen.Instead of an additional sensor for detecting the absolute height position of the movable actuator element can therefore be used after performing the transformation to the incrementally detected position of the rotatable motor element. The incremental position detection is a detection of the rotation of the rotatable motor element, which is performed at certain time intervals and thus incrementally. The rotation detection is accurate to approx. 5 ° and therefore sufficiently accurate with regard to an associated change in altitude. The movement of the rotatable motor element is determined anyway by means of a Hall signal. However, this measurement only reflects the rotational movement of the motor element and finally detects the number or the circumference of the revolutions. In order to be able to conclude from these data on the height position of the movable actuator element, it therefore requires an adjustment to be made at least once. This transmission is possible because the movable motor element and the movable actuator element are coupled together. In this adjustment, an incremental position of the rotatable motor element is related to a reference position of the rotatable actuator element.

Vorzugsweise kann als Referenzposition eine Bewegungsbegrenzung des beweglichen Aktorelements verwendet werden, z. B. ein Anschlag, gegen den das bewegliche Aktorelement läuft. Ein Elektromotor dreht sich grundsätzlich ohne Begrenzung der Drehung immer weiter. Erst durch den Einbau in einen Aktor ergibt sich eine Begrenzung der Drehbewegung des Elektromotors, wenn das an den Elektromotor gekoppelte höhenbewegliche Aktorelement bewegungsbegrenzt ist, wie es im vorliegenden Fall auch gegeben ist. Mit der Bewegungsbegrenzung liegt auch gleichzeitig die größtmögliche Aktorbewegung vor.Preferably, a movement limit of the movable actuator element can be used as the reference position, for. B. a stop against which the movable actuator element runs. An electric motor basically continues to rotate without limiting the rotation. Only by installing in an actuator results in a limitation of the rotational movement of the electric motor when the coupled to the electric motor height-movable actuator element is movement limited, as it is given in the present case. With the movement limitation, the greatest possible actuator movement is present at the same time.

Vorteilhafterweise kann zur Erfassung der inkrementellen und auf eine Referenzposition bezogenen Position des drehbeweglichen Motorelements die untere Bewegungsbegrenzung des beweglichen Aktorelements angesteuert und die inkrementell erfasste Position als untere Position gespeichert werden. Durch die untere Bewegungsbegrenzung kann der minimale Abstand zwischen der Karosserie des Kraftfahrzeugs und dem Reifenaufstandspunkt auf dem Untergrund, auf dem das Kraftfahrzeug bewegt wird, vorgegeben werden.Advantageously, in order to detect the incremental position of the rotatable motor element relative to a reference position, the lower movement limit of the movable actuator element can be actuated and the incrementally detected position can be stored as the lower position. By the lower movement limit, the minimum distance between the body of the motor vehicle and the tire contact point on the ground on which the motor vehicle is moved, can be specified.

Das heißt, dass der Elektromotor beziehungsweise das drehbewegliche Motorelement solange bewegt wird, bis eine Bewegung aufgrund der Kopplung mit dem beweglichen Aktorelement unmöglich wird. In dieser Stellung wird die Position des drehbeweglichen Motorelements mit dem oben bereits erwähnten Hallsignal erfasst und als untere Position abgespeichert. Die untere Position ist also ein Hallsignal, das ein Maß für die Drehbewegung des drehbeweglichen Motorelements ist.That is, the electric motor or the rotatable motor member is moved until it becomes impossible to move due to the coupling with the movable actuator member. In this position, the position of the rotatable motor member with the above already mentioned Hall signal detected and stored as a lower position. The lower position is thus a Hall signal, which is a measure of the rotational movement of the rotatable motor element.

Alternativ oder zusätzlich kann zur Erfassung der inkrementellen und auf eine Referenzposition bezogene Position des drehbeweglichen Motorelements die obere Bewegungsbegrenzung des beweglichen Aktorelements angesteuert und die inkrementell erfasste Position als obere Position gespeichert werden. Durch die obere Bewegungsbegrenzung kann der maximale Abstand zwischen der Karosserie des Kraftfahrzeugs und dem Reifenaufstandspunkt auf dem Untergrund, auf dem das Kraftfahrzeug bewegt wird, vorgegeben werden. Das bewegliche Aktorelement hat zwei Bewegungsbegrenzungen und aufgrund der Anordnung im Kraftfahrzeug befinden diese sich mehr oder weniger senkrecht übereinander, es existiert also eine obere und eine untere Bewegungsbegrenzung. Insofern existieren zwei ansteuerbare Bewegungsbegrenzungen. Zur Durchführung des Verfahrens ist allerdings lediglich die Ansteuerung einer einzigen Bewegungsbegrenzung beziehungsweise sonstigen Referenzposition zwingend erforderlich.Alternatively or additionally, the upper movement limit of the movable actuator element can be controlled and the incrementally detected position can be stored as the upper position for detecting the incremental position and reference position of the rotatable motor element. Due to the upper movement limitation, the maximum distance between the body of the motor vehicle and the tire contact point on the ground on which the motor vehicle is moved, can be specified. The movable actuator element has two movement limits and due to the arrangement in the motor vehicle they are more or less perpendicular to each other, so there is an upper and a lower movement limit. In this respect, there are two controllable movement limits. To carry out the method, however, only the activation of a single movement limitation or other reference position is absolutely necessary.

Mit besonderem Vorteil kann bei Erfassung einer inkrementellen und auf eine Referenzposition bezogenen Position die inkrementelle Position auf den Wert 0 gesetzt werden und bei Erfassung beider inkrementellen und auf eine Referenzposition bezogenen Positionen die untere Position auf den Wert 0 und die obere Position auf den Wert 1 gesetzt werden. Hier findet also eine Koordinatentransformation statt. Die untere und die obere Position sind lediglich Hallsignale, die ein Maß für die Drehbewegung des drehbeweglichen Motorelements sind. Setzt man nun den unteren Wert auf den Wert 0, wird mit dem Hallsignal beziehungsweise der unteren Position eine Höhenangabe verknüpft. Da es sich um ein Längenmaß handeln kann, kann als Einheit entweder Millimeter oder Zentimeter oder etwas Vergleichbares verwendet werden. Wird auch die obere Position erfasst, kann auch diese mit einem bestimmten Wert verknüpft werden. Im Falle eines linearen Zusammenhangs würde ein Wertebereich von 0 - 1 demnach die Hallsignale derart transformieren, dass bei 0,5 beispielsweise die Mittelstellung erreicht wäre. Dementsprechend könnten alle Höhenpositionen des beweglichen Aktorelements aus der inkrementell erfassten Position des drehbeweglichen Motorelements berechnet und müssen nicht mit einer zusätzlichen Sonde erfasst werden. Um von der unteren zur oberen Position zu gelangen, muss der Elektromotor typischerweise eine Vielzahl an Umdrehungen ausführen.With particular advantage, when an incremental position related to a reference position is detected, the incremental position can be set to 0, and when both incremental positions refer to a reference position, the lower position is set to 0 and the upper position is set to 1 become. So here is a coordinate transformation instead. The lower and upper positions are merely Hall signals which are a measure of the rotational movement of the rotatable motor element. If you now set the lower value to the value 0, a height indication is linked to the reverb signal or the lower position. Since it can be a linear measure, the unit can be either millimeters or centimeters or something similar. If the upper position is also detected, this can also be linked to a specific value. In the case of a linear relationship, a value range of 0-1 would accordingly transform the Hall signals in such a way that at 0.5, for example, the center position would be reached. Accordingly, all height positions of the movable actuator element could be calculated from the incrementally detected position of the rotatable motor element and need not be detected with an additional probe. To get from the lower to the upper position, the electric motor typically has to make a large number of revolutions.

Allerdings ist die Ausgestaltung der Wertzuweisung nicht auf die Werte 0 und 1 beschränkt, beispielsweise ist es auch denkbar, der unteren Position den Wert 0 zuzuweisen und der oberen Position einen Wert, der mit dem Höhenverfahrweg des beweglichen Aktorelements korrespondiert. Beträgt die Höhenbeweglichkeit des beweglichen Aktorelements beispielsweise 9 cm, so könnte der obere Wert dann auf einen Wert von 9 oder 90 gesetzt werden. Andererseits ist es auch möglich, den oberen Wert auf den Wert 0 zu setzen und die Festlegung der unteren Position wie eben beschrieben analog durchzuführen. Die Differenz der oberen und der unteren Position spiegelt selbst bereits eine Höhendifferenz wieder, da bei bekannten Aktor- und Elektromotorgrößen aus der Differenz des Hallsignals auf eine Höhenverschiebung zurückgerechnet werden kann. Die obere und untere Position können daher dazu verwendet werden, den derart bestimmten Verfahrweg mit einem Istverfahrweg auf Plausibilität hin zu überprüfen. Der Istverfahrweg kann beispielsweise mittels einer einfachen Längenmessung des Abstands der Bewegungsbegrenzungen des beweglichen Aktorelements ermittelt werden.However, the configuration of the value assignment is not limited to the values 0 and 1, for example, it is also conceivable to assign the value 0 to the lower position and the value corresponding to the height travel of the movable actuator element to the upper position. If the height mobility of the movable actuator element is 9 cm, for example, the upper value could then be set to a value of 9 or 90. On the other hand, it is also possible to set the upper value to the value 0 and to carry out the determination of the lower position analogously as just described. The difference of the upper and lower position reflects itself already a height difference again, since with known actuator and electric motor sizes from the difference of the Hall signal can be calculated back to a vertical displacement. The upper and lower positions can therefore be used to check the travel determined in this way with an actual travel path for plausibility. The Istverfahrweg can be determined for example by means of a simple length measurement of the distance of the movement limits of the movable actuator element.

Zur Vermeidung der Wiederholung des Abgleichs der inkrementell erfassten Position mit einer Referenzposition kann die im Betrieb des Kraftfahrzeugs zuletzt inkrementell erfasste Position gespeichert werden.In order to avoid the repetition of the adjustment of the incrementally detected position with a reference position, the position last detected incrementally during operation of the motor vehicle can be stored.

Um dieses Verfahren in Kraftfahrzeugen voll automatisch durchführen zu können, ist es notwendig, auch die Erfassung der Referenzposition soweit wie möglich zu automatisieren. Wird als Referenzposition eine Bewegungsbegrenzung verwendet, kann zur Erfassung einer inkrementellen und auf einer Referenzposition bezogenen Position des drehbeweglichen Motorelements die Bewegungsbegrenzung oder die Bewegungsbegrenzungen des beweglichen Aktorelements spannungs- oder positions- oder drehzahl- oder kraftgeregelt angesteuert werden und eine Bewegungsbegrenzung in Abhängigkeit einer gleichbleibenden Position über eine definierte Zeit bei einer definiert anliegenden Kraft erkannt werden. Letzten Endes muss also eine Steuerungseinrichtung erkennen, dass die erfassten inkrementellen Positionen sich abgesehen von der Messungenauigkeit über mehrere Messungen hinweg nicht mehr geändert haben. In diesem Fall hat das bewegliche Aktorelement die Bewegungsbegrenzung, also z. B. einen Anschlag, erreicht. Über die Zeit wird dabei die Anzahl der Messungen kontrolliert. Durch die Verwendung einer definierten Kraft kann eine übermäßige Krafteinwirkung sowohl auf das Aktorelement wie auch auf den Bewegungsbegrenzer vermieden werden. An Stelle einer Kraftregelung kann auch der Motorstrom des Elektromotors begrenzt werden.In order to be able to carry out this process fully automatically in motor vehicles, it is necessary to automate as far as possible the detection of the reference position as well. If a motion limit is used as the reference position, you can enter an incremental position and a reference position related position of the rotatable motor element, the movement limitation or the movement limits of the movable actuator element voltage or position or speed or force controlled are controlled and a movement limit in response to a constant position over a defined time at a defined applied force can be detected. Ultimately, therefore, a controller must recognize that the detected incremental positions have not changed beyond measurement inaccuracy over multiple measurements. In this case, the movable actuator element has the movement limit, ie z. B. reaches a stop. Over time, the number of measurements is controlled. By using a defined force, excessive force can be avoided both on the actuator element and on the movement limiter. Instead of a force control and the motor current of the electric motor can be limited.

Alternativ kann zur Erfassung einer inkrementellen und auf einer Referenzposition bezogenen Position des drehbeweglichen Motorelements die Bewegungsbegrenzung oder die Bewegungsbegrenzungen des beweglichen Aktorelements angesteuert werden und eine Bewegungsbegrenzung in Abhängigkeit einer Kraft,- Strom- oder Momentenmessung oder ohne Messung während eines Momentenstoßes erkannt werden. In diesem Fall bleibt der Elektromotor solange in Betrieb, unabhängig davon, ob sich das Aktorelement noch bewegen kann oder nicht, bis angenommen wird, dass das Aktorelement auf jeden Fall die Bewegungsbegrenzung erreicht hat. Um das Erreichen der Bewegungsbegrenzung zu überprüfen, kann eine Momentenmessung oder einer Kraftmessung oder einer Motorstrommessung während eines Momentenstoßes durchgeführt werden. Wird hier ein gewisser Schwellwert überschritten, ist das bewegliche Aktorelement an der Bewegungsbegrenzung angelangt. Andererseits kann in diesem Fall die Messung auch entfallen, da die Bewegungsbegrenzung sowieso erreicht sein sollte.Alternatively, to detect an incremental position of the rotatable motor element relative to a reference position, the movement limitation or the movement limits of the movable actuator element can be actuated and a movement limit can be detected as a function of a force, current or torque measurement or without measurement during a torque impulse. In this case, the electric motor remains in operation, regardless of whether the actuator element can still move or not, until it is assumed that the actuator element has reached the movement limit in any case. In order to check that the movement limit has been reached, a torque measurement or a force measurement or a motor current measurement can be carried out during a torque impulse. If a certain threshold is exceeded here, the movable actuator element has reached the limit of movement. On the other hand, the measurement can be omitted in this case, since the movement limitation should be achieved anyway.

Die beiden Methoden zur Erkennung der Bewegungsbegrenzung haben den Vorteil, dass sie vollautomatisch durchgeführt werden können. Allerdings kommt es hier zu einer Krafteinwirkung sowohl auf das bewegliche Aktorelement wie auch auf den beziehungsweise die Bewegungsbegrenzer (Anschlag). Kann man einen Kontakt beziehungsweise eine Krafteinwirkung dieser beiden Vorrichtungen aufeinander völlig vermeiden, lassen sich billigere Komponenten im Aktor wie auch im Kraftfahrzeug verbauen. Mit besonderem Vorteil kann daher zur Erfassung einer inkrementellen und auf eine Referenzposition bezogenen Position einer beliebigen inkrementellen Position des drehbeweglichen Motorelements, insbesondere einer Position in der Nähe einer Bewegungsbegrenzung des beweglichen Aktorelements, ein bestimmter Wert zugewiesen werden. In diesem Fall ist also bei der Herstellung einer Beziehung zwischen der inkrementellen Position und der Referenzposition des beweglichen Aktorelements Personal notwendig. Dieses Personal steuert das bewegliche Aktorelement in die Nähe der Bewegungsbegrenzung, wobei ein gewünschter Sicherheitsabstand eingehalten werden kann. Die dort erfasste inkrementelle Position kann dann beispielsweise im Fall der unteren Position auf den Wert 0 gesetzt werden. Auf gleiche Weise kann auch eine obere Position festgelegt werden. Durch eine derartige Wahl der unteren und oberen Position kann das bewegliche Aktorelement dann so angesteuert werden, dass es die obere und untere Bewegungsbegrenzung nicht mehr anläuft, es also zu keiner Krafteinwirkung auf die einzelnen Vorrichtungen mehr kommt, abgesehen von der Kraft, die zur eigentlichen Bewegung notwendig ist. Hierdurch wird der Einbau billigerer Komponenten möglich, wodurch eine Reduzierung der Herstellungskosten erreicht wird.The two methods for detecting the movement limit have the advantage that they can be carried out fully automatically. However, it comes here to a force on both the movable actuator element as well as on the or the movement limiter (stop). If it is possible to completely avoid a contact or a force effect of these two devices on one another, cheaper components can be installed in the actuator as well as in the motor vehicle. With particular advantage, therefore, a specific value can be assigned to detect an incremental position referenced to a reference position of any incremental position of the rotatable motor element, in particular a position in the vicinity of a movement limit of the movable actuator element. In this case, therefore, personnel is necessary in establishing a relationship between the incremental position and the reference position of the movable actuator element. This staff controls the movable actuator element in the vicinity of the movement limit, wherein a desired safety distance can be maintained. The incremental position detected there can then be set to the value 0, for example in the case of the lower position. In the same way, an upper position can also be specified. By such a choice of the lower and upper position, the movable actuator element can then be controlled so that it no longer starts the upper and lower movement limit, so it comes to no force on the individual devices more, apart from the force to the actual movement necessary is. As a result, the installation of cheaper components is possible, whereby a reduction in manufacturing costs is achieved.

Mit besonderem Vorteil kann als Aktor ein Spindeltrieb verwendet werden. In diesem Fall ist die Drehbewegung des drehbeweglichen Motorelements durch eine lineare Beziehung mit der Höhenverstellung des beweglichen Aktorelements verknüpft, wodurch sich einfach zu ermittelnde Transformationen ergeben.With particular advantage can be used as an actuator spindle drive. In this case, the rotational movement of the rotatable motor element is linked by a linear relationship with the height adjustment of the movable actuator element, resulting in easy-to-find transformations.

Figurenlistelist of figures

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 ein erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug, und
2 eine Querschnittsansicht eines Spindelantriebs.

Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawings. Showing:

1 a motor vehicle according to the invention, and
2 a cross-sectional view of a spindle drive.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit Karosserie 2 und Fahrwerk 3. Das Fahrwerk umfasst die Reifen 4. Zwischen Fahrwerk 3 und Karosserie 2 sind elektromotorische Spindelantriebe 5 angeordnet, die durch eine Steuerungseinrichtung 6 gesteuert werden. Grundsätzlich können beliebig viele Spindelantriebe 5 verwendet werden. Beispielsweise kann ein einziger Spindelantrieb 5 an der Hinterachse angeordnet sein oder zwei mit jeweils einem an der Vorder- und Hinterachse oder auch vier Spindelantriebe 5. Im letzten Fall wird jedem Reifen ein Spindelantrieb zugeordnet. Aber auch ein Spindelantrieb 5 an der Vorderachse und zwei an der Hinterachse sind denkbar. Bei mehr als zwei Achsen am Kraftfahrzeug erhöht sich die Anzahl der Spindelantriebe 5 entsprechend. 1 shows a motor vehicle 1 with body 2 and suspension 3 , The chassis includes the tires 4 , Between chassis 3 and bodywork 2 are electromotive spindle drives 5 arranged by a control device 6 to be controlled. In principle, any number of spindle drives 5 be used. For example, a single spindle drive 5 be arranged on the rear axle or two, each with one on the front and rear axles or four spindle drives 5 , In the latter case, each wheel is assigned a spindle drive. But also a spindle drive 5 on the front axle and two on the rear axle are conceivable. With more than two axles on the motor vehicle, the number of spindle drives increases 5 corresponding.

2 zeigt die Querschnittsansicht eines elektromotorischen Spindelantriebs 5. Dieser ist an der Karosserie 2 befestigt und umfasst einen Elektromotor 7, eine Spindel 8 und eine Spindelmutter 9 in einem Gehäuse 10. Die Feder 11 befindet sich zwischen dem Gehäuse 10 und dem Fahrwerk 3, die Feder 16 zwischen Karosserie 2 und Fahrwerk 3. 2 shows the cross-sectional view of an electric motor spindle drive 5 , This one is on the body 2 attached and includes an electric motor 7 , a spindle 8th and a spindle nut 9 in a housing 10 , The feather 11 is located between the housing 10 and the chassis 3 , the feather 16 between body 2 and suspension 3 ,

Im unbeladenen Zustand weist das Gesamtfedersystem mit den Federn 11 und 16 eine Federhärte auf, mit der eine gute Federung des Kraftfahrzeugs erreicht wird. Durch Beladung des Kraftfahrzeugs kommt es aber dazu, dass eine viel größere Kraft als die erwartete auf die Federn einwirkt und diese daher stark zusammendrückt, wodurch die Federungseigenschaften verloren gehen. Wird eine Federhärte entsprechend einer großen Beladung gewählt, wird das Kraftfahrzeug in unbeladenem Zustand wenig gefedert. Da eine einzige Feder allein nicht auf mehrere Gewichte hin optimiert werden kann, werden zusätzliche Vorrichtungen zur Einstellung der Federkraft und dementsprechend zur Niveauregulierung benötigt, im Ausführungsbeispiel in Form einer zweiten, nicht linearen Feder. Eine derartige Anordnung ergibt sich beispielsweise aus 2.When unloaded, the overall spring system points with the springs 11 and 16 a spring rate, with a good suspension of the motor vehicle is achieved. By loading the motor vehicle but it comes that a much larger force than the expected acts on the springs and therefore strongly compresses them, whereby the suspension properties are lost. If a spring hardness selected according to a large load, the vehicle is little sprung in the unloaded state. Since a single spring alone can not be optimized for multiple weights, additional devices for Setting the spring force and accordingly required for level control, in the embodiment in the form of a second, non-linear spring. Such an arrangement results, for example 2 ,

Die Spindelmutter 9 ist dabei drehfest in einem Gehäuse 10 angeordnet. Durch Drehung der Spindel 8 wird sie dadurch höhenverstellbar, wie durch den Doppelpfeil 15 angedeutet. Durch die Höhenverstellung der Spindelmutter und die damit verbundene Höhenbewegung des Gehäuses 10 wird ein Druck auf die Feder 11 variiert. Dadurch kann die Vorspannung der Feder verändert werden und somit eine Änderung der Federhärte des Gesamtfedersystems auf Feder 11 und Feder 16, die auf die Beladung des Kraftfahrzeugs angepasst ist.The spindle nut 9 is rotatably in a housing 10 arranged. By turning the spindle 8th it is characterized height adjustable, as indicated by the double arrow 15. Due to the height adjustment of the spindle nut and the associated height movement of the housing 10 will put a pressure on the spring 11 varied. As a result, the bias of the spring can be changed and thus a change in the spring rate of the total spring system on spring 11 and spring 16 , which is adapted to the load of the motor vehicle.

Durch Beladung des Kraftfahrzeugs werden also zuerst beide Federn 11 und 16 zusammengepresst. Nach Ansteuerung des Elektromotors 7 durch die Steuerungseinrichtung 6 wird über die Spindeldrehung der Spindel 8 eine Bewegung der Spindelmutter 9 zum Fahrwerk 3 hin bewirkt. Die Bewegung der Spindelmutter 9 bewirkt ein zusätzliches Zusammenpressen der Feder 11 und führt damit zu einer Versteifung des Gesamtfedersystems, das aus den Federn 11 und 16 besteht. Zur Verstärkung des Effekts können die Federn 11 und 16 unterschiedliche Federhärten aufweisen. Durch die Versteifung des Gesamtfedersystems wird die Karosserie 2 angehoben. Über die Steuerung des Elektromotors 7 kann also auch das Niveau des Kraftfahrzeugs gesteuert werden. In einer Variante kann die Feder 16 auch entfallen.By loading the motor vehicle so both springs first 11 and 16 compressed. After activation of the electric motor 7 by the control device 6 is about the spindle rotation of the spindle 8th a movement of the spindle nut 9 to the chassis 3 hin causes. The movement of the spindle nut 9 causes additional compression of the spring 11 and thus leads to a stiffening of the overall spring system, the springs 11 and 16 consists. To enhance the effect, the springs can 11 and 16 have different spring hardnesses. Due to the stiffening of the overall suspension system, the bodywork 2 raised. About the control of the electric motor 7 Thus, the level of the motor vehicle can also be controlled. In a variant, the spring 16 also omitted.

Der Elektromotor 7 des elektromotorischen Spindelantriebs 5 weist eine inkrementelle Positionserfassung auf. Das heißt, dass in bestimmten zeitlichen Abständen die Drehbewegung des drehbeweglichen Motorelements erfasst wird. Die dabei erfasste Drehbewegung kann auf ungefähr 5° genau bestimmt werden. Die Drehbewegung des drehbeweglichen Motorelements wird über die Spindel 8 in eine Höhenbewegung der Spindelmutter 9 und des Gehäuses 10 übertragen. Mit einer Drehbewegung des Motors ist also immer eine Höhenbewegung der Spindelmutter, also des beweglichen Aktorelements gegeben. Bei Bekanntheit des Umrechnungsfaktors kann direkt von einer Drehbewegung des Motors, beispielsweise fünf Umdrehungen, auf eine entsprechende Höhenverstellung der Spindelmutter zurückgerechnet werden.The electric motor 7 the electromotive spindle drive 5 has an incremental position detection. That is, at certain time intervals, the rotational movement of the rotatable motor element is detected. The detected rotational movement can be determined to approximately 5 °. The rotational movement of the rotatable motor element is via the spindle 8th in a vertical movement of the spindle nut 9 and the housing 10 transfer. With a rotary movement of the motor so there is always a height movement of the spindle nut, so given the movable actuator element. With awareness of the conversion factor can be calculated back directly to a corresponding height adjustment of the spindle nut directly from a rotational movement of the engine, for example, five revolutions.

Auf diese Art und Weise sind allerdings lediglich Relativbewegungen erfassbar. Um die Relativbewegung des drehbeweglichen Motorelements in eine absolute Höhenposition des beweglichen Aktorelements, also der Spindelmutter, transformieren zu können, wird erfindungsgemäß die untere Bewegungsbegrenzung 12 angesteuert. In dieser Position hat die Karosserie 3 des Kraftfahrzeugs 1 den geringst möglichen Abstand zur Fahrbahnoberfläche. Die Bewegungsbegrenzung 12 kann dabei entweder dadurch erkannt werden, dass mehrere hintereinander erfasste inkrementelle Positionen sich abgesehen von Messfehlern nicht mehr ändern. Alternativ kann das drehbewegliche Motorelement solange gedreht werden, bis das Anfahren einer Bewegungsbegrenzung in jedem Fall erreicht ist. Das Erreichen der Bewegungsbegrenzung 12 wird dann durch einen Momentenstoß oder Spannungsstoß beziehungsweise eine damit verbundene Momentenmessung überprüft. Der Vorteil dieser beiden Verfahren zum Feststellen des Erreichens einer Bewegungsbegrenzung des beweglichen Aktorelements ist, dass sie vollautomatisch durchgeführt werden können.In this way, however, only relative movements are detectable. In order to transform the relative movement of the rotatable motor element in an absolute height position of the movable actuator element, so the spindle nut, according to the invention, the lower movement limit 12 driven. In this position has the bodywork 3 of the motor vehicle 1 the smallest possible distance to the road surface. The movement limit 12 This can either be recognized by the fact that several incremental positions recorded in succession no longer change apart from measurement errors. Alternatively, the rotatable motor element can be rotated until reaching a movement limit is achieved in each case. Achieving the movement limit 12 is then checked by a momentum shock or surge or an associated torque measurement. The advantage of these two methods for determining the achievement of a movement limit of the movable actuator element is that they can be carried out fully automatically.

Nach Erreichen der unteren Bewegungsbegrenzung wird die damit verbundene inkrementelle Position mit einem Referenzwert verknüpft, beispielsweise der Zahl 0. Danach wird die obere Bewegungsbegrenzung 13 angesteuert und die dort erfasste inkrementelle Position als obere Position gespeichert. Die dabei aufgewendete Kraft muss das Kraftfahrzeug 1 anheben können, soll andererseits aber nicht den Aktor beschädigen. Daher wird der Elektromotor kraftgeregelt angesteuert. Die obere Position wird dann mit einem anderen Referenzwert verknüpft. Beispielsweise kann als Wert die Zahl 1 herangezogen werden. Die zwischen der oberen und unteren Position liegenden inkrementellen Positionen können dann auf Werte zwischen 0 und 1 transformiert werden, wobei die transformierten Werte den Anteil des von der unteren Position aus bereits zurückgelegten Verfahrwegs des Spindelantriebs angeben. Dieser Wert kann durch Multiplikation mit dem gesamten Verfahrweg in eine Höhenangabe umgerechnet werden. Ein Wert von 0,5 heißt dementsprechend, dass sich die Spindelmutter in der Mitte des Verfahrwegs befindet.After reaching the lower limit of movement, the associated incremental position is linked to a reference value, for example the number 0. Thereafter, the upper limit of movement becomes 13 controlled and stored there recorded incremental position as the top position. The force used must be the motor vehicle 1 on the other hand, should not damage the actuator. Therefore, the electric motor is controlled by force. The upper position is then linked to another reference value. For example, the value can be the number 1 be used. The incremental positions lying between the upper and lower positions can then be transformed to values between 0 and 1, the transformed values indicating the proportion of the travel of the spindle drive already traveled from the lower position. This value can be converted into a height specification by multiplying it by the total travel distance. A value of 0.5 means, accordingly, that the spindle nut is in the middle of the travel.

Alternativ hierzu kann statt dem oberen Wert 1 auch der Wert 100 verwendet werden. Die ermittelten Zahlen beziehen sich dann auf den prozentual zurückgelegten Fahrweg, ausgehend von der unteren Position, im Vergleich zum Gesamtverfahrweg. Der Gesamtverfahrweg ist dabei selbstverständlich der Weg, den die Spindelmutter von der unteren Position bis zur oberen Position zurücklegt.Alternatively, instead of the upper value 1, the value 100 can also be used. The calculated numbers then refer to the percentage covered travel path, starting from the lower position, compared to the total travel distance. The total travel is of course the way the spindle nut travels from the lower position to the upper position.

In einer weiteren Alternative kann statt einer prozentuellen Angabe die obere Position auch mit dem Gesamtverfahrweg verknüpft werden. Die erfassten inkrementellen Positionen werden durch die Transformation dann direkt in Höhenangaben umgewandelt.In a further alternative, instead of a percentage specification, the upper position can also be linked to the total travel distance. The acquired incremental positions are then converted by the transformation directly into altitude information.

Selbstverständlich kann auch zuerst die obere und dann die untere Bewegungsbegrenzung angesteuert werden.Of course, first the upper and then the lower movement limit can be controlled.

Grundsätzlich ist es allerdings nicht nötig, beide Bewegungsbegrenzungen anzusteuern. Vielmehr reicht es, wenn beispielsweise die untere Position mit dem Wert 0 verknüpft ist. Da normalerweise der Zusammenhang der Drehpositionsänderung des drehbeweglichen Motorelements und der Höhenverstellung der Spindelmutter bekannt ist, kann ausgehend von der Verknüpfung der unteren Position, die ja eine erfasste inkrementelle Position darstellt, mit dem Referenzwert 0 eine Höhenbestimmung der Spindelmutter anhand der weiteren erfassten inkrementellen Positionen vorgenommen werden.In principle, however, it is not necessary to control both movement limits. Rather, it is sufficient if, for example, the lower position is linked to the value 0. Since the relationship between the rotational position change of the rotatable motor element and the height adjustment of the spindle nut is normally known, starting from the linkage of the lower position, which represents a detected incremental position, the reference value 0 can be used to determine the height of the spindle nut on the basis of the further incremental positions detected ,

Um das Ansteuern der Bewegungsbegrenzungen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, eine Position lediglich in der Nähe der Bewegungsbegrenzungen beispielsweise als untere Position heranzuziehen. Eine derartige Position 14 weist den Vorteil auf, dass Krafteinwirkungen auf die Spindelmutter und das Gehäuse des Elektromotors vermieden werden, wodurch billigere Komponenten verbaubar sind. Hierbei ist es allerdings erforderlich, dass die Spindelmutter unter Sichtkontrolle einer Person oder einer anderen Erkennungseinrichtung in die entsprechende Position verfahren wird, da sich diese weder durch eine Momentenmessung noch durch gleichbleibende inkrementelle Positionen erfassen lässt.In order to avoid the driving of the movement limits, it is advantageous to use a position only in the vicinity of the movement limits, for example as a lower position. Such a position 14 has the advantage that force effects on the spindle nut and the housing of the electric motor can be avoided, whereby cheaper components can be built. In this case, however, it is necessary for the spindle nut to be moved under visual control of a person or another detection device into the appropriate position, since this can be detected neither by a torque measurement nor by constant incremental positions.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kraftfahrzeugmotor vehicle
22: Karosseriebody
33: Fahrwerklanding gear
44: Reifentires
55: Spindelantriebespindle drives
66: SteurungseinrichtungSteurungseinrichtung
77: Elektromotorelectric motor
88th: Spindelspindle
99: SpindellmutterSpindell mother
1010: Gehäusecasing
1111: Federfeather
1212: Bewegungsbegrenzungmovement restriction
1313: Bewegungsbegrenzungmovement restriction
1414: Positionposition
1515: Doppelpfeildouble arrow
1616: Federfeather

Claims

Verfahren zur Niveauregulierung eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Karosserie, ein Fahrwerk mit Reifen sowie wenigstens einen Aktor mit einem Elektromotor, wobei der Aktor wenigstens ein statisches und wenigstens ein bewegliches Aktorelement und der Elektromotor wenigstens ein drehbewegliches und wenigstens ein statisches Motorelement aufweist, und wobei das drehbewegliche Motorelement und das bewegliche Aktorelement miteinander gekoppelt sind dadurch gekennzeichnet, dass eine inkrementell erfasste Position des drehbeweglichen Motorelements auf eine absolute Höhenposition des beweglichen Aktorelements transformiert wird, wobei zur Transformation wenigstens eine erfasste inkrementelle Position des drehbeweglichen Motorelements bezogen auf eine Referenzposition des beweglichen Aktorelements berücksichtigt wird.A method for leveling a motor vehicle, comprising a body, a chassis with tires and at least one actuator with an electric motor, wherein the actuator comprises at least one static and at least one movable actuator element and the electric motor at least one rotatable and at least one static motor element, and wherein the rotatable Motor element and the movable actuator element coupled to each other are characterized in that an incrementally detected position of the rotatable motor element is transformed to an absolute height position of the movable actuator element, wherein for transformation at least one detected incremental position of the rotatable motor element is taken into account relative to a reference position of the movable actuator element.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzposition eine Bewegungsbegrenzung des beweglichen Aktorelements verwendet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that a movement limit of the movable actuator element is used as the reference position.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der inkrementellen und auf eine Referenzposition bezogenen Position des drehbeweglichen Motorelements die untere Bewegungsbegrenzung des beweglichen Aktorelements angesteuert und die inkrementell erfasste Position als untere Position gespeichert wird.Method according to Claim 2 , characterized in that for detecting the incremental and related to a reference position position of the rotatable motor element, the lower movement limit of the movable actuator element driven and the incrementally detected position is stored as the lower position.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die untere Bewegungsbegrenzung der minimale Abstand zwischen der Karosserie des Kraftfahrzeugs und dem Reifenaufstandspunkt auf dem Untergrund, auf dem das Kraftfahrzeug bewegt wird, vorgegeben wird.Method according to Claim 3 , characterized in that is given by the lower movement limit of the minimum distance between the body of the motor vehicle and the tire contact point on the ground on which the motor vehicle is moved.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der inkrementellen und auf eine Referenzposition bezogenen Position des drehbeweglichen Motorelements die obere Bewegungsbegrenzung des beweglichen Aktorelements angesteuert und die inkrementell erfasste Position als obere Position gespeichert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for detecting the incremental and referenced to a reference position position of the rotatable motor element, the upper movement limit of the movable actuator element is controlled and the incrementally detected position is stored as the upper position.

Verfahren nach Anspruche 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch die obere Bewegungsbegrenzung der maximale Abstand zwischen der Karosserie des Kraftfahrzeugs und dem Reifenaufstandspunkt auf dem Untergrund, auf dem das Kraftfahrzeug bewegt wird, vorgegeben wird.Method according to Claims 5 , characterized in that the maximum distance between the body of the motor vehicle and the tire contact point on the ground on which the motor vehicle is moved is given by the upper movement limit.

Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfassung einer inkrementellen und auf eine Referenzposition bezogenen Position die inkrementelle Position auf den Wert 0 gesetzt wird und bei Erfassung beider inkrementellen und auf eine Referenzposition bezogenen Positionen die untere Position auf den Wert 0 und die obere Position auf den Wert 1 gesetzt wird.Method according to one of Claims 3 to 6 , characterized in that upon detection of an incremental position referenced to a reference position, the incremental position is set to the value 0, and upon detection of both incremental and reference position positions, the lower position is set to 0 and the upper position is set to 1 is set.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Betrieb des Kraftfahrzeugs zuletzt inkrementell erfassten Position gespeichert wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the last incrementally detected during operation of the motor vehicle position is stored.

Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung einer inkrementellen und auf eine Referenzposition bezogenen Position des drehbeweglichen Motorelements die Bewegungsbegrenzung oder die Bewegungsbegrenzungen des beweglichen Aktorelements drehzahl- oder spannungs- oder positions- oder kraftgeregelt angesteuert werden und eine Bewegungsbegrenzung in Abhängigkeit einer gleichbleibenden Position über eine definierte Zeit bei einer definiert anliegenden Kraft erkannt wird.Method according to one of Claims 2 to 8th , characterized in that for detecting an incremental and related to a reference position position of the rotatable motor element, the movement limit or the movement limits of the movable actuator element speed or voltage or position or force controlled are controlled and a movement limit as a function of a constant position over a defined time is detected at a defined applied force.

Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung einer inkrementellen und auf eine Referenzposition bezogenen Position des drehbeweglichen Motorelements die Bewegungsbegrenzung oder die Bewegungsbegrenzungen des beweglichen Aktorelements angesteuert werden und eine Bewegungsbegrenzung in Abhängigkeit einer Kraft-, Strom- oder Momentenmessung oder ohne Messung während eines Momentenstoßes erkannt wird.Method according to one of Claims 2 to 8th , characterized in that for detecting an incremental and related to a reference position position of the rotatable motor element, the movement limit or the movement limits of the movable actuator element are controlled and a movement limit is detected in dependence of a force, current or moment measurement or without measurement during a moment shock.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung einer inkrementellen und auf eine Referenzposition bezogenen Position einer beliebigen inkrementellen Position des drehbeweglichen Motorelements ein bestimmter Wert zugewiesen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a specific value is assigned for detecting an incremental position referenced to a reference position of an arbitrary incremental position of the rotatable motor element.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktor ein Spindeltrieb verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a spindle drive is used as the actuator.

Kraftfahrzeug, umfassend eine Karosserie, ein Fahrwerk mit Reifen und wenigstens einen Aktor mit Elektromotor und eine Steuerungseinrichtung, ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.Motor vehicle, comprising a body, a chassis with tires and at least one actuator with electric motor and a control device, designed for carrying out the method according to one of the preceding claims.