DE19622677A1 - Fahrzeug mit niveaugeregeltem Federungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit niveaugeregeltem Fe­ derungssystem, insbesondere ein Fahrzeug mit niveaugeregelter Luftfederung.

Luftfederungen für Kraftfahrzeuge sind grundsätzlich bekannt und werden serienmäßig eingesetzt. In der Regel ist drucksei­ tig eines Kompressors ein pneumatischer Druckspeicher vorge­ sehen, der vom Kompressor ständig auf einem Ladedruck gehal­ ten wird, welcher deutlich oberhalb der Betriebsdrücke der jeweiligen Luftfederaggregate bzw. -bälge liegt.

Es wurde auch schon versucht, den Druckspeicher bei Luftfede­ rungen zu erübrigen und die Luftfederaggregate bzw. -bälge bei Bedarf direkt vom Kompressor aus mit Druckluft zu spei­ sen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die Luftfüllung der Luftfederaggregate im wesentlichen nur bei einer Absen­ kung bzw. Anhebung des Niveaus des Fahrzeuges, nicht aber bei normalen Federhüben verändert wird.

Bei Fahrzeugen mit derartigen Luftfederungssystemen ist re­ gelmäßig vorgesehen, die Be- bzw. Entlüftung der Luftfederag­ gregate bzw. -bälge niveauabhängig vorzunehmen.

Im übrigen ist eine Niveauregulierung auch bei anderen Fede­ rungssystemen grundsätzlich bekannt. Beispielsweise können parallel zu passiven Federungselementen, wie z. B. Schrauben­ federn, zusätzliche steuerbare Abstützorgane angeordnet sein, die beispielsweise hydropneumatisch arbeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine dem jeweiligen Einsatz des Fahrzeuges noch besser anpaßbare Niveauregulierung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine dem Federungssystem zur Niveauregulierung zugeordnete, ein­ gangsseitig mit Sensoren zur Niveauerfassung verbundene, rechnergestützte Regelschaltung mit Signalgebern, welche eine Betätigung einer Hauptbetriebsbremse des Fahrzeuges sowie ei­ ne Unterschreitung eines geringen Schwellwertes der Fahrge­ schwindigkeit erfassen, verbunden ist und die Niveauregelung für eine vorgegebene bzw. vorgebbare Verzögerungszeit - z. B. 30 Sekunden - unterbricht bzw. den Zustand des Federungssy­ stems unverändert läßt, wenn ein ,Bremsbetätigungssignal und ein Signal für Unterschreitung des Schwellwertes vorliegen.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das jewei­ lige Niveau des Fahrzeuges für kürzere Zeit weitestgehend un­ verändert zu belassen, wenn das Fahrzeug unter Betätigung der Hauptbetriebsbremse angehalten wird bzw. bei betätigter Hauptbetriebsbremse nur noch mit äußerst geringer Geschwin­ digkeit fährt. Hier wird berücksichtigt, daß die typischer­ weise auf sämtliche Fahrzeugräder wirkende Hauptbetriebsbrem­ se bei stehendem bzw. nahezu stehendem Fahrzeug die Hubbeweg­ lichkeit der Fahrzeugräder gegenüber dem Fahrzeugaufbau deut­ lich vermindert, weil derartige Hubbewegungen bei modernen Fahrwerken mit weiteren Radbewegungen verbunden sind, die durch die betätigte Hauptbetriebsbremse erschwert werden. Insbesondere kann sich bei Federungshüben der Radstand än­ dern, d. h. die Fahrzeugräder führen relativ zueinander bei Federungshüben Bewegungen in Fahrzeuglängsrichtung aus. Der­ artige Bewegungen sind aber im Stand des Fahrzeuges bei betä­ tigter Hauptbetriebsbremse nur erschwert möglich. Hinzu kommt, daß die Bremsmomente der Fahrzeugräder regelmäßig auf Radführungslenker einwirken, welche bei Federungshüben Schwenkbewegungen um eine Fahrzeugquerachse ausführen. Sollte ein Radführungslenker eine gegenüber seiner Normallage ver­ stellte Lage einnehmen, wenn das Fahrzeug anhält und mit be­ tätigter Hauptbetriebsbremse im Stand gehalten wird, so kön­ nen die verstellten Radführungslenker nicht ohne weiteres in ihre Normallage zurückschwenken. Vielmehr wird das Fahrwerk bzw. das Federungssystem durch die Hauptbetriebsbremse in ei­ nem verspannten Zustand gehalten.

Beim Lösen der Hauptbetriebsbremse kann die Federung wieder in ihren Normalzustand zurückgehen, so daß sich eine beim Bremsen aufgetretene und im Stillstand des Fahrzeuges auf­ grund betätigter Hauptbetriebsbremse aufrechterhaltene Ni­ veauänderung automatisch ausgleichen kann, ohne daß es dazu eines niveauregulierenden Eingriffes in das Federungssystem bedarf.

Da erfindungsgemäß bei stehendem Fahrzeug und betätigter Hauptbetriebsbremse im Regelfall keine niveauregulierenden Eingriffe erfolgen, können diese Eingriffe auch nicht zu un­ erwünschten Niveaueinstellungen führen, wenn nachfolgend die Hauptbetriebsbremse wieder gelöst wird bzw. das Fahrzeug an­ fährt. Dementsprechend werden auch andernfalls notwendige Ni­ veaukorrekturen beim Anfahren des Fahrzeuges überflüssig.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung kann die Regelschaltung eingangsseitig mit einem Signal­ geber, welcher ein Öffnen einer Fahrzeugtür erfaßt, verbunden sein, um eine Niveauregelung unabhängig vom Betriebszustand der Hauptbetriebsbremse zu ermöglichen, wenn im Stillstand des Fahrzeuges eine Fahrzeugtür geöffnet wird.

Auf diese Weise kann berücksichtigt werden, daß sich der Be­ ladungszustand eines Fahrzeuges typischerweise bei geöffneter Fahrzeugtür verändert und dementsprechend eine Ausregelung von beladungsabhängigen Niveauänderungen wünschenswert ist.

Um die automatisch durchgeführten Niveaukorrekturen mit hoher Wahrscheinlich auf das jeweils notwendige Maß beschränken zu können, kann des weiteren vorgesehen sein, bei stehendem Fahrzeug und betätigter Hauptbetriebsbremse in jedem Falle nur begrenzte Niveaukorrekturen durchzuführen. Damit wird in jedem Falle berücksichtigt, daß bei betätigter Betriebsbremse und stehendem Fahrzeug eine Niveauänderung immer zu einer Veränderung der Verspannung des Fahrwerkes führt und die beim Lösen der Betriebsbremse und damit einhergehenden Abbau der Verspannungen erfolgenden Federungshübe nicht hinreichend ge­ nau abschätzbar sind.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfin­ dung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders bevorzugte Varian­ ten der Erfindung beschrieben werden.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Seitenansicht eines Kraftfahr­ zeuges, dessen Hinterachse eine niveaugeregelte Luft­ federung aufweist, in Normallage,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Seitenansicht des Fahrzeuges in (übertrieben dargestellter) starker Nickstellung und

Fig. 3 eine schaltplanartige Darstellung eines zur Niveauregelung einer Luftfederung dienenden erfindungsgemäßen Systems.

Ein als Großraumlimousine ausgebildetes Kraftfahrzeug 1 be­ sitzt seinen Vorderrädern 2 zugeordnete Federbeine 3 herkömm­ licher Art mit Schraubendruckfedern. Bei Federungshüben wer­ den die Vorderrräder 2 von den Federbeinen 3 im Zusammenwir­ ken mit nicht dargestellten Radführungsorganen, wie z. B. Längs- und Querlenkern, relativ zum Fahrzeugaufbau auf einer strichliert dargestellten Wegstrecke V geführt, welche im dargestellten Beispiel leicht schräg zur Fahrzeughochachse verläuft.

Auch wenn bei derartigen Großraumlimousinen die jeweilige Be­ ladung sehr unterschiedlich sein kann, wirkt sich dies an den Federbeinen 3 nur geringfügig aus, d. h. der Bodenabstand des Kraftfahrzeuges 1 bleibt im Bereich der Vorderräder 2 unab­ hängig von der jeweiligen Zuladung weitestgehend gleich.

Den Hinterrädern 4 sind Luftfederbälge 5 zugeordnet, die in weiter unten dargestellter Weise eine Niveauregelung ermögli­ chen, so daß ein gewünschter Bodenabstand des Fahrzeugaufbaus unabhängig von der jeweiligen Zuladung, deren Veränderung zu erheblichen Belastungsänderungen der Luftfederbälge 5 führen kann, einstellbar ist.

Die Hinterräder 4 werden unter anderem durch Schräg- bzw. Längslenker 6 geführt, die bei Federungshüben um ihre auf­ bauseitigen Lager schwenken und die Hinterräder 4 relativ zum Aufbau auf Bogenbahnen H führen.

Das Fahrzeug 1 besitzt in üblicher Weise eine Betriebsbremse, die sowohl auf die Vorderräder 2 als auch die Hinterräder 4 wirkt. Von dieser Betriebsbremse ist lediglich ein zu ihrer Betätigung dienendes Pedal 7 angedeutet. Die Bremsmomente der Radbremsen werden in üblicher Weise an den Vorderrädern 2 über die Federbeine 3 und an den Hinterrädern 4 über die Längslenker 6 auf den Fahrzeugaufbau abgetragen.

Wird das Fahrzeug 1 während der Fahrt abgebremst, so wirken auf den Fahrzeugaufbau Nickmomente, d. h. der Fahrzeugaufbau sucht relativ zur Fahrbahn eine Schwenkbewegung um eine Fahr­ zeugquerachse auszuführen. Dies führt bei Vorwärtsfahrt dazu, daß der Fahrzeugbug relativ zur Fahrbahn gegenüber seiner Normallage etwas abgesenkt und das Fahrzeugheck etwas angeho­ ben wird, wie es in Fig. 2 (übertrieben) dargestellt ist.

Nun möge das Fahrzeug 1 die in Fig. 2 dargestellte Lage auch noch bei Erreichen des Stillstandes aufweisen, darüber hinaus möge die Betriebsbremse mit größerer Kraft und entsprechend großer Bremswirkung betätigt bleiben. Dies hat zur Folge, daß die in Fig. 2 dargestellte Nicklage des Fahrzeuges 1 nicht ohne weiteres abgebaut werden kann. Dies gilt insbesondere für die erhöhte Lage des Fahrzeughecks. Aufgrund der betätig­ ten Betriebsbremse werden die Hinterräder 4 relativ zu den Längslenkern 6 praktisch drehfest gehalten, mit der Folge, daß die Längslenker 6 aus ihrer in Fig. 2 dargestellten Lage nur unter Drehung der Hinterräder 4 relativ zum Untergrund in die Lage der Fig. 1 zurückschwenken können. Die genannte Dre­ hung der Hinterräder sucht jedoch das Kraftfahrzeug 1 in Vor­ wärtsrichtung zu bewegen. Eine solche Bewegung des Kraftfahr­ zeuges 1 wird durch die gebremsten Vorderräder 2 behindert.

Ähnliche Verhältnisse liegen vor, wenn das Fahrzeugheck bei stehendem Fahrzeug eine übermäßig abgesenkte Lage aufweisen und die Betriebsbremse betätigt sein sollte. In diesem Falle suchen die aufgrund der betätigten Betriebsbremse relativ zu den Längslenkern 6 im wesentlichen drehfesten Hinterräder 4 das Fahrzeug in Rückwärtsrichtung zu bewegen, wenn das Fahr­ zeug durch starke Luftzufuhr zu den Luftfederbälgen 5 angeho­ ben wird und die Längslenker 6 dabei in Fig. 1 mit den von der Bremse relativ zu den Längslenkern 6 nahezu drehfest ge­ haltenen Hinterrädern 4 im Uhrzeigersinn schwenken.

Wird die Betriebsbremse gelöst, können Federungshübe der Vor­ derräder 2 sowie der Hinterräder 4 wieder zwangsfrei erfol­ gen, so daß der Bodenabstand des Fahrzeuges 1 nur noch von seiner Beladung und den jeweiligen Federkräften an den Feder­ beinen 3 bzw. an den Luftfederbälgen 5 abhängt. Soweit also das Fahrzeug 1 vor Betätigung der Bremse ein gewünschtes Ni­ veau aufgewiesen hat und vor Lösen der Betriebsbremse keiner­ lei Be- bzw. Entlüftung der Luftfederbälge 5 erfolgt ist, wird sich nach dem Lösen der Betriebsbremse das vorherige Normalniveau wieder einstellen, vorausgesetzt, daß sich der Beladungszustand des Fahrzeuges in der Zwischenzeit nicht ge­ ändert hat.

Wenn andererseits durch starke Be- bzw. Entlüftung der Luft­ federbälge 5 bei stehendem Fahrzeug und betätigter Betriebs­ bremse eine anfänglich bestehende Abweichung von einem Soll­ niveau ausgeglichen würde, wird sich beim nachfolgenden Lösen der Betriebsbremse zunächst ein vom Sollniveau abweichendes Niveau einstellen, so daß erneut niveauregelnde Maßnahmen durchgeführt werden müssen.

Bei der nachfolgend anhand der Fig. 3 erläuterten erfindungs­ gemäßen Niveauregelung werden die vorangehend beschriebenen Effekte berücksichtigt, um unnötige niveausteuernde Maßnahmen sowie den damit verbundenen Energieverbrauch zu vermeiden.

Gemäß Fig. 3 können die Luftfederbälge 5 der Hinterräder 4 über Absperrventile 8 und 9 zur Belüftung mit der Druckseite eines Kompressors 10 bzw. zur Entlüftung mit der Atmosphäre verbunden werden. Der Kompressor 10 wird von einem Elektromo­ tor 11 angetrieben, welcher zu seiner Steuerung (insbesondere Ein- und Ausschaltung) mit der Ausgangsseite einer rechnerge­ stützten Regelschaltung 12 verbunden ist. Eingangsseitig ist die Regelschaltung 12 mit Hubsensoren 13 verbunden, deren Signale mit dem Bodenabstand des Fahrzeugbaus korreliert sind. Im dargestellten Beispiel wirken die Hubsensoren 13 mit den Längslenkern 6 zusammen und erfassen deren Schwenkstel­ lung relativ zu einer die Fahrzeuglängsachse und Fahr­ zeugquerachse enthaltenden Ebene. Die Hubsensoren 13 erfassen also beispielsweise den Drehhub der Längslenker 6 relativ zum Fahrzeugaufbau.

Des weiteren ist die Regelschaltung 12 eingangsseitig mit ei­ nem Sensor 14 gekoppelt, dessen Signale wiedergeben, ob die Betriebsbremse des Fahrzeuges bzw. das zur Betätigung der Be­ triebsbremse dienende Pedal 7 betätigt werden oder nicht. Da bei Kraftfahrzeugen eine Betätigung der Betriebsbremse durch aufleuchtende Bremslichter angezeigt werden muß, kann der Sensor 14 durch einen ohnehin im Fahrzeug vorhandenen Brems­ lichtschalter gebildet und ein entsprechender Eingang der Re­ gelschaltung 12 parallel zum Bremslicht mit dem Bremslicht­ schalter elektrisch verbunden sein. Damit kann die das Brems­ licht beaufschlagende elektrische Spannung (bzw. bei nicht betätigter Bremse die dann nicht vorhandene elektrische Span­ nung) als Signal für die Bremsbetätigung verwendet werden.

Ein weiterer Eingang der Regelschaltung 12 ist mit Sensoren 15 verbunden, die registrieren, ob eine der Fahrzeugtüren bzw. eine Heckklappe geöffnet ist oder nicht. In der Regel sind bei heutigen Fahrzeugen die Fahrzeugtüren bzw. die Heck­ klappe mit Türschaltern kombiniert, welche bei geöffneter Tür bzw. Heckklappe die Innenbeleuchtung des Fahrzeuges einschal­ ten. Diese Türschalter können gegebenenfalls in gleicher Wei­ se wie der Bremslichtschalter als Sensor eingesetzt werden.

Schließlich ist die Regelschaltung 12 eingangsseitig mit ei­ nem Tachometer 16 oder einem sonstigen Meßorgan verbunden, dessen Signale erkennen lassen, ob die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges ober- oder unterhalb eines sehr geringen Wer­ tes liegt, welcher einem völligen Stillstand des Fahrzeuges nahe kommt.

Mittels des Tachometers 16 "erkennt" also die Regelschaltung 12, ob das Fahrzeug fährt oder (nahezu bzw. bewegungslos) steht. Solange ein Fahrzustand erkannt wird, werden die Ven­ tile 8 und 9 sowie der Elektromotor 11 des Kompressors 10 in einer für Fahrbetrieb vorgesehenen Weise betätigt, wobei nach Einstellung eines Sollniveaus im wesentlichen nur eventuelle Leckagen an den Luftfederbälgen 5 bzw. an den Ventilen 8 und 9 ausgeglichen zu werden brauchen. Darüber hinaus können ge­ gebenenfalls auch dynamische Störkräfte, die auf das Fahrzeug 1 einwirken, ausgeregelt werden.

Sobald die Regelschaltung 12 aufgrund der Signale des Sensors 14 und des Tachometers 16 feststellt, daß das Fahrzeug 1 bei betätigter Betriebsbremse stillsteht, bzw. nahezu den Zustand eines Stillstandes erreicht hat, bleiben die Absperrventile 8 für eine vorgebbare Verzögerungszeit von beispielsweise 30 Sekunden geschlossen. Darüber hinaus bleibt auch der Elek­ tromotor 11 und damit der Kompressor 10 während dieser Verzö­ gerungszeit ausgeschaltet. Dies ist gleichbedeutend damit, daß zunächst keinerlei niveauregelnde Maßnahmen erfolgen.

Sollte während der Verzögerungszeit eine Fahrzeugtür geöffnet werden und dementsprechend von einem der Sensoren 15 ein Tür­ öffnungssignal erzeugt werden, ist dies für die Regelschal­ tung 12 ein "Hinweis", daß höchst wahrscheinlich eine Ände­ rung der Zuladung, beispielsweise durch Zu- bzw. Ausstieg von Fahrgästen bei einem Taxi, erfolgt. Damit "darf" die Regel­ schaltung 12 nunmehr unabhängig davon, ob die Verzögerungs­ zeit abgelaufen ist oder nicht, niveauregelnde Maßnahmen ein­ leiten, d. h. die Ventile 8 und 9 zur Entlüftung eines der Luftfederbälge 5 oder beider Luftfederbälge 5 öffnen bzw. zur Belüftung der Luftfederbälge 5 oder eines zu der Luftfeder­ bälge 5 das Ventil 9 schließen und den Elektromotor 11 bei zumindest einem geöffneten Ventil 8 einschalten.

Allerdings erfolgen derartige niveauregelnde Maßnahmen bei vollständig oder nahezu stillstehendem Fahrzeug 1 und betä­ tigter Betriebsbremse nur dann, wenn eine größere Soll- Istwert-Abweichung des Fahrzeugniveaus vorliegt.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, daß bei diesem Betriebs­ zustand des Fahrzeuges lediglich eine begrenzte Niveaukorrek­ tur möglich ist, etwa derart, daß die Luftfederbälge 5 nur für eine begrenzte Zeitspanne von z. B. 12 Sekunden be- bzw. entlüftet werden können. Weitergehende Niveaukorrekturen er­ folgen erst beim Fahrbetrieb oder bei Betätigung eines geson­ derten Befehlsgebers (nicht dargestellt) durch den Fahrer.

Ähnliches ist unabhängig vom Öffnungs- bzw. Schließzustand der Fahrzeugtüren vorgesehen, wenn bei vollständig oder nahe­ zu Stillstehendem Fahrzeug und betätigter Betriebsbremse die Verzögerungszeit abgelaufen ist. Auch in diesem Falle werden Niveaukorrekturen nur in begrenztem Umfange und/oder nur bei größeren Soll-Istwert-Abweichungen des Fahrzeugniveaus erfol­ gen.

Sobald die Betriebsbremse gelöst wird, wird eine Soll- Istwert-Abweichung des Fahrzeugniveaus unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit ausgeregelt, zumindest dann, wenn das Fahrzeug nicht unter Betätigung einer Wegfahrsperre stillge­ setzt wird.

Claims (6)

1. Fahrzeug mit niveaugeregeltem Federungssystem, insbesonde­ re mit niveaugeregelter Luftfederung, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Federungssystem zur Niveauregelung zugeordnete, eingangsseitig mit Sensoren (13) zur Niveauerfassung verbun­ dene Regelschaltung (12) mit Signalgebern (14, 16), welche ei­ ne Betätigung einer Hauptbetriebsbremse des Fahrzeuges sowie eine Unterschreitung eines geringen Schwellwertes der Fahrge­ schwindigkeit erfassen, verbunden ist und die Niveauregelung für eine vorgegebene bzw. vorgebbare Verzögerungszeit - z. B. 30 Sekunden - unterbricht bzw. den Zustand des Federungssy­ stems unverändert läßt, wenn ein Bremsbetätigungssignal und ein Signal für Unterschreitung des geringen Schwellwertes der Fahrgeschwindigkeit vorliegen.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung (12) eingangsseitig mit einem Signal­ geber (15), welcher ein Öffnen einer Fahrzeugtür erfaßt, ver­ bunden ist und auch bei Unterschreitung des Schwellwertes der Fahrgeschwindigkeit sowie betätigter Betriebsbremse eine Ni­ veauregelung durchführt, wenn ein Signal für eine geöffnete Tür vorliegt.

3. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei betätigter Betriebsbremse und Unterschreitung des Schwellwertes der Fahrgeschwindigkeit nur eine begrenzte Ni­ veaukorrektur ausführbar ist.

4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Luftfederaggregate (5) nur für eine begrenzte Zeitspanne für eine Niveaukorrektur be- bzw. entlüftet werden.

5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Luftfederaggregate (5) während der Verzögerungszeit - bei nicht vorhandenem Signal für geöffnete Tür - abgesperrt bleiben.

6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreibung des Schwellwertes der Fahrgeschwin­ digkeit sowie betätigter Betriebsbremse eine aktive Niveaure­ gelung nur bei größerer Soll-Istwert-Abweichung des Niveaus erfolgt.