Beschreibung

Pneumatische Niveauregelanlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer pneumatischen Niveauregelanlage eines Kraftfahrzeuges, enthaltend eine Luftversorgung, mindestens einen Drucksensor, mindestens ein Steuerventil, mindestens ein Sperrventil und mindestens eine Luftfeder, wobei die Luftfeder über eine Druckleitung mit der Luftversorgung in Verbindung steht und der Druck in der Druckleitung von dem Drucksensor ermittelt werden kann, ein Steuergerät zur Ansteuerung des Steuerventils und des Sperrventils und zur Verarbeitung eines Initialisierungssignals und des Signals des Drucksensors, sowie eine pneumatische Niveauregelanlage zur Durchführung des Verfahrens.

üblicherweise erfolgt die Druckmessung in pneumatischen Niveauregelanlagen mittels Drucksensoren. Für Drucksensoren sind verschiedene Sensorprinzipien bekannt, beispielsweise kapazitive oder piezoelektrische Drucksensoren. Solche Drucksensoren werden auch für die Druckmessung bei Fahrzeugen mit Luftfedern und Niveauregelanlage eingesetzt. Die Befüllung der Luftfedern mit Druckmittel erfolgt dabei entweder in einem offenen oder in einem geschlossenen System.

In einem offenen System wird Umgebungsluft angesaugt, von einer Luftversorgung, beispielsweise einem Kompressor, verdichtet und in die Luftfedern des Fahrzeugs gepumpt, bis ein gewünschtes Höhenniveau erreicht ist. Zur Verringerung des Niveaus wird Luft aus den Federn in die Umgebung abgelassen. Zur wiederholten Belüftung der Luftfedern wird wiederum Luft von außen angesaugt.

Bei einer geschlossenen Niveauregelanlage erfolgt dagegen kein Austausch von Druckmittel mit der Umgebung. Solche geschlossenen Niveauregelanlagen sind beispielsweise aus der DE 199 59 556 Cl und EP 1 243 447 A2 bekannt geworden.

Sowohl beim geschlossenen als auch beim offenen System einer pneumatischen

Niveauregelanlage ist es üblich, dass eine Druckmessung sofort nach der Initialisierung dieser erfolgt, beispielsweise nach dem Einschalten der Zündung oder dem Starten des Motors.

Ein gemeinsamer Nachteil der bekannten Niveauregelanlagen ist, dass die Steuerventile und/oder Sperrventile der Niveauregelanlage sofort nach der Erkennung des Anliegens eines Signals der Zündung oder des Betriebs des Verbrennungsmotors zur Druckmessung angesteuert werden. Dies kann insbesondere bei kurzzeitigen Signalunterbrechungen oder dgl. zu sehr hohen Anzahl von Einschaltvorgängen mit hohen Stromaufnahmen der Ventile führen und die Lebensdauer der Ventile reduzieren.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Anzahl der Einschaltvorgänge der Ventile im Betrieb einer Niveauregelanlage auf das notwendige Maß zu begrenzen und damit die Lebensdauer der Ventile zu erhöhen.

Die Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 erfolgt erfindungsgemäß die Druckmessung der Niveauregelanlage zeitverzögert nach der Erkennung des Initialisierungssignals.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der Zeitverzögerung die Druckmessung der Niveauregelanlage mit Schalten der entsprechenden Ventile nur dann gestartet wird, wenn das Initialisierungssignal sicher und konstant vom Steuergerät erfasst wird. Dadurch können Signal-„Wackler" oder nur kurzzeitig anliegende Signale, z.B. durch Ein- und sofortiges wieder Aus-Schalten der Zündung, des Initialisierungssignals zuverlässig herausgefiltert werden und führen nicht zu einer Kurzzeit-Druckmessung. Die

Anzahl der Ein-Schaltvorgänge der Ventile, insbesondere der Steuerventile, wird reduziert und die Lebensdauer der Ventile damit erhöht. Ggf. können für die gleiche Aufgabe mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sogar kostengünstigere Ventile mit einer geringeren Lebensdauer eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Stromverbrauch der Niveauregelanlage insgesamt reduziert wird, da unnötige Ein- Schaltvorgänge der Ventile mit hohen Ein-Schaltströmen zuverlässig vermieden werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Reduzierung des Geräuschpegels der Niveauregelanlage, da unnötige Ein-Schaltvorgänge der Ventile mit Ein- und Aus- Schaltgeräuschen zuverlässig vermieden werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, das Auftreten von Fehlern der Niveauregelanlage zu verringern, welche z.B. durch sehr kurze Ein- bzw. Aus- S ehalt Vorgänge der Ventile hervorgerufen werden können und ggf. andere Steuergeräte des Kraftfahrzeuges beeinflussen können.

Gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 2 ist vorgesehen, dass das Initialisierungssignal als eine steigende Flanke eines Spannungssignals ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass Spannungsschwankungen des Initialisierungssignals, z.B. der Batteriespannung, des Zündungssignals oder dgl, sicher erkannt und entsprechend gefiltert werden, so dass keine unnötigen S ehalt Vorgänge der Ventile der Niveauregelanlage durchgeführt werden.

Gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 3 ist vorgesehen, dass das Initialisierungssignal den Zustand der Zündung oder der Batteriespannung des Kraftfahrzeuges wiedergibt. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass das Initialisierungssignal die Hauptfehlerquellen für Spannungsschwankungen oder kurzzeitige Signalunterbrechungen wie z.B. die Batteriespannung bzw. das Signal der Zündung darstellt, womit diese kurzzeitigen Spannungs-Schwankungen bzw. -Unterbrechungen von dem Steuergerät der Niveauregelanlage sicher erkannt werden können, so dass keine unnötigen Schaltvorgänge der Ventile der Niveauregelanlage durchgeführt werden.

Gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 4 ist vorgesehen, dass das

Initialisierungssignal über den CAN-Bus übertragen wird. Der Vorteil dieser

Weiterbildung ist darin zu sehen, dass das Initialisierungssignal auf einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Signalleitung übertragen werden kann und keine separate Signalleitung notwendig ist.

Gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 5 ist vorgesehen, dass die Zeitverzögerung des Beginns der Druckmessung durch ein Zeitglied oder ein Filter erfolgt. Mit dieser vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es auf einfache und kostengünstige Weise möglich, z.B. mittels eines Zeitrelais oder eines digitalen Filters, die Zeitverzögerung der Inbetriebnahme der Druckmessung der Niveauregelanlage darzustellen und durchzuführen.

Gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 6 ist vorgesehen, dass die Zeitverzögerung des Beginns der Druckmessung im Bereich von 1 bis 5 Sekunden liegt. Der Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass einerseits in dem gewählten Zeitbereich unnötige und die Ventile belastende S ehalt Vorgänge vermieden werden, andererseits die Druckmessung der Niveauregelanlage nicht zu lange hinausgzögert wird, um sich ggf. daran anschließende Höhenregelvorgänge nicht unnötig zu behindern und zeitlich zu verzögern.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 7 ist vorgesehen, dass die Druckmessung der Niveauregelanlage zeitverzögert nach der Erkennung des Initialisierungssignals erfolgt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass aufgrund der Zeitverzögerung die Druckmessung der Niveauregelanlage mit dem Schalten der entsprechenden Ventile nur dann gestartet wird, wenn das Initialisierungssignal sicher und konstant vom Steuergerät erfasst wird. Dadurch können Signal- „Wackler" oder nur kurzzeitig anliegende Signale, z.B. durch Ein- und sofortiges wieder Aus-Schalten der Zündung, des Initialisierungssignals zuverlässig herausgefiltert werden und führen nicht zu einer Kurzzeit-Druckmessung, welche kein korrektes Drucksignal wiedergibt.

Die Anzahl der Ein- S ehalt Vorgänge der Ventile, insbesondere der Steuerventile, wird reduziert und die Lebensdauer der Ventile damit erhöht. Ggf. können für die gleiche Aufgabe mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sogar kostengünstigere Ventile mit einer geringeren Lebensdauer eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Stromverbrauch der Niveauregelanlage insgesamt reduziert wird, da unnötige Ein- bzw. Aus- Schaltvorgänge der Ventile mit hohen Ein- Schaltströmen zuverlässig vermieden werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Reduzierung des Geräuschpegels der Niveauregelanlage, da unnötige Ein-Schaltvorgänge der Ventile mit Ein- und Aus- Schaltgeräuschen zuverlässig vermieden werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, das Auftreten von Fehlern der Niveauregelanlage zu verringern, welche z.B. durch sehr kurze Ein- bzw. Aus- Schaltvorgänge der Ventile hervorgerufen werden können und ggf. andere Steuergeräte des Kraftfahrzeuges beeinflussen können.

Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden im Zusammenhang mit den nachstehenden Figuren erläutert, darin zeigen:

Fig. 1 eine pneumatische Niveauregelanlage, Fig. 2 ein Diagramm der Schaltspannungen und Fig. 3 einen zeitlichen Verlauf der Schaltspannung in Diagrammform, Fig. 4 einen Verlauf der Einschaltspannung in Diagrammform.

Die Fig. 1 zeigt in vereinfachter und schematischer Darstellung eine pneumatische Niveauregelanlage 1 mit einer Luftversorgung 2, welche über eine erste Druckleitung 3 mit einem Steuerventil 8 verbunden ist. Durch die Schaltstellung des Steuerventils 8 kann die erste Druckleitung 3 entweder mit einer zweiten Druckleitung 5 a, einem ersten Sperrventil 10a und einer ersten Luftfeder 4a oder mit einer dritten Druckleitung 5b, einem zweiten Sperrventil 10b und einer zweiten Luftfeder 4b verbunden werden. Somit kann bei geeigneter Schaltstellung der Ventile 8, 10a, 10b Luft von der Luftversorgung 2 in die Luftfedern 4a, 4b gefördert oder von den Luftfedern 4a, 4b zur Luftversorgung 2 zurück und in die Atmosphäre oder in einen nicht gezeigten Druckspeicher gefördert werden. Die

Luftversorgung 2 kann dabei aus einem Kompressor mit Trockner und Ein- und/oder Auslassventilen, einer Verbindung in die Atmosphäre und ggf. einem Druckspeicher bestehen. Die Ventile 8, 10a, 10b werden von einem Steuergerät 20 über die Signalleitungen 12, 16a und 16b angesteuert, so dass diese die entsprechend geforderte Schaltstellung einnehmen.

Ferner ist an die erste Druckleitung 3 ein Drucksensor 6 angeschlossen. Das Messsignal des Drucksensors 6 wird über die Drucksensorsignalleitung 18 an das Steuergerät 20 zur weiteren Verarbeitung übertragen. Das Steuergerät 20 der Niveauregelanlage 1 ist ferner über eine Signalleitung des Initialisierungssignals 22 mit einer Initialisierungskomponente 24 verbunden. Die Initialisierungskomponente 24 kann z.B. das Zündschloss des Fahrzeuges, die Fahrzeug-Batterie, der CAN-Bus im Fahrzeug oder dgl. sein.

Eine Druckmessung der Niveauregelanlage ist insbesondere bei Fahrtantritt erforderlich, nachdem das Fahrzeug beispielsweise längere Zeit nicht betrieben worden ist, wobei in der Zwischenzeit größere Druckdifferenzen in der Niveauregelanlage 1 aufgetreten sein können. Die Schaltstellung des Zündschlosses, das Zündungssignal (Klemme 15), kann in diesem Fall in sehr einfacher Weise als Initialisierungskomponente 24 zur Abgabe des Initialisierungssignals 22 der Niveauregelanlage 1 genutzt werden. Erst nachdem das Initialisierungssignal 22 für eine bestimmte Zeitspanne (tl bis t2, wie in Fig.3 näher erläutert) an dem Steuergerät 20 anliegt, wird die Druckmessung der Niveauregelanlage 1 , z.B. in der Luftfeder 4b durch Schalten des Sperrventils 10b oder in der Luftfeder 4a durch Schalten des Steuerventils 8 und des Sperrventils 10a, durchgeführt. Der Druck in der Druckleitung 3 gleicht sich an den Druck in der jeweiligen Luftfeder 4a bzw. 4b an und kann somit vom Drucksensor 6 gemessen werden. Selbstverständlich ist auf vergleichbare Weise auch die Messung des Drucks in einem nicht gezeigten Druckspeicher oder weiteren Luftfedern möglich.

Der gemessene Druck wird in dem Steuergerät 20 z.B. für die Ermittlung der aktuellen Fahrzeuglast eingesetzt. Es ist aber auch möglich, anhand des gemessenen Drucks das aktuell in der gesamten Niveauregelanlage 1 befindliche Luftvolumen zu ermitteln, was

insbesondere bei einer geschlossenen Niveauregelanlage 1 die Voraussetzung für die Durchführung von Niveauregelvorgängen und die Festlegung bzw. Anpassung der Niveauregelgeschwindigkeiten ist.

Ein entsprechendes Zeitglied, welches die gegenüber dem Vorliegen des

Initialisierungssignals zeitverzögerte Einschaltung eines entsprechenden Ventils 8, 10a, 10b der Niveauregelanlage 1 zur Druckmessung steuert oder regelt, ist in dem Steuergerät 20 integriert. Das Zeitglied kann z.B. als ein Zeitrelais, ein digitales Filter oder dgl. ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, das Zeitglied außerhalb des Steuergerätes 20 oder der Niveauregelanlage 1 anzuordnen, so dass die Initialisierungssignalleitung 22 nicht direkt mit dem Steuergerät 20 verbunden ist, sondern mit dem Zeitglied, welches ein ausgewertetes und zeitverzögertes zweites Initialisierungssignal zum Steuergerät leitet. Die Druckmessung der Niveauregelanlage 1 wird durch das zweite ausgewertete und zeitverzögerte des außerhalb des Steuergerätes 20 angeordneten Zeitgliedes sofort gestartet, wobei die Zeitverzögerung der Druckmessung und damit des entsprechenden Ventilsignals gegenüber dem ersten Initialisierungssignal, z.B. des Signals der Zündung Ein/ Aus (Klemme 15 Ein/ Aus), erhalten bleibt.

Die Fig.2 zeigt in Diagrammform den zeitlichen Verlauf des Initialisierungssignals und des Ventilsignals, z.B. des Sperrventils 10b der Fig.l, nach dem Stand der Technik. Es ist zu erkennen, dass das Ventilsignal praktisch identisch mit dem Initialisierungssignal ist. D.h. immer wenn das Initialisierungssignal von low (OV) auf high (12V) wechselt und ein steigende Flanke des Signals vorliegt, dann wechselt auch das Ventilsignal den Zustand von low (OV) nach high (12V). Ebenso wechselt das Ventilsignal seinen Zustand von high (12V) nach low (OV), wenn dies von dem Initialisierungssignal entsprechend vorgegeben wird. Der Signalwechsel des Ventilsignals ist völlig unabhängig von der Länge des vorliegenden Initialisierungssignals, wodurch auch sehr kurzzeitige Zustandswechsel des Initialisierungssignals von dem Ventilsignal nachgeführt werden.

Die Fig.3 zeigt in Diagrammform den erfindungsgemäßen zeitlichen Verlauf des

Initialisierungssignals und des Ventilsignals, z.B. des Sperrventils 10b der Fig.l. Das

Initialisierungssignal weist zu Beginn des zeitlichen Verlaufs einige sehr kurzzeitige Zustandswechsel von low (OV) oder unterhalb eines Grenzwertes, z.B. 5 V, nach high (12V) und wieder zurück auf, welche keine Auswirkungen auf das Ventilsignal und einen entsprechenden Zustandswechsel dieses haben, so dass das entsprechende Ventil nicht kurzzeitig ein- und wieder ausgeschaltet wird. Entsprechend kurzzeitige

Initialisierungssignale können durch Einschalten und sofortiges wieder Ausschalten der Zündung oder durch Wackelkontakte in der Signalleitung oder durch plötzliche Spannungseinbrüche durch Inbetriebnahme eines größeren elektrischen Verbrauchers des Fahrzeuges hervorgerufen werden. Ab dem ersten Zeitpunkt tl liegt für längere oder unbegrenzte Zeit ein stabiles positives Initialisierungssignal im Zustand high (12V) oder insbesondere oberhalb eines vorgebbaren Grenzwertes vor. Soweit ein vorgegebene Zeitspanne beim zweiten Zeitpunkt t2 abgelaufen ist, welcher der zeitlichen Differenz des zweiten Zeitpunkts t2 zum ersten Zeitpunkt tl entspricht, wechselt das Ventilsignal, zeitverzögert gegenüber dem Zustandswechsel des Initialisierungssignals, seinen Zustand von low (OV) oder unterhalb eines Grenzwertes nach high (12V), womit die

Druckmessung der Niveauregelanlage 1 durchgeführt werden kann. Das Ventilsignal wechselt seinen Zustand von high (12V) nach low (OV) oder unterhalb eines Grenzwertes, wenn die Druckmessung der entsprechenden Luftfeder, des Druckspeicher oder dgl. beendet ist.

Die Figur 4 zeigt in Diagrammform den erfindungsgemäßen zeitlichen Verlauf des Initialisierungssignals und des Ventilsignals, z.B. des Sperrventils 10b der Fig.l. Im Gegensatz zu den Beispielen in den Figuren 2 und 3 sind in der Fig.4 der übersichtlichkeit halber nur die Signalverläufe kurz vor und während der Wieder-Inbetriebnahme nach einem Abbruch eines Niveauregelvorganges aufgrund eines plötzlichen Abfalls des

Initialisierungssignals gezeigt. Das Initialisierungssignal weist zu Beginn des zeitlichen Verlaufs den Zustand low (OV) auf, wobei auch ein Signal unterhalb des Grenzwertes und oberhalb von 0 V möglich wäre. Das Initialisierungssignal weist ab dem Zeitpunkt sl einen kontinuierlich, insbesondere linear, ansteigenden Signalverlauf über den Grenzwert (5 V) zum Zeitpunkt s2 bis zum Zustand high (12V) beim Zeitpunkt s3 auf. Ab dem Zeitpunkt s3 wird der Zustand high (12V) kontinuierlich beibehalten.

Das Ventilsignal in der Fig.4 weist zu Beginn und bis zum Zeitpunkt s4 den Zustand low (OV) auf, um zum Zeitpunkt s4 den Zustand sprunghaft von low (OV) auf high (12V) zu wechseln. Der Zustandswechsel des Ventilsignals könnte aber auch nicht sprunghaft, sondern kontinuierlich, insbesondere linear kontinuierlich, erfolgen. Der Zustandswechsel des Ventilsignals erfolgt aber zum Zeitpunkt s4 nur, wenn, wie in Fig.4 gezeigt, zwei Einschaltbedingungen erfüllt sind. Erstens ist ein Grenzwert des Initialisierungssignals, hier z.B. 5 V, zu einem Zeitpunkt s2 zu überschreiten und zweitens ist von dem Zeitpunkt s2 oder s3 bis zum Zeitpunkt s4 eine vorgegebene Zeitspanne einzuhalten, in welcher das Initialisierungssignal über dem Grenzwert liegen muss und ggf. auch zum Zeitpunkt s4 den Zustand high (12V) aufweisen muss. Beide Einschaltbedingungen sind in dem in der Fig.4 gezeigten Beispiel erfüllt, so dass der Zustandswechsel des Ventilsignals zum Zeitpunkt s4 erfolgt und die Niveauregelanlage wieder in Betrieb genommen wird und ggf. den abgebrochenen Niveauregelvorgang zu Ende führen kann.

Würde das Initialisierungssignal nach dem Zeitpunkt sl und vor dem Zeitpunkt s4 den vorgegebenen Grenzwert nicht erreichen/überschreiten oder wieder unterschreiten und/oder nach dem Zeitpunkt s3 und vor dem Zeitpunkt s4 den Zustand high (12) wieder verlassen und unterschreiten, dann würde zumindest eine der erforderlichen zwei Einschaltbedingungen zur Inbetriebnahme der Niveauregelanlage nicht erfüllt und das

Ventilsignal würde zum Zeitpunkt s4 keinen Zustandswechsel ausführen und den Zustand low (OV) beibehalten. Damit würde eine erneute überprüfung der beiden Einschaltbedingungen des Initialisierungssignals hinsichtlich des Grenzwertes und der vorgegebenen Zeitspanne erfolgen, bis beide Einschaltbedingungen erfüllt sind (wie in Fig.4 gezeigt). Der Grenzwert ist frei vorgebbar und kann z.B. auch einen Wert von 8V annehmen.

Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

1 - Pneumatische Niveauregelanlage 2 - Luftversorgung

3 - erste Druckleitung

4a - erste Luftfeder

4b - zweite Luftfeder

5a - zweite Druckleitung 5b - dritte Druckleitung

6 - Drucksensor

8 - Steuerventil

10a - erstes Sperrventil

10b - zweites Sperrventil 12 - Druckleitung

14 - Signalleitung Steuerventil

16a - erste Signalleitung Sperrventil

16b - zweite Signalleitung Sperrventil

18 - Drucksensorsignalleitung 20 - Steuergerät

22 - Initialisierungssignalleitung

24 - Initialisierungskomponente

tl - erster Zeitpunkt t2 - zweiter Zeitpunkt