DE3300457A1

DE3300457A1 - Reifendruck-regeleinrichtung

Info

Publication number: DE3300457A1
Application number: DE19833300457
Authority: DE
Inventors: Werner 7014 Kornwestheim Stumpe
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-01-08
Filing date: 1983-01-08
Publication date: 1984-07-12
Also published as: DE3300457C2

Description

Riefendruck-Reaeleinrichtuna
Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Reifendruck-Regeleinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach der Gattung des Anspruchs 1.
Bei einer bekannten Reifendruck-Regeleinrichtung dieser Art (DE-OS 31 08 247) ist das Steuerventil als Druckregel- oder Druckreduzierventil mit einstellbarer Federkraft ausgebildet. Durch mechanisches Einstellen der Federkraft wählt der Fahrer gestuft oder stufenlos den gewünschten Reifendruck vor, der von dem Druckeinstellventil nach Verbinden der Drucke in stelleitung mit den Reifen in diesen eingestellt wird.
Der eingestellte Druck wird mittels eines Manometers in der Druckeinstelleitung angezeigt. Da das Druckeinstellventil ein pneumatisch gesteuertes Relaisventil ist, dessen Steuerdruck entsprechend dem Ausgangsdruck des Steuerventils eingestellt ist, erfolgt die Druckeinstellung bzw. die Druckänderung in den Reifen durch das Druckeinstellventil immer mit einem annähernd konstanten Ausgangsdruck, unabhängig von dem jeweils herrschenden Druckniveau. Das bedeutet, daß Reifendruckänderungen nicht mit optimalen Druckausgleichsquerschnitten im Druckeinstellventil durchgeführt werden und damit auch für kleine Druckänderungen auf hohem Druckniveau relativ lange Änderungszeiten benötigt werden.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Reifendruck-Regeleinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß bei jeder durchzuführenden Druckänderung maximale Offnungsquerschnitte im Druckeinstellventil zur Verfügung gestellt werden und damit die Druckanpassung in kürzester Zeit durchgeführt werden kann. Die zu erwartende Druckeinstel zeit auf den neu vorgegebenen Reifendruck wird unter Berücksichtigung eingespeicherter Daten, wie Gaskonstante, Luftvolumen, Dichte und ggf. unter Berücksichtigung weiterer gemessener Zustandsgrößen, wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeuglast und Reifentemperatur, berechnet und selbsttätig eingestellt.
Für die berechnete Reifendruckeinstellzeit wird die Belüftung oder Entlüftung der Reifen mit maximalem Öffnungsquerschnitt im Druckeinstellventil durchgeführt, so daß jeder Druckänderungsvorgang mit größtmöglichem Luftdurchsatz erfolgt.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Reifendruck-Steuereinrichtung möglich.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich insbesondere aus Anspruch 3. Vor und nach der Druckeinstellzeit, in welcher eine Druckänderung mit maximalem Öffnungsquerschnitt des Druckeinstellventils durchgeführt wird, wird eine Prüfung des Istdrucks und ein Sollwert/Istwert-Vergleich durchgeführt. Diese Prüfung erfolgt im statischem Zustand (Strömungsgeschwindigkeit der Druckluft in der Druckeinstelleitung ist Null) und ist daher sehr genau.
Je nach Ergebnis des Soll-/Istwert-Vergleichs wird der Reifendruckänderungsvorgang beendet oder eine weitere angepaßte Reifendruckeinstellzeit errechnet, in welcher wiederum die erforderliche Restreifendruckänderung mit größtm7¢ichem Öffnungsquerschnitt im Druckeinstellventil durchgeführt wird. Durch diese Maßnahmen wird der vorgewählte neue Reifendruck mit einer geringstmöglichen Zahl an Zwischenprüfungen erzielt, was zu einer weiteren Verkürzung des Reifendruckänderungsvorgangs beiträgt,und gleichzeitig der vorgegebene Reif endruck sehr exakt eingestellt.
Zeichnung Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeipiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Reifendruck-Regeleinrichtung für ein Nutzfahrzeug, Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Steuervorrichtung der Reifendruck-Regeleinrichtung in Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Drucks PR im Reifen, des Drucks PM am Druckmesser und des Erregerstroms i für die Magneterregerwicklung eines Steuerventils in der Reifendruck-Regeleinrichtung gemäß Fig. 1, und zwar für einen Reifendruckerhöhungs- und einen Reifendruckreduziervorgang.
Beschreibunq des Ausführunqsbeispiels Die Reifendruck-Regeleinrichtung hat einen Kompressor 10, der über einen Druckbegrenzer 11, einen Vorratsbehälter 12 mit Druckluf. versorgt. Der Vorratsbehälter 12 ist über ein Druckeinstellventil 13, das als pneumatisch gesteuertes Relaisventil ausgebildet ist, mit einer Druckeinstelleitung 14 verbunden. Die Druckeinstelleitung ist von einem Achsventil 15 abgeschlossen. Das Achsventil 15 weist im Ausführungsbeispiel ein pneumatisch gesteuertes Relaisventil 16 und ein das Relaisventil 16 steuerndes 3/2-Wege-Magnetventil 17 auf. Das Relaisventil 16 verbindet je nach Schaltzustand des 3/2-Wege-Magnetventils 17 eine zu den Reifen 19 bzw. 20 einer Achse führende Druckluftleitung 18 mit der Druckeinstelleitung 14 oder unmittelbar mit Atmosphäre. Die Reifen 19, 20 sind in bekannter Weise über jeweils einen Absperrhahn 21 bzw. 22, ein Radventil 23 bzw. 24 mit Drosselstelle 25 bzw. 49 und eine Drehabdichtung 26 bzw. 27 mit der Druckluftleitung 18 verbunden. Aufbau und Wirkungsweise der Radventile 23 und 24 sind in der DE-OS 31 48 729 ausführlich beschrieben.
Das Druckeinstellventil 13 wird von einem Steuerventil 28 gesteuert, das als elektromagnetisch gesteuertes Relaisventil mit Entlastungsöffnung ausgebildet ist, Das Steuerventil 28 ist eingangsseitig mit einem Zusatz-Vorratsbehälter 29 und ausgangsseitig mit dem Steuereingang des Druckeinstellventils 13 verbunden. Der Zusatz-Vorratsbhälter 29 ist über ein Rückschlagventil 30 an dem Vorratsbehälter 12 angeschlossen. Mit dem Ausgang des Zusatz-Vorratsbehälter 29 ist auch der eine Anschluß des 3/2-Wege-Magnetventils 17 im Achsventil 15 verbunden, dessen anderer Arbeitsanschluß mit dem Steuereingang des Relaisventils 16 verbunden ist und dessen dritter Anschluß einen Entlüftungsausgang aufweist.
Die Magneterregerwicklung 31 des Steuerventils 28 ist ebenso wie die Magneterregerwicklung 32 des 3/2-Wege-Magnetventils 17 mit einer elektronischen Steuervorrichtung 33 verbunden. Zu der elektronischen Steuervorrichtung 33 sind außerdem noch der Ausgang eines mit der Druckeinstelleitung 14 verbundenen Druck-Istwertgebers 34 und der Ausgang eines Druck-Sollwertgebers 35 sowie die Ausgänge dreier Sensoren, eines Fahrzeuglast-Sensors 36, eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensors 37 und eines Reifentemperatur-Sensors 38 verbunden. Der Reifendruck-Sollwert kann am Druck-Sollwertgeber 35 mittels eines Wahlschalters 39 vor- gewählt werden. Außerdem ist die elektronische Steuervorrichtung mit einem Starttaster 40 und zur Stromversorgung mit einer Gleichspannungsquelle 41 verbunden.
Der Druck-Sollwertgeber 35 gibt außer einer elektrischen Sollspannung als Maß für den vorgegebenen Reifendruck noch einen Strom-Sollwert an die elektronische Steuervorrichtung 33, der einen Sollwert für den Erregerstrom bildet, welche der Magneterregerwicklung 31 des Steuerventils 28 zugeführt werden muß, um den vorgewählten Solldruck mittels des Steuerventils 28 in das Druckeinstellventil 13 einzusteuern.
Der Aufbau der elektronischen Steuervorrichtung 33 ist aus Fig. 2 ersichtlich. Die mit den Buchstaben a - h gekennzeichneten Anschlußpunkte der elektronischen Steuervorrichtung stimmen mit gleichbezeichneten in Fig. 1 überein. Die elektronische Steuervorrichtung 33 weist ein Rechenglied 42 auf, das aus dem Druck-Sollwert Psoll und dem Druck-Istwert Pi5t unter Berücksichtigung von eingegebenen Daten, wie Gaskonstante, vorhandenes Luftvolumen, Dichte,und den von den Sensoren 36 - 38 eingegebenen elektrischen Ausgangsgrößen eine Reifendruckeinstellzeit berechnet. Der Ausgang des Rechenglieds 42, an welchem die berechnete Reifendruckeinstellzeit t abnehmbar ist, ist mit einer Steuerlogik 43 verbunden. Die elektronische Steuervorrichtung 33 weist weiterhin einen Komparator 44 mit einem Äquivalenzausgang 441 und einem Antivalenzausgang 442 auf. Der eine Eingang des Komparators 44 ist über den Anschluß d mit dem Druck-Istwertgeber 34 und der andere Eingang über den Anschluß c mit dem Druck-Sollwertgeber 35 verbunden.
Die beiden Ausgänge 441 und 442 des Komparators 34 sind ebenfalls mit der Steuer logik 43 verbunden. An dem Anschluß d ist außerdem ein Differenzierglied 45 mit nachgeschaltetem Äquivalenzglied 46 angeschlossen, das ausgangsseitig mit der Steuerlogik 43 verbunden ist und bei einer zeitlichen Druckänderung von Null in der Druckeinstelleitung 14, wodurch ein statischer Druckzustand in der Druckeinstelleitung 14 charakterisiert ist, ein Ausgangssignal abgibt. Die Steuerlogik 43 steuert außerdem ein einstellbares Stromtor 47, mittels dessen der Erregerstrom für die Magneterregerwicklung 31 des Steuerventils 28 eingestellt werden kann. Außerdem betätigt die Steuerlogik 43 einen Ein- Ausschalter 43 für die Magneterregerwicklung 32 des 3/2-Wege-Magnetventils 17. Die Steuerlogik 43 wird mittels eines Startimpulses gestartet, der durch Betätigen des Starttasters 40 ausgelöst wird.
Bei Reifendruckanderung stellt der Fahrer den gewünschten neuen Reifendruck mittels des Wählschalters 39 ein und betätigt kurz den Starttaster 40.
Im folgenden sei angenommen, daß der vorgewählte neue Reifendruck höher als der bereits in den Reifen 19,20 herrschende Reifendruck ist.
Mit Schließen des Starttasters 40 wird die Steuerlogik 43 der Steuervorrichtung 33 betätigt. Diese schließt den Ein-Aus-Schalter 48 und steuert das Stromtor 47 maximal auf. Das Druckeinstellventil 13 verbindet damit die Druckeinstelleitung 14 mit dem Vorratsbehälter 12,und über das Achsventil 15 wird die Druckleitung 18 an die Druckeinstelleitung 14 angeschlossen. Der Druck in der Druckeinstelleitung öffnet die Radventile 23 und 24, so daß das gesamte Druckluftleitungssystem zwischen Vorratsbehälter 12 und Reifen 19,20 miteinander in Verbindung steht. Danach steuert die Steuerlogik 43 das Stromtor 47 soweit zu, bis die Druckluft-Strömungsge schwindigkeit in der Druckeinstelleitung 14 im wesentlichen Null ist. Diese Strömungsnullphase der Druckluft wird mittels des Druck-Istwertgebers 34 und dem Differenzierglied 45 mit nachgeschaltetem Äquivalenzglied 46 der Steuervorrichtung 33 festgestellt. Die zeitliche Druckänderung von Null signalisiert einen statischen Druckzustand in der Druckeinstelleitung 14 und damit die Strömungsgeschwindigkeit der Druckluft in der Druckeinstelleitung 14 von Null. Auf ein Ausgangssignal des Äquivalenzgliedes 46 hin gibt die Steuerlogik 43 ein Enable-Signal an den Komparator 44. Dieser vergleicht nunmehr den vom Druck-Istwertgeber 13 erfaßten Istdruck Pist in der Druckeinstelleitung 14 mit dem am Sollwertgeber 35 voreingestellten Druck-Sollwert Psoll Wie in Fig. 3 verdeutlicht, ist bei diesem Soll-/Istwert-Vergleich der Druck PM in der Druckeinstelleitung 14 gleich dem Druck PR in den Reifen 19,20. Da der vorgewählte Druck-Sollwert größer als der Druck-Istwert ist, tritt am Antivalenzausgang 442 des Komparartors 44 ein Ausgangssignal auf. Auf dieses Ausgangssignal hin gibt die Steuerlogik 43 ein Enable-Signal an das Rechenglied 42.
Diese berechnet aus dem Druck-Sollwert p5011 und dem Druck-Istwert PiSt und den bereits angegebenen weiteren Eingangsgrößen eine Reifendruckeinstellzeit, die erforderlich ist, um den momentanen Reif endruck auf den vorgewählten neuen Reifendruck zu erhöhen. Diese Reifendruckänderungszeit t wird der Steuerlogik 43 eingegeben. Die Steuerlogik 43 steuert nunmehr das Stromtor 47 schlagartig soweit auf, daß der Magneterregerwicklung 31 des Steuerventils 28 maximaler Erregerstrom zufließt und hält diesen Zustand des Stromtors 47 für die Dauer der berechneten Reifendruckeinstellzeit t.
Das Steuerventil 28 steuert das Druckeinstellventil 13 auf maximalen Öffnungsquerschnitt. Der Druck in inder Druckeinstelleitung 14 und der Druck in den Reifen ändern sich nach dem in Fig. 3 dargestellten zeitlichen Verlauf.
Nach Ablauf der Reifendruckeinstellzeit t steuert die Steuerlogik 43 das Stromtor 47 soweit zu, daß der Magneterregerwicklung 31 des Steuerventils 28 ein Erregerstrom zufließt, der dem über den Anschluß b in die Steuervorrichtung 33 eingegebenen Strom-Sollwert entspricht. Dieser Sollwert ist in dem oberen Diagramm der Fig. 3 mit "Soll 1" angegeben.
Gleichzeitig gibt die Steuerlogik 43 wiederum ein Enable-Signal an den Komparator 44 und ruft einen weiteren Soll-/Istwert-Vergleich ab. Stimmen Druck-Sollwert und Druck-Istwert überein, so tritt am Äquivalenzausgang 441 des Komparators 44 ein Signal auf. Auf dieses Ausgangssignal hin gibt die Steuerlogik 43 ein Schließsignal an das Stromtor 47 und ein Öffnungssginal an den Ein-Aus-Schalter 48. Die Magneterregerwicklungen 31 und 33 von Steuerventil 28 und 3/2-Wege-Magnetventil 17 werden stromlos,und sowohl das Druckeinstellventil 13 als auch das Achsventil 15 nehmen ihre in Fig. 1 dargestellte Grundstellung ein, in welcher die Druckeinstelleitung 14 abgeschlossen und die Druckleitung 18 entlüftet ist. Besteht bei dem vorgenannten Soll-/Istwert-Vergleich des Komparators 44 eine Differenz zwischen dem Druck-Sollwert und dem Druck-Istwert, so tritt am Antivalenzausgang 442 des Komparators 44 wiederum ein Ausgangssignal auf, worauf die Steuerlogik 43 den zuvor beschriebenen Funktionsablauf durchführt, d.h. Starten des Rechenglieds42, Berechnen einer neuen Reifendruckeinstellzeit, Aufsteuern des Stromtors 47 auf maximalen Erregerstrom und, nach Ablauf der neu berechneten Rest-Reifendruckeinstellzeit, das Auslösen eines neuen Soll-/Istwert-Vergleichs im Komparator 44.
Soll der Reifendruck auf einen niedrigeren Reifendruck eingestellt werden, so erfolgt der Reifendruckänderungsvorgang, wie aus Fig. 3 leicht abzuleiten ist, in gleicher Weise. Der neue Sollwert ist in Fig. 3 mit "Soll 2" bezeichnet. Der einzige Unterschied besteht darin, daß das Stromtor 47 für die Dauer der berechneten Reifendruckeinstellzeit t so eingestellt wird, daß der Magneterregerwicklung 31 des Steuerventils 28 minimaler Erregerstrom zufließt.
Dadurch wird von dem Steuerventil 28 im Druckeinstellventil 13 der größtmögliche Entlüftungsquerschnitt eingestellt.

Claims

Patentansprüche .k. Reifendruck-Regeleinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem pneumatisch gesteuerten als Relaisventil ausgebildeten Druckeinstellventil zur Reifendruckeinstellung, das über eine Druckeinstelleitung mit mindestens einem Reifen in -Verbindung steht, mit einem das Druckeinstellventil steuernden Steuerventil und mit einem an der Druckeinstelleitung angeschlossenen Druckmesser, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß das Steuerventil (28) als ein elektromagnetisch gesteuertes Relaisventil und der Druckmesser als ein eine elektrische Größe, vorzugsweise Spannung, ausgebender Druck-Istwertgeber (14) ausgebildet ist, daß ein manuell einstellbarer, mindestens eine elektrische Größe ausgebender Druck-Sollwertgeber (35) vorgesehen ist, daß eine elektronische Steuervorrichtung (33) einerseits mit dem Druck-Istwertgeber (34) und dem Druck-Sollwertgeber (35) und andererseits mit der Magnet- erregerwicklung (31) des Steuerventils (28) verbunden ist und daß die elektronische Steuervorrichtung (33) ein Rechenglied (42), das aus Druck-Sollwert (PsOll) und Druck-Istwert (Pist) eine Reifendruckeinstellzeit (t) berechnet, einen den Erregerstrom (i) für die Magneterreserwicklung (31) des Steuerventils (28) einstellendes steuerbares Stromtor (47) und eine Steuerlogik (43) aufweist, die das Stromtor (47) derart ansteuert, daß für die Dauer der Reifendruckeinstellzeit (t) die Magneterregerwicklung (31) bei Reifendruckerhöhung mit maximalem und bei Reifendruckreduzierung mit minimalem Erregerstrom (imax imin) beaufschlagt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mit dem Rechenglied (42) Sensoren (36 - 38) zur Erfassung von Fahrzeuggeschwindigkeit (v), Fahrzeuglast (L), und/oder Reifentemperatur (~) verbunden sind, deren elektrischer Ausgangsgrößen als Zusatzgrößen in die Berechnung der Reifendruckeinstellzeit (t) eingehen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerlogik (43) derart ausgebildet ist, daß sie nach einem Startsignal das Stromtor (47) kurzzei tig auf Abgabe des maximalen Erregerstroms (i x) einstellt und danach das Stromtor (47) soweit zusteuert, daß die Druckluft-Strömungsgeschwindigkeit in der Druckeinstelleitung (14) im wesentlichen Null ist, daß sie nach Ablauf der sich daran anschließenden Reifendruckeinstellzeit (t) das Stromtor (47) kurzzeitig auf Abgabe eines mit dem Druck-Sollwert vorgegebenen, diesen entsprechenden Erregerstrom-Sollwert (soll) einstellt und daß sie in der Strömungsnullphase und in der Erregerstrom-Sollwert-Einstellphase des Stromtors (47) jeweils eine Druck-Istwert-Messung und einen Druck-Sollwert/Istwert-Vergleich auslöst.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Detektion der Strömungsnullphase die Steuervorrichtung (33) ein am Ausgang des Druck-Istwertgebers (34) angeschlossenes Differenzierglied (45) mit nachgeschaltetem Äquivalenzglied (46) aufweist, das ausgangsseitig mit der Steuerlogik (43) verbunden ist und bei einer zeitlichen Druckänderung von Null (dp/dt=0) ein Ausgangs signal ausgibt.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuervorrichtung (33) einen Komparator (44) mit einem Äquivalenzausgang (441) und einem Antivalenzausgang (442) aufweist und daß der Komparator (44) eingangsseitig mit dem Druck-Sollwertgeber (35) und dem Druck-Istwertgeber (34) und ausgangsseitig mit der Steuerlogik (43) verbunden ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerlogik (43) derart ausgebildet ist, daß bei Auftreten eines Ausgangssignals am Äquivalenzausgang (441) des Komparators (44) am Stromtor (47) ein Schließsignal ansteht und bei Auftreten eines Ausgangssignals am Antivalenzausgang (442) des Komparators (44) einerseits ein Enable-Signal am Rechenglied (42) liegt und andererseits 5 ein Aussteuersignal für minimaler bzw. maximaler Erregerstromeinstellung ( imin' i ) an das Stromtor (47) gelegt wird, das für die Dauer der vom Rechenglied (42) ausgegebenen Reifendruckeinstellzeit (t) anliegt.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c ir g e k e n n z e i c h n e t daß die elektronische Steuereinrichtung (33) nach mehrmaliger Berechnung von Druckangleichvorgängen (Korrekturschritten) während eines Druckregelvorganges die Berechnungsparameter im Rechenglied (42) derart korrigiert, daß bei erneuter Druckänderung unter gleichen äußeren Bedingungen eine modifizierte Ansteuerzeit (t) der elektronischen Steuereinrichtung (33) zugeführt wird.