DE102019107124B3

DE102019107124B3 - Pneumatisches System und Verfahren zur Positionserfassung zweier pneumatischer Aktuatoren eines pneumatischen Systems

Info

Publication number: DE102019107124B3
Application number: DE102019107124.0A
Authority: DE
Inventors: Alexander Stehle; Ion-Cosmin Dita
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2039-03-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein pneumatisches System (1), umfassend einen ersten pneumatischen Aktuator (2) und einen zweiten pneumatischen Aktuator (3), einen Kompressor (7), der in einer ersten Betriebsart zum Bereitstellen von Druckluft eingerichtet ist, ein erstes Ventilmittel (4), das an den Kompressor (7) und an den ersten pneumatischen Aktuator (2) angeschlossen ist, ein zweites Ventilmittel (5), das an den Kompressor (7) und an den zweiten pneumatischen Aktuator (3) angeschlossen ist, sowie eine Auswerte- und Steuereinheit (9), die dazu ausgebildet ist, den Kompressor (7) und die beiden Ventilmittel (4, 5) anzusteuern, wobei jeder der Aktuatoren (2, 3) in einem ersten, drucklosen Zustand in einer eingefahrenen Position ist und in einem zweiten, mit Druckluft beaufschlagten Zustand in einer ausgefahrenen Position ist, und wobei das pneumatische System (1) so ausgebildet ist, dass die pneumatischen Aktuatoren (2, 3) über die Ventilmittel (4, 5) derart miteinander in Fluidverbindung stehen, dass im geöffneten Zustand der beiden Ventilmittel (4, 5) ein Druckausgleich zwischen den beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) erfolgt, und wobei jeder der pneumatischen Aktuatoren (2, 3) zumindest ein Sensormittel aufweist, welches an die Auswerte- und Steuereinheit (9) angeschlossen ist, wobei das Sensormittel eines der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) dazu eingerichtet ist, zu erfassen, ob der betreffende Aktuator (2, 3) in einer eingefahrenen Position oder in einer nicht eingefahrenen Position ist, und wobei das Sensormittel des anderen der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) dazu eingerichtet ist, zu erfassen, ob der betreffende Aktuator (2, 3) in einer ausgefahrenen Position oder in einer nicht ausgefahrenen Position ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein pneumatisches System, umfassend einen ersten pneumatischen Aktuator und einen zweiten pneumatischen Aktuator, einen Kompressor, der in einer ersten Betriebsart zum Bereitstellen von Druckluft eingerichtet ist, ein erstes Ventilmittel, das an den Kompressor und an den ersten pneumatischen Aktuator angeschlossen ist, ein zweites Ventilmittel, das an den Kompressor und an den zweiten pneumatischen Aktuator angeschlossen ist, sowie eine Auswerte- und Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, den Kompressor und die beiden Ventilmittel anzusteuern, wobei jeder der Aktuatoren in einem ersten, drucklosen Zustand in einer eingefahrenen Position ist und in einem zweiten, mit Druckluft beaufschlagten Zustand in einer ausgefahrenen Position ist, und wobei das pneumatische System so ausgebildet ist, dass die pneumatischen Aktuatoren über die Ventilmittel derart miteinander in Fluidverbindung stehen, dass im geöffneten Zustand der beiden Ventilmittel ein Druckausgleich zwischen den beiden pneumatischen Aktuatoren erfolgt, und wobei jeder der pneumatischen Aktuatoren zumindest ein Sensormittel aufweist, welches an die Auswerte- und Steuereinheit angeschlossen ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Positionserfassung zweier pneumatischer Aktuatoren eines pneumatischen Systems.
Pneumatische Systeme werden unter anderem in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Aus dem Stand der Technik ist zum Beispiel ein pneumatisches Bugspoilersystem bekannt, mittels dessen die aerodynamischen Eigenschaften eines Kraftfahrzeugs verändert werden können. Ein pneumatisches Bugspoilersystem umfasst typischerweise einen Bugspoiler mit einer aus- und einfahrbaren Spoilerlippe und zumindest zwei pneumatische Aktuatoren, mittels derer die Position der Spoilerlippe veränderbar ist, einen Kompressor zum Bereitstellen von Druckluft für die pneumatischen Aktuatoren, zwei Ventilmittel, wobei eines der Ventilmittel jeweils einem der pneumatischen Aktuatoren zugeordnet ist, ein Drucksensormittel in jedem der pneumatischen Aktuatoren sowie eine Auswerte- und Steuereinheit zum Auswerten der Sensorsignale der Drucksensormittel und zum selektiven Ansteuern des Kompressors sowie der beiden Ventilmittel. Die Befüllung der pneumatischen Aktuatoren wird dabei sequenziell mit Hilfe des Kompressors sowie der beiden Ventilmittel realisiert, die selektiv geöffnet beziehungsweise geschlossen werden können, bis ein Solldruck innerhalb der pneumatischen Aktuatoren erreicht ist. Dieses erfolgt durch die in der Auswerte- und Steuereinheit implementierte Verstellfunktion des pneumatischen Bugspoilers.
Aus der DE 10 2015 219 164 B3 ist ein pneumatisches System mit mehreren pneumatischen Aktuatoren bekannt, die von einer ersten Endposition in eine zweite Endposition und umgekehrt bewegbar sind und denen jeweils eine Sensoreinrichtung zugeordnet ist. Jede dieser Sensoreinrichtungen weist jeweils zwei Sensoreinheiten auf, die vorzugsweise als Endlagenschalter ausgeführt sind und die beiden Endpositionen des betreffenden pneumatischen Aktuators erfassen können. Jede der den pneumatischen Aktuatoren zugeordneten Sensoreinrichtungen ist somit dazu in der Lage, mittels der ersten Sensoreinheit und der zweiten Sensoreinheit zu erfassen, ob sich der pneumatische Aktuator in der ersten Endposition oder in der zweiten Endposition befindet.
Ein Problem der aus dem Stand der Technik bekannten pneumatischen Systeme besteht insbesondere darin, dass nur durch eine Bestimmung des anliegenden Systeminnendrucks die Positionen der pneumatischen Aktuatoren nicht eindeutig bestimmt werden können. So wird der Druck innerhalb der pneumatischen Aktuatoren zum Beispiel durch eine geknickte Zuleitung oder durch Systemundichtigkeiten verfälscht.
Die vorliegende Erfindung macht sich daher zur Aufgabe, ein pneumatisches System der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zur Positionserfassung zweier pneumatischer Aktuatoren eines pneumatischen Systems zur Verfügung zu stellen, mittels derer die Positionen der pneumatischen Aktuatoren und somit auch der mit diesen zusammenwirkenden Bauteile eindeutig bestimmt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein pneumatisches System mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Positionserkennung zweier pneumatischer Aktuatoren eines pneumatischen Systems mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Ein erfindungsgemäßes pneumatisches System zeichnet sich dadurch aus, dass das Sensormittel eines der beiden pneumatischen Aktuatoren dazu eingerichtet ist, zu erfassen, ob der betreffende Aktuator in einer eingefahrenen Position oder in einer nicht eingefahrenen Position ist, und wobei das Sensormittel des anderen der beiden pneumatischen Aktuatoren dazu eingerichtet ist, zu erfassen, ob der betreffende Aktuator in einer ausgefahrenen Position oder in einer nicht ausgefahrenen Position ist. Somit ist eines der beiden Sensormittel dazu in der Lage, einen Zustand „eingefahren“ beziehungsweise „nicht eingefahren“ eines der beiden Aktuatoren zu erfassen, wohingegen das andere der beiden Sensormittel dazu in der Lage ist, den Zustand „ausgefahren“ beziehungsweise „nicht ausgefahren“ des anderen der beiden Aktuatoren zu erfassen. Der Zustand „eingefahren“ oder „nicht eingefahren“ kann durch die Bestimmung erfolgen, ob ein unterer Schaltpunkt des betreffenden Sensormittels unterschritten oder überschritten ist. Der Zustand „ausgefahren“ oder „nicht ausgefahren“ kann durch die Bestimmung erfolgen, ob ein oberer Schaltpunkt des betreffenden Sensormittels überschritten oder unterschritten ist. Mit Hilfe des hier vorgestellten pneumatischen Systems ist es somit möglich, die Positionen der pneumatischen Aktuatoren und somit auch die Positionen von Bauteilen, die mit diesen zusammenwirken, durch geeignete Ansteuerungen der Ventile und Schaltkombinationen der Sensormittel eindeutig zu bestimmen. Vorzugsweise kommt das pneumatische System vollkommen ohne Drucksensormittel aus, um die Positionen der pneumatischen Aktuatoren zu bestimmen, so dass diese zusätzlichen Drucksensormittel eingespart werden können.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass das Sensormittel jedes der beiden pneumatischen Aktuatoren zusammen mit der Auswerte- und Steuereinheit dazu ausgebildet ist, im geöffneten Zustand der beiden Ventilmittel die Position des anderen der beiden pneumatischen Aktuatoren indirekt zu erfassen. Im geöffneten Zustand der beiden Ventilmittel erfolgt ein Druckausgleich zwischen den beiden pneumatischen Aktuatoren, der dazu genutzt wird, dass die Auswerte- und Steuereinheit und das Sensormittel jedes der beiden Aktuatoren dazu verwendet werden können, die Position des anderen der beiden pneumatischen Aktuatoren indirekt zu erfassen. Diese Möglichkeit der indirekten Erfassung der Position des jeweils anderen pneumatischen Systems ist für zahlreiche Applikationen sehr vorteilhaft.
Um die Betriebssicherheit des pneumatischen Systems insgesamt zu erhöhen, wird in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgeschlagen, dass jeder der pneumatischen Aktuatoren zumindest zwei Sensormittel aufweist, wobei die Sensormittel eines der beiden pneumatischen Aktuatoren dazu eingerichtet sind, zu erfassen, ob der betreffende Aktuator in einer eingefahrenen Position oder in einer nicht eingefahrenen Position ist, und wobei die Sensormittel des anderen der beiden pneumatischen Aktuatoren dazu eingerichtet sind, zu erfassen, ob der betreffende Aktuator in einer ausgefahrenen Position oder in einer nicht ausgefahrenen Position ist. Beim Ausfall eines der Sensormittel ist somit weiterhin die Positionserfassung des vom Ausfall betroffenen pneumatischen Aktuators möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Sensormittel als Hall-Sensoren ausgebildet sind, die vorzugsweise an einem ortsfesten Teil der pneumatischen Aktuatoren angebracht sind. Derartige Hall-Sensoren zeichnen sich insbesondere durch eine große Robustheit und eine hohe Zuverlässigkeit aus.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass jeder der beiden pneumatischen Aktuatoren eine Anzahl von Magnetelementen aufweist, wobei jedes der Magnetelemente derart an einem bewegbaren Teil der pneumatischen Aktuatoren angebracht ist, dass sie jeweils mit einem der Hall-Sensoren zusammenwirken. Vorzugsweise ist somit jedem der Hall-Sensoren eines der Magnetelemente zugeordnet, das mit diesem zusammenwirkt.
Das pneumatische System kann in einer vorteilhaften Ausführungsform zum Beispiel ein pneumatisches Bugspoilersystem eines Kraftfahrzeugs sein, mittels dessen eine Spoilerlippe eines Bugspoilers in unterschiedliche Positionen bewegbar ist.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionserfassung zweier pneumatischer Aktuatoren eines pneumatischen Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ist vorgesehen, dass mit einem der Sensormittel eines der beiden pneumatischen Aktuatoren direkt erfasst wird, ob der betreffende Aktuator in einer eingefahrenen Position oder in einer nicht eingefahrenen Position ist, und dass mit dem Sensormittel des anderen der beiden pneumatischen Aktuatoren direkt erfasst wird, ob der betreffende Aktuator in einer ausgefahrenen Position oder in einer nicht ausgefahrenen Position ist.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass in einem geöffneten Zustand der beiden Ventilmittel mit Hilfe des Sensormittels jedes der beiden pneumatischen Aktuatoren die Position des anderen der beiden pneumatischen Aktuatoren indirekt erfasst wird. Zu diesem Zweck wird ausgenutzt, dass im geöffneten Zustand der beiden Ventilmittel ein Druckausgleich zwischen den beiden pneumatischen Aktuatoren erfolgen kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Erfassung, ob einer der beiden pneumatischen Aktuatoren in einer eingefahrenen Position oder in einer nicht eingefahrenen Position ist, durch eine Bestimmung erfolgt, ob ein unterer Schaltpunkt des betreffenden Sensormittels unterschritten oder überschritten ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Erfassung, ob einer der beiden pneumatischen Aktuatoren in einer ausgefahrenen Position oder in einer nicht ausgefahrenen Position ist, durch eine Bestimmung erfolgt, ob ein oberer Schaltpunkt des betreffenden Sensormittels überschritten oder unterschritten ist.
Mit Hilfe des hier vorgestellten Verfahrens ist es somit möglich, die Positionen der pneumatischen Aktuatoren und somit auch die Positionen von Bauteilen, die mit diesen zusammenwirken, durch geeignete Ansteuerungen der Ventile und Schaltkombinationen der Sensormittel eindeutig zu bestimmen. Eine zusätzliche Druckbestimmung ist nicht erforderlich.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei zeigen

1 eine schematische Darstellung eines Systemaufbaus eines pneumatischen Systems, das gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist,
2 eine schematische Darstellung zweier pneumatischer Aktuatoren des pneumatischen Systems mit darin eingezeichneten Schaltpunkten von Hall-Sensoren des pneumatischen Systems,
3a bis 3c die beiden pneumatischen Aktuatoren des pneumatischen Systems in drei unterschiedlichen Positionen,
4 eine Schaltmatrix des pneumatischen Systems.

Unter Bezugnahme auf 1 soll nachfolgend der grundlegende Systemaufbau eines pneumatischen Systems 1, welches vorliegend ein pneumatisches Bugspoilersystem eines Kraftfahrzeugs ist, näher erläutert werden. Anhand dieses pneumatischen Systems 1 soll weiterhin ein Verfahren zur Positionserkennung zweier pneumatischer Aktuatoren 2, 3 des pneumatischen Systems 1 näher beschrieben werden. Das pneumatische System 1 weist einen Bugspoiler 13 auf, der in an sich bekannter Weise einen feststehenden Rahmen und eine ausfahrbare Spoilerlippe umfasst, mittels derer die aerodynamischen Eigenschaften eines mit dem Bugspoiler 13 ausgestatteten Kraftfahrzeugs beeinflussbar sind.
Das pneumatische System 1 weist einen ersten pneumatischen Aktuator 2 auf, der zweiteilig ausgebildet und zwei Aktuatorsegmente 20, 21 umfasst, wobei beide Aktuatorsegmente 20, 21 dieses ersten pneumatischen Aktuators 2 in Fluidverbindung miteinander stehen, so dass diese hydromechanisch als ein Bauteil angesehen werden können. Ferner weist das pneumatische System 1 einen zweiten pneumatischen Aktuator 3 auf, der so angeordnet ist, dass er sich zwischen den beiden Aktuatorsegmenten 20, 21 des ersten pneumatischen Aktuators 2 erstreckt.
Das pneumatische System 1 weist ferner einen Kompressor 7 auf, mittels dessen die beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3 in einer ersten Betriebsart mit Druckluft versorgt werden können und mittels dessen in einer zweiten Betriebsart Luft aus den beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3 abgeführt werden kann. Somit arbeitet der Kompressor 7 in der zweiten Betriebsart aus technisch-funktionaler Sicht als Pumpe, mittels derer Luft aus den pneumatischen Aktuatoren 2, 3 abgeführt werden kann.
Darüber hinaus weist das pneumatische System 1 zwei Ventilmittel 4, 5 auf. In einer ersten Druckluftleitung 6, die zu den Aktuatorsegmenten 20, 21 des ersten pneumatischen Aktuators 2 führt, ist ein erstes Ventilmittel 4 angeordnet. Das erste Ventilmittel 4 ist somit dem ersten pneumatischen Aktuator 2 zugeordnet. Ein zweites Ventilmittel 5 ist in einer zweiten Druckluftleitung 8 angeordnet, die zum zweiten pneumatischen Aktuator 3 führt. Das zweite Ventilmittel 5 ist somit dem zweiten pneumatischen Aktuator 3 zugeordnet. Über einen gemeinsamen Druckluftleitungsabschnitt 12, der in den Kompressor 7 mündet, besteht bei geöffneten Ventilmitteln 4, 5 eine Fluidverbindung zwischen den beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3, so dass ein Druckausgleich zwischen diesen möglich ist.
Das pneumatische System 1 weist ferner eine Auswerte- und Steuereinheit 9 auf, in der entsprechende Verstellfunktionen 90 implementiert sind, mittels derer der Kompressor 7 und die Ventilmittel 4, 5 selektiv angesteuert werden können. Darüber hinaus sind in der Auswerte- und Steuereinheit 9 auch Sicherheitsfunktionen 91 implementiert.
Allein über den anliegenden Systeminnendruck können die Positionen der pneumatischen Aktuatoren 2, 3 nicht eindeutig bestimmt werden. So kann der innerhalb der Aktuatoren 2, 3 herrschende Druck zum Beispiel durch Knicke in den Druckluftleitungen 6, 8 und/oder durch Undichtigkeiten verfälscht sein. Daher weist das pneumatische System 1 eine Anzahl von Hall-Sensoren 10a, 10b, 10c, 10d sowie eine Anzahl von Magnetelementen 11a, 11b, 11c, 11d auf, wobei jeder der Hall-Sensoren 10a, 10b, 10c, 10d mit einem der Magnetelemente 11a, 11b, 11c, 11d zusammenwirkt. Die Magnetelemente 11a, 11b, 11c, 11d sind vorzugsweise an einem bewegbaren Teil - vorliegend an der mittels der pneumatischen Aktuatoren 2, 3 bewegbaren Spoilerlippe des Bugspoilers 13 - positioniert, wohingegen die Hall-Sensoren 11a, 11b, 11c, 11d an einem feststehenden Teil - vorliegend an einem Rahmen des Bugspoilers 13 - angebracht sind.
In diesem Ausführungsbeispiel weist das erste Aktuatorsegment 20 des ersten pneumatischen Aktuators 2 einen ersten Hall-Sensor 10a und ein erstes Magnetelement 11a auf, welches mit dem ersten Hall-Sensor 10a zusammenwirkt. Das zweite Aktuatorsegment 21 des ersten pneumatischen Aktuators 2 weist einen zweiten Hall-Sensor 10b und ein zweites Magnetelement 11b auf, das mit dem zweiten Hall-Sensor 10b zusammenwirkt. Der zweite Hall-Sensor 10b und das zweite Magnetelement 11b des ersten pneumatischen Aktuators 2 sind optional und müssen somit nicht zwingend vorgesehen sein. Zur Schaffung einer entsprechenden Redundanz bei einem Sensorausfall sind diese jedoch vorteilhaft.
In diesem Ausführungsbeispiel weist darüber hinaus der zweite pneumatische Aktuator 3 einen ersten Hall-Sensor 10c und ein erstes Magnetelement 11c, das mit dem ersten Hall-Sensor 10c zusammenwirkt, sowie einen zweiten Hall-Sensor 10d und ein zweites Magnetelement 11d, das mit dem zweiten Hall-Sensor 10d zusammenwirkt, auf. Der zweite Hall-Sensor 10d und das zweite Magnetelement 11d des zweiten pneumatischen Aktuators 3 sind ebenfalls optional und müssen somit nicht zwingend vorhanden sein. Zur Schaffung einer entsprechenden Redundanz bei einem Sensorausfall sind diese jedoch vorteilhaft.
Die bekannte Verstellfunktion der pneumatischen Aktuatoren 2, 3 zur Verstellung der Spoilerlippe des Bugspoilers 13 wird vorliegend um eine unabhängige, parallel verlaufende Sicherheitsfunktion ergänzt. Die (ansonsten baugleichen) Hall-Sensoren 10a, 10b, 10c, 10d sind in den pneumatischen Aktuatoren 2, 3 ganz unterschiedlich angeordnet, so dass in jedem einzelnen pneumatischen Aktuator 2, 3 eine andere Position detektierbar ist.
An dem ersten pneumatischen Aktuator 2 sind die Hall-Sensoren 10a, 10b derart angeordnet, dass eine ausgefahrene Position und eine nicht ausgefahrene Position des ersten Aktuators 2 detektiert werden können. An dem zweiten pneumatischen Aktuators 3 sind die Hall-Sensoren 10c, 10d demgegenüber derart angeordnet, dass eine eingefahrene Position und eine nicht eingefahrene des zweiten pneumatischen Aktuators 3 detektiert werden können.
Der Zustand „ausgefahren“ oder „nicht ausgefahren“ des ersten pneumatischen Aktuators 2 kann durch die Bestimmung erfolgen, ob ein (oberer) Schaltpunkt des ersten Hall-Sensors 10a des ersten pneumatischen Aktuators 2 überschritten oder unterschritten ist. Der Zustand „eingefahren“ oder „nicht eingefahren“ des zweiten pneumatischen Aktuators 3 kann durch die Bestimmung erfolgen, ob ein (unterer) Schaltpunkt des betreffenden Hall-Sensors 10c des zweiten pneumatischen Aktuators 3 unterschritten oder überschritten ist.
Durch Öffnen der beiden Ventilmittel 4, 5 werden die beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3 miteinander in Fluidverbindung gebracht und dadurch pneumatisch zusammengeschaltet, so dass sie dann als gemeinsames pneumatisches Aktuatorsystem betrachtet werden können. Denn in diesem Zustand ist zwischen den beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3 ein Druckausgleich möglich.
Die Grundidee für das sichere Ausfahren der Spoilerlippe des Bugspoilers 13 ist das Zusammenschalten der beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3. Dadurch wird erreicht, dass mittels der Hall-Sensoren 10a, 10b des ersten pneumatischen Aktuators 2 indirekt auch die Stellung des zweiten pneumatischen Aktuators 3 erfasst werden kann. Damit die Ausfahrposition des zweiten pneumatischen Aktuators 3 erfasst werden kann, muss das Ausfahren in folgender Weise ablaufen:

- Das Ausfahren des zweiten pneumatischen Aktuators 3 darf erst dann starten, wenn die Hall-Sensoren 10a, 10b des ersten pneumatischen Aktuators 2 den Zustand „nicht ausgefahren“ des zweiten pneumatischen Aktuators 3 erfassen.
- Während des Ausfahrens des zweiten pneumatischen Aktuators 3 müssen beide Ventilmittel 4, 5 geöffnet sein.
- Der zweite pneumatische Aktuator 3 muss mindestens so lange ausgefahren werden, bis die Hall-Sensoren 10a, 10b des ersten pneumatischen Aktuators 2 den Zustand „ausgefahren“ des zweiten pneumatischen Aktuators 3 erfassen.
- Um das Ausfahren des zweiten pneumatischen Aktuators 3 abzuschließen, muss das zweite Ventilmittel 5 vor oder zeitgleich mit dem ersten Ventilmittel 4 geschlossen werden.

Die Grundidee für das sichere Einfahren der Spoilerlippe des Bugspoilers 13 ist ebenfalls das Zusammenschalten der beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3. Dadurch wird erreicht, dass mittels der Hall-Sensoren 10c, 10d des zweiten pneumatischen Aktuators 3 indirekt auch die eingefahrene Position des ersten pneumatischen Aktuators 2 erfasst werden kann. Damit die eingefahrene Position des ersten pneumatischen Aktuators 2 erfasst werden kann, muss das Einfahren in folgender Weise ablaufen:

- Das Einfahren des ersten pneumatischen Aktuators 2 darf erst dann starten, wenn die Hall-Sensoren 10c, 10d des zweiten pneumatischen Aktuators 3 den Zustand „nicht eingefahren“ des ersten pneumatischen Aktuators 2 erfassen.
- Während des Einfahrens des ersten pneumatischen Aktuators 3 müssen beide Ventilmittel 4, 5 geöffnet sein.
- Der erste pneumatische Aktuator 2 muss mindestens so lange eingefahren werden, bis die Hall-Sensoren 10c, 10d des zweiten pneumatischen Aktuators 3 den Zustand „eingefahren“ des ersten pneumatischen Aktuators 2 erfassen.
- Um das Einfahren des ersten pneumatischen Aktuators 2 abzuschließen, müssen beide Ventilmittel 4, 5 zeitgleich geschlossen werden.

In 3a bis 3c sind drei unterschiedliche Positionen P1, P2, P3 der pneumatischen Aktuatoren 2, 3 des pneumatischen Systems 1 gezeigt. In einer ersten Position P1, die in 3a dargestellt ist, befinden sich beide pneumatischen Aktuatoren 2, 3 in ihrer eingefahrenen Stellung. Diese erste Position bildet eine Startposition, von der ausgehend das Ausfahren der pneumatischen Aktuatoren 2, 3 gestartet werden kann.
In einer zweiten Position P2, die in 3b gezeigt ist, befindet sich der erste pneumatische Aktuator 2 in einer ausgefahrenen Position, wohingegen der zweite pneumatische Aktuator 3 weiterhin eingefahren ist. In einer dritten Position P3, die in 3c dargestellt ist, befinden sich beide pneumatischen Aktuatoren 2, 3 in einer ausgefahrenen Stellung.
4 zeigt eine Schaltmatrix, des Kompressors 7, der beiden Ventilmittel 4, 5, des ersten Hall-Sensors 10a des ersten pneumatischen Aktuators 2 sowie des ersten Hall-Sensors 10c des zweiten pneumatischen Aktuators 3, aus der sich alle Positionen und die zugehörigen Schalt- und Sensorzustände ableiten lassen. Nachfolgend sollen Einzelheiten der Schaltmatrix sowie der zugehörigen Schalt- und Sensorzustände näher erläutert werden.
Ausgangszustand P1
Ausgangspunkt für die nachfolgenden Betrachtungen bildet zunächst die Position (Startposition). In dieser Position P1 ist keiner der beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3 mit Druckluft gefüllt.
Um das pneumatische System 1 in die Position P2 zu überführen, wird der Kompressor 7 von der Auswerte- und Steuereinheit 9 aktiviert, so dass er Druckluft bereitstellt (Zustand „Ausfahren“), um den ersten pneumatischen Aktuator 2 zu befüllen, so dass dieser ausfahren kann. Durch das Öffnen des ersten Ventilmittels 4 wird der erste pneumatische Aktuator 2 mit Druckluft befüllt. Nachfolgend wird der Kompressor 7 wieder abgeschaltet, wenn der erste Hall-Sensor 10a im ersten pneumatischen Aktuator 2 den Zustand „ausgefahren“ signalisiert und dieses von der Auswerte- und Steuereinheit 9 erfasst wird. Ferner wird das erste Ventilmittel 4 geschlossen. Im Zustand P2 ist der erste pneumatische Aktuator 2 mit Druckluft gefüllt und der zweite pneumatische Aktuator 3 ist demgegenüber leer.
Um die pneumatischen Aktuatoren 2, 3 des pneumatischen Systems 1 von der ersten Position P1 (Start) in die Position P3 zu überführen, wird der Kompressor 7 von der Auswerte- und Steuereinheit 9 derart angesteuert, dass er Druckluft bereitstellen kann. Durch das gleichzeitige Öffnen der beiden Ventilmittel 4, 5 werden beide pneumatischen Aktuatoren 2, 3 mit Druckluft befüllt. Die Position „ausgefahren“ wird von der Auswerte- und Steuereinheit 9 erkannt, wenn der erste Hall-Sensor 10a des ersten pneumatischen Aktuators 2 den Zustand „ausgefahren“ signalisiert. Die Ventilmittel 4, 5 werden dann von der Auswerte- und Steuereinheit 9 geschlossen. Im Zustand P3 sind beide pneumatischen Aktuatoren 2, 3 mit Druckluft gefüllt.
Ausgangszustand P2
Im Zustand P2 ist der erste pneumatische Aktuator 2 mit Druckluft gefüllt und der zweite pneumatische Aktuator 3 ist leer.
Um die pneumatischen Aktuatoren 2, 3 aus der Position P2 wieder in die Position P1 zu überführen, werden mittels eines entsprechenden Ansteuersignals der Auswerte- und Steuereinheit 9 gleichzeitig die beiden Ventilmittel 4, 5 geöffnet. Dadurch kann ein Druckausgleich zwischen den beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3 erfolgen. Mit anderen Worten strömt also ein Teil der Luft aus dem ersten pneumatischen Aktuator 2 in den zweiten pneumatischen Aktuator 3, bis der Druck in beiden Aktuatoren 2, 3 gleich ist und der erste Hall-Sensor 10c des zweiten pneumatischen Aktuators 3 einen Zustand „nicht eingefahren“ signalisiert. Der Kompressor 7 wird dann von der Auswerte- und Steuereinheit 9 derart angesteuert, dass er in der zweiten Betriebsart als Pumpe arbeitet und somit Luft aus den pneumatischen Aktuatoren 2, 3 abführen kann (Zustand „Einfahren“). Die Position P1 wird erkannt, wenn der erste Hall-Sensor 10c des zweiten pneumatischen Aktuators 3 den Zustand „eingefahren“ erfasst.
Um die pneumatischen Aktuatoren 2, 3 aus der Position P2 in die Position P3 zu überführen, in der beide Aktuatoren 2, 3 ausgefahren sind, wird zunächst das erste Ventilmittel 4 durch ein entsprechendes Ansteuersignal der Auswerte- und Steuereinheit 9 geöffnet. Ferner wird der Kompressor 7 so lange von der Auswerte- und Steuereinheit 9 in die zweite Betriebsart zum Abführen von Luft geschaltet, bis der erste Hall-Sensor 10a des ersten pneumatischen Aktuators 2 den Zustand „nicht ausgefahren“ signalisiert. Anschließend werden beide Ventilmittel 4, 5 von der Auswerte- und Steuereinheit 9 geöffnet, so dass ein Druckausgleich zwischen den beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3 erfolgen kann. Der Kompressor 7 wird dann von der Auswerte- und Steuereinheit 9 so angesteuert, dass er Druckluft zum Befüllen der beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3 zur Verfügung stellt. Die Position P3 wird erkannt, wenn der erste Hall-Sensor 10a des ersten pneumatischen Aktuators 2 den Zustand „ausgefahren“ signalisiert und dieses von der Auswerte- und Steuereinheit 9 entsprechend erfasst wird. Die beiden Ventilmittel 4, 5 werden dann von der Auswerte- und Steuereinheit 9 geschlossen.
Ausgangszustand P3
Im Zustand P3 sind die beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3 mit Druckluft gefüllt und beide Ventilmittel 4, 5 sind geschlossen.
Um die pneumatischen Aktuatoren 2, 3 ausgehend von der Position P3 in die Position P1 zu überführen, werden beide Ventilmittel 4, 5 von der Auswerte- und Steuereinheit 9 gleichzeitig geöffnet, so dass ein Druckausgleich zwischen den beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3 erfolgt. Der Kompressor 7 wird von der Auswerte- und Steuereinheit 9 so angesteuert, dass er in der zweiten Betriebsart als Pumpe arbeitet und Luft aus den beiden pneumatischen Aktuatoren 2, 3 abführen kann. Die eingefahrene Position wird von der Auswerte- und Steuereinheit 9 erkannt, wenn der erste Hall-Sensor 10c des zweiten pneumatischen Aktuators 3 den Zustand „eingefahren“ signalisiert.
Um die pneumatischen Aktuatoren 2, 3 ausgehend von der Position P3 in die Position P2 zu überführen, wird der Kompressor 7 wiederum so von der Auswerte- und Steuereinheit 9 so angesteuert, dass er in der zweiten Betriebsart als Pumpe arbeitet und Luft abführen kann. Ferner wird das zweite Ventilmittel 5 von der Auswerte- und Steuereinheit 9 geöffnet. Die Position P2, in der der zweite pneumatische Aktuator 3 eingefahren ist, wird von der Auswerte- und Steuereinheit 9 erkannt, wenn der erste Hall-Sensor 10c des zweiten pneumatischen Aktuators 3 den Zustand „eingefahren“ signalisiert.
Das hier vorgestellte pneumatische System 1 erfordert in vorteilhafter Weise keine Drucksensormittel, um die Positionen der pneumatischen Aktuatoren 2, 3 bestimmen zu können, so dass diese zusätzlichen Drucksensormittel eingespart werden können.

Claims

Pneumatisches System (1), umfassend - einen ersten pneumatischen Aktuator (2) und einen zweiten pneumatischen Aktuator (3), - einen Kompressor (7), der in einer ersten Betriebsart zum Bereitstellen von Druckluft eingerichtet ist, - ein erstes Ventilmittel (4), das an den Kompressor (7) und an den ersten pneumatischen Aktuator (2) angeschlossen ist, - ein zweites Ventilmittel (5), das an den Kompressor (7) und an den zweiten pneumatischen Aktuator (3) angeschlossen ist, sowie - eine Auswerte- und Steuereinheit (9), die dazu ausgebildet ist, den Kompressor (7) und die beiden Ventilmittel (4, 5) anzusteuern, wobei jeder der Aktuatoren (2, 3) in einem ersten, drucklosen Zustand in einer eingefahrenen Position ist und in einem zweiten, mit Druckluft beaufschlagten Zustand in einer ausgefahrenen Position ist, und wobei das pneumatische System (1) so ausgebildet ist, dass die pneumatischen Aktuatoren (2, 3) über die Ventilmittel (4, 5) derart miteinander in Fluidverbindung stehen, dass im geöffneten Zustand der beiden Ventilmittel (4, 5) ein Druckausgleich zwischen den beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) erfolgt, und wobei jeder der pneumatischen Aktuatoren (2, 3) zumindest ein Sensormittel aufweist, welches an die Auswerte- und Steuereinheit (9) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel eines der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) dazu eingerichtet ist, zu erfassen, ob der betreffende Aktuator (2, 3) in einer eingefahrenen Position oder in einer nicht eingefahrenen Position ist, und wobei das Sensormittel des anderen der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) dazu eingerichtet ist, zu erfassen, ob der betreffende Aktuator (2, 3) in einer ausgefahrenen Position oder in einer nicht ausgefahrenen Position ist, wobei das Sensormittel jedes der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) zusammen mit der Auswerte- und Steuereinheit (9) dazu ausgebildet ist, im geöffneten Zustand der beiden Ventilmittel (4, 5) die Position des anderen der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) indirekt zu erfassen.
Pneumatisches System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der pneumatischen Aktuatoren (2, 3) zumindest zwei Sensormittel aufweist, wobei die Sensormittel eines der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) dazu eingerichtet sind, zu erfassen, ob der betreffende Aktuator (2, 3) in einer eingefahrenen Position oder in einer nicht eingefahrenen Position ist, und wobei die Sensormittel des anderen der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) dazu eingerichtet sind, zu erfassen, ob der betreffende Aktuator (2, 3) in einer ausgefahrenen Position oder in einer nicht ausgefahrenen Position ist.
Pneumatisches System (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel als Hall-Sensoren (10a, 10b, 10c, 10d) ausgebildet sind, die vorzugsweise an einem ortsfesten Teil der pneumatischen Aktuatoren (2, 3) angebracht sind.
Pneumatisches System (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) eine Anzahl von Magnetelementen (11a, 11b, 11c, 11d) aufweist, wobei jedes der Magnetelemente (11a, 11b, 11c, 11d) derart an einem bewegbaren Teil der pneumatischen Aktuatoren (2, 3) angebracht sind, dass sie jeweils mit einem der Hall-Sensoren (10a, 10b, 10c, 10d) zusammenwirken.
Pneumatischen Systems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das pneumatische System (1) ein pneumatisches Bugspoilersystem eines Kraftfahrzeugs ist, mittels dessen eine Spoilerlippe eines Bugspoilers (13) in unterschiedliche Positionen bewegbar ist.
Verfahren zur Positionserfassung zweier pneumatischer Aktuatoren (2, 3) eines pneumatischen Systems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mit einem der Sensormittel eines der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) direkt erfasst wird, ob der betreffende Aktuator (2, 3) in einer eingefahrenen Position oder in einer nicht eingefahrenen Position ist, und wobei mit dem Sensormittel des anderen der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) direkt erfasst wird, ob der betreffende Aktuator (2, 3) in einer ausgefahrenen Position oder in einer nicht ausgefahrenen Position ist, wobei in einem geöffneten Zustand der beiden Ventilmittel (4, 5) mit dem Sensormittel jedes der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) die Position des anderen der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) indirekt erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung, ob einer der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) in einer eingefahrenen Position oder in einer nicht eingefahrenen Position ist, durch eine Bestimmung erfolgt, ob ein unterer Schaltpunkt des betreffenden Sensormittels unterschritten oder überschritten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung, ob einer der beiden pneumatischen Aktuatoren (2, 3) in einer ausgefahrenen Position oder in einer nicht ausgefahrenen Position ist, durch eine Bestimmung erfolgt, ob ein oberer Schaltpunkt des betreffenden Sensormittels überschritten oder unterschritten ist.