EP4054869A1 - Air spring control system, air spring system, vehicle comprising same, and method for same - Google Patents

Air spring control system, air spring system, vehicle comprising same, and method for same

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Publication number
EP4054869A1
EP4054869A1 EP20804228.3A EP20804228A EP4054869A1 EP 4054869 A1 EP4054869 A1 EP 4054869A1 EP 20804228 A EP20804228 A EP 20804228A EP 4054869 A1 EP4054869 A1 EP 4054869A1
Authority
EP
European Patent Office
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control unit
air spring
axle
vehicle
sensor signals
Prior art date
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Pending
Application number
EP20804228.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johann Lucas
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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
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Pending legal-status Critical Current

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    • B60G2800/90—System Controller type
    • B60G2800/91—Suspension Control
    • B60G2800/914—Height Control System

Definitions

  • the invention relates to an air spring control system for a vehicle.
  • the invention also relates to an air spring system controllable by means of an air spring control system, a vehicle with such an air spring system and / or air spring control system, and a method for operating such a vehicle.
  • the vehicle can be a utility vehicle, such as an omnibus, a truck or a truck, or a passenger car.
  • Air spring control systems are also known as ECAS (from Electronically Controlled Air Suspension).
  • Air suspension systems for vehicles which, with the use of air springs, improve driving comfort and safety. This is achieved, for example, in that the structure and occupants of a vehicle are protected by the air springs from impacts caused by uneven ground while the vehicle is in motion. In addition, vibrations caused by uneven ground while driving can be dampened or even prevented.
  • Adjustable air spring systems usually have a variable gas mass, preferably air mass, of the air springs, while the gas mass of the air springs is fixed in non-adjustable ble air spring systems.
  • Non-adjustable air springs can primarily be used for the purposes mentioned above, while adjustable air springs enable extended functions.
  • Such an advanced feature of a adjustable air suspension system is, for example, the level control, in which an adaptation of the ground clearance of a vehicle, for example depending on the vehicle load, is kept constant.
  • adjustable or variable air spring systems have an air spring control system which, for example, varies the gas mass in a spring element as a function of sensors.
  • Manual intervention with control signals as is known, for example, in the case of an automatic lowering system in a bus, to make it easier for passengers to get on and off, is known.
  • an adjustable air spring system is to be considered in which a variable gas mass is used in air springs, in particular for the suspension of a vehicle. Not all axles of the vehicle are necessarily sprung with the air suspension, but one or more axles of the vehicle can be steel-sprung.
  • air spring systems of this type generally have an air spring control system which is connected to a large number of sensors such as actuators for controlling the gas mass of the air springs. A large number of measured values are thus fed to an air spring control system, which is usually part of a control device comprising additional functions.
  • the control unit has to send out a large number of commands in order to control the actuators.
  • the control device must have a fast response time in order to generate corresponding control signals from the large number of measured values.
  • a control unit that includes the air spring control system is therefore subject to a highly complex development effort and requires very high computing power. In particular, in the event of failure of the control device, the entire air suspension system is put out of operation.
  • the applicant's German patent application DE 10 2018 111 003.0 which was not previously published, discloses an air spring control system (ECAS) for a commercial vehicle or a passenger car.
  • the air spring control system has a main control unit for operating the air spring control system.
  • the air spring control system comprises at least two auxiliary control units.
  • the secondary control units are each connected to the main control unit via a data connection.
  • the data connection is either a shared or a separate data connection.
  • the main control unit and both secondary control units are connected to a common data line, for example made up of two or more electrical conductors. If the data connection is designed as a separate data connection, this means that a separate data line is provided between the main control unit and each of the at least two secondary control units.
  • Each of the secondary control units has at least one output.
  • the output is used to control at least one actuator that can be connected to the output.
  • An actuator is, for example, an adjustment drive for a valve.
  • the actuator is preferably an electrical solenoid valve component, which is, for example, a pneumatic or hydraulic valve component.
  • the valve is particularly preferably a solenoid valve.
  • At least one function for generating control signals at the output can be stored in the secondary control units. That is, the secondary control unit is preferably set up to control an output as a function of a stored function that is stored in the secondary control unit.
  • the main control unit is also set up to call up the stored function and / or to parameterize it. This is done by sending commands over the data connection from the main control unit to the secondary control unit, the function of which is to be called up and / or parameterized. Calling is to be understood here and in the following in particular as such that by calling up a function, the secondary control unit is put into operation with this function and control signals are then generated at the output of the secondary control unit as a function of the called function.
  • a function is not limited here and in the following to a mathematical function in the sense of mapping a relationship between two sets. Rather, the term function is to be understood in the context of its use in computer science. Accordingly, a function is a program construct that generates output values without input values, or preferably with input values, for example comprising input data and / or sensor data and / or a parameterization.
  • control unit Compared to conventional air spring control systems, which only have a single control unit with which all actuators are controlled via their outputs, the control unit according to DE 10 2018 111 003.0 has a modular structure.
  • the main control unit is essentially only used to call up and / or parameterize the functions stored in the secondary control units.
  • a stored function can be a level control function, for example. Accordingly, if necessary, the level control function is called up by the main control unit in the secondary control units. As a parameter, the main control unit can, for example, specify a desired ground clearance to be kept constant for the secondary control units. When the level control function is called, valves are then activated in the auxiliary control units in such a way that gas masses are directed into or out of the air springs in order to keep the given ground clearance essentially constant. If - to stay with the above example of the level control function - a level control of one or more air springs is to be carried out by all auxiliary control units, the main control unit can, for example, call up the corresponding function or level control function in a single broadcast to all auxiliary control units. The main control unit no longer has to interact after calling the level control function.
  • a modular structure of the air spring control system is possible so that, for example, regardless of the number of secondary control units required, the same main control unit can always be used in the vehicle.
  • data traffic on the data connection or connections can be greatly reduced or even completely avoided after calling a function.
  • the bandwidth of a data connection can thus be used for other transmissions.
  • main control unit also requires less computing power, since the functions are relocated to the auxiliary control units.
  • a main control unit can thus perform other functions with the same computing power and, with regard to air suspension, can essentially be limited to higher-level control functions of the air suspension without having to carry out a time-critical control of the air suspension.
  • the invention uses the modular structure of the air spring control system with a main control unit and secondary control units according to DE 10 2018 111 003.0 in a special way: According to the invention, it was recognized that for the special case of a vehicle with an air-sprung first axle and a second axle that are not necessarily air-sprung got to, not the at least two auxiliary control units according to DE 10 2018 111 003.0 are necessary, but that full functionality can be achieved with an even simpler air spring control system.
  • the air spring control system is provided for a vehicle with a first axle and a second axle.
  • the air spring control system has a main control unit for operating the air spring control system and a slave control unit which is connected to the main control unit via a data link.
  • the secondary control unit has a pressure sensor assigned to the first axle of the vehicle for determining measured pressure values from the first axle. The measured pressure values are processed as pressure sensor signals.
  • the pressure sensor can be integrated into the auxiliary control unit.
  • the secondary control unit has an input for detecting height sensor signals.
  • a first height sensor arranged on the first axle of the vehicle and a second height sensor arranged on the second axle of the vehicle can be connected to the input.
  • First height measurement values can be received as first height sensor signals from the first height sensor arranged on the first axle of the vehicle.
  • Second height measurement values can be received as second height sensor signals from the second height sensor arranged on the second axle of the vehicle.
  • the secondary control unit is set up to transmit the first and / or the second height sensor signals and / or the pressure sensor signals to the main control unit via the data connection.
  • the main control unit is set up to carry out axle load sensing for the first axle and / or the second axle as a function of the first and / or second height sensor signals and / or the pressure sensor signals.
  • the first and second height sensor signals and the pressure sensor signals are summarized below as “sensor signals”. So if the Axle load sensing or a function is carried out as a function of a sensor signal, then the axle load sensing or the function can be carried out as a function of a first flea sensor signal, a second flea sensor signal and / or a pressure sensor signal or any combination thereof.
  • Vehicles that have a first and a second axle can, but need not be, two-axle vehicles.
  • Vehicles that have first and second axles can have a driven axle, which can be a floating axle.
  • the driven axle can be air-sprung.
  • the other of the two axles which can accordingly be a front axle, can also be air-sprung.
  • the other of the two axes can also be steel-sprung.
  • Steel springs do not have to be activated during operation.
  • an air spring control system according to DE 10 2018 111 003.0 with at least two auxiliary control units - i.e. H. here a secondary control unit for each of the two axes - unnecessarily complex, time-consuming and expensive and also more error-prone due to the increased use of electronics due to the two secondary control units.
  • the invention can therefore be used in vehicles in which the use of more than just one secondary control unit for the operation of an air suspension would not be necessary.
  • the air spring control system in which no more than one secondary control unit would be necessary for the air spring control, it may be desirable to use additional functionalities of the air spring control system that go beyond the direct air spring control.
  • This can include, for example, the axle load sensing ("On-Board Weighing"), in which the vehicle is loaded directly on the loaded vehicle is determined.
  • Axle load sensing can be used, for example, in vehicles that are frequently unloaded and loaded during operation, in order to ensure that such vehicles transport as much load as possible in order to be efficient, but on the other hand are not overloaded, which on the one hand leads to increased wear and tear, on the other on the other hand could lead to an immediate hazard.
  • Axle load sensing can also be used, for example, in order to be able to determine a loaded amount of the bulk material particularly easily when buying or selling a bulk material in order to determine a total price.
  • a flea sensor For axle load sensing, a flea sensor must be provided on the axle on which the axle load is to be determined in order to determine a suspension on this axle, provided it is a steel-sprung axle. If the axle is air-sprung, a pressure sensor must be provided to determine the bellows pressure in air-suspension bellows on this axle.
  • the main control unit can calculate an axle load for the relevant axle from the deflection or the bellows pressure and an axle load characteristic curve stored in the main control unit.
  • To calculate an axle load reference is made to the applicant's patent applications DE 10 2018 128 233.8 and DE 10 2019 111 187.0, in which exemplary methods for determining an axle load of an air-sprung axle or a steel-sprung axle are described.
  • the pressure sensor and / or the height sensors can also be used for other functions on the vehicle.
  • the pressure sensor can also be used to control the pressure ratio between drive axles and drag and / or lift axles.
  • an assigned height sensor can also be used to determine a distance between the chassis and the axle.
  • the input of the secondary control unit for receiving further sensor signals with a further transmitter sor connectable can be, for example, a sensor for detecting distances, for example between axles and wheel installation, or a distance between the underbody of the vehicle and the ground.
  • the secondary control unit can have a further input for receiving further sensor signals from the further sensor or a further sensor, which can be connected to the further sensor to receive the further sensor signals.
  • the secondary control unit can have an output for controlling an actuator that can be connected to the output.
  • a function for generating control signals at the output can then be stored in the secondary control unit and the main control unit can be set up to call up and / or parameterize at least the stored function by sending commands over the data connection.
  • the secondary control unit can then be set up to generate control signals at the output as a function of the first and / or second flea sensor signals and / or the pressure sensor signals.
  • the secondary control unit is preferably set up to generate control signals at the output as a function of the sensor signals and a function, in particular a stored, called function. Accordingly, values of sensor signals or values derived therefrom are particularly preferably linked to a function that is executed in the secondary control unit in such a way that certain control signals are generated at the output.
  • the secondary control unit is supplied with, for example, a current state of the prevailing ground clearance, determined by means of one of the flea sensors or by means of both flea sensors, as sensor data, so that an actuator for changing the ground clearance or for maintaining the ground clearance is controlled accordingly at the output can.
  • a complete regulation of a single closed system is thus possible with a ne- control unit possible if, for example, sensor data are viewed as the actual value, has the function of target value specifications and control takes place via the output by controlling one or more actuators.
  • the secondary control unit comprising the control system can therefore independently and independently of the main control unit take over a control after this has been activated by calling up a function from the main control unit.
  • the above-mentioned parameterization of the function can represent, for example, a target value specification for the function.
  • a complete system is possible by detecting distances, for example between the axles and the wheel installation or between the distance between the underbody of the vehicle and the ground and / or by recording pressure measurements with a pressure sensor to evaluate a loading situation Controllability by the secondary control unit without further specifications by a main control unit possible, please include.
  • the secondary control unit is set up to receive and interpret at least one predefined set set of commands from the main control unit.
  • the secondary control unit can also be set up to store a predefined set of functions in the secondary control unit. Accordingly, for example, the main control unit is designed with a fixed set of commands, with the interpretation of a command taking place as a function of the design of a function stored in the auxiliary control unit.
  • an individual adaptation of the air spring control system can then be carried out solely by adapting the auxiliary control unit. So we can Depending on the individual structure of a vehicle or the requirements of the vehicle in which an air suspension control system is to be used, the main control unit must always be identical. The same main control unit can therefore be used, for example, for a large number of different individual vehicles, so that a more economical implementation of the main control unit is possible due to the large number of items required.
  • the slave control unit is also set up to transmit sensor signals to the master control unit via the data connection when a command is sent from the master control unit over the data connection and this command is received by the slave control unit.
  • the command can contain, for example, that a sensor signal is to be read out.
  • the main control unit can therefore preferably be used as a control instance, for example for correct functioning, even if a regulation is carried out using sensors and actuators per se within the secondary control unit.
  • the main control unit is designed, for example, in such a way that it checks the correct and / or error-free function of the auxiliary control unit at intervals or triggered by a query from a higher-level entity using sensor signals or other data from the auxiliary control unit.
  • the secondary control unit can be net angeord on the first axle of the vehicle, in particular the first axle of the vehicle is air-sprung.
  • the second axle of the vehicle can be steel-sprung.
  • the vehicle can be a two-axle vehicle, that is to say it can have precisely the first axle and the second axle.
  • the first axle can be a flinter axle of the vehicle so that the flinter axle of the vehicle can be an air-sprung axle and / or the flinter axle of the vehicle can have the pressure sensor.
  • the pressure sensor is preferably assigned to the air-sprung axle.
  • the second axle can be a front axle of the vehicle, so the front axle of the vehicle is a steel-sprung axle, however can also be an air-sprung axle and / or the front axle of the vehicle can only have a height sensor, but no pressure sensor and no auxiliary control unit.
  • the data connection is a bus connection.
  • the bus connection is a CAN bus connection.
  • a main control unit can be arranged, for example, in the area of the vehicle in which further higher-level control units are present, while the secondary control unit can be arranged, for example, near one or more actuators to be regulated.
  • a data connection formed as a bus connection, in particular as a CAN bus connection is particularly advantageous for connecting the main control unit to the secondary control unit, since a bus connection is already planned or available in today's vehicles. An already existing bus connection can then be used to implement the communication between the secondary control unit and the main control unit without additional cable connections having to be provided.
  • the invention also relates to an air spring system which in particular has an air spring control system as described above and / or which can be controlled in particular by means of an air spring control system as described above.
  • the air suspension system has a first height sensor arranged on the first axle of the vehicle and connected to the input of the secondary control unit for determining first height measurement values and a second height sensor, which is arranged on the second axle of the vehicle and connected to the input of the secondary control unit, for determining second Elevate height measurement.
  • the air spring system has an actuator for connecting to the air spring control system.
  • the actuator is a valve drive and is set up to control the flow rate of the Actuator for actuating the connected valve passage of a valve to be actuated steplessly or with more than three steps.
  • the speed of the variation in ground clearance can be adjusted.
  • the ground clearance can thus be changed while driving at a lower speed than when stationary, in order, for example, not to have an abrupt influence on the driving dynamics while driving.
  • the valve drive has a stepper motor.
  • a stepping motor can be easily adjusted in a number of stages, so that a number of stages for actuating the valve are possible depending on the step size of the stepping motor used.
  • the actuator of the air suspension system is designed to be connected to an output of the secondary control unit.
  • the invention also relates to a vehicle with a first axle and a second axle, which is in particular a utility vehicle or a passenger car and has an air spring control system as described above and / or an air spring system as described above.
  • control signals are generated at the output of the secondary control unit as a function of functions that are stored in the secondary control unit and as a function of commands that are sent from a main control unit to the secondary control unit.
  • control signals are additionally generated as a function of sensor signals from at least one sensor connected to the secondary control unit.
  • Fig. 1 a schematic representation of an air spring control system and an air spring system with two auxiliary control units with two air-sprung axles
  • Fig. 2 a schematic representation of an air spring control system and an air spring system with two auxiliary control units with an air-sprung axle and a steel-sprung axle,
  • Fig. 3 a schematic representation of an air spring control system and an air spring system with a secondary control unit with an air-sprung axle and a steel-sprung axle and
  • Fig. 4 an air spring system with an air spring control system.
  • the air spring control system 10 comprises a main control unit 12 and two auxiliary control units 14. Eunits 14 are each connected to the main control unit 12 via a data connection 16. Accordingly, the data connection 16 serves to transmit data from the main control unit 12 to the auxiliary control units 14 and from the auxiliary control units 14 to the main control unit 12.
  • the data connection 16 is shown by two individual strands, each of which include, for example, several electrical or optical lines. According to another embodiment, not shown in FIG. 1, these two strands are not separated and there is a common data connection between the main control unit 12 and the two auxiliary control units 14 (see FIG. 2).
  • This common data connection is preferably a bus system.
  • Each of the secondary control units 14 has two outputs 18, to each of which an actuator 20 is electrically connected.
  • each of the secondary control units 14 comprises two inputs 22, to which a sensor 24 is connected.
  • the air spring control system 10 is now designed in such a way that functions in the secondary control units 18 are first called up via the main control unit 12 by means of the data connection 16 and these are parameterized. On the basis of these functions, output signals are then generated at the outputs 18 for the actuators 20 as a function of the function and on sensor data which are provided to the inputs 22 of the auxiliary control units 14 via the sensors 24. Functions are, for example, raising or lowering a vehicle with the air suspension control system or tilting the vehicle or level control during or after loading a vehicle.
  • FIG. 2 shows an air spring control system 10 and an air spring system 26 according to FIG.
  • the air spring control system 10 also comprises a main control unit 12 and two auxiliary control units 14, the Secondary control units 14 are connected to the main control unit 12 via a data connection 16.
  • the data connection 16 is shown schematically as a single strand, which includes, for example, several electrical or optical lines. In this way, the data connection 16 can form a common data connection 16 between the main control unit 12 and the two secondary control units 14, for example as a bus system. However, the data connection can also have two or more individual strands.
  • FIG. 2 shows that of two axles 36 of the vehicle with wheels 38, only one axle 36a is air-sprung and accordingly has air-suspension bellows 40 with actuators 20.
  • the other axis 36b is steel-sprung and accordingly has steel springs 42.
  • a pressure sensor 46 is arranged in each of the auxiliary control units 14.
  • each of the axles 36 is assigned a secondary control unit 14, a pressure sensor 46 is therefore also assigned to each of the axles 36.
  • each of the axes 36 is assigned a height sensor 44, each of the auxiliary control units 14 being assigned exactly one height sensor 44, the auxiliary control unit 14 and the height sensor 44 assigned to it being assigned to the same axis 36.
  • FIG. 3 shows in a manner analogous to FIG. 2 an air spring control system 10 with a main control unit 12.
  • the air spring control system 10 according to FIG. 3 is also arranged on a vehicle which has an air-sprung axle 36a and a steel-sprung axle 36b.
  • a secondary control unit 14 is only arranged on the air-sprung axle 36a.
  • a height sensor 44 is assigned to both the air-sprung axle 36a and the steel-sprung axle 36b. Both height sensors 44 are assigned to the same secondary control unit 14 arranged on the air-sprung axle 36a. This is possible because the Secondary control unit 14 has two inputs 22 for height sensor data. But it is also possible that the two height sensors 44 are connected to the same input 22 of the secondary control unit.
  • one secondary control unit 14 is sufficient for the complete control of the air suspension of the vehicle. Since the height sensor 44 of the steel-sprung axle 36b is assigned to the secondary control unit 14 in addition to the height sensor 44 of the air-sprung axle 36a and the pressure sensor 46 of the air-sprung axle 36a, the secondary control unit 14 and the main control unit 12 can, however, receive the sensor data from the sensors 24, 44, 46 evaluate in such a way that even additional functions beyond pure air suspension can be guaranteed:
  • a deflection of the air-sprung axle 36a and / or the steel-sprung axle 36b can be determined.
  • the compression can be determined by the main control unit 12 by transmitting the height sensor data from the auxiliary control unit 14 via the data connection 16 to the main control unit.
  • the pressure sensor data can also be transmitted from the secondary control unit 14 to the main control unit via the data connection 16.
  • the main control unit 12 can carry out axle load sensing for the steel-sprung axle 36b on the basis of its suspension and for the air-sprung axle on the basis of the pressure sensor data, which can indicate a bellows pressure in the air-suspension bellows 40.
  • FIG. 4 shows an air spring system 26 which can be controlled by means of the air spring control system 10.
  • the air spring system has an actuator 20 which is designed as a valve drive 28.
  • the valve drive 28 is then connected to an output 18 of the secondary control unit 14.
  • the Valve drive 28 is part of a valve 30 and has a stepping motor 32 in order to operate a valve passage 34 of the valve 30 steplessly or with more than three steps.
  • valve 30 is thus controlled by the secondary control unit 14 in such a way that a stage of the valve passage 34 that is desired is provided for the valve drive 28.
  • the valve drive 28 then sets the valve passage 34 according to the desired level with the aid of the stepping motor 32.
  • the flow rate through the valve 30 is varied in such a way that, for example, a vehicle can be raised slowly or quickly by filling a cylinder with gas, in particular air, in accordance with the flow rate.

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Abstract

The invention relates to an air spring control system (10) for a vehicle (48) with a first axle (36a) and a second axle (36b). The air spring control system (10) has a main control unit (12) for operating the air spring control system (10), and a secondary control unit (14) connected to the main control unit (12) by means of a data connection (16). The secondary control unit (14) has a pressure sensor (46) allocated to the first axle (36a) of the vehicle for measuring pressure values of the first axle (36a) as pressure sensor signals and an input (22) for receiving height sensor signals. The input (22) of the secondary control unit (14) can be connected to a first height sensor (44) located on the first axle (36a) of the vehicle for receiving first height measurement values as first height sensor signals and to a second height sensor (44) located on the second axle (36b) of the vehicle for receiving second height measurement values as second height sensor signals. The secondary control unit (14) is configured to transfer, via the data connection, the first and/or second height sensor signals and/or the pressure sensor signals to the main control unit (12). The main control unit (12) is configured to carry out an axle load sensing for the first axle (36a) and/or the second axle (36b) depending on the first and/or second height sensor signals and/or the pressure sensor signals. The invention also relates to an air spring system (26) that can be controlled by means of an air spring control system (10), a vehicle (48) comprising such an air spring system (26) and/or air spring control system (10), and a method for operating such a vehicle (48).

Description

Luftfedersteuerungssystem und Luftfedersystem sowie Fahrzeug damit und Verfahren dafür Air spring control system and air spring system and vehicle therewith and method therefor
Die Erfindung betrifft ein Luftfedersteuerungssystem für ein Fahrzeug. Au ßerdem betrifft die Erfindung ein Luftfedersystem steuerbar mittels eines Luftfedersteuerungssystems, ein Fahrzeug mit einem solchen Luftfedersys tem und/oder Luftfedersteuerungssystem sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Fahrzeugs. The invention relates to an air spring control system for a vehicle. The invention also relates to an air spring system controllable by means of an air spring control system, a vehicle with such an air spring system and / or air spring control system, and a method for operating such a vehicle.
Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Nutzfahrzeug, wie beispielsweise einen Omnibus, einen Lastkraftwagen oder einen Lastzug, oder um einen Personenkraftwagen handeln. Luftfedersteuerungssysteme werden auch als ECAS (aus engl. Electronically Controlled Air Suspension) bezeichnet. The vehicle can be a utility vehicle, such as an omnibus, a truck or a truck, or a passenger car. Air spring control systems are also known as ECAS (from Electronically Controlled Air Suspension).
Es sind Luftfedersysteme für Fahrzeuge bekannt, die mit dem Einsatz von Luftfedern den Fahrkomfort und die Sicherheit verbessern. Dies wird bei spielsweise dadurch realisiert, dass Aufbau und Insassen eines Fahrzeugs durch die Luftfedern vor Stößen geschützt werden, die durch Boden unebenheiten während einer Fahrt des Fahrzeugs verursacht werden. Au ßerdem können durch Bodenunebenheiten während der Fahrt verursachte Schwingungen gedämpft oder sogar verhindert werden. Air suspension systems for vehicles are known which, with the use of air springs, improve driving comfort and safety. This is achieved, for example, in that the structure and occupants of a vehicle are protected by the air springs from impacts caused by uneven ground while the vehicle is in motion. In addition, vibrations caused by uneven ground while driving can be dampened or even prevented.
Bei den Luftfedersystemen ist weiter zwischen einstellbaren und nicht ein stellbaren Federsystemen zu unterscheiden. Einstellbare Luftfedersysteme weisen üblicherweise eine variable Gasmasse, vorzugsweise Luftmasse, der Luftfedern auf, während die Gasmasse der Luftfedern bei nicht einstell baren Luftfedersystemen fest ist. Nicht einstellbare Luftfedern sind primär für die oben genannten Ziele einsetzbar, während einstellbare Luftfedern erweiterte Funktionen ermöglichen. Eine derartige erweiterte Funktion eines einstellbaren Luftfedersystems ist beispielsweise die Niveauregulierung, bei der eine Anpassung der Bodenfreiheit eines Fahrzeugs, beispielsweise in Abhängigkeit einer Fahrzeugbeladung, konstant gehalten wird. In the case of air suspension systems, a distinction must also be made between adjustable and non-adjustable spring systems. Adjustable air spring systems usually have a variable gas mass, preferably air mass, of the air springs, while the gas mass of the air springs is fixed in non-adjustable ble air spring systems. Non-adjustable air springs can primarily be used for the purposes mentioned above, while adjustable air springs enable extended functions. Such an advanced feature of a adjustable air suspension system is, for example, the level control, in which an adaptation of the ground clearance of a vehicle, for example depending on the vehicle load, is kept constant.
Einstellbare oder variable Luftfedersysteme weisen für die Realisierung wei terer Funktionen ein Luftfedersteuerungssystem auf, das beispielsweise in Abhängigkeit von Sensoren die Gasmasse in einem Federelement variiert. Auch ein manueller Eingriff mit Steuersignalen, wie es beispielsweise bei einer Absenkautomatik in einem Bus, zur Erleichterung des Ein- und Aus stiegs von Passagieren bekannt ist, ist bekannt. For the implementation of further functions, adjustable or variable air spring systems have an air spring control system which, for example, varies the gas mass in a spring element as a function of sensors. Manual intervention with control signals, as is known, for example, in the case of an automatic lowering system in a bus, to make it easier for passengers to get on and off, is known.
Vorliegend soll ein einstellbares Luftfedersystem betrachtet werden, bei dem eine variable Gasmasse in Luftfedern, insbesondere zur Federung ei nes Fahrzeugs, verwendet wird. Dabei sind nicht notwendigerweise alle Achsen des Fahrzeugs mit der Luftfederung gefedert, sondern eine oder mehrere Achsen des Fahrzeugs können stahlgefedert sein. In the present case, an adjustable air spring system is to be considered in which a variable gas mass is used in air springs, in particular for the suspension of a vehicle. Not all axles of the vehicle are necessarily sprung with the air suspension, but one or more axles of the vehicle can be steel-sprung.
Wie bereits oben genannt, weisen derartige Luftfedersysteme in der Regel ein Luftfedersteuerungssystem auf, das an eine Vielzahl von Sensoren so wie Aktoren zum Steuern der Gasmasse der Luftfedern angeschlossen ist. Einem Luftfedersteuerungssystem, das üblicherweise Bestandteil eines wei tere Funktionen umfassenden Steuergerätes ist, wird somit eine Vielzahl von Messwerten zugeführt. Außerdem muss das Steuergerät eine Vielzahl von Befehlen aussenden, um die Aktoren anzusteuern. Zudem muss das Steuergerät eine schnelle Reaktionszeit aufweisen, um aus der Vielzahl der Messwerte entsprechende Steuersignale zu erzeugen. As already mentioned above, air spring systems of this type generally have an air spring control system which is connected to a large number of sensors such as actuators for controlling the gas mass of the air springs. A large number of measured values are thus fed to an air spring control system, which is usually part of a control device comprising additional functions. In addition, the control unit has to send out a large number of commands in order to control the actuators. In addition, the control device must have a fast response time in order to generate corresponding control signals from the large number of measured values.
Ein Steuergerät, das das Luftfedersteuerungssystem umfasst, unterliegt da her einem hoch komplexen Entwicklungsaufwand und benötigt eine sehr hohe Rechenleistung. Insbesondere ist im Falle des Ausfalles des Steuer gerätes das gesamte Luftfedersystem außer Betrieb gesetzt. Die nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2018 111 003.0 der Anmelderin offenbart ein Luftfedersteuerungssystem (ECAS) für ein Nutzfahrzeug oder einen Personenkraftwagen. Das Luftfedersteuerungs system weist eine Hauptsteuereinheit zum Betreiben des Luftfeder steuerungssystems auf. Außerdem umfasst das Luftfedersteuerungssystem mindestens zwei Nebensteuereinheiten. Die Nebensteuereinheiten sind je weils über eine Datenverbindung mit der Hauptsteuereinheit verbunden. Die Datenverbindung ist entweder eine gemeinsame oder eine separate Daten verbindung. Das heißt, dass bei einer gemeinsamen Datenverbindung die Hauptsteuereinheit und beide Nebensteuereinheiten an einer gemeinsamen Datenleitung, beispielsweise aus zwei oder mehr elektrischen Leitern, ange schlossen sind. Ist die Datenverbindung als separate Datenverbindung aus gestaltet, bedeutet das, dass zwischen der Hauptsteuereinheit und jeder der mindestens zwei Nebensteuereinheiten eine separate Datenleitung vorge sehen ist. A control unit that includes the air spring control system is therefore subject to a highly complex development effort and requires very high computing power. In particular, in the event of failure of the control device, the entire air suspension system is put out of operation. The applicant's German patent application DE 10 2018 111 003.0, which was not previously published, discloses an air spring control system (ECAS) for a commercial vehicle or a passenger car. The air spring control system has a main control unit for operating the air spring control system. In addition, the air spring control system comprises at least two auxiliary control units. The secondary control units are each connected to the main control unit via a data connection. The data connection is either a shared or a separate data connection. This means that in the case of a common data connection, the main control unit and both secondary control units are connected to a common data line, for example made up of two or more electrical conductors. If the data connection is designed as a separate data connection, this means that a separate data line is provided between the main control unit and each of the at least two secondary control units.
Jede der Nebensteuereinheiten weist jeweils mindestens einen Ausgang auf. Der Ausgang dient zum Ansteuern mindestens eines mit dem Ausgang verbindbaren Aktors. Ein Aktor ist beispielsweise ein Verstellantrieb für ein Ventil. Vorzugsweise ist der Aktor eine elektrische Magnetventilkomponente, die zum Beispiel eine pneumatische oder hydraulische Ventilkomponente ist. Besonders bevorzugt ist das Ventil ein Solenoid-Ventil. Each of the secondary control units has at least one output. The output is used to control at least one actuator that can be connected to the output. An actuator is, for example, an adjustment drive for a valve. The actuator is preferably an electrical solenoid valve component, which is, for example, a pneumatic or hydraulic valve component. The valve is particularly preferably a solenoid valve.
In den Nebensteuereinheiten ist jeweils mindestens eine Funktion zum Er zeugen von Steuersignalen am Ausgang hinterlegbar. Das heißt, die Neben steuereinheit ist vorzugsweise eingerichtet, einen Ausgang in Abhängigkeit einer hinterlegten Funktion, die in der Nebensteuereinheit hinterlegt ist, an zusteuern. At least one function for generating control signals at the output can be stored in the secondary control units. That is, the secondary control unit is preferably set up to control an output as a function of a stored function that is stored in the secondary control unit.
Die Hauptsteuereinheit ist außerdem eingerichtet, die hinterlegte Funktion aufzurufen und/oder zu parametrieren. Dies erfolgt durch Aussenden von Befehlen über die Datenverbindung von der Hauptsteuereinheit zur Neben steuereinheit, deren Funktion aufgerufen und/oder parametriert werden soll. Ein Aufrufen ist hier und im Folgenden insbesondere derart zu verstehen, dass durch Aufrufen einer Funktion die Nebensteuereinheit mit dieser Funk tion in Betrieb genommen wird und daraufhin Steuersignale am Ausgang der Nebensteuereinheit in Abhängigkeit der aufgerufenen Funktion erzeugt werden. The main control unit is also set up to call up the stored function and / or to parameterize it. This is done by sending commands over the data connection from the main control unit to the secondary control unit, the function of which is to be called up and / or parameterized. Calling is to be understood here and in the following in particular as such that by calling up a function, the secondary control unit is put into operation with this function and control signals are then generated at the output of the secondary control unit as a function of the called function.
Der Begriff Funktion beschränkt sich hier und im Folgenden nicht auf eine mathematische Funktion im Sinne einer Abbildung einer Beziehung zwi schen zwei Mengen. Vielmehr ist vorliegend der Begriff Funktion auch im Sinne seiner Verwendung in der Informatik zu verstehen. Demnach ist eine Funktion ein Programmkonstrukt, das ohne Eingabewerte, oder vorzugs weise mit Eingabewerten, beispielsweise umfassend Eingabedaten und/oder Sensordaten und/oder eine Parametrierung, Ausgabewerte er zeugt. The term function is not limited here and in the following to a mathematical function in the sense of mapping a relationship between two sets. Rather, the term function is to be understood in the context of its use in computer science. Accordingly, a function is a program construct that generates output values without input values, or preferably with input values, for example comprising input data and / or sensor data and / or a parameterization.
Gegenüber herkömmlichen Luftfedersteuerungssystemen, die lediglich eine einzige Steuereinheit aufweisen, mit der alle Aktuatoren über deren Aus gänge angesteuert werden, ist die Steuereinheit gemäß DE 10 2018 111 003.0 also modular aufgebaut. Die Flauptsteuereinheit dient im Wesentli chen nur noch zum Aufruf und/oder zur Parametrierung der in den Neben steuereinheiten hinterlegten Funktionen. Compared to conventional air spring control systems, which only have a single control unit with which all actuators are controlled via their outputs, the control unit according to DE 10 2018 111 003.0 has a modular structure. The main control unit is essentially only used to call up and / or parameterize the functions stored in the secondary control units.
Eine hinterlegte Funktion kann beispielsweise eine Niveauregulierungs funktion sein. Demnach wird bei Bedarf die Niveauregulierungsfunktion von der Flauptsteuereinheit in den Nebensteuereinheiten aufgerufen. Als Para meter kann die Flauptsteuereinheit den Nebensteuereinheiten beispiels weise eine gewünschte konstant zu haltende Bodenfreiheit vorgeben. Bei Aufruf der Niveauregulierungsfunktion werden dann in den Nebensteuer einheiten jeweils Ventile so angesteuert, dass Gasmassen in oder aus den Luftfedern so geleitet werden, um die vorgegebene Bodenfreiheit im We sentlichen konstant zu halten. Soll - um beim obigen Beispiel der Niveauregulierungsfunktion zu bleiben - von allen Nebensteuereinheiten eine Niveauregulierung einer oder mehrere Luftfedern ausgeführt werden, so kann die Hauptsteuereinheit beispiels weise in einem einzigen Rundruf an alle Nebensteuereinheiten die ent sprechende Funktion oder Niveauregulierungsfunktion aufrufen. Die Haupt steuereinheit muss hierzu nach dem Aufruf der Niveauregulierungsfunktion nicht mehr interagieren. A stored function can be a level control function, for example. Accordingly, if necessary, the level control function is called up by the main control unit in the secondary control units. As a parameter, the main control unit can, for example, specify a desired ground clearance to be kept constant for the secondary control units. When the level control function is called, valves are then activated in the auxiliary control units in such a way that gas masses are directed into or out of the air springs in order to keep the given ground clearance essentially constant. If - to stay with the above example of the level control function - a level control of one or more air springs is to be carried out by all auxiliary control units, the main control unit can, for example, call up the corresponding function or level control function in a single broadcast to all auxiliary control units. The main control unit no longer has to interact after calling the level control function.
Ein modularer Aufbau des Luftfedersteuerungssystems ist dadurch möglich, sodass beispielsweise unabhängig von der Anzahl der nötigen Neben steuereinheiten immer dieselbe Hauptsteuereinheit im Fahrzeug verwendet werden kann. Zusätzlich kann ein Datenverkehr auf der oder den Daten verbindungen stark reduziert oder sogar nach Aufruf einer Funktion komplett vermieden werden. Die Bandbreite einer Datenverbindung kann somit für andere Übertragungen verwendet werden. A modular structure of the air spring control system is possible so that, for example, regardless of the number of secondary control units required, the same main control unit can always be used in the vehicle. In addition, data traffic on the data connection or connections can be greatly reduced or even completely avoided after calling a function. The bandwidth of a data connection can thus be used for other transmissions.
Zudem ist auch eine geringere Rechenleistung der Hauptsteuereinheit nötig, da eine Verlagerung der Funktionen in die Nebensteuereinheiten erfolgt. Eine Hauptsteuereinheit kann somit bei gleicher Rechenleistung andere Funktionen wahrnehmen und lässt sich im Hinblick auf eine Luftfederung im Wesentlichen auf übergeordnete Kontrollfunktionen der Luftfederung be schränken, ohne eine zeitkritische Regelung der Luftfederung durchführen zu müssen. In addition, the main control unit also requires less computing power, since the functions are relocated to the auxiliary control units. A main control unit can thus perform other functions with the same computing power and, with regard to air suspension, can essentially be limited to higher-level control functions of the air suspension without having to carry out a time-critical control of the air suspension.
Demgegenüber ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Luftfedersteuerungs system bereitzustellen, das bei geringerem baulichem Aufwand erweiterte Funktionen bereitstellt. In contrast, it is an object of the invention to provide an air spring control system that provides extended functions with less structural effort.
Die Erfindung nutzt den modularen Aufbau des Luftfedersteuerungssystems mit einer Hauptsteuereinheit und Nebensteuereinheiten nach DE 10 2018 111 003.0 in besonderer Weise aus: Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass für den besonderen Fall eines Fahrzeugs mit einer luftgefederten ersten Achse und einer zweiten Achse, die nicht zwingend luftgefedert sein muss, nicht die mindestens zwei Nebensteuereinheiten gemäß DE 10 2018 111 003.0 notwendig sind, sondern dass eine volle Funktionalität mit einem noch einfacheren Luftfedersteuerungssystem erreicht werden kann. The invention uses the modular structure of the air spring control system with a main control unit and secondary control units according to DE 10 2018 111 003.0 in a special way: According to the invention, it was recognized that for the special case of a vehicle with an air-sprung first axle and a second axle that are not necessarily air-sprung got to, not the at least two auxiliary control units according to DE 10 2018 111 003.0 are necessary, but that full functionality can be achieved with an even simpler air spring control system.
Das Luftfedersteuerungssystem ist vorgesehen für ein Fahrzeug mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse. Das Luftfedersteuerungssystem weist eine Flauptsteuereinheit zum Betreiben des Luftfedersteuerungs systems und eine Nebensteuereinheit auf, die über eine Datenverbindung mit der Flauptsteuereinheit verbunden ist. Die Nebensteuereinheit weist ei nen der ersten Achse des Fahrzeugs zugeordneten Drucksensor zum Ermit teln von Druckmesswerten der ersten Achse auf. Die Druckmesswerte wer den als Drucksensorsignale verarbeitet. Der Drucksensor kann in die Ne bensteuereinheit integriert sein. The air spring control system is provided for a vehicle with a first axle and a second axle. The air spring control system has a main control unit for operating the air spring control system and a slave control unit which is connected to the main control unit via a data link. The secondary control unit has a pressure sensor assigned to the first axle of the vehicle for determining measured pressure values from the first axle. The measured pressure values are processed as pressure sensor signals. The pressure sensor can be integrated into the auxiliary control unit.
Zudem weist die Nebensteuereinheit einen Eingang zum Erfassen von Hö hensensorsignalen auf. Mit dem Eingang ist ein an der ersten Achse des Fahrzeugs angeordneter erster Höhensensor und ein an der zweiten Achse des Fahrzeugs angeordneter zweiter Höhensensor verbindbar. Von dem an der ersten Achse des Fahrzeugs angeordneten ersten Höhensensor können erste Höhenmesswerte als erste Höhensensorsignale empfangen werden. Von dem an der zweiten Achse des Fahrzeugs angeordneten zweiten Hö hensensor können zweite Höhenmesswerte als zweite Höhensensorsignale empfangen werden. In addition, the secondary control unit has an input for detecting height sensor signals. A first height sensor arranged on the first axle of the vehicle and a second height sensor arranged on the second axle of the vehicle can be connected to the input. First height measurement values can be received as first height sensor signals from the first height sensor arranged on the first axle of the vehicle. Second height measurement values can be received as second height sensor signals from the second height sensor arranged on the second axle of the vehicle.
Die Nebensteuereinheit ist dazu eingerichtet, über die Datenverbindung die ersten und/oder die zweiten Höhensensorsignale und/oder die Druck sensorsignale an die Hauptsteuereinheit zu übermitteln. Die Hauptsteuer einheit ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von den ersten und/oder zwei ten Höhensensorsignalen und/oder den Drucksensorsignalen eine Achslast- sensierung für die erste Achse und/oder die zweite Achse durchzuführen. The secondary control unit is set up to transmit the first and / or the second height sensor signals and / or the pressure sensor signals to the main control unit via the data connection. The main control unit is set up to carry out axle load sensing for the first axle and / or the second axle as a function of the first and / or second height sensor signals and / or the pressure sensor signals.
Die ersten und zweiten Höhensensorsignale und die Drucksensorsignale werden im Folgenden als „Sensorsignale“ zusammengefasst. Wenn also die Achslastsensierung oder eine Funktion in Abhängigkeit von einem Sensor signal ausgeführt wird, dann kann die Achslastsensierung oder die Funktion in Abhängigkeit von einem ersten Flöhensensorsignal, von einem zweiten Flöhensensorsignal und/oder von einem Drucksensorsignal oder von belie bigen Kombinationen daraus ausgeführt werden. The first and second height sensor signals and the pressure sensor signals are summarized below as “sensor signals”. So if the Axle load sensing or a function is carried out as a function of a sensor signal, then the axle load sensing or the function can be carried out as a function of a first flea sensor signal, a second flea sensor signal and / or a pressure sensor signal or any combination thereof.
Fahrzeuge, die eine erste und eine zweite Achse aufweisen, können, aber müssen nicht zweiachsige Fahrzeuge sein. Fahrzeuge, die eine erste und eine zweite Achse aufweisen, können eine angetriebene Achse aufweisen, bei der es sich um eine Flinterachse handeln kann. Die angetriebene Achse kann luftgefedert sein. Die weitere der beiden Achsen, bei der es sich ent sprechend um eine Vorderachse handeln kann, kann ebenfalls luftgefedert sein. Die weitere der beiden Achsen kann aber auch stahlgefedert sein. Insbesondere in dem Fall, dass die weitere Achse stahlgefedert ist, ist es zum Betrieb des Luftfedersteuerungssystems unnötig, dass an der weiteren Achse eine Nebensteuereinheit angeordnet ist, da sich an einer stahlgefe derten Achse keine Luftfederbälge und keine zum Belüften und Entlüften der Luftfederbälge ansteuerbaren Aktoren befinden. Stahlfedern müssen im Betrieb nicht angesteuert werden. In diesem Fall wäre ein Luftfedersteue rungssystem nach DE 10 2018 111 003.0 mit mindestens zwei Nebensteu ereinheiten - d. h. hier einer Nebensteuereinheit für jede der beiden Achsen - unnötig komplex, aufwändig und teuer und durch mehr eingesetzte Elekt ronik durch die beiden Nebensteuereinheiten auch fehleranfälliger. Insbe sondere kann die Erfindung also bei solchen Fahrzeugen Einsatz finden, an denen ein Einsatz mehr als nur einer Nebensteuereinheit für den Betrieb einer Luftfederung nicht notwendig wäre. Vehicles that have a first and a second axle can, but need not be, two-axle vehicles. Vehicles that have first and second axles can have a driven axle, which can be a floating axle. The driven axle can be air-sprung. The other of the two axles, which can accordingly be a front axle, can also be air-sprung. The other of the two axes can also be steel-sprung. In particular if the other axle is steel-sprung, it is unnecessary for the operation of the air spring control system for a secondary control unit to be arranged on the other axle, since there are no air bags on a steel-sprung axle and no actuators that can be controlled for ventilating and venting the air bags . Steel springs do not have to be activated during operation. In this case, an air spring control system according to DE 10 2018 111 003.0 with at least two auxiliary control units - i.e. H. here a secondary control unit for each of the two axes - unnecessarily complex, time-consuming and expensive and also more error-prone due to the increased use of electronics due to the two secondary control units. In particular, the invention can therefore be used in vehicles in which the use of more than just one secondary control unit for the operation of an air suspension would not be necessary.
Es kann nämlich auch bei einem solchen Fahrzeug, bei dem für die Luft federsteuerung nicht mehr als eine Nebensteuereinheit notwendig wäre, gewünscht sein, zusätzliche Funktionalitäten des Luftfedersteuerungs systems zu nutzen, die über die unmittelbare Luftfedersteuerung hinaus gehen. Dazu kann beispielsweise die Achslastsensierung („On-Board Weighing“) gehören, bei der eine Beladung des Fahrzeugs direkt an dem beladenen Fahrzeug ermittelt wird. Eine Achslastsensierung kann beispiels weise bei Fahrzeugen Einsatz finden, die im Betrieb häufig entladen und beladen werden, um sicherzustellen, dass solche Fahrzeuge einerseits möglichst viel Ladung transportieren, um effizient zu sein, andererseits aber auch nicht überladen werden, was einerseits zu erhöhtem Verschleiß, ande rerseits zu einer unmittelbaren Gefährdung führen könnte. Eine Achslast sensierung kann aber auch Einsatz finden, um beispielsweise bei einem Kauf oder Verkauf eines Schüttguts eine zugeladene Menge des Schüttguts besonders einfach bestimmen zu können, um einen Gesamtpreis zu be stimmen. Für eine Achslastsensierung ist jeweils an der Achse, an der die Achslast bestimmt werden soll, ein Flöhensensor vorzusehen, um eine Ein federung an dieser Achse zu bestimmen, sofern es sich um eine stahlgefe derte Achse handelt. Sofern es sich um eine luftgefederte Achse handelt, ist ein Drucksensor vorzusehen, um einen Balgdruck in Luftfederbälgen an dieser Achse zu bestimmen. Namely, in such a vehicle, in which no more than one secondary control unit would be necessary for the air spring control, it may be desirable to use additional functionalities of the air spring control system that go beyond the direct air spring control. This can include, for example, the axle load sensing ("On-Board Weighing"), in which the vehicle is loaded directly on the loaded vehicle is determined. Axle load sensing can be used, for example, in vehicles that are frequently unloaded and loaded during operation, in order to ensure that such vehicles transport as much load as possible in order to be efficient, but on the other hand are not overloaded, which on the one hand leads to increased wear and tear, on the other on the other hand could lead to an immediate hazard. Axle load sensing can also be used, for example, in order to be able to determine a loaded amount of the bulk material particularly easily when buying or selling a bulk material in order to determine a total price. For axle load sensing, a flea sensor must be provided on the axle on which the axle load is to be determined in order to determine a suspension on this axle, provided it is a steel-sprung axle. If the axle is air-sprung, a pressure sensor must be provided to determine the bellows pressure in air-suspension bellows on this axle.
Aus der Einfederung oder dem Balgdruck und einer in der Hauptsteuer einheit hinterlegten Achslastkennline kann die Hauptsteuereinheit für die betreffende Achse eine Achslast berechnen. Zur Berechnung einer Achslast wird auf die Patentanmeldungen DE 10 2018 128 233.8 und DE 10 2019 111 187.0 der Anmelderin verwiesen, in denen beispielhafte Verfahren zur Bestimmung einer Achslast einer luftgefederten Achse bzw. einer stahlgefe derten Achse beschrieben sind. The main control unit can calculate an axle load for the relevant axle from the deflection or the bellows pressure and an axle load characteristic curve stored in the main control unit. To calculate an axle load, reference is made to the applicant's patent applications DE 10 2018 128 233.8 and DE 10 2019 111 187.0, in which exemplary methods for determining an axle load of an air-sprung axle or a steel-sprung axle are described.
Der Drucksensor und/oder die Höhensensoren können auch für andere Funktionen an dem Fahrzeug eingesetzt werden. Beispielsweise kann der Drucksensor auch für eine Druckverhältnisregelung zwischen Antriebs achsen und Schlepp- und/oder Liftachsen eingesetzt werden. Bei einer luft gefederten Achse kann ein zugeordneter Höhensensor auch für eine Be stimmung eines Abstands zwischen Chassis und Achse eingesetzt werden. The pressure sensor and / or the height sensors can also be used for other functions on the vehicle. For example, the pressure sensor can also be used to control the pressure ratio between drive axles and drag and / or lift axles. In the case of an air-sprung axle, an assigned height sensor can also be used to determine a distance between the chassis and the axle.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Eingang der Neben steuereinheit zum Empfang weiterer Sensorsignale mit einem weiteren Sen- sor verbindbar. Bei dem weiteren Sensor kann es sich beispielsweise um einen Sensor zum Erfassen von Abständen beispielsweise zwischen Ach sen und Radeinbau oder eines Abstands eines Unterbodens des Fahrzeugs zum Untergrund handeln. Alternativ oder kumulativ ist es auch möglich, dass die Nebensteuereinheit zum Empfang weiterer Sensorsignale des wei teren Sensors oder eines weiteren Sensors einen weiteren Eingang auf weist, der zum Empfang der weiteren Sensorsignale mit dem weiteren Sen sor verbindbar ist. According to one embodiment of the invention, the input of the secondary control unit for receiving further sensor signals with a further transmitter sor connectable. The further sensor can be, for example, a sensor for detecting distances, for example between axles and wheel installation, or a distance between the underbody of the vehicle and the ground. Alternatively or cumulatively, it is also possible for the secondary control unit to have a further input for receiving further sensor signals from the further sensor or a further sensor, which can be connected to the further sensor to receive the further sensor signals.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Nebensteuereinheit einen Ausgang zum Ansteuern eines mit dem Ausgang verbindbaren Aktors aufweisen. In der Nebensteuereinheit kann dann eine Funktion zum Erzeu gen von Steuersignalen am Ausgang hinterlegbar sein und die Flauptsteu- ereinheit kann dazu eingerichtet sein, durch Aussenden von Befehlen über die Datenverbindung zumindest die hinterlegte Funktion aufzurufen und/oder zu parametrieren. Die Nebensteuereinheit kann dann dazu einge richtet sein, Steuersignale am Ausgang in Abhängigkeit von den ersten und/oder zweiten Flöhensensorsignalen und/oder den Drucksensorsignalen zu erzeugen. Vorzugsweise ist die Nebensteuereinheit eingerichtet, Steuer signale am Ausgang in Abhängigkeit von den Sensorsignalen und einer Funktion, insbesondere einer hinterlegten, aufgerufenen Funktion, zu er zeugen. Besonders bevorzugt sind demnach Werte von Sensorsignalen o- der daraus abgeleitete Werte mit einer Funktion, die in der Nebensteuer einheit ausgeführt wird, derart verknüpft, dass bestimmte Steuersignale am Ausgang erzeugt werden. According to one embodiment of the invention, the secondary control unit can have an output for controlling an actuator that can be connected to the output. A function for generating control signals at the output can then be stored in the secondary control unit and the main control unit can be set up to call up and / or parameterize at least the stored function by sending commands over the data connection. The secondary control unit can then be set up to generate control signals at the output as a function of the first and / or second flea sensor signals and / or the pressure sensor signals. The secondary control unit is preferably set up to generate control signals at the output as a function of the sensor signals and a function, in particular a stored, called function. Accordingly, values of sensor signals or values derived therefrom are particularly preferably linked to a function that is executed in the secondary control unit in such a way that certain control signals are generated at the output.
Im beispielhaften Fall der obengenannten Niveauregulierungsfunktion wird der Nebensteuereinheit beispielsweise ein aktueller Zustand der vorherr schenden Bodenfreiheit, bestimmt mittels eines der Flöhensensoren oder mittels beider Flöhensensoren, als Sensordaten zugeführt, sodass entspre chend am Ausgang ein Aktor zur Veränderung der Bodenfreiheit oder zum Beibehalten der Bodenfreiheit angesteuert werden kann. Eine komplette Regelung eines einzelnen abgeschlossenen Systems ist somit mit einer Ne- bensteuereinheit möglich, wenn beispielsweise Sensordaten als Ist-Wert betrachtet werden, die Funktion Soll-Wert-Vorgaben aufweist und eine Re gelung über den Ausgang durch Ansteuern eines oder mehrerer Aktoren erfolgt. In the exemplary case of the above-mentioned level control function, the secondary control unit is supplied with, for example, a current state of the prevailing ground clearance, determined by means of one of the flea sensors or by means of both flea sensors, as sensor data, so that an actuator for changing the ground clearance or for maintaining the ground clearance is controlled accordingly at the output can. A complete regulation of a single closed system is thus possible with a ne- control unit possible if, for example, sensor data are viewed as the actual value, has the function of target value specifications and control takes place via the output by controlling one or more actuators.
Ein einzelnes in sich abgeschlossenes, die Nebensteuereinheit umfassen des Regelsystem kann demnach separat und unabhängig von der Haupt steuereinheit autark eine Regelung übernehmen, nachdem diese durch Auf rufen einer Funktion von der Hauptsteuereinheit aktiviert wurde. Das weiter oben genannte Parametrieren der Funktion kann etwa eine Soll-Wert- Vorgabe für die Funktion repräsentieren. A single self-contained, the secondary control unit comprising the control system can therefore independently and independently of the main control unit take over a control after this has been activated by calling up a function from the main control unit. The above-mentioned parameterization of the function can represent, for example, a target value specification for the function.
Insbesondere zum Einstellen eines Aktors zur Variation oder Konstanthalten einer Bodenfreiheit mit einer Nebensteuereinheit ist durch Erfassen von Ab ständen beispielsweise zwischen Achsen und Radeinbau oder zwischen Abstand des Unterbodens des Fahrzeugs zum Untergrund und/oder durch Aufnahme von Druckmesswerten mit einem Drucksensor zur Auswertung einer Beladungssituation eine komplette Regelbarkeit durch die Neben steuereinheit ohne weitere Vorgaben durch eine Hauptsteuereinheit mög lich. In particular for setting an actuator to vary or keep a ground clearance constant with a secondary control unit, a complete system is possible by detecting distances, for example between the axles and the wheel installation or between the distance between the underbody of the vehicle and the ground and / or by recording pressure measurements with a pressure sensor to evaluate a loading situation Controllability by the secondary control unit without further specifications by a main control unit possible, please include.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Nebensteuereinheit eingerichtet, zumindest einen vordefinierten festgelegten Satz von Befehlen von der Hauptsteuereinheit zu empfangen und zu interpretieren. Die Neben steuereinheit kann auch dazu eingerichtet sein, in der Nebensteuereinheit einen vordefinierten festgelegten Satz von Funktionen zu hinterlegen. Dem nach ist beispielsweise die Hauptsteuereinheit mit einem festen Satz von Befehlen ausgebildet, wobei die Interpretation eines Befehles in Abhängig keit der Ausgestaltung einer in der Nebensteuereinheit hinterlegten Funktion erfolgt. According to one embodiment of the invention, the secondary control unit is set up to receive and interpret at least one predefined set set of commands from the main control unit. The secondary control unit can also be set up to store a predefined set of functions in the secondary control unit. Accordingly, for example, the main control unit is designed with a fixed set of commands, with the interpretation of a command taking place as a function of the design of a function stored in the auxiliary control unit.
Eine individuelle Anpassung des Luftfedersteuerungssystems kann dem nach allein durch Anpassung der Nebensteuereinheit erfolgen. So kann un- abhängig vom individuellen Aufbau eines Fahrzeugs oder den Anforderun gen des Fahrzeugs, in dem ein Luftfedersteuerungssystem eingesetzt wer den soll, die Flauptsteuereinheit immer identisch sein. Die gleiche Flaupt- steuereinheit ist demnach beispielsweise für eine Vielzahl unterschiedlicher individueller Fahrzeuge verwendbar, sodass aufgrund großer benötigter Stückzahlen eine günstigere Realisierung der Flauptsteuereinheit möglich ist. An individual adaptation of the air spring control system can then be carried out solely by adapting the auxiliary control unit. So we can Depending on the individual structure of a vehicle or the requirements of the vehicle in which an air suspension control system is to be used, the main control unit must always be identical. The same main control unit can therefore be used, for example, for a large number of different individual vehicles, so that a more economical implementation of the main control unit is possible due to the large number of items required.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Nebensteuereinheit auch dazu eingerichtet, Sensorsignale an die Flauptsteuereinheit über die Daten verbindung zu übertragen, wenn von der Flauptsteuereinheit über die Da tenverbindung ein Befehl gesendet und dieser Befehl von der Nebensteuer einheit empfangen wird. Der Befehl kann beispielsweise beinhalten, dass ein Sensorsignal ausgelesen werden soll. Vorzugsweise kann die Flaupt steuereinheit demnach, auch wenn eine Regelung unter Verwendung von Sensoren und Aktoren an sich innerhalb der Nebensteuereinheit ausgeführt wird, als Kontrollinstanz, beispielsweise für eine korrekte Funktion, verwen det werden. Die Flauptsteuereinheit ist beispielsweise so ausgebildet, dass sie intervallweise oder ausgelöst durch eine Abfrage einer wiederum über geordneten Instanz anhand von Sensorsignalen oder anderen Daten der Nebensteuereinheit die korrekte und/oder fehlerfreie Funktion der Neben steuereinheit prüft. According to a further embodiment, the slave control unit is also set up to transmit sensor signals to the master control unit via the data connection when a command is sent from the master control unit over the data connection and this command is received by the slave control unit. The command can contain, for example, that a sensor signal is to be read out. The main control unit can therefore preferably be used as a control instance, for example for correct functioning, even if a regulation is carried out using sensors and actuators per se within the secondary control unit. The main control unit is designed, for example, in such a way that it checks the correct and / or error-free function of the auxiliary control unit at intervals or triggered by a query from a higher-level entity using sensor signals or other data from the auxiliary control unit.
Die Nebensteuereinheit kann an der ersten Achse des Fahrzeugs angeord net sein, wobei insbesondere die erste Achse des Fahrzeugs luftgefedert ist. Die zweite Achse des Fahrzeugs kann stahlgefedert sein. Das Fahrzeug kann ein zweiachsiges Fahrzeug sein, also genau die erste Achse und die zweite Achse aufweisen. Die erste Achse kann eine Flinterachse des Fahr zeugs sein, sodass die Flinterachse des Fahrzeugs eine luftgefederte Achse sein kann und/oder die Flinterachse des Fahrzeugs den Drucksensor auf weisen kann. Vorzugsweise ist der Drucksensor der luftgefederten Achse zugeordnet. Die zweite Achse kann eine Vorderachse des Fahrzeugs sein, sodass die Vorderachse des Fahrzeugs eine stahlgefederte Achse, aber auch eine luftgefederte Achse sein kann und/oder die Vorderachse des Fahrzeugs nur einen Höhensensor, aber keinen Drucksensor und keine Ne bensteuereinheit aufweisen kann. The secondary control unit can be net angeord on the first axle of the vehicle, in particular the first axle of the vehicle is air-sprung. The second axle of the vehicle can be steel-sprung. The vehicle can be a two-axle vehicle, that is to say it can have precisely the first axle and the second axle. The first axle can be a flinter axle of the vehicle so that the flinter axle of the vehicle can be an air-sprung axle and / or the flinter axle of the vehicle can have the pressure sensor. The pressure sensor is preferably assigned to the air-sprung axle. The second axle can be a front axle of the vehicle, so the front axle of the vehicle is a steel-sprung axle, however can also be an air-sprung axle and / or the front axle of the vehicle can only have a height sensor, but no pressure sensor and no auxiliary control unit.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Datenverbindung eine Busverbindung. Insbesondere ist die Busverbindung eine CAN-Bus- verbindung. Somit kann eine Hauptsteuereinheit beispielsweise im Bereich des Fahrzeugs angeordnet werden, in dem weitere übergeordnete Steuer einheiten vorhanden sind, während die Nebensteuereinheit beispielsweise im Bereich nahe eines oder mehrerer zu regelnder Aktoren angeordnet sein kann. Eine als Busverbindung, insbesondere als CAN-Busverbindung aus gebildete Datenverbindung, ist für die Verbindung der Hauptsteuereinheit mit der Nebensteuereinheit besonders vorteilhaft, da eine Busverbindung in heutigen Fahrzeugen ohnehin geplant oder vorhanden ist. Eine ohnehin vorhandene Busverbindung kann dann dafür genutzt werden, um die Kom munikation zwischen der Nebensteuereinheit und der Hauptsteuereinheit zu realisieren, ohne dass zusätzliche Kabelverbindungen bereitgestellt werden müssen. According to one embodiment of the invention, the data connection is a bus connection. In particular, the bus connection is a CAN bus connection. Thus, a main control unit can be arranged, for example, in the area of the vehicle in which further higher-level control units are present, while the secondary control unit can be arranged, for example, near one or more actuators to be regulated. A data connection formed as a bus connection, in particular as a CAN bus connection, is particularly advantageous for connecting the main control unit to the secondary control unit, since a bus connection is already planned or available in today's vehicles. An already existing bus connection can then be used to implement the communication between the secondary control unit and the main control unit without additional cable connections having to be provided.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Luftfedersystem, das insbesondere ein Luftfedersteuerungssystem wie im Vorhergehenden beschrieben aufweist und/oder das insbesondere mittels eines Luftfedersteuerungssystems wie im Vorhergehenden beschrieben steuerbar ist. Das Luftfedersystem weist einen an der ersten Achse des Fahrzeugs angeordneten und mit dem Ein gang der Nebensteuereinheit verbundenen ersten Höhensensor zum Ermit teln von ersten Höhenmesswerten und einen an der zweiten Achse des Fahrzeugs angeordneten und mit dem Eingang der Nebensteuereinheit ver bundenen zweiten Höhensensor zum Ermitteln von zweiten Höhenmess werten auf. The invention also relates to an air spring system which in particular has an air spring control system as described above and / or which can be controlled in particular by means of an air spring control system as described above. The air suspension system has a first height sensor arranged on the first axle of the vehicle and connected to the input of the secondary control unit for determining first height measurement values and a second height sensor, which is arranged on the second axle of the vehicle and connected to the input of the secondary control unit, for determining second Elevate height measurement.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Luftfedersystem einen Aktor zum Verbinden mit dem Luftfedersteuerungssystem auf. Der Aktor ist ein Ventilantrieb und eingerichtet, die Durchflussmenge des mit dem Ventil- antrieb zur Betätigung verbundenen Ventildurchgangs eines Ventils stufen los oder mit mehr als drei Stufen zu betätigen. According to one embodiment of the invention, the air spring system has an actuator for connecting to the air spring control system. The actuator is a valve drive and is set up to control the flow rate of the Actuator for actuating the connected valve passage of a valve to be actuated steplessly or with more than three steps.
Hierdurch lässt sich etwa die Geschwindigkeit der Variation einer Boden freiheit einstellen. Beispielsweise lässt sich somit die Bodenfreiheit während der Fahrt mit einer geringeren Geschwindigkeit verändern als während des Stillstands, um beispielsweise während der Fahrt keinen abrupten Einfluss auf die Fahrdynamik auszuüben. In this way, for example, the speed of the variation in ground clearance can be adjusted. For example, the ground clearance can thus be changed while driving at a lower speed than when stationary, in order, for example, not to have an abrupt influence on the driving dynamics while driving.
Insbesondere bei Omnibussen ergibt sich der Vorteil, dass im Stand des Busses zum Ein- und Aussteigen von Passagieren eine besonders schnelle Anpassung der Bodenfreiheit ermöglicht wird. Dies wird vorzugsweise durch dasselbe Ventil möglich, das während der Fahrt eine Niveauregelung unter stützt, ohne dass mehrere parallel geschaltete Ventile nötig sind. In the case of buses in particular, there is the advantage that the ground clearance can be adjusted particularly quickly when the bus is stationary for passengers to get on and off. This is preferably made possible by the same valve that supports a level control while driving, without the need for several valves connected in parallel.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Ventilantrieb einen Schrittmotor auf. Ein Schrittmotor ist in einer Vielzahl von Stufen in einfacher Weise ein stellbar, sodass in Abhängigkeit der Schrittweite des eingesetzten Schritt motors eine Vielzahl von Stufen zur Betätigung des Ventils möglich ist. Ge mäß einer Ausführungsform ist der Aktor des Luftfedersystems ausgebildet, um mit einem Ausgang der Nebensteuereinheit verbunden zu werden. According to one embodiment, the valve drive has a stepper motor. A stepping motor can be easily adjusted in a number of stages, so that a number of stages for actuating the valve are possible depending on the step size of the stepping motor used. According to one embodiment, the actuator of the air suspension system is designed to be connected to an output of the secondary control unit.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse, das insbesondere ein Nutzfahrzeug oder ein Perso nenkraftwagen ist und ein Luftfedersteuerungssystem wie im Vorhergehen den beschrieben und/oder ein Luftfedersystem wie im Vorhergehenden be schrieben aufweist. The invention also relates to a vehicle with a first axle and a second axle, which is in particular a utility vehicle or a passenger car and has an air spring control system as described above and / or an air spring system as described above.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Fahrzeugs mit einem Luftfedersteuerungssystem wie im Vorhergehenden beschrieben und/oder einem Luftfedersystem wie im Vorhergehenden be schrieben. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden Steuersignale am Ausgang der Nebensteuereinheit in Abhängigkeit von Funktionen, die in der Nebensteuereinheit hinterlegt sind, und in Abhängigkeit von Befehlen, die von einer Hauptsteuereinheit an die Nebensteuereinheit gesendet werden, erzeugt. The invention also relates to a method for operating such a vehicle with an air spring control system as described above and / or an air spring system as described above be. According to one embodiment of the method, control signals are generated at the output of the secondary control unit as a function of functions that are stored in the secondary control unit and as a function of commands that are sent from a main control unit to the secondary control unit.
Es ist möglich, dass die Steuersignale zusätzlich in Abhängigkeit von Sen sorsignalen mindestens eines mit der Nebensteuereinheit verbundenen Sensors erzeugt werden. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wer den Steuersignale am Ausgang der Nebensteuereinheit in Abhängigkeit von den ersten und/oder zweiten Höhensensorsignalen am Eingang und/oder den Drucksensorsignalen erzeugt. It is possible that the control signals are additionally generated as a function of sensor signals from at least one sensor connected to the secondary control unit. According to one embodiment of the invention, who generates the control signals at the output of the secondary control unit as a function of the first and / or second height sensor signals at the input and / or the pressure sensor signals.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich anhand der in den Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele. Hierbei zeigen Further embodiments result from the embodiments explained in more detail in the figures. Show here
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Luftfedersteuerungs systems und eines Luftfedersystems mit zwei Nebensteuereinheiten bei zwei luftgefederten Achsen, Fig. 1: a schematic representation of an air spring control system and an air spring system with two auxiliary control units with two air-sprung axles,
Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Luftfedersteuerungs systems und eines Luftfedersystems mit zwei Nebensteuereinheiten bei ei ner luftgefederten Achse und einer stahlgefederten Achse, Fig. 2: a schematic representation of an air spring control system and an air spring system with two auxiliary control units with an air-sprung axle and a steel-sprung axle,
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Luftfedersteuerungs systems und eines Luftfedersystems mit einer Nebensteuereinheit bei einer luftgefederten Achse und einer stahlgefederten Achse und Fig. 3: a schematic representation of an air spring control system and an air spring system with a secondary control unit with an air-sprung axle and a steel-sprung axle and
Fig. 4: ein Luftfedersystem mit einem Luftfedersteuerungssystem. Fig. 4: an air spring system with an air spring control system.
Fig. 1 zeigt ein Luftfedersteuerungssystem 10 und ein Luftfedersystem 26 für ein Fahrzeug 48. Das Luftfedersteuerungssystem 10 umfasst eine Hauptsteuereinheit 12 und zwei Nebensteuereinheiten 14. Die Nebensteu- ereinheiten 14 sind jeweils über eine Datenverbindung 16 mit der Haupt steuereinheit 12 verbunden. Demnach dient die Datenverbindung 16 zum Übertragen von Daten von der Hauptsteuereinheit 12 zu den Nebensteuer einheiten 14 und von den Nebensteuereinheiten 14 zur Hauptsteuereinheit 12. 1 shows an air spring control system 10 and an air spring system 26 for a vehicle 48. The air spring control system 10 comprises a main control unit 12 and two auxiliary control units 14. Eunits 14 are each connected to the main control unit 12 via a data connection 16. Accordingly, the data connection 16 serves to transmit data from the main control unit 12 to the auxiliary control units 14 and from the auxiliary control units 14 to the main control unit 12.
In Fig. 1 ist die Datenverbindung 16 durch zwei einzelne Stränge dargestellt, die beispielsweise jeweils mehrere elektrische oder optische Leitungen um fassen. Gemäß einem anderen, in Fig. 1 nicht dargestellten Ausführungs beispiel sind diese beiden Stränge nicht separiert und es besteht eine ge meinsame Datenverbindung zwischen der Hauptsteuereinheit 12 und beiden Nebensteuereinheiten 14 (vgl. Fig. 2). Diese gemeinsame Datenverbindung ist vorzugsweise ein Bussystem. In Fig. 1, the data connection 16 is shown by two individual strands, each of which include, for example, several electrical or optical lines. According to another embodiment, not shown in FIG. 1, these two strands are not separated and there is a common data connection between the main control unit 12 and the two auxiliary control units 14 (see FIG. 2). This common data connection is preferably a bus system.
Jede der Nebensteuereinheiten 14 weist zwei Ausgänge 18 auf, mit denen jeweils ein Aktor 20 elektrisch verbunden ist. Außerdem umfasst jede der Nebensteuereinheiten 14 jeweils zwei Eingänge 22, mit denen jeweils ein Sensor 24 verbunden ist. Each of the secondary control units 14 has two outputs 18, to each of which an actuator 20 is electrically connected. In addition, each of the secondary control units 14 comprises two inputs 22, to which a sensor 24 is connected.
Das Luftfedersteuerungssystem 10 ist nun derart ausgebildet, dass zu nächst über die Hauptsteuereinheit 12 mittels der Datenverbindung 16 Funktionen in den Nebensteuereinheiten 18 aufgerufen und diese parame- triert werden. Anhand dieser Funktionen werden dann Ausgangssignale an den Ausgängen 18 für die Aktoren 20 in Abhängigkeit der Funktion sowie von Sensordaten erzeugt, die über die Sensoren 24 den Eingängen 22 der Nebensteuereinheiten 14 bereitgestellt werden. Funktionen sind beispiels weise das Anheben oder Absenken eines Fahrzeugs mit dem Luftfeder steuerungssystem oder das Neigen des Fahrzeugs oder eine Niveau regulierung bei oder nach dem Beladen eines Fahrzeugs. The air spring control system 10 is now designed in such a way that functions in the secondary control units 18 are first called up via the main control unit 12 by means of the data connection 16 and these are parameterized. On the basis of these functions, output signals are then generated at the outputs 18 for the actuators 20 as a function of the function and on sensor data which are provided to the inputs 22 of the auxiliary control units 14 via the sensors 24. Functions are, for example, raising or lowering a vehicle with the air suspension control system or tilting the vehicle or level control during or after loading a vehicle.
Fig. 2 zeigt ein Luftfedersteuerungssystem 10 und ein Luftfedersystem 26 entsprechend Fig.1. Das Luftfedersteuerungssystem 10 umfasst ebenfalls eine Hauptsteuereinheit 12 und zwei Nebensteuereinheiten 14, wobei die Nebensteuereinheiten 14 über eine Datenverbindung 16 mit der Hauptsteu ereinheit 12 verbunden sind. In Fig. 2 ist die Datenverbindung 16 schema tisch als ein einzelner Strang dargestellt, der beispielsweise mehrere elekt rische oder optische Leitungen umfasst. Die Datenverbindung 16 kann in dieser Weise eine gemeinsame Datenverbindung 16 zwischen der Haupt steuereinheit 12 und beiden Nebensteuereinheiten 14 bilden, beispielsweise als ein Bussystem. Die Datenverbindung kann aber auch zwei oder mehr einzelne Stränge aufweisen. FIG. 2 shows an air spring control system 10 and an air spring system 26 according to FIG. The air spring control system 10 also comprises a main control unit 12 and two auxiliary control units 14, the Secondary control units 14 are connected to the main control unit 12 via a data connection 16. In Fig. 2, the data connection 16 is shown schematically as a single strand, which includes, for example, several electrical or optical lines. In this way, the data connection 16 can form a common data connection 16 between the main control unit 12 and the two secondary control units 14, for example as a bus system. However, the data connection can also have two or more individual strands.
Im Gegensatz zu Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt, dass von zwei Achsen 36 des Fahrzeugs mit Rädern 38 nur eine Achse 36a luftgefedert ist und ent sprechend Luftfederbälge 40 mit Aktoren 20 aufweist. Die andere Achse 36b ist stahlgefedert und weist entsprechend Stahlfedern 42 auf. In contrast to FIG. 1, FIG. 2 shows that of two axles 36 of the vehicle with wheels 38, only one axle 36a is air-sprung and accordingly has air-suspension bellows 40 with actuators 20. The other axis 36b is steel-sprung and accordingly has steel springs 42.
Fig. 2 zeigt zwei verschiedenen Arten von Sensoren 24: Zum einen ist in den Nebensteuereinheiten 14 jeweils ein Drucksensor 46 angeordnet. In dem jeder der Achsen 36 eine Nebensteuereinheit 14 zugeordnet ist, ist somit auch jeder der Achsen 36 ein Drucksensor 46 zugeordnet. Weiterhin ist jeder der Achsen 36 ein Höhensensor 44 zugeordnet, wobei hier jeder der Nebensteuereinheiten 14 genau ein Höhensensor 44 zugeordnet ist, wobei jeweils die Nebensteuereinheit 14 und der ihr zugeordnete Höhen sensor 44 derselben Achse 36 zugeordnet sind. 2 shows two different types of sensors 24: On the one hand, a pressure sensor 46 is arranged in each of the auxiliary control units 14. In that each of the axles 36 is assigned a secondary control unit 14, a pressure sensor 46 is therefore also assigned to each of the axles 36. Furthermore, each of the axes 36 is assigned a height sensor 44, each of the auxiliary control units 14 being assigned exactly one height sensor 44, the auxiliary control unit 14 and the height sensor 44 assigned to it being assigned to the same axis 36.
Fig. 3 zeigt in der Fig. 2 analoger Weise ein Luftfedersteuerungssystem 10 mit einer Hauptsteuereinheit 12. Das Luftfedersteuerungssystem 10 nach Fig. 3 ist ebenfalls an einem Fahrzeug angeordnet, das eine luftgefederte Achse 36a und eine stahlgefederte Achse 36b aufweist. Gemäß Fig. 3 ist aber nur an der luftgefederten Achse 36a eine Nebensteuereinheit 14 an geordnet. Dementsprechend ist auch nur der luftgefederten Achse 36a ein Drucksensor 44 zugeordnet. Sowohl der luftgefederten Achse 36a als auch der stahlgefederten Achse 36b ist aber ein Höhensensor 44 zugeordnet. Beide Höhensensoren 44 sind derselben, an der luftgefederten Achse 36a angeordneten Nebensteuereinheit 14 zugeordnet. Dies ist möglich, weil die Nebensteuereinheit 14 zwei Eingänge 22 für Höhensensordaten aufweist. Es ist aber auch möglich, dass die beiden Höhensensoren 44 mit demsel ben Eingang 22 der Nebensteuereinheit verbunden sind. FIG. 3 shows in a manner analogous to FIG. 2 an air spring control system 10 with a main control unit 12. The air spring control system 10 according to FIG. 3 is also arranged on a vehicle which has an air-sprung axle 36a and a steel-sprung axle 36b. According to FIG. 3, however, a secondary control unit 14 is only arranged on the air-sprung axle 36a. Accordingly, only the air-sprung axle 36a is assigned a pressure sensor 44. A height sensor 44 is assigned to both the air-sprung axle 36a and the steel-sprung axle 36b. Both height sensors 44 are assigned to the same secondary control unit 14 arranged on the air-sprung axle 36a. This is possible because the Secondary control unit 14 has two inputs 22 for height sensor data. But it is also possible that the two height sensors 44 are connected to the same input 22 of the secondary control unit.
Weil hier nur eine luftgefederte Achse 36a vorhanden ist, an der Luftfeder bälge 38 mittels der Aktoren 20 angesteuert werden müssen, genügt die eine Nebensteuereinheit 14 zur vollständigen Steuerung der Luftfederung des Fahrzeugs. Indem der Höhensensor 44 der stahlgefederten Achse 36b zusätzlich zu dem Höhensensor 44 der luftgefederten Achse 36a und dem Drucksensor 46 der luftgefederten Achse 36a der Nebensteuereinheit 14 zugeordnet ist, können die Nebensteuereinheit 14 und die Hauptsteuer einheit 12 aber die Sensordaten der Sensoren 24, 44, 46 so auswerten, dass sogar zusätzliche, über die reine Luftfederung hinausgehende Funkti onen gewährleistet werden können: Because there is only one air-sprung axle 36a on which the air-spring bellows 38 have to be controlled by means of the actuators 20, one secondary control unit 14 is sufficient for the complete control of the air suspension of the vehicle. Since the height sensor 44 of the steel-sprung axle 36b is assigned to the secondary control unit 14 in addition to the height sensor 44 of the air-sprung axle 36a and the pressure sensor 46 of the air-sprung axle 36a, the secondary control unit 14 and the main control unit 12 can, however, receive the sensor data from the sensors 24, 44, 46 evaluate in such a way that even additional functions beyond pure air suspension can be guaranteed:
Aus den Höhensensordaten des Höhensensors 44 der luftgefederten Achse 36a und/oder den Höhensensordaten des Höhensensors 44 der stahlgefe derten Achse 36b kann eine Einfederung der luftgefederten Achse 36a und/oder der stahlgefederten Achse 36b ermittelt werden. Das Ermitteln der Einfederung kann durch die Hauptsteuereinheit 12 vorgenommen werden, indem die Höhensensordaten von der Nebensteuereinheit 14 über die Da tenverbindung 16 an die Hauptsteuereinheit übertragen werden. Auch die Drucksensordaten können von der Nebensteuereinheit 14 über die Daten verbindung 16 an die Hauptsteuereinheit übertragen werden. Die Haupt steuereinheit 12 kann für die stahlgefederte Achse 36b aufgrund deren Ein federung und für die luftgefederte Achse aufgrund der Drucksensordaten, die einen Balgdruck in den Luftfederbälgen 40 anzeigen können, eine Achs- lastsensierung vornehmen. From the height sensor data of the height sensor 44 of the air-sprung axle 36a and / or the height sensor data of the height sensor 44 of the steel-sprung axle 36b, a deflection of the air-sprung axle 36a and / or the steel-sprung axle 36b can be determined. The compression can be determined by the main control unit 12 by transmitting the height sensor data from the auxiliary control unit 14 via the data connection 16 to the main control unit. The pressure sensor data can also be transmitted from the secondary control unit 14 to the main control unit via the data connection 16. The main control unit 12 can carry out axle load sensing for the steel-sprung axle 36b on the basis of its suspension and for the air-sprung axle on the basis of the pressure sensor data, which can indicate a bellows pressure in the air-suspension bellows 40.
Fig. 4 zeigt ein Luftfedersystem 26, das mittels des Luftfedersteuerungs systems 10 steuerbar ist. Hierbei weist das Luftfedersystem einen Aktor 20 auf, der als Ventilantrieb 28 ausgebildet ist. Der Ventilantrieb 28 ist dem nach mit einem Ausgang 18 der Nebensteuereinheit 14 verbunden. Der Ventilantrieb 28 ist Bestandteil eines Ventils 30 und weist einen Schrittmotor 32 auf, um einen Ventildurchgang 34 des Ventils 30 stufenlos oder mit mehr als drei Stufen zu betätigen. 4 shows an air spring system 26 which can be controlled by means of the air spring control system 10. Here, the air spring system has an actuator 20 which is designed as a valve drive 28. The valve drive 28 is then connected to an output 18 of the secondary control unit 14. The Valve drive 28 is part of a valve 30 and has a stepping motor 32 in order to operate a valve passage 34 of the valve 30 steplessly or with more than three steps.
Das Ventil 30 wird also von der Nebensteuereinheit 14 derart angesteuert, dass für den Ventilantrieb 28 eine Stufe des Ventildurchgangs 34, die ge wünscht ist, bereitgestellt wird. Der Ventilantrieb 28 stellt dann mit Hilfe des Schrittmotors 32 den Ventildurchgang 34 entsprechend der gewünschten Stufe ein. Hierdurch wird die Durchflussmenge durch das Ventil 30 derart variiert, dass beispielsweise ein langsames oder schnelles Anheben eines Fahrzeugs durch Füllen eines Zylinders mit Gas, insbesondere Luft, ent sprechend der Durchflussmenge ermöglicht wird. The valve 30 is thus controlled by the secondary control unit 14 in such a way that a stage of the valve passage 34 that is desired is provided for the valve drive 28. The valve drive 28 then sets the valve passage 34 according to the desired level with the aid of the stepping motor 32. As a result, the flow rate through the valve 30 is varied in such a way that, for example, a vehicle can be raised slowly or quickly by filling a cylinder with gas, in particular air, in accordance with the flow rate.
Liste der Bezugszeichen (Teil der Beschreibung) List of reference signs (part of the description)
10 Luftfedersteuerungssystem 12 Hauptsteuereinheit 10 Air suspension control system. 12 Main control unit
14 Nebensteuereinheit 14 slave control unit
16 Datenverbindung 16 Data connection
18 Ausgang zum Verbinden eines Aktors18 Output for connecting an actuator
20 Aktor 20 actuator
22 Eingang zum Erfassen von Sensordaten22 Input for acquiring sensor data
24 Sensor 24 sensor
26 Luftfedersystem 26 Air suspension system
28 Ventilantrieb 28 valve drive
30 Ventil 30 valve
32 Schrittmotor 32 stepper motor
34 Ventildurchgang 34 valve passage
36 Achse 36 axis
38 Rad 38 wheel
40 Luftfederbalg 40 air bag
42 Stahlfeder 42 steel spring
44 Höhensensor 44 Height sensor
46 Drucksensor 46 pressure sensor
48 Fahrzeug 48 vehicle

Claims

Patentansprüche Claims
1. Luftfedersteuerungssystem (10) für ein Fahrzeug (48) mit einer ersten Achse (36a) und einer zweiten Achse (36b), mit einer Hauptsteuereinheit (12) zum Betreiben des Luftfedersteuerungs systems (10) sowie mit einer Nebensteuereinheit (14), die über eine Datenverbindung (16) mit der Hauptsteuereinheit (12) verbunden ist, wobei die Nebensteuereinheit (14) einen der ersten Achse (36a) des Fahrzeugs zugeordneten Drucksensor (46) zum Ermitteln von Druckmesswerten der ers ten Achse (36a) als Drucksensorsignale und einen Eingang (22) zum Empfangen von Höhensensorsignalen aufweist, wobei der Eingang (22) der Nebensteuereinheit (14) mit einem an der ersten Achse (36a) des Fahrzeugs angeordne ten ersten Höhensensor (44) zum Empfang von ersten Höhen messwerten als erste Höhensensorsignale und mit einem an der zweiten Achse (36b) des Fahrzeugs angeord neten zweiten Höhensensor (44) zum Empfang von zweiten Hö henmesswerten als zweite Höhensensorsignale verbindbar ist, wobei die Nebensteuereinheit (14) dazu eingerichtet ist, über die Da tenverbindung die ersten und/oder zweiten Höhensensorsignale und/ oder die Drucksensorsignale an die Hauptsteuereinheit (12) zu über mitteln, und die Hauptsteuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von den ersten und/oder zweiten Höhensensorsignalen und/oder den Drucksensorsignalen eine Achslastsensierung für die erste Achse (36a) und/oder die zweite Achse (36b) durchzuführen. 1. Air spring control system (10) for a vehicle (48) with a first axis (36a) and a second axis (36b), with a main control unit (12) for operating the air spring control system (10) and with a secondary control unit (14) which is connected to the main control unit (12) via a data link (16), the secondary control unit (14) having a pressure sensor (46) assigned to the first axle (36a) of the vehicle for determining pressure measurement values of the first axle (36a) as pressure sensor signals and a Input (22) for receiving height sensor signals, the input (22) of the secondary control unit (14) having a first height sensor (44) arranged on the first axle (36a) of the vehicle for receiving first height measured values as first height sensor signals and with a second height sensor (44) arranged on the second axle (36b) of the vehicle can be connected to receive second height measured values as second height sensor signals, the secondary control unit (14) is set up to transmit the first and / or second height sensor signals and / or the pressure sensor signals to the main control unit (12) via the data connection, and the main control unit (12) is set up, depending on the first and / or or second height sensor signals and / or the pressure sensor signals to carry out axle load sensing for the first axle (36a) and / or the second axle (36b).
2. Luftfedersteuerungssystem (10) nach Anspruch 1 , wobei der Eingang (22) der Nebensteuereinheit (14) zum Empfang wei terer Sensorsignale mit einem weiteren Sensor (24) verbindbar ist und/oder die Nebensteuereinheit einen weiteren Eingang (22) aufweist, der zum Empfang weiterer Sensorsignale mit einem weiteren Sensor (24) verbindbar ist. 2. Air spring control system (10) according to claim 1, wherein the input (22) of the secondary control unit (14) for receiving further sensor signals with a further sensor (24) can be connected and / or the secondary control unit has a further input (22), which for Receipt of further sensor signals can be connected to a further sensor (24).
3. Luftfedersteuerungssystem (10) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, wobei die Nebensteuereinheit (14) einen Ausgang (18) zum Ansteuern eines mit dem Ausgang (18) verbindbaren Aktors (20) aufweist, wobei in der Nebensteuereinheit (14) eine Funktion zum Erzeugen von Steuersignalen am Ausgang (18) hinterlegbar ist und wobei die Hauptsteuereinheit (12) dazu eingerichtet ist, durch Aus senden von Befehlen über die Datenverbindung (16) zumindest die hinterlegte Funktion aufzurufen und/oder zu parametrieren und wobei die Nebensteuereinheit (14) eingerichtet ist, Steuersignale am Aus gang (18) in Abhängigkeit von den ersten und/oder zweiten Höhen sensorsignalen am Eingang und/oder den Drucksensorsignalen zu er zeugen. 3. Air spring control system (10) according to one of the preceding claims, wherein the secondary control unit (14) has an output (18) for controlling an actuator (20) that can be connected to the output (18), wherein the secondary control unit (14) has a function for Generating control signals at the output (18) can be stored and wherein the main control unit (12) is set up to call up and / or parameterize at least the stored function by sending commands via the data connection (16), and the secondary control unit (14) is set up is to generate control signals at the output (18) as a function of the first and / or second height sensor signals at the input and / or the pressure sensor signals.
4. Luftfedersteuerungssystem (10) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, wobei die Nebensteuereinheit (14) dazu ein gerichtet ist, in der Nebensteuereinheit (14) einen vordefinierten fest gelegten Satz von Funktionen zu hinterlegen. 4. Air spring control system (10) according to one of the preceding claims, wherein the secondary control unit (14) is directed to a, in the secondary control unit (14) to store a predefined set of functions.
5. Luftfedersteuerungssystem (10) nach Anspruch 3 oder Anspruch 4 in Rückbeziehung auf Anspruch 3, wobei die Nebensteuer einheit (14) eingerichtet ist, zumindest einen vordefinierten fest gelegten Satz von Befehlen von der Hauptsteuereinheit (12) zu emp fangen und zu interpretieren. 5. Air spring control system (10) according to claim 3 or claim 4 when dependent on claim 3, wherein the auxiliary control unit (14) is set up to receive and interpret at least one predefined set of commands from the main control unit (12).
6. Luftfedersteuerungssystem (10) nach einem der An sprüche 3 bis 5, wobei die Nebensteuereinheit (14) eingerichtet ist nach dem Empfang eines durch die Hauptsteuereinheit (12) gesende ten, über die Datenverbindung (16) empfangenen, Befehls erste und/oder zweite Höhensensorsignale und/oder Drucksensorsignalen an die Hauptsteuereinheit (12) zu übertragen. 6. Air spring control system (10) according to one of claims 3 to 5, wherein the secondary control unit (14) is set up after receiving a command first and / or second sent by the main control unit (12) and received via the data connection (16) To transmit height sensor signals and / or pressure sensor signals to the main control unit (12).
7. Luftfedersteuerungssystem (10) nach einem der vorhe rigen Ansprüche, wobei die Nebensteuereinheit (14) an der ersten Achse (36a) des Fahrzeugs angeordnet ist. 7. Air spring control system (10) according to one of the vorhe ringed claims, wherein the secondary control unit (14) is arranged on the first axis (36a) of the vehicle.
8. Luftfedersteuerungssystem (10) nach einem der vorhe rigen Ansprüche, wobei die erste Achse (36a) des Fahrzeugs (48) luft gefedert ist und/oder wobei die zweite Achse (36b) des Fahrzeugs (48) stahlgefedert ist. 8. Air spring control system (10) according to one of the vorhe ringed claims, wherein the first axis (36a) of the vehicle (48) is air-sprung and / or wherein the second axis (36b) of the vehicle (48) is steel-sprung.
9. Luftfedersteuerungssystem (10) nach einem der vorhe rigen Ansprüche, wobei das Fahrzeug (48) ein zweiachsiges Fahrzeug (48) ist und die erste Achse (36a) des Fahrzeugs (48) eine Hinterachse des Fahrzeugs (48) und die zweite Achse (36b) des Fahrzeugs (48) eine Vorderachse des Fahrzeugs (48) ist. 9. Air spring control system (10) according to one of the vorhe ringed claims, wherein the vehicle (48) is a two-axle vehicle (48) and the first axle (36a) of the vehicle (48) is a rear axle of the vehicle (48) and the second axle ( 36b) of the vehicle (48) is a front axle of the vehicle (48).
10. Luftfedersteuerungssystem (10) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, wobei die Datenverbindung (16) eine Bus verbindung, insbesondere eine CAN-Busverbindung, ist. 10. Air spring control system (10) according to one of the preceding claims, wherein the data connection (16) is a bus connection, in particular a CAN bus connection.
11. Luftfedersystem (26) steuerbar mittels eines Luftfeder steuerungssystems (10), insbesondere mittels eines Luftfedersteue rungssystems (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Luftfedersystem (26) einen an der ersten Achse (36a) des Fahrzeugs (48) angeord neten und mit dem Eingang (22) der Nebensteuereinheit (14) verbundenen ersten Höhensensor (44) zum Ermitteln von ersten Höhenmesswerten und einen an der zweiten Achse (36b) des Fahrzeugs (48) angeord neten und mit dem Eingang (22) der Nebensteuereinheit (14) verbundenen zweiten Höhensensor (44) zum Ermitteln von zwei ten Höhenmesswerten aufweist. 11. Air spring system (26) controllable by means of an air spring control system (10), in particular by means of an air spring control system (10) according to one of the preceding claims, wherein the air spring system (26) one on the first axis (36a) of the vehicle (48) Neten angeord and with the input (22) of the secondary control unit (14) connected first height sensor (44) for determining first height measurement values and a second height sensor (44) connected to the second axle (36b) of the vehicle (48) and connected to the input (22) of the secondary control unit (14) for determining second Has height readings.
12. Luftfedersystem (26) nach Anspruch 11 , wobei das Luftfedersystem (26) einen Aktor (20) zum Verbinden mit dem Luft federsteuerungssystem (10) aufweist, und der Aktor (20) ein Ventil antrieb (28) ist, wobei der Ventilantrieb (28) eingerichtet ist, die Durch flussmenge des mit dem Ventilantrieb zur Betätigung verbundenen Ventildurchgangs (34) eines Ventils (30) stufenlos oder mit mehr als drei Stufen zu betätigen. 12. Air spring system (26) according to claim 11, wherein the air spring system (26) has an actuator (20) for connecting to the air spring control system (10), and the actuator (20) is a valve drive (28), wherein the valve drive ( 28) is set up to operate the flow rate of the valve passage (34) of a valve (30) connected to the valve drive for actuation steplessly or in more than three stages.
13. Luftfedersystem (26) nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Ventilantrieb (28) einen Schrittmotor (32) umfasst. 13. Air spring system (26) according to claim 11 or 12, wherein the valve drive (28) comprises a stepping motor (32).
14. Luftfedersystem (26) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Aktor (20) zum Verbinden mit mindestens einem Aus gang (18) der Nebensteuereinheit (14) ausgebildet ist. 14. Air spring system (26) according to one of claims 11 to 13, wherein the actuator (20) is designed to connect to at least one output (18) of the secondary control unit (14).
15. Fahrzeug (48), insbesondere Nutzfahrzeug oder Per sonenkraftwagen, mit einer ersten Achse (36a) und einer zweiten Ach se (36b) und mit einem Luftfedersteuerungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder einem Luftfedersystem (26) nach ei nem der Ansprüche 11 bis 14. 15. Vehicle (48), in particular commercial vehicle or passenger car, with a first axle (36a) and a second axle (36b) and with an air spring control system (10) according to one of claims 1 to 10 and / or an air spring system (26) according to one of claims 11 to 14.
16. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (48) nach An spruch 15. 16. A method for operating a vehicle (48) according to claim 15.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei Steuersignale am Ausgang (18) der Nebensteuereinheit (14) in Abhängigkeit von Funkti onen, die in der Nebensteuereinheit (14) hinterlegt sind, und in Abhän gigkeit von Befehlen, die von der Hauptsteuereinheit (12) an die Ne bensteuereinheit (12) gesendet werden, erzeugt werden. 17. The method according to claim 16, wherein control signals at the output (18) of the slave control unit (14) depending on func ons that are stored in the slave control unit (14), and in depen dence of commands from the main control unit (12) the auxiliary control unit (12) are sent, are generated.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei Steuer signale am Ausgang (18) der Nebensteuereinheit (14) in Abhängigkeit von den ersten und/oder zweiten Höhensensorsignalen am Eingang und/oder den Drucksensorsignalen erzeugt werden. 18. The method according to claim 16 or 17, wherein control signals are generated at the output (18) of the secondary control unit (14) as a function of the first and / or second height sensor signals at the input and / or the pressure sensor signals.
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