DE102005028327A1 - Aktive hydraulische Wankstabilisierung mit einer Zylinderkolbeneinheit und Kolbenventilen - Google Patents

Aktive hydraulische Wankstabilisierung mit einer Zylinderkolbeneinheit und Kolbenventilen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine aktive hydraulische Wankstabilisierung für mindestens zweiachsige Kraftfahrzeuge mit einem U-Stabilisator zwischen den radtragenden und/oder radführenden Achsteilen zweier Räder einer Achse und mit einem Stellglied, das zwischen den oben genannten Achsteilen und dem U-Stabilisator - diesen zumindest zeit- und bereichsweise tordierend - angeordnet ist. Hierbei ist das Stellglied eine Zylinderkolbeneinheit mit zwei durch einen Kolben getrennten Zylinderräumen, wobei die Zylinderkolbeneinheit einen die Zylinderräume verbindenden Überströmquerschnitt aufweist. Jeder Kolbenboden ist mit der radialen Kolbenaußenwandung über ein federbelastetes Rückschlagventil verbunden. Das Rückschlagventil sperrt die hydraulische Verbindung vom jeweiligen Kolbenboden zur Kolbenaußenwandung hin. DOLLAR A Mit der vorliegenden Erfindung wird eine aktive hydraulische Wankstabilisierung entwickelt, deren Stellglied bei kleinem Bauraum dauerhaft und zuverlässig funktioniert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine aktive hydraulische Wankstabilisierung für mindestens zweiachsige Kraftfahrzeuge mit einem U-Stabilisator zwischen den radtragenden und/oder radführenden Achsteilen zweier Räder einer Achse und mit einem Stellglied, das zwischen den oben genannten Achsteilen und dem U-Stabilisator – diesen zumindest zeit- und bereichsweise tordierend – angeordnet ist, wobei das Stellglied eine Zylinderkolbeneinheit mit zwei durch einen Kolben getrennten Zylinderräumen ist und wobei zwischen dem Kolben und dem Zylinder ein die Zylinderräume verbindender Überströmquerschnitt ausgebildet ist.
  • Aus einem Vortragsskript zu dem im Haus der Technik in Essen am 13.11.2003 von Ingenieuren der BMW-Group gehaltenen Vortrag „Dynamic Drive – Das Wankstabilisierungssystem des 7'er und des neuen 5'er" ist ein in einem U-Stabilisator integrierter Hydraulikschwenkmotor bekannt. Der Schwenkmotor ist horizontal liegend im geraden Mittelabschnitt des U-Stabilisators eingebaut. Um die Bodenfreiheit des entsprechenden Fahrzeugs nicht verringern zu müssen, muss der U-Stabilisator zusätzlich mehr fach gekröpft ausgeführt werden. Zudem liegen die versorgenden Hydraulikschläuche in unmittelbarer Fahrbahnnähe. Durch die horizontale Einbaulage und den Aufbau neigt der Schwenkmotor zu Beschädigungen durch Kavitation.
  • Durch diese sich u.a. durch abrupte Ein- oder Ausfederungsvorgänge ergebende Kavitation, also die ungewollte Bildung von Unterdruckhohlräumen in der strömenden Hydraulikflüssigkeit, entstehen neben dem unmittelbaren Verschleiß weitere Nachteile. So saugen derartige Stellglieder über die Dichtungsstellen Umgebungsluft an. Auch fällt ein Teil der in der Flüssigkeit in gelöster Form vorhandenen Luft unter Luftblasenbildung aus. Dieser ungelöste Luftanteil führt neben einer Systemerwärmung und einer Störgeräuschentwicklung u.a. zu einem Anstieg der erforderlichen Kompressibilität. Letzteres führt beim Stellglied zu einem verzögerten Ansprechen und zu ruckartigen Bewegungen.
  • Um dieses Problem zu minimieren wird in der Regel das Stellglied und die Zuleitungen bei jeder Inbetriebnahme entlüftet.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, eine aktive hydraulische Wankstabilisierung zu entwickeln, deren Stellglied bei kleinem Bauraum dauerhaft und zuverlässig funktioniert.
  • Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Jeder Kolbenboden ist mit der radialen Kolbenaußenwandung über ein federbelastetes Rückschlagventil verbunden. Das Rückschlagventil sperrt die hydraulische Verbindung vom jeweiligen Kolbenboden zur Kolbenaußenwandung hin.
  • Durch den zwischen dem Kolben und dem Zylinder vorhandenen Überströmquerschnitt ergibt sich eine gezielte permanente Überströmleckage zwischen den Zylinderräumen, wodurch eine permanente Umwälzung des Hydrauliköls erreicht wird. Das mit Druck beaufschlagte Öl mischt sich mit der Luft und transportiert diese durch die Zylinderräume und die zum Öltank führende Leitung in den Tank. Die Überströmleckage liegt beispielsweise in einem Bereich von 0,3 ... 0,5 Liter/Minute. Um möglichst wenige Gasbestandteile aus dem Hydrauliköl zu lösen, wird im Kolben pro Bewegungsrichtung ein federbelastetes Rückschlagventil eingebaut. Die Rückschlagventile ermöglichen einen raschen Unterdruckabbau auf der jeweiligen Kolbensogseite. Der Sog bzw. der Unterdruck entsteht, wenn zumindest eines der Fahrzeugräder abrupt ein- oder ausfedert. Durch die mechanische Kopplung über den Stabilisator führt dies jeweils zu einer ruckartigen Bewegung des Kolbens.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen:
  • 1: McPerson-Federbeine mit U-Stabilisator und Stellglied;
  • 2: Stellglied im Längsschnitt;
  • 3: Schaltprinzip der Kolbenventile;
  • 4: Kolben zu 2 vor der Endlage;
  • 5: Querschnitt zu 4;
  • 6: Kolben zu 2 in der Endlage;
  • 7: Querschnitt zu 6;
  • 8: Vergrößerter Teilbereich zu 5.
  • Die 1 zeigt beispielhaft zwei Einzelradaufhängungen (11, 12) einer Achse, die über einen U-Stabilisator (30) und zwischengeschaltete Koppelelemente (40, 50) miteinander gekoppelt sind. Die Einzelradaufhängungen (11, 12) sind hier beispielsweise McPerson-Federbeine. An den Zylinderrohren (15, 16) der Feder-Dämpfereinheiten (13, 14) dieser Federbeine sind jeweils unten die Radträger (27, 28) und oben Lagerkonsolen (17, 18) angeordnet. Die Lagerkonsolen (17, 18) befinden sich im oberen Drittel der Zylinderrohre (15, 16). Diese (17, 18) haben Befestigungsflächen (21, 22), die zur vertikalen Fahrzeugmittenlängsebene (5) hin orientiert sind.
  • Der U-Stabilisator (30), der hier z.B. unterhalb einer Horizontalebene liegt, in der die Radmittelpunkte liegen, hat zwei hebelarmartige Schenkel (33, 34), die zumindest abschnittsweise in Fahrzeuglängsrichtung orientiert sind. Die freien Enden der Schenkel (33, 34) tragen Laschen (35, 36) mit Querbohrungen. Die anderen Enden der Schenkel (33, 34) münden in einen z.B. horizontal ausgerichteten Drehstababschnitt (31). In diesem Abschnitt ist der U-Stabilisator (30) am Fahrzeugaufbau mittels der Lagerböcke (37, 38,) schwenkbar gelagert. In Fahrzeugquerrichtung gesehen, befinden sich die Lagerböcke (37, 38) in der Nähe der Übergangsstellen, in denen der Drehstababschnitt (31) und die Schenkel (33, 34) ineinander übergehen.
  • Zwischen der Lagerkonsole (17) des linken Federbeins (11) und der Lasche (35) ist eine Koppelstange (40) angeordnet. Die Koppelstange (40) besteht aus einem Hauptteil (41) und einem Einstellteil (45), wobei das Einstellteil (45) in das Haupt teil (41) eingeschraubt ist und die dortige Verschraubung mit Hilfe einer Kontermutter (49) gegen Lösen gesichert ist.
  • Die Koppelstange (40) trägt an ihren Enden Gelenkaugen (42), in die Kugelgelenkschalen (43, 47) eingesetzt sind. In den Kugelgelenkschalen (43, 47) sind Kugelgelenkzapfen (44, 48) schwenkbar gelagert. Der obere, am Hauptteil (41) gelagerte Kugelgelenkzapfen (44) ist mit der Lagerkonsole (17) verschraubt, während der untere an der Lasche (35) fixiert ist.
  • In der Konstruktionslage ist hier die Koppelstange (40) weitgehend vertikal orientiert. Sie ist um ca. 10 Winkelgrade gegenüber der Vertikalen zum Federbein (11) hin geneigt. Diese Orientierung gilt auch für das andere Koppelelement (50). Ihr unteres Kugelgelenk (47, 48) liegt unterhalb einer Horizontalebene, die durch den jeweiligen Radmittelpunkt geht.
  • Zwischen dem rechten Federbein (12) und dem Schenkel (34) des U-Stabilisators (30) ist eine mit flüssigem Druckmittel beaufschlagte Zylinderkolbeneinheit (50) angeordnet. Die Kolbenstange (80) dieser Einheit (50) ist über ein Kugelgelenk (83, 84) an der Lagerkonsole (18) des Zylinderrohres (16) befestigt, während der Zylinder (51) des Stellglieds (50) über das Kugelgelenk (67, 68) am U-Stabilisator (30) gelagert ist.
  • Nach 2 ist das Stellglied (50) im Längsschnitt dargestellt. Die Zylinderkolbeneinheit umfasst einen Zylinder (51) in dem ein Kolben (90) an einer Kolbenstange (80) geführt angeordnet ist. Der Kolben (90) teilt den Zylinderinnenraum in die Räume (55) und (56) auf.
  • Der Zylinder (51) besteht aus einem im Wesentlichen rohrförmigen Körper, der an den Rohrenden z.B. beidseitig jeweils ein kurzes Innengewinde trägt. Zwischen den Innengewinden befindet sich zumindest bereichsweise eine glatte Innenwandung (52). Der Zylinder (51) hat in zwei Stutzen (57, 58) je eine Querbohrung (53, 54), die pro Zylinderinnenraum (55, 56) jeweils einen Zu- bzw. Ablauf darstellen. Im Bereich dieser jeweils kurz vor dem Hubende liegenden Querbohrungen (53, 54) befinden sich z.B. innen umlaufende Ringnuten (77, 78). Die Ringnuten sind beispielsweise 0,2 Millimeter tief. Die Breite der einzelnen Ringnuten (77, 78) entspricht dem Durchmesser der entsprechenden Querbohrung (53, 54). Ggf. sind die Ringnuten (77, 78) oder die Querbohrungen (53, 54) durch eine Längsnut verbunden, deren Tiefe mehrere Zehntel Millimeter entspricht.
  • In das rechte Innengewinde des Zylinders (51) ist ein Zylinderboden (60) eingeschraubt. Der Zylinderboden (60) ist gegenüber dem Zylinder (51) mit einem Dichtring abgedichtet. In der innenliegenden Stirnfläche des Zylinderbodens (60) befindet sich eine Sacklochbohrung, in der ein Elastomerkörper befestigt oder ein Gummielement einvulkanisiert ist. Das Elastomer- bzw. Gummibauteil hat die Funktion eines Anschlagpuffers (61).
  • Der Zylinderboden (60) hat an seinem freien, äußeren Ende eine Gewindebohrung (63), deren Mittellinie z.B. mit der Mittellinie (59) der Zylinder-Kolben-Einheit (50) übereinstimmt. Zwischen der Gewindebohrung (63) und dem Zylinder (51) befindet sich eine Verlängerungsstange (62). In der Gewindebohrung (63) ist ein Einstellteil (64), an das ein Gelenkauge (66) angeformt ist, eingeschraubt und mittels einer Mutter (65) gekontert.
  • Im Gelenkauge (66) ist eine Kugelgelenkschale (67) z.B. eingepresst. In Letzterer ist ein Kugelgelenkzapfen (86) mit drei Freiheitsgraden wartungsfrei dauergeschmiert gelagert. Über den Gewindebolzen des Kugelgelenkzapfens (86) ist dieser an der Lasche (36) des U-Stabilisators (30) verschraubt, vgl. 1.
  • Am anderen Ende des Rohres (51) ist der Zylinderkopf (70) eingeschraubt. Auch er ist mit einer in einer Ringnut eingelegten Dichtung gegenüber der Innenwandung (52) des Zylinders (51) abgedichtet. Der Zylinderkopf (70) hat eine die Kolbenstange (80) führende, zentrale Durchgangsbohrung (71). In dieser Durchgangsbohrung (71) sind hintereinander eine Lippendichtung (75) und Schmutzabstreifer (76) in den entsprechenden Ringnuten angeordnet. An der inneren Stirnfläche des Zylinderkopfes (70) liegt eine elastische Anschlagscheibe (79) an. Die Anschlagscheibe (79) dient z.B. auf den letzen Millimetern des Kolbenhubs als mechanische Endlagendämpfung. Sie ist auf der Stirnfläche z.B. anvulkanisiert, aufgeklebt oder in sonstiger Weise befestigt.
  • Alternativ können der Zylinder (51), der Zylinderkopf (70) und der Zylinderboden (60) auch durch andere Verbindungstechniken montiert werden, z.B. durch Einpressen, Verschweißen oder Verschrauben über Zuganker.
  • Der Kolben (90) nach 2 ist ein dickwandiges, beispielsweise aus einer Kupfer-Zinn-Legierung hergestelltes Zylinderrohr. Die mit einer Senkung versehene zentrale Durchgangsbohrung nimmt eine Innensechskantschraube (81) auf, über die der Kolben (90) mit der Kolbenstange (80) fest verbunden ist. Bei spielsweise entspricht die Länge des Kolbens (90) ca. seinem Außendurchmesser, der hier z.B. ca. 30 Millimeter beträgt.
  • Der hier gezeigte Kolben (90), vgl. 4, dichtet gegenüber der Zylinderinnenwandung (52) mittels einer sog. Spaltdichtung ab. Eine derartige Dichtung besteht aus einem zwischen der Kolbenaußenwandung (91) und der Zylinderinnenwandung (52) gelegenen Ringraum (93), über den die beiden Zylinderräume (55, 56) dauernd miteinander hydraulisch verbunden sind. Der minimale Querschnitt dieses Ringraumes (93) bildet einen sog. Überströmquerschnitt (94), vgl. 5, durch den ein definierter Leckagestrom von dem Zylinderraum (55, 56) hohen Drucks zu dem Zylinderraum (56, 55) niedrigen Drucks strömt.
  • In der Außenwandung (91) des Kolbens (90) sind im Ausführungsbeispiel zwei Ringnuten (92) mit z.B. jeweils einem kanalartigen Einzelquerschnitt eingearbeitet. Der Einzelquerschnitt dieser Nuten ist beispielsweise geringfügig größer als die Breite der Nuten (77, 78). In diesen Ringnuten (92) verteilt sich das überströmende Hydrauliköl, sofern der Kolben (90) aufgrund eines auf die Kolbenstange (80) wirkenden Moments ein einseitiges Anliegen an der Zylinderinnenwandung (52) zu erzwingen versucht. Auf diese Weise wird auch in einem solchen Fall in die Kontaktzone Schmiermittel transportiert. Zudem bilden die Ringnuten (92) einen Teil des Zuströmquerschnitts der Kolbenventile (101, 102).
  • Durch das Wegfallen der üblichen Kolbendichtung wird die Reibung im Stellglied (50) reduziert, u.a. da der durch das Blockieren der Schleppströmung vor der Kolbendichtung erzeugte Druckanstieg im Spalt weitgehend entfällt.
  • Im Kolben (90) sind zwei federbelastete Rückschlagventile (101, 102) angeordnet, vgl. Prinzipskizze nach 3. Die Rückschlagventile (101, 102) haben einen Zulauf (98), der in die Ringnut (92) mündet. Der Zulauf (98) ist über das jeweilige Rückschlagventil (101, 102) mit der Ventilabflussbohrung (97) verbunden. Jede Ventilabflussbohrung (97) endet am jeweiligen Kolbenboden (87, 88) und mündet so in einen der Zylinderräume (55, 56). Die Rückschlagventile (101, 102) sind bezüglich ihrer Sperrrichtung so angeordnet, dass an der radialen Außenwandung (91) anstehendes Hydrauliköl – ab einem bestimmten Druck – über den Zulauf (98) und die Ventilabflussbohrung (97) in den beispielsweise nächstliegenden Zylinderraum (55, 56) überströmen kann. In Gegenrichtung sperren die Ventile (101, 102) grundsätzlich.
  • Die einzelne Ringnut (92) einer Kolbenseite kann auch über zwei oder mehr Ventile (101, 102) mit der entsprechenden Ventilabflussbohrung (97) auf dieser Kolbenseite verbunden sein. Diese Ventile haben dann jeweils die gleiche Sperrrichtung. Auch kann auf dieser Kolbenseite jedes Ventil einen eigenen Zulauf (98) und eine eigene Ventilabflussbohrung (97) haben.
  • Im Kolben (90) sitzen die Sperrventile (101, 102) in Ventilhauptbohrungen (96), deren Mittellinien (99) beispielsweise quer zur Mittellinie (59) des Zylinders (51) orientiert sind. Die Mittellinien tangieren z.B. einen Kreis, dessen Radius um mindestens einen halben Durchmesser der Ventilhauptbohrung (96) größer ist als der Radius der Bohrung (95). Die Mittellinie (99) liegt nach den 4 und 6 zudem in einer Ebene, die die einzelne Ringnut (92) quer zur Mittellinie (59) halbiert. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Ventil hauptbohrung (97) über den Zulauf (98) in die entsprechende Ringnut (92) mündet.
  • Die Ventilhauptbohrung (96) ist im Ausführungsbeispiel eine Sacklochbohrung mit einem ebenen Bohrungsgrund. Der vordere Bereich der Bohrung ist mit einem Innengewinde ausgestattet. Die Ventilhauptbohrung (96) schneidet im mittleren Bereich die quer zu ihr orientierte Ventilabflussbohrung (97) vgl. 8.
  • Im hinteren Bereich der Ventilhauptbohrung (96) ist eine Schließfeder (120) und ein Führungselement (110) eingelegt. Das Führungselement (110) ist z.B. ein rotationssymmetrischer Bolzen, der aus einem vorderen Geradführungsabschnitt (111) und einem hinteren Federführungsabschnitt (112) besteht. Der vordere Geradführungsabschnitt (111) ist in der Bohrung (96) mit z.B. geringem Spiel geführt, während der hintere Abschnitt, der einen kleineren Durchmesser hat, die Führung der Schließfeder (120) übernimmt und gleichzeitig als Öffnungsanschlag dient. Die der Schließfeder (120) abgewandte Stirnseite des Geradführungsabschnitts (111) hat eine kegelförmige Vertiefung. Der Öffnungswinkel der Vertiefung (113) beträgt 120 Winkelgrade.
  • In der Ventilhauptbohrung (96) sitzt vor dem Führungselement (110) als Schließglied eine Ventilkugel (107). Sie wird in der Ventilhauptbohrung (96) über einen Ventilsitzring (103) gehalten. Letzterer ist ein Ring mit Außengewinde, einer zentralen Ausnehmung (104) und einen Ventilsitz (105). Der Ventilsitz (105) hat meist eine kegelige Fläche. Ggf. kann die Fläche auch sphärisch gekrümmt sein. Hier ist dann die Flächenkrümmung an die Krümmung der Ventilkugel (107) angepasst.
  • Die Ausnehmung (104) hat einen sechseckigen Querschnitt, um den Ventilsitzring (103) mittels eines Innensechskantschlüssels in das Gewinde der Ventilhauptbohrung (96) einschrauben zu können.
  • In der Geschlossenstellung des einzelnen Ventils (101, 102) drückt die Schließfeder (120) die Ventilkugel (107) über das Führungselement (110) gegen den Ventilsitz (105) des Ventilsitzringes (103). Wenn ein an der Ausnehmung (104) anstehender Hydraulikdruck einen bestimmten Schwellwert überschritten hat, öffnet das Ventil (101, 102) schlagartig. Der zunächst an einer relativ kleinen Fläche der Ventilkugel (107), also der Querschnittsfläche der Sechskantausnehmung (104), anstehende Öldruck wirkt nach dem Übertreten des Öls auf die gesamte Querschnittsfläche der Ventilkugel und auf die noch größere Stirnfläche des Führungselementes (110). Aufgrund der Vergrößerung der wirksamen Fläche verschiebt sich das Führungselement (110) beschleunigt entgegen der Wirkung der Schließfeder (120). Das Führungselement (110) kontaktiert den Grund der Sacklochbohrung (96). Das Ventil ist nun vollständig geöffnet. Das Hydrauliköl strömt vom Zulauf (98) in die Ventilabflussbohrung (97).
  • Nach jeder Inbetriebnahme der Wankstabilisierung steht nur beispielsweise an der kolbenstangenseitig gelegenen Querbohrung (53) permanent der reguläre Hydrauliksystemdruck, z.B. 8 ... 9 MPa, an. Die andere Querbohrung (54) ist wahlweise gedrosselt oder ungedrosselt mit der unter Hydrauliksystemdruck stehenden Systemdruckleitung oder der nahezu drucklosen Tankleitung verbunden.
  • Die 4 und 6 zeigen den Kolben (90) und den Zylinderkopf (70) des in den 1 und 2 dargestellten Stellgliedes (50). Das Stellglied (50), das hier z.B. in der Achse mit nach oben orientierter Kolbenstange (80) montiert ist, hat in beiden Endlagen neben den mechanischen Dämpfern (61, 79) auch eine hydraulische Endlagendämpfung. Dazu sind die die hydraulischen Zu- und Abläufe darstellenden Querbohrungen (53, 54) so im Hubbereich des Kolbens (90) angeordnet, dass der Kolben (90) jeweils eine Querbohrung (53, 54) schon vor Erreichen seiner entsprechenden Endlage durch Überfahren – wie ein Ventilschieber – beinahe verschließen kann.
  • Der nach 4 in Pfeilrichtung (9) bewegte Kolben (90) hat die Querbohrung (53) bis auf den Überströmquerschnitt (94), vgl. 5, gerade verschlossen. Für den hydraulisch abgebremsten Resthub (6), er beträgt hier z.B. 1/4 des Zylinderinnendurchmessers, wird das noch vorhandene Medium des Zylinderraumes (55) in die der Querbohrung (53) nachgeschaltete Hydraulikleitung gedrosselt verdrängt. Das Sperrventil (101) ist hierbei geschlossen. Der im Zylinderraum (55) anstehende Staudruck wirkt über die Ventilabflussbohrung (97) auf die große rückseitige Fläche der Ventilkugel (107). Der im Zulauf (98) herrschende Systemdruck wirkt nur über die kleinere Fläche der Sechskantausnehmung (104).
  • Das Ventil (101, 102) bleibt somit immer dann geschlossen, wenn der Kolben (90) durch den Systemdruck bewegt wird oder wenn im jeweiligen Zylinderraum (55, 56) ein Staudruck herrscht, der größer als der Systemdruck ist.
  • Die 6 zeigt die erreichte Endlage. Das Restvolumen im Zylinderraum (55) ist nahezu vollständig verdrängt, unabhängig davon, ob es sich hierbei um die Hydraulikflüssigkeit oder ungelöste Luft handelt. Die Verdrängung ist umso vollständiger, je genauer die Kontur des Kolbens (90) in die Kontur des Zylinderkopfes (70) bzw. des Zylinderbodens (60) passt bzw. je mehr das entsprechende Kolbenende den zugehörigen Zylinderraum (55, 56) ausfüllt. Ein kleinstmöglicher Spalt- oder Restraum wird in den Zylinderräumen (55, 56) angestrebt.
  • Obwohl in 6 die Querbohrung (53) durch den Kolben (90) teilweise verschlossen ist, kann die Kolbenstange (80) wieder ausfahren, sobald der Druck in dem anderen Zylinderraum (56) wieder fällt. Schließlich hat das über die Querbohrung (53) zugeführte, in der Ringnut (77) ringsherum verteilte Öl zur kolbenstangenseitigen Stirnseite hin einen kürzeren Weg als in Richtung des kolbenbodenseitigen Zylinderraumes (56). Die relativ lange Strecke zu diesem Zylinderraum (56) stellt hierbei einen größeren Drosselwiderstand dar als die kürzere Strecke zum anderen Zylinderraum (55).
  • Das Ausfahren der Kolbenstange (80) wird mit Hilfe des Ventils (101) erheblich beschleunigt. Das über die Querbohrung (53) zulaufende Öl gelangt über die Ringnuten (77, 92) vor den Ventilsitzring (103). Dort öffnet es das Ventil (101) und das Öl gelangt über die Ventilabflussbohrung (97) in den Zylinderraum (55). Das Hydrauliköl kann den Kolben (90) zunächst nahezu ungedrosselt zurückschieben. Die Rückstellbewegung des Fahrzeugaufbaus über den U-Stabilisator (30) zwingt den Kolben (90) endgültig wieder in eine mittlere Stellung innerhalb des Zylinders (51).
  • Wird, wie gerade beschrieben, der Kolben (90) durch äußere, mechanischen Kräfte z.B. ruckartig bewegt, kann es vorkommen, dass in den sich vergrößernden Zylinderraum (55) oder (56) über den Überströmquerschnitt (94) weniger Öl nachfließt als nötig wäre, um die Volumenzunahme mit Öl auszugleichen. In diesem Fall fällt in diesem Zylinderraum (55) oder (56) der Druck. Aufgrund des Druckgefälles öffnet je nach Hubrichtung das Ventil (101) oder (102). Hierdurch wird die Länge des zwischen der Zylinderwandung (52) und der Kolbenaußenwandung (91) gelegene Spaltraum (93) um über 40% verkürzt. Für diese Funktion ist die Drosselwirkung des Überströmquerschnitts (94) in Verbindung mit seiner Länge erforderlich. Aus diesem Grund hat der Kolben (90) auf 40 ... 50% seiner Länge den minimalen Überströmquerschnitt (94).
  • Wird das Stellglied (50) gegenüber der Darstellung nach 1 um 180 Winkelgrade gestürzt eingebaut – ist also die Kolbenstange (80) über das Kugelgelenk (67, 68) mit dem U-Stabilisator (30) gekoppelt –, wird die Hydraulikflüssigkeit vom tiefer liegenden Zulauf in die höherliegende, zumindest zeitweise zum Tank führende Leitung gepumpt. Dies erleichtert den Abtransport der im Stellglied (50) entstehenden ungelösten Gase.
  • 5
    vertikale Fahrzeugmittenlängsebene
    6
    Resthub
    9
    Pfeilrichtung
    11, 12
    McPerson-Federbeine, Einzelradaufhängungen
    13, 14
    Feder-Dämpfereinheiten
    15, 16
    Zylinderrohre
    17, 18
    Lagerkonsolen
    21, 22
    Befestigungsflächen
    27, 28
    Radträger
    30
    U-Stabilisator
    31
    Drehstababschnitt
    33, 34
    Schenkel, links, rechts
    35, 36
    Laschen, links, rechts
    37, 38
    Lagerböcke
    40
    Koppelstange, Koppelelement
    41
    Hauptteil
    42
    Gelenkauge
    43
    Kugelgelenkschale, Kugelgelenk
    44
    Kugelgelenkzapfen, Kugelgelenk
    45
    Einstellteil
    47
    Kugelgelenkschale, Kugelgelenk
    48
    Kugelgelenkzapfen, Kugelgelenk
    49
    Kontermutter
    50
    Zylinderkolbeneinheit, Koppelelement
    Stellglied
    51
    Zylinder
    52
    Innenwandung
    53, 54
    Querbohrungen, Zu- und/oder Ablauf
    55, 56
    Zylinderräume
    57, 58
    Zu- und/oder Ablaufstutzen
    59
    Mittellinie
    60
    Zylinderboden
    61
    Anschlagpuffer, Elastomer,
    mechanische Entlagendämpfung
    62
    Verlängerungsstange
    63
    Gewindebohrung
    64
    Einstellteil
    65
    Kontermutter
    66
    Gelenkauge
    67
    Kugelgelenkschale, Kugelgelenk
    68
    Kugelgelenkzapfen, Kugelgelenk
    70
    Zylinderkopf
    71
    Durchgangsbohrung
    75
    Lippendichtung
    76
    Schmutzabstreifer
    77, 78
    Ringnuten in (51)
    79
    Anschlagscheibe, Elastomer,
    mechanische Entlagendämpfung
    80
    Kolbenstange
    81
    Innensechskant- bzw. Kolbenschraube
    82
    Gelenkauge
    83
    Kugelgelenkschale, Kugelgelenk
    84
    Kugelgelenkzapfen, Kugelgelenk
    87
    Kolbenboden, kolbenstangenseitig
    88
    Kolbenboden, kolbenbodenseitig
    90
    Kolben
    91
    Außenwandung, radial
    92
    Ringnuten
    93
    Spaltraum, Spalt
    94
    Überströmquerschnitt
    95
    Durchgangsbohrung
    96
    Ventilhauptbohrung
    97
    Ventilabflussbohrung
    98
    Ventilzulauf
    99
    Ventilmittellinie
    101, 102
    Kolbenventile, Rückschlagventile
    103
    Ventilsitzring
    104
    Ausnehmung
    105
    Ventilsitz
    107
    Ventilkugel
    110
    Führungselement
    111
    Geradführungsabschnitt
    112
    Federführungsabschnitt
    113
    Vertiefung
    120
    Schließfeder

Claims (10)

  1. Aktive hydraulische Wankstabilisierung für mindestens zweiachsige Kraftfahrzeuge mit einem U-Stabilisator (30) zwischen den radtragenden und/oder radführenden Achsteilen (15, 16) zweier Räder einer Achse und mit einem Stellglied (50), das zwischen den oben genannten Achsteilen (15, 16) und dem U-Stabilisator (30) – diesen zumindest zeit- und bereichsweise tordierend – angeordnet ist, wobei das Stellglied (50) eine Zylinderkolbeneinheit mit zwei durch einen Kolben (90) getrennten Zylinderräumen (55, 56) ist und wobei zwischen dem Kolben (90) und dem Zylinder (50) ein die Zylinderräume (55, 56) verbindender Überströmquerschnitt (94) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass jeder Kolbenboden (87, 88) mit der radialen Kolbenaußenwandung (91) über ein federbelastetes Rückschlagventil (101, 102) verbunden ist und – dass das Rückschlagventil (101, 102) die hydraulische Verbindung vom jeweiligen Kolbenboden (87, 88) zur Kolbenaußenwandung (91) hin sperrt.
  2. Wankstabilisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überströmquerschnitt (94) der minimale Querschnitt eines Spaltraumes (93) ist, der zwischen der Außenwandung (91) des Kolbens (90) und der Zylinderinnenwandung (52) des Zylinderrohres (51) des Stellgliedes (50) liegt.
  3. Wankstabilisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überströmquerschnitt (94) als minimaler Querschnitt des Spaltraumes (93) sich auf mindestens 10% der Länge des Kolbens (90) erstreckt.
  4. Wankstabilisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überströmquerschnitt (94) zumindest in den jeweiligen Endbereichen des Kolbens (90) ausgeprägt ist.
  5. Wankstabilisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Spaltbreite des Spaltraumes (93) 2 ... 3 Mikrometer beträgt.
  6. Wankstabilisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rückschlagventil (101, 102) einen in die Außenwandung (91) mündenden Zulauf (98) hat, wobei der Zulauf des mit dem Kolbenboden (87, 88) verbunden Rückschlagventils (101, 102) näher am Kolbenboden (87, 88) liegt als der Zulauf des anderen Rückschlagventils (102, 101).
  7. Wankstabilisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der U-Stabilisator (30) pro Achse auf der einen Achsseite mit mindestens einem Achsteil (16) der einen Radaufhän gung (12) über das Stellglied (50) als Koppelelement gekoppelt ist, während der U-Stabilisator (30) auf der anderen Achsseite mit mindestens einem Achsteil (15) der anderen Radaufhängung (11) über eine Koppelstange (40) als Koppelelement gekoppelt ist.
  8. Wankstabilisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Stellglied (50) gegenüber der Fahrbahn einen Winkel einschließt, der im Bereich von 75 ... 90 Winkelgraden liegt.
  9. Wankstabilisierung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (80) des Stellgliedes (50) am Zylinderrohr (16) des Federbeins (12) angelenkt ist.
  10. Wankstabilisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zylinderraum (55) permanent an der Systemdruckleitung angeschlossen ist.
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