DE102005054506A1

DE102005054506A1 - Niveauregelanlage für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102005054506A1
Application number: DE200510054506
Authority: DE
Inventors: Marc Nettelmann; Joachim Dr. Kohn
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2025-11-17
Also published as: WO2007057261A1; DE102005054506B4

Abstract

Niveauregelanlage für Kraftfahrzeuge, die die folgenden Bestandteile enthält: DOLLAR A eine Druckquelle (8), einen Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12), mindestens ein Ventil (1a, 2a, 3a, 4a, 26a, 26b, 26c, 26d), mindestens eine Verbindungsleitung (1, 2, 3, 4, 34, 48a, 48b, 48c, 48d) von der Druckquelle (8) zum Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12), welche von dem Ventil (1a, 2a, 3a, 4a, 26a, 26b, 26c, 26d) in einem ersten Schaltzustand unterbrochen und in einem zweiten Schaltzustand freigeschaltet wird, und einen Drucksensor (42), welcher zwischen der Druckquelle (8) und dem Ventil (1a, 2a, 3a, 4a, 26a, 26b, 26c, 26d) angeordnet ist, und eine Steuereinheit, welche die Ventile (1a, 2a, 3a, 4a, 26a, 26b, 26c, 26d) und/oder die Druckquelle (8) anzusteuern vermag und ein Signal vom Drucksensor (42) empfangen und verarbeiten kann, wobei das Ventil (1a, 2a, 3a, 4a, 26a, 26b, 26c, 26d) zu einem ersten Zeitpunkt (t¶1¶) in den zweiten Schaltzustand überführt wird, um die Messung des Drucks in dem Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12) bei freigeschalteter Verbindungsleitung (1, 2, 3, 4, 34, 48a, 48b, 48c, 48d) zu starten, wobei das Ventil (1a, 2a, 3a, 4a, 26a, 26b, 26c, 26d) zu einem zweiten Zeitpunkt (t¶2¶) vor dem Erreichen eines annähernd eingeschwungenen Zustands des Drucksignals in den ersten Schaltzustand überführt wird, um die Messung des Drucks zu stoppen, und wobei in der Steuereinheit auf den Druck (p¶stat,ber¶) in dem Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12) anhand ...

Description

Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Niveauregelanlage für Kraftfahrzeuge die die folgenden Bestandteile enthält, eine Druckquelle, einen Druckmittelbehälter, mindestens ein Ventil, mindestens eine Verbindungsleitung von der Druckquelle zum Druckmittelbehälter, welche von dem Ventil in einem ersten Schaltzustand unterbrochen und in einem zweiten Schaltzustand freigeschaltet wird, und einen Drucksensor, welcher zwischen der Druckquelle und dem Ventil angeordnet ist, und eine Steuereinheit, welche die Ventile und/oder die Druckquelle anzusteuern vermag und ein Signal vom Drucksensor empfangen und verarbeiten kann, wobei das Ventil zu einem ersten Zeitpunkt in den zweiten Schaltzustand überführt wird, um die Messung des Drucks in dem Druckmittelbehälter bei freigeschalteter Verbindungsleitung zu starten.

Eine Niveauregelanlage der eingangs genannten Art ist aus der DE 198 35 491 C2 bekannt. Mit dieser Niveauregelanlage lässt sich der statische Luftdruck in den Luftfedern durch Ansteuerung und Schaltung der Wegeventile, wodurch eine Verbindung der Druckleitung vom Drucksensor mit der Druckleitung der entsprechenden Luftfeder hergestellt wird, direkt messen. Dabei ist es erforderlich, dass die Wegeventile solange angesteuert und geschaltet werden, bis sich an dem Drucksensor der statische Luftdruck der Luftfedern eingestellt hat.

Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 199 59 556 C1 eine geschlossene Niveauregelanlage bekannt, mit der ebenfalls der statische Luftdruck in den Luftfedern gemessen werden kann. Hierzu ist es erforderlich, elektrisch steuerbare Wegeventile anzusteuern, um eine Verbindung der Druckleitung des Drucksensors mit der Druckleitung der entsprechenden Luftfeder zu verbinden, und so lange zu schalten, bis sich an dem Drucksensor der statische Luftdruck der Luftfedern einstellt.

Die oben genannten Niveauregelanlagen haben jedoch den Nachteil, dass die Druckmessung relativ viel Zeit in Anspruch nimmt bis sich der statische Druck an dem Drucksensor eingestellt hat und dementsprechend lange dauert und die hohe Einschaltdauer der Wegeventile je Druckmessvorgang die Lebensdauer der Wegeventile reduziert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Niveauregelanlage zu schaffen, welche eine schnellere Druckmessung gestattet und die Lebensdauer der Ventile nicht zu stark beansprucht.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Ventil zu einem zweiten Zeitpunkt vor dem Erreichen eines annähernd eingeschwungenen Zustandes des Drucksignals in den ersten Schaltzustand überführt wird, um die Messung des Drucks zu stoppen, und wobei in der Steuereinheit auf den Druck in dem Druckmittelbehälter anhand des Signalverlaufs des Drucks zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt geschlossen wird.

Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Druckmessung zeitlich gesehen deutlich vor dem Erreichen eines eingeschwungenen Zustands des Drucksignals und damit des Anliegens des statischen Drucks des Druckmittelbehälters an dem Drucksensor abgebrochen wird und anhand des Signalverlaufs der verkürzten Druckmessung auf diesen statischen bzw. den tatsächlichen Druck in dem Druckmittelbehälter geschlossen wird. Der Vorteil dieser Vorgehensweise ist insbesondere in der verkürzten Druckmessung zu sehen, wobei gleichzeitig die Lebensdauer der Ventile aufgrund der verringerten Einschaltzeit erhöht wird und damit häufigere Druckmessvorgänge möglich sind. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, die Ventile aufgrund der verringerten Lebensdaueranforderungen einfacher und kostengünstiger ausgeführt werden können.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass Regelvorgänge oder Berechnungsvorgänge innerhalb der Niveauregelanlage bzw. der Steuereinheit der Niveauregelanlage, welche nach der Druckmessung durchgeführt werden sollen, zeitlich gesehen eher durchgeführt werden können und das Fahrzeug die gewünschte Niveaueinstellung damit eher einnehmen kann oder zur Verfügung stellen kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist vorgesehen, dass die Messzeit vom ersten Zeitpunkt bis zum zweiten Zeitpunkt empirisch oder durch Simulation ermittelt wird. Ein Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass die Messzeit der Druckmessung vorab mit einfachen Mitteln für einen bestimmten Fahrzeugtyp und damit z.B. für die Länge und den Innendurchmesser der Verbindungsleitungen der Niveauregelanlage, die Fahrzeugmasse, usw. festlegbar ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist vorgesehen, dass die Messzeit zur Ermittlung des Drucks in dem Druckmittelbehälter vom ersten Zeitpunkt bis zum zweiten Zeitpunkt im Bereich von 10% bis 60% der Messzeit vom ersten Zeitpunkt bis zum Erreichen eines annähernd eingeschwungenen Zustands des Drucksignals liegt. Ein Vorteil dieser Weiterbildung ist, dass Messzeit gegenüber den herkömmlichen Druckmessverfahren, um 40% bis zu 90% verkürzt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Messzeit zur Ermittlung des Drucks in dem Druckmittelbehälter flexibel an sich ändernde Einflussfaktoren, wie z.B. Fahrzeuggewicht infolge Be- oder Entladung, Gewichtsverteilung im Fahrzeug, usw. angepasst werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist vorgesehen, dass die Messzeit zur Ermittlung des Drucks in dem Druckmittelbehälter vom ersten Zeitpunkt bis zum zweiten Zeitpunkt im Bereich von 15% bis 25% der Messzeit vom ersten Zeitpunkt bis zum Erreichen eines annähernd eingeschwungenen Zustands des Drucksignals liegt. Ein Vorteil dieser Weiterbildung ist, dass Messzeit gegenüber den herkömmlichen Druckmessverfahren besonders stark verkürzt werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 ist vorgesehen, dass der Druck in dem Druckmittelbehälter durch Multiplikation des zum zweiten Zeitpunkt ermittelten Druckwertes mit einer Konstanten berechnet wird. Ein Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass der tatsächlich in dem Druckmittelbehälter herrschende (statische) Druck auf besonders einfache Weise aus dem (verkürzt) gemessenen Druck bestimmt werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 ist vorgesehen, dass der Druck in dem Druckmittelbehälter anhand der Steigung des Signalverlaufs zu Beginn der Druckmessung ermittelt wird. Ein Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass der tatsächlich in dem Druckmittelbehälter herrschende (statische) Druck auf einfache Weise aus dem gemessenen Druck bestimmt werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 ist vorgesehen, dass zu einem dritten Zeitpunkt, welcher zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt liegt, der Druck ermittelt wird und mit dem Startdruck zum ersten Zeitpunkt verglichen wird, wobei die Messzeit zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt verlängert wird, wenn die Differenz des Drucks zum dritten Zeitpunkt und dem Startdruck zum ersten Zeitpunkt einen Schwellwert unterschreitet. Ein Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Messzeit der verkürzten Druckmessung zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt an geänderte Umgebungsbedingungen angepasst werden kann und somit ein hinreichend genaues Messergebnis des Drucks erzielt werden, um möglichst genau auf den tatsächlichen (statischen) Druck im Druckmittelbehälter schließen zu können. Die Umgebungsbedingungen können z.B. durch ein anderes Beladungsniveau, Temperaturänderungen, usw. hervorgerufen werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 8 ist vorgesehen, dass ein zweiter, statischer Wert des Druckes in dem Druckmittelbehälter zu einem vierten Zeitpunkt, welcher bei dem Erreichen eines annähernd eingeschwungenen Zustands des Drucksignals vorliegt, ermittelt wird und der erste Wert des Druckes in dem Druckmittelbehälter an den zweiten, statischen Wert des Druckes in dem Druckmittelbehälter angepasst wird.

Der Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die verkürzte Druckmessung während des Fahrzeugbetriebes durch die Niveauregelanlage selbst kalibriert werden kann, indem der tatsächliche, statische Druck in dem Druckmittelbehälter von der Niveauregelanlage in Form des zweiten Druckwertes direkt gemessen und in der Steuereinheit dieser zweite Druckwert gespeichert werden kann. Anschließend wird der Druck in dem Druckmittelbehälter nach der erfindungsgemäßen verkürzten Druckmessung in Form des ersten Druckwertes ermittelt und dieser erste Druckwert wird in der Steuereinheit gespeichert. Beide Druckwerte für den Druck in dem Druckmittelbehälter, der direkt gemessene zweite Wert und der ermittelte erste Wert, werden miteinander verglichen. Soweit eine Differenz dieser beiden Druckwerte außerhalb eines zulässigen Toleranzbereiches vorhanden ist, wird die Ermittlung des ersten Druckwertes an den direkt gemessenen (statischen) zweiten Druckwert angepasst, so dass die Differenz dieser beiden Druckwerte innerhalb eines zulässigen Toleranzbereiches liegt. Die Messung des zweiten Druckwertes kann aber auch oder ausschließlich zur Funktionsüberprüfung des Drucksensors und damit zur Funktionskontrolle der Ermittlungsmethode des ersten Druckwertes, z.B. sind der erste und der zweite Druckwert annähernd gleich, dienen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 ist vorgesehen, dass der zweite, statische Wert des Druckes im Stillstand des Fahrzeuges ermittelt wird. Der Vorteil begründet sich darin, dass die Kalibrierung des ersten Druckwertes, welcher nach der verkürzten Druckmessmethode ermittelt worden ist, auf den direkt gemessenen tatsächlichen, statischen zweiten Druckwert im Druckmittelbehälter keinen äußeren Einflussfaktoren, wie z.B. Schwingungen aus dem Fahrbetrieb und daraus resultierende Druckschwankungen im Druckmittelbehälter, ausgesetzt ist und somit besonders genau durchgeführt werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10 ist vorgesehen, dass der zweite, statische Wert des Druckes während oder nach einem Niveauwechsel des Fahrzeuges gemessen wird. Der Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass während eines Niveauregelvorganges der Niveauregelanlage immer eine Verbindung zwischen dem Drucksensors und dem Druckmittelbehälter vorhanden ist, so dass der statische Druck in dem Druckmittelbehälter während eines Niveauregelvorganges ohne zusätzlichen Aufwand mit erfasst werden kann, wobei insbesondere Druckwert am Ende des Niveauregelvorganges verwertet wird. Ein Niveauregelvorgang wird entweder vom Fahrer oder durch eine Beladungsänderung des Fahrzeuges ausgelöst. Ein weiterer Vorteil dieser Weiterbildung ist, dass die verkürzte Druckmessmethode sofort auf eine solche Änderung der Umgebungsbedingungen angepasst, d.h. kalibriert, werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 11 ist vorgesehen, dass der erste Wert des Druckes und der zweite, statische Wert des Druckes in der Steuereinheit gespeichert werden. Ein Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass Änderung der ermittelten ersten und zweiten Druckwerte zurückverfolgt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass vorherige Zuordnungsparameter, z.B. bei Fehlfunktion der Druckmessmethode mit neuen bzw. anderen Zuordnungsparametern, auf einfache Weise wieder verwendet werden können. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Abweichung der Differenz der ersten und zweiten Druckwerte voreinander laufend überwacht und falls erforderlich, wenn z.B. ein zulässiger Toleranzschwellwert über- oder unterschritten wird, angepasst werden kann.

Gemäß einer Ausführung der Erfindung nach Anspruch 12 ist vorgesehen, dass die Messung des Drucks in dem Druckmittelbehälter zu einem ersten Zeitpunkt bei freigeschalteter Verbindungsleitung gestartet wird und zu einem zweiten Zeitpunkt vor dem Erreichen eines annähernd eingeschwungenen Zustands des Drucksignals gestoppt wird, indem die Verbindungsleitung unterbrochen wird, und auf den Druck in dem Druckmittelbehälter anhand des Signalverlaufs zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt geschlossen wird. Die Vorteile dieses Verfahrens entsprechen den oben bereits genannten Vorteilen.

Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden im Zusammenhang mit den nachstehenden Figuren erläutert, darin zeigt:
1 eine geschlossene Niveauregelanlage in schematischer Darstellung
2 Diagramm
1 zeigt eine Niveauregelanlage in schematischer Darstellung, die Druckmittelbehälter in Form von Luftfedern 6a–6b, einen Kompressor 8, einen Lufttrockner 10 und einen weiteren Druckmittelbehälter in Form eines Druckluftvorratsbehälters 12 enthält. Der Druckluftbehälter 12 steht über eine erste Druckluftleitung 1, die über ein erstes Wegeventil 1a geführt wird, mit dem Kompressoreingang 14 und eine vierte Druckluftleitung 4, in der ein steuerbares 2/2-Wegeventil 4a und der Lufttrockner 10 liegt, mit dem Kompressorausgang 16 in Verbindung. Zwischen dem Lufttrockner 10 und dem Druckluftvorratsbehälter 12 ist in der vierten Druckluftleitung 4 ein zum Druckluftvorratsbehälter 12 hin öffnendes Rückschlagventil 18 angeordnet, das von einer Druckluftleitung 20, in der eine Drossel 22 liegt, überbrückt wird. Die erste Druckluftleitung 1 und die vierte Druckluftleitung 4 werden in einem Punkt 24, der zwischen den steuerbaren 2/2-Wegeventilen 1a und 4a und dem Druckluftvorratsbehälter 12 liegt, zusammengeführt. Ausgehend von diesem Punkt 24 werden sie in einer gemeinsamen Druckluftleitung 46 zu dem Druckluftvorratsbehälter 12 geführt.
Der Kompressorausgang 16 ist über eine zweite Druckluftleitung 2, die über ein steuerbares Wegeventil 2a und jeweils ein einer Luftfeder 6a–6d zugeordnetes steuerbares Wegeventil 26a–26d geführt wird, mit jeder Luftfeder 6a–6d verbindbar. Darüber hinaus ist der Kompressoreingang 14 über eine dritte Druckluftleitung 3, die über ein steuerbares Wegeventil 3a und die steuerbaren Wegeventile 26a–26d geführt wird, ebenfalls mit jeder Luftfeder 6a–6d verbindbar. Die zweite Druckluftleitung 2 und die dritte Druckluftleitung 3 werden in einem Punkt 28, der zwischen den Wegeventilen 2a und 3a und den Luftfedern 6a–6d liegt, miteinander verbunden. Ausgehend von diesem Punkt 28 werden sie über eine gemeinsame Druckluftleitung 34 und über einzelne Druckluftleitungen 48a–48d (die in den Punkten 38a–38d von der gemeinsamen Druckluftleitung 34 abzweigen und in denen die Wegeventile 26a–26d liegen) zu den Luftfedern 6a–6d geführt.
Die 2/2-Wegeventile 1a–4a können in einem ersten Ventilblock und die Wegeventile 26a–26d und das Ansaugventil 30 (dessen Funktion später erläutert wird) können in einem zweiten Ventilblock zusammengefasst werden. Es besteht auch die Möglichkeit die jeweils mehrere 2/2-Wegeventile in einem oder mehreren 3/2-Wegeventilen oder 4/3- bzw. 4/2-Wegeventilen zusammenzufassen.
In Folgendem wird erläutert, wie in der Niveauregelanlage eine Luftfeder 6a–6d über den Kompressor 8 aus dem Druckluftvorratsbehälter 12 aufgefüllt werden kann (am Beispiel der Luftfeder 6a). Dazu werden zunächst von einer (nicht gezeigten) Steuereinheit die Wegeventile 1a, 2a und 26a angesteuert, so dass diese von dem in der 1 gezeigten ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand übergehen. Die Druckluftleitung 1 ist dann durchgeschaltet, so dass der Druckluftbehälter 12 mit dem Kompressoreingang 14 verbunden ist. Darüber hinaus ist die Druckluftleitung 2 durchgeschaltet, so dass der Kompressorausgang 16 mit der Luftfeder 6a verbunden ist. Somit kann Druckluft aus dem Druckluftvorratsbehälter 12 über das Wegeventil 1a, den Kompressor 8, über das Wegeventil 2a und über das Wegeventil 26a in die Luftfeder 6a überführt werden. Die Steuereinheit steuert ferner den Kompressor 8 an, so dass dieser beginnt zu laufen und die Luftfeder 6a aufgefüllt wird. Soll der Auffüllvorgang abgebrochen werden, so werden die Wegeventile 1a, 2a und 26a von der Steuereinheit nicht weiter bestromt, so dass diese wieder in den ersten Schaltzustand übergehen. Darüber hinaus wird der Kompressor 8 nicht mehr angesteuert, so dass er nicht mehr läuft.
Im Folgenden wird erläutert, wie aus den Luftfedern 6a–6d über den Kompressor 8 Druckluft in den Druckluftvorratsbehälter 12 überführt werden kann (am Beispiel der Luftfeder 6a). Zunächst werden von der Steuereinheit der Niveauregelanlage die Wegeventile 26a, 3a und 4a angesteuert, so dass diese von den in der 1 gezeigten ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand übergehen. In diesem Fall ist die Luftfeder 6a über die Druckluftleitung 3 mit dem Kompressoreingang 14 verbunden.
Darüber hinaus ist der Kompressorausgang 16 über die Druckluftleitung 4 mit dem Druckluftvorratsbehälter 12 verbunden. Die Luftfeder 6a kann dann über das Wegeventil 26a, das Wegeventil 3a, den Kompressor 8, den Lufttrockner 10, das Rückschlagventil 18 und das Wegeventil 4a in den Druckluftvorratsbehälter 12 entleert werden. Während der Entleerung wird von der Steuereinheit der Niveauregelanlage der Kompressor 8 angesteuert, so dass dieser beginnt zu laufen und den Entleerungsvorgang unterstützt. Zum Beendigen des Entleerungsvorganges werden die Wegeventile 26a, 3a und 4a von der Steuereinheit nicht mehr bestromt, so dass diese wieder in den ersten Schaltzustand übergehen. Darüber hinaus wird der Kompressor 8 nicht mehr angesteuert, so dass dieser aufhört zu laufen.
Der Kompressor 8 fördert sowohl während des Auffüllens als auch während des Entleerens einer Luftfeder 6a–6d ausschließlich Druckluft vom Kompressoreingang 14 zum Kompressorausgang 16, so dass lediglich ein Kompressor benötigt wird, der nur in eine Richtung Druckluft fördern kann. Das Gleiche gilt für das weiter unten beschriebene Ausführungsbeispiel.
Neben den bisher genannten Bestandteilen verfügt die Niveauregelanlage über ein Ansaugventil 30, das in einer Druckluftleitung liegt, über die der Kompressoreingang 14 mit der Atmosphäre verbindbar ist. Vorzugsweise liegt das Ansaugventil 30 in einer Druckluftleitung 32, die von der Druckluftleitung 34 in einem Punkt 36 abzweigt, der zwischen dem Punkt 28 und den Abzweigungen 38a–38d zu den Luftfedern 6a–6d liegt. Über das Ansaugventil 30 kann aus der Atmosphäre wie folgt Druckluft über den Kompressor 8 in den Druckluftvorratsbehälter 12 überführt werden: Zunächst werden von der Steuereinheit der Niveauregelanlage das Ansaugventil 30, das steuerbare Wegeventil 3a und das steuerbare Wegeventil 4a angesteuert, so dass diese von dem in der 1 gezeigten Grundzustand in ihren Schaltzustand übergehen. Darüber hinaus wird von der Steuereinheit der Kompressor 8 angesteuert, so dass dieser beginnt zu laufen. Ausgehend von der Druckluftleitung 32 wird dann über das Ansaugventil 30, das steuerbare Wegeventil 3a, den Kompressor 8, den Lufttrockner 10, das Rückschlagventil 18 und über das steuerbare Wegeventil 4a Druckluft aus der Atmosphäre in den Druckluftvorratsbehälter 12 überführt. In dem Lufttrockner 10 wird die Druckluft dabei getrocknet, wobei er in einer ersten Richtung (in der Figur von rechts nach links) durchströmt wird.
Während des Ansaugvorganges muss verhindert werden, dass die Luftfedern 6a–6d mit der Atmosphäre verbunden sind und dass der Kompressorausgang 16 mit der Atmosphäre verbunden ist (da der Kompressor 8 ansonsten die aus der Atmosphäre über den Kompressoreingang 14 angesaugte Luft wieder zurück in die Atmosphäre fördern würde). Ersteres wird durch die steuerbaren Wegeventile 26a–26d und Letzteres durch das steuerbare Wegeventil 2a sichergestellt, die sich während des Ansaugens in den in der 1 gezeigten Schaltzustand befinden.
Die Niveauregelanlage verfügt ferner über eine Druckluftleitung, die von der vierten Druckluftleitung 4 in einem Punkt 40 abzweigt, der zwischen dem Kompressorausgang 16 und dem Lufttrockner 10 liegt und über die der Druckluftvorratsbehälter 12 über den Lufttrockner 10 und über ein Ablassventil mit der Atmosphäre verbindbar ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird diese Druckluftleitung vom Punkt 40 ausgehend bis zum Punkt 36 von der Druckluftleitung 2 (die zwischen den Punkten 28 und 36 von der Druckluftleitung 34 gebildet wird) und ausgehend vom Punkt 36 von der Druckluftleitung 32 gebildet. Als Ablassventil wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel das Ansaugventil 30 genutzt. Ein Ablassen von Druckluft aus dem Druckluftvorratsbehälter 12 erfolgt wie folgt: Zunächst wird von der Steuereinheit der Niveauregelanlage das steuerbare Wegeventil 4a, das steuerbare Wegeventil 2a und das Ansaugventil 30 angesteuert, so dass diese von dem in der 1 gezeigten Grundzustand in ihren Schaltzustand übergehen. Der Druckluftvorratsbehälter 12 ist dann über das steuerbare Wegeventil 4a, die Drossel 22, den Lufttrockner 10, das steuerbare Wegeventil 2a und das Ansaugventil 30 mit der Atmosphäre verbunden, so dass er in diese entleert werden kann. Während des Ablassvorganges wird der Lufttrockner 10 in der entgegen gesetzten Richtung (also von links nach rechts in der Figur) wie während des Auffüllens aus der Atmosphäre durchströmt, so dass er besonders effektiv regenerieren kann.
Während des Ablassvorganges müssen die Luftfedern 6a–6d durch steuerbare Wegeventile von der Atmosphäre getrennt werden, damit diese nicht unbeabsichtigt entleert werden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt dies durch die steuerbaren Wegeventile 26a–26d. Zur Beendigung des Ablassvorganges werden die Wegeventile 4a, 2a und 30 von der Steuereinheit nicht mehr bestromt, so dass diese wieder in ihren Grundzustand übergehen.
Schließlich verfügt die Niveauregelanlage in der Druckluftleitung 34 über einen Drucksensor 42, mit dem der Druck in einem Druckmittelbehälter z.B. den Luftfedern 6a–6d wie folgt gemessen werden kann (erläutert an der Luftfeder 6a): Zunächst wird von der Steuereinheit der Niveauregelanlage das Wegeventil 26a angesteuert, so dass dieses von dem in der 1 gezeigten Grundzustand in seinen Schaltzustand übergeht. Die Luftfeder 6a ist dann mit dem Drucksensor 42 verbunden, so dass dort der entsprechende Druck gemessen und an die Steuereinheit der Niveauregelanlage weitergegeben werden kann. Mit Hilfe des Drucksensors 42 kann ebenfalls der Druck in dem Druckluftvorratsbehälter 12 gemessen. werden, indem von der Steuereinheit die steuerbaren Wegeventile 1a und 3a angesteuert, so dass diese von dem in der 1 gezeigten Grundzustand in ihren Schaltzustand übergehen. Der Druckluftvorratsbehälter 12 ist dann über die steuerbaren Wegeventile 1a und 3a und über die Druckluftleitung 34 mit diesem verbunden, so dass der entsprechende Druck gemessen und an die Steuereinheit weitergegeben werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen, verkürzten Druckmessung wird jetzt aber nicht solange gewartet bis der statische in einem der Druckmittelbehälter (Luftfeder oder Druckmittelvorratsbehälter) an dem Drucksensor anliegt, sondern die Druckmessung wird vorher beendet. Aus dem gemessenen Druckverlauf und dem Druck (p₂) zum Ende der Messzeit (t₂) wird dann auf den Druck in dem entsprechenden Druckmittelbehälter geschlossen bzw. dieser berechnet.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform ist nicht auf die Anwendung in einer geschlossenen Niveauregelanlage beschränkt, sondern kann auch in einer offenen Niveauregelanlage oder dgl. angewendet werden.
Die 2 zeigt ein Diagramm mit einem typischen Druckverlauf eines gemessenen Drucks in einem Druckmittelbehälter über der Zeit, welcher sich mit der allgemeinen Formel p(t) = p₁ + k·e^(t/τ) beschreiben lässt. Darin sind k und τ Konstanten, wobei τ fahrzeugbezogen oder konstruktionsbedingt vorgegeben ist und k = p_stat – p₁ entspricht. Der Zeitpunkt t_stat an dem der Druck p_stat,mess anliegt, welcher dem statischen Druck in einem Druckmittelbehälter entspricht, kann empirisch im Fahrzeug oder per Simulation ermittelt und festgelegt werden. Üblicherweise liegt der Zeitpunkt t_stat eine bis mehrere Sekunden von dem Zeitpunkt t₁ zu Beginn einer Druckmessung entfernt, was ungefähr dem fünffachen Wert von τ entspricht (t_stat – t1 = 5τ).
Die verkürzte Druckmessung zur Ermittlung des Drucks in einem Druckmittelbehälter wird aber nur vom ersten Zeitpunkt t₁ (Start) bis zum zweiten Zeitpunkt t₂ durchgeführt, wobei zu den entsprechenden Zeitpunkten t₁ und t₂ die Drücke p₁ und p₂ gemessen und in der Steuereinheit der Niveauregelanlage gespeichert werden. Die Messzeit t₂ – t₁ = τ entspricht in diesem Beispiel 1/5 der notwendigen Messzeit t_stat – t₁ = 5τ bis zur Messung des statischen Drucks p_stat,,mess in dem Druckmittelbehälter. Anhand des gemessenen Druckverlaufs von p₁ bis p₂ oder aus der Steigung der Tangente T₁ zu Beginn des Druckverlaufs (p₁) oder aus dem gemessenen Druckwert p₂ kann der tatsächliche Druck p_stat,ber, welcher dem statischen Druck p_stat,mess entspricht, durch Extrapolation, Schnittpunktbildung der Tangente T₁ mit der Tangente T_stat oder aus direkter Berechnung ermittelt werden. In diesem Beispiel entspricht der Druck p₂ ca. 63% des Druckwertes p_stat,ber bzw. p_stat,mess, wobei die Konstanten k und τ fahrzeugspezifisch und konstruktionsbedingt vorgegeben und vorab durch empirische Ermittlung am Fahrzeug bzw. im Labor oder durch Simulation ermittelt worden sind sowie in der Steuereinheit der Niveauregelanlage gespeichert sind, so dass der tatsächliche Druckwert in dem Druckmittelbehälter auf folgende einfache Art und Weise ermittelt werden kann: p_stat,ber(berechnet) = p₂ (gemessen)/0,63
Unter bestimmten Umständen, z.B. nach einer Änderung der Beladung des Fahrzeuges, kann es notwendig sein, die Messzeit vom ersten Zeitpunkt t₁ bis zum zweiten Zeitpunkt t₂ zu verlängern. In diesen Fällen wird zu einem bestimmten oder variablen Zeitpunkt t₃, welcher zwischen dem ersten Zeitpunkt t₁ und dem zweiten Zeitpunkt t₂ liegt, der Druck p₃ gemessen. Die Messzeit vom ersten Zeitpunkt t₁ bis zum zweiten Zeitpunkt t₂ wird verlängert, wenn die Differenz des Drucks p₃ zum dritten Zeitpunkt t₃ gegenüber dem Startdruck p₁ zum ersten Zeitpunkt t₁ einen Schwellwert unterschreitet. In diesem Fall ist die Berechnung des tatsächlichen Drucks p_stat,ber in dem Druckmittelbehälter an die verlängerte Messzeit anzupassen. Dieser Vorgang der Schwellwertüberprüfung und Berechnungsanpassung kann auch mehrfach wiederholt werden. Wird der Schwellwert nicht unterschritten, dann wird die Messzeit nicht verlängert und der Druck p_stat,ber wie oben beschrieben ermittelt.

1: erste Druckluftleitung
2: zweite Druckluftleitung
3: dritte Druckluftleitung
4: vierte Druckluftleitung
1a–4a: steuerbares Wegeventil
6a–6d: Luftfeder
8: Kompressor
10: Lufttrockner
12: Druckluftvorratsbehälter
14: Kompressoreingang
16: Kompressorausgang
18: Rückschlagventil
20: Druckluftleitung
22: Drossel
24: Punkt
26a–26d: steuerbares Wegeventil
28: Punkt
30: Ansaugventil
32: Druckluftleitung
34: Druckluftleitung
36: Punkt
38a–38d: Abzweigung
40: Punkt
42: Drucksensor
48a–48d: Druckluftleitung

Claims

Niveauregelanlage für Kraftfahrzeuge die die folgenden Bestandteile enthält: eine Druckquelle (8), einen Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12), mindestens ein Ventil (1a, 2a, 3a, 4a, 26a, 26b, 26c, 26d), mindestens eine Verbindungsleitung (1, 2, 3, 4, 34, 48a, 48b, 48c, 48d) von der Druckquelle (8) zum Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12), welche von dem Ventil (1a, 2a, 3a, 4a, 26a, 26b, 26c, 26d) in einem ersten Schaltzustand unterbrochen und in einem zweiten Schaltzustand freigeschaltet wird, und einen Drucksensor (42), welcher zwischen der Druckquelle (8) und dem Ventil (1a, 2a, 3a, 4a, 26a, 26b, 26c, 26d) angeordnet ist, und eine Steuereinheit, welche die Ventile (1a, 2a, 3a, 4a, 26a, 26b, 26c, 26d) und/oder die Druckquelle (8) anzusteuern vermag und ein Signal vom Drucksensor (42) empfangen und verarbeiten kann, wobei das Ventil (1a, 2a, 3a, 4a, 26a, 26b, 26c, 26d) zu einem ersten Zeitpunkt (t₁) in den zweiten Schaltzustand überführt wird, um die Messung des Drucks in dem Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12) bei freigeschalteter Verbindungsleitung (1, 2, 3, 4, 34, 48a, 48b, 48c, 48d) zu starten, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1a, 2a, 3a, 4a, 26a, 26b, 26c, 26d) zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) vor dem Erreichen eines annähernd eingeschwungenen Zustands des Drucksignals in den ersten Schaltzustand überführt wird, um die Messung des Drucks zu stoppen, und wobei in der Steuereinheit auf den Druck (p_stat,ber) in dem Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12) anhand des Signalverlaufs des Drucks zwischen dem ersten Zeitpunkt (t₁) und dem zweiten Zeitpunkt (t₂) geschlossen wird.
Niveauregelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzeit vom ersten Zeitpunkt (t₁) bis zum zweiten Zeitpunkt (t₂) empirisch oder durch Simulation ermittelt wird.
Niveauregelanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzeit zur Ermittlung des Drucks in dem Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12) vom ersten Zeitpunkt (t₁) bis zum zweiten Zeitpunkt (t₂) im Bereich von 10% bis 60% der Messzeit vom ersten Zeitpunkt (t₁) bis zum Erreichen eines annähernd eingeschwungenen Zustands des Drucksignals (p_stat) liegt.
Niveauregelanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzeit zu Ermittlung des Drucks in dem Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12) vom ersten Zeitpunkt (t₁) bis zum zweiten Zeitpunkt (t₂) im Bereich von 15% bis 25% der Messzeit vom ersten Zeitpunkt (t₁) bis zum Erreichen eines annähernd eingeschwungenen Zustands (t_stat) des Drucksignals liegt.
Niveauregelanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12) durch Multiplikation des zum zweiten Zeitpunkt (t₂) ermittelten Druckwertes (p₂) mit einer Konstanten berechnet wird.
Niveauregelanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12) anhand der Steigung des Signalverlaufs (Tangente T₁) zu Beginn der Druckmessung (t₁) ermittelt wird.
Niveauregelanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem dritten Zeitpunkt (t₃), welcher zwischen dem ersten Zeitpunkt (t₁) und dem zweiten Zeitpunkt (t₂) liegt, der Druck (p₃) ermittelt wird und mit dem Startdruck (p₁) zum ersten Zeitpunkt (t₁) verglichen wird, wobei die Messzeit (τ) zwischen dem ersten Zeitpunkt (t₁) und dem zweiten Zeitpunkt (t₂) verlängert wird, wenn die Differenz des Drucks (p₃) zum drittten Zeitpunkt (t₃) und dem Startdruck (p₁) zum ersten Zeitpunkt (t₁) einen Schwellwert unterschreitet.
Niveauregelanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter, statischer Wert des Druckes (p_stat,mess) in dem Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12) zu einem vierten Zeitpunkt (t_stat), welcher bei dem Erreichen eines annähernd eingeschwungenen Zustands des Drucksignals (p_stat) vorliegt, ermittelt wird und der erste Wert des Druckes (p_stat,ber) in dem Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12) an den zweiten, statischen Wert des Druckes (p_stat,mess) in dem Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12) angepasst wird.
Niveauregelanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, statische Wert des Druckes (p_stat,mess) im Stillstand des Fahrzeuges ermittelt wird.
Niveauregelanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, statische Wert des Druckes (p_stat,mess) während oder nach einem Niveauwechsel des Fahrzeuges gemessen wird.
Niveauregelanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wert des Druckes (p_stat,ber) und der zweite, statische Wert des Druckes (p_stat,mess) in der Steuereinheit gespeichert werden.
Verfahren zur Messung des Drucks in einer Niveauregelanlage für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Drucks in dem Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12) zu einem ersten Zeitpunkt (t₁) bei freigeschalteter Verbindungsleitung (1, 2, 3, 4, 34, 48a, 48b, 48c, 48d) gestartet wird und zu einem zweiten Zeitpunkt (t₂) vor dem Erreichen eines annähernd eingeschwungenen Zustands des Drucksignals gestoppt wird, indem die Verbindungsleitung (1, 2, 3, 4, 34, 48a, 48b, 48c, 48d) unterbrochen wird, und auf den Druck (p_stat,ber) in dem Druckmittelbehälter (6a, 6b, 6c, 6d, 12) anhand des Signalverlaufs zwischen dem ersten Zeitpunkt (t₁) und dem zweiten Zeitpunkt (t₂) geschlossen wird.