DE102010060293A1

DE102010060293A1 - Ultraschallniveauregelvorrichtung

Info

Publication number: DE102010060293A1
Application number: DE201010060293
Authority: DE
Inventors: Dr. Reck Siegfried
Original assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Current assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2012-05-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallniveauregelvorrichtung (1). Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist, die Ultraschallniveauregelvorrichtung (1) derart auszubilden, dass deren Anbauort an einem Fahrzeug möglichst variabel ist, die dabei das Fahrniveau möglichst genau ausregelt und auch im Betrieb vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass Ultraschallsensor (6) und Reflektor (8) von einem Schutzbalg (12) hermetisch gegen Umwelteinflüsse abgegrenzt sind. Die Ultraschallniveauregelvorrichtung (1) ist damit auch außerhalb von Luftfedern an ein Fahrzeug anbaubar und dabei trotzdem gegen Umwelteinflüsse geschützt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallniveauregelvorrichtung, aufweisend mindestens einen Ultraschallsensor, einen Mikrocontroller, einen Reflektor und ein Mehrwegeventil.
Niveauregelanlagen für Nutzfahrzeuge arbeiten häufig mit mechanischen Stellhebeln, die zwischen der Karosserie und einer Achse derart angeordnet sind, dass bei Veränderungen des Abstands zwischen Karosserie und Achse die Stellhebel ein Ventil ansteuern. Die meist zur Federung eingesetzten Luftfedern sind dann über das Ventil be- und entlüftbar. Die Stellhebelanordnung muss dabei durch mechanische Elemente justiert werden. Außerdem vertragen derartige Hebelkonstruktionen Querkräfte und Winkelversatz nur bei dementsprechend aufwändigen Konstruktionen. Sie unterliegen dem mechanischen Verschleiß und sind Umwelteinflüssen ungeschützt ausgesetzt.
Daher wurden Vorrichtungen zur Distanzmessung mit Ultraschall vorgeschlagen, die an sich bekannt und beispielsweise in Luftfedern für Nutzfahrzeuge bei der Regelung der Fahrzeuglage im Einsatz sind. So zeigt die DE 10 2007 027 792 A1 eine derartige Luftfeder, bei der zusätzlich zur Sensierung der Höhe noch eine Leckerkennung durch den Ultraschall möglich ist. Eine etwas grundlegendere Ausführung einer derartigen Vorrichtung ist in der DE 103 49 797 A1 offenbart. Derartige Vorrichtungen sind jedoch auf den Einsatz innerhalb der Luftfedern luftgefederter Fahrzeuge begrenzt und von Art und Betriebszustand der Luftfedern abhängig.
Anderweitige Distanzmessungen mittels Ultraschall sind im Nutzfahrzeugbereich ebenfalls im Einsatz. So zeigt die EP 0 048 958 Vorrichtungen zur Distanzmessung eines Fahrzeugs, bei der nicht das Höhenniveau, sondern der Abstand zu benachbarten Hindernissen erfassbar sind. Um diese Vorrichtungen vor Umwelteinflüssen zu schützen, ist vorgesehen, dass der Ultraschallwandler in einem Trichter angeordnet ist, der sich auch durch einen Deckel verschließen lässt. Ein derartiger Schutz kann den Wandler, bei geschlossenem Deckel, nur dann schützen, wenn er nicht in Betrieb ist, oder der Schutz ist auf mechanische Einwirkungen im Schutzbereich des Trichters begrenzt. Außerdem weist eine derartige Vorrichtung prinzipbedingt keinen Reflektor auf, da die zu erfassenden Hindernisse auch in beträchtlicher Entfernung vom Sensor, als Reflektor wirken sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, deren Anbauort an einem Fahrzeug möglichst variabel ist, die dabei das Fahrniveau möglichst genau ausregelt und auch im Betrieb vor Umwelteinflüssen geschützt ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Ultraschallsensor und der vom Ultraschallsensor beabstandete Reflektor innerhalb eines elastischen Schutzbalges angeordnet sind und Ultraschallsensor und Reflektor durch den Schutzbalg gegen die außerhalb des Schutzbalges liegende Umgebung hermetisch abgrenzbar sind.
Der Schutzbalg verhindert, dass Schmutz und andere Fremdkörper in die Ultraschallniveauregeleinrichtung eindringen und die Funktion der Vorrichtung beeinträchtigen. Damit ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung auch außerhalb von Luftfedern an Karosserien und Achsen von Fahrzeugen derart anzubringen, dass der Ultraschallsensor beispielsweise an der Karosserie und der Reflektor an der Achse des Fahrzeugs angeordnet sind, ohne dass dabei Rücksicht auf die Position der Vorrichtung in Bezug auf die Anordnung von Luftfedern zu nehmen ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Schutzbalg als Faltenbalg aus einem elastomeren Werkstoff ausgebildet.
Faltenbälge der genannten Art ermöglichen einen großen Weg, den der Ultraschallsensor gegenüber dem Reflektor zurücklegt. Der Raum zwischen dem Ultraschallsensor und dem Reflektor bleibt dabei frei, da ein Einknicken des Balges aufgrund der Faltenstruktur nur gesteuert in der Wandlung auftritt.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Reflektor als Kugelkalotte ausgebildet.
Durch die Kugelkalottenform des Reflektors ist der vom Ultraschallsensor imitierte Ultraschall auch dann zuverlässig zum Ultraschallsensor reflektierbar, wenn zwischen Ultraschallsensor und Reflektor eine Verwinkelung oder ein Querversatz auftreten.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Innenraum des Schutzbalges gegenüber der außerhalb des Schutzbalges liegenden Umgebung einen höheren Innendruck auf.
Durch einen höheren Innendruck, beispielsweise durch die Fahrzeugpneumatik erzeugbar, ist auch bei kleineren Beschädigungen des Schutzbalges zuverlässig das Eindringen von Schmutz oder anderen Fremdkörpern verhinderbar.
Aufgrund seines Messprinzips und der elektronischen Regelung arbeitet die Ultraschallniveauregelvorrichtung schneller als mechanische Regeler und ohne bleibende Regelabweichung. Der Faltenbalg schützt die Komponenten der Wegmessung vor schädigenden Einflüssen. Das berührungslose Verfahren zur Messung der Federhöhe toleriert sowohl eine Verwinkelung als auch einen Querversatz zwischen den Enden der Messstrecke.
Ein Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist damit auch außerhalb von Luftfedern möglich.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Beispiel der Erfindung näher erläutert.
Die 1 zeigt eine Ultraschallniveauregelvorrichtung 1 in einer geschnittenen Prinzipdarstellung. Die Vorrichtung 1 weist ein Mehrwegeventil 2 auf, welches mittels einer Luftleitung 3 mit Druckluft versorgbar ist. Mittels einer Belüftungsleitung 4 ist eine hier nicht gezeigte Luftfederanordnung mit Druckluft befüllbar. Über eine Entlüftungsleitung 5 ist die Luftfederanordnung entlüftbar. Je nach Schaltstellung des Mehrwegeventils 2 ist entweder die Belüftungsleitung 4 mit der Luftleitung 3 verbindbar, die Entlüftungsleitung 5 entlüftbar oder es sind alle Luftleitungen 3, 4 und 5 absperrbar.
Die Vorrichtung 1 weist weiterhin einen Ultraschallsensor 6 auf, über den Ultraschallsignale 7 aussendbar und empfangbar sind. Die Ultraschallsignale 7 sind hier durch Pfeile symbolisiert.
Über einen hier nicht gezeigten Mikrocontroller und entsprechende, ebenfalls nicht gezeigte Stellelemente ist die Schaltposition des Mehrwegeventils 2 in Abhängigkeit der Signale des Ultraschallsensors 6 veränderbar.
Die Vorrichtung 1 weist weiterhin einen Reflektor 8 auf, der kugelkalottenförmig ausgebildet ist. Der Reflektor 8 ist an einer hier nur symbolisch angedeuteten Achse 10 fest angeordnet. Ultraschallsensor 6 und Reflektor 8 sind voneinander beabstandet.
Die Vorrichtung 1 weist weiterhin einen als Faltenbalg ausgebildeten Schutzbalg 12 auf, der sowohl den Ultraschallsensor 6, als auch den Reflektor 8 umfasst und gegen äußere Einflüsse hermetisch abgrenzt. Fremdkörper oder Schmutz können dadurch nicht in den Abstand zwischen Ultraschallsensor 6 und Reflektor 8 eindringen.
Die vom Sensor 6 ausgehenden Ultraschallsignale 7 sind vom Reflektor 8 reflektierbar und vom Ultraschallsensor 6 auch wieder erfassbar. Aus der Laufzeitdifferenz des reflektierten zum imitierten Ultraschallsignals 7 ist durch den nicht gezeigten Mikrocontroller der Abstand zwischen Sensor 6 und Reflektor 8 errechenbar und die Schaltposition des Mehrwegeventils 2 vorbestimmbar.
Bei Änderungen des Abstandes zwischen Ultraschallsensor 6 und Reflektor 8 ändert sich die Laufzeitdifferenz des Signals 7 und damit ggf. auch die Schaltposition des Mehrwegventils 2.
Dadurch, dass keine unerwünschten Partikel in das Innere des Schutzbalges 12 eindringen, treten auch keine fehlerhaften Reflektionen des Ultraschallsignals 7 auf. Die Vorrichtung 1 ist daher auch außerhalb von Luftfedern an Stellen des Fahrzeugs einsetzbar, die Umwelteinflüssen ausgesetzt sind.
Bezugszeichenliste

1: Ultraschallniveauregelvorrichtung
2: Mehrwegeventil
3: Luftleitung
4: Belüftungsleitung
5: Entlüftungsleitung
6: Ultraschallsensor
7: Ultraschallsignale
8: Reflektor
10: Fahrzeugachse
12: Schutzbalg/Faltenbalg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007027792 A1 [0003]
DE 10349797 A1 [0003]
EP 0048958 [0004]

Claims

Ultraschallniveauregelvorrichtung (1), aufweisend mindestens einen Ultraschallsensor (6), einen Mikrocontroller, einen Reflektor (8) und ein Mehrwegeventil (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (6) und der vom Ultraschallsensor (6) beabstandete Reflektor (8) innerhalb eines elastischen Schutzbalges (12) angeordnet sind und Ultraschallsensor (6) und Reflektor (8) durch den Schutzbalg (12) gegen die außerhalb des Schutzbalges (12) liegende Umgebung hermetisch abgrenzbar sind.
Ultraschallniveauregelvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzbalg (12) als Faltenbalg (12) aus einem elastomeren Werkstoff ausgebildet ist.
Ultraschallniveauregelvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (8) als Kugelkalotte ausgebildet ist.
Ultraschallniveauregelvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Schutzbalges (12) gegenüber der außerhalb des Schutzbalges (12) liegenden Umgebung einen höheren Innendruck aufweist.