DE3917458A1 - Niveauregeleinrichtung fuer fahrzeuge - Google Patents

Niveauregeleinrichtung fuer fahrzeuge

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Description

Die Erfindung betrifft eine Niveauregeleinrichtung für Fahrzeuge mit Luftfedern durch die eine Fahrzeugzelle gegenüber mindestens einer Fahrzeugachse abgefedert ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Niveauregeleinrichtung ist durch die DE-OS 30 31 453 vorbekannt.
Wenn bei Einrichtungen der vorbekannten Art das üblicherweise elektrisch betätigbare Absperr- oder Wegeventil, das gewöhnlich über ein Druckleitung direkt mit der Luftfeder verbunden ist als Sitzventil in der Art ausgebildet ist, daß der Luftdruck der Luftfeder als Schließdruck auf das Sitzventil wirkt, dann wird in vorteilhafter Weise verhindert, daß dynamisch bedingte Druckänderungen durch Einfedern der Luftfeder ein unbeabsichtigtes Öffnen des Wegeventils verursachen können.
Dies bedingt jedoch, daß zum Öffnen des Sitzventils durch die elektrische Betätigungseinrichtung eine Kraft aufzubringen ist, mit der ein maximaler Schließ­ druck, entsprechend eines maximalen Luftfederdruckes, zuzüglich der Kraft einer üblicherweise vorhandenen Ventilschließfeder, überwunden werden muß. Es ist allgemein bekannt, daß bei Einrichtungen der vorer­ wähnten Art ein schnelles Ansprechen bei Niveaurege­ lungen nur über ein entsprechendes Durchlaßvermögen des erwähnten Sitzventils zu erreichen ist. Die Erweiterung des Durchlaßquerschnittes des Sitzventils hat jedoch insofern seine Grenzen, als mit der Erwei-­ terung auch die zum Öffnen des Sitzventils benötigte Kraft überproportional ansteigt. Dies führt in nach­ teiliger Weise zu relativ großen Bauteilen der elek­ trischen Betätigungseinrichtung des Ventils.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu verbes­ sern, daß im Vergleich mit der eingangs erwähnten Einrichtung die von der elektrischen Betätigungsein­ richtung zu erbringende Kraft zum Öffnen des Sitzven­ tils weitgehend unabhängig von dem das Sitzventil belastenden Schließdruck zu gestalten, so daß die Bauteile der elektrischen Betätigungseinrichtung des Sitzventils kleinvolumig und dessen Durchlaßquer­ schnitt relativ groß ausgebildet werden können.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch eine klein­ volumige Ausbildung der elektrischen Betätigungsein­ richtung eine Gewichtsreduzierung und eine günstigere Ausnutzung des am Fahrzeug für das Wegeventil zur Verfügung stehenden engen Bauraumes möglich ist.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Niveauregeleinrichtung mit einem als Sitzventil ausgebildeten Wegeventil zum Füllen und Entleeren einer Luftfeder,
Fig. 2 eine Einrichtung gemäß Fig. 1, zusätzlich mit einem Druckschalter.
Die Einrichtung ist dafür vorgesehen, beladungsbeding­ ten Niveauabweichungen oder gewollten Sollniveauverän­ derungen durch Füllen oder Entleeren der Luftfederung auszugleichen.
Die Fig. 1 zeigt eine Luftfederung, die stellvertretend durch nur eine Luftfeder (1) dargestellt ist, welche wahlweise über eine steuerbare Ventileinrichtung (2, 3) mit einem Auslaß (4) zur Atmosphäre, oder mit einer Druckmittelquelle (5), verbindbar, oder gegenüber der Atmosphäre und der Druckmittelquelle (5) absperrbar ist.
Die Ventileinrichtung (2, 3) weist ein als Luftfeder­ ventil dienendes erstes Wegeventil (2) auf, mit einem ersten pneumatischen Anschluß (6) der über eine erste Druckleitung (7) mit der Luftfeder (1) verbunden ist. Ein zweiter pneumatischer Anschluß (8) ist über eine zweite Druckleitung (9) mit einem ersten pneumatischen Anschluß (10) des zweiten Wegeventils (3) verbunden. Der Anschluß (10) kann von der in der Zeichnung dargestellten Sperrstellung heraus durch das Wegeven­ til (3) mit der Druckmittelquelle (5) oder mit dem Auslaß (4) zur Atmosphäre verbunden werden.
Zum Messen des Abstandes zwischen der Fahrzeugzelle und der Fahrzeugachse ist eine Wegmeßeinrichtung (11) vorgesehen, mit einem Signalausgang (12), der über eine elektrische Leitung (13) mit einem ersten Signal­ eingang (14) einer elektronischen Steuereinrichtung (15) verbunden ist. Der erste Signaleingang (14) kann auch aus mehreren mit elektrischen Leitungen (13) verbundenen Signaleingängen gebildet sein. Die elek­ tronische Steuereinrichtung (15) weist einen elek­ trischen Steuerausgang (16) auf, der über eine elektrische Leitung (17) mit einem elektrischen Steuereingang (18) des ersten Wegeventils (2) ver­ bunden ist. Die elektronische Steuereinrichtung (15) weist weitere elektrische Steuerausgänge (19) und (20) auf, die über elektrische Leitungen (27) und (28) mit elektrischen Steuereingängen (21) und (22) des zweiten Wegeventils (3) verbunden sind.
Das Wegeventil (2) weist eine als Magnetventil ausge­ bildete elektrische Betätigungseinrichtung (23) auf, mit der ein Sitzventil (24, 25), das aus einem Ventil­ körper (24) und einem Ventilsitz (25) gebildet ist, in die Offenstellung bewegbar ist. Das Sitzventil (24, 25) wird durch den in Schließrichtung auf den Ventil­ körper (24) wirkenden Druck der Luftfeder (1) und die Kraft einer Ventilschließfeder (26) in der Schließ­ stellung gehalten.
Gleiche Einrichtungsgegenstände der Fig. 1 und 2 sind mit gleichen Positionszeichen versehen.
Die Fig. 2 zeigt, zusätzlich zu der Einrichtung gemäß Fig. 1, einen Druckschalter (30), der über einen pneumatischen Anschluß (31) und einer Druckleitung (32) mit der Druckleitung (9) verbunden ist. Der Druckschalter (30) hat einen elektrischen Signalaus­ gang (33) der über eine elektrische Leitung (34) mit einem zweiten elektrischen Signaleingang (35) einer elektrischen Steuereinrichtung (29) verbunden ist.
In der Einrichtung gemäß Fig. 2 hat der Sensor (11) nur die Aufgabe die Niveaulage zu erkennen, während für die Information ob eine Druckunterstützung durch den Hilfsdruck erforderlich ist, der Druckschalter (30) zuständig ist.
Die Wirkungsweise der Einrichtung gemäß Fig. 1 ist wie folgt:
Niveau heben
Ein beladungsbedingtes Einfedern der Luftfeder (1) hat zur Folge, daß die Fahrzeugzelle auf ein Niveau abgesenkt wird, daß unterhalb eines vorgegebenen Sollniveaus liegt. Die Wegmeßeinrichtung (11) regi­ striert diese Niveauveränderung, die über den ersten Signaleingang (14) der elektronischen Steuereinrich­ tung (15) zugeführt wird. Die Vergleichseinrichtung der elektrischen Steuereinrichtung (15) erkennt durch Vergleich des Ausgangssignals der Wegmeßeinrichtung (11) mit dem gespeicherten Sollniveau, daß eine Niveauveränderung gegeben ist, die durch Füllen der Luftfeder (1) auf das Sollniveau zurückzuführen ist. Durch entsprechende Steuersignale an den Steueraus­ gängen (19) und (20) der elektronischen Steuereinrich­ tung (15) wird das Wegeventil (3) in eine Schaltstel­ lung bewegt, in der der Anschluß (8) des Wegeventils (2) mit der Druckmittelquelle (5) verbunden ist.
Gleichzeitig wird durch ein Steuersignal am Steueraus­ gang (16) der elektronischen Steuereinrichtung (15) über den Steuereingang (18) die elektrische Betäti­ gungseinrichtung des Wegeventils (2) aktiviert, wodurch der Ventilkörper (24) mit Unterstützung des auf ihn in Öffnungsrichtung des Sitzventils (24, 25) wirkenden Druckes der Druckmittelquelle (5) von dem Ventilsitz (25) abgehoben wird. Die Luftfeder ist nunmehr über die Druckleitungen (7) und (9) so lange mit der Druckmittelquelle (5) verbunden, bis die Fahrzeugzelle durch Füllen der Luftfeder (1) das Sollniveau erreicht hat. Danach werden von der elek­ tronischen Steuereinrichtung (15) die Wegeventile (2) und (3) wieder in die Sperrstellung zurückgeschaltet.
Niveau senken
Durch Entladen der Fahrzeugzelle wird diese auf ein Niveau angehoben, das oberhalb des vorgegebenen Sollniveaus liegt. Zum Absenken auf das Sollniveau wäre ein Entlüften der Luftfeder (1) erforderlich.
Es wird vorausgesetzt, daß die elektrische Betäti­ gungseinrichtung (23) hinsichtlich ihrer Baugröße so beschaffen ist, daß ein Öffnen des Sitzventils (24, 25) nur möglich ist, wenn in Öffnungsrichtung des Sitzventils (24, 25) auf den Ventilkörper (24) ein Hilfsdruck zur Unterstützung der Öffnungskraft der elektrischen Betätigungseinrichtung (23) wirksam ist. Es wird weiterhin vorausgesetzt, daß ein solcher Hilfsdruck bei Beginn des Entlüftungsvorganges nicht vorhanden ist.
Nachdem die Vergleichschaltung der elektrischen Steuereinrichtung (15) durch ein erstes Ausgangssignal der Niveaumeßeinrichtung (11) erkannt hat, daß die Luftfeder (1) zwecks Herstellung des Sollniveaus zu entleeren ist, wird das Wegeventil (3) so geschaltet, daß die Druckleitung (9) mit dem Auslaß (4) zur Atmosphäre verbunden ist. Gleichzeitig oder in vor­ teilhafter Weise dem Schalten des Wegeventils (3) voreilend, wird die elektrische Betätigungseinrichtung (23) des Wegeventils (2) aktiviert, um das Sitzventil (24, 25) zu öffnen. Der auf den Ventilkörper (24) in Schließrichtung des Sitzventils (24, 25) wirkende Druck der Luftfeder (1) verhindert jedoch ein Öffnen des Sitzventils (24, 25). Hierdurch kann ein zweites Signal der Niveaumeßeinrichtung (11), das einer Niveauänderung, bzw. einer Änderung des ersten Signals entsprechen würde, nicht erfolgen, da wegen des nicht geöffneten Sitzventils (24, 25) eine Niveauänderung nicht stattfinden kann.
Bei Auftreten des ersten Signals und Ausbleiben des zweiten Signals veranlaßt die elektronische Steuerein­ richtung (15) das Wegeventil (3) eine Schaltstellung einzunehmen, in der die Druckmittelquelle (5) über die Druckleitung (9) mit dem zweiten Anschluß (8) des Wegeventils (2) verbunden ist. Hierdurch wird der Ventilkörper (24) gegen den Druck der Luftfeder (1) und der Kraft der Ventilfeder (26) mit einem Hilfs­ druck zur Unterstützung der elektrischen Betätigungs­ einrichtung (23) zum Öffnen des Sitzventils (24, 25) beaufschlagt.
Der Ventilkörper (24) könnte auch über einen anderen, nicht dargestellten Anschluß des Wegeventils (2) mit dem Hilfsdruck beaufschlagt werden. Die zu beauf­ schlagende Fläche des Ventilkörpers (24) wäre dann z.B. als Ringfläche ausgebildet, die eine Druckkammer des Wegeventils (2) abschließen würde.
Das Öffnen des Sitzventils (24, 25) wird von der Niveaumeßeinrichtung (11) z.B. durch Differenzbildung eines das vorhandene Niveau wiedergebenden Signals als Niveauänderung erkannt und als zweites Signal der elektrischen Steuereinrichtung (15) zugeleitet. Die elektrische Steuereinrichtung (15) veranlaßt daraufhin das Wegeventil (3) eine Schaltstellung einzunehmen in der die Luftfeder (1) über die Leitungen (7) und (9) und über das geöffnete Wegeventil (2) mit dem Auslaß (4) zur Atmosphäre verbunden ist. Bei Erreichen des Sollniveaus werden die Wegeventile (2) und (3) der elektrischen Steuereinrichtung (15) wieder in die Sperrstellung zurückgeschaltet.
Das Auftreten des ersten Signals und damit in Verbin­ dung das Auftreten des zweiten Signals bedeutet, daß nach vorangegangenem Niveauregelvorgang ein Hilfsdruck in der Druckleitung (9) geblieben ist. Ein Öffnen des Sitzventils (24, 25) im Sinne des vorerwähnten Zu­ schaltens der Druckmittelquelle (5) vor dem Entleeren der Luftfeder (1) erfolgt daher nicht.
Die Wirkungsweise der Einrichtung gemäß Fig. 2 ist wie folgt:
Das Anheben der Fahrzeugzelle auf das Sollniveau erfolgt so, wie es unter der Wirkungsweise der Ein­ richtung gemäß Fig. 1 beschrieben ist.
Niveau senken
Mit der Einrichtung gemäß Fig. 2 wird berücksichtigt, daß nach Beendigung eines Niveauänderungsvorganges in der Druckleitung (9) ein Restdruck vorhanden sein kann, der auch der Druckhöhe des Hilfsdruckes ent­ sprechen könnte. Der dem Hilfsdruck entsprechende Restdruck in der Druckleitung (9) bewirkt ein Schließen des Druckschalters (30). Durch ein dem entsprechendes elektrisches Signal, das vom Druck­ schalter (30) über den Signalausgang (33) und den zweiten Signaleingang (35) der elektrischen Steuer­ einrichtung (29) übermittelt wird, erkennt die elek­ trische Steuereinrichtung (29) das Vorhandensein des zum Öffnen des Sitzventils (24, 25) erforderlichen Hilfsdruckes, so daß ein in diesem Falle unnötiges Umschalten des Wegeventils (3) auf die Druckmittel­ quelle (5), zur Erzeugung des Hilfsdruckes, verhindert wird. Bei Ausbleiben des elektrischen Signals des Druckschalters (30) registriert die elektrische Steuereinrichtung (29), daß kein Hilfsdruck vorhanden ist. Als Folge davon erfolgt die Beaufschlagung des Ventilkörpers (24) mit dem Hilfsdruck durch Zuschalten der Druckmittelquelle (5).
Es ist auch denkbar, daß das Wegeventil (3) nach Zuschalten der Druckmittelquelle (5) zur Erzeugung des Hilfsdruckes mit einer zeitlichen Vorgabe geöffnet bleibt, wobei die Öffnungszeit so zu wählen ist, daß mit Sicherheit der Hilfsdruck zum Öffnen des Sitzven­ tils (24, 25) in der Druckleitung (9) hergestellt ist. Danach würde sich dann das Wegeventil (3) zum Entlee­ ren der Luftfeder (1) in eine Schaltstellung bewegen, in der der Auslaß (8) mit dem Auslaß (4) zur Atmo­ sphäre verbunden ist.
Das in der elektronischen Steuereinrichtung ((15) in Fig. 1 und (29) in Fig. 2) gespeicherte Sollniveau kann auch veränderbar sein, so daß eine willkürliche Veränderung des Niveaus der Fahrzeugzelle erfolgen könnte.

Claims (7)

1. Niveauregeleinrichtung für Fahrzeuge mit Luftfe­ dern, durch die eine Fahrzeugzelle gegenüber mindestens einer Fahrzeugachse abgefedert ist, mit folgenden Merkmalen:
  • a) es ist eine Niveaumeßeinrichtung vorgesehen, deren Ausgangssignal dem Abstand der Fahrzeug­ zelle von der Fahrzeugachse entspricht;
  • b) es ist eine elektrische Steuereinrichtung vorgesehen, mit gespeichertem Sollniveau und einer Vergleichseinrichtung, die zum Vergleich des Ausgangssignals der Niveaumeßeinrichtung mit dem Sollniveau dient;
  • c) es ist eine mit Steuerausgangssignalen der elektronischen Steuereinrichtung elektrisch betätigbare Ventileinrichtung vorgesehen, mit der die Luftfedern zum Auffüllen mit einer Druckmittelquelle und zum Entleeren mit einem Auslaß zur Atmosphäre verbindbar sind;
  • d) die Ventileinrichtung weist einen ersten pneumatischen Anschluß auf, der mit dem Druck der Luftfeder beaufschlagt ist;
  • e) die Ventileinrichtung weist einen zweiten pneumatischen Anschluß auf, der mit dem Druck der Druckmittelquelle beaufschlagbar und mit einem Auslaß zur Atmosphäre verbindbar ist;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
  • f) die Ventileinrichtung weist ein als Steuer­ ventil ausgebildetes Wegeventil in der Art eines Rückschlagventils auf, mit einem Ven­ tilkörper und einem Ventilsitz, wobei der Ventilkörper in Schließrichtung auf den Ven­ tilsitz mit dem Druck der Luftfeder und der Kraft einer Ventilschließfeder beaufschlagt und in Öffnungsrichtung von der elektrischen Betätigungseinrichtung von dem Ventilsitz abhebbar ist;
  • g) zum Entleeren der Luftfeder (1) ist der Ven­ tilkörper (24), entgegen dem Druck der Luft­ feder (1) und der Kraft der Ventilschließfeder (26), mit einem Hilfsdruck zur Unterstützung der elektrischen Betätigungseinrichtung (23) zum Öffnen des Sitzventils (24, 25) beauf­ schlagbar;
  • h) die Beaufschlagung des Sitzventils (24, 25) mit dem Hilfsdruck ist durch ein durch das Öffnen des Sitzventils (24, 25) erzeugbares elektri­ sches Signal aufhebbar.
2. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (24) durch eine Verbindung des zweiten pneumatischen An­ schlusses (8) der Ventileinrichtung (2, 3) mit der Druckmittelquelle (5) mit dem Hilfsdruck beauf­ schlagbar ist.
3. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • a) die Beaufschlagung des Ventilkörpers (24) mit dem Hilfsdruck ist durch ein der elektrischen Steuereinrichtung (15) über einen ersten Signaleingang (14) zuführbares erstes Ausgangs­ signal der Niveaumeßeinrichtung (11), das einer Niveauhöhe oberhalb des Sollniveaus entspricht, auslösbar;
  • b) die Beaufschlagung des Ventilkörpers (24) mit dem Hilfsdruck ist durch das erste Ausgangs­ signal der Niveaumeßeinrichtung (11) und einem der elektrischen Steuereinrichtung (15) über den ersten elektrischen Signaleingang (14) zuführbares zweites Ausgangssignal der Niveau­ meßeinrichtung (11), das einer Veränderung des ersten Ausgangssignals der Niveaumeßeinrichtung (11) entspricht, aufhebbar.
4. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 3, gekenn­ zeichnet durch folgende Merkmale:
  • a) es ist eine elektronische Steuereinrichtung (29) vorgesehen, die den ersten Signaleingang (14) und einen zweiten elektrischen Signal­ eingang (35) aufweist, über den der elektri­ schen Steuereinrichtung (29) ein elektrisches Signal zuführbar ist, das durch einen dem Hilfsdruck entsprechenden Druck am zweiten Anschluß (8) des ersten Wegeventils (2) aus­ lösbar ist;
  • b) die Beaufschlagung des Ventilkörpers (24) mit dem Hilfsdruck ist auslösbar wenn am ersten Signaleingang (14) der elektronischen Steuer­ einrichtung (29) das erste Ausgangssignal der Niveaumeßeinrichtung (11) und am zweiten Signaleingang (35) kein Signal ansteht.
5. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 4, gekenn­ zeichnet durch folgende Merkmale:
  • a) es ist ein mit einem dem Druck des zweiten Anschlusses (8) des ersten Wegeventils (2) entsprechenden Druck beaufschlagbarer Druck­ schalter (30) vorgesehen;
  • b) der Druckschalter (30) weist einen elektrischen Signalausgang (33) auf, an dem durch einen dem Hilfsdruck entsprechenden Druck am zweiten Anschluß (8) des ersten Wegeventils (2) ein elektrisches Signal erzeugbar ist;
  • c) der elektrische Signalausgang (33) des Druck­ schalters (30) ist über eine elektrische Leitung (34) mit dem zweiten Signaleingang (35) der elektronischen Steuereinrichtung (29) ver­ bunden.
6. Niveauregeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ausgangssignal der Niveaumeßeinrichtung (11) zum Erkennen des Schalt­ zustandes des Sitzventils (24, 25) dient.
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