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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anheben und Absenken einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Anheben und Absenken einer Kraftfahrzeugkarosserie bekannt. Die
EP 3 222 447 A1 offenbart beispielsweise ein Luftfedersystem mit einem Druckluftspeicher. Im Druckluftspeicher ist ein Drucksensor integriert.
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Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein weniger ausfallanfälliges Verfahren zu schaffen. Außerdem soll ein Kraftfahrzeug geschaffen werden, bei dem ein solches Verfahren zum Einsatz kommt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch ein Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 10 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das Kraftfahrzeug umfasst Aktoren, in denen ein Fluid angeordnet ist. Die Karosserie wird relativ zu den Rädern angehoben, indem ein Druck des Fluids von einem Druckerhöhungsmittel in den Aktoren erhöht wird. Das Kraftfahrzeug umfasst außerdem einen Druckspeicher mit einer beweglichen Begrenzung. Der Druckspeicher ist über Fluidleitungen mit den Aktoren verbunden, sodass in den Aktoren und im Druckspeicher der gleiche Druck des Fluids anliegt. Das Fluid kann beispielsweise ein kompressibles Gas oder eine kompressible Flüssigkeit sein. Die Karosserie wird relativ zu den Rädern abgesenkt, indem der Druck des Fluids in den Aktoren verringert wird.
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Der Druck des Fluids in den Aktoren wird erhöht, indem das Druckerhöhungsmittel den Druck erhöht und dadurch auch die Position der Begrenzung verändert. Das Druckerhöhungsmittel kann beispielsweise eine Pumpe sein. Die Begrenzung kann ein Kolben sein, der durch den Druck des Fluids bewegt wird. Die Position des Kolbens lässt also Rückschlüsse auf den in den Aktoren anliegenden Druck des Fluids zu.
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Eine erste und eine zweite Position der Begrenzung werden durch Sensoren des Kraftfahrzeugs detektiert. Dabei kann es sich beispielsweise um Hallsensoren handeln. Der Druck des Fluids im Druckspeicher und den Aktoren ist höher, wenn die Begrenzung an der ersten Position ist als wenn die Begrenzung an der zweiten Position ist. Das Druckerhöhungsmittel erhöht den Druck des Fluids in den Aktoren, bis die Begrenzung an der ersten Position detektiert wird, wenn die Karosserie im angehobenen Zustand gehalten werden soll und die Begrenzung an der zweiten Position detektiert wurde.
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Wenn die Begrenzung in der zweiten Position ist, kann der Druck des Fluids insbesondere so groß sein, dass die durch die Aktoren ausgeübte Kraft, ausreicht, die Karosserie im angehobenen Zustand zu halten, wenn das Kraftfahrzeug ein maximal zulässiges Gesamtgewicht aufweist. Das maximal zulässige Gesamtgewicht kann beispielsweise aufgrund von rechtlichen Vorschriften festgelegt sein. Da eine Beladung des Kraftfahrzeugs über das zulässige Gesamtgewicht hinaus nicht zulässig ist, muss eine solche Möglichkeit auch nicht für das Anheben der Karosserie betrachtet werden.
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Wenn die Begrenzung in der ersten Position ist, kann der Druck des Fluids insbesondere um einen Pufferwert größer sein als wenn die Begrenzung in der zweiten Position ist. Dieser Pufferwert kann beispielsweise notwendig sein, um über einen Zeitraum - z. B. zwischen einer halben und zwei Stunden - den notwendigen Druck aufrecht zu erhalten. Wenn beispielsweise der Druck des Fluids in den Aktoren und im Druckspeicher mittels eines Rückschlagventils aufrecht erhalten wird, treten in der Praxis im Rückschlagventil in den allermeisten Fällen Leckagen auf. Diese Leckagen bewirken eine Verminderung des Drucks des Fluids, wodurch die Begrenzung durch den Druck des Fluids von der ersten Position zur zweiten Position bewegt wird. Da ein weiteres Absinken des Drucks des Fluids verhindert werden soll, um ein ungewolltes Absenken der Karosserie bei maximaler zulässiger Beladung zu vermeiden, wird der Druck des Fluids wieder erhöht, sobald die Begrenzung an der zweiten Position detektiert wurde.
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Das Verfahren ist besonders ausfallsicher, da beim Ausfall eines der beiden Sensoren noch der jeweils andere Sensor vorhanden und funktionsfähig ist, sodass die Begrenzung zumindest noch an einer der beiden Positionen detektiert wird.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann beim Betrieb des Kraftfahrzeugs ohne Aktivität des Druckerhöhungsmittels und der Aktoren die Begrenzung von der ersten Position zur zweiten Position bewegt werden. Dies kann beispielsweise aufgrund von Leckagen auftreten.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Druckerhöhungsmittel als Pumpe ausgebildet sein. Zwischen der Pumpe und dem Druckspeicher kann beispielsweise ein Rückschlagventil angeordnet sein.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann ein erster der Sensoren die Begrenzung an der ersten Position detektieren. Eine erste Zeitspanne kann berechnet werden, die verwendet wird, falls der erste Sensor defekt ist. Wenn nun die Karosserie im angehobenen Zustand gehalten werden soll und die Begrenzung an der zweiten Position detektiert wurde, kann die Begrenzung durch Betrieb des Druckerhöhungsmittels über die erste Zeitspanne bewegt werden. Die Zeitspanne kann also beginnen, wenn die Begrenzung an der zweiten Position detektiert wird. Die Begrenzung kann dann durch Betrieb des Druckerhöhungsmittels so lange in Richtung der ersten Position bewegt werden, bis die erste Zeitspanne abgelaufen ist. Danach wird die Bewegung in Richtung der ersten Position gestoppt.
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Da die Bewegung der Begrenzung in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern - beispielsweise der Temperatur des Fluids - in ähnlichen Geschwindigkeiten abläuft, kann die erste Zeitspanne so gewählt werden, dass die Begrenzung zumindest in die Nähe der ersten Position bewegt wird. Bei einem Ausfall des ersten Sensors ist also die Funktionsfähigkeit des Verfahrens weiterhin gegeben.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die erste Zeitspanne in Abhängigkeit von einer Temperatur des Fluids berechnet werden. Auf diese Weise kann die Begrenzung noch näher an der ersten Position positioniert werden. Dabei kann insbesondere darauf geachtet werden, dass eine Bewegung der Begrenzung von der zweiten Position über die erste Position hinaus vermieden wird, falls die das Fluid umgebenden Komponenten nicht für solche Drücke ausgelegt sind. Dies kann beispielsweise die Aktoren, die Fluidleitungen und den Druckspeicher betreffen.
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Die Temperatur des Fluids kann beispielsweise aus der Umgebungstemperatur und einer eventuellen Betriebsdauer des Kraftfahrzeugs geschätzt werden. Es ist auch möglich, dass die Temperatur des Fluids direkt mit einem Sensor gemessen wird.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann ein zweiter der Sensoren die Begrenzung an der zweiten Position detektieren. Eine zweite Zeitspanne kann berechnet werden. Die Begrenzung kann durch Betrieb des Druckerhöhungsmittels in Richtung der ersten Position bewegt werden, nachdem die Begrenzung an der ersten Position detektiert wurde und die zweite Zeitspanne abgelaufen ist, falls der zweite Sensor defekt ist. Die zweite Zeitspanne kann also beginnen, wenn die Begrenzung an der ersten Position detektiert wurde. Während der zweiten Zeitspanne wird die Begrenzung in Richtung der zweiten Position bewegt, beispielsweise aufgrund von Leckagen. Wenn die zweite Zeitspanne abgelaufen ist, wird die Begrenzung durch Betrieb des Druckerhöhungsmittels in Richtung der ersten Position bewegt.
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Bei der Berechnung der zweiten Zeitspanne können beispielsweise die maximal zu erwartenden Leckageverluste berücksichtigt werden. Die zweite Zeitspanne kann so berechnet werden, dass nach ihrem Ablauf die Begrenzung noch nicht die zweite Position erreicht hat, falls die maximal zu erwartenden Leckageverluste auftreten. Auf diese Weise kann die Karosserie zuverlässig im angehobenen Zustand gehalten werden, auch wenn der zweite Sensor defekt ist.
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Falls beispielsweise sowohl der erste als auch der zweite Sensor defekt sind, kann beispielsweise eine Fehlermeldung ausgegeben werden und das Kraftfahrzeug dauerhaft mit abgesenkter Karosserie betrieben werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Begrenzung in die erste Position bewegt werden, wenn das Kraftfahrzeug im angehobenen Zustand der Karosserie deaktiviert wird. Unter einer Deaktivierung wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden, dass ein Elektromotor oder ein Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs ausgeschaltet wird. Insbesondere kann unter einer Deaktivierung verstanden werden, dass das Ausschalten des jeweiligen Motors vom Benutzer ausgelöst wird. Beispielsweise kann es keine Deaktivierung sein, wenn ein Verbrennungsmotor aufgrund einer Start-Stopp-Automatik ausgeschaltet wird. Es ist vorteilhaft, die Begrenzung in diesem Fall in die erste Position zu bewegen, damit die Karosserie möglichst lange im angehobenen Zustand gehalten wird.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann eine Position der Begrenzung ermittelt werden, wenn das Kraftfahrzeug aktiviert wird, nachdem es im angehobenen Zustand der Karosserie deaktiviert worden war. Zwischen der Deaktivierung und der Aktivierung liegt eine dritte Zeitspanne. Die ermittelte Position kann aus der dritten Zeitspanne ermittelt werden. Es kann beispielsweise eine durchschnittliche oder maximal mögliche Leckagerate angenommen werden, um die Position zu ermitteln. Diese Leckagerate multipliziert mit der dritten Zeitspanne kann einen Weg ergeben, um den sich die Begrenzung von der ersten Position weg bewegt hat.
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Es kann unter Verwendung der dritten Zeitspanne insbesondere ermittelt werden, ob sich die Begrenzung zwischen der ersten und der zweiten Position befindet oder ob sie während der dritten Zeitspanne die zweite Position passiert hat.
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Unabhängig davon, wo sich die Begrenzung befindet, wird es bei intakten Sensoren zur ersten Position bewegt. Die ermittelte Position kann jedoch vorteilhaft sein, falls der erste Sensor, der detektiert, ob die Begrenzung an der ersten Position ist, defekt ist. Wenn beispielsweise ermittelt wurde, dass die Begrenzung zwischen der ersten Position und der zweiten Position ist, kann beim Betrieb des Kraftfahrzeugs einfach gewartet werden, bis die Begrenzung an der zweiten Position detektiert wird. Anschließend kann verfahren werden wie oben in Bezug auf eine Ausführungsform mit defektem ersten Sensor beschrieben ist.
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Wenn ermittelt wurde, dass die Begrenzung während der dritten Zeitspanne die zweite Position passiert hat, kann die Begrenzung durch Betrieb des Druckerhöhungsmittels zunächst zur zweiten Position bewegt werden. Sobald die zweite Position erreicht ist, kann verfahren werden wie oben in Bezug auf eine Ausführungsform mit defektem ersten Sensor beschrieben.
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Falls eine Position der Begrenzung ermittelt wurde, die in der Nähe der zweiten Position liegt, kann ein vergleichsweiser kurzer Betrieb des Druckerhöhungsmittels zwischen beispielsweise 50 ms und 150 ms erfolgen. Wenn durch diesen kurzen Betrieb die Begrenzung die zweite Position passiert, steht fest, dass die Begrenzung nun zwischen der ersten und der zweiten Position ist. Anschließend kann vorgegangen werden wie oben in Bezug zur Ausführungsform mit dem defekten ersten Sensor beschrieben. Wenn beim kurzen Betrieb des Druckerhöhungsmittels die Begrenzung nicht den zweiten Sensor passiert hat, war sie wahrscheinlich vorher schon zwischen der ersten und der zweiten Position.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann es eine maximale Laufzeit geben, innerhalb derer die Begrenzung von der zweiten in die erste Position bewegt werden soll. Ein Fehler kann detektiert werden, falls die Begrenzung während des Betriebs des Druckerhöhungsmittels eine längere Zeit als die Laufzeit benötigt hat, um von der zweiten in die erste Position bewegt zu werden. Diese maximale Laufzeit kann beispielsweise aus einer durchschnittlichen Laufzeit für eine Bewegung von der zweiten in die erste Position berechnet werden. Sie kann beispielsweise der durchschnittlichen Laufzeit addiert mit einer Pufferzeit entsprechen.
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Bei der Bewegung der Begrenzung von der zweiten in die erste Position kann die hierfür benötigte Zeit gemessen und als Referenzwert gespeichert werden. Falls bei einer Bewegung der Begrenzung von der zweiten in die erste Position diese Zeit, um beispielsweise mehr als 10%, kürzer ist, ist dies ein Hinweis darauf, dass einer der Aktoren defekt ist und die Karosserie nicht bewegt. Dies kann als Fehler detektiert und einem Benutzer angezeigt werden.
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Das Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 umfasst eine Karosserie, Räder, Aktoren, ein Druckerhöhungsmittel, einen Druckspeicher mit einer beweglichen Begrenzung, Sensoren und eine Steuerungseinheit. Die Aktoren sind dazu ausgebildet, die Karosserie relativ zu den Rädern anzuheben und abzusenken. Die Aktoren können über Fluidleitungen mit dem Druckspeicher verbunden sein. Die Steuerungseinheit ist dazu ausgebildet, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen. Das Druckerhöhungsmittel kann beispielsweise als Pumpe ausgebildet sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet. Dabei zeigt
- 1 eine schematische Ansicht eines Systems innerhalb eines Kraftfahrzeugs;
- 2 eine schematische Ansicht eines Druckspeichers mit einer beweglichen Begrenzung an einer ersten Position; und
- 3 eine schematische Ansicht des Druckspeichers aus 3 mit der Begrenzung an einer zweiten Position.
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Vier Aktoren 100 sind jeweils an einem Rad des Kraftfahrzeugs befestigt. Die Aktoren 100 sind über Fluidleitungen 102 miteinander und mit einem Druckspeicher 101 verbunden. Die Aktoren 100 sind dazu ausgebildet, eine Karosserie des Kraftfahrzeugs relativ zu den Rädern abzuheben und abzusenken. Wenn der Druck des Fluids in den Aktoren 100 erhöht wird, wird die Karosserie angehoben. Wenn der Druck des Fluids in den Aktoren 100 verringert wird, wird die Karosserie abgesenkt.
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Der Druck im Druckspeicher 101 und in den Aktoren 100 lässt sich durch eine Pumpe 105 erhöhen. Zwischen der Pumpe 105 und den Aktoren 100 ist ein Rückschlagventil 104 angeordnet, sodass ohne Betrieb der Pumpe 105 der Druck in den Aktoren 100 annähernd aufrecht erhalten bleibt. Die Aktoren 100 sind ohne zwischengeschaltetes Ventil direkt mit dem Druckspeicher 101 verbunden, sodass der Druck im Druckspeicher 101 ungefähr dem Druck in den Aktoren 100 entspricht.
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Der Druck in den Aktoren 100 bleibt nur annähernd aufrecht erhalten, wenn die Pumpe 105 nicht betrieben wird, da das Rückschlagventil 104 nicht komplett dicht ist und so ein gewisser Anteil des Fluids aus den Aktoren 100 und dem Druckspeicher 101 zurück in Richtung Pumpe strömt.
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Die Begrenzung 106 des Druckspeichers 101 ist beweglich. Wenn der Druck des Fluids erhöht wird, vergrößert sich das Volumen des Druckspeichers 101. Wenn der Druck des Fluids verringert wird, verkleinert sich das Volumen des Druckspeichers 101. Durch die Position der Begrenzung 106 lässt sich also der Druck des Fluids berechnen.
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Am Druckspeicher 101 sind ein erster Sensor 200 und ein zweiter Sensor 202 angeordnet. Der erste Sensor 200 ist dazu ausgebildet, zu detektieren, ob die Begrenzung 106 an einer ersten Position 201 ist. Der zweite Sensor 202 ist dazu ausgebildet, zu detektieren, ob die Begrenzung 106 an einer zweiten Position 300 angeordnet ist. Wenn die Begrenzung 106 an der ersten Position 201 ist, ist das Volumen des Druckspeichers 101 größer als wenn die Begrenzung 106 an der zweiten Position 300 ist.
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Wenn die Begrenzung 106 an der zweiten Position 300 ist, reicht die von den Aktoren 100 auf die Karosserie ausgeübte Kraft aus, um sie im maximal zulässig beladenen Zustand des Kraftfahrzeugs in den angehobenen Zustand anzuheben. Wenn jedoch eine Benutzerauswahl empfangen wird, dass die Karosserie angehoben werden soll, wird die Begrenzung 106 durch Betrieb der Pumpe 105 an die erste Position 201 bewegt. So reicht der Druck in den Aktoren 100 trotz am Rückschlagventil auftretender Leckagen, um das Kraftfahrzeug über einen längeren Zeitraum, beispielsweise 30 bis 120 Minuten, im maximal zulässig beladenen Zustand im angehobenen Zustand zu halten.
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Sobald die Begrenzung 106 die zweite Position 300 erreicht, wird der Druck des Fluids wieder mittels der Pumpe 105 erhöht, sodass die Begrenzung 106 zur ersten Position 201 bewegt wird.
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Falls der erste Sensor 200 defekt ist, wird die Pumpe 105 über eine erste Zeitspanne betrieben, sobald die Begrenzung 106 an der zweiten Position 300 detektiert wurde. Die erste Zeitspanne kann dabei so gewählt werden, dass sie in etwa der Zeit entspricht, die benötigt wird, um die Begrenzung 106 von der zweiten Position 300 zur ersten Position 201 zu bewegen. Es ist insbesondere möglich, dass die erste Zeitspanne in Abhängigkeit von einer Temperatur des Fluids berechnet wird.
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Falls der zweite Sensor 202 defekt ist, wird die Pumpe 105 über eine zweite Zeitspanne betrieben, nachdem die Begrenzung 106 an der ersten Position 300 detektiert wurde. Die zweite Zeitspanne kann dabei so gewählt werden, dass sie an die maximal erwartete Leckage des Rückschlagventils 104 angepasst ist. Beispielsweise kann das Produkt aus der maximal erwarteten Leckage und der zweiten Zeitspanne dem Massenunterschied des Fluids zwischen dem Zustand mit der Begrenzung an der ersten Position 201 und an der zweiten Position 300 entsprechen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Pumpe 105 eingeschaltet wird, bevor die Begrenzung 106 die zweite Position 300 erreicht.
