DE102008028917B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Ermitteln eines Höhenniveaus eines mit einer Luftfeder gefederten Fahrzeugs sowie Luftfederung für ein Fahrzeug - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Ermitteln eines Höhenniveaus eines Fahrzeugs mit einer Luftfeder und einer Einrichtung zum Erfassen des statischen Drucks in der Luftfeder,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Einrichtung (102) zur Erfassen einer dynamischen Druckänderung in der Luftfeder (100) während einer Einfederung der Luftfeder (100) und
eine Einrichtung (104) zum Bestimmen des Höhenniveaus in Abhängigkeit von dem statischen Druck und der dynamischen Druckänderung vorgesehen sind.
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Einrichtung (102) zur Erfassen einer dynamischen Druckänderung in der Luftfeder (100) während einer Einfederung der Luftfeder (100) und
eine Einrichtung (104) zum Bestimmen des Höhenniveaus in Abhängigkeit von dem statischen Druck und der dynamischen Druckänderung vorgesehen sind.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln eines Höhenniveaus eines Fahrzeugs mit einer Luftfeder sowie auf eine Luftfederung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 9 und 10.
- 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.
- In der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2006 022 934 A1 ist ein luftgefedertes Fahrwerk offenbart. Ein gegenüber einem Fahrzeugchassis angelenkter Achslenker führt eine Fahrzeugachse. Eine aus mindestens einer aktiven Sensoreinheit und einem passiven Element zusammengesetzte Niveaumesseinrichtung bestimmt den Abstand zwischen Fahrwerk und Fahrzeugchassis. Hierzu ist das passive Element ein im magnetischen Wechselfeld der aktiven Sensoreinheit angeordneter und aus diesem mit Energie versorgter Transponder. Die aktive Sensoreinheit umfasst ein Transponderlesemodul zur Bestimmung der Feldstärke mit der der Transponder auf eine Anfrage der aktiven Sensoreinheit antwortet oder mit der die Anfrage der aktiven Sensoreinheit bei dem Transponder ankommt sowie ein Auswertemodul zur Generierung einer Abstandsinformation aus der von dem Transponderlesemodul empfangenen Feldstärke. - 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.
- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln eines Höhenniveaus eines mit einer Luftfeder gefederten Fahrzeugs sowie eine verbesserte Luftfederung zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, eine Luftfederung gemäß Anspruch 9 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.
- Dieser Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass es möglich ist, aus dem Balgdruck eines Luftfederbalgs das Fahrniveau abzuleiten.
- Ein Luftfederbalg kann über seinen Federweg einen konstanten oder nicht-konstanten Balgdruck haben. Mit beiden Varianten kann statisch nicht die Fahrhöhe ermittelt werden, da ein weiterer unbekannter Parameter vorhanden ist, nämlich das Gewicht. Daraus folgt, dass die Fahrhöhe nur dynamisch gemessen werden kann, und zwar durch Vergleichen einer Druckveränderung mit einer bekannten Druckveränderungskennlinie.
- Vorteilhafterweise ermöglicht der erfindungsgemäße Ansatz eine Messung der Fahrhöhe ohne dass dafür eine zusätzliche Sensorik in Achsnähe erforderlich ist.
- Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Höhenniveaus eines Fahrzeugs mit einer Luftfeder, mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung zum Erfassen des statischen Drucks in der Luftfeder;
einer Einrichtung zum Erfassen einer dynamischen Druckänderung in der Luftfeder, während einer Ein-Federung der Luftfeder; und
einer Einrichtung zum Bestimmen des Höhenniveaus in Abhängigkeit von dem statischen Druck und der dynamischen Druckänderung. - Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Luftfederung für ein Fahrzeug, mit folgenden Merkmalen:
einer Luftfeder, die zwischen einer Achse und einem Fahrgestell des Fahrzeugs angeordnet ist; und
die eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln eines Höhenniveaus des mit der Luftfeder gefederten Fahrzeugs aufweist. - Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Ermitteln eines Höhenniveaus eines Fahrzeugs mit einer Luftfeder, mit folgenden Schritten:
Erfassen des statischen Drucks in der Luftfeder;
Erfassen einer dynamischen Druckänderung in der Luftfeder, während einer Ein-Federung der Luftfeder; und
Bestimmen des Höhenniveaus in Abhängigkeit von dem statischen Druck und der dynamischen Druckänderung. - Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und -
2 eine Druckveränderungskennlinie. - 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 eine Luftfeder100 . Wird die Luftfeder100 als Luftfederung für ein luftgefedertes Fahrzeug eingesetzt, so kann ein Höhenniveau des Fahrzeugs durch eine Expansion bzw. eine Kompression der Luftfeder100 eingestellt werden. Die Luftfeder100 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln des Höhenniveaus des Fahrzeugs auf. - Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung zum Ermitteln des Höhenniveaus eine Einrichtung
102 zum Erfassen eines Drucks in der Luftfeder100 und eine Einrichtung104 zum Bestimmen des Höhenniveaus des Fahrzeugs auf. - Die Einrichtung
102 zum Erfassen eines Drucks ist ausgebildet, um einen Druck in der Luftfeder100 zu erfassen. Dabei kann es sich um einen Luftdruck in der Luftfeder100 handeln. Insbesondere ist die Einrichtung102 ausgebildet, um einen statischen Druck und eine dynamischen Druckveränderung in der Luftfeder100 zu erfassen. Bei der dynamischen Druckveränderung kann es sich um eine Druckveränderung pro Zeit handeln. Die Einrichtung102 ist ausgebildet, um den statischen Druck zu einem Zeitpunkt zu erfassen, in dem sich die Luftfeder100 in Ruhe befindet. Ferner ist die Einrichtung102 ausgebildet, um die dynamische Druckveränderung zu einem Zeitpunkt zu erfassen, in dem sich die Luftfeder100 in einem Zustand einer dynamischen Federung befindet. Die Einrichtung102 kann ausgebildet sein, um die dynamische Druckveränderung zu einem vorbestimmten Schwingungszustand oder Zeitpunkt der dynamischen Federung zu erfassen. Der statische Druck und die dynamische Druckveränderung können von ein und derselben Einrichtung102 oder jeweils von einer separaten Einrichtung erfasst werden. Die Einrichtung102 ist ausgebildet, um einen Wert des statischen Drucks und Wert der dynamischen Druckveränderung an die Einrichtung104 zum Bestimmen des Höhenniveaus bereitzustellen. Die Einrichtung104 ist ausgebildet, um das Höhenniveau basierend auf dem statischen Druck und der dynamischen Druckveränderung als Funktion der Zeit zu bestimmen. Die Einrichtung104 kann ausgebildet sein, um das Höhenniveau basierend auf einem Druckunterschied zwischen dem statischen Druck und der dynamischen Druckveränderung zu bestimmen. Somit kann die Einrichtung102 ausgebildet sein, um aus den bereitgestellten Drücken ein Höhenniveau zu generieren. - Die Einrichtung
104 zum Bestimmen des Höhenniveaus kann ausgebildet sein, um das Höhenniveau basierend auf einer Zuordnungsvorschrift zu bestimmen. Die Zuordnungsvorschrift kann vorbestimmt sein und eine Zuordnung zwischen der Druckveränderung, dem statischen Druck und dem Höhenniveau aufweisen. Auf diese Weise kann eine erfasste Druckveränderung unter Berücksichtigung des statischen Drucks auf ein entsprechendes Höhenniveau des Fahrzeugs abgebildet werden. Die Einrichtung104 kann einen Speicher aufweisen, in dem mögliche Werte der Druckveränderung, des statischen Drucks und des jeweils zugeordneten Höhenniveaus gespeichert sind. - Die dynamische Federung, bei der die dynamische Druckveränderung gemessen wird, kann eine vorbestimmte Charakteristik aufweisen. Um die dynamische Federung zu erzeugen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen der dynamischen Federung aufweisen. Die Einrichtung zum Erzeugen der dynamischen Federung kann ausgebildet sein, um eine vorbestimmte Änderung des Drucks in der Luftfeder
100 hervorzurufen. Dazu kann die Einrichtung zum Erzeugen der dynamischen Federung ausgebildet sein, um eine Änderung einer in der Luftfeder100 enthaltenen Luftmenge hervorzurufen. Die Änderung der Luftmenge kann über ein Ventil gesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Einrichtung zum Erzeugen der dynamischen Federung ausgebildet sein, um ein vorbestimmtes Einbremsen des Fahrzeugs hervorzurufen, um die dynamischen Federung zu erzeugen. Dazu kann die Einrichtung zum Erzeugen der dynamischen Federung mit einer Bremseinrichtung des Fahrzeugs gekoppelt sein. - Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zum Erkennen eines speziellen Fahrzeugzustands aufweisen, der zu der dynamischen Federung führt. Die Einrichtung zum Bestimmen der dynamischen Druckveränderung kann ausgebildet sein, um die dynamische Druckveränderung ansprechend auf ein Erkennen des speziellen Fahrzeugzustands zu erfassen. Da der spezielle Fahrzeugstand bereits zu der dynamischen Federung führt, ist ein Einsatz der Einrichtung zum Erzeugen der dynamischen Federung in diesem Fall nicht erforderlich.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ausgebildet sein, um das ermittelte Höhenniveau des Fahrzeugs zur Weiterverarbeitung oder Auswertung bereitzustellen. Ferner kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um ansprechend auf das ermittelte Höhenniveau ein Niveau der Luftfeder
100 zu regeln, um auf diese Weise das Höhenniveau des Fahrzeugs zu regeln. - Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei Teil eines Luftfedersystems des Fahrzeugs sein.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ausgebildet sein, um ein Verfahren zum Erfassen eines Höhenniveaus eines mit einer Luftfeder gefederten Fahrzeugs auszuführen. Dabei kann in einem ersten Schritt ein Erfassen eines statischen Drucks und in einem folgenden Schritt ein Erfassen einer dynamischen Druckveränderung in der Luftfeder erfolgen. Der Schritt des Erfassens der dynamischen Druckveränderung kann während einer dynamischen Federung der Luftfeder erfolgen. Dazu können einer oder eine Mehrzahl von Druckwerten erfasst werden. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Bestimmen des Höhenniveaus basierend auf dem statischen Druck und der dynamischen Druckveränderung. Die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden. Ferner können einzelne oder mehrere der Schritte wiederholt durchgeführt werden.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann es sich bei der Luftfeder 100 um einen Balg, beispielsweise um einen Luftfederbalg handeln. Eine Höhenmessung eines mit dem Balg gefederten Fahrzeugs kann über den Balgdruck erfolgen. Insbesondere kann die Höhenermittlung anhand von einer Druckveränderung erfolgen.
- Dazu wird im statischen Ruhezustand der Balgdruck gemessen. Dabei muss sichergestellt sein, dass der Druck dem Gewicht entspricht, das auf dem Balg lastet. Der Balg soll also nicht voll ausgefahren und nicht voll eingefahren sein.
- Danach wird eine dynamische Federung mit festen, bekannten Parametern erzeugt. Dies kann entweder durch stoßartiges Luftablassen oder bei Kurbelachsen durch Einbremsen erfolgen. Durch die Druckveränderung im Balg kann ein Höhenniveau abgeleitet werden, da die Federsteifigkeit c des Balgs eine Funktion der Fahrhöhe ist.
- Somit erfolgt zuerst eine Messung des statischen Drucks des Balgs. Nachfolgend erfolgt eine Messung der Druckveränderung in dem Balg durch gezieltes Federn. Das gezielte Federn kann durch ein schnelles Ablassen einer bestimmten Luftmenge oder durch Einbremsen mit einem bestimmten Bremsdruck eine bestimmte Zeit lang erfolgen. Anschließend erfolgt ein Abgleich der Druckveränderung mit einer vorgegebenen Kennlinie und daraus eine Ermittlung der Fahrhöhe.
-
2 zeigt eine entsprechende Kennlinie, die zur Ermittlung der Fahrhöhe genutzt werden kann. Die Kennlinie stellt ein Diagramm für den statischen Druck pstat = 5 bar dar. Auf der horizontalen Achse ist die Druckveränderung Delta p und auf der vertikalen Achse die Fahrhöhe aufgetragen. - Beispielsweise wird bei einem Messvorgang ein statischer Druck von 5 bar gemessen. Durch ein schlagartiges Ablassen von 10 g Luft aus dem Balg, dies kann einem Öffnen eines Ventils für 0,5 s entsprechen, wird eine dynamische Federung des Balgs hervorgerufen. Eine Messung der Druckveränderung der ersten Schwingung nach dem Ablassen kann ein Delta p von 2 bar ergeben. Durch einen Vergleich der Druckveränderung mit dem in
2 gezeigten Delta p/pstat – Diagram kann die entsprechende Fahrhöhe bestimmt werden. - Ein entsprechendes Kennlinien-Diagramm kann für unterschiedliche statische Drücke bereitgestellt werden.
- Erfindungsgemäß kann die Ermittlung der aktuellen Fahrhöhe durch ein gezieltes Verändern der Luftmenge im Balg erfolgen. Der Vorgang kann zur Verbesserung der Genauigkeit beliebig oder sinnvoll oft wiederholt werden. Dabei können Standardvorgänge, wie Bremsen oder definierte Einfederungen, in den Auswerteprozess mit einbezogen werden.
- Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden. Die beschriebenen Einrichtungen können beispielsweise Sensoren zum Ermitteln des Drucks, Aktuatoren und Ventile zum Erzeugen der dynamischen Federung und Schaltungen zum Bestimmen der Fahrhöhe aufweisen.
-
- 100
- Luftfeder
- 102
- Einrichtung zum Erfassen eines Druck
- 104
- Einrichtung zum Bestimmen eines Höhenniveaus
Claims (10)
- Vorrichtung zum Ermitteln eines Höhenniveaus eines Fahrzeugs mit einer Luftfeder und einer Einrichtung zum Erfassen des statischen Drucks in der Luftfeder, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (
102 ) zur Erfassen einer dynamischen Druckänderung in der Luftfeder (100 ) während einer Einfederung der Luftfeder (100 ) und eine Einrichtung (104 ) zum Bestimmen des Höhenniveaus in Abhängigkeit von dem statischen Druck und der dynamischen Druckänderung vorgesehen sind. - Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (
102 ) zum Erfassen der dynamischen Druckänderung den dynamischen Druck zu einem vorbestimmten Schwingungszustand der Einfederung erfasst. - Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (
104 ) das Höhenniveau basierend auf einer Zuordnungsvorschrift bestimmt, wobei die Zuordnungsvorschrift eine vorbestimmte Zuordnung zwischen der dynamischen Druckänderung, dem statischen Druck und dem Höhenniveau aufweist. - Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Erzeugen der Einfederung vorgesehen ist.
- Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erzeugen der Einfederung eine vorbestimmte Änderung des Drucks in der Luftfeder (
100 ) hervorruft, um die Einfederung zu erzeugen. - Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erzeugen der Einfederung eine Änderung der in der Luftfeder (
100 ) enthaltenen Luftmenge hervorruft, um die Einfederung zu erzeugen. - Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass, die Einrichtung zum Erzeugen der dynamischen Einfederung ein vorbestimmtes Einbremsen des Fahrzeugs hervorrruft, um die dynamischen Einfederung zu erzeugen.
- Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Erkennen eines Fahrzeugzustands vorgesehen ist, der zu einer Einfederung führt, wobei die Einrichtung (
102 ) zum Erfassen der dynamischen Druckänderung die dynamische Druckveränderung ansprechend auf ein Erkennen des Fahrzeugzustands erfasst. - Luftfederung für ein Fahrzeug, mit: einer Luftfeder, die zwischen einer Achse und einem Fahrgestell des Fahrzeugs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfeder (
100 ) eine Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist. - Verfahren zum Ermitteln eines Höhenniveaus eines Fahrzeugs mit einer Luftfeder bei dem der statische Druck in der Luftfeder erfasst wird, gekennzeichnet, durch folgende Schritte: Erfassen einer dynamischen Druckänderung in der Luftfeder (
100 ) während einer Einfederung der Luftfeder (100 ) und Bestimmen des Höhenniveaus in Abhängigkeit von dem statischen Druck und der dynamischen Druckänderung.
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DE102013106703A1 (de) | 2013-06-26 | 2014-12-31 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH | Luftfeder mit in den Balg integrierter Niveaumesseinrichtung |
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