DE4014441C2 - Nivelliersystem für Kfz-Federungssysteme - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nivelliersystem zum Einstellen des Abstandes mindestens einer Kolbenzylinderanordnung eines hydropneumatischen Fahrzeug-Federungssystems aus einer je­ weiligen Ist-Hubstellung in eine vorbestimmte Soll-Hub­ stellung, wobei die Kolbenzylinderanordnung über eine Nivellierventil-Anordnung an eine Hydraulik-Druckleitung und eine Rücklaufleitung angeschlossen ist und mit einer durch einen Nivellierschalter aktivierbarem, elektrischen Schalteinrichtung, welche die Nivellierventil-Anordnung in Abhängigkeit von der Ist-Hubstellung derart an­ steuert, daß die Kolbenzylinderanordnung durch Zuführen oder Ablassen von Hydraulikmedium selbsttätig die Soll-Hub­ stellung anfährt.

Ein derartiges Nivelliersystem ist aus der DE 35 12 232 A1 bekannt. Hierbei besitzt die die Nivellierventil-Anordnung ansteuernde Schalteinrichtung zwei unmittelbar an der Kol­ benzylinderanordnung gehalterte, in axialer Richtung (Hub­ richtung) voneinander geringfügig beabstandete Niveauschal­ ter, die jeweils als berührungslose Elektroschalter (Sen­ soren) ausgebildet sind und durch die Hubbewegungen der Kolbenzylinderanordnung in bestimmten Hubstellungen betä­ tigt werden, wodurch jeweils ein Ausgangssignalwechsel erzeugt wird. Die Meßgröße der beiden mit der Kolbenstange verbundenen Niveauschalter ist die Umfangsfläche des Zylin­ ders, so daß jeweils im Bereich des kolbenstangenseitigen Endes des Zylinders ein Signalwechsel auftritt. Die Nivel­ lierventil-Anordnung besteht aus einem Füllventil und einem Ablaßventil, wobei der obere Niveauschalter das Füllventil und der untere Niveauschalter das Ablaßventil steuert, und zwar derart, daß die Soll-Hubstellung axial zwischen den beiden Niveauschaltern liegt, wobei in dieser Soll-Hub­ stellung der obere Niveauschalter betätigt (Ausgangssignal "1") und der untere Niveauschalter nicht betätigt ist (Aus­ gangssignal "0"), dabei jedoch sowohl das Füllventil als auch das Ablaßventil geschlossen sind.

Bei dem bekannten Nivelliersystem ist nun insbesondere von Nachteil, daß zur Einstellung der Soll-Hubstellung zwei mechanisch und elektrisch genau aufeinander abzustimmende Niveauschalter (Sensoren) erforderlich sind, was hohe Kosten verursacht, und zwar besonders dann, wenn mehrere unterschiedliche Soll-Hubstellungen wahlweise einstellbar sein sollen. So wären beispielsweise für drei verschiedene Soll-Hubstellungen bereits sechs Niveauschalter erforder­ lich. Da zudem der "Schaltpunkt" jedes berührungslosen Sen­ sors in einem gewissen Streubereich (Toleranz) liegt, dessen Größe (Bereichsbreite in Hubrichtung der Kolbenzy­ linderanordnung) zusätzlich von der Temperatur und vor seinem Abstand zur sensorisch zu erfassenden "Meßgröße" (üblicherweise die Umfangsfläche des Zylinders), abhängig ist, müssen die beiden Niveauschalter räumlich in einem axialen Mindestabstand voneinander angeordnet werden, wobei dieser Mindestabstand jedenfalls so groß sein muß, daß eine Überschneidung der Schaltbereiche der beiden Niveauschalter mit Sicherheit ausgeschlossen ist, da ansonsten die Soll- Hubstellung nicht mehr eingestellt werden könnte. Dies hat aber zur Folge, daß die Niveaueinstellung relativ ungenau ist, was beispielsweise in einem Fahrzeug-Federungssystem mit mehreren Kolbenzylinderanordnungen dazu führt, daß die Niveaulage von Zylinder zu Zylinder unterschiedlich sein kann, wodurch aber auch die Tragkräfte (Innendrücke) unter­ schiedlich wären. Insgesamt gesehen kann mit dem bekannten System folglich mit einem relativ hohen Aufwand nur eine unzureichende Nivellierung erreicht werden.

Die DE 34 20 666 A1 beschreibt eine Niveauregeleinrichtung für Fahrzeuge, wobei als Niveaugeber ein Hallsensor verwen­ det wird, der am Zylinder ortsfest befestigt ist und mit einem Meßbereich der dazu relativ beweglichen Kolbenstange zusammenwirkt. Die Kolbenstange besteht aus einem weichma­ gnetischem Material und ist in dem Meßbereich mit einer konusförmigen Ringausnehmung ("Konus") versehen, die in die Kolbenstange eingeschliffen ist. Dieser Konus ist mit einem nicht magnetischen Werkstoff aufgefüllt, so daß die Kolben­ stange in diesem Bereich wieder den vollen zylindrischen Querschnitt erhält. Aufgrund dieser Ausgestaltung wird bei den Bewegungen der Kolbenstange durch den Konus die nicht magnetische Schichtdicke kontinuierlich im Meßbereich ge­ ändert, woraus eine Änderung des Magnetfeldes und damit eine direktproportionale, analoge Änderung der Hallspannung des Hallsensors resultiert. Hierbei ist von Nachteil, daß aufgrund des Konus-Meßbereichs an der Kolbenstange beidsei­ tig davon ringförmige Rillen entstehen, die unter bestimm­ ten Betriebsbedingungen vor allem durch unterschiedliche Wärmeausdehnung der Materialien der Kolbenstange einerseits und des nicht magnetischen Füllwerkstoffes andererseits derart spürbar werden können, daß hierdurch eine die Kol­ benstange umfänglich gegen den Zylinder abdichtende Dich­ tung stark beansprucht wird, da ja diese Dichtung ständig auch von dem Meßbereich der Kolbenstange "überfahren" wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte, ein­ gangs beschriebene Nivelliersystem so zu verbessern, daß mit einfachen und kostengünstigen Mitteln eine Steigerung der Nivelliergenauigkeit bei hoher Funktionssicherheit erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist es somit wesentlich, daß die Schaltein­ richtung einen einzelnen, die Soll-Hubstellung festlegenden und sowohl das Zuführen als auch das Ablassen von Hydrau­ likmedium steuernden Niveauschalter aufweist. Das erfin­ dungsgemäße Nivelliersystem ist hierdurch zunächst hin­ sichtlich des Bauteilebedarfs preiswerter, da 50% der für Niveauschalter aufzuwendenden Kosten eingespart werden kön­ nen. Zudem kann vorteilhafterweise eine um 100% größere Genauigkeit der Niveaueinstellung erreicht werden, da nur noch ein Niveauschalter mit dem entsprechenden Toleranzbe­ reich vorhanden ist. In Federungssystemen mit mehreren Kolbenzylinderanordnungen lassen sich hierdurch auch die möglichen Niveauunterschiede zwischen den einzelnen Zylin­ dern halbieren, so daß eine wesentliche Verbesserung der Lastverteilung erreicht werden kann. Zudem entfällt vor­ teilhafterweise ein mechanisches und elektrisches Abstimmen von Niveauschaltern.

Die Ansteuerung der Nivellierventil-Anordnung durch den je­ weils aktivierten (einzigen) Niveauschalter erfolgt erfin­ dungsgemäß mittelbar über eine elektronische Steuereinrich­ tung. Dabei erzeugt der Niveauschalter über den Gesamthub der Kolbenzylinderanordnung zwei unterschiedliche (digita­ le) Ausgangssignale mit einem dazwischen, im Bereich der Soll-Hubstellung liegenden Signalwechsel. Anhand dieser Ausgangssignale bzw. des Signalwechsels steuert die mit dem Niveauschalter verbundene Steuereinrichtung die Nivellier­ ventil-Anordnung derart an, daß bei nach Aktivierung an­ stehendem erstem Ausgangssignal, was ein Zeichen für zu niedriges Niveau ist, Hydraulikmedium durch Öffnen eines mit der Druckleitung verbunden Füllventils zugeführt wird. Steht alternativ hierzu nach Aktivierung das zweite Aus­ gangssignal an, was ein Zeichen für zu hohes Niveau ist, so wird Hydraulikmedium durch Öffnen eines mit der Rücklauf­ leitung verbundenen Ablaßventils abgelassen. In beiden Fällen wird bei nachfolgendem Auftreten des Signalwechsels der Nivelliervorgang durch Schließen des jeweiligen Ventils beendet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung lassen sich mit einfachen Mitteln mehrere unterschiedliche Niveau­ lagen bzw. Soll-Hubstellungen realisieren, indem die Schalteinrichtung mindestens einen weiteren, eine unter­ schiedliche Soll-Hubstellung festlegenden Niveauschalter aufweist. Dabei ist jeder Niveauschalter erfindungsgemäß wahlweise über einen gesonderten Nivellierschalter akti­ vierbar. Besonders vorteilhaft ist ein erfindungsgemäßes Nivelliersystem mit drei unterschiedlichen Niveaulagen, d. h. mit drei in axialer Richtung beabstandeten Niveau­ schaltern pro Kolbenzylinderanordnung. In einem Fahrzeug- Federungssystem bietet diese erfindungsgemäße Ausführung wesentliche Vorteile. So kann eine untere Niveaulage ein­ gestellt werden, wenn das Fahrzeug auf guten Straßen, z. B. der Autobahn, fährt. Hierdurch liegt der Schwerpunkt des Fahrzeuges tief und die Fahrsicherheit wird erhöht. Bei weniger guten Straßen wird eine mittlere Niveaulage einge­ stellt. Hierdurch hat das Fahrzeug einen größeren Einfede­ rungsweg, was dem Fahrkomfort zugute kommt. Bei extrem unebenen Verhältnissen, z. B. Baustraßen oder für Gelände­ fahrt, wird eine obere Niveaulage eingestellt. Hierdurch ist ein großer Einfederungsweg und damit auch eine große Bodenfreiheit vorhanden.

Anhand der Zeichnung soll im folgenden die Erfindung bei­ spielhaft näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nivelliersystems,

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Steuerlogik des erfindungsgemäßen Nivelliersystems,

Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung des Signalverlaufs eines in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verwendeten Niveauschalters im Bereich eines Signalwechsels,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anordnung des zu dem Diagramm in Fig. 3 gehörigen Niveauschalters,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nivelliersystems, wobei eine Kolbenzylinderanordnung wahlweise in eine von drei unterschiedlichen Soll- Hubstellungen einstellbar ist, und

Fig. 6 und 7 zwei weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems mit zu den Ausführungen nach Fig. 1 bzw. 5 analoger Wirkungsweise, jedoch mit seiner separaten, den bzw. die Niveauschalter aufweisenden Meßzylin­ deranordnung.

In den verschiedenen Zeichnungsfiguren sind gleiche bzw. gleichwirkende Teile und Komponenten jeweils mit den glei­ chen Bezugsziffern bezeichnet und daher in der Regel jeweils nur einmal beschrieben.

Gemäß Fig. 1 und 5 besteht ein erfindungsgemäßes Nivellier­ system aus mindestens einer Kolbenzylinderanordnung 2 ins­ besondere eines hydropneumatischen Fahrzeug-Federungs­ systems. Dabei wirkt die hydraulische Kolbenzylinderanord­ nung 2 mit einem pneumatischen Federspeicher 4 zusammen, wobei in den dargestellten Ausführungsbeispielen der Feder­ speicher 4 und die Kolbenzylinderanordnung 2 unabhängig voneinander, räumlich getrennt angeordnet und über eine hydraulische Leitungsverbindung 6 miteinander verbunden sind.

Die Kolbenzylinderanordnung 2 besteht aus einem Zylinder 8, in dem ein Kolben 10 axialbeweglich geführt ist. Der Kolben 10 ist mechanisch mit einer Kolbenstange 12 verbunden, die gegen den Zylinder 8 über eine Umfangsdichtung 14 abgedich­ tet nach außen geführt ist. An ihrem freien, nach außen geführten Ende besitzt die Kolbenstange 12 ein Anschlußstück 16, und auch der Zylinder 8 weist an seinem gegenüber­ liegenden, geschlossenen Ende ein Anschlußstück 18 auf. Vor­ zugsweise ist das Anschlußstück 16 der Kolbenstange 12 an einer "gefederten Masse", beispielsweise einem Fahrzeugrah­ men, befestigbar, während das Anschlußstück 18 des Zylinders 8 mit einer "ungefederten Masse", insbesondere einem nur strichpunktiert angedeuteten Fahrzeugrad 20 verbindbar ist.

Der Kolben 10 teilt innerhalb des Zylinders 8 eine dem geschlossenen Zylinderende zugekehrte Zylinderkammer 22 von einer die Kolbenstange 12 umschließenden Ringkammer 24 ab. Sowohl in die Zylinderkammer 22 als auch in die Ringkammer 24 mündet jeweils ein im freien Endbereich der Kolbenstange 12 angeordneter Anschluß 26, 28, und zwar jeweils über einen axial durch die Kolbenstange 12 verlaufenden Kanal 30, 32. Dabei sind die Zylinderkammer 22 und die Ringkammer 24 über die externe, an den Anschlüssen 26, 28 angeschlossene Lei­ tungsverbindung 6 miteinander verbunden. -Zudem ist die Zylinderkammer 22 über den Anschluß 26 und die Leitungsver­ bindung 6 - wie bereits erwähnt - mit dem Federspeicher 4 verbunden, wobei in dieser Verbindung vorzugsweise ein Blockierventil 34 und/oder ein insbesondere lastabhängig einstellbares Dämpfungsventil 36 angeordnet sind/ist. Nähere Einzelheiten zu dem Aufbau der Kolbenzylinderanord­ nung 2 sowie des Federspeichers 4 sind in der älteren Anmeldung P 39 36 034.2 der Anmelderin enthalten, auf die an dieser Stelle in vollem Umfange Bezug genommen wird.

An den Anschluß 26 der Zylinderkammer 22 ist nun weiterhin über eine Leitungsverbindung 38 eine Nivellierventil-Anord­ nung 40 angeschlossen, die derart ausgebildet ist, daß die Kolbenzylinderanordnung bzw. die Zylinderkammer 22 wahlwei­ se mit einer Druckleitung P oder einer Tank-Rücklaufleitung T, freispielsweise einer Fahrzeughydraulik verbindbar ist. In den dargestellten Ausführungsbeispielen besteht die Nivellierventil-Anordnung 40 aus zwei einzelnen Schaltven­ tilen, und zwar einem mit der Druckleitung p verbundenen Füllventil 42 und einem mit der Rücklaufleitung T verbunde­ nen Ablaßventil 44. Jedes dieser Ventile 42, 44 besitzt ein elektromagnetisches Betätigungselement 46, 48.

Die Kolbenzylinderanordnung 2 besitzt weiterhin eine ihre jeweilige Ist-Hubstellung erfassende, elektrische Schalt­ einrichtung 50, die mittels eines Nivellierschalters (fe­ dernde Taste) 52 aktivierbar ist und bei Aktivierung in Abhängigkeit von der Ist-Hubstellung die Nivellierventil- Anordnung 40 derart ansteuert, daß die Kolbenzylinderanord­ nung 2 durch Zuführen öder Ablassen von Hydraulikmedium selbsttätig auf die durch die Schalteinrichtung 50 festge­ legte Soll-Hubstellung eingestellt wird.

Erfindungsgemäß besteht die Schalteinrichtung 50 aus minde­ stens einem einzelnen, die Soll-Hubstellung festlegenden und sowohl das Zuführen als auch das Ablassen von Hydraulikmedi­ um steuernden Niveauschalter 54. In der Ausführung nach Fig. 5 besteht die Schalteinrichtung 50 beispielhaft aus drei in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordne­ ten, jeweils eine unterschiedliche Soll-Hubstellung festle­ genden Niveauschaltern 54, 54a, 54b, wobei jeder Niveau­ schalter wahlweise über einen gesonderten Nivellierschalter (Taste) 52, 52a, 52b aktivierbar ist.

Vorzugsweise ist der/jeder Niveauschalter 54, 54a, 54b als berührungsloser Sensor ausgebildet und in den Ausführungen nach Fig. 1 und 5 an der Kolbenzylinderanordnung 2, und zwar ortsfest oder in axialer Richtung verstellbar insbesondere an einer einendig an der Kolbenstange 12 befestigten und sich anderendig koaxial bis über den Zylinder 8 erstrecken­ den Schutzhülle 56 gehaltert. Dabei erfaßt der/jeder Niveau­ schalter als Meßgröße die Umfangsfläche 58 des Zylinders 8 derart, daß er ein Ausgangssignal "1" erzeugt, wenn er der Umfangsfläche 58 radial gegenüberliegt, und andererseits kein Ausgangssignal bzw. das Signal "0" abgibt, wenn der Zylinder 8 mit seiner Umfangsfläche 58 axial außerhalb bzw. unterhalb des Bereichs des jeweiligen Niveauschalters ange­ ordnet ist. Demzufolge tritt jeweils ein Signalwechsel im Bereich des der Kolbenstange 12 zugekehrten Endes des Zylinders 8 auf.

Wie weiterhin aus Fig. 1 und 5 erkennbar ist, sind einer­ seits der/jeder Nivellierschalter 52, 52a, 52b und anderer­ seits der/jeder Niveauschalter 54, 54a, 54b mit entspre­ chenden Eingängen eines elektrisch/elektronischen Steuer­ teils 60 verbunden. Dieses Steuerteil 60 ist Bestandteil einer die Nivellierventil-Anordnung 40 mittelbar ansteuern­ den Steuereinrichtung 62, die weiterhin ein an einem Ausgang des Steuerteils 60 angeschlossenes, erstes Relais 64 sowie ein an einem weiteren Ausgang des Steuerteils 60 angeschlos­ senes, zweites Relais 66 aufweist. Das erste Relais 64 besitzt zwei Arbeitskontakte, die dem Füllventil 42 und dem Ablaßventil 44 jeweils vorgeschaltete Hauptschalter A1, A2 bilden. Das zweite Relais 66 besitzt Umschaltkontakte, die alternativ geschlossene bzw. geöffnete Wahlschalter B und C bilden, die jeweils in Reihe mit den Hauptschaltern A1 und A2 geschaltet sind. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Aus­ gestaltung kann eine Spannung U einerseits über den Haupt­ schalter A1 und den Wahlschalter C an das elektromagnetische Betätigungselement 48 des Ablaßventils 44 oder andererseits über den Hauptschalter A2 und den Wahlschalter B an das Betätigungselement 46 des Füllventils 42 angelegt werden.

Für die nun folgende Funktionsbeschreibung wird zunächst da­ von ausgegangen, daß - wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 dargestellt - die Zylinder-Umfangsfläche 58 am Ende des Zylinders 8 über eine Meßkante 68 etwa rechtwinklig in eine Zylinder-Stirnringfläche 70 übergeht. Hierdurch erzeugt der als Meßsensor ausgebildete Niveauschalter 54 jeweils schnel­ le, abrupte Signalwechsel, wie sie idealisiert in dem Dia­ gramm nach Fig. 2 dargestellt sind. Anhand dieses Diagramms soll im folgenden das erfindungsgemäße Funktionsprinzip erläutert werden.

In der linken Hälfte der Fig. 2 ist zunächst ein Nivellier­ vorgang veranschaulicht, bei dem die Kolbenzylinderanordnung 2 ausgehend von einem zu tiefen Niveau in die Soll-Hubstel­ lung X_Soll anzuheben ist. Hierzu wird im Zeitpunkt t1 das Nivelliersystem durch Betätigen des Nivellierschalters 52 aktiviert. Das Ausgangssignal S52 des Nivellierschalters 52 ändert sich demzufolge von "0" nach "1". Über das Steuerteil 60 wird gleichzeitig, d. h. ebenfalls im Zeitpunkt t1, das erste Relais 64 angesteuert, so daß die Hauptschalter A1 und A2 schließen. Dies ist anhand des Signals A dargestellt. Da sich bei zu tiefem Niveau der Kolbenzylinderanordnung 2 die Zylinder-Umfangsfläche 58 im Bereich des Niveauschalters 54 befindet, erzeugt dieser ein Signal "1", siehe das Signal S54 in Fig. 2. Durch dieses Signal des Niveauschalters 54 wird über das Steuerteil 60 das zweite Relais 66 betätigt, so daß der Wahlschalter B geschlossen und der Wahlschalter c geöffnet ist. Dies ist in Fig. 2 anhand der Signale B und c dargestellt. Hierdurch wird nun das Füllventil 42 ange­ steuert, d. h. geöffnet, siehe das Signal S42. Hierdurch wird Hydraulikmedium in die Kolbenzylinderanordnung 2 ein­ geführt, so daß sich deren Niveau in Richtung der Soll- Hubstellung X_Soll anhebt. Bei Erreichen der Soll-Hubstellung X_Soll erzeugt der Niveauschalter 54 im Zeitpunkt t2 seinen Signalwechsel (siehe das Signal 554), wodurch das Steuerteil 60 beide Relais 64 und 66 abschaltet. Durch Öffnen der Hauptschalter A1 und A2 wird somit der Nivelliervorgang beendet, da das Füllventil 42 schließt.

In der rechten Hälfte der Fig. 2 ist ein Nivelliervorgang veranschaulicht, bei dem die Soll-Hubstellung X_Soll aus einem zu hohen Niveau eingeregelt wird. Im Zeitpunkt t4 wird wie­ derum zur Aktivierung der Nivellierschalter 52 betätigt (Signal S52). Das erste Relais 64 wird angesteuert, und die Hauptschalter A1, A2 schließen (Signal A). Da sich nun aber der Zylinder 8 mit seiner Umfangsfläche 58 axial unterhalb des Niveauschalters 54 befindet, erzeugt dieser ein Signal "0", so daß das zweite Relais 66 nicht angesteuert wird und damit der Wahlschalter B offen und der Wahlschalter C ge­ schlossen ist. Hierdurch wird im Zeitpunkt t4 das Ablaß­ ventil 44 betätigt (Signal S44), so daß Hydraulikmedium aus der Kolbenzylinderanordnung 2 zur Rücklaufleitung T abflie­ ßen kann. Bei Erreichen der Soll-Hubstellung X_Soll im Zeit­ punkt t5 bewirkt das Steuerteil 60 wiederum, daß das erste Relais 64 abfällt und somit die Hauptschalter A1 und A2 geöffnet werden. Der Nivelliervorgang wird durch Schließen des Ablaßventils 44 beendet.

Gemäß Fig. 2 wird der Nivellierschalter 52 zum Aktivieren bis zum Zeitpunkt t3 bzw. t6 betätigt, d. h. geringfügig länger als die Dauer des Nivelliervorgangs. Durch geeigne­ te Ausgestaltung des Steuerteils 60 bzw. der Steuereinrich­ tung 62 ist es jedoch ebenfalls möglich, über den Nivel­ lierschalter 52 nur einen kurzen Einschaltimpuls zu erzeu­ gen, den Signalablauf dann aber im wesentlichen analog zu veranlassen.

In den Fig. 3 und 4 ist eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung veranschaulicht. Dabei weist der/jeder Niveau­ schalter 54, 54a, 54b einen Signalwechsel-Verlauf auf, der in einem die Soll-Hubstellung X_Soll etwa mittig enthaltenden Hubbereich ΔX stetig einer Übergangskurve 72, insbesondere einer Geraden (Fig. 3) folgt. Es handelt sich hier somit um einen "quasi-analogen" Signalwechsel zwischen den digi­ talen Signalen "1" und "0". Die Übergangskurve 72 wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß - wie in Fig. 4 dar­ gestellt ist - der Zylinder 8 in seinem Endbereich eine sich ausgehend von der Umfangsfläche 58 insbesondere konisch ver­ jüngende, sich in axialer Richtung über den Hubbereich X erstreckende Meßfläche 74 aufweist. Hierdurch ändert sich bei den Hubbewegungen des Zylinders 8 der radiale Abstand zwischen dem Niveauschalter und der Meßfläche 74, was eine stetige Pegeländerung des Ausgangssignals bewirkt. Durch diese besonders vorteilhafte Ausführung ist es erfindungsge­ mäß möglich, innerhalb des Hubbereichs ΔX die genaue Ist- Hubstellung mittels des Steuerteils 60 zu identifizieren, indem die Übergangskurve 72 insbesondere durch Messen ihres Pegels überwacht wird. Durch diese Auswertung des Verlaufs der Signal-Übergangskurve 72 kann vorteilhafterweise die Kolbenzylinderanordnung 2 automatisch in die Mitte der Übergangskurve, und damit genau in die gewünschte Soll- Hubstellung X_Soll bzw. zumindest in einen diese umgebenden Toleranzbereich ΔX_Soll, eingestellt bzw. eingeregelt werden.

Weiterhin ist es vorteilhafterweise möglich, eine system­ eigene Schaltzeitverzögerung zu kompensieren, indem in Ab­ hängigkeit von der Signal-Übergangskurve 72 das jeweilige Ventil 42, 44 der Nivellierventil-Anordnung 40 bereits um die systemeigene Verzögerungszeit vor Erreichen des Mittel­ wertes der Übergangskurve 72 an- bzw. ausgesteuert wird. Hierzu werden die Schaltpunkte so gelegt, daß bei einem Signalverlauf von "1" nach "0" der Schaltpunkt bei a bzw. in einem Schaltbereich Δa liegt (siehe Fig. 3), und bei einem umgekehrten Signalverlauf von "0" nach "1", der Schaltpunkt bei b bzw. in einem Schaltbereich Δb liegt. Hierdurch wird erfindungsgemäß die Soll-Hubstellung stets mit einer außerordentlich hohen Genauigkeit erreicht.

Ein weiterer, wesentlicher Vorteil dieser Ausführung liegt darin, daß in dem Steuerteil 60 festgestellt werden kann, ob die Soll-Hubstellung X_Soll auch tatsächlich erreicht worden ist. Gegebenenfalls kann bei festgestellten Abweichungen ein Nachführen durch Ansteuern des entsprechenden Ventils 42 oder 44 erfolgen. Zudem ist es möglich, Störungen im Bereich der Nivellierventil-Anordnung 40 zu erkennen. Würde beispielsweise das Füllventil 42 oder das Ablaßventil 44 in seiner Öffnungsstellung klemmen, so könnte die Soll-Hubstel­ lung X_Soll unzulässigerweise überfahren werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch verhindert, daß in dem Fall, daß das Steuerteil 60 ein vollständiges Durchlaufen der Signal -Über­ gangskurve 72 erfaßt, ein optisches oder akustisches Stör­ signal erzeugt wird. Eine Bedienungsperson, beispielsweise ein Fahrzeugführer, kann somit entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen.

Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorgesehen, daß der/jeder Niveauschalter 54, 54a, 54b ständig oder zeitweise auf Funk­ tion überwacht wird. Eine erste erfindungsgemäße Möglich­ keit hierfür besteht darin, daß überprüft wird, ob der je­ weilige Niveauschalter 54 in einer vorgegebenen Zeit mehrere Signalwechsel anzeigt. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Kolbenzylinderanordnung 2 im "normalen" Federungsbe­ trieb, beispielsweise bei Fahrzeugfahrt, Hubbewegungen um die Soll-Hubstellung ausführt. Bei Ausbleiben dieser im nor­ malen Federungsbetrieb der Kolbenzylinderanordnung 2 durch den Niveauschalter erzeugten Signalwechsel-Impulse wird erfindungsgemäß wiederum ein optisches oder akustisches Störsignal erzeugt. Diese Funktionsüberwachung wird erfin­ dungsgemäß entweder manuell durch Betätigen einer Prüftaste durch eine Bedienungsperson oder alternativ hierzu automa­ tisch durch sensorisches Feststellen des Federungsbetriebes aktiviert. Für die letztgenannte Möglichkeit wird erfin­ dungsgemäß mittels eines geeigneten Sensors beispielsweise an einem Fahrzeugrad oder einer Antriebswelle festgestellt, ob das Fahrzeug fährt. Eine zweite Überprüfung des jeweili­ gen Niveauschalters 54 bzw. 54a, 54b einschließlich des gesamten, erfindungsgemäßen Nivelliersystems erfolgt während des Nivelliervorganges. Hierbei wird erfindungsgemäß festge­ stellt, ob sich das Ausgangssignal des Niveauschalters 54 innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne, beispielsweise einer Minute, nach Aktivieren des Systems ändert oder nicht. Tritt innerhalb dieser vorgegebenen Zeitspanne keine Ände­ rung des Ausgangssignals auf, so wird wiederum ein akusti­ sches oder optisches Störsignal erzeugt.

Als Niveauschalter 54, 54a, 54b eignen sich insbesondere optisch/elektrische, magnetisch/elektrische, akustisch/elektrische, induktive oder kapazitive Sensoren.

Die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungen des er­ findungsgemäßen Nivelliersystems entsprechen in ihren Funk­ tionen den Ausführungen der Fig. 1 und 5, so daß auf die obigen Ausführungen verwiesen werden kann. Unterschiedlich ist hier nur, daß der oder die Niveauschalter 54, 54a, 54b anstatt an der Kolbenzylinderanordnung 2 an einer separaten Meßzylinderanordnung 80 (Wegaufnehmer) gehaltert sind, die ihrerseits "parallel" zu der Kolbenzylinderanordnung 2 ange­ ordnet ("parallelgeschaltet") ist und daher auch zusammen mit dieser gleiche oder - bei einer mechanischen Übersetzung - proportionale Hubbewegungen ausführt. Die Meßzylinderan­ ordnung 80 ist hierzu mit der Kolbenzylinderanordnung 2 mechanisch verbunden, und zwar z. B. in einem Kraftfahrzeug insbesondere mittelbar über Teile eines Kfz-Rahmens bzw. -fahrgestells. Hierbei ist von Vorteil, daß mehrere Kolbenzylinderanordnungen 2, beispielsweise zwei Kolbenzylinderanordnungen 2 einer Fahrzeug-Achse oder -Doppelachse, mit einer gemeinsamen Meßzylinderanordnung 80 verbunden werden können, was eine weitere Kosteneinsparung (-halbierung) mit sich bringt. Zudem kann die Meßzylinderanordnung 80 - im Gegen­ satz zu der im Radbereich anzuordnenden Kolbenzylinderanordnung 2 - in einem vor äußeren Einflüssen geschützten Bereich eines Fahrzeugs untergebracht werden. Hinsichtlich des Zusammenwirkens mit dem/den Niveauschalter/n 54, 54a, 54b entspricht die Meßzylinderanordnung 80 exakt der Kolbenzylinderanordnung 2 gemäß Fig. 1 bzw. 5, was dadurch zum Ausdruck gebracht werden soll, daß die gleichen, jedoch mit einem zusätzlichen "a" versehenen Bezugsziffern verwen­ det werden. Es kann daher auf die diesbezüglichen, obigen Ausführungen verwiesen werden. Es sei nur noch erwähnt, daß es sich bei der Meßzylinderanordnung 80 um ein einfaches und preiswert ausgebildetes Bauteil handeln kann, bei dem ohne tragende Funktion lediglich die Kolbenstange 12a teleskopar­ tig in dem Zylinder 8a geführt ist, ohne daß besondere An­ forderungen an eine Dichtigkeit zwischen den beiden Teilen zu stellen wäre. Innerhalb der Zylinderkammer 22a vorhandene Luft kann - wie dargestellt - über einen Kanal der Kolben­ stange 12a oder aber - in einer nicht dargestellten Alterna­ tive - über eine Öffnung des Zylinders 8a nach außen ent­ weichen (einfedern) bzw. von außen einströmen (ausfedern).

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschrie­ benen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsfor­ men.

Claims (17)

1. Nivelliersystem zum Einstellen des Abstandes minde­ stens einer Kolbenzylinderanordnung (2) eines hydrop­ neumatischen Fahrzeug-Federungssystems aus einer je­ weiligen Ist-Hubstellung in eine vorbestimmte Soll- Hubstellung (X_Soll), wobei die Kolbenzylinderanordnung (2) über eine Nivellierventil-Anordnung (40) an eine Hydraulik-Druckleitung (p) und eine Rücklaufleitung (T) angeschlossen ist, mit einer durch einen Nivel­ lierschalter (52; 52a; 52b) aktivierbaren, elektrischen Schalteinrichtung (50) welche die Nivellierventil- Anordnung (40) in Abhängigkeit von der Ist-Hubstellung derart ansteuert, daß die Kolbenzylinderanordnung (2) durch Zuführen oder Ablassen von Hydraulikmedium selbsttätig die Soll-Hubstellung (X_Soll) anfährt, wobei die Schalteinrichtung (50) zum Festlegen der Soll-Hub­ stellung (X_Soll) nur einen einzelnen, sowohl das Zuführen als auch das Ablassen von Hydraulikmedium steuernden Niveauschalter (54; 54a; 54b) aufweist, der als berüh­ rungsloser, mit einer Kolbenstange (12, 12a) verbunde­ ner, relativbeweglicher Meßsensor ausgebildet ist, dessen Meßgröße die Umfangsfläche (58; 58a) eines Zy­ linders (8; 8a) ist, so daß der Niveauschalter (54; 54a; 54b) über den Gesamthub der Kolbenzylinder­ anordnung (2) zwei unterschiedliche Ausgangssignale ("1", "0") erzeugt, wobei der Signalwechsel innerhalb des Gesamthubes auftritt, wenn sich der Niveauschalter (54; 54a; 54b) im Bereich des der Kolbenstange (12; 12a) zugekehrten Endes des Zylinders (8; 8a), d. h. im Bereich der Soll-Hubstellung (X_Soll), befindet, und mit einer mit dem Niveauschalter (54; 54a; 54b) der Nivel­ lierventil-Anordnung (40) und dem Nivellierschalter (52; 52a; 52b) verbundenen Steuereinrichtung (62), welche die Nivellierventil-Anordnung (40) in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Niveauschalters (54; 54a; 54b) derart ansteuert, daß bei nach Aktivierung der Steuer­ einrichtung (62) anstehendem ersten Ausgangssignal ("1") Hydraulikmedium durch Öffnen eines mit der Druckleitung (p) verbundenen Füllventils (42) zuge­ führt oder bei nach Aktivierung der Steuereinrichtung (62) anstehendem zweiten Ausgangssignal ("0") Hydrau­ likmedium durch Öffnen eines mit der Rücklaufleitung (T) verbundenen Ablaßventils (44) abgelassen und je­ weils nach Auftreten des Signalwechsels der Nivellier­ vorgang durch Schließen des jeweiligen Ventils (42 oder 44) beendet wird.

2. Nivelliersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kolbenzylinderanordnung (2) wahlweise eine von mehreren möglichen Soll-Hubstellungen (X_Soll) an­ fahrbar ist, wozu die Schalteinrichtung (50) minde­ stens einen weiteren, eine unterschiedliche Soll-Hub­ stellung (X_Soll) festlegenden Niveauschalter (54a; 54b) aufweist, und dann jeder Niveauschalter (54; 54a; 54b) wahlweise über einen gesonderten Nivellierschalter (52; 52a; 52b) aktivierbar ist, um die jeweils gewünsch­ te Soll-Hubstellung (X_Soll) auszuwählen.

3. Nivelliersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Schließen eines Nivellierschalters (52, 52a oder 52b) zwei zwischen einer Spannungsquelle (U) und einerseits einem elektromagnetischen Betätigungsele­ ment (46) des Füllventils (42) sowie andererseits einem elektromagnetischen Betätigungselement (48) des Ablaßventils (44) geschaltete Hauptschalter (A1 und A2) geschlossen werden, und in Abhängigkeit von dem dann anstehenden Ausgangssignal des Niveauschalters (54, 54a oder 54b) einer von zwei jeweils in Reihe mit den Hauptschaltern (A1 und A2) liegenden Wahlschaltern (B oder C) geschlossen und hierdurch einem der Ventile (42 oder 44) die Spannung (U) zugeführt wird, und daß der Nivelliervorgang durch Öffnen der Hauptschalter (A1 und A2) beendet wird.

4. Nivelliersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschalter (A1 und A2) als Arbeitskontakte eines ersten Relais (64) und die Wahlschalter (B und C) als Umschaltkontakte eines zweiten Relais (66) ausgebildet sind, wobei die beiden Relais (64 und 66) von einem mit dem/jedem Niveauschalter (54; 54a; 54b) sowie mit dem/jedem Nivellierschalter (52; 52a; 52b) verbundenen, elektronischen Steuerteil (60) angesteuert werden.

5. Nivelliersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem/jedem Niveauschalter (54; 54a; 54b) zu erfas­ sende Umfangsfläche (58; 58a) am Ende des Zylinders (8; 8a) über eine Meßkante (68; 68a) etwa rechtwinklig in eine Stirnringfläche (70; 70a) übergeht.

6. Nivelliersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der/ jeder Niveauschalter (54; 54a; 54b) einen Signalwechsel aufweist, der in einem die Soll-Hubstellung (X_Soll) etwa mittig enthaltenden Hubbereich (ΔX) stetig einer Über­ gangskurve (72) folgt.

7. Nivelliersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenzylinderanordnung (2) durch eine elektronische Auswertung des Verlaufs der Signal-Übergangskurve (72) automatisch jeweils die etwa in der Mitte der Über­ gangskurve (72) liegende Soll-Hubstellung (X_Soll) oder einen diese umgebenden Toleranzbereich (ΔX_Soll) anfährt.

8. Nivelliersystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (8; 8a) in seinem Endbereich eine sich ausge­ hend von der Umfangsfläche (58; 58a) konisch verjüngen­ de Meßfläche (74; 74a) aufweist, welche mit dem Niveau­ schalter (54; 54a; 54b) die Übergangskurve (72) fest­ legt.

9. Nivelliersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der/ jeder Niveauschalter (54; 54a; 54b) an der aus dem Zy­ linder (8) und der Kolbenstange (12) bestehenden Kol­ benzylinderanordnung (2) gehaltert ist.

10. Nivelliersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der/jeder Niveauschalter (54; 54a; 54b) an einer gesonder­ ten, mittelbar über Teile des Fahrzeugs mechanisch mit der Kolbenzylinderanordnung (2) verbundenen, aus dem Zylinder (8a) und der Kolbenstange (12a) bestehenden Meßzylinderanordnung (80) gehaltert ist.

11. Nivelliersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der/ jeder Niveauschalter (54; 54a; 54b) ortsfest oder in axialer Richtung verstellbar an einer einendig an der Kolbenstange (12; 12a) befestigten und sich anderendig koaxial über den Zylinder (8; 8a) erstreckenden Schutz­ hülle (56; 56a) gehaltert ist.

12. Nivelliersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine systemeigene Schaltzeitverzögerung kompensiert wird, indem in Abhängigkeit von auf der Signal-Übergangskur­ ve (72) liegenden Schaltpunkten (a und b) bzw. Schalt­ bereichen (Δa und Δb) das jeweilige Ventil (42 oder 44) der Nivellierventil-Anordnung (40) korrigiert um die systemeigene Verzögerungszeit vor Erreichen der Mitte der Übergangskurve (72) ausgesteuert wird.

13. Nivelliersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem erfaßten vollständigen Durchlaufen der Signal- Übergangskurve (72) ohne Signalwechsel ein Störsignal erzeugt wird.

14. Nivelliersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der/jeder Niveauschalter (54; 54a; 54b) ständig oder zeit­ weise auf Funktion überwacht wird.

15. Nivelliersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbleiben von im normalen Federungsbetrieb der Kol­ benzylinderanordnung (2) durch den Niveauschalter (54; 54a; 54b) erzeugten Signalwechsel-Impulsen ein Störsig­ nal erzeugt wird.

16. Nivelliersystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsüberwachung manuell durch eine Prüftaste oder automatisch durch sensorisches Feststellen des Fede­ rungsbetriebes aktiviert wird.

17. Nivelliersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbleiben eines Signalwechsels innerhalb einer vorbe­ stimmten Zeit nach Aktivieren des Niveauschalters (54; 54a; 54b) ein Störsignal erzeugt wird.