DE102007015995B4

DE102007015995B4 - Achsmodul für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102007015995B4
Application number: DE102007015995.3A
Authority: DE
Inventors: Dr. rer. nat. Krimmel Horst
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2015-10-08
Anticipated expiration: 2027-04-04
Also published as: DE102007015995A1; US20080246257A1; JP2008254730A

Abstract

Achsmodul für ein Fahrzeug, wobei am Achsmodul (2) mindestens ein elektrischer Aktuator (7) und/oder mindestens ein Sensor vorgesehen ist und das Fahrzeug (14) ein elektrisches Bordnetz (1) aufweist, welches ein Leistungsbordnetz und einen ersten Kommunikationsbus enthält, wobei eine elektrische Komponente an dem Achsmodul (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Komponente die Anzahl der Steckverbindungen (9) zwischen Achsmodul (2) und elektrischem Bordnetz (1) auf nur eine Steckverbindung reduziert, wobei das Achsmodul (2) als eine Baugruppe ausgebildet ist, deren Teile vormontiert sind und als Gesamtheit an das Fahrzeug (14) montiert werden können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Achsmodul für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Der Ausstattungsgrad von Fahrzeugen mit aktiven und semiaktiven Fahrwerksystemen nimmt kontinuierlich zu, gleichzeitig ist es ein Trend, dass hydraulische Fahrwerksysteme zunehmend durch elektromechanische Fahrwerksysteme ersetzt werden. Dieser Trend wird verstärkt durch die Markteinführung des Hybridantriebs, welcher höhere Bordnetzspannungen zur Folge hat. Dadurch wird der Einsatz von elektromechanischen Fahrwerksystemen begünstigt. Des Weiteren werden die Fahrwerksysteme komplexer, da neue Systeme, wie aktive Lenkungen und variable Dämpfer sowie verschiedene Sensoren dazu kommen, um eine Ablesung und einen Eingriff in das Verhalten des Fahrwerks zu ermöglichen. Ein Bordnetz eines Fahrzeugs besteht üblicherweise zumindest aus einem Leistungsbordnetz und einem Kommunikationsbus, dabei ist jedes elektrische und elektronische System des Fahrzeugs zu dem Leistungsbordnetz und dem Kommunikationsbus angeschlossen, um Leistung zu erhalten und gesteuert bzw. geregelt zu werden.
Die zunehmende Anzahl elektrischer beziehungsweise elektronischer Systeme im Fahrzeug führt neben erhöhtem Aufwand für die Verkabelung zu einer Vielzahl von Steckverbindungen und Steuergeräten im Fahrzeug. Die Steckverbindungen sind nicht nur teuer, sondern stellen auch ein Qualitätsrisiko dar.
Die Druckschriften DE 10 2004 019 483 A1 und DE 101 18 262 A1 offenbaren Achsmodule zur Einbindung in ein Leistungs- und ein Kommunikationsbordnetz eines Kraftfahrzeugs. Die Achsmodule bilden allerdings keine bauliche Einheit, sondern umfassen Komponenten, die einzeln an einem Fahrzeugaufbau montiert werden.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Anzahl der Steckverbindungen zwischen einem Achsmodul und einem Bordnetz eines Fahrzeugs zu reduzieren.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus den Unteransprüchen entnehmbar sind.
In einem Fahrzeug mit einem elektrischen Leistungsbordnetz und einem ersten Kommunikationsbus und mindestens einem an einem Achsmodul vorgesehenen elektrischen Aktuator ist eine elektrische Komponente zur Reduzierung der Anzahl der Steckverbindungen zwischen Achsmodul und Fahrzeug vorgesehen. Der am Achsmodul vorgesehene Aktuator kann beispielsweise ein Teil einer elektromechanischen Wankausgleichsanordnung, einer semiaktiven Dämpfung, einer elektromechanischen Lenkung, einer aktiven Lenkung sowie einer anderen Anwendung sein.
In einer vorteilhaften Lösung des Achsmoduls besteht die elektronische Komponente aus einem Steuergerät, welches Bussignale des ersten Kommunikationsbus empfängt und in Signale für den achsmodulseitigen Aktuator umsetzt und/oder Signale achsseitiger Sensoren empfängt und in Bussignale für den ersten Kommunikationsbus umsetzt. Dadurch, dass das Steuergerät ein Bussignal empfängt, welches vom achsseitigen Steuergerät zur mehreren Signalen zu dem elektrischen Aktuator und/oder Sensor des Achsmoduls umgewandelt wird, ist es nicht notwendig für jeden Aktuator und/oder Sensor des Achsmoduls eine eigene Steckverbindung zum Fahrzeug bereitzustellen. Dadurch werden Ersparnisse in Hinsicht auf Kosten und Montagezeiten erreicht.
In einer alternativen vorteilhaften Lösung des Achsmoduls besteht die elektronische Komponente aus einem Steuergerät, welches als Gateway zwischen dem ersten Kommunikationsbus des Fahrzeugs und einem zweiten achsmodulseitigen Kommunikationsbus wirkt und dadurch die Anzahl der Steckverbindungen reduziert wird.
Mit dem Begriff Achsmodul ist eine Baugruppe des Fahrwerks bezeichnet, das mindestens eine Radaufhängung umfasst. Weitere Teile können stark variieren, abhängig von der Fahrzeugart und/oder ob es sich um ein Achsmodul für eine Vorder- oder Hinterachse handelt. Die Erfindung bezieht sich auf alle Typen von Achsmodulen für Fahrzeuge, welche ein elektrisches Leistungsbordnetz und einen Kommunikationsbus aufweisen, egal ob das Achsmodul für eine Vorder- oder Hinterachse und/oder ob das Achsmodul mit einer starren Achse oder einzelnen Radaufhängung vorgesehen ist. Erfindungsgemäß geht es um ein vormontiertes Achsmodul. Dies erlaubt es, die elektrischen Komponenten eines Achsmoduls auf eine sinnvolle und effiziente Weise mit dem übrigen Fahrzeug zu verbinden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung weist ein mit dem achsmodulseitigen Steuergerät verbundenes zentrales Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen auf. Das zentrale Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen ist für alle Aktuatoren und Sensoren des Achsmoduls vorgesehen und ist damit nur ein Mal an dem Achsmodul vorhanden. Ferner steht das achsmodulseitige Steuergerät zur aktiven elektronischen Steuerung und/oder aktiven Regelung des Mittels zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen zur Verfügung. Damit werden Platz und Kosten gespart, da nicht jede elektrische beziehungsweise elektronische Komponente mit einem eigenen Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen ausgestattet werden muss. Die betroffene Bordnetzanforderung kann beispielsweise die Einhaltung einer oberen Grenze der Stromaufnahme aus dem Leistungsbordnetzes des Fahrzeugs sowie die Glättung von Spannungsspitzen und Spannungseinbrüchen sein.
Als Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen werden ein Kondensator und/oder ein Superkondensator und/oder eine Induktivität und/oder ein elektrischer Energiespeicher vorgeschlagen.
Das Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen wird geladen, wenn keine oder niedrige Leistungsanforderungen der elektrischen beziehungsweise elektronischen Komponenten des Achsmoduls vorhanden sind. Bei hohen Leistungsbedürfnissen der elektrischen beziehungsweise elektronischen Komponenten wird das Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen das Leistungsbordnetz des Fahrzeugs unterstützen. Durch das Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen wird eine gleichmäßige Leistungsentnahme aus dem Leistungsbordnetz gewährleistet, Spannungseinbrüche des Bordnetzes werden vermieden.
In einer vorteilhaften Ausführung des Achsmoduls ist das Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen in einem Achshilfsrahmen des Achsmoduls angeordnet.
In einer Variante der Erfindung weist das Achsmodul einen Hochsetzsteller beziehungsweise Tiefsetzsteller auf, um die Spannung des Leistungsbordnetzes zu einem achslokalen Spannungsniveau umzusetzen, welche höher beziehungsweise niedriger als die Spannungsniveau des Leistungsbordnetzes ist und an die Funktionen der elektrischen beziehungsweise elektronischen Komponenten des Achsmoduls angepasst ist, um beispielsweise die Komponenten kleiner dimensionieren zu können.
Das Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen ist im Anschluss mit dem Steuergerät am Achsmodul vorgesehen. Ferner wird die Anzahl von Steckverbindungen mit dem übrigen Fahrzeug auf einem Minimum gehalten.
Eine erfindungsgemäße Vormontage des Achsmoduls, beispielsweise bei einem Zulieferer, ist wegen der wenigen Schnittstellen zum übrigen Fahrzeug besonders vorteilhaft. Erfindungsgemäß bleibt nur eine Steckverbindung zum Anschluss des Bordnetzes an das Achsmodul übrig.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Die einzige Figur zeigt ein schematisch dargestelltes Bordnetz 1 und ein Achsmodul 2 eines Fahrzeugs 14. Das Bordnetz 1 ist in ein Leistungsbordnetz und einen ersten Kommunikationsbus unterteilt und weist einen fahrzeugseitigen Stecker 13 auf, welcher mit dem achsmodulseitigen Stecker 9 verbindbar ist und dadurch das Bordnetz 1 mit dem Achsmodul 2 verbindet. Das Achsmodul 2 weist zwei Räder 4, zwei Radaufhängungen 6, einen Achshilfsrahmen 8, ein Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen 3, einen Stabilisator 5, einen Stecker 9, einen Hochsetzsteller 10, ein Steuergerät 11, mehrere elektrische Verbindungen 12 und drei Aktuatoren 7, 15, 16 mit integrierten Sensoren auf. Die elektrische Geräte 3, 7, 10, 11, 15, 16 des Achsmoduls 2 sind alle miteinander elektrisch verbunden durch die elektrische Verbindungen 12 des Achsmoduls 2.
Durch das Steuergerät 11 wird die Anzahl der Steckverbindungen zwischen dem Bordnetz 1 und dem Achsmodul 2 reduziert, übrig geblieben ist nur die Steckverbindung zwischen dem achsmodulseitigen und dem fahrzeugseitigen Stecker 9, 13, welcher das Achsmodul 2 zum Bordnetz 1 verbindet. Das Steuergerät 11 empfängt Bussignale des ersten Kommunikationsbusses und setzt sie in Signale für die Aktuatoren 7, 15, 16 und die Sensoren um. Alternativ weist das Achsmodul 2 einen zweiten Kommunikationsbus auf und das Steuergerät 11 wirkt als Gateway zwischen dem ersten und dem zweiten Kommunikationsbus.
Das Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen 3 ist nur ein Mal auf dem Achsmodul vorhanden, und besteht aus mindestens einem Kondensator und/oder einem Superkondensator und/oder einer Induktivität und/oder einem elektrischen Energiespeicher. Das Steuergerät 11 steht als Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen 3 zur Verfügung, um eine elektronische Steuerung und/oder eine aktive Regelung zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen durchzusetzen.
Das Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen 3 wird in Betriebsphasen des Fahrzeugs geladen, in welchen der Aktuator 7 keine oder nur geringe elektrische Energie verbraucht. Weiter unterstützt das Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen 3 des Leistungsbordnetzes in Situationen, in welchen ein hoher Leistungs- und Energiebedarf besteht. Dadurch ist es möglich eine gleichmäßige Leistungsentnahme aus dem Leistungsbordnetzes zu gewährleisten.
Das Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen 3 kann an dem Achsmodul 2 montiert sein, aber vorteilhaft ist es in Hohlräumen des Achshilfsrahmens 8 des Achsmoduls 2 angeordnet, um Platz zu sparen.
Der Hochsetz- bzw. Tiefsetzsteller 10 des Achsmodul 2 wandelt die Spannung des Leistungsbordnetzes 1 um zu einer für die Aktuatoren 7, 15, 16 des Achsmoduls 2 angepassten achslokalen Spannung. Ein Tiefsetzsteller ist vor allem dann interessant, wenn es sich um ein Hybridfahrzeug mit einem Elektro- und einem anderen Antrieb handelt, da dann die Spannung des Leistungsbordnetzes viel höher ist, als die für die Aktuatoren 7, 15, 16 nötige Spannung.
Bei einem Hochsetzsteller wird die Spannung des Leistungsbordnetzes zu einer Achsmodul-Spannung umgewandelt, welche höher als die Spannung des Leistungsbordnetzes ist. Die höhere achslokale Spannung ist für die Aktuatoren 7, 15, 16 angepasst, um beispielsweise die Aktuatoren 7, 15, 16 kleiner dimensionieren zu können. Der Aktuator 7 in einem aktiven Wankausgleichssystem erzeugt beim Wanken des Fahrzeugs ein Moment auf den Stabilisator 5, um das Wanken auszugleichen beziehungsweise zu verringern. Die Aktuatoren 15, 16 sind Teile eines semiaktiven Dämpfungssystems. Weitere elektrisch antreibbare Aktuatoren können auf dem Achsmodul 2 vorgesehen werden, um in anderen Funktion eines aktiven Fahrwerks eingesetzt zu werden, beispielsweise für eine aktive Lenkung.

Claims

Achsmodul für ein Fahrzeug, wobei am Achsmodul (2) mindestens ein elektrischer Aktuator (7) und/oder mindestens ein Sensor vorgesehen ist und das Fahrzeug (14) ein elektrisches Bordnetz (1) aufweist, welches ein Leistungsbordnetz und einen ersten Kommunikationsbus enthält, wobei eine elektrische Komponente an dem Achsmodul (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Komponente die Anzahl der Steckverbindungen (9) zwischen Achsmodul (2) und elektrischem Bordnetz (1) auf nur eine Steckverbindung reduziert, wobei das Achsmodul (2) als eine Baugruppe ausgebildet ist, deren Teile vormontiert sind und als Gesamtheit an das Fahrzeug (14) montiert werden können.
Achsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Komponente aus einem Steuergerät (11) besteht, welches Bussignale des ersten Kommunikationsbusses empfängt und in Signale für den elektrischen Aktuator (7) umsetzt und/oder Signale achsseitiger Sensoren empfängt und in Bussignale für den ersten Kommunikationsbus umsetzt.
Achsmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Kommunikationsbus achsmodulseitig vorgesehen ist und das Steuergerät (11) als Gateway zwischen dem ersten und dem zweiten Kommunikationsbus vorgesehen ist.
Achsmodul nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen (3) nur ein Mal zentral auf dem Achsmodul ausgeführt sind.
Achsmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen (3) aus mindestens einem Kondensator und/oder einem Superkondensator und/oder einer Induktivität und/oder einem elektrischen Energiespeicher besteht.
Achsmodul nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen (3) in einem Achshilfsrahmen (8) angeordnet sind.
Achsmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (11) zu einer aktiven elektronischen Steuerung und/oder einen aktiven Regelung zur Einhaltung der Bordnetzanforderungen zur Verfügung steht.
Achsmodul nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Achsmodul (2) ein Hoch- oder Tiefsetzsteller (10) vorhanden ist, um die Bordnetz-Spannung zu einer Achs-Spannung umzusetzen.
Achsmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hoch- beziehungsweise Tiefsetzsteller (10) im achsseitigen Steuergerät (11) integriert ist.