相对车辆底盘对驾驶室进行位置和高度调节的设备及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于相对于底盘对驾驶室进行位置和高度调节的设备，其中该驾驶室借助于调节机构以高度可调整的方式支承在该底盘上。本实用新型同样涉及一种车辆，该车辆具有支承在该底盘上且可调整的驾驶室以及用于相对于车辆的底盘对驾驶室进行位置和高度调节的设备。此外，本实用新型涉及一种用于相对于车辆的底盘对驾驶室进行位置和高度调节的方法，其中该驾驶室借助于调节机构以高度可调整的方式支承在该底盘上。


背景技术：

2.用于载重车辆或农用车辆的驾驶室通常借由在大多数情况下呈空气弹簧形式的弹簧和阻尼元件而被支承在车辆的底盘上。弹簧和阻尼元件使驾驶室与底盘解耦、吸收冲击和振动并且确保令人舒适的驾驶舒适性。已知驾驶室是被动地有弹性和被阻尼的。驾驶室的位置不能相对于底盘的位置进行调整。从现有技术已经已知借以可以借以相对于车辆底盘调整驾驶室的解决方案。de 4321152 a1公开了一种农用车辆，其驾驶室借由橡胶支承件被支承在该车辆的车身上。为了提高驾驶舒适性，在驾驶室与车身之间附加地布置有两个调节机构，这两个调节机构根据车辆或驾驶室的基于传感器的位置识别而通过设置在车辆中的控制单元被致动。不利的是，在这种情况下需要附加的调节机构来进行位置调节，这些附加的调节机构导致系统成本提高。


技术实现要素：

3.本实用新型所基于的目的在于，开发用于对车辆的驾驶室进行位置和高度调节的一种设备以及一种方法，从而可以在考虑传感器数据的情况下调节驾驶室倾斜度。尤其，该目的在于，在驾驶室与车辆底盘的高度距离保持相等的情况下使保持驾驶室的倾斜平面与车辆底盘的倾斜平面保持平行。为了使得用于对驾驶室进行位置和高度调节的系统成本保持较低，另外的目的在于，在最大可能地利用已经存在于车辆上的传感器的情况下以附加的传感器的最小成本来实现该解决方案。
4.该目的的解决方案通过根据本实用新型的用于对驾驶室进行位置和高度调节的设备得出。
5.在说明书中公开了其他有利的设计方案。
6.本实用新型公开了一种车辆，该车辆具有支承在底盘上且可调整的驾驶室以及用于相对于底盘对驾驶室进行位置和高度调节的设备。
7.本实用新型公开了一种用于相对于车辆的底盘对驾驶室进行位置和高度调节的设备，其中该驾驶室借助于调节机构以高度可调整的方式支承在该底盘上。在此，借由高度传感器来监测这些调节机构中的至少一个调节机构。对高度的监测可以选择性地通过借助于位于调节机构上的或与该调节机构处于连接的高度传感器进行直接测量来进行，或者间接地通过在与这些调节机构之一具有经限定的几何关系的任意测量位置处测量驾驶室与
底盘之间的距离来进行，由此可以推导出调节机构的高度。高度测量可以选择性地基于各种测量原理。例如，应提到借助于激光传感器的光学上的测量原理或基于超声波传感器的声学上的测量原理。此外，还可以使用电感式传感器或电容式传感器。
8.此外，设置有驾驶室上的第一传感器，其用于对驾驶室进行位置确定；并且设置有底盘上的第二传感器，其用于对底盘进行位置确定。驾驶室被减振地支承在车辆的底盘上。换言之，由于驾驶室和底盘彼此解耦，因此可以实现驾驶室和底盘的倾斜平面相对于彼此的相对关联(还被称为倾斜角度差)。为了确定驾驶室和底盘的倾斜平面的相应位置，设置有在驾驶室上的第一传感器和在底盘上的第二传感器。更确切地说，第二传感器可以被布置在车辆的底盘、马达、行驶机构、动力传动系或其他位置上；然而，结合根据本实用新型的解决方案，其中重要的是刚性地装配在驾驶室中或驾驶室上的传感器、和刚性地与底盘相连接的传感器、以及监测这些调节机构中的至少一个调节机构的高度的高度传感器。
9.为此设计有计算单元，以用于对该高度传感器、用于对驾驶室进行位置确定的第一传感器以及用于对底盘进行位置进行确定的第二传感器的信号进行如下处理，使得根据该高度传感器、该第一传感器和该第二传感器的这些信号确定其余的调节机构的当前高度，并且在高于或低于预先给定的极限值时获取用于对所有调节机构进行高度调整的控制信号并且将这些控制信号输出给这些调节机构。计算单元一方面获取驾驶室和底盘的倾斜平面的关联或倾斜角度差。另一方面，可以通过高度传感器的信号推导出调节机构的高度。尤其，可以借助高度传感器来获取该高度与调节机构的平衡位置的偏差。调节机构的平衡位置可以作为参考值或理论值被存储在计算单元中，这同时表示驾驶室与底盘的理论距离。
10.在计算单元中能够借助于如下算法来对高度传感器、用于对驾驶室进行位置确定的第一传感器以及用于对底盘进行位置确定的第二传感器的信号进行处理，该算法根据用于获取这些调节机构之一的高度的高度传感器、用于对驾驶室和/或底盘进行位置确定的第一传感器和第二传感器的信号确定其余的调节机构的当前高度，并且在高于或低于预先给定的极限值时获取用于对所有调节机构进行高度调整的控制信号并且将这些控制信号输出给这些调节机构。
11.在探测到驾驶室与底盘之间的倾斜角度差的情况下，可以将在高度方面被监测的调节机构设定到经校准的理论值，随后可以通过如下方式来设定其余的调节机构，使得得出驾驶室与底盘之间的倾斜角度差等于零或其他经限定的理论值。因此，所有的调节机构都处于同一高度水平，随后驾驶室与底盘相距经限定的高度距离。根据另一控制逻辑，与在高度方面被监测的调节机构的理论值的偏差可以促使将这个调节机构设定到经校准的理论值，随后可以通过如下方式来设定其余的调节机构，使得得出驾驶室与底盘之间的倾斜角度差等于零或其他经限定的理论值。
12.通过在对调节机构进行高度测量的情况下将用于确定驾驶室的倾斜度的第一传感器和用于确定底盘的倾斜度的第二传感器进行组合，能够提供用于相对于车辆的底盘对驾驶室进行位置和高度调节的所有相关信息。与有关相对于底盘对驾驶室进行高度调节的常规考虑(其中这些调节机构中的每个调节机构都具有高度传感器或与此类高度传感器处于连接)相比，通过根据本实用新型的解决方案可以减少传感器的数量。在考虑已经存在用于底盘的倾斜度传感器的情况下，对于有效的位置和高度调节而言需要用于驾驶室的另外
的倾斜度传感器以及用于获取调节机构的高度的高度传感器。在有三个调节机构的情况下，在调节机构的区域中的传感器部件的数量已经可以减少两个特别昂贵的高度传感器。
13.特别适合使用根据本实用新型的方法的是载重车辆和农用车辆。在在特别崎岖的地形中(例如在长久地横向于斜坡行驶时)可以有利的是，使驾驶室的倾斜平面以与底盘的倾斜平面偏离的方式水平地定向，而在道路上行驶时可以以提高舒适度的方式起作用，以使驾驶室和底盘的倾斜平面保持平行。尤其是对于经常在崎岖地形中使用的农用车辆，对驾驶室进行的主动位置调节是极其有利的。因此，例如在横向于斜坡行驶时，驾驶室可以在坡面倾斜的一侧上被抬升，从而使驾驶室中的驾驶员不受侧向作用的下坡从动力影响并且可以在长时间内集中注意力且舒适地执行其工作。
14.根据另一个方面，这些调节机构被设计为呈可调整的空气弹簧元件的形式。将空气弹簧用作调节机构是特别有利的，这是因为可以通过部分已经存在的车辆部件来实现对驾驶室的主动的位置调节。这能够实现成本有效地实现所提出的目的。根据本实用新型的设备可以在装有空气弹簧或装有部分空气弹簧的驾驶室的所有车辆中使用。尤其，高度可调整的空气弹簧元件适用于此，即，这些空气弹簧元件一方面与车身或行驶机构的铰接点并且另一方面与驾驶室的铰接点在其相对于彼此的间距方面是可以机械地或气动地来调整的。
15.根据另一个方面，这些空气弹簧元件被设计为弹簧和阻尼元件。这能够以有利的方式实现弹簧阻尼系统的特别紧凑且节省空间的实施方式，其方式为使空气弹簧元件兼具弹簧和阻尼功能。
16.根据另一个方面，这些调节机构中的至少一个调节机构具有经整合的高度传感器或者至少与高度传感器处于连接，从而使得还可以获取并调整底盘与驾驶室之间的距离。高度测量可以选择性地基于各种测量原理。例如，应提到借助于激光传感器的光学上的测量原理或基于超声波传感器的声学上的测量原理。此外，还可以使用电感式传感器或电容式传感器。
17.为了实现最佳的弹动而有利的是，调节机构处于中间的、平衡的高度位置。因此，可以针对回缩和展开确保最佳的弹簧行程/调整行程。调节机构的这个平衡的高度位置可以被假设为针对驾驶室与底盘的距离的参考值。通过对驾驶室和底盘的倾斜度数据以及至少一个调节机构的高度的了解，可以通过对各个调节机构进行最佳的高度调整来确保对驾驶室的倾斜度调节。
18.根据另一个方面，该第一传感器和/或该第二传感器是二轴或三轴加速度传感器。这提供的优点是，能够从特别大的标准部件组合中进行选择，以便能够成本有利地实现调节系统。
19.根据另一个方面，该高度传感器被设计为超声波传感器。选择超声波传感器使得能够以有利的方式方法来实现特别稳健且耐用的系统。
20.另一个实施方式提出了一种具有根据本实用新型的设备的车辆。由于尤其在车辆中必须使针对技术部件的成本保持较低，因此根据本实用新型的设备在车辆中尤其提供了如下优点，即，使已经存在于车辆中的多个部件彼此互联，从而可以通过在成本方面使额外耗费最小化来实现根据本实用新型的解决方案。
21.另一个实施方式公开了一种用于相对于车辆的底盘对驾驶室进行位置和高度调
节的方法，其中该驾驶室借助于调节机构以高度可调整的方式支承在该底盘上。根据本实用新型的方法在此具有以下步骤：
22.·
借助于高度传感器(9)来检测这些调节机构(3)中的至少一个调节机构的高度；
23.·
借助于该驾驶室上的第一传感器(7)来检测该驾驶室(1)的位置；
24.·
借助于该底盘上的第二传感器(8)来检测该底盘(2)的位置；
25.·
根据该高度传感器(9)、该第一传感器(7)和该第二传感器(8)的信号借助于计算单元(5)来确定其余的这些调节机构(3)的当前高度；
26.·
以及，在高于或低于预先给定的极限值的情况下，获取用于对所有调节机构(3)进行高度调整的控制信号并且将这些控制信号输出给这些调节机构(3)。
27.在此，高度传感器对这些调节机构中的至少一个调节机构的高度进行检测。这可以通过借助于位于调节机构上的或与该调节机构处于连接的高度传感器进行直接测量来进行，或者间接地通过在与这些调节机构之一具有经限定的几何关系的任意测量位置处测量驾驶室与底盘之间的距离来进行，由此可以推导出调节机构的高度。
28.驾驶室上的第一传感器检测该驾驶室的位置，并且底盘上的第二传感器检测该底盘的位置。计算单元借助于算法对用于确定这些调节机构中的至少一个调节机构的高度的高度传感器、第一传感器和第二传感器的信号进行处理。在此，根据高度传感器、第一传感器和第二传感器的信号来确定其余的调节机构的当前高度，并且在高于或低于预先给定的极限值时获取用于对所有调节机构进行高度调整的控制信号并且将这些控制信号输出给调节机构。
29.换言之，算法实施对高度传感器的当前测量值与参考值的永久比较。参考值在此表示调节机构的平衡的高度位置。一旦识别到与参考值有偏差，就将调节机构在其高度方面调节到初始的参考值。对其余的调节机构的高度调节可以通过补偿根据用于对驾驶室进行位置确定的第一传感器和用于对底盘进行位置确定的第二传感器的传感器数据所计算出的倾斜角度差来进行。
30.在驾驶室与底盘之间进行倾斜角度补偿以及将在高度方面被监测的调节机构设定到其参考值能够实现对驾驶室相对于车辆的底盘的位置和高度进行调节。被证明特别有利的是，用于进行调节的算法只需评估极少量的传感器数据。这简化了编程并且降低了易出错性。
附图说明
31.下面借助附图更详细地阐述本实用新型的实施例。
32.图1为此示出了载重车辆6(lkw)的车辆前端的示意图。
33.附图标记清单
34.1 驾驶室
35.2 底盘
36.3 调节机构
37.5 计算单元
38.6 车辆
39.7 第一传感器
40.8 第二传感器
41.9 高度传感器
具体实施方式
42.在此，驾驶室1借由调节机构3，即空气弹簧元件被减振地支承在载重车辆6的底盘2上。此外，在载重车辆6的前部展示了第一传感器7。第一传感器7在载重车辆6前部的定位是示例性地选择的并且不排除其他定位。驾驶室1借由三个空气弹簧元件被支承在底盘2上，这三个空气弹簧元件被布置成使得可以围绕在驾驶室宽度上延伸的轴线和围绕在驾驶室长度上延伸的轴线对驾驶室1进行主动调节。这是可以实现的，原因在于空气弹簧元件被设计为调节机构，其方式为通过空气弹簧波纹气囊内部的空气体积的变化来实现空气弹簧元件的、直接传递给支承在其上的驾驶室1的高度变化。空气体积的变化通过打开相应空气弹簧元件之前的阀来实现，这些阀与压缩空气供应装置相连接。通过连续地操控各个空气弹簧元件中的每一个空气弹簧元件，可以围绕驾驶室的纵向轴线和/或横向轴线来调节驾驶室1的位置。用于进行位置调节所需的数据是通过来自驾驶室的第一传感器7、底盘的第二传感器8、以及这三个空气弹簧元件之一的高度传感器9的信息获得、在计算单元5内进行合、并且为了给各个空气弹簧元件输出控制信号而被评估。如图1所示，高度传感器9可以被整合到空气弹簧元件中，然而还可以作为外部传感器与空气弹簧元件处于连接或者可以安装在用于在驾驶室与底盘之间进行距离测量的任意测量位置处，其中该测量位置与空气弹簧元件处于经限定的几何关系以获取空气弹簧元件的高度。
43.第一传感器7和第二传感器8描述驾驶室1和底盘2的平面的位置。在计算单元 5中对第一传感器7和第二传感器8的信息进行评估，其中获取到倾斜角度差。在两条轴线上对该倾斜角度差进行计算，其中一条轴线描述车辆纵向轴线并且第二轴线描述车辆横向轴线。通过高度传感器9获取空气弹簧元件的高度来作为另外的调节参量。高度传感器9被校准为与空气弹簧元件的中间的、平衡的高度位置相对应的理论值。在这个位置，空气弹簧元件具有相应最佳的回缩行程和展开行程。高度传感器9的经校准的理论值表示针对驾驶室1与底盘2的距离的参考值。在探测到驾驶室1与底盘 2之间的倾斜角度差的情况下，可以将在高度方面被监测的空气弹簧元件设定到经校准的理论值，随后通过如下方式来设定其余的空气弹簧元件，使得得出驾驶室1与底盘2之间的倾斜角度差等于零。因此，所有的空气弹簧元件都处于同一高度水平，随后驾驶室1与底盘2相距经限定的高度距离。