DE102014225288A1

DE102014225288A1 - Wankstabilisierungssystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014225288A1
Application number: DE102014225288.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Triebel; Achim Thomae; Helmut Baalmann; Stefan Rappelt; Ernst Oswald
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2016-06-09
Also published as: WO2016091509A1; US20180229577A1; JP2017538616A; CN107000533A; US10308092B2; JP6596086B2; CN107000533B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wankstabilisierungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Wankstabilisierung (2), welcher ein Gleichspannungswandler (6) zugeordnet ist. Dabei kann über den Gleichspannungswandler (6) eine Speisespannung in eine Versorgungsspannung der Wankstabilisierung (2) gewandelt werden. Um nun einen möglichst kompakten Aufbau zu realisieren, ist der Gleichspannungswandler (6) in die elektrische Wankstabilisierung (2) integriert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wankstabilisierungssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Wankstabilisierung, welcher ein Gleichspannungswandler zugeordnet ist, wobei über den Gleichspannungswandler eine Speisespannung in eine Versorgungsspannung der Wankstabilisierung wandelbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät für ein vorgenanntes Wankstabilisierungssystem.
Wankstabilisierungssysteme dienen bei Kraftfahrzeugen der Wankregulierung und Reduzierung von Karosserieneigung bei Kurvenfahrten. Neben klassischen, auch als passive Systeme bezeichneten Ausführungen mit einem U-förmig verlaufenden Stabilisatorstab sind aktive Wankstabilisierungssysteme bekannt. Bei diesen können zwei voneinander getrennte Stabilisatorstäbe über einen zwischenliegenden Schwenkmotor relativ zueinander verdreht werden, um ein definiertes Rückstellmoment um die Wankachse einzuleiten. Hierdurch kann auch bei Kurvenfahrt eine nahezu horizontale Ausrichtung des Fahrzeugaufbaus erreicht werden. Allerdings hat eine Einleitung des Rückstellmoments über den Schwenkmotor in einem äußerst kleinen Zeitfenster zu erfolgen, was eine hohe Leistung des jeweiligen Schwenkmotors voraussetzt. Im Falle von elektromechanischen Schwenkmotoren hat dies bei Anwendung in einem herkömmlichen 12V-Bordnetz eines Kraftfahrzeuges extrem hohe Ströme zur Folge, so dass Zuleitungen zum Schwenkmotor entsprechend belastbar dimensioniert werden müssen. Aus diesem Grunde werden Wankstabilisierungssysteme mitunter auch in Teilbordnetzen mit höheren Versorgungsspannungen betrieben.
Aus der DE 10 2006 016 186 A1 geht ein Wankstabilisierungssystem hervor, bei welchem eine elektrische Wankstabilisierung in ein Teilbordnetz eines Kraftfahrzeuges eingebunden ist, das mit einem weiteren einen Generator aufweisenden Hauptbordnetz über einen zwischenliegenden Gleichspannungswandler verbunden ist. Mit Hilfe des Gleichspannungswandlers kann dann eine Speisespannung des Hauptbordnetzes in eine geeignete Versorgungsspannung der Wankstabilisierung gewandelt werden.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wankstabilisierungssystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, wobei sich dieses System durch einen kompakten Aufbau auszeichnet.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Steuergerät für ein Wankstabilisierungssystem ist ferner Gegenstand der Ansprüche 8 und 9.
Die Erfindung betrifft ein Wankstabilisierungssystem mit einer elektrischen Wankstabilisierung, welcher ein Gleichspannungswandler zugeordnet ist. Dabei kann über den Gleichspannungswandler eine Speisespannung in eine Versorgungsspannung der Wankstabilisierung gewandelt werden. Besonders bevorzugt setzt sich die elektrische Wankstabilisierung dabei aus zwei Stabilisatorteilen und einem zwischenliegenden elektromechanischen Schwenkmotor zusammen, über welchen die beiden Stabilisatorteile zur Einleitung eines definierten Rückstellmoments zueinander verdreht werden können. Dem elektromechanischen Schwenkmotor ist dabei ein Steuergerät zugeordnet, welches eine Bestromung desselbigen regelt und dementsprechend auch die Einleitung eines Rückstellmoments koordiniert.
Im Sinne der Erfindung handelt es sich bei der Speisespannung bevorzugt um die elektrische Spannung in einem Hauptbordnetz des jeweiligen Kraftfahrzeuges, mit welchem das Teilnetz der elektrischen Wankstabilisierung über den zwischenliegenden Gleichspannungswandler gekoppelt ist. Hingegen ist die Versorgungsspannung der Wankstabilisierung die elektrische Spannung, bei welcher die elektrische Wankstabilisierung betrieben wird.
Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass der Gleichspannungswandler in die elektrische Wankstabilisierung integriert ist. Mit anderen Worten ist der Gleichspannungswandler also innerhalb der elektrischen Wankstabilisierung platziert.
Eine derartige Ausgestaltung eines Wankstabilisierungssystems hat dabei den Vorteil, dass durch die Integration des Gleichspannungswandlers in die elektrische Wankstabilisierung eine kompakte Baugruppe geschaffen werden kann, welche als Einheit im Bereich der jeweiligen Achse des Kraftfahrzeuges vorgesehen werden kann. Die Wandelung der Speisespannung in die Versorgungsspannung ermöglicht zudem bei entsprechender Erhöhung der Spannung eine Reduzierung von elektrischen Strömen auf Seiten der elektrischen Wankstabilisierung, wodurch Leitungen von ihrem Querschnitt her geringer ausgeführt werden können und damit eine weitere Einsparung von Bauraum möglich ist. Der Gleichspannungswandler wird also als ein sogenannter Step-Up-Wandler verwendet, mit Hilfe dessen die Speisespannung in eine höhere Versorgungsspannung gewandelt werden kann.
Im Falle der DE 10 2006 016 186 A1 ist hingegen nicht weiter angegeben, wo der Gleichspannungswandler zwischen den beiden Teilbordnetzen platziert ist. Insofern wird hier auch nicht vorgeschlagen, diesen in die elektrische Wankstabilisierung zu integrieren und dadurch Bauraum einzusparen.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist der Gleichspannungswandler in ein Steuergerät der elektrischen Wankstabilisierung integriert. In Weiterbildung dieser Ausführungsform ist das Steuergerät dann wiederum in einen Schwenkmotor der elektrischen Wankstabilisierung integriert. In beiden Fällen kann eine weitere Reduzierung des benötigten Bauraumes erreicht werden.
Alternativ zu der vorgenannten Ausgestaltung kann das Steuergerät aber auch extern an dem Schwenkmotor angeordnet sein, wobei dann eine möglichst flache Ausführung eines Gehäuses des Steuergeräts erforderlich ist, um einen Kontakt desselbigen mit Hindernissen auf der Fahrbahn und damit eine Beschädigung zu vermeiden. Es ist dann eine Elektronikplatine in dem Gehäuse des Steuergeräts bevorzugt so angeordnet, dass zu kühlende Bauteile auf der Platine direkt an eine untere Gehäuseschale angekoppelt werden, wodurch überschüssige Wärme schnell abgeführt werden kann. Dabei können auch Kühlrippen oder Blechfalten am Gehäuse vorgesehen sein, um die Wärmeableitung weiter zu verbessern. Eine obere Gehäuseschale sollte wegen einer elektromagnetischen Verträglichkeit aus beispielsweise einem Aluminiumblech oder auch einem metallbeschichteten Kunststoff bestehen und mit der unteren Gehäuseschale abgedichtet zusammengesetzt sein. Schließlich sollten Dämmstoffteile zwischen Aufbau und Steuergerät, sowie innerhalb des Steuergeräts zwischen Platine und Gehäuseschalen und an den Zuleitungen vorgesehen werden, um eine Übertragung von Schwingungen aus dem Steuergerät in das Fahrzeug zu vermeiden.
Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit, dass vom Steuergerät zu einem elektrischen Schwenkmotor führende Kabel in einem Schlauch eingelegt sind, der in seinem Mantel mit Metallwendeln versehen ist. Neben einer Verringerung einer Gefahr von Kabelbruch oder einem Abreißen der Kabel kann hierdurch auch eine höhere Diebstahlsicherheit erreicht werden, da ein Abzwicken der Kabel damit erschwert wird. Alternativ oder auch ergänzend dazu kann das Steuergerät aber auch mit einer Codierung versehen und in eine fahrzeugspezifische Diebstahlwarnanlage eingebunden sein.
Bevorzugt weist der Gleichspannungswandler eine Kontrolleinheit auf, über welche die Speisespannung bestimmbar ist und die nur bei Abweichung der Speisespannung von der Versorgungsspannung eine Wandelung einleitet. Dies hat den Vorteil, dass die als Baueinheit ausgeführte elektrische Wankstabilisierung somit universell bei unterschiedlichen Fahrzeugen mit voneinander abweichenden Bordnetzspannungen vorgesehen werden kann, wobei der Gleichspannungswandler nur im Falle der Abweichung der Versorgungsspannung von der Speisespannung der elektrischen Wankstabilisierung eine entsprechende Wandelung vornimmt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Gleichspannungswandler als transformatorischer Wandler oder als Wandler mit Speicherdrossel ausgeführt. In beiden Fällen kann eine geeignete Ausgestaltung eines Gleichspannungswandlers realisiert werden.
Bevorzugt beträgt die Versorgungsspannung 40–48 Volt, wobei je nach Bordnetzspannung eine Transformation ausgehend von 12 oder 24 Volt durchgeführt wird.
Die den Gleichspannungswandler betreffenden, vorgenannten Ausführungsformen können auf entsprechende Weise auch bei Integration desselbigen in das Steuergerät der elektrischen Wankstabilisierung verwirklicht werden.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus der Zeichnung hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnung durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Kraftfahrzeuges, welches ein Wankstabilisierungssystem 1 aufweist, das entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gestaltet ist. Dieses Wankstabilisierungssystem 1 umfasst dabei eine elektrische Wankstabilisierung 2, welche sich auf dem Fachmann prinzipiell bekannte – und vorliegend nicht weiter im Detail dargestellte – Art und Weise aus Stabilisatorteilen und einem zwischenliegenden elektromechanischen Schwenkmotor 3 zusammensetzt.
Eine Versorgung des Schwenkmotors 3 mit elektrischem Strom wird innerhalb des Fahrzeuges über ein Bordnetz 4 und einen hierin vorgesehenen – vorliegend nicht weiter dargestellten – Generator realisiert, wobei es sich bei dem Bordnetz 4 bevorzugt um ein 12 Volt Bordnetz handelt. Da allerdings Stellaufgaben des Schwenkmotors 3 im Rahmen einer aktiven Wankstabilisierung in äußerst kleinen Zeitfenstern zu realisieren und in der Folge für die Darstellung entsprechender Rückstellmomente hohe Leistungen des Schwenkmotors 3 erforderlich sind, wären dem Schwenkmotor 3 bei der Speisespannung 12 Volt sehr hohe elektrische Ströme zuzuführen, um diese Leistungen darstellen zu können. Aus diesem Grunde ist elektronischen Komponenten 5 des Schwenkmotors 3 ein Gleichspannungswandler 6 vorgeschaltet, über welchen die Speisespannung von 12 Volt in eine Versorgungsspannung von z. B. 48 Volt gewandelt wird. Der Gleichspannungswandler 6 ist dabei über eine Zuleitung 7 mit dem Bordnetz 4 verbunden und steht ausgangsseitig mit den Komponenten 5 des Schwenkmotors 3 in Verbindung.
Als Besonderheit ist der Gleichspannungswandler 6 hier in ein Steuergerät 8 der Wankstabilisierung 2 integriert, welches wiederum in dem Schwenkmotor 3 aufgenommen ist. Des Weiteren ist der Gleichspannungswandler 6 mit einer Kontrolleinheit 9 ausgestattet, welche die Speisespannung der Zuleitung 7 ermittelt und nur bei Abweichung der Speisespannung von der gewünschten Versorgungsspannung eine Transformation einleitet. Im vorliegenden Fall wird die Spannung daher von 12 Volt in 48 Volt gewandelt. Ist allerdings im Bordnetz 4 schon eine höhere Speisespannung, im besten Fall sogar bereits 48 Volt, vorhanden, so wird ggf. komplett auf eine Transformation verzichtet. Im vorliegenden Fall ist der Gleichspannungswandler 6 zudem als Wandler mit einer Speicherdrossel ausgeführt.
Ausgehend vom Gleichspannungswandler 6 wird dann eine Bestromung des Schwenkmotors 3 mit Hilfe des Steuergeräts 8 geregelt, wobei zu den Komponenten 5 führende Kabel 10 aufgrund des geringeren Stromes im Durchmesser kleiner ausgeführt werden können. Die Kabel 10 sind dabei zudem zum Schutz in einen – vorliegend nicht weiter dargestellten – Schlauch eingelegt, der in seinem Mantel mit Metallwendeln versehen ist.
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Wankstabilisierungssystems kann ein kompakter Aufbau einer elektrischen Wankstabilisierung erreicht werden.
Bezugszeichenliste

1: Wankstabilisierungssystem
2: Elektrische Wankstabilisierung
3: Schwenkmotor
4: Bordnetz
5: Komponenten
6: Gleichspannungswandler
7: Zuleitung
8: Steuergerät
9: Kontrolleinheit
10: Kabel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006016186 A1 [0003, 0010]

Claims

Wankstabilisierungssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Wankstabilisierung (2), welcher ein Gleichspannungswandler (6) zugeordnet ist, wobei über den Gleichspannungswandler (6) eine Speisespannung in eine Versorgungsspannung der Wankstabilisierung (2) wandelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (6) in die elektrische Wankstabilisierung (2) integriert ist.
Wankstabilisierungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (6) in ein Steuergerät (8) der elektrischen Wankstabilisierung (2) integriert ist.
Wankstabilisierungssystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (8) wiederum in einen Schwenkmotor (3) der elektrischen Wankstabilisierung (2) integriert ist.
Wankstabilisierungssystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vom Steuergerät (8) zu einem Schwenkmotor (3) führende Kabel (10) in einen Schlauch eingelegt sind, der in seinem Mantel mit Metallwendeln versehen ist.
Wankstabilisierungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (6) eine Kontrolleinheit (9) aufweist, über welche die Speisespannung bestimmbar ist und die nur bei Abweichung der Speisespannung von der Versorgungsspannung eine Wandelung einleitet.
Wankstabilisierungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (6) als transformatorischer Wandler oder als Wandler mit Speicherdrossel ausgeführt ist.
Wankstabilisierungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsspannung 40–48 Volt beträgt.
Steuergerät (8) für ein Wankstabilisierungssystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein Gleichspannungswandler (6) integriert ist, über welchen eine eingangsseitige Speisespannung in eine ausgangsseitige Versorgungsspannung wandelbar ist.
Steuergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Codierung versehen ist.