-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Balgrestdruckregelung, insbesondere bei luftgefederten Fahrzeugen, wie
beispielsweise Lastkraftwagen.
-
Fahrzeuge
mit einer Luftfederungseinrichtung, wie beispielsweise Container-
oder Wechselpritschen-Fahrzeuge, sind in deren täglichen Einsatz mitunter starken
Lastwechseln ausgesetzt. Bei der Entladung der Last mittels eines
Kranes kann das Problem auftreten, dass der Fahrzeugaufbau schlagartig
von der Ladungslast befreit wird, wobei der Fahrzeugaufbau gegen
Ausfederungsanschläge
fahren kann. Diese sind dabei einer erhöhten Zerstörungsgefahr und damit einer
deutlichen Herabsetzung der Lebensdauer ausgesetzt. Deshalb ist
es erforderlich, dass die Last beispielsweise von einem Kranführer sehr
vorsichtig und langsam angehoben wird, damit ausreichend Zeit zur
Verfügung
steht, um die Luftfederbälge
des Fahrzeugs zu entlüften.
-
Ein
weiteres Problem ergibt sich, wenn das gesamte Fahrzeug von einem
Kran angehoben wird. Ein vollständiges
Ausfedern der Luftfederbälge
kann dann bewirken, dass diese aus ihrer Halterung herausspringen.
Bei einem darauffolgenden Absetzen des Fahrzeugs werden die Federbälge möglicherweise
undicht oder es bilden sich Falten an Stellen, welche nicht für eine Faltenbildung
vorgesehen sind. Eine derartige Faltenbildung kann ein normales
Abrollen des Federbalges und damit die Luftfederung stark einschränken oder
blockieren.
-
Eine
bekannte Luftfederungseinrichtung für Fahrzeuge mit einer mechanischen
Schnellentlüftung
und Restdrucksicherung im Federbalg ist in der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 40 17 876 A1 beschrieben.
Zur Schnellentlüftung
wird zwischen einem Niveauregelventil und den Luftfederbälgen ein Schnellentlüftungsventil
mit Restdrucksicherung vorgesehen, wobei der Restdruck über eine
Einstell-Schraube mit Spannfeder mechanisch einstellbar ist.
-
Weitere
Hebe- und Senkeinrichtungen bei oder für luftgefederten Fahrzeugen
sind in der
DE 100
03 045 A1 , der WO 01/21422 A1 sowie der
DE 102 27 453 A1 beschrieben.
-
Vor
diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe
zugrunde, eine verbesserte Schnellentlüftung für Luftfederungseinrichtung
anzugeben.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Balgrestdruckregelung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Balgrestdruckregelung
mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
-
Demgemäß ist vorgesehen:
Eine
Vorrichtung zur Balgrestdruckregelung, insbesondere bei luftgefederten
Fahrzeugen, mit: einer Luftfedereinrichtung zur federnden Lagerung
von Lasten, welche einen Luftbalg aufweist; einem drucktechnisch
mit dem Luftbalg gekoppelten, elektrisch ansteuerbaren Ventil zum
Abdichten oder zum Be- oder
Entlüften
des Luftbalges; einer drucktechnisch mit dem Luftbalg gekoppelten
Druckerfassungseinrichtung zum Erfassen eines IST-Druckes in dem Luftbalg;
und einer elektronischen Regeleinrichtung zum Ansteuern des Ventils
in Abhängigkeit
von der Differenz zwischen einem gespeicherten SOLL-Druck und dem
IST-Druck. (Patentanspruch 1)
-
Ein
Verfahren zur Balgrestdruckregelung, insbesondere mittels einer
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit den folgenden Verfahrensschritten:
- (a) Ermitteln eines IST-Druckes in einem Luftbalg einer
Luftfedereinrichtung;
- (b) Vergleichen des IST-Druckes in dem Luftbalg mit einem SOLL-Druck,
welcher in einer elektronischen Speichereinrichtung bereitgestellt
wird;
- (c) Belüften
des Luftbalgs über
ein elektrisch ansteuerbares Ventil bei einer positiven Differenz zwischen
dem SOLL-Druck und
dem IST-Druck; und
- (d) Entlüften
des Luftbalgs über
das Ventil bei einer negativen Differenz zwischen dem SOLL-Druck
und dem IST-Druck. (Patentanspruch 6)
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
und das erfindungsgemäße weist
gegenüber
dem eingangs beschriebenen, bekannten Lösungsansatz den Vorteil auf,
dass die Balgrestdruckregelung elektronisch erfolgt, wobei unterschiedliche
Balgrestdrucksollwerte für
unterschiedliche Luftfederungseinrichtungen eines Fahrzeugs, beispielsweise
an unterschiedlichen Achsen oder auch an unterschiedlichen Fahrzeugseiten,
unabhängig
voneinander programmierbar bzw. parametrierbar sind. Darüber hinaus
ist auch eine automatische Aktivierung der Balgrestdruckregelung
bei vorbestimmten Fahrzeugzuständen
möglich.
Außerdem
besteht die Möglichkeit,
den jeweils vorbestimmten Balgdruck mit vorbestimmten Hysterese-Verläufen über der
Zeit bereitzustellen.
-
Die
der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht im Wesentlichen darin,
mittels einer Druckerfassungseinrichtung den IST-Druck in einem Luftbalg zu erfassen
und diesen mit einem parametrierten SOLL-Druck zu vergleichen, wobei
in Abhängigkeit von
dem Unterschied zwischen dem SOLL-Druck und dem IST-Druck ein elektrisch
ansteuerbares Ventil betätigt
wird, um den Luftbalg abzudichten oder zu be- oder entlüften, um
den SOLL-Wert einzuregeln.
Durch das Einstellen des IST-Drucks auf den SOLL-Druck wird ein
zu großer
und ein zu kleiner Druck im Luftbalg und damit dessen Beschädigung vermieden.
Der SOLL-Druck kann
dabei entweder einen SOLL-Druckwert oder einen Druckbereich mit
einem Maximaldruck und einem Minimaldruck angeben, wobei sowohl
der SOLL-Druckwert als auch der Druckbereich Parameter abhängig sein
können.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie
der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.
-
Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist die Druckerfassungseinrichtung direkt
an der Luftfederungseinrichtung, vorzugsweise einem Kfz-Federbein,
oder zusätzlich
oder alternativ direkt an einer Druckzuleitung der Luftfederungseinrichtung
angeordnet. Durch die räumliche
Nähe zum
Luftbalg lässt sich
auf vorteilhafte Weise eine schnelle und präzise Druckerfassung gewährleisten.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist zumindest eine Luftfederungseinrichtung an
zumindest einer Fahrzeugachse, vorzugsweise einer LKW- und/oder
Auflieger- oder Anhängerachse, eines
Fahrzeugs angeordnet. Dies birgt den Vorteil einer vollständigen Balgrestdruckregelung
der gesamten Fahrzeugluftfederung oder auch nur einzelner Fahrzeugachsen.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Ventil als digital angesteuertes
elektrisches Schiebeventil ausgebildet, welches in Bezug auf den
IST-Druck im Luftbalg mit einer Druckquelle, vorzugsweise einem
Druckspeicher oder einer Druckpumpe, und einer Drucksenke gekoppelt
ist. Ein mit einfachen Mitteln ansteuerbares Ventil wird somit vorteilhaft
bereitgestellt, welches impulsweise mit vorbestimmten Ventilöffnungszeiten
angesteuert werden kann.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Ventil durch elektronische
und/oder optische Signale angesteuert wird. Insbesondere wird das
Ventil dabei durch digitale Signale angesteuert.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der SOLL-Druck in Abhängigkeit von einer automatischen
oder manuellen Aktivierung einer Balgrestdruckregelungseinrichtung
vorgegeben. Somit ist der SOLL-Druck variabel und kann auch automatisiert
zur Balgrestdruckregelung vorgegeben werden.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt die Aktivierung der Balgrestdruckregelung
bei vorbestimmten Fahrzeugzuständen
eines luftgefederten Fahrzeugs, vorzugsweise Fahrzeugachsen-selektiv,
automatisch. In Abhängigkeit von
Fahrzeugzuständen,
welche beispielsweise eine Be- oder Entladung des Fahrzeugs signalisieren, wird
demgemäß vorteilhaft
die Balgrestdruckregelung automatisch aktiviert.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung wird zumindest ein vorbestimmter
Zustand durch eine aktivierte Zündung
und eine Aktivierung eines parametrierbaren Sondermoduls und/oder
eines Grundmoduls und/oder eines Heckmoduls, vorzugsweise bei einem
betätigten
Schalter einer modularen Schalteinrichtung, eines Fahrzeugs, zur
automatischen Aktivierung der Balgrestdruckregelung definiert.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung wird pro Fahrzeugachse, vorzugsweise
pro Luftfederungseinrichtung, jeweils ein separater parametrierter
SOLL-Druck ausgeregelt. Dies birgt den Vorteil einer individuellen
Ausregelung des Restbalgdruckes, welches beispielsweise bei einer
Neigung des Fahrzeugs um die Fahrzeuglängs- oder -hochachse beim Be-
oder Entladen erforderlich sein kann.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der IST-Druck innerhalb vorbestimmter Hysterese-Zeiten
an den SOLL-Druck
angepasst. Dadurch wird vorteilhaft sichergestellt, dass eine sanfte
Annäherung
an den SOLL-Druck ohne große Drucküberschwinger
vorgesehen werden kann.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung wird pro Fahrzeugachse, vorzugsweise
pro Luftfederungseinrichtung, jeweils eine vorbestimmte Druck-Hysterese
und/oder ein vorbestimmter Drucktoleranzbereich bei der Ausregelung
des Balgrestdruckes vorgesehen. Diese besonders vorteilhafte Maßnahme gewährleistet
eine präzise
Anpassung der Balgrestdrücke
einzelner Federeinrichtungen, wobei aufgrund der vorbestimmten Druck-Hysteresen bzw. vorbestimmten
Drucktoleranzbereiche ein hektischer Betrieb des Ventils vermieden
werden kann und somit die Lebensdauer desselben gesteigert wird.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
-
Es
zeigen dabei:
-
1 ein
schematisches Ablaufdiagramm einer Balgrestdruckregelung zur Erläuterung
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und;
-
2 eine
schematische Querschnittsansicht eines Luftfedersystems zur Erläuterung
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
In
den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente
und Signale – sofern nichts
anderes angegeben ist – mit
denselben Bezugszeichen versehen worden.
-
In 1 ist
ein schematisches Ablaufdiagramm gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt.
-
Durch
Anlegen eines vorbestimmten Potentials 10, welches beispielsweise
bei Einschaltung der Zündung
eines Fahrzeuges an einer vorbestimmten Klemme einer Fahrzeugeinrichtung
anliegt, werden die Grundvoraussetzungen für die Balgrestdruckregelung
bereitgestellt. Daraufhin erfolgt das Aktivieren einer Einschalteinrichtung 11,
z.B. eines modularen Schalterfeldes, auf welchem sich vorzugsweise
ein Schalter zur generellen Aktivierung oder Deaktivierung der Balgrestdruckregelung
befindet.
-
Ist
dieser Schalter nicht aktiviert, so geht die Balgrestdruckregelung
in einen definierten inaktiven Endzustand 13, ohne regelnde
Eingriffe bezüglich des
Druckes in einem Luftbalg einer Federeinrichtung vorzunehmen. Ist
die Schalteinrichtung 12 aktiviert, so wird bei Punkt 14 geprüft, ob die
Aktivierungsfunktion weitergeleitet werden soll oder nicht. Diese
Prüfung
der Befehlsweiterleitung 14 erfolgt vorzugsweise über ein
Grundmodul des Fahrzeugs, welches Grundfunktionen des Fahrzeugs
bereitstellt, oder ein parametrierbares Sonder modul, welches mit bestimmten
Funktionen zur Fahrzeugsteuerung programmierbar ist, oder auf andere
Weise.
-
Darauf
folgt die Abfrage einer SOLL-Druckvorgabe 15, welches insbesondere
eine Abfrage ist, ob die Balgrestdruckregelung parametriert ist,
d.h. insbesondere, ob ein SOLL-Druckwert bereits an eine Regeleinrichtung,
z.B. in einem Heckmodul des Fahrzeugs, weitergeleitet wurde. Ist
dem nicht so, d.h. ist kein Druck-SOLL-Wert gegeben, auf dessen Basis
eine Balgrestdruckregelung erfolgen könnte, so geht das System vorzugsweise
ebenfalls in den definierten inaktiven Endzustand 13. Wenn
der Druck-SOLL-Wert jedoch verfügbar
ist, erfolgt eine IST-Druck-Erfassung 16,
vorzugsweise mittels einer Druckmesseinrichtung, welche insbesondere
ein dem IST-Druck proportionales elektrisches Signal oder ein bereits
digital gewandeltes Signal liefert.
-
Auf
Basis der IST-Druckerfassung 16 kann daraufhin ein SOLL-IST-Druckvergleich 17 erfolgen. Dieser
SOLL-IST-Druckvergleich 17 wird vorzugsweise durch eine
Differenzbildung zwischen dem SOLL-Druck und dem IST-Druck vorgesehen,
entweder auf Basis analoger elektrischer Signalgrößen, wie
beispielsweise Spannungen, oder digitaler Signalwerte. Bei dieser
SOLL-IST-Druckdifferenzbildung wird vorzugsweise ein vorbestimmtes
Drucktoleranzintervall vorgesehen, innerhalb dessen die Druckdifferenz
trotz kleiner Abweichungen in positiver sowie in negativer Richtung
zu einem Druckdifferenzwert Null führt.
-
Ist
die Differenz zwischen SOLL-Wert und IST-Wert positiv, d.h. liegt
der Druck-SOLL-Wert höher
als der Druck-IST-Wert, so erfolgt eine Druckerhöhung 19 im Luftbalg,
welches insbesondere durch Belüften
des Druckbalges mittels einer Druckquelle, wie einem Druckspeicher
oder eine Pumpe, bewerkstel ligt werden kann. Ist die Differenz zwischen
dem SOLL-Druck und dem IST-Druck negativ, d.h. ist der IST-Druck
höher als
der SOLL-Druck, so muss eine Druckerniedrigung im Luftbalg, insbesondere
durch Entlüften
des Luftbalgs, beispielsweise durch Ablassen von Druck in die Umgebung
oder durch den Einsatz einer saugenden Pumpe, sichergestellt werden. Sowohl
bei der Be- als auch bei der Entlüftung des Luftbalges werden
vorzugsweise vorbestimmte Be- bzw. Entlüftungszeiten eingehalten, welche
insbesondere von der jeweiligen Druckdifferenz abhängen.
-
Daraufhin,
vorzugsweise parallel dazu, erfolgt eine IST-Druckerfassung 16, um das Ent-
bzw. Belüften 18, 19 des
Luftbalges präzise
regeln zu können,
bis die Druckwerte übereinstimmen
oder vorzugsweise in einem vorbestimmten Druckintervall liegen.
Dann ist ein ausgeregelter Balgrestdruck 20 erreicht. Dabei
kann die Regelung so lange automatisch deaktiviert werden, um unnötige Regeleingriffe zu
verhindern, bis sich beispielsweise ein Fahrzeugzustand, wie ein
Beladungszustand, wieder ändert, woraufhin
die Balgrestdruckregelung vorzugsweise wieder automatisch aktiviert
wird.
-
In 2 ist
grob schematisch eine Luftfederungseinrichtung zur Erläuterung
einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt.
-
Eine
Luftfederungseinrichtung 100, 101 besteht dabei
aus einem Luftbalg 100 und einem darin liegenden Federbeinabschnitt 101,
wobei der Federbeinabschnitt 101 in dem Luftbalg 100 in
vertikaler Richtung beweglich angeordnet ist. In 2 nicht dargestellt
sind Dichtelemente, vorzugsweise balg- bzw. sickenförmig, zwischen
dem Federbeinabschnitt 101 und der Außenwand des Luftbalgs 100 zur
Aufrechterhaltung eines Luftbalgdruckes.
-
Über eine
Druckerfassungseinrichtung 102, vorzugsweise einem elektronischen
Differenzdruckmesser, welcher einen Differenzdruck zwischen dem Umgebungsdruck
und dem Luftbalginnendruck, d.h. den IST-Druck, misst, ist vorzugsweise
direkt an den Luftbalg 100 gekoppelt. Die Druckerfassungseinrichtung 102 kann
aber auch über
eine separate druckdichte Zuleitung mit dem Luftbalg 100 verbunden sein
oder zwischen einem Ventil 103 und dem Luftbalg 100 positioniert
werden. Das Ventil 103 ist vorzugsweise ein elektrisch
ansteuerbares Schiebeventil, das insbesondere digital ansteuerbar
und betreibbar ist. Digital betreibbar bedeutet in diesem Zusammenhang,
dass das Ventil 103 lediglich zwei Öffnungszustände kennt, nämlich vollständig geöffnet oder
druckdicht geschlossen.
-
Über eine
Zuleitung 104 ist das Ventil 103 sowohl mit einer
Druckquelle 106 als auch einer Drucksenke 106 verbunden.
Als Drucksenke ist zum einen die Umgebung geeignet, andererseits
auch eine Pumpe, welche Unterdruck im Vergleich zum Umgebungsdruck
erzeugen kann. Als Druckquelle besteht die Möglichkeit, einen Druckspeicher,
welcher gegebenenfalls von einer Pumpe stetig nachgefüllt wird, oder
eine Pumpe in Alleinstellung einzusetzen. Über eine Verbindungseinrichtung 105,
vorzugsweise eine elektrische oder optische Leitung, wird der von
der Druckerfassungseinrichtung 102 ermittelte IST-Druck an
eine Regeleinrichtung (nicht dargestellt) weitergeleitet und dort
mit einem programmierbaren bzw. parametrierbaren SOLL-Wert des Balgrestdruckes
verglichen, wobei das Ventil 103 zur Be- oder Entlüftung des
Luftbalgs 100 in Abhängigkeit
von der Differenz zwischen dem SOLL-Druckwert und dem IST-Druckswert angesteuert
wird.
-
Bei
aktivierter Balgrestdruckregelung in einem Fahrzeug mit mehreren
regelbaren luftgefederten Einrichtungen werden die parametrierten SOLL-Druckwerte
an der oder den Vorder- und/oder Hinterachsen,
vorzugsweise wie mit Bezug auf 1 erläutert, ausgeregelt.
Bei einer Auftrennung des Luftdrucksystems zwischen der linken und
rechten Fahrzeugseite können
diese separaten Druckvorgabewerte auch getrennt voneinander geregelt
werden. Vorzugsweise wird für
die parametrierten Druckwerte eine Hysterese und/oder Toleranz der
zeitlichen Druckregelung und/oder des Toleranzbereiches der Differenz
zwischen SOLL-Druck und IST-Druck getrennt für die Vorder- und/oder Hinterachsen
vorgesehen.
-
Wird
der vorzugsweise jeweils separat programmierte bzw. parametrierte
Balgdruck über-
bzw. unterschritten, erfolgt innerhalb vorbestimmter Hysterese-Zeiten
ein Ent- oder Belüftungsvorgang,
so dass der parametrierte SOLL-Druck ausgeregelt wird. Das manuelle
Heben/Senken einer Niveauregulierung der Luftfedereinrichtung des
Fahrzeuges ist bei aktiver Balgrestdruckregelung nicht möglich. Die
Deaktivierung der Balgrestdruckregelung kann beispielsweise über einen
Taster, wie z.B. eine Stopptaste, oder einen Schalter, wie z.B.
Nebenabtrieb EIN/AUS, erfolgen. Bei deaktivierter Balgrestdruckregelung
ist die normale Niveauregulierung wieder aktiv bzw. aktivierbar.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise
modifizierbar. Obwohl vorstehend primär mit Bezug auf Lastkraftwagen
beschrieben, ist die vorliegende Erfindung insbesondere auch auf
beliebige Fahrzeuge anwendbar.