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DE102024205866A1 - Vorrichtung zur Erfassung eines Neigungswinkels - Google Patents

Vorrichtung zur Erfassung eines Neigungswinkels

Info

Publication number
DE102024205866A1
DE102024205866A1 DE102024205866.1A DE102024205866A DE102024205866A1 DE 102024205866 A1 DE102024205866 A1 DE 102024205866A1 DE 102024205866 A DE102024205866 A DE 102024205866A DE 102024205866 A1 DE102024205866 A1 DE 102024205866A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor arrangement
vehicle
acceleration
chassis
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024205866.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Dennis Pape
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102024205866.1A priority Critical patent/DE102024205866A1/de
Publication of DE102024205866A1 publication Critical patent/DE102024205866A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/019Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the type of sensor or the arrangement thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Vorrichtung zur Erfassung wenigstens eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs, welches ein Fahrwerk (3) mit mehreren Fahrzeugrädern (10, 11, 12, 13), die auf einem Untergrund (26) aufstehen oder rollen, einen von dem Fahrwerk (3) getragenen Fahrzeugaufbau (2), der durch Fahrzeugfedern (20) mit ungefederten Komponenten des Fahrwerks (3) verbunden ist, welche die Fahrzeugräder (10, 11, 12, 13) umfassen, die durch Fahrwerklenker (16) an dem Fahrzeugaufbau (2) angelenkt sind, mehrere Sensoranordnungen (27, 30), von denen wenigstens eine Aufbau-Sensoranordnung (27) an dem Fahrzeugaufbau (2) und wenigstens eine Fahrwerk-Sensoranordnung (30) an wenigstens einer der ungefederten Komponenten des Fahrwerks (3) oder an wenigstens einem der Fahrwerklenker (16) vorgesehen ist, wobei jede Sensoranordnung (27, 30) wenigstens einen ersten Beschleunigungssensor (28; 31) umfasst, mittels welchem an der jeweiligen Sensoranordnung auftretende statische und dynamische Beschleunigungen erfassbar sind und wenigstens ein diese Beschleunigungen charakterisierendes erstes Beschleunigungssignal (Sa1; Sf1) bereitstellbar ist, und eine mit den Sensoranordnungen (27, 28) verbundene Auswertevorrichtung (34) aufweist, mittels welcher aus den ersten Beschleunigungssignalen (Sa1, Sf1) ein Nickwinkel (θ) des Fahrzeugs (1) bestimmbar ist, wobei jede Sensoranordnung (27; 30) wenigstens einen zweiten Beschleunigungssensor (29; 32) umfasst, mittels welchem die an der jeweiligen Sensoranordnung auftretenden dynamischen Beschleunigungen erfassbar sind und wenigstens ein diese dynamischen Beschleunigungen charakterisierendes zweites Beschleunigungssignal (Sa2; Sf2) bereitstellbar ist, wobei der Nickwinkel (θ) mittels der Auswertevorrichtung (34) zusätzlich unter Berücksichtigung der zweiten Beschleunigungssignale (Sa2, Sf2) bestimmbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung wenigstens eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs, welches ein Fahrwerk mit mehreren Fahrzeugrädern, die auf einem Untergrund aufstehen oder rollen, einen von dem Fahrwerk getragenen Fahrzeugaufbau, der durch Fahrzeugfedern mit ungefederten Komponenten des Fahrwerks verbunden ist, welche die Fahrzeugräder umfassen, die durch Fahrwerklenker an dem Fahrzeugaufbau angelenkt sind, mehrere Sensoranordnungen, von denen wenigstens eine Aufbau-Sensoranordnung an dem Fahrzeugaufbau und wenigstens eine Fahrwerk-Sensoranordnung an wenigstens einer der ungefederten Komponenten des Fahrwerks oder an wenigstens einem der Fahrwerklenker vorgesehen ist, wobei jede Sensoranordnung wenigstens einen ersten Beschleunigungssensor umfasst, mittels welchem an der jeweiligen Sensoranordnung auftretende statische und dynamische Beschleunigungen erfassbar sind und wenigstens ein diese Beschleunigungen charakterisierendes erstes Beschleunigungssignal bereitstellbar ist, und eine mit den Sensoranordnungen verbundene Auswertevorrichtung aufweist, mittels welcher aus den ersten Beschleunigungssignalen insbesondere ein Nickwinkel des Fahrzeugs bestimmbar ist.
  • Die DE 10 2018 210 586 B3 offenbart eine Vorrichtung zur automatischen Leuchtweitenregulierung einer Frontscheinwerfereinrichtung eines eine Mehrzahl von Fahrzeugrädern mit luftgefüllter Bereifung aufweisenden Fahrzeuges, aufweisend: eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Nickwinkel des Fahrzeuges zu ermitteln und eine Lichtabstrahlung der Frontscheinwerfereinrichtung basierend auf dem ermittelten Nickwinkel einzustellen, einen am Fahrzeug in einer im Wesentlichen festen Orientierung relativ zum Untergrund des Fahrzeuges angeordneten ersten Beschleunigungssensor und einen am Fahrzeug in einer festen Orientierung relativ zur Frontscheinwerfereinrichtung des Fahrzeuges angeordneten zweiten Beschleunigungssensor, die dazu ausgebildet sind, jeweils zumindest die Richtung einer am Ort des jeweiligen Beschleunigungssensors vorliegenden Beschleunigung zu messen, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den Nickwinkel basierend auf den mit den ersten und zweiten Beschleunigungssensoren gemessenen Richtungen der Beschleunigungen zu ermitteln. Dabei kann für das Ermitteln des Nickwinkels basierend auf den mit den ersten und zweiten Beschleunigungssensoren gemessenen Richtungen der Beschleunigungen als Nickwinkel in einfacher Weise eine Winkeldifferenz zwischen den gemessenen Richtungen gebildet werden.
  • Nachteilig hieran ist, dass im Fahrbetrieb auftretende Bewegungswechsel zu Signalanteilen in den Sensorsignalen der Beschleunigungssensoren führen, welche die Genauigkeit bei der Bestimmung der Richtung der Erdbeschleunigung reduzieren und somit auch die Genauigkeit bei der Bestimmung des Nickwinkels beeinträchtigen.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung insbesondere die Aufgabe zugrunde, Beeinträchtigungen bei der Bestimmung des Nickwinkels aufgrund von Bewegungswechseln der Beschleunigungssensoren vermeiden oder zumindest reduzieren zu können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 8 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung gegeben.
  • Eine Vorrichtung zur Erfassung wenigstens eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs, welches ein Fahrwerk mit mehreren Fahrzeugrädern, die auf einem Untergrund aufstehen oder rollen, einen von dem Fahrwerk getragenen Fahrzeugaufbau, der durch Fahrzeugfedern mit ungefederten Komponenten des Fahrwerks verbunden ist, welche die Fahrzeugräder umfassen, die durch Fahrwerklenker an dem Fahrzeugaufbau angelenkt sind, mehrere Sensoranordnungen, von denen wenigstens eine Aufbau-Sensoranordnung an dem Fahrzeugaufbau und wenigstens eine Fahrwerk-Sensoranordnung an wenigstens einer der ungefederten Komponenten des Fahrwerks oder an wenigstens einem der Fahrwerklenker vorgesehen ist, wobei jede Sensoranordnung wenigstens einen ersten Beschleunigungssensor umfasst, mittels welchem an der jeweiligen Sensoranordnung auftretende statische und dynamische Beschleunigungen erfassbar sind und wenigstens ein diese Beschleunigungen charakterisierendes erstes Beschleunigungssignal bereitstellbar ist, und eine mit den Sensoranordnungen verbundene Auswertevorrichtung aufweist, mittels welcher aus den ersten Beschleunigungssignalen insbesondere ein Nickwinkel des Fahrzeugs bestimmbar ist, ist erfindungsgemäß insbesondere dadurch weitergebildet, dass jede Sensoranordnung wenigstens einen zweiten Beschleunigungssensor umfasst, mittels welchem die an der jeweiligen Sensoranordnung auftretenden dynamischen Beschleunigungen erfassbar sind und wenigstens ein, vorzugsweise ausschließlich, diese dynamischen Beschleunigungen charakterisierendes zweites Beschleunigungssignal bereitstellbar ist, wobei der Nickwinkel mittels der Auswertevorrichtung insbesondere zusätzlich unter Berücksichtigung der zweiten Beschleunigungssignale bestimmbar ist. Vorzugsweise ist der Nickwinkel, insbesondere somit, aus den ersten Beschleunigungssignalen und den zweiten Beschleunigungssignalen mittels der Auswertevorrichtung bestimmbar.
  • Das erste Beschleunigungssignal jeder Sensoranordnung umfasst Informationen über die an der jeweiligen Sensoranordnung auftretenden statischen und dynamischen Beschleunigungen. Ferner umfasst das zweite Beschleunigungssignal jeder Sensoranordnung, vorzugsweise ausschließlich, Informationen über die an der jeweiligen Sensoranordnung auftretenden dynamischen Beschleunigungen. Somit lässt sich der auf den jeweiligen dynamischen Beschleunigungen basierende Einfluss in dem ersten Beschleunigungssignal jeder Sensoranordnung, vorzugsweise vollständig oder zumindest teilweise, kompensieren. Dadurch lässt sich insbesondere auch die Beeinträchtigung bei der Bestimmung des Nickwinkels reduzieren.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere ferner ein Verfahren zur Erfassung wenigstens eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs, welches ein Fahrwerk mit mehreren Fahrzeugrädern, die auf einem Untergrund aufstehen oder rollen, einen von dem Fahrwerk getragenen Fahrzeugaufbau, der durch Fahrzeugfedern mit ungefederten Komponenten des Fahrwerks verbunden ist, welche die Fahrzeugräder umfassen, die durch Fahrwerklenker an dem Fahrzeugaufbau angelenkt sind, und mehrere Sensoranordnungen aufweist, von denen wenigstens eine Aufbau-Sensoranordnung an dem Fahrzeugaufbau und wenigstens eine Fahrwerk-Sensoranordnung an wenigstens einer der ungefederten Komponenten des Fahrwerks oder an wenigstens einem der Fahrwerklenker vorgesehen ist, wobei jede Sensoranordnung wenigstens einen ersten Beschleunigungssensor umfasst, mittels welchem an der jeweiligen Sensoranordnung auftretende statische und dynamische Beschleunigungen erfasst werden und wenigstens ein diese Beschleunigungen charakterisierendes erstes Beschleunigungssignal bereitgestellt wird, und wobei aus den ersten Beschleunigungssignalen insbesondere ein Nickwinkel des Fahrzeugs bestimmt wird. Das Verfahren ist insbesondere dadurch weitergebildet, dass jede Sensoranordnung wenigstens einen zweiten Beschleunigungssensor umfasst, mittels welchem die an der jeweiligen Sensoranordnung auftretenden dynamischen Beschleunigungen erfasst werden und wenigstens ein, vorzugsweise ausschließlich, diese dynamischen Beschleunigungen charakterisierendes zweites Beschleunigungssignal bereitgestellt wird, wobei der Nickwinkel insbesondere zusätzlich unter Berücksichtigung der zweiten Beschleunigungssignale bestimmt wird. Vorzugsweise wird der Nickwinkel, insbesondere somit, aus den ersten Beschleunigungssignalen und den zweiten Beschleunigungssignalen bestimmt.
  • Bevorzugt weist das Fahrzeug gemäß dem Verfahren eine mit den Sensoranordnungen verbundene Auswertevorrichtung auf. Vorzugsweise wird mittels der Auswertevorrichtung aus den ersten Beschleunigungssignalen der Nickwinkel des Fahrzeugs bestimmt. Vorteilhaft wird gemäß dem Verfahren der Nickwinkel mittels der Auswertevorrichtung zusätzlich unter Berücksichtigung der zweiten Beschleunigungssignale bestimmt. Insbesondere wird der Nickwinkel des Fahrzeugs, beispielsweise somit, aus den ersten Beschleunigungssignalen und den zweiten Beschleunigungssignalen mittels der Auswertevorrichtung bestimmt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren gemäß allen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung z.B. gemäß allen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.
  • Der Nickwinkel ist insbesondere ein Neigungswinkel des Fahrzeugs. Bevorzugt ist oder wird, insbesondere mittels der Auswertvorrichtung, ein den Nickwinkel charakterisierendes Nickwinkelsignal bereitstellbar und/oder bereitstellt. Der Ausdruck „wenigstens ein“ umfasst vorzugsweise auch die Bedeutung von „ein“ oder „genau ein“.
  • Bevorzugt charakterisiert das wenigstens eine zweite Beschleunigungssignal jeder Sensoranordnung ausschließlich die an der jeweiligen Sensoranordnung auftretenden dynamischen Beschleunigungen.
  • Die Anzahl der Fahrzeugräder beträgt bevorzugt vier. Vorzugsweise sind die Fahrzeugräder in Ecken des Fahrzeugs angeordnet. Vorteilhaft ist das Fahrwerk mit wenigstens einer Fahrzeugachse versehen, die insbesondere zwei oder wenigstens zwei der Fahrzeugräder umfasst. Bevorzugt ist das Fahrwerk mit mehreren Fahrzeugachsen versehen, die insbesondere jeweils zwei oder wenigstens zwei der Fahrzeugräder umfassen. Eine dieser Fahrzugachsen ist insbesondere eine Vorderachse. Eine oder eine andere dieser Fahrzeugachsen ist insbesondere eine Hinterachse. Bevorzugt ist das Fahrwerk mit der oder einer Vorderachse versehen, die insbesondere zwei oder wenigstens zwei Vorderräder der Fahrzeugräder umfasst. Vorzugsweise ist das Fahrwerk mit der oder einer Hinterachse versehen, die insbesondere zwei oder wenigstens zwei Hinterräder der Fahrzeugräder umfasst. Die Anzahl der Fahrzeugachsen beträgt vorteilhaft zwei oder wenigstens zwei.
  • Bevorzugt umfassen die Sensoranordnungen mehrere Fahrwerk-Sensoranordnungen, die insbesondere an den ungefederten Komponenten des Fahrwerks und/oder an den Fahrwerklenkern vorgesehen sind. Vorzugsweise ist die wenigstens eine oder jede Fahrwerk-Sensoranordnung an einem der Fahrzeugräder und/oder an einer Radaufhängung von einem der Fahrzeugräder und/oder an einem eines der Fahrzeugräder tragenden Radträger und/oder an einem der Fahrwerklenker und/oder in einer der Ecken des Fahrzeugs vorgesehen. Die Anzahl der Fahrwerk-Sensoranordnungen beträgt z.B. eins oder wenigstens eins oder zwei oder wenigstens zwei oder drei oder wenigstens drei oder vier oder wenigstens vier. Vorteilhaft ist im Bereich jedes Fahrzeugrads der wenigstens einen Fahrzeugachse oder wenigstens einer der Fahrzeugachsen eine der Fahrwerk-Sensoranordnungen vorgesehen. Insbesondere ist bei der wenigstens einen Fahrzeugachse oder bei wenigstens einer der Fahrzeugachsen an die Fahrzeugräder tragenden Radträgern jeweils eine der Fahrwerk-Sensoranordnungen vorgesehen. Beispielsweise entspricht die Anzahl der Fahrwerk-Sensoranordnungen der Anzahl der Vorderräder und/oder der Hinterräder. Insbesondere ist jedem Vorderrad und/oder jedem Hinterrad einer der Fahrwerk-Sensoranordnungen zugeordnet. Vorzugsweise ist im Bereich jedes Vorderrads und/oder jedes Hinterrads einer der Fahrwerk-Sensoranordnungen vorgesehen. Beispielsweise ist an die Vorderräder und/oder die Hinterräder tragenden Radträgern jeweils eine der Fahrwerk-Sensoranordnungen vorgesehen. Bevorzugt entspricht die Anzahl der Fahrwerk-Sensoranordnungen der Anzahl der Fahrzeugräder. Vorzugsweise ist jedem Fahrzeugrad eine der Fahrwerk-Sensoranordnungen zugeordnet. Insbesondere ist im Bereich jedes Fahrzeugrads eine der Fahrwerk-Sensoranordnungen vorgesehen. Beispielsweise ist an die Fahrzeugräder tragenden Radträgern jeweils eine der Fahrwerk-Sensoranordnungen vorgesehen.
  • Bevorzugt ist die wenigstens eine Aufbau-Sensoranordnung in einer festen Orientierung relativ zum Fahrzeugaufbau angeordnet. Vorzugsweise ist die wenigstens eine oder jede Fahrwerk-Sensoranordnung in einer festen Orientierung relativ zu der wenigstens einen ungefederten Komponente des Fahrwerks oder relativ zu den ungefederten Komponenten des Fahrwerks angeordnet. Vorteilhaft ist die wenigstens eine oder jede Fahrwerk-Sensoranordnung in einer, insbesondere im Wesentlichen, festen Orientierung relativ zu dem Untergrund angeordnet. Der Ausdruck „im Wesentlichen“ bezieht sich hierbei insbesondere auf eine durch Luftbereifung hervorgerufene Federung der ungefederten Komponenten des Fahrwerks gegenüber dem Untergrund. Der Einfluss dieser Federung wird insbesondere vernachlässigt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist oder wird durch Subtraktion des wenigstens einen zweiten Beschleunigungssignals jeder Sensoranordnung und des wenigstens einen ersten Beschleunigungssignals der jeweiligen Sensoranordnung ein Differenzsignal bildbar und/oder gebildet. Insbesondere ist oder wird der Nickwinkel mittels der Auswertevorrichtung aus den Differenzsignalen bestimmbar und/oder bestimmt. Bevorzugt ist oder wird das Differenzsignal durch Subtraktion des wenigstens einen zweiten Beschleunigungssignals jeder Sensoranordnung von dem wenigstens einen ersten Beschleunigungssignal der jeweiligen Sensoranordnung bildbar und/oder gebildet. Alternativ ist oder wird das Differenzsignal z.B. durch Subtraktion des wenigstens einen ersten Beschleunigungssignals jeder Sensoranordnung von dem wenigstens einen zweiten Beschleunigungssignal der jeweiligen Sensoranordnung bildbar und/oder gebildet.
  • Der wenigstens eine zweite Beschleunigungssensor jeder Sensoranordnung basiert insbesondere auf einem anderen physikalischem Messprinzip als der wenigstens eine erste Beschleunigungssensor der jeweiligen Sensoranordnung.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten Beschleunigungssensoren durch kapazitive oder piezoresistive Beschleunigungssensoren gebildet. Ein kapazitiver oder piezoresistiver Beschleunigungssensor ist gut zur Messung statischer Beschleunigungen geeignet. Treten zusätzlich dynamische Beschleunigungen auf, werden diese insbesondere den statischen Beschleunigungen überlagert. Die ersten Beschleunigungssensoren sind oder werden z.B. in Form von mikro-elektromechanischen Systemen (MEMS) realisiert.
  • Die Verwendung von kapazitiven oder piezoresistiven Beschleunigungssensoren als erste Beschleunigungssensoren ist aus physikalischer Sicht nicht zwingend erforderlich, sodass auch andere Beschleunigungssensoren eingesetzt werden können. Allerdings stehen kapazitive oder piezoresistive Beschleunigungssensoren, insbesondere in Form von MEMS, auf dem Markt relativ kostengünstig zur Verfügung.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die zweiten Beschleunigungssensoren durch piezoelektrische Beschleunigungssensoren gebildet. Eine Beschleunigungsänderung führt insbesondere zu einer an einem piezoelektrischen Sensor angreifenden Kraftänderung, die eine Änderung der am piezoelektrischen Sensor auftretenden induzierten Oberflächenladung hervorruft, die an auf diesem vorgesehenen Elektroden zu einer von außen messbaren Spannung führt. Diese Spannung wird in der Regel aber durch den Fluss von relativ wenigen Elektronen abgebaut, sodass ein piezoelektrischer Sensor weniger gut zur Messung statischer Beschleunigungen geeignet ist. Zur Messung dynamischer Beschleunigungen ist ein piezoelektrischer Sensor hingegen gut geeignet.
  • Die Verwendung von piezoelektrischen Beschleunigungssensoren als zweite Beschleunigungssensoren ist aus physikalischer Sicht nicht zwingend erforderlich, sodass auch andere Beschleunigungssensoren eingesetzt werden können. Allerdings stehen piezoelektrische Beschleunigungssensoren, die, vorzugsweise ausschließlich, dynamische Beschleunigungen charakterisierende Beschleunigungssignale bereitstellen, auf dem Markt relativ kostengünstig zur Verfügung.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die wenigstens eine Fahrwerk-Sensoranordnung in enger räumlicher Nähe zu wenigstens einem Raddrehzahlsensor angeordnet, mittels welchem eine Raddrehzahl wenigstens eines der Fahrzeugräder erfassbar ist. Bevorzugt ist oder wird dabei zumindest ein Teil der für den wenigstens einen Raddrehzahlsensor vorgesehenen und/oder an diesem angeschlossenen elektrischen Verkabelung, insbesondere auch, für die wenigstens eine Fahrwerk-Sensoranordnung nutzbar oder genutzt oder vorgesehen wird und/oder an die wenigstens eine Fahrwerk-Sensoranordnung angeschlossen. Vorteilhaft ist die wenigstens eine Fahrwerk-Sensoranordnung zusammen mit dem wenigstens einen Raddrehzahlsensor über eine gemeinsame Verkabelung mit der Auswertevorrichtung verbunden. Beispielsweise ist jede Fahrwerk-Sensoranordnung in enger räumlicher Nähe zu einem Raddrehzahlsensor angeordnet, mittels welchem eine Raddrehzahl wenigstens eines der Fahrzeugräder erfassbar ist. Bevorzugt ist oder wird dabei zumindest ein Teil der für die Raddrehzahlsensoren vorgesehenen und/oder an diesen angeschlossenen elektrischen Verkabelung, insbesondere auch, für die Fahrwerk-Sensoranordnungen nutzbar oder genutzt oder vorgesehen und/oder an die Fahrwerk-Sensoranordnungen angeschlossen. Vorteilhaft ist jede Fahrwerk-Sensoranordnung zusammen mit einem oder mit einem der Raddrehzahlsensoren über eine gemeinsame Verkabelung mit der Auswertevorrichtung verbunden.
  • Bevorzugt ist jede Sensoranordnung und/oder jeder Beschleunigungssensor zur Erfassung wenigstens eines, insbesondere translatorischen, Freiheitsgrads ausgebildet. Vorzugsweise ist jede Sensoranordnung und/oder jeder Beschleunigungssensor zur Erfassung von mehreren, vorzugsweise zwei oder drei, insbesondere translatorischen, Freiheitsgraden ausgebildet.
  • Bevorzugt ist wenigstens eine oder jede der Sensoranordnungen, insbesondere die wenigstens eine Aufbau-Sensoranordnung, zur Erfassung wenigstens eines rotatorischen Freiheitsgrads ausgebildet. Vorzugsweise ist wenigstens eine oder jede der Sensoranordnungen, insbesondere die wenigstens eine Aufbau-Sensoranordnung, zur Erfassung von mehreren, vorzugsweise zwei oder drei, rotatorischen Freiheitsgraden ausgebildet. Werden die Beschleunigungssensoren der Aufbau-Sensoranordnung aufgrund eines schwankenden Fahrzeugaufbaus einer Drehbewegung unterzogen, können die von diesen Beschleunigungssensoren bereitgestellten Beschleunigungssignale neben translatorischen Signalanteilen auch rotatorische Signalanteile aufweisen, welche die Genauigkeit bei der Nickwinkelbestimmung herabsetzen können. Durch die Erfassung der Drehbewegungen ist es möglich, diese rotatorischen Signalanteile, insbesondere zumindest teilweise, herauszurechnen und/oder zu kompensieren und somit die Genauigkeit des Nickwinkels zu erhöhen.
  • Bevorzugt kann die wenigstens eine Aufbau-Sensoranordnung und/oder jeder Beschleunigungssensor der wenigstens einen Aufbau-Sensoranordnung, insbesondere translatorische, Beschleunigungen in mehreren, insbesondere zwei oder drei, unterschiedlichen Raumrichtungen erfassen. Vorzugsweise kann die wenigstens eine Aufbau-Sensoranordnung und/oder jeder Beschleunigungssensor der wenigstens einen Aufbau-Sensoranordnung, insbesondere translatorische, Beschleunigungen in mehreren, insbesondere zwei oder drei, unterschiedlichen Aufbau-Sensoranordnungs-Richtungen erfassen.
  • Der wenigstens eine erste Beschleunigungssensor der wenigstens eine Aufbau-Sensoranordnung ist bevorzugt in Form eines mikro-elektromechanischen Systems (MEMS) realisiert. Als Mikrosystem ausgebildete inertiale Messeinheiten nehmen nur wenig Bauraum ein, sind wartungsarm und relativ kostengünstig verfügbar. Beispielsweise ist der wenigstens eine erste Beschleunigungssensor der wenigstens einen Aufbau-Sensoranordnung durch eine inertiale Messeinheit (IMU) gebildet.
  • Bevorzugt kann die wenigstens eine oder jede Fahrwerk-Sensoranordnung und/oder jeder Beschleunigungssensor der wenigstens einen oder jeder Fahrwerk-Sensoranordnung, insbesondere translatorische, Beschleunigungen in mehreren, insbesondere zwei oder drei, unterschiedlichen Raumrichtungen erfassen. Vorzugsweise kann die wenigstens eine oder jede Fahrwerk-Sensoranordnung und/oder jeder Beschleunigungssensor der wenigstens einen oder jeder Fahrwerk-Sensoranordnung, insbesondere translatorische, Beschleunigungen in mehreren, insbesondere zwei oder drei, unterschiedlichen Fahrwerk-Sensoranordnungs-Richtungen erfassen.
  • Der wenigstens eine erste Beschleunigungssensor der wenigstens einen oder jeder Fahrwerk-Sensoranordnung ist bevorzugt in Form eines mikro-elektromechanischen Systems (MEMS) realisiert. Beispielsweise ist der wenigstens eine erste Beschleunigungssensor der wenigstens einen oder jeder Fahrwerk-Sensoranordnung durch eine inertiale Messeinheit (IMU) gebildet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist oder wird, insbesondere mittels der Auswertevorrichtung, auf Basis der von der wenigstens einen Aufbau-Sensoranordnung bereitgestellten Signale oder auf Basis des aus diesen gebildeten Differenzsignals wenigstens eine Aufbau-Orientierungsinformation über die Orientierung des Fahrzeugaufbaus bestimmbar und/oder bestimmt. Bevorzugt ist oder wird, insbesondere mittels der Auswertevorrichtung, auf Basis der von der wenigstens einen oder jeder Fahrwerk-Sensoranordnung bereitgestellten Signale oder auf Basis des aus diesen gebildeten Differenzsignals wenigstens eine Fahrwerk-Orientierungsinformation oder Untergrund-Orientierungsinformation über die Orientierung des Fahrwerks und/oder des Untergrunds bestimmbar und/oder bestimmt. Insbesondere ist oder wird aus der wenigstens einen Aufbau-Orientierungsinformation und der wenigstens einen Fahrwerk-Orientierungsinformation oder Untergrund-Orientierungsinformation der Nickwinkel bestimmbar und/oder bestimmt. Die wenigstens eine Fahrwerk-Orientierungsinformation entspricht z.B. der wenigstens einen Untergrund-Orientierungsinformation.
  • Die wenigstens eine Aufbau-Orientierungsinformation umfasst z.B. lediglich eine Richtungsinformation, beispielsweise in einer Fahrzeug-Längs-Hoch-Ebene. Die wenigstens eine Fahrwerk-Orientierungsinformation oder Untergrund-Orientierungsinformation umfasst z.B. lediglich eine Richtungsinformation, beispielsweise in der oder einer Fahrzeug-Längs-Hoch-Ebene. Liegt jede Richtungsinformation z.B. in Form eines Winkels, insbesondere bezüglich derselben Bezugsachse, vor, ergibt sich der Nickwinkel beispielsweise aus einer Differenz dieser Winkel.
  • Bevorzugt charakterisiert die wenigstens eine Aufbau-Orientierungsinformation eine den Fahrzeugaufbau repräsentierende Aufbau-Ebene. Vorteilhaft charakterisiert die wenigstens eine oder jede Fahrwerk-Orientierungsinformation oder Untergrund-Orientierungsinformation eine das Fahrwerk oder den Untergrund repräsentierende Fahrwerk-Ebene oder Untergrund-Ebene. Die Fahrwerk-Ebene entspricht z.B. der Untergrund-Ebene oder verläuft parallel zu dieser. Insbesondere ist oder wird der Nickwinkel aus der Lage der Aufbau-Ebene relativ zu der Fahrwerk-Ebene oder Untergrund-Ebene bestimmbar oder bestimmt.
  • Gemäß einer möglichen Weiterbildung ist im Bereich jedes Fahrzeugrads einer oder wenigstens einer der Fahrzeugachsen, beispielsweise der Vorderachse oder der Hinterachse, jeweils eine der Fahrwerk-Sensoranordnungen angeordnet. Bevorzugt umfasst die wenigstens eine Fahrwerk-Orientierungsinformation dann Informationen über die Orientierung der Fahrzeugräder der Fahrzeugachse, aus denen, insbesondere mittels der Auswertevorrichtung, z.B. die Radhübe der Fahrzeugräder bestimmbar sind und/oder bestimmt werden. Da die Lagebeziehung zwischen dem Fahrzeugaufbau und jedem Fahrzeugrad durch das Fahrwerk vorgegeben ist, kann aus der erfassten Orientierung jedes Fahrzeugrads und der wenigstens einen Aufbau-Orientierungsinformation bevorzugt auch ein Radhub des jeweiligen Fahrzeugrads bestimmt werden.
  • Die Aufbau-Ebene wird z.B. durch einen senkrecht zu dieser verlaufenden Aufbau-Ebenen-Vektor beschrieben. Beispielsweise wird die Fahrwerk-Ebene oder die Untergrund-Ebene durch einen senkrecht zu dieser verlaufenden Fahrwerk-Ebenen-Vektor oder Untergrund-Ebenen-Vektor beschrieben. Der Fahrwerk-Ebenen-Vektor entspricht z.B. dem Untergrund-Ebenen-Vektor. Beispielsweise charakterisiert eine Projektion eines zwischen dem Aufbau-Ebenen-Vektor und dem Fahrwerk-Ebenen-Vektor oder Untergrund-Ebenen-Vektor eingeschlossenen Winkels auf die Fahrzeug-Längs-Hoch-Ebene den Nickwinkel.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine oder wenigstens eine, insbesondere mit der Auswertevorrichtung verbundene, Scheinwerfereinrichtung mit wenigstens einem Scheinwerfer und wenigstens einem Scheinwerferverstellantrieb vorgesehen, mittels welchem die Neigung des Scheinwerfers und/oder eines von diesem abgegebenen Lichtstrahls in Abhängigkeit vom Nickwinkel, vorzugsweise relativ zu dem Fahrzeugaufbau, verstellbar ist und/oder verstellt wird. Die Scheinwerfereinrichtung umfasst vorteilhaft ein Leuchtmittel, mittels welchem insbesondere der oder ein Lichtstrahl erzeugbar ist. Bevorzugt umfasst die Scheinwerfereinrichtung wenigstens eine Scheinwerferhaltevorrichtung, an welcher der wenigstens eine Scheinwerfer, insbesondere neigbar und/oder schwenkbar, gelagert ist. Ergänzend oder alternativ umfasst die Scheinwerfereinrichtung z.B. wenigstens eine Leuchtmittelhaltevorrichtung, an welcher das oder ein Leuchtmittel des wenigstens einen Scheinwerfers, insbesondere neigbar und/oder schwenkbar, gelagert ist. Bei dem wenigstens einen Scheinwerfer handelt es sich insbesondere um einen Frontscheinwerfer. Anstelle des Ausdrucks Lichtstrahl kann z.B. auch der Ausdruck Lichtkegel verwendet werden. Bevorzugt ist die Aufbau-Sensoranordnung in einer festen Orientierung relativ zur Scheinwerfereinrichtung und/oder zu der wenigstens einen Scheinwerferhaltevorrichtung und/oder zu der wenigstens einen Leuchtmittelhaltevorrichtung angeordnet. Die wenigstens eine Scheinwerferhaltevorrichtung und/oder die wenigstens eine Leuchtmittelhaltevorrichtung ist vorzugsweise ortsfest zum Fahrzeugaufbau. Bevorzugt umfasst die Scheinwerfereinrichtung zwei Scheinwerfer und/oder zwei Scheinwerferverstellantriebe und/oder zwei Scheinwerferhaltevorrichtungen und/oder zwei Leuchtmittelhaltevorrichtungen. Beispielsweise weist das Fahrzeug die eine oder die wenigstens eine Scheinwerfereinrichtung auf.
  • Die Auswertevorrichtung umfasst bevorzugt einen Digitalrechner und/oder ist dadurch gebildet. Vorzugsweise umfasst die Auswertevorrichtung mehrere Analog-Digital-Wandler, mittels welchen von den Sensoren gelieferte Sensorsignale digitalisierbar sind und/oder digitalisiert werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere Teil des Fahrzeugs. Beispielsweise kann der Ausdruck „Vorrichtung zur Erfassung wenigstens eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs“ auch ersetzt werden durch den Ausdruck „Fahrzeug“ oder durch den Ausdruck „Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Erfassung wenigstens eines Neigungswinkels“ oder durch den Ausdruck „Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Erfassung wenigstens eines Neigungswinkels des Fahrzeugs“. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst vorzugsweise die wenigstens eine Aufbau-Sensoranordnung und/oder die wenigstens eine oder jede Fahrwerk-Sensoranordnung und/oder die Auswertevorrichtung und/oder die Scheinwerfereinrichtung und/oder das Fahrwerk, und/oder den Fahrzeugaufbau und/oder die Fahrzeugfedern und/oder die Fahrwerklenker und/oder jeden Radträger.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
    • 1 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug,
    • 2 eine schematische Ansicht einer Radaufhängung des Fahrzeugs,
    • 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erfassung wenigstens eines Neigungswinkels gemäß einer Ausführungsform und
    • 4 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Bestimmung eines Nickwinkels.
  • Aus 1 ist in schematischer Draufsicht ein Fahrzeug 1 dargestellt, welches einen Fahrzeugaufbau 2 und ein Fahrwerk 3 mit mehreren Radaufhängungen 4, 5, 6 und 7 aufweist, von denen die Radaufhängungen 4 und 5 einer Vorderachse 8 und die Radaufhängungen 6 und 7 einer Hinterachse 9 zugeordnet sind. Jede Radaufhängung umfasst ein Fahrzeugrad, wobei die Radaufhängung 4 das Fahrzeugrad 10, die Radaufhängung 5 das Fahrzeugrad 11, die Radaufhängung 6 das Fahrzeugrad 12 und die Radaufhängung 7 das Fahrzeugrad 13 aufweist. Ferner ist ein Koordinatensystem mit einer Längsrichtung x, eine Querrichtung y und eine Hochrichtung z dargestellt.
  • Aus 2 ist eine schematische Ansicht der Radaufhängung 4 ersichtlich, die einen Radträger 14 aufweist, der durch ein vorzugsweise als Kugelgelenk ausgebildetes Gelenk 15 mit einem bevorzugt als Querlenker ausgebildeten Fahrwerklenker 16 verbunden ist, dessen dem Radträger 14 abgewandtes Ende durch wenigstens ein vorzugsweise als Gummilager ausgebildetes Gelenk 17 an dem Fahrzeugaufbau 2 angelenkt ist. Ferner ist der Radträger 14 mit einem Federbein 18, insbesondere fest, verbunden, dessen dem Radträger 14 abgewandtes Ende durch ein Federbeinstützlager 19 mit dem Fahrzeugaufbau 2 verbunden ist. Das Federbein 18 umfasst eine Fahrzeugfeder 20 und einen Dämpfer 21, der insbesondere von der vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildeten Fahrzeugfeder 20 umringt ist. An dem Radträger 14 ist ein Radlager 22 befestigt, mittels welchem das Fahrzeugrad 10 um eine Raddrehachse 23 drehbar an dem Radträger 14 gelagert ist. Ferner ist eine Spurstange 24 mittels eines vorzugsweise als Kugelgelenk ausgebildeten Gelenks 25 mit dem Radträger 14 verbunden. Das Fahrzeugrad 10 steht in Kontakt mit einem Untergrund 26, der beispielsweise eine Straße oder Fahrbahn ist. Ferner ist ein Radhub h des Fahrzeugrads 10 bezüglich einer Referenzlage RL dargestellt, die insbesondere ortsfest zum Fahrzeugaufbau 2 ist.
  • An dem Fahrzeugaufbau 2 ist eine Aufbau-Sensoranordnung 27 vorgesehen, die wenigstens einen ersten Beschleunigungssensor 28 (siehe 3) aufweist, mittels welchem an der Aufbau-Sensoranordnung 27 auftretende statische und dynamische Beschleunigungen erfassbar und wenigstens ein diese Beschleunigungen charakterisierendes erstes Beschleunigungssignal Sa1 bereitstellbar ist. Ferner weist die Aufbau-Sensoranordnung 27 wenigstens einen zweiten Beschleunigungssensor 29 auf, mittels welchem die an der Aufbau-Sensoranordnung 27 auftretenden dynamischen Beschleunigungen erfassbar sind und wenigstens ein, vorzugsweise ausschließlich, diese dynamischen Beschleunigungen charakterisierendes zweites Beschleunigungssignal Sa2 bereitstellbar ist. Der erste Beschleunigungssensor 28 ist insbesondere durch einen kapazitiven oder piezoresistiven Beschleunigungssensor gebildet, wohingegen der zweite Beschleunigungssensor 29 insbesondere durch einen piezoelektrischen Beschleunigungssensor gebildet ist.
  • An dem Radträger 14 ist eine Fahrwerk-Sensoranordnung 30 vorgesehen, die wenigstens einen ersten Beschleunigungssensor 31 aufweist, mittels welchem an der Fahrwerk-Sensoranordnung 30 auftretende statische und dynamische Beschleunigungen erfassbar und wenigstens ein diese Beschleunigungen charakterisierendes erstes Beschleunigungssignal Sf1 bereitstellbar ist. Ferner weist die Fahrwerk-Sensoranordnung 30 wenigstens einen zweiten Beschleunigungssensor 32 auf, mittels welchem die an der Fahrwerk-Sensoranordnung 30 auftretenden dynamischen Beschleunigungen erfassbar sind und wenigstens ein, vorzugsweise ausschließlich, diese dynamischen Beschleunigungen charakterisierendes zweites Beschleunigungssignal Sf2 bereitstellbar ist. Der erste Beschleunigungssensor 31 ist insbesondere durch einen kapazitiven oder piezoresistiven Beschleunigungssensor gebildet, wohingegen der zweite Beschleunigungssensor 32 insbesondere durch einen piezoelektrischen Beschleunigungssensor gebildet ist. Bevorzugt ist ferner, insbesondere an dem Radlager 22, ein Raddrehzahlsensor 33 vorgesehen, mittels welchem eine Raddrehzahl des Fahrzeugrads 10 erfassbar und wenigstens ein diese Raddrehzahl charakterisierendes Raddrehzahlsignal Sn bereitstellbar ist.
  • Die Radaufhängung 5 ist vorzugsweise seitenverkehrt zur Radaufhängung 4 aufgebaut. Ferner ist die Radaufhängung 7 vorzugsweise seitenverkehrt zur Radaufhängung 6 aufgebaut. Insbesondere ist die Vorderachse 8 lenkbar ausgebildet. Die Hinterachse ist z.B. lenkbar oder nicht lenkbar ausgebildet. Abgesehen davon sind die Radaufhängungen 4, 5, 6 und 7 insbesondere gleichartig aufgebaut.
  • Wie aus 3 ersichtlich, sind die Sensoren der Sensoranordnungen 27 und 30 mit einer Auswertevorrichtung 34 verbunden. Insbesondere ist ferner der Raddrehzahlsensor 33 mit der Auswertevorrichtung 34 verbunden. Vorzugsweise sind die Fahrwerk-Sensoranordnung 30 und der Raddrehzahlsensor 33 über eine gemeinsame Verkabelung 35 mit der Auswertevorrichtung 34 verbunden.
  • Optional ist an einem das Fahrzeugrad 11 tragenden Radträger der Radaufhängung 5 eine Fahrwerk-Sensoranordnung 36 vorgesehen, die wenigstens einen ersten Beschleunigungssensor 37 aufweist, mittels welchem an der Fahrwerk-Sensoranordnung 36 auftretende statische und dynamische Beschleunigungen erfassbar und wenigstens ein diese Beschleunigungen charakterisierendes erstes Beschleunigungssignal Sf1' bereitstellbar ist. Ferner weist die optionale Fahrwerk-Sensoranordnung 36 wenigstens einen zweiten Beschleunigungssensor 38 auf, mittels welchem die an der Fahrwerk-Sensoranordnung 36 auftretenden dynamischen Beschleunigungen erfassbar sind und wenigstens ein, vorzugsweise ausschließlich, diese dynamischen Beschleunigungen charakterisierendes zweites Beschleunigungssignal Sf2' bereitstellbar ist. Der erste Beschleunigungssensor 37 ist insbesondere durch einen kapazitiven oder piezoresistiven Beschleunigungssensor gebildet, wohingegen der zweite Beschleunigungssensor 38 insbesondere durch einen piezoelektrischen Beschleunigungssensor gebildet ist. Optional ist ferner, insbesondere an einem Radlager der Radaufhängung 5, ein Raddrehzahlsensor 39 vorgesehen, mittels welchem eine Raddrehzahl des Fahrzeugrads 11 erfassbar und wenigstens ein diese Raddrehzahl charakterisierendes Raddrehzahlsignal Sn' bereitstellbar ist. Die Sensoren der optionalen Sensoranordnung 36 sind insbesondere mit der Auswertevorrichtung 34 verbunden. Bevorzugt ist ferner der optionale Raddrehzahlsensor 39 mit der Auswertevorrichtung 34 verbunden. Vorzugsweise sind die optionale Fahrwerk-Sensoranordnung 36 und der optionale Raddrehzahlsensor 39 über eine gemeinsame Verkabelung 40 mit der Auswertevorrichtung 34 verbunden.
  • Die Beschleunigungssignale Sa1 und Sa2 der Aufbau-Sensoranordnung 27 charakterisieren am Fahrzeugaufbau 2 auftretende Beschleunigungen. Ferner charakterisieren die Beschleunigungssignale Sf1 und Sf2 der Fahrwerk-Sensoranordnung 30 am Radträger 14 des Fahrzeugrads 10 auftretende Beschleunigungen. Schließlich charakterisieren die Beschleunigungssignale Sf1' und Sf2' der optionalen Fahrwerk-Sensoranordnung 36 am Radträger des Fahrzeugrads 11 auftretende Beschleunigungen.
  • Bevorzugt messen die Beschleunigungssensoren 28 und 29 der Aufbau-Sensoranordnung 27 Beschleunigungen des Fahrzeugaufbaus 2 in der oder einer Fahrzeug-Längs-Hochebene oder in einer dazu parallelen Ebene, beispielsweise Beschleunigungen des Fahrzeugaufbaus 2 in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeughochrichtung. Vorzugsweise messen die Beschleunigungssensoren 31 und 32 der Fahrwerk-Sensoranordnung 30 Beschleunigungen des Radträgers 14 in der oder einer Fahrzeug-Längs-Hochebene oder in einer dazu parallelen Ebene, beispielsweise Beschleunigungen des Radträgers 14 in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeughochrichtung. Vorteilhaft messen die Beschleunigungssensoren 37 und 38 der optionalen Fahrwerk-Sensoranordnung 36 Beschleunigungen des das Fahrzeugrad 11 tragenden Radträgers in der oder einer Fahrzeug-Längs-Hochebene oder in einer dazu parallelen Ebene, beispielsweise Beschleunigungen dieses Radträgers in Fahrzeuglängsrichtung oder in Fahrzeughochrichtung.
  • Mit Hilfe der Aufbau-Sensoranordnung 27 lässt sich ein Neigungswinkel θ' des Fahrzeugaufbaus 2 erfassen (siehe z.B. auch 4b). Ferner lässt sich mit Hilfe der Fahrwerk-Sensoranordnung 30 ein Neigungswinkel θ'' des Radträgers 14 des Fahrzeugrads 10 erfassen. Entsprechendes gilt bevorzugt für die optionale Fahrwerk-Sensoranordnung 36, mittels welcher sich ein Neigungswinkel des Radträgers des Fahrzeugrads 11 erfassen lässt. Ferner lässt sich aus dem erfassten Neigungswinkel des Radträgers 14 oder aus den erfassten Neigungswinkeln des Radträgers 14 und des Radträgers des Fahrzeugrads 11 der oder ein Neigungswinkel des Untergrunds 26 bestimmen, insbesondere wenn ein Einfluss einer Luftbereifung vernachlässigt wird. Bevorzugt entspricht der Neigungswinkel des Untergrunds 26 dem Neigungswinkel des Radträgers 14 und/oder der Neigungswinkel des Untergrunds 26 ist aus dem Neigungswinkel des Radträgers 14 oder der Radträger ableitbar. Aus den erfassten Neigungswinkeln θ' und θ'' lässt sich ein Nickwinkel θ des Fahrzeugs 1 bestimmen, was insbesondere mittels der Auswertvorrichtung 34 erfolgt, die ferner ein den Nickwinkel θ charakterisierendes Nickwinkelsignal Sθ bereitstellt.
  • Das Fahrzeug 1 weist eine Scheinwerfereinrichtung 41 mit zwei Scheinwerfern 42, zwei Scheinwerferhaltevorrichtungen 43, an welchen die Scheinwerfer 42 schwenkbar gelagert sind, und zwei Scheinwerferverstellantrieben 44 auf, mittels welchem die Neigung der Scheinwerfer 42, insbesondere in der z-x-Ebene, in Abhängigkeit vom Nickwinkel θ verstellbar ist. Dazu wird der mit der Auswertevorrichtung 34 verbundenen Scheinwerfereinrichtung 41 insbesondere das Nickwinkelsignal Sθ zur Verfügung gestellt, was aus 1 ersichtlich ist.
  • Eine Bestimmung des Nickwinkels θ wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4 veranschaulicht.
  • In 4 ist auf der mit a) bezeichneten linken Seite das unbeladene, ruhende Fahrzeug 1 auf einem nicht geneigten Untergrund 26 in Konstruktionslage schematisch dargestellt. Der Nickwinkel ist folglich Null.
  • Ferner ist in 4 auf der mit b) bezeichneten rechten Seite das, vorzugsweise zusätzlich heckseitig beladene, Fahrzeug 1 auf einem geneigten Untergrund 26 schematisch dargestellt, sodass ein Nicken des Fahrzeugs 1 auftritt. Mittels der Aufbau-Sensoranordnung 27 wird eine Orientierung des Fahrzeugaufbaus 2 in der zx-Ebene erfasst, wobei diese Orientierung durch den Winkel θ' repräsentiert wird.
  • Misst der Beschleunigungssensor 28 Beschleunigungen des Fahrzeugaufbaus 2 in der zx-Ebene, beispielsweise eine Beschleunigung des Fahrzeugaufbaus 2 in Fahrzeuglängsrichtung oder in Fahrzeughochrichtung, so ließe sich der Winkel θ' aus dem Beschleunigungssignal Sa1 abschätzen. Aufgrund eines möglichen Schwankens des federgelagerten Fahrzeugaufbaus 2 ist diese Abschätzung jedoch relativ ungenau, da das Sensorsignal Sa1 Einflüsse aus dynamischen Beschleunigungen umfassen kann, welche die Bestimmung der Orientierung stören, die durch die Erdbeschleunigung und somit durch eine statische Beschleunigung bestimmt wird. Aus diesem Grund wird für die Bestimmung des Winkel θ' zusätzlich der Beschleunigungssensor 29 herangezogen, dessen Sensorsignal lediglich die dynamischen Beschleunigungen berücksichtigt. Unter der Annahme, dass das Sensorsignal Sa1 sich lediglich aus der Summe der Anteile der dynamischen Beschleunigung und der statischen Beschleunigung zusammensetzt, lässt sich der Anteil der statischen Beschleunigung durch Subtraktion des Sensorsignal Sa2 von dem Sensorsignal Sa1 bestimmen. Das sich daraus ergebene Differenzsignal ΔSa ist schematisch in 3 dargestellt. Aus diesem Differenzsignal ΔSa lässt sich nun der Winkel θ' bestimmen.
  • Entsprechendes gilt für die Bestimmung des Winkel θ'', der aus dem Differenzsignal ΔSf bestimmt wird, welches sich durch Subtraktion des Sensorsignal Sf2 von dem Sensorsignal Sf1 ergibt.
  • Der Winkel θ' charakterisiert eine Orientierung des Fahrzeugaufbaus 2 und bildet somit insbesondere eine Aufbau-Orientierungsinformation. Der Winkel θ'' charakterisiert eine Orientierung des Fahrwerks 3 oder Untergrunds 26 und bildet somit insbesondere eine Fahrwerk- oder Untergrund-Orientierungsinformation.
  • Somit ergibt sich der Nickwinkel θ aus der Differenz der ermittelten Winkel θ' und θ'' zu: θ = θ' - θ''.
  • In 4 stehen die Bezugszeichen g für die wirkende Erdbeschleunigung, F für „vorne“ und R für „hinten“.
  • Bezugszeichen
  • 1
    Fahrzeug
    2
    Fahrzeugaufbau
    3
    Fahrwerk
    4
    Radaufhängung
    5
    Radaufhängung
    6
    Radaufhängung
    7
    Radaufhängung
    8
    Vorderachse
    9
    Hinterachse
    10
    Fahrzeugrad
    11
    Fahrzeugrad
    12
    Fahrzeugrad
    13
    Fahrzeugrad
    14
    Radträger
    15
    Gelenk / Kugelgelenk
    16
    Fahrwerklenker / Querlenker
    17
    Gelenk / Gummilager
    18
    Federbein
    19
    Federbeinstützlager
    20
    Fahrzeugfeder
    21
    Dämpfer
    22
    Radlager
    23
    Raddrehachse
    24
    Spurstange
    25
    Gelenk / Kugelgelenk
    26
    Untergrund
    27
    Aufbau-Sensoranordnung
    28
    erster Beschleunigungssensor der Aufbau-Sensoranordnung
    29
    zweiter Beschleunigungssensor der Aufbau-Sensoranordnung
    30
    Fahrwerk-Sensoranordnung
    31
    erster Beschleunigungssensor der Fahrwerk-Sensoranordnung
    32
    zweiter Beschleunigungssensor der Fahrwerk-Sensoranordnung
    33
    Raddrehzahlsensor
    34
    Auswertevorrichtung
    35
    Verkabelung
    36
    Fahrwerk-Sensoranordnung (optional)
    37
    erster Beschleunigungssensor (optional)
    38
    erster Beschleunigungssensor (optional)
    39
    Raddrehzahlsensor (optional)
    40
    Verkabelung (optional)
    41
    Scheinwerfereinrichtung
    42
    Scheinwerfer
    43
    Scheinwerferhaltevorrichtung
    44
    Scheinwerferverstellantrieb
    θ
    Nickwinkel
    θ'
    Neigungswinkel des Fahrzeugaufbaus
    θ''
    Neigungswinkel des Untergrunds
    h
    Radhub
    RL
    Referenzlage
    Sa1
    Beschleunigungssignal
    Sa2
    Beschleunigungssignal
    ΔSa
    Differenzsignal
    Sf1
    Beschleunigungssignal
    Sf2
    Beschleunigungssignal
    ΔSf
    Differenzsignal
    Sn
    Raddrehzahlsignal
    Sf1'
    Beschleunigungssignal
    Sf2'
    Beschleunigungssignal
    Sn'
    Raddrehzahlsignal
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10 2018 210 586 B3 [0002]

Claims (13)

  1. Vorrichtung zur Erfassung wenigstens eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs, welches ein Fahrwerk (3) mit mehreren Fahrzeugrädern (10, 11, 12, 13), die auf einem Untergrund (26) aufstehen oder rollen, einen von dem Fahrwerk (3) getragenen Fahrzeugaufbau (2), der durch Fahrzeugfedern (20) mit ungefederten Komponenten des Fahrwerks (3) verbunden ist, welche die Fahrzeugräder (10, 11, 12, 13) umfassen, die durch Fahrwerklenker (16) an dem Fahrzeugaufbau (2) angelenkt sind, mehrere Sensoranordnungen (27, 30), von denen wenigstens eine Aufbau-Sensoranordnung (27) an dem Fahrzeugaufbau (2) und wenigstens eine Fahrwerk-Sensoranordnung (30) an wenigstens einer der ungefederten Komponenten des Fahrwerks (3) oder an wenigstens einem der Fahrwerklenker (16) vorgesehen ist, wobei jede Sensoranordnung (27, 30) wenigstens einen ersten Beschleunigungssensor (28; 31) umfasst, mittels welchem an der jeweiligen Sensoranordnung auftretende statische und dynamische Beschleunigungen erfassbar sind und wenigstens ein diese Beschleunigungen charakterisierendes erstes Beschleunigungssignal (Sa1; Sf1) bereitstellbar ist, und eine mit den Sensoranordnungen (27, 28) verbundene Auswertevorrichtung (34) aufweist, mittels welcher aus den ersten Beschleunigungssignalen (Sa1, Sf1) ein Nickwinkel (θ) des Fahrzeugs (1) bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sensoranordnung (27; 30) wenigstens einen zweiten Beschleunigungssensor (29; 32) umfasst, mittels welchem die an der jeweiligen Sensoranordnung auftretenden dynamischen Beschleunigungen erfassbar sind und wenigstens ein diese dynamischen Beschleunigungen charakterisierendes zweites Beschleunigungssignal (Sa2; Sf2) bereitstellbar ist, wobei der Nickwinkel (θ) mittels der Auswertevorrichtung (34) zusätzlich unter Berücksichtigung der zweiten Beschleunigungssignale (Sa2, Sf2) bestimmbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Beschleunigungssignal (Sa2, Sf2) jeder Sensoranordnung ausschließlich die an der jeweiligen Sensoranordnung auftretenden dynamischen Beschleunigungen charakterisiert.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch Subtraktion des wenigstens einen zweiten Beschleunigungssignals jeder Sensoranordnung und des wenigstens einen ersten Beschleunigungssignals der jeweiligen Sensoranordnung ein Differenzsignal (ΔSa; ΔSf) bildbar ist, wobei der Nickwinkel (θ) mittels der Auswertevorrichtung (34) aus den Differenzsignalen (ΔSa, ΔSf) bestimmbar ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Beschleunigungssensoren (29, 32) durch piezoelektrische Beschleunigungssensoren gebildet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Beschleunigungssensoren (28, 31) durch kapazitive oder piezoresistive Beschleunigungssensoren gebildet sind.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fahrwerk-Sensoranordnung (30) in enger räumlicher Nähe zu wenigstens einem Raddrehzahlsensor (33) angeordnet ist, mittels welchem eine Raddrehzahl wenigstens eines der Fahrzeugräder (10) erfassbar ist, wobei zumindest ein Teil der für den wenigstens einen Raddrehzahlsensor (33) vorgesehenen elektrischen Verkabelung (35) auch für die wenigstens eine Fahrwerk-Sensoranordnung (30) vorgesehen ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine mit der Auswertevorrichtung (34) verbundene Scheinwerfereinrichtung (41) mit wenigstens einem Scheinwerfer (42) und wenigstens einem Scheinwerferverstellantrieb (44), mittels welchem die Neigung des Scheinwerfers (42) und/oder eines von diesem abgegebenen Lichtstrahls in Abhängigkeit vom Nickwinkel (θ) verstellbar ist.
  8. Verfahren zur Erfassung wenigstens eines Neigungswinkels eines Fahrzeugs, welches ein Fahrwerk (3) mit mehreren Fahrzeugrädern (10, 11, 12, 13), die auf einem Untergrund (26) aufstehen oder rollen, einen von dem Fahrwerk (3) getragenen Fahrzeugaufbau (2), der durch Fahrzeugfedern (20) mit ungefederten Komponenten des Fahrwerks (3) verbunden ist, welche die Fahrzeugräder (10, 11, 12, 13) umfassen, die durch Fahrwerklenker (16) an dem Fahrzeugaufbau (2) angelenkt sind, und mehrere Sensoranordnungen (27, 30) aufweist, von denen wenigstens eine Aufbau-Sensoranordnung (27) an dem Fahrzeugaufbau (2) und wenigstens eine Fahrwerk-Sensoranordnung (30) an wenigstens einer der ungefederten Komponenten des Fahrwerks (3) oder an wenigstens einem der Fahrwerklenker (16) vorgesehen ist, wobei jede Sensoranordnung (27, 30) wenigstens einen ersten Beschleunigungssensor (28; 31) umfasst, mittels welchem an der jeweiligen Sensoranordnung auftretende statische und dynamische Beschleunigungen erfasst werden und wenigstens ein diese Beschleunigungen charakterisierendes erstes Beschleunigungssignal (Sa1; Sf1) bereitgestellt wird, wobei aus den ersten Beschleunigungssignalen (Sa1, Sf1) ein Nickwinkel (θ) des Fahrzeugs (1) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sensoranordnung (27; 30) wenigstens einen zweiten Beschleunigungssensor (29; 32) umfasst, mittels welchem die an der jeweiligen Sensoranordnung auftretenden dynamischen Beschleunigungen erfasst werden und wenigstens ein diese dynamischen Beschleunigungen charakterisierendes zweites Beschleunigungssignal (Sa2; Sf2) bereitgestellt wird, wobei der Nickwinkel (θ) zusätzlich unter Berücksichtigung der zweiten Beschleunigungssignale (Sa2, Sf2) bestimmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Beschleunigungssignal (Sa2, Sf2) jeder Sensoranordnung ausschließlich die an der jeweiligen Sensoranordnung auftretenden dynamischen Beschleunigungen charakterisiert.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch Subtraktion des wenigstens einen zweiten Beschleunigungssignals jeder Sensoranordnung und des wenigstens einen ersten Beschleunigungssignals der jeweiligen Sensoranordnung ein Differenzsignal (ΔSa; ΔSf) gebildet wird, wobei der Nickwinkel (θ) aus den Differenzsignalen (ΔSa, ΔSf) bestimmt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Beschleunigungssensoren (29, 32) durch piezoelektrische Beschleunigungssensoren gebildet sind.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Beschleunigungssensoren (28, 31) durch kapazitive oder piezoresistive Beschleunigungssensoren gebildet sind.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch wenigstens eine Scheinwerfereinrichtung (41) mit wenigstens einem Scheinwerfer (42) und wenigstens einem Scheinwerferverstellantrieb (44), mittels welchem die Neigung des Scheinwerfers (42) und/oder eines von diesem abgegebenen Lichtstrahls in Abhängigkeit vom Nickwinkel (θ) verstellt wird.
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