DE102004040940A1

DE102004040940A1 - Baugruppe für ein Fahrwerkstabilisierungssystem

Info

Publication number: DE102004040940A1
Application number: DE102004040940A
Authority: DE
Inventors: Dirk Kesselgruber
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2005-03-24
Also published as: US20050166750A1; DE20313104U1; US7494131B2

Abstract

Eine Baugruppe mit einem Fluiddruckaktuator (10), der ein Führungsteil (22) und ein relativ dazu bewegliches Wirkteil (24) aufweist, und mit einer Fluiddruckquelle (14), die mit dem Fluiddruckaktuator in Verbindung steht, um diesen mit unter Druck stehendem Fluid zu versorgen, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrvorrichtung (12) vorgesehen ist, welche die Verbindung des Fluiddruckaktuators (10) mit der Fluiddruckquelle (14) unterbrechen kann, daß eine Steuereinheit (16) vorgesehen ist, welche die Sperrvorrichtung steuert, und daß der Fluiddruckaktuator (10) mit einem Sensor (30) versehen ist, mittels dessen die Steuereinheit (16) die Position des Wirkteils (24) relativ zu dem Führungsteil (22) bestimmen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Baugruppe für ein Fahrwerkstabilisierungssystem, mit einem Fluiddruckaktuator, der ein Führungsteil und ein relativ dazu bewegliches Wirkteil aufweist, und mit einer Fluiddruckquelle, die mit dem Fluiddruckaktuator in Verbindung steht, um diesen mit unter Druck stehendem Fluid zu versorgen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrwerkstabilisierungssystem für ein Fahrzeug, mit einem Fahrwerk und einer derartigen Baugruppe.

Fahrwerkstabilisierungssysteme dienen der Verbesserung des Fahrkomforts sowie der Fahrsicherheit. Mit Hilfe des Aktuators werden in Abhängigkeit von Fahrzeugparametern und Verkehrssituation die Fahrwerkeigenschaften verändert, indem beispielsweise Querstabilisatoren oder andere bewegliche Teile der Radaufhängung vorgespannt oder entlastet oder sonst in ihrer Lage verändert werden. Dies führt zu einer der jeweiligen Verkehrssituation angepaßten Eigenschaft des Fahrzeugs wie etwa verbesserter Bodenhaftung bei Kurvenfahrt oder in anderen, extremen Situationen.

Die Erfindung schafft eine Baugruppe, die bei einer Störung in einen fehlersicheren Zustand versetzt werden kann.

Zu diesem Zweck ist bei einer Baugruppe der eingangs genannten Art eine Sperrvorrichtung vorgesehen, welche die Verbindung des Fluiddruckaktuators mit der Fluiddruckquelle unterbrechen kann, und eine Steuereinheit, welche die Sperrvorrichtung steuert, wobei der Fluiddruckaktuator mit einem Sensor versehen ist, mittels dessen die Steuereinheit die Position des Wirkteils relativ zu dem Führungsteil bestimmen kann. Die vorgeschlagene Gestaltung gestattet es, den Aktuator in einem Störungsfall, z.B. bei Ausfall der Fluiddruckquelle, in einen definierten Zustand zu versetzen und dort zu blockieren. Das Blockieren des Aktuators kann durch Unterbrechen der Fluiddruckversorgung geschehen, wobei eine Unterbrechung nur dann vollzogen wird, wenn mittels des Sensors festgestellt wurde, daß sich der Aktuator in einem definierten Zustand befindet.

Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung ein Fahrwerkstabilisierungssystem, das bei einer Störung in einen fehlersicheren Zustand versetzt werden kann.

Dies wird erreicht durch ein Fahrwerkstabilisierungssystem für ein Fahrzeug mit einem Fahrwerk und einer Baugruppe der vorgenannten Art, wobei das Führungsteil mit einem ersten Fahrwerkselement verbunden ist und das Wirkteil mit einem zweiten Fahrwerkselement verbunden ist und das Wirkteil durch Beaufschlagung mit dem unter Druck stehenden Fluid die Lage relativ zu dem Führungsteil verändern kann, um die Eigenschaften des Fahrwerks zu verändern. Dies kann dazu dienen, bei einem Ausfall einer Systemkomponente den Aktuator gezielt so anzusteuern, daß das Fahrwerk in einen sogenannten Fail-Safe-Zustand versetzt wird. Dieser Fail-Safe-Zustand zeichnet sich dadurch aus, daß das Fahrwerk so reagiert, als wäre kein Fahrwerkstabilisierungssystem vorhanden. In einer extremen Verkehrssituation kann das Fahrzeug in einem derartigen Fail-Safe-Zustand besser beherrscht werden, als wenn die Fahrwerkeigenschaften durch eine falsche Stellung des Aktuators verändert, d.h. an eine gegenwärtig nicht vorliegende Verkehrssituation angepaßt wären.

Weitere Ausführungsformen und deren Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform ausführlich beschrieben. Dabei wird Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnung, in denen zeigt:
1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrwerkstabilisierungssystems und
2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Baugruppe.
In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Fahrwerkstabilisierungssystem zu sehen, das eine erfindungsgemäßen Baugruppe und ein Fahrwerk aufweist, von dem in der Zeichnung nur die Hinterachse dargestellt ist.
Die Baugruppe, die in 2 genauer dargestellt ist, weist einen Linearaktuator 10 auf, der über Fluiddruckleitungen 11 und Sperrglieder 12 mit einer Energiequelle, beispielsweise einer Fluiddruckquelle 14 verbunden ist. Die Fluiddruckquelle 14 dient zur Versorgung des Aktuators 10 mit unter Druck stehendem Fluid. Weiterhin ist eine Steuereinheit 16 zur Ansteuerung der Sperrglieder 12 vorgesehen.
Der Aktuator ist in der vorliegenden Ausführungsform von einem Hydraulikzylinder 10 gebildet, dessen Zylinderwand 22 ein Führungsteil und dessen Kolben 24 ein Wirkteil darstellt. Der Kolben 24 trägt Kolbenringe 26, 28 welche eine Dichtung 26 und Führungen 28 bilden, damit der Kolben 24 leichtgängig im Zylinder gleiten kann. In der Zylinderwand 22 ist ein Sensor in Form eines Hallsensors 30 vorgesehen, der auf einen im Kolben 24 untergebrachten Magnetring 32 anspricht.
Die Hinterachse umfaßt eine Radaufhängung 40, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, mit einem rechten Längslenker 42, einem linken Längslenker 44 und einem Querstabilisator 46, dessen eines Ende am linken Längslenker angreift und dessen anderes Ende über den Aktuator 10 mit dem rechten Längslenker 42 verbunden ist. Dabei kann beispielsweise die Zylinderwand 22 mit dem Querstabilisator 46, der ein erstes Fahrwerkteil bildet, verbunden sein, während der Kolben 24 mit dem rechten Längslenker 42 der ein zweites Fahrwerkteil bildet verbunden ist.
Der Hydraulikzylinder 10 kann von der als Hydraulikpumpe ausgebildeten Druckfluidquelle 14 mit unter Druck stehendem Fluid in Form von Hydrauliköl beaufschlagt werden, um den Kolben 24 in die eine oder andere Richtung aus einer neutralen Position zu verschieben. Dadurch kann der Querstabilisator 46 von dem Aktuator 10 verspannt werden, um die Fahrwerkeigenschaften zu verändern. Dies bewirkt in der beschriebenen Ausführungsform eine Verspannung des Querstabilisators der Radaufhängung, um beispielsweise die Seitenneigung des Fahrzeuges bei Kurvenfahrt zu korrigieren. Das Ausmaß und die Richtung der Verspannung werden von einem Systemsteuergerät 48 reguliert, um beispielsweise eine aktive Wankstabilisierung zu realisieren, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Funktion einer derartigen Wankstabilisierung und ihre Auswirkungen auf die Fahrphysik sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden daher hier nicht weiter beschrieben.
Die Mittelstellung des Kolbens 24 ist die neutrale Position des Hydraulikzylinders 10, in welcher der Hydraulikzylinder 10 die Eigenschaften des Fahrwerks nicht beeinflußt, d.h. der Querstabilisator 46 der Radaufhängung ist in dieser neutralen Position nicht vorgespannt; die Fahrwerkeigenschaften entsprechen in diesem Zustand einem passiven Fahrwerk ohne Wankstabilisierung. Magnetring 32 und Hallsensor 30 sind hier so angeordnet, daß der Sensor 30 die Mittelstellung des Kolbens 24 bezüglich der Zylinderwand 22 detektiert.
In die Druckfluidleitungen 11, die hier von Hydraulikleitungen gebildet sind, sind zwischen der Hydraulikpumpe 14 und dem Hydraulikzylinder 10 zwei Sperrglieder 12 in Form von Magnetventilen geschaltet, die vorzugsweise mechanisch oder elektrisch gekoppelt sind, sodaß nur eine Ansteuerung erforderlich ist. Die Sperrglieder 12 können die Zufuhr von unter Druck stehendem Hydrauliköl von der Energiequelle 14 unterbinden, um den Hydraulikzylinder 10 zu blockieren. Eine derartige Blockierung kann beispielsweise notwendig sein, wenn im Hydrauliksystem ein Leck auftritt, oder bei einer anderen Störung eines Fahrzeugsystems, die es erforderlich macht, das Fahrwerkstabilisierungssystem, insbesondere den Hydraulikzylinder 10, außer Betrieb zu setzen.
Eine Blockierung des Hydraulikzylinders 10 kann die Steuereinheit 16 dann auslösen, wenn sie ein entsprechendes Signal 50 von einem anderen Steuergerät, beispielsweise vom Systemsteuergerät 48 des Fahrwerkstabilisierungssystems oder eines Systems, welches die Hydraulikversorgung überwacht, erhält. Die Steuereinheit 16 kann auch mit einer Einrichtung ausgestattet sein, mit der sie selbst die Hydraulikversorgung überwachen kann.
Durch eine Blockierung des Hydraulikzylinders 10 wird das Fahrwerkstabilisierungssystem außer Betrieb gesetzt, sodaß das Fahrwerk sich nunmehr so verhält, als wäre das Stabilisierungssystem nicht vorhanden. Im vorliegenden Beispiel wären durch rechter und linker Längslenker 42, 44 über den Querstabilisator 46 der Radaufhängung fest miteinander verbunden.
Damit die Fahrwerkeigenschaften einem Fahrwerk ohne Stabilisierungssystem entsprechen, darf der Hydraulikzylinder 10 jedoch nur in seiner neutralen Stellung blockiert werden. Ansonsten würde durch die Blockierung der Energieversorgung eine Rückkehr des Hydraulikzylinders in seine neutrale Stellung verhindert. Deshalb ist die Steuereinheit 16 zusätzlich mit einer Einrichtung versehen, die ihr gestattet, das Signal 52 vom Hallsensor 30 auszuwerten.
Die Hydraulikleitungen 11 bleiben solange freigeschaltet, bis der Kolben 24 die Mittelposition erreicht hat. Der Hydraulikzylinder 10 wird nicht unter Energieaufwand in die Mittelposition gezwungen, sondern er erreicht seine neutrale Stellung selbständig, beispielsweise durch die mechanische Rückstellkraft des Querstabilisators. Die Steuereinheit 16 schaltet die Sperrglieder 12 erst dann, wenn sie mittels des Sensors 30 feststellt, daß der Kolben 24 die Mittelstellung erreicht hat. Damit ist gewährleistet, daß auch bei einem Ausfall der Energieversorgung 14 der Fail-Safe-Zustand erreicht werden kann.
Die Ausbildung des Sensors als Hallsensor 30 mit dem entsprechenden Magnetring 32 gestattet eine berührungslose Erfassung der Position des Kolbens 24.
Vorteilhafterweise ist zwischen Kolben 24 und Zylinderwand 22 eine dünne Gleitbuchse 36 vorgesehen, damit die Kolbenringe 26, 28 nicht durch die Kanten des Sensors 30 oder der Bohrung, in welcher dieser untergebracht ist, beschädigt werden.
Selbstverständlich ist die Ausbildung des Aktuators als Hydraulikzylinder 10 nur beispielhaft zu verstehen. Die Erfindung kann auch auf Systeme mit anderen Aktuatoren, beispielsweise Pneumatikzylinder angewendet werden.
Die Sperrglieder 12 sind vorzugsweise im Aktuator bzw. dessen Gehäuse integriert oder daran angebracht, sodaß keine Leitungen zwischen Sperrglied und Aktuator erforderlich sind, die zusätzliche Schwachstellen (z.B. durch Leckage) bilden könnten.

Claims

Baugruppe mit einem Fluiddruckaktuator (10), der ein Führungsteil (22) und ein relativ dazu bewegliches Wirkteil (24) aufweist, und mit einer Fluiddruckquelle (14), die mit dem Fluiddruckaktuator in Verbindung steht, um diesen mit unter Druck stehendem Fluid zu versorgen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrvorrichtung (12) vorgesehen ist, welche die Verbindung des Fluiddruckaktuators (10) mit der Fluiddruckquelle (14) unterbrechen kann, daß eine Steuereinheit (16) vorgesehen ist, welche die Sperrvorrichtung steuert, und daß der Fluiddruckaktuator (10) mit einem Sensor (30) versehen ist, mittels dessen die Steuereinheit (16) die Position des Wirkteils (24) relativ zu dem Führungsteil (22) bestimmen kann.
Fahrwerkstabilisierungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrglieder (12) im Aktuator integriert sind.
Fahrwerkstabilisierungssystem für ein Fahrzeug mit einem Fahrwerk und einer Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Führungsteil (22) mit einem ersten Fahrwerkselement (46) verbunden ist und das Wirkteil (24) mit einem zweiten Fahrwerkselement (42) verbunden ist und das Wirkteil durch Beaufschlagung mit dem unter Druck stehenden Fluid die Lage relativ zu dem Führungsteil verändern kann, um die Eigenschaften des Fahrwerks zu verändern.
Fahrwerkstabilisierungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrwerk wenigstens eine Radaufhängung (40) mit wenigstens einem Querstabilisator (46) aufweist, wobei der Querstabilisator mittels des Aktuators (10) verspannt werden kann, um die Fahrwerkeigenschaften zu verändern.
Fahrwerkstabilisierungssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirkteil (24) eine neutrale Position einnehmen kann, in welcher der Aktuator (10) das Fahrwerk unbeeinflußt läßt, wobei durch den Sensor (30) festgestellt werden kann, wenn sich das Wirkteil in dieser neutralen Position befindet.
Fahrwerkstabilisierungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die neutrale Position die Mittelstellung des Wirkteils (24) in bezug auf das Führungsteil (22) ist.
Fahrwerkstabilisierungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator ein Hydraulikzylinder (10) ist, dessen Zylinderwand (22) das Führungsteil bildet und dessen Kolben (24) das Wirkteil bildet.
Fahrwerkstabilisierungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Magnetsensor (30) ist, der auf einen am Wirkteil (24) angebrachten Magneten (32) reagiert.
Fahrwerkstabilisierungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetsensor (30) ein Hallsensor ist.
Fahrwerkstabilisierungssystem ans nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (30) an der Zylinderwand (22) angebracht ist.
Fahrwerkstabilisierungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zylinderwand (22) und Kolben (24) eine Gleitbuchse (36) vorgesehen ist.