DE102018101294A1

DE102018101294A1 - Radaufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018101294A1
Application number: DE102018101294.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Witte
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2019-07-25
Also published as: US11220152B2; US20190225044A1; CN110065357A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radaufhängungssystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1), das eine Vorderachse (3) mit zwei Vorderrädern (4,5), denen jeweils ein vorderer Hydraulikzylinder (11, 12) zugeordnet ist, und eine Hinterachse (6) mit zwei Hinterrädern (7,8) umfasst, denen jeweils ein hinterer Hydraulikzylinder (13,14) zugeordnet ist, wobei die Hydraulikzylinder (11-14) in einem Hydrauliksystem (10) hydraulisch über Kreuz verschaltet sind.Um eine aktive Wankstabilisierung in einem Radaufhängungssystem zu realisieren, ist eine Hydraulikpumpe (50) in dem Hydrauliksystem (10) hydraulisch zwischen die über Kreuz geschalteten Hydraulikzylinder (11-14) geschaltet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radaufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug, das eine Vorderachse mit zwei Vorderrädern, denen jeweils ein vorderer Hydraulikzylinder zugeordnet ist, und eine Hinterachse mit zwei Hinterrädern umfasst, denen jeweils ein hinterer Hydraulikzylinder zugeordnet ist, wobei die Hydraulikzylinder in einem Hydrauliksystem je Achse hydraulisch über Kreuz verschaltet sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Radaufhängungssystems.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 028 511 A1 ist ein Aufhängungssystem bekannt, umfassend: einen ersten Stoßdämpfer, einen zweiten Stoßdämpfer, eine erste sich zwischen dem ersten und zweiten Stoßdämpfer erstreckende Verbindungsleitung; eine zweite sich zwischen dem ersten und zweiten Stoßdämpfer erstreckende Verbindungsleitung; und eine mit dem ersten und zweiten Stoßdämpfer in Verbindung stehende Steuer-/Regeleinheit. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 028 676 A1 ist ein Rollsteuersystem bekannt, umfassend: erste und zweite Dämpfer mit jeweils einem Fluid; eine Pumpe, die fluidisch zwischen die ersten und zweiten Dämpfer geschaltet ist; einen mit der Pumpe verbundenen Motor und einen in Kommunikation mit dem Motor stehenden Controller, wobei der Controller konfiguriert ist, dem Motor als Reaktion auf ein Rollsignal zu befehlen, die Pumpe anzutreiben, wobei die Pumpe Fluid von einem der ersten und zweiten Dämpfer zu den anderen der ersten und zweiten Dämpfer als Reaktion auf den Antrieb durch den Motor in einer gewünschten Richtung liefert. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 16 132 A1 ist ein aktives Fahrwerksystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines zumindest eine Achse mit zwei Rädern aufweisenden Personenkraftwagens, bekannt, wobei ein Fahrzeug-Rad über eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit am Fahrzeug-Aufbau abgestützt ist, die als Dämpfer und hydraulischer Aktuator zur Einleitung einer zusätzlichen Kraft zwischen Rad und Aufbau wirkt, wobei den im Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit beidseitig des Kolbens vorgesehenen Arbeitskammern des Aktuators, deren Querschnittsflächen sich voneinander unterscheiden, jeweils eine Hydraulik-Versorgungsleitung zugeordnet ist, über die an beide Arbeitskammern entweder der gleiche von einer Förderpumpe bereitgestellte Hydraulikdruck oder an die Arbeitskammer mit der größeren Querschnittsfläche ein gegenüber der anderen Arbeitskammer mittels eines Druckregelventils eingestellter niedrigerer Hydraulikdruck anlegbar ist, wobei die Förderpumpe das Hydraulikmedium zumindest in gewissen Betriebspunkten vom Ausgang des Druckregelventils bezieht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wankstabilisierung in einem Radaufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug, das eine Vorderachse mit zwei Vorderrädern, denen jeweils ein vorderer Hydraulikzylinder zugeordnet ist, und eine Hinterachse mit zwei Hinterrädern umfasst, denen jeweils ein hinterer Hydraulikzylinder zugeordnet ist, wobei die Hydraulikzylinder in einem Hydrauliksystem je Achse hydraulisch über Kreuz verschaltet sind zu realisieren.
Die Aufgabe ist bei einem Radaufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug, das eine Vorderachse mit zwei Vorderrädern, denen jeweils ein vorderer Hydraulikzylinder zugeordnet ist, und eine Hinterachse mit zwei Hinterrädern umfasst, denen jeweils ein hinterer Hydraulikzylinder zugeordnet ist, wobei die Hydraulikzylinder in einem Hydrauliksystem hydraulisch je Achse über Kreuz verschaltet sind, dadurch gelöst, dass eine Hydraulikpumpe in dem Hydrauliksystem hydraulisch zwischen die beiden hydraulischen Teilsysteme geschaltet ist, um eine aktive Wankstabilisierung zu realisieren. Das Radaufhängungssystem umfasst vorzugsweise jeweils eine Feder und einen Hydraulikzylinder für jedes Rad. Die Feder und der Hydraulikzylinder dienen vorteilhaft dazu, einen gefederten Teil des Kraftfahrzeugs von den Rädern und Achsen des Kraftfahrzeugs schwingungstechnisch zu isolieren und Rad und Aufbau zu dämpfen, wenn das Kraftfahrzeug mit den Rädern über Unebenheiten auf einer Fahrbahnoberfläche rollt. Darüber hinaus können durch das Radaufhängungssystem unerwünschte Bewegungen des Kraftfahrzeugs, insbesondere Wankbewegungen bei Kurvenfahrten, gesteuert beziehungsweise geregelt werden. Die Hydraulikzylinder sind als doppelt wirkende Hydraulikzylinder mit einem Kolben ausgeführt, der in dem Hydraulikzylinder jeweils zwei Zylinderräume voneinander trennt. Die Zylinderräume der Hydraulikzylinder sind über Hydraulikleitungen hydraulisch miteinander verschaltet und mit Dämpfungsventileinrichtungen kombiniert, die zusammen mit der kreuzweisen Verschaltung der Hydraulikzylinder zum Stabilisieren von unerwünschten Wankbewegungen des Kraftfahrzeugs im Betrieb dienen. Mit der Hydraulikpumpe kann zwischen den über Kreuz verschalteten Hydraulikzylindern aktiv eine positive oder negative Druckdifferenz in dem Hydrauliksystem aufgebaut werden. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein aktives hydraulisches Wankstabilisierungssystem geschaffen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radaufhängungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe als Reversierpumpe ausgeführt ist. Die als Reversierpumpe ausgeführte Hydraulikpumpe kann in zwei entgegengesetzte Richtungen Hydraulikmedium fördern.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radaufhängungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe zwischen ein erstes und ein zweites hydraulisches Teilsystem geschaltet ist. So kann mit der Hydraulikpumpe von dem ersten in das zweite hydraulische Teilsystem Hydraulikmedium gefördert werden. Dann erhöht sich der Druck im zweiten hydraulischen Teilsystem, während der Druck im ersten hydraulischen Teilsystem abfällt. So kann auf einfache Art und Weise eine aktive Wankstabilisierung in einer entsprechenden Kurve dargestellt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radaufhängungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste hydraulische Teilsystem eine hydraulische Verbindung zwischen den beiden vorderen Hydraulikzylindern, eine hydraulische Verbindung zwischen den beiden hinteren Hydraulikzylindern und einen ersten Hydraulikdruckspeicher umfasst. Von dem ersten Hydraulikspeicher geht vorteilhaft eine Hydraulikleitung aus, welche die beiden hydraulischen Kreuzverbindungen der beiden Achsen miteinander verbindet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radaufhängungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite hydraulische Teilsystem eine hydraulische Verbindung zwischen den beiden vorderen Hydraulikzylindern, eine hydraulische Verbindung zwischen den beiden hinteren Hydraulikzylindern und einen zweiten Hydraulikdruckspeicher umfasst. Von dem zweiten Hydraulikdruckspeicher geht vorteilhaft eine Hydraulikleitung aus, welche die beiden hydraulischen Kreuzverbindungen der beiden Achsen miteinander verbindet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Radaufhängungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe zwischen eine Hydraulikleitung des ersten hydraulischen Teilsystems und eine Hydraulikleitung des zweiten hydraulischen Teilsystems geschaltet ist. Die beiden Hydraulikleitungen entsprechen vorteilhaft den vorab beschriebenen Hydraulikleitungen, die von den Hydraulikdruckspeichern ausgehen. Durch diese Anordnung der Hydraulikpumpe kann auf einfache Art und Weise eine wirksame aktive Wankstabilisierung dargestellt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist die Verwendung von einer Hydraulikpumpe zwischen den Hydraulikleitungen je Achse. So entfallen die Verbindungsleitungen zwischen Vorder- und Hinterachse und es kann eine variable Wankmomentenverteilung realisiert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist die Verwendung von zusätzlichen Ventilen, welche die Hydraulikanschlüsse an den Hydraulikzylindern direkt miteinander verbinden können, so dass Ein- und Ausfederungen zu geringeren Druckänderungen in den Hydraulikspeichern führen.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Radaufhängungssystems ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass mit der Hydraulikpumpe zur aktiven Wankstabilisierung aktiv Druckerhöhungen und Druckentlastungen in den über Kreuz verschalteten Hydraulikzylindern eingeleitet werden.
Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine komfortable Dämpfung und Wankstabilisierung in dem Radaufhängungssystem erreicht werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computer-Programmprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens. Das Computerprogramm wird vorzugsweise in einem Steuergerät zum Steuern einer Wankstabilisierung in dem Kraftfahrzeug ausgeführt.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steuergerät zum Steuern einer Wankstabilisierung mit einem vorab beschriebenen Computer-Programmprodukt. Als Eingangsgrößen für das Steuergerät werden zum Beispiel eine Geschwindigkeit, ein Lenkradwinkel, eine Querbeschleunigung und/oder Höhenstände des Kraftfahrzeugs verwendet. Das Computer-Programmprodukt enthält eine geeignete Logik und Berechnungsformeln, um aus den Eingangsgrößen einen geeigneten Druck und/oder einen geeigneten Strom zu ermitteln, der mit Hilfe der Hydraulikpumpe in dem Hydrauliksystem erzeugt wird. Die Hydraulikpumpe wird vorteilhaft über eine Drehzahlregelung oder über eine Druckregelung angesteuert.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einem vorab beschriebenen Radaufhängungssystem, insbesondere mit einem vorab beschriebenen Steuergerät.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
In der einzigen beiliegenden Figur ist ein Radaufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Hydrauliksystem dargestellt, das zur Darstellung einer aktiven Wankstabilisierung eine Hydraulikpumpe umfasst.
In der beiliegenden 1 ist vereinfacht ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Radaufhängungssystem 2 dargestellt. Durch einen Strich 3 ist eine Vorderachse mit einem rechten Vorderrad 4 und einem linken Vorderrad 5 an ihren Enden angedeutet. Durch einen Strich 6 ist eine Hinterachse mit einem rechten Hinterrad 7 und einem linken Hinterrad 8 an ihren Enden angedeutet.
Durch einen Pfeil 9 ist eine Vorwärtsfahrtrichtung bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs 1 angedeutet. Das Radaufhängungssystem 2 ist mit einem Hydrauliksystem 10 kombiniert. Das Hydrauliksystem 10 umfasst vier Hydraulikzylinder 11 bis 14, die als doppelt wirkende Zylinder mit jeweils einem Kolben ausgeführt sind.
Der Hydraulikzylinder 11 ist dem rechten Vorderrad 4 zugeordnet und wird daher auch als vorderer rechter Hydraulikzylinder 11 bezeichnet. Der Hydraulikzylinder 12 ist dem vorderen linken Vorderrad 5 zugeordnet und wird daher auch als vorderer linker Hydraulikzylinder 12 bezeichnet. Der Hydraulikzylinder 13 ist dem rechten Hinterrad 7 zugeordnet und wird daher auch als hinterer rechter Hydraulikzylinder 13 bezeichnet. Der Hydraulikzylinder 14 ist dem linken Hinterrad 8 zugeordnet und wird daher auch als hinterer linker Hydraulikzylinder 14 bezeichnet.
Das Hydrauliksystem 10 umfasst des Weiteren mindestens zwei Hydraulikdruckspeicher 15, 16. Darüber hinaus ist in dem Radaufhängungssystem 2 jedem Hydraulikzylinder 11 bis 14 eine Feder 17 bis 20 zugeordnet. Die Federn 17 bis 20 sind als Schraubenfedern ausgeführt und führen im Betrieb Bewegungen im Wesentlichen parallel zu den Kolben in den Hydraulikzylindern 11 bis 14 aus.
Der Hydraulikzylinder 11 umfasst einer ersten Zylinderraum 21 und einen zweiten Zylinderraum 22. Der Hydraulikzylinder 12 umfasst einen ersten Zylinderraum 23 und einen zweiten Zylinderraum 24. Der Hydraulikzylinder 13 umfasst einen ersten Zylinderraum 25 und einen zweiten Zylinderraum 26. Der Hydraulikzylinder 14 umfasst einen ersten Zylinderraum 27 und einen zweiten Zylinderraum 28.
Eine Kolbenstange 31 des Hydraulikzylinders 11 erstreckt sich durch den zweiten Zylinderraum 22 in 1 nach rechts. Eine Kolbenstange 32 erstreckt sich durch en zweiten Zylinderraum 24 des Hydraulikzylinders 12 in 1 nach links. Eine Kolbenstange 33 erstreckt sich durch den zweiten Zylinderraum 26 des Hydraulikzylinders 13 in 1 nach rechts. Eine Kolbenstange 34 erstreckt sich durch den zweiten Zylinderraum 28 des Hydraulikzylinders 14 in 1 nach links.
Eine Hydraulikleitung 41 verbindet den zweiten Zylinderraum 22 des vorderen rechten Hydraulikzylinders 11 mit dem ersten Zylinderraum 23 des vorderen linken Hydraulikzylinders 12. Eine Hydraulikleitung 42 verbindet den zweiten Zylinderraum 26 des hinteren rechten Hydraulikzylinders 13 mit dem ersten Zylinderraum 27 des hinteren linken Hydraulikzylinders 14. Die Hydraulikleitungen 41 und 42 werden auch als Verbindungen bezeichnet und gehören zu einem ersten hydraulischen Teilsystem 61.
Eine Hydraulikleitung 43 verbindet den ersten Zylinderraum 21 des vorderen rechten Hydraulikzylinders 11 mit dem zweiten Zylinderraum 24 des vorderen linken Hydraulikzylinders 12. Eine Hydraulikleitung 44 verbindet den ersten Zylinderraum 25 des hinteren rechten Hydraulikzylinders 13 mit dem zweiten Zylinderraum 28 des hinteren linken Hydraulikzylinders 14. Die beiden Hydraulikleitungen 43 und 44 werden auch als Verbindungen bezeichnet und gehören zu einem zweiten hydraulischen Teilsystem 62.
Eine Hydraulikleitung 45 verbindet den Hydraulikdruckspeicher 15 in dem zweiten hydraulischen Teilsystem 62 mit der Verbindung 43 und mit der Verbindung 44. Eine Hydraulikleitung 46 verbindet den Hydraulikdruckspeicher 16 in dem ersten hydraulischen Teilsystem 61 mit der Verbindung 41 und mit der Verbindung 42.
Eine Hydraulikpumpe 50 ist hydraulisch zwischen die Hydraulikleitungen 45 und 46 geschaltet. Die Hydraulikpumpe 50 ist als Reversierpumpe ausgeführt und durch einen Elektromotor 49 in entgegengesetzten Richtungen antreibbar. Durch Pfeile 51 und 52 ist in 1 angedeutet, das die Hydraulikpumpe 50 Hydraulikmedium aus der Hydraulikleitung 46 des ersten hydraulischen Teilsystems 61 in die Hydraulikleitung 45 des zweiten hydraulischen Teilsystems 62 fördert, wenn das Kraftfahrzeug1 eine durch einen gekrümmten Pfeil 60 angedeutete Linkskurve fährt.
Durch einen Pfeil 54 ist angedeutet, dass durch die Hydraulikpumpe 50 der Druck in der Hydraulikleitung 45 und dem Hydraulikdruckspeicher 15 in dem zweiten hydraulischen Teilsystem 62 erhöht wird. Gleichzeitig ist durch einen Pfeil 53 angedeutet, dass der Druck in dem Hydraulikdruckspeicher 16 und der Hydraulikleitung 46 des ersten hydraulischen Teilsystems 61 reduziert wird, wenn die Hydraulikpumpe 50 in dieser Förderrichtung 51, 52 betrieben wird.
Die Hydraulikpumpe 50 verbindet die beiden hydraulischen Teilsysteme 61, 62, die auch als Hydraulikkreise 61, 62 bezeichnet werden. Mit der Hydraulikpumpe 50 kann Hydraulikflüssigkeit vom ersten Hydraulikkreis 61 in den zweiten Hydraulikkreis 62 gefördert werden, und umgekehrt.
Fördert die Hydraulikpumpe 50, die verkürzt auch als Pumpe bezeichnet wird, Hydraulikflüssigkeit vom ersten Hydraulikkreis 61 in den zweiten Hydraulikkreis 62, erhöht sich der Druck im zweiten Hydraulikkreis 62 und reduziert sich der Druck im ersten Hydraulikkreis 61. So wird eine aktive Wankstabilisierung für eine Linkskurve 60 möglich.
Für eine Rechtskurve muss vom zweiten Hydraulikkreis 62 in den ersten Hydraulikkreis 61 gefördert werden. Durch die sich daraus ergebende Druckdifferenz zwischen den Hydraulikkreisen 61 und 62 wird die aktive Wankstabilisierung ermöglicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006028511 A1 [0002]
DE 102008028676 A1 [0002]
DE 10216132 A1 [0002]

Claims

Radaufhängungssystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1), das eine Vorderachse (3) mit zwei Vorderrädern (4,5), denen jeweils ein vorderer Hydraulikzylinder (11,12) zugeordnet ist, und eine Hinterachse (6) mit zwei Hinterrädern (7,8) umfasst, denen jeweils ein hinterer Hydraulikzylinder (13,14) zugeordnet ist, wobei die Hydraulikzylinder (11-14) mit Dämpferventilen in einem Hydrauliksystem (10) hydraulisch über Kreuz verschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydraulikpumpe (50) in dem Hydrauliksystem (10) hydraulisch zwischen ein erstes (61) und zweites (62) hydraulisches Teilsystem geschaltet ist, um eine aktive Wankstabilisierung zu realisieren.
Radaufhängungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe (50) als Reversierpumpe ausgeführt ist.
Radaufhängungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste hydraulische Teilsystem (61) eine hydraulische Verbindung (41) zwischen den beiden vorderen Hydraulikzylindern (11,12), eine hydraulische Verbindung (42) zwischen den beiden hinteren Hydraulikzylindern (13,14) und einen ersten Hydraulikdruckspeicher (16) umfasst.
Radaufhängungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite hydraulische Teilsystem (62) eine hydraulische Verbindung (43) zwischen den beiden vorderen Hydraulikzylindern (11,12), eine hydraulische Verbindung (44) zwischen den beiden hinteren Hydraulikzylindern (13,14) und einen zweiten Hydraulikdruckspeicher (15) umfasst.
Radaufhängungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, die Hydraulikpumpe (50) zwischen eine Hydraulikleitung (46) des ersten hydraulischen Teilsystems (61) und eine Hydraulikleitung (45) des zweiten hydraulischen Teilsystems (62) geschaltet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Radaufhängungssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Hydraulikpumpe (50) zur aktiven Wankstabilisierung aktiv Druckerhöhungen und Druckentlastungen in den über Kreuz verschalteten Hydraulikzylindern (11-14) eingeleitet werden.
Computer-Programmprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 6.
Steuergerät zum Steuern einer Wankstabilisierung mit einem Computer-Programmprodukt nach Anspruch 7.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Radaufhängungssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, insbesondere mit einem Steuergerät nach Anspruch 8.