DE19613769C2 - Zweikreishydrauliksystem für eine aktive Fahrwerksregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweikreishydrauliksystem entsprechend dem Oberbe­ griff von Patentanspruch 1 und 2.

Ein solches Zweikreishydrauliksystem ist aus der DE 43 26 447 A1 bekannt. Der große Vorteil der Zweikreishydrauliksysteme bei aktiven Fahrwerksregelungen liegt darin, daß die Ansteuerung der Aktuatoren zur Verstellung des Stabilisators ge­ zielter erfolgen kann. Mit der Möglichkeit der gezielten Ansteuerung ist aber auch die Problematik verbunden, wie sich ein elektrischer Defekt oder eine Leckage im hydraulischen System auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs auswirkt. Bei der ge­ nannten Schrift werden mögliche Defekte nicht berücksichtigt. Stellt man sich bei dem dort dargestellten Zweikreishydrauliksystem einen Ausfall der Schaltmagnete vor, so wird das Schaltventil in die mittlere Schaltstellung gebracht, bei der sämtliche Anschlüsse gesperrt sind. Für die Aktuatoren an der Vorder- und Hin­ terachse ist damit eine Blockierung verbunden, wobei jedes Rad seinen momen­ tanen Einfederungszustand behält. Bei einem Defekt in der Kurve mit einer über­ lagerten Einfederung kann eine bedenkliche Schieflage des Fahrzeugaufbaus ein­ treten.

Ein weiterer kritischer Zustand kann bei einer Leckage im Zweikreishydrauliksy­ stem auftreten. Für den gewöhnlichen Fahrer werden die Fahrzeuge stets leicht untersteuernd ausgelegt. Kommt es infolge einer Leckage des Hydrauliksystem an der Vorderachse zu einem Druckabfall, so ist der Stabilisator an der Hinter­ achse noch voll wirksam. Das Fahrzeug ist dann in seinem Fahrverhalten sehr stark übersteuernd, wodurch der gewöhnliche Fahrer überfordert ist.

Die beschriebene mittlere Lage des Schaltventils bedeutet aber auch, daß der Stabilisator passiv voll wirksam ist, also den Federungskomfort beeinflußt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zweikreishydrauliksystem zu rea­ lisieren, das sicherstellt, daß der Stabilisator an der Vorderachse im Notbetrieb stets genauso wirksam ist wie oder wirksamer ist als der Stabilisator an der Hinterachse. Des weiteren soll der Federungskomfort eines Fahrzeugs mit einem verstellbaren Stabilisatoren bei Geradeausfahrt im Normalbetrieb verbessert werden.

Erfindungsgemäß nimmt bei einem Ausfall der elektrischen Betätigung des Schaltventils das Schaltventil zwangsgesteuert eine Schaltstellung ein, bei der die zusammengehörigen Arbeitsräume des Aktuators an der Vorderachse mit den Arbeitsräumen gleicher Indizierung der Hinterachse verbunden werden, so daß für die eine Fahrzeughälfte ein eingeschlossenes Volumen an Druckmedium getrennt von einem eingeschlossenen Volumen für die andere Fahrzeughälfte vorliegt. Die Volumen in den Aktuatoren der einen Fahrzeughälfte sind funktional als ein erstes Volumen und die Volumen in den Aktuatoren und Leitung der anderen Fahrzeug­ hälften als ein zweites Volumen zu betrachten. Da sich die beiden größeren Vo­ lumen bei einer Wankbewegung nicht austauschen können, sind die Aktuatoren für eine Wankbewegung gesperrt.

Mit dieser Schaltung sind mehrere Vorteile verbunden.

Im Notbetrieb können unterschiedliche Einfederungszustände zwi­ schen den Rädern einer Fahrzeugseite zumindest teilweise kompensiert werden. Es steht die Wirkung des passiven Stabilisators zur Verfügung. Des weiteren kann der Stabilisator an der Hinterachse nicht stärker sein als der Stabilisator an der Vorderachse, da sich über die hydraulische Verbindung ein Druckausgleich einstellt.

Für den Fall einer Leckage am Aktuator der Vorderachse nimmt in Abhängigkeit eines Druckabfalls zwischen dem Schaltventil und den Aktuatoren das Schalt­ ventil eine Schaltstellung ein, bei der beide Aktuatoren an der Vorder- und an der Hinterachse von der Druckversorgung und die Arbeitsräume des Aktua­ tors an der Vorderachse mit den Arbeitsräume gleicher Indizierung der Hinterachse verbunden werden, so daß bei einer Undichtigkeit im Aktuator der Vorderachse ein vorhandener Druck an der Hinterachse über die Leckage abgebaut und der Stabilisator an der Hinterachse unwirksam wird. Es wird so der kritischen Fahrzustand entschärft, wenn beispielsweise in einer Autobahn­ ausfahrt die besagte Leckage auftritt. In diesem Fall laufen die beiden Aktuatoren, damit sich an der Hinterachse keinesfalls ein Druck aufbauen kann, der den Hinter­ achsstabilisator wirksam werden ließe. Es ist besser keinen wirksamen Stabilisator zu haben als nur einen Hinterachsstabilisator. Die Leckmenge ist von ihrem maximalen Volumen her noch zu vertreten, da die weitere Hydraulikförderung von den Aktuatoren getrennt ist.

Hinsichtlich der Aufgabenstellung Komfortverbesserung bei Geradeausfahrt wirkt die Lösung nach Patentanspruch 3.

Bei einer Geradeausfahrt und einem voll betriebsfähigen System befindet sich das Schaltventil ebenfalls in der Mittelstellung. In dem Maße wie das vordere Rad ausfedert wird das hintere gleichseitige Rad durch die Volumenverschiebung in den Hydraulikleitungen ebenfalls ausgefedert, wodurch eine Lageausgleich ge­ schaffen wird.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn als Schaltventil ein 8/3- Wegeventil zur Versorgung beider Aktuatoren der Fahrzeugachsen eingesetzt wird.

Des weiteren ist vorgesehen, daß die Versorgungsleitungen der Vorderachse zwi­ schen dem Schaltventil und dem Aktuator jeweils einen Drucksensor aufweisen, der zur Überprüfung der Dichtheit der Versorgungsleitungen dient.

Zusätzlich sind Drucksensoren zwischen der Versorgungspumpe und dem Schaltventil angeordnet, die zusammen mit den Drucksensoren zwischen dem Schaltventil und den Aktuatoren einen gegebenenfalls auftretenden Druckabfall durch Differenzbildung ermitteln.

Die einzige Figur zeigt ein Zweikreishydrauliksystem für eine aktive Fahrwerksre­ gelung, bei der ein Motor 1, in der Regel ein Verbrennungsmotor, eine ein- oder mehrstufige Versorgungspumpe 3 antreibt. Ein sich anschließender Abschnitt 5a einer Versorgungsleitung teilt sich, wobei jeder Abschnitt 5b eine Drosselblen­ de 7a; 7b als Bestandteil eines Stromteilerventil 9 aufweist, die dem Ab­ schnitt 5e für einen Aktuator 11 an einer Fahrzeugvorderachse dieselbe Versor­ gungspriorität wie einem Abschnitt 5f zu einem Aktuator 13 einer Fahrzeughin­ terachse geben, indem Steuerleitungen, die mit den Abschnitten 5c; 5d verbun­ den sind, das Stromteilerventil wechselweise auf Durchlaß schalten. Das Strom­ teilerventil stellt praktisch eine Druckwaage dar. Im übrigen hat dadurch das Druckniveau in den Aktuatoren keinen Einfluß auf die Volumenstromverteilung zwischen der Vorderachse und der Hinterachse. Die Abschnitte 5e und 5f verfü­ gen jeweils über ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 15; 17 deren Abflüsse in einen Tank 19 münden. Zur Steuerung der Druckbegrenzungsventile dienen Drucksensoren 21; 23 in den Abschnitten 5e; 5f der Versorgungsleitungen.

Zwischen den Abschnitten 5e; 5f und den Aktuatoren 11; 13 ist ein Schaltven­ til 25 in der Bauart eines 8/3-Wegeventils angeordnet. In der Schaltstellung "a" sind jeweils ein Druckanschluß und eine Abflußanschluß pro Aktuator auf Durch­ laß geschaltet. In einer mittleren Schaltstellung "0" sind sämtliche Druck- und Abflußanschlüsse der Abschnitte 5e; 5f sowie die Abflußleitungen zum Tank 19 gesperrt. Gleichzeitig sind die Arbeitskammern 11a und 13a über die Abschnitte 5g und 5k sowie die Arbeitskammern 11b und 13b über die Abschnitte 5h und 5l verbunden, so daß ein Umpumpen zwischen den Arbeitskammern der Aktuatoren der Fahrzeugachsen jeweils bezogen auf eine Fahrzeughälfte stattfinden kann, das dafür sorgt, daß beide Stabilisatoren als passive Federn hydraulisch gleich­ wertig wirksam sind, jedoch durch eine entsprechende Dimensionierung des Stabilisators der an der Vorderachse dort die höhere Wirkung eintritt. Die Einzel­ volumen aus den Arbeitskammern 11a, den Abschnitten 5g, 5k sowie den Ar­ beitskammern 13a bilden ein zusammengehöriges erstes Volumen für die bei­ spielsweise linke Fahrzeughälfte. Gleiches gilt für die Arbeitskammer 11b, den Abschnitten 5h, 5m und den Arbeitskammern 13b. Zwischen den jeweils zu­ sammengehörigen Volumen der Fahrzeughälften besteht keine Verbindung und damit auch keine Abhängigkeit, wodurch eine Blockierung der Wankbewegung eintritt. Der wankende Fahrzeugaufbau stützt sich am Stabilisator ab und spannt die Arbeitsräume in den Aktuatoren vor. Es werden aber jeweils die Volumen ei­ ner Fahrzeughälfte vorgespannt, so daß kein Umpumpen stattfinden kann.

In der Schaltstellung "b" sind die Arbeitskammern mit der Indizierung "b" mit der Druckversorgung verbunden und die Arbeitskammern mit der Indizierung "a" mit dem Tank 19. Bei wechselnder Kurvenfahrt werden vorwiegend die Schaltstel­ lungen "a" und "b" des Schaltventils 25 eingestellt, so daß über die Aktuatoren der Rollbewegung des Fahrzeugs entgegen gewirkt wird. Bei Geradeausfahrt im Normalbetrieb wird ebenfalls die Schaltstellung "0" vorgewählt. Die Stabilisato­ ren werden in ihrer Wirkung stark herabgesetzt, wenn eine einseitige Federung abläuft, da die Arbeitskammern pro Fahrzeughälfte kommunizieren können, so daß ein Federungsvorgang an der Hinterachse eine Volumenverschiebung an den Aktuator der Hinterachse bewirkt wodurch eine stärkere Fahrzeugaufbaubewe­ gung unterdrückt wird. Gleichzeitig werden die Druckbegrenzungsventile 15; 17 auf Durchlaß gestellt, damit die Versorgungspumpe einen minimalen Betriebs­ druck aufbauen muß.

Im Notbetrieb, beispielsweise, wenn das Schaltventil 25 keine Stromversorgung besitzt, geht das Schaltventil durch eine entsprechende Vorspannung von Schalt­ federn 25a; 25b in die mittlere Schaltstellung "0". Bei einer Kurvenfahrt steht immer noch die passive Wirkung der Stabilisatoren zur Verfügung. Die Weiter­ fahrt ist gesichert.

Sollte der Fall eintreten, daß eine der Versorgungsleitungen 5g; 5h undicht ist, so kann das über einen Kreuzvergleich der Drucksensoren 21; 23 mit Drucksenso­ ren 27; 29 festgestellt werden. Auch in diesem Falle geht das Schaltventil 25 über einen entsprechende Anweisung in die Notbetriebsstellung "0". Man nimmt dann zwar in Kauf, daß auch der Aktuator der Hinterachse über die Versorgungs­ leitungen 5g; 5h undicht wird, stellt aber sehr schnell sicher, daß der Stabilisator der Hinterachse keinesfalls wirksamer ist als der Stabilisator der Vorderachse. Die austretbare Volumenmenge kann maximal dem eingeschlossenen Volumen zwi­ schen dem Schaltventil und den Arbeitskammern für eine Fahrzeughälfte ent­ sprechen.

Als Aktuatoren kommen alle bekannten Arten wie Schwenkmotor, doppeltwir­ kender Verstellzylinder zur Anwendung. Wenn von Arbeitskammern "a" oder "b" gesprochen wird, so beschränkt sich die Anzahl nicht auf zwei, sondern es kön­ nen beispielsweise bei einem Schwenkmotor auch mehrere Arbeitskammern mit gleicher Indizierung ausgeführt sein. Ebenso können auch mehrere Aktuatoren pro Fahrzeugachse vorliegen.

Claims (6)

1. Zweikreishydrauliksystem für eine aktive Fahrwerksregelung zur Unterdrüc­ kung einer Rollbewegung eines Kraftfahrzeuges mittels eines verstellbaren Stabilisators an einer Kraftfahrzeugvorderachse und einer Kraftfahrzeughinter­ achse, umfassend mindestens eine Versorgungspumpe, die unter Verwendung mindestens eines elektrisch betätigten Schaltventils über Versorgungsleitungen mindestens einen doppeltwirkenden Aktuator mit mindestens zwei Arbeits­ räumen an jeweils einem Stabilisator mit einen Druckmedium versorgt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall der elektrischen Betätigung des Schaltventils (25) das Schalt­ ventil (25) zwangsgesteuert eine Schaltstellung einnimmt, bei der die zusammen­ gehörigen Arbeitsräume (11a; 11b) des Aktuators (11) an der Vorderachse mit den Arbeitsräumen (13a; 13b) des Aktuators (13) gleicher Indizierung der Hin­ terachse verbunden werden, so daß für die eine Fahrzeughälfte ein einge­ schlossenes Volumen an Druckmedium getrennt von einem eingeschlossenen Volumen für die andere Fahrzeughälfte vorliegt.

2. Zweikreishydrauliksystem nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit eines Druckabfalls zwischen dem Schaltventil (25) und den Aktuatoren (11; 13) das Schaltventil (25) eine Schaltstellung einnimmt, bei der beide Aktuatoren (11; 13) an der Vorder- und an der Hinterachse von der Druckversorgung getrennt und die Arbeitsräume (11a; 11b) des Aktuators (11) an der Vorder­ achse mit den Arbeitsräume (13a; 13b) des Aktuators (13) gleicher Indizierung der Hinterachse verbunden werden, so daß bei einer Undichtigkeit im Aktuator der Vorderachse ein an der Hinterachse vorhandener Druck dem Aktuator über die Leckage abgebaut werden kann, wodurch der Stabilisator an der Hinterachse unwirk­ sam wird.

3. Zweikreishydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Normalbetrieb bei Geradeausfahrt das Schaltventil (25) ebenfalls die Schaltstellung nach Anspruch 1 einnimmt.

4. Zweikreishydrauliksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltventil (25) ein 8/3-Wegeventil zur Versorgung beider Aktuatoren (11; 13) der Fahrzeugachsen eingesetzt wird.

5. Zweikreishydrauliksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitungen (5g; 5h) der Vorder­ achse zwischen dem Schaltventil (25) und dem Aktuator (11) jeweils einen Drucksensor (27; 29) aufweisen, der zur Überprüfung der Dichtheit der Versorgungsleitungen dient.

6. Zweikreishydrauliksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Drucksensoren (21; 23) zwischen der Versorgungspumpe (3) und dem Schaltventil (25) angeordnet sind, die zusammen mit den Drucksensoren (27; 29) zwischen dem Schaltventil (25) und den Aktuatoren (25) und den Aktuatoren (11; 13) einem Druckabfall aufgrund von Leckagen durch Differenzbildung ermitteln.