DE10219533A1

DE10219533A1 - Anordnung zur Niveausensierung an einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10219533A1
Application number: DE2002119533
Authority: DE
Inventors: Ulrich Sonnak
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2022-05-03
Also published as: DE10219533B4

Abstract

Eine Anordnung zur Niveausensierung an einem Kraftfahrzeug umfaßt mindestens einen Stabilisator (7) mit je zwei Stabilisatorlagern (9), über die der Stabilisator (7) drehbar am Aufbau (4) des Fahrzeugs gelagert ist, und Einrichtungen (10) zur Messung der Winkelstellungen des Stabilisators (7). Die Meßeinrichtung (10) weist einen an dem Stabilisator (7) befestigten Magnet (14) je Stabilisatorlager (9) und mindestens einen an dem Stabilisatorlager (7) vorgesehenen, im Drehbereich des Stabilisatormagnets (14) angeordneten Hallsensor (15, 16) auf. Weiterhin ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, welche aus den Signalen der Hallsensoren (15, 16) das Niveau des Fahrzeugs repräsentierende Signale erzeugt. Die Niveausensierungsanordnung zeichnet sich durch einen konstruktiv einfachen Aufbau sowie eine geringe Störanfälligkeit aus.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Niveausensierung an einem Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen Stabilisator, zwei Stabilisatorlager je Stabilisator, über die der jeweilige Stabilisator drehbar am Aufbau des Fahrzeugs gelagert ist, und eine Einrichtung zur Messung einer Winkelstellung des Stabilisators.

Derartige Anordnungen sind bereits allgemein bekannt. Sie werden in Personenkraftwagen dazu eingesetzt, um beispielsweise eine Niveauregelung des Fahrzeugfahrwerks oder eine Leuchtweitenregelung vorzunehmen.

Herkömmliche Anordnungen verwenden am Fahrzeugaufbau befestigte Drehwinkelsensoren, welche eine Achsbewegung oder Stabilisatorbewegung über eine Koppelstange mit Kugelgelenken abgreifen. Die hierfür benötigten Übertragungsglieder zwischen dem Drehwinkelsensor und der Achse bzw. dem Stabilisator erfordern einen hohen konstruktiven Aufwand. Sie sind überdies störanfällig, da sie im Bodenbereich des Fahrzeugs Verschmutzung, Eis und Steinschlag ausgesetzt sind.

Der Erfindung die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere beabsichtigt die Erfindung eine konstruktive Vereinfachung verbunden mit einer Verminderung der Störanfälligkeit.

Hierzu wird eine Anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei der die Meßeinrichtung Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes an dem Stabilisator oder dem Stabilisatorlager und mindestens einen magnetfeldempfindlichen Sensor an dem jeweils anderen Teil aufweist, und bei der weiterhin eine Auswerteinrichtung vorgesehen ist, welche aus den Signalen der Hallsensoren Signale erzeugt, die das Niveau des Fahrzeugs repräsentieren.

Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet mechanische Übertragungsglieder zwischen dem Stabilisator und den eigentlichen Meßorganen. Sie zeichnet sich durch eine hohe Kompaktheit und Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung, Eis und Steinschlag aus. Der überraschend einfache konstruktive Aufbau ermöglicht überdies eine Senkung der Herstellungskosten.

Die mit der Niveausensierungsanordnung gewonnenen Signale geben Auskunft über die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus. Diese Information kann u. a. zur Fahrwerksregelung oder zur Leuchtweitenregulierung verwendet werden. Beispielsweise kann das Niveau des Fahrzeugs durch die Federwege der Fahrzeugräder ausgedrückt werden.

Prinzipiell ist es möglich, die vorstehend genannte Anordnung lediglich an einer Fahrzeugachse anzuordnen. Vorzugsweise ist jedoch je Fahrzeugsachse ein Stabilisator mit je zwei Stabilisatorlagern, die wiederum jeweils eine Meßeinrichtung aufweisen, vorgesehen.

Die Genauigkeit der Auswertung läßt sich durch die Verwendung mehrerer Hallsensoren verbessern. Vorzugsweise sind je Stabilisatorlager zwei Sensoren vorgesehen, die in bezug auf die Drehachse des Stabilisators einen Winkel von 10° bis 180° und weiter bevorzugt von 60° bis 90° einschließen.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Einzelradaufhängung eines Kraftfahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel für eine Niveausensierungsanordnung,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein Stabilisatorlager der Niveausensierungsanordnung im Bereich seiner Meßeinrichtung quer zum Stabilisator, und in
Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Stabilisatorlager.
Das Ausführungsbeispiel zeigt in Fig. 1 eine Einzelradaufhängung eines Personenkraftfahrzeugs. Bei dieser ist ein Fahrzeugrad 1 über einen Radträger 2 und ein Federbein 3 gegen einen Fahrzeugaufbau 4 abgestützt. Der Radträger 2 ist über wenigstens einen weiteren Lenker 6 an den Fahrzeugaufbau 4 angekoppelt.
Weiterhin ist ein Stabilisator 7 vorgesehen, der die Radträger 2 einer Fahrzeugsachse miteinander verbindet. Die gelenkige Ankopplung des Stabilisators 7 an die Radträger 2 oder Lenker erfolgt hier über Koppelstangen 8. Zur Abstützung des Stabilisators 7 an dem Fahrzeugaufbau 4 sind zwei Stabilisatorlager 9 vorgesehen, die jeweils ein Drehen des Stabilisators 7 um dessen Längsachse ermöglichen, Querbewegungen zu dieser jedoch unterbinden.
An jedem Stabilisatorlager 9 ist eine Meßeinrichtung 10 vorgesehen, mit welcher die Winkelstellung des Stabilisators 7 in bezug auf das Stabilisatorlager 10 erfaßbar ist. Ein solches Stabilisatorlager 9 sowie die zugehörige Meßeinrichtung 10 sind in Fig. 2 im Detail dargestellt.
Bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeug je Fahrzeugachse einen Stabilisator 7 auf. Jeder dieser Stabilisatoren 7 ist über zwei Stabilisatorlager 9 an dem Fahrzeugaufbau 4 abgestützt. Dabei ist an jedem Stabilisatorlager 9 eine nachfolgend nun näher erläuterte Meßeinrichtung 10 vorhanden.
Das Stabilisatorlager 9 weist einen Lagerabschnitt 11 in Form eines Lagerbocks auf, der am Fahrzeugaufbau 4 lösbar befestigt ist. Vorzugsweise ist dieser Lagerabschnitt 11 aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi, ausgebildet. In dem Lagerabschnitt 11 befindet sich ein Lagerauge, in dem der Stabilisator 7 drehbewegbar oder wenigstens drehelastisch aufgenommen ist. Zur Festlegung des Lagerabschnitts 11 am Fahrzeugaufbau 4 ist hier eine Schelle 13 aus steiferem Material vorgesehen, die den Lagerabschnitt 11 umgreift und mit den Bolzen 12 am Fahrzeugaufbau 4 befestigt ist.
Im Bereich des Stabilisatorlagers 9 ist die Meßeinrichtung 10 untergebracht. Die Meßeinrichtung 10 umfaßt einen an dem Stabilisator 7 befestigten Magnet 14 sowie mindestens einen, hier zwei an dem Stabilisatorlager 9 vorgesehene Hallsensoren 15und 16, die im Drehbereich des Stabilisatormagnets 14 angeordnet sind, so daß das Magnetfeld die Hallsensoren 15 und 16 durchdringt.
In dem Ausführungsbeispiel ist der Magnet 14 von einem Trägerring 17 aufgenommen, der drehfest auf dem Stabilisator 7 sitzt. Der Trägerring 17 wird radial von der Schelle 13 überragt, die auch die Hallsensoren 15 und 16 trägt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Abweichend von der Darstellung kann die Schelle 13 auch so ausgebildet werden, daß diese den Trägerring 17 einkapselt.
In einer Ruhestellung des Stabilisators 7 liegt der Magnet 14 auf der Winkelhalbierenden zwischen den beiden Hallsensoren 15 und 16. Dabei schließen die Hallsensoren 15 und 16 in bezug auf die Drehachse des Stabilisators 7 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen Winkel von 60° bis 90° ein. Fig. 2 zeigt eine Stellung, in welcher der Stabilisator 7 gegenüber der Ruhestellung um einen Winkel α verdreht ist.
Die beiden Hallsensoren 15 und 16 sind über elektrische Leitungen mit einer elektronischen Auswertschaltung 18 einer Auswerteinrichtung verbunden, die aus den Signalen der beiden Hallsensoren 15 und 16 ein für das zugehörige Stabilisatorlager 9 resultierendes Signal u erzeugt, welches die Winkelstellung des Stabilisators 7 an diesem Stabilisatorlager 9 repräsentiert.
Die resultierenden Signale u der Stabilisatorlager 9 werden einer zentralen Recheneinrichtung der Auswerteinrichtung zugeleitet, die daraus das Niveau des Fahrzeugs repräsentierende Signale erzeugt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Niveau des Fahrzeugs durch die Federwege s der Fahrzeugräder ausgedrückt.
In der zentralen Recheneinrichtung der Auswerteinrichtung werden dazu aus den resultierenden Signalen u der Hallsensoren 15 und 16 die Federwege s der Fahrzeugräder wie folgt berechnet:
Dabei repräsentieren die Größen s die Radfederwege für das vordere linke (Index: vl), das vordere rechte (vr), das hintere linke (hl) und das hintere rechte Fahrzeugrad (hr), und die Größen u die Signale der Stabilisatorlager vorn links (Index: vl), vom rechts (vr), hinten links (hl) und hinten rechts (hr). Die Größen a, b, c und d sind fahrzeugspezifische Konstanten.
Die Größen s, welche die Einfederung der Fahrzeugräder beschreiben, werden dann weiteren Fahrzeugkomponenten, beispielsweise einer Fahrwerksregelung oder einer Leuchtweitenregulierung als Informationen zur Verfügung gestellt.
Bei Verwendung jeweils lediglich eines einzigen Hallsensors an den Stabilisatorlagern 9 können deren Meßsignale, gegebenenfalls verstärkt, unmittelbar an die zentrale Recheneinrichtung übertragen werden.
In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann der stationäre Teil der Meßeinrichtung 10 auch unmittelbar in den Lagerabschnitt 11 integriert werden. Möglich ist auch eine Anordnung des Magnets 14 innerhalb des Stabilisators 7 oder eine Magnetisierung von ausgewählten Teilbereichen des Stabilisators. Der Trägerring 17 kann dann entfallen.
Das vorstehende Ausführungsbeispiel wurde mit Bezug auf Permanentmagneten 14 und Hallsensoren 15 und 16 beschrieben. Anstelle der Permanentmagnete und Hallsensoren können jedoch im Prinzip alle magnetfelderzeugenden Elemente und Einrichtungen in Verbindung mit magnetfeldempfindlichen Sensoren verwendet werden.
Die Verwendung passiver Elemente an dem drehbar gelagerten Stabilisator ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau und Abgriff der Sensorsignale auf der Statorseite, d. h. an den Stabilisatorlagern. In kinematischer Umkehrung können jedoch auch die Sensoren an dem Stabilisator und die magnetfelderzeugenden Elemente bzw. Einrichtungen an dem Stabilisatorlager vorgesehen werden. Möglich sind weiterhin Mischanordnungen, bei denen ein Teil der Sensoren und/oder magnetfelderzeugenden Elemente bzw. Einrichtungen an dem Stabilisator und ein anderer Teil an dem Stabilisatorlager sitzt. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Fahrzeugrad
2 Radträger
2 Federbein
4 Fahrzeugaufbau
6 Lenker
7 Stabilisator
8 Koppelstange
9 Stabilisatorlager
10 Meßeinrichtung
11 Lagerabschnitt
12 Befestigungsbolzen
13 Schelle
14 Magnet
15 Hallsensor
16 Hallsensor
17 Trägerring
18 Auswertschaltung

Claims

1. Anordnung zur Niveausensierung an einem Kraftfahrzeug, umfassend:
mindestens einen Stabilisator (7),
zwei Stabilisatorlager (9) je Stabilisator (7), über die der jeweilige Stabilisator (7) drehbar am Aufbau (4) des Fahrzeugs gelagert ist, und
eine Einrichtung (10) zur Messung einer Winkelstellung des Stabilisators (7),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßeinrichtung (10) Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes an dem Stabilisator (7) oder dem Stabilisatorlager (9) und mindestens einen magnetfeldempfindlichen Sensor an dem jeweils anderen Teil (9; 7) aufweist, und
daß eine Auswerteinrichtung vorgesehen ist, welche aus den Signalen der Sensoren das Niveau des Fahrzeugs repräsentierende Signale erzeugt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Fahrzeugsachse ein Stabilisator (7) mit je zwei Stabilisatorlagern (9), die wiederum jeweils eine Meßeinrichtung (10) aufweisen, vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Niveau des Fahrzeugs durch die Federwege der Fahrzeugräder (1) ausgedrückt wird.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteinrichtung aus den Signalen der Sensoren die Federwege der Fahrzeugräder (1) wie folgt berechnet werden:

wobei
s die Radfederwege für das vordere linke (Index: vl), das vordere rechte (vr), das hintere linke (hl) und das hintere rechte (hr) Fahrzeugrad (1) angeben,
u die Signale der Stabilisatorlager (9) vorn links (Index: vl), vorn rechts (vr), hinten links (hl) und hinten rechts (hr) angeben, und
die Größen a, b, c und d vorzugsweise fahrzeugseitige Konstanten sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisatorlager (9) einen Lagerabschnitt (11) aufweist, der den Stabilisator (7) drehbar aufnimmt, sowie eine Schelle (13) im Drehbereich der Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes und der magnetfeldempfindlichen Sensoren zur Halterung eines Teils derselben.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes an dem Stabilisator (7) und der bzw. die magnetfeldempfindlichen Sensoren an dem Stabilisatorlager vorgesehen sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes als Permanentmagnete (14) ausgebildet sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes als teilmagnetisierte Bereiche des Stabilisators (7) selbst ausgebildet sind.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfeldempfindlichen Sensoren Hallsensoren (15, 16) sind.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stabilisator (7) ein diesen umschließender, einen Magnet (14) aufnehmender Trägerring (17) drehfest angebracht ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schelle (13) den Trägerring (17) einkapselt.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ruhestellung des Stabilisators (7) ein Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes auf der Winkelhalbierenden zwischen zwei Sensoren liegt.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren in bezug auf die Drehachse des Stabilisators (7) einen Winkel von 10° bis 180°, vorzugsweise von 60° bis 90° einschließen.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schelle (13) lösbar an dem Lagerabschnitt (11) befestigt ist.