DE102022132697A1

DE102022132697A1 - Pneumatisches System für ein Fahrzeug, Luftfedersystem in einem pneumatischen System sowie Verfahren zum Anpassen eines Fahrgestells an einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102022132697A1
Application number: DE102022132697.7A
Authority: DE
Inventors: Daniel WETZEL
Original assignee: ZF CV Systems Europe BV
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2022-12-08
Filing date: 2022-12-08
Publication date: 2024-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches System (90) für ein Fahrzeug (100), mit einer Druckluftversorgungsanlage (10), einem Luftfedersystem (60), sowie einer elektronischen Steuereinheit (80) zum Steuern einer Anzahl von Schaltventilen (42, 76) der Druckluftversorgungsanlage (10) und/oder des Luftfedersystems (60), wobei die Druckluftversorgungsanlage (10) einen Druckluftanschluss (2) aufweist, an dem das Luftfedersystem (60) einlassseitig mit einer Versorgungsleitung (62) pneumatisch angeschlossen ist, insbesondere zum Anpassen des Abstands eines Fahrgestells (104) des Fahrzeugs (100) oberhalb eines Fahrbahnniveaus (106).Das Luftfedersystem (60) weist ferner eine mit der Versorgungsleitung (62) pneumatisch verbundene Luftfeder-Anordnung (64) mit einer Anzahl von Luftfedern (66), die frei von einer Reservoir-Verbindung ausgebildet ist, und eine Druckerfassungseinrichtung (68) mit einer Anzahl von Federdruck-Angabemitteln (70), insbesondere Federdruck-Sensoren (70`), zum Angeben eines jeweils in der Anzahl von Luftfedern (66) wirkenden Drucks (p1) auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein pneumatisches System für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Demnach betrifft die Erfindung ein pneumatisches System für ein Fahrzeug, mit einer Druckluftversorgungsanlage und einem Luftfedersystem, sowie mit einer elektronischen Steuereinheit zum Steuern einer Anzahl von Schaltventilen, insbesondere der Druckluftversorgungsanlage und/oder des Luftfedersystems, wobei die Druckluftversorgungsanlage einen Druckluftanschluss aufweist, an dem das Luftfedersystem einlassseitig mit einer Versorgungsleitung pneumatisch angeschlossen ist. Insbesondere kann ein solches pneumatisches System zum Anpassen eines Fahrgestells des Fahrzeugs ausgebildet sein.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Luftfedersystem für ein pneumatisches System eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, sowie ein Verfahren zum Anpassen eines Fahrgestells an einem Fahrzeug.
Vorzugsweise kann das System und/oder das Verfahren zum Anpassen des Abstands des Fahrgestells des Fahrzeugs oberhalb eines Fahrbahnniveaus ausgebildet sein.
Pneumatische Systeme, wie pneumatische Bremsanlagen oder Luftfedersysteme, sind Bestandteile moderner Fahrzeuge, mithilfe denen verschiedenste Funktionen und Prozesse im Betrieb eines Fahrzeugs gesteuert werden.
Beispielsweise kann mithilfe eines eingangs genannten Luftfedersystems der Abstand eines Fahrgestells eines Fahrzeugs oberhalb eines Fahrbahnniveaus bzw. relativ zu einem Untergrund angepasst werden. Ein Luftfedersystem eines eingangs genannten pneumatischen Systems umfasst eine Luftfeder-Anordnung mit einer Anzahl von Luftfedern, welche insbesondere an einer gemeinsamen Versorgungsleitung pneumatisch angeschlossen sind. Mit Befüllen des Luftfedersystems wird das Fahrgestell relativ zum Fahrbahnniveau bzw. Untergrund angehoben und durch Abführen üblicherweise dem Luftfedersystem zugeführter Druckluft aus dem Luftfedersystem wird das Fahrgestell relativ zum Fahrbahnniveau bzw. zum Untergrund abgesenkt.
Zur Versorgung des Luftfedersystems mit Druckluft und zum Abführen des Luftfedersystems ist das Luftfedersystem mit seiner Versorgungsleitung einlassseitig an einer Druckluftversorgungsanlage als Teil des pneumatischen Systems des Fahrzeugs angeschlossen. Des Weiteren umfasst das pneumatische System eine elektronische Steuereinheit zum Steuern einer Anzahl von Schaltventilen, insbesondere der Druckluftversorgungsanlage und/oder des Luftfedersystems, mittels derer das Zuführen von Druckluft in Richtung des Luftfedersystems bzw. das Abführen von Druckluft aus den Luftfedern des Luftfedersystems gesteuert wird.
EP 2 651 671 B1 zeigt beispielhaft eine Druckluftversorgung für ein eingangs genanntes pneumatisches System mit einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs. Eine Druckluftversorgungsanlage weist einen Kompressor zum Erzeugen von Druckluft und mindestens ein Magnetventil auf, das zur Entlüftung dient. Eine in 1, 8 und 9 der EP 2 651 671 B1 gezeigte und beschriebene stromlos offene Druckluftversorgung wird üblicherweise stromlos geschlossen ausgeführt. In anderen Ausführungen sind an Nutzfahrzeugen achsweise verbaute Ventilblöcke mit 3/2-Wegeventilen vorgesehen, mittels denen be- oder entlüftet wird. Dadurch ist es möglich eine Achse am Fahrzeug zu heben während eine andere abgesenkt wird. Die 3/2-Wegeventile werden im aktiven Zustand belüftet und im inaktiven Zustand entlüftet. Die Entlüftung erfolgt dabei direkt in die Umgebung.
Die in EP 2 651 671 B1 gezeigte Pneumatikanlage in Form der Luftfederanlage weist ein Druckluft-Reservoir auf, was ein Umfüllen von Druckluft in der Pneumatikanlage, d.h. zum Beispiel vom Druckluft-Reservoir zu einem Balgventil ermöglicht. Dies macht ein Heben aus dem Druckluft-Reservoir möglich, was dort in Bezug auf 2 der EP 2 651 671 B1 beschrieben ist.
An solchen pneumatischen Systemen wird Druckluft von der Druckluftversorgungsanlage in das Druckluft-Reservoir gefördert, von dem aus die Druckluftversorgung übernommen, also die Druckluft zum Betrieb der Luftfederung entnommen wird und Druckluft vom Druckluft-Reservoir in Richtung der Luftfeder-Anordnung geleitet wird. Das Druckluft-Reservoir bildet somit einen Pufferspeicher.
Würden bekannte Systeme ein solches Druckluft-Reservoir nicht besitzen, so hätte das Ansteuern etwaiger mit den Luftfedern zusammenwirkender Schaltventile ohne einen einlassseitig ausreichenden Versorgungsdruck zur Folge, dass bei geöffneten Schaltventilen der Luftfedern sich ein Druckausgleich zwischen den Luftfedern einstellen würde, so dass einzelne Luftfedern, auch wenn ein Anheben der Luftfedern beabsichtigt wäre, sich dann durch den verringernden Druck absenken.
Es liegt jedoch zunehmend im Bestreben, die bekannten Luftfedersysteme ohne solche Druckluft-Reservoire anzubieten, um die Kosten und den Platzbedarf für ein solches, in einem Fahrzeug zu integrierendes pneumatisches System zu minimieren. Wie ausgeführt, stellen diese jedoch eine Art Ausfallsystem dar.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein pneumatisches System für ein Fahrzeug der eingangs bezeichneten Art, ein Luftfedersystem für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Steuern und/oder Anpassen des Abstands eines Fahrgestells an einem Fahrzeug oberhalb eines Fahrbahnniveaus anzugeben, mittels derer ein zuverlässiges Ansteuern des Luftfedersystems im Fahrzeug unter Vermeidung der oben beschriebenen Nachteile möglich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem pneumatischen System mit den Merkmalen des Gegenstands von Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung geht von einem eingangs genannten pneumatischen System für ein Fahrzeug aus.
Erfindungsgemäß ist darüber hinaus vorgesehen, dass das Luftfedersystem eine mit der Versorgungsleitung pneumatisch verbundene Luftfeder-Anordnung mit einer Anzahl von Luftfedern, die frei von einer Reservoir-Verbindung ausgebildet ist, und eine Druckerfassungseinrichtung aufweist, wobei die Druckerfassungseinrichtung eine Anzahl von Federdruck-Angabemitteln, insbesondere Federdrucksensoren, zum Angeben eines jeweils in der Anzahl von Luftfedern wirkenden Drucks aufweist.
Das Luftfedersystem, insbesondere dessen Versorgungsleitung und auch die damit verbundene Luftfeder-Anordnung mit einer entsprechenden Anzahl von Luftfedern ist also erfindungsgemäß frei von einem Druckluft-Reservoir bzw. einem Druckspeicher für Druckluft ausgebildet. Die Versorgung des Luftfedersystems und damit das Befüllen der Luftfedern der Luftfeder-Anordnung erfolgt ausschließlich über die mit dem Luftfedersystem pneumatisch verbundene Druckluftversorgungsanlage.
Die Erfindung hat erkannt, dass auf ein Druckluft-Reservoir bzw. einen Druckspeicher für Druckluft im pneumatischen System verzichtet werden kann, wenn das Luftfedersystem mit einer Druckerfassungseinrichtung ausgerüstet ist, die eine Anzahl von Federdruck-Angabemitteln zum Bestimmen des Federdrucks in den jeweiligen Luftfedern aufweist. Mittels der Federdruck-Angabemittel, vorzugsweise ausgebildet als Federdruck-Sensoren, ist eine zuverlässige Bestimmung des Federdrucks in jeder Luftfeder; als Federdruck-Sensoren also nach den Schaltventilen im Luftfedersystem, möglich.
Für das Erkennen eines zu geringen Drucks der Druckluft werden während eines Belüftungsvorganges, also beim Zuführen von Druckluft zu einer jeweiligen Luftfeder, bevorzugt ausschließlich die Federdruck-Angabemittel verwendet. Für jede Luftfeder, auch bezeichnet als Federbalg, wird der Druck vorzugsweise in einem Ventilblock auf der der Luftfeder zugewandten Seite des Schaltventils gemessen. Der Federdruck kann also bei geschlossenem Schaltventil für jeden Federbalg kontinuierlich erfasst werden.
Vorteilhafterweise braucht deshalb kein Drucksensor in der Versorgungsleitung des Systems verbaut werden. Es mag sein, dass ein solcher Drucksensor oder dergleichen Federsystemdruck-Angabemittel, insbesondere ein Federsystem-Druck-Sensor, zum Angeben eines einlassseitig im Luftfedersystem wirkenden Systemdrucks, optional vorhanden ist. Gemäß dem Konzept der Erfindung kann ein Drucksensor in der Versorgungsleitung des Systems aber mit Vorteil entfallen.
Nach dem zunächst zu erfolgenden Öffnen eines Schaltventils, das mit einer zu belüftenden Luftfeder gekoppelt ist, wird dann in Abhängigkeit von der Änderung der Größe des in der Luftfeder wirkenden Drucks entschieden, ob über das Schaltventil/die Schaltventile (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit: die Schaltventile) des Luftfedersystems die pneumatische Verbindung von der Versorgungsleitung zu einer Luftfeder zum Erhöhen des in der Luftfeder wirkenden Drucks bestehen bleibt oder die Verbindung wieder unterbrochen wird. Nach dem Aktivieren der Schaltventile geben die Druckverläufe in den Federdruck-Sensoren selbst Aufschluss darüber, ob ein Anheben möglich ist oder ob die Schaltventile wieder geschlossen werden müssen, da kein ausreichender Versorgungsdruck vorhanden ist. Insbesondere einem Druckausgleich zwischen den Luftfedern des Luftfedersystems und einem ungewollten Absenken von Luftfedern mit ursprünglich höheren Anfangsdrücken kann dadurch vorteilhaft entgegengewirkt werden.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, welche das Konzept der Erfindung in Bezug auf vorteilhafte Merkmale im Rahmen der Aufgabenstellung und im Hinblick auf weitere Vorteile weiterbilden.
Vorzugsweise ist das Luftfedersystem einlassseitig mit seiner Versorgungsleitung an einem Druckluftanschluss einer Druckluftversorgungsanlage angeschlossen, über den Druckluft vom Druckluftanschluss in Richtung des Luftfedersystems zum Befüllen der Luftfeder-Anordnung und auch Druckluft vom Luftfedersystem zurück in Richtung der Druckluftversorgungsanlage zum Abführen von Druckluft aus der Luftfeder-Anordnung geleitet wird. Über den Druckluftanschluss der Druckluftversorgungsanlage und die darin angeschlossene Versorgungsleitung des Luftfedersystems erfolgt somit der Austausch von Druckluft zwischen der Druckluftversorgungsanlage und dem Luftfedersystem.
Vorzugsweise weist die Druckerfassungseinrichtung eine zur Anzahl der Luftfedern der Luftfeder-Anordnung korrespondierende Anzahl von Federdruck-Angabemitteln auf. Insbesondere ist jeder Luftfeder der Luftfeder-Anordnung ein entsprechendes Federdruck-Angabemittel, insbesondere ein Federdruck-Sensor, zugeordnet.
Besonders bevorzugt ist das pneumatische System in einer Weiterbildung in besonderer Weise ausgebildet zum Anpassen eines Fahrgestells des Fahrzeugs , vorzugsweise konkret zum Anpassen des Abstands des Fahrgestells des Fahrzeugs oberhalb eines Fahrbahnniveaus.
In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist eine elektronische Steuereinheit mit der Druckerfassungseinrichtung verbunden und dazu eingerichtet, die pneumatische Verbindung zwischen der Versorgungsleitung des Luftfedersystems und der Anzahl von Luftfedern der mit der Versorgungsleitung pneumatisch verbundenen Luftfeder-Anordnung, in Abhängigkeit von den mittels der Federdruck-Angabemitteln erfassten Drücken, herzustellen oder zu unterbinden.
Vorzugsweise wird die pneumatische Verbindung zwischen der Versorgungsleitung des Luftfedersystems und der Anzahl von Luftfedern der mit der Versorgungsleitung pneumatisch verbundenen Luftfeder-Anordnung gemäß der bevorzugten Weiterbildung mittels eines pneumatischen Stellglieds hergestellt oder unterbunden.
Mithilfe der elektronischen Steuereinheit des pneumatischen Systems, welche mit der Druckerfassungseinrichtung des Luftfedersystems signalleitend verbunden ist, ist eine vorteilhaft einfache Steuerung der Druckluftzufuhr in Richtung der Anzahl von Luftfedern und der Druckluftabfuhr aus der Anzahl von Luftfedern in die Umgebung möglich.
Vorzugsweise können mittels der Steuereinheit die einzelnen jeweils mit einer Luftfeder der Luftfeder-Anordnung gekoppelten Schaltventile einzeln angesteuert werden und damit der Druck innerhalb der Luftfeder individuell angepasst werden. Somit kann auch eine Druckerhöhung einzelner Luftfedern vorgenommen werden, sofern der Versorgungsdruck in der Versorgungsleitung genügt, um einzelne Luftfeder belüften zu können. Damit kann, auch wenn nicht alle Luftfedern zusätzlich mit Druckluft versorgt werden können, ggf. ein Mindestdruck in einzelnen Luftfedern hergestellt werden, wodurch die Fahreigenschaften des Fahrzeugs zumindest verbessert werden können.
Eine Weiterbildung des pneumatischen Systems sieht vor, dass an der Druckerfassungseinrichtung das zu einer jeweiligen Luftfeder zugehörige Federdruck-Angabemittel, insbesondere der Federdruck-Sensor, zum Angeben eines in der Luftfeder wirkenden Druckes an einem Federbalg, einer Zweigleitung oder dem Schaltventil angebunden ist. Das Vorsehen bzw. Anbinden des Federdruck-Angabemittels, insbesondere des Federdruck-Sensors, an den Federbalg einer jeweiligen Luftfeder, einer mit der Luftfeder dauerhaft pneumatisch verbundenen Zweigleitung oder dem mit einer jeweiligen Luftfeder gekoppelten Schaltventil, ermöglicht eine konstruktiv einfache pneumatische Kopplung und Druckerfassung an einer jeweiligen zu überwachenden Luftfeder. Sofern der Federdruck an einem die Druckluftverbindung steuernden Schaltventil gemessen wird, ist vorzugsweise das Federdruck-Angabemittel mit dem Auslassbereich des Schaltventiles in Richtung der Luftfeder verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des pneumatischen Systems ist zum Ansteuern der Druckluft-Verbindung, insbesondere um mittels eines pneumatischen Stellglieds die Druckluft-Verbindung herzustellen oder zu unterbinden, mindestens ein Schaltventil, insbesondere des Luftfedersystems, ein an die Versorgungsleitung angeschlossenes Feder-Wegeventil. Ein solches Feder-Wegeventil ist vorzugsweise zum Freigeben und Schließen der Druckluftverbindung zu den Luftfedern ausgebildet. Mithilfe des Feder-Wegeventils lassen sich die Betriebszustände des Schaltventiles einfach schalten, welches vorzugsweise zwischen zwei Schaltzuständen, seiner „Offen-Stellung“ und seiner „Geschlossen-Stellung“ geschaltet wird. Vorzugsweise sind die den Luftfedern zugeordneten Schaltventile im stromlosen Zustand in ihrer „Geschlossen-Stellung“ geschaltet, wodurch ein ungewolltes Strömen von Druckluft in Richtung der Luftfedern oder aus den Luftfedern heraus vermieden ist. Nur bei gezieltem Ansteuern durch vorzugsweise die elektronische Steuereinheit öffnet ein jeweiliges Schaltventil und gibt die pneumatische Verbindung zwischen der Versorgungsleitung und vorzugsweise einer jeweiligen Zweigleitung und dem daran angeschlossenen Federbalg der Luftfeder frei.
Die Weiterbildung hat also erkannt, dass der Druck vor allem aller aktuell aufgeblasenen Federbälge erkannt werden sollte. Zudem sollte der Fall erkannt werden, ob vor allem im Moment des Beginns des Belüftens der Luftfedern, also des Aufblasens, ein ausreichender Versorgungsdruck, ohne den Versorgungsdruck selbst zu messen, vorhanden oder nicht vorhanden ist, sowie ein während eines laufenden Aufblasens auftretender unzureichender Versorgungsdruck vorliegt. Die elektronische Steuereinheit und die Druckerfassungseinrichtung sind entsprechend ausgebildet, solcher Art Zustände zu erkennen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des pneumatischen Systems ist vorgesehen, dass die Druckluftversorgungsanlage ferner eine Luftzufuhr und eine stromabwärts pneumatisch verbundene Luftverdichteranordnung zum Erzeugen von Druckluft, eine Drucklufthauptleitung, die eine Druckluftzufuhr der Luftverdichteranordnung und den Druckluftanschluss verbindet, und eine von der Drucklufthauptleitung abzweigende Entlüftung aufweist. Mittels der Druckluftversorgungsanlage ist eine zuverlässige Druckluftversorgung des Luftfedersystems des erfindungsgemäßen pneumatischen Systems für ein Fahrzeug erreicht. Über die Luftzufuhr wird Umgebungsluft angesaugt und mittels der Luftverdichteranordnung wird die angesaugte Umgebungsluft auf ein vorbestimmtes Druckniveau angehoben. Über die auslassseitig an der Luftverdichteranordnung vorgesehene Druckluftzufuhr wird die Druckluft in die Drucklufthauptleitung ausgegeben. An der Drucklufthauptleitung ist ein Druckluftanschluss vorgesehen, an dem das durch die Druckluftversorgungsanlage mit Druckluft zu versorgende Luftfedersystem angeschlossen wird. Der Druckluftanschluss ist vorzugsweise Teil der Druckluftversorgungsanlage des pneumatischen Systems. Zudem ist an der Drucklufthauptleitung insbesondere eine abzweigende Entlüftung bereitgestellt, über die das Abführen von Druckluft aus dem Luftfedersystem, insbesondere aus der Luftfeder-Anordnung mit seiner Anzahl von Luftfedern, in die Umgebung erfolgt. Speziell beim Absenken des Fahrgestells eines Fahrzeugs wird Druckluft aus den Luftbälgen der Luftfedern abgegeben und über den Druckluftanschluss, die Drucklufthauptleitung in Richtung der von der Drucklufthauptleitung abzweigenden Entlüftung der Druckluftversorgungsanlage geleitet.
Vorzugsweise weist die Druckversorgungsanlage eine Druckerfassungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, den Druck innerhalb der Druckversorgungsanlage zu erfassen. Dieser wird beispielsweise am Ausgang der Luftverdichteranordnung gemessen und die gemessen Werte werden an die Steuereinheit des pneumatischen Systems übermittelt. In einer möglichen Ausgestaltung, wenn der gemessene Druck unterhalb eines parametrierten Druckwertes liegt, werden die Schaltventile zu den Luftfedern nicht mehr betätigt.
Vorzugsweise ist in einer Weiterbildung der Erfindung in der Drucklufthauptleitung ein Lufttrockner und/oder eine Drosseleinrichtung angeordnet. Mithilfe des Lufttrockners ist ein Trocknen der in Richtung des Luftfedersystems geführten Druckluft erreicht. Das Ansammeln von Feuchtigkeit im pneumatischen System wird minimiert und bestenfalls vermieden. Dadurch lassen sich Defekte im gesamten pneumatischen System, wie beispielsweise der Druckluftversorgungsanlage oder dem von der Druckluftversorgungsanlage versorgten Luftfedersystem, vermeiden. In einer Ausführungsform weist der Lufttrockner ein Trockenmittel auf, das beim Durchströmen von Feuchtigkeit enthaltener Druckluft die Feuchtigkeit aus der Druckluft aufnimmt.
Insbesondere kann der Lufttrockner regenerativer Natur sein, so dass bei einem Entlüftungsvorgang die den Lufttrockner entgegengesetzt durchströmende eine relativ geringe Feuchtigkeit aufweisende Druckluft Feuchtigkeit im Lufttrockner aufnimmt und diese beim Abführen über die Entlüftung mit in die Umgebung austrägt. Die weiterhin in der Drucklufthauptleitung angeordnete Drosseleinrichtung ermöglicht eine gezielte Zu- und Abfuhr der Druckluft in Richtung des an die Druckluftversorgungsanlage angeschlossene Luftfedersystems, insbesondere das Abführen der Druckluft aus dem Luftfedersystem unter kontrollierten Bedingungen. Insbesondere wird mit der Drossel der Volumenstrom der beim Entlüften aus dem Luftfedersystem über die Drossel geleiteten Druckluft auf ein Höchstmaß begrenzt.
In einer optionalen oder alternativen Weiterbildung des pneumatischen Systems ist eine Entlüftungsleitung vorgesehen, welche die Drucklufthauptleitung und die Entlüftung verbindet und innerhalb der eine Entlüftungsventilanordnung angeordnet ist, welche vorzugsweise mittels der elektronischen Steuereinheit des erfindungsgemäßen pneumatischen Systems ansteuerbar und schaltbar ist. Mithilfe der Entlüftungsventilanordnung erfolgt ein gesteuertes Entlüften des Pneumatiksystems unter Ablassen von Druckluft in die Umgebung. Die Entlüftungsventilanordnung umfasst mindestens ein innerhalb der Entlüftungsleitung angeordnetes Entlüftungsventil, das vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass es im stromlosen Zustand „offen“ geschaltet ist. Somit erfolgt bei Nicht-Ansteuern des Entlüftungsventils eine dauerhafte Verbindung der Drucklufthauptleitung über die Entlüftung mit der Umgebung. Damit ist erreicht, dass die Druckluftversorgungsanlage nur unter Druck steht, wenn eine Druckluftversorgung seitens der Druckluftversorgungsanlage in Richtung der Pneumatikanlage gefordert ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung des pneumatischen Systems ist die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet, das Luftfedersystem betriebsmäßig von der Druckluftversorgungsanlage pneumatisch zu entkoppeln. Insbesondere wenn ein ungenügender Versorgungsdruck durch die Druckluftversorgungsanlage bereitgestellt wird, so dass der Druck innerhalb der Versorgungsleitung des Luftfedersystems nicht ausreicht, um den Federdruck innerhalb der einzelnen Luftfedern zu erhöhen, wird das Luftfedersystem durch das Schließen oder Geschlossenhalten der den Luftfedern zugeordneten Schaltventile von der Druckluftversorgung entkoppelt, was durch die Steuereinheit initiiert wird. Dabei ergeht vorzugsweise ein Hinweis an ein Fahrzeugsystem, das auf Basis des übersandten Signals einen Hinweis an eine mit dem Fahrzeugsystem gekoppelte Anzeigeeinrichtung, wie beispielsweise ein Display, ausgeben kann. Vorzugsweise können mit Entkoppeln des Luftfedersystems von der Druckluftversorgungsanlage bestimmte Funktionen beim Betrieb des Fahrzeugs beschränkt werden, um möglichen daraus resultierenden Schäden am Fahrzeug entgegenzuwirken.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Luftfedersystem für ein Fahrzeug, insbesondere zum Anpassen eines Abstands eines Fahrgestells des Fahrzeugs oberhalb eines Fahrbahnniveaus, mit einer Luftfeder-Anordnung mit einer Anzahl von mittels Druckluft beaufschlagbaren Luftfedern, mehreren jeweils mit einer Luftfeder fluidleitend gekoppelten Schaltventilen zum Steuern der Druckluftverbindung zu den Luftfedern und einer elektronischen Steuereinheit zum Steuern der Anzahl von Schaltventilen des Luftfedersystems. Das erfindungsgemäße Luftfedersystem löst ebenfalls die dem pneumatischen System für ein Fahrzeug zugrunde gelegte Aufgabe, indem die Luftfeder-Anordnung frei von einer Reservoir-Verbindung ausgebildet ist und das Luftfedersystem eine Druckerfassungseinrichtung mit einer Anzahl von Federdruck-Angabemitteln aufweist, insbesondere Federdruck-Sensoren zum Angeben eines jeweils in der Anzahl von Luftfedern wirkenden Drucks.
Mithilfe des erfindungsgemäß ausgebildeten Luftfedersystems ist eine gezielte Erfassung der wirkenden Drücke in den Luftfedern des Luftfedersystems möglich. Für das Erkennen eines zu geringen Drucks der Druckluft in der Versorgungsleitung werden während eines Belüftungsvorganges, also beim Zuführen von Druckluft zu einer jeweiligen Luftfeder, ausschließlich die Federdruck-Angabemittel verwendet. Nach dem Öffnen eines einer jeweiligen Luftfeder zugehörigen Schaltventils wird dessen Schaltzustand mittels der Steuerelektronik nur dann verändert, insbesondere in den Schließzustand überführt, wenn der gemessene Federdruck nicht ansteigt und somit die Versorgung der Luftfedern mit Druckluft nicht gegeben ist. Ein ungewollter Druckausgleich zwischen Luftfedern mit darin unterschiedlich wirkenden Drücken ist damit vermieden. Zudem kann an einem solch erfindungsgemäßen Luftfedersystem der Einsatz eines separaten Druckluft-Reservoirs bzw. eines Druckspeichers für das separate Bereitstellen von Druckluft verzichtet werden.
Das Luftfedersystem für ein Fahrzeug macht sich die gleichen Vorteile und bevorzugten Weiterbildungen zu Nutze wie das erfindungsgemäße pneumatische System für ein Fahrzeug und umgekehrt.
In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem pneumatischen System nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder zumindest einem Luftfedersystem nach Anspruch 8. Die zum pneumatischen System und dem Luftfedersystem beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sind zugleich auch bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Anpassen des Abstands eines Fahrgestells an einem Fahrzeug oberhalb eines Fahrbahnniveaus, insbesondere an einem Fahrzeug nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst die eingangs beschriebene Aufgabe mit den Schritten: Erfassen des Drucks innerhalb mehrerer, vorzugsweise sämtlicher Luftfedern eines Luftfedersystems des Fahrzeugs mittels einer Anzahl von Federdruck-Angabemitteln, Öffnen mindestens eines Schaltventils, welches mit einer zu belüftenden Luftfeder gekoppelt ist, Erfassen, ob eine Änderung in der Größe des in der Luftfeder wirkenden Drucks eintritt, und wenn der Druck in der Anzahl von Luftfedern ansteigt, Offenhalten der Druckluftverbindung zu den Luftfedern mittels entsprechend mit den Luftfedern pneumatisch verbundener Schaltventile, oder wenn der Druck in der Anzahl von Luftfedern abnimmt oder im Betrieb des Fahrzeugs auf den in der Anzahl von Luftfedern ursprünglich wirkenden Druck abfällt, Schließen der den Luftfedern zugehörigen Schaltventile.
Mithilfe der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte erfolgt ein Erfassen der Einzeldrücke in den Luftfedern, um ein gezieltes Ansteuern beim Belüften der einzelnen Luftfedern, also dem Zuführen von Druckluft zu den Luftfedern, vorzunehmen. Insbesondere ein jeweils einer Luftfeder zugeordnetes Schaltventil wird geöffnet, wenn der Druck in der Luftfeder erhöht werden soll. Dabei wird weiterhin erfasst, ob eine Änderung in der Größe des wirkenden Drucks p₁ in der zu belüftenden Luftfeder eintritt, was Rückschlüsse auf den am Luftfedersystem wirkenden Versorgungsdruck zulässt. Nur wenn der Druck p₁ in der Luftfeder zunimmt, die angesteuert wurde, wird die Druckluftverbindung zu den Luftfedern mittels entsprechend mit den Luftfedern pneumatisch verbundener Schaltventile offen gehalten. Nimmt jedoch der Druck p₁ in den angesteuerten Luftfedern auch nur geringfügig ab, wird die Druckluftverbindung zu den Luftfedern mittels entsprechend mit den Luftfedern pneumatisch verbundener Schaltventile geschlossen. Durch ein derart intelligentes Ansteuern kann vermieden werden, dass sich der Druck innerhalb einer Luftfeder, der eigentlich erhöht werden soll, wegen des unter Umständen geringeren Systemdrucks, mit Öffnen des Schaltventils weiter verringert. Zudem kann mithilfe der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte auf die Verwendung eines Druckluft-Reservoirs bzw. eines Druckspeichers für Druckluft im pneumatischen System verzichtet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen, mehrere oder sämtliche der nachfolgend aufgeführten Schritte: Erkennen eines unzureichend hohen Versorgungsdrucks am Luftfedersystem mittels einer elektronischen Steuereinheit,

i) wenn kein positiver Drucksprung nach Inbetriebnahme der Druckluftversorgungsanlage zum Versorgen des Luftfedersystems erfasst wird;
ii) während ein stabiler Versorgungsdruck pv am Luftfedersystem angezeigt, aber ein signifikanter Druckabfall bei geöffnetem/n Schaltventil/en an mehreren oder allen Luftfedern gleichzeitig festgestellt wird, oder
iii) wenn mindestens eine der Luftfedern einen Druck aufweist, der unterhalb des zum Zeitpunkt des Öffnens des zugehörigen Schaltventils gemessenen Drucks liegt.

Insbesondere mit Betreiben einer mit einem Luftfedersystem eines Fahrzeugs gekoppelten Druckluftversorgungsanlage wird ein Versorgungsdruck vorbestimmter Höhe am Luftfedersystem erzeugt, der genutzt wird, um die Luftfedern auf den gewünschten Einzeldruck zu bringen und den Abstand des Fahrgestells oberhalb des Fahrbahnniveaus anzupassen. Wird insbesondere nach der Inbetriebnahme der Druckluftversorgungsanlage und damit dem üblicherweise einhergehenden Beginnen des Aufpumpvorgangs keine Druckerhöhung in der Druckluftversorgungsanlage selbst oder in der pneumatisch mit der Druckluftversorgungsanlage verbundenen Versorgungsleitung des Luftfedersystems festgestellt, liegt ein ungenügender Versorgungsdruck am Luftfedersystem an.
Ferner kann ein ungenügender Druck in den Luftfedern erkannt werden, wenn ein vermeintlich stabiler Versorgungsdruck am Luftfedersystem anliegt, die Schaltventile bereits seit längerem geöffnet sind und ein signifikanter Druckabfall an mehreren oder allen Luftfedern des Luftfedersystems gleichzeitig auftritt bzw. gemessen wird. In einem solchen Fall ist ein Ausfall des Versorgungsdruckes wahrscheinlich. Bei Auftreten oder mit Feststellen eines solchen Druckabfalls an den Luftfedern wird dann, um einem weiteren Druckabfall entgegenzuwirken, durch die Steuereinheit ein Signal zum Schließen der Schaltventile ausgegeben bzw. das Luftfedersystem vom Versorgungsdruck getrennt.
Zudem liegt im Luftfedersystem ein ungenügender Systemdruck vor, wenn nach dem Öffnen eines Schaltventils, das einer Luftfeder zugeordnet ist, der Druck einen Wert annimmt, der unterhalb des Drucks in der Luftfeder liegt, der vor bzw. beim Öffnen des zugehörigen Schaltventils erfasst wurde. Auch dann erscheint im Luftfedersystem ein Fehler vorzuliegen, der auf einen unzureichend hohen Versorgungsdruck durch die Druckluftversorgungsanlage schließen lässt.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

1 ein Schaltungsdiagramm eines erfindungsgemäßen pneumatischen Systems für ein Fahrzeug;
2 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem pneumatischen System nach 1, und
3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Blockschaltbild.

1 zeigt ein pneumatisches System 90 für ein Fahrzeug 100 (2), mit einer Druckluftversorgungsanlage 10, einem Luftfedersystem 60 sowie einer elektronischen Steuereinheit 80. Die vorliegend in 1 hier gezeigte Druckluftversorgungsanlage 10 entspricht im Wesentlichen der in 1 der EP 2 651 671 B1 gezeigten, wobei vorliegend die Druckluftversorgungsanlage 10 auch als stromlos offene Anlage ausgeführt ist; d.h. eine Entlüftungsventilanordnung 40 ist in der vorliegenden 1 dieser Anmeldung stromlos offen gezeigt.
In analoger Weise kann eine hier nicht gezeigte, aber in gleicher Weise geeignete Druckluftversorgungsanlage anderer Bauart - nämlich wie in 8 und 9 der EP 2 651 671 B1 gezeigt und beschrieben - stromlos geschlossen realisiert werden und als Teil weiterer bevorzugter abgewandelter Ausführungsformen im Rahmen des Konzepts der Erfindung als Teil eines abgewandelten pneumatischen Systems genutzt werden. Der Inhalt der EP 2 651 671 B1 ist hiermit durch Zitat in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen.
Weiter Bezug nehmend auf die Druckluftversorgungsanlage 10 der 1 umfasst diese eine Luftzufuhr 0 zum Ansaugen von Umgebungsluft. Die Druckluftversorgungsanlage 10 weist stromabwärts der Luftzufuhr 0 eine Druckluftzufuhr 1 auf, der wiederum in Versorgungsrichtung für das Luftfedersystem 60 des Fahrzeugs 100 ein Druckluftanschluss 2 nachgeordnet ist. Die Druckluftversorgungsanlage 10 umfasst ferner eine Entlüftung 3, mithilfe der überschüssige Druckluft von dem Luftfedersystem 60 aus über die Druckluftversorgungsanlage 10 kontrolliert in die Umgebung abgegeben werden kann. Die Druckluftversorgungsanlage 10 wird über eine mit der Steuereinheit 80 signalleitend verbundene Ventilanordnung und Ventilsteuerung 20 gesteuert betrieben.
In einer Ausführungsform ist der Luftzufuhr 0 stromaufwärts ein Filter 0.1 vorgeschaltet bzw. der Entlüftung 3 in Entlüftungsrichtung stromabwärts ein Filter 3.1 nachgeschaltet. Zwischen der Luftzufuhr 0 und der Druckluftzufuhr 1 ist eine Luftverdichteranordnung 12 angeordnet, die saugseitig mit der Luftzufuhr 0 und druckseitig mit der Druckluftzufuhr 1 fluidleitend verbunden ist. Die zwischen der Luftzufuhr 0 und der Druckluftzufuhr 1 befindliche Luftverdichteranordnung 12 umfasst einen Verdichter 14, der mithilfe eines Elektromotors 16 angetrieben wird.
Die Druckluftzufuhr 1 bzw. Druckseite 18 der Luftverdichteranordnung 12 ist über eine Drucklufthauptleitung 22 mit dem Druckluftanschluss 2 verbunden, über den die Druckluftversorgung des mit dem Druckluftanschluss 2 koppelbaren Luftfedersystems 60 erfolgt. Innerhalb der Drucklufthauptleitung 22 ist ein Lufttrockner 24 und eine erste Drosseleinrichtung 26 angeordnet.
Die Druckluftzufuhr 1 ist zudem über eine Entlüftungsleitung 28 mit der Entlüftung 3 der Druckluftversorgungsanlage 10 fluidleitend verbunden. Innerhalb der Entlüftungsleitung 28 ist eine zweite Drosseleinrichtung 30 sowie eine Entlüftungsventilanordnung 40, als Teil der Ventilanordnung und Ventilsteuerung 20, angeordnet. Die Entlüftungsventilanordnung 40 ist dazu eingerichtet, im stromlosen Zustand in ihre Offenstellung überzugehen, so dass bei stromlos geschalteter Entlüftungsventilanordnung 40 eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Druckluftanschluss 2 und der Entlüftung 3 der Druckluftversorgungsanlage 10 besteht. In einer möglichen Ausführungsform weist die Druckluftversorgungsanlage 10 entgegen dem in 1 dargestellten Schaltbild einen zusammengelegten Anschluss auf, der sowohl als Luftzufuhr 0 als auch als Entlüftung 3 für die Druckluftversorgungsanlage 30 fungiert. Das Ansaugen von Umgebungsluft wie auch das Ablassen von Druckluft erfolgt dann über den einzigen Anschluss mit Doppelfunktion.
Die Entlüftungsventilanordnung 40 weist ein Schaltventil 42 zum insbesondere elektrischen Ansteuern der Entlüftungsventilanordnung 40 auf. Das Schaltventil 42 in Form von beispielsweise einem 2/2-Wegeventil weist zum Ansteuern ein Steuerteil 44 und ferner ein Schaltteil 46 auf - im nicht angesteuerten, insbesondere stromlosen Zustand, des Steuerteils 44 ist das Schaltteil 46 offen gezeigt; die Entlüftungsleitung 28 nicht gesperrt.
In der Entlüftungsleitung 28 ist der Entlüftungsventilanordnung 40 ein Rückschlagventil 48 nachgeschaltet. Das Rückschlagventil 48 hat in der vorliegend gezeigten Ausführung eine Restdruck-Haltefunktion. Mithilfe der Restdruck-Haltefunktion wird innerhalb der Druckluftversorgungsanlage 10 ein Mindestdruck in Höhe von beispielsweise 1,5 bar gehalten. Mit dem Rückschlagventil 48 wird zudem der Eintrag von Fremdkörpern in die Druckluftversorgungsanlage von der Seite der Entlüftung 3 aus, also in Richtung stromaufwärts, vermieden.
Eine solche oder ähnliche Art eines - auch als ECAS-System („Electronically Controlled Air Suspension“) bekannten - pneumatischen Systems 90 für ein Fahrzeug 100 mit einer Druckluftversorgungsanlage 10 und einem Luftfedersystem 60 hebt das Fahrgestell des Fahrzeugs an, indem es die Luftbälge mit Druckluft aufbläst, die vom Fahrzeug bereitgestellt wird.
Um genügend Vorratsdruck für Hebevorgänge vom ECAS-System bereitzustellen, ist es Stand der Technik, einen Vorratsdruckspeicher im Fahrzeug zu installieren, wie dies in der eingangs genannten EP 2 651 671 B1 erläutert ist. Auch ohne einen solchen Vorratsbehälter respektive ein solches Reservoir kann das pneumatische Luftmanagementsystem des Fahrzeugs das ECAS-System von der Luftversorgung des Fahrzeugs trennen; also gemäß der 1 das Luftfedersystem 60 von Druckluftversorgungsanlage 10 pneumatisch trennen; eine Druckluftversorgung ist dann unterbunden.
Dies führt aber zu dem Problem, dass beim Anheben mehrerer Faltenbälge oder Achsen ohne Versorgungsdruck alle aufgeblasenen Faltenbälge miteinander verbunden sind und der Druck in diesen Faltenbälgen ausgeglichen wird. Dies führt zu einem Absenken von Hochdruckachsen, selbst wenn ein Anheben beabsichtigt ist, da die Luft zu den Niederdruckbälgen strömt.
Der Luftverdichteranordnung 12 gemäß der Ausführungsform der 1 ist nun eine elektronische Steuereinheit 80 gemäß dem Konzept der Erfindung zugeordnet, welche dazu eingerichtet, den Betrieb der Luftverdichteranordnung 12 über eine Steuerleitung 86 und damit die Versorgung des Luftfedersystems 60 mit Druckluft zu steuern.
Das von der Druckluftversorgungsanlage 10 mit Druckluft versorgte Luftfedersystem 60 weist eine Versorgungsleitung 62 auf, auch bezeichnet als Galerie, über die das Luftfedersystem 60 am Druckluftanschluss 2 der Druckluftversorgungsanlage 10 pneumatisch verbindbar ist. Das Luftfedersystem 60 umfasst ferner eine mit der Versorgungsleitung 62 pneumatisch verbundene Luftfederanordnung 64 mit einer Vielzahl von Luftfedern 66, mittels derer ein Fahrgestell 104 des Fahrzeuges 100 in seiner Höhe zum Fahrbahnniveau 106 (2) verstellbar ist.
Das Luftfedersystem 60 weist zusätzlich gemäß dem Konzept der Erfindung eine Druckerfassungseinrichtung 68 auf, welche eine Anzahl von Federdruck-Angabemitteln 70, insbesondere Federdruck-Sensoren 72, aufweist. Mittels der Federdruck-Angabemittel 70 wird der jeweils in der Anzahl von Luftfedern 66 wirkende Druck p₁ gemessen und angegeben.
Die Druckerfassungseinrichtung 68 ist zur Erfassung der wirkenden Drücke in den Luftfedern 66 über mehrere Signalleitungen 69 (diese sind in der 1 zur vereinfachten Darstellung abschnittsweise als eine gemeinsame Signalleitung 69 dargestellt) mit einem jeweiligen Federdruck-Angabemittel 70 gekoppelt.
Das Federdruck-Angabemittel 70, insbesondere der Federdruck-Sensor 72, zu jeder Luftfeder 66 ist an einem Federbalg 66' der Luftfeder 66, einer Zweigleitung 74 oder an dem zugehörigen Schaltventil 76 angebunden. Das Schaltventil 76 weist ein Steuerteil 78 und ein Schaltteil 78' auf. Das Steuerteil 78 wird insbesondere zum elektrischen Ansteuern des Schaltventils 76 mittels der elektronischen Steuereinheit 80 verwendet. Das Schaltteil 78' des Schaltventils 76 ist in Form eines 2/2-Wegeventils ausgebildet und dazu eingerichtet, die pneumatische Verbindung zwischen der Versorgungsleitung 62 und einer jeweiligen, einer Luftfeder 66 zugeordneten Zweigleitung 74 herzustellen.
Die elektronische Steuereinheit 80 ist über Steuerleitungen 82, 82' mit dem Steuerteil 44 der Entlüftungsventilanordnung 40 und über entsprechende Steuerleitungen 84 mit den Steuerteilen 78 der Schaltventile 76 signalleitend verbunden. Die elektronische Steuereinheit 80 ist ferner über die nur abschnittsweise dargestellte Steuerleitung 86 mit der Luftverdichteranordnung 12 und die Steuerleitung 88 mit der Druckerfassungseinrichtung 68 signalleitend verbunden.
Mittels der signalleitenden Verbindung erfolgt ein Datenaustausch zwischen der Druckerfassungseinrichtung 68 und der elektronischen Steuereinheit 80 und in Abhängigkeit von den mittels der Druckerfassungseinrichtung 68 an den Federbälgen 66' der Luftfedern 66 erfassten Drücken werden die Schaltventile 76 entsprechend angesteuert.
Durch die kontinuierliche Erfassung der Einzeldrücke in den jeweiligen Luftfedern 66 kann gemäß der Erfindung das Luftfedersystem frei von einer Reservoir-Verbindung ausgebildet sein. Das erfindungsgemäße Luftfedersystem 60 umfasst somit kein separates Druckluft-Reservoir bzw. Druckspeicher für Druckluft, aus dem das Speisen von Druckluft zu einer Luftfeder des Systems erfolgen kann. In der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausgestaltung erfolgt die Druckluftversorgung ausschließlich über die Druckluftversorgungsanlage 10, mittels derer ein vorbestimmter Versorgungsdruck pv erzeugt wird.
Die Erfindung hat also erkannt, dass der Druck vor allem aller aktuell aufgeblasenen Luftfedern 66, auch bezeichnet als Federbälge, erkannt und überwacht werden sollte. Zudem soll der Fall erkannt werden, ob nach dem Öffnen mindestens eines Schaltventils 76 und eines Beginns des Aufblasens durch das Erkennen eines am Federdruck-Angabemittel 70 steigenden oder fallenden Druckes, ein ausreichender Versorgungsdruck anliegt oder nicht, sowie sich ein während eines laufenden Aufblasens auftretender unzureichender Versorgungsdruck einstellt. Die elektronische Steuereinheit 80 und die Druckerfassungseinrichtung 68 sind entsprechend ausgebildet solcher Art Zustände zu erkennen.
Spätestens passiert dies z.B. wenn der Druck im ECAS-Kreislauf durch Aufpumpen einen bestimmten Wert unterschreitet. Gemäß dem Konzept der Erfindung führt dies zum Abtrennen des ECAS-Systems von der Fahrzeugversorgung.
Die Erfindung ermöglicht es zudem, spezifische Fahrzeuge ohne ECAS-Vorratsbehälter zu bauen, bei denen sichergestellt ist, dass sich die Achsen beim beabsichtigten Anheben nicht aufgrund eines zu geringen Vorratsdrucks absenken.
2 zeigt entsprechend eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100, insbesondere eines Nutzfahrzeugs 102. Das Fahrzeug ist mit einem in 1 gezeigten pneumatischen System 90 mit einem erfindungsgemäßen Luftfedersystem 60 ausgerüstet. Das Luftfedersystem 60 ist zum Anpassen des Abstands X eines Fahrgestells 104 des Fahrzeugs 100 oberhalb eines Fahrbahnniveaus 106 eingerichtet.
Das pneumatische System 90 für das Fahrzeug 100 hat also eine Druckluftversorgungsanlage 10 und ein Luftfedersystem 60 und weist zudem die in 1 gezeigte elektronische Steuereinheit 80 zum Steuern einer Anzahl von Schaltventilen 42, 76 der Druckluftversorgungsanlage 10 und des Luftfedersystems 60 auf; dies kann beispielsweise eine ECU des Fahrzeugs sein; bevorzugt aber eine für die Druckluftversorgungsanlage 10 und das Luftfedersystem 60 separat vorgesehene Steuereinheit. Die Druckluftversorgungsanlage 10 hat einen in 1 erläuterten Druckluftanschluss 2, an dem das Luftfedersystem 60 einlassseitig mit einer Versorgungsleitung 62 pneumatisch angeschlossen ist, vorliegend wie in 2 gezeigt zum Anpassen eines Fahrgestells 104 des Fahrzeugs 100, vorzugsweise zum Anpassen des Abstands des Fahrgestells 104 des Fahrzeugs 100 oberhalb eines Fahrbahnniveaus 106.
Gemäß dem Konzept der Erfindung ist vorgesehen, dass das Luftfedersystem 60 - wie in 1 gezeigt - eine mit der Versorgungsleitung 62 pneumatisch verbundene Luftfeder-Anordnung 64 mit einer Anzahl von Luftfedern 66 aufweist, die frei von einer Reservoir-Verbindung ausgebildet ist.
Es ist eine Druckerfassungseinrichtung 68 der 1 vorgesehen, deren Funktionsweise im Folgenden anhand von 3 erläutert wird. Diese hat eine Anzahl von Federdruck-Angabemitteln 70, insbesondere Federdruck-Sensoren 70', zum Angeben eines jeweils in der Anzahl von Luftfedern 66 wirkenden Drucks p₁.
Demnach zeigt 3 eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens 200 zum Anpassen des Abstands X eines Fahrgestells 104 an einem Fahrzeug 100 oberhalb eines Fahrbahnniveaus 106 in einem Blockschaltbild. Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere mittels des in 1 gezeigten pneumatischen Systems 90 verwirklicht, welches eine Druckluftversorgungsanlage 10, ein Luftfedersystem 60 sowie eine elektronische Steuereinheit 80 zum Steuern einer Anzahl von Schaltventilen 42, 76 der Druckluftversorgungsanlage 10 und/oder des Luftfedersystems 60 aufweist.
In einem ersten Verfahrensschritt 201 des Verfahrens 200 erfolgt das Erfassen eines Drucks p₁ innerhalb mehrerer, vorzugsweise sämtlicher Luftfedern 66 des Luftfedersystems 60 des Fahrzeugs 100 mittels einer Anzahl von Federdruck-Angabemitteln 70. Dazu wird vorzugsweise an jeder der Luftfedern, insbesondere in den Federbälgen 66', einer jeweils zugeordneten Zweigleitung 74 bzw. einem auslassseitigen Bereich eines Schaltventils 76 der Druck p₁ gemessen und insbesondere von der Druckerfassungseinrichtung 68 an die elektronische Steuereinheit 80 übermittelt.
Ferner wird gleichzeitig oder nachfolgend im Verfahrensschritt 202 mindestens ein einer anzusteuernden Luftfeder 66 zugehöriges Schaltventil 76 geöffnet, um das Belüften der Luftfeder 66 zu erreichen. Zwischen der Luftfeder 66 und der Versorgungsleitung 62 wird eine fluidleitende Verbindung hergestellt, so dass im Normalfall mittels der Druckluftversorgungsanlage 10 die damit verbundene Luftfeder mit Druckluft versorgt wird.
Im nächsten Schritt 203 erfolgt das weiterführende Erfassen des in der Luftfeder 66 erfassten Drucks p₁. Das Erfassen der „Einzel“-Drücke p₁ in der oder den Luftfedern 66 wird insbesondere mithilfe der Anzahl von Federdruck-Angabemitteln 70, welche die erfassten Druckwerte p₁ an die elektronische Steuereinheit 80 übermitteln, vorgenommen.
Sofern der an der Anzahl von Luftfedern 66 gemessene Druck p₁ mit Öffnen des Schaltventils 74 ansteigt, aufgrund Versorgungsdruck pv größer als Druck p₁, werden die geöffneten Schaltventile 76 auch weiterhin offen gehalten.
Sollte sich jedoch der an der Anzahl von Luftfedern 66 gemessene Druck p₁ mit Öffnen des Schaltventils 74 verringern, aufgrund Versorgungsdruck pv kleiner als Druck p₁, werden die den zu belüftenden Luftfeder 66 zugeordneten Schaltventile 76 unmittelbar wieder geschlossen.
In einer bevorzugten Ausführung des Schrittes 203 beinhaltet der Schritt des Ermittelns eines unzureichend hohen Versorgungsdrucks pv am Luftfedersystem 60 mittels der elektronischen Steuereinheit 80:

i) wenn kein positiver Drucksprung nach Inbetriebnahme der Druckluftversorgungsanlage 10 zum Versorgen des Luftfedersystems 60 erfasst wird;
ii) während ein stabiler Versorgungsdruck pv am Luftfedersystem 60 angezeigt, aber ein signifikanter Druckabfall bei geöffneten Schaltventilen 76 an mehreren oder allen mit den Luftfedern 66 gekoppelten Federdruck-Angabemitteln 70 gleichzeitig festgestellt wird, oder
iii) wenn mindestens eine der Luftfedern 66 einen Druck p₁ aufweist, der unterhalb des zum Zeitpunkt des Öffnen des zugehörigen Schaltventils 76 mittels des Federdruck-Angabemittels 70 gemessenen Drucks p₁ liegt.

Bezugszeichen (Teil der Beschreibung):

0: Luftzufuhr
1: Druckluftzufuhr
2.: Druckluftanschluss
3: Entlüftung
0.1, 3.1: Filter
10: Druckluftversorgungsanlage
12: Luftverdichteranordnung
14: Verdichter
16: Elektromotor
18: Druckseite
20: Ventilanordnung und Ventilsteuerung
22: Drucklufthauptleitung
24: Lufttrockner
26, 30: Drosseleinrichtung
28: Entlüftungsleitung
40: Entlüftungsventilanordnung
42: Schaltventil
44: Steuerteil
46: Schaltteil
48: Rückschlagventil
60: Luftfedersystem
62: Versorgungsleitung
64: Luftfeder-Anordnung
66: Luftfeder
66': Federbalg
68: Druckerfassungseinrichtung
69: Signalleitung
70: Federdruck-Angabemittel
72: Federdruck-Sensor
74: Zweigleitung
76: Schaltventil
78: Steuerteil
78': Schaltteil
80: Steuereinheit
82: Steuerleitung
84: Steuerleitung
86, 88: Steuerleitung
100: Fahrzeug
102: Nutzfahrzeug
104: Fahrgestell
106: Fahrbahnniveau
200: Verfahren
201: Erfassen
202: Öffnen Schaltventil
203: Erfassen ob Änderung
205: Öffnen/Offenhalten
207: Geschlossenhalten/Schließen
p1: Druck
pv: Versorgungsdruck
X: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2651671 B1 [0007, 0008, 0051, 0052, 0060]

Claims

Pneumatisches System (90) für ein Fahrzeug (100), mit einer Druckluftversorgungsanlage (10) und einem Luftfedersystem (60), sowie mit einer elektronischen Steuereinheit (80) zum Steuern einer Anzahl von Schaltventilen (42, 76), insbesondere der Druckluftversorgungsanlage (10) und/oder des Luftfedersystems (60), wobei die Druckluftversorgungsanlage (10) einen Druckluftanschluss (2) aufweist, an dem das Luftfedersystem (60) einlassseitig mit einer Versorgungsleitung (62) pneumatisch angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfedersystem (60) aufweist: - eine mit der Versorgungsleitung (62) pneumatisch verbundene Luftfeder-Anordnung (64) mit einer Anzahl von Luftfedern (66), die frei von einer Reservoir-Verbindung ausgebildet ist, und - eine Druckerfassungseinrichtung (68) mit einer Anzahl von Federdruck-Angabemitteln (70), insbesondere Federdruck-Sensoren (70`), zum Angeben eines jeweils in der Anzahl von Luftfedern (66) wirkenden Drucks (p₁).
Pneumatisches System (90) nach Anspruch 1, wobei, insbesondere zum Anpassen eines Fahrgestells (104) des Fahrzeugs (100), insbesondere zum Anpassen des Abstands des Fahrgestells (104) des Fahrzeugs (100) oberhalb eines Fahrbahnniveaus (106), die elektronische Steuereinheit (80) mit der Druckerfassungseinrichtung (68) signalleitend verbunden und dazu eingerichtet ist, die Druckluft-Verbindung von der Versorgungsleitung (62) des Luftfedersystems (60) zu der Anzahl von Luftfedern (66) der mit der Versorgungsleitung (62) pneumatisch gekoppelten Luftfeder-Anordnung (64), in Abhängigkeit von den mittels der Federdruck-Angabemitteln (70) erfassten Drücke (p₁), zu steuern, insbesondere mittels eines pneumatischen Stellglieds die Druckluft-Verbindung herzustellen oder zu unterbinden.
Pneumatisches System (90) nach Anspruch 1 oder 2, wobei an der Druckerfassungseinrichtung (68) das zu einer jeweiligen Luftfeder (66) zugehörige Federdruck-Angabemittel (70), insbesondere der Federdruck-Sensor (70`), zum Angeben eines in der Luftfeder (66) wirkenden Drucks (p₁) an einem Federbalg (66'), einer Zweigleitung (74) oder dem Schaltventil (76) angebunden ist.
Pneumatisches System (90) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ansteuern der Druckluft-Verbindung, insbesondere um mittels einem pneumatischen Stellglied die Druckluft-Verbindung herzustellen oder zu unterbinden, mindestens ein Schaltventil (76), insbesondere des Luftfedersystems (60), ein an die Versorgungsleitung (62) angeschlossenes Feder-Wegeventil (76') ist, wobei das Feder-Wegeventil (76') zum Freigeben oder Schließen der Druckluftverbindung zu den Luftfedern (66) ausgebildet ist.
Pneumatisches System (90) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Druckluftversorgungsanlage (10) ferner aufweist: - eine Luftzufuhr (0) und eine stromabwärts pneumatisch verbundene Luftverdichteranordnung (10) zum Erzeugen von Druckluft, - eine Drucklufthauptleitung (22), die eine Druckluftzufuhr (1) der Luftverdichteranordnung (10) und den Druckluftanschluss (2) verbindet, - eine von der Drucklufthauptleitung (22) abzweigende Entlüftung (3).
Pneumatisches System (90) nach Anspruch 5, wobei in der Drucklufthauptleitung (22) ein Lufttrockner (24) und/oder eine Drosseleinrichtung (26) angeordnet, und/oder in einer die Drucklufthauptleitung (22) und die Entlüftung (3) verbindenden Entlüftungsleitung (28) eine steuerbar schaltbare Entlüftungsventilanordnung (40) zum gesteuerten Entlüften des Systems (90) angeordnet ist.
Pneumatische System (90) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektronische Steuereinheit (80) dazu eingerichtet ist, das betriebsmäßige pneumatischen Entkoppeln des Luftfedersystems (60) von der Druckluftversorgungsanlage (10) zu erfassen.
Luftfedersystem (60) für ein Fahrzeug (100), insbesondere zum Anpassen eines Abstands (X) eines Fahrgestells (104) des Fahrzeugs (100) oberhalb eines Fahrbahnniveaus (106), mit: - einer Luftfeder-Anordnung (64) mit einer Anzahl von mittels Druckluft beaufschlagbarer Luftfedern (66), - mehreren jeweils mit einer Luftfeder (66) fluidleitend gekoppelten Schaltventilen (76) zum Steuern der Druckluftverbindung zu den Luftfedern (66), und, - einer elektronischen Steuereinheit (80) zum Ansteuern der Anzahl von Schaltventilen (76) des Luftfedersystems (60), wobei die Luftfeder-Anordnung (64) frei von einer Reservoir-Verbindung ausgebildet ist, und ferner aufweisend eine Druckerfassungseinrichtung mit - einer Anzahl von Federdruck-Angabemitteln (70), insbesondere Federdruck-Sensoren (70`), zum Angeben eines jeweils in der Anzahl von Luftfedern (66) wirkenden Drucks (p₁).
Fahrzeug (100), insbesondere Nutzfahrzeug (102), mit einem pneumatischen System (90) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder zumindest einem Luftfedersystem (60) nach Anspruch 8.
Verfahren (200) zum Anpassen eines Fahrgestells (104) an einem Fahrzeug (100), vorzugsweise zum Anpassen eines Abstands (X) eines Fahrgestells (104) an einem Fahrzeug (100) oberhalb eines Fahrbahnniveaus (106), insbesondere an einem Fahrzeug (100) gemäß Anspruch 9, umfassend die Schritte: - Erfassen (201) eines Druckes (p₁) innerhalb mehrerer, vorzugsweise sämtlicher, Luftfedern (66) eines Luftfedersystems (60) des Fahrzeuges (100) mittels einer Anzahl von Federdruck-Angabemitteln (70), - Öffnen (202) mindestens eines Schaltventils (76), welches mit einer zu belüftenden Luftfeder (66) gekoppelt ist, - Erfassen (203), ob eine Änderung in der Größe des in der Luftfeder wirkenden Drucks (p₁) eintritt, und - wenn der Druck (p₁) in der Anzahl von Luftfedern (66) ansteigt, Offenhalten (205) der Druckluftverbindung zu den Luftfedern (66) mittels entsprechend mit den Luftfedern (66) pneumatisch verbundener Schaltventile (76), oder - wenn der Druck (p₁) in der Anzahl von Luftfedern (66) abnimmt oder im Betrieb des Fahrzeuges (100) auf den in der Anzahl von Luftfedern (66) ursprünglich wirkenden Druck (p₁) abfällt, Schließen (207) der den Luftfedern (66) zugehörigen Schaltventile (76).
Verfahren nach Anspruch 10, umfassend einen, mehrere oder sämtliche der nachfolgend angeführten Schritte: Erkennen eines ungenügenden Versorgungsdruckes (pv) am Luftfedersystem (60) mittels einer elektronischen Steuereinheit (80): i) wenn kein positiver Drucksprung nach Inbetriebnahme der Druckluftversorgungsanlage (10) zum Versorgen des Luftfedersystems (60) erfasst wird; ii) während ein stabiler Versorgungsdruck (pv) am Luftfedersystem (60) angezeigt, aber ein signifikanter Druckabfall bei geöffneten Schaltventilen (76) an mehreren oder allen Luftfedern (66) gleichzeitig festgestellt wird, oder iii) wenn mindestens eine der Luftfedern (66) einen Druck (p₁) aufweist, der unterhalb des zum Zeitpunkt des Öffnens des zugehörigen Schaltventils (76) mittels des Federdruck-Angabemittels (70) gemessenen Drucks (p₁) liegt.