DE4327044A1 - Hydraulische Stabilisatorsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Stabilisatorsteuerung für ein Kraftfahrzeug, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.

Eine hydraulische Stabilisatorsteuerung ist aus dem Tagungsband "AVEC", Nr. 9, 1992, Seite 176 bekannt. Zu der in diesem Tagungsband vorgestellten Stabilisatorsteuerung gehören in Über­ einstimmung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein einem vor­ deren Stabilisator zugeordneter hydraulischer Aktuator und ein einem hinteren Stabilisator eines Kraftfahrzeugs zugeordneter hydraulischer Aktuator. Die hydraulische Steuerung umfaßt als für die Vorderachse und die Hinterachse des Kraftfahrzeugs gemeinsame Komponenten eine Hydropumpe als Druckquelle und einen Stromteiler, der an die Druckleitung der Pumpe angeschlossen ist und den Druckmittelstrom in einem gewünschten Verhältnis auf zwei Ausgänge aufteilt. Der eine Ausgang des Stromteilers ist über eine Druckleitung mit einem Schaltventil verbunden, dessen Ventilkolben federzentriert und mit Hilfe zweier Schaltmagnete aus einer mittleren Ruhestellung heraus in zwei Arbeitsstellungen verschiebbar ist. An die Druckleitung ist wieder in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Proportional-Druckbegrenzungsventil angeschlossen, mit dem der Druck, mit dem der über die genannte Druckleitung mit Fluid versorgbare hydraulische Aktuator beaufschlagbar ist, dadurch eingestellt werden kann, daß man durch den Proportional- Elektromagneten des Druckbegrenzungsventils einen unterschied­ lichen hohen Strom fließen läßt.

Bei der bekannten hydraulischen Stabilisatorsteuerung ist ein zweites Proportional-Druckbegrenzungsventil vorhanden, das an eine zweite Druckleitung angeschlossen ist, die vom anderen Ausgang des Stromteilers zu einem zweiten Schaltventil führt. Mit Hilfe des Stromteilers und der beiden Proportional- Druckbegrenzungsventile kann jeder der beiden hydraulischen Aktuatoren mit einem Druck beaufschlagt werden, dessen Höhe völlig unabhängig von der Höhe des den jeweils anderen hydraulischen Aktuator beaufschlagenden Druckes ist.

Durch die völlig unabhängig voneinander mögliche Vorgabe der beiden Drücke können die Stabilisatoren der Vorder- und der Hinterachse des Kraftfahrzeugs optimal entsprechend den an der Vorderachse und der Hinterachse des Kraftfahrzeugs vorliegenden Verhältnissen gesteuert werden. Allerdings ist für diese opti­ male Art der Steuerung ein relativ hoher Geräteaufwand notwen­ dig.

Ziel der Erfindung ist es, eine hydraulische Stabilisatorsteue­ rung zu schaffen, die kostengünstig hergestellt werden kann und die trotzdem zu einer Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs führt, die in vielen Fällen den an das Lenkverhalten und die Stabilität des Fahrzeugs wie an die Sicherheit und den Komfort für die Fahrzeuginsassen gestellten Anforderungen genügt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine hydraulische Stabilisatorsteuerung gelöst, die die Merkmale aus dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 aufweist und bei der an die Druckleitung zusätzlich ein fest eingestelltes Druckventil angeschlossen ist und der zweite hydraulische Aktuator von einem Ausgang des Druckventils aus mit einem gegenüber dem ersten Druck verminder­ ten und in seiner Höhe von der Höhe des ersten Drucks abhängi­ gen, zweiten Druck beaufschlagbar ist. Bei einer erfindungs­ gemäßen hydraulischen Stabilisatorsteuerung kann also der zweite Aktuator nicht mit einem höheren Druck als der erste Aktuator beaufschlagt werden. Vielmehr ist der Druck für den zweiten Aktuator zumindest innerhalb eines Ansteuerbereichs kleiner als der Druck am ersten Aktuator, wobei er sich jedoch innerhalb dieses Bereichs ändert, wie dies auch für den Druck für den ersten Aktuator der Fall ist. Außerhalb dieses Druckbereichs kann der zweite Druck z. B. konstant sein oder die gleiche Höhe wie der erste Druck haben. Für eine erfindungsgemäße Stabili­ satorsteuerung ist kein Stromteiler mehr notwendig. Ebenso entfällt ein Proportional-Elektromagnet, weil das den zweiten Druck einregelnde Druckventil fest eingestellt ist. Es geht damit zwar die Möglichkeit verloren, die Drücke für die beiden hydraulischen Aktuatoren völlig unabhängig voneinander vorgeben zu können. Trotzdem genügt auch eine erfindungsgemäße Stabilisa­ torsteuerung den gestellten Anforderungen in hervorragender Weise, da sich die Betriebsparameter, in Abhängigkeit von denen die Stabilisatoren gesteuert werden, meist nur graduell vonein­ ander unterscheiden und jeweils der Stabilisator an ein und der­ selben Achse stärker belastet ist als der an der anderen Achse.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydrauli­ schen Stabilisatorsteuerung kann man den Unteransprüchen entneh­ men.

So wird gemäß Anspruch 2 ein Druckregelventil verwendet, das einen Regelkolben enthält, der an einer ersten Fläche vom ersten Druck in eine erste Richtung und an einer zweiten Fläche vom zweiten Druck in eine entgegengesetzte, zweite Richtung beauf­ schlagbar ist.

In der bevorzugten Ausführung gemäß Anspruch 3 sind die erste Fläche und die zweite Fläche des Regelkolbens gleich groß und der Regelkolben ist in die zweite Richtung zusätzlich von einem starken Federelement beaufschlagt. Ein Druckregelventil mit diesen Merkmalen wird als Differenzdruckregelventil bezeichnet, da mit ihm eine feste Differenz zwischen dem Eingangsdruck und dem Ausgangsdruck aufrechterhalten wird. Bei einer hydraulischen Stabilisatorsteuerung gemäß Anspruch 3 ist also der zweite Druck um einen festen Betrag kleiner als der erste Druck. Die dem Differenzdruck entsprechende Kraft ist so groß wie die Kraft, die in der Regelstellung des Regelkolbens vom Federelement auf den Regelkolben ausgeübt wird. Vorzugsweise ist die Spannung des Federelements einstellbar, um so bei der Herstellung des Druck­ regelventils Federtoleranzen ausgleichen und z. B. bei der Inspektion eines Kraftfahrzeugs eine Nachjustage vornehmen zu können.

Wird als Druckregelventil ein Differenzdruckregelventil verwen­ det, so baut sich für den zweiten Aktuator erst dann ein Druck auf, wenn der erste Druck größer als die eingestellte Druck­ differenz wird. Durch die Verwendung eines sogenannten Verhält­ nisdruckregelventils kann man erreichen, daß sich auch bei einem sehr niedrigen ersten Druck schon ein zweiter Druck aufbaut. Da­ bei ist das Verhältnis zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck konstant. Erreicht wird dies dadurch, daß man gemäß An­ spruch 5 die zweite Fläche des Regelkolbens größer als dessen erste Fläche macht. Auch bei einem Verhältnisdruckregelventil ist es vorteilhaft, wenn der Regelkolben in eine Richtung von einem Federelement, allerdings einem schwachen Federelement beaufschlagt ist. Dieses Federelement hat nicht die Funktion, neben dem Verhältnis der Flächen den zweiten Druck zu beeinflus­ sen, sondern dient dazu, eine Ruhestellung des Regelkolbens vor­ zugeben und die Regelung zu stabilisieren. Ganz ohne Einfluß auf den zweiten Druck bleibt dieses Federelement natürlich nicht. Es bewirkt, daß der zweite Druck bei ganz niedrigem ersten Druck diesem ersten Druck entspricht oder ganz Null ist, je nachdem in welche Richtung das Federelement auf den Regelkolben wirkt.

Durch eine Ausbildung gemäß Anspruch 7 wird das Druckregelventil zu einer Kombination aus einem Differenzdruckregelventil und einem Verhältnisdruckregelventil. Man kann damit die Abhängig­ keit des zweiten Druckes vom ersten Druck noch stärker variie­ ren. Ist z. B. die zweite Fläche größer als die erste Fläche und wirkt die Federkraft auf den Regelkolben in dieselbe Richtung wie die auf die zweite Fläche wirkende Druckkraft, so ist der zweite Druck bis zu einem bestimmten Wert des ersten Druckes zunächst Null, um dann, aufgetragen über den ersten Druck, mit einer Steigung kleiner eins anzusteigen. Im Falle, daß die zweite Fläche ebenfalls größer als die erste Fläche ist, daß jedoch die Feder entgegengesetzt zum ersten Fall auf den Regel­ kolben wirkt, hat der zweite Druck zunächst dieselbe Höhe wie der erste Druck, um dann ab einem bestimmten Wert des ersten Druckes mit einer Steigung kleiner eins weiter anzusteigen. Schließlich kann die zweite Fläche auch kleiner als die erste Fläche gewählt werden, wenn die Feder in dieselbe Richtung wie die vom zweiten Druck erzeugte Druckkraft auf den Regelkolben wirkt. In diesem Fall ist der zweite Druck bei niedrigem ersten Druck Null, steigt dann stärker als der erste Druck an, bis er die Höhe des ersten Drucks erreicht, um dann gleich dem ersten Druck zu sein.

Die Stärke der Kopplung der beiden Räder einer Achse beeinflußt erheblich das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeugs. Deshalb ist es notwendig, eine hydraulische Stabilisatorsteuerung zu überwachen und das System so auszubilden, daß es bei einem Fehler in einen Zustand kommt, in dem die Fahrsicherheit weiterhin gewährleistet ist. Bei der bekannten hydraulischen Stabilisatorsteuerung ist es zur Überwachung der beiden Druckbegrenzungsventile notwendig, daß sowohl der Druck in der einen Druckleitung als auch der Druck in der anderen Druckleitung von einem Drucksensor erfaßt werden kann. Es sind deshalb zwei Drucksensoren notwendig. Bei einer erfindungsgemäßen hydraulischen Stabilisatorsteuerung ist nun gemäß Anspruch 8 nur der zweite Druck von einem Drucksensor erfaßbar. Ein Druckaufbau für den zweiten hydraulischen Aktuator ist nämlich nicht nur dann nicht möglich, wenn das Druckregel­ ventil defekt ist, sondern auch dann, wenn das Druckbegrenzungs­ ventil ausgefallen ist. Im Vergleich zu der bekannten hydrauli­ schen Stabilisatorsteuerung kann somit bei einer erfindungsge­ mäßen Stabilisatorsteuerung außer dem Stromteiler und einem Elektromagneten auch ein Drucksensor eingespart werden.

Zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Stabilisator­ steuerung sind mit ihren Schaltbildern in den Zeichnungen darge­ stellt. Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nun näher er­ läutert.

Es zeigen

Fig. 1 die erste Ausführung, bei der das Druckregelventil ein Differenzdruckregelventil ist, und

Fig. 2 die zweite Ausführung, bei der das Druckregelventil ein Verhältnisdruckregelventil ist.

Zu jeder gezeigten hydraulischen Stabilisatorsteuerung gehören als hydraulische Aktuatoren zwei Drehzylinder, von denen ein Drehzylinder 10 der Vorderachse und ein Drehzylinder 11 der Hinterachse eines Kraftfahrzeugs zugeordnet sein möge. Die beiden Drehzylinder sind mit Hilfe einer Ventilanordnung 12 steuerbar, die einen Druckeingang P und einen Tankausgang T aufweist. Verbraucherseitig besitzt die Ventilanordnung 12 eine erste Gruppe von zwei Verbraucheranschlüssen A1 und B1, die mit dem Drehzylinder 10 verbunden sind, und eine zweite Gruppe von Verbraucheranschlüssen A2 und B2, die mit dem Drehzylinder 11 verbunden sind.

Eine Hydropumpe 13 ist von einem Motor 14 eines Kraftfahrzeugs antreibbar und fördert Druckmittel, das sie aus einem Tank 15 ansaugt, zum Druckeingang P der Ventilanordnung 12. Vom Tankaus­ gang T der Ventilanordnung 12 kann Druckmittel zum Tank 15 zurückfließen.

Die Ventilanordnung 12 umfaßt ein 7/3-Wegeschaltventil 16 mit vier Verbraucheranschlüssen, die mit den vier Verbraucheran­ schlüssen A1, B1, A2 und B2 der Ventilanordnung 12 identisch sind, mit zwei Druckanschlüssen P1 und P2 sowie mit einem Tank­ anschluß, der mit dem Tankanschluß T der Ventilanordnung 12 zusammenfällt. Der Druckanschluß P1 des Schaltventils 16 ist über einen Druckkanal 20 direkt mit dem Druckeingang P der Ventilanordnung 12 verbunden, fällt also mit dem Druckeingang P zusammen. Ein Ventilkolben des Schaltventils 16 kann aus einer durch zwei Druckfedern 17 zentrierten, mittleren Ruhestellung heraus mit Hilfe eines ersten Schaltmagneten 18 in die eine Richtung in eine erste Arbeitsstellung und mit Hilfe eines zweiten Schaltmagneten 19 in die andere Richtung in eine zweite Arbeitsstellung gebracht werden. In der Ruhestellung sind alle vier Verbraucheranschlüsse, die beiden Druckanschlüsse und der Tankanschluß innerhalb des Ventils 16 gegeneinander abgesperrt. Die Ruhestellung ist somit eine Sicherheitsstellung, in der die beiden Aktuatoren hydraulisch blockiert sind. In der ersten Arbeitsstellung ist der Druckanschluß P1 mit dem Verbraucheran­ schluß A1 und der Druckanschluß P2 mit dem Verbraucheranschluß A2 verbunden. Die Verbraucheranschlüsse B1 und B2 sind zum Tank hin entlastet. In der zweiten Arbeitsstellung dagegen ist der Druckanschluß P1 mit dem Verbraucheranschluß B1 und der Druck­ anschluß P2 mit dem Verbraucheranschluß B2 verbunden, während die Verbraucheranschlüsse A1 und A2 zum Tank entlastet sind. Für die Ansteuerung der beiden Drehzylinder 10 und 11 wird also ein einziges Schaltventil verwendet, das mit Hilfe von zwei Schalt­ magneten gesteuert wird.

Zwischen den Kanal 20 und den Tankausgang T der Ventilanordnung 12 ist ein Proportional-Druckbegrenzungsventil 25 geschaltet. Je nach dem Wert von bestimmten Betriebsparametern des Kraftfahr­ zeuges wird mit Hilfe des Proportionalmagneten 24 mit dem Druck­ begrenzungsventil 25 ein bestimmter, erster Druck eingestellt. An den Druckkanal 20 ist außer dem Druckbegrenzungsventil 25 ein Druckregelventil angeschlossen, das bei der Ausführung nach Fig. 1 mit der Bezugszahl 26 und bei der Ausführung nach Fig. 2 mit der Bezugszahl 27 versehen ist und das außer dem an der Druckleitung 20 liegenden Druckeingang einen mit dem Druckan­ schluß P2 des Schaltventils 16 verbundenen Druckausgang und einen mit dem Tankanschluß T der Ventilanordnung 12 zusammen­ fallenden Tankanschluß besitzt. Das Druckregelventil 26 bzw. 27 regelt an seinem Druckausgang einen zweiten Druck ein, der bei beiden Ausführungen niedriger ist als der erste Druck, sich jedoch mit dem ersten Druck verändert. In einer Arbeitsstellung des Schaltventils 16 wird der Drehzylinder 10 mit dem am Druck­ begrenzungsventil 25 eingestellten ersten Druck und der Dreh­ zylinder 11 mit dem vom Druckregelventil 26 bzw. 27 eingeregel­ ten zweiten Druck beaufschlagt.

Das Druckregelventil 26 der Ausführung nach Fig. 1 ist ein Differenzdruckregelventil, das den zweiten Druck in Abhängigkeit vom ersten Druck jeweils so einregelt, daß er um einen festen Betrag kleiner ist als der erste Druck. Dazu wird ein Regel­ kolben 28 des Druckregelventils 26 an einer ersten Fläche 29 vom ersten Druck in die eine Richtung und an einer zweiten Fläche 30, die genauso groß wie die erste Fläche 29 ist, vom zweiten Druck in die entgegengesetzte Richtung beaufschlagt. In letztere Richtung wirkt außerdem ein starkes Federelement 31. Die Druck­ differenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck wird bestimmt durch die Kraft, die das Federelement 31 auf den Regel­ kolben 28 ausübt. Die Spannung des Federelements ist einstell­ bar, um bei der Herstellung der Ventilanordnung 12 und einer späteren Inspektion eine Justierung vornehmen zu können.

Das Druckregelventil 27 der Ausführung nach Fig. 2 ist ein Ver­ hältnisdruckregelventil, bei dem der Regelkolben 28 vom ersten Druck an der ersten Fläche 29 ebenfalls in die eine Richtung und vom zweiten Druck an der Fläche 30 in die entgegengesetzte Rich­ tung beaufschlagt wird. Allerdings ist nun anders als bei dem Differenzdruckregelventil 26 nach Fig. 1 die zweite Fläche 30 größer als die erste Fläche 29. Auch der Regelkolben 28 des Ver­ hältnisdruckregelventils 27 wird in einer Richtung, in die der zweite Druck wirkt, von einem Federelement beaufschlagt, das allerdings nur schwach gespannt ist und deshalb mit der Bezugs­ zahl 32 versehen ist. Das Federelement 32 hat lediglich die Funktion, den Regelkolben 28 in eine definierte Ruhestellung zu bringen und die Regelung zu stabilisieren. Es wirkt sich nur vernachlässigbar gering auf den zweiten Druck aus. Am Regelkolben 28 herrscht ein Kräftegleichgewicht, wenn das Produkt aus dem ersten Druck mal der ersten Fläche 29 gleich dem Produkt aus dem zweiten Druck und der zweiten Fläche 30 ist. Der zweite Druck verhält sich also zum ersten Druck umgekehrt wie die zweite Fläche zur ersten Fläche. Dies bedeutet, daß der zweite Druck zwar kontinuierlich mit dem ersten Druck ansteigt, jedoch die Differenz zwischen den beiden Drücken zu höheren ersten Drücken hin immer größer wird.

Bei beiden gezeigten Ausführungen ist an den Verbindungskanal zwischen dem Druckausgang des Druckregelventils 26 bzw. 27 und dem Druckanschluß P2 des Schaltventils 16 ein Drucksensor 35 angeschlossen, mit dem der zweite Druck erfaßbar ist. Dieser eine Drucksensor 35 genügt, um sowohl das Druckbegrenzungsventil 25 als auch das Druckregelventil 26 bzw. 27 zu überwachen. Denn sowohl bei einer Fehlfunktion des Druckbegrenzungsventils 25 als auch bei einer Fehlfunktion des Druckregelventils 26 bzw. 27 entspricht der Druck am Druckausgang des Druckregel­ ventils nicht dem vom Steuergerät vorgegebenen Wert.

Claims (9)

1. Hydraulische Stabilisatorsteuerung mit einem einem vor­ deren Stabilisator zugeordneten hydraulischen Aktuator (10) und mit einem einem hinteren Stabilisator eines Kraftfahrzeugs zuge­ ordneten hydraulischen Aktuator (11), wobei ein erster der beiden hydraulischen Aktuatoren (10) von einer Druckquelle (13) über eine Druckleitung (20) mit Fluid versorgbar und der erste Druck, mit dem der erste hydraulische Aktuator (10) beaufschlag­ bar ist, durch ein an die Druckleitung (20) angeschlossenes Proportional-Druckbegrenzungsventil (25) einstellbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß an die Druckleitung (20) zusätzlich ein fest eingestelltes Druckregelventil (26, 27) angeschlossen ist und daß der zweite hydraulische Aktuator (11) von einem Ausgang des Druckregelventils (26, 27) aus mit einem gegenüber dem ersten Druck verminderten und in seiner Höhe von der Höhe des ersten Drucks abhängigen, zweiten Druck beaufschlagbar ist.

2. Hydraulische Stabilisatorsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (26, 27) einen Regelkolben (28) enthält, der an einer ersten Fläche (29) vom ersten Druck in eine erste Richtung und an einer zweiten Fläche (30) vom zweiten Druck in eine entgegengesetzte, zweite Richtung beaufschlagbar ist.

3. Hydraulische Stabilisatorsteuerung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Fläche (29) und die zweite Fläche (30) des Regelkolbens (28) gleich groß sind und daß der Regelkolben (28) in die zweite Richtung zusätzlich von einem starken Federelement (31) beaufschlagt ist.

4. Hydraulische Stabilisatorsteuerung nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Federelements (31) einstellbar ist.

5. Hydraulische Stabilisatorsteuerung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite Fläche (30) des Regelkol­ bens (28) größer als dessen erste Fläche (29) ist.

6. Hydraulische Stabilisatorsteuerung nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (28) in eine Richtung von einem schwachen, vorzugsweise justierbaren Federelement (32) beaufschlagt ist.

7. Hydraulische Stabilisatorsteuerung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Fläche und die zweite Fläche des Regelkolbens ungleich groß sind und daß der Regelkolben in eine Richtung zusätzlich von einem starken Federelement beauf­ schlagt ist.

8. Hydraulische Stabilisatorsteuerung nach einem vorher­ gehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß nur der zweite Druck von einem Drucksensor (35) erfaßbar ist.

9. Hydraulische Stabilisatorsteuerung nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Druck am Druckausgang des Druckregelventils (26, 27) vom Drucksensor (35) erfaßbar ist.