專利名稱：汽車底盤位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
汽車底盤位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)
背景技術(shù)：
按照權(quán)利要求1的前序部分，本發(fā)明涉及一種汽車底盤位置調(diào)節(jié) 系統(tǒng)。
在DE4039629C2中描述了 一種用于汽車底盤的控制系統(tǒng)或者調(diào) 節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)位于車輪和汽車車身中間，具有可變的可調(diào)節(jié)的彈簧 /阻尼系統(tǒng)。汽車車輪和汽車車身之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及汽車的縱向及橫 向運(yùn)動(dòng)都可以以傳感器探測(cè)。其中，探測(cè)到的傳感器信號(hào)在考慮到汽 車本身特征值以及參數(shù)的情況下?lián)Q算成車身的運(yùn)動(dòng)，其中包含穩(wěn)態(tài)部
分和非穩(wěn)態(tài)部分。作為計(jì)算出的車身運(yùn)動(dòng)的函數(shù)，通過(guò)對(duì)彈簧/阻尼系 統(tǒng)的阻尼特性的調(diào)整，可以反作用于車身運(yùn)動(dòng)，例如車身的往復(fù)直線 運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)或者俯仰顛簸運(yùn)動(dòng)。
為了實(shí)現(xiàn)該控制系統(tǒng)或調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在每一個(gè)避震器上需要有多個(gè) 用于探測(cè)車身各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傳感器。各種傳感器的應(yīng)用一一如果可 能，應(yīng)用的傳感器的類型盡量不同一一例如位移傳感器、角度傳感器 或者力傳感器的應(yīng)用，就構(gòu)成了一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)，這需要一筆較 高的硬件和軟件費(fèi)用。
本發(fā)明的任務(wù)和優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的目的在于，以簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)用于調(diào)節(jié)汽車底盤位置的 系統(tǒng)，此系統(tǒng)的突出特點(diǎn)就是在沒有信息丟失的情況下減少了系統(tǒng)的 復(fù)雜性。
根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)權(quán)利要求1中的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利 要求中給出了有利的改型。
根據(jù)該發(fā)明，用于調(diào)節(jié)汽車底盤位置的該系統(tǒng)包括至少三個(gè)安裝在汽車底部的傳感器組件(Sensoranordnung),每個(gè)傳感器組件都分別 具有無(wú)接觸工作的距離傳感器，該傳感器至少可以在不同的方向上進(jìn) 行兩次距離測(cè)量。這優(yōu)選地借助于各個(gè)裝置的發(fā)送/接收單元上的距離 傳感器和射束分離器來(lái)實(shí)現(xiàn)，此射束分離器用于產(chǎn)生至少兩條兩兩之 間呈一定角度的掃描射線。首先，在該發(fā)送接收單元中產(chǎn)生傳感射線， 該傳感射線通過(guò)附加安裝的射束分離器分離成至少兩條相互之間呈 角度的掃描射線。這兩束掃描射線指向不同的方向而且因此就能夠測(cè) 量傳感器組件所在位置和其上出現(xiàn)相關(guān)的掃描射線的汽車部件或者 環(huán)境之間的不同距離。相位調(diào)節(jié)部件或者棱鏡裝置(Linsengeometrie) 可以作為射束分離器引入。反射方向也可以在時(shí)間上進(jìn)行逐級(jí)轉(zhuǎn)換。
該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于統(tǒng)一的傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用，因?yàn)橹辽偃齻€(gè)相互 間隔存在的傳感器組件彼此以同樣的方式構(gòu)造，由此，還因?yàn)橥ㄓ眉?的應(yīng)用而實(shí)現(xiàn)了成本節(jié)約，并實(shí)現(xiàn)了更好的可靠性和硬件和軟件方面 的更小的復(fù)雜性。誤差影響的可能性減小了，除此之外，重量和電氣 能量需求也降低了。
測(cè)量是通過(guò)各自的傳感器組件非接觸地實(shí)現(xiàn)的，由此可以進(jìn)行至 少兩個(gè)不同的距離測(cè)量。相對(duì)于上述的射束分離構(gòu)思還存在另外一種 可能，那就是利用射線的面積和空間范圍以實(shí)現(xiàn)至少兩次不同方向上 的測(cè)量。由此，在作為范例的棒狀或者圓錐狀設(shè)計(jì)的射線范圍內(nèi)選擇 一定的測(cè)量方向是可以實(shí)現(xiàn)的。由此，理論上也可以帶來(lái)和射線分離 器的應(yīng)用相同的優(yōu)點(diǎn)。
每個(gè)距離傳感器至少進(jìn)行兩次距離測(cè)量，尤其是可以進(jìn)行三次距 離測(cè)量，這是優(yōu)點(diǎn)明顯的。例如，在這些測(cè)量中，涉及到底盤和地面 之間的距離、底盤和車輪之間的距離和/或者底盤和位于傳感器前面的 遮擋物之間的距離，其中上述三種距離測(cè)量中的任意兩種組合或者所 有三種距離測(cè)量都可以進(jìn)行。如果在至少 一個(gè)傳感器信號(hào)的測(cè)量值中 與預(yù)設(shè)值存在誤差，用于底盤位置調(diào)節(jié)的促動(dòng)器一一尤其是位置調(diào) 整，如果可能還有位置控制——就會(huì)激活。原則上，位置調(diào)節(jié)可以準(zhǔn)靜態(tài)地實(shí)現(xiàn)一一也即在所給的負(fù)載條件作為一次性匹配的情況下進(jìn) 行，或者動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)——例如在轉(zhuǎn)彎行駛或者通過(guò)不平坦地面的行駛 過(guò)程中調(diào)節(jié)各自的行駛狀態(tài)，這是通過(guò)適應(yīng)性的彈簧/阻尼系統(tǒng)例如
Sky-Hook系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如為了照明距離的調(diào)整或者對(duì)于拖車負(fù)載 也就是單方面負(fù)載的情況，通過(guò)把底盤提升到期望的高度就可以進(jìn)行 準(zhǔn)靜態(tài)的位置調(diào)節(jié)。 一般不僅在準(zhǔn)靜態(tài)層面或者靜態(tài)層面上，而且還 在動(dòng)態(tài)層面上都可以對(duì)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)和往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)4亍調(diào) 節(jié)。如果可能，側(cè)滑運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)也是可能的。
作為無(wú)接觸工作傳感器可以引入超聲波傳感器、雷達(dá)傳感器、激 光雷達(dá)傳感器或者可視化傳感器?；谖廴静幻舾行院秃玫臏y(cè)量精度 首選雷達(dá)傳感器，此外雷達(dá)傳感器也不會(huì)受到不良環(huán)境因素，像雪、 雨、沙等等的影響。特別是頻率范圍在77GHz和81GHz范圍內(nèi)的近 距離雷達(dá)可以得到應(yīng)用。以4GHz的帶寬可以達(dá)到3.75cm的分辨率， 也就是說(shuō)目標(biāo)在這個(gè)距離內(nèi)可以辨別出來(lái)。這使^^緣與地面的辨別以 及相應(yīng)的底盤體上的傳感器組件的所在位置和輪緣或者地面之間的 距離測(cè)量成為可能。測(cè)量精度提高了 100倍，該精度能夠達(dá)到大概 0.4mm的絕對(duì)4青度。
例如，測(cè)量時(shí)間共計(jì)10ms，能夠?qū)崿F(xiàn)探測(cè)的角度范圍限制在0.02度。
位于汽車左側(cè)和右側(cè)的傳感器探測(cè)到汽車底盤相對(duì)于地面的高 度變化，由此進(jìn)行角度校正。非期望的擺動(dòng)可以通過(guò)汽車左右兩側(cè)的 促動(dòng)器的反向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。
在俯仰角的校正中，通過(guò)在汽車縱向間隔排列的傳感器組件可以 探測(cè)到牽引車和掛車底盤的實(shí)時(shí)高度變化，該高度是以地面為參照物 的，其中調(diào)整又是通過(guò)牽S1車和掛車上促動(dòng)器的反向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。
水平調(diào)整一般是在汽車負(fù)載有變化的情況下實(shí)現(xiàn)的，負(fù)載變化造 成的后果就是高度的變化。為了提升到期望中的高度，作為補(bǔ)充或者 是備選，也可以實(shí)現(xiàn)超載報(bào)警或者偏載報(bào)警。這同樣適用于所檢測(cè)到
底盤傾斜。同樣，也可以采用一種自動(dòng)化速度匹配，尤其是速度的減 小作為解決方法。
底盤調(diào)節(jié)可以采用相對(duì)快速和精確的方法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛蓚鞲衅鹘M 件獲得的高度測(cè)量使對(duì)路面可能的不平度推斷成為可能，其中，與現(xiàn) 有技術(shù)狀況下的測(cè)量方法相比，測(cè)量數(shù)據(jù)的高精度以及與之相對(duì)應(yīng)的 底盤調(diào)整的高精度是已知的或者說(shuō)是可能的。此外，關(guān)于對(duì)位于車輪 前面的地面進(jìn)行預(yù)先辨識(shí)的情況，障礙物或者路面的不平，例如石塊、 磚塊或者路邊石，在車輛超越之前同樣可以探測(cè)到，接著，就可以采 取防止或者說(shuō)躲閃措施，或者對(duì)底盤上如彈簧/阻尼系統(tǒng)的阻尼度的變 化進(jìn)行調(diào)節(jié)。
更多的的優(yōu)點(diǎn)在于，可以對(duì)單一汽車部件的長(zhǎng)時(shí)間效應(yīng)如老化進(jìn) 行確認(rèn)。例如通過(guò)高度數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存可以探測(cè)減震器的老化，這是通過(guò) 對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)間特性進(jìn)行分析實(shí)現(xiàn)的。 一旦能夠確定在汽車部件的 特性中出現(xiàn)了老化或者其它的緩慢或者日趨明顯的變化，在汽車上相 應(yīng)的信息就能顯示出來(lái)，或者相應(yīng)的用于可能的對(duì)策的信息就能提出 來(lái)。例如，可以探測(cè)到車輪中日趨明顯的壓力損失，同樣也可以〗笨測(cè) 到減震器中的磨損。附圖

從下面的權(quán)利要求、圖形描述以及附圖中可以獲悉更多的優(yōu)點(diǎn)和
有利的實(shí)施形式。其中
圖l是汽車的頂視圖，該車底盤下表面配備有四個(gè)同樣類型的傳 感器組件，各個(gè)傳感器組件都包含非接觸式工作的距離傳感器，它不 僅能夠測(cè)出底盤和地面之間距離、底盤和與之最近的車輪之間的距 離，而且還能測(cè)出底盤與任何事先存在的障礙物之間的距離，
圖2是該汽車的前視圖，
圖3是該汽車的后視圖，
圖4是該汽車的俯視圖，
實(shí)施示例
圖中顯示的汽車l共有四個(gè)傳感器組件3，它們M排列在底盤
的下側(cè)，分別安放在汽車的前左、前右、后左及后右區(qū)域。傳感器組
件3專門具有非接觸式工作的距離傳感器4,該傳感器專門用于距離 測(cè)量。每一個(gè)傳感器組件3都僅具有一個(gè)距離傳感器4。在這些非接 觸式工作的距離傳感器中特別涉及到了雷達(dá)傳感器；當(dāng)然激光傳感 器、超聲波傳感器、激光雷達(dá)傳感器或者基于圖像的傳感器也在考慮 之列?；诶走_(dá)技術(shù)的傳感器的應(yīng)用中尤其應(yīng)用的是近距離雷達(dá)。分 散放置的傳感器組件3相互之間以相同的距離隔開放置。實(shí)際應(yīng)用中
至少需要在底盤下側(cè)設(shè)計(jì)三組該類型的傳感器組件3。此外，當(dāng)然也 可以設(shè)計(jì)四個(gè)以上的該類型傳感器組件，例如六個(gè)分散放置的傳感器 組件3。傳感器組件3在底盤下側(cè)的位置也是可以改變的，例如傳感
的位置。為了使環(huán)繞橫軸和縱軸的角度計(jì)算的精度更好，尤其是在汽 車傾斜的情況下，對(duì)于各個(gè)傳感器組件提供的傳感器信號(hào)之間正常的 運(yùn)行和相互作用，傳感器組件之間不僅在縱向上而且在橫向上具有盡 可能大的間距是有利的。
通過(guò)安裝在底盤下側(cè)的專門用于距離測(cè)量的距離傳感器4，可以 探測(cè)各個(gè)距離傳感器所在位置和位于所產(chǎn)生的掃描射線方向上障礙 物之間的距離。借助于射束分離器，每一個(gè)距離傳感器上可以有目的 地產(chǎn)生至少兩條特別是三條掃描射線5、 6和7，其中，位于汽車前部 的傳感器組件3上的掃描射線5指向前方，并且/人汽車前側(cè)射出去， 如圖l所示，就可以:探測(cè)到位于地面上的障礙物，比如石頭或者^(guò)各邊 石沿。在后面，設(shè)置于車尾的傳感器組件3把障礙物掃描射線5向后 射，而且射線超出汽車尾沿，以此在倒車的時(shí)候掃描到地面上的障礙 物。障礙物掃描射線5大致地沿汽車縱向射出，可是也可以包含與汽 車縱向軸呈大概到20度角的范圍，其中位于汽車左右區(qū)域的距離傳
感器在方向上偏向各自臨近的車側(cè)。
用另一個(gè)掃描射線6—一該射線也是距離傳感器4的射束分離器 產(chǎn)生的——可以探測(cè)底盤和其旁邊的輪緣9之間的距離。因此，每個(gè) 車輪和底盤2之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都可以通過(guò)輪緣掃描射線6探測(cè)到。
用第三掃描射線7可以探測(cè)底盤2與地面8之間的距離。地面掃 描射線7有目的地垂直向下掃描，與輪緣掃描射線6的空間掃描相反， 該空間掃描包括汽車縱向、橫向以及垂直方向。而且障礙物掃描射線 5在汽車坐標(biāo)系統(tǒng)中也包括x、 y和z方向。
從每一個(gè)傳感器組件3中的掃描射線5、 6和7中獲取的傳感器 信號(hào)提供給安置在汽車上的調(diào)節(jié)及控制單元，在該單元中，由獲取的 位移信號(hào)加以考慮汽車的幾何形狀，可以計(jì)算出在垂直方向上的偏 移，以及俯仰角和擺動(dòng)角數(shù)值，如果可能，還有偏離角度值?？紤]到 時(shí)間的推移，可以通過(guò)已知的計(jì)算方法得到速度和加速度層面上的相 應(yīng)數(shù)值。此外，通過(guò)對(duì)測(cè)量系列的長(zhǎng)時(shí)間觀察，還可以探測(cè)到例如彈 簧/阻尼系統(tǒng)中的老化過(guò)程。
作為要采取的措施，不僅要考慮對(duì)汽車上發(fā)動(dòng)機(jī)管理以及促動(dòng)器
控制的干預(yù)，尤其是在底盤上以及對(duì)剎車系統(tǒng)的干預(yù)，而且其它的與 安全有關(guān)的功能的影響，例如探照燈的調(diào)節(jié)、輪胎壓力的調(diào)節(jié)，或者 還有舒適功能，例如鏡子或者座位的調(diào)節(jié)，也在考慮之列。
此外該發(fā)明還包括一種用于汽車底盤位置調(diào)節(jié)的方法。在該方法 中，通過(guò)與距離傳感器信號(hào)相關(guān)的調(diào)節(jié)單元和控制單元的調(diào)整信號(hào)對(duì) 底盤進(jìn)行調(diào)整，由此，可以獲取底盤的位置或者與底盤相連的配件的 位置。由此，在汽車下側(cè)的至少三個(gè)相隔的位置進(jìn)行非接觸式的距離 測(cè)量，其中，在每個(gè)這樣的位置上進(jìn)行至少兩次不同方向上的位移測(cè) 量。當(dāng)測(cè)得的傳感器信號(hào)偏移了預(yù)設(shè)的額定值，就會(huì)進(jìn)行對(duì)底盤的調(diào) 整。另外，設(shè)有控制器件用于執(zhí)行這個(gè)過(guò)程。
權(quán)利要求
1. 一種用于調(diào)節(jié)汽車底盤位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有安置在底盤(2)上的促動(dòng)器，所述促動(dòng)器通過(guò)調(diào)節(jié)單元和控制單元的調(diào)整信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，該系統(tǒng)具有用于獲取底盤(2)的位置或者與底盤(2)相連接的配件的位置的距離傳感器(4)，其中，當(dāng)測(cè)得的距離傳感器(4)的傳感器信號(hào)偏移了預(yù)設(shè)的額定值的時(shí)候，可以執(zhí)行促動(dòng)器的調(diào)整，其特征在于，在汽車底盤下側(cè)，在至少三個(gè)相分隔的位置上，各自安置有檢測(cè)距離的傳感器組件(3)，所述傳感器組件(3)帶有非接觸式工作的距離傳感器(4)，而且通過(guò)每個(gè)距離傳感器(4)可以在不同方向(5，6，7)上進(jìn)行至少兩次距離測(cè)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)每一個(gè)距離 傳感器(4)都可以獲取所述底盤(2)和地面(8)之間的距離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)每一個(gè) 距離傳感器(4)都可以獲取所述底盤(2)和輪緣(9)之間的距離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，通 過(guò)每一個(gè)距離傳感器(4)都可以獲取到位于所述距離傳感器之前的障 石尋物(10)的3巨離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所 述傳感器組件(3)鄰近于所述車輪而安置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)車輪都配有 傳感器組件(3)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，距 離傳感器各自都具有發(fā)射/接收單元和射束分離器，該射束分離器用于 產(chǎn)生至少兩條其間具有夾角的掃描射線(5，6，7)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，在傳感器組件中 使用相位控制元件作為射束分離器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，在傳感器組件中 使用透鏡裝置作為射束分離器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng) 測(cè)得的距離傳感器(4)的傳感器信號(hào)偏移了額定值時(shí)，對(duì)汽車部件進(jìn)行 準(zhǔn)靜態(tài)的位置調(diào)節(jié)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 當(dāng)測(cè)得的距離傳感器(4)的傳感器信號(hào)偏移了額定值時(shí)，對(duì)汽車部件進(jìn) 行動(dòng)態(tài)的位置調(diào)節(jié)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 使用近距離雷達(dá)波作為傳感器信號(hào)。
13. —種用于調(diào)節(jié)汽車底盤位置的方法，尤其是用于操作^4居權(quán) 利要求1到12中所述系統(tǒng)的方法，其中，所述底盤(2)通過(guò)與距離傳 感器(4)的傳感器信號(hào)相關(guān)的調(diào)節(jié)單元和控制單元的調(diào)整信號(hào)對(duì)底盤 進(jìn)行調(diào)整，由此，可以獲取底盤(2)的位置或者與底盤(2)相連的配件的 位置，其中，當(dāng)測(cè)得的傳感器信號(hào)偏移了預(yù)設(shè)的額定值的時(shí)候，對(duì)底 盤(2)進(jìn)行調(diào)整，其特征在于，在汽車下側(cè)至少三個(gè)相隔開的位置上進(jìn) 行非接觸式的距離測(cè)量，其中，在每個(gè)這樣的位置上進(jìn)行沿不同方向 (5，6,7)的至少兩次距離測(cè)量。
14. 一種用于實(shí)現(xiàn)4艮據(jù)權(quán)利要求13中所述方法的控制裝置。
全文摘要
一種用于調(diào)節(jié)汽車底盤(2)位置的系統(tǒng)，其具有促動(dòng)器，該促動(dòng)器通過(guò)調(diào)節(jié)單元和控制單元的調(diào)整信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，其中，通過(guò)距離傳感器(4)獲取底盤或者底盤上部件的位置，且當(dāng)測(cè)得的距離傳感器信號(hào)與預(yù)設(shè)的額定值出現(xiàn)偏差時(shí)，通過(guò)執(zhí)行單元進(jìn)行調(diào)整。在底盤底側(cè)，在至少三個(gè)空間相隔的位置，分別安置有用于距離測(cè)量的傳感器組件(3)，每個(gè)傳感器組件都帶有非接觸工作的距離傳感器。通過(guò)這些傳感器在每一個(gè)方向(5，6，7)上可以進(jìn)行至少兩次距離測(cè)量。
文檔編號(hào)B60K31/00GK101395019SQ200780007860
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2007年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者K·沃伊格特萊恩德, L·賈庫(kù)鮑斯基 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司