DE10255438A1 - Vorrichtung zur Ermittlung der Fahrzeughöhe über der Fahrbahn - Google Patents

Abstract

Bei der vorliegenden Vorrichtung zur Ermittlung der Fahrzeughöhe über der Fahrbahn im Bereich eines Rades (4) eines Fahrzeugs umfasst die Vorrichtung wenigstens einen Abstandssensor (14) zum berührungslosen Messen des Abstandes (16) zwischen einem vorgegebenen Messpunkt (18) auf der Innenseite eines Radkastens (2) des Fahrzeugs und dem im Radkasten (2) angeordneten Rad (4), wobei aus dem gemessenen Abstand (16) sowie fahrzeugspezifischen Geometrieangaben die Fahrzeughöhe im Bereich des Rades (4) ermittelt wird. Durch diese Maßnahmen ist eine hohe Messgenauigkeit gewährleistet, wobei sich die Vorrichtung mit nur geringem Aufwand ins Fahrzeug integrieren lässt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ermittlung der Fahrzeughöhe über der Fahrbahn im Bereich eines Rades eines Fahrzeugs.
• Vorrichtungen zur Ermittlung der Fahrzeughöhe über der Fahrbahn, d.h. zum Bestimmen des Abstands zwischen Fahrbahnoberfläche und der Karosserieunterseite des Fahrzeugs sind von besonderem Interesse.
• Für Fahrzeuge mit Leuchtweitenregulierung oder vertikalgeregelten Fahrwerken, beispielsweise mit Niveauregulierung, Luftfederung, aktiver Fahrzeugkontrolle oder Wankstabilisierung, wird der Abstand zwischen Karosserie und Fahrbahn oder zumindest die Neigung zwischen Fahrbahn und Karosserie benötigt. Dabei wird die Fahrbahn durch die Kontaktstellen zwischen Reifen und Boden definiert.
• Die Messung erfolgt im allgemeinen mit Hilfe von Drehwinkelsensoren. In Spezialfällen werden auch Linearwegsensoren verwendet, die beispielsweise karosseriefest befestigt sind und deren Messelemente über ein Gestänge mit einem Achslenker verbunden sind. Dadurch wird der Abstand zwischen Radachse und Karosserie und damit in erster Näherung der Abstand zwischen Karosserie und Radaufstandsfläche ermittelt.
• Als problematisch erweisen sich die für die Integration des Systems mit allen beweglichen Teilen erforderlichen großen Bauräume und die langen Toleranzketten zwischen Karosserie und Achsteilen.
• Verschiedentlich wurden berührungslose Abstandsmeßsysteme, beispielsweise unter der Verwendung von Ultraschall, für die direkte Messung des Abstandes zwischen Karosserie und Boden untersucht.
• Aus der DE 33 15 594 A1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Überwachung des Abstandes wenigstens eines Bezugspunktes an einem Fahrzeug relativ zur Fahrbahn bekannt, wobei zur Abstandsmessung berührungslose Abstandsmessvorrichtungen dienen, deren Prinzip auf einer Laufzeitmessung einer abgesandten und wieder empfangenen Welle beruht.
• Des weiteren wird in der DE 196 50 629 C2 ein Verfahren zum Messen der Neigung eines Fahrzeugs gegenüber einer Fahrbahnebene offenbart, wobei an wenigstens zwei Stellen des Fahrzeugs mittels wenigstens zweier Abstandssensoren der lichte Abstand zur Fahrbahnebene ermittelt wird. Bei den Abstandssensoren handelt es sich um Radar-, Ultraschall-, kapazitive und/oder optische Sensoren.
• Aus der DE 44 43 810 C2 ist eine Einrichtung zur Niveauregelung von Fahrzeugen bekannt, die einen elektromagnetischen Sensor zum Detektieren seines Abstands zur Fahrbahnoberfläche benutzt, wobei der Sender unter dem Fahrzeugboden an diesem befestigt ist und durch den Sensor der Abstand zwischen dem Sensor und der Fahrbahnoberfläche detektiert wird. Der Sensor und die Steuereinheit sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.
• Hier stellen allerdings die Verschmutzungsgefahr sowie eine Vielfalt der möglichen Untergründe, beispielsweise Asphalt, Sand, Gras, Schnee, Regengischt oder Wasserpfützen, eine beträchtliche Einschränkung für die Genauigkeit der Messung dar. So wird zum Beispiel beim Durchfahren von Wasserpfützen oder beim Fahren auf nachgiebigen Untergründen wie Schnee nicht die korrekte Position des Rades ermittelt.
• Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ermittlung der Fahrzeughöhe im Bereich eines Rades eines Fahrzeugs anzugeben, welche sich durch eine große Messgenauigkeit auszeichnet und die sich mit geringem Aufwand und wenig Bauraum in das Fahrzeug integrieren lässt.
• Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Ermittlung der Fahrzeughöhe im Bereich eines Rades eines Fahrzeugs, wobei gemäss der Erfindung die Vorrichtung wenigstens einen Sensor zum berührungslosen Messen des Abstandes zwischen einem vorgegebenen Messpunkt auf der Innenseite eines Radkastens des Fahrzeugs und dem im Radkasten angeordneten Rad, wobei aus dem gemessenen Abstand sowie fahrzeugspezifischen Geometrieangaben die Fahrzeughöhe im Bereich des Rades ermittelt wird, umfasst. Als radseitiger Messpunkt kann ein beliebiger Punkt auf oder in dem Rad gewählt werden, sofern dieser berührungslos und unabhängig vom Abrollen des Rades gut detektierbar ist. Geeignete Messpunkte sind auf der Radachse oder auf einer Zylinderfläche um die Radachse gelegen.
• Im Vergleich zu den derzeitigen Serienlösungen mit Drehwinkelund Linearsensoren kann die Vorrichtung mit wenig Aufwand in das Fahrzeug integriert werden, da die Toleranzkette kurz und überschaubar ist, keine beweglichen Teile vorhanden sind und wenig Bauraum benötigt wird.
• Im Gegensatz zu den berührungslosen Abstandssensoren, welche den Abstand zwischen Karosserie und Fahrbahnoberfläche messen, wird beim vorliegenden Verfahren über den Durchmesser des Rades die tatsächliche Lage des Rades, nämlich der Berührungspunkt des Rades mit der Auflagefläche der Fahrbahn, bestimmt. Dadurch wird auch bei beweglichen Untergründen die korrekte Ausfederung des Rades ermittelt.
• Sofern als Reifen ein Stahlgürtelreifen vorgesehen ist, kann der Abstand zum Stahlgürtel leicht gemessen werden. Der Stahlgürtel stellt eine gut definierte und detektierbare Fläche dar.
• Sie kann im Gegensatz zum Erdboden magnetisch oder induktiv detektiert werden Insbesondere kann der Abstand nach dem Radarprinzip mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen gemessen werden. Umweltbedingte Störeinflüsse werden durch Wahl der Radarbetriebsart und der Radarfrequenz vermindert.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
• Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in der einzigen Figur näher erläutert, wobei die Figur einen Ausschnitt eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zum Ermitteln der Fahrzeughöhe im Bereich eines Rades in schematischer Darstellung zeigt.
• Die Figur zeigt einen Radkasten 2 eines Fahrzeugs mit einem in ihm drehbar gelagerten Rad 4, welches einen Stahlgürtelreifen 6 mit einem Stahlgürtel 8 umfasst. Das Rad 4 liegt mit seiner Lauffläche 10 auf der Fahrbahnoberfläche 12 auf.
• Zum Ermitteln der Fahrzeughöhe im Bereich des Rades 4 wird der Abstand zwischen der Innenseite des Radkastens 2 und dem Stahlgürtel 8 des Stahlgürtelreifens 6 berührungslos gemessen.
• Ein Abstandssensor 14 ist so angeordnet, dass der Abstand 16 zwischen dem Messpunkt 18 auf der Innenseite des Radkastens 2 und dem nächstliegenden Messpunkt 20 auf dem Stahlgürtel 8 erfasst wird. Die Messpunkte 18, 20 sind dabei die Schnittpunkte einer gestrichelten Geraden 22 mit dem Stahlgürtel 8 des Stahlgürtelreifens 6 und mit der Innenseite des Radkastens 2, wobei die gestrichelte Gerade 22 bei horizontaler Lage des Fahrzeugs und ebener Fahrbahnoberfläche, veranschaulicht durch eine gestrichelte Gerade 24, senkrecht zu dieser durch die Radachse 26 verläuft.
• Die Abstandsmessung erfolgt entlang der gestrichelten Geraden 22 nach dem Radarprinzip mit elektromagnetischen Wellen. Umweltbedingte Störungen können durch Wahl der Radarbetriebsart und der Radarfrequenz weitestgehend ausgeschlossen werden. Auch der Einsatz von induktiven oder magnetischen Abstandssensoren erweist sich als äußerst vorteilhaft.
• Aus dem gemessenen Abstand 16 sowie Geometrieangaben des Reifens und der Karosserie wird der Abstand der Karosserie des Fahrzeugs von der Fahrbahnoberfläche 10 ermittelt.
• In nicht weiter dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Abstandsmessung zwischen der Innenseite des Radkastens und dem Reifen an anderen Stellen des Radkastens vorgenommen, wodurch die Funktionalität nicht eingeschränkt wird. Es muss lediglich gewährleistet sein, daß zwischen einem vorgegebenen Punkt auf der Innenseite wenigstens eines Radkastens der Karosserie und dem im jeweiligen Radkasten angeordneten Reifen berührungslos gemessen wird.
• Auch ist das Verfahren auf die verschiedensten Reifentypen anwendbar. Es muss lediglich das Messverfahren mit den jeweiligen Materialeigenschaften des Reifens in Übereinstimmung gebracht werden.
• Bei Vorhandensein eines Sensors zum Messen des Luftdrucks des Reifens kann dieser als zusätzlicher Parameter bei der Ermittlung der Höhe der Karosserieunterseite des Fahrzeugs über der Fahrbahnoberfläche berücksichtigt werden. Die Genauigkeit der Ermittlung der Fahrzeughöhe wird hierdurch weiter verbessert.
• Durch Verwendung der Vorrichtung zur Ermittlung der Fahrzeughöhe in mehreren Radkästen des Fahrzeugs, erhält der Fahrer auch auf unebenen Straßenoberflächen über das gesamte Fahrzeug eine gesicherte Höheninformation.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Ermittlung der Fahrzeughöhe über der Fahrbahn im Bereich eines Rades (4) eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens einen Abstandssensor (14) zum berührungslosen Messen des Abstandes (16) zwischen einem vorgegebenen Messpunkt (18) auf der Innenseite eines Radkastens (2) des Fahrzeugs und dem im Radkasten (2) angeordneten Rad (4) umfasst, wobei aus dem gemessenen Abstand (16) sowie fahrzeugspezifischen Geometrieangaben die Fahrzeughöhe im Bereich des Rades (4) ermittelt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als vorgegebener Messpunkt (18) auf der Innenseite des Radkastens der Schnittpunkt einer Geraden (22) mit dem Radkasten (2) vorgesehen ist, wobei die Gerade (22) bei horizontaler Lage des Fahrzeugs senkrecht zur Fahrbahnoberfläche durch die Radachse (26) ausgerichtet ist, und die Abstandsmessung entlang der Geraden (22) erfolgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Reifen ein Stahlgürtelreifen (6) vorgesehen ist und der Abstand (16) zum Stahlgürtel (8) messbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (14) nach dem Radarprinzip mit elektromagnetischen Wellen arbeitet.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Abstandssensor (14) ein induktiver Abstandssensor einsetzbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Abstandssensor (14) ein magnetischer Abstandssensor einsetzbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdruck des Reifens messbar ist und bei der Ermittlung der Fahrzeughöhe berücksichtigt wird.
8. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in mehreren Radkästen des Fahrzeugs.