Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Balgrestdruckregelung, insbesondere bei luftge¬ federten Fahrzeugen, wie beispielsweise Lastkraftwagen.

Fahrzeuge mit einer Luftfederungseinrichtung, wie beispiels¬ weise Container- oder Wechselpritschen-Fahrzeuge, sind in de¬ ren täglichen Einsatz mitunter starken Lastwechseln ausge¬ setzt. Bei der Entladung der Last mittels eines Kranes kann das Problem auftreten, dass der Fahrzeugaufbau schlagartig von der Ladungslast befreit wird, wobei der Fahrzeugaufbau gegen Ausfederungsanschläge fahren kann. Diese sind dabei ei¬ ner erhöhten Zerstörungsgefahr und damit einer deutlichen Herabsetzung der Lebensdauer ausgesetzt. Deshalb ist es er¬ forderlich, dass die Last beispielsweise von einem Kranführer sehr vorsichtig und langsam angehoben wird, damit ausreichend Zeit zur Verfügung steht, um die Luftfederbälge des Fahrzeugs zu entlüften.

Ein weiteres Problem ergibt sich, wenn das gesamte Fahrzeug von einem Kran angehoben wird. Ein vollständiges Ausfedern der Luftfederbälge kann dann bewirken, dass diese aus ihrer Halterung herausspringen. Bei einem darauffolgenden Absetzen des Fahrzeugs werden die Federbälge möglicherweise undicht oder es bilden sich Falten an Stellen, welche nicht für eine Faltenbildung vorgesehen sind. Eine derartige Faltenbildung kann ein normales Abrollen des Federbalges und damit die Luftfederung stark einschränken oder blockieren.

Eine bekannte Luftfederungseinrichtung für Fahrzeuge mit ei¬ ner mechanischen Schnellentlüftung und Restdrucksicherung im Federbalg ist in der Deutschen Offenlegungsschrift DE 40 17 876 Al beschrieben. Zur Schnellentlüftung wird zwischen einem Niveauregelventil und den Luftfederbälgen ein Schnellentlüf- tungsventil mit Restdrucksicherung vorgesehen, wobei der Restdruck über eine Einstell-Schraube mit Spannfeder mecha¬ nisch einstellbar ist.

Weitere Hebe- und Senkeinrichtungen bei oder für luftgefeder¬ ten Fahrzeugen sind in der DE 100 03 045 Al, der WO 01/21422 Al sowie der DE 102 27 453 Al beschrieben.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schnellentlüftung für Luftfederungseinrichtung anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Balgrestdruckregelung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Balgrestdruckregelung mit den Merkma¬ len des Anspruchs 6 gelöst.

Demgemäß ist vorgesehen:

Eine Vorrichtung zur Balgrestdruckregelung, insbesondere bei luftgefederten Fahrzeugen, mit: einer Luftfedereinrichtung zur federnden Lagerung von Lasten, welche einen Luftbalg auf¬ weist; einem drucktechnisch mit dem Luftbalg gekoppelten, elektrisch ansteuerbaren Ventil zum Abdichten oder zum Be- oder Entlüften des Luftbalges; einer drucktechnisch mit dem Luftbalg gekoppelten Druckerfassungseinrichtung zum Erfassen eines IST-Druckes in dem Luftbalg; und einer elektronischen Regeleinrichtung zum Ansteuern des Ventils in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einem gespeicherten SOLL-Druck und dem IST-Druck. (Patentanspruch 1)

Ein Verfahren zur Balgrestdruckregelung, insbesondere mittels einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit den folgenden Verfahrensschritten: (a) Ermitteln eines IST-Druckes in einem Luftbalg einer Luft¬ federeinrichtung; (b) Vergleichen des IST-Druckes in dem Luftbalg mit einem SOLL-Druck, welcher in einer elektronischen Speicherein¬ richtung bereitgestellt wird,- (c) Belüften des Luftbalgs über ein elektrisch ansteuerbares Ventil bei einer positiven Differenz zwischen dem SOLL- Druck und dem IST-Druck; und (d) Entlüften des Luftbalgs über das Ventil bei einer negati¬ ven Differenz zwischen dem SOLL-Druck und dem IST-Druck. (Patentanspruch 6)

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße weist gegenüber dem eingangs beschriebenen, bekannten Lö¬ sungsansatz den Vorteil auf, dass die Balgrestdruckregelung elektronisch erfolgt, wobei unterschiedliche Balgrestdruck¬ sollwerte für unterschiedliche Luftfederungseinrichtungen ei¬ nes Fahrzeugs, beispielsweise an unterschiedlichen Achsen o- der auch an unterschiedlichen Fahrzeugseiten, unabhängig von¬ einander programmierbar bzw. parametrierbar sind. Darüber hinaus ist auch eine automatische Aktivierung der Balgrest¬ druckregelung bei vorbestimmten Fahrzeugzuständen möglich. Außerdem besteht die Möglichkeit, den jeweils vorbestimmten Balgdruck mit vorbestimmten Hysterese-Verläufen über der Zeit bereitzustellen. Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht im Wesentli¬ chen darin, mittels einer Druckerfassungseinrichtung den IST- Druck in einem Luftbalg zu erfassen und diesen mit einem pa- rametrierten SOLL-Druck zu vergleichen, wobei in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen dem SOLL-Druck und dem IST-Druck ein elektrisch ansteuerbares Ventil betätigt wird, um den Luftbalg abzudichten oder zu be- oder entlüften, um den SOLL- Wert einzuregeln. Durch das Einstellen des IST-Drucks auf den SOLL-Druck wird ein zu großer und ein zu kleiner Druck im Luftbalg und damit dessen Beschädigung vermieden. Der SOLL- Druck kann dabei entweder einen SOLL-Druckwert oder einen Druckbereich mit einem Maximaldruck und einem Minimaldruck angeben, wobei sowohl der SOLL-Druckwert als auch der Druck¬ bereich Parameter abhängig sein können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin¬ dung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Druckerfas¬ sungseinrichtung direkt an der Luftfederungseinrichtung, vor¬ zugsweise einem Kfz-Federbein, oder zusätzlich oder alterna¬ tiv direkt an einer Druckzuleitung der Luftfederungseinrich- tung angeordnet. Durch die räumliche Nähe zum Luftbalg lässt sich auf vorteilhafte Weise eine schnelle und präzise Dru¬ ckerfassung gewährleisten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist zumindest eine Luftfederungseinrichtung an zumindest einer Fahrzeugach¬ se, vorzugsweise einer LKW- und/oder Auflieger- oder Anhän¬ gerachse, eines Fahrzeugs angeordnet. Dies birgt den Vorteil einer vollständigen Balgrestdruckregelung der gesamten Fahr¬ zeugluftfederung oder auch nur einzelner Fahrzeugachsen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Ventil als digital angesteuertes elektrisches Schiebeventil ausge¬ bildet, welches in Bezug auf den IST-Druck im Luftbalg mit einer Druckquelle, vorzugsweise einem Druckspeicher oder ei¬ ner Druckpumpe, und einer Drucksenke gekoppelt ist. Ein mit einfachen Mitteln ansteuerbares Ventil wird somit vorteilhaft bereitgestellt, welches impulsweise mit vorbestimmten Ventil- öffnungszeiten angesteuert, werden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Ventil durch elektronische und/oder optische Signale angesteuert wird. Insbesondere wird das Ventil dabei durch digitale Signale an¬ gesteuert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der SOLL- Druck in Abhängigkeit von einer automatischen oder manuellen Aktivierung einer Balgrestdruckregelungseinrichtung vorgege¬ ben. Somit ist der SOLL-Druck variabel und kann auch automa¬ tisiert zur Balgrestdruckregelung vorgegeben werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt die Aktivierung der Balgrestdruckregelung bei vorbestimmten Fahr¬ zeugzuständen eines luftgefederten Fahrzeugs, vorzugsweise Fahrzeugachsen-selektiv, automatisch. In Abhängigkeit von Fahrzeugzuständen, welche beispielsweise eine Be- oder Entla¬ dung des Fahrzeugs signalisieren, wird demgemäß vorteilhaft die Balgrestdruckregelung automatisch aktiviert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird zumindest ein vorbestimmter Zustand durch eine aktivierte Zündung und eine Aktivierung eines parametrierbaren Sondermoduls und/oder eines Grundmoduls und/oder eines Heckmoduls, vorzugsweise bei einem betätigten Schalter einer modularen Schalteinrichtung, eines Fahrzeugs, zur automatischen Aktivierung der Balgrest¬ druckregelung definiert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird pro Fahr¬ zeugachse, vorzugsweise pro Luftfederungseinrichtung, jeweils ein separater parametrierter SOLL-Druck ausgeregelt. Dies birgt den Vorteil einer individuellen Ausregelung des Rest- balgdruckes, welches beispielsweise bei einer Neigung des Fahrzeugs um die Fahrzeuglängs- oder -hochachse beim Be- oder Entladen erforderlich sein kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der IST- Druck innerhalb vorbestimmter Hysterese-Zeiten an den SOLL- Druck angepasst. Dadurch wird vorteilhaft sichergestellt, dass eine sanfte Annäherung an den SOLL-Druck ohne große Drucküberschwinger vorgesehen werden kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird pro Fahr¬ zeugachse, vorzugsweise pro Luftfederungseinrichtung, jeweils eine vorbestimmte Druck-Hysterese und/oder ein vorbestimmter Drucktoleranzbereich bei der Ausregelung des Balgrestdruckes vorgesehen. Diese besonders vorteilhafte Maßnahme gewährlei¬ stet eine präzise Anpassung der Balgrestdrücke einzelner Federeinrichtungen, wobei aufgrund der vorbestimmten Druck- Hysteresen bzw. vorbestimmten Drucktoleranzbereiche ein hek¬ tischer Betrieb des Ventils vermieden werden kann und somit die Lebensdauer desselben gesteigert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schemati¬ schen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen dabei: Fig. 1 ein schematisches Ablaufdiagramm einer Balgrest¬ druckregelung zur Erläuterung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und; Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht eines Luftfe- dersystems zur Erläuterung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsglei¬ che Elemente und Signale - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.

In Fig. 1 ist ein schematisches Ablaufdiagramm gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei¬ spielhaft dargestellt.

Durch Anlegen eines vorbestimmten Potentials 10, welches bei¬ spielsweise bei Einschaltung der Zündung eines Fahrzeuges an einer vorbestimmten Klemme einer Fahrzeugeinrichtung anliegt, werden die Grundvoraussetzungen für die Balgrestdruckregelung bereitgestellt. Daraufhin erfolgt das Aktivieren einer Ein¬ schalteinrichtung 11, z.B. eines modularen Schalterfeldes, auf welchem sich vorzugsweise ein Schalter zur generellen Ak¬ tivierung oder Deaktivierung der Balgrestdruckregelung befin¬ det.

Ist dieser Schalter nicht aktiviert, so geht die Balgrest¬ druckregelung in einen definierten inaktiven Endzustand 13, ohne regelnde Eingriffe bezüglich des Druckes in einem Luft- balg einer Federeinrichtung vorzunehmen. Ist die Schaltein¬ richtung 12 aktiviert, so wird bei Punkt 14 geprüft, ob die Aktivierungsfunktion weitergeleitet werden soll oder nicht. Diese Prüfung der Befehlsweiterleitung 14 erfolgt vorzugswei¬ se über ein Grundmodul des Fahrzeugs, welches Grundfunktionen des Fahrzeugs bereitstellt, oder ein parametrierbares Sonder- modul, welches mit bestimmten Funktionen zur Fahrzeugsteue- rung programmierbar ist, oder auf andere Weise.

Darauf folgt die Abfrage einer SOLL-Druckvorgabe 15, welches insbesondere eine Abfrage ist, ob die Balgrestdruckregelung parametriert ist, d.h. insbesondere, ob ein SOLL-Druckwert bereits an eine Regeleinrichtung, z.B. in einem Heckmodul des Fahrzeugs, weitergeleitet wurde. Ist dem nicht so, d.h. ist kein Druck-SOLL-Wert gegeben, auf dessen Basis eine Balgrest¬ druckregelung erfolgen könnte, so geht das System vorzugswei¬ se ebenfalls in den definierten inaktiven Endzustand 13. Wenn der Druck-SOLL-Wert jedoch verfügbar ist, erfolgt eine IST- Druck-Erfassung 16, vorzugsweise mittels einer Druckmessein¬ richtung, welche insbesondere ein dem IST-Druck proportiona¬ les elektrisches Signal oder ein bereits digital gewandeltes Signal liefert.

Auf Basis der IST-Druckerfassung 16 kann daraufhin ein SOLL- IST-Druckvergleich 17 erfolgen. Dieser SOLL-IST-Druckver- gleich 17 wird vorzugsweise durch eine Differenzbildung zwi¬ schen dem SOLL-Druck und dem IST-Druck vorgesehen, entweder auf Basis analoger elektrischer Signalgrößen, wie beispiels¬ weise Spannungen, oder digitaler Signalwerte. Bei dieser SOLL-IST-Druckdifferenzbildung wird vorzugsweise ein vorbe¬ stimmtes Drucktoleranzintervall vorgesehen, innerhalb dessen die Druckdifferenz trotz kleiner Abweichungen in positiver sowie in negativer Richtung zu einem Druckdifferenzwert Null führt.

Ist die Differenz zwischen SOLL-Wert und IST-Wert positiv, d.h. liegt der Druck-SOLL-Wert höher als der Druck-IST-Wert, so erfolgt eine Druckerhöhung 19 im Luftbalg, welches insbe¬ sondere durch Belüften des Druckbalges mittels einer Druck¬ quelle, wie einem Druckspeicher oder eine Pumpe, bewerkstel- ligt werden kann. Ist die Differenz zwischen dem SOLL-Druck und dem IST-Druck negativ, d.h. ist der IST-Druck höher als der SOLL-Druck, so muss eine Druckerniedrigung im Luftbalg, insbesondere durch Entlüften des Luftbalgs, beispielsweise durch Ablassen von Druck in die Umgebung oder durch den Ein¬ satz einer saugenden Pumpe, sichergestellt werden. Sowohl bei der Be- als auch bei der Entlüftung des Luftbalges werden vorzugsweise vorbestimmte Be- bzw. Entlüftungszeiten ein¬ gehalten, welche insbesondere von der jeweiligen Druckdiffe¬ renz abhängen.

Daraufhin, vorzugsweise parallel dazu, erfolgt eine IST- Druckerfassung 16, um das Ent- bzw. Belüften 18, 19 des Luft¬ balges präzise regeln zu können, bis die Druckwerte überein¬ stimmen oder vorzugsweise in einem vorbestimmten Druckinter¬ vall liegen. Dann ist ein ausgeregelter Balgrestdruck 20 er¬ reicht. Dabei kann die Regelung so lange automatisch deakti¬ viert werden, um unnötige Regeleingriffe zu verhindern, bis sich beispielsweise ein Fahrzeugzustand, wie ein Beladungszu¬ stand, wieder ändert, woraufhin die Balgrestdruckregelung vorzugsweise wieder automatisch aktiviert wird.

In Fig. 2 ist grob schematisch eine Luftfederungseinrichtung zur Erläuterung einer bevorzugten Ausgestaltung der vorlie¬ genden Erfindung dargestellt.

Eine Luftfederungseinrichtung 100, 101 besteht dabei aus ei¬ nem Luftbalg 100 und einem darin liegenden Federbeinabschnitt 101, wobei der Federbeinabschnitt 101 in dem Luftbalg 100 in vertikaler Richtung beweglich angeordnet ist. In Fig. 2 nicht dargestellt sind Dichtelemente, vorzugsweise balg- bzw. si- ckenförmig, zwischen dem Federbeinabschnitt 101 und der Au¬ ßenwand des Luftbalgs 100 zur Aufrechterhaltung eines Luft- balgdruckes. über eine Druckerfassungseinrichtung 102, vorzugsweise einem elektronischen Differenzdruckmesser, welcher einen Differenz¬ druck zwischen dem Umgebungsdruck und dem Luftbalginnendruck, d.h. den IST-Druck, misst, ist vorzugsweise direkt an den Luftbalg 100 gekoppelt. Die Druckerfassungseinrichtung 102 kann aber auch über eine separate druckdichte Zuleitung mit dem Luftbalg 100 verbunden sein oder zwischen einem Ventil 103 und dem Luftbalg 100 positioniert werden. Das Ventil 103 ist vorzugsweise ein elektrisch ansteuerbares Schiebeventil, das insbesondere digital ansteuerbar und betreibbar ist. Di¬ gital betreibbar bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Ventil 103 lediglich zwei öffnungszustände kennt, nämlich vollständig geöffnet oder druckdicht geschlossen.

über eine Zuleitung 104 ist das Ventil 103 sowohl mit einer Druckquelle 106 als auch einer Drucksenke 106 verbunden. Als Drucksenke ist zum einen die Umgebung geeignet, andererseits auch eine Pumpe, welche Unterdruck im Vergleich zum Umge¬ bungsdruck erzeugen kann. Als Druckquelle besteht die Mög¬ lichkeit, einen Druckspeicher, welcher gegebenenfalls von ei¬ ner Pumpe stetig nachgefüllt wird, oder eine Pumpe in Allein¬ stellung einzusetzen. über eine Verbindungseinrichtung 105, vorzugsweise eine elektrische oder optische Leitung, wird der von der Druckerfassungseinrichtung 102 ermittelte IST-Druck an eine Regeleinrichtung (nicht dargestellt) weitergeleitet und dort mit einem programmierbaren bzw. parametrierbaren SOLL-Wert des Balgrestdruσkes verglichen, wobei das Ventil 103 zur Be- oder Entlüftung des Luftbalgs 100 in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem SOLL-Druckwert und dem IST- Druckswert angesteuert wird.

Bei aktivierter Balgrestdruckregelung in einem Fahrzeug mit mehreren regelbaren luftgefederten Einrichtungen werden die parametrierten SOLL-Druckwerte an der oder den Vorder- und/oder Hinterachsen, vorzugsweise wie mit Bezug auf Fig. 1 erläutert, ausgeregelt. Bei einer Auftrennung des Luftdruck¬ systems zwischen der linken und rechten Fahrzeugseite können diese separaten Druckvorgabewerte auch getrennt voneinander geregelt werden. Vorzugsweise wird für die parametrierten Druckwerte eine Hysterese und/oder Toleranz der zeitlichen Druckregelung und/oder des Toleranzbereiches der Differenz zwischen SOLL-Druck und IST-Druck getrennt für die Vorder- und/oder Hinterachsen vorgesehen.

Wird der vorzugsweise jeweils separat programmierte bzw. pa- rametrierte Balgdruck über- bzw. unterschritten, erfolgt in¬ nerhalb vorbestimmter Hysterese-Zeiten ein Ent- oder Belüf¬ tungsvorgang, so dass der parametrierte SOLL-Druck ausgere¬ gelt wird. Das manuelle Heben/Senken einer Niveauregulierung der Luftfedereinrichtung des Fahrzeuges ist bei aktiver Balg¬ restdruckregelung nicht möglich. Die Deaktivierung der Balg¬ restdruckregelung kann beispielsweise über einen Taster, wie z.B. eine Stopptaste, oder einen Schalter, wie z.B. Nebenab¬ trieb EIN/AUS, erfolgen. Bei deaktivierter Balgrestdruckrege¬ lung ist die normale Niveauregulierung wieder aktiv bzw. aktivierbar.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzug¬ ter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizier¬ bar. Obwohl vorstehend primär mit Bezug auf Lastkraftwagen beschrieben, ist die vorliegende Erfindung insbesondere auch auf beliebige Fahrzeuge anwendbar.