DE102007063543A1

DE102007063543A1 - Hydraulisches System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102007063543A1
Application number: DE200710063543
Authority: DE
Inventors: Thorsten Koch; Michael Casimir
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-06-25
Also published as: ITMI20082184A1; IT1392659B1; FR2925399A1; JP2009149299A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Druckversorgungseinrichtung (2), mit mindestens einer hydraulischen Schalteinrichtung (1) und mit mindestens zwei Stellvorrichtungen (3, 4), wobei eine erste Stellvorrichtung (3) für eine erste Achse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, und wobei eine zweite Stellvorrichtung (4) für eine zweite Achse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist zwischen der Druckversorgungseinrichtung (2) und der ersten Stellvorrichtung (3) ein erstes proportional regelbares 4/3-Wegeventil (130) vorgesehen. Zwischen der Druckversorgungseinrichtung (2) und der zweiten Stellvorrichtung (3) ist ein zweites proportional regelbares 4/3-Wegeventil (140) vorgesehen. Diese proportional regelbaren 4/3-Wegeventile (130, 140) sind derart ausgebildet und miteinander gekoppelt, dass der Druck, der für die zweite Stellvorrichtung (4) zur Verfügung steht, maximal dem Druck entspricht, der für die erste Stellvorrichtung (3) zur Verfügung steht.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Druckversorgungseinrichtung, mit mindestens einer hydraulischen Schalteinrichtung und mit mindestens zwei Stellvorrichtungen, wobei eine erste Stellvorrichtung für eine erste Achse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, und wobei eine zweite Stellvorrichtung für eine zweite Achse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrwerk, welches eine Vorderachse als erste Achse, eine Hinterachse als zweite Achse und ein hydraulisches System aufweist.
Aus der DE 196 49 187 C2 ist eine hydraulische Stabilisierungseinrichtung für ein zweiachsiges Kraftfahrzeug bekannt, wobei für die Vorderachse und für die Hinterachse jeweils ein Schaltventil vorgesehen ist, wobei in einer Verbindungsleitung zwischen einer der Vorderachse zugeordneten Druckleitung und einer Tankleitung parallel zum Vorderachsschaltventil ein einstellbares Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist, und wobei ein weiteres einstellbares Druckbegrenzungsventil in der Verbindungsleitung stromab des erstgenannten Druckbegrenzungsventils angeordnet ist, wobei durch das weitere einstellbare Druckbegrenzungsventil der in der Druckleitung des Hinterachs-Schaltventils herrschende Druck auf einen Wert einstellbar wird, der nicht höher als derjenige in der Vorderachs-Druckleitung ist, wobei die Hinterachs-Druckleitung zwischen den beiden Druckbegrenzungsventilen von der Verbindungsleitung abzweigt. Diese hydraulische Stabilisierungseinrichtung erfordert verhältnismäßig viele Ventilkomponenten und benötigt eine aufwendige und regelungstechnisch unvorteilhafte Synchronisation von Druckregel- und Richtungsventilen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile, ein funktionsgerechtes und zuverlässig arbeitendes System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein hydraulisches System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Druckversorgungsseinrichtung, mit mindestens einer hydraulischen Schalteinrichtung und mit mindestens zwei Stellvorrichtungen, wobei eine erste Stellvorrichtung für eine erste Achse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, und wobei eine zweite Stellvorrichtung für eine zweite Achse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, wobei zwischen der Druckversorgungseinrichtung und der ersten Stellvorrichtung ein erstes proportional regelbares 4/3-Wegeventil vorgesehen ist, und wobei zwischen der Druckversorgungseinrichtung und der zweiten Stellvorrichtung ein zweites proportional regelbares 4/3-Wegeventil vorgesehen ist, wobei diese proportional regelbaren 4/3-Wegeventile derart ausgebildet und miteinander gekoppelt sind, dass der Druck, der für die zweite Stellvorrichtung zur Verfügung steht, maximal dem Druck entspricht, der für die erste Stellvorrichtung zur Verfügung steht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrwerk, welches eine Vorderachse als erste Achse, eine Hinterachse als zweite Achse und ein hydraulisches System nach der Erfindung bzw. nach einer oder mehrerer ihrer Weiterbildungen aufweist.
Das erfindungsgemäße hydraulische System benötigt weniger Ventilkomponenten als aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen. Insbesondere können erfindungsgemäß Richtungsventile entfallen. Derart ergibt sich ein vergleichsweise geringerer Druckabfall im hydraulischen System, was energetisch günstiger ist. Das erfindungsgemäße hydraulische System zeichnet sich durch einen im Vergleich zum Stand der Technik reduzierten Energiebedarf aus. Eine regelungstechnische Synchronisation von Druckregel- und Richtungsventilen ist somit nicht mehr nötig. Auf den Einsatz eines Stromteilers zur Verteilung der Druckversorgung auf zwei Achsen eine Kraftfahrzeugs kann verzichtet werden. Weiterhin ist das erfindungsgemäße hydraulische System kostengünstig und weist ein geringes Gewicht auf.
Mit Vorteil können je Stellvorrichtung zwei Leitungen vorgesehen sein, welche die Stellvorrichtungen mit der Schalteinrichtung verbinden, wobei ein oder mehrere Drucksensoren vorgesehen sind, um den Druck in zumindest einer der Leitungen zu erfassen. Derart wird ein besonders funktionsgerecht und zuverlässig arbeitendes hydraulisches System bereitgestellt.
Es kann zweckmäßig sein für jede der den Stellvorrichtungen zugeordneten Leitungen jeweils zumindest ein Drucksensor vorgesehen ist. Die Funktionssicherheit des hydraulisches Systems wird derart weiter erhöht.
Mit Vorteil können die Drucksensoren zur Regelung des den Stellvorrichtungen zur Verfügung stehenden Drucks mit den proportional regelbaren 4/3-Wegeventilen gekoppelt sein. Derart wird eine besonders funktionsgerechte Regelung bereitgestellt.
Mit Vorteil kann die Sicherheit des hydraulischen Systems weiter erhöht werden, wenn zwischen dem ersten proportional regelbaren 4/3-Wegeventil und der ersten Stellvorrichtung ein Fail-Safe-Ventil vorgesehen ist.
In vorteilhafter Weiterbildung können sowohl für die erste als auch für die zweite Achse Druckrückführungen vorgesehen sein, um eine hydraulische Freischaltung bei Geradeausfahrt zu bewirken. Dies ist insbesondere bei Druckstößen vorteilhaft.
Mit Vorteil können die proportional regelbaren 4/3-Wegeventile jeweils mit Drosseln ausgestattet sein. Derart kann eine Reduktion der Freischaltung bewirkt werden.
Mit Vorteil kann ein gemeinsamer Ventilblock für die erste und die zweite Achse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Derart wird eine besonders kompakte Bauweise ermöglicht und der Bedarf an Hydraulikleitungen reduziert.
Um konstruktiv bedingten Raumvorgaben des Kraftfahrzeugs besser Rechnung zu tragen, kann es zweckmäßig sein, wenn je Achse des Kraftfahrzeugs ein Ventilblock vorgesehen ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung und ihrer Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch und beispielhaft,
1 ein hydraulisches System zur Wankstabilisierung mit Druckrückführung
2 ein hydraulisches System zur Wankstabilisierung ohne Druckrückführung
3 ein weiteres hydraulisches System zur Wankstabilisierung
4 ein hydraulisches System zur Wankstabilisierung mit zwei Ventilblöcken
1 zeigt ein hydraulisches System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs mit einer Druckversorgungseinrichtung 2 und mit einer hydraulischen Schalteinrichtung 1.
Die Druckversorgungseinrichtung 2 weist einen Tank 25 und eine Pumpe 21 auf. Die Druckversorgungseinrichtung 2 ist über Leitungen P, T mit der Schalteinrichtung 1 verbunden. Die Leitung P, die vom Tank 25 über die Pumpe 21 zur Schalteinrichtung 1 führt, wird auch als Druckleitung bezeichnet. Die Leitung T über welche der Rücklauf zum Tank erfolgt, wird auch als Tankleitung bezeichnet. Im gezeigten Beispiel ist ein Drosselventil 24 vorgesehen, welches der Pumpe 21 vorgeordnet ist. Im Rücklauf zum Tank sind im gezeigten Beispiel ein Kühler 23 und ein Filter 22 vorgesehen.
Über die hydraulische Schalteinrichtung 1 ist die Druckversorgungseinrichtung 2 mit Stellvorrichtungen 3, 4 gekoppelt, wobei über Leitungen A1, A2 eine Verbindung der Schalteinrichtung 1 zu der ersten Stelleinrichtung 3 und über Leitungen B1, B2 eine Verbindung Schalteinrichtung 1 zu der zweiten Stellvorrichtung 4 ausgebildet wird. Die Stellvorrichtungen 3, 4 weisen hydraulische Aktoren zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs auf. Im beschriebenen Beispiel ist die erste Stellvorrichtung 3 der Vorderachse eines Kraftfahrzeugs und die zweite Stellvorrichtung 4 der Hinterachse eines Kraftfahrzeugs zugeordnet. Die Druckversorgungseinrichtung 2 stellt hydraulischen Druck für die Stellvorrichtungen 3, 4 bereit, damit bei Kurvenfahrt der Wankwinkel des Kraftfahrzeugs minimiert wird. Als hydraulische Aktoren der Stellvorrichtungen 3, 4 können beispielsweise Linearaktoren und/oder Schwenkaktoren vorgesehen sein.
Die hydraulische Schalteinrichtung 1 weist ein 4/3-Wegeventil 130 auf, welches die der Vorderachse zugeordnete Stellvorrichtung 3 ansteuert. Die hydraulische Schalteinrichtung 1 weist weiterhin ein 4/3-Wegeventil 140 auf, welches die der Hinterachse zugeordnete Stellvorrichtung 4 ansteuert. Die 4/3-Wegeventile 130, 140 sind als proportional regelbare Ventile ausgebildet. Zur Regelung dieser proportional regelbaren 4/3-Wegeventile 130, 140 erfassen Drucksensoren 101, 102, 103, 104 den Druck in den Leitungen A1, A2, B1 und B4 zwischen den proportional regelbaren 4/3-Wegeventilen 130, 140 und den mit den 4/3-Wegeventilen 130, 140 gekoppelten Stellvorrichtungen 3, 4. Das der Vorderachse zugeordnete proportional regelbare 4/3-Wegeventil 130 ist über Leitungen A1, A2 mit der ersten Stellvorrichtung 3 für die Vorderachse des Kraftfahrzeugs verbunden. Das der Hinterachse zugeordnete proportional regelbare 4/3-Wegeventil 140 ist über Leitungen B1, B2 mit der zweiten Stellvorrichtung 4 für die Hinterachse des Kraftfahrzeugs verbunden.
Beide proportional regelbaren 4/3-Wegeventile 130, 140 sind über eine von der Pumpe 21 wegführende Leitung P und über eine zum Tank zurückführende Leitung T mit der Druckversorgungseinrichtung 2 verbunden. Zwischen dem ersten proportional regelbaren 4/3-Wegeventil 130 und der ersten Stellvorrichtung 3 ist im gezeigten Beispiel ein Fail- Safe-Ventil 110 vorgesehen. Das Fail-Safe-Ventil 110 ist dabei z. B. derart ausgebildet, dass es bei einem Fehler zumindest die erste Stellvorrichtung 3 für die Vorderachse blockiert.
Die 4/3-Wegeventile 130, 140 sind Druckregelventile und werden vorzugsweise derart eingestellt, dass sie sich bei Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs in Mittelstellung 131, 141 befinden. Im gezeigten Beispiel sind sowohl für die Vorderachse als auch für die Hinterachse Druckrückführungen 132, 133 bzw. 142, 143 zu den 4/3-Wegeventilen 130, 140 vorgesehen, welche eine hydraulische Freischaltung bei Geradeausfahrt bewirken. Die Druckrückführung erfolgt mittels eines Meldekolbens.
Das proportional regelbare 4/3-Wegeventil 130 bestimmt den maximal verfügbaren Druck für die erste Stellvorrichtung 3 an der Vorderachse. Der Druck für die zweite Stellvorrichtung 4 an der Hinterachse wird durch eine Minderung des Drucks an der Vorderachse erzielt. Der Druck an der Hinterachse wird durch das proportional regelbare 4/3-Wegeventil 140 bestimmt. Das erste 4/3-Wegeventil 130 weist im gezeigten Beispiel eine offene Mittelstellung 131, das heißt eine sogenannte Schwimmstellung, auf. Beim zweiten 4/3-Wegeventil 140 ist eine Mittelstellung 141 vorgesehen, bei der der Zulauf von der Pumpe 21, das heißt der Zulauf der Leitung P, gesperrt ist.
Bei dem in 2 gezeigten hydraulische System weisen die proportional regelbaren 4/3-Wegeventile 130, 140 zur Reduktion der Freischaltung Drosseln 134, 144 auf. Die Drosseln 134, 144 sind in der Mittelstellung der proportional regelbaren 4/3-Wegeventile 130, 140 vorgesehen. Ein weiterer Unterschied des in 2 gezeigten Beispiels eines hydraulischen Systems im Vergleich zu dem in 1 gezeigten Beispiel besteht darin, dass das in 2 gezeigte hydraulische System keine Druckrückführungen aufweist.
3 zeigt ein weiteres Beispiel für ein hydraulisches System, wobei Druckrückführungen 132, 133 bzw. 142, 143 für die 4/3-Wegeventile 130 bzw. 140 für Vorder- bzw. Hinterachse vorgesehen sind. Im gezeigten Beispiel ist die Mittelstellung 135 des ersten proportional regelbaren 4/3-Wegeventils 130 auf Seite der Druckversorgungseinrichtung 2 als Umlaufstellung ausgebildet, während sie auf Seite der ersten Stellvorrichtung 3 gesperrt ist. Die Mittelstellung 145 des zweiten proportional regelbaren 4/3-Wegeventils 140 ist beidseitig als Sperrstellung ausgebildet.
Bei den in den 1 bis 3 schematisch dargestellten hydraulisches Systemen ist die hydraulische Schalteinrichtung 1 als zentraler Ventilblock ausgebildet.
4 zeigt ein Beispiel für eine aufgelöste Bauweise der Schalteinrichtung, wobei ein erster Ventilblock 13 für die erste Stellvorrichtung 3 und ein zweiter Ventilblock 14 für die zweite Stellvorrichtung 4 vorgesehen sind. Durch diese aufgelöste Bauweise kann die Schalteinrichtung an bestimmte konstruktive Raumvorgaben angepasst werden.
Die in den 1 bis 4 gezeigten 4/3-Wegeventile 130, 140 nehmen ihre Mittelstellung vorzugsweise bei Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs ein. Möglich, jedoch nicht näher dargestellt, ist auch die Verwendung anders ausgebildeter regelbarer Ventile, beispielsweise die Verwendung von regelbaren Ventilen mit mehr als drei Stellungen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19649187 C2 [0002]

Claims

Hydraulisches System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Druckversorgungseinrichtung (2), mit mindestens einer hydraulischen Schalteinrichtung (1) und mit mindestens zwei Stellvorrichtungen (3, 4), wobei eine erste Stellvorrichtung (3) für eine erste Achse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, und wobei eine zweite Stellvorrichtung (4) für eine zweite Achse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckversorgungseinrichtung (2) und der ersten Stellvorrichtung (3) ein erstes proportional regelbares 4/3-Wegeventil (130) vorgesehen ist, und dass zwischen der Druckversorgungseinrichtung (2) und der zweiten Stellvorrichtung (3) ein zweites proportional regelbares 4/3-Wegeventil (140) vorgesehen ist, wobei diese proportional regelbaren 4/3-Wegeventile (130, 140) derart ausgebildet und miteinander gekoppelt sind, dass der Druck, der für die zweite Stellvorrichtung (4) zur Verfügung steht, maximal dem Druck entspricht, der für die erste Stellvorrichtung (3) zur Verfügung steht.
Hydraulisches System nach Patentanspruch 1, wobei je Stellvorrichtung (3, 4) zwei Leitungen (A1, A2 bzw. B1, B2) vorgesehen sind, welche die Stellvorrichtungen (3, 4) mit der Schalteinrichtung (1) verbinden, wobei ein oder mehrere Drucksensoren (101, 102, 103, 104) vorgesehen sind, um den Druck in zumindest einer der Leitungen (A1, A2, B1, B2) zu erfassen.
Hydraulisches System nach Patentanspruch 2, wobei für jede der den Stellvorrichtungen (3, 4) zugeordneten Leitungen (A1, A2 bzw. B1, B2) jeweils zumindest ein Drucksensor (101, 102, 103, 104) vorgesehen ist.
Hydraulisches System nach Patentanspruch 2 oder 3, wobei die Drucksensoren (101, 102, 103, 104) zur Regelung des den Stellvorrichtungen (3, 4) zur Verfügung stehenden Drucks mit den proportional regelbaren 4/3-Wegeventilen (130, 140) gekoppelt sind.
Hydraulisches System nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei zwischen dem ersten proportional regelbaren 4/3-Wegeventil (130) und der ersten Stellvorrichtung (3) ein Fail-Safe-Ventil (110) vorgesehen ist.
Hydraulisches System nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei jede der den Stellvorrichtungen (3 bzw. 4) zugeordneten Leitungen (A1, A2 bzw. B1, B2) eine Druckrückführung (133, 132 bzw. 142, 143) zum jeweils zugeordneten, proportional regelbaren 4/3-Wegeventil (130 bzw. 140) aufweist.
Hydraulisches System nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, wobei das erste proportional regelbare 4/3-Wegeventil (130) eine offene Mittelstellung (131) aufweist, und wobei die Mittelstellung (141) des zweiten proportional regelbaren 4/3-Wegeventils (140) derart einen gesperrten Zulauf von der Druckversorgungseinrichtung (2) aufweist.
Hydraulisches System nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, wobei die proportional regelbaren 4/3-Wegeventile (130, 140) jeweils mit Drosseln ausgestattet sind.
Hydraulisches System nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, wobei die Mittelstellung (145) des zweiten proportional regelbaren 4/3-Wegeventils (140) beidseitig als Sperrstellung ausgebildet ist.
Hydraulisches System nach Patentanspruch 9 wobei die Mittelstellung (135) des ersten proportional regelbaren 4/3-Wegeventils (130) auf Seite der Druckversorgungseinrichtung (2) als Umlaufstellung ausgebildet ist.
Hydraulisches System nach einem der Patentansprüche 1 bis 10 wobei ein gemeinsamer Ventilblock für die erste und zweite Achse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
Hydraulisches System nach einem der Patentansprüche 1 bis 10 wobei je Achse des Kraftfahrzeugs ein Ventilblock vorgesehen ist.
Hydraulisches System nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, wobei zumindest eine der Stellvorrichtungen (3, 4) einen Schwenkaktor aufweist.
Hydraulisches System nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, wobei zumindest eine der Stellvorrichtungen (3, 4) zumindest einen Linearaktor aufweist.
Kraftfahrzeug mit einem Fahrwerk, welches eine Vorderachse als erste Achse, eine Hinterachse als zweite Achse und ein hydraulisches System nach einem der Patentansprüche 1 bis 14 aufweist.