DE4237708C1 - Vorrrichtung zur Beeinflussung von Wankbewegungen eines Fahrzeuges - Google Patents
Vorrrichtung zur Beeinflussung von Wankbewegungen eines FahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung
von Wankbewegungen eines Fahrzeuges mit zumindest einem
Stabilisator, welcher zur Erzeugung eines auf den Fahr
zeugaufbau wirkenden Drehmomentes bezüglich der Fahrzeug
längsachse mittels mindestens eines in Abhängigkeit von
den Radstellungen bzw. Einfederungen steuerbar an eine
Druckquelle bzw. ein Niederdruckreservoir anschließbaren
doppeltwirkenden Verdrängeraggregates verspannbar ist.
Bei Kraftfahrzeugen mit herkömmlicher passiver Federung
ist in der Regel an zumindest einer Achse ein elastischer
Stabilisator angeordnet, welcher vor allem dazu dienen
soll, bei Kurvenfahrt eine zu große Seitenneigung des
Fahrzeugaufbaus zu verhindern, insbesondere dann, wenn
die Fahrzeugfederung vergleichsweise weich abgestimmt ist.
Ein derartiger Stabilisator besitzt typischerweise beid
seitig der Fahrzeuglängsachse jeweils ein achsseitiges
sowie ein chassisseitiges Widerlager, wobei die auf jeder
Fahrzeugseite zwischen den genannten Wider lagern ange
ordneten Stabilisatorteile so miteinander verbunden sind,
daß der Stabilisator zunehmend elastisch gespannt wird,
sobald die jeweilige Fahrzeugachse auf der einen Fahrzeug
seite relativ zum Chassis eine zunehmend andere Höhenlage
einnimmt als auf der anderen Fahrzeugseite. Auf diese
Weise erzeugt der Stabilisator ein Wankmoment, d. h.
ein Drehmoment bezüglich der Fahrzeuglängsachse, welches
den Fahrzeugaufbau in eine Lage zu drängen sucht, in der
die radseitigen Enden der jeweiligen Fahrzeugachse bezüg
lich des Fahrzeugaufbaus eine gleiche Höhenlage einnehmen.
Ein grundsätzlicher Nachteil derartiger Stabilisatoren
liegt darin, daß sie einseitige Federungsbewegungen
einer Achse behindern. Wenn beispielsweise das auf einer
Fahrzeugseite angeordnete Rad einer Achse aufgrund auf
dieser Fahrzeugseite vorhandener Fahrbahnunebenheiten
Federhübe auszuführen sucht, so übt der Stabilisator
auf das an der genannten Achse auf der anderen Fahrzeug
seite angeordnete Rad mit den Federungsbewegungen des
erstgenannten Rades gleichgerichtete Kräfte aus.
Besonders
komfortmindernd kann sich der Stabilisator bemerkbar
machen, wenn die Räder auf den beiden Fahrzeugseiten
aufgrund unterschiedlicher bzw. phasenverschobener
Fahrbahnunebenheiten gegenphasige Federungshübe aus zu
führen suchen. Denn bei einander entgegengerichteten
Federungshüben der einander gegenüberliegenden Räder
einer Achse wird ein herkömmlicher Stabilisator zwangs
läufig gespannt, d. h. der Stabilisator wirkt den je
weiligen phasenverschobenen Federungshüben entgegen.
Zur Lösung dieses Problemes dienen steuerbare Stabili
satoren der eingangs angegebenen Art. Derartige Stabili
satoren sind so ausgebildet, daß sie bei ungleicher Ein
federung bei Geradeausfahrt (Einzelstoß) keine negativ
spürbare Versteifung der Federung hervorrufen. Anderer
seits kann insbesondere bei Kurvenfahrt, grundsätzlich
aber auch bei anderen, eine Wankbewegung des Fahrzeuges
anregenden Störkräften ein stabilisierendes Moment ge
wünschter Höhe durch aktive Verdrehung des Stabilisators
bzw. des als Stabilisator angeordneten Torsionsstabes
erzeugt werden.
Dieses Betriebsverhalten ist z. B. beim Gegenstand der
EP-A 03 54 113 oder auch der DE-OS 15 80 728 verwirklicht.
Gleichwohl ist das Betriebsverhalten der dort beschriebenen
Anordnungen noch nicht optimal. Wenn nämlich während der
Verstellbewegung des Stabilisators ein zusätzlicher Druckstoß auftritt,
weil beispielsweise ein Rad über eine Bodenunebenheit rollt,
wird Druckmittel, welches zur Verstellung den Stellelementen
des Stabilisators bereits zugeführt wurde, gegen die Pumpe
zurückgedrückt oder gar über die Überdrucksicherung abgeleitet. Damit wird der bereits erreichte Verstell
weg des Stabilisators verringert und die Einnahme der ge
wünschten Verstellposition verzögert.
Bislang wurde keine Möglichkeit aufgezeigt, diesen Nachteil
zu vermeiden.
Aus der EP-A 01 52 914 ist es lediglich bekannt, die
chassisseitigen Widerlager eines Stabilisators mittels
Kolben-Zylinder-Aggregate am Chassis verstellbar zu haltern,
so daß ebenfalls ein willkürliches Wankmoment erzeugbar ist.
Aus der DE-OS 17 55 637 geht lediglich die Möglichkeit
hervor, bei einem mit stationären chassisseitigen Wider
lagern gehalterten Stabilisator nur ein achsseitiges
Widerlager des Stabilisators mit der Achse über ein hydrau
lisches Verstellaggregat zu verbinden, während das andere
achsseitige Widerlager des Stabilisators unverstellbar mit
dem zugeordneten Ende der jeweiligen Achse verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, das Betriebsverhalten
einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch jedem Verdränger
raum des Verdrängeraggregates zugeordnete Sperrventilan
ordnungen gelöst, welche die jeweils mit der Druckquelle
verbundene Seite des Verdrängeraggregates gegen Rückschlag
des Hydraulikmediums zur Druckquelle sichern.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Sperrventilanordnungen
direkt an den Verdrängerräumen des bzw. der Verdrängeraggre
gate führt zu einer wesentlich präziseren Führung der Stell
bewegung. Damit wird gleichzeitig die Möglichkeit geboten,
daß durch die Fahrbahn hervorgerufene Stöße zu Verspannungen
des Stabilisators führen können, welche größer sind als die gleichzeitig
allein mittels Verstellung durch die Druckquelle erreichbaren Verspannungen.
Während der Durchführung einer aktiven Verstellbewegung des
Stabilisators kann also die Druckquelle nicht zu einer Be
grenzung der durch ungleiche Federhübe der dem Stabilisator
zugeordneten Räder erreichbaren Verspannung des Stabilisa
tors führen.
Die Erfindung macht sich insbesondere dann deutlich bemerk
bar, wenn der Stabilisator bei Kurvenfahrt hydraulisch zur
Erzeugung eines Wankmomentes gespannt wird, welches der
aufgrund der Kurvenfahrt auftretenden Wankneigung des
Fahrzeugaufbaus entgegenwirken soll, und die kurvenäußeren
Räder des Fahrzeuges nunmehr über einseitige Fahrbahnun
ebenheiten rollen. Die dabei auf den Stabilisator zusätz
lich einwirkenden Kräfte können dann aufgrund der erfin
dungsgemäß vorgesehenen Sperrventilanordnungen nicht dazu
führen, daß sich das Verdrängeraggregat in einer Richtung
verstellt, in der hydraulisches Medium in Richtung der
Druckquelle verdrängt würde, mit der Folge, daß die Fahr
bahnstöße zu keiner nennenswerten zusätzlichen Verspannung
des Stabilisators führen könnten.
Die anmeldungsgemäße Anordnung bringt systemimmanent
weitere Vorteile.
So werden auftretende Stöße während der Verstellung des
Stabilisators zur Stabilisierung selbst mitbenutzt. Bei
entsprechender Ansteuerung des Verdrängeraggregates bzw.
der Verdrängeraggregate kann die ungleiche Einfederung
unter ungleicher statischer Lastverteilung aktiv ausge
glichen werden, ohne daß die Druckquelle ständig arbeiten
müßte, wie es beim Stand der Technik der Fall ist bzw. wäre,
da hier die mit der Erfindung erreichte Sicherung gegen
Rückstellung nicht gegeben ist.
Im übrigen wird hinsichtlich vorteilhafter Merkmale der
Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläu
terung bevorzugter Ausführungsformen verwiesen, die in der
Zeichnung dargestellt sind.
Dabei zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Fahrzeughinterachse mit
Stabilisator,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt entsprechend der Schnitt
linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen zur Darstellung der Fig. 2 analogen Vertikal
schnitt einer Stabilisator-Anordnung an einer Vorder
achse und
Fig. 4 eine schaltplanmäßige Darstellung der Stabilisator
regelung.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Hinterachse 1
eines Lastkraftwagens sind nahe den Hinterrädern 2 beid
seitig der vertikalen Mittellängsebene des Fahrzeuges
Lager 3 angeordnet, in denen ein Stabilisator 4 um eine
zur Hinterachse 1 parallele Achse drehbar gelagert ist.
Der Stabilisator 4 besteht im wesentlichen aus einem
zwischen den Lagern 3 erstreckten tordierbaren Mittelteil,
an den sich auf den den Hinterrädern 2 zugewandten Seiten
der Lager 3 hebelartige Endstücke 4′ anschließen, welche
relativ zueinander unter federelastischer Torsionsbean
spruchung des Mittelbereiches des Stabilisators 4 ver
schwenkt werden können.
Die genannten Endstücke 4′ sind mittels hydraulischer
Gleichgangzylinder 5, bei denen es sich um doppeltwirkende
Kolben-Zylinder-Aggregate mit für beide Wirkungsrichtungen
gleich großen wirksamen Kolbenflächen handelt, gelenkig
mit chassis- bzw. rahmenseitigen Widerlagern 6 verbunden.
Durch entsprechende Steuerung des Druckes sowie der
Druckrichtung in den Gleichgangzylindern 5 kann das eine
Endstück 4′ des Stabilisators 4 in Richtung des benach
barten Widerlagers 6 und das andere Enstück 4′ in entgegen
gesetzter Richtung gespannt werden, so daß zwischen Hinter
achse 1 und Fahrzeugaufbau ein durch den Stabilisator erzeugtes
Drehmoment bezüglich der Fahrzeuglängsachse erzeugt wird. Auf
diese Weise kann Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus aktiv
entgegengewirkt werden.
Im übrigen wird der Stabilisator 4 auch dann auf Torsion
beansprucht, wenn der Fahrzeugaufbau bei hydraulisch
blockierten Gleichgangzylindern 5 Wankbewegungen ausführt,
d. h. wenn die Hinterräder 2 auf der einen Fahrzeugseite
vom Fahrzeugaufbau einen anderen Abstand haben als die
Hinterräder 2 auf der anderen Fahrzeugseite.
In Fig. 3 ist das Vorderrad 7 (ebenso wie das andere nicht
sichtbare Vorderrad) lenkbar an einer vorderen Starrachse 8
angeordnet und mittels eines nicht dargestellten Lenkgestänges
steuerbar. Der Stabilisator 4 ist in prinzipiell gleicher
Weise, wie es anhand der Fig. 1 und 2 bei einer Hinterachse
dargestellt wurde, auf der rechten sowie der linken Fahrzeug
seite an Teilen der Vorderachse 8 um eine Fahrzeugquerachse
drehbar gelagert.
Die Endstücke 4′ des Stabilisators 4 sind hier jeweils über
eine Stange 9 mit einem Arm eines doppelarmigen Umlenkhebels
10 gelenkig verbunden, der am Fahrzeugrahmen bzw. -chassis
drehgelagert ist und dessen anderer Arm gelenkig mit einem
im Beispiel der Fig. 3 horizontal angeordneten Gleichgang
zylinder 5 verbunden ist, welcher seinerseits an einem
Widerlager 6 am Fahrzeugrahmen bzw. -chassis gehaltert wird.
Durch Steuerung des die Gleichgangzylinder 5 beaufschlagenden
hydraulischen Druckes sowie der Druckrichtung läßt sich
wiederum erreichen, daß das eine Endstück 4′ in Aufwärts
richtung und das andere Endstück 4′ des Stabilisators 4 in
Abwärtsrichtung gespannt wird, so daß der Stabilisator 4
auf Torsion beansprucht wird und zwischen Vorderachse und
Fahrzeugaufbau ein Drehmoment bezüglich der Fahrzeuglängs
achse verursacht. Eine entsprechende Torsionsbeanspruchung
des Stabilisators 4 tritt auch dann auf, wenn die Gleichgang
zylinder 5 hydraulisch blockiert sind und der Fahrzeugaufbau
Wankbewegungen relativ zur Vorderachse 8 ausführt.
Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung des Stabilisators 4 ist
grundsätzlich auch an einer Hinterachse möglich. In entsprechend
umgekehrter Weise kann die anhand der Fig. 1 und 2 dargestellte
Stabilisatoranordnung auch bei einer Vorderachse vorgesehen
sein.
In Fig. 4 sind nun jeweils die Stabilisatoren 4 an einer
Vorderachse VA sowie an einer Hinterachse HA zusammen mit
den zwischen den Endstücken 4′ der Stabilisatoren und dem
Fahrzeugrahmen angeordneten Gleichgangzylindern 5 schematisch
dargestellt.
Zur Steuerung der in den Gleichgangzylindern 5 auftretenden
hydraulischen Drucke bzw. zur Steuerung der Richtung der
jeweils wirksamen Druckdifferenzen dienen elektromagnetische
Steuerventile 11 und 12, welche ausgangsseitig mit den
Leitungen 13 und 14 bzw. 15 und 16 und eingangsseitig mit
Leitungen 17 und 18 verbunden sind, von denen die Leitung 17
druckseitig an eine Hydraulikpumpe 19 und die Leitung 18
an ein im wesentlichen druckloses Reservoir 20 für Hydraulik
medium angeschlossen sind. Mittels der Steuerventile 11 und
12 können zwischen den Leitungen 13 und 14 bzw. 15 und 16
und damit zwischen den an diese Leitungen angeschlossenen
Kammern der Gleichgangzylinder 5 innerhalb des Leistungs
bereiches der Pumpe 19 beliebige Druckdifferenzen einge
stellt werden.
Die Leitungen 13 bis 16 sind mit den zugeordneten Kammern
der Gleichgangzylinder 5 jeweils über druckgesteuerte
Sperrventile verbunden, welche nach Art druckgesteuerter
Rückschlagventile 30 arbeiten, wobei der Druck in den Lei
tungen 13 bzw. 15 die Rückschlagventile 30 in den Leitungen
14 bzw. 16 ständig offenhält, während die Rückschlagventile 30
in den Leitungen 13 bzw. 15 ständig geöffnet gehalten werden,
wenn die Leitungen 14 bzw. 16 einen erhöhten Druck führen.
Auf diese Weise kann ein Rückschlag von Hydraulikmedium zur
Druckseite der Pumpe 19 verhindert werden.
Die Steuerung der Ventile 11 und 12 erfolgt mittels einer
elektronischen Regelvorrichtung 21, die eingangsseitig mit
nur schematisch wiedergegebenen Istwertgebern 22 für die
Hubstellung der Fahrzeugräder relativ zum Fahrzeugaufbau
verbunden ist. Aus den Signalen der Istwertgeber 22 ermittelt
die Regelvorrichtung 21 einen Istwert für den Wankwinkel des
Fahrzeugaufbaus relativ zum Untergrund. Diese Istwerte werden
fortlaufend im Sinne einer Tiefpaß-Filterung verarbeitet. Dies
kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Istwerte des
Wankwinkels fortlaufend aufgezeichnet werden und gleichzeitig
für eine vorgebbare Zeitspanne vor dem Zeitpunkt des jeweils
zuletzt ermittelten Istwertes eine Mittelwertbildung erfolgt,
so daß ein gefilterter Istwert des Wankwinkels erzeugt wird.
Dieser gefilterte Istwert wird von schnellen Federungshüben
der Fahrzeugräder aufgrund von Fahrbahnunebenheiten u. dgl.
praktisch nicht beeinflußt.
Der gefilterte Istwert des Wankwinkels wird mit einem
Sollwert verglichen. Danach wird durch Vergleich des Soll
wertes mit dem gefilterten Istwert ein Signal zur Steuerung
der Ventile 11 und 12 gebildet.
Auf diese Weise ist es möglich, Wanktendenzen des Fahrzeuges
auszuregeln und zu erreichen, daß der tatsächliche Wankwinkel
praktisch immer in der Nähe des Sollwertes bleibt.
Nur wenn extreme Wankmomente als Störkräfte auf den Fahrzeug
aufbau einwirken bzw. die Achsen des Fahrzeuges aufgrund
entsprechender Fahrbahnunebenheiten einseitig stark einfedern,
kann der Fall auftreten, daß die zwischen den Leitungen 13
und 14 bzw. 15 und 16 mittels der Pumpe 19 erzeugbaren Druck
differenzen bzw. der Bewegungsbereich der Kolben der Gleich
gangzylinder 5 nicht ausreichen, um die Stabilisatoren 4
derart stark zu verspannen, daß der Fahrzeugaufbau in der
Nähe des jeweils gewünschten Sollwertes des Wankwinkels
gehalten werden kann.
In diesem Falle wird also ein vom Sollwert des Wankwinkels
abweichender Wankwinkel-Istwert auftreten, d. h. das Fahrzeug
legt sich relativ zu den Achsen mehr oder weniger weit zur
Seite, bis die dadurch unsymmetrisch belastete Fahrzeugfederung
zusammen mit den Stabilisatoren 4 ein entsprechend starkes
Gegenmoment erzeugen. In derartigen Fällen verhindern die
druckgesteuerten Rückschlagventile 30 einen Rückschlag von
Hydraulikmedium aus den jeweils mit der Pumpe 19 verbundenen
Kammern der Gleichgangzylinder zur Pumpe 19, so daß zwischen
den Kammern der Gleichgangzylinder 5 größere Druckdifferenzen
auftreten können als zwischen den Leitungen 13 und 14 bzw.
15 und 16. Dies ist gleichbedeutend damit, daß die Stabili
satoren 4 bei solchen Fahrzuständen in stärkerem Maße elastisch
gespannt werden, als es allein durch die von der Pumpe 19
erzeugbare Druckdifferenz möglich wäre.
Dadurch können die Stabilisatoren 4 vergleichsweise hohe
Rückstellmomente für den Fahrzeugaufbau erzeugen.
Um eine ruckfreie Bewegung des Stabilisators 4 beim Verspannen
bzw. beim Entspannen zu erreichen, sind die Rückschlag- bzw.
Sperrventile 30 zweckmäßig als sogenannte Bremsventile, vor
zugsweise als leckfreie Bremsventile, ausgebildet. Derartige
Ventile lassen sich stufenlos zwischen zwei Schaltstellungen
umschalten und wirken in der einen Schaltstellung jeweils
als Rückschlagventil, während in der anderen Schaltstellung
parallel zum Rückschlagventil ein gedrosselter Bypass maximal
geöffnet ist, welcher beim Umschalten zwischen den Schalt
stellungen - je nach Richtung der Umschaltung - zunehmend
gedrosselt (bis zur Sperrung des Bypasses) bzw. entdrosselt
wird. Der Übergang zwischen den beiden Schaltstellungen
erfolgt also kontinuierlich unter zunehmender Drosselung
bzw. Entdrosselung des Bypasses, so daß sich der Stabilisator 4
ruckfrei verspannen bzw. entspannen läßt.
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Beeinflussung von Wankbewegungen eines
Fahrzeuges mit zumindest einem Stabilisator, welcher zur
Erzeugung eines auf den Fahrzeugaufbau wirkenden Drehmomentes
bezüglich der Fahrzeuglängsachse mittels mindestens eines in Abhängigkeit von den Radstellungen bzw. Einfederungen steuerbar
an eine Druckquelle bzw. ein Niederdruckreservoir anschließ
baren doppeltwirkenden Verdrängeraggregates verspannbar ist,
gekennzeichnet
durch jeden Verdrängerraum des Verdrängeraggregates zugeordnete steuerbare Sperrventilanordnungen (30), welche
die jeweils mit der Druckquelle (19) verbundene Seite des
Verdrängeraggregates (5) gegen Rückschlag des Hydraulik
mediums zur Druckquelle (19) sichern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl niederdruckseitig als auch hochdruckseitig
des Verdrängeraggregates (5) bei Strömung in Richtung des
Verdrängeraggregates (5) öffnende Rückschlag- bzw. Sperr
ventile (30) angeordnet sind, welche eine Drucksteuerung
besitzen, derart, daß der hochdruckseitige Druck das jeweils
niederdruckseitige Rückschlag- bzw. Sperrventil zwangsweise
offenhält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rückschlag- bzw. Sperrventile (30)
so ausgebildet sind, daß sie sich stufenlos zwischen
zwei Schaltstellungen umsteuern lassen, wobei das jeweilige
Ventil in der einen Schaltstellung im wesentlichen nur
als Rückschlagventil wirkt und in der anderen Schaltstellung
einen stufenlos bis zur Sperrung drosselbaren, parallel zum
Rückschlagventil angeordneten Bypass maximal öffnet.
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