DE4136813A1 - Arbeitsfluessigkeits-kreislauf fuer einen regelkreis einer aktiven radaufhaengung eines fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein einen Arbeitsflüssigkeits- Kreislauf für einen Regelkreis einer aktiven Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs. Im einzelnen betrifft die Erfindung eine Verbesserung eines Arbeitsflüssigkeits-Kreislaufs für einen Regelkreis einer aktiven Radaufhängung, wodurch ein wirksamer Steuerdruck bei verringertem Kraftstoffbedarf bereitgestellt wird.

Die japanische erste Veröffentlichung Nr. 62-2 95 714 offenbart ein Regelungssystem einer aktiven Radaufhängung für Kraftfahrzeuge. Dieses System weist Arbeitszylinder auf, wovon jeweils einer zwischen dem Fahrzeugkörper und einem jeweiligen Rad angeordnet ist; Druckregelventile, welche auf ein Sollwert- Signal reagieren, um den den jeweiligen Arbeitszylindern zugeführten Arbeitsdruck zu regeln, und Einrichtungen zum Erfassen und Signalisieren einer auf den Fahrzeugkörper einwirkenden Querbeschleunigung; sowie einen Regler, der auf ein die Querbeschleunigung charakterisierendes Signal reagiert, um zu den Druckregelventilen übermittelte Sollwert-Signale zu berechnen. Der Regler arbeitet derart, daß ein Querbeschleunigungswert mit Stellfaktoren multipliziert wird, um ein Steuersignal zu erhalten, welches dazu dient, die Wankbewegung des Fahrzeugs zu unterdrücken.

Bei derartigen herkömmlichen Systemen muß unter hohem Druck stehende Arbeitsflüssigkeit ständig zu einer Zuführöffnung eines Druckregelventils wie beispielsweise eines elektromagnetischen Druckreduzier-Ventils zugeführt werden, um einen Gegendruck in dem Arbeitszylinder zu erzeugen, beispielsweise gegen eine von einer Querbeschleunigung erzeugte Kraft, welche ansonsten eine Wankbewegung des Fahrzeugs hervorrufen würde. Zu diesem Zweck ist ein starker Zuführ- Massenstrom notwendig, welcher von einer Druckquelle mit einer Hydraulikpumpe und einem Vorratstank zum Zuführen von viel Energie zu den Arbeitsflüssigkeits-Zylindern zugeführt wird, was zu einem starken Energiebedarf führt. Ein herkömmliches Fahrzeug mit einem herkömmlichen Regelungssystem für eine aktive Aufhängung benötigt mehr Kraftstoff als ein Fahrzeug ohne ein solches Regelungssystem aufgrund der für die Anti- Wankbewegungs-Regelung benötigten zusätzlichen Energie. Demgemäß bestand Bedarf für ein verbessertes Regelungssystem für eine aktive Radaufhängung, welches eine zumindest gleich gute Regelung wie die herkömmliche Regelung darstellt, aber einen geringeren Energiebedarf hat.

Es besteht daher die grundsätzliche Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Arbeitsflüssigkeits- Kreislauf eines Regelungssystems einer aktiven Aufhängung zu schaffen, welcher wirksam mit verringerter von der Druckquelle zugeführter Energie arbeiten kann, ohne die Wirksamkeit der aktiven Aufhängung zu verschlechtern.

Dies wird erfindungsgemäß durch einen Arbeitsflüssigkeits- Kreislauf für einen Regelkreis einer aktiven Radaufhängung eines Fahrzeugs erreicht, mit einer Druckquelle, welche unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit zu jeweils mit den Rädern zusammenwirkenden Betätigungseinrichtungen liefert, welche derart gestaltet sind, daß sie Lageänderungen eines Fahrzeugkörpers unterdrücken können; mit Druckregelventilen, welche den Betrag des von der Druckquelle zu den jeweiligen Betätigungseinrichtungen gelieferten Drucks regeln, wobei jedes Druckregelventil eine Zuführöffnung aufweist, welche mittels einer Zuführleitung, durch welche Arbeitsflüssigkeit von der Druckquelle zu dem Druckregelventil geliefert wird, mit der Druckquelle verbunden ist, und jedes Druckregelventil weiter eine mit der jeweiligen Betätigungseinrichtung verbundene Auslaßöffnung aufweist, wobei die Verbindung zwischen der Betätigungseinrichtung und der Auslaßöffnung mittels einer Auslaßleitung verwirklicht ist, durch welche Arbeitsflüssigkeit mit einem auf einen vorbestimmten Betrag geregelten Druck zu der jeweiligen Betätigungseinrichtung geliefert wird; und mit Ventileinrichtungen, welche jeweils mit den Druckregelventilen verbunden sind, wovon jede Ventileinrichtung bei einem bestimmten in der Auslaßleitung herrschenden Druck der Arbeitsflüssigkeit öffnet, welcher größer ist als der in der Zuführleitung herrschende Druck, um Arbeitsflüssigkeit von der Auslaßleitung in die Zuführleitung zurückzuführen, um einen Teil zu dem Zuführdruck beizutragen, welcher dem jeweiligen Druckregelventil zugeführt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Ventileinrichtungen mit Bypassleitungen versehen, welche jeweils zwischen der Auslaßleitung und der Zuführleitung wirken, welche mit dem Druckregelventil verbunden sind, wobei in der jeweiligen Bypassleitung ein Rückschlagventil angeordnet ist.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Ventileinrichtungen darüberhinaus mit Drosseln versehen, wovon jede in der Bypassleitung mit dem Rückschlagventil in Reihe geschaltet ist, um zu verhindern, daß Arbeitsflüssigkeit mit einem ein vorbestimmtes Druckniveau überschreitenden Druck in die mit dem Druckregelventil verbundene Zuführleitung fließen kann.

Wenn bei dieser obigen Anordnung beispielsweise die inneren Räder über einen Fahrbahnvorsprung während der Kurvenfahrt fahren, wird dadurch eine Schwingung angeregt und der mit den kurveninneren Rädern zusammenwirkende Arbeitsdruck (d. h. der an den Auslaßöffnungen der Druckregelventile herrschende bzw. der geregelte Druck) steigt über einen Zuführdruck. Dadurch wird die Ventileinrichtung geöffnet und erlaubt der Arbeitsflüssigkeit von der Auslaßleitung durch die Bypassleitung in die Zuführleitung zu strömen. Dies steigert den zu dem Druckregelventil zugeführten Druck der Arbeitsflüssigkeit. Das bedeutet, daß die von Vorsprüngen der Fahrbahnoberfläche hervorgerufenen Schwingungen in hydraulische Energie umgewandelt werden und ein entsprechender Druck zu dem Zuführdruck an der Zuführöffnung des Druckregelventils addiert wird, um einen Druckbedarf des Zuführdrucks für die Anti- Wankbewegung abzudecken, welcher aufgrund des Energiebedarfs der äußeren Räder entsteht. Dadurch kann der von der Druckquelle bereitgestellte Druck um den abgedeckten Druckanteil verringert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung des Regelungssystems der aktiven Aufhängung;

Fig. 2 einen Schnitt eines Druckregelventils, wie es in dem Regelungssystem der aktiven Aufhängung angewendet wird;

Fig. 3 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Ausgangsdruck des Druckregelventils und einem diesem zugeführten Steuersignal oder -strom zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm, welches den zeitlichen Ablauf zwischen dem Zuführdruck und dem Steuerdruck für die jeweiligen rechten und linken Räder eines herkömmlichen Regelungssystems einer aktiven Aufhängung darstellt;

Fig. 5 ein Diagramm, welches den zeitlichen Ablauf zwischen dem Zuführdruck und dem Steuerdruck für die jeweiligen rechten und linken Räder des vorliegenden Regelungssystems der aktiven Aufhängung darstellt; und

Fig. 6 ein Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform des Regelungssystems der aktiven Aufhängung.

In Fig. 1 ist ein Regelungssystems 10 einer aktiven Aufhängung dargestellt, wie sie in Kraftfahrzeugen Anwendung findet. Das Regelungssystem 10 ist grundsätzlich mit einer Hydraulikpumpe 12 und einem Vorratstank 14 als Druckquelle versehen, sowie mit einer Mehrfach-Ventilanordnung 16, einer vorderen Druckregelventil-Anordnung 18F für Vorderräder, einer hinteren Druckregelventil-Anordnung 18R für Hinterräder, Betätigungselementen oder hydraulischen Zylindern 20FL bis 20RR, und einer Regelungseinheit 22, welche Steuersignale aussendet, um Lageänderungen des Fahrzeugs zu unterdrücken.

Die Druckquelle liefert unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit wie Hydraulikflüssigkeit zu der Mehrfach-Ventilanordnung 16. Die Mehrfach-Ventilanordung 16 liefert die Hydraulikflüssigkeit zu der vorderen und hinteren Druckregelventil-Anordnung 18F und 18R, um den den hydraulischen Zylindern 20FL bis 20RR zugeführten Druck und so die aktive Aufhängung zu regeln.

Die hydraulische Pumpe 12 kann beispielsweise eine Kolbenpumpe sein, die von der Ausgangswelle des Fahrzeugmotors rotierend angetrieben wird. Eine Einlaßöffnung der Pumpe 12 ist mit dem Vorratstank mittels einer Druckleitung 23 und die Auslaßöffnung der Pumpe ist mit der Zuführleitung 24 verbunden, welche einen Ölfilter 26 und ein Rückschlagventil 28 in Reihe miteinander verbindet. Das Rückschlagventil verhindert ein Zurückfließen von Arbeitsflüssigkeit zu der Hydraulikpumpe. Die Zuführleitung 24 verzweigt sich hinter oder in der Mehrfach-Ventilanordnung 16. Die verzweigten Leitungen sind mit der vorderen bzw. mit der hinteren Druckregelventil-Anordnung 18F bzw. 18R verbunden. Darüberhinaus ist ein Pumpen-Druckspeicher 29 in der Zuführleitung 24 angeordnet.

Rückführleitungen erstrecken sich von den Druckregelventil- Anordnungen 18F bzw. 18R und münden in der Mehrfach- Ventilanordnung 16 zu einer gemeinsamen Rückführleitung 30 ineinander, welche mit einem betätigbaren Rückschlagventil 32 und einer Drossel 34 in Reihe verbunden ist. Die gemeinsame Rückführleitung 30 ist anschließend mit dem Vorratstank 14 unter Zwischenschaltung eines Ölkühlers 36 verbunden.

Das betätigbare Rückschlagventil 32 ist als ein Steuer- Rückschlagventil 32 ausgebildet, welchem der Zuführdruck von dem Rückschlagventil 28 als Steuerdruck Pp zugeführt wird. Dieses Rückschlagventil 32 ist derart betätigbar, daß es eine geöffnete Stellung einnimmt, wenn der Steuerdruck Pp einen vorbestimmten Wert wie einen neutralen Wert überschreitet, und eine geschlossene Stellung einnimmt, wenn der Steuerdruck Pp kleiner als ein vorbestimmter Betrag ist. Mit Hilfe dieser Anordnung wird erreicht, daß das Schließen des Rückschlagventils 32 aufgrund des Stillstehens des Motors den Flüssigkeitsdruck in der Leitung des hydraulischen Kreises stromaufwärts des betätigbaren Rückschlagventils 32 auf einen vorbestimmten Wert aufrecht erhält.

Die Mehrfachventil-Anordnung 16 ist mit einem Überdruckventil 38 versehen, welches auf einen vorbestimmten Überdruck eingestellt ist und zwischen dem Rückschlagventil 28 und dem betätigbaren Rückschlagventil 32 angeordnet ist, um die Zuführleitung 24 stromabwärts des Rückschlagventils 28 und die Rückführleitung 30 miteinander zu verbinden.

Die in die vordere Druckregelventil-Anordnung 18F führende Zuführleitung 24 verzweigt sich, um mit der Zuführöffnung des vorderen linken bzw. vorderen rechten Druckregelventil 40FL bzw. 40FR verbunden zu sein, wie nachfolgend näher beschrieben wird. Die mit Rückführöffnungen der Druckregelventile 40FL und 40FR verbundenen Rückführleitungen sind zu der gemeinsamen Rückführleitung 30 zusammengeführt, die sich in die Mehrfachventil-Anordnung 16 hinein erstreckt. Darüberhinaus ist die hintere Druckregelventil-Anordnung 18R mit Druckregelventilen 40RL und 40RR und einem Leitungssystem versehen, welche mit der vorderen Druckregelventil-Anordnung 18F vergleichbar sind, weshalb diese Anordnung an dieser Stelle nicht im einzelnen erläutert wird.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Druckregelventile 40FL bis 40RR. Dieses Druckregelventil ist im wesentlichen mit einem zylindrischen Ventilgehäuse 43 mit einem Ventilkörper und einem Elektromagnetteil versehen, welcher einen integralen Bestandteil des Ventilgehäuses bildet.

Das Ventilgehäuse 43 ist mit einer zylindrischen Ventilbohrung 43A in seinem Mittelbereich versehen, in welchem ein Ventilschieber 45 in Form eines Spulenkörpers verschiebbar angeordnet ist, und eine Steuerventil-Bohrung 43B ist an einem Endbereich der Ventilbohrung 43A koaxial zu dieser angeordnet. Ein Ventilkolben 46 ist in der Steuerventil-Bohrung 43B verschiebbar angeordnet und bildet so ein Steuerventil aus. An beiden Enden des Ventilschiebers 45 ist eine Rückkopplungskammer FR bzw. eine Steuerkammer PR ausgebildet. Federn 47A bzw. 47B sind in beiden Kammern FR bzw. PR vorgesehen, welche dazu dienen, den Ventilschieber 45 in der Ventilbohrung 43A in der Mitte zu halten. Eine Drossel 43Aa ist in einem Stützelement zum Abstützen der oberen Feder 47B zum Beschränken der Strömungsgeschwindigkeit des durch die Steuerkammer PR der Steuerventil-Bohrung 43B fließenden Arbeitsmediums vorgesehen.

Das Ventilgehäuse 43 weist darüberhinaus eine Zuführöffnung 43s, eine Rückführöffnung 43r und eine Auslaßöffnung 43o auf, welche mit der Ventilbohrung 43A verbunden sind und derart angeordnet sind, daß sie den Volldurchmesserbereichen 45a bzw. 45b des Ventilschiebers 45 bzw. dem Druckkammerbereich 45c zugewandt sind. Ein Ventilsitz 43Ba, welcher eine Öffnung mit einem vorbestimmten Durchmesser umschließt, ist in der Steuerventil-Bohrung 43B einem Ventilkegelteil des Ventilkolbens 46 gegenüberliegend angeordnet.

Die Zuführöffnung 43s ist mittels des Zuführ-Seitenkanals 48 mit der Steuerventil-Bohrung 43B verbunden. Die Rückführöffnung 43r ist mittels des Rückführ-Seitenkanals 49 ebenfalls mit der Steuerventil-Bohrung 43B verbunden. Durch diese Kanäle kann die Arbeitsflüssigkeit von der Zuführöffnung 43s teilweise durch den Kanal 48, den Ventilsitz 43Ba und den Kanal 49 zu der Rückführöffnung 43r zirkulieren. Während dieser Zirkulation ist der Rückführ-Seitenkanal mit der Steuerventil-Bohrung 43B an beiden Enden des Ventilkolbens 46 und zusätzlich mit dem Inneren des Proportional-Elektromagneten 44 verbunden.

Die Auslaßöffnung 43o ist mit der Rückkopplungs-Kammer FR mittels eines Rückkopplungskanals 50 verbunden. Zwischen der Rückkopplungskammer FR und einem Teil unterhalb des Ventilkolbens 46 gemäß der in der Zeichnung dargestellten Anordnung ist ein Bypasskanal 52 vorgesehen, welcher mit seinem einen Ende in die Steuerventil-Bohrung 43B einmündet und einen Bypass zu der Ventilbohrung 43A mit dem Ventilschieber bildet. In dem Bypasskanal 52 ist ein Rückschlagventil 54 angeordnet, welches das Strömen von Arbeitsflüssigkeit von der Ventilbohrung 43A zu der Rückkopplungskammer FR erlaubt.

Der Proportional-Elektromagnet 44 ist mit einem in Axialrichtung verschiebbaren Elektromagnetkolben 58 versehen und einer erregbaren Spule 59 zum Bewegen des Elektromagnetkolbens 58 in axialer Richtung des Ventils 44. Die erregbare Spule 59 reagiert auf ein Steuersignal oder einen Strom i, der mit dem Zweck zugeführt wird, den Elektromagnetkolben 58 zu bewegen und dadurch den Ventilkolben in Kontakt mit dem Ventilsitz 43B zu drücken. Die Verschiebung des Ventilkolbens in Richtung des Ventilsitzes 43B bestimmt die Strömungsmenge der Arbeitsflüssigkeit über den Ventilsitz 43B zum Einstellen des Drucks in der Steuerkammer PR auf einen vorbestimmten Wert. Die Buchstaben a-e bezeichnen in der Zeichnung Drosseln.

Wenn der Druck in der Rückkopplungskammer FR und der Druck in der Steuerkammer PR gegenseitig ausgeglichen sind, wozu von dem Proportional-Elektromagnet 44 auf den Ventilkolben 46 Druck ausgeübt wird, nimmt der Ventilschieber 45 eine in Fig. 2 dargestellte überlappende Stellung ein, um die Verbindung zwischen der Auslaßöffnung 43o und der Zuführöffnung 43s abzusperren. Der Druck in der Steuerkammer PR, d. h. der Steuerdruck, wird mit der Stärke des Steuerstroms i variiert. Der Ventilschieber 45 schwingt danach leicht hin und her bis der Steuerdruck und der Druck in der Rückkopplungskammer FR gegeneinander ausgeglichen sind. Dies regelt den an der Auslaßöffnung herrschenden Auslaßdruck Pc (Steuerdruck) proportional zu dem Betrag des Steuerstroms i wie in Fig. 3 dargestellt ist. In Fig. 3 bezeichnet P₂ einen maximalen zuführbaren Leitungsdruck.

In dem Falle, daß eine niederfrequente Schwingung im Resonanzbereich der Federn (beispielsweise von etwa 1 Hz) von der Fahrbahnoberfläche angeregt wird, kann der Ventilschieber 45 leicht verlagert werden, wodurch Arbeitsflüssigkeit zwischen der hydraulischen Druckquelle und einer Lastseite hin- und herbewegt werden kann, um Druckschwankungen in einem vorbestimmten Bereich zu absorbieren.

Die Auslaßöffnungen 43o der Druckregelventile 40FL-40RR sind jeweils mit Auslaßleitungen 62 verbunden und diese Auslaßöffnungen sind mit den Zylinderkammern der hydraulischen Zylinder 20FL-20RR mittels der Auslaßleitungen 62 wie in Fig. 1 dargestellt verbunden.

Darüberhinaus sind die vordere und hintere Druckregelventil- Anordnung 18F und 18R gemäß diesem Ausführungsbeispiel jeweils mit Bypasskanälen 64 versehen, wovon jeder zwischen der jeweiligen Auslaßleitung 62 und der jeweiligen Zuführleitung 24 verbunden ist und einen Bypass für das jeweilige Druckregelventil 40FL-40RR darstellt. Verbindungen der Bypassleitungen 64 mit den Auslaßleitungen 62 sind in der Nähe der hydraulischen Zylinder im Hinblick auf die Drosseln c der Auslaßöffnungen 43o angeordnet.

Jede der Bypassleitungen 64 ist mit einem Rückschlagventil 66 ausgestattet, welches als ein zum Öffnen und Schließen der Leitung geeigneter Mechanismus dient, der auf einen vorbestimmten Druck in der Auslaßleitung 62 reagiert, um die Arbeitsflüssigkeit von der Auslaßleitung 62 zur Zuführleitung 24 zurückzuführen. In Fig. 1 sind vordere und hintere Druckspeicher 68 in den Zuführleitungen 24 vorgesehen, welche sich von der vorderen bzw. hinteren Druckregelventil-Anordnung 18F bzw. 18R aus erstrecken.

Die hydraulischen Zylinder 20FL-20RR dienen als Betätigungselemente und sind jeweils mit einem einzigen Betätigungszylinder versehen, wobei dieser zwischen dem jeweiligen Rad und dem Fahrzeugkörper angeordnet ist. Der Zylinder weist eine Zylinderkammer L auf, in welcher der Druck der Arbeitsflüssigkeit mittels des Druckregelventils eingestellt wird, durch welches die unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit zugeführt wird. Die Zylinderkammer L ist mit einer Drossel 70 und mit einem Druckspeicher 72 verbunden, welche dazu dienen, Druckschwankungen im Resonanzbereich der Feder zu absorbieren. Zusätzlich sind die nicht dargestellten Schraubenfedern zwischen den Rädern und dem Fahrzeugkörper angeordnet, um die statische Last des Fahrzeugkörpers abzustützen.

Die Regeleinheit 22 ist grundsätzlich mit einem Querbeschleunigungs-Sensor 74, einem Höhenlage-Sensor 75 und einem Regler 76 versehen. Der Regler 76 weist einen Mikrocomputer auf und reagiert auf ein Signal Y_G, welches die auf den Fahrzeugkörper einwirkende Querbeschleunigung repräsentiert und von dem Querbeschleunigungs-Sensor 74 eingegeben wird, wobei das Signal mit einem vorbestimmten Anti- Wankbewegungs-Stellfaktor multipliziert wird, um einen Steuerstrom i zu berechnen, der an die Druckregelventile 40FL- 40RR ausgegeben wird, die mit den jeweiligen Rädern zusammenwirken. Der Regler 76 ist darüberhinaus für ein Signal h verantwortlich, welches die von dem Höhenlage-Sensor 75 signalisierte Fahrzeughöhe regelt, wozu ein Steuerstrom eingestellt wird, durch welchen der Fahrzeugkörper in einer Soll-Höhenlage gehalten wird. Die vorgenannten Steuerströme werden zu dem jeweiligen Steuerstrom i miteinander überlagert, welcher an das jeweilige Druckregelventil 40FL-40RR als jeweiliges Regelsignal der aktiven Aufhängung ausgegeben wird.

Während des Betriebs, unter der Voraussetzung, daß das Fahrzeug geradeaus mit einer konstanten Geschwindigkeit und bei normaler Beladung fährt, meldet der Querbeschleunigungs-Sensor 74 ein Signal Y_G von Null, welches signalisiert, daß auf den Fahrzeugkörper keine Querbeschleunigung einwirkt. Der Regler 76 reagiert in diesem Fall auf die Signale h des Höhenlage-Sensors 75, um diejenigen Steuersignale i (beispielweise einen Wert i_N, der mit dem neutralen Druck P_N einhergeht, wie er in Fig. 3 dargestellt ist) zu den Druckregelventilen 40FL-40RR zu liefern, welche die Fahrzeughöhe innerhalb eines Soll- Höhenbereichs halten. Die Druckregelventile 40FL-40RR reagieren auf die Steuersignale i, um den zu den hydraulischen Zylindern 20FL-20RR zugeführten Druck zu regeln, wodurch der Zylinderdruck auf den Druck PN eingestellt wird. Infolgedessen wird der Zylinderhub der hydraulischen Zylinder entsprechend dem Zylinderdruck PN festgesetzt, um den Fahrzeugkörper in einer durchschnittlichen Höhenlage zu halten, die innerhalb des Soll-Höhenbereichs liegt.

Wenn das Fahrzeug ausgehend von der Geradeausfahrt eine Linkskurve durchfährt, neigt der Fahrzeugkörper dazu eine Wankbewegung auszuführen und der Querbeschleunigungs-Sensor 74 signalisiert eine auf den Fahrzeugkörper einwirkende seitliche Beschleunigung und übermittelt ein entsprechendes Signal Y_G, welches die Stärke der seitlichen Beschleunigung anzeigt. Der Regler 76 erhöht entsprechend dem die Querbeschleunigung signalisierenden Wert Y_G den Steuerstrom i, welcher den Druckregelventilen 40FR und 40RR zugeführt wird, die mit den rechten und damit auf der Kurvenaußenseite befindlichen Rädern zusammenwirken, während diejenigen Steuerströme i verringert werden, welche den Druckregelventilen 40FL und 40RL auf der kurveninneren Seite zugeführt werden. Infolgedessen wird beispielsweise der Zylinderdruck in den hydraulischen Zylindern 18FR und 18RR bei den kurvenäußeren Rädern ausgehend von dem neutralen Druck PN erhöht, während der Zylinderdruck in den hydraulischen Zylindern 18FL und 18RL bei den kurveninneren Rädern ausgehend von dem neutralen Druck PN verringert wird, wodurch in den Hydraulikzylindern 18FR und 18RR eine der Absenkbewegung des Fahrzeugkörpers aufgrund der von der Querbeschleunigung hervorgerufenen Kräfte entgegenwirkende Kraft erzeugt wird. Der Zylinderdruck in den mit den kurveninneren Rädern zusammenwirkenden Hydraulikzylindern 18FL und 18RL wird verringert, um einen Druck einzustellen, welcher die Wankbewegung nicht unterstützt. Die Anti-Wankbewegungs- Regelung wirkt auf den Fahrzeugkörper derart ein, daß die Wankbewegung zwecks Beibehaltung einer horizontalen Lage des Fahrzeugkörpers beschränkt wird.

Herkömmlicherweise, unter der Annahme, daß das Fahrzeug mit schwerer Last auf einer ebenen Straße mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus fährt, wird die Fahrzeughöhe aufgrund des Ansteigens der Last abgesenkt, weshalb der Regler 76 sich derart regelnd auf die Höhenlage-Regelung auswirkt, daß der Steuerdruck P_c (beispielsweise 80 kgf/cm² = P_N′ wie in Fig. 4 dargestellt ist) auf ein höheres Niveau als der weiter oben beschriebene Steuerdruck P_c (beispielsweise 50 kgf/cm² = P_N) für den Fall der Normallast erhöht wird, auch wenn eine Lageregelung oder eine Anti-Wankbewegungs-Regelung nicht ausgeführt wird, woraus eine Druckdifferenz im Vergleich zum Zuführdruck P_s (beispielsweise 100 kgf/cm², wie in Fig. 4 dargestellt ist) verringert wird, so daß das Ausmaß der Druckregelung bezüglich der kurvenäußeren Räder zu klein oder unangemessen wird.

Um das vorliegende Regelungssystem zu verdeutlichen, wird die Druckänderung bei schwerer Beladung eines Fahrzeugs anhand eines herkömmlichen Systems ohne die mit dem Rückschlagventil 66 versehene Bypassleitung 64 für jeden der Druckregelungsventile 40FL-40RR nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert.

Nachfolgend wird angenommen, daß das Fahrzeug in der oben beschriebenen Weise unter schwerer Beladung geradeaus fährt. Obgleich der große Steuerdruck P_c (= 80 kgf/cm²) den neutralen Druck P_N′ bei Geradeausfahrt darstellt, stellt der Regler 76 den Fahrzeugkörper derart ein, daß dieser auf einem der Soll- Höhenlage entsprechende Niveau gehalten wird. Wenn das Fahrzeug aus der Geradeausfahrt heraus vorübergehend eine Linkskurve beschreibt, wird durch die oben beschriebene Wankbewegungs- Regelung der Steuerdruck P_c (d. h. der Zylinderdruck) der Hydraulikzylinder 40FR und 40RR bei den kurvenäußeren Rädern erhöht, wie in Fig. 4 dargestellt ist, während der Steuerdruck P_c der Hydraulikzylinder 40FL und 40RL bei den kurveninneren Rädern verringert wird.

Aufgrund der Zuführung von Arbeitsflüssigkeit zu den hydraulischen Zylindern bei den kurvenäußeren Rädern beginnt der Zuführdruck P_s sich nach einer Zeit t1 zu verringern. Wenn nach einer Zeit t2 der Zuführdruck P_s sich mit dem Steuerdruck P_c deckt, deckt sich der Steuerdruck nicht mit dem Solldruck (der in Fig. 4 in gestrichelten Linien dargestellt ist). Der Steuerdruck P_c verringert sich entsprechend mit dem Zuführdruck P_s. Andererseits wird ein Befehl zum Verringern des Steuerdrucks P_c für die linken oder kurveninneren Räder nach einer Zeit t1 ausgegeben, wie in gestrichelten Linien dargestellt ist. Zwischen der Zeit t1 und t2 wird der Steuerdruck P_c entsprechend der Verringerung des Zuführdruckes P_s verändert.

Wenn während der Regelung der Wankbewegung zum Zeitpunkt t1 ein Fahrzeug über einen Vorsprung der Fahrbahnoberfläche fährt und Schwingungen mit relativ großer Amplitude dadurch nur bei den kurveninneren Rädern (den linken Rädern) zum Zeitpunkt t2 oder nahe t2 ausgelöst werden, wird die Arbeitsflüssigkeit in der Zylinderkammer L komprimiert und der Innendruck der Zylinderkammer L steigt über den Solldruck hinaus, wie in der Zeichnung dargestellt ist.

Wenn starke Schwingungen auf den Hydraulikzylinder durch Überfahren von großen Vorsprüngen oder beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit ausgelöst werden, wird der Steuerdruck P_c bei den linken Rädern während einer Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 höher als der Zuführdruck P_s, was durch den schraffierten Bereich in Fig. 4 veranschaulicht ist. In anderen Worten, die von der Fahrbahnoberfläche übertragene Schwingungsenergie wird in hydraulische Energie umgewandelt, welche ein Ansteigen des Steuerdrucks P_c über den Zuführdruck P_s (P_c < P_s) verursacht. Demgemäß kann die erforderliche, von dem Aufhängungs-System des Fahrzeugs selbst erzeugte Energie dadurch verringert werden, daß die von der Fahrbahnoberfläche übertragene Energie wirksam genutzt wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird die Änderung des Drucks bei dem vorliegenden Regelungssystem unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben (schwere Beladung, Linkskurve und Überfahren eines Vorsprungs in der Fahrbahnoberfläche durch die linken Räder) aufgezeigt.

Wenn die linken Räder (die kurveninneren Räder) einen Vorsprung in der Fahrbahnoberfläche zu dem Zeitpunkt t1 überfahren, wird Schwingungsenergie in den Hydraulikzylinder eingeleitet, wodurch sich der Steuerdruck P_c bei den linken Rädern erhöht. Zu einem Zeitpunkt t3, in welchem der Steuerdruck P_c den Zuführdruck P_s wie in Fig. 5 dargestellt übersteigt, wird beispielsweise das Rückschlagventil 66 geöffnet, welches einen Bypass zu dem Druckregelventil 40FL bei dem vorderen linken Rad darstellt und ein Rückführen von Arbeitsflüssigkeit aus der Zylinderkammer L und der mit der Zylinderkammer verbundenen Auslaßleitung zu der Zuführöffnung durch dieses Rückschlagventil 66 erlaubt. Dadurch beginnt der Zuführdruck P_s zu steigen.

Die Erhöhung des Zuführdrucks P_s wird dazu verwendet, die Wankbewegung bei den rechten Rädern zu unterdrücken. Dazu ändert sich der Zuführdruck P_s entsprechend der in Fig. 5 dargestellten Kurve, welche sich durch die Mitte des Überschußteils der Kurve erstreckt, welcher einen über den Zuführdruck P_s hinausgehenden Steuerdruck P_c darstellt.

Die hydraulische Energie, welche durch die Schwingung der linken Räder erzeugt wurde und dem schraffierten Bereich A entspricht, wird zum Regeln der rechten Räder dergestalt genutzt, daß der Steuerdruck P_c ausgehend von dem Druckniveau eines herkömmlichen Regelungssystems durch die Energie entsprechend des schraffierten Bereichs C (= der schraffierte Bereich A) erhöht wird. Demgemäß verringert sich die Unangemessenheit des Steuerdrucks P_c im Vergleich zum Sollwert verglichen mit einem herkömmlichen Regelungssystem, welches durch die strichpunktierte Linie dargestellt ist, wodurch die Anti-Wankbewegungs-Regelung verbessert wird. Im Gegensatz dazu wird der Steuerdruck P_c bei den linken Rädern im Vergleich zu einem Steuerdruck eines herkömmlichen Systems um den schraffierten Bereich A (= der schraffierte Bereich C) verringert.

Wie oben angeführt, richtet sich das vorliegende Regelungssystem auf eine einfache Konstruktion, bei welcher im Vergleich zu herkömmlichen Regelungssystemen für aktive Radaufhängungen die Bypassleitungen 64 und das Rückschlagventil 66 vorgesehen sind. Mit dieser Konstruktion kann die hydraulische Energie entsprechend der schraffierten Bereiche "A+B" in Fig. 5 wirksam genutzt werden. Es wird ein momentan erforderlicher Steuerdruck P_c entweder an den rechten oder den linken Rädern bereitgestellt, der annähernd gleich dem von dem Regler 76 angestrebten Solldruckwert ist. Das Ergebnis sind verbesserte Regelungseigenschaften.

Ein anderer Gesichtspunkt ist, daß gleich gute Regelungseigenschaften als die eines herkömmlichen Regelungssystems für eine aktive Aufhängung auch für den Fall verwirklicht werden können, daß die Zuführströmung (der Volumenstrom), der von der Hydraulikpumpe 12 geliefert wird, etwas verringert wird. Aus diesem Grund kann die von der Hydraulikpumpe in den hydraulischen Kreis eingespeiste Energie um denjenigen Betrag verringert werden, um welchen die von der Fahrbahnoberfläche auf Grund der Schwingungen erzeugte Energie in den hydraulischen Kreis eingespeist wird, wodurch sich der Kraftstoffbedarf verringert. Die vorliegende Aufhängung kann ohne Komplikationen auf herkömmliche Systeme mit geringen Herstellungskosten angewendet werden.

Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, schwankt der Steuerdruck P_c bei den linken Rädern durch die Schwingbewegung der Räder nach dem Überfahren des Fahrbahnvorsprungs.

Wenn bei dem vorliegenden System das Zuführen von Schwingungsenergie sehr stark ist und der Zuführdruck P_s einen von dem Überdruckventil 38 vorbestimmten festgesetzten Betrag aufgrund der Umwandlung der zugeführten Schwingungsenergie überschreitet, wird eine dem Zuführdruck entsprechende überschüssige Menge von Arbeits- bzw. Hydraulikflüssigkeit in den Vorratstank 14 durch das Überdruckventil 28 hindurch zurückgeführt, weil das Überdruckventil in der Nähe der Lastseite untergebracht ist, wobei der Maximalwert des Zuführdrucks P_s begrenzt wird, welcher durch die Energieumwandlung entsteht, wodurch eine Beschädigung der Druckregelventile 40FL bis 40RR verhindert wird.

Obgleich anhand dieser Ausführungsform nur ein typisches Beispiel erläutert wurde, gemäß welchem nur die kurveninneren Räder einen Vorsprung während der Anti-Wankbewegungs-Regelung überfahren, kann leicht erkannt werden, daß für den Fall, daß die kurvenäußeren Räder gleichzeitig mit den kurveninneren Rädern einen Vorsprung überfahren, eine unzureichende Energiezufuhr wie bereits oben erläutert von der durch die Fahrbahnoberfläche eingebrachten Schwingungsenergie kompensiert wird, welche in nutzbare hydraulische Energie umgewandelt wird.

In Fig. 6 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt. Diese Ausführungsform weist Drosseln oder Drosselbohrungen 78 auf, wovon jede in einer Bypassleitung 64 stromaufwärts des Rückschlagventils 66 zu diesem in Reihe geschaltet ist. Andere Anordnungen entsprechen dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Hinsichtlich der mit dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel gemeinsamen Elemente mit gleichen Bezugszeichen wird auf die entsprechenden Beschreibungsteile hingewiesen, welche an dieser Stelle weggelassen werden.

Mit diesem Ausführungsbeispiel können die gleichen Arbeitswirkungen wie die zuvor beschriebenen erzielt werden. Wenn darüberhinaus eine starke Energiezufuhr von der Fahrbahnoberfläche her erfolgt, wird eine durch die Energieumwandlung hervorgerufene starke Änderung des Zuführdrucks durch die Drosselbohrung 78 auf einen vorbestimmten Wert beschränkt, um zu verhindern, daß Arbeitsflüssigkeit mit einem einen vorbestimmten Druckwert übersteigenden Druck in die Zuführleitung zurückfließen kann, um vorteilhaft einen kontinuierlichen, stabilen Betrieb der Druckregelventile zu gewährleisten.

Bei den obigen Ausführungsbeispielen sind die Bypassleitungen 64 und die Rückschlagventile 66 separat von den Druckregelventilen 40FL bis 40RR angeordnet. Jedoch können diese Anordnungen als integraler Bestandteil innerhalb der Druckregelventile 40FL bis 40RR angeordnet sein.

Darüberhinaus kann der Öffnungs- und Schließmechanismus anstelle des Rückschlagventils 66 mit einem Drucksensor und einem elektromagnetischen Richtungs-Steuerventil versehen sein. Bei einer derartigen Anordnung signalisiert der Drucksensor den Zuführ- und den Zylinderdruck, und übermittelt ein dafür charakteristisches Signal an den Regler 76. Der Regler 76 vergleicht die Stärke dieses Druckniveaus um das Richtungs- Steuerventil entsprechend dem Ergebnis dieses Vergleichs zu regeln und so die Bypass-Leitung 64 zu öffnen oder zu schließen.

Darüberhinaus kann bei dem oben beschriebenen Regelungssystem der aktiven Aufhängung ein Gas wie beispielsweise Luft als Arbeitsfluid anstelle von Hydraulikflüssigkeit verwendet werden.

Wie bereits erwähnt, ist ein Bypasskanal vorgesehen, der die Zuführöffnung mit einer Auslaßöffnung des Druckregelventils unter der Voraussetzung verbindet, daß der Ventilschieber in Form eines Spulenkörpers durch den Bypasskanal umgangen wird, wobei der Bypasskanal mit einem Öffnungs- und Schließmechanismus wie einem Rückschlagventil versehen ist, welches das Strömen von Hydraulikflüssigkeit von der Auslaßöffnung zu der Zuführöffnung erlaubt, wenn der Druck (Steuerdruck) an der Auslaßöffnung größer als der Druck (Zuführdruck) an der Zuführöffnung ist. Wenn demgemäß der Zuführdruck beispielsweise stark verringert wird, und eine starke Schwingung oder eine starke Schwingungsamplitude von der Fahrbahnoberfläche unter der Voraussetzung angeregt wird, daß das Fahrzeug in eine Kurve gesteuert wird, übersteigt der Steuerdruck den Zuführdruck und Hydraulikflüssigkeit strömt durch den Bypasskanal, so daß diese der Zuführleitung zugeführt werden kann. Das erhöht den Zuführdruck und die Wankbewegungs-Regelungswirkung kann verbessert werden, wozu die von der Fahrbahnoberfläche erzeugte Schwingungsenergie wirksam in Flüssigkeitsenergie umgewandelt werden kann, um Druck zu dem Zuführdruck des Druckregelventils addieren zu können, wodurch die Verringerung des Zuführdrucks zum Durchführen der Anti-Wankbewegungs-Regelung aufgrund des Energiebedarfs bei den äußeren Rädern kompensiert werden kann. Der von der hydraulischen Druckquelle erzeugte Druck kann verglichen mit einem herkömmlichen System derart um die kompensierte Verringerung des Zuführdrucks verringert werden, daß der Energiebedarf des Fahrzeugs bei gleichzeitiger Verbesserung der Regelung der aktiven Aufhängung verbessert werden kann.

Claims (5)

1. Arbeitsflüssigkeits-Kreislauf für einen Regelkreis einer aktiven Radaufhängung eines Fahrzeugs, mit einer Druckquelle, welche unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit zu jeweils mit den Rädern zusammenwirkenden Betätigungseinrichtungen liefert, welche derart gestaltet sind, daß sie Lageänderungen eines Fahrzeugkörpers unterdrücken können; mit Druckregelventilen, welche den Betrag des von der Druckquelle zu den jeweiligen Betätigungseinrichtungen gelieferten Drucks regeln, wobei jedes Druckregelventil eine Zuführöffnung aufweist, welche mittels einer Zuführleitung, durch welche Arbeitsflüssigkeit von der Druckquelle zu dem Druckregelventil geliefert wird, mit der Druckquelle verbunden ist, und jedes Druckregelventil weiter eine mit der jeweiligen Betätigungseinrichtung verbundene Auslaßöffnung aufweist, wobei die Verbindung zwischen der Betätigungseinrichtung und der Auslaßöffnung mittels einer Auslaßleitung verwirklicht ist, durch welche Arbeitsflüssigkeit mit einem auf einen vorbestimmten Betrag geregelten Druck zu der jeweiligen Betätigungseinrichtung geliefert wird; und mit Ventileinrichtungen, welche jeweils mit den Druckregelventilen verbunden sind, wovon jede Ventileinrichtung bei einem bestimmten in der Auslaßleitung herrschenden Druck der Arbeitsflüssigkeit öffnet, welcher größer ist als der in der Zuführleitung herrschende Druck, um Arbeitsflüssigkeit von der Auslaßleitung in die Zuführleitung zurückzuführen, um einen Teil zu dem Zuführdruck beizutragen, welcher dem jeweiligen Druckregelventil zugeführt wird.

2. Kreislauf nach Anspruch 1, wobei die Ventileinrichtungen mit Bypassleitungen versehen sind, welche jeweils zwischen der Auslaßleitung und der Zuführleitung wirken, welche mit dem Druckregelventil verbunden sind, wobei in der jeweiligen Bypassleitung ein Rückschlagventil angeordnet ist.

3. Kreislauf nach Anspruch 2, wobei die Ventileinrichtungen darüberhinaus mit Drosseln versehen sind, wovon jede in der Bypassleitung mit dem Rückschlagventil in Reihe geschaltet ist, um zu verhindern, daß Arbeitsflüssigkeit mit einem ein vorbestimmtes Druckniveau überschreitenden Druck in die mit dem Druckregelventil verbundene Zuführleitung fließen kann.

4. Kreislauf nach Anspruch 1, wobei jedes der Druckregelventile mittels einer Rückführleitung zum Zurückführen von Arbeitsflüssigkeit zu der Druckquelle mit dieser verbunden ist, sowie mit einem in der Rückführleitung angeordneten Rückschlagventil versehen ist, welches das Zurückfließen von Arbeitsflüssigkeit zur hydraulischen Druckquelle verhindert, und mit einem Überdruckventil ausgestattet ist, welches die Zuführleitung stromabwärts des Rückschlagventils mit der Rückführleitung verbindet, wobei das Rückschlagventil bei einem einen vorbestimmten Betrag überschreitenden, in der Zuführleitung herrschenden Druck der Arbeitsflüssigkeit öffnet, um das Strömen von Arbeitsflüssigkeit aus der Zuführleitung durch die Rückführleitung zurück zu der Druckquelle zu erlauben.

5. Kreislauf nach Anspruch 1, wobei jedes der Druckregelventile einen Ventilschieber in Form eines Spulenkörpers aufweist, wobei ein Ende des Ventilschiebers mit einem Regelungsdruck beaufschlagt wird, und der an der Auslaßöffnung herrschende geregelte Auslaßdruck zu dem anderen Ende des Ventilschiebers zurückgeführt wird, wobei das Druckregelungsventil von dem Regelungsdruck derart geregelt wird, daß der Solldruck in der von der Druckquelle gelieferten Arbeitsflüssigkeit eingestellt wird.