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Die Erfindung betrifft eine mit Druckmittel
arbeitende Niveauregeleinrichtung mit frei wählbarem Soll-Niveau, insbesondere
für Fahrzeuge,
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Eine derartige mit Druckmittel arbeitende
Niveauregeleinrichtung ist aus der
DE 30 39 345 C2 bekannt.
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Soll der Fahrzeugaufbau eines mit
einer Niveauregeleinrichtung ausgerüsteten Fahrzeugs von Normalniveau – vorbestimmter
mittlerer Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau – auf ein höheres Niveau – größerer Abstand
zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau – angehoben werden, so wird
vom Fahrzeugführer
ein Schalter einer Bedieneinheit in die Position "Heben" gebracht. Über eine
Ventileinrichtung werden die Druckmittelkammern der mit Druckmittel
arbeitenden Federn mit einer Druckmittelquelle verbunden. Das in
die Druckmittelkammern einströmende
Druckmittel bewirkt eine Vergrößerung des
Abstandes zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau. Mittels Sensoren wird
der gewünschte
Niveau-Sollwert mit dem Niveau-Istwert verglichen. Liegt Übereinstimmung
zwischen dem Niveau-Sollwert und dem Niveau-Istwert vor, so wird
die Ventileinrichtung in der Weise beeinflußt, daß die Verbindung zwischen der
Druckmittelquelle und den Druckmittelkammern unterbrochen wird.
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Soll der Fahrzeugaufbau auf, ein
niedrigeres Niveau gebracht werden, so wird die Druckmittelmenge
in den Druckmittelkammern über
die Ventileinrichtung zur Atmosphäre hin oder zu einem Sumpf hin
abgebaut.
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Um die Vorgänge "Heben" und "Senken" schnell durchführen zu können, ist es erforderlich, Druckmittelleitungen
mit großem
Querschnitt zu verwenden. Aufgrund des schnellen Aufbaus bzw. Abbaus
von Druckmittel in den Druckmittelkammern läßt es sich nicht vermeiden,
daß in
dem Zeitraum, in welchem Gleichheit zwischen Niveau-Sollwert und Niveau-Istwert
erkannt und die Ventileinrichtung angesteuert wird noch Druckmittel
in die Druckmittelkammern strömt
bzw. aus den Druckmittelkammern abfließt. Das hat zur Folge, daß beim Vorgang "Heben" der Niveau-Istwert
größer wird
als der Niveau-Sollwert und beim Vorgang "Senken" der Niveau-Istwert den Niveau-Sollwert
in negativer Richtung überschreitet.
Der Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau ist dann größer bzw. kleiner
als der gewünschte
Abstand.
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Um den durch den Niveau-Sollwert
vorgegebenen Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau zu
erreichen, ist es aus vorstehenden Gründen erforderlich, beim Vorgang "Heben" nach einer vorangegangenen
Einsteuerung von Druckmittel in die Druckmittelkammern die Druckmittelmenge
in den Druckmittelkammern wieder ein wenig zu reduzieren bzw. beim
Vorgang "Senken" nach einem vorangegangenem
Druckabbau wieder Druckmittel in die Druckmittelkammern einzusteuern,
und diesen Vorgang so lange zu wiederholen, bis der Niveau-Istwert
gleich dem Niveau-Sollwert
ist.
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Durch dieses Nachregeln ist eine
Höhenänderung
der Fahrzeugzelle ungleichförmig
und bei Fahrzeugen, die zur Personenbeförderung dienen, für die Personen
unkomfortabel. Bei luftgefederten Fahrzeugen erhöht sich zudem der Luftverbrauch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
mit Druckmittel arbeitende Niveauregeleinrichtung der eingangs erwähnten Art
so zu verbessern, daß bei
einem Regelvorgang das Soll-Niveau mit möglichst wenigen Regelschritten
erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen
der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Weiterbildungen
und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung bietet insbesondere
den Vorteil, mit einfachen Mitteln die Anzahl der Regelschritte
verringern zu können
und die Regelgenauigkeit zu verbessern. Bei einem luftgefederten
Fahrzeug wird zudem der Luftverbrauch reduziert.
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Anhand der Zeichnung werden nachfolgend zwei
Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher
erläutert.
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Es zeigen
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1 schematisch
die Luftfederanlage eines Fahrzeugs mit einer Niveauregeleinrichtung,
wobei in der von einem Druckmittelvorratsbehälter zu den Luftfederbälgen führenden
Druckmittelleitung eine schaltbare Drossel angeordnet ist und
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2 eine
Einrichtung zum Erkennen der Höhenlage
eines Fahrzeugs und zum Auslösen
eines Schaltvorgangs für
eine die Druckmittelmenge in den Luftfedern steuernde Ventileinrichtung.
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Die in 1 gezeigte,
mit Druckmittel arbeitende Niveauregeleinrichtung ist für ein zweiachsiges Fahrzeug vorgesehen.
Jeder Fahrzeugachse sind zwei als Druckmittelfedern dienende Luftfederbälge (1, 16)
und (27, 35) zugeordnet. Die Fahrzeugzelle oder
auch der Fahrzeugaufbau (gefedertes Teil des Fahrzeugs) ist gegenüber der
Fahrzeugachse (ungefedertes Teil des Fahrzeugs) durch die Luftfederbälge (1, 16 und 27, 35)
abgestützt.
Von einer Druckmittelquelle, wie z. B. einem Vorratsbehälter (37)
für Druckluft,
führt eine
Druckmittelleitung (36) zum Eingang einer als 3/2-Wege-Elektromagnetventil
ausgebildeten ersten steuerbaren Ventileinrichtung (19, 20).
Der Ausgang der ersten Ventileinrichtung (19, 20)
ist über
eine Druckmittelleitung (38) mit dem Eingang einer als
schaltbare Drosseleinrichtung ausgebildeten zweiten steuerbaren
Ventileinrichtung (22, 21) verbunden. Über Druckmittelleitungen
(24, 23 und 14) steht der Eingang eines
dem ersten Luftfederbalg (1) zugeordneten, als 2/2-Wege-Elektromagnetventil
ausgebildeten Ventils (4) mit dem Ausgang der zweiten Ventileinrichtung
(22, 21) in Verbindung. Der Ausgang des Ventils
(4) ist über
eine Druckmittelleitung (39) mit der Druckmittelkammer
(2) des ersten Luftfederbalgs (1) verbunden. Ebenso
ist der Eingang eines dem zweiten Luftfederbalg (16) zugeordneten,
als 2/2-Wege-Elektromagnetventil ausgebildeten Ventils (15) über die
Druckmittelleitungen (14, 23) und (24) mit dem
Ausgang der zweiten Ventileinrichtung (22, 21)
verbunden. Vom Ausgang des Ventils (15) führt eine
Druckmittelleitung (5) zur Druckmittelkammer (17)
des zweiten Luftfederbalgs (16).
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Der Ausgang eines dem dritten Luftfederbalg (27)
zugeordneten, als 2/2-Wege-Elektromagnetventil ausgebildeten Ventils
(25) ist über
eine Druckmittelleitung (29) mit der Druckmittelkammer
(26) des dritten Luftfederbalgs (27) verbunden.
Der Eingang des Ventils (25) ist an die Druckmittelleitung
(23) angeschlossen. Eine ebenfalls mit der Druckmittelleitung
(23) verbundene Druckmittelleitung (30) steht mit
dem Eingang eines dem vierten Luftfederbalg (35) zugeordneten,
als 2/2-Wege-Elektromagnetventil ausgebildeten Ventils (31)
in Verbindung. Über eine
Druckmittelleitung (32) ist der Ausgang des Ventils (31)
mit der Druckmittelkammer (33) des vierten Luftfederbalgs
(35) verbunden.
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Dem ersten Luftfederbalg (1)
ist ein erster Wegsensor (3) zugeordnet, der über eine
elektrische Leitung (7) mit einem Eingang einer Einrichtung
zum Erkennen einer Differenz zwischen dem Soll-Niveau und dem Ist-Niveau
sowie zum aktivieren der zweiten Ventileinrichtung (22, 21)
verbunden ist. Desgleichen ist dem zweiten Luftfederbalg (16)
ein Wegsensor (18), dem dritten Luftfederbalg (27)
ein Wegsensor (28) und dem vierten Luftfederbalg (35)
ein Wegsensor (34) zugeordnet. Die Wegsensoren (18, 28 und 34)
sind, wie auch der erste Wegsensor (3) über elektrische Leitungen,
die hier nicht. dargestellt sind, mit je einem Eingang der Einrichtung
zum Erkennen einer Differenz zwischen dem Soll-Niveau und dem Ist-Niveau
sowie zum aktivieren der zweiten Ventileinrichtung (22, 21)
verbunden. Es ist natürlich
auch möglich,
jedem Luftfederbalg der einen Achse des Fahrzeugs je einen Sensor
und nur einem Luftfederbalg der anderen Achse einen Sensor zuzuordnen. Anstatt
diesem einen Luftfederbalg einen Sensor zuzuordnen kann auch in
etwa in der Mitte dieser anderen Achse ein Sensor vorgesehen werden.
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Die Einrichtung zum Erkennen einer
Differenz zwischen dem Soll-Niveau und dem Ist-Niveau sowie zum
aktivieren der zweiten Ventileinrichtung (22, 21)
enthält
im wesentlichen eine elektrische Auswerte- und Regeleinrichtung
(10) mit einem Meßwertspeicher,
einem Vergleicher und Endstufen. Die Endstufen sind elektrisch mit
der ersten Ventileinrichtung (19, 20), der als
schaltbare Drosseleinrichtung ausgebildeten zweiten Ventileinrichtung
(22, 21) und den den Luftfederbälgen (1, 16, 27, 35)
zugeordneten Ventilen (4, 15, 25, 31)
verbunden.
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Der besseren Übersicht halber sind in diesem
Ausführungsbeispiel
lediglich die elektrischen Verbindungen zwischen der elektrischen
Auswerte- und Regeleinrichtung (10) und der ersten Ventileinrichtung
(19, 20), der zweiten Ventileinrichtung (22, 21)
sowie dem dem ersten Luftfederbalg (1) zugeordneten Ventil
(4) dargestellt.
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Eine erste Endstufe ist über eine
elektrische Leitung (11) mit dem Elektromagneten (6)
des dem ersten Luftfederbalg (1) zugeordneten Ventils (4)
verbunden. Eine zweite Endstufe steht über eine elektrische Leitung
(12) mit dem Elektromagneten (20) der ersten Ventileinrichtung
(19, 20) in Verbindung. Über eine elektrische Leitung
(13) ist eine dritte Endstufe mit dem Elektromagneten (21)
der zweiten Ventileinrichtung (22, 21) verbunden.
Eine als Bedieneinheit ausgebildete Schalteinrichtung (8)
zur freien Wahl eines Soll-Niveaus steht über eine elektrische Leitung (9)
mit einem Eingang der elektrischen Auswerte- und Regeleinrichtung
(10) in Verbindung.
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Nachfolgend wird die Funktion der
im vorstehend beschriebenen Niveauregeleinrichtung näher erläutert.
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Es wird angenommen, daß ein Fahrzeug Normal-Niveau
hat, d. h., Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau haben einen mittleren
Abstand zueinander bzw. der Fahrzeugaufbau hat einen mittleren Abstand
zur Fahrbahn. Die erste Ventileinrichtung (19, 20),
die als schaltbare Drosseleinrich tung (22, 21) ausgebildete
zweite Ventileinrichtung (22, 21) und die den
Luftfederbälgen
(1, 16, 27, 35) zugeordneten Ventile
(4, 15, 25 und 31) erhalten
kein Schaltsignal. Die Verbindung vom Druckmittelvorratsbehälter (37) zur
zweiten Ventileinrichtung (22, 21) und somit zu den
Ventilen (4, 15, 25, 31) ist
durch die erste Ventileinrichtung (19, 20) unterbrochen.
Die mit dem Druckmitteleingang der Ventile (4, 15, 25, 31)
in Verbindung stehenden Druckmittelleitungen (14, 23, 30, 24)
sind über
die zweite Ventileinrichtung (22, 21), die Druckmittelleitung
(38) und die erste Ventileinrichtung (19, 20)
mit der Atmosphäre
verbunden. Die Ventile (4, 15, 25, 31)
befinden sich in der Schließstellung,
so daß die
Verbindung zwischen den Druckmittelleitungen (14, 23, 30, 24, 38)
und den die Ausgänge
der Ventile (4, 15, 25, 31)
mit den Druckmittelkammern (2, 17, 26, 33)
der Luftfederbälge
(1, 16, 27, 35) verbindenden
Druckmittelleitungen (39, 6, 29 und 32)
unterbrochen ist. An den Ventilen (4, 15, 25, 31) und
an der zweiten Ventileinrichtung (22, 21) liegt
keine Spannung an. Die zweite Ventileinrichtung (22) hat
jetzt ihren größten Durchlaßquerschnitt.
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Soll das Fahrzeug auf eine über dem
Normal-Niveau liegende Höhe
gebracht werden, d. h. soll der Abstand zwischen Fahrzeugachse und
Fahrzeugaufbau vergrößert werden,
so wird vom Fahrer des Fahrzeugs ein Schalter der Schalteinrichtung
(8) in die Schaltposition "Heben" gebracht.
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Durch das von der Schalteinrichtung
(8) kommende Signal für
den Vorgang "Heben" wird der Rechner
der Auswerteund Regeleinrichtung (10) aktiviert. Der im
Speicher abgespeicherte Niveau-Sollwert, der eine bestimmte obere
Fahrzeughöhe
darstellt, wird mit dem Niveau-Istwert, der die momentane Fahrzeughöhe darstellt,
verglichen. Liegt eine große
Differenz zwischen dem Niveau-Sollwert und dem Niveau-Istwert vor,
so werden von den Endstufen der elektrischen Auswerte- und Regeleinrichtung (10)
Schaltsignale auf die den vier Luftfederbälgen (1, 16, 27, 35)
zugeordneten Ventile (4, 15, 25, 31) und
auf die erste Ventileinrichtung (19, 20) gegeben. Die
vier Ventile (4, 15, 25, 31)
und die erste Ventileinrichtung (19, 20) schalten
in der Weise um, daß die Verbindung
von den Druckmittelkammern (2, 17, 26, 33)
der Luftfedern (1, 16, 27, 35)
zur ersten Ventileinrichtung (19, 20) freigegeben,
die Druckmittelleitungen (38, 24, 23, 14)
gegen die Atmosphäre
abgesperrt und mit der zum Vorratsbehälter (37) hin führenden
Druckmittelleitung (36) verbunden werden. Vom Vorratsbehälter (37)
strömt
durch die Druckmittelleitung (36), die auf Durchgang geschaltete
erste Ventileinrichtung (19, 20), die Druckmittelleitung
(38), den den großen
Querschnitt aufweisenden Durchlaß der zweiten Ventileinrichtung
(22, 21), die Druckmittelleitungen (24, 23, 14, 30)
und die auf Durchgang geschalteten Ventile (4, 15, 25, 31)
sowie die Druckmittelleitungen (39, 6, 29, 32)
in die Druckmittelkammern (2, 17, 26, 33)
der Luftfederbälge
(1, 16, 27, 35).
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Das in die Druckmittelkammern (2, 17, 26, 33)
der Luftfederbälge
(1, 16, 27, 35) einströmende Druckmittel
bewirkt, daß sich
die Luftfederbälge
(1, 16, 27, 35) in Richtung
ihrer Längsachse
ausdehnen. Der Abstand zwischen den Fahrzeugachsen und dem Fahrzeugaufbau
vergrößert sich.
Die Änderung des
Abstandes zwischen den Fahrzeugachsen und dem Fahrzeugaufbau wird
von den Wegsensoren (3, 18, 28, 34)
wahrgenommen und in Form einer sich ändernden Induktivität als Niveau-Istwert
an die Recheneinrichtung der Auswerte- und Regeleinrichtung (10)
gegeben. Dieser sich ändernde
Niveau-Istwert wird ständig
mit dem programmierten Niveau-Sollwert verglichen.
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Hat sich die Differenz zwischen dem
Niveau-Sollwert und dem Niveau-Istwert auf einen im Speicher abgespeicherten
Wert verringert, so wird von der elektrischen Auswerte- und Regeleinrichtung (10)
ein Schaltsignal auf die als schaltbare Drosseleinrichtung ausgebildete
zweite Ventileinrichtung (22, 21) gegeben. Die
zweite Ventileinrichtung (22, 21) schaltet auf
den den kleineren Querschnitt aufweisenden Durchlaß um. Der
Querschnitt der Druckmittelleitung (24) verringert sich.
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Der Druckmittelstrom vom Vorratsbehälter (37)
zu den Druckmittelkammern (2, 17, 26, 33)
der Luftfederbälge
(1, 16, 27, 35) wird jetzt gedrosselt. Demzufolge
erfolgt die weitere Druckmittelzufuhr zu den Druckmittelkammern
(2, 17, 26, 33) der Luftfederbälge (1, 16, 27, 35)
nur noch verlangsamt.
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Sobald der von den Signalen der Wegsensoren
(3, 18, 28, 34) abhängige Niveau-Istwert
gleich ist dem Niveau-Sollwert
fallen die Schaltsignale an den Ventilen (4, 15, 25, 31)
und der ersten Ventileinrichtung (19, 20) sowie
der zweiten Ventileinrichtung (22, 21) ab. Die
Ventile (4,15, 25, 31) gelangen
wieder in die Schließstellung.
Desgleichen schalten die erste Ventileinrichtung (19, 20)
und die zweite Ventileinrichtung (22, 21) um.
Die erste Ventileinrichtung (19, 20) verbindet
die Druckmittelleitungen (38, 24, 23, 30, 14)
mit der Atmosphäre
und sperrt diese Druckmittelleitungen gegen den Vorratsbehälter (37)
ab. Die zweite Ventileinrichtung (22, 21) schaltet
wieder auf großen
Durchlaßquerschnitt
zurück.
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Betätigt der Fahrer des Fahrzeugs
den Schalter "Normalniveau", so wird in der
Recheneinrichtung der elek trischen Auswerte- und Regeleinrichtung
(10) der im Speicher abgespeicherte Sollwert für Normal-Niveau
mit dem aktuellen Niveau-Istwert verglichen. Bei Vorliegen einer
großen
Differenz zwischen Niveau-Sollwert und Niveau-Istwert wird von der
elektrischen Auswerte- und Regeleinrichtung (10) ein Schaltsignal
auf die Ventile (4, 15, 25, 31)
gegeben.
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Die Ventile (4, 15, 25, 31)
gelangen in die Offenstellung. Die Druckmittel in den Druckmittelkammern
(2, 17, 26, 33) der Luftfederbälge (1, 16, 27, 35) wird über den
großen
Durchlaßquerschnitt
der zweiten Ventileinrichtung (22, 21) und die
erste Ventileinrichtung (19, 20) abgebaut, so
daß sich
die Druckmittelmenge in den Druckmittelkammern (2, 17, 26, 33) der
Luftfederbälge
(1, 16, 27, 35) verringert.
Die dadurch verursachte Verkleinerung der Luftfederbälge (1, 16, 27, 35)
in Richtung ihrer Längsachse
bewirkt eine Verringerung des Abstandes zwischen dem Fahrzeugaufbau
und den Fahrzeugachsen.
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Hat sich die Differenz zwischen dem
Niveau-Sollwert und dem Niveau-Istwert auf einen vorbestimmten abgespeicherten
Wert verringert, so wird von der elektrischen Auswerte- und Regeleinrichtung (10)
ein Schaltsignal auf die zweite Ventileinrichtung (22, 21)
gegeben. Die zweite Ventileinrichtung (22, 21)
schaltet auf ihren kleineren Durchlaßquerschnitt um. Die weitere
Verringerung der Druckmittelmenge in den Druckmittelkammern (2, 17, 26, 33)
der Luftfederbälge
(1, 16, 27, 35) erfolgt nun
verlangsamt.
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Besteht wieder Gleichheit zwischen
dem im Speicher abgespeicherten Niveau-Sollwert und dem Niveau-Istwert
für den
Zustand Normal-Niveau, so fallen die Schaltsignale an den Ventilen
(4, 15, 25, 31) sowie an der
ersten Ventileinrichtung (19, 20) und der zweiten
Ven tileinrichtung (22, 21) ab. Die Ventile (4, 15, 25, 31)
gelangen wieder in die Schließstellung.
Die Druckmittelkammern (2, 17, 26, 33)
der Luftfederbälge
(1, 16, 27, 35) sind jetzt wieder
gegen die zur zweiten Ventileinrichtung (22, 21)
führenden Druckmittelleitungen
(5, 14, 23, 24, 30)
abgesperrt. Die erste Ventileinrichtung (19, 20)
schaltet in der Weise um, daß die
Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter (37) und der
zweiten Ventileinrichtung (22, 21) abgesperrt
ist und die Druckmittelleitungen (14, 23, 24, 30) über die
zweite Ventileinrichtung (22, 21), die Druckmittelleitung
(38) und die erste Ventileinrichtung (19, 20)
mit der Atmosphäre
verbunden sind. Die zweite Ventileinrichtung (22, 21)
hat wieder auf großen
Durchlaßquerschnitt
umgeschaltet.
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Soll das Fahrzeug auf ein unter dem
Normal-Niveau liegendes Niveau gebracht werden, so betätigt der
Fahrer des Fahrzeugs einen Schalter der Bedieneinheit (8)
für den
Vorgang "Senken". In der Recheneinrichtung
der Auswerteund Regeleinrichtung (10) wird der im Speicher
abgespeicherte, das untere Soll-Niveau darstellende Niveau-Sollwert mit dem
aktuellen, das Normal-Niveau darstellenden Niveau-Istwert verglichen.
Aufgrund der großen
Differenz zwischen dem Niveau-Sollwert und dem Niveau-Istwert werden die
Ventile (4, 15, 25, 31) angesteuert.
Die Ventile (4, 15, 25, 31)
schalten auf Durchgang. Die erste Ventileinrichtung (19, 20)
wird nicht angesteuert, da der Schalter für den Vorgang "Senken" betätigt worden
ist und somit keine Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter (37)
und den Druckmittelkammern (2, 17, 26, 33)
der Luftfederbälge
(1, 16, 27, 35) gewünscht ist.
Da auch die zweite Ventileinrichtung (21, 22)
kein Schaltsignal erhalten hat, behält sie ihre Schaltstellung
für großen Durchlaßquerschnitt
bei. Die Druckmittelmenge in den Druckmittelkammern (2, 17, 26, 33)
der Luftfederbälge
(1,
16, 27, 35) wird über den
großen
Durchlaßquerschnitt
der zweiten Ventileinrichtung (21, 22) und den zur
Atmosphäre
hin führenden
Druckmittelauslaß der ersten
Ventileinrichtung (19, 20) verringert.
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Erkennt die Recheneinrichtung der
elektrischen Auswerteund Regeleinrichtung (10), daß zwischen
dem Niveau-Sollwert und dem aktuellen Niveau-Istwert nur noch eine
vorbestimmte geringe Differenz besteht, wird von der elektrischen
Auswerte- und Regeleinrichtung (10) ein Schaltsignal auf
die zweite Ventileinrichtung (22, 21) gegeben.
Die zweite Ventileinrichtung (22, 21) schaltet
auf kleinen Durchlaßquerschnitt
um. Die weitere Verringerung der Druckmittelmenge in den Druckmittelkammern
(2, 17, 26, 33) der Luftfederbälge (1, 16, 27, 35)
erfolgt jetzt verlangsamt. Sobald zwischen dem Niveau-Sollwert und
dem Niveau-Istwert Gleichheit besteht, fallen die Schaltsignale
an den Ventilen (4, 15, 25, 31) und
an der zweiten Ventileinrichtung (22, 21) ab.
Die Ventile (4, 15, 25, 31)
gelangen wieder in die Schließstellung
und die zweite Ventileinrichtung (22, 21) schaltet
wieder auf großen
Durchlaßquerschnitt
um.
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Bei Betätigung des Schalters "Normal-Niveau" werden die Ventile
(4, 15, 25, 31) auf Durchgang
geschaltet. Gleichzeitig schaltet die erste Ventileinrichtung (19, 20)
um, in der Weise, daß die
Verbindung zwischen den Druckmittelkammern (2, 17, 26, 33)
der Luftfederbälge
(1, 16, 27, 35) und der Atmosphäre abgesperrt
und die Druckmittelkammern (2, 17, 26, 33)
mit dem Vorratsbehälter
(37) verbunden werden. In die Druckmittelkammer (2, 17, 26, 33) der
Luftfederbälge
(1, 16, 27, 35) strömt Druckmittel. Die
dadurch verursachte Vergrößerung der
Luftfederbälge
(1, 16, 2,7, 35) in
Richtung ihrer Längsachse bewirkt
eine Vergrößerung des
Abstandes zwischen Fahr zeugachsen und Fahrzeugaufbau. Hat sich die Differenz
zwischen Niveau-Sollwert und Niveau-Istwert auf einen vorbestimmten,
im Speicher der Recheneinrichtung der Auswerte- und Regeleinrichtung (10)
abgespeicherten Wert, verringert, so wird von der elektrischen Auswerte-
und Regeleinrichtung (10) ein Schaltsignal auf die zweite
Ventileinrichtung (22, 21) gegeben.
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Die zweite Ventileinrichtung (22, 21)
schaltet auf kleinen Durchlaßquerschnitt
um. Die weitere Zufuhr von Druckmittel zu den Druckmittelkammern
(22, 17, 26, 33) der Luftfederbälge (1, 16, 27, 35)
erfolgt jetzt verlangsamt. Sobald Gleichheit zwischen dem Niveau-Sollwert
und dem Niveau-Istwert besteht, fallen die Schaltsignale an den
Ventilen (4, 15, 25, 31) sowie
an der ersten Ventileinrichtung (19, 20) und an der
zweiten Ventileinrichtung (22, 21) ab. Die Ventile (4, 15, 25, 31)
gelangen in die Schließstellung
und die erste Ventileinrichtung (19, 20) schaltet
in der Weise um, daß die
vom Druckmittelausgang der ersten Ventileinrichtung (19, 20)
zu den Druckmitteleingängen
der Ventile (4, 15, 25, 31)
führenden
Druckmittelleitungen (38, 24, 23, 30, 14)
gegen den Vorratsbehälter
(37) abgesperrt und mit dem zur Atmosphäre hin führenden Druckmittelauslaß der ersten Ventileinrichtung
(19, 20) verbunden werden. Die zweite Ventileinrichtung
(22, 21) schaltet wieder auf großen Durchlaßquerschnitt
um.
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Die elektrische Auswerte- und Regeleinrichtung
(10) enthält
im wesentlichen einen Speicher, eine Recheneinrichtung, eine Eingabeeinrichtung und
eine Ausgabe. Die Bedieneinheit (8) und die Wegsensoren
(3, 18, 28, 34) sind mit der
Eingabeeinrichtung verbunden. Die Ausgabe steht über die Endstufen mit den Ventilen
(4, 15, 25, 31), der ersten Ventileinrichtung
(19, 20) und der zweiten Ventileinrichtung (22, 21)
in Verbindung. Im Speicher sind Niveau-Sollwerte für "Normalniveau", "oberes Niveau" und "unteres Niveau" abgespeichert. Desweiteren sind
im Speicher Werte abgespeichert, die um einen vorbestimmten Betrag
unterhalb und oberhalb der Niveau-Sollwerte liegen, d. h., die eine
vorbestimmte Differenz zu den Niveau-Sollwerten darstellen.
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Ist bei einem Niveauregelvorgang
oder bei einem Vorgang "Heben", "Senken" die Differenz zwischen
dem Niveau-Sollwert
und dem Niveau-Istwert größer als
die programmierte Differenz (Parameter), so wird die zweite Ventileinrichtung
auf großen Durchlaßquerschnitt
geschaltet. Ist die Differenz zwischen dem Niveau-Sollwert und dem
Niveau-Istwert kleiner als die programmierte Differenz, so wird
die zweite Ventileinrichtung auf kleinen Durchlaßquerschnitt geschaltet.
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Es ist natürlich auch möglich zwischen
der Fahrzeugachse und dem Fahrzeugaufbau eine Schalteinrichtung
mit mehreren Schaltpunkten vorzusehen. Eine solche Schalteinrichtung
kann einen ersten Schaltpunkt für
Normal-Niveau, einen zweiten Schaltpunkt für oberes Niveau und einen dritten Schaltpunkt
für unteres
Niveau sowie jeweils zwei jedem dieser Schaltpunkte zugeordnete
weitere Schaltpunkte enthalten, die oberhalb und unterhalb der Schaltpunkte
Normalniveau, oberes Niveau und unteres Niveau liegen.
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Eine derartige Niveauregeleinrichtung
ist vereinfacht in 2 dargestellt.
Der besseren Übersicht
halber sind die den in 1 gezeigten
Bauteilen gleichen Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
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In 2 ist
lediglich ein zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau angeordneter
Luftfederbalg dargestellt.
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Zwischen dem ungefederten Teil (57)
und dem gefederten Teil (45) eines Fahrzeugs ist ein eine Druckmittelkammer
(2) enthaltender Luftfederbalg (1) angeordnet,
welcher das gefederte Teil (45) gegen das ungefederte Teil
(57) abstützt.
Von einem Vorratsbehälter
(37) für
Druckmittel führt
eine Druckmittelleitung (36) zum Eingang einer ersten steuerbaren
Ventileinrichtung (19). Der Ausgang der ersten Ventileinrichtung
(19) ist über
eine Druckmittelleitung (38) mit dem Eingang einer als
schaltbare Drosseleinrichtung ausgebildeten zweiten steuerbaren
Ventileinrichtung (22) verbunden. Über eine Druckmittelleitung
(24) steht der Eingang eines der Druckmittelkammer (2)
zugeordneten Ventils (4) mit dem Ausgang der zweiten Ventileinrichtung
(22) in Verbindung. Die Druckmittelkammer (2)
des Luftfederbalgs (1) ist mittels einer Druckmittelleitung
(39) an den Ausgang des Ventils (4) angeschlossen.
Mit der Druckmittelleitung (24) ist eine Druckmittelleitung (23)
verbunden, die zu den Eingängen
von Ventilen führt,
welche den drei hier nicht gezeigten Druckmittelkammern von Luftfederbälgen des
Fahrzeugs zugeordnet sind.
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Eine als Wegsensor dienende Einrichtung (58)
besteht aus einem von einem Rohr gebildeten ersten Bauteil (42),
das am nicht gefederten Teil des Fahrzeugs befestigt ist, und einem
von einem Rohr gebildeten zweiten Bauteil (41), das am
gefederten Teil des Fahrzeugs angeordnet ist und in das erste Bauteil
(42) eintaucht. Das erste Bauteil (42) weist auf
seiner dem zweiten Bauteil (41) zugewandten Seite als Hallsensoren
ausgebildete Höhenmarkierungen
(47, 48, 49, 50, 52, 53, 54, 55, 56)
auf. Auf der den Hallsensoren (47, 48, 49, 50, 52, 53, 54, 55, 56) zugewandten
Seite des zweiten Bauteils (41) ist am zweiten Bauteil
(41) ein Permanentmagnet (51) angeordnet.
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Der Hallsensor (52) stellt
den Niveau-Sollwert für "Normalniveau", der Hallsensor
(48) stellt den Niveau-Sollwert
für "oberes Niveau" und der Hallsensor
(55) stellt den Niveau-Sollwert für "unteres Niveau" dar. Die oberhalb und unterhalb der
ein bestimmtes Niveau darstellenden Hallsensoren (48, 52, 55)
angeordneten Hallsensoren (47, 49, 50, 53, 54, 56)
dienen als Schaltschwelle zum Schalten der Ventileinrichtung (22)
bei Vorhandensein einer vorbestimmten Differenz zwischen Niveau-Sollwert
und Niveau-Istwert während
eines Niveauregelvorganges bzw. während der Vorgänge "Heben" oder "Senken".
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Die Hallsensoren (47, 48, 49, 50, 52, 53, 54, 55, 56)
sind über
elektrische Leitungen mit einer Logik (43) verbunden. Von
einem ersten Ausgang der Logik (43) führt eine elektrische Leitung
(46) zu dem der Druckmittelkammer (2) zugeordneten
Ventil (4). Die zweite Ventileinrichtung (22)
ist über
eine elektrische Leitung (45) mit einem zweiten Ausgang
der Logik (43) verbunden. Ein dritter Ausgang der Logik (43)
steht über
eine elektrische Leitung (44) mit der ersten Ventileinrichtung
(19) in Verbindung. Über eine
elektrische Leitung (9) ist eine Bedieneinheit (8) mit
einem Eingang der Logik (43) verbunden.
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Die Logik (43) enthält Logikbausteine,
die so miteinander verknüpft
sind, daß von
den Hallsensoren (47) und (49) kommende Signale nur dann
zu einem die zweite Ventileinrichtung (22) steuernden Signal
führen
können,
wenn vorher an der Bedieneinheit (8) der Schalter "H" für
den Vorgang "Heben" betätigt worden
ist. Desgleichen können
von den Hallsensoren (50, 53) kommende Signale
nur dann zu einem die zweite Ventileinrichtung (22) steuernden
Signal führen,
wenn vorher an der Bedieneinheit (8) der Schalter "N" für "Normalniveau" betätigt worden
ist. Von den Hallsensoren (54) und (56) kommende
Signale können
nur dann zu einem die zweite Ventileinrichtung (22) steuernden
Signal führen,
wenn vorher an der Bedieneinheit (8) der Schalter "S" für
den Vorgang "Senken" betätigt worden
ist.
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Die Funktion der vorstehend beschriebenen Niveauregeleinrichtung
wird nachfolgend näher
erläutert.
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Hat das Fahrzeug Normalniveau – mittlerer Abstand
zwischen der Fahrzeugachse und dem Fahrzeugaufbau – so befindet
sich der Wegsensor (58) in der gezeigten Stellung. Der
Permanentmagnet (51) liegt dem Hallsensor (52)
gegenüber.
Das Ventil (4) befindet sich in der Schließstellung
(Druckmittelkammer (2) des Luftfederbalgs (1)
gegen die Druckmitelleitung (24) abgesperrt), die zweite
Ventileinrichtung (22) hat ihre Schaltstellung "großer Durchlaßquerschnitt" eingenommen und
die erste Ventileinrichtung (19) befindet sich in der Schaltstellung,
in welcher die Druckmittelleitungen (24, 38) mit der
Atmosphäre
verbunden und der Vorratsbehälter (37)
gegen die zur zweiten Ventileinrichtung (22) führende Druckmittelleitung
(38) und selbstverständlich auch
gegen die Atmosphäre
abgesperrt ist.
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Soll das Fahrzeug auf ein höheres Niveau gebracht
werden, so betätigt
der Fahrer den Schalter "H". Von der Logik (43)
wird ein Schaltsignal auf das Ventil (4) und auf die erste
Ventileinrichtung (19) gegeben. Das als 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildete Ventil
(4) und die als 3/2-Wege-Magnetventil
ausgebildete erste Ventileinrichtung (19) werden derart
umgeschaltet, daß der
zur Atmosphäre
hin führende Durchlaß der ersten
Ventileinrichtung (19) gesperrt und der mit der als schaltbare
Drosseleinrichtung ausgebildeten zweiten Ventileinrichtung (22)
ver bundene Druckmittelausgang der ersten Ventileinrichtung (19)
geöffnet
wird. Von dem Vorratsbehälter
(37) strömt
Druckmittel durch die Druckmittelleitung (36), die auf
Durchgang geschaltete erste Ventileinrichtung (19), die
Druckmittelleitung (38), den den größeren Querschnitt aufweisenden
Durchlaß der
zweiten Ventileinrichtung (22), die Druckmittelleitung
(24), das auf Durchgang geschaltete Ventil (4)
und die Druckmittelleitung (39) in die Druckmittelkammer
(2) des Luftfederbalgs (1).
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Durch den Anstieg der Druckmittelmenge
in der Druckmittelkammer (2) vergrößert sich der Luftfederbalg
(1) in Richtung seiner Längsachse. Dadurch vergrößert sich
auch der Abstand zwischen dem nicht gefederten Teil (57)
und dem gefederten Teil (45) des Fahrzeugs. Das zweite
Bauteil (41) des Wegsensors (58) wird von dem
gefederten Teil (57) des Fahrzeugs mitgenommen. Der am
zweiten Bauteil (41) angeordnet Permanentmagnet (51)
wird an dem Hallsensor (50) vorbei in Richtung auf den
Hallsensor (48) zu bewegt. Befindet sich der Permanentmagnet
(51) auf der Höhe
des Hallsensors (49), so wird von der Logik (43) über die
Elektrische Leitung (45) ein Schaltsignal auf die zweite
Ventileinrichtung (22) gegeben. Die zweite Ventileinrichtung
(22) schaltet um auf den kleineren Durchlaßquerschnitt. Der
Druckmittelstrom vom Vorratsbehälter
(37) zur Druckmittelkammer (2) des Luftfederbalgs
(1) wird jetzt gedrosselt. Die Fahrzeugzelle wird jetzt
verlangsamt weiter angehoben.
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Hat der mit dem zweiten Bauteil (41)
verbunden Permanentmagnet (51) die Höhe des Hallsensors (48)
erreicht, so wird ein das obere Fahrzeugniveau repräsentierendes
Signal vom Hallsensor (48) auf die Logik (43)
gegeben. Die Schaltsignale an dem Ventil (4), an der ersten
Ventileinrichtung (19) und an der zweiten Ventilein richtung
(22) fallen ab. Die Druckmittelkammer (2) des
Luftfederbalgs (1) wird mittels des Ventils (4)
gegen die vom Vorratsbehälter (37)
kommenden Druckmittelleitungen (35, 38) und (24)
abgesperrt. Die erste Ventileinrichtung (19) schaltet in
der Weise um, daß die
Druckmittelleitungen (24) und (38) mit der Atmosphäre verbunden werden
und die vom Vorratsbehälter
kommende Druckmittelleitung (36) gegen die Druckmittelleitungen
(38) und (24) abgesperrt ist. Die zweite Ventileinrichtung
(22) schaltet wieder auf ihren großen Durchlaßquerschnitt zurück.
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Soll das Fahrzeug auf unteres Niveau
gebracht werden, so wird vom Fahrer des Fahrzeugs der Schalter "S" an der Bedieneinheit (8) betätigt. Von
der Logik (43) wird ein Schaltsignal auf das Ventil (4)
gegeben. Das Ventil (4) gelangt in der Offenstellung, so
daß Druckmittel
aus der Druckmittelkammer (2) des Luftfederbalgs (1) über das
geöffnete
Ventil (4) und den den größeren Durchlaßquerschnitt
aufweisenden Durchlaß der
zweiten Ventileinrichtung (22) sowie die erste Ventileinrichtung
(19) zur Atmosphären
hin abgeführt
wird. Der Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau verringert
sich. Der an dem Teil (41) des Wegsensors (58)
befestigte Permanentmagnet (51) wird dabei an den Hallsensoren
(49, 50, 52, 53, 54)
vorbeigeführt.
Die von den Hallsensoren (49, 50, 52, 53)
auf die Logik (43) gegebenen Signale werden von der Logik
(43) nicht als Schaltsignale an die zweite Ventileinrichtung
(22) weitergegeben, da die Bedingung Schalter in Position "H" für
den Vorgang "Heben" oder die Bedingung Schalter
in Position "N" für den Vorgang "Fahrzeug auf Normalniveau
bringen" nicht erfüllt ist.
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Befindet sich der Permanentmagnet
(51) auf der Höhe
des Hallsensors (54), wird von der Logik (43)
ein Schaltsignal auf die zweite Ventileinrichtung (22)
gegeben. Die zweite Ventileinrichtung (22) schaltet auf
kleinen Durchlaßquerschnitt
um. Der Abstrom von Druckmittel aus der Druckmittelkammer (2) des
Luftfederbalgs (1) erfolgt jetzt nur noch gedrosselt. Der
Fahrzeugaufbau wird jetzt verlangsamt weiter abgesenkt. Sobald der
Permanentmagnet (51) den Hallsensor (55) erreicht,
wird von der Logik (43) ein Schaltsignal auf das Ventil
(4) und auf die zweite Ventileinrichtung (22)
gegeben. Das Ventil (4) sperrt die Verbindung zwischen
der Druckmittelkammer (2) des Luftfederbalgs (1)
und der zweiten Ventileinrichtung (22) ab. Die zweite Ventileinrichtung
(22) schaltet auf ihren größeren Durchlaßquerschnitt
um.
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Soll das Fahrzeug wieder auf Normalniveau gebracht
werden, so wird vom Fahrer der Schalter "N" der
Bedieneinheit (8) betätigt.
Von der Logik (43) werden Schaltsignale auf die erste Ventileinrichtung (19)
und auf das Ventil (4) gegeben. Das Ventil (4) schaltet
auf Durchgang und die erste Ventileinrichtung (19) schaltet
in der Weise um, daß die
Druckmittelleitungen (39, 24) und (38) gegen die
Atmosphäre abgesperrt
und über
die Druckmittelleitung (36) mit dem Vorratsbehälter (37)
verbunden werden. Vom Vorratsbehälter
(38) strömt über die
erste Ventileinrichtung (19), den den größeren Durchlaßquerschnitt aufweisenden
Durchlaß der
zweiten Ventileinrichtung (22) und das Ventil (4)
Druckmittel in die Druckmittelkammer (2) des Luftfederbalgs
(1). Die Zunahme der Druckmittelmenge in der Druckmittelkammer
(2) des Luftfederbalgs (1) bewirkt, daß der Fahrzeugaufbau angehoben
wird, wodurch sich der Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau
vergrößert.
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Bei diesem Vorgang wird der mit dem
Teil (41) des Wegsensors (58) verbundene Permanentmagnet
(51) an dem Hallsensor (54) vorbeigeführt. Die
Bedingung, Schalter "S" für den Vorgang "Fahrzeug absenken" betätigt, ist
nicht erfüllt,
so daß von der
Logik (43) kein Schaltsignal auf die zweite Ventileinrichtung
(22) gegeben wird. Hat der Permanentmagnet (51)
die Höhe
des Hallsensors (53) erreicht, wird von der Logik (43)
ein Schaltsignal auf die zweite Ventileinrichtung (22)
gegeben. Die zweite Ventileinrichtung (22) schaltet auf
kleinen Durchlaßquerschnitt
um. Das vom Druckmittelvorratsbehälter (37) kommende
Druckmittel strömt
jetzt nur noch gedrosselt in die Druckmittelkammer (2)
des Luftfederbalgs (1). Das weitere Anheben des Fahrzeugaufbaus
erfolgt jetzt verlangsamt.
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Sobald der Permanentmagnet (51)
und der Hallsensor (52) auf gleicher Höhe liegen, werden von der Logik
(43) Schaltsignale auf die erste Ventileinrichtung (19),
das Ventil (4) und die zweite Ventileinrichtung (22)
gegeben. Das Ventil (4) sperrt jetzt die Druckmittelkammer
(2) des Luftfederbalgs (1) gegen die zur ersten
Ventileinrichtung (19) führende Druckmittelleitung (24)
ab. Die erste Ventileinrichtung (19) schaltet um, in der
Weise, daß die
Druckmittelleitungen (24) und (38) mit der Atmosphäre verbunden werden
und die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter (37) und der
zu der zweiten Ventileinrichtung (22) führenden Druckmittelleitung
(38) unterbrochen wird. Die zweite Ventileinrichtung (22)
schaltet auf ihren größeren Durchlaßquerschnitt
um.
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Der im vorstehenden erwähnte Wegsensor (58)
besitzt, wie bereits erwähnt,
als Schaltglieder dienende Hallsensoren (47, 48, 49, 50, 52, 53, 54, 55),
die mit einem ebenfalls als Schaltglied dienenden Permanentmagneten
(51) zusammenwirken. Anstelle dieser beschriebenen Mittel
und Schaltglieder können,
selbstverständlich
auch andere Mittel zum Erkennen vorbestimmter Höhenlagen und andere Schaltglieder
vorgesehen werden. Diese Mittel können z. B. mechanische Schalteinrichtungen
oder auch optisch-elektrische
Mittel sein.
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Der Wegsensor kann von der Luftfeder
(1) getrennt zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugzelle bzw.
dem Fahrzeugaufbau angeordnet sein, er kann aber auch in einem Federelement,
z. B. in einem Federbein eines Fahrzeugs, angeordnet werden. Bei
den für
die Federung des Fahrzeugs vorgesehenen Druckmittelfedern kann es
sich sowohl um Luftfedern als auch um hydro-pneumatische Federn handeln.
Es ist auch denkbar, zwischen dem Fahrzeugaufbau und einem am Fahrzeugaufbau
angeordneten Federelement, z. B. einer Blattfeder, oder zwischen
der Fahrzeugachse und einem Fahrzeugaufbau angeordneten Federelement
eine Druckmittelkammer (Teleskopzylinder, mit Druckmittel beaufschlagbarer
Balg) vorzusehen.
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Die zweite Ventileinrichtung kann
als. eine in der die Druckmittelkammern mit der Druckmittelquelle
und/oder mit der Druckmittelsenke verbindenden Druckmittelleitung
angeordnete schaltbare Drosseleinrichtung ausgebildet sein. Es ist
aber auch möglich,
die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung zu
einer nach Art eines 3/4-Wegeventils ausgebildeten Ventileinrichtung
zusammenzufassen.
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Die zweite Ventileinrichtung kann
auch so ausgebildet sein, daß sie
einen Eingang für
das über die
erste Ventileinrichtung von der Druckmittelquelle kommende Druckmittel
und einen mit der zu den Druckmittelkammern führenden Druckmittelleitung verbundenen
Ausgang sowie zwei Durchlässe
unterschiedlichen Querchnitts aufweist und Mittel besitzt, mit Hilfe
derer der Ausgang mit dem Eingang wahlweise über den größeren oder den kleineren Durchlaßquerschnitt
miteinander verbindbar sind.
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Es ist auch möglich, als zweite Ventileinrichtung
eine solche einzusetzen, deren Durchlaßquerschnitt stufenlos oder
in mehr oder weniger kleinen Schritten veränderbar ist, z. B. mittels
einer verstellbaren Blende.
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Selbstverständlich müssen dann die Sensoren und
die elektrische Auswerte- und Regeleinrichtung so ausgebildet sein,
daß die
Ventile bei Auftreten einer. Differenz zwischen Sollwert und Istwert entweder
sofort oder ab einem vorbestimmbaren Differenzwert Steuersignale
erhalten.
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Die erfindungsgemäße Niveauregeleinrichtung kann
sowohl mit gasförmigen
als auch mit flüssigen
Druckmitteln betrieben werden.