DE102019201444B4

DE102019201444B4 - Verfahren zum Betreiben einer Luftfederungsanlage und eine Luftfederungsanlage

Info

Publication number: DE102019201444B4
Application number: DE102019201444.5A
Authority: DE
Inventors: Volkan Sirke; Stefan Mölle
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2021-09-09
Anticipated expiration: 2039-02-06
Also published as: DE102019201444A1; CN111516450B; US20200247210A1; CN111516450A; US11524546B2

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer elektronisch regelbaren Luftfederungsanlage (1) eines Kraftfahrzeugs umfassend:- eine Vielzahl an Luftfedern (5, 6, 7, 8), mittels welchen eine Niveaulage des Kraftfahrzeugs durch Zu- und Abfuhr von Druckluft veränderlich ist, wobei zumindest zwei der Luftfedern (5, 6) einer ersten Achse (A) des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind und wobei zwei weitere Luftfedern (7, 8) einer zweiten Achse (B) des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind, wobei jeder Luftfeder (5, 6, 7, 8) ein Luftfederventil (21, 22, 23, 24) vorgeschaltet ist,- eine Druckluftversorgungseinheit (2, 3), welche die Druckluft durch Ansaugung von Umgebungsluft oder Verdichtung von Systemluft bereitstellt,- einen Hauptspeicher (11) und einen Zusatzspeicher (12), welche dafür eingerichtet sind die Systemluft zu bevorraten, wobei die Luftfedern (5, 6) der ersten Achse (A) über einen ersten Druckluftpfad (34c, 34d, 34, 34b, 32a, 32, 31, 31a, 33a) mit dem Hauptspeicher (11) verbunden sind und in diesem Druckluftpfad (34c, 34d, 34, 34b, 32a, 32, 31, 31a, 33a) ein erstes und ein weiteres Umschaltventil (17; 19) vorgesehen sind, wobei die Luftfedern (7, 8) der zweiten Achse (B) über einen zweiten Druckluftpfad (35b, 35c, 35, 35a) mit dem Zusatzspeicher (12) verbunden sind und in diesem Druckluftpfad (35b, 35c, 35, 35a) ein Zusatzspeicherventil (26) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckluftpfad (35b, 35c, 35, 35a) über einen dritten Druckluftpfad (34, 35), in welchem ein Verbindungsventil (25) vorgesehen ist, mit dem ersten Druckluftpfad (34c, 34d, 34, 34b, 32a, 32, 31, 31a, 33a) verbunden ist, wobei zur gleichzeitigen Verstellung der Niveaulage des Fahrzeugs an beiden Achsen (A, B) die Luftfederventile (21, 22, 23, 24), sowie das erste und das weitere Umschaltventil (17; 19) und das Zusatzspeicherventil (26) geöffnet werden, während das Verbindungsventil (25) geschlossen gehalten wird, wobei aufgrund einer Druckdifferenz der Druckluft in den Luftfedern (7, 8) der zweiten Achse (B) und dem Zusatzspeicher (12) ein Druckausgleich über den zweiten Druckluftpfad (35b, 35c, 35, 35a) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Luftfederungsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Luftfederungsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.
Elektronisch geregelte Luftfederungsanlagen zur Niveauregelung eines Personenkraftwagens sind seit längerem bekannt. Die Hauptkomponenten der Luftfederungsanlage sind verstellbare Luftfedern, welche den Fahrzeugaufbau abfedern und eine Luftversorgungseinrichtung, welche Druckluft bereitstellt. Diese beiden Komponenten sind über pneumatische Leitungen miteinander verbunden. Zudem sind verschiedenste Sensoren, wie Höhen- und Drucksensoren und ein Steuergerät, welches als Regelungs- und Auswerteeinrichtung funktionsfähig ist, vorgesehen. In den pneumatischen Leitungen sind verschiedenste Schaltventile vorgesehen, welche mittels des Steuergeräts angesteuert werden und verschiedene Schaltzustände (offen/geschlossen) einnehmen. Es versteht sich, dass die Sensoren und die Schaltventile über elektrische Leitungen mit dem Steuergerät verbunden sind.
Die Luftfederungsanlage ermöglicht es den Fahrzeugaufbau aktiv in seiner Höhe/Niveau gegenüber einer Fahrzeugachse zu regeln. Je nach Anforderung werden durch Schalten bestimmter Ventile die Luftfedern befüllt oder entleert, um eine Verstellung des Fahrzeugniveaus vorzunehmen. So kann nach dem Beladen des Fahrzeugs ein Niveauausgleich durchgeführt werden oder es kann bspw. während der Fahrt das Fahrzeug abgesenkt werden, um Kraftstoff einzusparen.
Es besteht zunehmend der Wunsch den Fahrzeuginsassen das Ein- und Aussteigen zu erleichtern. Das kann insbesondere bei einer hohen Normallage des Fahrzeugaufbaus notwendig sein, damit die Fahrzeuginsassen einfacher einsteigen können. Daher bedarf es eines Absenkens des Fahrzeugs im Stand.
In einem geschlossenen Luftversorgungssystem erfolgt die Abregelung des Fahrzeugs durch ein Ablassen der Druckluft aus den Luftfedern in einen Druckspeicher. Bei einer achsweisen Abregelung wird zunächst Druckluft aus den Luftfedern einer Achse in den Druckspeicher abgelassen und anschließend erfolgt ein Ablassen der Druckluft aus den Luftfedern der anderen Achse in den gleich Druckspeicher. Aufgrund der Druckdifferenzen von Luftfedern zu Druckspeicher und der damit verbundenen Förderleistung, ergibt sich eine geringe Regelgeschwindigkeit. Das achsweise Abregeln verursacht zudem ein Wippen des Fahrzeugaufbaus, welches es zu vermeiden gilt, da es mit einer geringen Regelgeschwindigkeit verbunden ist.
Aus der EP 1 243 447 A2 ist eine geschlossene Niveauregelanlage bekannt, welche Luft mit Hilfe eines Kompressors aus der Atmosphäre/Umgebung ansaugt und in einen Druckspeicher oder in die Luftfedern überführt. In einer besonderen Ausführungsform umfasst diese Niveauregelanlage eine Vielzahl an Druckspeichern. So ist ein Hauptspeicher vorgesehen und zudem ist jeder Achse ein Zusatzspeicher zugewiesen. In einer Druckluftleitung ausgehend vom Kompressor in Richtung eines Zusatzspeichers ist ein Rückschlagventil zum Sperren vorgesehen. Des Weiteren sind den Luftfedern einer Achse Schaltventile vorgeschaltet, sodass diese über eine weitere Druckluftleitung mit verdichteter Luft ausgehend vom Kompressor oder mit Druckluft aus dem Zusatzspeicher der gleichen Achse befüllbar sind. Um Druckluft aus den Luftfedern einer Achse in den Zusatzspeicher der gleichen Achse zu überführen ist eine weitere Leitung mit weiteren Schaltventilen zwischen den Luftfedern und dem Zusatzspeicher vorgesehen. Zwar ist diese Leitung kurz ausgebildet, sodass ein rasches Absenken des Fahrzeugs ermöglicht wird, allerdings ist der Gesamtaufbau mit einem Hauptspeicher und zwei Zusatzspeichern überdimensioniert und durch die jeweilige Zu- und Ablassleitung der Zusatzspeicher in unnötiger Weise verkompliziert.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung einen gleichmäßigen Regelvorgang eines Fahrzeugaufbaus zu ermöglichen und eine vereinfachte Luftfederungsanlage mit zwei Druckspeichern bereitzustellen.
Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs und des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs gelöst.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektronisch regelbaren Luftfederungsanlage eines Kraftfahrzeugs umfassend:

- eine Vielzahl an Luftfedern mittels welchen eine Niveaulage des Kraftfahrzeugs durch Zu- und Abfuhr von Druckluft veränderlich ist, wobei zumindest zwei der Luftfedern einer ersten Achse des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind und wobei zwei weitere Luftfedern einer zweiten Achse des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind, wobei jeder Luftfeder ein vorgeschaltet ist,
- eine Druckluftversorgungseinheit, welche die Druckluft durch Ansaugung von Umgebungsluft oder Verdichtung von Systemluft bereitstellt,
- einen Hauptspeicher und einen Zusatzspeicher, welche dafür eingerichtet sind die Systemluft zu bevorraten,

Vorzugsweise erfolgt zeitgleich aufgrund einer Druckdifferenz der Druckluft zwischen den Luftfedern der ersten Achse und dem Hauptspeicher ebenfalls ein Druckausgleich bzw. Druckaustausch der Druckluft über den ersten Druckluftpfad.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass jeweils ein Druckluftpfad von den Luftfedern einer Achse zu einem dieser Achse zugewiesenen Speicher führt. Dabei ist es wesentlich, dass der Druckluftpfad der einen Achse von dem Druckluftpfad der anderen Achse pneumatisch getrennt gehalten wird. Dadurch wird es ermöglicht, dass die Luftfedern der ersten Achse nur mit dem Hauptspeicher und die Luftfedern der zweiten Achse nur mit dem Zusatzspeicher in Verbindung stehen.
Bei entsprechender Druckdifferenz der verbundenen Kammern (Luftfedern und Speicher) nährt sich der Druck in den Kammern an bzw. gleicht sich aus. Durch das gleichzeitige Öffnen der Druckluftpfade erfolgt eine zeitgleiche Verstellung der Niveaulage an beiden Achsen des Fahrzeugs. An jeder Achse erfolgt für sich genommen ein Regelvorgang, welcher zu einer Verstellung der Niveaulage des Fahrzeugaufbaus an dieser Achse führt. Dadurch, dass aber an beiden Achsen simultan ein Druckausgleich stattfindet, erfolgt eine gleichmäßige Verstellung der Niveaulage des Fahrzeugaufbaus an beiden Achsen. In Vorteilhafterweise wird die Regelgeschwindigkeit, welche für die angestrebte Zielniveaulange gebraucht wird, erheblich erhöht. Zugleich verstellt sich der Fahrzeugaufbau an beiden Achsen parallel.
Ein Druckluftpfad ist die pneumatische Verbindung einer Komponente der Luftfederungsanlage zu einer anderen Komponente dieser Luftfederungsanlage. Dabei kann ein Druckluftpfad durch eine einzelne Druckluftleitung realisiert sein oder auch aus mehreren hintereinander geschalteten Druckluftleitungen bestehen. In diesem Fall befinden sich dann ein oder mehrere Schaltventile in einem Druckluftpfad. Zudem stellt eine Druckluftleitung die direkte pneumatische Verbindung von einer Komponente zu einer anderen Komponente der Luftfederungsanlage dar, wobei eine Druckluftleitung mehrere Leitungsabschnitte umfassen kann, welche zu verteilt angeordneten Komponenten abzweigt.
Um die Niveaulage zeitgleich abzusenken bedarf zumindest es eines Drucks, welcher in dem Zusatzspeicher kleiner ist als in den Luftfedern der zweiten Achse. Der Druck in dem Hauptspeicher kann gleich, kleiner oder größer sein als der Druck in den Luftfedern. Wenn der Druck in dem Hauptspeicher kleiner ist als in den Luftfedern, erfolgt ein Überströmen der Druckluft unter Ausschluss der Druckluftversorgungseinheit. Sofern der Druck im Hauptspeicher allerdings größer ist als in den Luftfedern, muss die Druckluftversorgungseinheit betrieben werden, um den Druckspeicher aufzufüllen. So erfolgt ein simultaner Abregelvorgang an beiden Achsen des Fahrzeugs, wobei sich der Fahrzeugaufbau gleichmäßig an beiden Achsen absenkt, wodurch ein Wippen vermieden wird.
Dies gilt in äquivalenter Weise auch um die Niveaulage an beiden Achsen zeitgleich abzusenken. Es bedarf lediglich eines Drucks welcher in dem Zusatzspeicher kleiner ist als in den Luftfedern der zweiten Achse. Der Differenzdruck zwischen Hauptspeicher und Luftfedern der ersten Achse. Es erfolgt ein simultaner Aufregelvorgang an beiden Achsen des Fahrzeugs, wobei der Fahrzeugaufbau an beiden Achsen gleichmäßig ohne zu schaukeln angehoben wird.
Bevorzugt wird eine Druckdifferenz von dem Hauptspeicher gegenüber den Luftfedern der ersten Achse oder von dem Zusatzspeicher gegenüber den Luftfedern der zweiten Achse dadurch aufgebaut, dass in einem vorherigen Regelvorgang die Systemluft durch die Druckluftversorgungseinrichtung verdichtet wird und bspw. in den Hauptspeicher gefördert wird, sodass in dem Hauptspeicher ein höheres Druckniveau gegenüber den Luftfedern der ersten Achse vorliegt. Dies gilt in gleicher Weise für den Zusatzspeicher. Ebenso kann durch einen vorherigen Regelvorgang der Druck in den Luftfedern auf ein höheres Druckniveau gegenüber ihren jeweiligen Speichern gebracht werden. Es kann aber auch sein, dass eine ausreichende Druckdifferenz bereits vorliegt, weil in einem vorherigen Regelvorgang der Fahrzeugaufbau bereits in seiner Niveaulage bspw. angehoben worden ist, sodass in den Luftfedern ein höherer Druck vorliegt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Verstellung der Niveaulage des Fahrzeugs an der ersten Achse die Druckluftversorgungseinheit eingeschaltet, welche sich in dem ersten Druckluftpfad befindet. Sobald sich der Druck zwischen den Luftfedern der ersten Achse und dem Hauptspeicher teilweise angleicht, nimmt die Regelgeschwindigkeit ab. Um diese zu beschleunigen, ist es hilfreich die Druckluftversorgungseinheit einzuschalten, sodass der Ausgleichvorgang beschleunigt wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Verstellung der Niveaulage des Fahrzeugs an beiden Achsen durch ein Verschließen der Luftfederventile, sowie des ersten und des zweiten Umschaltventils und des Zusatzspeicherventils beendet. Durch Verschließen dieser Ventile bzw. des ersten und des zweiten Druckluftpfads wird die Verstellung der Niveaulage beendet. Dies kann auch vorzeitig erfolgen, d.h. bevor es zu einem vollständigen Druckausgleich der Kammer des ersten und des zweiten Druckluftpfads gekommen ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird mittels eines Drucksensors der Druck in dem Hauptspeicher oder in dem Zusatzspeicher oder in den Luftfedern ermittelt. Dies dient dazu die Druckdifferenz von den Luftfedern gegenüber dem zugeordneten Speicher zu bestimmen, um die Möglichkeit zum Regeln und die damit verbundene Geschwindigkeit durch das Steuergerät bestimmen und berechnen zu können.
Erfindungsgemäß wird zudem eine Luftfederungsanlage eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt umfassend:

- eine Vielzahl an Luftfedern, mittels welchen eine Niveaulage des Kraftfahrzeugs durch Zu- und Abfuhr von Druckluft veränderlich ist, wobei zumindest zwei der Luftfedern einer ersten Achse des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind, und zumindest zwei weitere Luftfedern einer zweiten Achse des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind, wobei jeder Luftfeder ein Luftfederventil vorgeschaltet ist,
- eine Druckluftversorgungseinheit, welche die Druckluft durch Ansaugung von Umgebungsluft oder Verdichtung von Systemluft bereitstellt,
- einen Hauptspeicher und einen Zusatzspeicher, welche dafür eingerichtet sind die Systemluft zu bevorraten,

Gemäß dieser pneumatischen Schaltung der Luftfederungsanlage stellen die vier Umschaltventile eine Umschaltventileinrichtung dar, mittels welcher die Ein- und Ausgangsseite der Druckluftversorgungseinheit mit den Luftfedern und dem Hauptspeicher verbunden werden. Die Ausgestaltung der Umschaltventileinrichtung mit vier 2/2-Wegeventilen ermöglicht es, verschiedenste Druckluftpfade zwischen den Luftfedern, der Druckluftversorgungseinheit und dem Hauptspeicher zu etablieren, um etwaige Regelvorgänge vorzunehmen. Insbesondere steht der Hauptspeicher für Regelvorgänge bzw. einen Austausch von Druckluft mit den Luftfedern der ersten Achse zur Verfügung. Der entsprechende Druckluftpfad wird durch ein Öffnen des ersten und des dritten Umschaltventils freigegeben.
Bevorzugt sind zumindest die vier Umschaltventile und die Luftfederventile der Luftfedern der ersten Achse zu einem ersten Ventilblock baulich zusam mengefasst.
Zudem ist bei dieser Luftfederungsanlage ein zweiter Ventilblock vorgesehen, wobei zumindest die Luftfederventile der zweiten Achse und das Zusatzspeicherventil des Zusatzspeichers baulich zusammengefasst sind.
Der erste und der zweite Ventilblock werden durch eine Verbindungsleitung pneumatisch miteinander verbunden, wobei in dieser Leitung ein Schaltventil als 2/2-Wegeventil vorgesehen ist. Über diese Verbindungsleitung ist es möglich den Zusatzspeicher und die Luftfedern der zweiten Achse mit verdichteter Systemluft zu versorgen.
Dadurch, dass die Luftfedern der zweiten Achse und der Zusatzspeicher an dem zweiten Ventilblock angeschlossen sind, können diese durch ein Schließen der Verbindungsleitung vom restlichen System abgetrennt werden. Infolgedessen kann ein direkter Druckluftpfad zwischen den Luftfedern der zweiten Achse und dem Zusatzspeicher geöffnet werden, wobei keine Druckverbindung zum restlichen System besteht. Dadurch steht der Zusatzspeicher für die Luftfedern der zweiten Achse zu Verfügung.
Durch gleichzeitiges Öffnen aller Luftfederventile, sowie des ersten und des dritten Umschaltventils, des Zusatzspeicherventils, wobei das Verbindungsventil verschlossen ist, ermöglicht dieser Schaltplan den Austausch von Druckluft der Luftfedern je einer Achse mit dem zugehörigen Speicher. Bei entsprechend hohen Druckdifferenzen zwischen Luftfedern und Speicher erfolgt ein Überströmen der Druckluft aus der Kammer mit dem höheren Druckniveau in die Kammer mit dem niedrigeren Druckniveau. Der Austausch von Druckluft findet solange statt, bis sich das Druckniveau an- bzw. ausgeglichen hat. Zudem kann der Austauschvorgang vorzeitig durch ein Verschließen des entsprechenden Druckluftpfads beendet werden.
Der Ausgleich des Druckniveaus der über einen Druckluftpfad verbundenen Kammern bewirkt eine Niveauverstellung des Fahrzeugaufbaus. Dadurch, dass die Luftfedern einer Achse jeweils über einen eigenen Speicher verfügen, erfolgt der Regelvorgang an beiden Achsen simultan. Dies führt zu seiner signifikanten Steigerung der Regelgeschwindigkeit und unterbindet ein Wippen des Fahrzeugaufbaus bei einer Niveauverstellung.
Bevorzugt befindet sich zusätzlich das zweite Umschaltventil in einer geöffneten Schaltstellung. Es ist vorteilhaft, das zweite Umschaltventil ebenfalls in die geöffnete Schaltstellung zu überführen, damit ein ausgeglichener Druck an den Kolben der Druckluftversorgungseinheit anliegt. Sofern sich die Kolben der Druckluftversorgungseinheit im druckausgeglichenen Zustand befinden, ist ein sicheres Anlaufen ermöglicht und zugleich wird weniger Leistung verbraucht.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine sechste Druckluftleitung mit einem zweiten Verbindungsventil vorgesehen, wobei die sechste Druckluftleitung zum einen mit der vierten Druckluftleitung und zum anderen mit der fünften Druckluftleitung angekoppelt ist. Eine weitere Verbindungsleitung, welche den zweiten Ventilblock mit dem ersten Ventilblock verbindet, erhöht die Fördermenge und damit die Regelgeschwindigkeit, wenn bspw. die Luftfedern der zweiten Achse mit Systemluft befüllt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an der vierten Druckluftleitung ein Drucksensor vorgesehen. Um die Drücke in den Luftfedern und den Speichern bestimmen zu können, ist an zentraler Position der Drucksensor vorgesehen. Bei entsprechender Ventilschaltung können die einzeln vorliegenden Druckniveaus bestimmt werden, sodass bspw. festgestellt werden kann, wie groß die Druckdifferenz zwischen den Luftfedern der zweiten Achse und dem Zusatzspeicher ist.
Bevorzugt umfasst die Luftfederungsanlage ein Steuergerät, mittels welchem die Schaltventile elektronisch ansteuerbar sind.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Figuren.
Es zeigen

1 ein erstes Pneumatikschaltbild einer beispielsgemäßen Luftfederungsanlage im Ausgangszustand, und
2 ein zweites Pneumatikschaltbild der beispielsgemäßen Luftfederungsanlage im Regelzustand.

Die 1 zeigt ein erstes Pneumatikschaltbild einer beispielsgemäßen elektronisch regelbaren Luftfederungsanlage 1, welche im geschlossenen Luftversorgungsbetrieb arbeitet. Diese umfasst einen Kompressor 3, welcher durch einen Elektromotor 2 angetrieben wird und in Form eines Doppelkolbenkompressors ausgestaltet ist, mehrere Luftfedern 5 bis 8, wobei die Luftfedern 5 und 6 einer ersten Achse A des Fahrzeugs zugeordnet sind (z.B. die Hinterachse) und wobei die Luftfedern 7 und 8 einer zweite Achse B des Fahrzeugs zugeordnet sind (bspw. die Vorderachse). Dabei sind jeder Luftfeder 5 bis 8 ein Luftfederventil 21 bis 24 vorgeschaltet.
Zudem umfasst Luftfederungsanlage 1 einen Trockner 4, welcher zur Trocknung der durch Kompressor 3 aus der Umgebung angesaugten eingerichtet ist und eine dem Trockner 4 nachgeschaltetes Drossel-Rückschlagventil 13. Um die angesaugte Luft als System in Luftfederungsanlage 1 zu bevorraten, ist ein Hauptspeicher 11 vorgesehen. Weiterhin ist eine Umschaltventileinrichtung vorgesehen, welche Kompressor 3, Hauptspeicher 11 und Luftfedern 5 bis 8 untereinander verbindet. Diese Umschaltventileinrichtung ist aus vier Umschaltventilen 17 bis 20 ausgebildet, welche als elektronisch steuerbare 2/2-Wegeventile realisiert sind.
Um komprimierte Systemluft bereitzustellen, saugt Kompressor 3 über einen Einlass 9 Luft aus der Atmosphäre an. Über einen Auslass 10, welcher durch ein schaltbares Ablassventil 16 verschließbar ist, kann Systemluft aus Luftfederungsanalage 1 abgelassen werden. Den Kompressorausgang und - eingang überbrückend ist ein Leistungsbegrenzventil 14 vorgesehen.
Ausgangsseitig des Kompressors 3 führt eine erste Druckluftleitung 31 bis zu einem ersten Umschaltventil 17 und zu einem zweiten Umschaltventil 18. Diese erste Druckluftleitung 31 umfasst einen Leitungsabschnitt 31a zum ersten Umschaltventil 17 und einen weiteren Leitungsabschnitt 31b zum zweiten Umschaltventil 18.
Eingangsseitig des Kompressors 3 führt eine zweite Druckluftleitung 32 zu einem dritten Umschaltventil 19 und zu einem vierten Umschaltventil 20, während ein erster Leitungsabschnitt 32 zum dritten Umschaltventil 19 und ein weiter Leitungsabschnitt 32b zum vierten Umschaltventil 20 führt.
Vom Hauptspeicher 11 ist führt eine dritte Druckluftleitung 33 mit einem ersten Leitungsabschnitt 33a zu dem ersten Umschaltventil 17 über und mit einem weiteren Leitungsabschnitt 33b zu dem vierten Umschaltventil 20.
Beispielsgemäß ist ein Zusatzspeicher 12 vorgesehen, welcher den Luftfedern 7, 8 der zweiten Achse B zugeordnet ist. Um Zusatzspeicher 12 und Luftfedern 7, 8 mit der Umschaltventileinrichtung zu verbinden ist ein erstes Verbindungsventil 25 vorgesehen.
Erstes Verbindungsventil 25 ist einerseits über eine vierte Druckluftleitung 34 mit dem zweiten Umschaltventil 18 durch einen ersten Leitungsabschnitt 34a und mit dem dritten Umschaltventil 19 durch einen weiteren Leitungsabschnitt 34b verbunden. Anderseits ist Verbindungsventil 25 über eine fünfte Druckluftleitung 35 mit einem dem Zusatzspeicher 12 vorgeschalteten Zusatzspeicherventil 26 mit einem ersten Leitungsabschnitt 35a verbunden und zudem führen weitere Leitungsabschnitte 35b und 35c von der fünften Druckluftleitung 35 zu den Luftfederventilen 23 und 24 der Luftfedern 7 und 8.
Des Weiteren führen von der vierten Druckluftleitung 34 Leitungsabschnitte 34c und 34d zu den Luftfedern 21 und 22.
Alternativ und schraffiert dargestellt kann eine weitere Verbindungsleitung 36 vorgesehen werden, welche einerseits mit der vierten Druckluftleitung 34 und anderseits mit der fünften Druckluftleitung 35 angekoppelt ist. In dieser sechsten Druckluftleitung 36 ist ein zweites Verbindungsventil 27 vorgesehen. Diese zweite Verbindungsleitung erhöht die Fördergeschwindigkeit und das Fördervolumen.
Zumindest die Umschaltventileinrichtung aus den Ventilen 17 bis 20, das erste Verbindungsventil 25 und die Luftfederventile 21, 22 sind als bauliche Einheit zu einem ersten Ventilblock 28 zusammengefasst.
Die Luftfederventile 23, 24 und das Zusatzspeicherventil 26 werden als bauliche Einheit zu einem zweiten Ventilblock 29 zusammengefasst, welcher über die Verbindungsleitung 35 mit dem ersten Ventilblock 28 verbunden ist.
In der Figur nicht gezeigt, aber selbstredend zu der elektronisch geregelten Luftfederungsanlage gehöhrend, ist ein Steuergerät vorgesehen, mittels welchem die Schaltventile je nach Anforderung angesteuert werden.
Nachfolgend wird kurz auf den Regelvorgang zum Befüllen und Anheben des Fahrzeugaufbaus mittels Luftfederungsanlage 1 eingegangen.
Der geschlossene Luftversorgungsbetrieb zeichnet sich dadurch aus, dass die Druckluft zwischen Hauptdruckspeicher 11 und Luftfedern 5 bis 8 hin und her verschoben wird. Hierzu saugt Kompressor 3 über Einlass 9 zunächst Luft aus der Atmosphäre an und befüllt Hauptspeicher 11 mit der verdichteten Druckluft. Dies erfolgt über die erste und die dritte Druckluftleitung 31, 33. Dazu wird der Elektromotor 2 des Kompressors 3 von dem Steuergerät angesteuert und zumindest das erste Umschaltventil 17 in eine geöffnete Schaltstellung überführt.
Um nun Druckluft in die Luftfedern 5 bis 8 zu überführen, damit diese den Fahrzeugaufbau anheben und damit eine Niveauverstellung bewirken, wird die verdichtete Systemluft aus dem Hauptspeicher 11 unter Zuhilfenahme des Kompressors 3 in die Luftfedern 5 bis 8 überführt. Dafür werden die dritte und die zweite Druckluftleitung 33, 32 verwendet, wobei das vierte Umschaltventil 20 geöffnet wird, sodass Kompressor 3 mit Systemluft aus Hauptspeicher 11 versorgt wird. Diese System luft wird anschließend verdichtet und über erste Druckluftleitung 31 zum geöffneten zweiten Umschaltventil 18 geführt, sodass die verdichtete Systemluft über die vierte Druckluftleitung 34 je nach Schaltstellung der Luftfederventile 21 bis 24 in die Luftfedern 5 bis 8 überströmt. Damit die Luftfedern 7 und 8 befüllt werden können, muss die Verbindungsleitung 35 mittels des ersten Verbindungsventils 25 geöffnet sein. Bei diesem Regelvorgang verbleiben das erste und das dritte Umschaltventil 17, 19 verschlossen.
Die 2 zeigt die beispielsgemäße Luftfederungsanlage 1 mit geöffneten Luftfederventilen 21 bis 24, um einen Regelvorgang des Fahrzeugaufbaus zu bewerkstelligen.
Zunächst werden von dem Steuergerät das erste und zweite Luftfederventil 21, 22 bestromt, sodass sich diese öffnen. Zugleich wird das dritte Umschaltventil 19 geöffnet, um die Luftfedern 5, 6 mit dem Kompressoreingang zu verbinden und auch das erste Umschaltventil 17 wird geöffnet, um die Druckluft aus den Luftfedern 5, 6 mittels Kompressor 3 zu verdichten und dem Hauptspeicher 11 zuzuführen. Mit dieser Schaltstellung und bei einer ausreichenden Druckdifferenz von Luftfedern 5, 6 zu Hauptspeicher 11 erfolgt zumindest ein teilweises Entleeren der Luftfedern 5, 6 und damit ein Absenken der Achse A. Hierfür bedarf es eines höheren Drucks in den Luftfedern 5, 6. Der Abregelvorgang erfolgt solange, bis sich ein Druckausgleich zwischen Luftfedern 5, 6 und Hauptspeicher 11 eingestellt hat. Das zweite und vierte Umschaltventil 18 und 20 verbleiben in dieser Schaltstellung geschlossen.
Alternativ kann der Druckausgleich bzw. der Luftaustausch der Luftfedern 5, 6 und Hauptspeicher 11 in dieser Schaltstellung auch ohne Kompressorlauf erfolgen. Hierbei überströmt die Druckluft in gleicher Weise über die vierte und die zweite Druckluftleitung 34, 32 in den Kompressor 3 und über die erste Druckluftleitung 31 aus dem Kompressor 3 heraus ohne verdichtet worden zu sein in Hauptspeicher 11.
Sobald sich der Druck in den Luftfedern 5, 6 und in dem Hauptspeicher 11 angleicht, kann dieser Regelvorgang aber durch Hinzuschalten des Kompressors 3 unterstützt werden, sodass die Regelzeit beschleunigt wird. Um den Kompressoranlauf zu unterstützen, ist es sinnvoll in dem Kompressor 3 für einen Druckausgleich zu sorgen, D.h. bei annährend gleichem Druck unter- und oberhalb der Kompressorkolben bedarf es eines geringeren Kraftaufwands, um Kompressor 3 zu starten. Hierfür wird (nicht gezeigt) zusätzlich das zweite Umschaltventil 18 in die geöffnete Stellung überführt, sodass der von den Luftfedern 5, 6 ausgehende Druck sich an beiden Seiten des Kompressors 3 einstellt.
Zum Abregeln der zweiten Achse B bleibt das erste Verbindungsventil 25 verschlossen, damit keine Druckluft aus den Luftfedern 7, 8 in den ersten Ventilblock 28 überströmt. In dem zweiten Ventilblock 29 werden zu gleicher Zeit wie im ersten Ventilblock 28, die Luftfederventile 23, 24 der Luftfedern 7, 8 der zweiten Achse B durch das Steuergerät geöffnet und auch das Zusatzspeicherventil 26 öffnet sich. Folglich sind Luftfeder 7, 8 und Zusatzspeicher 12 vom ersten Ventilblock 29 abgetrennt, aber Luftfeder 7, 8 sind über die fünfte Druckluftleitung 35 direkt mit Zusatzspeicher 12 verbunden.
Bei einer ausreichenden Druckdifferenz von Luftfedern 7, 8 gegenüber Zusatzspeicher 12, erfolgt über den geöffneten Luftpfad der fünften Druckluftleitung 35 ein Überströmen in Zusatzspeicher 12. Folglich wird die zweite Achse B gleichzeitig zu der ersten Achse A abgesenkt.
Ein Regelvorgang erfolgt solange, bis sich der Druck zweier Kammern, welche miteinander durch Öffnen verschiedenster Ventile verbunden wurden, angeglichen bzw. ausgeglichen hat und sich in beiden Kammern der gleiche Druck eingestellt. Eine für den Regelvorgang ausreichende Druckdifferenz liegt dann vor, wenn der Druck in einer der Kammern wesentlich höher ist als der Druck der zu befüllenden Kammer. Damit eine ausreichende Druckdifferenz vorliegt, sind vorab der hier beschriebenen Regelvorgänge weitere Regelvorgänge notwendig, die für den Druckaufbau in den jeweiligen Kammern sorgen. Dies sind bspw. etwaige Regelvorgänge, welche vorab für eine Niveauverstellung des Fahrzeugs während der Fahrt oder für einen Niveauausgleich nach der Beladung gesorgt haben. Dies erfolgt in der Regel durch Kompressor 3, welcher je nach Schaltstellung der entsprechenden Ventile die einzelnen Kammern (Luftfedern oder Druckspeicher) befüllt.
So ist es mit der gezeigten Schaltstellung auch möglich einen Aufregelvorgang zu bewerkstelligen, d.h. ein Anheben des Fahrzeugaufbaus. Sofern im Hauptspeicher 11 ein größerer Druck vorliegt als in Luftfedern 5, 6 der Achse A und im Zusatzspeicher 12 ein größerer Druck vorliegt als in Luftfedern 7, 8 der Achse B, kann bei den gezeigten Ventilstellungen ein gleichmäßiges Anheben des Fahrzeugaufbaus erfolgen.
Auch hierbei kann zumindest die Achse A durch hinzuschalten des Kompressors 3 beim Aufregeln aus dem Hauptspeicher 11 in die Luftfedern 5, 6 unterstütz werden. In diesem Fall kann es auch nützlich sein das erste Umschaltventil 17 zu öffnen, damit sich ein Druckausgleich am Kompressor 3 einstellt.
Um die Regelvorgänge zum zeitgleichen Regeln beider Achsen A, B des Fahrzeugs ausführen zu können, bedarf es vorab der Informationen über den jeweiligen Druck in den Kammern, welcher mittels des Drucksensors 15 erfasst wird. Zusätzlich können Höhenstandsinformationen herangezogen werden, welche mittels Höhensensoren erfasst werden.
Bezugszeichenliste

1: Luftfederungsanlage
2: Elektromotor
3: Kompressor
4: Filter
5: Luftfeder
6: Luftfeder
7: Luftfeder
8: Luftfeder
9: Einlass
10: Auslass
11: Hauptspeicher
12: Zusatzspeicher
13: Drossel-Rückschlagventil
14: Leistungsbegrenzungsventil
15: Drucksensor
16: Ablassventil
17: erstes Umschaltventil
18: zweites Umschaltventil
19: drittes Umschaltventil
20: viertes Umschaltventil
21: erstes Luftfederventil
22: zweites Luftfederventil
23: drittes Luftfederventil
24: viertes Luftfederventil
25: erstes Verbindungsventil
26: Zusatzspeicherventil
27: zweites Verbindungsventil
28: erster Ventilblock
29: zweiter Ventilblock
31: erste Druckluftleitung
32: zweite Druckluftleitung
33: dritte Druckluftleitung
34: vierte Druckluftleitung
35: fünfte Druckluftleitung
36: sechste Druckluftleitung

Claims

Verfahren zum Betreiben einer elektronisch regelbaren Luftfederungsanlage (1) eines Kraftfahrzeugs umfassend: - eine Vielzahl an Luftfedern (5, 6, 7, 8), mittels welchen eine Niveaulage des Kraftfahrzeugs durch Zu- und Abfuhr von Druckluft veränderlich ist, wobei zumindest zwei der Luftfedern (5, 6) einer ersten Achse (A) des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind und wobei zwei weitere Luftfedern (7, 8) einer zweiten Achse (B) des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind, wobei jeder Luftfeder (5, 6, 7, 8) ein Luftfederventil (21, 22, 23, 24) vorgeschaltet ist, - eine Druckluftversorgungseinheit (2, 3), welche die Druckluft durch Ansaugung von Umgebungsluft oder Verdichtung von Systemluft bereitstellt, - einen Hauptspeicher (11) und einen Zusatzspeicher (12), welche dafür eingerichtet sind die Systemluft zu bevorraten, wobei die Luftfedern (5, 6) der ersten Achse (A) über einen ersten Druckluftpfad (34c, 34d, 34, 34b, 32a, 32, 31, 31a, 33a) mit dem Hauptspeicher (11) verbunden sind und in diesem Druckluftpfad (34c, 34d, 34, 34b, 32a, 32, 31, 31a, 33a) ein erstes und ein weiteres Umschaltventil (17; 19) vorgesehen sind, wobei die Luftfedern (7, 8) der zweiten Achse (B) über einen zweiten Druckluftpfad (35b, 35c, 35, 35a) mit dem Zusatzspeicher (12) verbunden sind und in diesem Druckluftpfad (35b, 35c, 35, 35a) ein Zusatzspeicherventil (26) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckluftpfad (35b, 35c, 35, 35a) über einen dritten Druckluftpfad (34, 35), in welchem ein Verbindungsventil (25) vorgesehen ist, mit dem ersten Druckluftpfad (34c, 34d, 34, 34b, 32a, 32, 31, 31a, 33a) verbunden ist, wobei zur gleichzeitigen Verstellung der Niveaulage des Fahrzeugs an beiden Achsen (A, B) die Luftfederventile (21, 22, 23, 24), sowie das erste und das weitere Umschaltventil (17; 19) und das Zusatzspeicherventil (26) geöffnet werden, während das Verbindungsventil (25) geschlossen gehalten wird, wobei aufgrund einer Druckdifferenz der Druckluft in den Luftfedern (7, 8) der zweiten Achse (B) und dem Zusatzspeicher (12) ein Druckausgleich über den zweiten Druckluftpfad (35b, 35c, 35, 35a) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zeitgleich aufgrund einer Druckdifferenz der Druckluft in den Luftfedern (5, 6) der ersten Achse (A) und dem Hauptspeicher (11) ein Druckausgleich über den ersten Druckluftpfad (34c, 34d, 34, 34b, 32a, 32, 31, 31a, 33a) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung der Niveaulage des Fahrzeugs an der ersten Achse (A) die Druckluftversorgungseinheit (2, 3) eingeschaltet wird, welche sich in dem ersten Druckluftpfad (34c, 34d, 34, 34b, 32a, 32, 31, 31a, 33a) befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der Niveaulage des Fahrzeugs an beiden Achsen (A, B) durch ein Verschließen der Luftfederventile (21, 22, 23, 24), sowie des ersten und des zweiten Umschaltventils (17; 19) und des Zusatzspeicherventils (26) beendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Drucksensors (15) der Druck in dem Hauptspeicher (11) oder in dem Zusatzspeicher (12) oder in den Luftfedern (5, 6, 7, 8) ermittelt wird.
Luftfederungsanlage (1) eines Kraftfahrzeugs umfassend: - eine Vielzahl an Luftfedern (5, 6, 7, 8), mittels welchen eine Niveaulage des Kraftfahrzeugs durch Zu- und Abfuhr von Druckluft veränderlich ist, wobei zumindest zwei der Luftfedern (5, 6) einer ersten Achse (A) des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind, und zumindest zwei weitere Luftfedern (7, 8) einer zweiten Achse (B) des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind, wobei jeder Luftfeder (5, 6, 7, 8) ein Luftfederventil (21, 22, 23, 24) vorgeschaltet ist, - eine Druckluftversorgungseinheit (2, 3), welche die Druckluft durch Ansaugung von Umgebungsluft oder Verdichtung von Systemluft bereitstellt, - einen Hauptspeicher (11) und einen Zusatzspeicher (12), welche dafür eingerichtet sind die Systemluft zu bevorraten, wobei ausgangsseitig der Druckluftversorgungseinheit (2, 3) eine erste Druckluftleitung (31) zu einem ersten und zu einem zweiten Umschaltventil (17; 18) führt, wobei eingangsseitig der Druckluftversorgungseinheit (2, 3) eine zweite Druckluftleitung (32) zu einem dritten und zu einem vierten Umschaltventil (19; 20) führt, wobei von dem Hauptspeicher (11) eine dritte Druckluftleitung (33) zu dem ersten und zu dem vierten Umschaltventil (17; 20) führt, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Verbindungsventil (25) vorgesehen ist, welches zwischen einer vierten Druckluftleitung (34) und einer fünften Druckluftleitung (35) angeordnet ist, wobei die vierte Druckluftleitung (34) von dem Verbindungsventil (25) zu dem zweiten und zu dem dritten Umschaltventil (18; 19) führt und die fünfte Druckluftleitung (35) von dem Verbindungsventil (25) zu einem Zusatzspeicherventil (26) führt, welches dem Zusatzspeicher (12) vorgeschaltet ist, wobei die Luftfederventile (23, 24) der Luftfedern (7, 8) der zweiten Achse (B) mit der fünften Druckluftleitung (35) verbunden sind, und wobei die Luftfederventile (21, 22) der ersten Achse (A) mit der vierten Druckluftleitung (34) verbunden sind, wobei die Luftfedern (5, 6) der ersten Achse (A) über einen ersten Druckluftpfad (34c, 34d, 34, 34b, 32a, 32, 31, 31a, 33a) mit dem Hauptspeicher (11) verbunden sind, wobei in diesem Druckluftpfad (34c, 34d, 34, 34b, 32a, 32, 31, 31a, 33a) das erste und das dritte Umschaltventil (17; 19) vorgesehen sind, wobei die Luftfedern (7, 8) der zweiten Achse (B) über einen zweiten Druckluftpfad (35b, 35c, 35, 35a) mit dem Zusatzspeicher (12) verbunden sind und in diesem Druckluftpfad (35b, 35c, 35, 35a) das Zusatzspeicherventil (26) vorgesehen ist.
Luftfederungsanlage (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine sechste Druckluftleitung (36) mit einem zweiten Verbindungsventil (27) vorgesehen ist, wobei die sechste Druckluftleitung (36) zum einen mit der vierten Druckluftleitung (34) und zum anderen mit der fünften Druckluftleitung (35) angekoppelt ist.
Luftfederungsanlage (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der vierten Druckluftleitung (34) ein Drucksensor (15) vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug umfassend eine Luftfederungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8.