DE19940038A1 - Niveauregeleinrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Niveauregeleinrichtung vorgeschlagen, insbesondere für Luftfedern, insbesondere für luftgefederte Fahrzeuge mit einem Wegeventil und einem Restdruck-Halteventil, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einrichtung als Integralmodul (IM) mit einem Restdruck-Halteventil (20) ausgebildet ist, das als topfförmiges, vorzugsweise zylindrisches Gehäuse (13) ausgebildet ist, wobei im Gehäuseboden ein Ventilanschluß mit einem in das Innere des Gehäuses zeigenden Ventilsitz (18) angeordnet ist, gegen den eine Scheibe (14) als Ventilverschluß zur Anlage bringbar angeordnet ist, das Gehäuse (13) von einem Haltemagneten (8) dicht verschlossen ist, gegen den sich eine, die Scheibe (14) gegen den Ventilsitz (18) drückende Feder (15) abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Niveauregeleinrichtung mit Restdruck-Halteventil, insbesondere für luftgefederte Fahrzeuge bzw. Luftfedern dieser Fahrzeuge.

Beim Einsatz von Luftfedern in Niveauregeleinrichtungen ergibt sich oft das Problem, daß durch von der zu tragenden Last ausgehende Vibrationen auf die Luftfeder bzw. auf die Steuerventile ein Druck wirkt, der höher ist als der, der aus dem die Anlage versorgenden Druckluftnetz ansteht. Dadurch kann es zum Abheben der Ventilsitze in den Steuerventilen kommen, was zu unkontrolliertem Absenken der zu tragenden Last führt. Sitzventile werden bei Luftfedern eingesetzt, um eine optimale Dichte des gesamten Systems zu erreichten. Die oben geschilderte Situation ergibt sich bei allen luftgefederten, dynamischen Einrichtungen, insbesondere bei luftgefederten Achsen und Einzelradfederungen in straßen- und schienen­ gebundenen Fahrzeugen oder bei luftgefederten Passagiersitzen oder Fahrzeugkabinen. Daneben werden die oben geschilderten Niveauregeleinrichtungen in modernen Fahrzeugen zunehmend in der Hinterachse angeordnet. Es werden auch Einzelradaufhängungen mit einer Niveauregeleinrichtung ausgestattet, da diese unabhängig von der Beladung des Fahrzeugs eine exakte Höhenregelung der Fahrzeugkarosserie zuläßt. Von modernen Niveauregelein­ richtungen wird verlangt, daß sie über eine Quersperreinrichtung verfügen, mit der eine Wankstabilisierung, beispielsweise von Fahrzeugen bei Kurvenfahrten, erreicht werden kann.

Aus der DE 195 28 852 ist eine Niveauregeleinrichtung bekannt, deren Quersperrenein­ richtung kein individuelles Be- und Entlüften der Luftfeder zuläßt. Da hier der in der Luftfe­ der anstehende Druck vom Magnetventil gehalten wird, ist eine relativ groß dimensionierte Magnetspule erforderlich.

Die DE 198 18 496 beschreibt eine Quersperreinrichtung, die jedoch nur passiv arbeitet und nicht ansteuerbar ist.

Aus der DE 39 17 458 läßt sich schließlich eine Niveauregeleinrichtung entnehmen, bei der drei Magnetspulen eingesetzt werden, um das Niveau zu heben, zu senken oder zu halten. Die hier beschriebene Niveauregeleinrichtung stellt keine integrierte Einheit dar.

In der Sonderausgabe der Fachzeitschrift ATZ, MTZ "Die neue S-Klasse" ist eine Luftfe­ derungsanlage mit einer zentralen Ventileinheit zum Zuführen oder Ablassen komprimierter Luft beschrieben. Der in der Ventileinheit angeordnete Drucksensor kann jeweils nur für ein Federbein den Druck messen bzw. kontrollieren. Der im Federbein definierte Fülldruck wird über ein zusätzliches Restdruckhalteventil gehalten. Durch die Ausgestaltung der Anlage mit einer zentralen Ventileinheit sind lange Druckluftleitungen erforderlich. Es ergeben sich relativ lange Be- und Entlüftungszeiten. Die Magnetventilsitze werden direkt abgedichtet. Durch dynamisch bedingte Druckbedingungen aufgrund des Einfederns der Luftfedern wirkt ein sehr hoher Druck auf die Ventilsitze, was zur Folge hat, daß die diesem hohen Druck adäquat entgegenzusetzenden Magnetspulen so ausgelegt werden müssen, daß sie sehr groß und schwer werden und damit auch sehr viel Leistung verbrauchen. Dies bringt insbesondere bei Kraftfahrzeugen sehr große Nachteile mit sich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Niveauregeleinrichtung vorzuschlagen, in der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden oder stark verringert werden mit dem Ziel, eine preiswerte, als integrierte Einheit gestaltete Niveauregeleinrichtung zu schaffen.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Niveauregeleinrichtung gemäß Anspruch 1.

Bei Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die von der dort integrierten elektrischen Betätigungseinrichtung zu erbringende Kraft zum Öffnen des Ventils vollkommen unabhängig vom an der Luftfeder anstehenden Luftdruck, was den großen Vorteil hat, daß die Magnet­ ventile klein gebaut werden können, wobei gleichzeitig der Durchlaßquerschnitt für die Luftführung groß bleiben kann.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß die als Integralmodul ausführbare erfindungs­ gemäße Einrichtung im Kolben einer Luftfeder oder an einem Federbein montierbar und einsetzbar ist. Vorteilhafterweise wird das steuerbare Restdruckhalteventil von einem Compu­ terprogramm gesteuert.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist das Magnetventil ohne Aufwand sehr leicht vom Restdruckhalteventil zu demontieren, wenn Reparatur- oder Inspektionseinsätze erforderlich sind. Die direkte Versorgung der erfindungsgemäßen Einrichtung am Einsatzort mit Druckluft und über Steuerleitungen übermittelte Steuersignale führt in vorteilhafter Weise zu dem positiven Effekt, daß bei direktem Einbau an einer Luftfeder oder am Federbein ein sehr schnelles Be- und Entlüften der. Luftfedern möglich ist. Da aufgrund der erfindungs­ gemäßen Anordnung weniger pneumatische Leitungen erforderlich sind, lassen sich hier entscheidende Kosten einsparen. Wie oben schon angedeutet, lassen sich weitere Kosten sparen durch Einsatz aufgrund der Erfindung möglicher gegenüber dem Stand der Technik kleinerer Magnetventile. Ebenso lassen sich vorteilhafterweise die beim Stand der Technik eingesetzte zentral angeordnete Zentralventileinheit auf dem Druckluftkompressor sowie das Restdruckhalteventil ersparen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Niveauregeleinrichtung die Entlüf­ tungs- und/oder Belüftungseinrichtung der Luftfeder direkt am Integralmodul angeordnet. Dadurch kann die Luftfeder direkt über das Integrationsmodul an die Atmosphäre extrem schnell entlüftet werden. Lange Leitungen zum Ventilauslaß entfallen ebenfalls.

Um insbesondere nicht sachkundigen, unvorsichtigen Umgang mit Luftfedern von Fahrzeugen zu verhindern, ist es in einer anderen Weiterbildung der Erfindung von Vorteil, wenn die Niveauregeleinrichtung so ausgebildet ist, daß das Restdruck-Halteventil mit einer Luftfeder unlösbar verbunden ist. Um die Integralbauweise einer Luftfeder oder eines Federbeins insbesondere zur Verringerung von Bauteilen und damit auch Bauraum zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn sie/es gemäß Anspruch 6 ein integriertes, insbesondere ultraschallgesteuer­ tes inneres Wegmeßsystem zur Bestimmung des Federweges aufweist. Hierzu wird ausdrück­ lich vollinhaltlich auf die DE 198 03 750 A1 Bezug genommen, die weitere vorteilhafte in die vorliegende Erfindung integrierbare Systeme wie Laserabstandsmesser, Infrarot- oder Radarabstandssensoren zur Bestimmung des Federweges beschreibt, die entsprechende Werte an eine Steuerung der Niveauregeleinrichtung melden.

Da jedes luftgefederte Fahrzeug aufgrund seiner individuellen Eigenschaften, wie z. B. Einbaugeometrie, Gewicht, Bremsverhalten, Fahrwerk etc. eine andere Verhaltensweise seiner Luftfedern erforderlich macht, ist es nach dem Stand der Technik notwendig, für jedes Fahrzeug eine individuelle Luftfeder vorzusehen. In einer besonders vorteilhaften Weiter­ bildung der Erfindung kann die Niveauregeleinrichtung so ausgebildet werden, daß das Restdruck-Halteventil (20) mit einem Computer verbunden und entsprechend der individuel­ len Charakteristik eines Fahrzeugs über ein Computerprogramm steuerbar ist. Es können also gleiche Federbeine in großer Stückzahl hergestellt und durch Einsatz einer Computersteuerung fahrzeugspezifisch "individualisiert" werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Um die Erfindung detailliert zu erklären, wird sie anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der folgenden Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung im Zusammenhang mit einer luftgefederten Hinterachs-Federung eines Fahrzeuges.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Beispiel einer Anordnung der erfindungsgemäßen Ein­ richtung bei Einzelradfederungen eines Kraftfahrzeuges.

Fig. 3 zeigt schematisch die Schaltanordnung eines steuerbaren Niveauregeleinrich­ tung, die direkt an einer Luftfeder angeordnet ist.

Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung im Schnitt den Aufbau einer steuerbaren Niveauregeleinrichtung.

Bei allen in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen wird ein 3/2-Wege-Magnetven­ til 8 eingesetzt, das stromlos geschlossen ist. Ein in der erfindungsgemäßen Einrichtung eingesetzter Haltemagnet 9 ist stromlos magnetisch nahezu neutral.

Im folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung insbesondere unter Bezugnahme auf Details der in den Fig. 3 und 4 skizzierten Darstellungen beschrieben.

Die erfindungsgemäßen Einrichtung wird beispielsweise in der in Fig. 4 schematisch dargestellten Art und Weise ausgeführt, wobei, wie in Fig. 3 gut zu erkennen ist, das steuerbare Restdruckhalteventil 20 über einen Anschluß A direkt an einer Luftfeder 2 mon­ tiert ist, die beispielsweise in einer Hinterachs- oder Einzelradfederung (Fig. 1 und 2) eines Fahrzeugs eingebaut ist. Wie bereits in der Beschreibungseinleitung ausgeführt wurde, soll eine Niveauregeleinrichtung prinzipiell drei Funktionen erfüllen, nämlich "Niveau halten", "Niveau heben" und "Niveau senken".

Soll das Niveau gehalten werden, sind das 3/2-Wege-Magnetventil 8 und der Haltemagnet 9 stromlos. Damit bleibt eine Dichtscheibe 14, die auf einem Sitz 18 des Restdruckhalteventils 20 über eine dazwischen gelegte elastische Dichtung aufsitzt, unter der Wirkung einer Schraubenfeder 15 sowie des in der Luftfeder 2 anstehenden Druckes dicht gehalten.

Soll das Niveau der Luftfeder 2 gehoben werden, d. h., soll der Druck im Luftfederbalg erhöht werden, wird auf das 3/2-Wegeventil 8 Strom gegeben, so daß aus einer Druckluftquelle P Druckluft unter dem Sitz 18 der Dichtscheibe 14 in die Luftfeder 2 strömt. Sofern gleich­ zeitig der Haltemagnet 9 erregt wird, wird durch das darin erzeugte Magnetfeld die Dicht­ scheibe 14 vom Haltemagnet 9 angezogen und damit vom Sitz 18 entfernt. Druckluft strömt von der Druckluftquelle P zur und in die Luftfeder 2: Die Last wird angehoben. Der Ni­ veauhebevorgang wird abgeschlossen, wenn das 3/2-Wegeventil 8 und der Haltemagnet 9 wieder stromlos geschaltet werden. Dann nämlich drückt die Feder 15 die Dichtscheibe 14 wieder auf den Sitz 18, und die in der Luftfeder 2 bzw. dem damit kommunizierenden Raum zwischen Haltemagnet und Dichtscheibe 14 unterstützt den dichten Sitz zwischen Dicht­ scheibe und Ventilsitz 18.

Soll das Niveau der Niveauregeleinrichtung abgesenkt werden, wird nur der Haltemagnet 9, nicht jedoch das 3/2-Wegeventil 8 erregt, so daß sich die Dichtscheibe 14 gegen den Druck der Feder 15 vom Sitz 18 löst (die Dichtscheibe 14 wird vom durch den Haltemagnet 9 aufgebauten Magnetfeld angezogen), und die Druckluft aus der Luftfeder 2 strömt über das stromlos geschaltete 3/2-Wegeventil 8 über dessen Entlüftungsablaßöffnung E in die Umge­ bung ab.

Die hier beispielhaft beschriebene Version eines steuerbaren Restdruckhalteventils 20 wird als dreiteilige Baugruppe mit drei in einem Integralmodul IM zusammengehaltenen Komponene­ ten vorgeschlagen. Hierbei bilden der Haltemagnet 9 in einem Gehäuse 13 mit einem Druck­ sensor 10 eine erste Komponente, die fest auf der Luftfeder 2 montiert ist. Damit wird eine aus dem Stand der Technik bekannte Restdruckhalteventil-Funktion ersetzt.

Dem Gehäuse 13 ist ein Wegeventilträger 1 als zweite Komponente zugeordnet, der das 3/2- Wegeventil 8 trägt. Diese zweite Komponente ist zusammen mit der oben beschriebenen ersten Komponente bestehend aus Haltemagnet 9, Gehäuse 13 und Drucksensor 10 wiederum mit einer dritten Komponenete, einer Leiterplatte 11 verbunden und mit dieser für evtl. Reparaturen und dgl. vorzugsweise lösbar verbunden. Die Demontage ist sogar bei in der Luftfeder 2 anstehendem Druck möglich, da dieser, auch gesichert durch die Kraft der Feder 15, die Dichtscheibe 14 fest und dicht gegen den Ventilsitz 18 drückt, so daß bei abgenom­ mener Leiterplatte 11 keine Druckluft aus der Luftfeder 2 ausströmen kann. Vorteilhafter­ weise sind die Luftfeder 2, das 3/2-Wegeventil 8, der Haltemagnet 9 und der Drucksensor 10 gemeinsam über Druckluft-, Strom- und Signalleitungen und -anschlüsse entsprechend versorgt und beispielsweise über einen Stecker 12 sowie ein elektrische Leitungen 7 mit einem (nicht gezeigten) Mikrocomputer verbunden, in dem ein Computerprogramm in bekannter Weise je nach Wunscheinstellung des Betreibers die Niveauregeleinrichtung steuert. Die Druckluftversorgung geschieht über eine Druckluftleitung 6, die z. B. mittels einer Steckverschraubung im Anschluß P angebracht wird. Vorzugsweise ist ein Druckluftabgang vom Gehäuse 13 zur Luftfeder 2 als Festverbindung, d. h. ohne Verschraubung, ausgeführt.

Claims (7)

1. Niveauregeleinrichtung, insbesondere für Luftfedern, insbesondere für luftgefederte Fahrzeuge mit einem Wegeventil und einem Restdruck-Halteventil, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) die Einrichtung als Integralmodul (IM) mit einem Restdruck-Halteventil (20) als erster Komponente ausgebildet ist, das als topfförmiges, vorzugsweise zylin­ drisches Gehäuse (13) ausgebildet ist, wobei im Gehäuseboden ein Ventilanschluß mit einem in das Innere des Gehäuses zeigenden Ventilsitz (18) angeordnet ist, gegen den eine Scheibe (14) als Ventilverschluß zur Anlage bringbar angeordnet ist,
• b) das Gehäuse (13) von einem Haltemagneten (8) dicht verschlossen ist, gegen den sich eine, die Scheibe (14) gegen den Ventilsitz (18) drückende Feder (15) ab­ stützt,
• c) das Gehäuse (13) Anschlußöffnungen für eine Luftfeder (2), einen Drucksensor (10) und ein Wegeventil (8) aufweist,
• d) dem Gehäuse (13) ein Wegeventilträger (1) als zweite Komponente zugeordnet ist, wobei die Anschlußöffnung für das Wegeventil zu einem vom Wegeventil­ träger (1) getragenen 3/2-Wegeventil (8) hin ausgerichtet und mit dessen Druck- Ausgang verbunden ist,
• e) das Gehäuse (13) zusammen mit dem Wegeventilträger (1) mit einer Leiterplatte (11) als dritter Komponente verbunden ist, die Druckluft-, Strom- und Signallei­ tungen und -anschlüsse (6, 7, 12, P) für die Versorgung der Komponenten und der Luftfeder (2) aufweist, sowie vorzugsweise den Drucksensor trägt.

2. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Komponente (Leiterplatte (11)) lösbar an den beiden anderen Komponenten angebracht ist.

3. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungs- und/oder Belüftungseinrichtung der Luftfeder (2) direkt am Integralmodul (IM) angeordnet ist.

4. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Restdruck-Halteventil (20) mit einer Luftfeder (2) unlösbar verbunden ist.

5. Niveauregeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Restdruck-Halteventil (20) mit einem Computer verbunden und entsprechend der individuellen Charakteristik eines Fahrzeugs über ein Computer­ programm steuerbar ist.

6. Luftfeder oder Federbein für eine Luftfederung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß sie/es eine Niveauregeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

7. Luftfeder oder Federbein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie/es ein integriertes, insbesondere ultraschallgesteuertes inneres Wegmeßsystem zur Bestimmung des Federweges aufweist.