DE102021116423B3

DE102021116423B3 - Closed hydraulic system for roll stabilization of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102021116423B3
Application number: DE102021116423.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Witte
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2022-10-13
Anticipated expiration: 2041-06-26

Abstract

Geschlossenes, hydraulisches System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs, mit einer hydraulischen Energieversorgungseinrichtung (12), welche über einen Vorlauf (14) und einen Rücklauf (16) mit mindestens einer hydraulischen Schalteinrichtung (20, 60) gekoppelt ist, welche zwischen der Energieversorgungseinrichtung (12) und der Stellvorrichtung (40, 82) zwischengeschaltet ist, wobei ein Druckspeicher (90) vorgesehen ist und die hydraulische Schalteinrichtung (20, 60) ein Rückschlagventil (52, 88) aufweist, wobei der Druckspeicher (90) am Rücklauf (16) angeordnet ist und derart ausgeführt ist, dass das hydraulische System druckvorgespannt ist, und wobei das Rückschlagventil (52, 88) in einer den Vorlauf (14) mit dem Rücklauf (16) verbindenden Hydraulikleitung (50, 87) angeordnet ist und in Strömungsrichtung vom Rücklauf (16) zum Vorlauf (14) ab einem vordefinierten Druckdifferenz geöffnet ist, wobei zwei Stellvorrichtungen (40, 82) und zwei Schalteinrichtungen (20, 60) vorgesehen sind, wobei eine erste Stellvorrichtung (40) über eine erste Schalteinrichtung (20) mit der Energieversorgungseinrichtung (12) verbunden ist und eine zweite Stellvorrichtung (82) über die zweite Schalteinrichtung (60) mit der Energieversorgungseinrichtung (12) verbunden ist, wobei die hydraulischen Schalteinrichtungen (20, 60) jeweils ein Rückschlagventil (52, 88) aufweisen, wobei die Rückschlagventile (52, 88) in jeweils einer den Vorlauf (14) mit dem Rücklauf (16) verbindenden Hydraulikleitung (50, 87) angeordnet sind.Closed, hydraulic system for roll stabilization of a motor vehicle, with a hydraulic energy supply device (12) which is coupled via a flow (14) and a return (16) to at least one hydraulic switching device (20, 60) which is located between the energy supply device (12) and the adjusting device (40, 82) is interposed, with a pressure accumulator (90) being provided and the hydraulic switching device (20, 60) having a check valve (52, 88), the pressure accumulator (90) being arranged on the return (16). and is designed in such a way that the hydraulic system is pressure-biased, and wherein the check valve (52, 88) is arranged in a hydraulic line (50, 87) connecting the supply (14) to the return (16) and in the direction of flow from the return (16 ) is open to the flow (14) from a predefined pressure difference, wherein two adjusting devices (40, 82) and two switching devices (20, 60) are provided are, wherein a first adjusting device (40) is connected to the energy supply device (12) via a first switching device (20) and a second adjusting device (82) is connected to the energy supply device (12) via the second switching device (60), the hydraulic Switching devices (20, 60) each have a check valve (52, 88), the check valves (52, 88) each being arranged in a hydraulic line (50, 87) connecting the flow (14) to the return (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein geschlossenes, hydraulisches System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a closed hydraulic system for roll stabilization of a motor vehicle.

Derartige Systeme zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs sind allgemein bekannt, wobei durch die Wankstabilisierung das Kraftfahrzeug in unterschiedlichen Fahrsituationen stabilisiert oder agilisiert wird. Eine solche Fahrsituation ist beispielsweise eine Kurvenfahrt. Bei einer Kurvenfahrt wird das kurvenäußere Kraftfahrzeugrad mit einer erhöhten Kraft belastet und das kurveninnere Kraftfahrzeugrad mit einer entsprechend niedrigeren Kraft belastet. Mit anderen Worten wird die äußere Federvorrichtung des kurvenäußeren Kraftfahrzeugrades einfedern, während die Federvorrichtung des kurveninneren Rades ausfedert. Daraus ergibt sich eine seitliche Neigung des Kraftfahrzeugs, welche nach dem Beenden der Kurvenfahrt wieder ausgeglichen wird, sobald die Fliehkraft aufgehoben ist. Diese seitliche Kippbewegung eines Fahrzeugs wird auch als Wanken des Fahrzeugs bezeichnet.Such systems for roll stabilization of a motor vehicle are generally known, with the roll stabilization stabilizing or making the motor vehicle agile in different driving situations. Such a driving situation is, for example, cornering. When cornering, the motor vehicle wheel on the outside of the curve is loaded with an increased force and the motor vehicle wheel on the inside of the curve is loaded with a correspondingly lower force. In other words, the outer spring device of the motor vehicle wheel on the outside of the curve will compress, while the spring device of the wheel on the inside of the curve expands. This results in a lateral inclination of the motor vehicle, which is compensated for again after cornering as soon as the centrifugal force is eliminated. This lateral tilting movement of a vehicle is also referred to as rolling of the vehicle.

Bei der Wankstabilisierung wird grundsätzliche zwischen passiven, semiaktiven und aktiven Wankstabilisatorsystemen unterschieden. Bei einer passiven Wankstabilisierung wird eine mechanische Torsionsfeder (Stabilisator) mithilfe von mechanischen Koppelstangen mit den beiden Rändern einer Achse so verwunden, dass eine Wankbewegung dieser entgegenwirkende Kräfte erzeugt. Bei einer aktiven Wankstabilisierung wird neben der Verbesserung der Fahrstabilität während einer Kurvenfahrt auch der Fahrkomfort erhöht. Die aktive Wankstabilisierung erfolgt unter anderem durch ein hydraulisches System, wobei mittels einer hydraulischen Energieversorgungseinrichtung, d.h. mittels einer Pumpe, sowie mit Ventilen und Stellvorrichtungen eine Druck- bzw. Kraftregelung erfolgt.When it comes to roll stabilization, a basic distinction is made between passive, semi-active and active roll stabilizer systems. With passive roll stabilization, a mechanical torsion spring (stabiliser) is twisted with the help of mechanical coupling rods with the two edges of an axle in such a way that a roll movement generates counteracting forces. In addition to improving driving stability when cornering, active roll stabilization also increases driving comfort. The active roll stabilization is carried out, among other things, by a hydraulic system, with pressure and force regulation being carried out by means of a hydraulic energy supply device, i.e. by means of a pump, as well as with valves and actuating devices.

Die für die Wankstabilisierung verwendeten, hydraulischen Systeme werden wiederum zwischen offenen und geschlossenen hydraulischen Systemen unterschieden. Bei einem offenen System saugt eine Pumpe das Hydraulikfluid, d.h. Öl, aus einem Tank an, wobei der Tank mit der Atmosphäre verbunden ist und damit in dem Tank atmosphärischer Druck herrscht. Das Hydraulikfluid wird über einen Vorlauf zu einer Stellvorrichtung gefördert und strömt ausgehend von der Stellvorrichtung über einen Rücklauf wieder zurück in den Tank. Bei einem geschlossenen System strömt das Hydraulikfluid über den Vorlauf von der Pumpe zur Stellvorrichtung und anschließend über den Rücklauf direkt zurück zur Saugseite der Pumpe. Ein derartiges hydraulisches System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise in der DE 10 2018 215 504 A1 und in der DE 10 2020 116 290 A1 offenbart. Die DE 10 2018 215 504 A1 offenbart ein hydraulisches System mit einer Pumpe, einer Stellvorrichtung, mehreren Druckspeichern und mehreren Rückschlagventilen, wobei das hydraulische System mit einem einzigen, ein Fahrzeugrad mit der Karosserie verbindenden, aktiven Federungssystem fluidisch verbunden ist. Die einzelnen Druckspeicher sind in Abhängigkeit davon, ob ein niederfrequenter und hochfrequenter Kraftbedarf vorliegt, aktiv, wodurch ohne Beeinträchtigung der Reaktionszeit der Energiebedarf des hydraulischen Systems bzw. des aktiven Federungssystems reduziert werden kann. Die DE 10 2020 116 290 A1 offenbart ein geschlossenes, hydraulisches System, wobei eine Pumpe zur Wankstabilisierung und zur Nivearegelung des Kraftfahrzeugs genutzt wird, wobei ein Rückschlagventil zur Bypassierung der Pumpe und einer der Niveauregulierung dienenden Steuervorrichtung vorgesehen ist.The hydraulic systems used for roll stabilization are in turn divided into open and closed hydraulic systems. In an open system, a pump draws in the hydraulic fluid, ie oil, from a tank, the tank being connected to the atmosphere and therefore atmospheric pressure prevailing in the tank. The hydraulic fluid is conveyed via a feed to an actuating device and, starting from the actuating device, flows back into the tank via a return. In a closed system, the hydraulic fluid flows from the pump to the actuator via the supply line and then directly back to the suction side of the pump via the return line. Such a hydraulic system for roll stabilization of a motor vehicle is, for example, in DE 10 2018 215 504 A1 and in the DE 10 2020 116 290 A1 disclosed. the DE 10 2018 215 504 A1 discloses a hydraulic system having a pump, an actuator, multiple accumulators, and multiple check valves, the hydraulic system being fluidically connected to a single active suspension system connecting a vehicle wheel to the body. The individual pressure accumulators are active depending on whether there is a low-frequency or high-frequency power requirement, as a result of which the energy requirement of the hydraulic system or the active suspension system can be reduced without impairing the reaction time. the DE 10 2020 116 290 A1 discloses a closed, hydraulic system, a pump being used for roll stabilization and level control of the motor vehicle, a check valve being provided for bypassing the pump and a control device serving for level control.

Bei hydraulischen Systemen zur Wankstabilisierung besteht die Gefahr, dass bei ruckartiger Verstellung der Stellvorrichtung aufgrund von einzelnen Fahrbahnanregungen, beispielsweise durch das Durchfahren eines Schlaglochs, der Druck in Abschnitten des hydraulischen Systems kurzzeitig derart absinkt, dass eine Kavitation entsteht. Unter einer Kavitation wird die spontane Bildung von Hohlräumen in dem hydraulischen Medium verstanden, wobei die Hohlräume blasenförmig auftreten. Die Blasen weisen in ihrem Inneren einen Unterdruck auf und kollabieren nach ihrer Bildung sofort wieder. Dabei werden schlagartig große Kräfte frei, die sich in Form von Schockwellen rund um die kollabierende Blase ausbreiten. Eine derartige Kavitation kann zu einer unerwünschten Geräuschbildung und zu einer Beschädigung der Bauteile des hydraulischen Systems führen.With hydraulic systems for roll stabilization, there is a risk that if the adjusting device is adjusted jerkily due to individual roadway excitations, for example driving through a pothole, the pressure in sections of the hydraulic system will briefly drop to such an extent that cavitation occurs. Cavitation is understood to mean the spontaneous formation of cavities in the hydraulic medium, with the cavities occurring in the form of bubbles. The bubbles have a negative pressure inside and collapse again immediately after their formation. In the process, large forces are suddenly released, which propagate in the form of shock waves around the collapsing bubble. Such cavitation can result in undesirable noise and damage to hydraulic system components.

Um ein derartiges Auftreten von Kavitation zuverlässig zu verhindern, wird beispielsweise die Förderleistung der Pumpe erhöht oder eine Drossel am Rücklauf des hydraulischen Systems angeordnet. Beide Maßnahmen führen zu einem Druckanstieg an der für eine Kavitation anfälligen Stelle, wodurch eine Kavitation zuverlässig verhindert wird. Nachteilig an beiden Maßnahmen ist, dass durch die erhöhte Förderleistung der Pumpe und durch die Drossel der Energieverbrauch der Pumpe erhöht wird.In order to reliably prevent cavitation from occurring in this way, the delivery rate of the pump is increased, for example, or a throttle is arranged on the return line of the hydraulic system. Both measures lead to an increase in pressure at the point susceptible to cavitation, as a result of which cavitation is reliably prevented. The disadvantage of both measures is that the increased delivery rate of the pump and the throttle increase the energy consumption of the pump.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein geschlossenes, hydraulisches System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, bei welchem die Kavitation zuverlässig und ohne eine Erhöhung des Energiebedarfs verhindert werden kann.The object of the invention is therefore to provide a closed, hydraulic system for the roll stabilization of a motor vehicle, in which cavitation can be prevented reliably and without an increase in the energy requirement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein geschlossenes, hydraulisches System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1.This object is achieved by a closed hydraulic system for Roll stabilization of a motor vehicle according to claim 1.

Das geschlossene, hydraulische System umfasst eine Energieversorgungseinrichtung, welche insbesondere als Pumpe ausgeführt ist und der Förderung eines Hydraulikfluids durch das hydraulische System dient. Weiterhin umfasst das hydraulische System mindestens eine Stellvorrichtung, welche über einen Vorlauf und einen Rücklauf mit der Energieversorgungseinrichtung gekoppelt ist. Der Vorlauf ist mit einer Druckseite der Energieversorgungseinrichtung und der Rücklauf ist mit der Saugseite der Energieversorgungseinrichtung fluidisch verbunden, so dass das Hydraulikfluid im Normalbetrieb ausgehend von der Druckseite der Energieversorgungseinrichtung zur Stellvorrichtung strömt und anschließend direkt wieder zurück zur Energieversorgungseinrichtung, nämlich zur Saugseite der Energieversorgungseinrichtung, strömt.The closed, hydraulic system includes an energy supply device, which is designed in particular as a pump and is used to convey a hydraulic fluid through the hydraulic system. Furthermore, the hydraulic system comprises at least one actuating device, which is coupled to the energy supply device via a flow and a return. The supply line is fluidically connected to a pressure side of the energy supply device and the return line is fluidically connected to the suction side of the energy supply device, so that in normal operation the hydraulic fluid flows from the pressure side of the energy supply device to the actuating device and then flows directly back to the energy supply device, namely to the suction side of the energy supply device .

Die Stellvorrichtung umfasst vorzugsweise für jedes Fahrzeugrad einer Achse ein Stellelement, wobei die Stellelemente entgegengesetzt zueinander verstellt werden. Jedes Stellelement weist einen Stellzylinder und einen mit dem Fahrzeugrad wirkverbundenen Stellkolben auf, wobei der Stellkolben den Stellzylinder in eine erste Kammer und eine zweite Kammer teilt. Die beiden Kammern können je nach Anforderung mit dem Vorlauf oder mit dem Rücklauf fluidisch verbunden werden, wobei wenn die erste Kammer mit dem Vorlauf verbunden ist, die zweite Kammer mit dem Rücklauf verbunden ist. Gleichermaßen ist die zweite Kammer mit dem Vorlauf verbunden, wenn die erste Kammer mit dem Rücklauf verbunden ist. Auf diese Weise kann der Stellkolben verstellt werden.The adjusting device preferably comprises an adjusting element for each vehicle wheel on an axle, with the adjusting elements being adjusted in opposite directions to one another. Each actuating element has an actuating cylinder and an actuating piston that is operatively connected to the vehicle wheel, with the actuating piston dividing the actuating cylinder into a first chamber and a second chamber. Depending on the requirements, the two chambers can be fluidically connected to the supply or to the return, with the first chamber being connected to the supply and the second chamber being connected to the return. Similarly, when the first chamber is connected to return, the second chamber is connected to forward flow. In this way, the actuating piston can be adjusted.

Zwischen der mindestens einen Stellvorrichtung und der Energieversorgungseinrichtung ist eine hydraulische Schalteinrichtung vorgesehen. Die Schaltvorrichtung weist insbesondere ein Schaltventil, vorzugsweise ein 4/2-Wegeventil, auf, durch welches der Hydraulikfluidstrom zu den beiden Kammern der Stellelemente der Stellvorrichtung gesteuert wird. In einer ersten Stellung des Ventils strömt das Hydraulikfluid in die erste Kammer eines einem ersten Fahrzeugrad der Achse zugeordneten, ersten Stellelements und in eine zweite Kammer eines einem zweiten Fahrzeugrad derselben Achse zugeordneten, zweiten Stellelements. Gleichzeitig strömt aus der zweiten Kammer des ersten Stellelements und aus der ersten Kammer des zweiten Stellelements das Hydraulikfluid heraus. Dadurch bewegt sich der Kolben der Stellelemente in zwei zueinander entgegengesetzte Richtungen, wodurch eine Wankbewegung des Kraftfahrzeugs reduziert wird. Die hydraulische Schalteinrichtung umfasst weiterhin beispielsweise ein verstellbares Druckbegrenzungsventil und mehrere Drucksensoren.A hydraulic switching device is provided between the at least one actuating device and the energy supply device. The switching device has in particular a switching valve, preferably a 4/2-way valve, through which the hydraulic fluid flow to the two chambers of the actuating elements of the actuating device is controlled. In a first position of the valve, the hydraulic fluid flows into the first chamber of a first control element assigned to a first vehicle wheel of the axle and into a second chamber of a second control element assigned to a second vehicle wheel of the same axle. At the same time, the hydraulic fluid flows out of the second chamber of the first actuating element and out of the first chamber of the second actuating element. As a result, the piston of the actuating elements moves in two directions that are opposite to one another, as a result of which a rolling movement of the motor vehicle is reduced. The hydraulic switching device also includes, for example, an adjustable pressure-limiting valve and a number of pressure sensors.

Weiterhin ist ein Druckspeicher vorgesehen und die hydraulische Schalteinrichtung umfasst mindestens ein Rückschlagventil. Der Druckspeicher ist am Rücklauf angeordnet und dient einer Vorspannung des hydraulischen Systems, wobei durch den Druckspeicher ein Mindestdruck im hydraulischen System definiert wird. Im Rücklauf ist die Gefahr einer Kavitation besonders hoch, da im Rücklauf der herrschende Druck sowohl durch eine ruckartige Fahrbahnanregung als auch durch das Ansaugen der Energieversorgungseinrichtung reduziert wird. Durch den im Rücklauf angeordneten Druckspeicher kann eine Kavitation im Rücklauf zuverlässig und auf eine einfache Weise verhindert werden. Ein Druckabfall im Vorlauf wird durch den im Rücklauf angeordneten Druckspeicher und das zwischen Vor- und Rücklauf positionierte Rückschlagventil ausgeglichen oder zumindest reduziert. Der so erzeugte Kurzschluss verursacht auf einem relativ kurzen Weg ein relativ schnelles Überströmen des Hydraulikfluids vom Rücklauf zum Vorlauf, wodurch die Kavitation im Vorlauf zuverlässig vermieden werden kann.Furthermore, a pressure accumulator is provided and the hydraulic switching device includes at least one check valve. The pressure accumulator is arranged on the return and serves to preload the hydraulic system, a minimum pressure in the hydraulic system being defined by the pressure accumulator. The risk of cavitation is particularly high in the return, since the prevailing pressure in the return is reduced both by a jerky excitation of the roadway and by the suction of the energy supply device. The pressure accumulator arranged in the return can prevent cavitation in the return in a reliable and simple manner. A drop in pressure in the flow is compensated for or at least reduced by the pressure accumulator arranged in the return and the non-return valve positioned between the flow and return. The short circuit created in this way causes the hydraulic fluid to overflow relatively quickly from the return to the forward flow over a relatively short distance, as a result of which cavitation in the forward flow can be reliably avoided.

Es sind zwei Stellvorrichtungen und zwei Schalteinrichtungen vorgesehen, wobei eine erste Stellvorrichtung über eine erste Schalteinrichtung mit der Energieversorgungseinrichtung verbunden ist und eine zweite Stellvorrichtung über die zweite Schalteinrichtung mit der Energieversorgungseinrichtung verbunden ist, wobei die hydraulische Schalteinrichtungen jeweils ein Rückschlagventil aufweisen, wobei die Rückschlagventile in jeweils einer den Vorlauf mit dem Rücklauf verbindenden Hydraulikleitung angeordnet sind. Dabei ist die erste Stellvorrichtung mit zwei Stellelementen und die erste Schalteinrichtung den Kraftfahrzeugrädern der Hinterachse zugeordnet und die zweite Stellvorrichtung mit zwei Stellelementen sowie die zweite Schalteinrichtung den Kraftfahrzeugrädern der Vorderachse zugeordnet. Beide Stellvorrichtungen sind über die jeweiligen Schalteinrichtungen mit der Energieversorgungseinrichtung fluidisch verbunden. Hierbei teilt sich ein von der Energieversorgungseinrichtung ausgehender Hydraulikkanal über einen hydraulischen Stromteiler in einen ersten Zweig für die erste Stellvorrichtung und in einen zweiten Zweig für die zweite Stellvorrichtung auf. Die Schalteinrichtung sind im Wesentlichen gleich ausgeführt, wobei jede Schaltvorrichtung ein Druckbegrenzungsventil, jeweils einen Drucksensor für den Vorlauf und den Rücklauf und ein 4/2-Wegeventil aufweist. Beide Schaltvorrichtungen weisen jeweils ein in einer Hydraulikleitung zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf angeordnetes Rückschlagventil auf, wobei ausschließlich ein am Rücklauf angeordneter Druckspeicher vorgesehen ist. Durch eine derartige Ausgestaltung des hydraulischen Systems kann die Gefahr einer Kavitation an den der Vorderachse und der Hinterachse zugeordneten Komponenten auf eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Weise reduziert werden, wobei lediglich ein einziger Druckspeicher und nur eine Energieversorgungseinrichtung benötigt werden.Two adjusting devices and two switching devices are provided, with a first adjusting device being connected to the energy supply device via a first switching device and a second adjusting device being connected to the energy supply device via the second switching device, the hydraulic switching devices each having a check valve, the check valves in each a hydraulic line connecting the flow to the return are arranged. The first adjusting device with two adjusting elements and the first switching device is assigned to the motor vehicle wheels on the rear axle and the second adjusting device with two adjusting elements and the second switching device is assigned to the motor vehicle wheels on the front axle. Both adjusting devices are fluidically connected to the energy supply device via the respective switching devices. In this case, a hydraulic channel emanating from the energy supply device is divided via a hydraulic flow divider into a first branch for the first actuating device and a second branch for the second actuating device. The switching devices are essentially the same, with each switching device having a pressure-limiting valve, a pressure sensor for the forward flow and the return flow, and a 4/2-way valve. Both switching devices each have a check valve arranged in a hydraulic line between the flow and the return, with only one pressure accumulator arranged on the return being provided. Such a configuration of the hydraulic system can lead to the risk of cavitation on the components assigned to the front axle and the rear axle be reduced in a simple, inexpensive and reliable manner, requiring only a single accumulator and only one power supply.

Durch eine derartige Ausgestaltung des geschlossenen, hydraulischen Systems kann die Kavitation im gesamten hydraulischen System auf eine einfache und energiebedarfsneutrale Weise zuverlässig verhindert werden.With such a design of the closed hydraulic system, cavitation can be reliably prevented in the entire hydraulic system in a simple and energy-neutral manner.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Druckspeicher an einer die Druckversorgungsleitung und die Schalteinrichtung fluidisch verbindenden Hydraulikleitung angeordnet. Dadurch ist der Druckspeicher relativ nahe an der Saugseite der Energieversorgungseinrichtung angeordnet, wodurch eine Kavitation an einer besonders für die Kavitation anfälligen Stelle zuverlässig verhindert werden kann.In a preferred embodiment, the pressure accumulator is arranged on a hydraulic line fluidically connecting the pressure supply line and the switching device. As a result, the pressure accumulator is arranged relatively close to the suction side of the energy supply device, as a result of which cavitation can be reliably prevented at a point that is particularly susceptible to cavitation.

Vorzugsweise ist der Druckspeicher ein Membranspeicher oder ein Kolbenspeicher. Dabei wird innerhalb des Druckspeichers mittels einer Membran oder mittels eines Kolbens das Hydraulikfluid von einem unter Druck stehenden Gas getrennt, wobei durch den Druck des Gases das Hydraulikfluid verdrängt wird und das hydraulische System fluidisch vorgespannt wird. Der Membranspeicher sowie der Kolbenspeicher sind zuverlässige, wartungsarme und langlebige Ausführungen eines Druckspeichers.The pressure accumulator is preferably a diaphragm accumulator or a piston accumulator. The hydraulic fluid is separated from a pressurized gas within the pressure accumulator by means of a membrane or by means of a piston, the hydraulic fluid being displaced by the pressure of the gas and the hydraulic system being fluidically prestressed. The diaphragm accumulator and the piston accumulator are reliable, low-maintenance and durable versions of a pressure accumulator.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Energieversorgungseinrichtung eine elektrische Pumpe. Die elektrische Pumpe kann bedarfsgerecht betrieben werden.In a preferred embodiment, the energy supply device is an electric pump. The electric pump can be operated as required.

Vorzugsweise weist die zweite Schalteinrichtung und/oder die erste Schalteinrichtung ein Fail-Safe-Absperrventil auf, wobei das Fail-Safe-Absperrventil derart ausgeführt ist, dass in einer Fail-Safe-Stellung die fluidischen Verbindungen zwischen der Stellvorrichtung und dem Vorlauf und dem Rücklauf fluidisch abgesperrt sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist ausschließlich die zweite Schalteinrichtung, d.h. die der Vorderachse zugeordnete Schalteinrichtung, ein Fail-Safe-Absperrventil auf. Dadurch wird erreicht, dass bei einem Ausfall der elektrischen Pumpe und aller Ventile ein Untersteuern des Kraftfahrzeugs zugelassen wird und ein Übersteuern, welches eine kritischere Fahrsituation verursachten würde, vermieden wird.The second switching device and/or the first switching device preferably has a fail-safe shut-off valve, the fail-safe shut-off valve being designed such that in a fail-safe position the fluidic connections between the actuating device and the flow and the return are fluidically shut off. In a preferred embodiment, only the second switching device, i.e. the switching device assigned to the front axle, has a fail-safe shut-off valve. As a result, if the electric pump and all valves fail, understeering of the motor vehicle is permitted and oversteering, which would cause a more critical driving situation, is avoided.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing.

Die Figur zeigt ein hydraulisches System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs.The figure shows a hydraulic system for roll stabilization of a motor vehicle.

Das hydraulische System 10 umfasst eine Energieversorgungseinrichtung 12, welche als elektrische Pumpe ausgeführt ist. Die Energieversorgungseinrichtung 12 ist über einen Vorlauf 14 und einen Rücklauf 16 sowohl mit einer ersten Stellvorrichtung 40 als auch mit einer zweiten Stellvorrichtung 82 fluidisch verbunden.The hydraulic system 10 includes an energy supply device 12, which is designed as an electric pump. The energy supply device 12 is fluidically connected both to a first actuating device 40 and to a second actuating device 82 via a flow 14 and a return 16 .

Die Stellvorrichtungen 40, 82 weisen jeweils zwei Stellelemente 42, 44, 84, 86 zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs auf, wobei die beiden Stellelemente 42, 44 der ersten Stellvorrichtung 40 jeweils einem Kraftfahrzeugrad einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs und die beiden Stellelemente 84, 86 der zweiten Stellvorrichtung 82 jeweils einem Kraftfahrzeugrad einer Vorderachse eines Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. Die Stellelemente 42, 44, 84, 86 umfassen im Wesentlichen jeweils einen Stellzylinder 425, 445, 845, 865 sowie einem darin längsverschiebbar geführten Stellkolben 421, 441, 841, 861, dessen Kolbenstange 422, 442, 842, 862 mit jeweils einem Kraftfahrzeugrad wirkverbunden ist. Jedes Stellelement 42, 44, 84, 86 umfasst somit eine erste Kammer 423, 443, 843, 863 und eine zweite Kammer 424, 444, 844, 864, welche durch den Stellkolben 421, 441, 841, 861 fluiddicht voneinander getrennt sind. Jeder Kammer 423, 424, 443, 444, 843, 844, 863, 864 ist eine Hydraulikleitung 46, 48, 74, 76 zugeordnet, wobei über die Hydraulikleitungen 46, 48, 74, 76 nicht nur eine Zufuhr von Hydraulikmedium zu den Kammern 423, 424, 443, 444, 843, 844, 863, 864, sondern auch eine Ableitung von Hydraulikmedium aus diesen erfolgen kann.The adjusting devices 40, 82 each have two adjusting elements 42, 44, 84, 86 for roll stabilization of a motor vehicle, the two adjusting elements 42, 44 of the first adjusting device 40 each being a motor vehicle wheel on a rear axle of a motor vehicle and the two adjusting elements 84, 86 of the second adjusting device 82 are each assigned to a motor vehicle wheel of a front axle of a motor vehicle. The actuating elements 42, 44, 84, 86 essentially each comprise an actuating cylinder 425, 445, 845, 865 and an actuating piston 421, 441, 841, 861 guided in a longitudinally displaceable manner therein, the piston rod 422, 442, 842, 862 of which is operatively connected to a motor vehicle wheel in each case is. Each actuating element 42, 44, 84, 86 thus comprises a first chamber 423, 443, 843, 863 and a second chamber 424, 444, 844, 864, which are separated from one another in a fluid-tight manner by the actuating piston 421, 441, 841, 861. Each chamber 423, 424, 443, 444, 843, 844, 863, 864 is assigned a hydraulic line 46, 48, 74, 76, with the hydraulic lines 46, 48, 74, 76 not only supplying hydraulic medium to the chambers 423 , 424, 443, 444, 843, 844, 863, 864, but also a discharge of hydraulic medium from these can take place.

Die Steuerung des Hydraulikfluidstroms zwischen der Energieversorgungseinrichtung 12 und den Stellelementen 42, 44, 84, 86 erfolgt durch jeweils eine Schalteinrichtung 20, 60, welche in Strömungsrichtung des Hydraulikfluids zwischen der Energieversorgungseinrichtung 12 und der den Stellvorrichtungen 40, 82 angeordnet ist. In Strömungsrichtung des Hydraulikfluids zwischen den Schalteinrichtungen 20, 60 und der Energieversorgungseinrichtung 12 ist ein hydraulischer Stromteiler 22 angeordnet, wobei die Energieversorgungseinrichtung 12 über eine erste Hydraulikleitung 15 druckseitig mit dem Abzweigungselement 22 fluidisch verbunden ist. Das Abzweigelement 22 weist einen zur ersten Schalteinrichtung 20 führenden, ersten Zweig 23 und einen zur zweiten Schalteinrichtung 60 führenden Zweig 26 auf. An beiden Zweigen 23, 26 ist jeweils eine Drossel 24, 27 vorgesehen, wodurch sichergestellt wird, dass in den zu den beiden Schalteinrichtungen 20, 60 führenden Hydraulikleitungen ein im Wesentlichen konstantes Volumenstromverhältnis herrscht.The hydraulic fluid flow between the energy supply device 12 and the actuating elements 42, 44, 84, 86 is controlled by a respective switching device 20, 60, which is arranged in the flow direction of the hydraulic fluid between the energy supply device 12 and the actuating devices 40, 82. A hydraulic flow divider 22 is arranged in the flow direction of the hydraulic fluid between the switching devices 20, 60 and the energy supply device 12, the energy supply device 12 being fluidically connected to the branching element 22 via a first hydraulic line 15 on the pressure side. The branching element 22 has a first branch 23 leading to the first switching device 20 and a branch 26 leading to the second switching device 60 . A choke 24, 27 is provided on each of the two branches 23, 26, which ensures that in the switching to the two devices 20, 60 leading hydraulic lines there is a substantially constant volume flow ratio.

Die beiden Schaltvorrichtungen 20, 60 weisen jeweils ein 4/2-Wegeventil 32, 72 auf. Die 4/2-Wegeventile 32, 72 weisen jeweils einen Vorlaufanschluss 33, 67, einen Rücklaufanschluss 35, 69 und zwei mit den Kammern 423, 424, 443, 444, 843, 844, 863, 864 fluidisch verbundene Anschlüsse 37, 39, 69, 71 auf. Weiterhin umfassen die beiden Schalteinrichtungen 20, 60 jeweils ein verstellbares Druckbegrenzungsventil 30, 64, welche an einer den Vorlauf 14 mit dem Rücklauf 16 verbindenden Hydraulikleitung 28, 62 angeordnet sind, und jeweils zwei Drucksensoren 34, 36, 68, 70, welche den Druck im Vorlauf 14 sowie im Rücklauf 16 erfassen.The two switching devices 20, 60 each have a 4/2-way valve 32, 72. The 4/2-way valves 32, 72 each have a supply port 33, 67, a return port 35, 69 and two ports 37, 39, 69 that are fluidically connected to the chambers 423, 424, 443, 444, 843, 844, 863, 864 , 71 on. Furthermore, the two switching devices 20, 60 each have an adjustable pressure-limiting valve 30, 64, which are arranged on a hydraulic line 28, 62 connecting the feed 14 to the return 16, and two pressure sensors 34, 36, 68, 70 each, which measure the pressure in the Capture flow 14 and 16 in the return.

Ein Unterschied der beiden Schalteinrichtungen 20, 60 zueinander ist, dass die zweite Schalteinrichtung 60 ein Fail-Safe-Absperrventil 72 aufweist. Das Fail-Safe-Absperrventil 72 dient der fluidischen Absperrung der beiden Stellelemente 84, 86 bei einem Ausfall aller Komponenten der Schalteinrichtungen 20, 60 und der Energieversorgungseinrichtung 12. Durch die fluidische Absperrung der Stellelemente 84, 86 wird bewirkt, dass die zweite Stellvorrichtung 82 in Form einer passiven Wankstabilisierung wirkt, wodurch bei einer zu schnellen Kurvenfahrt ein Untersteuern des Kraftfahrzeugs erfolgt und ein Übersteuern, welches eine kritischere Fahrsituation verursachen würde, vermieden wird.One difference between the two switching devices 20, 60 is that the second switching device 60 has a fail-safe shut-off valve 72. The fail-safe shutoff valve 72 is used to shut off the two actuating elements 84, 86 fluidically in the event of a failure of all components of the switching devices 20, 60 and the energy supply device 12. The shutting off of the actuating elements 84, 86 fluidically causes the second actuating device 82 in Form of a passive roll stabilization acts, whereby understeering of the motor vehicle takes place when cornering too fast and oversteering, which would cause a more critical driving situation, is avoided.

Es wird beispielhaft die Funktion des hydraulischen Systems bei einer Wankstabilisierung an der Hinterachse beschrieben. Bei einer Kurvenfahrt federt eine äußere Federvorrichtung eines kurvenäußeren und mit der Kolbenstange 442 verbundenen Kraftfahrzeugrades ein, während eine Federvorrichtung des kurveninneren und mit der Kolbenstange 422 verbundenen Kraftfahrzeugrades ausfedert. Daraus ergibt sich eine seitliche Neigung des Kraftfahrzeugs, auch als Wanken bezeichnet. Um der Wankbewegung entgegenzuwirken, wird das 4/2-Wegeventil 32 der ersten Schalteinrichtung 20 in eine derartige Stellung verstellt, dass das Hydraulikfluid in die Kammer 424 der ersten Stellvorrichtung 42 und in die Kammer 444 des zweiten Stellelements 44 gefördert wird. Gleichzeitig werden die Kammer 423 des ersten Stellelements 42 und die Kammer 443 des zweiten Stellelements 44 mit dem Rücklauf verbunden. Auf diese Weise werden die Stellkolben 421, 441 derart belastet, dass eine Kraftwirkung entgegen der Ein- bzw. Ausfederbewegung der Federvorrichtungen wirkt, wodurch ein Kippen bzw. ein Wanken des Kraftfahrzeugs reduziert wird.The function of the hydraulic system for roll stabilization on the rear axle is described as an example. When cornering, an outer spring device of a motor vehicle wheel on the outside of the curve and connected to the piston rod 442 compresses, while a spring device of the motor vehicle wheel on the inside of the curve and connected to the piston rod 422 rebounds. This results in a lateral inclination of the motor vehicle, also referred to as rolling. In order to counteract the rolling movement, the 4/2-way valve 32 of the first switching device 20 is moved into a position such that the hydraulic fluid is conveyed into the chamber 424 of the first actuating device 42 and into the chamber 444 of the second actuating element 44 . At the same time, the chamber 423 of the first control element 42 and the chamber 443 of the second control element 44 are connected to the return. In this way, the actuating pistons 421, 441 are loaded in such a way that a force acts against the compression or rebound movement of the spring devices, as a result of which tilting or rolling of the motor vehicle is reduced.

Bei einer ruckartigen Verstellung eines der Stellelemente 42, 44, 84, 86 der Stellvorrichtungen 40, 82 aufgrund von einzelnen Fahrbahnanregungen, beispielsweise durch das Durchfahren eines Schlaglochs, besteht die Gefahr, dass der Druck in zumindest einem Abschnitt des hydraulischen Systems 10 kurzzeitig derart absinkt, dass eine Kavitation entsteht und daraus unerwünschte Geräuschbildungen oder Beschädigungen der Bauteile des hydraulischen Systems 10 hervorgehen. Um eine derartige Kavitation zuverlässig zu verhindern, ist am Rücklauf 16, d.h. an einem Abschnitt 17 des Rücklaufs 16 zwischen der Saugseite der Energieversorgungseinrichtung 12 und dem Abzweigungselement 22, ein Druckspeicher 90 angeordnet. Der Druckspeicher 90 ist insbesondere als ein Membranspeicher oder ein Kolbenspeicher ausgeführt und dient der hydraulischen Vorspannung des geschlossenen, hydraulischen Systems 10. Durch den am Rücklauf 16 angeordneten Druckspeicher 90 kann eine Kavitation am Rücklauf 16 zuverlässig verhindert werden, indem der Druck im Rücklauf durch den Druckspeicher 90 auf einem derart hohen Niveau gehalten werden kann, dass eine Kavitation nicht eintritt. Der Druckspeicher 90 definiert den Mindestdruck im hydraulischen System 10.If one of the adjusting elements 42, 44, 84, 86 of the adjusting devices 40, 82 is adjusted jerkily due to individual road surface excitations, for example driving through a pothole, there is a risk that the pressure in at least one section of the hydraulic system 10 will briefly drop to such an extent that that cavitation occurs and it results in unwanted noise or damage to the components of the hydraulic system 10 . In order to reliably prevent such cavitation, a pressure accumulator 90 is arranged on the return 16, i.e. on a section 17 of the return 16 between the suction side of the energy supply device 12 and the branching element 22. The pressure accumulator 90 is designed in particular as a diaphragm accumulator or a piston accumulator and serves to hydraulically preload the closed hydraulic system 10. The pressure accumulator 90 arranged on the return 16 can reliably prevent cavitation on the return 16 by the pressure in the return flowing through the pressure accumulator 90 can be kept at such a high level that cavitation does not occur. The pressure accumulator 90 defines the minimum pressure in the hydraulic system 10.

Um die Kavitation auch im Vorlauf 14 zuverlässig zu verhindern, weisen die Schalteinrichtungen 20, 60 jeweils ein Rückschlagventil 52, 88 auf, welches an einer den Vorlauf 14 mit dem Rücklauf 16 verbindenden Hydraulikleitung 50, 87 angeordnet ist. Durch die Rückschlagventile 52, 88 kann ein Druckabfall im Vorlauf 14 ebenfalls durch den am Rücklauf 16 angeordneten Druckspeicher 90 ausgeglichen oder zumindest reduziert werden und dadurch eine Kavitation im Vorlauf 14 ebenfalls zuverlässig verhindert werden. Bei einem Druckabfall im Vorlauf 14 liegt durch die Verschiebung des Kolbens 421, 841 gleichzeitig eine Druckzunahme am Rücklauf 16 vor, wobei in Kombination mit dem Druckspeicher 90 das Rückschlagventil 52, 88 öffnet und ein Kurzschluss zwischen dem Vorlauf 14 und dem Rücklauf 16 hergestellt wird. Der Kurzschluss verursacht auf einem relativ kurzen Weg ein relativ schnelles Überströmen des Hydraulikfluids vom Rücklauf 16 zum Vorlauf 14, wodurch die Kavitation im Vorlauf 14 zuverlässig vermieden werden kann.In order to reliably prevent cavitation in the flow 14 as well, the switching devices 20, 60 each have a check valve 52, 88, which is arranged on a hydraulic line 50, 87 connecting the flow 14 to the return 16. The non-return valves 52, 88 can also compensate for or at least reduce a pressure drop in the flow 14 by the pressure accumulator 90 arranged on the return 16, thereby also reliably preventing cavitation in the flow 14. If there is a drop in pressure in the supply line 14, the displacement of the piston 421, 841 simultaneously causes an increase in pressure in the return line 16, with the check valve 52, 88 opening in combination with the pressure accumulator 90 and a short circuit between the supply line 14 and the return line 16 being created. The short circuit causes the hydraulic fluid to overflow relatively quickly from the return 16 to the feed 14 over a relatively short distance, as a result of which cavitation in the feed 14 can be reliably avoided.

Durch eine derartige Ausgestaltung des geschlossenen, hydraulischen Systems 10 kann die Kavitation im gesamten hydraulischen System 10 auf eine einfache und energiebedarfsneutrale Weise zuverlässig verhindert werden.Such a configuration of the closed, hydraulic system 10 can reliably prevent cavitation in the entire hydraulic system 10 in a simple manner that is neutral in terms of energy consumption.

Es sind auch andere konstruktive Ausführungsformen als die beschriebenen Ausführungsformen möglich, die in den Schutzbereich des Hauptanspruchs fallen.Other constructive embodiments than the described embodiments are also possible, which fall within the scope of the main claim.

Claims

Closed, hydraulic system for the roll stabilization of a motor vehicle, with a hydraulic energy supply device (12) which is coupled via a flow (14) and a return (16) to at least one hydraulic switching device (20, 60) which is connected to at least one adjusting device (40 , 82), characterized in that a pressure accumulator (90) is provided and the hydraulic switching device (20, 60) has a check valve (52, 88), the pressure accumulator (90) being arranged on the return (16) and such is designed so that the hydraulic system is pressure-biased, and wherein the check valve (52, 88) is arranged in a hydraulic line (50, 87) connecting the supply (14) to the return (16) and in the direction of flow from the return (16) to the Flow (14) is opened from a predefined differential pressure, with two adjusting devices (40, 82) and two switching devices (20, 60) are provided, with a first th adjusting device (40) is connected to the energy supply device (12) via a first switching device (20) and a second adjusting device (82) is connected to the energy supply device (12) via the second switching device (60), the hydraulic switching devices (20, 60) each have a check valve (52, 88), the check valves (52, 88) each being arranged in a hydraulic line (50, 87) connecting the feed (14) to the return (16).

Closed hydraulic system claim 1 , characterized in that the pressure accumulator (90) is arranged on a hydraulic line (17) fluidically connecting the hydraulic energy supply device (12) and the switching device (20, 60).

Closed hydraulic system claim 1 or 2 , characterized in that the pressure accumulator (90) is a diaphragm accumulator or a piston accumulator.

Closed hydraulic system according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic energy supply device (12) is an electrically driven pump.

Closed, hydraulic system according to one of the preceding claims, characterized in that the second switching device (60) and/or the first switching device (20) has a fail-safe shut-off valve (72), the fail-safe shut-off valve (72) is designed such that in a fail-safe position the fluidic connections between the actuating device (40, 82) and the flow (14) and between the actuating device (40, 82) and the return (16) are fluidically shut off.

Closed, hydraulic system according to one of the preceding claims, characterized in that the first adjusting device (40) is assigned to a rear axle and the second adjusting device (82) to the front axle.