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Dokumentenidentifikation DE10164948A1 20.09.2007
Titel Verfahren zur Regelung der Luftmenge in einem Niveauregulierungssystem
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE
Erfinder Römer, Matthias, Dipl.-Ing., 71155 Altdorf, DE;
Schweickhardt, Frank, Dipl.-Ing., 70193 Stuttgart, DE;
Sprengel, Thomas, Dipl.-Ing., 70180 Stuttgart, DE;
Scheerer, Hans, Dipl.-Ing., 73732 Esslingen, DE
DE-Anmeldedatum 11.12.2001
DE-Aktenzeichen 10164948
File number of basic patent 10160972.8
Offenlegungstag 20.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2007
IPC-Hauptklasse B60G 17/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60G 17/0185(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Luftmenge in einem geschlossenen, befüll- und entleerbaren pneumatischen Niveauregulierungssystem eines Fahrzeuges mit mindestens einem Drucksensor, einer Pumpe, mindestens einem Aktuator, mindestens einem Speicherbehälter und einer diese Aggregate verbindenden Schaltung und mindestens einem Niveausensor. Dazu ist im Fahrzeug ein Temperatursensor angeordnet, der die Umgebungstemperatur misst. Aus den Luftdrücken in den einzelnen Komponenten, dem Fahrzeugniveau und der Umgebungstemperatur wird die Luftmasse des Niveauregulierungssystems errechnet. Weiterhin wird aus dem Fahrzeugniveau, der Umgebungstemperatur und einer aus diesem Fahrzeugniveau heraus maximalen Niveauänderung eine fahrzeugspezifische Soll-Luftmasse und ein Soll-Luftdruck berechnet. Die Luftmasse wird erhöht, wenn der Ist-Luftdruck den Soll-Luftdruck unterschreitet, und wird verringert, wenn der Ist-Luftdruck den Soll-Luftdruck überschreitet.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Regelung der Luftmenge in einem geschlossenen Niveauregulierungssystem entwickelt, das in jedem Systemzustand eine Niveauregulierung innerhalb des geschlossenen Systems ermöglicht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Luftmenge in einem geschlossenen, befüll- und entleerbaren pneumatischen Niveauregulierungssystem eines Fahrzeuges mit mindestens einem Drucksensor, einer Pumpe, mindestens einem Aktuator, mindestens einem Speicherbehälter und einer diese Aggregate verbindenden Schaltung und mindestens einem Niveausensor, wobei der Drucksensor den Luftdruck in den einzelnen Komponenten des Niveauregulierungssystems misst.

In einer pneumatischen Niveauregulierung sind die Aktuatoren im allgemeinen Luftfedern, die zwischen dem einzelnen Rad und dem Fahrzeugaufbau an mindestens einer Fahrzeugachse angeordnet sind. Zum Anheben des Niveaus des Fahrzeugaufbaus wird die einzelne Luftfeder mit einer Druckquelle, beispielsweise einer Pumpe, die aus der Umgebung Luft ansaugt, oder einem Speicherbehälter verbunden. Zum Absenken des Fahrzeugaufbauniveaus wird die einzelne Luftfeder mit einer Drucksenke, beispielsweise der Umgebung, verbunden. Die Leistung der Pumpe bestimmt hierbei die Geschwindigkeit der Niveauanpassung. Die hierfür aufgebrachte Energie geht beim Absenken des Fahrzeugaufbaus durch das Ablassen der Luft in die Umgebung verloren.

Aus der nachveröffentlichten DE 100 55 108 ist eine Luftfederung mit einem geschlossenen Druckluftsystem bekannt. Bei diesem wird zum Anheben des Fahrzeugaufbauniveaus ein Speicherbehälter mit den Luftfedern verbunden. Beim Absenken des Fahrzeugaufbaus wird Luft aus den Luftfedern ggf. pumpenunterstützt in den Speicherbehälter gefördert. Ein Luftaustausch mit der Umgebung erfolgt nur, wenn die Druckdifferenzen zwischen den einzelnen Komponenten des Druckluftsystems für die gewünschte Niveauänderung nicht ausreichen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde, ein Verfahren zur Regelung der Luftmenge in einem geschlossenen Niveauregulierungssystem zu entwickeln, das in jedem Systemzustand eine Niveauregulierung innerhalb des geschlossenen Systems ermöglicht.

Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu ist am Fahrzeug ein Temperatursensor angeordnet, der die Umgebungstemperatur des Fahrzeuges misst. Aus den Luftdrücken in den einzelnen Komponenten, dem Fahrzeugniveau und der Umgebungstemperatur wird die Luftmasse des Niveauregulierungssystems errechnet. Weiterhin wird aus dem Fahrzeugniveau, der Umgebungstemperatur und einer aus diesem Fahrzeugniveau heraus maximalen Niveauänderung eine fahrzeugspezifische Soll-Luftmasse und ein Soll-Luftdruck berechnet. Die Luftmasse im Niveauregulierungssystem wird erhöht, wenn der Ist-Luftdruck den Soll-Luftdruck unterschreitet und die Luftmasse im Niveauregulierungssystem wird verringert, wenn der Ist-Luftdruck den Soll-Luftdruck überschreitet.

Die Luftmasse im Niveauregulierungssystem wird abhängig von den Parametern der Umgebungstemperatur, des aktuellen Niveaus des Fahrzeugaufbaus sowie der Luftdrücke in den einzelnen Komponenten so eingestellt, dass vom aktuellen Fahrzeugaufbauniveau aus eine maximale Niveauänderung ohne Luftaustausch mit der Umgebung möglich ist.

Hierfür wird in dem Zeitraum, in dem keine Niveauregulierung stattfindet, abhängig von den ermittelten Parametern die Luftmasse im Niveauregulierungssystem berechnet. Befindet sich das Niveau des Fahrzeugaufbaus beispielsweise in einer unteren Endlage, ist die maximale Niveauänderung ein Anheben des Fahrzeugaufbaus in die obere Endlage. Umgekehrt ist bei einem Fahrzeugaufbauniveau in der oberen Endlage die maximale Niveauänderung das Absenken des Fahrzeugaufbaus in die untere Endlage. Für die obere bzw. untere Endlage nach der Niveauänderung wird ebenfalls abhängig von der Umgebungstemperatur die Luftmasse berechnet. Hierbei sind die Geometriedaten der an der Niveauregulierung beteiligten Fahrzeugbauteile und die Gaskonstanten bei allen Berechnungen gleich. Aus dieser Berechnung ergibt sich eine erforderliche Luftmasse zum Anheben des Fahrzeugaufbaus bzw. eine maximal zulässige Luftmasse zum Absenken des Fahrzeuges. Bei einer Luftmasse dieser Größenordnung ist während des Niveauänderungsvorgangs immer eine Druckdifferenz zwischen dem Speicherbehälter und den einzelnen Komponenten gewährleistet, die von der Pumpe bewältigt werden kann.

Ist die Ist-Luftmasse geringer als die Soll-Luftmasse, wird mit Hilfe der Pumpe, die Luft aus der Umgebung ansaugt, die Luftmasse im System erhöht. Ist hingegen die Soll-Luftmasse geringer als die Ist-Luftmasse, wird die Masse beispielsweise mittels eines Ablassventils, das in die Umgebung abbläst, verringert.

Der Austausch von Luft mit der Umgebung erfolgt somit in der Regel außerhalb der Regelungszeit der Niveauregulierung.

Während der Niveauänderung findet kein Luftaustausch mit der Umgebung statt, die Niveauregulierung erfolgt innerhalb des geschlossenen Systems.

Im Notfall ist jedoch eine zusätzliche Luftzufuhr in das System möglich, wobei Luft mit Hilfe der Pumpe direkt in die Luftfedern gefördert wird. Auch ist im Notfall ein schnelles Absenken des Fahrzeugaufbaus durch Entleeren des Niveauregulierungssystems in die Umgebung möglich.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer schematisch dargestellten Ausführungsform.

1: Schaltung einer geschlossenen, befüll- und entleerbaren Niveauregulierung.

Die 1 zeigt die Schaltung einer geschlossenen, befüll- und entleerbaren Niveauregulierung. Diese ist beispielsweise Teil einer Luftfederung. Die Luftfederung umfasst eine Pumpe (20), einen Speicherbehälter (40) und z.B. vier weitgehend verlustfreie Luftfedern (50), wie sie bei luftgefederten Fahrzeugen in der Regel zwischen Fahrwerk und Fahrzeugaufbau eingebaut sind. Diese Baugruppen sind mittels einer Druckänderungsschaltung (30) und einer Druckverteilerschaltung (10) miteinander verbunden. Hierbei kann die Druckänderungsschaltung (30) in die Pumpe (20) integriert sein.

Die Druckänderungsschaltung (30) hat fünf äußere Anschlüsse (21, 22, 41, 43, 44). Der Anschluss (21) ist hierbei der Sauganschluss der Pumpe (20). Über den Pumpendruckanschluss (22) fördert die Pumpe (20) Luft in die Druckänderungsschaltung (30).

Der Anschluss (41) ist der Ansaug- und Abluftanschluss. Über diesen Anschluss (41) steht die Druckänderungsschaltung (30) mit der Umgebung in Verbindung, aus der Frischluft mit Hilfe der Pumpe (20) angesaugt wird und Luft aus dem Niveauregulierungssystem abgelassen wird.

Mittels der Anschlüsse (42) und (43) ist die Druckänderungsschaltung (30) mit der Verteilerschaltung (10) verbunden. Hierbei ist der Anschluss (42) ein Rücklaufluftanschluss und der Anschluss (43) ein Druckluftabschluss.

Über die Druckänderungsschaltung (30) wird in Kombination mit der Pumpe (20) beispielsweise zum einen das Ansaugen, Ablassen, Filtern und Trocknen der Druckluft realisiert und zum anderen der Druck der Luft im Niveauregulierungssystem erhöht. Zum Erzeugen von Druckluft saugt die Pumpe (20) zum einen an ihrem saugseitigen Eingang (21) über einen Frischluftanschluss (41), einen Filter (33), eine Saugleitung (44) und ein Rückschlagventil (37) aus der Umgebung Frischluft an. Zum anderen steht an der zur Pumpe (20) führenden Saugleitung (45) am Rücklaufluftanschluss (42) komprimierte Rücklauf- bzw. Brauchluft aus dem Speicherbehälter (40) oder den Luftfedern (50) an. Um ein Entweichen der am Rücklaufluftanschluss (42) anstehenden Rücklaufluft in die Umgebung zu verhindern, sperrt das Rückschlagventil (37) in Richtung auf den Filter (33) bzw. in Richtung auf den Frischluftanschluss (41).

Die von der Pumpe (20) verdichtete Luft wird über den druckseitigen Ausgang (22) in die Druckänderungsschaltung (30) eingespeist. Dort wird sie zum einen über einen Trockner (31) und ein federbelastetes Rückschlagventil (34) an einem Druckluftanschluss (43) zur Verfügung gestellt. Das Rückschlagventil (34) sperrt in Richtung auf den Trockner (31). Parallel zum Rückschlagventil (34) ist zwischen dem Trockner (31) und dem Druckluftanschluss (43) ein Drossel- oder Blendenventil (35) angeordnet.

Der Druckluftanschluss (43) ist zusätzlich über ein Rückschlagventil (36) mit der Saugleitung (45) verbunden. Das federbelastete Rückschlagventil (36) sperrt in Richtung auf die Saugleitung (45). Durch diese Anordnung können Regelvorgänge bei Druckgefälle ohne Energiezufuhr bzw. Pumpenlauf ablaufen. Hierbei ist auch eine zusätzliche Pumpenunterstützung (z.B. Quick Release) möglich.

Zwischen dem druckseitigen Ausgang (22) der Pumpe (20) und dem Trockner (31) ist eine Abluftleitung (46) angeschlossen, die über ein Ablassventil (32) geführt in der Saugleitung (44) zwischen dem Filter (33) und dem Rückschlagventil (37) einmündet. Das Ablassventil (32) ist ein 2/2-Wegeventil, das mit Hilfe einer mechanischen Rückstellfeder in Sperrstellung bzw. Ruhestellung gehalten wird. Bei Betätigung wird das Ventilglied elektromagnetisch und/oder druckgesteuert – als Überdruckventilfunktion – in die Durchflussstellung bewegt. Die für die Drucksteuerung notwendige Steuerleitung mündet zwischen dem Trockner (31) und dem Ventil (32) in die Abluftleitung (46).

Die Verteilerschaltung (10) verbindet mit ihren Anschlüssen die Luftfedern (50), den Speicherbehälter (40) und die Druckänderungsschaltung (30). Ein zentrales Bauteil der Verteilerschaltung (10) ist ein rückstellfederbelastetes 4/2-Wegeventil (11) mit zwei Durchgangsstellungen und einer elektromagnetischen Betätigung. Dieses Ventil wird auch als Hauptventil (11) bezeichnet.

In einer Ruhestellung A des Hauptventils (11) wird einerseits die von den Luftfedern (50) kommende Verteilerleitung (51) über die Saugleitung (45) mit dem saugseitigen Anschluss (22) der Pumpe (20) direkt verbunden. Andererseits wird der u.a. von der Druckseite der Pumpe (20) versorgte Druckluftanschluss (43) über die Speicherleitungen (47) und (48) mit dem Druckspeicher (40) verbunden.

In der Betätigungsstellung B des Hauptventils (11) wird der Speicherbehälter (40) mit der Saugseite der Pumpe (20) verbunden, während die Luftfedern (50) an der Druckseite der Pumpe (20) anliegen.

In der Speicherleitung (48) zwischen dem Hauptventil (11) und dem Speicherbehälter (40) sitzt ein sog. Speicherladeventil (12), das als elektromagnetisch betätigtes 2/2-Wegeventil mit Sperr-Nullstellung und mit mechanischer Federrückstellung ausgeführt ist.

In der zwischen dem Druckanschluss (43) und dem Hauptventil (11) verlaufenden Speicherleitung (47) ist ein Drucksensor (13) angeordnet.

In 1 ist in der Verbindungsleitung (51) vor jeder Luftfeder (50) je ein in Sperr-Nullstellung ausgeführtes 2/2-Wegeventil (52) angeordnet. Die beispielsweise rückstellfederbelasteten Ventile (52) haben eine elektromagnetische Betätigung. Die Wegeventile (52) können einzeln z.B. direkt an den Luftfedern (50) angeordnet sein. Alternativ hierzu können sie auch einzeln oder in einem Ventilblock zusammengefasst in der Verbindungsleitung (51) angeordnet sein. Selbstverständlich können die Wegeventile (52) auch in der Verteilerschaltung (10) integriert sein.

Der Betrieb der Luftfederung mit der Niveauregulierung lässt sich über fünf verschiedene Schaltzustände beschreiben. In einem ersten Schaltzustand ist die Pumpe (20) eingeschaltet. Das Ventil (11) steht in Stellung B und z.B. mindestens eines der 2/2-Wegeventile (52) in Durchflussstellung. In diesem Schaltzustand werden die Luftfedern (50) mit Luft aus der Umgebung oder beim in die Durchflussstellung geschalteten Speicherladeventil (12) aus dem Speicherbehälter (40) befüllt.

In einem zweiten Schaltzustand wird zur Entlastung bzw. zum Entleeren der Luftfedern (50) das entsprechende 2/2-Wegenventil (52) in die Durchflussstellung geschaltet und das Hauptventil (11) in der Stellung A gehalten. Das Speicherladeventil (12) wird in die Durchflussstellung geschaltet. Über das Rückschlagventil (36) bzw. über die Pumpe (20) wird dann Luft aus den Luftfedern (50) in den Speicherbehälter (40) gefördert.

Zum Befüllen des Speicherbehälters (40) mit Umgebungs- bzw. Frischluft werden in einem dritten Schaltzustand das Hauptventil (11) in die Stellung A und das Speicherladeventil (12) in die Durchflussstellung geschaltet. Die Pumpe (20) saugt nun über den Filter (33) und das Rückschlagventil (37) Luft aus der Umgebung an und fördert diese in den Speicherbehälter (40).

In einem vierten Schaltzustand werden zur Entleerung bzw. Entlastung des Speicherbehälters (40) das Speicherladeventil (12) und das Ablassventil (32) in die Durchflussstellung sowie das Hauptventil (11) in die Stellung A geschaltet. Die Luft strömt dann über die Drossel (35) zum Ansaug- und Abluftanschluss (41).

In einem fünften Schaltzustand werden zur Entleerung bzw. Entlastung der Luftfedern (50) das 2/2-Wegeventil (52) und das Ablassventil (32) in die Durchflussstellung sowie das Hauptventil (11) in die Stellung B geschaltet. Die Luft strömt dann über die Drossel (35) zum Abluftanschluss (41).

Bei Betrieb des Fahrzeuges werden die fünf Schaltzustände einzeln oder in Kombination aufgerufen.

Zum Anheben des Fahrzeugs mit Hilfe der Luftfedern (50) werden nacheinander kurzzeitig zunächst das Speicherladeventil (12) und die Ventile (11, 52) in die Betriebsstellung gebracht bzw. geöffnet. Hierbei wird jeweils – zeitlich getrennt voneinander – am zentralen Drucksensor (13) der Speicherdruck und der Luftfederdruck erfasst. während das Ventilglied des Hauptventils (11) in der Betriebsstellung B und die Ventile (52) geöffnet sind, wird das Speicherladeventil (12) geöffnet. Je nach Druckdifferenz zwischen dem Speicherbehälter (40) und den Luftfedern (50) strömt die Luft entweder über den Rücklaufluftanschluss (42) und das Rückschlagventil (36) oder unter Druckerhöhung über die Pumpe (20) zum Druckluftanschluss (43) und zu den Luftfedern (50). Ist das Sollniveau erreicht, werden alle Ventile (12, 52) geschlossen und ggf. die Pumpe (20) abgeschaltet.

Wenn das Fahrzeug abgesenkt werden soll, wird nach dem Druckmessvorgang für den Speicherbehälter (40) und die Luftfedern (50) das Ventilglied des Hauptventils (11) in die Ruhestellung A gebracht. Ist der Druck im Speicherbehälter (40) höher als in den Luftfedern (50), fördert die Pumpe (20) – bei geöffnetem Speicherladeventil (12) – die aus den Luftfedern (50) abgesaugte Luft über den Trockner (31), das Rückschlagventil (34) und das Ventil (12) in den Speicherbehälter (40). Wird durch den zentralen Drucksensor (13) ein ungünstig hoher Systemdruck ermittelt, kann Luft aus dem Speicher (40) oder aus den Luftfedern (50) über die Drossel (35), den Trockner (31) und das Ablassventil (32) abgelassen werden.

Ist der Druck im Speicherbehälter (40) niedriger als in den Luftfedern (50), strömt ggf. pumpenunterstützt die Druckluft über das Hauptventil (11) und die Speicherleitungen (47, 48) in den Speicherbehälter (40).

Beim Start des Fahrzeugmotors werden beispielsweise die Temperatursensoren der Ansaugluft (63) und der Motoröltemperatur miteinander verglichen. Hierbei entspricht die Temperatur der Ansaugluft der Umgebungstemperatur des Fahrzeuges. Sind die an beiden Sensoren ermittelten Temperaturen annähernd identisch, handelt es sich um einen Kaltstart.

Während des Startvorganges wird das Fahrzeugniveau gemäß des Fahrerwunsches oder z.B. programmgesteuert eingestellt.

Nach dem Losfahren wird weiter die Umgebungstemperatur des Fahrzeuges überwacht. Sinkt beispielsweise nach fünf Minuten, wenn das Fahrzeug z.B. eine Tiefgarage mit Temperaturen um +10°C verlassen hat, die Umgebungstemperatur stark ab, nimmt das Volumen der in den Luftfedern (50) eingeschlossenen Luft ab. Beispielsweise sinkt das Volumen eines Gases bei einer Abkühlung von 0°C auf –40°C um etwa 15%. Der Fahrzeugaufbau sinkt ab. Die Niveauregulierung spricht an und hebt den Fahrzeugaufbau wieder auf den voreingestellten Wert. Beim Absenken des Fahrzeugaufbaus und beim Niveauausgleich verringert sich die Dichte der Luft im Speicherbehälter (40). Einer gleichbleibenden Luftmasse steht jetzt ein höheres Volumen zur Verfügung.

An den einzelnen Komponenten des Niveauregulierungssystems wird nun nacheinander der Luftdruck am Drucksensor (13) gemessen.

Mit den Werten der Umgebungstemperatur, des Fahrzeugaufbauniveaus, der Gaskonstanten und der einzelnen Luftdrücke wird die Masse der Luft im Niveauregulierungssystem berechnet.

Beispielsweise wurde bei Fahrtbeginn der Fahrzeugaufbau ganz abgesenkt, um auf einer geräumten, aber stellenweise glatten Fahrbahn sicher zu fahren. Nach einiger Zeit wird das Fahrzeug z.B. auf eine ungeräumte, tiefverschneite Piste gefahren. Das Fahrzeugniveau müsste dann beispielsweise in die maximale Stellung angehoben werden.

Aus dem aktuellen Fahrzeugaufbauniveau heraus wird die maximal mögliche Niveauänderung berechnet. Aus dem neuen Fahrzeugaufbauniveau, der Umgebungstemperatur und dem erforderlichen Luftdruck für die Niveauänderung wird die erforderliche Luftmasse für die Niveauänderung vom niedrigsten zum höchsten Niveau ermittelt. Hieraus ergibt sich z.B. über die Umgebungstemperatur und die Gaskonstanten der erforderliche Druck im Speicherbehälter (40), der für diese Niveauänderung vorzuhalten ist.

Ist der über den Drucksensor (13) ermittelte Luftdruck niedriger als dieser erforderliche Druck, kann das Niveauregulierungssystem diesen Regelungsvorgang nur durch Ansaugen von Luft aus der Umgebung und nur mit geringer Regelgeschwindigkeit ausführen. Der Systemdruck wird daher erhöht. Hierfür fördert die Pumpe (20) Luft aus der Umgebung in den Speicherbehälter (40). Dieser Vorgang geschieht in einem Zeitraum, in dem beispielsweise keine Niveauregulierung stattfindet. Der Luftdruck und die Luftmasse in den Luftfedern (50) bleibt hierbei unverändert. Hat der Luftdruck des Speicherbehälters (40) den erforderlichen Druck erreicht, wird das Speicherladeventil (12) wieder geschlossen und die Pumpe (20) abgeschaltet.

Beim Betrieb des Fahrzeuges beispielsweise in einer Wüste treten hohe Temperaturschwankungen zwischen Tages- und Nachttemperaturen auf. Nachts liegt die Umgebungstemperatur z.B. bei etwa +10°C. Tagsüber kann die Temperatur im Bereich der Luftfedern wegen der hohen Umgebungstemperatur und ggf. auch wegen der Motorwärme beispielsweise auf +100°C ansteigen. Hierbei nimmt das Volumen der Luft in den Luftfedern (50) beispielsweise um etwa 32% zu. Der Fahrzeugaufbau wird angehoben.

Die Niveauänderung des Fahrzeugaufbaus wird mittels des Niveauregulierungssystems ausgeglichen. Im Speicherbehälter (40) wird hierdurch die Luftmasse erhöht, der Druck im Speicherbehälter (40) steigt an.

Fährt dieses Fahrzeug beispielsweise im Gelände, ist z.B. das Niveau des Fahrzeugaufbaus angehoben. Aus den Luftdrücken der einzelnen Komponenten, aus dem Fahrzeugaufbauniveau sowie der Umgebungstemperatur wird auch in diesem Fall die Luftmasse im Niveauregulierungssystem berechnet. Die maximale Niveauänderung ist dann ein Absenken des Fahrzeugaufbaus in eine untere Endlage. Für diese Endlage wird ebenfalls die erforderliche Luftmasse berechnet. Hieraus ergibt sich ein maximal zulässiger Druck der Luft im System, bei dem diese Niveauänderung ohne äußeren Ausgleich der Luftmasse noch durchgeführt werden kann. Ist der ermittelte Luftdruck im System höher als dieser Druck, kann diese Niveauänderung im geschlossenen System selbst pumpenunterstützt nicht durchgeführt werden. Es wird nun unter beispielsweise regelmäßiger Kontrolle der Luftdrücke Luft aus dem Speicherbehälter (40) in die Umgebung abgelassen und hierdurch der Luftdruck und die Luftmasse im Niveauregulierungssystem verringert. Der Luftdruck und die Luftmasse in Luftfedern (50) bleibt hierbei unverändert. Dieser Vorgang wird beendet, wenn der Ist-Luftdruck im Speicherbehälter (40) dem Soll-Luftdruck entspricht.

Sitzt das Fahrzeug beispielsweise im Gelände auf, kann es zum Freikommen erforderlich sein, den Fahrzeugaufbau weiter anzuheben. Reicht hierfür die Luftmasse im Speicherbehälter (40) z.B. noch nicht aus, kann die Anpassung der Systemluftmasse in den Luftfedern (50) erfolgen. Die Pumpe (20) saugt dann Luft über das Rückschlagventil (37) aus der Umgebung an und fördert diese in die Luftfedern (50). Die Luftmasse im Niveauregulierungssystem wird so ohne eine Unterbrechung des Niveauregulierungsvorganges erhöht.

Ist beispielsweise ein schnelles Absenken des Fahrzeugaufbaus, z.B. eine Quick-release-Funktion, zu erwarten, kann das Niveauregulierungssystem hierauf bereits vor dem eigentlichem Niveauabsenkungsvorgang vorbereitet werden. Hierfür wird beim angehobenen Fahrzeugaufbauniveau die Luftmasse im Niveauregulierungssystem verringert. Nach der Absenkung des Luftdruckes im Speicherbehälter (40) strömt beim Ablassen des Fahrzeugaufbaus die Luft von den Luftfedern (50) über das Hauptventil (11) in der Stellung A, das Rückschlagventil (36) und das Speicherladeventil (12) in den Speicherbehälter (40), ggf. unterstützt durch die Pumpe (20). Ein während des schnellen Absenkens zeitaufwendiges Ablassen der Luft über die Drossel (35) und das Ablassventil (32) entfällt.

Liegt das Fahrzeugaufbauniveau beispielsweise in einer mittleren Stellung, wird der Luftdruck im Niveauregulierungssystem so weit erhöht, dass ein weiteres Anheben des Fahrzeugaufbauniveaus möglich ist. Soll aus dieser Position heraus der Fahrzeugaufbau jedoch abgesenkt werden, wird die aus den Luftfedern (50) rückströmende Luft mit Hilfe der Pumpe (20) zusätzlich in den Speicherbehälter (40) gefördert. Nach Beendigung der Niveauanpassung wird dann die Luftmasse im Niveauregulierungssystem angepasst.

Der Austausch von Luft mit der Umgebung erfolgt somit außerhalb der Regelungszeit. Die Anzahl dieser energetisch ungünstigen Austauschvorgänge ist auf ein Minimum beschränkt.

Die erforderlichen und die zulässigen Luftmassen und Luftdrücke können einen großen Toleranzbereich aufweisen. So wird ein übermäßiges Ansprechen der Regelung vermieden.

Gleichzeitig wird mittels der Kontrolle der Luftmasse der Einfluss der Einfederung eines Rades bei der Ermittlung der Berechnungsparameter vermindert. Die Genauigkeit der Regelung wird dadurch erhöht. Auch können fahrzeugspezifische Grenzdrücke definiert sein, bei denen das Niveauregulierungssystem nach außen hin zum Befüllen oder Entleeren geöffnet wird.

Die Anpassung der Luftmasse erfolgt z.B. nach jedem Kaltstart des Fahrzeuges. Sie kann aber zusätzlich auch ggf. nach festgelegten Zeitintervallen, nach jedem Be- und/oder Entladen, nach jeder Niveauregulierung, bei Temperaturschwankungen, auf Fahrerwunsch, etc. erfolgen. Die Ermittlung der einzelnen Luftdrücke findet in der Regel in den Zeiträumen statt, in denen keine Niveauregulierung abläuft. Sollte dennoch das Fahrzeugaufbauniveau während der Ermittlung des Luftdrucks geändert werden, wird der Vorgang der Luftmassenanpassung unterbrochen. Nach erfolgter Änderung des Fahrzeugaufbauniveaus wird dann die Luftmengenanpassung erneut durchgeführt oder ggf. fortgesetzt.

Während der Ermittlung des Luftmenge kann beispielsweise auch eine Leckage des Niveauregulierungssystems festgestellt werden. Bei einer Leckage ist beispielsweise die Luftmasse im Niveauregulierungssystem geringer als die nach dem letzten Anpassungsvorgang eingestellte Luftmasse. Mittels eines Vergleichs der Luftdrücke der einzelnen Komponenten kann der Ort der Leckage eingegrenzt werden. wird eine Leckage dann festgestellt, wird z.B. das Niveauregulierungssystem abgeschaltet und eine Fehlermeldung ausgegeben.

Zur Bestimmung der erforderlichen oder benötigten Luftmasse können auch zusätzliche fahrdynamische Parameter ausgewertet werden. So kann z.B. eine Überwachung der Geschwindigkeit bewirken, dass die Luftmasse im Niveauregulierungssystem einen Grenzwert nicht überschreitet. Beispielsweise ist dann ein unbeabsichtigtes, sicherheitsgefährdendes Anheben des Fahrzeugaufbauniveaus bei hohen Fahrgeschwindigkeiten gesperrt.

Die Luftmasse passt sich den sich langfristig ändernden Umgebungseinflüssen wie Druck oder Temperatur an. Das Verhalten des Systems ist somit unabhängig von den jeweiligen geografischen und klimatischen Bedingungen am Einsatzort.

Weiterhin lässt sich durch Registrierung der Fahrergewohnheiten eine Adaption des Solldrucks an die Gewohnheiten oder Wünsche des einzelnen Fahrers durchführen. Dies kann sowohl durch geeignete Algorithmen als auch durch eine Wahleinrichtung verwirklicht sein.

Im gesamten System kann anstelle von Druckluft auch jedes für die vorliegenden Zwecke brauchbare andere Gas verwendet werden.

10
Verteilerschaltung
11
Hauptventil
12
Speicherladeventil
13
Drucksensor
20
Pumpe, Kompressor
21
Pumpensauganschluss
22
Pumpendruckanschluss
30
Druckänderungsschaltung
31
Trockner
32
Ablassventil
33
Filter
34
Rückschlagventil, federbelastet
35
Drossel
36
Rückschlagventil, federbelastet
37
Rückschlagventil, federbelastet
38
Heizung
40
Speicherbehälter
41
Frischluftanschluss, Ansaug- und Abluftanschluss
42
Rücklaufluftanschluss
43
Druckluftanschluss
44
Saugleitung
45
Saugleitung
46
Abluftleitung
47
Speicherleitung
48
Speicherleitung
50
Luftfedern
51
Verteilerleitung
52
2/2-Wegeventile
60
Auswerteeinheit
62
Niveausensoren
63
Temperatursensor Umgebungsluft, Temperatursensor Ansaugluft


Anspruch[de]
Verfahren zur Regelung der Luftmenge in einem geschlossenen, befüll- und entleerbaren pneumatischen Niveauregulierungssystem eines Fahrzeuges mit mindestens einem Drucksensor, einer Pumpe, mindestens einem Aktuator, mindestens einem Speicherbehälter und einer diese Aggregate verbindenden Schaltung und mindestens einem Niveausensor, wobei der Drucksensor den Luftdruck in den einzelnen Komponenten des Niveauregulierungssystems misst, dadurch gekennzeichnet,

– dass am Fahrzeug ein Temperatursensor (63) angeordnet ist, der die Umgebungstemperatur des Fahrzeuges misst,

– dass aus den Luftdrücken in den einzelnen Komponenten (40, 50), dem Fahrzeugniveau und der Umgebungstemperatur die Luftmasse des Niveauregulierungssystems errechnet wird,

– dass aus dem Fahrzeugniveau, der Umgebungstemperatur und einer aus diesem Fahrzeugniveau heraus maximalen Niveauänderung eine fahrzeugspezifische Soll-Luftmasse und ein Soll-Luftdruck berechnet wird,

– dass die Luftmasse im Niveauregulierungssystem erhöht wird, wenn der Ist-Luftdruck den Soll-Luftdruck unterschreitet und

– dass die Luftmasse im Niveauregulierungssystem verringert wird, wenn der Ist-Luftdruck den Soll-Luftdruck überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturermittlung und der Luftmengenausgleich im Niveauregulierungssystem nach dem Start des Fahrzeuges erfolgt. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Notfall die Pumpe (20) während der Niveauregulierung Luft aus der Umgebung in die Aktuatoren (50) fördert. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Notfall das Niveauregulierungssystem Luft aus den Aktuatoren (50) in die Umgebung ablässt. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Niveauregulierungssystem bei Differenzen der Luftmasse zweier einander folgender Luftmassenbestimmungen eine Leckage diagnostiziert. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der erforderlichen oder zulässigen Luftmasse zusätzlich fahrdynamische Parameter ausgewertet werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der erforderlichen oder zulässigen Luftmasse zusätzlich fahrerspezifische Parameter ausgewertet werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Niveauregulierungssystem nur ein zentraler Drucksensor (13) angeordnet ist.






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