DE10052663C1 - Pneumatic spring element arrangement has electronic controller for regulating quantity of air in spring element using regulating valve depending on flow meter and pressure sensor signals - Google Patents

Pneumatic spring element arrangement has electronic controller for regulating quantity of air in spring element using regulating valve depending on flow meter and pressure sensor signals

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DE10052663C1 DE2000152663 DE10052663A DE10052663C1 DE 10052663 C1 DE10052663 C1 DE 10052663C1 DE 2000152663 DE2000152663 DE 2000152663 DE 10052663 A DE10052663 A DE 10052663A DE 10052663 C1 DE10052663 C1 DE 10052663C1
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Abstract

The spring element arrangement has a pressure source connected to a spring element (10) via a regulating valve (16), a flow meter (15) between the valve and spring element and an electronic controller (19) for regulating the quantity of air in the spring element using the regulating valve, which also has a venting path, depending on the flow meter signals and those of a pressure sensor for the pressure volume.

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Federelementanord nung, insbesondere zur Niveauregelung von Kraftfahrzeugen, bei der eine Druckquelle über ein Regelventil mit einem Fe derelement verbunden ist. The invention relates to a pneumatic Federelementanord voltage, particularly for level control of motor vehicles, wherein a pressure source via a control valve with a Fe is derelement connected.

Derartige Federelemente zur Niveauregelung sind beispielswei se aus "Kraftfahrtechnisches Taschenbuch/Bosch", 21. Auflage, VDI-Verlag, 1991, Seiten 561-564, bekannt. Spring elements for level control are beispielswei se from "Automotive Handbook / Bosch", 21st edition, VDI-Verlag, 1991, pp 561-564, is known. Das Gasvolumen im Federelement wird dabei zur Federung genutzt, wobei Fahr zeugabsenkungen und Neigungen durch Bremsen, Beschleunigen, Kurvenfahrten und Beladungen kompliziert bzw. verhindert wer den können. The volume of gas in the spring element is then used for suspension, with driving convincing reductions and inclinations by braking, accelerating, cornering and loads complicated or prevented anyone can. Weiterhin kann der Fahrzeugaufbau zur Kraftstoff einsparung geschwindigkeitsabhängig abgesenkt oder bei schlechten Wegstrecken angehoben werden. Furthermore, the vehicle body can be lowered or raised depending on the speed at bad roads to fuel saving. Bei Nutzfahrzeugen kann beispielsweise die Niveaulage der Ladefläche an Laderam pen angepaßt werden. In commercial vehicles for example, the relative level of the loading area at Laderam pen can be adjusted. Der Nachteil der bekannten Niveaurege lungen besteht insbesondere darin, daß die Niveaulage, die für die Regelung erfaßt werden muß, mechanisch an Fahr werksteilen abgegriffen werden muß, was umständlich und teuer ist und eine aufwendige Verkabelung erforderlich macht. The disadvantage of the known level Rege lungs consists in particular in that the level position that must be detected for the control must be tapped mechanically factory share of driving, which is cumbersome and expensive and requires a complex wiring.

Aus der DE 196 28 221 C2 ist es zwar bereits prinzipiell be kannt, Positionen von pneumatischen Zylindern in Abhängigkeit des zugeführten pneumatischen Druckmediums zu erfassen, je doch eignet sich die bekannte Vorrichtung nicht zu Niveaure gelungen, bei denen stark schwankende Druckwerte auftreten, und darüber hinaus sind keine Anregungen für eine Positions regelung aus dieser Druckschrift entnehmbar. DE 196 28 221 C2, while it is already in principle be known to detect positions of pneumatic cylinders depending on the supplied pneumatic pressure medium, depending yet the known device is not able to Niveaure in which highly fluctuating pressures occur and beyond no suggestions for position control from this publication are removable.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein pneumatisches Federelement zu schaffen, das insbesondere zur Niveauregelung von Kraftfahrzeugen geeignet ist, und bei dem die Niveauerfassung einfacher und kostengünstiger realisiert ist. An object of the present invention is to provide a pneumatic spring element, which is particularly suitable for level control of motor vehicles, and in which the level detection is simple and inexpensive realized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An spruchs 1 gelöst. This object is solved by the features of to claim 1.

Vorteilhafterweise werden zur Niveauerfassung lediglich ein Durchflußmesser und ein Drucksensor benötigt, so daß auch bei stark wechselndem Druck das Signal des Durchflußmessers ent sprechend interpretiert bzw. korrigiert werden kann. Advantageously, only a flow meter and a pressure sensor are used for level detection needs, so that the signal of the flow meter can be interpreted accordingly or corrected even in heavily varying pressure. Auch bei Federelementen, bei denen eine direkte Positionserfassung kaum oder nicht möglich ist oder bei der Anwendung als Ni veauregelungen, bei denen eine entsprechende Niveauerfassung auf Grund konstruktiver Gegebenheiten kaum möglich ist, kann das Niveau als Istwert für die Regelung in einfacher, immer gleicher Weise erfaßt werden, unabhängig von konstruktiven Gegebenheiten. veauregelungen even with spring elements, where a direct position sensing is hard or impossible or when used as Ni, where appropriate level measurement due to design conditions is hardly possible, the level can be detected as an actual value for control in a simple, always the same way are independent of design conditions.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im An spruch 1 angegebenen pneumatischen Federelements möglich. By the provisions recited in the dependent claims, advantageous refinements and improvements of the pneumatic spring element specified in claim 1. An are possible.

Der Drucksensor ist zweckmäßigerweise am insbesondere als Massendurchflußmesser ausgebildeten Durchflußmesser oder in dessen Nähe angeordnet und vorzugsweise in diesem integriert, so daß zur Niveauerfassung lediglich ein einziges Bauteil in der Druckleitung zwischen Federelement und Regelventil einge baut werden muß. The pressure sensor is preferably arranged at particular designed as a mass flow meter flowmeter or in the vicinity, and preferably integrated in it, so that the level sensing only a single component in the pressure line between the spring element and control valve incorporated builds must be.

Das Regelventil ist zweckmäßigerweise als 3/3-Wege-Stetig ventil ausgebildet, um bei der Regelung den jeweils erforder lichen Druckaufbau und Druckabbau realisieren zu können. The control valve is conveniently formed as a 3/3-way proportional valve, in order to realize the respective erforder union pressure increase and pressure decrease in the control.

Das Federelement ist in vorteilhafter Weise als Balgelement oder pneumatischer Muskel ausgebildet, da bei solchen Feder elementen keine Leckverluste auftreten, die die Regelung bzw. die Meßwerte des Durchflußmessers beeinträchtigen könnten. The spring element is designed as a bellows or pneumatic muscle in an advantageous manner, since in such spring elements no leakages occur, which could affect the scheme or the measured values ​​of the flow meter.

Zur Erzielung eines konstanten Niveaus ist die Regelungsein richtung zur Regelung eines konstanten Luftvolumens im Feder element ausgebildet, wobei selbstverständlich auch verschie dene Sollwerte vorgegeben werden können. To achieve a constant level of the Regelungsein direction for regulating a constant air volume in the spring element is formed, whereby also various dene setpoints can be preset course. Dabei besitzt die Regelungseinrichtung insbesondere Mittel zur Erfassung der infolge einer mechanischen Einwirkung auf das Federelement strömenden Luftmenge und zur Kompensation dieser Luftmenge durch eine Gegenströmung mit Hilfe des Regelventils unter Be rücksichtigung des erfaßten Drucks. The control means has means for detecting the particular flowing as a result of mechanical action on the spring element and air quantity to compensate this amount of air through a counter-current with the aid of the control valve into account the detected pressure under loading.

Besondere Vorteile bietet die Ausgestaltung des Federelements als Federbein oder Bestandteil eines Federbeins in einem Kraftfahrzeug, wobei dann die elektronische Regelungseinrich tung als Niveauregelungseinrichtung ausgebildet ist. Particular advantages of the design of the spring element as spring leg or part of a suspension strut in a motor vehicle, in which case the electronic Regelungseinrich tung is formed as a level-regulating device. Andere Einsatzmöglichkeiten sind selbstverständlich ebenfalls denk bar. Other possibilities are of course thinking bar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert. An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and in the description below he explained. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstel lung eines als Federbein eines Kraftfahrzeugs ausgebildeten Federelements sowie die erforderlichen pneumatischen und elektronischen Komponenten für die Niveauregelung. The sole figure is a schematic depicting a lung formed as a spring strut of a motor vehicle pneumatic spring element as well as the necessary electronic components and for the level control.

Bei dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbei spiel ist ein pneumatisches Federelement 10 zwischen der schematisch angedeuteten Karosserie 11 eines Kraftfahrzeugs und einer Radaufhängung bzw. Achse 12 eines der Räder 13 des Kraftfahrzeugs so angeordnet, daß sich die Karosserie 11 über das Federelement 10 an der Achse 12 abstützt und ein Feder bein bildet. In the illustrated in the single figure Ausführungsbei play a pneumatic spring element 10 between the diagrammatically indicated bodywork 11 of a motor vehicle and a wheel suspension or axis 12 of the wheels 13 of the motor vehicle is arranged so that the body 11 via the spring member 10 on the axis 12 is supported and forms a strut.

Das pneumatische Federelement 10 ist als Balgelement oder pneumatischer Muskel ausgebildet, wobei unter einem pneumati schen Muskel ein Federelement mit einer elastischen Außenhül le verstanden wird, die sich bei einer Druckerhöhung radial ausdehnt. The pneumatic spring element 10 is designed as a bellows or a pneumatic muscle, wherein a spring element with a resilient Außenhül le is understood to be a pneu's muscle, which radially expands upon an increase in pressure. Dadurch verkürzt sich der "Muskel." Thus, the "muscle." Shortens Bei einer Ent lüftung erfolgt der umgekehrte Vorgang. In a decision ventilation, the reverse process occurs. Derartige pneumati sche Muskeln sind beispielsweise aus der DE 195 31 097 A1, der DE 299 06 627 U1, der DE 299 08 008 U1, der DE 299 09 821 U1 oder der DE 199 17 483 A1 bekannt. Such pneumati specific muscles are known for example from DE 195 31 097 A1, DE 299 06 627 U1 and DE 299 08 008 U1 and DE 299 09 821 U1 and DE 199 17 483 A1. Es gibt Ausführungen als Zugelement, Druckelement oder kombiniertes Zug-/Druckelement, wobei im Falle der Ausbildung als Druckelement auch mechanische Schraubenfedern parallelgeschaltet oder integriert sein kön nen. There are versions as tension member, compression member or combined tension / compression element, in case of forming parallel as a pressure element and mechanical coil springs or Kings be integrated nen.

Der wesentliche Unterschied derartiger Balgelemente oder pneumatischer Muskeln gegenüber anderen pneumatischen Feder elementen, wie Kolben-/Zylinderanordnungen, besteht darin, daß praktisch keine Leckverluste auftreten. The essential difference of such bellows members or pneumatic muscles compared to other pneumatic spring elements, such as piston / cylinder assemblies, is that virtually no leakage occurs.

Das pneumatische Federelement 10 ist mittels einer pneumati schen Leitung 14 über einen als Massendurchflußmesser ausge bildeten Durchflußmesser 15 mit einem als Magnetventil ausge bildeten Regelventil 16 verbunden, das beispielsweise als 3/3-Wege-Stetigventil ausgebildet ist. The pneumatic spring element 10 is connected by means of a pneu's line 14 via a mass flow meter as being formed with a flow meter 15 be formed as a solenoid valve control valve 16, which is for example a 3/3-way proportional valve formed. Dieses Regelventil 16 ist an einer mit einer nicht dargestellten Druckquelle ver bundenen Druckleitung 17 und einer Entlüftungsleitung 18 ver bunden. This control valve 16 is at a ver with a non-illustrated pressure source-bound-pressure line 17 and a vent line 18 connected ver.

Im Durchflußmesser 15 ist ein Drucksensor integriert, oder ein solcher Drucksensor ist am Durchflußmesser oder in dessen Nähe angeordnet, beispielsweise an der Leitung 14 . In the flow meter 15, a pressure sensor is integrated, or such a pressure sensor is arranged on the flowmeter or in the vicinity thereof, for example, on the line fourteenth

Die Sensorsignale des Durchflußmessers 15 und des Drucksen sors sind einer beispielsweise als Mikrorechner ausgebildeten elektronischen Regelungseinrichtung 19 zugeführt, die das Re gelventil 16 steuert bzw. regelt. The sensor signals of the flow meter 15 and the haw sors are supplied to a groove formed for example as a microcomputer electronic control device 19 which controls the Re gelventil 16 or regulates.

Die beiden Meßgrößen Durchfluß und Druck enthalten eine voll ständige Information über die Luftmenge bzw. das Luftvolumen im pneumatischen Federelement 10 . The two measured variables flow and pressure contain a fully continuous information about the amount of air or the volume of air in the pneumatic spring element 10th Soll zur Erzielung einer Niveauregelung das Luftvolumen konstant gehalten werden, so wird das Regelventil 16 in Abhängigkeit von Änderungen dieser beiden Parameter geregelt. Should be kept constant in order to achieve a level control the volume of air, the control valve is controlled in response to changes in these two parameters sixteenth Wird das Federelement 10 bei spielsweise durch eine Bremsung des Fahrzeugs, eine Kurven neigung, eine Beschleunigung oder eine Beladung zusammenge drückt, so erhöht sich der Innendruck unter gleichzeitiger Verringerung des Volumens, da Luft ein kompressibles Medium ist. When the spring element 10 at the pitch suppressed by a braking of the vehicle, tilt a curves, together quantitative acceleration or load, so the internal pressure increases with simultaneous reduction of the volume, since air is a compressible medium. Die Folge ist eine Luftströmung durch den Durchflußmes ser 15 zum Leitungsbereich 14 ' zwischen dem Durchflußmesser 15 und dem Regelventil 16 hin. The result is an air flow through the Durchflußmes ser 15 for line region 14 'between the flow meter 15 and the control valve 16. Zur Kompensation öffnet die Regelungseinrichtung 19 das Regelventil 16 , so daß dieses mit der Druckleitung 17 verbunden ist. To compensate, the controller 19 opens the control valve 16 so that this is connected with the pressure line 17th Nun kann Druckluft ein strömen, bis das Volumen wieder seinen ursprünglichen Wert erreicht hat, so daß wiederum dasselbe Niveau vorliegt. Compressed air can now flow a, until the volume has again reached its initial value, so that once again the same level present. Die Strömung in der Gegenrichtung wird wiederum durch den Durch flußmesser 15 erfaßt, wobei das Volumen mit Hilfe des Drucks als Korrekturfaktor berechnet wird. The flow in the opposite direction is again detected through the flow meter 15, wherein the volume is calculated using the pressure as a correction factor. Bei einer schnellen Rege lung wird sich eine solche Strömung nur sehr geringfügig aus bilden, da jeweils sofort als Reaktion das Regelventil 16 be tätigt wird. In a rapid development Rege, such a flow is formed only very slightly, since each immediately in response, the control valve 16 is actuated be.

Im umgekehrten Fall sind die Strömungsverhältnisse umgekehrt, und eine Kompensation erfolgt durch Betätigung des Regelven tils 16 in der Weise, daß die Leitung 14 nun mit der Entlüf tungsleitung 18 verbunden wird. In the opposite case, the flow conditions are reversed, and a compensation is carried out by actuation of the Regelven TILs 16 in such a manner that the line 14 now tung line with the breather is connected 18th

Um eine größere Meßempfindlichkeit zu erzielen, kann der Lei tungsbereich 14 ' großvolumiger ausgebildet werden, beispiels weise als Zwischenreservoir 20 . In order to achieve greater measurement sensitivity, which can be Lei tung area 'are formed of large-volume 14, example, as an intermediate reservoir 20th

Die Niveauregelung ist selbstverständlich nicht dahingehend beschränkt, daß immer eine Regelung auf ein bestimmtes Niveau erfolgt, vielmehr können auch unterschiedliche Niveaus ge zielt eingestellt werden, zum Beispiel kann ein geschwindig keitsabhängiges Absenken des Fahrzeugaufbaus zur Kraftstoff einsparung oder ein Anheben bei schlechten Wegstrecken ge zielt bewirkt werden. The level control is of course not so limited, that is always a control to a certain level, but also different levels ge aims can be set, for example, a VELOCITY dependent light lowering the vehicle body saving of fuel or lifting in bad roads are effected ge aims , Weiterhin können beispielsweise bei Nutzfahrzeugen gewünschte Niveaus eingestellt werden. Furthermore, desired levels can be set, for example, in commercial vehicles.

Die beschriebene Anordnung ist selbstverständlich jeweils an allen Rädern des Fahrzeugs vorgesehen, wobei eine zentrale Regelungseinrichtung 19 für alle Räder oder dezentrale Rege lungseinrichtungen vorgesehen sein können. The arrangement described is of course provided respectively at all the wheels of the vehicle, a central control device 19 for all the wheels or decentralized Rege may be development facilities provided.

Das erfindungsgemäße Federelement 10 kann selbstverständlich nicht nur für die Niveauregelung von Fahrzeugen eingesetzt werden, sondern überall dort, wo ein bestimmtes Niveau einge stellt oder eingeregelt werden soll. The spring element 10 of the invention can of course be used not only for the level control of vehicles, but wherever a certain level is presents or should be adjusted.

Claims (9)

  1. 1. Pneumatische Federelementanordnung, insbesondere zur Ni veauregelung von Kraftfahrzeugen, mit einer Druckquelle, die über ein Regelventil ( 16 ) mit einem Federelement ( 10 ) verbun den ist, mit einem zwischen dem Regelventil ( 16 ) und dem Fe derelement ( 10 ) angeordneten Durchflußmesser ( 15 ) und mit ei ner elektronischen Regelungseinrichtung ( 19 ) zur Regelung der Luftmenge im Federelement ( 10 ) mit Hilfe des auch einen Ent lüftungsweg aufweisenden Regelventils ( 16 ) in Abhängigkeit der Signale des Durchflußmessers ( 15 ) und eines Drucksensors für den Druck des Druckvolumens. 1. Pneumatic spring assembly, particularly for Ni veauregelung of motor vehicles, with a pressure source via a control valve (16) with a spring element (10)-jointed is a derelement between the control valve (16) and the Fe (10) arranged flowmeter (15) and with egg ner electronic control means (19) to control the amount of air in the spring element (10) with the aid of also Ent vent path having control valve (16) in dependence on the signals of the flow meter (15) and a pressure sensor for the pressure of the pressure volume ,
  2. 2. Federelementanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Drucksensor am Durchflußmesser ( 15 ) oder in dessen Nähe angeordnet ist. 2. Spring assembly according to claim 1, characterized in that the pressure sensor arranged in its proximity on the flowmeter (15) or is.
  3. 3. Federelementanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil ( 16 ) als Magnetventil, insbesondere als 3/3-Wege-Stetigventil, ausgebildet ist. 3. Spring assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the control valve (16) as a solenoid valve, in particular a 3/3-way proportional valve, is formed.
  4. 4. Federelementanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement ( 10 ) als Balgelement oder pneumatischer Muskel ausgebildet ist. 4. claims, characterized in that the spring element (10) is designed as a bellows or pneumatic muscle spring element arrangement according to one of the preceding.
  5. 5. Federelementanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung ( 19 ) zur Regelung eines konstanten Luftvolumens im Federele ment ( 10 ) ausgebildet ist. 5. formed spring element arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control means (19) for regulating a constant air volume in Federele element (10).
  6. 6. Federelementanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Regelungseinrichtung ( 19 ) Mittel zur Erfas sung der infolge einer mechanischen Einwirkung auf das Feder element ( 10 ) strömenden Luftmenge und zur Kompensation dieser Luftmenge durch eine Gegenströmung mit Hilfe des Regelventils ( 16 ) unter Berücksichtigung des erfaßten Drucks aufweist. 6. Spring assembly according to claim 5, characterized in that the control means (19) comprises means for Erfas solution flowing as a result of mechanical action on the spring element (10), air quantity and to compensate for this amount of air through a counter-current with the aid of the control valve (16) comprises taking into account the detected pressure.
  7. 7. Federelementanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Federbein oder Bestandteil eines Federbeins für ein Kraftfahrzeug ausgebil det ist. 7. Spring element arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it is ausgebil det as a spring leg or part of a spring strut for a motor vehicle.
  8. 8. Federelementanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die elektronische Regelungseinrichtung ( 19 ) als Niveauregelungseinrichtung ausgebildet ist. 8. Spring assembly according to claim 7, characterized in that the electronic control means (19) is designed as a level-regulating device.
  9. 9. Federelementanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmesser ( 15 ) als Massendurchflußmesser ausgebildet ist. 9. spring element arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the flow meter (15) is designed as a mass flow meter.
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