DE1255514B - Height control device for air suspension of motor vehicles - Google Patents
Height control device for air suspension of motor vehiclesInfo
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Description
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Deutsche Kl.: 63 c - 41German class: 63 c - 41
Nummer: 1255 514Number: 1255 514
Aktenzeichen: B 7091411/63 cFile number: B 7091411/63 c
^ 514 Anmeldetag: 28. Februar 1963^ 514 Filing date: February 28, 1963
Auslegetag: 30. November 1967Open date: November 30, 1967
Die Erfindung bezieht sich auf eine Höhenregelvorrichtung für Luftfederungen von Kraftfahrzeugen mit mindestens einem durch die Lage zwischen dem Rahmen und der Radachse betätigten Umschalter, durch den eine Magnetwicklung je eines in der Einlaß- oder Auslaßleitung der Luftfedern angeordneten Einlaß- oder Auslaßventils in den Stromkreis einoder ausgeschaltet werden kann, wobei in dem Stromkreis jeder Magnetwicklung des Einlaß- oder Auslaßventils je eine elektronische Verzögerungseinrichtung einen Transistor und einen mit diesem zusammenarbeitenden Kondensator mit zugehörigem Ladewiderstand enthält.The invention relates to a height control device for air suspension systems in motor vehicles with at least one changeover switch actuated by the position between the frame and the wheel axle, through which a magnet winding is arranged in each of the inlet or outlet lines of the air springs Inlet or outlet valve in the circuit can be switched on or off, being in the circuit each solenoid winding of the inlet or outlet valve has an electronic delay device a transistor and a capacitor that works together with it and the associated charging resistor contains.
Aus der USA.-Patentschrift 2 929 640 ist bereits eine Höhenregelvorrichtung für ein Automobil bekanntgeworden, deren Steuereinrichtung mit durch Niveaufühler betätigbaren Elektroumschaltern und mit je einem in der Einlaß- und Auslaßleitung der Luftfedern angeordneten, elektromagnetisch gesteuerten Einlaß- und Auslaßventil ausgerüstet ist sowie in jeder der zu den einzelnen Ventilen führenden Steuerleitungen je eine Verzögerungseinrichtung enthält. Statt der bei der bekannten Vorrichtung verwendeten Verzögerungsrelais kann man bekannte Transistorschaltungen vorsehen, welche, wie beispielsweise diejenigen nach der Siemens-Druckschrift »Halbleiter-Bauelemente« — Schaltbeispiele, Ausgabe 1958, S. 34, in jeder Verzögerungseinrichtung mehrere Transistoren enthalten.A height control device for an automobile has already become known from the USA patent specification 2 929 640, their control device with electric switches that can be operated by level sensors and with one in each of the inlet and outlet lines of the air springs, electromagnetically controlled Inlet and outlet valve is equipped as well as in each of the leading to the individual valves Control lines each contains a delay device. Instead of the one used in the known device Delay relays can be provided known transistor circuits, which, such as those according to the Siemens publication "Semiconductor Components" - circuit examples, 1958 edition, p. 34, contain several transistors in each delay device.
Da sowohl für die Einlaß- als auch für die Auslaßvorgänge getrennt voneinander wirkende Verzögerungseinrichtungen geschaffen werden müssen, deren Zahl sich mit der Zahl der Ventile vervielfacht, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für Höhenregelvorrichtungen der eingangs beschriebenen Art eine möglichst einfache Verzögerungseinrichtung zu schaffen, die im wesentlichen jeweils nur einen Transistor und einen mit diesem zusammenarbeitenden Kondensator und einen zugehörigen Ladewiderstand umfaßt.As delay devices acting separately from one another for both the inlet and outlet processes must be created, the number of which multiplies with the number of valves, is The invention is based on the object for height control devices of the type described above to create a delay device that is as simple as possible, essentially only one transistor each and a capacitor cooperating with this and an associated charging resistor includes.
Ein besonders geringer Aufwand an Bauelementen und eine hohe Genauigkeit in der Arbeitsweise ergibt
sich, wenn gemäß der Erfindung jeder der beiden mit der Magnetwicklung des zugehörigen Einlaß- bzw.
Auslaßventils in Reihe liegenden Transistoren an seinem Emitter mit einem Pol der Betriebsstromquelle
und an seiner Basis über einen Basiswiderstand mit einem von zwei freien Kontakten des an
den anderen Pol der Betriebsstromquelle angeschlossenen Umschalters verbunden und außerdem über
den die Verzögerungsdauer beinflussenden Kondensator mit dem anderen dieser beiden Kontakte ver-Höhenregelvorrichtung
für Luftfederungen
von KraftfahrzeugenA particularly low cost of components and a high degree of accuracy in the operation results if, according to the invention, each of the two transistors in series with the magnet winding of the associated inlet and outlet valve at its emitter with one pole of the operating current source and at its base a base resistor connected to one of two free contacts of the changeover switch connected to the other pole of the operating power source and also connected to the other of these two contacts via the capacitor which influences the delay duration
of motor vehicles
Anmelder:Applicant:
Robert Bosch G. m. b. H.,
Stuttgart 1, Breitscheidstr. 4Robert Bosch GMBH.,
Stuttgart 1, Breitscheidstr. 4th
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr.-Ing. Hermann Scholl, StuttgartDr.-Ing. Hermann Scholl, Stuttgart
bunden ist und jeder dieser Kontakte über je einen weiteren Widerstand an den Emittern der Transistoren angeschlossen ist.is bound and each of these contacts has a further resistor at the emitters of the transistors connected.
Der sich hieraus ergebende Vorteil liegt vor allem darin, daß die beiden Kondensatoren völlig unabhängig voneinander arbeiten und daß sie außerdem während der Verzögerungszeit sich von ihrer in der Mittellage des Schaltkontakts einstellenden positiven Ladung um den doppelten Wert der Batteriespannung auf negative Ladung umladen müssen und daher den Schaltzeitpunkt für ihren zugehörigen Transistor sehr genau festlegen. Dabei ist die Schaltung sehr einfach ausgebildet und erlaubt es, mit verhältnismäßig kleinen Kapazitätswerten für die Kondensatoren auszukommen. The main advantage of this is that the two capacitors are completely independent work from each other and that they also move away from their central position during the delay time of the switching contact setting positive charge by twice the value of the battery voltage have to reload to negative charge and therefore the switching point for their associated transistor very much specify exactly. The circuit is very simple and allows it to work with relatively small Capacitance values for the capacitors get along.
In den Zeichnungen sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterte Ausführungsbeispiele der elektrischen Höhenregelvorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigtIn the drawings, exemplary embodiments are explained in more detail in the following description the electrical height control device according to the invention shown. It shows
F i g. 1 eine in ein Kraftfahrzeug eingebaute Höhenregelvorrichtung für eine Luftfederung in schematischer Darstellung,F i g. 1 shows a height control device for an air suspension installed in a motor vehicle in a schematic view Depiction,
F i g. 2 ein Schaltbild der Verzögerungseinrichtung der Höhenregelvorrichtung undF i g. 2 shows a circuit diagram of the delay device of the height regulating device and
F i g. 3 ein Schaltbild einer abgewandelten Verzögerungseinrichtung der Höhenregelvorrichtung.F i g. 3 is a circuit diagram of a modified delay device of the height regulating device.
In F i g. 1 bezeichnet 10 einen Luftfederbalg, der zwischen dem Rahmen 11 und einer Radachse 12 eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Mit 13 ist ein Fahrzeugrad angedeutet. Der LuftfederbalglO ist über eine Einlaßleitung 14 und eine Auslaßleitung 15, in die ein Einlaßventil 16 bzw. ein Auslaßventil 17 eingebaut ist, mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Druckluftspeicher verbunden. Ein auf dem Rahmen 11 montierter Umschalter 18 besitzt eine in der Mitte gelagerte Schaltzunge 19 und zwei feststehende Kontakte 20 und 21. Die Schaltzunge 19In Fig. 1, 10 denotes an air suspension bellows, which is located between the frame 11 and a wheel axle 12 a motor vehicle is arranged. A vehicle wheel is indicated at 13. The air spring bellows is Via an inlet line 14 and an outlet line 15, into which an inlet valve 16 and an outlet valve 17, respectively is installed, connected to a compressed air reservoir, not shown in the drawing. One on the Frame 11 mounted changeover switch 18 has a switch tongue 19 mounted in the middle and two stationary ones Contacts 20 and 21. The switch tongue 19
709 690/320709 690/320
ist an ihrem freien Ende durch eine Stange 22 mit der Radachse 12 verbunden, so daß sie beim Absenken des Rahmens 11 am Kontakt 20 und beim Anheben des Rahmens am Kontakt 21 anliegt. In beiden Fällen wird eine elektronische Verzögerungseinrich- S rung 23 mit einer Betriebsstromquelle 24 verbunden. Diese Verzögerungseinrichtung 23 bewirkt, daß jeweils eine von zwei das Einlaß- bzw. das Auslaßventil 16 bzw. 17 betätigenden Magnetwicklungen 16' bzw. 17' nach einer definierten Verzögerungszeit an die Betriebsspannung gelegt wird.is connected at its free end by a rod 22 to the wheel axle 12 so that it rests against the contact 20 when the frame 11 is lowered and against the contact 21 when the frame is raised. In both cases, an electronic delay device 23 is connected to an operating current source 24 . This delay device 23 has the effect that one of two magnet windings 16 ' and 17' which actuate the inlet and outlet valves 16 and 17 is applied to the operating voltage after a defined delay time.
Zur näheren Erläuterung der Betriebsweise der elektronischen Verzögerungseinrichtung 23 wird im folgenden auf das in F i g. 2 dargestellte elektrische Schaltbild der Höhenregelvorrichtung für die Luftfederung nach F i g. 1 verwiesen. Soweit im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 Teile, die in der Anlage nach F i g. 1 bereits bezeichnet sind, vorkommen, sind sie mit den dort verwendeten Bezugszeichen versehen. Die mit unterbrochenen Linien umrahmte ao elektronische Verzögerungseinrichtung 23 enthält zwei gleich aufgebaute Hälften, die symmetrisch zu einer mit dem Pluspol der Betriebsstromquelle 24 verbundenen Leitung 31 dargestellt sind. Jede dieser Hälften stellt einen auf die Magnetwicklung 16' bzw. 17' einwirkenden Verzögerungsschalter dar. Der auf die Magnetwicklung 16' des Einlaßventils 16 nach F i g. 1 einwirkende Verzögerungsschalter ist folgendermaßen aufgebaut (die Bezugszeichen in den Klammern beziehen sich auf den entsprechend aufgebauten, auf die Magnetwicklung 17' des Auslaßventils 17 einwirkenden Verzögerungsschalter):For a more detailed explanation of the mode of operation of the electronic delay device 23 , reference is made below to the method shown in FIG. 2 illustrated electrical circuit diagram of the height control device for the air suspension according to FIG. 1 referenced. As far as in the embodiment according to FIG. 2 parts that are listed in the appendix according to F i g. 1 are already designated, they are provided with the reference numerals used there. The electronic delay device 23 framed by broken lines contains two halves of the same construction, which are shown symmetrically to a line 31 connected to the positive pole of the operating current source 24. Each of these halves represents a delay switch acting on the magnet winding 16 ' or 17' . The one acting on the magnet winding 16 'of the inlet valve 16 according to FIG. 1 acting delay switch is constructed as follows (the reference numerals in brackets relate to the correspondingly constructed delay switch acting on the magnet winding 17 'of the outlet valve 17):
Ein npn-Transistor 32 (33) ist mit seinem Emitter direkt mit der Leitung 31 und mit seinem Kollektor über die Magnetwicklung 16' (17') mit dem Kontakt 20 (21) des Umschalters 18 nach F i g. 1 verbunden, dessen bewegliche Schaltzunge 19 an die Minusklemme der Betriebsstromquelle 24 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 32 (33) ist über einen Basiswiderstand 34 (35) mit dem Kontakt 20 (21) und über einen Kondensator 36 (37) und einen mit diesem in Reihe liegenden Widerstand 38 (39) mit dem Kontakt 21 (20) verbunden. Vom Kontakt 20 (21) führt außerdem ein Widerstand 40 (41) zum Pluspol der Betriebsstromquelle 24. Zur Magnetwicklung 16' (17') ist eine Diode 42 (43) parallel geschaltet, um die beim Abschalten des Schaltstromes in der Magnetwicklung auftretende Spannungsspitze auf einen für den Transistor 32 (33) zulässigen Wert zu begrenzen. An npn transistor 32 (33) is connected with its emitter directly to the line 31 and with its collector via the magnet winding 16 '(17') to the contact 20 (21) of the changeover switch 18 according to FIG. 1 connected, the movable switch tongue 19 is connected to the negative terminal of the operating power source 24 . The base of the transistor 32 (33) is connected to the contact 20 (21) via a base resistor 34 (35) and to the contact 21 (20) via a capacitor 36 (37) and a resistor 38 (39) in series with it. tied together. A resistor 40 (41) also leads from contact 20 (21) to the positive pole of operating current source 24. A diode 42 (43) is connected in parallel to magnet winding 16 '(17') to detect the voltage spike that occurs in the magnet winding when the switching current is switched off to limit a permissible value for transistor 32 (33).
Die Verzögerungseinrichtung nach F i g. 2 steuert die Höhenregelvorrichtung nach F i g. 1 in folgender Weise:The delay device according to FIG. 2 controls the height regulating device according to FIG. 1 in the following Way:
Befindet sich der Rahmen 11 im gewünschten Abstand über der Fahrbahn, so steht die Schaltzunge 19 des Umschalters 18 in der in F i g. 1 dargestellten Mittellage zwischen den Kontakten 20 und 21. Steigt die Belastung des Fahrzeuges infolge einer Zuladung, so wird der LuftfederbalglO zusammengedrückt, und die Schaltzunge 19 legt sich an den Kontakt 20 an. Dann kann über den Basiswiderstand 34 ein Basisstrom fließen, und der Transistor 32 wird leitend. Der durch die Magnetwicklung 16' fließende Strom betätigt das Einlaßventil 16, so daß Druckluft aus dem Vorratsbehälter in den LuftfederbalglO strömen kann. Sobald der Rahmen 11 auf die richtige Höhe über der Fahrbahn gehoben ist, wird die Verbindung zwischen der Schaltzunge 19 und demIf the frame 11 is at the desired distance above the roadway, the switch tongue 19 of the switch 18 is in the position shown in FIG. 1 between the contacts 20 and 21. If the load on the vehicle increases as a result of a load, the air spring bellows is compressed and the switch tongue 19 rests against the contact 20 . A base current can then flow via the base resistor 34 , and the transistor 32 becomes conductive. The current flowing through the magnet winding 16 ' actuates the inlet valve 16 so that compressed air can flow from the storage container into the air spring bellows. As soon as the frame 11 is raised to the correct height above the roadway, the connection between the switch tongue 19 and the
Kontakt 20 gelöst. Die Magnetwicklung 16' wird dann stromlos, so daß das Einlaßventil 16 wieder schließt.Contact 20 released . The magnet winding 16 ' is then de-energized so that the inlet valve 16 closes again.
Gelangt die Schaltzunge 19 unmittelbar darauf durch Entlastung des Fahrzeuges in seine andere Schließlage, in der sie am Kontakt 21 anliegt, so kann der Transistor 33 nicht sofort stromleitend werden, da das Potential der mit der Basis des Transistors 33 verbundenen Elektrode des Kondensators 37, das sich vorher auf dem des Pluspols der Betriebsstromquelle 24 befand, beim Umschalten annähernd um den Betrag der Betriebsspannung in positiver Richtung gesprungen ist. Ein Basisstrom durch den Transistor 33 kann vielmehr erst fließen, wenn sich der Kondensator 37 über den Basiswiderstand 35 auf einen Wert entladen hat, der um einige zehntel Volt negativ gegenüber dem Emitterpotential ist. Dann wird der Transistor 33 stromleitend, und die stromdurchflossene Magnetwicklung 17' betätigt das Auslaßventil 17. Die Druckluft kann aus dem Luftfederbalg 10 entweichen, und der Rahmen senkt sich.If the switching tongue 19 immediately afterwards, by relieving the vehicle, moves into its other closed position, in which it rests against the contact 21 , the transistor 33 cannot immediately become conductive, since the potential of the electrode of the capacitor 37 connected to the base of the transistor 33 , the was previously on that of the positive pole of the operating current source 24 , when switching approximately the amount of the operating voltage jumped in the positive direction. Rather, a base current can only flow through the transistor 33 when the capacitor 37 has discharged via the base resistor 35 to a value which is negative by a few tenths of a volt with respect to the emitter potential. The transistor 33 then becomes conductive and the current-carrying magnet winding 17 ' actuates the outlet valve 17. The compressed air can escape from the air suspension bellows 10 , and the frame lowers.
Die Zeitspanne, um die die Betätigung des Auslaßventils 17 von der Schließung der Verbindung der Schaltzunge 19 mit dem Kontakt 21 ab verzögert wird, ist durch die Dimensionierung ges Kondensators 37 und des Basiswiderstandes 35 festgelegt. Die Verzögerungszeit für die Betätigung des Einlaßventils 16 ist entsprechend durch die Dimensionierung des Kondensators 36 und des Basiswiderstandes 34 gegeben. Beide Verzögerungszeiten betragen beim vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 5 Sekunden, d. h., befindet sich der Umschalter 18 kürzer als 5 Sekunden in einer seiner Schließlagen, so wird keiner der beiden Transistoren 32 oder 33 stromleitend. Dadurch wird erreicht, daß der Höhenausgleich der Luftfeder nur bei statischen Lastwechseln durch Zu- oder Entladen des Fahrzeuges vollzogen wird, während bei dynamischen Lastwechseln durch von der Fahrbahn herrührende Stöße, deren Dauer bei Vio Sekunde liegt, oder durch Schwingungen des Fahrzeuges, die in der Größe von 1 Hz liegen, keine Regulierung der Federhärte erfolgt.The period of time by which the actuation of the outlet valve 17 is delayed from the closure of the connection between the switching tongue 19 and the contact 21 is determined by the dimensioning of the capacitor 37 and the base resistor 35 . The delay time for the actuation of the inlet valve 16 is given accordingly by the dimensioning of the capacitor 36 and the base resistor 34 . In the present exemplary embodiment, both delay times are approximately 5 seconds, that is , if the changeover switch 18 is in one of its closed positions for less than 5 seconds, neither of the two transistors 32 or 33 becomes conductive. It is thereby achieved that the height adjustment of the air spring is accomplished only when static load changes by connecting or unloading of the vehicle, while in dynamic load changes by resulting from the road shock, the duration of which is at Vio second, or by vibrations of the vehicle, which in the Size of 1 Hz, there is no regulation of the spring stiffness.
Die Größe des Basiswiderstandes 34 (35) hängt vom ohmschen Widerstand der Magnetwicklung 16' (17') ab. Damit der Transistor 32 (33) ganz durchgesteuert wird, muß der Wert des Basiswiderstandes 34 (35) kleiner sein als das Produkt aus dem ohmschen Widerstand der Magnetwicklung 16' (17') und der Kurzschlußstromverstärkung des Transistors 32 (33) in Emitterschaltung. Ist der ohmsche Widerstand der Magnetwicklung 16' (17') klein, so muß auch der Basiswiderstand 34 (35) niderohmig sein, und es ergibt sich bei der geforderten Verzögerungszeit von 5 Sekunden ein großer Kapazitätswert für den Kondensator 36 (37). The size of the base resistance 34 (35) depends on the ohmic resistance of the magnet winding 16 '(17') . So that the transistor 32 (33) is fully controlled, the value of the base resistor 34 (35) must be smaller than the product of the ohmic resistance of the magnet winding 16 '(17') and the short-circuit current gain of the transistor 32 (33) in the emitter circuit. If the ohmic resistance of the magnet winding 16 '(17') is small, the base resistance 34 (35) must also be low-resistance, and the required delay time of 5 seconds results in a large capacitance value for the capacitor 36 (37).
Bei niederohmiger Magnetwicklung 16' (17') ist es deshalb zweckmäßig, dem Transistor 32 (33) einen Vortransistor 50 (51) zur Stromverstärkung vorzuschalten, wie es beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 dargestellt ist. Der Vortransistor 50 (51) hat einen Emitterwiderstand 52 (53) und einen Kollektorwiderstand 54 (55). Die Basis des Transistors 32 (33) ist mit dem Emitter des Vortransistors 50 (51) verbunden, während dessen Basis zum Basiswiderstand 34 (35) und über eine in dieser Richtung sperrende Diode 56 (57) zum Kondensator 36 (37) führt. An den Verbindungspunkt der Diode 56 (57) mit dem Kondensator 36 (37) ist eine weitere Diode 58 In the case of a low-resistance magnet winding 16 '(17') it is therefore expedient to connect a pre-transistor 50 (51) upstream of transistor 32 (33 ) for current amplification, as is the case in the exemplary embodiment according to FIG. 3 is shown. The pre-transistor 50 (51) has an emitter resistor 52 (53) and a collector resistor 54 (55). The base of the transistor 32 (33) is connected to the emitter of the pre-transistor 50 (51) , while its base leads to the base resistor 34 (35) and via a blocking diode 56 (57) to the capacitor 36 (37) . At the connection point of the diode 56 (57) with the capacitor 36 (37) there is a further diode 58
Claims (3)
USA.-Patentschrift Nr. 2 929 640;
Siemens-Druckschrift, »Halbleiter-Bau-
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U.S. Patent No. 2,929,640;
Siemens publication, »Semiconductor Construction
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