用于车辆的空气弹簧系统的制作方法

1.本发明涉及用于车辆、尤其是商用车辆或乘用车辆的空气弹簧系统。尤其地，本发明在此涉及用于空气弹簧系统的一个或多个模块以及控制装置、空气弹簧系统、具有这种空气弹簧系统的车辆、车辆挂车以及用于运行空气弹簧系统的方法。


背景技术：

2.从现有技术已知具有空气弹簧系统的车辆。虽然空气弹簧系统比同样已知的利用由螺旋弹簧或板簧和减震器构成的组合来实现的弹簧系统更复杂，但提高了行驶舒适性和安全性。在空气弹簧系统的情况下，螺旋弹簧或板簧被空气弹簧代替，空气弹簧包括填充或能填充气体(例如空气)的囊，以便因此提供弹簧作用。因此，空气弹簧系统通常能够实现保护车辆的乘客、结构和装载物免受例如由于在行驶期间的地面不平整引起的冲击。
3.此外，空气弹簧系统原则上可以被分为两个不同的系统，即能调节空气弹簧的(即囊中的)气压或气体质量的系统，和不能调节气体质量的系统。因此，在不能调节的空气弹簧系统中的空气弹簧的空气质量被固定预设。在此，不能调节的空气弹簧系统在功能上类同于使用由板簧或螺旋弹簧和减震器构成的组合的传统的弹簧系统。这些不能调节的空气弹簧系统不是本发明的主题，并且因此在下面不予考虑。
4.与之相对，能调节的空气弹簧系统具有空气弹簧的(即囊的)可变的气压或可变的气体质量、优选是空气质量。因此，通过能调节的空气弹簧系统能够实现附加的功能，该附加的功能例如包括水平调节，在水平调节中，车辆的离地间隙可以通过调整气体质量来进行匹配。对气体质量的调整例如依赖于要驶过的地形或车辆装载量、即车辆总质量来进行。
5.因为空气弹簧系统的空气弹簧的性能对具有空气弹簧系统的车辆的行驶特性产生直接影响，所以能调节的空气弹簧系统承受复杂的调节机制，以便能够实现尽可能好的舒适性和尽可能好的安全性。在此例如对车架、车身或车身部件(例如轮罩)与车轮悬架之间的距离进行持续监控。各个空气弹簧的气压也受到监控。然后，必须依赖于监控来操控多个的用于对空气弹簧进行特定于车轮的充气或排气的阀。
6.因此，由现有技术公知了精确地与在其中应该使用空气弹簧系统的车辆相协调的空气弹簧系统。在这些空气弹簧系统中，通常在壳体之内布置有所有为空气弹簧所设置的阀以及还布置有用于控制阀的控制装置。然后，将各个车轮的空气弹簧的压缩空气软管联接到壳体上，并且将壳体与压缩空气源连接，以便在车辆中实现空气弹簧系统。
7.与为每个单独的车轮独特配备阀相比，这种整合的空气弹簧系统提供的优点是，空气弹簧系统能明显更快地整合到车辆中。然而不利的是，这种系统针对车辆类型进行特别匹配。例如，具有不同数量的车轴的车辆不能配备相同的经整合的空气弹簧系统，这是因为阀的数量依赖于要弹动的车轮而变化。例如被设立成用于两个车轴的系统没有足够的阀来独特地操控具有三个车轴的车辆的空气弹簧。另一方面，被设立成用于三个车轴的系统对于具有两个车轴的车辆来说是超规格的，这是因为一些阀保持未被使用并且使用这样的系统因此是不经济的。


技术实现要素：

8.因此，本发明的任务是，提供一种能调节的空气弹簧系统，其解决现有技术的其中至少一个问题。尤其应该找到一种空气弹簧系统，其一方面能以简单的方式整合到车辆中，但另一方面能匹配不同的车辆或车辆类型。在任何情况下应该找到相对于现有技术替选的空气弹簧系统。
9.为此，本发明涉及根据权利要求1的用于空气弹簧系统的模块。用于空气弹簧系统的模块是用于车辆的、尤其是商用车辆或乘用车辆的空气弹簧系统的模块。模块具有用于与传感器连接的传感器接口。传感器接口被设立成用于，从传感器接收传感器值。在此，传感器接口尤其被设立成与位移传感器连接，以便接收位移传感器的位移传感器值作为传感器值。此外，模块具有阀，阀尤其是电气动阀。此外，模块具有数据接口，数据接口优选为总线接口、尤其是can总线接口。数据接口被设立成将利用传感器接口接收到的传感器值传送给控制装置，并且从控制装置接收用于控制阀的控制命令。
10.因此，模块尤其在壳体中结合了一个或多个阀、一个或多个用于一个或多个传感器的联接可能性，并且提供了数据接口，数据接口输出传感器值并且同时接纳用于阀的控制值。这样的模块于是可以与相应的控制装置结合地用于总体上形成空气弹簧系统。控制装置例如能由具有计算单元的任意的控制器实现，利用该计算单元能够实施调节方法。因此，例如可以将已经存在于车辆中的控制器、例如制动控制器、发动机控制器、变速器控制器等用作控制装置，并且可以特定于车辆地将任意数量的模块与控制装置连接。
11.例如，模块能针对车轮或车轴来设计，从而在具有两个车轴的车辆的情况下，当模块被针对车轮来设计时，则可以使用四个模块，当模块被针对车轴来设计时，则可以使用两个模块。在具有三个车轴的车辆的情况下，当模块被针对车轮来设计时，则可以使用六个模块，或者当模块被针对车轴来设计时，可以使用三个模块。因此，模块例如在布置于车架上之后与作为空气弹簧系统一部分的控制装置、空气弹簧和传感器连接。以该方式，使得模块能分别靠近车轮或车轴地布置，这是因为每个模块分别仅被用于致动与其相配属的车轴的空气弹簧或与其相配属的车轮的空气弹簧。因此，用于连接空气弹簧的压力软管仅须被铺设经过较短的距离。因此也减少了连接耗费。
12.此外，因此能快速安装利用模块形成的空气弹簧系统，其中，也能在没有大的耗费的情况下特定于车辆地匹配空气弹簧系统。仅需将控制装置例如针对不同的车辆或车辆类型以不同的调节算法依赖于所使用的模块的数量进行预编程。不需要匹配模块本身。
13.根据第一实施方式，模块还包括压力传感器，以用于检测与阀连接的压缩空气线路的至少一个压力传感器值。模块还被设立成经由数据接口将压力传感器值发送给控制装置。
14.因此，也已经提供了用于监控空气弹簧压力的可以与阀连接的压力传感器，并且可以省去与例如在空气弹簧中或空气弹簧的区域中的外部压力传感器的连接。因此消除了附加的布线耗费或压力传感器的附加的布置，从而还能更快地将空气弹簧系统安装在车辆上。
15.根据另一实施方式，模块正好包括三个阀。三个阀的第一阀的输入端能与压力源、尤其是压缩空气源连接，并且第一阀的输出端与第二阀和第三阀的输入端连接。第二阀和第三阀的输出端能分别与空气弹簧系统的空气弹簧连接。
16.尤其地，根据该实施方式，模块还包括传感器接口，传感器接口被设立成与两个传感器连接，这两个传感器优选是位移传感器。传感器接口在此也以单数形式使用，即使当其用于连接多于一个的传感器时，其中，传感器接口也可以具有分别与传感器连接的两个或更多个插接器。因此，一个或多个用于分别与传感器连接的插接器总体上被命名和概括为传感器接口。
17.通过三个阀的布置，模块被准备为，使得其可以刚好配属给一个具有两个车轮的车轴，其中，分别给车轮配属空气弹簧，从而使得模块相应可以被配属给分别与车轮相配属的空气弹簧。将一个模块刚好配属给一个车轴是有利的，这是因为仅车轴的数量与车辆的设计相关。与之相对，无论车辆的设计如何，每个车轴的空气弹簧的数量都是相同的。通过所提到的实施方式，模块因此以如下方式构造，即，一方面将安装耗费减少为每个车轴一个模块，这是因为车轴的两个空气弹簧能同时由一个模块操控，并且另一方面能经济地匹配于具有不同数量的车轴的不同的车辆类型。
18.根据另一实施方式，模块包括两个压力传感器，其分别布置在第二阀的和第三阀的输出端的区域中。因此，第二阀在其输出端的区域中具有另外的压力传感器，并且第三阀在其输出端的区域中具有压力传感器。输出端的区域在此不局限于各自的阀的直接的输出端本身，而是还包括与第二或第三阀的输出端连接的压力软管的或与第二或第三阀的输出端连接的压力线路的被流体、尤其是空气流过的流动区域。尤其地，传感器也布置在相应的阀的输出端的区域中，从而即使当各自的阀关闭时，也能测量经由压力软管或压力线路与阀连接的空气弹簧的压力。根据该实施方式，模块还被设立成，经由数据接口发送压力传感器的压力传感器值。
19.因此，即使当用于将流体、尤其是空气输送到阀或从阀排出的阀关闭时，也能连续测量空气弹簧的空气压力。
20.根据另外的实施方式，第一阀是3/2换向阀。第二阀和第三阀分别是2/2换向阀。通过阀的这种构造可能的是，在第一阀位置中，经由第一阀、即尤其是第一阀的输入端(该输入端能与压力源、尤其是压缩空气源连接)为能与第二和第三阀连接的空气弹簧提供压力。与此相对，在第二阀位置中能经由第一阀将气压从空气弹簧排放出。此外，通过将第二阀和第三阀分别构造为2/2换向阀，能单独操控车轴的车轮的空气弹簧。因此，利用阀的构造的低的复杂性能实现用于提供完全功能的阀。
21.根据另外的实施方式，第一阀具有第一通路横截面，第二阀具有第二通路横截面，并且第三阀具有第三通路横截面。优选地，第二和第三通路横截面基本相同。基本相同意味着，第二通路横截面等于第三通路横截面或第二通路横截面与第三通路横截面的偏差小于10％、小于5％或小于1％。根据该实施方式，第一通路横截面至少相当于第二和第三通路横截面的总和。
22.特别优选地，阀一方面可以构造为，使第二和第三阀在其结构尺寸方面相对于第一阀最小化，并且另一方面，同时能实现对空气弹簧的尽可能快速的加压或对空气弹簧的排气。
23.根据另外的实施方式，模块被设立成，依赖于控制命令操控第一阀，使得流量能被可变地、尤其是多级地或无级地控制。因此，通过第一阀的流量可以依赖于操控地被调节。
24.尤其是为了在静止时或在夜间给空气弹簧排气，空气因此可以以相对低的流量流
过第一阀，以便因此减少在排气中的噪音形成。在行驶期间排气的情况下(在行驶中，噪音形成例如是不重要的)，流量可以是相对高的，以便能够实现对空气弹簧压力的快速变化。另一方面，流量例如也可以特别优选地依赖于车辆的速度而变化，以便例如能够在较低的速度下实现较高的流量并且在较高的速度下实现较低的流量。因此可以通过如下方式提高行驶舒适度，即，例如在高速的情况下在进行高度调节时的小的变化率导致减少或避免振动。
25.根据另外的实施方式，模块具有pwm信号发生器。pwm信号发生器是产生经脉宽调制的信号(pwm信号)的发生器。pwm信号发生器用于利用pwm信号操控至少第一阀。因此，依赖于pwm信号的脉宽来控制阀的流量，其中，流量可以从最小值改变直至最大值，在最小值时，第一阀持续被关闭；在最大值时，第一阀持续被打开。
26.利用pwm信号能够特别简单地操控以多级地或无级地被设立成用于改变流量的第一阀，这是因为构造为电气动阀的阀(其原则上仅可以在完全打开的和完全关闭的状态之间切换)可以用于改变、尤其是无级地改变流量。因此可以省去特别匹配的用于改变流量的阀，该阀例如具有多于两个的切换状态。
27.根据另外的实施方式，模块具有故障诊断装置，以便实施对模块的故障诊断。故障诊断优选包括探测与控制装置的数据连接的故障和/或探测与经由传感器接口连接的一个或多个传感器的数据连接的故障。替选地或附加地，故障诊断包括检验阀功能和/或所联接的传感器的功能。在利用故障诊断诊断出故障的情况下，使模块的阀或所有阀置于预限定的状态下。也可能的是，模块的阀或所有阀保持在探测到的故障之前所具有的定位中。尤其地，在探测到的故障的情况下，模块的所有阀因此保持在各自的阀在被探测到的故障之前所具有的定位中。此外可能的是，在探测到故障的情况下，将模块的阀关闭，或将模块的所有阀关闭。
28.因此，在完成没有探测到故障的故障诊断结束之后能显示模块处于使用准备中，其中，该结果优选能经由数据接口转发给控制装置。在通过故障诊断探测到故障的情况下，至少可以采取阀的限定的状态。该限定的状态也可以是故障前的阀的最后的状态。
29.此外，本发明涉及一种控制装置，其用于经由总线从用于根据前述的实施方式之一的空气弹簧系统的模块接收来自压力传感器的压力传感器值。尤其地，控制装置也被设立成用于，经由总线从用于根据前述的实施方式之一的空气弹簧系统的模块接收传感器值、尤其是位移传感器的位移传感器值。总线优选是can总线。此外，控制装置用于产生和发送用于根据前述的实施方式之一的模块的阀的控制命令。
30.此外，本发明涉及一种空气弹簧系统，其具有一个或多个根据前述的实施方式之一的模块和优选是根据前述的实施方式之一的控制装置。此外，空气弹簧系统还包括经由传感器接口与模块或模块之一连接的位移传感器，以及与模块的阀连接的空气弹簧。模块经由数据接口和总线、尤其是can总线与控制装置连接。
31.此外，本发明包括具有根据前述的实施方式之一的空气弹簧系统的车辆，其中，控制装置是车辆的控制器、尤其是车辆的制动控制器。尤其地，车辆在每个车轴具有其中一个模块。车辆可以在每个车轴具有两个位移传感器和两个空气弹簧，它们分别与配属给车轴的模块连接。
32.此外，本发明还涉及一种车辆挂车，其具有根据前述的实施方式之一的空气弹簧
系统。车辆挂车具有多个车轴，其中优选地，为每个车轴配属模块，并且其中，车辆挂车具有控制器。在此，控制器实现了根据前述的实施方式的控制装置。控制器优选是挂车制动控制器。作为通过控制器构造控制装置的替选方案，车辆挂车具有接口，以便与具有被构造为根据前述的实施方式的控制装置的控制器的牵引车连接。
33.此外，本发明涉及一种用于运行根据前述的实施方式之一的空气弹簧系统的方法。根据该方法，首先借助控制装置从模块接收经由传感器接口与模块连接的位移传感器的位移传感器值。此外，通过控制装置接收模块的压力传感器的压力传感器值。然后，利用控制装置产生用于模块的阀的控制命令，并且将其发送给模块。
34.本发明还涉及一种包括指令的计算机程序产品，当在车辆或挂车的控制器上执行指令时，指令将控制器构造为控制装置，并且使控制器执行根据本发明的方法的步骤。
附图说明
35.另外的实施方式根据在附图中详细阐述的实施例得到。在此：
36.图1示出用于空气弹簧系统的模块的示意图；
37.图2示出空气弹簧系统的示意图；
38.图3示出具有空气弹簧系统的车辆的示意图；
39.图4示出具有空气弹簧系统的组合体的示意图；
40.图5示出具有空气弹簧系统的另外的组合体的示意图；
41.图6示出用于运行空气弹簧系统的方法的步骤的流程图表。
具体实施方式
42.图1示出了根据实施例的用于空气弹簧系统的模块10的示意图。模块10包括数据接口12，数据接口能与总线、尤其是can总线连接。数据接口12与处理单元14连接，处理单元同样与模块10的另外的部件连接。
43.根据该实施例，处理单元14与两个传感器接口16连接，与这两个传感器接口能连接有位移传感器。经由传感器接口16联接的位移传感器尤其提供传感器值17，其优选相应于位移传感器值15并且包括例如在车轮悬架与车辆底盘之间的距离。传感器接口16因此用于利用处理单元14接收传感器值，其中，处理单元14能够将这些传感器值转换成总线协议，以便将这些传感器值作为数据包等经由接口12发送。
44.此外，处理单元与三个阀18、20、22连接。当经由数据接口12接收数据包时，处理单元14用于操控阀18、20、22，数据包要求操控一个或多个阀18、20、22。三个阀18、20、22被构造为电气动阀19、21、23。
45.阀18、20、22的其中一个以下被称为第一阀18的阀被构造为3/2换向阀。在此，第一阀18具有输入端24，能与该输入端连接有压力源、尤其是压缩空气源。为此，输入端24经由压缩空气线路26引导到模块10的壳体28的外侧27，并且在此形成压缩空气接口30。此外，在第一阀18上设置有输出端32，输出端同样经由压缩空气线路34引导到壳体28的外侧27。在壳体28的外侧27上在压缩空气线路34的端部上布置有消音器36。
46.在第一阀18的所示的位置中、即所示的状态或切换状态中，具有流量35的空气可以经由与压缩空气接口30连接的压力源、通过第一阀18被引导至阀20、22。为此，第一阀18
在所示的位置中、即通路位置33中具有通路横截面37。
47.阀20、22在所示的位置中、即关闭位置39中是关闭的。阀20以下被称为第二阀20，并且阀22以下被称为第三阀22。如果阀20、22通过利用处理单元14的操控而被转换，那么经由第一阀18提供的压缩空气可以流过从第一阀18的输出端40引导到第二阀20和第三阀22的输入端42、44的压缩空气线路38、第二阀20和第三阀22并且在模块10的输出端45、46处流出。第二阀20为此具有第二通路横截面41，并且第三阀22具有第三通路横截面43。空气弹簧系统的空气弹簧能分别与输出端45、46联接。
48.此外，在第二阀20和第三阀22的通路位置(其在此相应未示出)中，通过将第一阀18转换到第一阀18的未示出的排放位置中，使得压缩空气也能通过第一阀并且通过压缩空气线路34从空气弹簧排放出。为此设置有消音器36，以便减小在空气弹簧的排气时的噪音生成。在第二阀20和第三阀22的所示的关闭位置39中，经由整合到模块10中的压力传感器48、50能够测量能与输出端45、46连接的空气弹簧中的空气压力。
49.利用这些压力传感器48、50检测到的压力传感器值54也像提到的位移传感器值15那样可以经由处理单元14转变成总线系统的数据协议，以便使压力传感器值54经由数据接口12输出。
50.模块10还包括故障诊断装置51。如果利用故障诊断装置51确认模块10有故障，那么将阀18、20、22切换到预限定的位置52、53中。预限定的位置52、53优选相应于第一阀18的所示的打开状态(即通路位置33)和第二阀20和第三阀22的所示的关闭状态(即关闭位置39)。
51.处理单元14还包括用于产生经脉宽调制的信号55的发生器53，利用该经脉宽调制的信号操控第一阀18。因此可以改变通过第一阀18的气流的流量35。尤其是在排放空气时，可以利用较小的流量35进一步减小噪音形成。根据另外的在此未示出的实施例也可以省去消音器36。
52.图2示出了具有图1所示的模块10的空气弹簧系统60的示意图。两个传感器61(其是位移传感器62)经由传感器接口16与模块10连接。此外，压缩空气源63与模块10的压缩空气接口30连接。输出端45、46分别经由压缩空气线路67与空气弹簧66连接。利用传感器接口16从位移传感器62接收的传感器值17因此经由总线56传送给控制装置58。为此，数据接口12与总线56(其是can总线57)连接。此外，利用在此未示出的压力传感器48、50接收到的压力传感器值54也被传输给控制装置58。控制装置58经由总线56将控制命令64传输给模块10，利用控制命令来操控阀18、20、22。
53.图3示出了具有控制装置58和两个模块10的车辆70的示意图。
54.其中每个模块10被配属给车辆的其中一个车轴72。两个模块10具有数据接口12，并且利用该数据接口经由总线56与控制装置58连接。此外，模块10分别与两个空气弹簧66和两个位移传感器62连接。将其中每个位移传感器62和其中每个空气弹簧66配属给车辆70的车轮74。
55.图4示出了组合体80的示意图，该组合体具有车辆70、例如图3的车辆70。车辆70在此相应于牵引车81，与牵引车耦联有车辆挂车82。车辆70具有制动控制器84，其在此用作控制装置58。控制装置58与四个模块10连接，其中，其中每个模块10配属于车辆70和车辆挂车82的其中一个车轴72。为此，用于将控制装置58与模块10连接的总线56经由车辆70与车辆
挂车82之间的线缆连接部86进一步引导至车辆挂车82。根据本发明的在此未示出的变型方案，设置无线电连接来代替线缆连接部86。
56.图5示出了图4的实施例的替选的实施例。图5又示出了构造为牵引车81的车辆70的示意图以及车辆挂车82的示意图，它们可以共同被称为组合体80。然而在此，除了牵引车81的控制装置58之外，在车辆挂车82中还设置有另外的控制装置58，该另外的控制装置5控制车辆挂车82的模块10，并且从这些模块接收传感器值17和压力传感器值54。根据该实施例，车辆挂车82中的控制装置58是挂车制动控制器88。
57.图6示出了用于运行空气弹簧系统的方法89的实施例的步骤的流程图表。在步骤90中，通过控制装置58从模块10接收至少一个位移传感器62的传感器值17和压力传感器48、50的压力传感器值54。在步骤92中，在控制装置58中产生用于阀18、20、22的控制命令。在步骤94中，将控制命令发送给模块10。
58.附图标记列表
59.10 模块
60.12 数据接口
61.14 处理单元
62.15 位移传感器值
63.16 传感器接口
64.17 传感器值
65.18 阀
66.19 电气动阀
67.20 阀
68.21 电气动阀
69.22 阀
70.23 电气动阀
71.24 输入端
72.26 压缩空气线路
73.27 外侧
74.28 壳体
75.30 压缩空气接口
76.32 输出端
77.33 通路位置
78.34 压缩空气线路
79.35 流量
80.36 消音器
81.37 第一通路横截面
82.38 压缩空气线路
83.39 关闭位置
84.40 输出端
85.41 第二通路横截面
86.42 输入端
87.43 第三通路横截面
88.44 输入端
89.45 输出端
90.46 输出端
91.48 压力传感器
92.50 压力传感器
93.51 故障诊断装置
94.52 预限定的位置
95.53 预限定的位置
96.54 压力传感器值
97.55 经脉宽调制的信号
98.56 总线
99.57 can总线
100.58 控制装置
101.60 空气弹簧系统
102.61 传感器
103.62 位移传感器
104.63 压缩空气源
105.64 控制命令
106.66 空气弹簧
107.67 压缩空气线路
108.70 车辆
109.72 车轴
110.74 车轮
111.80 组合体
112.81 牵引车
113.82 车辆挂车
114.84 制动控制器
115.86 线缆连接部
116.88 挂车制动控制器
117.89 方法
118.90 步骤
119.92 步骤
120.94 步骤