Voertuigniveausensor - ontwerp, werking en foutopsporing

HELLA TECH WORLD – The workshop's friend

De voertuigniveausensor is een centraal onderdeel voor het registreren van de hoogte van het voertuig. De sensor meet de verticale positie van de carrosserie ten opzichte van de as of het chassis. De meetgegevens vormen de basis voor veel voertuigsystemen, zoals de automatische lichthoogteregeling, adaptieve chassissystemen en diverse stabiliteits- en comfortfuncties.

De onderstaande technische informatie en praktische tips zijn door HELLA ontwikkeld om werkplaatsen professioneel te ondersteunen bij hun werkzaamheden. De op deze website gegeven informatie mag alleen worden gebruikt door vakmensen die op het betreffende gebied zijn opgeleid.

Ontwerp en werkingsprincipe van de voertuigniveausensor

Voertuigniveausensoren zijn zogeheten draaihoeksensoren die rechtstreeks op onderdelen van het chassis en de carrosserie worden gemonteerd. Ze bestaan uit een sensorbehuizing die via een houder vast op de carrosserie of het aslichaam is bevestigd, en een hefboomarm die bijvoorbeeld aan de dwarsgeplaatste wieldraagarm is bevestigd. De hefboomarm kan, afhankelijk van het voertuigmodel, verschillende lengtes en bevestigingswijzen hebben.

Als de positie van de bewegende onderdelen van het chassis ten opzichte van de carrosserie of het aslichaam verandert, beweegt de hefboomarm navenant mee. De hefboomarm brengt deze beweging rechtstreeks over op de sensor, waar deze wordt omgezet in een draaiende beweging. De sensor zet deze draaiende beweging om in een elektrisch signaal en geeft dit door aan de bovenliggende regeleenheid. Op deze manier kunnen hoogteveranderingen nauwkeurig worden geregistreerd en worden gebruikt voor de regeling van het onderstel en de comfortsystemen.

Aangezien voertuigniveausensoren ook in veiligheidssystemen worden toegepast, is een bijzonder hoge betrouwbaarheid vereist. Daarom worden vaak redundante sensoren gebruikt. Daarbij werken twee onafhankelijke meetkanalen in de sensor parallel aan elkaar. Beide kanalen registreren dezelfde beweging en geven elk een signaal door aan de bovenliggende regeleenheid. Als de twee signaalwaarden van elkaar afwijken, detecteert de regeleenheid een onregelmatigheid en kan hierop gericht reageren. Op deze manier wordt een mogelijke storing vroegtijdig herkend en wordt de veilige werking van het totale systeem gewaarborgd.

Veelgebruikte varianten in de praktijk zijn:

Potentiometrische sensoren

Dit sensortype bepaalt de positie via een variabele weerstand. Dergelijke sensoren worden vaak in oudere voertuigen of eenvoudige niveauregelsystemen toegepast. Het nadeel van dit soort sensoren zijn de interne schuurcontacten, die door de voortdurende mechanische beweging kunnen afslijten.

Inductieve sensoren

Inductieve sensoren detecteren bewegingen via elektromagnetische inductie. Dit meetprincipe vereist geen bewegende contacten, waardoor ze robuust, duurzaam en nauwkeurig werken. Inductieve sensoren worden vaak toegepast in systemen met luchtvering of in adaptieve chassis.

Een speciale uitvoering van deze inductieve sensoren is de door HELLA ontwikkelde CIPOS® -technologie (contactloze inductieve positiesensor). Deze technologie combineert de voordelen van inductie met speciaal ontwikkelde elektronica en garandeert een betrouwbare werking, zelfs onder de gebruikelijke belastingen in een voertuig.

Kenmerkende eigenschappen:

contactloos en slijtagevrij
ongevoelig voor magneetvelden
stabiliteit bij hoge temperaturen
bestand tegen trillingen, vocht en vuil
multi-kanaalstructuur voor redundante metingen

Sensoren met Hall-effect

Deze sensoren maken gebruik van een magnetisch veld dat verandert door beweging. Ook hier is geen sprake van beweegbare contacten. Hallsensoren zijn onderhoudsarm en betrouwbaar. Typische toepassingen zijn moderne voertuigen met xenon- of led-koplampen waarbij automatische lichthoogteregeling nodig is.

Toepassingsgebieden

Voertuigniveausensoren worden in verschillende voertuigsystemen gebruikt:

Gebruik	Doel	Betrokken systemen
Automatische lichthoogteregeling	Niet-verblindend lichtbeeld	Niveausensor + koplampregeleenheid
Luchtvering	Constante bodemvrijheid	Niveausensor + regeleenheid voor luchtvering
Dynamische chassisregeling	Comfort en rijstabiliteit	Niveausensor + demperregeling
Gebruik van aanhangwagens	Stabiel voertuigniveau en niet-verblindende verlichting bij belading	Niveausensor + automatische lichthoogteregeling of niveauregeling

Daarnaast kunnen draaihoeksensoren ook in andere omgevingen worden gebruikt, bijvoorbeeld in landbouwvoertuigen of bouwmachines. Hier worden ze bijvoorbeeld gebruikt voor het detecteren van de klepstand van aanhangers of de bakpositie van bouwmachines.

Storingsoorzaken en symptomen

Voertuigniveausensoren worden in het chassis gemonteerd en zijn daarom gedurende de gehele levensduur van het voertuig blootgesteld aan verschillende belastingen. Typische oorzaken van storingen of defecten zijn:

Mechanische beschadigingen: defecte of verbogen hefboomarmen, bijvoorbeeld door steenslag, botsingen of onjuiste montage.
Elektrische storingen: kabelbreuken, corroderende stekkerverbindingen of kortsluiting door binnendringend vocht. Ook interne storingen in de geïntegreerde schakeling kunnen leiden tot foutieve signalen of een storing.
Omgevingsinvloeden: Binnendringend water, zout of vuil kan de afdichtingen en de behuizing beschadigen.
Slijtage van potentiometers: Slijtage van het weerstandspad door continu gebruik bij oudere, mechanische sensoren.

Mogelijke symptomen:

In de instrumentengroep gaat een waarschuwingslampje branden
Bestuurdersinformatie of foutmeldingen met betrekking tot bestuurdersassistentie- of chassissystemen
Beperkte werking of storing van de automatische lichthoogteregeling
Ongebruikelijk rijgedrag bij adaptieve chassis (bijv. te hard of te zacht)
Activering van een noodprogramma in de regeleenheid

Voorbeeldweergave van de regeleenheden - diagnose

De werking van de voertuigniveausensor wordt bewaakt door de bovenliggende regeleenheid. Afhankelijk van het voertuigtype kan tijdens de diagnose niet alleen het storingsgeheugen worden uitgelezen, maar kunnen ook extra functies zoals het opvragen van parameters of schakelschema's worden weergegeven. Ook zijn er, afhankelijk van het type voertuig en de uitrusting, basisinstellingen voor de hoogte van het voertuig beschikbaar.

Voorbeeldweergave van het opvragen van het foutgeheugen

Voorbeeldweergave van bestuurdersinformatie in de instrumentengroep

Storingsgeheugen uitlezen

Met deze functie kunnen de in het regeleenheid opgeslagen foutcodes worden uitgelezen en gewist. Deze vermeldingen geven informatie over eventuele storingen in de voertuigniveausensor zelf, in de bekabeling of in de communicatie met de regeleenheid.

In ons voorbeeld is de volgende foutcode opgeslagen:

Foutcode 49 / C103715

Storing aanwezig
Bestuurdersinformatie in het voertuig: Luchtveer: Storing! Werkplaats opzoeken

Parameters

Met deze functie kunnen actuele waarden van de voertuigniveausensor worden weergegeven. Hieronder vallen bijvoorbeeld de vastgestelde hoogteafwijking ten opzichte van de standaardpositie (referentiehoogte van het voertuig) of de vastgestelde voertuighoogte (absoluut). Deze waarden zijn nuttig om het gedrag van de sensor tijdens het gebruik te beoordelen en afwijkingen te detecteren.

Zo kan worden gecontroleerd of de signalen van de linker en rechter niveausensor overeenkomen of dat er onaannemelijke waarden zijn die wijzen op een elektrisch of mechanisch defect.

Voorbeeld van de basisinstelling - standaardpositie opnieuw inleren

Basisinstellingen

Na werkzaamheden aan sensoren in het chassis of na het vervangen van chassisonderdelen kan het nodig zijn om de standaardpositie opnieuw in te stellen. Dit is de referentiehoogte waarop de regeleenheid zich baseert bij het regelen van het chassis. De regeleenheid neemt daarbij de actuele hoogteposities van alle vier de wielen als doelwaarden over.

Als de standaardpositie niet correct is ingesteld, kunnen de volgende problemen optreden:

verkeerde voertuighoogte (bijv. aan één kant hoger of lager)
foutmeldingen in de instrumentengroep
storingen in de automatische niveauregeling
verminderde rijdynamiek of comfort

Het inleren gebeurt afhankelijk van het voertuigtype en de uitrusting via de basisinstellingen in het diagnoseapparaat.

Voorbeeldweergave van een schakelschema - integratie van de voertuigniveausensoren in het boordnet van het voertuig. 1. Regeleenheid chassisregeling 2. Voertuigniveausensor rechtsvoor 3. Voertuigniveausensor linksachter 4. Voertuigniveausensor rechtsachter 5. Voertuigniveausensor linksvoor

Schakelschema's

Voor de foutopsporing kunnen systeemspecifieke schakelschema's uit de voertuiginformatie worden gebruikt. Hierop is de elektrische aansluiting van de voertuigniveausensoren en hun integratie in het boordnet van het voertuig te zien.

Op deze manier kunnen signaalpaden tussen de regeleenheid en sensoren worden gevolgd en kunnen mogelijke onderbrekingen of storingen gericht worden gevonden. Vooral bij complexe chassis- of verlichtingssystemen is het gebruik van schakelschema's een belangrijk hulpmiddel om foutenoorzaken snel en betrouwbaar op te sporen.

Onderhouds- en reparatie-instructies

De montage en demontage van de voertuigniveausensor mag alleen worden uitgevoerd door opgeleid vakpersoneel.
Voorafgaande aan de montage moet worden gecontroleerd of de sensor geschikt is voor het gebruiksdoel en de vereiste afmetingen, aansluitingen en eigenschappen bezit.
Na de montage moet de hoogte van het chassis met een geschikt diagnoseapparaat worden gecontroleerd. Daarbij moet worden gecontroleerd of de standaardpositie correct wordt herkend en of de sensorsignalen aannemelijk zijn. Vervolgens moet het storingsgeheugen worden gewist.
Afhankelijk van het voertuigtype en de uitgevoerde werkzaamheden kan het nodig zijn om de standaardpositie van het voertuig opnieuw af te stellen, zodat de actuele hoogtes als referentiewaarden worden overgenomen. Daarnaast kan het nodig zijn om voertuigspecifieke assistentiesystemen te kalibreren. Voor deze werkzaamheden is de ADAS CSC-tool van HELLA Gutmann een ideaal hulpmiddel, waarmee bestuurdersassistentiesystemen nauwkeurig en voor alle fabrikanten kunnen worden gekalibreerd.
De demontage-, montage- en veiligheidsinstructies van de betreffende voertuigfabrikant moeten hierbij strikt worden opgevolgd.
HELLA aanvaardt geen aansprakelijkheid voor schade die is ontstaan door ondeskundig gebruik of onjuiste montage.
De landspecifieke voorschriften inzake veiligheid op het werk, ongevallenpreventie en afvalverwerking moeten worden nageleefd.

De verschillende diagnosemogelijkheden zijn bij wijze van voorbeeld weergegeven voor het diagnoseapparaat mega macs X. De testdiepte en het aantal verschillende functies kunnen afhankelijk van de voertuigfabrikant en de systeemconfiguratie van de besturingseenheid variëren. Schema's, foto's en beschrijvingen zijn bedoeld om de tekst van het document nader toe te lichten en visueel te verduidelijken en kunnen niet worden gebruikt als basis voor voertuigspecifieke reparaties.

Onderdelenzoeker

Handmatige voertuigidentificatie OE-nr.

Onderdelenzoeker

Eenvoudige voertuigidentificatie met Kenteken Bepaal ook de reserveonderdelen met OE-nummers Gedetailleerde productinformatie Vind groothandels bij u in de buurt