DE2647993C3

DE2647993C3 - Elektronische Steuereinrichtung für die Niveauregelung von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2647993C3
Application number: DE2647993A
Authority: DE
Inventors: Paul John Dayton Ohio Long jun.
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1975-11-25
Filing date: 1976-10-21
Publication date: 1986-01-02
Also published as: US4105216A; AU1894576A; CA1071738A; AU499126B2; DE2647993B2; DE2647993A1; GB1516604A

Description

befestigt sind. Die Luf tkammer 16 des Federbeins 13 hat einen Einlaßanschluß 23 sowie einen Auslaßanschluß 24, der durch ein Verbindungsrohr 23 mit einem Einlaßanschluß 26 der Luftkammer 16 des Federbeins 12 verbunden ist Eine gemeinsame Ein- und Auslaßleitung 27 ist an den Einlaßanschluß 23 angeschlossen und fahrt zu einem Lufttrockner 28 (Fig.4), der mit einem nicht dargestellten Auslaßventil verbunden ist welches an einem von einem Elektromotor angetriebenen Luftverdichter 30 angeordnet ist Der Luftverdichter 36 kann von bekannter Bauart sein und von einem Gleichstrom-Elektromotor 32 angetrieben werden, sofern er nur mit einem normalerweise geschlossenen Magnetauslaßventil 31 versehen werden kann, das mit der Ein- und Auslaßleitung27 verbunden ist

F i g. 4 zeigt schematisch eine Niveauregelung, bei der die erfindungsgemäße Steuereinrichtung verwendet werden kann. Da Niveauregelungen dieser Art an sich bekannt sind, ist eine Einzelbeschreibung nicht erforderlich.

Die Betriebsspannung für die Niveauregelung gemäß F i g. 4 wie auch für die Steuereinrichtung zur Steuerung der Niveauregelung erfolgt zweckmäßig von einer üblichen Batterie 8 (F i g. 1). Ein beweglicher Koniakt 36 und ein fester Kontakt 37 eines elektrischen Schalters 35 können die Kontakte eines üblichen Zündschalters sein, der für den Betrieb geschlossen ist wie dies in F i g. 1 dargestellt ist Eine Einzelbeschreibung des Zündschalters ist an sich nicht erforderlich, da bekannte Bauarten verwendet werden können, also sowohl einpolige als auch zweipolige.

Bei Betätigen eines beweglichen Kontakts 41 eines elektrischen Relais 40 (Fig.2) gegen einen festen Kontakt 42 wird ein Erregerkreis für einen Gleichstrommotor 32 geschlossen, der den Luftverdichter 30 in üblicher Weise antreibt Der Strom fließt von der positiven Klemme der Batterie 8 (Fig. 1) ober die geschlossenen Kontakte 36 und 37 des Schalters 35, einen Leiter 38(1) (Fig. 1) und einen Leiter 38(2) (Fig.2). die Kontakte 41 und 42 des Relais 40, den Gleichstrommotor 32 und Masse 5 zur negativen Klemme der Batterie 8.

Ein Erregerkreis für eine Spule 33 des normalerweise geschlossenen Magnetauslaßventüs 31 verläuft von der positiven Klemme der Batterie 8 (Fig. 1) über den geschlossenen Schalter 35, den Leiter 38(1) und den Leiter 38(2), die Spule 33, die Kollektor-Emitterstrecken zweier NPN-Transistoren 45 in Darlington-Schaltung und Masse 5 zur negativen Klemme der Batterie 8.

Ein Erregerkreis für die Spule 43 des elektrischen Relais 40 verläuft von der positiven Klemme der Batterie 8 über den geschlossenen Schalter 35, den Leiter 38(1) und den Leiter 38(2), die Spule 43 des elektrischen Relais 40 und die Kollektor-Emitterstrekkcn zweier NPN-Transistoren 46 in Darlington-Schaltung und Masse 5 zur negativen Klemme der Batterie 8.

Das Vorliegen eines elektrischen Signals an der Basiselektrode des einen NPN-Transistors 46a in richtiger Polarität bewirkt einen Basis-Emitterstrom durch den NPN-Transistor, wodurch die NPN-Transistorcn 16 in Darlington-Schaltung in ihren Kollektor-Emitterstrecken leitend werden und den zuvor beschriebenen Erregerkreis für die Spule 43 des Relais 40 schließen. Beim Vorliegen eines elektrischen Signals an der Basiselektrode des einen NPN-Transistors 45a in richtiger Polarität ergibt sich ein Basis-Emitterstrom durch den Transistor und macht die in Darlington-Schaltune lieeenden NPN-Transistoren 45 in ihren Kollektor-Emitterstrecken leitend, wodurch der Erregerkreis für die Spule 33 des normalerweise geschlossenen Magnetauslaßventils 31 geschlossen wird.
Befindet sich die gefederte Masse des Fahrzeugs

5 oberhalb des vorgegebenen Pegelbereichs, so wird ein elektrisches Signal der Basiselektrode des NPN-Transistors 45a zugeleitet so daß der Erregerkreis für die Spule 33 des normalerweise geschlossenen Magnetauslaßventils 31 erregt wird. Das Magnetauslaßventil 31 öffnet damit und senkt den Druck in der Luftkammer 16 der Federbeine 12 und 13 ab, wodurch die gefederte Masse des Fahrzeugs abgesenkt wird.

Befindet sich dagegen die gefederte Masse des Fahrzeugs unterhalb des vorgegebenen Pegelbereichs, so wird ein elektrisches Signal der Basiselektrode des NPN-Transistors 46a zugeleitet wodurch der Erregerkreis für den Gleichstrommotor 32 geschlossen wird. Der Luftverdichter 30 wird angetrieben und erhöht den Druck in der Luftkammer 16 jedes der Federbeine 12

2Ii und 13, wodurch die gefederte Masse des Fahrzeugs angehoben wird.

Die Niveauregelung getnäS Fig.4 bringt also die gefederte Masse in den vorgegebenen Pegelbereich durch elektrische Signale, die anzeigen, ob die gefederte Masse sich oberhalb oder unterhalb dieses Pegelbereichs befindet Bei einer praktischer. Ausführungsform der Steuereinrichtung ist der Pegelbereich annähernd 16 mm gewählt
Um ein Paar von logischen Signalen zu bilden, wenn sich die gefederte Masse des Fahrzeuge oberhalb des vorgegebenen Pegelbcreichs befindet und ein zweites Paar logischer Signale, wenn die gefederte Masse sich unterhalb dieses Pegelbereichs befindet kann ein optischer Koppler 50 verwendet werden. Derartige optische Koppler sind handelsübliche Geräte (beispielsweise Typ H13A1 der General Electric Company oder T1XL143 der Texas Instruments). Der optische Koppler

50 ist eine geschlossene Baueinheit und enthält einen Phototransistor 51, der mit einer zugeordneten Leiichtdiode 52 lichtgekuppelt ist, sowie einen zweiten Phototransistor 53. der mit einer zugeordneten Leuchtdiode 54 lichtgekuppelt ist , Ferner ist eine Blende zwischen dem Phototransistor

51 und der zugeordneten Leuchtdiode 52 und zwischen dem Phototransistor 53 und der ihm zugeordneten Leuchtdiode 54 vorgesehen. Diese Blenden arbeiter, so, daß die Phototransistoren 51 und 53 gegen die zugeordneten Leuchtdioden 52 und 54 abgeschirmt sind, wenn sich die gefederte Masse des Fahrzeugs oberhalb

so des vorgegebenen Pegelbereichs befindet. Befindet sich die gefederte Masse innerhalb des vorgegebenen Pegelbereichs, so ist der Phototransistor 51 von der zugeordneten Leuchtdiode 52 abgeschirmt während der Phototransistor 53 mit der Leuchtdiode 54 in Lichtkupplung steht. Befindet sich die gefederte Masse des Fahrzeugs untciiialb des vorgegebenen Pegelbereichs, so sind beide Phototransistoren 51 und 53 mit ihren Leuchtdiode!·, 52 und 54 lichtgekuppelt,
in bekannter Weise ist ein für Vorwärtsleitung gepolter Phototransistor in den leitenden Zustand umzuschalten, wenn er dem Licht der Leuchtdiode ausgesetzt wird. Bei Lichtkupplung mit der zugeordneten Leuchtdiode 52 leitet der Phototransistor 51 in seiner Kollektor-Emitterstrecke, so daß «in elektrisches

f>5 Spannungssignal Ober einen Widerstand 48 mit positiver Polarität an einem Anschlußpunkt 63 erscheint Wird der Phototransistor 53 dem Licht der zugeordneten Leuchtdiode 54 ausgesetzt, "so wird dieser in seiner

Kollektor-Emitterstrecke leitend und es erscheint ein elektrisches Spannungssignal über einen Widerstand 49 mit positiver Polarität an einem Anschlußpunkt 64.

Zur leichteren Identifizierung der logischen Ausgangssignale werden die Signale des Phototransistors 51 mit A und die des Phototransistors 53 mit B bezeichnet In der weiteren Beschreibung werden diese logischen Signale entweder mit »hoch« oder 1 bzw. »niedrig« oder 0 bezeichnet werden. Im Ausführungsbeispiel sind hohe logische Signale von positiver Polarität, während niedrige Signale spannungslos sind oder Massepotential haben. Eine Kenntafel für den optischen Koppler 50 ist in F i g. 1 enthalten; sie zeigt an, daß der optische Koppler ein logisches Signal 0-0 liefert, wenn die gefederte Masse des Fahrzeugs sich oberhalb des Pegelbereichs befindet, ein logisches Signal 0-1, wenn sich die gefederte Masse des Fahrzeugs innerhalb des Pegelbereichs befindet, und ein logisches Signal 1-1, erscheint am Anschlußpunkt 63 ein logisches Signal 0 und am Anschlußpunkt 64 ein logisches Signal 1. Dieses Paar von logischen Signalen 0-1 zeigt an, daß sich die gefederte Masse des Fahrzeugs innerhalb des Pegclbcreichs befindet Das logische Signal 0 am Anschlußpunkt 63 wird als logisches Signal 0 einem Eingang a eines NAND-Gatters 65 zugeleitet und durch einen üblichen Umkehrkreis 66 in ein logisches Signal I umgewandelt, das dem Eingang a eines AND-Gatters 67 zugeleitet wird. Das logische Signal I am Anschlußpunkt 64 wird als logisches Signal 1 dem Eingang bdes AND-Gatters 67 zugeleitet, durch einen üblichen Umkehrkreis 68 umgekehrt und als logisches Signal 0 dem Eingang a eines NAND-Gatters 69 zugeleitet. Bei logischen Signalen 1 an beiden Eingängen des AND-Gatters 67 ergibt sich an dessen Ausgang ein logisches Signal I. Dieses wird dem Eingang des programmierten Zeitgebers des Zeitgliedes 70 zugeleitet. Der integral

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wenn die gefederte Masse des Fahrzeugs sich unterhalb integrierte Oszillator arbeitet nicht usd s.-r. 2¹⁰-Ausgang

des Pegelbereichs befindet. Bei der besonderen Ausbildung der Blenden kann der optische Koppler 50 ein logisches Signal 1-0 nicht liefern, er liefert jedoch unterschiedliche logische Signalpaare je nach der Lage der gefederten Masse des Fahrzeugs.

Die Spannung der Batterie 8 wird über eine Zenerdiode 57, einen Kondensator 58 und einen Kondensator 59, die parallel zueinander liegen, über einen Leiter 60 und einen Widerstand 61 zugeleitet Der Widerstand 61 und der Kondensator 58 bilden hierbei eine Siebschaltung, während der Kondensator 59 einen Weg niedriger Impedanz zur Masse 5 für kurzzeitige hohe Frequenzen bietet Die Zenerdiode 57 regelt die Batteriespannung auf einen vorgegebenen Wert, beispielsweise 8 Volt, der zwischen einem positiven Leiter 62 und Masse 5 herrscht Die Leuchtdioden 52 und 54 werden vom Leiter 62 über zugeordnete strombegrenzende Widerstände 55 und 56 gespeist und liegen an Masse 5.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Zeitglied 70 vorgesehen, das einen handelsüblichen Zeitgeber (MC 14 541 der Motorola Inc.) enthält. Dieser Zeitgeber besteht aus einem 16stufigen Binärzählerkreis, der von einem integral integrierten Oszillatorkreis betrieben wird, dessen Betriebsfrequenz durch äußere Widerstände 71 und 72 und einen Kondensator 73 bestimmt wird. Der 16stufige Zähler teilt die Oszillatorfrequenz mit der η-ten Stufenfrequenz, die die Retriebsfrequenz des Oszillators geteilt durch 2" ist Ausgänge sind bei den Stufen 2«, 2¹⁰, 2¹³ oder 2" verfügbar. Ein logischer Ausgang 1 erscheint an der Ausgangsklemn'.i einer dieser Stufen entsprechend dem Zählwert der Oszillatorsignale. Der integral integrierte Oszillatorkreis arbeitet, während ein logisches Signal 0 an seiner Eingangsklemme vorliegt, arbeitet aber nicht, während ein logisches Signal 1 dort herrscht Da beim praktischen Einsatz eine Verzögerung von 8 Sekunden erwünscht ist sind die äußeren Widerstände 71 und 72 und der Kondensator 73 so ausgelegt, daß eine Betriebsfrequenz des Oszillators von 128 Hertz besteht und der 2¹⁰-Ausgang verwendet wird. Zählsignale einer Frequenz von 128 Hertz werden also vom 16stufigen Binärzähler gezählt, bis in 8 Sekunden 1,024(2'°) erreicht ist

Befindet sich die gefederte Masse des Kraftfahrzeugs im vorgegebenen Pegelbereich, so ist der Phototransistör 51 von der zugeordneten Leuchtdiode 52 abgeschirmt, während der Phototransistor 53 Licht von der zugeordneten Leuchtdiode 54 erhält Demzufolge des programmierten Zeitgebers herrscht ein logisches Signal 0. Dieses logische Signal 0 wird dem Eingang b des NAND-Gatters 65 und dem Eingang b des N AN D-Gatters 69 zugeleitet.
Nimmt man an. daß ein logisches Signal I dein

^ Eingang cdes NAN D-Gatters 65 und dem Eingang cdes NAND-Gatters 69 zugeleitet wird, so liefern beide, da an den anderen beiden Eingängen logische Signale 0 vorließ sn. am Ausgang ein logisches Signal 1. die durch zugeordnete übliche Umkehrkreise 74 und 75 in

.m logische Signale 0 umgewandelt werden und an Widerständen 76 und 77 erscheinen. Das logische Signal 0 am Widerstand 76 wird über einen Leiter 80(1) (F i g. 1) und einen Leiter 80(2) (F i g. 2) der Basiselektrode des NPN-Transistors 46a zugeleitet und das am Widerstand 77 erscheinende logische Signal 0 über einen Leiter 81(1) (Fig. 1) und 81(2) (Fig.2) der Basiselektrode des NPN-Transistors 45a. Diese logischen Signale 0 können keines der beiden in Darlington-Schaltung befindlichen Transistorenpaarc in

4Ί den leitenden Zustand umschalten, und es wird daher weder der Luftverdichter 30 angetrieben noch das Magnetauslaßventil 31 geöffnet

Befindet sich die gefederte Masse des Fahrzeugs oberhalb des Pegelbereichs, so bewirkt die vorgesehene Abblendung, daß beide Phototransistoren 51 und 53 von ihren zugeordneten Leuchtdioden 52 und 54 abgeschirmt sind. Es erscheint damit an beiden Anschlußpunkten 63 und 64 ein logisches Signal 0. also die Paarung 0-0, die anzeigt daß der optische Koppler 50

.sn abfühlte, daß die gefederte Masse oberhalb des Pegelbereichs liegt Das logische Signal 0 am Aii^hlußpunkt 63 wird als logisches Signal 0 dem Eingang a des NAND-Gatters 65 zugeleitet und durch den Umkehrkreis 66 umgekehrt als logisches Signal 1 dem Eingang a

ss des AND-Gatters 67 zugeleitet Das logische Signal 0 am Anschlußpunkt 64 wird durch den Umkehrkreis 68 umgekehrt und als logisches Signal 1 dem Eingang a des NAND-Gatters 69 und als logisches Signal 0 dem Eingang ödes AND-Gatters 67 zugeleitet

w> Bei einem logischen Signal 1 am Eingang a und einem logischen Signal 0 am Eingang b des AND-Gatters 67 ergibt sich am Ausgang ein logisches Signal 0. Dieses wird dem Eingang des programmierten Zeitgebers des Zeitgliedes 70 zugeleitet so daß der integral integrierte

f>5 Oszillator arbeitet und seine Ausgangssignale durch den 16stufigen Binärzähler gezählt werden. Während der 16stufige Binärzähler die Ausgangssignale des Oszillators bis zu 1024 zählt bleibt ein logisches Signal 0 am

2'°-Ausgang bestehen, das dem Eingang b beider NAND-Gatter 65 und 69 zugeleitet wird. Während dieser Zeit weisen beide NAND-Gatter 65 und 69 am Ausgang ein logisch*» Signa! 1 auf.

Mat der I6slufige Binärzähler den Zählwert 1024 erreicht, so erscheint am 2'°-Ausgang ein logisches Signal I. das als logisches Signal I dem Eingang b beider NAND-Gatter 85 und 69 zugeleitet wird. Da das logische Signal 0 noch am Eingang a des NAND-Gatters 65 besteht, ergibt sich am Ausgang ein logisches Signal I, das durch den Umkehrkreis 74 umgekehrt als logisches Signal 0 am Widerstand 76 erscheint. Dieses Signal ist unfähig, die Spule 43 des elektrischen Relais 40 zu erregen, wodurch ein Anlassen des Gleichstrommotors 32 verhindert ist.

Wird angenommen, daß ein logisches Signal 1 am Eingang r des NAND-Gatters 69 vorliegt, so liegt nun ein logisches Signal 1 an jedem der Eingänge a, b und c des NAND-Gatters 69 vor. so daß an dessen Ausgang ein logisches Signal 0 erscheint, das umgekehrt durch den Umkehrkreis 75 als logisches Signal 1 am Widerstand 77 erscheint. Dieses logische Signal 1 wird über einen strombegrenzenden Widerstand 82 und den Leiter 81(1) (F i g. 1) und 81(2) (F i g. 2) der Basiselektrode des N PN-Transistors 45a zugeleitet und schaltet die beiden in Darlington-Schaltung befindlichen Transistoren 45 in den leitenden Zustand, in dem der Strom durch die Kollektor-Emitterstrecke fließend den Erregerkreis für die Spule 33 des normalerweise geschlossenen Magnciaus!aßventils31 schließt.

Beirr Erregen der Spule 33 öffnet das normalerweise geschlossene Magnetauslaßventil 31 und entlastet die Luftkammern 16 der Federbeine 12 und 13, wodurch ein Absenken der gefederten Masse des Fahrzeugs erfolgt Hut sich diese bis in den vorgegebenen Pegelbereich verlagert, so liefert der optische Koppler 50 ein logisches Signalpaar 0-1. das diesen Zustand anzeigt. Wie zuvor beschrieben, liefern die Sicüerkreise zwei logische Signale 0 am Ausgang, wenn die federnde Masse sich innerhalb des Pegelbereichs befindet. Das von dem NAND-Gatter 69 und den Umkehrkreis 75 gebildete logische Signal 0 unterbricht den Erregerkreis der Spule 33 für das normalerweise geschlossene Magnetauslaßventil 31. so daß dieses geschlossen wird und eine weitere Druckabsenkung in den Luftkammern 16 der Federbeine 12 und 13 beendet, so daß der NivcauregelVorgang mit der gefederten Masse im vorgegebenen Pegelbereich abgeschlossen ist

Befindet sich die gefederte Masse des Fahrzeugs unterhalb des vorgegebenen Pegelbereichs, so sind durch die vorgesehene Abblendung beide Phototransistoren 51 und 52 dem Licht ihrer zugeordneten Leuchtdioden ausgesetzt. Es ergibt sich somit an beiden Anschlußpunkten 63 und 64 ein logisches Signal 1 und durch dieses Paar von logischen Signalen 1-1 wird angezeigt, daß die gefederte Masse des Fahrzeugs sich unterhalb des vorgegebenen Pegelbereichs befindet Das logische Signal 1 am Anschlußpunkt 63 wird als logisches Signal 1 dem Eingang a des NAND-Gatters 65 zugeleitet und durch den Umkehrkreis 66 umgekehrt als logisches Signal 0 dem Eingang a des AND-Gatters 67 zugeleitet Das logische Signal 1 am Anschhißpunkt 64 wird umgekehrt durch den Umkehrkreis 68 als logisches Signal 0 dem Eingang a des NAND-Gatters 69 und als logisches Signal 1 dem Eingang b des AND-Gatters 67 zügeieiiei. Bei einem logischen Signa! 0 am Eingang a und einem logischen Signal 1 am Eingang b liefert das AND-Gatter 67 am Ausgang ein logisches Signal 0, das dem Eingang des programmierten Zeitgebers des Zeitgliedes 70 zugeleitet wird. Dieser arbeitet also und seine Ausgangssignale werden durch den 16stufigen Binärzähler gezählt

^s Während der löstufige Binärzähler die Ausgangssignale des integral integrierten Oszillators bis zu einem Wert von 1024 zählt, bleibt ein logisches Signal 0 am 2¹⁰-Ausgang bestehen, das dem Eingang b beider NAND-Gatter 65 und 69 zugeleitet wird. Während

in dieser Zeit liefern beide NAND-Gatter 65 und 69 an ihren Ausgängen ein logisches Signal 1.

Erreicht der 16stufige Binärzähler einen Zählwert von 1024, so erscheint am 2¹⁰-Ausgang ein logisches Signal I und wird als logisches Signal 1 dem Eingang b

is beider NAND-Gatter 65 und 69 zugeleitet Da am Eingang a des NAND-Gatters 69 noch ein logisches Signal 0 vorliegt, ergibt sich an dessen Ausgang ein logisches Signal 1. Dieses wird in dem Umkehrkreis 75 umgekehrt und erscheint als logisches Signal 0 am

in Widerstand 77. Dieses Signal ist unfähig, die Spule 33 des normalerweise geschlossenen Magnetauslaßventils 31 zu erregen.

Wird angenommen, daß ein logisches Signal 1 am Eingang edes NAND-Gatters 65 erscheint, so liegen an allen drei Eingängen a, bund cdes NAND-Gatters 65 logische Signale 1 vor. Dann ergibt sich am Ausgang des NAND-Gatters 65 ein logisches Signal 0, das durch den Umkehrkreis 74 umgekehrt als logisches Signal 1 am Widerstand 76 erscheint Dieses wird über einen

M) strombegrenzenden Widerstand 83 den Leitern 80(1) und 80(2) der Basiselektrode des NPN-Transistors 46a zugeleitet und schaltet die in Darlington-Schaltung befindlichen Transistoren 46 in ihren Kollektor-Emitterstrecken leitend, so daß der Erregerkreis für die Spule

.15 43 des Relais 40 geschlossen wird.

Bei Erregen der Spule 43 werden die Kontakte 41 und 42 geschlossen, so daß der Erregerkreis für den Gleichstrommotor 32 geschlossen ist. Dadurch wird der Luftverdichter 30 angetrieben und erhöht den Druck in den Luftkammern 16 beider Federbeine 12 und 13, wodurch die gefederte Masse des Fahrzeugs angehoben wird.

1st die federnde Masse in den Bereich des Pegelbereichs gelangt, so liefert der optische Koppler 50 ein Paar von logischen Signalen 0-1, wodurch dieser Zustand angezeigt wird. In zuvor beschriebener Weise liefern die beiden Steuerkreise an den Ausgängen logische Signale 0. Das logische Signal 0, das vom NAND-Gatter 65 Ober den Umkehrkreis 74 geliefert

so wird, unterbricht den Erregerkreis für den Gleichstrommotor 32, so daß der Luftverdichter 30 nicht mehr fördert und der Niveauregelvorgang mit der federnden Masse im vorgegebenen Pegelbereich abgeschlossen ist. Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß

ss bei oberhalb des vorgegebenen Pegelbereichs befindlicher federnder Masse des Fahrzeugs das NAND-Gatter 69 auf die vom optischen Koppler 50 gelieferten logischen Signale anspricht, um am Widerstand 77 ein Signal für zu hoch befindliche federnde Masse zu

μ erzeugen, wahrend bei unterhalb des vorgegebenen Pegelbereichs befindlicher federnder Masse das NAND-Gatter 65 auf die logischen Signale, die der optische Koppler 50 liefert, anspricht, um ein Signal für zu niedrige federnde Masse am Widerstand 76 zu bilden.

(■s Hierbei ist das Zeitglied 70 mit beiden NAND-Gattern 65 und 69 scha'tungssäßig verbunden und verhindert die Bildung beider Signale für zu hohe oder zu niedrige federnde Masse för eine vorgegebene Zeitdauer, die im

Ausführungsbeispiel auf 8 Sekunden bemessen ist Der Grund für diese Zeitverzögerung ist der, daß hierdurch unnötiges Betätigen der Niveauregelung unterbunden wird, die sich aus normalen Abweichungen beim Oberfahren einer unregelmäßigen Fahrbahn notwencligerweise ergeben und bei denen kurzzeitig die gefederte Masse aus dem vorgegebenen Pegelbereich geraten kann. Die Verzögerung von 8 Sekunden gewährleistet, daß die Niveauregelung nur dann wirksam wird, wenn statische Belastungsänderungen "> der federnden Masse diese aus dem vorgegebenen Pegelbereich bringen.

Um ein unnötiges und längeres Betätigen der Niveauregelung zu verhindern, falls die Fahrzeugfederung nicht in Ordnung ist oder durch äußere Einflüsse '5 die federnde Masse außerhalb des vorgegebenen Pegelbereichs gehalten wird und aus dieser Lage durch die Niveauregelung nicht gebracht werden kann, ist die crfindungsgeniäSc Steuereinrichtung mit einer zusäizüehen Maßnahme ausgerüstet, die einen Regelvorgang nur für eine vorgegebene Zeit ermöglicht. Bei einer praktischen Ausführungsform wurde eine solche Zeit mit 2 Minuten und 8 Sekunden gewählt.

Während das logische Signal 1 für zu hohe federnde Masse am Widerstand 77 vorliegt, wird dieses logische » Signal 1 dem Eingang b eines AND-Gatters 85 zugeleitet Während das logische Signal I für zu niedrige federnde Masse am Widerstand 76 vorliegt, wird es dem Eingang b eines AND-Gatters 86 zugeleitet Der Ausgang des integral integrierten Oszillators des M programmierten Zeitgebers des Zeitgliedes 70 wird den Eingängen a beider AND-Gatter 85 und 86 zugeleitet. Der Ausgang des AND-Gatters 85 geht zum Eingang eines Zeitgliedes 87, während der Ausgang des AND-Gatters 86 dem Eingang eines Zeitgliedes 88 zugeleitet wird. Die Zeitglieder 87 und 88 sind handelsübliche Bauelemente (MC 14 020 der Motorola). Sie sind 14-bit binäre Zähler mit gepufferten Ausgängen von den Stufen 1 bis 4 durch 14. Da die Ausgangsfrequenz des integral integrierten Oszillators des programrnierten Zeitgebers des Zeitgliedes 70 mit 128 Hertz gewählt wurde, beträgt die Zeit zur Bildung von 2" 16 384 Signalen 2 Minuten und 8 Sekunden. Demzufolge wird der 2^I4-Ausgang jedes der Zeitglieder 87 und 88 benutzt und die Ausgangssignale werden durch -u zugeordnete übliche Umkehrkreise 89 und 90 den Eingängen cder NAND-Gatter 65 und 69 zugeleitet

Während das logische Signal 1 für zu hohe federnde Masse am Widerstand 77 vorliegt, werden die Ausgangssignale des integral integrierten Oszillators so des programmierten Zeitgebers des Zeitgliedes 70 durch das AND-Gatter 85 zum Eingang des Zeitgliedes 87 geleitet Wenn nach 2 Minuten und 8 Sekunden ein Zählwert von 16384 Signalen im Zeitglied 87 erreicht ist erscheint ein logisches Signal 1 am 2^M-Ausgang, das durch den Umkehrkreis 89 umgekehrt als logisches Signal 0 dem Eingang c des NAND-Gatters 69 zugeleitet wird. Bei einem logischen Signal 0 am Eingang cdes NAND-Gatters 69 ergibt sich an dessen Ausgang ein logisches Signal 1 unabhängig von der &o Kombination der logischen Signale an beiden anderen Eingängen a und b. Dieses logische Signal 1 am Ausgang wird durch den Umkehrkreis 75 umgekehrt als logisches Signal 0 zum Widerstand 77 geleitet und ist dann nicht in der Lage, das MagnetauslaBventii 31 zu betätigen, s -.

Solange das logische Signal 1 für zu niedrige federnde Masse am Widerstand 76 vorliegt, werden die Ausgangssignale des integral integrierten Oszillators des programmierten Zeitgebers des Zeitgliedes 70 durch das AND-Gatter 86 dem Eingang des Zeitgliedes 88 zugeleitet Wenn nach 2 Minuten und 8 Sekunden ein Zählwert von 16 384 Signalen erreicht ist. erscheint am 2¹⁴-Ausgang des Zeitgiiedes 88 ein logisches Signal 1, das durch den Umkehrkreis 90 umgekehrt als logisches Signal 0 am Eingang cdes NAND-Gatters 65 erscheint. Ein logisches Signal 0 am Eingang cdes NAND-Gatters 65 bedingt unabhängig von der Kombination der logischen Signale an den beiden anderen Eingängen a und b am Ausgang ein logisches Signal 1. das durch den Umkehrkreis 74 umgekehrt als logisches Signal 0 am Widerstand 76 erscheint Dieses Signal ist unfähig, ein Erregen des Gleichstrommotors 32 für den Luftverdichter 30 zu bewirken.

Nachdem das Signal für zu hohe federnde Masse f">r eine vorgegebene Zeit vorliegt im Ausführungsbeispiel also 2 Minuten und 8 Sekunden, ist ein weiteres Bestehen dieses Signais durch das Zci'.gücd S7 unterbunden wie auch ein Signal für zu niedrige federnde Masse nach der gleichen Zeit durch das Zeitglied 88 unterbunden wird. Damit die Steuerkreisc anschließend arbeitsfähig sind, müssen die Zeitgliedcr 87 und 88 danach zurückgestellt werden.

Dies erfolgt in nachstehender Weise:

Wird der elektrische Schalter 35 geschlossen, so wird ein Kondensator 91 exponential durch einen Strom aufgeladen, der von der Batterie 8 über einen Widerstand 92 zugeleitet wird. Die mit positiver Polarität aufgeladene Seite des Kondensators 91 ist über einen Anschlußpunkt 93 und einen strombegrenzenden Widerstand 94 mit dem Eingang eines üblichen Pufferverstärkerkreises 95 verbunden. Erreicht die Ladung des Kondensators 91 den Umschaltpegel des Pufferverstärkerkreises 95, so schaltet dieser schlagartig das Ausgangssignal von im wesentlichen Massepotential auf positive Polarität um ein im wesentlichen rechteckiges Ausgangssignal zu liefern. Dieses Ausgangssignal des Pufferverstärkerkreises 95 ist ein logisches Signal 1, das dem Eingang eines üblichen monostabilen Multivibratorkreises 96 zuptleitet wird und durch einen Umkehrkreis 97 umgekehrt als logisches Signal 0 dem Eingang eines üblichen monostabilen Multivibratorkreises 98 zugeleitet wird. Wenn der Kondensator 91 auf den Umschaltpegel des Pufferverstärkerkreises 95 aufgeladen ist schaltet das sich ergebende Ausgangssignal als logisches Signal 1 den monostabilen Multivibratorkreis 96 in den Wechselzustand um, in dem ein logisches Signal 1 an dessen Ausgang erscheint Dieses logische Signal 1 wird dem Eingang a eines OR-Gatters 99 zugeleitet und erscheint an dessen Ausgang als logisches Signal 1, das dem Rückstelleingang beider Zeitglieder 87 und 88 zugeleitet wird, so daß diese beim Schließen des Schalters 35 rückgestellt werden.

Wird der Schalter 35 geöffnet so entlädt sich der Kondensator 91 exponential Ober einen Widerstand 92 und eine parallelgeschaltete Diode 100 und einen diesen nachgeschalteten Widerstand 101. Ist die Ladung des Kondensators 91 auf einen unter den Umschaltpegel des Pufferverstärkerkreises 95 liegenden Wert gefallen, so schaltet der Pufferverstärkerkreis plötzlich das Ausgangssignal von positiver Polarität auf im wesentlichen MassepotentiaL Das sich ergebende logische Signal 0 am Ausgang des Pufferverstärkerkreises 95 wird dem Eingang des monostabilen Multivibratorkreises 96 zugeleitet und durch den Umkehrkreis 97 umgekehrt als logisches Signal 1 dem Eingang des monostabilen

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Multiviuratorkrcises 98 zugeleitet. Wird also der Kondensator 91 unter den Umschaltpegel des Puffervsrstärkcrkreises 95 entladen, so wird das sich ergebende logische Signal 0 am Ausgang in ein logisches Signal I umgewandelt, das den monostabilen Muhivi- s braiorkreis 98 in den Wechselzustand umschultet, in dem ein logisches Signal I an dessen Ausgang erscheint Dieses logische Signal 1 wird dem Eingang b des OR-Gattcrs 99 zugeleitet und erscheint als logisches Signal t an dessen Ausgang, um dem Rückstelleingang in beider Zeitglieder 87 und 88 zugeleitet zu werden, so daß beim Ausschalten des Schalters 35 ein Rückstellen dieser Zeitglieder erfolgt

Wie bereits erläutert, verhindert dos Zeitglied 70 das Bilden von logischen Signalen für zu hohe oder zu niedrige gefederte Masse für eine gewisse Zeitdauer, die im Ausführungsbeispiel 8 Sekunden betragt Die Ausgangssignale einer Frequenz von 128 Hertz, die von dem integral integrierten Oszillatorkreis durch den prOgrSnfiTiicrtcn ^,eiigeuer gciicicrt ünu VOn ueiii *" binären Zähler gezahlt werden, erreichen einen Wert von 1024 ui 8 Sekunden, um die gewünschte Zeitverzögerung zu bewirken. Da die Verzögerungszeit durch die Lange der Zeit bedingt ist, die der binäre Zahler zum Erreichen der notwendigen Zählwerte benötigt, muß der binäre Zfihler auf Null zurückgestellt werden, sobald die gefederte Masse sich wieder imvorgegebenen Pegelbereich befindet, damit die vorgegebene Zeitverzögerung auch aufrechterhalten wird, wenn die gefederte Masse durch -schnell aufeinanderfol- .w grnde Abweichungen sich außerhalb des Pegelbereichs bewegt. Aus diesem Grunde wurde ein bestimmter programmierter Zeitgeber (MC-14541) ausgewählt, bei dem der zugeordnete binäre Zähler jedesmal durch ein logisches Singal 1 auf Null zurückgestellt wird, das durch das AND-Gatter 67 gebildet wird, wenn sich die gefederte Masse innerhalb des Pegelbereichs befindet Dieses Signal wird dem Eingang des binären Zählers zugeleitet Selbstverständlich sind abgewandelte Verfahren zur Bewirkung der Zeitverzögerung und zur Rückstellung der dafür erforderlichen Vorr^tung möglich.

Ein Kondensator 102 schützt vor voriJbergenenden Störungen; eine Zenerdiode 103 regelt die Batteriespannung auf eine den übrigen Elementen der Steuereinrichtung verträgliche Spannung, beispielsweise 9 Volt Dioden 78 und 79 (Fi g. 2) sind als frei laufende Dioden vorgesehen und verhindern Schaden durch übermäßige Abschaltspannungen beim Stromloswerden der Spulen 33 und 43.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

5$

60

65

Claims

Patentanspruch:
Elektronische Steuereinrichtung für die Niveauregelung von Kraftfahrzeugen, die das Niveau der gefederten Masse des Fahrzeugs unabhängig von s dessen statischer Belastung innerhalb eines vorgegebenen Sollbereichs hält, mit einem Meßwertgeber enthaltenden Eingangs-Steuerkreis, der ein erstes logisches Signal liefert, wenn sich die gefederte Masse oberhalb des Sollbereichs befindet, und ein anderes zweites logisches Signal liefert, wenn sich die gefederte Masse unterhalb des Sollbereichs befindet, mit einem auf die logischen Signale des Eingangs-Steuerkretses ansprechenden Ausgangs-Steuerkreis, der einen Steuerbefehl zum Anheben \s der gefederten Masse abgibt, wenn und solange diese sich statisch unterhalb des Sollbereichs befindet, und der einen Steuerbefehl zum Absenken der gefederten Masse abgibt, wenn und solange diese sieüs statisch oberhalb des SoUbereichs befifidei, und mit einem die dynamischen Niveauänderungen ausfilternden ersten Zeitglied, das die Weiterleitung der vom Eingangs-Steuerkreis gebildeten logischen Signale an den Ausgangs-Steuerkreis von ihrem Erscheinen ab für eine vorgegebene Zeit verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangs-Steuerkreis (NAND-Gatter 65 und 69 und Umkehrkreise 74 und 75) für den Steuerbefehl zum Anheben und den Steuerbefehl zum Absenken der gefederten Masse jeweils ein eigenes » zweites Zei:jlied (87 bzw. 88) zugeordnet ist, daß die ersten und zweiten Zeitglieder (70, 87 und 88) mit handelsüblichen Zeitgebern versehen sind, die einen die Impulse eines Oszillators zahlenden Binärzähler enthalten, daß der Binärzähler aes ersten Zeitgliedes (70) durch den Signahvechsel an seinem Eingang auf Null zurückgestellt wird, wenn die gefederte Masse in den vorgegebenen Sollbereich zurückkehrt, daß die zweiten Zeitglieder (87, 88) jeden Steuerbefehl unabhängig von den vom Eingangs-Steuerkreis (op- *o tischer Koppler 5C) gelieferten logischen Signalen nach einer vorgegebenen Zeit beenden, die größer ist als die größte zum Erreichen des Sollbereichs normalerweise erforderliche Zeit, und daß ein Rückstellkreis (Schalter 35 bis OR-Gatter 99) vorgesehen ist, durch den die Binärzähler der zweiten Zeitglieder (87 und 88) beim öffnen und/oder Schließen eines Schalters (35) auf Null zurückgestellt werden.
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Steuereinrichtung für die Niveauregelung von Kraftfahrzeugen, die das Niveau der gefederten Masse des Fahrzeugs unabhängig von dessen statischer Beladung innerhalb eines vorgegebenen SoUbereichs hält, mit einem Meßwertgeber enthaltenden Eingangs-Steuerkreis, der ein erstes logisches Signal liefert, wenn sich die gefederte Masse oberhalb des SoUbereichs befindet, ^Ml und ein anderes zweites logisches Signal liefert, wenn sich die gefederte Masse unterhalb des SoUbereichs befindet, mit einem auf die logischen Signale des Eingangs-Steuerkreises ansprechenden Ausgangs-Steuerkreis, der einen Steuerbefehl zum Anheben der ⁶* gefederten Masse abgibt, wenn und solange diese sich statisch unterhalb des Sollbereichs befindet, und der einen Steuerbefehl zum Absenken der gefederten Masse abgibt, wenn und solange diese sich statisch oberhalb des SoUbereichs befindet, und mit einem die dynamischen Niveauänderungen ausfilternden ersten Zeitglied, das die Weiterleitung der vom Eingangs-Steuerkreis gebildeten logischen Signale an den Ausgaiigs-Steuerkreis von ihrem Erscheinen ab für eine vorgegebene Zeit verhindert.
Eine derartige Steuereinrichtung ist beispielsweise durch die DE-AS 20 46 841 bekannt
Es wird durch diese Ausbildung ein genaues Erfassen der jeweiligen Betriebsbedingung unter Einhalten eines engen Sollbereichs ermöglicht Da die Steuereinrichtung aber Steuerbefehle so lange liefert wie sich die gefederte Masse außerhalb des SoUbereichs befindet, bleiben dann, wenn eine Störung innerhalb der Niveauregelung oder äußere Einflüsse die Rückkehr der gefederten Masse in den Soilbereich verhindern, die Steuerbefehle dauernd bestehen, d. h, daß die Steuereinrichtung unnötig für längere Zeit wirksam ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Steuereinrichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß zweckloser Energieverbrauch und Abnutzung vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs herausgestellten Merkmale gelöst.
Ein Ausführungsbeispie! der Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild in Blockdarstellung einer Ausführungsform einer Steuereinrichtung nach der Erfindung,
F i g. 2 einen Teil der Niveauregelung, die von den Ausgängen der Steuereinrichtung gemäß F i g. 1 gesteuert wird,
Fig.3 eine Darstellung zweier Stoßdämpfer mit zugeordneter Luftfeder, die zusätzlich zur normalen Fahrzeugfederung vorgesehen und in die Niveauregelung eingegliedert sind, und
Fig.4 eine Niveauregelung mit einem optischen Abfühler.
Gleiche Bauteile haben in den einzelnen Figuren gleiche Bezugszeichen erhaltea !n den Fig. 1 und 2 ist Masse mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet.
Die in F i g. 3 dargestellten, aus Teleskop-Stoßdämpfern und Luftfedern bestehenden Federbeine 12 und 13 sind von üblichem Aufbau und zur Eingliederung in eine Niveauregelung geeignet.
Jedes dieser Federbeine enthält ein oberes Anschlußstück 14, das mit einem Bodenrahmen des nicht dargestellten Fahrzeugkörpers, der die gefederte Masse des Fahrzeugs darstellt, verbunden ist und ein unteres Anschlußstück 15. das beispielsweise mit der ungefederten Masse des Fahrzeugs in Form des Hinterachsgehäuses verbunden ist.
Die Federbeine 12 und 13 sind zusätzliche Federelemente zu den nicht dargestellten Haupttragfedern, die eine vorgegebene Bodenfreiheit des Fahrzeugkörpers bei Normalbelastung gewährleisten.
Zum Einhalten der vorgegebenen Bodenfreiheit bei sich ändernder Belastung wird der Druck in einer L uftkammer 16 jedes der Federbeine 12 und 13 geändert.
Die Luftkammer 16 liegt zwischen einem Schutzrohr 17, das oben durch eine Kappe 18 verschlossen ist, und dem Außenumfang eines Stoßdämpferzylinders
19. Im Ausführungsbeispiel enthält das Federbein eine Kolbenstange 20, wobei die Luftkammer 16 am einen Ende durch einen Rollbalg 21 verschlossen ist, dessen oberes Ende mit dem Schutzrohr 17 durch einen Spannring 22 und dessen anderes Ende am Außenumfang des Stoßdämpferzylinders 19 mit einem nicht dargestellten gleichen Spannring