WO2021083620A1

WO2021083620A1 - Luftfedersystem für ein fahrzeug

Info

Publication number: WO2021083620A1
Application number: PCT/EP2020/077912
Authority: WO
Inventors: Stefan FILTER; Johann Lucas
Original assignee: Wabco Europe Bvba
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2021-05-06
Also published as: US20220234411A1; DE102019129014A1; EP4051518A1; CN114555394A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Modul (10) für ein Luftfedersystem (60) eines Fahrzeugs (70, 82), wobei das Modul (10) eine Sensorschnittstelle (16) zum Verbinden mit einem Sensor (61), insbesondere einem Wegsensor (62), ein Ventil (18, 20, 22), insbesondere elektropneumatisches Ventil (19, 21, 23), und eine Datenschnittstelle (12) aufweist. Diese Sensorschnittstelle (16) ist dazu eingerichtet, Sensorwerte (17) von dem Sensor (62) zu empfangen. Die Datenschnittstelle (12) ist dazu eingerichtet, über die Sensorschnittstelle (16) empfangene Sensorwerte (17) an eine Steuereinrichtung (58) auszusenden und von der Steuereinrichtung (58) Steuerbefehle (64) zum Steuern des Ventils (18, 20, 22) zu empfangen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung (58), ein Luftfedersystem (60), ein Fahrzeug (70, 82), einen Fahrzeuganhänger (82), ein Verfahren zum Betreiben eines Luftfedersystems und ein Computerprogrammprodukt.

Description

Luftfedersystem für ein Fahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Luftfedersystem für Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge oder Personenkraftwagen. Insbesondere betrifft die Erfindung hierbei ein Modul oder mehrere Module sowie eine Steuereinrichtung für das Luftfedersystem, ein Luftfedersystem, ein Fahrzeug mit einem solchen Luftfedersystem, einen Fahrzeuganhänger und ein Verfahren zum Betreiben des Luftfedersystems.

Es sind aus dem Stand der Technik Fahrzeuge bekannt, die Luftfedersysteme aufweisen. Luftfedersysteme sind zwar aufwendiger als die ebenfalls bekannten Federsysteme, die mit Kombinationen aus einer Spiral- oder Blattfeder mit einem Stoßdämpfer realisiert sind, erhöhen jedoch den Fahrkomfort und die Sicherheit. Bei Luftfedersystemen sind die Spiral- oder Blattfedern durch Luftfedern ersetzt, die mit Gas, wie beispielsweise Luft, gefüllte oder füllbare Bälge umfassen, um so die Federwirkung bereitzustellen. So ermöglichen Luftfedersysteme allgemein einen Schutz von Insassen, Aufbau und Ladung eines Fahrzeugs vor Stößen, die beispielsweise durch Bodenunebenheiten während der Fahrt verursacht werden.

Luftfedersysteme lassen sich weiter grundsätzlich in zwei unterschiedliche Systeme einteilen, nämlich solche, bei denen der Gasdruck oder die Gasmasse der Luftfeder, nämlich in den Bälgen, einstellbar ist und solche, bei denen die Gasmasse nicht einstellbar ist. Die Gasmasse der Luftfedern bei nicht einstellbaren Luftfedersystemen ist demnach fest vorgegeben. Nicht einstellbare Luftfedersysteme sind hierbei funktional mit herkömmlichen Federsystemen, bei denen eine Kombination aus einer Blatt- oder Spiralfeder mit einem Stoßdämpfer eingesetzt wird, zu vergleichen. Diese Luftfedersysteme, die nicht einstellbar sind, sind nicht Gegenstand der Erfindung und werden daher im Weiteren nicht betrachtet.

Einstellbare Luftfedersysteme weisen demgegenüber variable Gasdrücke oder variable Gasmassen, vorzugsweise Luftmassen, der Luftfedern, nämlich der Bälge auf. Demnach werden durch Luftfedersysteme, die einstellbar sind, zusätzliche Funktionen ermöglicht, die beispielsweise eine Niveauregulierung umfassen, bei der eine Bodenfreiheit des Fahrzeugs durch Anpassen der Gasmassen angepasst werden kann. Eine Anpassung der Gasmassen erfolgt beispielsweise in Abhängigkeit von einem zu befahrenden Gelände oder einer Fahrzeugbeladung, also einer Fahrzeuggesamtmasse.

Da sich das Verhalten der Luftfedern von Luftfedersystemen unmittelbar auf das Fahrverhalten eines Fahrzeugs mit dem Luftfedersystem auswirkt, unterliegen einstellbare Luftfedersysteme komplexen Regelmechanismen, um den bestmöglichen Komfort und die bestmögliche Sicherheit zu ermöglichen. Hierbei erfolgt beispielsweise eine ständige Überwachung des Abstands zwischen Fahrzeugrahmen, Karosserie oder Karosserieteilen, wie einem Radhaus, und einer Radaufhängung. Auch die Gasdrücke der einzelnen Luftfedern werden überwacht. Eine Vielzahl von Ventilen zur radindividuellen Be- oder Entlüftung der Luftfedern muss dann in Abhängigkeit von der Überwachung angesteuert werden.

Aus dem Stand der Technik sind daher Luftfedersysteme bekannt, die genau auf ein Fahrzeug, in dem diese eingesetzt werden sollen, abgestimmt sind. Häufig sind bei diesen Luftfedersystemen innerhalb eines Gehäuses alle für die Luftfedern vorzusehenden Ventile sowie auch eine Steuereinrichtung zum Steuern der Ventile angeordnet. An das Gehäuse sind dann Druckluftschläuche der Luftfedern der einzelnen Räder angeschlossen und das Gehäuse ist mit einer Druckluftquelle verbunden, um das Luftfedersystem in einem Fahrzeug zu realisieren. Derartige integrierte Luftfedersysteme bieten gegenüber einer individuellen Ausstattung jedes einzelnen Rades mit einem Ventil den Vorteil, dass ein Luftfedersystem wesentlich schneller in ein Fahrzeug integrierbar ist. Nachteilig hieran ist jedoch, dass ein solches System speziell für einen Fahrzeugtyp angepasst ist. Beispielsweise sind Fahrzeuge, die eine unterschiedliche Anzahl von Achsen aufweisen, nicht mit demselben integrierten Luftfedersystem ausstattbar, da sich die Anzahl der Ventile in Abhängigkeit von den zu federnden Rädern ändert. Ein System, das beispielsweise für zwei Achsen ausgelegt wäre, hätte nicht genügend Ventile, um die Luftfedern eines Fahrzeugs mit drei Achsen individuell anzusteuern. Andererseits wäre ein System, das für drei Achsen ausgelegt wäre, für ein Fahrzeug mit zwei Achsen überdimensioniert, da einige Ventile ungenutzt blieben und der Einsatz eines solchen Systems daher unwirtschaftlich wäre.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einstellbares Luftfedersystem zu finden, das wenigstens eines der Probleme des Standes der Technik behandelt. Insbesondere soll ein Luftfedersystem gefunden werden, das einerseits auf einfache Weise in ein Fahrzeug integrierbar, aber andererseits an unterschiedliche Fahrzeuge oder Fahrzeugtypen anpassbar ist. Jedenfalls soll ein gegenüber dem Stand der Technik alternatives Luftfedersystem gefunden werden.

Flierzu betrifft die Erfindung ein Modul für ein Luftfedersystem nach Anspruch 1. Das Modul für das Luftfedersystem ist ein Modul für ein Luftfedersystem eines Fahrzeugs, das insbesondere ein Nutzfahrzeug oder ein Personenkraftwagen ist. Das Modul weist eine Sensorschnittstelle zum Verbinden mit einem Sensor auf. Die Sensorschnittstelle ist dazu eingerichtet, Sensorwerte von dem Sensor zu empfangen. Hierbei ist die Sensorschnittstelle insbesondere eingerichtet, mit einem Wegsensor verbunden zu werden, um als Sensorwerte Weg- Sensorwerte des Wegsensors zu empfangen. Weiterhin weist das Modul ein Ventil auf, wobei das Ventil insbesondere ein elektropneumatisches Ventil ist. Außerdem weist das Modul eine Datenschnittstelle auf, die vorzugsweise eine Bus-Schnittstelle, insbesondere eine CAN-Bus-Schnittstelle ist. Die Datenschnittstelle ist eingerichtet, mit der Sensorschnittstelle empfangene Sensorwerte an eine Steuereinrichtung auszusenden und von der Steuereinrichtung Steuerbefehle zum Steuern des Ventils zu empfangen.

Das Modul vereinigt so, insbesondere in einem Gehäuse, eines oder mehrere Ventile, eine oder mehrere Anschlussmöglichkeiten für einen oder mehrere Sensoren und stellt eine Datenschnittstelle bereit, die die Sensorwerte ausgibt und gleichzeitig Steuerwerte für das Ventil annimmt. Ein derartiges Modul kann dann im Zusammenspiel mit einer entsprechenden Steuereinrichtung eingesetzt werden, um insgesamt das Luftfedersystem zu bilden. Eine Steuereinrichtung ist beispielsweise durch ein beliebiges Steuergerät mit einer Rechnereinheit, mit der sich ein Regelverfahren ausführen lässt, realisierbar. So kann beispielsweise ein bereits im Fahrzeug vorhandenes Steuergerät, wie beispielsweise ein Bremssteuergerät, ein Motorsteuergerät, ein Getriebesteuergerät oder dergleichen, als Steuereinrichtung verwendet werden und fahrzeugindividuell eine beliebige Anzahl von Modulen mit der Steuereinrichtung verbunden werden.

Beispielsweise ist das Modul für ein Rad oder eine Achse auslegbar, sodass bei einem Fahrzeug mit zwei Achsen vier Module verwendet werden können, wenn das Modul für ein Rad ausgelegt ist, oder zwei Module verwendet werden können, wenn das Modul für eine Achse ausgelegt ist. Bei einem Fahrzeug mit drei Achsen können dann sechs Module verwendet werden, wenn das Modul für ein Rad ausgelegt ist, oder es können drei Module verwendet werden, wenn das Modul für eine Achse ausgelegt ist. Die Module werden demnach nach Anordnung, beispielsweise am Fahrzeugrahmen, mit der Steuereinrichtung, den Luftfedern und einem Sensor als Teile eines Luftfedersystems verbunden. Die Module sind auf diese Weise jeweils nahe einem Rad oder einer Achse anordnenbar, da jedes Modul jeweils ausschließlich für die Aktuierung der Luftfedern einer ihm zugeordneten Achse oder der Luftfeder eines ihm zugeordneten Rads verwendet wird. So müssen Druckschläuche zum Verbinden der Luftfedern nur über kurze Distanz verlegt werden. Der Verbindungsaufwand wird somit ebenfalls reduziert. So ist außerdem eine schnelle Installation des mit Modulen gebildeten Luftfedersystems möglich, wobei auch eine fahrzeugindividuelle Anpassung des Luftfedersystems ohne großen Aufwand möglich ist. Lediglich die Steuereinrichtung muss beispielsweise für unterschiedliche Fahrzeuge oder Fahrzeugtypen mit unterschiedlichen Regelalgorithmen in Abhängigkeit der Anzahl der eingesetzten Module vorprogrammiert werden. Eine Anpassung der Module an sich ist nicht nötig.

Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst das Modul zudem einen Drucksensor zum Erfassen mindestens eines Druck-Sensorwerts einer mit dem Ventil verbundenen Druckluftleitung. Weiter ist das Modul eingerichtet, den Druck-Sensorwert über die Datenschnittstelle an die Steuereinrichtung auszusenden.

Somit ist also auch bereits ein Drucksensor zum Überwachen des Luftfederdrucks, der mit dem Ventil verbindbar ist, bereitgestellt und es kann auf die Verbindung mit einem externen Drucksensor, beispielsweise in der Luftfeder oder im Bereich der Luftfeder verzichtet werden. Zusätzlicher Verkabelungsaufwand oder die zusätzliche Anordnung eines Drucksensors entfällt somit, sodass eine noch schnellere Installation eines Luftfedersystems an einem Fahrzeug möglich ist.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform umfasst das Modul genau drei Ventile. Ein Eingang des ersten Ventils der drei Ventile ist mit einer Druckquelle, insbesondere einer Druckluftquelle, verbindbar und ein Ausgang des ersten Ventils ist mit den Eingängen des zweiten Ventils und des dritten Ventils verbunden. Ausgänge des zweiten Ventils und des dritten Ventils sind jeweils mit einer Luftfeder eines Luftfedersystems verbindbar.

Insbesondere umfasst das Modul gemäß dieser Ausführungsform auch eine Sensorschnittstelle, die eingerichtet ist, um mit zwei Sensoren, die vorzugsweise Wegsensoren sind, verbunden zu werden. Eine Sensorschnittstelle wird hier, auch wenn sie zum Verbinden von mehr als einem Sensor dient, weiter im Singular verwendet, wobei eine Sensorschnittstelle auch zwei oder mehr Steckverbinder aufweisen kann, die jeweils mit einem Sensor verbunden sind. Demnach werden ein oder mehrere Steckverbinder zum Verbinden mit jeweils einem Sensor insgesamt als Sensorschnittstelle benannt und zusammengefasst.

Durch die Anordnung der drei Ventile ist das Modul so vorbereitet, dass es genau einer Achse mit zwei Rädern zugeordnet werden kann, wobei den Rädern jeweils eine Luftfeder zugeordnet ist, sodass das Modul entsprechend den den Rädern jeweils zugeordneten Luftfedern zugeordnet werden kann. Die Zuordnung eines Moduls zu genau einer Achse ist vorteilhaft, da lediglich die Anzahl der Achsen von einer Ausgestaltung des Fahrzeugs abhängig ist. Die Anzahl der Luftfedern pro Achse ist demgegenüber unabhängig von einer Ausgestaltung des Fahrzeugs gleich. Durch die genannte Ausführungsform wird das Modul daher auf eine Weise ausgebildet, dass einerseits der Installationsaufwand auf ein Modul pro Achse reduziert wird, da beide Luftfedern einer Achse gleichzeitig durch ein Modul ansteuerbar sind, und dass andererseits eine wirtschaftliche Anpassung an verschiedene Fahrzeugtypen mit unterschiedlicher Anzahl von Achsen möglich ist.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform umfasst das Modul zwei Drucksensoren, die jeweils im Bereich der Ausgänge des zweiten Ventils und des dritten Ventils angeordnet sind. Das zweite Ventil weist also im Bereich seines Ausgangs einen weiteren Drucksensor auf und das dritte Ventil weist im Bereich seines Ausgangs einen Drucksensor auf. Der Bereich des Ausgangs ist hier nicht auf den unmittelbaren Ausgang des jeweiligen Ventils selbst beschränkt sondern umfasst auch den Fließbereich eines Druckschlauchs, der mit dem Ausgang des zweiten oder dritten Ventils verbunden ist, oder einer Druckleitung, die mit dem Ausgang des zweiten oder dritten Ventils verbunden ist, durch den ein Fluid, insbesondere Luft, strömt. Insbesondere ist der Sensor auch so im Bereich des Ausgangs des entsprechenden Ventils angeordnet, dass der Druck einer über einen Druckschlauch oder eine Druckleitung mit dem Ventil verbundenen Luftfeder messbar ist, auch wenn das jeweilige Ventil geschlossen ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Modul ferner eingerichtet, die Druck-Sensorwerte der Drucksensoren über die Datenschnittstelle auszusenden.

Somit ist eine kontinuierliche Messung des Luftdrucks der Luftfedern möglich, auch wenn die Ventile zum Zuführen oder Ablassen von Fluid, insbesondere Luft, zu bzw. von dem Ventil geschlossen sind.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist das erste Ventil ein 3/2-Wege- Ventil. Das zweite Ventil und das dritte Ventil sind jeweils ein 2/2-Wege-Ventil. Durch diese Ausbildung der Ventile ist es möglich, über das erste Ventil, nämlich insbesondere den Eingang des ersten Ventils, der mit der Druckquelle, insbesondere einer Druckluftquelle, verbindbar ist, einen Druck für die Luftfedern, die mit dem zweiten und dem dritten Ventil verbindbar sind, in einer ersten Ventilstellung bereitzustellen. Bei einer zweiten Ventilstellung kann demgegenüber über das erste Ventil ein Gasdruck von den Luftfedern abgelassen werden. Weiterhin sind durch die Ausbildung des zweiten Ventils und dritten Ventils jeweils als 2/2-Wege-Ventil die Luftfedern der Räder einer Achse individuell ansteuerbar. Eine Realisierung der Ventile zum Bereitstellen der vollen Funktionalität ist somit mit geringer Komplexität der Ausbildung der Ventile möglich.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform weist das erste Ventil einen ersten Durchlassquerschnitt, das zweite Ventil einen zweiten Durchlassquerschnitt und das dritte Ventil einen dritten Durchlassquerschnitt auf. Vorzugsweise sind der zweite und der dritte Durchlassquerschnitt im Wesentlichen gleich. Im Wesentlich gleich bedeutet, dass der zweite Durchlassquerschnitt gleich dem dritten Durchlassquerschnitt ist oder der zweite Durchlassquerschnitt weniger als 10 %, weniger als 5% oder weniger als 1 % vom dritten Durchlassquerschnitt abweicht. Der erste Durchlassquerschnitt entspricht gemäß dieser Ausführungsform mindestens der Summe aus dem zweiten und dritten Durchlassquerschnitt. Besonders bevorzugt können so die Ventile einerseits so ausgebildet sein, dass das zweite und dritte Ventil in ihrer Baugröße gegenüber dem ersten Ventil minimiert sind und andererseits gleichzeitig eine möglichst schnelle Druckbeaufschlagung der Luftfedern bzw. Entlüftung der Luftfedern möglich ist.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist das Modul eingerichtet, das erste Ventil derart in Abhängigkeit von dem Steuerbefehl anzusteuern, dass die Durchflussmenge variabel, insbesondere in mehreren Stufen oder stufenlos, steuerbar ist. Die Durchflussmenge durch das erste Ventil kann somit in Abhängigkeit von der Ansteuerung eingestellt werden.

Insbesondere zum Entlüften der Luftfedern im Stillstand oder während der Nacht kann so die Luft mit einer vergleichsweise geringen Durchflussmenge durch das erste Ventil erfolgen, um so die Geräuschentwicklung beim Entlüften zu reduzieren. Beim Entlüften während der Fahrt, bei der es beispielsweise nicht auf eine Geräuschentwicklung ankommt, kann die Durchflussmenge vergleichsweise hoch sein, um eine schnelle Variation des Luftfederdrucks zu ermöglichen. Andererseits kann auch beispielsweise die Durchflussmenge besonders bevorzugt in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs variiert werden, um beispielsweise eine höhere Durchflussmenge bei einer geringeren Geschwindigkeit zu ermöglichen und eine geringere Durchflussmenge bei einer höheren Geschwindigkeit. So kann der Fahrkomfort erhöht werden, indem beispielsweise bei hohen Geschwindigkeiten geringe Änderungsraten bei der Höhenverstellung dazu führen, dass Schwingungen reduziert oder vermieden werden.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform weist das Modul einen PWM-Signal- Generator auf. Ein PWM-Signal-Generator ist ein Generator, der ein pulsweitenmoduliertes Signal (PWM-Signal) erzeugt. Der PWM-Signal- Generator dient zum Ansteuern zumindest des ersten Ventils mit dem PWM- Signal. In Abhängigkeit von der Pulsweite des PWM- Signals wird so die Durchflussmenge des Ventils gesteuert, wobei die Durchflussmenge von einem minimalen Wert, bei dem das erste Ventil dauernd gesperrt ist, bis zu einem maximalen Wert, bei dem das erste Ventil dauernd geöffnet ist, variiert werden kann .

Eine Ansteuerung des ersten Ventils, das in mehreren Stufen oder stufenlos zum Variieren der Durchflussmenge eingerichtet ist, ist mit einem PWM-Signal besonders einfach möglich, da so ein als elektropneumatisches Ventil ausgebildetes Ventil, das grundsätzlich nur zwischen einem vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Zustand schalten kann, zur Variation, insbesondere zur stufenlosen Variation, der Durchflussmenge verwendet werden kann. Auf ein speziell angepasstes Ventil zur Variation der Durchflussmenge, das beispielsweise mehr als zwei Schaltzustände aufweist, kann somit verzichtet werden.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform weist das Modul eine Fehlerdiagnoseeinrichtung auf, um eine Fehlerdiagnose des Moduls auszuführen. Die Fehlerdiagnose umfasst vorzugsweise das Detektieren eines Fehlers der Datenverbindung mit einer Steuereinrichtung und/oder das Detektieren eines Fehlers einer Datenverbindung mit dem oder den über die Sensorschnittstelle verbundenen Sensoren. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Fehlerdiagnose das Prüfen einer Ventilfunktionalität und/oder eine Funktion angeschlossener Sensoren. Im Falle eines mit der Fehlerdiagnose diagnostizierten Fehlers wird das Ventil oder werden alle Ventile des Moduls in einen vordefinierten Zustand gebracht. Es ist auch möglich, dass das Ventil oder alle Ventile des Moduls in der vor dem detektierten Fehler aufweisenden Position verbleiben. Insbesondere verbleiben somit alle Ventile des Moduls im Falle eines detektierten Fehlers in der Position, die das jeweilige Ventil vor dem detektierten Fehler aufgewiesen hat. Weiter ist es möglich, dass im Falle eines detektierten Fehlers das Ventil des Moduls geschlossen wird oder alle Ventile des Moduls geschlossen werden.

Eine Einsatzbereitschaft des Moduls ist daher nach Abschluss einer Fehlerdiagnose, bei der kein Fehler detektiert wurde, anzeigbar, wobei dieses Ergebnis vorzugsweise über die Datenschnittstelle an eine Steuereinrichtung übermittelbar ist. Im Falle, dass durch die Fehlerdiagnose ein Fehler detektiert wird, kann zumindest von einem definierten Zustand der Ventile ausgegangen werden. Dieser kann auch der letzte Zustand der Ventile vor dem Fehler sein.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung zum Empfangen von Druck-Sensorwerten von Drucksensoren über einen Bus von einem Modul für ein Luftfedersystem nach einer der vorgenannten Ausführungsformen. Insbesondere ist die Steuereinrichtung auch dazu eingerichtet, Sensorwerte, insbesondere Weg-Sensorwerte eines Wegsensors, über den Bus von dem Modul für ein Luftfedersystem nach einer der vorgenannten Ausführungsformen zu empfangen. Der Bus ist vorzugsweise ein CAN-Bus. Weiterhin dient die Steuereinrichtung zum Erzeugen und Aussenden von Steuerbefehlen für ein Ventil eines Moduls nach einer der vorgenannten Ausführungsformen.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Luftfedersystem mit einem oder mehreren Modulen nach einer der vorgenannten Ausführungsformen und vorzugsweise einer Steuereinrichtung nach einer der vorgenannten Ausführungsformen. Ferner umfasst das Luftfedersystem einen Wegsensor, der über die Sensorschnittstellen mit dem oder einem der Module verbunden ist, und eine Luftfeder, die mit einem Ventil des Moduls verbunden ist. Das Modul ist über eine Datenschnittstelle und einen Bus, insbesondere einen CAN-Bus, mit der Steuereinrichtung verbunden.

Zudem umfasst die Erfindung ein Fahrzeug mit dem Luftfedersystem gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen, wobei die Steuereinrichtung ein Steuergerät des Fahrzeugs, insbesondere ein Bremssteuergerät des Fahrzeugs ist. Insbesondere weist das Fahrzeug pro Achse eines der Module auf. Das Fahrzeug kann pro Achse zwei Wegsensoren und zwei Luftfedern aufweisen, die jeweils mit dem der Achse zugeordneten Modul verbunden sind.

Weiter betrifft die Erfindung einen Fahrzeuganhänger, der ein Luftfedersystem nach einer der vorgenannten Ausführungsformen aufweist. Der Fahrzeuganhänger weist mehrere Achsen auf, wobei jeder Achse vorzugsweise ein Modul zugeordnet ist und wobei der Fahrzeuganhänger ein Steuergerät aufweist. Das Steuergerät verwirklicht hier die Steuereinrichtung gemäß den vorgenannten Ausführungsformen. Das Steuergerät ist vorzugsweise ein Anhängerbremssteuergerät. Alternativ zur Ausbildung der Steuereinrichtung durch das Steuergerät weist der Fahrzeuganhänger eine Schnittstelle auf, um mit einem Zugfahrzeug verbunden zu werden, das ein als Steuereinrichtung gemäß den vorgenannten Ausführungsformen ausgebildetes Steuergerät aufweist.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Luftfedersystems nach einer der vorgenannten Ausführungsformen. Gemäß dem Verfahren werden zunächst Weg-Sensorwerte von einem Wegsensor, der über eine Sensorschnittstelle mit einem Modul verbunden ist, mittels einer Steuereinrichtung von dem Modul empfangen. Weiter werden Druck- Sensorwerte von einem Drucksensor des Moduls durch die Steuereinrichtung empfangen. Mit der Steuereinrichtung werden dann Steuerbefehle für ein Ventil des Moduls erzeugt und an das Modul ausgesendet.

Zudem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, das Instruktionen umfasst, die, wenn sie auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs oder eines Anhängerfahrzeugs ausgeführt werden, das Steuergerät als Steuereinrichtung ausbilden und das Steuergerät veranlassen, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich anhand der in den Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele. Hierbei zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Moduls für ein Luftfedersystem,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Luftfedersystems, Figur 3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Luftfedersystem,

Figur 4 eine schematische Darstellung eines Gespanns mit einem Luftfedersystem,

Figur 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Gespanns mit einem Luftfedersystem und

Figur 6 ein Ablaufdiagramm von Schritten eines Verfahrens zum Betreiben eines Luftfedersystems.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Moduls 10 für ein Luftfedersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Modul 10 umfasst eine Datenschnittstelle 12, die mit einem Bus, insbesondere einem CAN-Bus, verbindbar ist. Die Datenschnittstelle 12 ist mit einer Verarbeitungseinheit 14 verbunden, die mit weiteren Komponenten des Moduls 10 ebenfalls verbunden ist.

Die Verarbeitungseinheit 14 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit zwei Sensorschnittstellen 16 verbunden, mit denen Wegsensoren verbindbar sind. Ein Wegsensor, der über die Sensorschnittstelle 16 angeschlossen ist, liefert insbesondere Sensorwerte 17, die vorzugsweise Weg-Sensorwerten 15 entsprechen, und die einen Abstand, beispielsweise zwischen einer Radaufhängung und einem Chassis eines Fahrzeugs, umfassen. Die Sensorschnittstellen 16 dienen so zum Empfangen von Sensorwerten mit der Verarbeitungseinheit 14, wobei die Verarbeitungseinheit 14 diese Sensorwerte dann in ein Busprotokoll überführen kann, um diese Sensorwerte als Datenpaket oder dergleichen über die Schnittstelle 12 auszusenden.

Weiterhin ist die Verarbeitungseinheit mit drei Ventilen 18, 20, 22 verbunden. Die Verarbeitungseinheit 14 dient zum Ansteuern der Ventile 18, 20, 22, wenn über die Datenschnittstelle 12 ein Datenpaket empfangen wird, das ein Ansteuern eines oder mehrerer Ventile 18, 20, 22 verlangt. Die drei Ventile 18, 20, 22 sind als elektropneumatische Ventile 19, 21 , 23 ausgebildet.

Eines der Ventile 18, 20, 22, das im Weiteren als erstes Ventil 18 bezeichnet wird, ist als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet. Hierbei weist das erste Ventil 18 einen Eingang 24 auf, mit dem eine Druckquelle, insbesondere eine Druckluftquelle, verbindbar ist. Der Eingang 24 ist hierzu über eine Druckluftleitung 26 zu einer Außenseite 27 des Gehäuses 28 des Moduls 10 geführt und bildet hier einen Druckluftanschluss 30. Weiterhin ist ein Ausgang 32 am ersten Ventil 18 vorgesehen, der ebenfalls über eine Druckluftleitung 34 zur Außenseite 27 des Gehäuses 28 geführt ist. An der Außenseite 27 des Gehäuses 28 ist ein Schalldämpfer 36 am Ende der Druckluftleitung 34 angeordnet.

In der dargestellten Stellung, also des dargestellten Zustands oder Schaltzustands, des ersten Ventils 18 kann so über eine an den Druckluftanschluss 30 angeschlossene Druckquelle Luft mit einer Durchflussmenge 35 durch das erste Ventil 18 hindurch zu den Ventilen 20, 22 geführt werden. Das erste Ventil 18 weist hierzu in der dargestellten Stellung, nämlich der Durchlassstellung 33, einen Durchlassquerschnitt 37 auf.

Die Ventile 20, 22 sind in der dargestellten Stellung, nämlich der Schließstellung 39, geschlossen. Das Ventil 20 wird im Weiteren als zweites Ventil 20 bezeichnet und das Ventil 22 wird im Weiteren als drittes Ventil 22 bezeichnet. Werden die Ventile 20, 22 durch Ansteuerung mit der Verarbeitungseinheit 14 umgeschaltet, so kann die über das erste Ventil 18 bereitgestellte Druckluft durch eine Druckluftleitung 38, die von einem Ausgang 40 des ersten Ventils 18 zu Eingängen 42, 44 des zweiten Ventils 20 und des dritten Ventils 22 geführt wird, durch das zweite Ventil 20 sowie das dritte Ventil 22 hindurchfließen und an Ausgängen 45, 46 des Moduls 10 herausfließen. Das zweite Ventil 20 weist hierzu einen zweiten Durchlassquerschnitt 41 und das dritte Ventil 22 einen dritten Durchlassquerschnitt 43 auf. An den Ausgängen 45, 46 ist jeweils eine Luftfeder eines Luftfedersystems anschließbar. Weiter ist in einer Durchlassstellung des zweiten Ventils 20 und des dritten Ventils 22, die hier jeweils nicht dargestellt ist, durch Umschalten des ersten Ventils 18 in eine nicht dargestellte Ablassstellung des ersten Ventils 18 auch Druckluft durch das erste Ventil und durch die Druckluftleitung 34 aus den Luftfedern ablassbar. Hierzu ist der Schalldämpfer 36 vorgesehen, um die Geräuschentwicklung beim Entlüften der Luftfedern zu reduzieren. In der dargestellten Schließstellung 39 des zweiten Ventils 20 und des dritten Ventils 22 ist über in das Modul 10 integrierte Drucksensoren 48, 50 ein Luftdruck in den Luftfedern, die mit den Ausgängen 45, 46 verbindbar sind, messbar.

Ein mit diesen Drucksensoren 48, 50 erfasster Druck-Sensorwert 54 lässt sich über die Verarbeitungseinheit 14 , wie auch die bereits genannten Weg- Sensorwerte 15, in ein Datenprotokoll eines Bussystems umsetzen, um die Druck-Sensorwerte 54 über die Datenschnittstelle 12 auszugeben.

Das Modul 10 umfasst ferner eine Fehlerdiagnoseeinrichtung 51. Wird mit der Fehlerdiagnoseeinrichtung 51 ein Fehler des Moduls 10 festgestellt, so werden die Ventile 18, 20, 22 in eine vordefinierte Stellung 52, 53 geschaltet. Die vordefinierte Stellung 52, 53 entspricht vorzugsweise dem dargestellten geöffneten Zustand, also der Durchlassstellung 33, des ersten Ventils 18 und dem dargestellten geschlossenen Zustand, also der Schließstellung 39, des zweiten Ventils 20 und des dritten Ventils 22.

Die Verarbeitungseinheit 14 umfasst ferner einen Generator 53 zum Erzeugen eines pulsweitenmodulierten Signals 55, mit dem das erste Ventil 18 angesteuert wird. So kann die Durchflussmenge 35 eines Luftflusses durch das erste Ventil 18 variiert werden. Insbesondere beim Ablassen von Luft, kann so mit einer geringen Durchflussmenge 35 eine Geräuschentwicklung weiter reduziert werden. Gemäß einem weiteren aber hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann so auch auf den Schalldämpfer 36 verzichtet werden.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Luftfedersystems 60 mit dem in Figur 1 gezeigten Modul 10. Mit dem Modul 10 sind zwei Sensoren 61, die Wegsensoren 62 sind, über die Sensorschnittstellen 16 verbunden. Weiterhin ist eine Druckluftquelle 63 mit dem Druckluftanschluss 30 des Moduls 10 verbunden. Die Ausgänge 45, 46 sind jeweils über eine Druckluftleitung 67 mit einer Luftfeder 66 verbunden. Sensorwerte 17, die mit der Sensorschnittstelle 16 von den Wegsensoren 62 empfangen werden, können so über einen Bus 56 an die Steuereinrichtung 58 gesendet werden. Hierzu ist die Datenschnittstelle 12 mit dem Bus 56, der ein CAN-Bus 57 ist, verbunden. Weiter werden auch mit den Drucksensoren 48, 50, die hier nicht dargestellt sind, aufgenommene Druck-Sensorwerte 54 an die Steuereinrichtung 58 übertragen. Die Steuereinrichtung 58 überträgt über den Bus 56 an das Modul 10 Steuerbefehle 64, mit denen die Ventile 18, 20, 22 angesteuert werden.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 70 mit einer Steuereinrichtung 58 und zwei Modulen 10. Jedes der Module 10 ist einer der Achsen 72 des Fahrzeugs zugeordnet. Beide Module 10 weisen die Datenschnittstelle 12 auf und sind mit diesen über einen Bus 56 mit der Steuereinrichtung 58 verbunden. Weiterhin sind die Module 10 jeweils mit zwei Luftfedern 66 und zwei Wegsensoren 62 verbunden. Jeder der Wegsensoren 62 und jede der Luftfedern 66 ist einem Rad 74 des Fahrzeugs 70 zugeordnet.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Gespanns 80, das ein Fahrzeug 70, beispielsweise das Fahrzeug 70 aus Figur 3, aufweist. Das Fahrzeug 70 entspricht hier einem Zugfahrzeug 81 an dem ein Fahrzeuganhänger 82 angekuppelt ist. Das Fahrzeug 70 weist ein Bremssteuergerät 84 auf, das hier als Steuereinrichtung 58 dient. Die Steuereinrichtung 58 ist mit vier Modulen 10 verbunden, wobei jedes der Module 10 einer der Achsen 72 des Fahrzeugs 70 sowie des Fahrzeuganhängers 82 zugeordnet ist. Der Bus 56 zur Verbindung der Steuereinrichtung 58 mit den Modulen 10 ist hierzu über eine Kabelverbindung 86 zwischen dem Fahrzeug 70 und dem Fahrzeuganhänger 82 zum Fahrzeuganhänger 82 weitergeführt. Gemäß einer hier nicht dargestellten Variante der Erfindung ist statt der Kabelverbindung 86 eine Funkverbindung vorgesehen. Figur 5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel zum Ausführungsbeispiel der Figur 4. Figur 5 zeigt wiederum eine schematische Darstellung eines als Zugfahrzeug 81 ausgebildeten Fahrzeugs 70 sowie eine schematische Darstellung eines Fahrzeuganhängers 82, die gemeinsam als Gespann 80 bezeichnet werden können. Hier ist jedoch neben der Steuereinrichtung 58 des Zugfahrzeugs 81 eine weitere Steuereinrichtung 58 im Fahrzeuganhänger 82 vorgesehen, die die Module 10 des Fahrzeuganhängers 82 steuert und Sensorwerte 17 sowie Druck-Sensorwerte 54 von diesen empfängt. Die Steuereinrichtung 58 im Fahrzeuganhänger 82 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Anhängerbremssteuergerät 88.

Figur 6 zeigt ein Ablaufdiagramm der Schritte eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 89 zum Betreiben eines Luftfedersystems. In einem Schritt 90 werden Sensorwerte 17 von mindestens einem Wegsensor 62 und Druck- Sensorwerte 54 von einem Drucksensor 48, 50 durch eine Steuereinrichtung 58 von einem Modul 10 empfangen. Im Schritt 92 werden in der Steuereinrichtung 58 Steuerbefehle für ein Ventil 18, 20, 22 erzeugt. Im Schritt 94 werden dann die Steuerbefehle an das Modul 10 ausgesendet.

Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)

10 Modul 12 Datenschnittstelle

14 Verarbeitungseinheit

15 Weg-Sensorwerte

16 Sensorschnittstellen

17 Sensorwerte

18 Ventil

19 elektropneumatisches Ventil

20 Ventil

21 elektropneumatisches Ventil

22 Ventil

23 elektropneumatisches Ventil

24 Eingang

26 Druckluftleitung

27 Außenseite

28 Gehäuse

30 Druckluftanschluss

32 Ausgang

33 Durchlassstellung

34 Druckluftleitung

35 Durchflussmenge

36 Schalldämpfer

37 erster Durchlassquerschnitt Druckluftleitung

Schließstellung

Ausgang zweiter Durchlassquerschnitt Eingang dritter Durchlassquerschnitt

Eingang

Ausgang

Drucksensor

Fehlerdiagnoseeinrichtung vordefinierte Stellung vordefinierte Stellung Druck-Sensorwert pulsweitenmoduliertes Signal Bus

CAN-Bus

Steuereinrichtung

Luftfedersystem

Sensor

Wegsensor

Druckluftquelle

Steuerbefehle Luftfedern Druckluftleitung

Fahrzeug

Achsen

Rad

Gespann

Zugfahrzeug

Fahrzeuganhänger

Bremssteuergerät

Kabelverbindung

Anhängerbremssteuergerät

Verfahren

Schritt

Schritt Schritt

Claims

Patentansprüche

1. Modul (10) für ein Luftfedersystem (60) eines Fahrzeugs (70, 82), wobei das Modul (10) Folgendes aufweist: eine Sensorschnittstelle (16) zum Verbinden mit einem Sensor (61), insbesondere einem Wegsensor (62), wobei die Sensorschnittstelle (16) dazu eingerichtet ist, Sensorwerte (17) von dem Sensor (61) zu empfangen ein Ventil (18, 20, 22), insbesondere ein elektropneumatisches Ventil (19, 21 , 23), und eine Datenschnittstelle (12), insbesondere eine Datenschnittstelle (12) zum Verbinden mit einem Bus (56), insbesondere einem CAN-Bus (57), wobei die Datenschnittstelle (12) dazu eingerichtet ist, über die Sensorschnittstelle (16) empfangene Sensorwerte (17) an eine Steuereinrichtung (58) auszusenden und von der Steuereinrichtung (58) Steuerbefehle (64) zum Steuern des Ventils (18, 20, 22) zu empfangen.

2. Modul (10) nach Anspruch 1, wobei das Modul (10) einen Drucksensor (48, 50) zum Erfassen von Druck-Sensorwerten (54) einer mit dem Ventil (20, 22) verbundenen Druckluftleitung (67) aufweist und dazu eingerichtet ist, die Druck-Sensorwerte (54) über die Datenschnittstelle (12) an die Steuereinrichtung (58) auszusenden.

3. Modul (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Modul (10) genau drei Ventile (18, 20, 22) aufweist, wobei ein Eingang (24) eines ersten Ventils (18) der drei Ventile (18, 20, 22) mit einer Druckquelle (63) verbindbar und ein Ausgang (40) des ersten Ventils (18) mit jeweiligen Eingängen (42, 44) des zweiten Ventils (20) und des dritten Ventils (22) verbunden ist, wobei Ausgänge (44, 45) des zweiten Ventils (20) und des dritten Ventils (22) jeweils mit einer Luftfeder (66) des Luftfedersystems (60) verbindbar sind.

4. Modul (10) nach Anspruch 3, wobei das Modul (10) zwei Drucksensoren (48, 50) aufweist, die jeweils im Bereich der Ausgänge (44, 45) des zweiten Ventils (20) und des dritten Ventils (22) angeordnet sind und das Modul (10) dazu eingerichtet ist, Druck-Sensorwerte (54) der Drucksensoren (48, 50) über die Datenschnittstelle (12) an die Steuereinrichtung (58) auszusenden.

5. Modul (10) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das erste Ventil (18) ein 3/2- Wege-Ventil (18) ist und das zweite Ventil (20) und das dritte Ventil (22) jeweils ein 2/2-Wege-Ventil (20, 22) sind.

6. Modul (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das erste Ventil (18) einen ersten Durchlassquerschnitt (37) aufweist, das zweite Ventil (20) einen zweiten Durchlassquerschnitt (41) aufweist und das dritte Ventil (22) einen dritten Durchlassquerschnitt (43) aufweist, wobei der zweite Durchlassquerschnitt (41) und der dritte Durchlassquerschnitt (43) vorzugsweise im Wesentlichen gleich sind und wobei der erste Durchlassquerschnitt (37) mindestens der Summe aus dem zweiten Durchlassquerschnitt (41) und dem dritten Durchlassquerschnitt (43) entspricht.

7. Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Modul (10) dazu eingerichtet ist, das erste Ventil (18) in Abhängigkeit von dem Steuerbefehl (64) anzusteuern, um die Durchflussmenge (35) zumindest durch das erste Ventil (18) variabel zu steuern.

8. Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Modul (10) zum variablen Steuern der Durchflussmenge (35) zumindest durch das erste Ventil (18) einen PWM-Signal-Generator (53) zum Ansteuern zumindest des ersten Ventils (18) mit einem PWM-Signal (55) aufweist.

9. Modul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Modul (10) eine Fehlerdiagnoseeinrichtung (51) aufweist, wobei die Fehlerdiagnoseeinrichtung (51) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die Ventile (18, 20, 22) in einen vordefinierten Zustand (52, 53) zu schalten.

10. Steuereinrichtung (58) zum Empfangen von Druck-Sensorwerten (54) eines Drucksensors (48, 50), und insbesondere Sensorwerten (17), insbesondere eines Wegsensors (62), über einen Bus (56), insbesondere einen CAN-Bus (57), von mindestens einem Modul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und zum Erzeugen und Aussenden von Steuerbefehlen (64) für ein Ventil (18, 20, 22) eines Moduls (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

11. Luftfedersystem (60) mit einem Modul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, insbesondere mit einer Steuereinrichtung (58) nach Anspruch 10, sowie mit einer Luftfeder (66), die mit einem Ventil (20,22) des Moduls (10) verbunden ist, und einem Wegsensor (62), der mit dem Modul (10) über eine Sensorschnittstelle (16) verbunden ist, wobei das Modul (10) über eine Datenschnittstelle (12) und einen Bus (56), insbesondere einen CAN-Bus (57), mit der Steuereinrichtung (58) verbunden ist.

12. Fahrzeug (70, 82) mit einem Luftfedersystem (60) nach Anspruch 11 , wobei das Luftfedersystem insbesondere eine Steuereinrichtung (58) aufweist, bei der es sich um ein Steuergerät des Fahrzeugs (70,82), insbesondere ein Bremssteuergerät (84) des Fahrzeugs (70, 82), handelt und wobei das Fahrzeug (70, 82) insbesondere mehrere Achsen (72) aufweist, denen jeweils ein Modul (10) zugeordnet ist.

13. Fahrzeuganhänger (82) mit einem Luftfedersystem (60) nach Anspruch 11 , wobei der Fahrzeuganhänger (82) mehrere Achsen (72) aufweist und der Fahrzeuganhänger (82) ein Modul (10) aufweist, wobei der Fahrzeuganhänger (82) insbesondere ein Modul (10) pro Achse (72) aufweist, und wobei das Modul (10) des Fahrzeuganhängers (82) mit einer Steuereinrichtung (58) eines Zugfahrzeugs (81) des Fahrzeuganhängers (82) verbunden ist oder der Fahrzeuganhänger (82) eine eigene Steuereinrichtung (58) des Fahrzeuganhängers (82) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (58) des Fahrzeuganhängers (82) insbesondere ein Anhängerbremssteuergerät (88) ist, mit der das Modul (10) verbunden ist.

14. Verfahren (89) zum Betreiben eines Luftfedersystems (60) nach Anspruch 11 , mit den folgenden Schritten: Empfangen (90) von Weg-Sensorwerten (15) eines Wegsensors (62) und Druck-Sensorwerten (54) eines Drucksensors (48, 50) von einem Modul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durch eine Steuereinrichtung (58), insbesondere einer Steuereinrichtung (58) nach Anspruch 10,

Erzeugen (92) von Steuerbefehlen (64) für ein Ventil (18, 20, 22) eines Moduls (10) und

Aussenden (94) der Steuerbefehle (64) an das Modul (10).

15. Computerprogrammprodukt, das Instruktionen umfasst, die, wenn sie auf einem Steuergerät (84, 88) eines Fahrzeugs (70) oder eines Fahrzeuganhängers (82) ausgeführt werden, das Steuergerät (84, 88) als Steuereinrichtung (58), insbesondere als Steuereinrichtung nach Anspruch 10, ausbilden und das Steuergerät (84, 88) veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach Anspruch 14 auszuführen.