DE3917458A1 - Niveauregeleinrichtung fuer fahrzeuge - Google Patents
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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:
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.
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.
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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