DE102013204024A1 - Control unit for an adjustable cab suspension - Google Patents

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Abstract

Steuergerät für ein verstellbares Fahrwerk-System, umfassend eine Verbindung mit mindestens einer Sensorik, die mindestens einen Fahrzustandsparameter eines Fahrerhaus bereitstellt, wobei der gemessene Fahrzustandsparameter räumlich auf eine Position außerhalb des Steuergeräts bezogen ist, wobei die Sensorik innerhalb des Steuergeräts angeordnet ist und eine virtuelle Miniatur-Messebene bildet, die auf eine tatsächliche Messebene extrapoliert ist.Control device for an adjustable chassis system, comprising a connection to at least one sensor system that provides at least one driving state parameter of a driver's cab, the measured driving state parameter being spatially related to a position outside the control device, the sensor system being arranged within the control device and a virtual miniature -Measurement level that is extrapolated to an actual measurement level.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für eine verstellbare Fahrerhauslagerung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. The invention relates to a control device for an adjustable cab suspension according to the preamble of claim 1.

Für den einwandfreien Betrieb eines verstellbaren Fahrwerk-Systems werden Zustandsparameter des Fahrzeugs mittels einer Sensorik erfasst. Die Sensoren werden möglichst dort platziert, wo auch die zu messende Größe vorliegt. Diese Grundregel hat den Vorteil, dass etwaige negative Einflüsse auf die Signalqualität minimiert werden. For the proper operation of an adjustable suspension system, vehicle condition parameters are detected by means of a sensor system. The sensors are placed wherever possible, where the size to be measured is present. This basic rule has the advantage that any negative influences on the signal quality are minimized.

In der DE 199 50 177 A1 und der DE 44 27 559 A1 wird deshalb eine dezentrale Anordnung der Sensorik als besonders vorteilhaft beschrieben. Nun hat sich aber gezeigt, dass die Anordnung der Sensorik, z. B. der Beschleunigungssensoren, innerhalb des Schwingungsdämpfers verteuert wird, da die Verpackung der Sensoren sehr aufwändig ist. Die Sensoren müssen gegen Schmutz, Hitze und Feuchtigkeit geschützt werden. Der Schutzaufwand kostet unter Umständen mehr als ein Standardsensor. In the DE 199 50 177 A1 and the DE 44 27 559 A1 Therefore, a decentralized arrangement of the sensor is described as particularly advantageous. Now it has been shown that the arrangement of the sensor, z. As the acceleration sensors, within the vibration is more expensive, since the packaging of the sensors is very expensive. The sensors must be protected against dirt, heat and moisture. The cost of protection may cost more than a standard sensor.

Die DE 195 39 566 C1 offenbart ein Steuergerät für ein Fahrwerk-System. Das Steuergerät wird von einem einzigen Beschleunigungssensor mit Beschleunigungssignalen versorgt, die durch eine Zerlegung eines Gesamtbeschleunigungssignals in mehrere Signalkomponenten den Bewegungsachsen des Fahrzeugs zugeordnet werden können. Dieses Prinzip hat sich in der Praxis nicht durchsetzen können, da die Signalqualität nicht ausreichend war. The DE 195 39 566 C1 discloses a control unit for a landing gear system. The control unit is supplied with acceleration signals by a single acceleration sensor, which can be assigned to the movement axes of the vehicle by decomposing a total acceleration signal into a plurality of signal components. This principle has not been successful in practice because the signal quality was insufficient.

Die DE 43 13 973 C2 betrifft eine aktive Federung eines Fahrerhauses zu einem Fahrzeugrahmen. Es werden dabei dieselben Sensorik und Komponenten verwendet wie bei einem Pkw-Fahrwerk, d. h. Sensoren an den Federungsaggregaten. The DE 43 13 973 C2 relates to an active suspension of a cab to a vehicle frame. The same sensors and components are used as in a car chassis, ie sensors on the suspension units.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die aus dem Stand der Technik bekannte Problematik der Sensoranordnung und des Sensorschutzes zu minimieren. The object of the present invention is to minimize the problems of the sensor arrangement and the sensor protection known from the prior art.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Sensorik innerhalb des Steuergeräts angeordnet ist und eine virtuelle Miniatur-Messebene bildet, die auf eine tatsächliche Messebene extrapoliert ist. According to the invention, the object is achieved in that the sensor system is arranged within the control device and forms a virtual miniature measurement plane which is extrapolated to an actual measurement plane.

Der große Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Sensorik genau dort angeordnet ist, wo sie sich besonders leicht implementieren lässt. Das Steuergerät bietet einerseits einen Schutz und andererseits ist der Montageort in der Regel außerhalb besonders belasteter Zonen. Die Verdrahtung im Fahrzeug reduziert sich, ebenso wie bisher notwendige Schnittstellen. The big advantage of the invention is that the sensor system is located exactly where it can be implemented particularly easily. On the one hand, the control unit offers protection and, on the other hand, the installation location is generally outside of particularly heavily loaded zones. The wiring in the vehicle is reduced, as well as previously required interfaces.

Das Steuergerät ist an einer definierten Stelle im Fahrerhaus montiert. Folglich können aus den geometrischen Abmessungen des Fahrerhauses, z. B. den Abständen von verstellbaren Schwingungsdämpfern zum Steuergerät Koordinaten festgelegt werden, über die die Fahrzustandssignale leicht extrapolierbar sind. The control unit is mounted at a defined position in the cab. Consequently, from the geometric dimensions of the cab, z. B. the distances of adjustable dampers are set to the control unit coordinates over which the driving condition signals are easily extrapolated.

In der einfachsten Ausführung stellt die Sensorik ein Beschleunigungssignal bezogen auf eine Fahrerhauslängsachse, eine Fahrerhausquerachse und eine Fahrerhaushochachse bereit. In the simplest version, the sensor system provides an acceleration signal related to a cab longitudinal axis, a cab transverse axis and a cab axis.

Wenn die Sensorik durch die Anordnung innerhalb des Steuergeräts einen Abstand zu den für die Einstellung des Fahrwerk-Systems relevanten Positionen einnimmt, dann verändert sich proportional auch die Signalgröße. Die Veränderung führt, da das Steuergerät tendenziell in der Nähe des Fahrerhausschwerpunkts angeordnet ist, zu einer Signalstärkenreduzierung. Diese Signalstärkenreduzierung könnte durch die Verwendung von besonders hochwertigen, d. h. hochauflösenden Sensoren kompensiert werden. Das Problem lässt sich jedoch viel einfacher lösen, indem man ein Drehratensignal bezogen auf eine Fahrerhauslängsachse, eine Fahrerhausquerachse und eine Fahrerhaushochachse bereitstellt und die Drehratensignale in die Berechung des Fahrzustands einfließen lässt. If, due to the arrangement within the control unit, the sensor system takes a distance from the positions relevant for setting the landing gear system, then the signal magnitude also changes proportionally. The change results in a signal strength reduction because the controller tends to be located near the center of the cab. This signal strength reduction could be achieved through the use of high quality, i. H. high-resolution sensors are compensated. However, the problem can be solved much easier by providing a yaw rate signal relating to a cab longitudinal axis, a cab transverse axis and a cab vertical axis and can incorporate the yaw rate signals in the calculation of the driving state.

Eine weitere Möglichkeit zur Vereinfachung der Sensorik besteht darin, dass das Beschleunigungssignal für alle drei Fahrerhausachsen von einem einzigen Sensor bereitgestellt wird. Dadurch, dass drei Fahrerhausachsen in einem Koordinatensystem des Sensors zusammengefasst sind, bestimmt sich auch eine virtuelle Ebene. Another possibility for simplifying the sensor system is that the acceleration signal for all three cab axles is provided by a single sensor. The fact that three cab axes are combined in a coordinate system of the sensor, also determines a virtual level.

Auch bei einer erweiterten Sensorik, die Drehratensignale erfasst, kann eine Bauraumoptimierung erreicht werden, indem das Drehratensignal für alle drei Fahrerhausachsen von einem einzigen Sensor bereitgestellt wird. Even with an expanded sensor system that detects yaw rate signals, a space optimization can be achieved by providing the yaw rate signal for all three cab axles from a single sensor.

In der nochmals optimierten Variante werden die Beschleunigungssignale und die Drehratensignale von einem einzigen Sensor bereitgestellt. Diese Bauteil- und Funktionsverdichtung führt zu einer weiteren Miniaturisierung des Steuergeräts. In the further optimized variant, the acceleration signals and the rotation rate signals are provided by a single sensor. This component and function compression leads to a further miniaturization of the control unit.

Für eine problemlose Integration des Steuergeräts in einem Fahrerhaus ist es vorteilhaft, wenn das Steuergerät vor allem nach Bauraumgesichtspunkten montiert werden kann. Dafür ist vorgesehen, dass das Steuergerät einen Algorithmus aufweist, der eine Winkelposition des Steuergeräts zur Messebene kompensiert. Damit kann das Steuergerät beliebig im Fahrerhaus montiert sein, die für den Betrieb des Fahrwerk-Systems notwendige virtuelle Ebene ist stets identisch ausgerichtet. For a trouble-free integration of the control unit in a cab, it is advantageous if the control unit can be mounted above all according to space considerations. For this purpose, it is provided that the control unit has an algorithm which compensates an angular position of the control device to the measurement plane. Thus, the control unit can be mounted anywhere in the cab, the necessary for the operation of the suspension system virtual level is always aligned identically.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with reference to the following description of the figures.

1 Prinzipdarstellung eines Fahrerhaus 1 Schematic representation of a cab

2 Vereinfachte Darstellung der Sensorik im Steuergerät 2 Simplified representation of the sensors in the control unit

3 Steuergerät mit Beschleunigungs- und Drehratensensorik 3 Control unit with acceleration and yaw rate sensor

Die 1 zeigt ein Prinzipschaubild eines Fahrerhaus-Systems 1 für einen Fahrerhausaufbau 3. Mindestens eine Stützstelle 5; 7 des Fahrerhaus-Systems 1 zwischen einem Fahrzeugrahmen und dem Fahrerhausaufbau ist mit Schwingungsdämpfern 9, 11 ausgeführt, die über mindestens ein verstellbares Dämpfventil 13 in ihrer Dämpfkraft einstellbar sind. Beispielhaft wird auf die DE 196 24 897 C2 verwiesen. Ergänzend oder alternativ können auch verstellbare Federelemente verwendet werden. Grundsätzlich ist die Erfindung auch bei anderen verstellbaren Fahrwerk-Systemen, z. B. einem verstellbaren Stabilisator verwendbar. The 1 shows a schematic diagram of a cab system 1 for a cab construction 3 , At least one support point 5 ; 7 of the cab system 1 between a vehicle frame and the cab body is with vibration dampers 9 . 11 Running, via at least one adjustable damper valve 13 are adjustable in their damping force. Exemplary is on the DE 196 24 897 C2 directed. Additionally or alternatively, adjustable spring elements can be used. In principle, the invention is also in other adjustable suspension systems, eg. B. an adjustable stabilizer used.

Die verstellbaren Dämpfventile 13 werden über ein Steuergerät betätigt 15. Basis der Dämpfventileinstellung ist ein Fahrzustand, der von einer Sensorik 17 erfasst wird, 2. Die Sensorik 17 stellt in der einfachsten Ausführung ein Beschleunigungssignal ai bezogen auf eine Fahrerhauslängsachse X, eine Fahrerhausquerachse Y und eine Fahrerhaushochachse Z bereit. Die Sensorik ist innerhalb des Steuergeräts angeordnet und bildet eine virtuelle Miniatur-Messebene 19, die auf eine tatsächliche Messebene 21 extrapoliert ist. Man kann über drei einzelne Sensoren eine Miniatur-Messebene aufspannen, da drei zueinander definierte Punkte im Raum eine Ebene beschreiben. Die Fahrerhausabmessungen und die Lage des Steuergeräts 15 im Fahrerhaus sind bekannt, so dass die Extrapolation mit den Mitteln der Vektoralgebra möglich ist. The adjustable damping valves 13 are operated via a control unit 15 , The basis of the Dämpfventileinstellung is a driving condition, of a sensor 17 is detected, 2 , The sensors 17 provides in the simplest embodiment, an acceleration signal a i relative to a cab longitudinal axis X, a cab transverse axis Y and a cab Z vertical axis ready. The sensor system is arranged inside the control device and forms a virtual miniature measurement plane 19 that are at an actual trade fair level 21 is extrapolated. It is possible to span a miniature measurement plane via three individual sensors, since three points defined in space describe a plane. The cab dimensions and the location of the controller 15 in the cab are known, so that the extrapolation with the means of vector algebra is possible.

Die Sensorik umfasst optional gemäß 3 eine Drehratensensorik 23, die ein Drehratensignal bezogen auf eine Fahrerhauslängsachse X, eine Fahrerhausquerachse Y und eine Fahrerhaushochachse Z bereitstellt. Die Drehratensensorsignale φ werden mit den Beschleunigungssignalen ai überlagert. Es könnte sein, dass das Steuergerät 15 exakt im Schwerpunkt des Fahrerhauses angeordnet ist. Bei einer reinen Rollbewegung des Fahrerhausaufbaus um die Fahrerhauslängsachse X träte bei idealisierter Betrachtung keine Vertikalbeschleunigung auf. Folglich würde das Beschleunigungssignal eine unzutreffende Beschreibung des tatsächlichen Fahrzustands darstellen. Das Drehratensignal kompensiert jedoch diese Abweichung. The sensor includes optionally according to 3 a rotation rate sensor 23 providing a yaw rate signal related to a cab longitudinal axis X, a cab transverse axis Y and a cab vertical axis Z. The rotation rate sensor signals φ are superposed with the acceleration signals a i . It could be that the controller 15 is arranged exactly in the center of gravity of the cab. In a pure rolling movement of the cab body around the cab longitudinal axis X would occur in idealized view no vertical acceleration. Consequently, the acceleration signal would be an incorrect description of the actual driving condition. However, the rotation rate signal compensates for this deviation.

Man kann das Beschleunigungssignal für alle drei Fahrerhausachsen X; Y; Z auch mit einem einzigen Sensor bereitstellen. Ein derartiger Sensor verfügt über drei integrierte Messachsen. You can the acceleration signal for all three cab axles X; Y; Z also with a single sensor. Such a sensor has three integrated measuring axes.

Auch für das Drehratensignal gibt es einzelne Sensoren, die für alle drei Fahrerhausachsen ein Drehratensignal bereitstellen. Also for the rotation rate signal, there are individual sensors that provide a rotation rate signal for all three cab axles.

Besonders kompakt gestaltet sich das Steuergerät, wenn die Beschleunigungssignale und die Drehratensignale von einem einzigen Sensor bereitgestellt werden. The control unit is particularly compact when the acceleration signals and the rotation rate signals are provided by a single sensor.

In den 1 bis 3 ist das Steuergerät 15 idealisiert bezogen auf das Koordinatensystem des Fahrerhauses dargestellt. In der Realität kommt es sehr häufig vor, dass das Steuergerät 15 schräg im Raum bezogen auf die tatsächliche Messebene 21 montiert werden muss, da die Befestigungspunkte im Fahrerhaus diese Anordnung vorgeben. Um diese Winkelposition des Steuergeräts zur Messebene kompensieren zu können, weist das Steuergerät einen Algorithmus auf, der der Berechnung der Messebene überlagert ist. Die Winkelposition ist Fahrerhausspezifisch bekannt und durch die Verwendung der bekannten Winkelfunktionen können die von der Sensorik ermittelten Signale korrigiert werden. Die Signale der Sensorik 17; 23 werden praktisch auf die Miniatur-Messebene 19 projiziert. In the 1 to 3 is the control unit 15 illustrated in relation to the coordinate system of the cab. In reality, it happens very often that the control unit 15 obliquely in the room based on the actual measuring level 21 must be mounted because the mounting points in the cab specify this arrangement. To be able to compensate for this angular position of the control unit to the measurement plane, the control unit has an algorithm that is superimposed on the calculation of the measurement level. The angular position is known cab specific and by using the known trigonometric functions, the signals detected by the sensor can be corrected. The signals of the sensors 17 ; 23 become practical at the miniature measuring level 19 projected.

Unabhängig von der Sensorik 17; 23 im Steuergerät 15 können auch Signale von weiteren Sensoreinrichtungen verwendet werden, die den Fahrzustand, insbesondere den zu erwartenden Fahrzustand prognostizieren. Dazu zählen z. B. ein Sensor zur Bestimmung der Gaspedalstellung, ein Bremspedalsensor, ein Tachometer oder auch ein Lenkwinkelsensor. Independent of the sensor technology 17 ; 23 in the control unit 15 It is also possible to use signals from further sensor devices which predict the driving state, in particular the expected driving state. These include z. B. a sensor for determining the accelerator pedal position, a brake pedal sensor, a tachometer or a steering angle sensor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Fahrwerk-SystemsSuspension system
3 3
Fahrerhausaufbau Cab Superstructure
5; 7 5; 7
Stützstellesupport point
9; 11 9; 11
Schwingungsdämpfervibration
13 13
verstellbares Dämpfventiladjustable damping valve
15 15
Steuergerätcontrol unit
17 17
Sensoriksensors
19 19
Miniatur-Messebene Miniature measuring plane
21 21
tatsächliche Messebene actual exhibition level
23 23
Drehratensensorik Yaw rate sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19950177 A1 [0003] DE 19950177 A1 [0003]
  • DE 4427559 A1 [0003] DE 4427559 A1 [0003]
  • DE 19539566 C1 [0004] DE 19539566 C1 [0004]
  • DE 4313973 C2 [0005] DE 4313973 C2 [0005]
  • DE 19624897 C2 [0020] DE 19624897 C2 [0020]

Claims (7)

Steuergerät (15) für ein verstellbares Fahrerhaus-System (3), umfassend eine Verbindung mit mindestens einer Sensorik (17; 23), die mindestens einen Fahrzustandsparameter eines Fahrerhauses bereitstellt, wobei der gemessene Fahrzustandsparameter räumlich auf eine Position außerhalb des Steuergeräts (15) bezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (17; 23) innerhalb des Steuergeräts (15) angeordnet ist und eine virtuelle Miniatur-Messebene (19) bildet, die auf eine tatsächliche Messebene (21) extrapoliert ist. Control unit ( 15 ) for an adjustable cab system ( 3 ), comprising a connection with at least one sensor system ( 17 ; 23 ), which provides at least one driving condition parameter of a driver's cab, the measured driving condition parameter being spatially moved to a position outside the control unit ( 15 ), characterized in that the sensors ( 17 ; 23 ) within the controller ( 15 ) and a virtual miniature measuring plane ( 19 ), which is based on an actual measurement level ( 21 ) is extrapolated. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (17) ein Beschleunigungssignal bezogen auf eine Fahrerhauslängsachse (X), eine Fahrerhausquerachse (Y) und eine Fahrerhaushochachse (Z) bereitstellt. Control device according to claim 1, characterized in that the sensors ( 17 ) provides an acceleration signal related to a cab longitudinal axis (X), a cab transverse axis (Y) and a cab vertical axis (Z). Steuergerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik eine Drehratensensorik (23) umfasst, die ein Drehratensignal (ϕ) bezogen auf eine Fahrerhauslängsachse (X), eine Fahrerhausquerachse (Y) und eine Fahrerhaushochachse (Z) bereitstellt. Control unit according to Claims 1 or 2, characterized in that the sensor system has a rotation rate sensor system ( 23 ), which provides a yaw rate signal (φ) related to a cab longitudinal axis (X), a cab transverse axis (Y) and a cab vertical axis (Z). Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschleunigungssignal für alle drei Fahrerhausachsen von einem einzigen Sensor bereitgestellt wird. Control unit according to claim 2, characterized in that the acceleration signal for all three cab axles is provided by a single sensor. Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehratensignal für alle drei Fahrerhausachsen von einem einzigen Sensor bereitgestellt wird. Control unit according to claim 3, characterized in that the rotation rate signal for all three cab axles is provided by a single sensor. Steuergerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungssignale und die Drehratensignale von einem einzigen Sensor bereitgestellt werden. Control unit according to Claims 1 and 2, characterized in that the acceleration signals and the rotation rate signals are provided by a single sensor. Steuergerät nach mindestens einen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (15) einen Algorithmus aufweist, der eine Winkelposition des Steuergeräts (15) zur Messebene (21) kompensiert. Control unit according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the control unit ( 15 ) has an algorithm which determines an angular position of the control unit ( 15 ) to the measuring level ( 21 ) compensated.
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