EP3976402A1 - Elektronisch gesteuert und/oder geregeltes luftfedersystem, luftfederanlage und verfahren zur höhenregulierung eines fahrzeugs - Google Patents

Elektronisch gesteuert und/oder geregeltes luftfedersystem, luftfederanlage und verfahren zur höhenregulierung eines fahrzeugs

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EP3976402A1
EP3976402A1 EP20726348.4A EP20726348A EP3976402A1 EP 3976402 A1 EP3976402 A1 EP 3976402A1 EP 20726348 A EP20726348 A EP 20726348A EP 3976402 A1 EP3976402 A1 EP 3976402A1
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EP
European Patent Office
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valve
switching
open
vehicle
closed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20726348.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Meier
Jörg SCHARPENBERG
Matthias Heinrich Von Schwanewede
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ZF CV Systems Europe BV
Original Assignee
ZF CV Systems Europe BV
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF CV Systems Europe BV filed Critical ZF CV Systems Europe BV
Publication of EP3976402A1 publication Critical patent/EP3976402A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/90—System Controller type
    • B60G2800/91—Suspension Control
    • B60G2800/914—Height Control System

Definitions

  • the invention relates to an air spring system according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to an air suspension system according to the preamble of claim 1 1 with such an air spring system and a method according to the preamble of claim 13 for adjusting the height of a vehicle.
  • An air suspension system is used in vehicles of all types, in particular for height regulation of the vehicle, that is, to regulate the distance between the vehicle axle and the vehicle body.
  • Said air spring system usually comprises a reservoir which holds compressed air from a compressed air supply system upstream of the air spring system and, in addition, a number of air spring valves pneumatically connected to a common line (gallery) and subsequently assigned to these a corresponding number of air springs.
  • the air springs usually have a number of air bellows that raise the vehicle body with increasing filling and lower it accordingly with decreasing filling.
  • a compressed air supply system for use in connection with an air suspension system for example in an air suspension system, is operated with compressed air from a compressed air supply, for example at a pressure level of 5 to 20 bar.
  • the compressed air is made available to the compressed air supply with an air compressor.
  • the compressed air supply is pneumatically connected to a compressed air connection to supply the air suspension system.
  • it also has an air dryer with which the compressed air can be dried. This prevents the accumulation of moisture in the air the system avoided, which is too detrimental to the protection of the air suspension system from defects.
  • the aforementioned air suspension system for height regulation of a vehicle with air springs is known, with which, depending on the vehicle load, a predetermined distance between the vehicle cell and the vehicle axle can be maintained by filling from a compressed air supply or emptying the air springs .
  • At least one central ventilation valve is provided for supplying the air bellows valves assigned to the air bellows of the front axle (VA) and the rear axle (HA) with compressed air from a compressed air supply.
  • VA front axle
  • HA rear axle
  • the air bellows valves assigned to the air bellows on the front axle and the rear axle are operated with a relatively high pulse frequency applied. Switching through the central ventilation valve cannot be achieved with the relatively high pulse frequency.
  • the device to ensure identical height regulation on the front axle and the rear axle provides a throttle with an adjustable or constant flow cross section and the central ventilation valve and a central ventilation valve.
  • the throttle and valves should then compensate for different pressure build-up or pressure reduction times in the air bellows of the air springs of the front axle and the rear axle.
  • Such an air spring system can still be improved.
  • the aforementioned solution requires in particular an increased structural effort, that is, the solution provides for the use of two additional valves and a flow resistance element in the form of a throttle with preferably even a variable flow cross-section.
  • the object of the invention is to specify a device and a method which are improved with regard to the prior art.
  • an alternative solution to the prior art is to be specified, which not only eliminates the disadvantages that result from increased structural expenditure, but also achieves height regulation of the vehicle in an improved manner.
  • the object with regard to the device is achieved by an air spring system of the type mentioned at the outset, in which the features of the characterizing part of claim 1 are provided according to the invention.
  • the object with regard to the method is achieved by a method according to the invention of claim 13.
  • the invention is based on the consideration that the lifting speed, when regulating the height of the vehicle from the reservoir, depends, for example, on the load of the vehicle, the available pressure in the reservoir, the effective valve cross-sections of the valves used, the counter pressure of the air springs and the like more. From this it follows that the experience of the height regulation of the vehicle, in particular the lifting speed, changed for a driver depending on the factors mentioned above. An experience of height regulation as a constant process does not normally take place.
  • a regulated air volume flow can be generated.
  • This regulated air volume flow can then be fed to the air springs of the air suspension system, which enables a more uniform lifting speed and thus a more uniform experience of the height regulation of the vehicle by the driver.
  • the invention has recognized that the setting of the speed for a change in height of the height regulation, in particular lifting speed and / or lowering speed, takes place in an advantageous manner in particular via an open / close parameter.
  • the open / close parameter is formed from a ratio of an open component of the open valve state to a closed component of the closed valve state in a switching period, during a sequence of sequential switching periods during the height adjustment of the vehicle.
  • the ratio of the open portion to the closed portion of the switching valve denotes, for example, two successive time intervals during a switching period, with a first time interval describing the switching valve in the open state and a second time interval describing the switching valve in the subsequent closed state.
  • An open / closed parameter of the switching valve can then be derived from this ratio, which parameter particularly advantageously determines the lifting speed and / or the lowering speed when adjusting the height of the vehicle.
  • the open portion of the switching valve in a switching period can be reduced in relation to the closed portion of the switching valve in this switching period.
  • the open component of the switching valve in a switching period is to be increased accordingly, in relation to the closed component of the switching valve in this switching period.
  • the switching scheme described above is advantageously to be understood as a pulse width modulation which, through a modulated pulse width, causes an actual, preferably complete, opening and closing of the switching valve. This then generates a desired air volume flow and thus controls the resulting lifting speed and / or lowering speed of the height regulation.
  • the pulse width modulation is designed in such a way that it is ensured that the switching valve both opens completely and closes completely within a switching period.
  • the open component of the open valve state and the closed component of the closed valve state in a switching period of a sequence of sequential switching periods are then determined according to the open / closed parameter.
  • Such a switching valve is also referred to below as a controlled switching valve.
  • the concept of the invention provision is also advantageously made for the height adjustment of the vehicle to be implemented without additional components. That is, the concept of the invention leads in contrast to the prior art Technology not only advantageously on a more cost-effective height regulation of the vehicle by saving additional components, but also as a consequence on a lower-maintenance and more fail-safe solution.
  • the height regulation of the vehicle according to the invention can be transferred analogously to the lowering process of the vehicle.
  • the invention further leads to an air suspension system according to claim 11, with an air suspension system according to the invention and further comprising a compressed air supply system with a compressed air supply, a compressed air connection, a main pneumatic line between the compressed air supply and the compressed air connection, which has an air dryer, and a compressed air supply line, between the compressed air connection and the air suspension system.
  • the air suspension system has a ventilation connection and a ventilation line between the compressed air supply and the ventilation connection which has a ventilation valve, the main pneumatic line and / or the compressed air supply line having at least one throttle or similar flow resistance element.
  • the vent valve can be controlled, and the control is further designed to control the vent valve and to set the lowering speed of the height regulation, where the lowering speed of the height regulation is also set via the open / close parameter.
  • the throttle or similar flow resistance element is designed to smooth the lifting speed and / or the lowering speed of the height regulation tion of the vehicle.
  • the at least one throttle or similar flow resistance element is advantageously arranged in the main pneumatic line between the air dryer and the compressed air connection and / or arranged in the compressed air supply line between the compressed air connection and the air spring system.
  • the speed of the height change of the height regulation is a lifting speed or a lowering speed, the control being designed to set the lifting speed and / or the lowering speed. Specifically, this means that a more uniform lifting speed and a more uniform lowering speed are advantageously achieved, and thus a more uniform experience of the height regulation of the vehicle by the driver is made possible.
  • the height regulation of the vehicle takes place within a permissible height interval, between a minimum height and a maximum height.
  • the dimension of the open / closed parameter can be specified in percent. Scaling the open / close parameter to a percentage scale enables, in particular, an intuitive setting of a desired lifting speed when the vehicle is height-adjusted by the driver. rer or, in the case of an automatic setting of the lifting speed by means of a control device or the like, a simple programming-related handling of the open / close parameter.
  • the open / close parameter can assume any value in the value range between 0% and 100%. Consequently, a value of 0% then represents the lower limit of a continuously closed switching valve of a number of switching valves and, analogously, the limiting case of a continuously open switching valve of a number of switching valves is represented by a value of 100%. In concrete terms, this means that the state space of the switching valve is fully described by the open / close parameter in the value range between 0% and 100%.
  • a simple possibility is thus created on the one hand to modulate the pulse width of the open / close parameter in order to adapt it to the respective driving situation and on the other hand to keep the switching valve closed as long as no height adjustment of the vehicle is required.
  • the open / close parameter assumes in particular a value from the value range between 25% and 35%.
  • the open / close parameter assumes in particular a value from the value range between 45% and 55%.
  • the open / close parameter assumes in particular a value from the value range between 65% and 75%.
  • the first value range between 25% and 35% corresponds to a slow speed for a change in height of the height regulation, in particular lifting speed and / or lowering speed
  • the second value range between 45% and 55% corresponds to a medium speed for a height change of the height regulation, especially standard lifting devices speed and / or standard lowering speed
  • a preferred lifting speed and / or lowering speed manually or automatically, which, in a particularly simple and intuitive manner for a vehicle driver, limits relevant boundary conditions such as the available reservoir pressure, the vehicle load, the current driving situation and the like taken into account. So it is conceivable, for example, that a fast lifting speed is preferable in the case of a rapid transition from a paved tarred road to an unpaved gravel road or the like.
  • the value of the open / close parameter can be changed from the reservoir during the height regulation of the vehicle. Specifically, this means that the open / close parameter can be adjusted dynamically, especially while height adjustment is ongoing. Advantageously, it is thus possible to react directly to the speed for a height change of the height regulation, in particular the lifting and / or lowering speed, influencing variable boundary conditions, such as a decreasing reservoir pressure.
  • This development is also advantageous as soon as the subsurface conditions change in quick succession while driving and the height adjustment takes place automatically in particular, since this can then be adjusted during an ongoing lifting and / or lowering process so that the rapidly changing subsurface conditions are mapped can be, for example, by a mean value between tween the preferred height level of the vehicle for a specific surface.
  • the lifting speed is constant when the height of the vehicle is regulated from the reservoir.
  • the speed for a height change of the height regulation takes place via an evaluation of height values within the permissible height interval.
  • control is designed to generate a constant air volume flow from the reservoir when regulating the height of the vehicle.
  • a constant air volume flow in the direction of the air springs is constitutive for a constant lifting speed, so the constant air volume flow directly results in a stepless lifting and / or lowering movement of the vehicle, which ideally is imperceptible to the driver.
  • the frequency of the switching period of the control of the at least one switching valve of the number of switching valves is determined so that the height regulation of the vehicle out of the reservoir evenly, in particular without perceptible gradations. Specifically, this means that if the frequency of the switching period is selected too low, that is, if the opening and closing of the switching valve is too slow, the result is a step-shaped lifting and / or lowering profile that is clearly perceptible to the driver.
  • the frequency of the switching period is selected in particular from a range of values comprising the values greater than or equal to 5 Hz and less than or equal to 20 Hz.
  • the value of the frequency of the switching period is particularly in this advantageous range of values because at a frequency below 5 Hz there is a perceptible gradation of the raising and / or lowering process, which smoothes itself to an increasing degree with increasing frequency. This means that there is no longer any improvement that the driver can perceive for values above 20 Hz.
  • an increasing frequency causes an increasing mechanical load on the switching valve of the number of switching valves.
  • the frequency is therefore advantageously within a range between 5 Hz and 20 Hz.
  • the speed for a height change in the height regulation in particular the lifting speed and / or lowering speed
  • the speed for a height change in the height regulation can be set differently when the vehicle is height regulated from the reservoir on a front axle and / or a rear axle.
  • Vehicles usually have an uneven weight distribution when loaded and unloaded, which has different effects on the front and rear axles. If this circumstance is not taken into account, there is a different rate of lifting and lowering on the front axle and the rear axle depending on the load and the like. This problem is addressed in an advantageous manner through the specific training solved by differently adjustable lifting and / or lowering speeds on the axles.
  • the speed for a height change of the height regulation in particular the lifting speed and / or the lowering speed
  • the speed for changing the height of the height regulation in particular the lifting speed and / or the lowering speed
  • advantages result from this development. For example, it may be necessary to raise and / or lower one of the front wheels as quickly as possible relative to one of the rear wheels in order to effectively prevent the vehicle from touching down.
  • the number of switching valves is a controlled number of bellows valves, designed to set the speed for a height change of the height regulation, in particular the lifting speed and / or the lowering speed of the height regulation of the vehicle.
  • the at least one switching valve of the number of switching valves is a controlled switched reservoir valve, designed to adjust the lifting speed of the height regulation of the vehicle. Specifically, this means that only the reserve jurventil is switched controlled in order to achieve a uniform lifting of the vehicle, in particular without perceptible gradations.
  • the control engineering effort is thus reduced, since only one switching valve, the reservoir valve, has to be activated in a controlled manner.
  • the speed is a lowering speed and the height of the vehicle is regulated by venting the compressed air supply, preferably the compressed air supply system, with a number of venting valves being controlled.
  • the control engineering effort is thus reduced, since only an existing vent valve has to be activated to set the lowering speed.
  • the air dryer of the air suspension system also has a volume, the volume of the air dryer being designed as a buffer volume to smooth the lifting speed and / or the lowering speed of the height adjustment of the vehicle. Because the air dryer housing acts as an additional flow resistance, which causes a tolerable pressure drop in the air volume flow, damping of the fluctuations associated with the flow is advantageously generated. As a result, the lifting and / or lowering movement takes place in particular more evenly when adjusting the height of the vehicle.
  • the air suspension system also has a ventilation connection, a ventilation line between the compressed air connection and the ventilation connection, which has a ventilation valve, the main pneumatic line between the air dryer and the compressed air connection also having a check valve for shutting off the components of the compressed air supply system in Direction of the air dryer.
  • the vent valve can be controlled, and the control is further designed to control the vent valve and to set the lowering speed of the height regulation, the lowering speed of the height regulation also being set using the open / close parameter.
  • the compressed air supply line has a throttle or the like flow resistance element, the throttle or the like flow resistance element being designed to smooth the lifting speed and / or the lowering speed of the height regulation of the vehicle.
  • the advantages that result from controlling the switching valves involved in the lifting process can be transferred in a simple manner to the lowering process by controlling the vent valve of the compressed air supply system.
  • a throttle or the like flow resistance element arranged accordingly to the above-mentioned embodiment, it is advantageously possible to smooth the controlled air volume flow generated by the control valve of a number of switching valves in a particularly advantageous manner. That is, fluctuations in pressure, speed or the like of the air volume flow, which are associated with the generation of precisely this air volume flow, are effectively and particularly advantageously smoothed or attenuated by the provision of a throttle or similar flow resistance element, so that the height regulation of the vehicle by the driver is perceived as correspondingly more even.
  • the main pneumatic line and the compressed air supply line between the air dryer and the air spring system are continuous, that is, in particular, are free of flow resistance elements.
  • This alternative development has recognized in a particularly advantageous manner that the volume of the air dryer can also take over the function of the throttle used in the first development. This means that the volume of the air dryer can be used as a buffer volume. can be applied in order to dampen the fluctuations associated with the generated air volume flow. In this way, the height regulation of the vehicle by the driver is also perceived as more uniform compared to an embodiment without such a measure.
  • This development also has the advantage that the otherwise necessary throttle or similar flow resistance element is redundant. This results in an advantage in terms of complexity, costs and maintenance compared to the other developments.
  • FIG. 1 schematically shows a preferred embodiment of the air spring system according to the concept of the invention, wherein a compressed air supply system is shown schematically and both construction groups in combination result in an air spring system for height regulation of a vehicle and further schematically a control pulse of a number of consecutive control pulses for controlling a Number of switching valves according to the concept of the invention;
  • FIG. 2 schematically shows a further preferred embodiment of the air system according to the concept of the invention, an alternative arrangement of the vent line and the throttle or the like flow resistance element being shown here, which serves to smooth the air volume flow;
  • FIG. 3 schematically the adaptation of the lifting speed and / or lowering speed achieved by the air suspension system according to the concept of the invention via an open / close parameter of a switching valve of a number of switching valves;
  • FIG. 4A based on measured values, in a view A, on the one hand the influence of the frequency of the switching period on the temporal course of the height regulation of the vehicle, in particular the rear axle and the front axle of the vehicle, between a starting height and a target height within a height interval and the influence the open / close parameter to the resulting speed of the height regulation of the vehicle when the vehicle is height regulated from the reservoir.
  • a reference measurement is shown in a view B fend the height regulation of a vehicle by means of an ordinary actuation of the corresponding switching valves;
  • FIG. 4B in a view A, the time course of the height regulation of the vehicle, in particular the rear axle and the front axle of the vehicle, for a further value pair of frequency and open / close parameters.
  • the reference measurement is also shown in a view B;
  • FIG. 4C in a view A, the time course of the height regulation of the vehicle, in particular the rear axle and the front axle of the vehicle, for a further, different value pair of frequency and open / close parameters.
  • the reference measurement is also shown in a view B;
  • FIG. 4D in a view A, the time course of the height regulation of the vehicle, in particular the rear axle and the front axle of the vehicle, for a further, again different value pair of frequency and open / close parameters.
  • a view B the reference measurement is also shown;
  • FIG. 5 schematically shows a flowchart for a method for regulating the height of a vehicle from the reservoir by means of an air suspension system according to the concept of the invention.
  • FIG. 1 shows an air suspension system 100 as well as a compressed air supply system 200, the two components interacting to produce an air suspension system 300 for height regulation H R of a vehicle 150.
  • the air spring system 100 further has a number of air springs 110 and, pneumatically connected to these, a number of switching valves 130, these switching valves SV being in particular solenoid valves.
  • the group of switching valves SV includes in particular a bellows valve 1 30.B, a reservoir valve 130.R or a vent valve 130.E.
  • the air spring system 100 further comprises a reservoir 120 for storing compressed air DL and, in turn, pneumatically connected to this reservoir 120, a switching valve SV, in the present case in the form of the reservoir valve 130.R, in particular also a solenoid valve.
  • the components of the air spring system 100 are also pneumatically connected to one another via a gallery 160 which, on the one hand, via a compressed air supply line 240, sends compressed air DL from the compressed air supply device 200 directly to the individual air springs 110 or their switching valves SV, i.e.
  • the bellows valves here 130.B conducts and, on the other hand, compressed air DL for storage to the reservoir 120 or, in turn, to its switching valve SV, that is to say here the reservoir valve 130.R, for the purpose of storing the provided compressed air DL.
  • the gallery 160 directs the compressed air DL released from the reservoir 120 out of the reservoir 120 to the air springs 110 or their switching valves SV, that is to say their bellows valves 130.B here.
  • the compressed air supply device 200 shown here first comprises an air supply 0.1, followed by a filter 0, the sucked air being compressed in an air compressor 210 in order to then be supplied via a compressed air supply 1 to an air dryer 220 located downstream in a main pneumatic line 250 .
  • the compressed air then flows through a throttle 230 or a similar flow resistance element, which acts as a regenerator throttle.
  • the compressed air supply system 200 is pneumatically connected to a compressed air connection 2 via a compressed air supply line 240 with the air spring system 100 or its gallery 160.
  • the compressed air supply device 200 also has a vent line 260 between the compressed air supply 1 and the vent connection 3 and, arranged in this, a vent valve 130.E, which in turn is designed in particular as a solenoid valve.
  • the operating behavior of the air suspension system 100 is provided via a control (ECU) 140.
  • ECU control
  • the switching valves SV of the air springs 110, in particular bellows valves 130.B, and on the other hand the switching valve 130.R of the reservoir 120 are activated.
  • the activation of the bellows valves 130.B of the air springs 110 can advantageously take place in such a way that either all air springs 110 of the vehicle 150 are addressed simultaneously, but it is also possible that the bellows valves 130.B those of the front axle VA and the which are assigned to the rear axle HA can be controlled differently in order to compensate for a loading of the vehicle 150, for example. Furthermore, there is also the possibility of individually addressing individual air springs 110 of the air spring system 100 in order to be able to react to particularly impassable terrain in terms of control technology. To this
  • the air springs 1 10, individually or synchronously together, are controlled to a corresponding height regulation HR of a vehicle 150 within a height interval H, characterized by a minimum height H 0 and a maximum height H 1; to undertake.
  • the number of switching valves 130 shown in FIG. 1 can, for example, also be in the form of a single valve block 131.
  • This valve block 131 can then be freely scaled according to the air springs to be controllably designed. Specifically, this means that a single switching valve SV does not have to be assigned individually to each air spring 110, but rather a number of air springs 110 can also be controlled, for example, via a single switching valve SV.
  • FIG. 1 shows the preferred control scheme according to the concept of the invention for setting the speed U HR for a change in height of the height regulation H R , in particular the lifting speed UH and / or lowering speed Us of the height regulation H R , of a vehicle 150 from the reservoir 120.
  • at least one switching valve SV of a number of switching valves 130 is controlled by the controller 140, so that the at least one switching valve SV is open A during a switching period P over an adjustable period of time, while rend it is closed Z in the remaining period of the switching period P.
  • the switching period P is a period of a number of sequential ones
  • Switching periods P N that are necessary during the height regulation H R of the vehicle 150 in order to raise or lower the vehicle 150 from an initial height H s to a target height Hz.
  • the speed UHR for a change in height of the height regulation HR is then determined by the controller 140, according to the ratio of open A to closed Z switching valve by means of a parameter describing the ratio, the open / close Parameter AZP, controlled.
  • the open / closed parameter AZP here is defined as an open component ATA of the open valve state A and / or a closed component AT Z of the closed valve state Z in the switching period P.
  • a sequential control of the at least one switching valve SV thus generates a constant volume flow from the compressed air DL stored in the reservoir 120, which the air springs 110 for height regulation HR by means of a constant lifting speed UH ZU that results from the constant volume flow.
  • Which switching valves SV are controlled for height regulation HR of vehicle 150 can be controlled, for example, via switches 141 assigned to controller 140.
  • the lifting process can thus take place via the control of the reservoir valve 130.R of the reservoir 120.
  • a lowering of the vehicle 150 during the height regulation HR that is, the lowering speed Us is set in the present case preferably via the compressed air supply system 200.
  • the controller 140 is designed analogously to control the vent valve 130.E, the lowering speed Us also via the opening / To parameter AZP can be set in the same way.
  • the throttle 230 or the like flow resistance element SWE in the present case arranged in the main pneumatic line 250, has a smoothing effect on the lifting and / or lowering process.
  • the vehicle 150 can also be raised and lowered exclusively via one Activation of the bellows valves 130.B and assigned to them, the air springs 1 10, take place.
  • the control of the at least one switching valve SV, in particular a bellows valve 130.B and / or a reservoir valve 130.R and / or a vent valve 130.E, the number of switching valves 130 by the controller 140 can also be pulsed.
  • a pulsed control is advantageously to be understood as a pulse width modulation PWM, which by means of a modulated pulse width PW causes an actual, preferably complete opening A and closing Z of the at least one switching valve SV.
  • a desired air volume flow LV is generated and thus the resulting lifting speed UH and / or lowering speed Us of the height regulation H R is controlled.
  • the pulse width modulation PWM is designed in such a way that it is ensured that the at least one switching valve SV both completely opens A and completely closes Z within a switching period P.
  • FIG. 1 and FIG. 2 a first and second embodiment of an air suspension system 300 is described by way of example, which has an air suspension system 100 according to the concept of the invention.
  • the air suspension system 300 also has:
  • a compressed air supply system 200 with a compressed air supply 1, a compressed air connection 2, a main pneumatic line 250 between the compressed air supply 1 and the compressed air connection 2, which has an air dryer 220, and
  • vent connection 3 a vent line 260 between the compressed air supply 1 and the vent connection 3, which has a vent valve 130.E, wherein
  • the main pneumatic line 250 and / or the compressed air supply line 240 has at least one throttle 230 or a similar flow resistance element SWE, characterized in that
  • the vent valve 130.E can be controlled, and
  • the controller 140 is further designed to control the Vent valve 130.E and to set the lowering speed Us of the height regulation HR, wherein
  • the lowering speed Us of the height regulation HR is set via the open / closed parameter AZP, and
  • the throttle 230 or the like flow resistance element SWE is formed, for smoothing GL the lifting speed UH and / or the lowering speed Us of the height regulation HR of the vehicle 150.
  • FIG. 1 shows the at least one throttle 230 - as the first throttle 230.1 and this is referred to above with “throttle 230” - or the like flow resistance element SWE is only arranged in the main pneumatic line 250 between air dryer 220 and compressed air connection 2.
  • the throttle 230 - shown as a second throttle 230.2 - or a similar flow resistance element SWE is only arranged in the compressed air supply line 240 between the compressed air connection 2 and the air spring system 100.
  • first and the second throttle 230.1, 230.2 can also be arranged in the main pneumatic line 250 and the compressed air supply line 240.
  • FIG. 2 the above-mentioned embodiment with the second throttle 230.2 only in the compressed air supply line 240 between compressed air connection 2 and air spring system 100; this is again referred to below as “throttle 230”.
  • FIG. 2 again shows an air suspension system 300, having an air suspension system 100 according to the concept of the invention and a compressed air supply system 200
  • the compressed air supply system 200 instead of the Throttle 230 from FIG. 1 has a check valve 280 in the main pneumatic line 250.
  • the vent line 260 with the vent valve 130.E is arranged between the compressed air connection 2 and the vent connection 3 in order, despite the check valve 280, to lower the height regulation HR of the vehicle 150 by activating ANS of the vent valve 130.E by means of the controller 140 to be realized.
  • FIG. 2 also shows a preferred development of the concept of the invention, a throttle 230 or the like flow resistance element SWE being provided in order to dampen fluctuations in the air volume flow generated by control of a switching valve SV by the controller 140. That is, the throttle 230 generates an additional flow resistance, which leads to an additional, but advantageous, pressure drop in the air volume flow LV. This pressure drop then has a dampening effect on the fluctuation variables such as pressure, speed and the like, which are associated with the air volume flow LV.
  • a throttle 230 or the like flow resistance element SWE being provided in order to dampen fluctuations in the air volume flow generated by control of a switching valve SV by the controller 140. That is, the throttle 230 generates an additional flow resistance, which leads to an additional, but advantageous, pressure drop in the air volume flow LV. This pressure drop then has a dampening effect on the fluctuation variables such as pressure, speed and the like, which are associated with the air volume flow LV.
  • the throttle 230 is arranged in the present case in the compressed air supply line 240 between the compressed air connection 2 and the gallery 160 of the air suspension system 100.
  • the throttle 230 or the like flow resistance element is arranged in the gallery 160 in order to assume an identical function there as described above for the case of the arrangement in the compressed air supply line 240. Furthermore, in a second alternative embodiment it is provided that the throttle 230 or the like flow resistance element (and the check valve 280) are completely omitted and, for the advantageous smoothing GL of the air volume flow, the air dryer 220 in the main pneumatic line 250 die Function of the throttle 230 takes over identically. This measure makes it possible to dispense with an additional component without having to accept losses in terms of the advantageous function.
  • FIG. 3 shows three preferred setting ratios of the open / closed parameter AZP.
  • the open / closed parameter AZP is preferably specified as a percentage ratio.
  • the percentage open / close parameter describes the percentage open part ATA of the opened A (or the percentage closed part ATz of the closed Z) switching valve SV in a switching period P of a number of sequential switching periods P N.
  • the speed UHR is set using an open / close parameter AZP, with an open component ATA of the open valve state A and / or a closed component ATz of the closed valve state Z in the switching period P.
  • the resulting speed UHR changes for a flea change in the height regulation H R , in particular the special lifting speed UH and / or lowering speed Us, of the vehicle 150 during the height regulation HR out of the reservoir 120 or when lowering.
  • the preferred values of the open / close parameter AZP are 30%, 50% and 70%, 50% corresponding to a standard speed and correspondingly a value W of 30% relates to a lower speed UHR for a change in height of the height regulation H R , in particular lifting speed UH and / or lowering speed Us, and analogously the value W of 70% relates to a higher speed UHR for a height change in height regulation H r , in particular lifting speed UH and / or lowering speed Us, relative to the 50% standard speed.
  • the lower or higher lifting speed UH relative to the standard speed consequently results from a lower or higher percentage open portion AT A of the open valve state A of the switching valve SV in a switching period P.
  • FIG. 4A - FIG. 4D show, in a view A, using the example of the rear axle HA and the front axle VA for the process of height regulation H R implicitly by means of a time-distance diagram, the influence of the frequency F of the switching period P and the number of switching periods PN on the course over time of the profile of the resulting speed of the change in height of the height regulation UH R of the vehicle 150.
  • FIG. 4A - FIG. 4D in view A, shows the influence of the open / closed parameter AZP of the reservoir valve 130.R of the reservoir 120 on the resulting speed of the height change of the height regulation UHR, in this case using the example of the lifting speed UH, on the rear axle HA and on the front axle VA of the vehicle 150.
  • the height regulation H R of the rear axle HA and the front axle VA of the vehicle 150 is also shown relative to a zero line NL.
  • the height regulation H R is based on a negative value W relative to the zero line NL, here, for example, a vehicle 150 with a high payload ZU is to be considered, and a positive value W relative to the zero line NL is to be transferred. In order, for example, to enable the vehicle 150 to have the necessary ground clearance despite a high payload ZU.
  • FIG. 4A is shown here, in view A, the development over time of the height of the vehicle 150 during the height adjustment H R (within an altitude interval H between a minimum height H 0 and a maximum height Hi), that is, the speed of the height change of the height adjustment UH R is shown.
  • the present is the speed of the height adjustment UH R shown as a lifting speed UH both on the rear axle HA and on the front axle VA, for a frequency F of the switching period P of 1 Hz and a value W for the open / close parameter AZP of 50%. From the in FIG.
  • FIG. 4A in a view B, shows a reference measurement RM of the height regulation H R of the vehicle 150, more precisely the speed of the change in height of the height regulation UH R on the rear axle HA and on the front axle VA.
  • the reservoir valve 130.R was not activated in accordance with the concept of the invention, that is to say, in particular, it was not switched in an activated manner.
  • the result is an undesirable, jerky change in height DH of the vehicle 150 on the rear axle HA and on the front axle VA.
  • FIG. 4B is, in view A, a similar situation as in FIG. 4A, view A shown, but in the present case the frequency F of the switching period P has been increased from 1 HZ to now 5 Hz.
  • the value W for the open / close parameter AZP was left at 50%.
  • view A it can be seen that the lifting process of FIG. 4A, view A, when the frequency F is increased to a value W greater than or equal to 5 Hz, a significant smoothing GL undergoes both on the rear axle HA and on the front axle VA.
  • the lifting process from the reservoir 120 is advantageously carried out at a frequency F from 5 Hz in order to make the lifting process, i.e.
  • FIG. 4B in a view B, also the reference measurement RM from FIG. 4A, view B shown.
  • view A In comparison to the fiction, contemporary control of the reservoir valve 130.R of FIG. 4B, view A, becomes the undesirable jerky change in height DH of the vehicle 150 on the rear axle HA and on the front axle VA of the reference measurement RM.
  • FIG. 4C and FIG. 4D in each case in view A, also shows how a changed open / close parameter AZP affects the resulting speed of the change in height of the height regulation UHR, that is, the lifting speed UH on the rear axle HA and on the front axis VA, affects.
  • the frequency F of the switching period P is 5 Hz in both cases.
  • FIG. 4C view A shows an open / close parameter AZP with a value W of 70%; in FIG. 4D, view A, on the other hand, shows an open / closed parameter with a value W of 30%. From a comparison of FIG. 4B, FIG. 4C and FIG.
  • An adaptation of the speed of the height change of the height regulation UHR is advantageously carried out where the height values 170 of the vehicle 150 have to be adjusted quickly to avoid damage to the vehicle 150 to avoid or where the altitude values 170 of the vehicle 150 must be adjusted slowly, for example while driving at higher speeds.
  • the reference measurement RM is also shown for comparison purposes, relating to the change in height DH of the vehicle 150 by means of the non-activated, switched reservoir valve 130.R when it is lifted out of the reservoir 120.
  • FIG. 5 shows a method for height regulation HR of a vehicle 150 out of the reservoir 120.
  • the method has the following steps. In a first step, determining 510 an initial height H s and a target height H z . Next, that inclusion 520 further parameters PA such as the payload ZL of the vehicle 150, the pressure PR in the reservoir and the like. As well as checking 530 whether the target altitude Hz can be reached taking into account the further parameters PA and whether the determined target altitude H z lies within the permissible altitude interval H. This step is followed by setting 540 a desired lifting speed UH and / or lowering speed Us in order to achieve the determined target height HZ.
  • a desired lifting speed UH and / or lowering speed Us in order to achieve the determined target height HZ.
  • an air spring 1 10.1 of the number of air springs 110 is actuated via the at least one controlled switching valve SV, in particular a bellows valve 130.B or a reservoir valve 130.R or a vent valve 130.
  • the switching valve SV is opened A and closed Z with a frequency F, so that the height regulation HR of the vehicle 150 takes place uniformly, in particular without perceptible gradations ABS.
  • the front axle VA and / or rear axle HA can be controlled separately and, in a second optional step 580, individual air springs 1 can also be controlled separately 10.1 the number of air springs 1 10 can be done.
  • the at least one controlled switching valve SV is closed 590, in particular a bellows valve 130. B or a reservoir valve 130. R or a vent valve 130.E, the number of switching valves 130 after reaching the desired target height H z .
  • the control ANS of the at least one switching valve SV i.e. in particular a bellows valve 130.B and / or a reservoir valve 130.R and / or a vent valve 130.E, the number of switching valves 130 can also be here- when done pulsed.
  • the control ANS can take place via a pulse width modulation PWM, to convert the switching period P to the number of sequential switching periods P N.
  • WBAZP value range open / close parameters

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisch gesteuert und/oder geregeltes Luftfeder- system (100), insbesondere für eine Luftfederanlage zur Höhenregulierung (HR) eines Fahrzeugs (150), unter anderem aufweisend: - eine Anzahl an Luftfedern (110), und - eine Anzahl an Schaltventilen (130), ausgebildet zur Höhenregulierung (HR) des Fahrzeugs (150) über eine Luftfeder (110.1) der Anzahl an Luftfedern (110). Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass - wenigstens ein Schaltventil (SV), insbesondere ein Balgventil (130.B) und/oder ein Reservoirventil (130.R) und/oder ein Entlüftungsventil (130.E), der Anzahl an Schaltventilen (130) ansteuerbar ist, wobei - die Einstellung der Hebegeschwindigkeit (UH) und/oder der Senkgeschwindig- keit (US) der Höhenregulierung (HR) über einen Auf/Zu-Parameter (AZP) erfolgt, bevorzugt bildbar, als ein Offen-Anteil (ATA) des geöffneten Ventilzustandes (A) und/oder ein Geschlossen-Anteil (ATZ) des geschlossenen Ventilzustandes (Z) an einer Schaltperiode (P), und - die Höhenregulierung (HR) des Fahrzeugs (150) bevorzugt aus dem Reservoir (120) heraus erfolgt.

Description

Elektronisch gesteuert und/oder geregeltes Luftfedersystem, Luftfederanlage und Verfahren zur Höhenregulierung eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Luftfedersystem gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1 . Weiter betrifft die Erfindung eine Luftfederanlage gemäß dem Ober begriff des Anspruchs 1 1 mit einem solchen Luftfedersystem und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13 zur Höhenregulierung eines Fahr zeugs.
Ein Luftfedersystem wird in Fahrzeugen aller Art, insbesondere zur Höhenregu lierung des Fahrzeugs, das heißt, zur Regulierung des Abstandes zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau, eingesetzt. Das genannte Luftfedersys tem umfasst für gewöhnlich ein Reservoir, welches Druckluft aus einer dem Luftfedersystem vorgeschalteten Druckluftversorgungsanlage bereithält und, zudem eine Anzahl von an einer gemeinsamen Leitung (Galerie) pneumatisch angeschlossenen Luftfederventilen und nachfolgend, diesen zugeordnet, eine korrespondierende Anzahl von Luftfedern. Dabei weisen die Luftfedern in der Regel eine Anzahl an Luftbälgen auf, die mit zunehmender Befüllung den Fahr zeugaufbau anheben und entsprechend mit abnehmender Befüllung absenken können.
Eine Druckluftversorgungsanlage zur Verwendung in Verbindung mit einem Luftfedersystem, beispielsweise in einer Luftfederanlage, wird mit Druckluft aus einer Druckluftzuführung, beispielsweise im Rahmen eines Druckniveaus von 5 bis 20 bar, betrieben. Die Druckluft wird mit einem Luftverdichter (Kompressor) der Druckluftzuführung zur Verfügung gestellt. Die Druckluftzuführung ist zur Versorgung des Luftfedersystems mit einem Druckluftanschluss pneumatisch verbunden. Zur Sicherstellung eines langfristigen Betriebs der Druckluftversor gungsanlage weist diese zudem einen Lufttrockner auf, mit dem die Druckluft zu trocknen ist. Dadurch wird die Ansammlung von Feuchtigkeit in der Luftfe- deranlage vermieden, was dem Schutz der Luftfederanlage vor Defekten zu träglich ist.
Bei wachsendem Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau be ziehungsweise Bodenfreiheit werden die Federwege länger und auch größere Bodenunebenheiten können somit überwunden werden, ohne dass es zu einer Berührung mit dem Fahrzeugaufbau kommt. Solche Systeme werden in Gelän defahrzeugen und Sport Utility Vehicles (SUV) eingesetzt. Insbesondere bei SUVs ist es bei sehr leistungsfähigen Motoren wünschenswert das Fahrzeug einerseits für hohe Geschwindigkeiten auf der Straße mit vergleichsweise ge ringer Bodenfreiheit zu versehen und andererseits für das Gelände mit einer vergleichsweise großen Bodenfreiheit zu versehen. Es ist daher wünschens wert, eine Veränderung der Bodenfreiheit einerseits möglichst schnell umzuset zen, was die Anforderungen hinsichtlich der Leistungsfähigkeit der Druckluft versorgungsanlage erhöht, andererseits ist es wünschenswert, eine Verände rung der Bodenfreiheit umzusetzen, ohne die Druckluftversorgungsanlage dau erhaft betreiben zu müssen, zudem erfolgt die Veränderung der Bodenfreiheit wünschenswerterweise möglichst ohne für den Fahrzeugführer wahrnehmbare Abstufungen. Weiterhin wäre es wünschenswert, die Veränderung der Boden freiheit für die Vorderachse und die Flinterachse beziehungsweise für einzelne Luftfedern individuell anpassen zu können, um beispielsweise eine (ungleich mäßige) Beladung des Fahrzeugs oder dergleichen ausgleichen zu können.
Aus DE 10 2005 030 467 B4 ist das eingangs genannte Luftfedersystem für eine Höhenregulierung eines Fahrzeugs mit Luftfedern bekannt, mit der in Ab hängigkeit von der Fahrzeugbelastung ein vorgegebener Abstand der Fahr zeugzelle von der Fahrzeugachse durch Auffüllen aus einem Druckluftvorrat oder Entleeren der Luftfedern aufrechterhalten werden kann. Es ist vorgesehen wenigstens ein zentrales Belüftungsventil zum Versorgen der den Luftbälgen der Vorderachse (VA) und der Hinterachse (HA) zugeordneten Luftbalgventilen mit Druckluft aus einem Druckluftvorrat. Um ein gleichmäßiges Heben bzw. Senken zu erzielen, werden die den Luftfederbalgen an der Vorderachse und der Hinterachse zugeordneten Luftbalgventile mit relativ hoher Pulsfrequenz beaufschlagt. Ein Durchschalten des zentralen Belüftungsventils ist mit der rela tiv hohen Pulsfrequenz nicht erreichbar. Vielmehr sieht die Einrichtung zur Ge währleistung einer identischen Höhenregulierung an der Vorderachse und der Hinterachse eine Drossel mit einstellbarem oder konstantem Strömungsquer schnitt vor sowie das zentrale Belüftungsventil und ein zentrales Entlüftungs ventil. Drossel und Ventile sollen dann eine unterschiedliche Druckaufbau- be ziehungsweise Druckabbauzeit in den Luftbälgen der Luftfedern der Vorderach se und der Hinterachse ausgleichen. Ein solches Luftfedersystem ist noch ver besserbar.
Die vorgenannte Lösung erfordert insbesondere einen erhöhten baulichen Auf wand, das heißt, die Lösung sieht den Einsatz zweier zusätzlicher Ventile sowie eines Strömungswiderstandselements in Form einer Drossel mit vorzugsweise sogar veränderlichem Strömungsquerschnitt vor.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, welche im Hinblick auf den Stand der Technik verbessert sind. Insbesondere soll eine alternative Lösung zum Stand der Technik angegeben werden, welche nicht nur die Nachteile beseitigt, die sich aus einem erhöhten baulichen Auf wand ergeben, sondern auch die Höhenregulierung des Fahrzeugs in verbes serter Weise erreicht.
Die Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung wird gelöst durch ein Luftfedersystem der eingangs genannten Art, bei der erfindungsgemäß die Merkmale des kenn zeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen sind. Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren des An spruchs 13.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Hebegeschwindigkeit, bei der Höhenregulierung des Fahrzeugs aus dem Reservoir heraus, beispielswei se abhängig ist von der Beladung des Fahrzeugs, dem verfügbaren Druck im Reservoir, den effektiven Ventilquerschnitten der eingesetzten Ventile, dem Gegendruck der Luftfedern und dergleichen mehr. Daraus ergibt sich, dass sich das Erleben der Höhenregulierung des Fahrzeugs, insbesondere die Hebege schwindigkeit, für einen Fahrer in Abhängigkeit der oben genannten Faktoren verändert. Ein Erleben der Höhenregulierung als konstanten Vorgang findet also normalerweise nicht statt.
Zwar ist grundsätzlich wie eingangs erläutert bekannt, dass die den Luftfeder bälgen an der Vorderachse und der Hinterachse zugeordneten Luftbalgventile mit relativ hoher Pulsfrequenz beaufschlagt werden.
Bei der Höhenregulierung des Fahrzeugs mittels einer gepulsten Ansteuerung eines Schaltventils oder einer Anzahl an Schaltventilen kann ein geregelter Luftvolumenstrom erzeugt werden. Dieser geregelte Luftvolumenstrom kann dann den Luftfedern des Luftfedersystems zugeführt werden, wodurch eine gleichmäßigere Hebegeschwindigkeit und somit ein gleichmäßigeres Erleben der Höhenregulierung des Fahrzeugs durch den Fahrer ermöglicht wird.
Die Erfindung hat demgegenüber erkannt, dass die Einstellung der Geschwin digkeit für eine Höhenveränderung der Höhenregulierung, insbesondere Hebe geschwindigkeit und/oder Senkgeschwindigkeit, auf vorteilhafte Weise insbe sondere über einen Auf/Zu-Parameter erfolgt. Der Auf/Zu- Parameter wird gebil det, aus einem Verhältnis eines Offen-Anteils des geöffneten Ventilzustandes zu einem Geschlossen-Anteil des geschlossenen Ventilzustandes an einer Schaltperiode, während einer Folge von sequenziellen Schaltperioden während der Höhenregulierung des Fahrzeugs.
In diesem Zusammenhang bezeichnet das Verhältnis von Offen-Anteil zu Ge schlossen-Anteil des Schaltventils beispielsweise zwei aufeinanderfolgende Zeitintervalle während einer Schaltperiode, wobei ein erstes Zeitintervall das Schaltventil im geöffneten Zustand beschreibt und, ein zweites Zeitintervall das Schaltventil im darauffolgenden geschlossenen Zustand beschreibt. Aus die sem Verhältnis kann dann ein Auf/Zu-Parameter des Schaltventils abgeleitet werden, der in besonders vorteilhafter Weise die Hebegeschwindigkeit und/oder die Senkgeschwindigkeit bei der Höhenregulierung des Fahrzeugs bestimmt. Durch Anpassung des Auf/Zu- Parameters ist in einfacher Weise die gewünsch te Hebegeschwindigkeit und/oder die Senkgeschwindigkeit einzustellen. Dies kann dergestalt geschehen, dass bei einer gewünschten Verringerung der He begeschwindigkeit ein geringeres Verhältnis gewählt wird. Insbesondere kann der Offen-Anteil des Schaltventils an einer Schaltperiode im Verhältnis zu dem Geschlossen-Anteil des Schaltventils an dieser Schaltperiode reduziert werden. Bei einer gewünschten Erhöhung der Hebegeschwindigkeit ist der Offen-Anteil des Schaltventils an einer Schaltperiode entsprechend zu erhöhen, im Verhält nis zu dem Geschlossen-Anteil des Schaltventils an dieser Schaltperiode.
Bei einer Einstellung der Senkgeschwindigkeit gelten diese Verhältnisse iden tisch. Insbesondere ist für den Fall, dass beispielsweise die Senkgeschwindig keit verringert werden soll, der Offen-Anteil des Schaltventils an einer Schalt periode im Verhältnis zu dem Geschlossen-Anteil des Schaltventils an dieser Schaltperiode ebenfalls zu reduzieren.
Das zuvor beschriebene Schaltschema ist vorteilhaft als eine Pulsweitenmodu lation zu verstehen, die durch eine modulierte Pulsweite ein tatsächliches, vor zugsweise ein vollständiges Öffnen und Schließen des Schaltventils bewirkt. Dadurch wird dann ein gewünschter Luftvolumenstrom generiert und somit die resultierende Hebegeschwindigkeit und/oder Senkgeschwindigkeit der Höhen regulierung gesteuert. Mit anderen Worten, die Pulsweitenmodulation ist derart gestaltet, dass sichergestellt ist, dass das Schaltventil innerhalb einer Schalt periode sowohl vollständig öffnet, als auch vollständig schließt. Der Offen-Anteil des geöffneten Ventilzustandes und der Geschlossen-Anteil des geschlossenen Ventilzustandes an einer Schaltperiode einer Folge von sequenziellen Schaltpe rioden sind dann gemäß des Auf/Zu-Parameters bestimmt. Ein solches Schalt ventil wird insofern im Folgenden auch als angesteuert geschaltetes Schaltven til bezeichnet.
Gemäß dem Konzept der Erfindung ist zudem vorteilhafterweise vorgesehen, die Höhenregulierung des Fahrzeugs ohne zusätzliche Komponenten umzuset zen. Das heißt, das Konzept der Erfindung führt im Gegensatz zum Stand der Technik nicht nur vorteilhafterweise auf eine kostengünstigere Höhenregulie rung des Fahrzeugs durch Einsparung weiterer Komponenten, sondern in der Konsequenz ebenfalls auf eine wartungsarmere und ausfallsicherere Lösung.
Durch ein Ansteuern geeigneter Schaltventile, beispielsweise durch ein Ansteu ern von Entlüftungsventilen, ist die erfindungsgemäße Höhenregulierung des Fahrzeugs analog auf den Senkvorgang des Fahrzeugs übertragbar. Zudem ist in Abhängigkeit der konkreten Ausprägung der Erfindung ein Ansteuern eines Schaltventils und/oder einer Anzahl an Schaltventilen erforderlich. Die nachfol genden Weiterbildungen sollen entsprechend auf ein Schaltventil und/oder eine Anzahl an Schaltventilen anwendbar sein.
Die Erfindung führt weiter auf eine Luftfederanlage gemäß des Anspruchs 11 , mit einem erfindungsgemäßen Luftfedersystem sowie weiter aufweisend, eine Druckluftversorgungsanlage, mit einer Druckluftzuführung, einem Druckluftan schluss, einer Pneumatikhauptleitung zwischen der Druckluftzuführung und dem Druckluftanschluss, die einen Lufttrockner aufweist, und eine Druckluftver sorgungsleitung, zwischen dem Druckluftanschluss und dem Luftfedersystem.
Weiter weist die Luftfederanlage erfindungsgemäß einen Entlüftungsanschluss und eine Entlüftungsleitung zwischen der Druckluftzuführung und dem Entlüf tungsanschluss auf, die ein Entlüftungsventil aufweist, wobei die Pneuma tikhauptleitung und/oder die Druckluftversorgungsleitung wenigstens eine Drossel oder dergleichen Strömungswiderstandselement aufweist.
Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass das Entlüftungsventil ansteuerbar ist, und die Steuerung weiter ausgebildet ist, zum Ansteuern des Entlüftungs ventils und zum Einstellen der Senkgeschwindigkeit der Höhenregulierung, wo bei eine Einstellung der Senkgeschwindigkeit der Höhenregulierung ebenfalls über den Auf/Zu- Parameter erfolgt. Zudem ist vorgesehen, dass die Drossel oder dergleichen Strömungswiderstandselement ausgebildet ist, zur Glättung der Hebegeschwindigkeit und/oder der Senkgeschwindigkeit der Höhenregulie- rung des Fahrzeugs. Hierbei werden die Vorteile des erfindungsgemäßen Luft federsystems vorteilhaft auf die Luftfederanlage übertragen.
Insbesondere ist vorteilhaft in einer Weiterbildung die wenigstens eine Drossel oder dergleichen Strömungswiderstandselement in der Pneumatikhauptleitung zwischen Lufttrockner und Druckluftanschluss angeordnet und/oder in der Druckluftversorgungsleitung zwischen Druckluftanschluss und Luftfedersystem angeordnet.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Geschwindigkeit der Höhenveränderung der Höhenregulierung eine Hebegeschwindigkeit oder eine Senkgeschwindigkeit ist, wobei die Steuerung ausgebildet ist, die Hebegeschwindigkeit und/oder die Senkgeschwindigkeit einzustellen. Konkret bedeutet dies, dass vorteilhaft so wohl eine gleichmäßigere Hebegeschwindigkeit, als auch eine gleichmäßigere Senkgeschwindigkeit erreicht wird, und somit ein gleichmäßigeres Erleben der Höhenregulierung des Fahrzeugs durch den Fahrer ermöglicht wird.
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Höhen regulierung des Fahrzeugs innerhalb eines zulässigen Höhenintervalls, zwi schen einer Minimalhöhe und einer Maximalhöhe, erfolgt. Konkret bedeutet dies, dass der Wertebereich der Höhenregulierung auf technologisch und fahr dynamisch sinnvolle Werte beschränkt wird. Vorteilhafterweise wird damit eine Fehlbedienung durch den Fahrer des Fahrzeugs a priori vermieden.
Vorteilhaft ist weiter vorgesehen, dass die Dimension des Auf/Zu-Parameters in Prozent angebbar ist. Eine Skalierung des Auf/Zu-Parameters auf eine Pro zentskala ermöglicht insbesondere eine intuitive Einstellung einer gewünschten Hebegeschwindigkeit bei der Höhenregulierung des Fahrzeugs durch den Fah- rer beziehungsweise, im Falle einer automatischen Einstellung der Hebege schwindigkeit mittels einer Steuerungseinrichtung oder dergleichen, eine einfa che programmiertechnische Handhabung des Auf/Zu-Parameters.
Weiterbildend ist zudem vorgesehen, dass der Auf/Zu- Parameter einen beliebi gen Wert im Wertebereich zwischen 0 % und 100 % annehmen kann. Folglich bildet dann ein Wert von 0 % den unteren Grenzfall eines durchgehend ge schlossenen Schaltventils einer Anzahl an Schaltventilen ab und, analog, wird der Grenzfall eines durchgehend geöffneten Schaltventils einer Anzahl an Schaltventilen durch einen Wert von 100 % abgebildet. Konkret bedeutet dies, dass der Zustandsraum des Schaltventils durch den Auf/Zu-Parameter im Wer tebereich zwischen 0 % und 100 % vollständig beschrieben ist. Vorteilhafter weise ist somit eine einfache Möglichkeit geschaffen, einerseits die Pulsweite des Auf/Zu-Parameters zu modulieren, um diese der jeweiligen Fahrsituation anzupassen und, andererseits das Schaltventil beispielsweise geschlossen zu halten solange keine Höhenanpassung des Fahrzeugs erforderlich ist.
In diesem Zusammenhang ist jedoch weiterbildend vorgesehen, insbesondere drei klar abgegrenzte und technologisch besonders vorteilhafte Wertebereiche zu definieren. In einer ersten Weiterbildung ist hierzu vorgesehen, dass der Auf/Zu-Parameter insbesondere einen Wert aus dem Wertebereich zwischen 25 % und 35 % annimmt. Weiter ist in einer zweiten Weiterbildung vorgesehen, dass der Auf/Zu-Parameter insbesondere einen Wert aus dem Wertebereich zwischen 45 % und 55 % annimmt. Sowie in einer dritten Weiterbildung, dass der Auf/Zu-Parameter insbesondere einen Wert aus dem Wertebereich zwi schen 65 % und 75 % annimmt.
Aus den drei vorstehend genannten bevorzugten Wertebereichen ist ersichtlich, dass der erste Wertebereich zwischen 25 % und 35 % mit einer langsamen Ge schwindigkeit für eine Höhenveränderung der Höhenregulierung, insbesondere Hebegeschwindigkeit und/oder Senkgeschwindigkeit korrespondiert, der zweite Wertebereich zwischen 45 % und 55 % mit einer mittleren Geschwindigkeit für eine Höhenveränderung der Höhenregulierung, insbesondere Standardhebege- schwindigkeit und/oder Standardsenkgeschwindigkeit und der dritte Wertebe reich zwischen 65 % und 75 % mit einer schnellen Geschwindigkeit für eine Höhenveränderung der Höhenregulierung, insbesondere Hebegeschwindigkeit und/oder Senkgeschwindigkeit, relativ zu den beiden erstgenannten. Vorteilhaf terweise ist es somit möglich, eine bevorzugte Hebegeschwindigkeit und/oder Senkgeschwindigkeit zu definieren, manuell oder automatisiert, die auf beson ders einfache und für einen Fahrzeugführer intuitiven Weise für die Höhenan passung des Fahrzeugs relevante Randbedingungen wie beispielsweise den verfügbaren Reservoirdruck, die Fahrzeugzuladung, die aktuelle Fahrsituation und dergleichen berücksichtigt. So ist es zum Beispiel denkbar, dass bei schnellem Übergang von einer befestigten Teerstraße zu einer unbefestigten Schotterpiste oder dergleichen eine schnelle Hebegeschwindigkeit zu bevorzu gen ist.
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Wert des Auf/Zu- Parameters während der Höhenregulierung des Fahrzeugs aus dem Reservoir heraus veränderlich ist. Konkret bedeutet dies, dass der Auf/Zu- Parameter dynamisch angepasst werden kann, insbesondere auch während einer laufenden Höhenregulierung. Vorteilhafterweise ist es somit möglich, auf die Geschwindigkeit für eine Höhenveränderung der Höhenregulierung, insbe sondere die Hebe- und/oder Senkgeschwindigkeit, beeinflussenden, veränderli chen Randbedingungen, wie beispielsweise einen abnehmenden Reservoir druck, regelungstechnisch direkt zu reagieren. Diese Weiterbildung ist zudem vorteilhaft, sobald sich die Untergrundverhältnisse während der Fahrt in schnel ler Abfolge ändern und die Höhenregulierung insbesondere automatisch erfolgt, da dann noch während eines laufenden Hebe- und/oder Senkvorgangs dieser so angepasst werden kann, dass die schnell wechselnden Untergrundverhält nisse abgebildet werden können, beispielsweise durch einen Mittelwert zwi schen den für einen bestimmten Untergrund jeweils bevorzugten Höhenniveau des Fahrzeugs.
Insbesondere ist weiterbildend vorgesehen, dass die Hebegeschwindigkeit bei der Höhenregulierung des Fahrzeugs aus dem Reservoir heraus konstant ist. Insbesondere bedeutet dies, dass die Hebegeschwindigkeit und/oder die Senk geschwindigkeit, bei regelungstechnischer Würdigung einschränkender Rand bedingungen wie verfügbarer Reservoirdruck und dergleichen, eine stufenlose Höhenregulierung des Fahrzeugs ermöglicht. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass die Höhenregulierung für einen Fahrer ohne eine wahrnehmbare Abstu fung erfolgt, das heißt, insbesondere im zeitlichen Verlauf weder als beschleu nigend noch als verzögernd wahrgenommen wird.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass die Geschwindigkeit für eine Höhenveränderung der Höhenregulierung, insbesondere die Hebege schwindigkeit und/oder die Senkgeschwindigkeit, über eine Auswertung von Höhenstandswerten innerhalb des zulässigen Höhenintervalls erfolgt. Konkret bedeutet dies, dass die Geschwindigkeit für eine Höhenveränderung der Hö henregulierung, insbesondere Hebegeschwindigkeit und/oder die Senkge schwindigkeit, über ein konstantes Zeit-Weg-Verhältnis eingestellt wird, sofern eine konstante Hebegeschwindigkeit und/oder Senkgeschwindigkeit gewünscht ist. Das heißt, dass das gemessene oder anderweitig ermittelte Höheninkre ment jeweils innerhalb identischer Zeitinkremente zurückgelegt wird. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass bei Ausfall der Sensorik, die in der Regel die Hö henregulierung des Fahrzeugs aus dem Reservoir heraus regelt, ein alternati ver Regelansatz verfügbar ist.
Weiterbildend ist vorgesehen, dass die Steuerung ausgebildet ist, bei der Hö henregulierung des Fahrzeugs aus dem Reservoir heraus einen konstanten Luftvolumenstrom zu erzeugen. Ein konstanter Luftvolumenstrom in Richtung der Luftfedern ist konstituierend für eine konstante Hebegeschwindigkeit, somit ergibt sich unmittelbar durch den konstanten Luftvolumenstrom eine stufenlose Hebe- und/oder Senkbewegung des Fahrzeugs, die für den Fahrer idealerweise nicht wahrnehmbar ist.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist zudem vorgesehen, dass die Frequenz der Schaltperiode der Ansteuerung des wenigstens einen Schaltven tils der Anzahl an Schaltventilen so bestimmt ist, dass die Höhenregulierung des Fahrzeugs aus dem Reservoir heraus gleichmäßig, insbesondere ohne wahrnehmbare Abstufungen, erfolgt. Konkret bedeutet dies, dass wenn die Frequenz der Schaltperiode zu gering gewählt wird, das heißt, wenn das Öffnen und Schließen des Schaltventils zu langsam erfolgt, sich ein für den Fahrer deutlich wahrnehmbares stufenförmiges hiebe- und/oder Senkprofil ergibt.
Durch eine geeignete Wahl der Frequenz der Schaltperiode ist dieses uner wünschte Verhalten auf besonders vorteilhafte, das heißt, regelungstechnisch einfache Weise vermeidbar.
Im Kontext der obigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Frequenz der Schaltperiode insbesondere gewählt wird aus einem Wertebereich, umfassend die Werte größer oder gleich 5 Hz und kleiner oder gleich 20 Hz. Der Wert der Frequenz der Schaltperiode liegt insbesondere in diesem vorteilhaften Wertebe reich, da bei einer Frequenz unter 5 Hz eine wahrnehmbare Abstufung des He be- und/oder Senkvorgangs erfolgt, welche sich mit zunehmender Frequenz in zunehmenden Maß glättet. Somit ergibt sich für Werte über 20 Hz keine durch den Fahrer wahrnehmbare Verbesserung mehr. Im Gegenteil bewirkt eine zu nehmende Frequenz eine zunehmende mechanische Belastung des Schaltven tils der Anzahl an Schaltventilen. Vorteilhafterweise liegt die Frequenz somit innerhalb eines Bereiches zwischen 5 Hz und 20 Hz.
Insbesondere ist weiterbildend vorgesehen, dass die Geschwindigkeit für eine Höhenveränderung der Höhenregulierung, insbesondere Hebegeschwindigkeit und/oder Senkgeschwindigkeit, bei der Höhenregulierung des Fahrzeugs aus dem Reservoir heraus an einer Vorderachse und/oder einer Hinterachse unter schiedlich einstellbar ist. Konkret bedeutet dies, dass gemäß dieser Weiterbil dung ein dynamischer Höhenausgleich des Fahrzeugs ermöglicht wird. Fahr zeuge weisen in der Regel im beladenen wie im ungeladenen Zustand eine un gleichmäßige Gewichtsverteilung auf, die unterschiedlich auf die Vorderachse wie auf die Hinterachse wirkt. Sofern diesem Umstand nicht Rechnung getra gen wird, ergibt sich ein unterschiedlich schnelles Heben und Senken an der Vorderachse wie der Hinterachse abhängig von der Beladung und dergleichen. Diese Problematik wird durch die konkrete Weiterbildung in vorteilhafter weise gelöst durch unterschiedlich einstellbare Hebegeschwindigkeiten und/oder Senkgeschwindigkeiten an den Achsen.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ge schwindigkeit für eine Höhenveränderung der Höhenregulierung, insbesondere Hebegeschwindigkeit und/oder die Senkgeschwindigkeit, bei der Höhenregulie rung des Fahrzeugs aus dem Reservoir heraus für jede Luftfeder der Anzahl an Luftfedern einzeln einstellbar ist. Konkret bedeutet dies, dass die Geschwindig keit für eine Höhenveränderung der Höhenregulierung, insbesondere Hebege schwindigkeit und/oder die Senkgeschwindigkeit, für jede Luftfeder individuell eingestellt werden kann. Insbesondere bei Off-Road-Fahrzeugen, die es erfor derlich machen zum Teil signifikante Höhenunterschiede zwischen den Achsen, aber auch zwischen den einzelnen Rädern relativ zum Fahrzeugkörper auszu gleichen, ergeben sich aus dieser Weiterbildung Vorteile. Beispielsweise kann es nötig werden, eines der Vorderräder möglichst schnell relativ zu einem der Hinterräder anzuheben und/oder abzusenken, um ein Aufsetzen des Fahrzeugs effektiv zu verhindern.
Insbesondere ist weiterbildend vorgesehen, dass die Anzahl an Schaltventilen eine angesteuert geschaltete Anzahl an Balgventilen ist, ausgebildet zur Ein stellung der Geschwindigkeit für eine Höhenveränderung der Höhenregulierung, insbesondere Hebegeschwindigkeit und/oder der Senkgeschwindigkeit der Hö henregulierung des Fahrzeugs. Konkret bedeutet dies, dass hierbei insbeson dere die Balgventile der einzelnen Luftfedern angesteuert geschaltet werden, woraus sich der Vorteil ergibt, dass der Hebe- und Senkvorgang des Fahrzeugs für jede Luftfeder individuell einstellbar ist, und zwar so, dass Hebe- und Senk vorgang durch den Fahrer nicht wahrnehmbar ist, insbesondere ohne wahr nehmbare Abstufungen erfolgt.
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das wenigs tens eine Schaltventil der Anzahl an Schaltventilen, ein angesteuert geschalte tes Reservoirventil ist, ausgebildet zur Einstellung der Hebegeschwindigkeit der Höhenregulierung des Fahrzeugs. Konkret bedeutet dies, dass nur das Reser- voirventil angesteuert geschaltet wird, um ein gleichmäßiges Heben des Fahr zeugs, insbesondere ohne wahrnehmbare Abstufungen, zu erreichen. Vorteil hafterweise wird somit der regelungstechnische Aufwand reduziert, da nur ein Schaltventil, das Reservoirventil, angesteuert geschaltet werden muss.
Insbesondere ist weiterbildend vorgesehen, dass die Geschwindigkeit eine Senkgeschwindigkeit ist und die Höhenregulierung des Fahrzeugs über eine Entlüftung der Druckluftversorgung, vorzugsweise der Druckluftversorgungsan lage, heraus erfolgt, wobei eine Anzahl an Entlüftungsventilen angesteuert ge schaltet wird. Konkret bedeutet dies, dass wenigstens ein Entlüftungsventil der Druckluftversorgungsanlage angesteuert geschaltet wird, um ein gleichmäßiges Senken des Fahrzeugs, insbesondere ohne wahrnehmbare Abstufungen, zu erreichen. Vorteilhafterweise wird somit der regelungstechnische Aufwand re duziert, da zur Einstellung der Senkgeschwindigkeit nur ein bereits vorhande nes Entlüftungsventil angesteuert geschaltet werden muss.
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Luft trockner der Luftfederanlage weiter ein Volumen aufweist, wobei das Volumen des Lufttrockners als ein Puffervolumen ausgebildet ist, zur Glättung der Hebe geschwindigkeit und/oder der Senkgeschwindigkeit der Höhenregulierung des Fahrzeugs. Dadurch, dass das Lufttrocknergehäuse als zusätzlicher Strö mungswiderstand agiert, welcher einen tolerierbaren Druckabfall im Luftvolu menstrom bewirkt, wird vorteilhaft eine Dämpfung der mit der Strömung assozi ierten Schwankungsgrößen erzeugt. Hierdurch erfolgt die Hebe- und/oder Senkbewegung bei der Höhenregulierung des Fahrzeugs insbesondere gleich mäßiger.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Luftfederanlage ist zudem vorgesehen, dass die Luftfederanlage weiter aufweist, einen Entlüftungsanschluss, eine Ent lüftungsleitung zwischen dem Druckluftanschluss und dem Entlüftungsan schluss, die ein Entlüftungsventil aufweist, wobei die Pneumatikhauptleitung zwischen Lufttrockner und Druckluftanschluss weiter ein Rückschlagventil auf weist, zum Absperren der Komponenten der Druckluftversorgungsanlage in Richtung des Lufttrockners. Wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Ent lüftungsventil ansteuerbar ist, und die Steuerung weiter ausgebildet ist, zum Ansteuern des Entlüftungsventils und zum Einstellen der Senkgeschwindigkeit der Höhenregulierung, wobei eine Einstellung der Senkgeschwindigkeit der Hö henregulierung ebenfalls über den Auf/Zu-Parameter erfolgt. Weiter ist vorge sehen, dass die Druckluftversorgungsleitung eine Drossel oder dergleichen Strömungswiderstandselement aufweist, wobei die Drossel oder dergleichen Strömungswiderstandselement ausgebildet ist, zur Glättung der Hebege schwindigkeit und/oder der Senkgeschwindigkeit der Höhenregulierung des Fahrzeugs.
Einerseits lassen sich somit die Vorteile, die sich durch ein Ansteuern der am Hebevorgang beteiligten Schaltventile ergeben, auf einfache Weise auf den Senkvorgang übertragen, durch ein Ansteuern des Entlüftungsventils der Druckluftversorgungsanlage. Andererseits ist durch die Verwendung einer Drossel oder dergleichen Strömungswiderstandselement, angeordnet entspre chend oben genannter Ausführung, vorteilhaft möglich, den durch die Steue rung des Schaltventils einer Anzahl an Schaltventilen erzeugten, gesteuerten Luftvolumenstrom in besonders vorteilhafter weise zu glätten. Das heißt, Schwankungsgrößen in Druck, Geschwindigkeit oder dergleichen des Luftvolu menstroms, welche assoziiert sind mit der Erzeugung eben dieses Luftvolu menstroms werden effektiv und besonders vorteilhaft durch das vorsehen einer Drossel oder dergleichen Strömungswiderstandselement geglättet beziehungs weise gedämpft, sodass die Höhenregulierung des Fahrzeugs durch den Fahrer als entsprechend gleichmäßiger wahrgenommen wird.
In einer alternativen Weiterbildung ist zudem vorgesehen, dass die Pneuma tikhauptleitung und die Druckluftversorgungsleitung zwischen Lufttrockner und Luftfedersystem durchgängig sind, das heißt, insbesondere frei von Strö mungswiderstandselementen ist. Diese alternative Weiterbildung hat in beson ders vorteilhafter Weise erkannt, dass das Volumen des Lufttrockners ebenfalls die Funktion der in der ersten Weiterbildung verwendeten Drossel übernehmen kann. Das heißt, das Volumen des Lufttrockners kann als Puffervolumen ver- wendet werden, um die mit dem erzeugten Luftvolumenstrom assoziierten Schwankungsgrößen zu dämpfen. Auf diese Weise wird die Höhenregulierung des Fahrzeugs durch den Fahrer ebenfalls als gleichmäßiger wahrgenommen gegenüber einer Ausführung ohne eine solche Maßnahme. Weiterhin ergibt sich aus dieser Weiterbildung der Vorteil, dass die andernfalls notwendige Drossel oder dergleichen Strömungswiderstandselement redundant ist. Somit ergibt sich ein Vorteil hinsichtlich Komplexität, Kosten und Wartung gegenüber den anderen Weiterbildungen.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeich nung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der all gemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung kön nen sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Er findung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgen den gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder be schränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungs bereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Ein fachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
FIG. 1 schematisch eine bevorzugte Ausführungsform des Luftfedersys tems gemäß dem Konzept der Erfindung, wobei schematisch wei ter eine Druckluftversorgungsanlage gezeigt ist und beide Bau gruppen in Kombination eine Luftfederanlage zur Höhenregulie rung eines Fahrzeugs ergeben und weiter schematisch einen Re gelpuls einer Anzahl an konsekutiver Regelpulse zur Ansteuerung einer Anzahl an Schaltventilen gemäß dem Konzept der Erfin dung;
FIG. 2 schematisch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Luftfe deranlage gemäß dem Konzept der Erfindung, wobei hier schema tisch eine alternative Anordnung der Entlüftungsleitung und der Drossel oder dergleichen Strömungswiderstandselement gezeigt ist, welche zur Glättung des Luftvolumenstroms dient;
FIG. 3 schematisch das Anpassen der durch das Luftfedersystem gemäß dem Konzept der Erfindung erzielten Hebegeschwindigkeit und/oder Senkgeschwindigkeit über einen Auf/Zu- Parameter eines Schaltventils einer Anzahl an Schaltventilen;
FIG. 4A anhand von Messwerten, in einer Ansicht A, einerseits den Ein fluss der Frequenz der Schaltperiode auf den zeitlichen Verlauf der Höhenregulierung des Fahrzeugs, insbesondere der Hinter achse und der Vorderachse des Fahrzeugs, zwischen einer Aus gangshöhe und einer Zielhöhe innerhalb eines Höhenintervalls sowie den Einfluss des Auf/Zu- Parameters auf die resultierende Geschwindigkeit der Höhenregulierung des Fahrzeugs bei einer Höhenregulierung des Fahrzeugs aus dem Reservoir heraus. Zu dem ist, in einer Ansicht B, gezeigt eine Referenzmessung betref- fend die Höhenregulierung eines Fahrzeugs mittels einer gewöhn lichen Ansteuerung der entsprechenden Schaltventile;
FIG. 4B in einer Ansicht A, den zeitlichen Verlauf der Höhenregulierung des Fahrzeugs, insbesondere der Hinterachse und der Vorder achse des Fahrzeugs, für ein weiteres Wertepaar aus Frequenz und Auf/Zu- Parameter. Zudem ist, in einer Ansicht B, ebenfalls gezeigt die Referenzmessung;
FIG. 4C in einer Ansicht A, den zeitlichen Verlauf der Höhenregulierung des Fahrzeugs, insbesondere der Hinterachse und der Vorder achse des Fahrzeugs, für ein weiteres, verschiedenes Wertepaar aus Frequenz und Auf/Zu-Parameter. Zudem ist, in einer Ansicht B, ebenfalls gezeigt die Referenzmessung;
FIG. 4D in einer Ansicht A, den zeitlichen Verlauf der Höhenregulierung des Fahrzeugs, insbesondere der Hinterachse und der Vorder achse des Fahrzeugs, für ein weiteres, wiederum verschiedenes Wertepaar aus Frequenz und Auf/Zu-Parameter. Zudem ist, in ei ner Ansicht B, ebenfalls gezeigt die Referenzmessung;
FIG. 5 schematisch ein Ablaufdiagramm zu einem Verfahren zur Höhen regulierung eines Fahrzeugs aus dem Reservoir heraus mittels ei nes Luftfedersystems gemäß dem Konzept der Erfindung.
FIG. 1 zeigt ein Luftfedersystem 100 sowie eine Druckluftversorgungsanlage 200, wobei beide Komponenten in Zusammenwirkung eine Luftfederanlage 300 für eine Höhenregulierung HR eines Fahrzeugs 150 ergeben. Das Luftfedersys tem 100 weist dazu weiter eine Anzahl an Luftfedern 1 10 auf und, mit diesen pneumatisch verbunden, eine Anzahl an Schaltventilen 130, wobei diese Schaltventile SV insbesondere Magnetventile sind. Vorliegend gehört zur Grup pe der Schaltventile SV insbesondere ein Balgventil 1 30.B, ein Reservoirventil 130.R oder ein Entlüftungsventil 130.E. Weiter umfasst das Luftfedersystem 100 ein Reservoir 120 zur Speicherung von Druckluft DL und mit diesem Reservoir 120 pneumatisch verbunden wiede rum ein Schaltventilventil SV, vorliegend in Form des Reservoirventils 130.R, insbesondere ebenfalls ein Magnetventil. Die Komponenten des Luftfedersys tems 100 sind zudem pneumatisch miteinander verbunden über eine Galerie 160, welche auf der einen Seite über eine Druckluftversorgungsleitung 240 Druckluft DL von der Druckluftversorgungseinrichtung 200 direkt an die einzel nen Luftfedern 1 10 beziehungsweise deren Schaltventile SV, das heißt, hier die Balgventile 130.B, leitet und, auf der anderen Seite, Druckluft DL zur Speiche rung an das Reservoir 120 beziehungsweise wiederum zu dessen Schaltventil SV, das heißt, hier das Reservoirventil 130.R, leitet zwecks Speicherung der bereitgestellten Druckluft DL. Zudem leitet die Galerie 160 bei Betrieb des Luft federsystems 100 aus dem Reservoir 120 heraus die vom Reservoir 120 abge gebene Druckluft DL ebenfalls an die Luftfedern 1 10 beziehungsweise deren Schaltventile SV, das heißt, hier deren Balgventilen 130.B.
Die gezeigte Druckluftversorgungseinrichtung 200 umfasst hierbei zuerst eine Luftzuführung 0.1 , gefolgt von einem Filter 0, wobei die angesaugte Luft in ei nem Luftverdichter (Kompressor) 210 verdichtet wird, um anschließend über eine Druckluftzuführung 1 einem stromab in einer Pneumatikhauptleitung 250 befindlichen Lufttrockner 220 zugeführt zu werden. Anschließend durchströmt die Druckluft eine Drossel 230 oder dergleichen Strömungswiderstandselement, welche als Regeneratordrossel wirkt. Weiter stromab ist die Druckluftversor gungsanlage 200 an einem Druckluftanschluss 2 über eine Druckluftversor gungsleitung 240 mit dem Luftfedersystem 100 beziehungsweise dessen Gale rie 160 pneumatisch verbunden. Vorliegend weist die Druckluftversorgungsein richtung 200 zudem zwischen der Druckluftzuführung 1 und dem Entlüftungs anschluss 3 eine Entlüftungsleitung 260 auf und, in dieser angeordnet, ein Ent lüftungsventil 130.E, welches wiederum insbesondere ausgebildet ist als Mag netventil. Das Betriebsverhalten des Luftfedersystems 100 wird hierbei über eine Steue rung (ECU) 140 bereitgestellt. Über diese Steuerung 140 werden einerseits die Schaltventile SV der Luftfedern 1 10, insbesondere Balgventile 130.B, und ande rerseits das Schaltventil 130.R des Reservoirs 120 angesteuert. Die Ansteue rung der Balgventile 130.B der Luftfedern 1 10 kann vorteilhafterweise so erfol gen, dass entweder alle Luftfedern 1 10 des Fahrzeugs 150 gleichzeitig ange sprochen werden, es ist aber auch möglich, dass die Balgventile 130.B die der Vorderachse VA und die die der Hinterachse HA zugeordnet sind unterschied lich angesteuert werden, um beispielsweise eine Beladung des Fahrzeugs 150 auszugleichen. Weiterhin ergibt sich auch die Möglichkeit, einzelne Luftfedern 110 des Luftfedersystems 100 individuell anzusprechen, um auf besonders un wegsames Terrain steuerungstechnisch reagieren zu können. Zu diesem
Zweck können die Luftfedern 1 10, individuell oder synchron gemeinsam, ange steuert werden, um eine entsprechende Höhenregulierung HR eines Fahrzeugs 150 innerhalb eines Höhenintervalls H, gekennzeichnet durch eine Minimalhöhe H0 und eine Maximalhöhe H1 ; vorzunehmen.
Die in Fig. 1 gezeigte Anzahl an Schaltventilen 130 kann beispielsweise aber auch in der Form eines einzigen Ventilblocks 131 vorliegen. Dieser Ventilblock 131 ist dann entsprechend der steuerbar zu gestaltenden Luftfedern frei ska lierbar. Konkret bedeutet dies, dass nicht jeder Luftfeder 1 10 ein einzelnes Schaltventil SV individuell zugeordnet sein muss, sondern eine Steuerung einer Anzahl an Luftfedern 110 beispielsweise auch über ein einzelnes Schaltventil SV möglich ist.
Weiter zeigt FIG. 1 das bevorzugte Steuerungsschema gemäß dem Konzept der Erfindung zur Einstellung der Geschwindigkeit U HR für eine Höhenverände rung der Höhenregulierung HR, insbesondere Hebegeschwindigkeit UH und/oder Senkgeschwindigkeit Us der Höhenregulierung HR, eines Fahrzeugs 150 aus dem Reservoir 120 heraus. Hierbei ist vorgesehen, dass wenigstens ein Schalt ventil SV einer Anzahl an Schaltventilen 130 durch die Steuerung 140 ange steuert wird, sodass das wenigstens eine Schaltventil SV während einer Schaltperiode P über einen einstellbaren Zeitraum hinweg geöffnet A ist, wäh- rend es im verbleibenden Zeitraum der Schaltperiode P geschlossen Z ist. Wei terhin ist die Schaltperiode P eine Periode einer Anzahl an sequentiellen
Schaltperioden PN, die während der Höhenregulierung HR des Fahrzeugs 150 notwendig sind, um das Fahrzeug 150 von einer Ausgangshöhe Hs auf eine Zielhöhe Hz anzuheben bzw. abzusenken. Die Geschwindigkeit UHR für eine Höhenveränderung der Höhenregulierung HR, insbesondere Hebegeschwindig keit UH und/oder Senkgeschwindigkeit Us, wird dann durch die Steuerung 140, gemäß dem Verhältnis von geöffnetem A zu geschlossenem Z Schaltventil mit tels eines das Verhältnis beschreibenden Parameters, dem Auf/Zu-Parameter AZP, gesteuert. Der Auf/Zu-Parameter AZP hierbei als ein Offen-Anteil ATA des geöffneten Ventilzustandes A und/oder ein Geschlossen-Anteil ATZ des ge schlossenen Ventilzustandes Z an der Schaltperiode P festgelegt. Eine sequen tielle Ansteuerung des wenigstens einen Schaltventils SV erzeugt somit einen konstanten Volumenstrom aus der im Reservoir 120 gespeicherten Druckluft DL, welcher den Luftfedern 1 10 zur Höhenregulierung HR mittels einer sich aus dem konstanten Volumenstrom ergebenden konstanten Hebegeschwindigkeit UH ZU bewerkstelligen. Welche Schaltventile SV angesteuert werden zur Hö henregulierung HR des Fahrzeugs 150 ist beispielsweise über Schalter 141 die der Steuerung 140 zugeordnet sind steuerbar. So kann der Hebevorgang über die Ansteuerung des Reservoirventils 130.R des Reservoirs 120 erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Anzahl an Balgventilen 130.B, die den Luftfedern 110 zugeordnet sind, anzusteuern, um den Hebevorgang zu realisieren.
Ein Absenken des Fahrzeugs 150 während der Höhenregulierung HR, das heißt, ein Einstellen der Senkgeschwindigkeit Us erfolgt vorliegend bevorzugt über die Druckluftversorgungsanalage 200. Hierzu ist die Steuerung 140 analog ausgebildet, das Entlüftungsventil 130.E anzusteuern, wobei die Senkge schwindigkeit Us ebenfalls über den Auf/Zu-Parameter AZP in analoger Weise einstellbar ist. Die Drossel 230 oder dergleichen Strömungswiderstandselement SWE, vorliegend angeordnet in der Pneumatikhauptleitung 250, wirkt sich dabei glättend auf den Hebe- und/oder Senkvorgang aus. Alternativ kann ein Anhe ben und ein Absenken des Fahrzeugs 150 aber auch ausschließlich über ein Ansteuern der Balgventile 130.B und diesen zugeordnet, den Luftfedern 1 10, erfolgen.
Die Ansteuerung des wenigstens einen Schaltventil SV, also insbesondere ei nes Balgventils 130.B und/oder eines Reservoirventils 1 30.R und/oder eines Entlüftungsventils 130.E, der Anzahl an Schaltventilen 130 durch die Steuerung 140 kann zudem gepulst erfolgen. Eine solche gepulste Ansteuerung ist vorteil haft als eine Pulsweitenmodulation PWM zu verstehen, die durch eine modulier te Pulsweite PW ein tatsächliches, vorzugsweise ein vollständiges Öffnen A und Schließen Z des wenigstens einen Schaltventils SV bewirkt. Dadurch wird dann ein gewünschter Luftvolumenstrom LV generiert und somit die resultierende Hebegeschwindigkeit UH und/oder Senkgeschwindigkeit Us der Höhenregulie rung H R gesteuert. Das heißt, die Pulsweitenmodulation PWM ist derart gestal tet, dass sichergestellt ist, dass das wenigstens eine Schaltventil SV innerhalb einer Schaltperiode P sowohl vollständig öffnet A, als auch vollständig schließt Z.
Insofern ist in FIG. 1 und FIG. 2 beispielhaft eine erste und zweite Ausführungs form einer Luftfederanlage 300 beschrieben, die ein Luftfedersystem 100 ge mäß dem Konzept der Erfindung aufweist. Die Luftfederanlage 300 weist weiter auf:
- eine Druckluftversorgungsanlage 200, mit einer Druckluftzuführung 1 , einem Druckluftanschluss 2, einer Pneumatikhauptleitung 250 zwischen der Druckluft zuführung 1 und dem Druckluftanschluss 2, die einen Lufttrockner 220 aufweist, und
- eine Druckluftversorgungsleitung 240, zwischen dem Druckluftanschluss 2 und dem Luftfedersystem 100, und
- einen Entlüftungsanschluss 3, eine Entlüftungsleitung 260 zwischen der Druckluftzuführung 1 und dem Entlüftungsanschluss 3, die ein Entlüftungsventil 130.E aufweist, wobei
- die Pneumatikhauptleitung 250 und/oder die Druckluftversorgungsleitung 240 wenigstens eine Drossel 230 oder dergleichen Strömungswiderstandselement SWE aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Entlüftungsventil 130.E ansteuerbar ist, und
- die Steuerung 140 weiter ausgebildet ist, zum Ansteuern des Entlüftungsven tils 130.E und zum Einstellen der Senkgeschwindigkeit Us der Höhenregulie rung HR, wobei
- eine Einstellung der Senkgeschwindigkeit Us der Höhenregulierung HR über den Auf/Zu- Parameter AZP erfolgt, und
- die Drossel 230 oder dergleichen Strömungswiderstandselement SWE ausge bildet ist, zur Glättung GL der Hebegeschwindigkeit UH und/oder der Senkge schwindigkeit Us der Höhenregulierung HR des Fahrzeugs 150.
In der Ausführungsform der FIG. 1 ist die wenigstens eine Drossel 230 -als ers te Drossel 230.1 gezeigt und diese ist oben mit„Drossel 230“ bezeichnet- oder dergleichen Strömungswiderstandselement SWE nur in der Pneumatikhauptlei tung 250 zwischen Lufttrockner 220 und Druckluftanschluss 2 angeordnet.
In der Ausführungsform der FIG. 2 ist die Drossel 230 -als zweite Drossel 230.2 gezeigt- oder dergleichen Strömungswiderstandselement SWE nur in der Druckluftversorgungsleitung 240 zwischen Druckluftanschluss 2 und Luftfeder system 100 angeordnet.
In einer weiteren hier nicht gezeigten Ausführungsform kann auch die erste und die zweite Drossel 230.1 , 230.2 in der Pneumatikhauptleitung 250 und der Druckluftversorgungsleitung 240 angeordnet sein.
Im Folgenden zeigt FIG. 2 die oben genannte Ausführungsform mit der zweiten Drossel 230.2 nur in der Druckluftversorgungsleitung 240 zwischen Druckluft anschluss 2 und Luftfedersystem 100; diese wird im Folgenden wieder mit „Drossel 230“ bezeichnet.
Dazu zeigt FIG. 2 eine wiederum eine Luftfederanlage 300, aufweisend ein Luft federsystem 100 gemäß dem Konzept der Erfindung sowie eine Druckluftver sorgungsanlage 200, wobei die Druckluftversorgungsanlage 200 anstatt der Drossel 230 aus FIG. 1 ein Rückschlagventil 280 in der Pneumatikhauptleitung 250 aufweist. Zudem ist vorliegend die Entlüftungsleitung 260 mit dem Entlüf tungsventil 130.E zwischen dem Druckluftanschluss 2 und dem Entlüftungsan schluss 3 angeordnet, um trotz des Rückschlagventils 280 den Senkvorgang der Höhenregulierung HR des Fahrzeugs 150 über ein Ansteuern ANS des Ent lüftungsventils 130.E mittels der Steuerung 140 zu realisieren.
In FIG. 2 ist vorliegend zudem eine bevorzugte Weiterbildung des Konzeptes der Erfindung gezeigt, wobei eine Drossel 230 oder dergleichen Strömungswi derstandselement SWE vorgesehen ist, um Schwankungsgrößen des durch eine Ansteuerung eines Schaltventils SV durch die Steuerung 140 erzeugten Luftvolumenstroms zu dämpfen. Das heißt, die Drossel 230 erzeugt einen zu sätzlichen Strömungswiderstand, der zu einem zusätzlichen, jedoch vorteilhaf ten, Druckabfall im Luftvolumenstrom LV führt. Dieser Druckabfall wirkt sich dann dämpfend aus auf die Schwankungsgrößen wie Druck, Geschwindigkeit und dergleichen, welche assoziiert sind mit dem Luftvolumenstrom LV. Im Er gebnis führt dies zu einer gleichmäßigeren Geschwindigkeit U HR für eine Hö henveränderung der Höhenregulierung H R, insbesondere Hebegeschwindigkeit UH während der Höhenregulierung HR des Fahrzeugs 150 aus dem Reservoir 120 heraus beziehungsweise zu einer gleichmäßigeren Senkgeschwindigkeit Us beim Absenken des Fahrzeugs 150 über ein Ansteuern ANS des Entlüf tungsventils 130.E der Druckluftversorgungsanlage 200. Hierzu ist die Drossel 230 vorliegend in der Druckluftversorgungsleitung 240 zwischen dem Druckluft anschluss 2 und der Galerie 160 des Luftfedersystems 100 angeordnet.
In einer ersten alternativen Ausführungsform ist weiter vorgesehen, dass die Drossel 230 oder dergleichen Strömungswiderstandselement in der Galerie 160 angeordnet ist, um dort eine identische Funktion wie oben für den Fall der An ordnung in der Druckluftversorgungsleitung 240 beschrieben zu übernehmen. Weiterhin ist in einer zweiten alternativen Ausführungsform vorgesehen, dass die Drossel 230 oder dergleichen Strömungswiderstandselement (und das Rückschlagventil 280) ganz entfällt und zur vorteilhaften Glättung GL des Luft volumenstroms der Lufttrockner 220 in der Pneumatikhauptleitung 250 die Funktion der Drossel 230 identisch übernimmt. Durch diese Maßnahme kann auf ein zusätzliches Bauteil verzichtet werden, ohne Einbußen in der vorteilhaf ten Funktion hinnehmen zu müssen.
In FIG. 3 sind drei bevorzugte Einstellverhältnisse des Auf/Zu- Parameters AZP gezeigt. Aufgrund der einfachen und für einen Fahrer intuitiven Flandhabung, wird der Auf/Zu-Parameter AZP bevorzugt als prozentuales Verhältnis angege ben. Dabei beschreibt der prozentuale Auf/Zu-Parameter den prozentualen Of- fen-Anteil ATA des geöffneten A (oder den prozentualen Geschlossen-Anteil ATz des geschlossenen Z) Schaltventils SV an einer Schaltperiode P einer An zahl an sequentieller Schaltperioden PN. Das heißt, die Einstellung der Ge schwindigkeit UHR erfolgt mittels einem Auf/Zu-Parameter AZP, wobei ein Offen- Anteil ATA des geöffneten Ventilzustandes A und/oder ein Geschlossen-Anteil ATz des geschlossenen Ventilzustandes Z an der Schaltperiode P festgelegt wird. Gemäß dieses prozentualen Anteil verändert sich die resultierende Ge schwindigkeit UHR für eine Flöhenveränderung der Höhenregulierung HR, insbe sondere Hebegeschwindigkeit UH und/oder Senkgeschwindigkeit Us, des Fahr zeugs 150 während der Höhenregulierung HR aus dem Reservoir 120 heraus oder beim Senken.
Aus FIG. 3 ist unmittelbar ersichtlich, dass die bevorzugten Werte des Auf/Zu- Parameters AZP bei 30 %, 50 % und 70 % liegen, wobei 50 % mit einer Stan dardgeschwindigkeit korrespondiert und entsprechend ein Wert W von 30 % sich bezieht auf eine geringere Geschwindigkeit UHR für eine Höhenverände rung der Höhenregulierung HR, insbesondere Hebegeschwindigkeit UH und/oder Senkgeschwindigkeit Us, und analog der Wert W von 70 % sich bezieht auf ei ne höhere Geschwindigkeit UHR für eine Höhenveränderung der Höhenregulie rung Hr, insbesondere Hebegeschwindigkeit UH und/oder Senkgeschwindigkeit Us, relativ zu der 50 % Standardgeschwindigkeit. Die geringere beziehungswei se die höhere Hebegeschwindigkeit UH relativ zur Standardgeschwindigkeit ergibt sich folglich aus einem geringeren beziehungsweise höheren prozentua len Offen-Anteil ATA des geöffneten Ventilzustandes A des Schaltventils SV an einer Schaltperiode P. Im Rahmen dieser drei bevorzugten Werte für den Auf/Zu- Parameters AZP ist gemäß dem Konzept der Erfindung weiter vorgese hen, ebenfalls Wertebereiche WAZP um die zuvor benannten prozentualen Wer te W zuzulassen. Das heißt, beispielsweise für den 50 % Wert, welcher in eine Standardgeschwindigkeit resultiert, ist ein Wertebereich WAZP von 45 % bis 55 % zulässig. Gleiches gilt analog für den 30 % und den 70 % Wert. Somit kann flexibel reagiert werden auf Größen, die Einfluss haben auf den Hebe- und/oder Senkvorgang und während diesen veränderlich sind, wie beispielsweise der Luftdruck PR im Reservoir 120.
FIG. 4A - FIG. 4D zeigen, in einer Ansicht A, am Beispiel der Hinterachse HA und der Vorderachse VA für den Vorgang der Höhenregulierung HR implizit mit tels eines Zeit-Weg-Diagramms den Einfluss der Frequenz F der Schaltperiode P der Anzahl an Schaltperioden PN auf den zeitlichen Verlauf des Profils der resultierenden Geschwindigkeit der Höhenveränderung der Höhenregulierung UHR des Fahrzeugs 150. Weiter zeigen FIG. 4A - FIG. 4D, in der Ansicht A, in anderer Darstellung den Einfluss des Auf/Zu-Parameters AZP des Reservoir ventils 130.R des Reservoirs 120 auf die sich einstellende Geschwindigkeit der Höhenveränderung der Höhenregulierung UHR, vorliegend am Beispiel der He begeschwindigkeit UH, an der Hinterachse HA und an der Vorderachse VA des Fahrzeugs 150. In den FIG. 4A - FIG. 4D, jeweils in der Ansicht A, ist die Hö henregulierung HR der Hinterachse HA und der Vorderachse VA des Fahrzeugs 150 zudem jeweils relativ zu einer Null-Linie NL gezeigt. Wobei die Höhenregu lierung HR ausgeht von einem negativen Wert W relativ zur Null-Linie NL, hier bei ist beispielsweise zu denken an ein Fahrzeug 150 mit hoher Zuladung ZU, und zu einem positiven Wert W relativ zur Null-Linie NL überführt werden soll, um beispielsweise trotz hoher Zuladung ZU, eine notwendige Bodenfreiheit des Fahrzeugs 150 zu ermöglichen.
In FIG. 4A ist vorliegend, in der Ansicht A, die zeitliche Entwicklung der Höhe des Fahrzeugs 150 während der Höhenregulierung HR (innerhalb eines Höhen intervalls H zwischen einer Minimalhöhe H0 und einer Maximalhöhe Hi) gezeigt, das heißt, die Geschwindigkeit der Höhenveränderung der Höhenregulierung UHR ist gezeigt. Vorliegend ist die Geschwindigkeit der Höhenregulierung UHR als eine Hebegeschwindigkeit U H sowohl an der Hinterachse HA als auch an der Vorderachse VA gezeigt, für eine Frequenz F der Schaltperiode P von 1 Hz sowie einem Wert W für den Auf/Zu-Parameter AZP von 50 %. Aus dem in FIG. 4A, Ansicht A gezeigten Profil ist zu erkennen, dass der Hebevorgang, also die Höhenveränderung DH des Fahrzeugs 150 an der Hinterachse HA, aber insbe sondere an der Vorderachse VA, bei einer Frequenz F von 1 Hz gestuft verläuft. Diese ungleichmäßige, insbesondere gestufte, Höhenregulierung HR ist nicht wünschenswert, da diese vom Fahrer des Fahrzeugs 150 deutlich wahrnehm bar ist. Ein gestufter Hebevorgang geht unmittelbar zu Lasten des erlebten Komforts und ist somit zu vermeiden. Zudem ist in der FIG. 4A, in einer Ansicht B, eine Referenzmessung RM der Höhenregulierung HR des Fahrzeugs 150, genauer der Geschwindigkeit der Höhenveränderung der Höhenregulierung UHR an der Hinterachse HA und an der Vorderachse VA gezeigt. Bei der gezeigten Referenzmessung RM wurde das Reservoirventil 130.R nicht gemäß dem Kon zept der Erfindung angesteuert, das heißt, insbesondere nicht angesteuert ge schaltet. Im Ergebnis steht eine nicht wünschenswerte, ruckartige Höhenverän derung DH des Fahrzeugs 150 an der Hinterachse HA sowie an der Vorderach se VA.
In FIG. 4B ist, in der Ansicht A, eine ähnliche Situation wie in FIG. 4A, Ansicht A dargestellt, jedoch wurde vorliegend die Frequenz F der Schaltperiode P von 1 HZ auf jetzt 5 Hz erhöht. Der Wert W für den Auf/Zu-Parameter AZP wurde hin gegen bei 50 % belassen. Aus FIG. 4B, Ansicht A ist zu erkennen, dass der zuvor gestuft verlaufene Hebevorgang der FIG. 4A, Ansicht A bei einer Erhö hung der Frequenz F auf einen Wert W größer oder gleich 5 Hz eine signifikan te Glättung GL erfährt, sowohl an der Hinterachse HA, als auch an der Vorder achse VA. Vorteilhafterweise erfolgt der Hebevorgang aus dem Reservoir 120 heraus folglich bei einer Frequenz F ab 5 Hz, um den Hebevorgang, also die Höhenveränderung DH des Fahrzeugs 150 an der Hinterachse HA und an der Vorderachse VA, für den Fahrer als möglichst gleichmäßig erlebbar zu gestal ten. Wiederum ist in FIG. 4B, in einer Ansicht B, ebenfalls die Referenzmes sung RM aus der FIG. 4A, Ansicht B gezeigt. Im Vergleich zu der erfindungs gemäßen Ansteuerung des Reservoirventils 130.R der FIG. 4B, Ansicht A, wird die nicht wünschenswerte, ruckartige Höhenveränderung DH des Fahrzeugs 150 an der Hinterachse HA sowie an der Vorderachse VA der Referenzmes sung RM deutlich erkennbar.
In FIG. 4C und FIG. 4D ist, jeweils in der Ansicht A, vorliegend zudem darge stellt wie sich ein veränderter Auf/Zu-Parameter AZP auf die resultierende Ge schwindigkeit der Höhenveränderung der Höhenregulierung UHR, das heißt, vor liegend die Hebegeschwindigkeit UH an der Hinterachse HA und an der Vorder achse VA, auswirkt. Vorliegend beträgt die Frequenz F der Schaltperiode P in beiden Fällen jeweils 5 Hz. Darüber hinaus ist in FIG. 4C, Ansicht A ein Auf/Zu- Parameter AZP mit einem Wert W von 70 % gezeigt; in FIG. 4D, Ansicht A hin gegen ist ein Auf/Zu-Parameter mit einem Wert W von 30 % gezeigt. Aus einem Vergleich von FIG. 4B, FIG. 4C und FIG. 4D, jeweils in der Ansicht A, ist unmit telbar ersichtlich, dass der Hebevorgang, also die Höhenveränderung DH des Fahrzeugs 150 an der Hinterachse und an der Vorderachse VA, bei einem Wert W von 70 % für den Auf/Zu-Parameter AZP schneller abläuft, als bei dem Stan dardwert von 50 % in FIG. 4B, Ansicht A. Zudem verlangsamt ein Wert W von 30 % für den Auf/Zu-Parameter AZP den Hebevorgang entsprechend. Eine An passung der Geschwindigkeit der Höhenveränderung der Höhenregulierung UHR, das heißt, vorliegend der Hebegeschwindigkeit UH an der Hinterachse HA und an der Vorderachse VA, erfolgt vorteilhafterweise dort, wo die Höhen standswerte 170 des Fahrzeugs 150 schnell angepasst werden müssen, um Schäden am Fahrzeug 150 zu vermeiden beziehungsweise, wo die Höhen standswerte 170 des Fahrzeugs 150 langsam angepasst werden müssen, bei spielsweise während der Fahrt bei höheren Geschwindigkeiten. In den FIG. 4C und FIG. 4D, jeweils in einer Ansicht B, ist zu Vergleichszwecken ebenfalls die Referenzmessung RM, betreffend die Höhenveränderung DH des Fahrzeugs 150 mittels nicht angesteuert geschaltetem Reservoirventil 130.R beim Heben aus dem Reservoir 120 heraus, gezeigt.
Gemäß FIG. 5 ist schematisch ein Verfahren zur Höhenregulierung HR eines Fahrzeugs 150 aus dem Reservoir 120 heraus gezeigt. Das Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf. In einem ersten Schritt, das Ermitteln 510 ei ner Ausgangshöhe Hs sowie einer Zielhöhe Hz. Weiter, das Einbeziehung 520 weiterer Parameter PA wie die Zuladung ZL des Fahrzeugs 150, den Druck PR im Reservoir und dergleichen. Sowie das Überprüfen 530, ob die Zielhöhe Hz unter Berücksichtigung der weiteren Parameter PA erreichbar ist und, ob die ermittelte Zielhöhe Hz innerhalb des zulässigen Höhenintervalls H liegt. Dieser Schritt wird gefolgt von dem Festlegen 540 einer gewünschten Hebegeschwin digkeit UH und/oder Senkgeschwindigkeit Us zur Erreichung der ermittelten Zielhöhe HZ. Sowie im Anschluss, dem Bestimmen 550 des für die festgelegte Hebegeschwindigkeit UH und/oder Senkgeschwindigkeit Us notwendigen Auf/Zu- Parameters AZP auf Grundlage der zuvor ermittelten Fahrzeughöhen 170 und/oder Parameter PA. Entsprechend erfolgt in einem nächsten Schritt das Betätigen 560 einer Luftfeder 1 10.1 der Anzahl an Luftfedern 110 über das wenigstens eine angesteuerte Schaltventil SV, insbesondere ein Balgventil 130.B oder ein Reservoirventil 130.R oder ein Entlüftungsventil 130. E, der An zahl an Schaltventilen 130 auf Grundlage des zuvor ermittelten Auf/Zu- Parameters AZP, wobei der Auf/Zu- Parameter AZP als ein Offen-Anteil ATA des geöffneten Ventilzustandes A und/oder ein Geschlossen-Anteil ATZ des ge schlossenen Ventilzustandes Z an der Schaltperiode P festgelegt wird, und das Schaltventil SV geöffnet A und geschlossen Z wird mit einer Frequenz F, so- dass die Höhenregulierung HR des Fahrzeugs 150 gleichmäßig, insbesondere ohne wahrnehmbare Abstufungen ABS, erfolgt. In Abhängigkeit der gewählten Ausführungsform ergeben sich nunmehr zwei optionale Schritte, wobei in einem ersten optionalen Schritt 570, ein separates Ansteuern der Vorderachse VA und/oder Hinterachse HA erfolgen kann und, in einem zweiten optionalen Schritt 580, alternativ auch ein separates Ansteuern einzelner Luftfedern 1 10.1 der Anzahl an Luftfedern 1 10 erfolgen kann. In einem letzten Schritt erfolgt das Schließen 590 des wenigstens einen angesteuerten Schaltventils SV, insbe sondere ein Balgventil 130. B oder ein Reservoirventil 130. R oder ein Entlüf tungsventil 130.E, der Anzahl an Schaltventilen 130 nach Erreichen der ge wünschten Zielhöhe Hz.
Die Ansteuerung ANS des wenigstens einen Schaltventils SV, also insbesonde re eines Balgventils 130.B und/oder eines Reservoirventils 130.R und/oder ei nes Entlüftungsventils 130.E, der Anzahl an Schaltventilen 130 kann auch hier- bei gepulst erfolgen. Insbesondere kann die Ansteuerung ANS über eine Puls weitenmodulation PWM erfolgen, zur Umsetzung der Schaltperiode P der An zahl sequenzieller Schaltperioden PN.
Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)
0.1 Luftzuführung
0 Filter
1 Druckluftzuführung
2 Druckluftanschluss
3 Entlüftungsanschluss
100 Luftfedersystem
1 10 Anzahl an Luftfedern
1 10.1 eine Luftfeder
120 Reservoir
130 Anzahl an Schaltventilen
130. B Balgventil
130. E Entlüftungsventil
130. R Reservoirventil
131 Ventilblock
140 Steuerung
141 Schalter
150 Fahrzeug
160 Galerie
170 Höhenstandswerte
180 unterer Grenzfall
190 oberer Grenzfall
200 Druckluftversorgungseinrichtung
210 Luftverdichter (Kompressor)
220 Lufttrockner
230 Drossel
230.1 erste Drossel
230.2 zweite Drossel240 Druckluftversorgungslei- tung
250 Pneumatikhauptleitung
260 Entlüftungsleitung
280 Rückschlagventil 300 Luftfederanlage
500 Verfahren
510, 520, 530, Verfahrensschritte
540, 550, 560,
570, 580, 590
A Schaltventil geöffnet
AB Abstufung
ANS Ansteuerung
ATA Offen-Anteil
ATz Geschlossen-Anteil
AZP Auf/Zu-Parameter
D Dimension
DLV Druckluftversorgung
E Entlüftung
F Frequenz
GL Glättung
H Höhenintervall
Ho, Hi Minimalhöhe, Maximalhöhe
HA Hinterachse
HR Höhenregulierung
Hs Ausgangshöhe
Hz Zielhöhe
LV Luftvolumenstrom
NL Null-Linie
P Schaltperiode
PA Parameter
PR Druck im Reservoir
PW Pulsweite
PWM Pulsweitenmodulation
Pi , P2, PN Anzahl an Schaltperioden
UHR Geschwindigkeit für eine Höhenveränderung der Höhenre gulierung
DH Höhenveränderung RM Referenzmessung
51 erster Schaltzustand
52 zweiter Schaltzustand
SV Schaltventil
SWE Strömungswiderstandselement t Zeit
UH Hebegeschwindigkeit
Us Senkgeschwindigkeit
V Volumen des Lufttrockners
Vpv Puffervolumen
VA Vorderachse
W Wert
WBAZP Wertebereich Auf/Zu-Parameter
WBF Wertebereich Frequenz z Schaltventil geschlossen zu Zuladung

Claims

Ansprüche
1. Elektronisch gesteuert und/oder geregeltes Luftfedersystem (100) mit einer Druckluftversorgung (DLV), insbesondere für eine Luftfederanlage (300) umfassend eine Druckluftversorgungsanlage (200), zur Höhenregulierung (HR) eines Fahrzeugs (150), wobei das Luftfedersystem (100) mit der Druckluftver sorgung (DLV) aufweist:
- eine Anzahl an Luftfedern (110) und ein Reservoir (120) zur Speicherung von Druckluft (DL),
- eine Anzahl an Schaltventilen (130) zur Höhenregulierung, und
- eine Steuerung (140) zum Ansteuern der Anzahl an Schaltventilen (130), wo bei wenigstens ein Schaltventil (SV), insbesondere ein Balgventil (130.B) und/oder ein Reservoirventil (130.R) und/oder ein Entlüftungsventil (130.E), der Anzahl an Schaltventilen (130), ansteuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das wenigstens eine Schaltventil (SV) mit einer Anzahl sequenzieller Schalt perioden (PN) angesteuert wird und in einer Schaltperiode (P) umschaltet, zwi schen einem ersten Schaltzustand (S-i) mit einem geöffneten Ventilzustand (A) und einem zweiten Schaltzustand (S2) mit einem geschlossenen Ventilzustand (Z), wobei die Schaltperiode (P) der Anzahl sequenzieller Schaltperioden (PN), den geöffneten Ventilzustand (A) und den geschlossenen Ventilzustand (Z) aufweist, und
- die Steuerung (140) ausgebildet ist, eine Geschwindigkeit (UHR) für eine Hö henveränderung (DH) der Höhenregulierung (HR) einzustellen, wobei
- die Einstellung der Geschwindigkeit (UHR) mittels einem Auf/Zu- Parameter (AZP) erfolgt, mittels dem ein Offen-Anteil (ATA) des geöffneten Ventilzustandes (A) und/oder ein Geschlossen-Anteil (ATz) des geschlossenen Ventilzustandes (Z) an der Schaltperiode (P) festlegbar ist.
2. Luftfedersystem (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- das wenigstens eine Schaltventil (SV), insbesondere ein Balgventil (130.B) und/oder ein Reservoirventil (130.R) und/oder ein Entlüftungsventil (130.E), der Anzahl an Schaltventilen (130), gepulst angesteuert geschaltet wird, insbeson- dere über eine Pulsweitenmodulation (PWM) gepulst angesteuert geschaltet wird, zur Umsetzung der Schaltperiode (P) der Anzahl sequenzieller Schaltperi oden (PN).
3. Luftfedersystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl an Schaltventilen (130) wenigstens ein oder mehrere Schalt ventile (SV) umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe von Schaltventilen (SV) bestehend aus: einem Balgventil (130.B), einem Reservoirventil (130.R) und einem Entlüftungsventil (130.E) der Druckluftversorgung (DLV), wobei
- das Balgventil (130.B) ausgebildet ist zur Höhenregulierung (HR) des Fahr zeugs (150) über eine Luftfeder (1 10.1 , 1 10.2, 1 10.3, 1 10.4) der Anzahl an Luft federn (1 10),
- das Reservoirventil (130. R) ausgebildet ist zur Höhenregulierung (HR) des Fahrzeugs (150) über das Reservoir (120), und
- das Entlüftungsventil (130.E) der Druckluftversorgung (DLV) ausgebildet ist, zur Höhenregulierung (HR) des Fahrzeugs (150) über eine Entlüftung (E) der Druckluftversorgung (DLV), vorzugsweise der Druckluftversorgungsanlage (200).
4. Luftfedersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass der Auf/Zu- Parameter (AZP) eine absolute Angabe des Of- fen-Anteils (ATA) des geöffneten Ventilzustandes (A) und/oder des Geschlos- sen-Anteils (ATz) des geschlossenen Ventilzustandes (Z) an der Schaltperiode (P) umfasst.
5. Luftfedersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass der Auf/Zu- Parameter (AZP) eine relative Angabe des Of- fen-Anteils (ATÄ) des geöffneten Ventilzustandes (A) und/oder des Geschlos- sen-Anteils (ATZ) des geschlossenen Ventilzustandes (Z) an der Schaltperiode (P) umfasst.
6. Luftfedersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die Dimension (D) des Auf/Zu- Parameters (AZP) den Offen- Anteil (ATA) des geöffneten Ventilzustandes (A) und den Geschlossen-Anteil (ATz) des geschlossenen Ventilzustandes (Z) an der Schaltperiode (P) in Pro zent angibt, insbesondere
- der Auf/Zu-Parameter (AZP) jeden Wert (W) im Wertebereich (WBAZP) zwi schen 0 % und 100 % annehmen kann, wobei
- der Wert 0 % einen unteren Grenzfall (180) eines durchgehend geschlosse nen (Z) Schaltventils (SV) der Anzahl an Schaltventilen (130) abbildet, und
- der Wert 100 % einen oberen Grenzfall (190) eines durchgehend geöffneten (A) Schaltventils (SV) der Anzahl an Schaltventilen (130) abbildet.
7. Luftfedersystem (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Auf/Zu-Parameter (AZP) einen Wert (W) aus dem Wertebereich (WBAZP) zwischen 65 % und 75 %, vorzugsweise zwischen 45 % und 55 %, vorzugswei se zwischen 25 % und 35 % annimmt.
8. Luftfedersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass der Wert (W) des Auf/Zu- Parameters (AZP) während der Höhenregulierung (H R) des Fahrzeugs (150) veränderlich ist sodass die Ge schwindigkeit (UHR), insbesondere eine Hebegeschwindigkeit (UH) und/oder eine Senkgeschwindigkeit (Us), der Höhenregulierung (HR) des Fahrzeugs (150) wahlweise konstant oder veränderlich ist, insbesondere die Steuerung (140) ausgebildet ist, bei der Höhenregulierung (HR) des Fahrzeugs (150) einen variablen Luftvolumenstrom (LV) zu erzeugen.
9. Luftfedersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, dass die Frequenz (F) der Schaltperiode (P) der Ansteuerung (ANS) des wenigstens einen Schaltventils (SV), insbesondere eines Balgventils (130.B) und/oder eines Reservoirventils (130.R) und/oder eines Entlüftungsven tils (130.E), der Anzahl an Schaltventilen (130) derart bestimmt ist, dass die Höhenregulierung (H R) des Fahrzeugs (150) gleichmäßig, insbesondere ohne wahrnehmbare Abstufungen (AB), erfolgt.
10. Luftfedersystem (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz (F) der Schaltperiode (P) insbesondere gewählt wird aus einem Wertebereich (WBF), umfassend die Werte (W) größer oder gleich 5 Hz und kleiner oder gleich 20 Hz.
11. Luftfederanlage (300), aufweisend ein Luftfedersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, und weiter aufweisend:
- eine Druckluftversorgungsanlage (200), mit einer Druckluftzuführung (1 ), ei nem Druckluftanschluss (2), einer Pneumatikhauptleitung (250) zwischen der Druckluftzuführung (1 ) und dem Druckluftanschluss (2), die einen Lufttrockner (220) aufweist, und
- eine Druckluftversorgungsleitung (240), zwischen dem Druckluftanschluss (2) und dem Luftfedersystem (100), und
- einen Entlüftungsanschluss (3), eine Entlüftungsleitung (260) zwischen der Druckluftzuführung (1 ) und dem Entlüftungsanschluss (3), die ein Entlüftungs ventil (130.E) aufweist, wobei
- die Pneumatikhauptleitung (250) und/oder die Druckluftversorgungsleitung (240), , wenigstens eine Drossel (230) oder dergleichen Strömungswiderstand selement (SWE) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Entlüftungsventil (130.E) ansteuerbar ist, und
- die Steuerung (140) weiter ausgebildet ist, zum Ansteuern des Entlüftungs ventils (130.E) und zum Einstellen der Senkgeschwindigkeit (Us) der Höhenre gulierung (Hr), wobei
- eine Einstellung der Senkgeschwindigkeit (Us) der Höhenregulierung (HR) über den Auf/Zu- Parameter (AZP) erfolgt, und
- die Drossel (230) oder dergleichen Strömungswiderstandselement (SWE) ausgebildet ist, zur Glättung (GL) der Hebegeschwindigkeit (UH) und/oder der Senkgeschwindigkeit (Us) der Höhenregulierung (HR) des Fahrzeugs (150).
12. Luftfederanlage (300) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Drossel (230) oder dergleichen Strömungswiderstandsele ment (SWE) in der Pneumatikhauptleitung (250) zwischen Lufttrockner (220) und Druckluftanschluss (2) und/oder in der Druckluftversorgungsleitung (240) zwischen Druckluftanschluss (2) und Luftfedersystem (100) angeordnet ist.
13. Verfahren zur Höhenregulierung (H R) eines Fahrzeugs (150), insbeson dere mittels eines Luftfedersystems (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend die Schritte:
- Ermitteln (510) einer Ausgangshöhe (Hs) sowie einer Zielhöhe (Hz);
- Überprüfen (530), ob die Zielhöhe (Hz), erreichbar ist insbesondere, ob die ermittelte Zielhöhe (Hz) innerhalb eines zulässigen Höhenintervalls (H) liegt;
- Festlegen (540) einer gewünschten Geschwindigkeit (UHR), Hebegeschwindig keit (UH) und/oder Senkgeschwindigkeit (Us), zur Erreichung der ermittelten Zielhöhe (Hz);
- Bestimmen (550) des Auf/Zu-Parameters (AZP) auf Grundlage der zuvor er mittelten Fahrzeughöhen (170) mittels dem die Geschwindigkeit (U HR) einge stellt wird;
- Betätigen (560) einer Luftfeder (1 10.1 , 1 10.2, 1 10.3, 1 10.4) der Anzahl an Luftfedern (1 10) über das wenigstens eine angesteuerte Schaltventil (SV), ins besondere eines Balgventils (130.B) und/oder eines Reservoirventils (130.R) und/oder eines Entlüftungsventils (130.E), der Anzahl an Schaltventilen (130) auf Grundlage des zuvor ermittelten Auf/Zu-Parameters (AZP), wobei der Auf/Zu- Parameter (AZP) als ein Offen-Anteil (ATA) des geöffneten Ventilzustan des (A) und/oder ein Geschlossen-Anteil (ATz) des geschlossenen Ventilzu standes (Z) an der Schaltperiode (P) festgelegt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei
- das Ermitteln (510) einer Ausgangshöhe (Hs) und einer Zielhöhe (Hz) und/oder Überprüfen (530), ob die Zielhöhe (Hz) erreichbar ist und/oder Be stimmen (550) des für die festgelegte Geschwindigkeit (UHR) notwendigen Auf/Zu-Parameters (AZP) auf Grundlage der zuvor ermittelten Fahrzeughöhen (170) erfolgt, und - unter Einbeziehung (520) weiterer Parameter (PA), insbesondere die Zula dung (ZU) des Fahrzeugs (150) und/oder den Druck (PR) im Reservoir (120), erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, aufweisend den Schritt:
- Schließen (590) des wenigstens einen angesteuerten Schaltventils (SV), ins besondere eines Balgventils (130.B) und/oder eines Reservoirventils (130.R) und/oder eines Entlüftungsventils (130.E), der Anzahl an Schaltventilen (130) nach Erreichen der gewünschten Zielhöhe (Hz).
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei
- die Ansteuerung (ANS) des wenigstens einen Schaltventils (SV), insbesonde re eines Balgventils (130.B) und/oder eines Reservoirventils (130.R) und/oder eines Entlüftungsventils (130.E), der Anzahl an Schaltventilen (130) gepulst erfolgt, insbesondere über eine Pulsweitenmodulation (PWM) erfolgt, zur Um setzung der Schaltperiode (P) der Anzahl sequenzieller Schaltperioden (PN).
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das wenigstens eine gepulst ange steuerte Schaltventil (SV), insbesondere ein Balgventils (130.B) und/oder ein Reservoirventils (130.R) und/oder ein Entlüftungsventils (130.E), der Anzahl an Schaltventilen (130) mit einer Frequenz (F) gepulst angesteuert wird, auf Grundlage des zuvor ermittelten Auf/Zu-Parameters (AZP), wobei der Auf/Zu- Parameter (AZP) als ein Offen-Anteil (ATA) des geöffneten Ventilzustandes (A) und/oder ein Geschlossen-Anteil (ATZ) des geschlossenen Ventilzustandes (Z) an der Schaltperiode (P) festgelegt wird, sodass die Höhenregulierung (HR) des Fahrzeugs (150) gleichmäßig, insbesondere ohne wahrnehmbare Abstufungen (ABS), erfolgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei
- ein separates Ansteuern (ANS) der Vorderachse (VA) und/oder Hinterachse (HA) erfolgt, und/oder
- ein separates Ansteuern (ANS) einzelner Luftfedern (1 10.1 ) der Anzahl an Luftfedern (1 10) erfolgt.
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