DE19515255A1

DE19515255A1 - Niveauregeleinrichtung

Info

Publication number: DE19515255A1
Application number: DE1995115255
Authority: DE
Inventors: Dieter Zimpel
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 1995-04-26
Filing date: 1995-04-26
Publication date: 1996-10-31

Description

Die Erfindung betrifft eine mit Druckmittel arbeitende Niveauregeleinrichtung insbesondere für Fahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Niveauregeleinrichtung ist aus der Veröf fentlichung VDI-Berichte Nr. 778, 1989, "Fahrwerksregelung bei Nutzfahrzeugen - Elektronisch gesteuerte Luftfederung und Dämpfung" von Dr.-Ing. K.-H. Schönfeld VDI und Dipl.-Ing. H. Geiger VDI, bekannt.

In der vorerwähnten Veröffentlichung ist erwähnt, daß auch ein nur rechtsseitiges Heben bzw. Senken realisiert werden kann. Bei Anwendung dieses bekannten Regelungs verfahrens auf ein Fahrzeug, bei dem zeitweise ein ein seitiges Absenken erfolgt, kann es aufgrund der Schief stellung des Fahrzeugs zu unkontrollierten und uner wünschten Regelvorgängen kommen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Maßnah men für eine mit Druckmitteln arbeitende Niveaure geleinrichtung der eingangs genannten Art vorzusehen, da mit die Nachteile, die bei einseitiger Absenkung entste hen, weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angege bene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteran sprüchen angegeben.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß sich bei einem Fahrzeug mit der eingangs erwähnten vorbekannten Niveauregeleinrichtung, während es sich aus einer norma len, d. h. achsparallelen Ausrichtung nach einer Seite neigt, der Schwerpunkt des Fahrzeugaufbaus in Richtung der Seite, die im Absenken begriffen ist, verschiebt. Dadurch wird die Kraft auf einen Luftbalg auf der Absenk- Seite erhöht, während sich die Kraft auf einen Luftbalg auf der Nicht-Absenk-Seite erniedrigt. Da die Luftmasse im Luftbalg auf der Nicht-Absenk-Seite zunächst konstant bleibt, dehnt sich dieser Balg aus und hebt den Fahrzeugaufbau auf der Nicht-Absenk-Seite über das Nor malniveau hinaus an. Der für diesen Luftbalg vorgesehene Niveauregler registriert eine Regelabweichung und be wirkt, daß Luft solange aus dem Balg abgelassen wird, bis auf dieser Seite das Normalniveau wieder erreicht ist. Mit dem Absenken des Fahrzeugaufbaus auf der Absenk-Seite wird also bei der beschriebenen Anlage die Luftmasse im Luftbalg auf der Nicht-Absenk-Seite verringert.

Beim Wiederanheben der abgesenkten Seite kehrt sich der beschriebene Vorgang um, und der Schwerpunkt wird wieder in Richtung der Nicht-Absenk-Seite verlagert. Dadurch wird die Kraft auf den Luftbalg der Nicht-Absenk-Seite erhöht, und das Niveau sinkt unter das vorgegebene Nor malniveau ab, worauf der Regler anspricht und solange Luft in den Luftbalg einspeist, bis das Normalniveau wie der erreicht ist. Bei gleicher Beladungsverteilung (der Einfachheit sei angenommen, daß sich die Ladungsvertei lung des Aufbaus zwischen Absenken und Anheben nicht verändert hat) wird während des Anheb-Vorganges in den Luftbalg der Nicht-Absenk-Seite genau die Luftmenge wie der eingespeist, die während des Absenk-Vorganges abge lassen worden ist.

Die Erfindung weist, indem sie unnötige Regelvorgänge un terbindet, zum einen den Vorteil auf, daß der Luftverlust verringert wird. Zum anderen bewirkt die Erfindung den Vorteil, daß während der Absenk- und Wiederanheb-Vorgänge der Fahrzeugaufbau ein sehr ruhiges Verhalten aufweist, da sich keine gleichzeitig ablaufenden Regelvorgänge auf der Absenk- und der Nicht-Absenk-Seite überlagern können, was z. B. für Fahrgäste in einem Linienbus eine erhebli che Komfortverbesserung darstellt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs beispiels, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 die Komponenten der Niveauregeleinrich tungen für die verschiedenen Konfiguratio nen von Linienbussen,

Fig. 2 die Funktionseinheiten eines Regelkreises für einen Luftfederbalg,

Fig. 3a das Struktogramm des übergeordneten Ablaufs des Regelprogramms für die Niveauregelein richtung,

Fig. 3b das Struktogramm des eigentlichen Regel-Al gorithmus als Teil des Regelprogramms für die Niveauregeleinrichtung,

Fig. 4 die gebräuchlichen Konfigurationen von Linienbussen.

In Fig. 4 sind in einer Abbildung die Konfigurationen ei nes Solobusses und eines Gelenkbusses schematisch in Draufsicht dargestellt. Ein Solobus 60 verfügt über zwei Achsen, nämlich über eine Vorderachse 61 und eine Hinterachse 62. Ein Gelenkbus 63 besteht aus zwei Teilen, nämlich aus einem Gelenkbus-Vorläufer 64 und einem Gelenkbus-Nachläufer 65. Der Gelenkbus-Vorläufer ist bezüglich der Achs-Konfiguration identisch mit dem Solobus, d. h. er verfügt ebenfalls über eine Vorderachse 66 und eine Hinterachse 67. Der Gelenkbus-Nachläufer weist nur eine Achse, die sogenannte Nachlaufachse 68 auf. Insgesamt weist ein Gelenkbus drei Achsen auf, näm lich eine Vorderachse 66, eine Hinterachse 67 und eine Nachlaufachse 68.

In Fig. 1 sind die Komponenten der Niveauregeleinrichtung für allgemein einen Linienbus dargestellt, wobei der Li nienbus entweder als Solobus oder als Gelenkbus ausge führt sein kann.

Die Regelungs-Komponenten der Nachlaufachse des Gelenk bus-Nachläufers 5, 6, 17, 18, 11, 12, 20, 26, 22, 24 sind gleichwirkend wie die Regelungs-Komponenten der Hin terachse des Gelenkbus-Vorläufers 3, 4, 15, 16, 9, 10, 19, 25, 21, 23, welche wiederum identisch mit den Rege lungskomponenten gleicher Bezugszeichen der Hinterachse des Solobusses sind. Da die Betriebsarten des Absenkens eines Gelenkbusses ebenfalls identisch mit denen eines Solobusses sind, wird die Erfindung beispielhaft anhand des zweiachsigen Solobusses erläutert. Die Verhältnisse am Gelenkbus ergeben sich in sinngemäßer Erweiterung der Erläuterung von dem zweiachsigen Solobus zum dreiachsigen Gelenkbus.

Der Fahrzeugaufbau (gefederter Teil des Fahrzeugs) ist gegenüber den Fahrzeugachsen (ungefederter Teil des Fahr zeugs) durch Luftfederbälge abgestützt. Beim Solobus sind dies ein Luftfederbalg 1 an der linken, ein Luftfeder balg 2 an der rechten Seite der Vorderachse, ein Luft federbalg 3 an der linken und ein Luftfederbalg 4 an der rechten Seite der Hinterachse. Da die Luftmenge in den Luftfederbälgen die Höhe des Fahrzeugaufbaus über der Fahrzeugachse bestimmt, kann diese Höhe durch Veränderung der Luftmenge in den Luftfederbälgen verändert werden. Jedem Luftfederbalg ist daher ein Belüftungs- /Entlüftungs-Ventil zugeordnet. Konstruktiv ist ein Be lüftungs-/Entlüftungs-Ventil als 2/2-Wegeventil ausge führt mit einer Abschlußstellung, in der die Luftmenge des Luftfederbalgs nicht verändert wird und einer Durch laßstellung, in der eine Veränderung der Luftmenge, d. h. eine Belüftung oder Entlüftung erfolgt.

Die Belüftungs-/Entlüftungs-Ventile sind als Stellventile den Luftfederbälgen wie folgt zugeordnet:
Stellventil Vorderachse links 7 zu Luftfederbalg 1,
Stellventil Vorderachse rechts 8 zu Luftfederbalg 2,
Stellventil Hinterachse links 9 zu Luftfederbalg 3,
Stellventil Hinterachse rechts 10 zu Luftfederbalg 4.

Zur kontinuierlichen Erfassung der Höhen, nämlich der Ab stände des Fahrzeugaufbaus gegenüber der Fahrzeugachse, sind Höhensensoren vorgesehen. Diese Höhensensoren ermit teln die genannten Abstände an den Positionen der Luftfe derbälge und geben diese Werte in Form elektrischer Si gnale an einen Elektronikregler 13 weiter. Da die Lage einer Ebene im Raum durch drei Auflagepunkte bestimmt ist, sind zur Höhenbestimmung des Fahrzeug-Aufbaus eines Solobusses insgesamt drei Höhensensoren vorgesehen, und zwar Höhensensor 14 für den Luftfederbalg 2 an der rechten Seite der Vorderachse, Höhensensor 15 für den Luftfederbalg 3 an der linken Seite der Hinterachse und Höhensensor 16 für den Luftfederbalg 4 an der rechten Seite der Hinterachse.

Zur kostengünstigen Realisierung der Niveauregelein richtung werden die Höhenregelungen an den einzelnen Achs-Positionen im Zeitmultiplexverfahren, d. h. zeitlich hintereinander abgewickelt. Dadurch können Komponenten für alle Regelpositionen gemeinsam vorgesehen werden. So ist für alle Regelpositionen ein als 3/2-Wege-Magnetven til ausgebildetes gemeinsames Richtungsventil 19 vor gesehen, welches festlegt, ob der Luftfederbalg an der Regelposition, welche gerade bearbeitet wird, über einen Luftvorratsbehälter 21 belüftet oder ob dieser Luftfe derbalg über einen Geräuschdämpfer 23 zur Atmosphäre entlüftet werden soll. Je nach dem, ob be- oder entlüftet wird, nimmt das Ventil 19 die Belüftungs- oder Entlüf tungsstellung ein. Bei nicht erregtem Magneten wird die Entlüftungsstellung eingenommen.

Eine weitere gemeinsame Komponente stellt ein Hauptstrom drosselventil 25 dar. Dieses 2/2-Wege-Magnetventil ver fügt über eine bei nicht erregtem Magneten eingenommene erste Schaltstellung, bei der die Be- bzw. Entlüftung des Luftfederbalgs, welcher von der Regelung gerade be arbeitet wird, mit vollem Ventilquerschnitt durchgeführt wird und eine bei erregtem Magneten eingenommene zweite Schaltstellung, bei der die Be- bzw. Entlüftung über den reduzierten Querschnitt einer Hauptstromdrossel 27 er folgt. Während eines Regelungsvorganges wählt die Elek tronik 13 die erste Schaltstellung an, solange noch eine große Regelabweichung vorhanden ist, damit nämlich die Luftmenge im entsprechenden Luftfederbalg in kurzer Zeit verändert werden kann. Die zweite Schaltstellung wird bei geringer Regelabweichung eingenommen; hier darf die Veränderung der Luftmenge im Luftfederbalg nur noch gedrosselt, d. h. langsam erfolgen, damit kein Über schwingen stattfindet.

Die gemeinsamen Ventile 19, 25 stehen in Verbindung mit den 2/2-Wege-Magnetventilen 7, 8, 9, 10, welche die Funktion von Stellventilen für die Luftfederbälge 1, 2, 3, 4 erfüllen; hierbei sind das Stellventil 7 mit dem Luftfederbalg 1, das Stellventil 8 mit dem Luftfe derbalg 2, das Stellventil 9 mit dem Luftfederbalg 3 und das Stellventil 10 mit dem Luftfederbalg 4 verbunden. Bei den Stellventilen 7, 8, 9, 10 liegt bei nicht erregten Magneten die Abschlußstellung vor; in dieser Schaltstellung bleibt die Luftmenge in dem Luft federbalg, der mit dem jeweiligen Stellventil verbunden ist, unverändert. Bei erregtem Magneten eines Stellven tils schaltet dieses in die Durchlaßstellung um; in die ser Stellung wird die Luftmenge in dem Luftfederbalg, welcher mit dem Stellventil verbunden ist, verändert, wobei, wie vorstehend beschrieben, die Art der Verände rung (Be- bzw. Entlüften) und die Veränderungsgeschwin digkeit (schnell bzw. langsam) von der gewählten Stellung der gemeinsamen Ventile 19, 25 abhängt.

Zur Niveauregelung des Solobusses werden unter Verwendung der drei Höhensensoren 14, 15, 16 drei unterschiedliche Regelkreise mit jeweils einer eigenen Regelkreis-Kombina tion von Höhensensor, Luftfederbalg und Stellventil ge bildet. Bezüglich des Luftfederbalgs der Hinterachse "links" ist diese Kombination der Elemente mit den Be zugszeichen 15, 3 und 9, bezüglich des Luftfeder balgs an der Hinterachse "rechts" ist es diejenige mit den Bezugszeichen 16, 4 und 10.

Der Regelkreis für den Höhensensor 14 unterscheidet sich von den Regelkreisen für Höhensensor 15 und Höhen sensor 16 dadurch, daß er nicht nur zur Regelung der Luftmenge eines Luftfederbalgs, sondern zur Regelung der Luftmenge von zwei Luftfederbälgen, nämlich der Vorder achsen-Luftfederbälge 1 "links" und 2 "rechts" vorge sehen ist.

Durch die hier vorliegenden zwei Luftfederbälge sind auch zwei Stellventile zur Luftmengenveränderung vorgesehen: Für Luftfederbalg 1 ist dies das Stellventil 7 und für Luftfederbalg 2 das Stellventil 8. Für die Luft federbälge an der Vorderachse umfaßt die oben genannte Regelkreis-Kombination von Höhensensor, Luftfederbalg und Stellventil also einen Höhensensor, aber je zwei Luftfe derbälge und Stellventile. Es sind dies die Elemente mit den Bezugszeichen 14, 1 und 2 und 7 und 8.

Bei der Höhenregelung der Vorderachsen-Luftfederbälge wird die Höhe mit einem Sensor 14 gemessen und die Luftmenge mit zwei Stellventilen 7, 8 verstellt. Im Verlauf einer Höhenveränderung soll die Vorderachse über beide Luftfederbälge 1 und 2 gleichzeitig angehoben werden; um diese Synchronität sicherzustellen, werden die Magnete der Stellventile 7 und 8 mit zeitlich syn chronen Signalen angesteuert.

Trotz der synchronen Ansteuerung der Stellventile kann es zu einer Schiefstellung der Vorderachse kommen, wenn nämlich z. B. die Ventileigenschaften zwischen den Stell ventilen 7 und 8 leicht unterschiedlich sind, oder die Volumina der Luftfederbälge 1 und 2 nicht exakt gleich sind. Um für diese Fälle einen Ausgleich zu schaf fen, ist ein als 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildetes Querstromventil 28 vorgesehen. Das Ventil verfügt über eine Abschlußstellung, die bei nicht erregtem Magneten eingenommen wird, und eine bei erregtem Magneten einge nommene Drosselstellung zur pneumatischen Verbindung der beiden Anschlüsse über eine Querstromdrossel 29.

In dem an dieser Stelle beschriebenen Vorderachsen-Ge samtregelbetrieb wird am Querstromventil 28 die Dros selstellung eingestellt, so daß die Luftfederbälge 1 und 2 über die Querstromdrossel 29 pneumatisch ver bunden sind. Wenn aufgrund irgendwelcher Umstände ein Druckunterschied zwischen den Luftfederbälgen 1 und 2 auftritt, so findet über die Querstromdrossel 29 ein verlangsamter Druckausgleich zwischen beiden Luftfeder bälgen statt; nach einer Verzögerungszeit, die vom ge wählten Querschnitt der Querstromdrossel 29 abhängt, stellt sich so immer der gleiche Druck in den Luftfederbälgen 1 und 2 ein.

Bezüglich der Höhen-Regelkreise an der Vorderachse sind zwei unterschiedliche Betriebsarten vorgesehen. Die erste Betriebsart stellt den bereits erläuterten Vorderachsen- Gesamtregelbetrieb dar; die zweite Betriebsart ist der Vorderachsen-Einzelregelbetrieb.

Beim Vorderachsen-Einzelregelbetrieb wird nur eine Höhen regelung am rechten Luftfederbalg 2 der Vorderachse vorgenommen. Hierzu wird das Querstromventil 28 in den stromlosen Zustand versetzt, was bewirkt, daß es in seine Abschlußstellung übergeht und die pneumatische Verbindung zwischen Luftfederbalg 1 und Luftfederbalg 2 auf trennt. Die Regelelektronik steuert das Stellventil 8 an, so daß der Regelkreis für Höhensensor 14 nur aus den Elementen mit den Bezugszeichen 14, 2 und 8 be steht. Da in dieser Betriebsart das Stellventil 7 nicht betätigt wird, bleibt die Luftmenge im Luftfederbalg 1 unverändert.

Der Verständlichkeit halber sei darauf hingewiesen, daß der Vorderachsen-Einzelregelbetrieb für die unten be schriebene Einstiegshilfen-Absenkung vom "Typ 2" verwen det wird, in dem eine Absenkung "rechts" für die von der rechten Seite einsteigenden Fahrgäste erfolgt.

Bei den beiden Regelkreisen für die Hinterachse mit den Höhensensoren 13, 14 muß keine Unterscheidung in unter schiedliche Betriebsarten vorgenommen werden; hier be steht, wie erläutert, eine eindeutige Zuordnung von Hö hensensor, Luftfederbalg und Stellventil.

Die elektrischen Ausgangsleitungen aller im Linienbus an den Achsen vorgesehenen Höhensensoren, welche summarisch unter dem Bezugszeichen 30 zusammengefaßt sind, werden dem Elektronikregler 13 zugeführt. Alle in der Niveau regelungsanlage des Linienbusses vorgesehenen Magnetven tile werden an Steuerleitungen mit summarischen Bezugs zeichen 31 des Elektronikreglers 13 angeschlossen. Der Elektronikregler 13 ist damit in der Lage, die Hö henwerte aller Höhensensoren einzulesen, diese Informa tion im Rahmen des Regelprogramms zu verarbeiten und die Magnetventile anzusteuern, um die Luftmengen in den Luft federbälgen zu verändern. Der Elektronikregler 13 ver fügt im weiteren noch über zwei Steuereingänge 32, 33. Der Steuereingang 32 ist mit einem Elektrik-Taster "Absenken" 34 und der Steuereingang 33 ist mit einem Elektrik-Taster "Anheben" 35 verbunden.

Beide Taster 34, 35 sind am Armaturenbrett des Linien busses angebracht, damit sie vom Fahrer betätigt werden können. Die Taster 34, 35 werden für den unten erläu terten Absenkbetrieb benötigt.

In Fig. 2 ist die Struktur eines Regelkreises i mit sei nen mechanischen, elektromechanischen und elektronischen Funktionseinheiten dargestellt. Im zunächst betrachteten Solobus sind 3 Regelkreise vorhanden, so daß die Nummer i die Werte 1, 2 oder 3 annehmen kann. Der Eindeutigkeit halber wird die Nummer i eines Regelkreises durch den in diesem Regelkreis benutzten Höhensensor festgelegt: i=1 soll denjenigen Regelkreis mit Höhensensor 14, i=2 den jenigen mit Höhensensor 15 und i=3 denjenigen mit Höhensensor 16 benennen.

Berücksichtigt man nach Fig. 1 den Gelenkbus, so sind die Regelkreise 1, 2 und 3 des Gelenkbus-Vorläufers gleich denen des Solobusses. Für den Gelenkbus-Nachläufer gibt es die weiteren Nummern 4 und 5, und hier soll i=4 denje nigen Regelkreis mit Höhensensor 17 und i=5 denjenigen mit Höhensensor 18 benennen.

Die Anordnung 36, 37, 38 in Fig. 2 zeigt schematisch, wie der Luftfederbalg i 36 [im Falle von i=1 und dem Vorderachsen-Gesamtregelbetrieb sind dies zwei Luftfeder bälge] sich abstützend auf einer gedachten Oberkante 37 der Fahrzeugachse die Unterkante 38 des Fahrzeugaufbaus in Abhängigkeit von der ihm über die Ventile 39 einge speisten Luftmenge den Fahrzeugaufbau nach oben bewegt. Unter Ventile 39 sind hier die vorstehend beschriebe nen, zu einem Regelkreis i gehörenden allgemeinen Ventile und speziellen Steuerventile zu verstehen. Die sich auf grund der Luftmenge im Luftfederbalg i 36 einstellende Höhe zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau wird im Höhensensor 40 gemessen, und dieser Meßwert wird in den Elektronikregler 13 eingespeist, wobei er dort von der Meßwert-Normierung i 41 derart weiter verarbeitet wird, daß er als als normierte Digitalzahl X_i zur Verfügung steht.

Der eigentliche Regler besteht zum einen aus einem Regel komparator 42, der durch Subtraktion des Höhen-Istwer tes X_i von der Höhen-Führungsgröße W_i die Regelabweichung Δ_i bildet und zum anderen aus einem funktionellen Block "Regelalgorithmus i" 43, dem die Regelabweichung Δ_i zu geführt wird.

Der funktionelle Block "Regelalgorithmus i" 43 ermit telt aus der Regelabweichung Δ_i die Stellgröße Y_i für Luftfederbalg i 36. Der für einen Luftfederbalg verwen dete Regelalgorithmus kann für alle Luftfederbälge iden tisch sein, er kann bei gleicher Reglerstruktur von Luft federbalg zu Luftfederbalg unterschiedlich parametriert sein, oder er kann sogar von Luftfederbalg zu Luftfeder balg eine unterschiedliche Reglerstruktur aufweisen.

Die Einheiten Regelkomparator i 42 und Regelalgorithmus i 43 stellen Programmteile dar, die mit normierten di gitalen Worten arbeiten. Der Ausgang des Regelalgorithmus i 43, nämlich die Stellgröße Y_i, stellt deshalb ebenfalls ein digitales Wort dar, dessen Inhalt in der Signalumsetzung i 44 in ein oder mehrere logische Steu ersignale vom Typ 31 umgesetzt wird, welche die dem Luftfederbalg i 36 zugeordneten Ventile i 39 ansteu ern.

Die Niveauregelung in ihrem Normalbetrieb wird bei spiel haft erläutert anhand des Regelkreises 3, welcher unter Verwendung des Höhensensors 16 den Luftfederbalg 4 an der rechten Seite der Hinterachse regelt. Entsprechend der Nummer "3" dieses Regelkreises wird bei den zum Re gelkreis gehörenden Kenngrößen der Index "3" eingesetzt.

Nach dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren wird für die Höhenführungsgröße die Zuweisung 45, nämlich W₃:= SN₃ vorgenommen. Die Größe SN₃ stellt den digitalen Normalhö hen-Sollwert für Regelkreis 3 dar.

Der Regelkomparator 42 erzeugt durch Subtraktion des Höhen-Istwerts X₃ von der Führungsgröße W₃ die Regelab weichung Δ₃, aus der im Regelalgorithmus 43 das digita le Steuerwort Y₃ (Stellgröße) ermittelt wird; Y₃ wird dann in der Signalumsetzung 44 in Steuersignale 31 zu den Ventilen 39 umgesetzt. Diese Steuersignale be tätigen direkt diejenigen Ventile, welche für die Verän derung der Luftmenge im Luftfederbalg 4 verantwortlich sind: Es sind dies die Ventile 19, 25, 10.

Damit ist beispielhaft für den Regelkreis 3 erläutert, in welcher Form die verschiedenen Regelungskomponenten, seien sie mechanische Hardware-Komponenten, elektronische Hardware-Komponenten oder Programm-Komponenten, zusammenwirken und die Höhenregelung zur Einstellung der Normalhöhe für Luftfederbalg 4 vornehmen.

Mit dieser beispielhaften Erläuterung von Regelkreis 3 sind gleichzeitig auch die anderen Regelkreise 1 und 2 des Solobusses sowie die weiteren Regelkreise 4 und 5 des Gelenkbus-Nachläufers erläutert, da zu jeder Hardware- Komponente eines Regelkreises gesagt worden ist, zu wel chem Hardware-Komponenten-Typ sie gehört und jeder Hard ware-Komponenten-Typ im Detail erläutert worden ist.

Um den Fahrgästen das Ein- und Aussteigen zu erleichtern, ist es üblich, während der Haltezeit an einer Haltestelle den Fahrzeugaufbau über den Fahrzeugachsen abzusenken. Üblicherweise wird diese Einstiegshilfen-Absenkung mit dem englischen Wort "kneeling" bezeichnet.

Aufgrund der mechanischen Gegebenheiten in Linienbussen haben sich zwei unterschiedliche Arten von Absenkmaßnah men bewährt.

Die erste Art der Einstieghilfen-Absenkung (Absenkbetrieb vom Typ 1) besteht darin, den Fahrzeugaufbau über der Vorderachse abzusenken, was sowohl bei Solobussen als auch bei Gelenkbussen möglich ist. Entsprechend Fig. 1 erfolgt die geregelte Absenkung der Luftfederbälge 1 und 2, wobei für die Vorderachse der Vorderachsen- Gesamtregelbetrieb eingeschaltet ist. Den Istwert für die Absenkungsregelung liefert, wie im Normalbetrieb, der Höhensensor 14. Die Luftmenge in den Luftfederbälgen 3 und 4 der Hinterachse und gegebenenfalls die Luftmenge der Luftfederbälge 5 und 6 der Nachlauf achse bleiben unverändert.

Das Absenken wird eingeleitet, indem der Fahrer bei Fahr zeugstillstand den Taster "Absenken" 34 betätigt, wor auf der Fahrzeugaufbau abgesenkt wird. Im Verlauf des Ab senkvorgangs wird der Fahrzeugaufbau über der Vorderachse auf die Absenkhöhe geregelt, worauf der Fahrgastwechsel stattfindet. Nach der Zeit für den Fahrgastwechsel soll der Fahrzeugaufbau über der Vorderachse wieder auf die Normalhöhe angehoben werden. Hierzu betätigt der Fahrer den Taster "Anheben" 35, worauf die Normalhöhe wieder geregelt eingenommen wird. Bei dieser Absenkungsart ist während des Absenkens und des Wieder-Anhebens nur der Regelkreis 1 beteiligt; alle anderen Regelkreise sind nicht beteiligt.

Vom Beginn des Absenkens [Taster-Betätigung "Absenken" 34] bis zum Beginn des Wieder-Anhebens [Taster-Betäti gung "Anheben" 35] wird für Regler 1 die Zuweisung 46, nämlich W₁=SA₁, entsprechend Fig. 2 vorgenommen: Die Führungsgröße W₁ wird gleich dem Wert SA₁ gesetzt, welcher den individuellen Sollwert der Absenkhöhe für die Luftfederbälge 1 und 2 darstellt. Ab dem Zeitpunkt des Wieder-Anhebens wird die Zuweisung W₁=SN₁ ent sprechend Bezugszeichen 45 nach Fig. 2 vorgenommen, was bedeutet, daß die Führungsgröße W₁ wieder gleich dem für den Normalbetrieb geltenden Normalhöhen-Sollwert SN₁ gesetzt wird. Mit dem Absenken/Wieder-Anheben wird ein Absenkzyklus gebildet, der mit der Betätigung des Tasters "Absenken" 34 nach Fig. 1 beginnt und der endet, nach dem der durch die Betätigung des Tasters "Anheben" 35 eingeleitete Anhebe-Vorgang beendet ist.

Ein Absenkzyklus gliedert sich in eine Absenkphase, in eine nach Erreichen der Absenkhöhe bis zur "Anheben"- Tasterbetätigung laufende Haltephase, und eine Anhebe phase.

Erfindungsgemäß wird die Regelfunktion derjenigen Regel kreise, die am Absenken nicht beteiligt sind (im Falle des Solobusses die Regelkreise 2 und 3, im Falle des Ge lenkbusses zusätzlich die Regelkreise 4 und 5, während des Absenkzyklus deaktiviert, was zur Folge hat, daß die Luftmenge in den diesen Regeleinheiten zugeordneten Luft federbälgen während des Absenkzyklus nicht verändert wird. Regelungstechnisch wird die Deaktivierung dieser Regeleinheiten realisiert, indem für sie eine Führungs größen-Zuweisung nach Gleichung 47 aus Fig. 2 durchge führt wird. Zu jedem Zeitpunkt wird eine Führungsgröße W_i vorgegeben, die gleich dem Höhen-Istwert X_i ist. Dadurch ist die Regelabweichung Ai während des gesamten Absenkzy klus gleich Null, und es werden keine Stellsignale zur Veränderung der Luftmenge im Luftfederbalg i 36 nach Fig. 2 erzeugt.

Während der Haltephase eines Absenkzyklus gibt es für die nicht am Absenken beteiligten Regelkreise zwei Betriebs arten, nämlich die Betriebsart "Regelung" und die Be triebsart "Nichtregelung". In der Betriebsart "Regelung" werden die nicht beteiligten Regelkreise während der Haltephase auf eine Höhe eingeregelt, die gleich ihrem Höhen-Istwert ist, der zu dem Zeitpunkt vorlag, als der Absenkzyklus von der Absenkphase in die Haltephase über ging. Die Betriebsart "Regelung" bewirkt somit für die Nicht-Absenk-Regelkreise, daß diese während der Halte phase eine konstante Höhe aufweisen, hat aber den Nach teil, daß für die Fahrgäste fühl- und hörbar Höhen-Regel vorgänge ablaufen. In der alternativen Betriebsart "Nichtregelung" finden dagegen keine Regelvorgänge statt, und der Fahrzeugaufbau hebt oder senkt sich geringfügig an den Stellen der Nicht-Absenk-Regelkreise in Abhängig keit der Gewichtsveränderungen und -verlagerungen, die im Rahmen des Fahrgastwechsels entstehen.

Beide Betriebsarten haben ihre Vor- und Nachteile und der Anwender kann daher die von ihm gewünschte Betriebsart wählen. Die programmtechnischen Maßnahmen für die Betriebsarten "Regelung" bzw. "Nichtregelung" werden un ten im Zusammenhang mit den Erläuterungen zu Fig. 3a und Fig. 3b erklärt.

Außerhalb des Absenkzyklus wird für alle Regler eine Füh rungsgrößen-Zuweisung nach Gleichung 45 aus Fig. 2 vor genommen, was bedeutet, daß jede Regeleinheit die Luft menge in dem ihr zugeordneten Luftfederbalg derart ein stellt, daß sich an diesem Luftfederbalg der Sollwert der Normalhöhe SN_i einstellt.

Neben der vorstehend beschriebenen Einstiegshilfen-Absen kung der ersten Art (Typ 1) ist noch eine zweite Art der Einstiegshilfen-Absenkung gebräuchlich. Entsprechend Fig. 1 werden bei dieser zweiten Art (Typ 2) der Absen kung sämtliche Bälge auf der rechten Seite des Linienbus ses abgesenkt. Im Falle eines Solobusses sind dies die Luftfederbälge 2 und 4 und im Falle eines Gelenkbus ses die Luftfederbälge 2, 4 und 6.

Der zeitliche Ablauf und die Einleitung des Absenkens und Wiederanhebens des Absenkzyklus vom Typ 2 sind identisch zum beschriebenen Absenkzyklus vom Typ 1. Der be schriebene Absenkzyklus vom Typ 2 unterscheidet sich also von demjenigen vom Typ 1 dadurch, daß bezüglich der vom Absenken betroffenen und der vom Absenken nicht be troffenen Regeleinheiten eine andere Auswahl getroffen wird.

Ein weiterer Unterschied zum Absenkzyklus Typ 1 besteht darin, daß während der Absenkphase der Vorderachsen-Ein zelregelbetrieb eingeschaltet wird. Mit dem Wiederanheben wird dann wieder auf den im Normalbetrieb geltenden Vor derachsen-Gesamtregelbetrieb umgeschaltet.

Die Zuweisungen der Höhen-Führungsgrößen während des Ab senkzyklus Typ 2 für sowohl die vom Absenken betroffenen als auch die vom Absenken nicht betroffenen Regelein heiten und die Zuweisungen der Höhen-Führungsgrößen für alle Regler außerhalb des Absenkzyklus sind identisch mit den Zuweisungen des Absenkzyklus vom Typ 1.

Fig. 3a und Fig. 3b zeigen Struktogramme des Regelpro gramms für die Niveauregeleinrichtung, die in Anlehnung an DIN 66261 (Informationsverarbeitung: Sinnbilder für Struktogramme nach Nassi-Shneiderman) ausgeführt sind. Der Übersichtlichkeit halber wurden die Struktogramme stark vereinfacht, um nur die erfindungswesentlichen Pro gramm-Anweisungen in den Vordergrund zu stellen; so wurde z. B. die Umsteuerung der Vorderachsen-Betriebsart vom Vorderachsen-Gesamtregelbetrieb in den Vorderachsen-Ein zelregelbetrieb oder umgekehrt bewußt weggelassen.

Das Programm arbeitet mit einigen Merkern, von denen die wichtigsten in der nachstehenden Tabelle aufgeführt sind. Merker werden hier als Programmvariable mit zwei Zustän den, einem logisch 0-Zustand und einem logisch 1-Zustand verstanden. Sie dienen zur Festhaltung der Stati des Re gelprogramms, und ihnen wird daher in einer bestimmten Situation der log.1-Zustand und in einer anderen Situa tion der log.0-Zustand zugewiesen. Im Struktogramm sind für diese Zuweisungen die übliche Kombination von Doppel punkt und Gleichheitszeichen vorgesehen.

Merker-Liste

Fig. 3a zeigt den übergeordneten Ablauf des Regelpro gramms. Es gibt in Fig. 3a zwei übergeordnete und einan der gleichrangige Verarbeitungsblöcke 48 und 49. Block 48 stellt die Initialisierung des Programmes für das spezifische Fahrzeug dar. In diesem Programmteil werden alle Verarbeitungsschritte und Zuweisungen ge troffen, um die Niveauregeleinrichtung für das vorlie gende Fahrzeug mit seinem ihm eigenen Fahrzeug-Konfigura tion einzustellen. Grundlegende Angaben für diese Ein stellungen sind z. B. die Gegebenheit, ob ein Solobus oder ein Gelenkfahrzeug vorliegt, was die Anzahl der Ach sen und damit auch die Zahl der implementierten Regler bestimmt, oder der Kundenwunsch nach Absenkzyklen vom Typ 1 oder vom Typ 2.

Der Verarbeitungsblock 49 besteht aus einer Wiederho lung des unterlagerten Blocks 50.

Die Regeleinrichtung arbeitet nach dem Prinzip des Abtastreglers einer festen Abtastfrequenz von geeigneter Größe. Wie bei jedem Abtastregler bestimmt die Abtastfre quenz das Abtastintervall. Bei der vorliegenden Lösung wird durch einen geeigneten nicht dargestellten Zeitgeber ein neues Abtastintervall eingeleitet, indem dieser Zeitgeber einen Abtast-Interrupt auslöst.

Die Wiederholung des Blocks 50 in Verbindung mit der Lo gik in Block 50 repräsentiert den Interrupt-Betrieb. Beim Eintreffen eines Abtast-Interrupts wird der Verarbei tungsblock 51 je einmal durchlaufen, wodurch die für einen Abtastregler erforderliche Synchronität gewährlei stet ist.

In Fig. 3b ist der Verarbeitungsblock "Regeln" 51 dar gestellt. Der Verarbeitungsblock 51 besteht aus einer Folge von Blöcken, von denen der erste die dreifache Al ternative 52 darstellt. Abhängig davon, ob bei Fahr zeugstillstand eine Tasterbetätigung erfolgt, werden be stimmte Merker gesetzt, in deren Abhängigkeit die unten folgende Verarbeitung gesteuert wird.

Wird der Taster "Absenken" bei dem Merker-Zustand MZyklus = 0 betätigt, so werden die Merker MZyklus und MAbsenken auf log.1 gesetzt; wenn beim Merker-Zustand MZyklus = 1 der Taster "Anheben" betätigt wird, dann wird der Merker MAnheben auf log.1 gesetzt.

Im Verarbeitungsblock 53 werden für alle im Block 48 initialisierten Regler die Höhensensor-Werte eingelesen und die Istwerte X_i berechnet. Die Istwerte stehen dann als normierte Digitalzahlen zur Verfügung.

An die wiederholte Verarbeitung 53 schließt sich die vierfach-alternative Verarbeitung 54 an. Die Bedingun gen für die Alternativen sind Zustände von Merkern, wobei als vorrangiges Kriterium der Zustand des Merkers MZyklus und als nachrangiges Kriterium die Zustände der Merker MAbsenken, MUnten und MAnheben dienen.

Die erste alternative Verarbeitung 55 ist gegeben, wenn MZyklus nicht auf log.1 steht, was bedeutet, daß kein Ab senkzyklus vorliegt und statt dessen der Normalbetrieb der Niveauregelung aktiv ist. Allen Reglern wird als Füh rungsgröße ihr Normalhöhensollwert SN_i zugewiesen.

Die zweite alternative Verarbeitung 56 ist gegeben, wenn ein Absenkzyklus läuft, der sich in der Absenkphase befindet. Allen Absenkreglern wird als Führungsgröße ihr Absenkhöhen-Sollwert SA_i [erster Teilblock von 56] zu gewiesen. Im zweiten Teilblock von 56 wird für alle Nicht-Absenkregler die Führungsgröße W_i gleich dem Ist wert X_i gesetzt, was, wie vorstehend erläutert, bedeutet, daß diese Regler deaktiviert werden. Der sich daran an schließende dritte und letzte Teilblock von 56 besteht aus einer bedingten Bearbeitung: Es wird geprüft, ob bei allen Absenkreglern der Höhen-Istwert X_i kleiner oder gleich ihrem Absenk-Sollwert SA_i ist. Ist diese Bedingung erfüllt, so ist die Absenkphase des Absenkzyklus abge schlossen. Der Merker MAbsenken wird dann auf log.0 und der Merker MUnten auf log.1 gesetzt.

Die dritte alternative Verarbeitung 57 liegt vor, wenn sich ein Absenkzyklus in der Haltephase befindet. Alle Absenkregler erhalten als Führungsgröße ihren Absenk- Sollwert SA_i [erster Teilblock von 57]. Der sich daran anschließende zweite Teilblock von 57 stellt eine wie derholende bedingte Verarbeitung für die Nicht-Ab senkregler dar. Wurde in der Initialisierung 48 die Betriebsart "Nichtregelung" eingestellt (in Fig. 3b abge kürzt "N-Reg."), so werden die Nicht-Absenkregler deakti viert, indem ihnen ihr Istwert X_i als Führungsgröße zu gewiesen wird. In der Betriebsart "Regelung" (in Fig. 3 abgekürzt "Regel."), wird keine Zuweisung vorgenommen. Für diese Regler bleibt die Istwert-Zuweisung X_i aus dem letzten Durchlauf des Blocks 56 erhalten: Dies war der letzte Durchlauf in der Absenkphase des Absenkzyklus. Diese Zuweisung hat zur Folge, daß die Absenkregler auf eine Höhe eingeregelt werden, die ihrem Istwert beim Übergang von der Absenk- zur Haltephase entspricht.

Die vierte alternative Bearbeitung 58 betrifft einen Absenkzyklus in der Anhebephase. Alle Absenkregler erhal ten als Führungsgröße ihren Normalhöhen-Sollwert SN_i, und alle Nicht-Absenkregler werden deaktiviert, indem ihnen ihr Istwert X_i als Führungsgröße zugewiesen wird. Hierauf schließt sich der dritte und letzte Teilblock von 57 mit einer bedingten Verarbeitung an: Wenn alle Absenkreg ler die Normalhöhe wieder erreicht haben (d. h. wenn ihr Istwert X_i größer oder gleich ihrem Normalhöhen-Sollwert SN_i geworden ist), ist der Absenkzyklus abgeschlossen und die Merker MAnheben und MZyklus werden wieder auf log.0 gesetzt. Der Absenkzyklus ist damit abgeschlossen.

Der vierfach bedingten Verarbeitung 54 schließt sich als letzter Block die wiederholende Verarbeitung 59 an. Für alle Regler wird der Regelalgorithmus durchgeführt. Aus der Führungsgröße und dem Istwert wird zunächst die Regelabweichung berechnet. Die Rechenvorschrift für den Regelalgorithmus wird dann auf die Regelabweichungen angewandt, wodurch sich für jeden Regler i eine Stell größe Y_i ergibt. Die Stellgröße wird in die digitalen Steuersignale 30 nach Fig. 1 umgesetzt, welche die Ma gnetventile des jeweiligen Regelkreises i ansteuern.

Bezugszeichenliste

Fig. 1
1 Luftfederbalg Vorderachse links
2 Luftfederbalg Vorderachse rechts
3 Luftfederbalg Hinterachse links
4 Luftfederbalg Hinterachse rechts
5 Luftfederbalg Nachlaufachse links
6 Luftfederbalg Nachlaufachse rechts
7 Stellventil Luftfederbalg 1
8 Stellventil Luftfederbalg 2
9 Stellventil Luftfederbalg 3
10 Stellventil Luftfederbalg 4
11 Stellventil Luftfederbalg 5
12 Stellventil Luftfederbalg 6
13 Elektronikregler
14 Höhensensor Luftfederbalg 2
15 Höhensensor Luftfederbalg 3
16 Höhensensor Luftfederbalg 4
17 Höhensensor Luftfederbalg 5
18 Höhensensor Luftfederbalg 6
19 Gemeinsames Richtungsventil Solobus/Gelenkbus-Vor läufer
20 Gemeinsames Richtungsventil Gelenkbus-Nachläufer
21 Luftvorratsbehälter Solobus/Gelenkbus- Vorläufer
22 Luftvorratsbehälter Gelenkbus-Nachläufer
23 Geräuschdämpfer Solobus/Gelenkbus- Vorläufer
24 Geräuschdämpfer Gelenkbus-Nachläufer
25 Hauptstromdrosselventil Solobus/Gelenkbus- Vorläufer
26 Hauptstromdrosselventil Gelenkbus-Nachläufer
27 Hauptstromdrossel
28 Querstromventil
29 Querstromdrossel
30 Höhensensor-Ausgangsleitungen zum Elektronikregler 13
31 Magnetventil-Steuerleitung vom Elektronikregler 13
32 Steuereingang "Absenken"
33 Steuereingang "Anheben"
34 Taster "Absenken"
35 Taster "Anheben"

Fig. 2
36 Luftbalg i in Regelkreisdarstellung
37 Oberkante Fahrzeugachse
38 Unterkante Fahrzeugaufbau
39 Ventile i in Regelkreisdarstellung
40 Höhensensor i in Regelkreisdarstellung
41 Meßwertnormierung i in Regelkreisdarstellung
42 Regelkomparator
43 Regelalgorithmus i
44 Signalumsetzung i
45 Führungsgrößen-Zuweisung SN_i
46 Führungsgrößen-Zuweisung SA_i
47 Führungsgrößen-Zuweisung X_i

Fig. 3a
48 Verarbeitungsblock Initialisierung
49 Wiederholung Block 50
50 Interrupt Steuerung
51 Verarbeitungsblock "Regeln"

Fig. 3b
52 Dreifache Alternativverarbeitung: Merker-Setzen
53 wiederholte Verarbeitung: Höhensensor-Einlesen und Istwert-Berechnung
54 Vierfache Alternativverarbeitung: Führungsgrößen- Zuweisung
55 Erste Alternativverarbeitung: Normalbetrieb
56 Zweite Alternativverarbeitung: Absenkzyklus-Absenk phase
57 Dritte Alternativverarbeitung: Absenkzyklus-Halte phase
58 Vierte Alternativverarbeitung: Absenkzyklus-Anhebe phase
59 Wiederholende Verarbeitung für alle Regler: Durch führung Regelalgorithmus-Berechnung

Fig. 4
60 Solobus
61 Solobus-Vorderachse
62 Solobus-Hinterachse
63 Gelenkbus
64 Gelenkbus-Vorläufer
65 Gelenkbus-Nachläufer
66 Gelenkbus-Vorderachse
67 Gelenkbus-Hinterachse
68 Gelenkbus-Nachlaufachse

Claims

1. Mit Druckmitteln arbeitende Niveauregeleinrichtung zur Regelung des Abstandes zwischen Fahrzeugachsen und einem Fahrzeugaufbau mit Druckmittelkammern, die den Fahrzeugaufbau tragen, und mit Sensoren, die den Ist- Abstand ermitteln, wobei die Druckmittelkammern in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einem frei wählbaren Soll-Abstand und dem Ist-Abstand über eine steuerbare Ventileinrichtung mit einer Druckmittel quelle oder mit einer Druckmittelsenke verbindbar sind, und wobei ein bestimmter oder vorwählbarer be sonderer Bereich des Fahrzeugaufbaus Zeitspanne durch Vorgabe eines besonderen Sollwertes während einer Ab senkphase abgesenkt und nach einer Haltephase mittels eines dem während der Fahrt vorgegebenen Normalabstand entsprechendem Sollwertes während einer Anhebephase angehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfunktion des restlichen Bereiches des Fahrzeugaufbaus wenigstens während der Absenkphase und der Anhebephase deaktiviert ist.

2. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfunktion des restlichen Bereichs des Fahrzeugaufbaus auch während der Haltephase deakti viert ist.

3. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfunktion des restlichen Bereichs des Fahrzeugaufbaus während der Haltephase aktiviert ist.

4. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den restlichen Bereich während der Haltephase ein Sollwert vorgegeben ist, der seinem Istwert beim Übergang von der Absenk- zur Haltephase entspricht.

5. Niveauregeleinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtungen der Bereiche aus elektroni schen Reglern bestehen.

6. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Regler nach dem Prinzip des Ab tastreglers arbeiteten.

7. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Bereich ein Abtastregler vorgesehen ist und alle Abtastregler unter Verwendung einer Anzahl von Mikroprozessoren realisiert werden, die geringer ist als die Anzahl der Abtastregler.

8. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Deaktivierung eines Abtastreglers für einen Bereich dadurch erfolgt, daß in einem Abtastintervall sein Sollwert gleich seinem im Abtastintervall zuvor ermittelten Istwert gesetzt wird.