DE19904908C2 - Einrichtung zur Abstandsbestimmung zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrzeugrad - Google Patents

Abstract

Für eine Einrichtung, die bei Fahrzeugen zur Bestimmung eines vertikalen Abstandes zwischen einem Fahrzeugaufbau und wenigstens einem daran verstellbar gelagerten Fahrzeugrad verwendet wird, soll ein vereinfachter Aufbau angegeben werden. DOLLAR A Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist am Fahrzeugaufbau ein erster Neigungssensor befestigt, der mit der Neigung des Fahrzeugaufbaus bezüglich einer Referenzlage korrelierte erste Neigungssignale generiert und einem Steuergerät zusendet. An einem Kopplungsbauteil, das sich mit dem Fahrzeugrad relativ zum Fahrzeugaufbau verstellt, ist ein zweiter Neigungssensor befestigt, der mit der Neigung dieses Kopplungsbauteiles bezüglich einer Referenzlage korrelierte zweite Neigungssignale generiert und dem Steuergerät zusendet. Das Steuergerät ermittelt dann aus den Neigungssignalen der Neigungssensoren ein mit dem Vertikalabstand zwischen Fahrzeugrad und Fahrzeugaufbau korreliertes Abstandssignal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung in einem Straßen- oder Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Die DE 31 34 115 C2 zeigt eine Luftfederung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die eine Rad- oder Achsniveausteuerung aufweist, bei der durch einen die Steuerung des Luftdruckes jeweils einer Luftfeder oder des Luftdruckes sämtliche Luft­ federn bewirkenden, auf Massenträgheit beruhenden, parallel zur Fahrbahn wirkenden Signalgeber von einem vorbestimmten Verzögerungswert ab direkt oder über piezo-, kapazitiv- oder induktiv-elektrische Druckelemente sowie solenoide Druck­ steuerventile betätigt werden, welche durch Federverhärtung Rückstellmomente zur Einhaltung des Fahrzeugniveaus erzeu­ gen. Mit Hilfe dieser Luftfederung sollen die während des Fahrzeugbetriebes auftretenden Niveauänderungen beim Bremsen in der Geraden, in der Kurve, sowie bei gebremster Kurven­ fahrt ausgeglichen werden.

Aus der gattungsbildenden DE 196 45 897 A1 ist ein Fahrzeug bekannt, das wenigstens vier Fahrzeugräder aufweist, die re­ lativ zu einem Fahrzeugaufbau federnd an diesem gelagert sind und aufblasbare Reifen aufweisen. Das bekannte Fahrzeug weist außerdem eine Einrichtung der eingangs genannten Art auf, wobei jedem Fahrzeugrad ein Lagegeber zugeordnet ist, mit dem der Ab­ stand zwischen dem jeweiligen Fahrzeugrad und dem Fahr­ zeugaufbau bestimmt werden kann. Beim bekannten Fahrzeug werden von den Lagegebern generierte und mit den Abstands­ werten korrelierte Abstandssignale dazu verwendet, einen fehlerhaften Reifenluftdruck zu erkennen, wozu überprüft wird, ob die Fahrzeugräder im zeitlichen Mittel annähernd in einer gemeinsamen Ebene liegen.

Üblicherweise wird jedoch eine Einrichtung der eingangs ge­ nannten Art zur Niveauverstellung des Fahrzeugaufbaues rela­ tiv zur Fahrbahn, auf der sich das Fahrzeug befindet, verwen­ det, wobei entsprechende Niveaustellglieder den jeweiligen Fahrzeugrädern zugeordnet sind. Eine Niveauverstellung wird beispielsweise dazu verwendet, unabhängig von der Fahrzeugbe­ ladung stets einen konstanten Abstand zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrbahn einzuregeln. Durch eine solche Niveauregulierung ergeben sich Vorteile bei der konstruktiven Auslegung der Fe­ dersteifigkeit der Fahrzeugfederung. Durch die konstante Bo­ denfreiheit ergeben sich außerdem gleichbleibende, von der Fahrzeugbeladung unabhängige Sturz- und Spurwerte an den Fahrzeugachsen, woraus verbesserte fahrdynamische Eigenschaf­ ten resulieren.

Mit Hilfe einer Niveauverstellung kann außerdem innerhalb be­ stimmter Grenzen ein beliebiges gewünschtes Aufbauniveau willkürlich oder parameterabhängig eingestellt werden. Eine solche Niveaueinstellung kann beispielsweise bei hohen Fahr­ zeuggeschwindigkeiten ein Absenken des Fahrzeugniveaus bewir­ ken, um den Luftwiderstand zu reduzieren. Ebenso kann vorge­ sehen sein, daß der Fahrer bei einer schlechten Fahrbahn das Fahrzeugniveau anhebt, um dem Fahrzeug eine vergrößerte Bo­ denfreiheit zu geben.

Darüber hinaus kann eine Niveauverstellung auch dazu verwen­ det werden, den Fahrzeugaufbau unabhängig vom jeweiligen Be­ ladungszustand des Fahrzeuges parallel zur Fahrbahn auszu­ richten. Dabei kann der Fahrzeugaufbau bezüglich einer Fahr­ zeuglängsachse sowie bezüglich einer Fahrzeugquerachse je­ weils horizontal ausgerichtet werden. Diese auch als "Horizontierung" bezeichnete Parallelausrichtung des Fahr­ zeugaufbaus relativ zur Fahrbahn sorgt bei unsymmetrischer Fahrzeugbeladung stets für, eine optimale Fahrzeuglage. Bei­ spielsweise kann dadurch bei einem Personenkraftwagen für ein Abblendlicht stets ein optimaler, insbesondere blendfreier, Strahlengang gewährleistet werden.

Niveauverstelleinrichtungen können dabei auf einzelne Achsen eines Fahrzeuges begrenzt sein (z. B. Hinterachs- Niveauverstellung) oder alle Achsen des Fahrzeuges betreffen (z. B. Rundum-Niveauverstellung).

Die bei bekannten Niveauverstelleinrichtungen verwendeten Einrichtungen der eingangs genannten Art weisen Istwertgeber auf, die den Abstand zwischen Fahrzeugrad und Fahrzeugaufbau erfassen. Ein solcher Istwertgeber kann beispielsweise als induktiver Linearwegsensor oder als hydraulischer oder elek­ trischer Drehwinkelsensor ausgestaltet sein und ist dann ei­ nerseits mit dem Fahrzeugaufbau und andererseits mit einem sich mit dem Fahrzeugrad relativ zum Fahrzeugaufbau verstel­ lenden Fahrzeugbauteil (Kopplungsbauteil) gekoppelt. Ein sol­ ches Kopplungsbauteil kann z. B. ein Achslenker einer zugehö­ rigen Radaufhängung sein. Bei den als Drehwinkelsensor ausge­ stalteten Istwertgebern ist zusätzlich ein mechanisches Über­ tragungselement erforderlich, das den Drehwinkelsensor mit dem abzugreifenden Kopplungsbauteil koppelt. Die bekannten Einrichtungen der eingangs genannten Art weisen daher regel­ mäßig einen aufwendigen Aufbau auf.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Einrichtung der eingangs genannten Art eine andere zweckmäßige Ausgestaltungsform anzugeben, die einen verein­ fachten Aufbau aufweist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, mit einem dem Fahrzeugaufbau zugeordneten Neigungssensor (aufbauseitiger Neigungssensor) eine Neigung des Fahrzeugauf­ baus gegenüber einer Referenzlage zu bestimmen und mit einem dem jeweiligen Fahrzeugrad zugeordneten Neigungssensor (radseitiger Neigungssensor) eine Neigung des Fahrzeugrades bzw. eines das Fahrzeugrad am Fahrzeugaufbau koppelnden Kopp­ lungsbauteiles bezüglich einer Referenzlage zu ermitteln. Aus einer Verknüpfung der ermittelten Neigungswerte für den Fahr­ zeugaufbau und für das jeweilige Fahrzeugrad läßt sich dann die aktuelle Neigung des Fahrzeugrades bzw des Kopplungsbau­ teiles relativ zum Fahrzeugaufbau ermitteln. Aus dieser Nei­ gung des Fahrzeugrades bzw. des Kopplungsbauteiles gegenüber dem Fahrzeugaufbau läßt sich dann, z. B. rechnerisch, der ak­ tuelle Vertikalbstand zwischen dem jeweiligen Fahrzeugrad und dem Fahrzeugaufbau bestimmen. Im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem ein Istwertgeber einerseits mit dem Fahr­ zeugaufbau und andererseits mit dem Fahrzeugrad bzw. dem Kopplungsbauteil gekoppelt ist, um durch Relativbewegungen zwischen dem Fahrzeugrad bzw. dem Kopplungsbauteil und dem Fahrzeugaufbau einen mit dem Vertikalabstand zwischen Fahr­ zeugaufbau und Fahrzeugrad korrelierten Wert zu messen, zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung zwei Neigungssensoren, von denen der eine am Fahrzeugaufbau und der andere am Fahrzeu­ grad bzw. Kopplungsbauteil befestigt ist, um aus den Nei­ gungswerten der Neigungssensoren einen mit dem Vertikalab­ stand zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrzeugrad korrelierten Wert zu errechnen.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung erge­ ben sich für den Einbau in einem Kraftfahrzeug folgenden Vor­ teile: Da die Neigungssensoren direkt am Fahrzeugaufbau und am Fahrzeugrad bzw. am Kopplungsbauteil befestigt werden, können zusätzliche Übertragungselemente entfallen, so daß die Teileanzahl und somit die Kosten und das Gewicht der Einrich­ tung relativ gering sind. Darüber hinaus können Neigungssen­ soren relativ klein ausgebildet werden, so daß der erforder­ liche Bauraum für die Sensoren im Bereich des Achs- bzw. Rad­ hauses gering ist, insbesondere kann ein Freigang für die Ki­ nematik eines herkömmlichen, mit dem Fahrzeugaufbau und dem Rad bzw. dem Kopplungsbauteil gekoppelten Istwertgeber ent­ fallen. Bei herkömmlichen Istwertgebern mußte nach deren Mon­ tage eine Niveaukalibrierung durchgeführt werden, um Montage­ toleranzen bei der Anbringung der Istwertgeber und um Her­ stellungstoleranzen der Istwertgeber auszugleichen. Eine derartige Niveaukalibrierung kann bei der Verwendung der Neigungssensoren entfallen, da die Neigungssensoren hin­ sichtlich ihres Ausgangssignals mit hinreichender Genauig­ keit während der Herstellung kalibriert werden können und da die Neigungssensoren mit hinreichend enger Toleranz am Fahr­ zeugaufbau und am jeweiligen Kopplungsbauteil positionierbar und montierbar sind. Darüber hinaus bietet die erfindungsge­ mäße Einrichtung die Möglichkeit, über das Steuergerät der Einrichtung aktuelle Niveauinformationen bereitzustellen. Diese können dann z. B. in einer Werkstatt oder in der End­ montage des Fahrzeuges zur Achseinstellung und zur Achsüber­ prüfung, z. B. für eine Spur- und Sturzeinstellung, herange­ zogen werden, ohne daß - wie bisher - ein externes Neigungs­ winkelmeßgerät zur Niveauermittlung erforderlich ist.

Bei der Erfindung bildet das Steuergerät zur Erzeugung des Abstandssignals aus dem aufbauseitigen Neigungssignal und dem radseitigen Neigungssignal ein Differenzsignal und ord­ net diesem einen Vertikalabstand zwischen Fahrzeugrad und Fahrzeugaufbau zu und erzeugt das mit diesem Vertikalabstand korrelierte Abstandssignal. Vorzugsweise ist diese Zuordnung zwischen Differenzsignal und Vertikalabstand kennfeldmäßig erfaßt und im Steuergerät gespeichert. Derartige kennfeldmä­ ßige Zuordnungen sind einfach realisierbar und haben sich in anderen Bereichen der Technik, insbesondere durch ihre Zu­ verlässigkeit, in der Praxis bewährt.

Vorzugsweise ist das Kopplungsbauteil, an dem der radseitige Neigungssensor befestigt ist, ein Bestandteil einer das Fahr­ zeugrad am Fahrzeugaufbau lagernden Radaufhängung, insbeson­ dere ist dieser Bestandteil ein Achslenker, z. B. ein Querlen­ ker oder ein Schräglenker, oder ein Drehstab einer Drehstab­ federung oder ein Drehstab eines Drehstabquerstabilisators. Mit anderen Worten, der radseitige Neigungssensor wird an ei­ nem ohnehin am Fahrzeug vorhandenen Bauteil befestigt, so daß diesbezüglich kein zusätzlicher Aufwand erforderlich ist.

Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung kann diese bzw. deren Steuergerät mit einer Niveauverstel­ leinrichtung des Fahrzeuges gekoppelt oder in eine solche in­ tegriert sein, wobei diese Niveauverstelleinrichtung entspre­ chende, jeweils einem der Fahrzeugräder zugeordnete Niveau­ stellglieder aufweist. Die Niveauverstelleinrichtung verar­ beitet dabei die Abstandssignale des Steuergerätes und kann in Abhängigkeit davon eine Niveauverstellung des Fahrzeugauf­ baus relativ zu einer Fahrbahn, z. B. Straße oder Schiene, durchführen. Je nachdem, wieviele Fahrzeugräder mit einem radseitigen Neigungssensor ausgestattet sind, und je nachdem, ob für alle radseitigen Neigungssignale ein von einem gemein­ samen aufbauseitigen Neigungssensor generiertes aufbauseiti­ ges Neigungssignal herangezogen wird oder ob für jede Achse ein separater aufbauseitiger Neigungssensor vorgesehen ist, dessen aufbauseitiges Neigungssignal für die Verarbeitung der den Rädern dieser Achse zugeordneten radseitigen Neigungs­ signale herangezogen wird, kann mit Hilfe der Niveauverstel­ leinrichtung der Fahrzeugaufbau auf ein vorbestimmtes Niveau eingestellt werden und/oder auf ein vorbestimmtes Niveau ein­ geregelt werden und/oder parallel zu einer Fahrbahnquerrich­ tung ausgerichtet werden, die in einer die Fahrzeugquerrich­ tung enthaltenden Querebene des Fahrzeuges liegt (Horizontie­ rung bezüglich der Fahrzeuglängsachse), und/oder parallel zu einer Fahrbahnlängsrichtung ausgerichtet werden, die in einer die Fahrzeuglängsrichtung enthaltenden Längsebene des Fahr­ zeuges liegt (Horizontierung bezüglich der Fahrzeugquerach­ se).

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf den Aufbau eines als elektrisches Pendel ausgebildeten Neigungssensors,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine symbolische Darstellung des Neigungssensors aus Fig. 1,

Fig. 3 eine schaltplanartige Draufsicht auf einen Personen­ kraftwagen, der mit der erfindungsgemäßen Einrichtung in einer ersten Ausführungsform ausgestattet ist,

Fig. 4 eine Ansicht wie in Fig. 3, jedoch mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 5 eine Ansicht wie in Fig. 3, jedoch mit einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 6 eine Ansicht wie in Fig. 3, jedoch mit einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 7 eine Ansicht wie in Fig. 3, jedoch mit einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 8 eine Ansicht wie in Fig. 3, jedoch mit einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, und

Fig. 9 eine Ansicht wie in Fig. 3, jedoch mit einer siebten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Entsprechend Fig. 1 weist ein als elektrisches Pendel ausge­ bildeter Neigungssensor 1 ein Gehäuse 2 auf, in dem eine Tragplatte 3 befestigt ist. Die Tragplatte 3 trägt an ihrer Unterseite einen biegeelastischen Biegeträger 4, der an sei­ nem von der Tragplatte 3 abgewandten Ende ein mit einer Kugel symbolisiertes Gewicht 5 aufweist. Auf wenigstens einer Au­ ßenseite des Biegeträgers 4 ist ein Dehnmeßstreifen 6 ange­ bracht, mit dessen Hilfe Biegeverformungen des Biegeträgers 4 in elektrische Signale umgewandelt werden können. Entspre­ chende Signalwandler können dazu im Gehäuse 2 des Neigungs­ sensors 1 untergebracht sein. Der in Fig. 1 dargestellte Nei­ gungssensor 1 weist ein internes Koordinatensystem mit den rechtwinklig aufeinanderstehenden Koordinatenrichtungen X, Y und 2 auf.

Aufgrund der bei dem hier beispielhaft dargestellten Nei­ gungssensor 1 gewählten Formgebung für den Biegeträger 4 ist dieser besonders zur Erfassung von Biegeverformungen des Bie­ geträgers 4 um die X-Achse geeignet, d. h. dieser Neigungssen­ sor 1 ist für in Y-Richtung wirkende Kräfte besonders emp­ findlich. Dementsprechend ist auch der Dehnmeßstreifen 6 so am Biegeträger 4 angebracht, daß er die Biegeverformungen be­ züglich der X-Achse sensiert. Demnach können auf diesen Nei­ gungssensor 1 einwirkende Kräfte vom Dehnmeßstreifen 6 nur dann sensiert werden, wenn diese Kräfte in Richtung der Y- Koordinate verlaufen oder zumindest eine in Y-Richtung ver­ laufende Kraftkomponente aufweisen. Der hier beschriebene Neigungssensor 1 weist demnach in Y-Richtung eine erhebliche größere Meßempfindlichkeit auf, als in X-Richtung und in Z- Richtung. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung eines derartigen Sensors eingeschränkt, ebenso können beliebige andere Neigungssensoren verwendet werden, insbesondere auch solche, deren Empfindlichkeit in X-Richtung und Y-Richtung und insbesondere auch in Z-Richtung gleich groß ist.

Das vom Neigungssensor 1 generierte Signal hängt somit von den auf den Neigungsssensor 1 einwirkenden Kräften ab. Wenn der Neigungssensor 1 in einem Fahrzeug montiert ist, setzt sich eine darauf einwirkende (resultierende) Kraft aus der Gravitationskraft, aufgrund der Erdbeschleunigung, sowie aus Trägheitskräften zusammen, die sich aufgrund von Beschleuni­ gungen des Fahrzeuges, wie z. B. bei einer Kurvenfahrt oder beim Anfahren oder Bremsen, entstehen. Das vom Neigungssensor 1 aufgrund dieser resultierenden Kraft generierte Signal hängt dabei von der Orientierung der resultierenden Kraft be­ züglich des sensorinternen Koordinatensystems X, Y, Z ab. Beim beispielhaft dargestellten Neigungssensor 1 ergibt sich diese Abhängigkeit aufgrund der in Y-Richtung erhöhten Me­ ßempfindlichkeit. Der Neigungssensor 1 erzeugt hier Neigungs­ signale, die mit der Neigung des XY-Ebene des Sensors 1 ge­ genüber einer Referenzebene korrelieren, die vorzugsweise durch eine senkrecht zur Gravitation stehende Horizontalebene gebildet ist.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf ein den in Fig. 1 dargestell­ ten Neigungssensor 1 repräsentierendes Symbol, das in den Fig. 3 bis 9 zur Darstellung des Neigungssensors 1 verwendet wird. Zu beachten ist hierbei, daß ein im Neigungssensor- Symbol 1 angeordneter Doppelpfeil 7 die Empfindlichkeitsrich­ tung des Neigungssensors 1, d. h. die Y-Koordinatenrichtung des sensorseitigen XYZ-Koordinatensystems wiedergibt.

Die vorliegende Erfindung beruht unter anderem auf folgender Erkenntnis: Wenn die relative Lage eines ersten Bauteiles be­ züglich eines zweiten Bauteiles überwacht werden soll, wird an beiden Bauteilen einer dieser Neigungssensoren 1 befe­ stigt, der jeweils ein mit einer (absoluten) Neigung des Bau­ teiles bezüglich der Referenzlage korreliertes (absolutes) Neigungssignal generiert. Durch einen Vergleich dieser (absoluten) Neigungssignale, z. B. durch die Bildung eines Differenzsignales, kann dann den Bauteilen eine bestimmte (relative) Neigung, d. h. eine Relativlage, zueinander zuge­ ordnet werden. Wenn die beiden Bauteile in gleicher Weise Be­ schleunigungen ausgesetzt werden, beispielsweise wenn sich die Bauteile an einem Fahrzeug befinden, ändern sich die Nei­ gungssignale beider Neigungssensoren in der gleichen Weise, so daß das Differenzsignal noch immer eine Aussage über die Relativlage zwischen den beiden Bauteilen ermöglicht. Wenn jedoch auf beide Neigungssensoren 1 dieselben Trägheitskräfte wirken, können durch einen Vergleich der Neigungssignale le­ diglich "Änderungen" der auf die Sensoren 1 wirkenden Gravi­ tationskraft erfaßt werden. Da die Gravitation auf der Erde als konstant angenommmen werden darf, kann sich das Neigungs­ signal nur dann ändern, wenn sich die räumliche Lage des Nei­ sungssensors 1 relativ zur Wirkungsrichtung der Gravitations­ kraft verändert. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Neigungssen­ sor 1 mit einer in Y-Richtung ausgeprägten Meßempfindlichkeit bedeutet dies, daß mit dem Neigungssensor 1 die Winkellage des Neigungssensors 1 bezüglich der X-Koordinate bzw. die Neigung des Neigungssensors 1 bezüglich einer parallel zur X- Koordinaten verlaufenden Ebene, z. B. XY-Ebene, erfaßt wird Da somit das vom Neigungssensor 1 generierte Signal mit der Nei­ gung des Neigungssensors 1 korreliert, ist es gerechtfertig, dieses Signal als "Neigungssignal" zu bezeichnen.

Wenn über die Neigungssensoren die räumliche Ausrichtung der beiden Bauteile relativ zueinander bekannt ist, kann mit den entsprechenden Informationen über deren geometrische Anord­ nung zueinander z. B. der Abstand zwischen den Bauteilen er­ rechnet werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird daher ein erster Neigungssensor 1 am Fahrzeugaufbau und ein zweiter Neigungssensor am Fahrzeugrad bzw. am Kopplungsbauteil befe­ stigt. Durch die Relativlage zwischen diesem Kopplungsbauteil und dem Fahrzeugaufbau kann dann bei bekannter Geometrie der Vertikalabstand zwischen Fahrzeugrad und Fahrzeugaufbau ohne weiteres errechnet werden.

Die Fig. 3 bis 9 zeigen nun jeweils ein Personenkraftfahrzeug bzw. einen Fahrzeugaufbau 8, der an einer Vorderachse 9 be­ züglich einer Fahrzeuglängsrichtung 10 ein linkes Fahrzeug­ vorderrad 11 und ein rechtes Fahrzeugvorderrad 12 sowie an einer Hinterachse 13 ein linkes Fahrzeughinterrad 14 und ein rechtes Fahrzeughinterrad 15 aufweist. Die Fahrzeugräder 11, 12, 14, 15 sind über Achslenker 16, die hier als Querlenker ausgebildet sind, um eine parallel zur Fahrzeuglängsrichtung 10 verlaufende Schwenkachse 17 jeweils am Fahrzeugaufbau 8 schwenkbar gelagert. Der Achslenker 16 bildet somit ein mit dem jeweiligen Fahrzeugrad 11, 12, 14, 15 mitverstelltes Kopp­ lungsbauteil, wobei jedem Vertikalabstand zwischen Fahrzeu­ grad 11, 12, 14, 15 und Fahrzeugaufbau 8 ein anderer Neigungs­ winkel zwischen dem Achslenker 16 und dem Fahrzeugaufbau 8 zugeordnet werden kann.

Das in den Fig. 3 bis 9 dargestellte Fahrzeug ist jeweils mit einer Niveauverstelleinrichtung ausgestattet, die Niveau­ stellglieder 18 umfaßt, die am jeweiligen Achslenker 16 an­ greifen und eine Schwenkverstellung des Achslenkers 16 bewir­ ken, wodurch sich ein vertikaler Abstand zwischen dem jewei­ ligen Fahrzeugrad 11, 12, 14, 15 und dem Fahrzeugaufbau 8 verän­ dert. Die Niveaustellglieder 18 sind in den Fig. 3 bis 9 zur Veranschaulichung lediglich symbolisch dargestellt, insbeson­ dere stimmt ihre Wirkrichtung in den Darstellungen nicht mit der Realität überein, in der diese Wirkrichtung im wesentli­ chen senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft. Die Niveaustell­ glieder 18 arbeiten hydraulisch oder pneumatisch und sind je­ weils über ein Niveaustellventil 19 an eine Druckseite einer Pumpe 20 angeschlossen. Die Pumpe 20 fördert permanent oder bedarfsabhängig z. B. Hydraulikmittel aus einem saugseitig an­ geschlossenen Hydraulikmittelreservoir 21. Nicht benötigtes Hydraulikmittel kann dabei über ein Ablaßventil 22 in das Hy­ draulikmittelreservoir 21 zurückgeleitet werden. Ein Steuer­ gerät 23 betätigt über ausgangsseitige Schaltleitungen 24 die Niveaustellventile 19 und über eine ausgangsseitige Schalt­ leitung 25 das Ablaßventil 22 und über eine ausgangsseitige Schaltleitung 26 die Pumpe 20 und betätigt dadurch die jewei­ ligen Niveaustellglieder 18, um den Vertikalabstand des je­ weiligen Fahrzeugrades vom Fahrzeugaufbau 8 zu vergrößern oder zu verkleinern.

Während die Fahrzeuge der Fig. 3 und 4 lediglich eine Hinter­ achs-Niveauverstellung aufweisen, zeigen die Fahrzeuge der Fig. 5 bis 9 eine Rundum-Niveauverstellung.

Jedes der in den Fig. 3 bis 9 dargestellten Fahrzeuge ist mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgestattet, die wenig­ stens zwei der weiter oben beschriebenen Neigungssensoren 1 aufweist, die jeweils über eine Signalleitung 27 mit dem Steuergerät 23 eingangsseitig verbunden sind.

Eine Steuerung der erfindungsgemäßen Einrichtung ermittelt aus den Neigungssignalen der Neigungssensoren 1 ein mit dem Vertikalabstand des jeweiligen Fahrzeugrades vom Fahrzeugauf­ bau 8 korreliertes Abstandssignal, das dann für die Niveau­ verstellung verwendet werden kann. Wie in den Ausführungsfor­ men der Fig. 3 bis 9 kann dabei diese Steuerung bzw. deren Funktion in das Steuergerät 23 der Niveauregulierungseinrich­ tung integriert sein. Ebenso ist eine Ausführungsform mög­ lich, bei der separate Steuergeräte für die erfindungsgemäße Einrichtung und für die Niveauregulierung vorgesehen sind, die in entsprechender Weise miteinander verknüpft sind.

Im folgenden werden einzelne beispielhafte Varianten der er­ findungsgemäßen Einrichtung näher erläutert:

Entsprechend Fig. 3 ist ein erster Neigungssensor 1 am Fahr­ zeugaufbau 8 befestigt. Dieser aufbauseitige Neigungssensor 1 wird im folgenden als aufbauseitiger Neigungssensor 1a be­ zeichnet. Dem linken Hinterrad 14 und dem rechten Hinterrad 15 ist jeweils ein eigener Neigungssensor 1 zugeordnet, der am zugehörigen Achslenker 16 befestigt ist. Die dem jeweili­ gen Fahrzeugrad zugeordneten Neigungssensoren 1 werden im folgenden jeweils als radseitiger Neigungssensor 1b bezeich­ net.

Die radseitigen Neigungssensoren 1b sind so orientiert, daß sie die Neigung der Achslenker 16 erfassen können, d. h. ihre Meßrichtung 7 verläuft parallel zu einer Fahrzeugquerrichtung 28. Die radseitigen Neigungssensoren 1b sind dabei zweckmäßi­ gerweise auf der (virtuellen) Hinterachse 13 angeordnet. Vor­ zugsweise ist der aufbauseitige Neigungssensor 1a in der Fahrzeuglängsmitte positioniert. Um ein Referenzsignal zu er­ halten, ist auch der aufbauseitige Neigungssensor 1a in der­ selben Weise ausgerichtet und vorzugsweise ebenfalls auf der (virtuellen) Hinterachse 13 angeordnet. Die den einzelnen Fahrzeugrädern 14, 15 zugeordneten radseitigen Neigungssenso­ ren 1b generieren unabhängig voneinander für jedes Rad Nei­ gungssignale (radseitige Neigungssignale) und senden diese über die Signalleitungen 27 an das Steuergerät 23. Der auf­ bauseitige Neigungssensor 1a generiert ein Neigungssignal (aufbauseitiges Neigungssignal), das dem Fahrzeugaufbau 8 zu­ geordnet ist, und sendet dieses ebenfalls an das Steuergerät 23. Im Steuergerät 23 werden die den einzelnen Rädern zuge­ ordneten radseitigen Neigungssignale separat mit dem aufbaus­ eitigen Neigungssignal verarbeitet, um jedem Fahrzeugrad 14, 15 einen zugehörigen Vertikalabstand zuordnen zu können. Mit Hilfe der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform können somit die Vertikalabstände der Hinterräder 14, 15 vom Fahr­ zeugaufbau 8 separat ermittelt werden, so daß neben einer Ni­ veaueinstellung und einer Niveauregulierung der Hinterachse 13 auch eine Horizontierung des Fahrzeugaufbaus 8 bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung 10 möglich ist, d. h. die linke Fahrzeugseite und die rechte Fahrzeugseite lassen sich auf den selben Abstand von einer Fahrbahn einstellen.

Entsprechend Fig. 4 ist der aufbauseitige Neigungssensor 1a wieder in der Fahrzeuglängsmitte auf der virtuellen Hinter­ achse 13 angeordnet, jedoch ist er hier parallel zur Fahrzeu­ glängsrichtung 10 ausgerichtet. Den Hinterrädern 14 und 15 ist ein gemeinsamer radseitiger Neigungssensor 1b zugeordnet, der an einem Drehstab 29 eines Drehstabquerstabilisators 30 befestigt ist. Ein derartiger Drehstabquerstabilisator 30 greift an den Achslenkern 16 beider Hinterräder 14 und 15 symmetrisch an und ist an zwei Lagern 31 am Fahrzeugaufbau 8 gelagert. Drehstabquerstabilisatoren 30 dieser Art sind all­ gemein bekannt und werden daher nicht näher beschrieben. Aus­ lenkungen der Hinterräder 14 und 15 bewirken Drehverstellun­ gen des Drehstabes 29, wodurch sich die Raumlage des am Dreh­ stab 29 befestigten radseitigen Neigungssensors 1b verändert. Das Neigungssignal des radseitigen Neigungssensors 1b ist da­ bei ein Maß für den mittleren Vertikalabstand der Hinterräder 14, 15 vom Fahrzeugaufbau 8, der sich als Mittelwert aus den einzelnen Vertikalabständen des Fahrzeugaufbaus 8 vom linken Hinterrad 14 und vom rechten Hinterrad 15 ergibt. Der radsei­ tige Neigungssensor 1b ist dementsprechend in der Fahrzeu­ glängsmitte parallel zur Fahrzeuglängsrichtung 10 ausgerich­ tet am Drehstab 29 befestigt. Mit dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung kann das mittlere Niveau der Hinterachse 13 auf einen bestimmten Wert eingestellt und ein­ geregelt werden.

Entsprechend Fig. 5 ist jedem Fahrzeugrad 11, 12, 14, 15 ein se­ parater radseitiger Neigungssensor 1b zugeordnet, der jeweils parallel zur Fahrzeugquerrichtung 28 ausgerichtet und auf der virtuellen Vorderachse 9 bzw. Hinterachse 13 angeordnet ist. Außerdem ist ein einziger aufbauseitiger Neigungssensor 1a vorzugsweise in der Fahrzeugmitte am Fahrzeugaufbau 8 befe­ stigt, wobei auch dieser Neigungssensor 1 parallel zur Fahr­ zeugquerrichtung 28 ausgerichtet ist. Mit dieser Ausführungs­ form kann analog zu der Variante aus Fig. 3 für jedes Rad das Niveau separat ermittelt werden, so daß Niveaueinstellungen und Niveauregulierungen sowohl an der Vorderachse 9 als auch an der Hinterachse 13 möglich sind. Darüber hinaus kann hier der Fahrzeugaufbau 8 parallel zur Fahrbahn ausgerichtet wer­ den, und zwar sowohl bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung 10 als auch bezüglich der Fahrzeugquerrichtung 28.

Entsprechend Fig. 6 ist den Vorderrädern 11, 12 ein gemeinsa­ mer vorderer radseitiger Neigungssensor 1b und den Hinterrä­ dern 14, 15 ein gemeinsamer hinterer radseitiger Neigungssen­ sor 1b zugeordnet. Diese radseitigen Neigungssensoren 1b sind dabei analog zu der Ausführungsform gemäß Fig. 4 am Drehstab 29 eines vorderen und eines hinteren Drehstabquerstabilisa­ tors 30 befestigt. Ein aufbauseitiger Neigungssensor 1a ist vorzugsweise wieder in der Fahrzeugmitte am Fahrzeugaufbau 8 befestigt. Die Neigungssensoren 1 sind bei der Ausführung entsprechend Fig. 6 parallel zur Fahrzeuglängsrichtung 10 ausgerichtet. Mit dem radseitigen Neigungssignal des vorderen radseitigen Neigungssensors 1b kann in Verbindung mit dem aufbauseitigen Neigungssignal des aufbauseitigen Neigungssen­ sors 1a vom Steuergerät 23 der mittlere Vertikalabstand der Vorderräder 11, 12 vom Fahrzeugaufbau 8 errechnet werden. In entsprechender Weise ergibt sich aus dem radseitigen Nei­ gungssignal des hinteren radseitigen Neigungssensors 1b der mittlere Vertikalabstand der Hinterräder 14, 15 vom Fahrzeug­ aufbau 8. Neben einer Einstellung und Regelung des mittleren Niveaus für die Vorderachse 9 und für die Hinterachse 13 kann mittels der Ausführungsform entsprechend Fig. 6 außerdem eine Horizontierung bzw. eine Ausrichtung des Fahrzeugaufbaus 8 bezüglich der Fahrzeugquerrichtung 28 durchgeführt werden.

Entsprechend Fig. 7 ist jedem Fahrzeugrad 11, 12, 14, 15 ein se­ parater radseitiger Neigungssensor 1b zugeordnet, der jeweils parallel zur Fahrzeugquerrichtung 28 ausgerichtet, auf der virtuellen Vorderachse 9 bzw. virtuellen Hinterachse 13 ange­ ordnet am jeweiligen Achslenker 16 befestigt ist. Außerdem ist der Vorderachse 9 und der Hinterachse 13 jeweils ein se­ parater am Fahrzeugaufbau 8 befestigter aufbauseitiger Nei­ gungssensor 1a zugeordnet, der vorzugsweise auf der jeweili­ gen Achse 9, 13 angeordnet und parallel zur Fahrzeugquerrich­ tung 28 ausgerichtet und in der Fahrzeuglängsmitte angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ermittelt das Steuergerät 23 aus den radseitigen Neigungssignalen der vorderen radseitigen Neigungssensoren 1b in Verbindung mit dem aufbauseitigen Nei­ gungssignal des vorderen aufbauseitigen Neigungssensors 1b separat die Vertikalabstände der Vorderräder 11 und 12 vom Fahrzeugaufbau 8. In entsprechender Weise ermittelt das Steu­ ergerät 23 aus den radseitigen Neigungssignalen der hinteren radseitigen Neigungssensoren 1b separat in Verbindung mit dem aufbauseitigen Neigungssignal des hinteren aufbauseitiger Neigungssensors 1b die Vertikalabstände der hinteren Fahrzeu­ gräder 14, 15 vom Fahrzeugaufbau 8. Mit dieser Anordnung kann für beide Achsen 9, 13 ein gewünschtes Niveau eingestellt und eingeregelt sowie bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung 10 und der Fahrzeugquerrichtung 28 eine Ausrichtung des Fahrzeugauf­ baus 8 durchgeführt werden. Darüber hinaus sind auch Fahrzu­ stände, bei denen sich die Querbeschleunigungen an der Vor­ derachse 9 und an der Hinterachse 13 voneinander unterschei­ den, beispielsweise wenn das Fahrzeug bei einer Kurvenfahrt extrem untersteuert oder übersteuert, ohne Auswirkung auf die Abstandsermittlung für die einzelnen Fahrzeugräder, da jeder Fahrzeugachse 9, 13 ein separater aufbauseitiger Neigungssen­ sor 1a zugeordnet ist.

Entsprechend Fig. 8 ist den Rädern 11, 12 der Vorderachse 9 und den Rädern 14, 15 der Hinterachse 13 jeweils ein gemeinsa­ mer radseitiger Neigungssensor 1b zugeordnet, die an dem der jeweiligen Achse 9,13 zugeordneten Drehstab 29 mittig und parallel zur Fahrzeuglängsrichtung 10 befestigt sind. Jeder Achse 9, 13 ist außerdem ein separater aufbauseitiger Nei­ gungssensor 1a zugeordnet, der parallel zur Fahrzeuglängs­ richtung 10, in der Fahrzeuglängsmitte, auf der jeweiligen Achse 9, 13, am Fahrzeugaufbau 8 befestigt ist. Das mittlere Niveau der Vorderachse 9 wird hierbei aus dem radseitigen Neigungssignal des vorderen radseitigen Neigungssensors 1b in Verbindung mit dem aufbauseitigen Neigungssignal des vorderen Aufbausensors 1a ermittelt. Unabhängig davon wird das mittle­ re Niveau der Hinterachse 13 aus den radseitigen Neigungs­ signalen des hinteren radseitigen Neigungssensors 1b in Ver­ bindung mit dem aufbauseitigen Neigungssignal des hinteren aufbauseitigen Neigungssensors 1a ermittelt. Aufgrund der se­ paraten aufbauseitigen Neigungssensoren 1a für die Vorderach­ se 9 und für die Hinterachse 13 haben unterschiedliche Quer­ beschleunigungen an der Vorderachse 9 und an der Hinterachse 13 keinen Einfluß auf die Ermittlung des Vorderachsenniveaus und des Hinterachsenniveaus. Die Ausführungsform entsprechend Fig. 8 ermöglicht eine Einstellung und Einregelung des mitt­ leren Niveaus der Vorderachse 9 sowie der Hinterachse 13 und außerdem eine Horizontierung des Fahrzeugaufbaus 8 bezüglich der Fahrzeugquerrichtung 28.

Wie aus Fig. 9 hervorgeht, können für die Vorderachse 9 und die Hinterachse 13 auch unterschiedliche Sensoranordnungen verwendet werden. Beispielhaft ist in Fig. 9 für die Vorder­ achse 9 eine Anordnung mit separaten radseitigen Neigungssen­ soren 1b für die beiden Vorderräder 11 und 12 wiedergegeben, die am jeweiligen Achslenker 16 befestigt sind. Der Vorder­ achse 9 ist ein vorderer aufbauseitiger Neigungssensor 1a zu­ geordnet. Die Neigungssensoren 1 der Vorderachse 9 sind auf dieser angeordnet und parallel zur Fahrzeugquerrichtung 28 ausgerichtet. Der vordere aufbauseitige Neigungssensor 1a ist mittig zum Fahrzeugaufbau 8 angeordnet. Im Unterschied dazu ist den beiden Hinterrädern 14 und 15 ein gemeinsamer radsei­ tiger Neigungssensor 1b zugeordnet, der am entsprechenden Drehstab 29 befestigt ist. Der Hinterachse 13 ist außerdem ein separater aufbauseitiger Neigungssensor 1a zugeordnet, der auf der in der Achse 13 auf der Fahrzeuglängsmitte am Fahrzeuaufbau 8 befestigt ist. Die Neigungssensoren 1 der Hinterachse 13 sind dabei parallel zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet. Mit Hilfe dieser Ausführungsform kann neben ei­ ner Niveaueinstellung und Niveauregulierung der Vorderachse 9 und der Hinterachse 13 außerdem eine Ausrichtung des Fahr­ zeugaufbaus 8 parallel zur Fahrbahn sowohl bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung 10 als auch bezüglich der Fahrzeugquer­ richtung 28 durchgeführt werden. Die in Fig. 9 der Vorderach­ se 9 zugeordnete Sensoranordnung kann bei einer anderen Aus­ führungsform der Erfindung mit der der Hinterachse 13 zuge­ ordneten Sensoranordnung vertauscht werden.

Obwohl die Erfindung für einen zweiachsigen Personenkraftwa­ gen beschrieben worden ist, kann die Erfindung ebenso bei an­ deren Straßen- oder Schienenfahrzeugen auch mit mehr als zwei Achsen verwendet werden.

Claims (10)

1. Einrichtung in einem Straßen- oder Schienenfahrzeug zur Bestimmung eines vertikalen Abstandes zwischen einem Fahr­ zeugaufbau (8) und wenigstens einem daran verstellbar gela­ gerten Fahrzeugrad (11; 12; 14; 15), mit einem Steuergerät (23), das mittels einer Sensorik mit dem Vertikalabstand des jeweiligen Fahrzeugrades (11; 12; 14; 15) korrelierte Abstands­ signale ermittelt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Sensorik wenigstens zwei Neigungssensoren (1) auf­ weist, die mit der Neigung des Neigungssensors (1) bezüg­ lich einer Referenzebene korrelierte Neigungssignale gene­ rieren und dem Steuergerät (23) zusenden,
• - wobei ein erster Neigungssensor (aufbauseitiger Nei­ gungssensor (1a) am Fahrzeugaufbau (8) befestigt ist, so daß dieser aufbauseitige Neigungssensor (1a) mit der Neigung des Fahrzeugaufbaus (8) bezüglich der Referenze­ bene korrelierte erste Neigungssignale (aufbauseitiges Neigungssignal) generiert und dem Steuergerät (23) zu­ sendet,
• - wobei ein zweiter Neigungssensor (radseitiger Neigungs­ sensor (1b) an einem Kopplungsbauteil (16; 29) befestigt ist, das einerseits mit dem Fahrzeugrad (11; 12; 14; 15) und andererseits mit dem Fahrzeugaufbau (8) gekoppelt ist, derart, daß eine Änderung des Vertikalabstandes zwischen Fahrzeugrad (11; 12; 14; 15) und Fahrzeugaufbau (8) eine Änderung der Relativlage dieses Bauteils (16; 29) bezüglich des Fahrzeugaufbaus (8) bewirkt, so daß der daran befestigte radseitiger Neigungssensor (1b) mit der Neigung dieses Kopplungsbauteils (16; 29) bezüg­ lich der Referenzebene korrelierte zweite Neigungssigna­ le (radseitige Neigungssignale) generiert und dem Steu­ ergerät (23) zusendet,
• - wobei das Steuergerät (23) aus den aufbauseitigen Nei­ gungssignalen und den radseitigen Neigungssignalen das mit dem Vertikalabstand zwischen Fahrzeugrad (11; 12; 14; 15) und Fahrzeugaufbau (8) korrelierte Ab­ standssignal ermittelt, indem
  das Steuergerät (23) zur Erzeugung des Abstandssignals aus dem aufbauseitigen Neigungssignal und dem radseitigen Neigungssignal ein Differenzsignal ermittelt und diesem einen Vertikalabstand zwischen Fahrzeugrad (11; 12; 14; 15) und Fahrzeugaufbau (8) zuordnet und das mit diesem Verti­ kalabstand korrelierte Abstandssignal erzeugt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung zwischen Differenzsignal und Vertikalab­ stand kennfeldmäßig erfaßt ist und im Steuergerät (23) ge­ speichert ist.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsbauteil, an dem der radseitige Neigungssen­ sor (1b) befestigt ist, ein Bestandteil (16; 29) einer das Fahrzeugrad (11; 12; 14; 15) am Fahrzeugaufbau (8) lagernden Radaufhängung ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil der Radaufhängung ein Achslenker (16) oder ein Drehstab einer Drehstabfederung oder ein Drehstab (29) eines Drehstabquerstabilisators ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer Achse (9; 13) des Fahrzeuges ein gemein­ samer radseitiger Neigungssensor (1b) zugeordnet ist, der am Drehstab (29) eines Drehstabquerstabilisators befestigt ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer Achse (9; 13) des Fahrzeuges mit einem linken Rad (11; 14) und einem rechten Rad (12; 15) jeweils ein separater radseitiger Neigungssensor (1b) zugeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigstens zwei Achsen (9; 13) des Fahrzeuges entwe­ der den Achsen (9; 13) ein gemeinsamer aufbauseitiger Nei­ gungssensor (1a) oder jeder Achse (9; 13) ein separater auf­ bauseitiger Neigungssensor (1a) zugeordnet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (23) mit einer Niveauverstelleinrichtung des Fahrzeuges gekoppelt oder in eine solche integriert ist, die jeweils einem der Fahrzeugräder (11; 12; 14; 15) zugeordne­ te Niveaustellglieder (18) aufweist, wobei die Niveauver­ stelleinrichtung die Abstandssignale verarbeitet und in Ab­ hängigkeit davon eine Niveauverstellung des Fahrzeugaufbaus (8) relativ zu Straße oder Schiene durchführt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Niveauverstelleinrichtung den Fahrzeugaufbau (8)

• - auf ein vorbestimmtes Niveau einstellt und/oder
• - auf ein vorbestimmtes Niveau einregelt und/oder
• - parallel zu einer Fahrbahnlängsrichtung ausrichtet, die in einer die Fahrzeuglängsrichtung (10) enthaltenden Längse­ bene des Fahrzeuges liegt; und/oder
• - parallel zu einer Fahrbahnquerrichtung ausrichtet, die in einer die Fahrzeugquerrichtung (28) enthaltenden Querebene des Fahrzeuges liegt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungssensor (1) nach Art eines elektrischen oder elektronischen Pendels ausgebildet ist.