DE102010017510A1

DE102010017510A1 - Kraftfahrzeug mit hydraulischer Pumpe für Fahrwerksysteme

Info

Publication number: DE102010017510A1
Application number: DE201010017510
Authority: DE
Inventors: Uwe Reuter
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2011-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antrieb und einem Antriebsstrang zum Antreiben von Rädern (8) mindestens einer Fahrzeugachse (7, 7), sowie mit einer hydraulischen Pumpe (10) für Fahrwerksysteme (11) des Kraftfahrzeugs. Bei einem solchen Fahrzeug ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Pumpe (10) drehfest an den Antriebsstrang (2, 7) mechanisch angebunden ist. Es wird hierdurch ein Antrieb der Pumpe geschaffen, derart, dass die Pumpe stets dann angetrieben wird, wenn das Kraftfahrzeug rollt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antrieb und einem Antriebsstrang zum Antreiben von Rädern mindestens einer Fahrzeugachse, sowie mit einer hydraulischen Pumpe für Fahrwerksysteme des Kraftfahrzeugs.
Bei einem solchen Kraftfahrzeug dient die hydraulische Pumpe der Ansteuerung eines Fahrwerksystems, z. B. einer Wankstabilisierung, eines Federungssystems, einer Fahrzeughöhenverstellung.
Hydraulische Pumpen für Fahrwerksysteme können bei einem Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine aufweist, nicht vom Verbrennungsmotor direkt angetrieben werden, da dieser nicht permanent läuft. Aufgrund der sehr hohen Energiedichte eines hydraulischen Regelsystems und der hohen Dynamik der Fahrwerksysteme ist es aber erwünscht, diese hydraulisch anzutreiben. Alternative elektrische Energieversorgungen erzeugen eine zu hohe Bordnetzbelastung.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art einen modifizierten Antrieb der hydraulischen Pumpe zu schaffen. Insbesondere bei Ausbildung des Kraftfahrzeuges als Hybridfahrzeug soll der Antrieb der hydraulischen Pumpe unabhängig vom Betrieb des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs sein.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug, das gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist die Pumpe drehfest an den Antriebsstrang mechanisch angebunden. Unabhängig davon, ob das Kraftfahrzeug ausschließlich mittels eines Verbrennungsmotors antreibbar ist oder ob es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Hybridfahrzeug handelt, wird demzufolge die Pumpe stets dann angetrieben, wenn das Kraftfahrzeug rollt. Die kinetische Energie des rollenden Kraftfahrzeuges wird in hydraulische Energie umgewandelt (Rekuperation). Hierbei kann der Pumpe auch ein Speicher zugeordnet werden.
Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug ausgebildet. Der Antrieb des Kraftfahrzeuges weist somit einen Verbrennungsmotor und eine Elektromaschine auf. Grundsätzlich wäre es denkbar, dass das Kraftfahrzeug nur einen Verbrennungsmotor oder nur eine Elektromaschine aufweist, somit nur verbrennungsmotorisch oder nur elektrisch antreibbar ist.
Insbesondere kann die Pumpe in ein Hybridmodul integriert werden. Das Hybridmodul umfasst den Verbrennungsmotor und die Elektromaschine, die beide auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind, um über ein Getriebe wenigstens eine Achse des Fahrzeuges entweder einzeln oder zusammen anzutreiben (Parallelhybrid). Die Pumpe wird nun entweder auf der Welle angeordnet, oder nicht-koaxial zur Welle angeordnet und beispielsweise über eine Stirnrad- oder Zahnriemen-Getriebestufe an die Welle angekoppelt. Die Pumpe ist also in das Hybridmodul integriert. Das Hybridmodul ist zum Antrieb der Vorderachse und/oder der Hinterachse des Kraftfahrzeuges vorgesehen.
Alternativ kann die Pumpe auch am Achsgetriebe bzw. Differential, oder an einer geregelten Quersperre einer Achse vorgesehen sein.
Die Pumpe kann auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein. Sie ist insbesondere als Flügelzellenpumpe, Axialkolbenpumpe oder Radialkolbenpumpe ausgebildet.
Der erfindungsgemäße radseitige Antrieb der Energieversorgung liefert somit die benötigte Energie für die Pumpe immer dann, wenn das Fahrzeug rollt. Im Stand ist in der Regel nicht notwendig, die Fahrwerksysteme zu versorgen, beispielsweise die Wankstabilisierung, da hier keine Querbeschleunigung wirkt.
Die Pumpe sollte so zum Rad des Kraftfahrzeuges übersetzt sein, dass Volumenstrom- und Druckanforderung erfüllt werden können. Beispielsweise beträgt bei einem gegebenen statischen Radhalbdurchmesser von 0,3 m die Auslegung der Achs- und Pumpenübersetzung zwischen Rad und Pumpe etwa 4.
Es ist Rekuperation von Bremsenergie über die mit der Pumpe zusammenwirkende Achse des Kraftfahrzeugs möglich und die Umwandlung in hydraulische Energie. Heutige Ventilblöcke und hydraulische Steller können bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug weiter verwendet werden.
Die radgetriebene Pumpe kann sowohl an Vorder- als auch an Hinterachshybridmodulen angebracht werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung sowie der Beschreibung der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiele, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Es zeigt in schematischer Darstellung:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs im Bereich eines Achshybridmoduls, bei koaxialer Anordnung der Hydraulikpumpe,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs im Bereich eines Achshybridmoduls, bei kardanwellen-paralleler Anordnung der Hydraulikpumpe,
3 eine bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen Verwendung findende Flügelzellenpumpe.
1 veranschaulicht das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug, das als Hybridfahrzeug ausgebildet ist, im Bereich dessen Achshybridmoduls 1. In diesem Bereich ist ein Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges (nicht veranschaulicht) mit von diesem abgehender Kardanwelle 2, eine Elektromaschine 3 zum zusätzlichen oder alternativen Einwirken auf die Kardanwelle 2, ein im Kraftfluss hinter der Elektromaschine 3 angeordnetes Getriebe 4, insbesondere ein Schaltgetriebe, eine hinter dem Getriebe 4 angeordnete Kupplung 5 sowie ein hinter der Kupplung befindliches Achsdifferential 6 angeordnet.
Bei dem Achsdifferential 6 handelt es sich insbesondere um ein Vorderachsdifferential, womit der Verbrennungsmotor und/oder die Elektromaschine dem Antreiben der Vorderachse des Fahrzeugs dienen. Gegebenenfalls kann alternativ oder zusätzlich auch die Hinterachse des Fahrzeugs antreibbar sein.
Mit dem Achsdifferential 6 wirken Gelenkwellen 7 zusammen, wobei jede der beiden Gelenkwellen 7 ein Rad 8, insbesondere ein Vorderrad des Fahrzeugs antreibt.
Mit der Bezugsziffer 9 ist ein Pfeil veranschaulicht, der in die Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeuges weist.
Das Kraftfahrzeug weist eine hydraulische Pumpe 10, nachfolgend der Einfachheit halber kurz als Pumpe bezeichnet, auf, die der Ansteuerung eines Fahrwerksystems 11, z. B. einer Wankstabilisierung, eines Federungssystems, einer Fahrzeughöhenverstellung dient. Diese Pumpe 10 ist drehfest an den Antriebsstrang mechanisch angebunden. Im Ausführungsbeispiel ist die Pumpe im Antriebsstrang zwischen der Kupplung 5 und dem Achsdifferential 6 angeordnet. Rollt das Kraftfahrzeug, drehen sich somit die Räder 8 und die Gelenkwellen 7 und es wird diese Bewegung über das Achsdifferential 6 auf die Pumpe 10 übertragen. Die Kupplung 5 kann sich hierbei in geschlossener Stellung befinden oder sich in der Schaltstellung ”neutral” befinden, somit geöffnet sein, womit der Antriebsstrang zwischen der Pumpe 10 und dem Getriebe 4 getrennt ist.
Bei dieser Ausführungsform ist somit die Hydraulikpumpe koaxial zur Kardanwelle 2 bzw. zu dem Wellenbereich des Antriebsstrangs angeordnet, der die Kupplung 5 mit dem Achsdifferential 6 verbindet.
Die Pumpe 10 ist über einen Ventilblock 12 mit dem Fahrwerksystem 11 verbunden und es weist das hydraulische System der Pumpe 10 einen Ölbehälter 13 auf.
Zusätzlich kann die Pumpe 10 mit einem Speicher 14 in der Funktion erweitert werden.
Der radseitige Antrieb der Pumpe 10, somit die Energieversorgung der Pumpe 10 aufgrund der mechanisch drehfesten Anbindung von Pumpe 10 und Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges liefert die benötigte Energie immer dann, wenn das Kraftfahrzeug rollt. Im Stand ist es in der Regel nicht notwendig, die Fahrwerksysteme zu versorgen, z. B. die Wankstabilisierung, da hier keine Querbeschleunigung wirkt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der 2 unterscheidet sich von demjenigen nach der 1 nur dadurch, dass die Pumpe 10 nicht koaxial zur Welle 7 angeordnet ist, sondern eine kardanwellen-parallele Anordnung vorgesehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 10 über eine Stirnrad- oder Zahnriemengetriebestufe 15 an die Welle 7 angekoppelt.
Die Pumpe 10 kann auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein, insbesondere als Flügelzellenpumpe, Axialkolbenpumpe oder Radialkolbenpumpe. Die Ausbildung als Flügelzellenpumpe ist in 3 schematisch veranschaulicht. Gezeigt ist, wobei diese Gestaltung für die koaxiale Anordnung gemäß 1 gilt, die koaxial zur (Kardan-)Welle 2 angeordnete Pumpe 10, wobei der drehfest mit der Welle 2 verbundene Rotor 16 der Pumpe 10 exzentrisch zum Stator 17 der Pumpe 10 angeordnet ist. Eine solche Flügelzellenpumpe ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und kann so ausgebildet sein, dass sie bezüglich des Hubvolumens verstellbar ist.

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Antrieb und einem Antriebsstrang (2, 7) zum Antreiben von Rädern (8) mindestens einer Fahrzeugachse (7, 7), sowie mit einer hydraulischen Pumpe (10) für Fahrwerksysteme (11) des Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) drehfest an den Antriebsstrang (2, 7) mechanisch angebunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwerksysteme (11) eine Wankstabilisierung und/oder Federungssysteme und/oder eine Fahrzeughöhenverstellung sind.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpe (10) ein Speicher (14) zugeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen Verbrennungsmotor und/oder eine Elektromaschine (3) aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) in ein Hybridmodul (1) integriert ist, das den Verbrennungsmotor und die Elektromaschine (3) umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor und die Elektromaschine (3) auf einer gemeinsamen Welle (2) des Antriebsstrangs angeordnet sind.
Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) auf der Welle (2) angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) nicht-koaxial zur Welle (2) angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) über eine Stirnrad- oder Zahnriemen-Getriebestufe (15) an die Welle (2) angekoppelt ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) an einem Achsgetriebe oder Differential des Kraftfahrzeuges oder an einer geregelten Quersperre einer Achse angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb dem Antreiben einer Vorderachse (7, 7) und/oder einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs dient.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) als Flügelzellenpumpe, Axialkolbenpumpe oder Radialkolbenpumpe ausgebildet ist.