DE10033046A1 - Pneumatic suspension regulation unit for motor vehicles has sensor system to detect load on individual wheels and issue signals for spring adjustment dependent upon loads - Google Patents

Pneumatic suspension regulation unit for motor vehicles has sensor system to detect load on individual wheels and issue signals for spring adjustment dependent upon loads

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Abstract

The regulation unit incorporates a device for selective changing of the air pressure in the pneumatic springs (6,7,8,9). The load on individual vehicle wheels (2,3,4,5) is detected by a sensor system (20,21), and the springs are adjusted dependent upon the measured wheel loads. The system incorporates sensors to detect tire pressures, deformations in the side walls of the tires, or tensions in the suspension (19) of individual wheels, or whether changes in wheel load are caused by acceleration/ deceleration, or by cornering or transverse movements.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelungseinrichtung zur Regelung einer mehrere Luftfedern aufweisenden Luftfederung eines Radfahrzeuges, umfassend eine Einrichtung zur Veränderung des Luftdrucks in den Luftfedern, mittels der die Luftfedern selektiv einstellbar sind.The invention relates to a control device for controlling a plurality of air springs having air suspension of a wheeled vehicle, comprising a device for Change in air pressure in the air springs, by means of which the air springs are selective are adjustable.

Kraftfahrzeuge werden zur Verbesserung des Fahrkomforts zunehmend mit Luftfedern ausgerüstet. Bei Temperaturschwankungen und damit unterschiedlicher Ausdehnung der Luft in den Federn kann es dazu kommen, daß an den Rädern unterschiedliche Radaufstandskräfte vorherrschen. Entsprechendes gilt bei einer ungleichmäßigen Fahrzeugbeladung. Im Extremfall können die Radaufstandskräfte bzw. Radlasten so unterschiedlich sein, daß das Fahrzeug im wesentlichen nur auf drei Rädern steht.Motor vehicles are increasingly using air springs to improve driving comfort equipped. With temperature fluctuations and thus different expansion of the Air in the springs can cause the wheels to differ Wheel contact forces prevail. The same applies to an uneven Vehicle load. In extreme cases, the wheel contact forces or wheel loads can do so be different that the vehicle is essentially only on three wheels.

Außerdem müssen Luftfedern bei der Montage des betreffenden Fahrzeuges kalibriert werden, um unterschiedliche Radlasten an den Fahrzeugrädern zu vermeiden. Der Kalibriervorgang ist relativ zeit- und kostenaufwendig.In addition, air springs must be calibrated when installing the vehicle in question to avoid different wheel loads on the vehicle wheels. The Calibration is relatively time-consuming and costly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelungseinrichtung zu schaffen, die die Einstellung gleicher Radlasten bei einer Luftfederung eines Radfahrzeuges sicherstellt und die aufwendige Kalibrierung der Luftfedern bei der Montage überflüssig macht.The invention has for its object to provide a control device that the setting of the same wheel loads for air suspension of a wheeled vehicle ensures and the time-consuming calibration of the air springs during assembly is unnecessary makes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Regelungseinrichtung der eingangs genannten Art mit einem die jeweilige Radlast der einzelnen Räder des Fahrzeuges erfassenden Sensorsystem kombiniert wird, derart, daß die Regelungs­ einrichtung die Luftfedern in Abhängigkeit der erfaßten Radlasten einstellt. This object is achieved in that a control device of the type mentioned with a the respective wheel load of the individual wheels Vehicle detecting sensor system is combined so that the control device adjusts the air springs depending on the detected wheel loads.  

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung besteht darin, daß das Sensorsystem aus Sensoren aufgebaut ist, die die Verformung der Reifenseitenwand des jeweiligen Fahrzeugrades erfassen. Mit einem solchen Sensorsystem lassen sich die vorherrschenden Radlasten zuverlässig ermitteln.There is a preferred embodiment of the control device according to the invention in that the sensor system is made up of sensors that detect the deformation of the Detect the tire sidewall of the respective vehicle wheel. With one Sensor system, the prevailing wheel loads can be reliably determined.

Alternativ kann die Radlast an den einzelnen Fahrzeugrädern auch durch Sensoren erfaßt werden, die die Zug-/Druckspannungen an den jeweiligen Radaufhängungen der einzelnen Fahrzeugräder erfassen. Auch ein solches Sensorsystem ermöglicht eine zuverlässige Ermittlung der jeweils vorherrschenden Radlasten. Die Sensoren können insbesondere in Form von Dehnungsmeßstreifen realisiert sein.Alternatively, the wheel load on the individual vehicle wheels can also be determined by sensors are detected, the tensile / compressive stresses on the respective wheel suspensions of the capture individual vehicle wheels. Such a sensor system also enables one reliable determination of the prevailing wheel loads. The sensors can in particular in the form of strain gauges.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Erfassung der Radlast an den einzelnen Fahrzeugrädern besteht in Sensoren, die die Zug-/Druckspannungen an mindestens einem Verbindungssteg zwischen Reifen und Achse eines Fahrzeugrades erfassen, und in Mitteln zur berührungslosen Übertragung der bei der Umdrehung des Fahrzeugrades erfaßten Meßwerte für Zug-/Druckspannungen des Verbindungssteges an eine Auswerteeinrichtung. Auch hierzu können vorzugsweise Dehnungsmeßstreifen verwendet werden. Die berührungslose Übertragung der Meßwerte kann beispielsweise induktiv oder über ein frequenzmoduliertes Signal erfolgen.Another advantageous way of detecting the wheel load on the individual Vehicle wheels consist of sensors that measure the tensile / compressive stresses at least detect a connecting web between the tire and the axle of a vehicle wheel, and in means for the contactless transmission of the rotation of the vehicle wheel measured values for tensile / compressive stresses of the connecting web to a Evaluation. Strain gauges can also be used for this purpose be used. The contactless transmission of the measured values can, for example inductively or via a frequency-modulated signal.

Wie eingangs bereits erwähnt, kann das Vorliegen unterschiedlicher Radlasten verschiedene Gründe haben. Insbesondere kann der Unterschied zwischen den Radlasten temperaturbedingt sein. Es ist beispielsweise möglich, daß ein Abschnitt des Fahrzeugs über längere Zeit unmittelbar der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist, während der restliche Teil des Fahrzeugs im Schatten steht. Liegt nun eine Luftfeder in dem durch die Sonnenstrahlung erwärmten Fahrzeugabschnitt, so kann sich an dem betreffenden Fahrzeugrad durch die temperaturbedingte Ausdehnung der Luft in der Luftfeder eine relativ hohe Radlast ergeben. Um diese vergleichsweise hohe Radlast zu verringern, könnte durch die Regelungseinrichtung aus der betreffenden Luftfeder ein Teil der Luft abgelassen werden, so daß die an den Rädern vorliegenden Radlasten danach wieder im wesentlichen gleich sind. Alternativ könnte zum Ausgleich der Radlasten auch Luft in die eine geringere Radlast erzeugenden Luftfedern gepumpt werden.As already mentioned at the beginning, the presence of different wheel loads can have different reasons. In particular, the difference between the Wheel loads may be caused by temperature. For example, it is possible that a section of the Vehicle is exposed to direct sunlight for a long period of time the rest of the vehicle is in the shade. Now there is an air spring in the the section of the vehicle warmed up by solar radiation, it can affect the relevant Vehicle wheel due to the temperature-related expansion of the air in the air spring result in relatively high wheel load. To reduce this comparatively high wheel load, could part of the air from the air spring in question by the control device be drained so that the wheel loads on the wheels are then restored are essentially the same. Alternatively, air in could also be used to balance the wheel loads the air springs producing a lower wheel load are pumped.

Im Fahrbetrieb können sich unterschiedliche Radlasten an den einzelnen Rädern des Fahrzeuges allerdings auch durch Brems- oder Beschleunigungsvorgänge und/oder durch Kräfte infolge einer Kurvenfahrt oder Querbewegung des Fahrzeuges ergeben. Bei einer Kurvenfahrt wäre es aber nicht unbedingt sinnvoll, aus der Luftfeder des die höchste Radlast aufweisenden Rades Luft abzulassen bzw. zusätzliche Luft in die Luftfeder des die geringste Radlast aufweisenden Rades zu pumpen.When driving, different wheel loads on the individual wheels of the Vehicle, however, also by braking or accelerating and / or  caused by forces due to cornering or lateral movement of the vehicle. at when cornering it would not necessarily make sense, from the air spring of the venting air with the highest wheel load or additional air into the Pump air spring of the wheel with the lowest wheel load.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, daß das Sensorsystem der Regelungseinrichtung erfaßt, ob eine Veränderung der Radlast an den einzelnen Rädern durch eine Verzögerung oder Beschleunigung des Fahrzeuges und/oder durch eine Kurvenfahrt oder Querbewegung des Fahrzeuges bedingt ist, und in einem solchen Fall ein entsprechendes Signal an die Regelungseinrichtung abgibt, worauf die Regelungseinrichtung die Luftfedern nicht oder nach einem vorgegebenen spezifischen Algorithmus in Abhängigkeit der erfaßten Radlasten verstellt. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn die Regelungseinrichtung mit einer Datenanalyseeinrichtung versehen ist.According to a further embodiment of the invention it is therefore proposed that the Sensor system of the control device detects whether there is a change in the wheel load the individual wheels by decelerating or accelerating the vehicle and / or is caused by cornering or transverse movement of the vehicle, and in in such a case sends a corresponding signal to the control device, whereupon the control device does not use the air springs or according to a predetermined one specific algorithm adjusted depending on the detected wheel loads. In this Context, it is useful if the control device with a Data analysis device is provided.

Des weiteren kann die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung Sensoren aufweisen, die den Reifendruck an den einzelnen Fahrzeugrädern erfassen. Somit kann die Einstellung der Luftfedern zusätzlich auch in Abhängigkeit des in den Reifen jeweils herrschenden Reifendrucks erfolgen.Furthermore, the control device according to the invention can have sensors which record the tire pressure on the individual vehicle wheels. Thus, the Adjustment of the air springs also depending on what is in the tires prevailing tire pressure.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to an exemplary embodiment Drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung in schematischer Darstellung, und Fig. 1 is a plan view of a motor vehicle with a control device according to the invention in a schematic representation, and

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die Innenseite eines Fahrzeugrades mit an dessen Aufhängung angeordneten Sensoren in schematischer Darstellung. Fig. 2 is a side view of the inside of a vehicle wheel with sensors arranged on its suspension in a schematic representation.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Kraftfahrzeug 1 ist mit einer Luftfederung ausgerüstet. Den Fahrzeugrädern 2, 3, 4, 5 ist jeweils eine Luftfeder 6, 7, 8, 9 mit integriertem Stoßdämpfer zugeordnet. Alternativ können die Luftfedern auch mit separaten Stoßdämpfern kombiniert sein. Die Luftfedern 6, 7, 8, 9 sind über Luftleitungen 10, 11, 12, 13 an eine Luftversorgungseinheit 14 mit integrierter Steuerelektronik angeschlossen. The motor vehicle 1 shown schematically in FIG. 1 is equipped with air suspension. The vehicle wheels 2 , 3 , 4 , 5 are each assigned an air spring 6 , 7 , 8 , 9 with an integrated shock absorber. Alternatively, the air springs can also be combined with separate shock absorbers. The air springs 6 , 7 , 8 , 9 are connected via air lines 10 , 11 , 12 , 13 to an air supply unit 14 with integrated control electronics.

Aus der Verformung der Reifenseitenwand läßt sich mittels eines speziellen Algorithmus die an dem jeweiligen Rad 2, 3, 4 bzw. 5 herrschende Radlast ermitteln. Die Reifenseitenwand enthält hierzu ein der Gummimischung zugegebenes Magnetpulver, das in zwei konzentrischen Ringen 15, 16 abwechselnd in Nord- und Südpole magnetisiert wird (in Fig. 2 als dunkle und helle Bereiche 17 bzw. 18 dargestellt). An der Radaufhängung 19 sind zwei Sensoren 20, 21 befestigt, die das durch den drehenden Reifen 2 hervorgerufene zeitlich veränderte magnetische Feld erfassen. Die auf den Reifen 2 wirkenden Kräfte, insbesondere die Radlast, verändern die relative Position (zeitliche Differenz D) und die Amplituden A der Sensorsignale (vgl. linker Kasten in Fig. 2).From the deformation of the tire sidewall, the wheel load prevailing on the respective wheel 2 , 3 , 4 or 5 can be determined using a special algorithm. For this purpose, the tire sidewall contains a magnetic powder added to the rubber mixture, which is magnetized alternately in north and south poles in two concentric rings 15 , 16 (shown in FIG. 2 as dark and light areas 17 and 18 , respectively). On the wheel suspension 19 , two sensors 20 , 21 are attached, which detect the time-changing magnetic field caused by the rotating tire 2 . The forces acting on the tire 2 , in particular the wheel load, change the relative position (time difference D) and the amplitudes A of the sensor signals (see left box in FIG. 2).

Die durch die Sensoren 20, 21 erzeugten Signale werden zunächst einer Signalaufbereitung 22 zugeführt und dann an eine Datenverarbeitungseinheit 23 weitergeleitet, wo aus ihnen die auf den jeweiligen Reifen 2, 3, 4, 5 wirkende Radlast berechnet wird. Von der Datenverarbeitungseinheit 23, die mit einer Datenanalyseeinheit. 24 versehen ist, gefangen die berechneten Daten zu einer Regelungseinheit 25, die mit der Luftversorgungseinheit 14 verbunden ist. Die Regelungseinheit 25 gibt in Abhängigkeit der berechneten Radlasten an die Luftversorgungseinheit 14 Stellsignale zur selektiven Einstellung der Luftfedern 6, 7, 8, 9 ab. Auf diese Weise wird das in der jeweiligen Luftfedern 6, 7, 8, 9 enthaltene Luftvolumen und damit der Druck in Abhängigkeit der ermittelten Radlast verändert.The signals generated by the sensors 20 , 21 are first fed to a signal processor 22 and then forwarded to a data processing unit 23 , from which the wheel load acting on the respective tires 2 , 3 , 4 , 5 is calculated. From the data processing unit 23 with a data analysis unit. 24 is provided, the calculated data is captured to a control unit 25 which is connected to the air supply unit 14 . The control unit 25 emits control signals for the selective adjustment of the air springs 6 , 7 , 8 , 9 to the air supply unit 14 as a function of the calculated wheel loads. In this way, the air volume contained in the respective air springs 6 , 7 , 8 , 9 and thus the pressure are changed depending on the wheel load determined.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind verschiedene Varianten denkbar, die von dem Erfindungsgedanken auch bei grundsätzlich abweichender Gestaltung Gebrauch machen. So kann die Radlast an den einzelnen Rädern 2, 3, 4, 5 beispielsweise auch mittels Sensoren, vorzugsweise Dehnungsmeßstreifen erfaßt werden, die die Zug-/Druckspannungen an den jeweiligen Radaufhängungen 19 der einzelnen Räder 2, 3, 4, 5 erfassen.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described above. Rather, different variants are conceivable that make use of the inventive idea even with a fundamentally different design. For example, the wheel load on the individual wheels 2 , 3 , 4 , 5 can also be detected by means of sensors, preferably strain gauges, which detect the tensile / compressive stresses on the respective wheel suspensions 19 of the individual wheels 2 , 3 , 4 , 5 .

Alternativ können auch Sensoren verwenden werden, die die Zug-/Druckspannungen an mindestens einem Verbindungssteg zwischen Reifen und Achse eines Rades erfassen. Diesen Sensoren können vorzugsweise Mittel zur berührungslosen Übertragung der bei der Umdrehung des Fahrzeugrades erfaßten Meßwerte an eine Auswerteeinrichtung zugeordnet werden.Alternatively, sensors can also be used that detect the tensile / compressive stresses Detect at least one connecting web between the tire and the axle of a wheel. These sensors can preferably have means for the contactless transmission of the  measured values of the rotation of the vehicle wheel to an evaluation device be assigned.

Claims (6)

1. Regelungseinrichtung zur Regelung einer mehrere Luftfedern (6, 7, 8, 9) aufweisenden Luftfederung eines Radfahrzeuges, umfassend eine Einrichtung zur Veränderung des Luftdrucks in den Luftfedern (6, 7, 8, 9), mittels der die Luftfedern selektiv einstellbar sind, gekennzeichnet durch ein die jeweilige Radlast der einzelnen Räder (2, 3, 4, 5) des Fahrzeuges (1) erfassendes Sensorsystem (20, 21), wobei die Regelungseinrichtung die Luftfedern (6, 7, 8, 9) in Abhängigkeit der erfaßten Radlasten einstellt.1. Control device for controlling a pneumatic suspension of a wheeled vehicle having a plurality of air springs ( 6 , 7 , 8 , 9 ), comprising a device for changing the air pressure in the air springs ( 6 , 7 , 8 , 9 ), by means of which the air springs can be selectively adjusted, characterized by a sensor system ( 20 , 21 ) detecting the respective wheel load of the individual wheels ( 2 , 3 , 4 , 5 ) of the vehicle ( 1 ), the control device regulating the air springs ( 6 , 7 , 8 , 9 ) as a function of the detected wheel loads established. 2. Regelungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das SensorsystemSensoren (20, 21) aufweist, die die Verformung der Reifenseitenwand des jeweiligen Fahrzeugrades (2, 3, 4, 5) erfassen.2. Control device according to claim 1, characterized in that the sensor system has sensors ( 20 , 21 ) which detect the deformation of the tire side wall of the respective vehicle wheel ( 2 , 3 , 4 , 5 ). 3. Regelungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem Sensoren aufweist, die die Zug-/Druckspannungen an mindestens einem Verbindungssteg zwischen Reifen und Achse eines Fahrzeugrades erfassen, sowie Mittel zur berührungslosen Übertragung der bei der Umdrehung des Fahrzeugrades erfaßten Meßwerte für Zug-/Druckspannungen des Verbindungssteges an eine Auswerteeinrichtung.3. Control device according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor system has sensors which the Tensile / compressive stresses on at least one connecting web between tires and detect the axis of a vehicle wheel, and means for contactless Transmission of the measured values for the rotation of the vehicle wheel for Tensile / compressive stresses of the connecting web to an evaluation device. 4. Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem Sensoren aufweist, die die Zug-/Druckspannungen an den jeweiligen Radaufhängungen (19) der einzelnen Fahrzeugräder (2, 3, 4, 5) erfassen.4. Control device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sensor system comprises sensors which detect the tensile / compressive stresses on the respective wheel suspensions ( 19 ) of the individual vehicle wheels ( 2 , 3 , 4 , 5 ). 5. Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem erfaßt, ob eine Veränderung der Radlast an den einzelnen Rädern durch eine Verzögerung oder Beschleunigung des Fahrzeuges und/oder durch eine Kurvenfahrt oder Querbewegung des Fahrzeuges bedingt ist, und in einem solchen Fall ein entsprechendes Signal an die Regelungseinrichtung abgibt, worauf die Regelungseinrichtung die Luftfedern nicht oder nach einem vorgegebenen spezifischen Algorithmus in Abhängigkeit der erfaßten Radlasten verstellt.5. Control device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sensor system detects whether a change the wheel load on the individual wheels by a delay or  Acceleration of the vehicle and / or by cornering or Transverse movement of the vehicle is conditioned, and in such a case outputs the appropriate signal to the control device, whereupon the Control device not the air springs or according to a predetermined specific algorithm adjusted depending on the detected wheel loads. 6. Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren vorgesehen sind, die den Reifendruck an den einzelnen Fahrzeugrädern erfassen.6. Control device according to one of claims 1 to 5, characterized in that sensors are provided that the tire pressure on the individual vehicle wheels.
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