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Patent Searching and Data


Title:
AIR SPRING CONTROL SYSTEM, AIR SPRING SYSTEM, VEHICLE COMPRISING SAME, AND METHOD FOR SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/089868
Kind Code:
A1
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).

Inventors:
LUCAS JOHANN (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/081467
Publication Date:
May 14, 2021
Filing Date:
November 09, 2020
Export Citation:
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Assignee:
ZF CV SYSTEMS EUROPE BV (BE)
International Classes:
B60G11/27; B60G17/018; G01G19/08
Domestic Patent References:
WO2004030956A12004-04-15
Foreign References:
EP2902225A12015-08-05
DE102017011753A12019-06-19
DE102018111003A12019-11-14
DE102018128233A12020-05-14
DE102019111187A12020-11-05
Attorney, Agent or Firm:
OHLENDORF, Henrike (DE)
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Claims:
Patentansprüche

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. 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.

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.

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.

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. 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.

7. Luftfedersteuerungssystem (10) nach einem der vorhe rigen Ansprüche, wobei die Nebensteuereinheit (14) an der ersten Achse (36a) des Fahrzeugs angeordnet ist.

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.

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.

10. Luftfedersteuerungssystem (10) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, wobei die Datenverbindung (16) eine Bus verbindung, insbesondere eine CAN-Busverbindung, ist.

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.

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.

13. Luftfedersystem (26) nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Ventilantrieb (28) einen Schrittmotor (32) umfasst.

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.

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.

16. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (48) nach An spruch 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.

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.

Description:
Luftfedersteuerungssystem und Luftfedersystem sowie Fahrzeug damit und Verfahren dafür

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Demgegenüber ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Luftfedersteuerungs system bereitzustellen, das bei geringerem baulichem Aufwand erweiterte Funktionen bereitstellt.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Luftfedersteuerungs systems und eines Luftfedersystems mit zwei Nebensteuereinheiten bei zwei luftgefederten Achsen,

Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Luftfedersteuerungs systems und eines Luftfedersystems mit zwei Nebensteuereinheiten bei ei ner luftgefederten Achse und einer stahlgefederten Achse,

Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Luftfedersteuerungs systems und eines Luftfedersystems mit einer Nebensteuereinheit bei einer luftgefederten Achse und einer stahlgefederten Achse und

Fig. 4: ein Luftfedersystem mit einem Luftfedersteuerungssystem.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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:

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.

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.

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.

Liste der Bezugszeichen (Teil der Beschreibung)

10 Luftfedersteuerungssystem 12 Hauptsteuereinheit

14 Nebensteuereinheit

16 Datenverbindung

18 Ausgang zum Verbinden eines Aktors

20 Aktor

22 Eingang zum Erfassen von Sensordaten

24 Sensor

26 Luftfedersystem

28 Ventilantrieb

30 Ventil

32 Schrittmotor

34 Ventildurchgang

36 Achse

38 Rad

40 Luftfederbalg

42 Stahlfeder

44 Höhensensor

46 Drucksensor

48 Fahrzeug