DE102008028916B4

DE102008028916B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Balgniveaus eines Federbalgs

Info

Publication number: DE102008028916B4
Application number: DE200810028916
Authority: DE
Inventors: Thomas Naber
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2008-06-18
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2028-06-19
Also published as: DE102008028916A1

Abstract

Vorrichtung (100) zum Erfassen eines Balgniveaus eines Federbalgs mit einem Balgdeckel (102), einem Balgboden (104), einem Balgkolben (106) und einer Rollfalte (110), mit: einem Taster (200), der so an dem Balgkolben (106) angeordnet ist, dass der Taster (200) ein Vorhandensein der Rollfalte (110) in einem Tastbereich des Tasters (200) erfassen kann; einer Einstelleinrichtung (112), die ausgebildet ist, um eine Position des Tasters (200) in Richtung des Balgdeckels (102) oder in Richtung des Balgbodens (104) zu verschieben, um eine vorbestimmte Position einzustellen; und einer Erfassungseinrichtung, die ausgebildet ist, um eine Position der Rollfalte (110) durch einen Vergleich einer aktuellen Position der Rollfalte (110) mit der vorbestimmten Position zu bestimmen und abhängig von der Position der Rollfalte (110) ein Positionssignal bereitzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen eines Balgniveaus eines Federbalgs, sowie auf eine Luftfederung für ein Fahrzeug.
Bei luftgefederten Fahrzeugen wird eine Höhen- oder Niveaumessung bzw. Sensierung in erster Linie durch ein separates Luftfederventil durchgeführt. Das Luftfederventil fungiert sowohl als Sensor als auch direkt als Aktuator. Neuere Systeme weisen einen elektronischen Wegsensor und ein zusätzliches Ventil auf, das das Luftbalgniveau regelt.
Das herkömmliche Luftfederventil erhält sein Sensorsignal direkt von der Achse oder einem achsnahen Bauteil.
Das Problem bei den heutigen Lösungen ist, dass die direkte Anlenkung auf der Achse oder dem achsnahen Bereich oft ungünstig ist. So steht der benötigte Platz nicht zur Verfügung, die mechanische Anlenkung kann leicht beschädigt werden und verursacht zudem zusätzliche Kosten.
Die DE 101 30 507 B4 beschreibt eine Luftfeder mit einem Balgkolben und einem Rollbalg mit einer Rollfalte. Über die Höhe des Balgkolbens sind Drucksensoren angeordnet, mittels der sich eine Eintauchtiefe des Balgkolbens ermitteln lässt. Anstelle der Drucksensoren kann eine Mehrzahl von Dehnungmessstreifen vorgesehen werden, die in den Rollbalg eingebettet werden können.
Die DE 103 25 624 B3 befasst sich mit einer Luftfeder. In einer Balgwand der Luftfeder sind leitfähige Leiterstreifen angeordnet, die in einer Wechselstrom-Brückenschaltung verschaltet werden können, um eine Messung der Federhöhe zu ermöglichen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung, eine Luftfederung und ein Verfahren zu schaffen, die eine verbesserte Erfassung eines Balgniveaus eines Federbalgs ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, eine Luftfederung gemäß Anspruch 8 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst.
Dieser Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass eine Rollfalte eines Federbalges als Höhensignal genutzt werden kann. Erfindungsgemäß kann es sich bei der Nutzung des Höhensignals um eine direkte Nutzung in einem modifizierten Luftfederventil handeln, als auch um eine Nutzung nur als Sensor, wobei die Aktuatorik räumlich getrennt von der Sensorik angebracht ist. Somit ermöglicht der erfindungsgemäße Ansatz eine, in einer Federung oder einem Dämpfsystem integrierte Höhenmessung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Balg mit einem Sensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
2 eine Vorrichtung zum Erfassen eines Balgniveaus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
1 zeigt einen Balg mit einem Sensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Balg kann es sich um einen Federbalg und insbesondere um einen Luftfederbalg handeln. Bei dem Sensor kann es sich um eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zum Erfassen eines Balgniveaus handeln.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Balg einen Balgdeckel 102, einen Balgboden 104, einen Balgkolben 106, einen Balggummi 108 und eine Rollfalte 110 auf. Das Balgniveau ist durch einen Abstand zwischen dem Balgdeckel 102 und dem Balgboden 104 bestimmt. Bei einer Kommpression des Balgs verringert sich der Abstand und bei einer Expansion des Balgs vergrößert sich der Abstand zwischen dem Balgdeckel 102 und dem Balgboden 104. Eine Veränderung des Abstands bewirkt eine Veränderung der Position der Rollfalte 110. Eine Vergrößerung des Abstands bewirkt eine Verlagerung der Position der Rollfalte 110 in Richtung des Balgdeckels 102. Eine Verkleinerung des Abstands bewirkt eine Verlagerung der Position der Rollfalte 110 in Richtung des Balgbodens 104. Somit kann ein aktueller Abstand und somit ein aktuelles Balgniveau aus einer aktuellen Position der Rollfalte 110 bestimmt werden.
Zum Bestimmen der Position der Rollfalte 110 weist der in 1 gezeigte Balg die Vorrichtung 100 zum Erfassen eines Balgniveaus auf. Die Vorrichtung 100 weist eine Erfassungseinrichtung auf, die ausgebildet ist, um eine Position der Rollfalte 110 zu erfassen. Ferner ist die Erfassungseinrichtung ausgebildet, um abhängig von der Position der Rollfalte 110 ein Positionssignal bereitzustellen. Bei dem Positionssignal kann es sich beispielsweise um ein elektrisches Signal, eine Kraftwirkung oder eine Bewegung eines mechanischen Elements handeln. Aus dem Positionssignal kann die Position der Rollfalte 110 und somit das Balgniveau bestimmt werden. Dazu kann die Vorrichtung 100 eine Auswerteeinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, um das Balgniveau aus dem Positionssignal zu bestimmen. Die Auswerteeinrichtung kann in dem Balg oder außerhalb des Balgs angeordnet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 100 ausgebildet, um die Position der Rollfalte 110 durch einen Vergleich einer aktuellen Position der Rollfalte 110 mit einer vorbestimmten Position zu bestimmen. Zum Einstellen der vorbestimmten Position kann die Vorrichtung 100 eine Einstelleinrichtung 112 aufweisen. Die Einstelleinrichtung 112 kann als Einstellschraube ausgebildet sein. Die Einstelleinrichtung 112 kann ausgebildet sein, um eine Position der Vorrichtung 100 in Richtung des Balgdeckels 102 oder in Richtung des Balgbodens 104 zu verschieben.
Die Vorrichtung 100 kann ausgebildet sein, um die Position der Rollfalte 110 im Verhältnis zur Position der Vorrichtung 100 zu erfassen. Somit kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um zu erfassen, ob sich die Rollfalte 110 an der Position der Vorrichtung 100, zwischen der Position der Vorrichtung 100 und dem Balgdeckel 102 oder zwischen der Position der Vorrichtung 100 und dem Balgboden 104 befindet. Beispielsweise kann die Vorrichtung 100 ausgebildet sein, um ein erstes Positionssignal bereitzustellen, wenn sich die Rollfalte 110 zwischen der Position der Vorrichtung 100 und dem Balgdeckel 102 befindet und ein zweites Positionssignal bereitzustellen, wenn sich die Rollfalte 110 zwischen der Position der Vorrichtung 100 und dem Balgboden 104 befindet.
Zum Erfassen der Position der Rollfalte 110 kann die Vorrichtung 100 einen Taster aufweisen. Der Taster kann so an dem Balgkolben 106 angeordnet sein, das der Taster ein Vorhandensein der Rollfalte 110 bzw. des Balggummis 108 in einem Tastbereich des Tasters erfassen kann.
Der in 1 gezeigte Balg kann bei einer Luftfederung für ein Fahrzeug eingesetzt werden. Dazu kann der Balg, zwischen einer Achse und einem Fahrgestell des Fahrzeugs angeordnet werden. Ein Höhenniveau der Luftfederung kann mit der Vorrichtung 100 erfasst werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Höhenniveau mittels der Vorrichtung 100 zusätzlich geregelt oder verändert werden. Somit können beispielsweise unterschiedliche Fahrhöhen mittels der Einstellschraube 112 eingestellt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der in 1 gezeigte Balg im oder am Balgkolben 106 den Sensor 100 auf. Der Sensor 100 ist ausgebildet, um die Länge der Rollfalte 110 als Maß für die aktuelle Niveauhöhe zu verwenden. Durch eine erfindungsgemäße Ventilsteuerung kann eine überlagerte Steuerung der Fahrhöhe durch ein Heben/Senken-Ventil ermöglicht werden. Auch ist ein unterschiedliches Fahrniveau über die Einstellschraube 112 denkbar. Statt der Einstellschraube 112 kann eine pneumatische oder elektrische Einstellung erfolgen.
2 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Erfassen eines Balgniveaus gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 100 ausgebildet, um die Position der Rollfalte des Balgs zu erfassen und das Balgniveau abhängig von der Position zu regulieren. Zum Erfassen der Position der Rollfalte weist die Vorrichtung 100 einen Taster 200 auf. Der Taster 200 kann über eine Feder mit einer Höhenregelung oder Druckregelung 222, 223, 224 gekoppelt sein. Die Druckregelung kann als Ventil ausgebildet sein. Die Druckregelung 222, 223, 224 ist ausgebildet, um abhängig von der erfassten Position der Rollfalte einen Druck in dem Balg zu ändern. Somit kann eine Höhe des Balgs geändert werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Druckregelung eine Einrichtung 222 zum Entlüften, eine Einrichtung 223 zum Beibehalten des Drucks und eine Einrichtung 224 zum Belüften des Balgs auf. Die Druckregelung 222, 223, 224 ist ausgebildet, um den Druck in dem Balg ansprechend auf eine Stellung des Tasters 200 zu ändern. Die mit dem Taster 200 verbundene Feder kann eine starke Feder sein, im Verhältnis zu einer auf einer gegenüberliegenden Seite der Vorrichtung 100 angeordneten Feder.
Die Vorrichtung 100 kann eine Steuereinrichtung 226, 227 aufweisen, die ausgebildet ist um die Höhe im Balg ansprechend auf ein Steuersignal zu ändern. Dabei kann das Steuersignal unabhängig von dem Positionssignal und somit unabhängig von einer aktuellen Position der Rollfalte bereitgestellt werden. Die Steuereinrichtung 226, 227 kann ausgebildet sein, um die Höhenregelung 222, 223, 224 anzusteuern, um die Höhe zu ändern. Dazu kann die Steuereinrichtung einen ersten Magneten 226 und einen zweiten Magneten 227 aufweisen. Mittels des Steuersignals kann eine Magnetfeldstärke geregelt und somit die Höhenregelung 222, 223, 224 angesteuert werden. Der Magnet 226 kann als starker Magnet und der Magnet 227 kann als schwacher Magnet ausgebildet sein.
Bei der in 2 gezeigten konkreten Ventilausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 sind die Magnete 226, 227 im Fahrzustand nicht bestromt. Die mit dem Taster 200 verbundene starke Feder wird wenig zusammengedrückt und bringt das Ventil in die Mittelstellung 223, weil in ausgefahrener Tasterstellung ein Entlüften und im Eingefahrenen Zustand ein Belüften des Balges erfolgt. Von Außen ist das Ventil durch Bestromung des starken Magneten 226, das ein Heben zur Folge hat oder des schwächeren Magneten, das ein Senken zur Folge hat, zu bedienen. Eine direkte Notbedienung ist ebenfalls machbar.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 ist ausgebildet, um das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen eines Balgniveaus eines Balgs auszuführen. Dabei erfolgt in einem ersten Schritt ein Erfassen einer Position der Rollfalte. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Bereitstellen eines Positionssignals, abhängig von der Position der Rollfalte. Ferner kann in einem weiteren Schritt ein Regeln des Balgniveaus abhängig von dem Positionssignal erfolgen.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

102: Balgdeckel
104: Balgboden
106: Balgkolben
108: Balggummi
110: Rollfalte
112: Einstellschraube
200: Taster
222, 223, 224: Ventil
226, 227: Magnete

Claims

Vorrichtung (100) zum Erfassen eines Balgniveaus eines Federbalgs mit einem Balgdeckel (102), einem Balgboden (104), einem Balgkolben (106) und einer Rollfalte (110), mit: einem Taster (200), der so an dem Balgkolben (106) angeordnet ist, dass der Taster (200) ein Vorhandensein der Rollfalte (110) in einem Tastbereich des Tasters (200) erfassen kann; einer Einstelleinrichtung (112), die ausgebildet ist, um eine Position des Tasters (200) in Richtung des Balgdeckels (102) oder in Richtung des Balgbodens (104) zu verschieben, um eine vorbestimmte Position einzustellen; und einer Erfassungseinrichtung, die ausgebildet ist, um eine Position der Rollfalte (110) durch einen Vergleich einer aktuellen Position der Rollfalte (110) mit der vorbestimmten Position zu bestimmen und abhängig von der Position der Rollfalte (110) ein Positionssignal bereitzustellen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Auswerteeinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, um das Balgniveau aus dem Positionssignal zu bestimmen.
Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Höhenregelung aufweist, die ausgebildet ist, um abhängig von dem Positionssignal die Höhe des Federbalgs zu ändern.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenregelung ausgebildet ist, um die Höhe des Federbalgs ansprechend auf eine Stellung des Tasters (200) zu ändern.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenregelung eine Steuereinrichtung aufweist, die ausgebildet ist um die Höhe ansprechend auf ein Steuersignal zu ändern, wobei das Steuersignal unabhängig von dem Positionssignal bereitgestellt werden kann.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mindestens einen Magneten (226; 227) aufweist und eine Magnetfeldstärke des mindestens einen Magneten (226; 227) mittels des Steuersignals einstellbar ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenregelung ein Ventil (222, 223, 224) aufweist.
Luftfederung für ein Fahrzeug, mit: einem Federbalg mit einem Balgdeckel (102), einem Balgboden (104), einem Balgkolben (106) und einer Rollfalte (110), der zwischen einer Achse und einem Fahrgestell des Fahrzeugs angeordnet ist; und einer Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.
Verfahren zum Erfassen eines Balgniveaus eines Federbalgs mit einem Balgdeckel (102), einem Balgboden (104), einem Balgkolben (106) und einer Rollfalte (110), mit folgenden Schritten: Anordnen eines Tasters (200) an dem Balgkolben (106), so dass der Taster (200) ein Vorhandensein der Rollfalte (110) in einem Tastbereich des Tasters (200) erfassen kann; Verschieben einer Position des Tasters (200) in Richtung des Balgdeckels (102) oder in Richtung des Balgbodens (104), um eine vorbestimmte Position einzustellen; Bestimmen einer Position der Rollfalte (110) durch einen Vergleich einer aktuellen Position der Rollfalte (110) mit der vorbestimmten Position; und Bereitstellen eines Positionssignals, abhängig von der Position der Rollfalte (110).
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Balgniveau abhängig von dem Positionssignal geregelt wird.