WO2005072999A1 - Wankstabilisierungseinrichtung - Google Patents

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WO2005072999A1
WO2005072999A1 PCT/DE2005/000006 DE2005000006W WO2005072999A1 WO 2005072999 A1 WO2005072999 A1 WO 2005072999A1 DE 2005000006 W DE2005000006 W DE 2005000006W WO 2005072999 A1 WO2005072999 A1 WO 2005072999A1
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valve
pressure
pilot
roll stabilization
stabilization device
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PCT/DE2005/000006
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Marco Grethel
Manfred Homm
Michael Reuschel
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Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg
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    • B60G2800/01—Attitude or posture control
    • B60G2800/012—Rolling condition

Definitions

  • the invention relates to a device for active roll stabilization of a vehicle, with at least one axle having at least two wheels, which is provided with a transverse stabilizer which can be actuated with the aid of a hydraulic device which is operated by a pressure supply unit, such as a pump, via at least one pressure limiting valve preselected pressure level can be applied.
  • a pressure supply unit such as a pump
  • Such roll stabilization devices are also referred to as anti-roll systems or roll stabilization systems.
  • anti-roll systems In conventional anti-roll systems, directly controlled pressure limiting and directional control valves are used.
  • the object of the invention is to provide a device for active roll stabilization of a vehicle, with at least one axle having at least two wheels, which is provided with a transverse stabilizer which can be actuated by means of a hydraulic device which is actuated by a pressure supply unit, such as a pump, via at least one Pressure relief valve can be acted upon with a preselected pressure level to create, which is inexpensive to manufacture.
  • a pressure supply unit such as a pump
  • the object is in a device for active roll stabilization of a vehicle, with at least one axle having at least two wheels, which is provided with a transverse stabilizer, which can be actuated by means of a hydraulic device, which is operated by a pressure supply unit, such as a pump, via at least one pressure relief valve a preselected pressure level can be acted upon, in that the at least one pressure relief valve is pilot operated by a pressure relief pilot valve.
  • a pressure supply unit such as a pump
  • a pressure relief valve is pilot operated by a pressure relief pilot valve.
  • the object specified above is for a device for active roll stabilization of a vehicle, with at least two axles having at least two wheels, each of which is provided with a transverse stabilizer, the transverse stabilizers being operable with the aid of hydraulic devices which are actuated by a pressure supply unit, such as a pump,
  • a pressure supply unit such as a pump
  • Different pressure levels can be applied via pressure limiting valves, in that the pressure limiting valves assigned to the hydraulic devices are pilot-controlled by at least two pressure limiting pilot valves connected in series.
  • the series connection of the pressure limiting pilot valves provides the advantage that an additional, additional pilot-related inlet orifice can be omitted.
  • a preferred exemplary embodiment of the roll stabilization device is characterized in that a direction changeover valve, for example a 7/2-way valve, which is used for the direction-dependent changeover of the hydraulic devices, is piloted by a direction changeover pilot valve. This can further reduce manufacturing costs.
  • a direction changeover valve for example a 7/2-way valve, which is used for the direction-dependent changeover of the hydraulic devices. This can further reduce manufacturing costs.
  • a fail-safe valve which is pilot-controlled by a fail-safe pilot valve, is connected between the direction changeover valve and one of the hydraulic devices. This can further reduce manufacturing costs.
  • a direction changeover valve for example a 7/2-way valve, which is used for the direction-dependent changeover of the hydraulic devices, and a fail-safe valve which is connected between the direction changeover valve and one of the hydraulic devices , are piloted by a single switching pilot valve.
  • the advantage here is, on the one hand, that there is no additional pilot control circuit due leakage point and secondly in the absence of an additional pilot valve.
  • a further preferred exemplary embodiment of the roll stabilization device is characterized in that the switching pilot valve has three switching positions, wherein in the first state of the switching pilot valve neither the direction changeover valve nor the fail-safe valve are switched, wherein in the second state of the switching pilot valve only the fail-safe valve is switched and in the third state of the switching pilot valve both the fail-safe valve and the direction changeover valve are switched.
  • the direction changeover valve and the fail-safe valve are preferably spring-biased directional valves with two switch positions. In the first state, the switching pilot valve can be de-energized.
  • both the direction change-over valve and the fail-safe valve are in their starting position, in which they are held, for example, by a prestressed spring, as long as a magnet used to actuate the directional control valves is de-energized.
  • the switching pilot valve is energized so that the pilot pressure overcomes the spring bias of the fail-safe valve and switches the fail-safe valve from its initial position to its second position.
  • the medium current supply With the medium current supply, the resulting pressure force on the direction changeover valve is not yet sufficient to overcome its greater pretension, so that the direction changeover valve remains in its initial position.
  • the direction changeover valve is also switched from its initial position to its second position.
  • the fail-safe valve remains in its second position.
  • Another preferred embodiment of the roll stabilization device is by a pressure reducing valve, which the pilot pressure level of z. B. sets 5 bar, marked.
  • This total pilot pressure valve is operated in parallel to the pressure relief valves for the actuators.
  • Another preferred exemplary embodiment of the roll stabilization device is characterized in that the total pilot pressure reducing valve is acted upon by the pressure from a tank from which the pressure supply unit is supplied. The targeted return of the tank pressure into the spring chamber of the overall pilot pressure reducing valve ensures that the total pilot pressure is raised by the tank pressure level and a control differential pressure of, for example, 5 bar is available. This eliminates the influence of the tank pressure level on the pilot circuit.
  • a further preferred exemplary embodiment of the roll stabilization device is characterized in that the pressure limiting valves and / or the direction changeover valve and / or the fail-safe valve are / are pressurized with the pressure from a tank from which the pressure supply unit is supplied.
  • the pressure limiting valves and / or the direction changeover valve and / or the fail-safe valve are / are pressurized with the pressure from a tank from which the pressure supply unit is supplied.
  • valves comprise valve pistons which are guided in a cast valve block, in particular made of die-cast aluminum, in which channels for supplying and / or discharging hydraulic medium are cast.
  • Conventional valves for the chassis area are designed in the so-called plug-in design.
  • the valve piston is guided in a valve sleeve which is firmly connected to a magnet.
  • the valve sleeve is in turn in a valve block, against which it is sealed with the help of O-rings.
  • a further preferred embodiment of the Wankstabilmaschineseinrichtu "" x characterized in that several valves through molded channels mite.T. ⁇ n- who are communicating. This has the advantage that time-consuming reworking of the valve block can be omitted.
  • a further preferred exemplary embodiment of the roll stabilization device is characterized in that valve slide elements, control elements, sensor elements, hydraulic elements and / or electronic elements of several valves are combined in one unit and are shielded from the environment by a protective cover, in particular a protective trough.
  • the protective cover has the advantage that there is no need for complex and cost-intensive individual protection of the magnets and sensors.
  • the protective cover seals off the control elements from the outside and at the same time ensures that no hydraulic medium gets into the environment.
  • Another preferred exemplary embodiment of the roll stabilization device is characterized in that the individual control elements, sensor elements, hydraulic elements and / or electronic elements are electrically connected directly to one another.
  • the elimination of a cable harness with its large number of plug connections not only reduces manufacturing costs, but also significantly increases system security. Thanks to the direct contact of magnets, sensors and the connector with the electronics, internal control wiring is not necessary.
  • the sensors for example pressure and displacement sensors, do not require independent housings, amplifiers and evaluation units.
  • FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a conventional roll stabilization device
  • FIG. 2 shows a hydraulic circuit diagram of a roll stabilization device according to the invention with pilot-controlled valves
  • FIG. 3 shows a hydraulic circuit diagram of a roll stabilization device according to the invention with two pressure limiting pilot valves connected in series;
  • FIG. 4 shows a hydraulic circuit diagram of a roll stabilization device according to the invention with targeted tank pressure feedback
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through a valve block with a valve piston guided therein
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a roll stabilization control device according to the invention in section.
  • Pressure supply unit is a suction-throttled radial piston pump 21, which provides two different pressure levels via a cascade connection by means of two proportional pressure relief valves 22 and 28, which are connected as pressure differential valves.
  • the pressure levels are monitored by pressure sensors 23 and 27. These pressure ranges are designated 35 for the right side and 34 for the left side for a swivel motor on the stabilizer on the front axle, and 33 and 32 for a swivel motor on the stabilizer on the rear axle.
  • the pressure on the rear axle must always be lower than the pressure on the front axle.
  • a 7/2-way valve 24 which is also referred to as a direction changeover valve, when cornering on the right or left, so that either the pressure in the swivel motors on the right or on the left side of the vehicle increases or lowers.
  • the operation of the direction changeover valve 24 is monitored with the aid of a switch position detection sensor 26.
  • a fail-safe valve 25 is arranged in the front axle hydraulic train, which serves to block the swivel motor 37 of the front axle in the event of a valve jamming or in the event of a power failure and to depressurize the swivel motor 36 of the rear axle.
  • each of the pressure range 35 and 34 of the swivel motor 37 on the Can connect the front axle to the tank line and the tank 31 in such a way that the swing motor 37 can be throttled freely via the leakage points in the swing motor even by sucking in the volume flow without cavitation problems.
  • the proportional pressure relief valves 22 and 28 and the 7/2 and 3/2-way valves 24 and 25 are directly controlled valves. A not inconsiderable share of the costs is caused by the solenoids used for the control. To ensure the necessary actuating forces for the valves, quite large and expensive solenoids are used. Therefore, in the context of the present invention, considerations were made to replace the direct control of the valves by a pilot control. The big advantage is the availability of inexpensive pilot valves.
  • the pressure relief valve 22 is preceded by a pressure relief pilot valve 44 and an inlet orifice 45.
  • a pressure relief pilot valve 48 and an inlet orifice 49 are connected upstream of the pressure relief valve 28.
  • the direction switch valve 24 is connected upstream of a direction switch pilot 51.
  • a fail-safe pilot valve 52 is connected upstream of the fail-safe valve 25.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 2 has the advantage that higher actuating forces can possibly act on the main valves, which increases safety during operation.
  • smaller solenoids can be used to control the pilot valves, which, due to their lower power consumption, do not put as much strain on the vehicle electrical system as the conventional used direct magnets.
  • FIG. 3 shows in an ellipse 42 that the pressure relief pilot valves 44 and 48 are connected in series, in contrast to the exemplary embodiment shown in FIG.
  • This has the advantage that a parallel oil flow through the inlet orifice 49 (FIG. 2), which represents a “leakage point” caused by the pilot circuit, can be eliminated in the pilot circuit.
  • a single pilot valve 61 is arranged in an ellipse 60, which switches off the two pilot valves 51 and 52 Figure 2 replaced.
  • the pilot valve 61 has three discrete switching positions. In the de-energized state, the two directional control valves 24 and 25 are not switched. With a medium current supply to the switching pilot valve 61, the pilot pressure overcomes the bias of a spring 65 on the fail-safe valve 25, so that the fail-safe valve 25 switches to its second position (not shown in FIG. 3). With this medium current supply, the resulting pressure force on the direction changeover valve 24 is not yet sufficient to overcome the greater preload of a spring 66. Accordingly, the direction changeover valve 24 remains unswitched, that is to say in the position shown in FIG. 3. When the switching pilot valve 61 is energized, the biasing force of the spring 66 is overcome by the higher pilot pressure, and the direction switching valve 24 switches to its second switching position (not shown in FIG. 3). The fail-safe valve 25 remains in its second position.
  • arrows 67 and dashed lines indicate that the tank pressure is not only attributed to the pressure reducing valve 41 and the directional control valves 24, 25, but also to the pressure limiting valves 22, 28.
  • An aluminum die-cast housing 70 is shown in section in FIG.
  • a blind hole 72 is recessed in the die-cast aluminum housing 70, in which a valve piston 73 is accommodated so that it can move back and forth.
  • the blind hole 72 is closed by means of a plug 74 which is held in the blind hole 72 by a holding plate 75.
  • a receiving space 76 is provided for a magnet (not shown).
  • the holding plate 75 and / or the plug 74 can also be formed by the magnet.
  • the plug 74 and the holding plate 75 can also be integrated in the magnet.
  • the valve piston 73 is pressed by the prestressing force of a helical compression spring 77 against a stop surface 78 which forms the bottom of the blind hole 72.
  • the die-cast aluminum housing 70 which is also referred to as the valve housing, four lamellae 81, 82, 83, 84 are recessed in the region of the valve piston 73, which run transverse to the longitudinal axis of the valve piston 73.
  • the lamella 81 is used for leakage feedback.
  • the lamella 82 forms a connecting channel to a pump (21 in FIGS. 1 to 4).
  • the lamella 83 forms an outflow channel, for example, to a pressure limiting valve (22, 28 in FIGS. 1 to 4).
  • the lamella 84 represents, for example, a connection channel to a further pilot valve.
  • the valve shown in FIG. 5 can be, for example, a pressure limiting pilot valve, as shown in FIGS. 2 to 4 and designated 22 and 28.
  • the valve piston 73 is acted upon by the pilot pressure via the lamella 81.
  • a vehicle interface is designated 90.
  • Electronic elements 91 of a roll stabilization control device according to the invention are attached directly to the vehicle interface.
  • Sensor elements 92 are attached directly to the electronic elements 91.
  • a connector plug 93 is connected directly to the electronic elements 91.
  • Channels and connections, in particular hydraulic connections 95, for the valves are accommodated in a first control plate 94, which is formed by a die-cast aluminum housing part in the labyrinth construction of the flow channels.
  • a second control plate 99 is separated from the first control plate 94 by an intermediate plate 98. Sliders and magnets 100 of the valves are accommodated in the second control plate 99.
  • a protective plate 104 which is also referred to as a protective trough, isolates the electronic elements, sensor elements and the control plates from the outside. This has the advantage that the respective components do not have to be encapsulated individually.
  • the protective trough 104 takes over the partitioning of the control elements to the outside and at the same time ensures that no oil gets into the environment.
  • the direct contact between the individual elements provides the advantage that a complex wiring harness with a large number of plug connections can be omitted. This not only reduces costs, but also significantly increases system security. LIST OF REFERENCES
  • Lamella connecting channel to the pump

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  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur aktiven Wankstabilisierung eines Fahrzeugs, mit mindestens einer wenigstens zwei Räder aufweisenden Achse, die mit einem Quer­ stabilisator versehen ist, der mit Hilfe einer Hydraulikeinrichtung betätigbar ist, die durch eine Druckversorgungseinheit, wie eine Pumpe über mindestens ein Druckbegrezungs­ventil mit einem vorgewählten Druckniveau beaufschlagbar ist. Um eine kostengünstig herstellbare Wankstabilisierungseinrichtung zu schaffen, ist das Druckbegrenzungsventil durch ein Druckbegrenzungsvorsteuerventil vorgesteuert.

Description

Wankstabilisierunqseinrichtunq
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur aktiven Wankstabilisierung eines Fahrzeugs, mit mindestens einer wenigstens zwei Räder aufweisenden Achse, die mit einem Querstabilisator versehen ist, der mit Hilfe einer Hydraulikeinrichtung betätigbar ist, die durch eine Druckversorgungseinheit, wie eine Pumpe, über mindestens ein Druckbegrenzungsventil mit einem vorgewählten Druckniveau beaufschlagbar ist.
Derartige Wankstabilisierungseinrichtungen werden auch als Anti-Wank-Systeme oder Wank-Stabilisierungssysteme bezeichnet. In herkömmlichen Anti-Wank-Systemen werden direkt gesteuerte Druckbegrenzungs- und Wegeventile eingesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur aktiven Wankstabilisierung eines Fahrzeugs, mit mindestens einer wenigstens zwei Räder aufweisenden Achse, die mit einem Querstabilisator versehen ist, der mit Hilfe einer Hydraulikeinrichtung betätigbar ist, die durch eine Druckversorgungseinheit, wie eine Pumpe, über mindestens ein Druckbegrenzungsventil mit einem vorgewählten Druckniveau beaufschlagbar ist, zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe ist bei einer Einrichtung zur aktiven Wankstabilisierung eines Fahrzeugs, mit mindestens einer wenigstens zwei Räder aufweisenden Achse, die mit einem Querstabilisator versehen ist, der mit Hilfe einer Hydraulikeinrichtung betätigbar ist, die durch eine Druckversorgungseinheit, wie eine Pumpe, über mindestens ein Druckbegrenzungsventil mit einem vorgewählten Druckniveau beaufschlagbar ist, dadurch gelöst, dass das mindestens eine Druckbegrenzungsventil durch ein Druckbegrenzungsvor- steuerventil vorgesteuert ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass die in herkömmlichen Anti-Wank-Systemen zur direkten Ansteuerung der Druckbegrenzungsventile verwendeten Magnetspulen einen nicht unerheblichen Kos- tenanteil verursachen. Demgegenüber liefert die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass auf dem Markt verfügbare, kostengünstige Vorsteuerventile verwendet werden können.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einer Einrichtung zur aktiven Wankstabilisierung eines Fahrzeugs, mit mindestens zwei wenigstens zwei Räder aufweisenden Achsen, die jeweils mit einem Querstabilisator versehen sind, wobei die Querstabilisatoren mit Hilfe von Hydraulikeinrichtungen betätigbar sind, die durch eine Druckversorgungseinheit, wie eine Pumpe, über Druckbegrenzungsventile mit unterschiedlichen Druckniveaus beaufschlagbar sind, dadurch gelöst, dass die den Hydraulikeinrichtungen zuge- ordneten Druckbegrenzungsventile durch mindestens zwei in Reihe geschaltete Druck- begrenzungsvorsteuerventile vorgesteuert sind. Die Reihenschaltung der Druckbegren- zungsvorsteuerventile liefert den Vorteil, dass eine ansonsten zusätzliche, vorsteuer- kreisbedingte Zulaufblende, entfallen kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wankstabilisierungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Richtungsumschaltventil, beispielsweise ein 7/2-Wegeventil, das zum richtungsabhängigen Umschalten der Hydraulikeinrichtungen dient, durch ein Rich- tungsumschaltvorsteuerventil vorgesteuert ist. Dadurch können die Herstellkosten weiter reduziert werden. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wankstabilisierungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Richtungsumschaltventil und einer der Hydraulikeinrichtungen ein Fail-Safe-Ventil geschaltet ist, das durch ein Fail-Safe-Vor- steuerventil vorgesteuert ist. Dadurch können die Herstellkosten weiter reduziert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wankstabilisierungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Richtungsumschaltventil, beispielsweise ein 7/2-We- geventil, das zum richtungsabhängigen Umschalten der Hydraulikeinrichtungen dient, und ein Fail-Safe-Ventil, das zwischen das Richtungsumschaltventil und eine der Hydraulikeinrichtungen geschaltet ist, durch ein einziges Schaltvorsteuerventil vorgesteuert sind. Der Vorteil liegt hier zum einen im Wegfallen einer zusätzlichen vorsteuerkreisbe- dingten Leckagestelle und zum anderen im Wegfallen eines zusätzlichen Vorsteuerventils.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wankstabilisierungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltvorsteuerventil drei Schaltstellungen aufweist, wobei im ersten Zustand des Schaltvorsteuerventils weder das Richtungsumschaltventil noch das Fail-Safe-Ventil geschaltet sind, wobei im zweiten Zustand des Schaltvorsteuerventils nur das Fail-Safe-Ventil geschaltet ist und wobei im dritten Zustand des Schaltvorsteuerventils sowohl das Fail-Safe-Ventil als auch das Richtungsumschaltventil ge- schaltet sind. Bei dem Richtungsumschaltventil und dem Fail-Safe-Ventil handelt es sich vorzugsweise um federvorgespannte Wegeventile mit zwei Schaltstellungen. Im ersten Zustand kann das Schaltvorsteuerventil unbestromt sein. Dann befinden sich sowohl das Richtungsumschaltventil als auch das Fail-Safe-Ventil in ihrer Ausgangsstellung, in der sie beispielsweise durch eine vorgespannte Feder gehalten werden, solange ein zur Be- tätigung der Wegeventile verwendeter Magnet unbestromt ist. Im zweiten Zustand wird das Schaltvorsteuerventil so mit mittlerer Stärke bestromt, dass durch den Vorsteuerdruck die Vorspannung der Feder des Fail-Safe-Ventils überwunden wird und das Fail- Safe-Ventil aus seiner Ausgangsstellung in seine zweite Stellung schaltet. Bei der mittleren Bestromung reicht die resultierende Druckkraft am Richtungsumschaltventil noch nicht aus, um dessen stärkere Vorspannung zu überwinden, so dass das Richtungsumschaltventil in seiner Ausgangsstellung verbleibt. Bei einer höheren Bestromung des Schaltvorsteuerventils und damit dem höheren Druck, wird auch das Richtungsumschaltventil aus seiner Ausgangsstellung in seine zweite Stellung geschaltet. Das Fail- Safe-Ventil bleibt in seiner zweiten Stellung.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wankstabilisierungseinrichtung ist durch ein Druckminderventil, welches das Vorsteuerdruckniveau von z. B. 5 bar einstellt, gekennzeichnet. Dieses Gesamtvorsteuerdruckventil wird parallel zu den Druckbegrenzungsventilen für die Aktoren betrieben. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wankstabilisierungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtvorsteuerdruckminderventil mit dem Druck aus einem Tank beaufschlagt wird, aus dem die Druckversorgungseinheit versorgt wird. Durch die gezielte Rückführung des Tankdrucks in den Federraum des Gesamtvorsteu- erdruckminderventils wird erreicht, dass der Vorsteuergesamtdruck um das Tankdruckniveau angehoben wird und somit ein Regeldifferenzdruck von zum Beispiel 5 bar zur Verfügung steht. Dadurch kann der Einfluss des Tankdruckniveaus auf den Vorsteuerkreis eliminiert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wankstabilisierungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbegrenzungsventile und/oder das Richtungsumschaltventil und/oder das Fail-Safe-Ventil mit dem Druck aus einem Tank beaufschlagt sind/ist, aus dem die Druckversorgungseinheit versorgt wird. Durch die gezielte Rückführung des Tankdrucks in den Federraum der Druckbegrenzungsventile, des Rich- tungsumschaltventils und/oder des Fail-Safe-Ventils wird erreicht, dass der Vorsteuergesamtdruck um das Tankdruckniveau angehoben werden und somit ein Regeldifferenzdruck von zum Beispiel 5 bar zur Verfügung steht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wankstabilisierungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass alle Ventile Ventilkolben umfassen, die in einem gegossenen Ventilblock, insbesondere aus Aluminiumdruckguss, geführt sind, in den Kanäle zum Zu- und/oder Abführen von Hydraulikmedium gegossen sind. Herkömmliche Ventile für den Fahrwerksbereich sind in der sogenannten Einsteckbauweise ausgeführt. Dabei ist der Ventilkolben in einer Ventilhülse geführt, die fest mit einem Magneten verbunden ist. Die Ventilhülse wiederum steckt in einem Ventilblock, gegenüber dem sie mit Hilfe von O-Ringen abgedichtet ist. Durch die Führung des Ventilkolbens direkt in dem Ventilblock können sowohl die Ventilhülse als auch die O-Ringe entfallen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wankstabilisierungseinrichtu "" x dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Ventile durch gegossene Kanäle mite.T.^n- der in Verbindung stehen. Das hat den Vorteil, dass eine aufwendige Nachbearbeitung des Ventilblocks entfallen kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wankstabilisierungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass Ventilschieberelemente, Steuerungselemente, Sensorelemente, Hydraulikelemente und/oder Elektronikelemente mehrerer Ventile in einer Einheit zusammengefasst und durch eine Schutzabdeckung, insbesondere eine Schutzwanne, zur Umgebung abgeschirmt sind. Die Schutzabdeckung liefert den Vorteil, dass ein aufwendiger und kosten intensiver Einzelschutz der Magnete und Sensoren ent- fallen kann. Die Schutzabdeckung übernimmt die Abschottung der Steuerungselemente nach außen und sorgt gleichzeitig dafür, dass kein Hydraulikmedium in die Umwelt gelangt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wankstabilisierungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Steuerungselemente, Sensorelemente, Hydraulikelemente und/oder Elektronikelemente elektrisch direkt miteinander verbunden sind. Durch das Wegfallen eines Kabelbaums mit seiner Vielzahl an Steckverbindungen werden nicht nur die Herstellkosten reduziert, sondern auch noch die Systemsicherheit deutlich erhöht. Eine steuerungsinterne Verkabelung ist dank direkter Kontaktierung von Magneten, Sensoren und dem Anschlussstecker mit der Elektronik nicht erforderlich. Die Sensoren, zum Beispiel Druck- und Wegaufnehmer, benötigen keine eigenständigen Gehäuse, Verstärker und Auswerteeinheiten.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
Figur 1 einen Hydraulikschaltplan einer herkömmlichen Wankstabilisierungseinrichtung; Figur 2 einen Hydraulikschaltplan einer erfindungsgemäßen Wankstabilisierungseinrichtung mit vorgesteuerten Ventilen;
Figur 3 einen Hydraulikschaltplan einer erfindungsgemäßen Wankstabilisierungseinrichtung mit zwei in Reihe geschalteten Druckbegrenzungsvorsteuer- ventilen;
Figur 4 einen Hydraulikschaltplan einer erfindungsgemäßen Wankstabilisierungseinrichtung mit einer gezielten Tankdruckrückführung;
Figur 5 einen Längsschnitt durch einen Ventilblock mit einem darin geführten Ventilkolben und Figur 6 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wankstabilisie- rungssteuereinrichtung im Schnitt.
In Figur 1 ist der Ist-Zustand eines serienmäßigen Systems dargestellt. Druckversorgungseinheit ist eine sauggedrosselte Radialkolbenpumpe 21 , die über eine Kaskaden- Schaltung mittels zweier Proportionaldruckbegrenzungsventile 22 und 28, die als Druck- differenzventile geschaltet sind, zwei verschiedene Druckniveaus bereitstellt. Die Druckniveaus werden durch Drucksensoren 23 und 27 überwacht. Diese Druckbereiche sind jeweils für einen Schwenkmotor am Stabilisator an der Vorderachse mit 35 für die rechte Seite und 34 für die linke Seite bezeichnet, für einen Schwenkmotor am Stabilisator an der Hinterachse entsprechend mit 33 und 32. Der Druck an der Hinterachse muss immer niedriger sein als der Druck an der Vorderachse. Diese zwei Druckniveaus werden mittels eines 7/2-Wegeventils 24, das auch als Richtungsumschaltventil bezeichnet wird, bei Kurvenfahrten richtungsabhängig rechts oder links umgeschaltet, so dass sich jeweils im Gleichlauf entweder der Druck in den Schwenkmotoren auf der rechten oder auf der linken Fahrzeugseite erhöht beziehungsweise absenkt. Der Betrieb des Richtungsumschaltventils 24 wird mit Hilfe eines Schaltstellungserkennungssensors 26 überwacht. Zusätzlich ist im Vorderachshydraulikstrang ein Fail-Safe-Ventil 25 angeordnet, das dazu dient, im Fail-Safe-Fall bei einem Klemmen eines Ventils beziehungsweise bei Stromausfall den Schwenkmotor 37 der Vorderachse zu blockieren und den Schwenkmotor 36 der Hinterachse drucklos zu schalten. Zusätzlich sind noch zwei Nachsaugventile 29 und 30 angebracht, die jeweils den Druckbereich 35 und 34 des Schwenkmotors 37 an der Vorderachse mit der Tankleitung und dem Tank 31 verbinden können in der Art, dass ein gedrosseltes Freischaukeln des Schwenkmotors 37 über die Leckagestellen im Schwenkmotor selbst durch Nachsaugen des Volumenstroms ohne Kavitationsprobleme erfolgen kann.
Bei den Proportionaldruckbegrenzungsventilen 22 und 28 und den 7/2 und 3/2-Wege- ventilen 24 und 25 handelt es sich um direkt gesteuerte Ventile. Ein nicht unerheblicher Kostenanteil wird durch die zur Steuerung verwendeten Magnetspulen verursacht. Um die notwendigen Stellkräfte für die Ventile sicherzustellen, werden recht große und teu- ere Magnetspulen eingesetzt. Deshalb wurden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Überlegungen angestellt, die Direktsteuerung der Ventile durch eine Vorsteuerung zu ersetzen. Der große Vorteil liegt in der Verfügbarkeit kostengünstiger Vorsteuerventile.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wurden die Direktmagnete durch Vorsteuerventile 42 ersetzt. Darüber hinaus wurde der Pumpe 21 ein Druckminderventil 41 zur Bereitstellung des Vorsteuergesamtdrucks nachgeschaltet. Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Hydraulikschaltpläne ähneln sich. Zur Bezeichnung gleicher Teile wurden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figur 1 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungen eingegangen.
In Figur 2 sind dem Druckbegrenzungsventil 22 ein Druckbegrenzungsvorsteuerventil 44 und eine Zulaufblende 45 vorgeschaltet. Dem Druckbegrenzungsventil 28 sind ein Druckbegrenzungsvorsteuerventil 48 und eine Zulaufblende 49 vorgeschaltet. Dem Richtungsumschaltventil 24 ist ein Richtungsumschaltvorsteuerven.il 51 vorgeschaltet. Dem Fail-Safe-Ventil 25 ist ein Fail-Safe-Vorsteuerventil 52 vorgeschaltet. Neben der Verfügbarkeit kostengünstiger Vorsteuerventile bietet das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel den Vorteil, dass an den Hauptventilen gegebenenfalls höhere Stellkräfte wirken könnnen, was die Sicherheit im Betrieb erhöht. Außerdem können zur Ansteue- rung der Vorsteuerventile kleinere Magnete verwendet werden, die aufgrund einer geringeren Stromaufnahme das Bordnetz nicht so stark belasten wie die herkömmlich ver- wendeten Direktmagneten. Allerdings wurde bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen an der in Figur 2 dargestellten Wankstabilisierungseinrichtung eine erhöhte Systemleckage festgestellt, die sich nachteilig auf den Gesamtwirkungsgrad und/oder die Dynamik des Systems auswirkt. Darüber hinaus kann derTank- druck, der bei tiefen Temperaturen bis zu 15 bar betragen kann, die Funktion des Vorsteuerkreises erheblich beeinflussen. Diese Probleme wurden durch die in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele beseitigt.
In Figur 3 sieht man in einer Ellipse 42, dass die Druckbegrenzungsvorsteuerventile 44 und 48 im Unterschied zu dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel in Reihe geschaltet sind. Das hat den Vorteil, dass im Vorsteuerkreis ein paralleler Ölstrom über die Zulaufblende 49 (Figur 2), die eine vorsteuerkreisbedingte „Leckagestelle" darstellt, entfallen kann. In einer Ellipse 60 ist ein einziges Schaltvorsteuerventil 61 angeordnet, das die beiden Vorsteuerventile 51 und 52 aus Figur 2 ersetzt.
Das Vorsteuerventil 61 hat drei diskrete Schaltstellungen. Im unbestromten Zustand sind die beiden Wegeventile 24 und 25 nicht geschaltet. Bei einer mittleren Bestromung des Schaltvorsteuerventils 61 ist durch den Vorsteuerdruck die Vorspannung einer Feder 65 an dem Fail-Safe-Ventil 25 überwunden, so dass das Fail-Safe-Ventil 25 in seine zweite (in Figur 3 nicht dargestellte) Stellung schaltet. Bei dieser mittleren Bestromung reicht die resultierende Druckkraft an dem Richtungsumschaltventil 24 noch nicht aus, um die stärkere Vorspannung einer Feder 66 zu überwinden. Demzufolge bleibt das Richtungsumschaltventil 24 ungeschaltet, also in der in Figur 3 dargestellten Stellung. Bei einer höheren Bestromung des Schaltvorsteuerventils 61 wird durch den höheren Vorsteuer- druck die Vorspannkraft der Feder 66 überwunden, und das Richtungsumschaltventil 24 schaltet in seine zweite (in Figur 3 nicht dargestellte) Schaltstellung. Das Fail-Safe-Ventil 25 bleibt dabei in seiner zweiten Stellung.
In Figur 3 ist außerdem durch Pfeile 63 und gestrichelte Linien angedeutet, dass der Tankdruck in die Federräume des Druckminderventils 41 und der Wegeventile 24, 25 zurückgeführt ist. Die Rückführung des Tankdrucks in den Federraum des Druckminder- ventils 41 stellt sicher, dass der Vorsteuergesamtdruck immer um das Druckniveau des Tankdrucks angehoben wird und somit ein Regeldifferenzdruck, von zum Beispiel 5 bar, zur Verfügung steht. Gleiches gilt für die beiden Wegeventile 24, 25.
In Figur 4 ist durch Pfeile 67 und gestrichelte Linien angedeutet, dass der Tankdruck nicht nur auf das Druckminderventil 41 und die Wegeventile 24, 25, sondern auch auf die Druckbegrenzungsventile 22, 28 zurückgeführt wird.
In Figur 5 ist ein Aluminiumdruckgussgehäuse 70 im Schnitt dargestellt. In dem Alumini- umdruckgussgehäuse 70 ist ein Sackloch 72 ausgespart, in welchem ein Ventilkolben 73 hin und her bewegbar aufgenommen ist. Das Sackloch 72 ist mit Hilfe eines Stopfens 74 verschlossen, der durch ein Halteblech 75 in dem Sackloch 72 gehalten ist. Auf der dem Ventilkolben 73 abgewandten Seite des Halteblechs 75 ist ein Aufnahmeraum 76 für einen (nicht dargestellten) Magneten vorgesehen. Das Halteblech 75 und/oder der Stop- fen 74 können auch von dem Magneten gebildet werden. Der Stopfen 74 und das Halteblech 75 können weiterhin in den Magneten integriert sein. Der Ventilkolben 73 wird durch die Vorspannkraft einer Schraubendruckfeder 77 gegen eine Anschlagfläche 78 gedrückt, die den Boden des Sacklochs 72 bildet.
In dem Aluminiumdruckgussgehäuse 70, das auch als Ventilgehäuse bezeichnet wird, sind im Bereich des Ventilkolbens 73 vier Lamellen 81 , 82, 83, 84 ausgespart, die quer zur Längsachse des Ventilkolbens 73 verlaufen. Die Lamelle 81 dient zur Leckagerückführung. Die Lamelle 82 bildet einen Verbindungskanal zu einer Pumpe (21 in den Figuren 1 bis 4). Die Lamelle 83 bildet einen Abströmkanal zum Beispiel zu einem Druckbe- grenzungsventil (22, 28 in den Figuren 1 bis 4). Die Lamelle 84 stellt zum Beispiel einen Verbindungskanal zu einem weiteren Vorsteuerventil dar.
Bei dem in Figur 5 dargestellten Ventil kann es sich zum Beispiel um ein Druckbegren- zungsvorsteuerventil handeln, wie es in den Figuren 2 bis 4 dargestellt und mit 22 und 28 bezeichnet ist. Über die Lamelle 81 wird der Ventilkolben 73 mit dem Vorsteuerdruck beaufschlagt. In der in Figur 5 dargestellten Stellung des Ventilkolbens 73 gelangt das mit dem Vorsteuerdruck beaufschlagte Hydraulikmedium über die Lamelle 82 und eine Kerbe 86, die an dem Ventilkolben 73 ausgebildet ist, in die Abströmlamelle 83, die mit einem der Druckbegrenzungsventile (22, 28 in den Figuren 2 bis 4) in Verbindung steht. Wenn der Vorsteuerdruck in der Lamelle 81 die Vorspannkraft der Feder 77 überwindet, oder wenn der Ventilkolben 73 mit Hilfe eines Magneten von der Anschlagfläche 78 weg bewegt wird, dann wird die Verbindung zwischen den Lamellen 82 und 83 unterbrochen. Die in Figur 5 dargestellte, sogenannte Labyrinthlösung der Strömungskanäle liefert den Vorteil, dass der Ventilkolben 73 direkt in dem Ventilblock 70 läuft. Mehrere Ventile sind durch gegossene Kanäle miteinander verbunden.
In Figur 6 ist eine Fahrzeuggrenzfläche mit 90 bezeichnet. Unmittelbar an der Fahrzeuggrenzfläche sind Elektronikelemente 91 einer erfindungsgemäßen Wankstabilisierungs- steuereinrichtung angebracht. An den Elektronikelementen 91 sind Sensorikelemente 92 direkt angebracht. Ein Anschlussstecker 93 ist direkt mit den Elektronikelementen 91 verbunden. In einer ersten Steuerplatte 94, die in Labyrinthbauweise der Strömungskanäle von einem Aluminiumdruckgussgehäuseteil gebildet wird, sind Kanäle und Anschlüsse, insbesondere Hydraulikanschlüsse 95, für die Ventile untergebracht. Durch ein Zwischenblech 98 ist eine zweite Steuerplatte 99 von der ersten Steuerplatte 94 getrennt. In der zweiten Steuerplatte 99 sind Schieber und Magnete 100 der Ventile unter- gebracht. Durch ein Schutzblech 104, das auch als Schutzwanne bezeichnet wird, sind die Elektronikelemente, Sensorikelemente und die Steuerplatten nach außen hin abgeschottet. Das liefert den Vorteil, dass die jeweiligen Komponenten nicht einzeln gekapselt werden müssen. Die Schutzwanne 104 übernimmt die Abschottung der Steuerungselemente nach außen und sorgt gleichzeitig dafür, dass kein Öl in die Umwelt ge- langt. Die direkte Kontaktierung der einzelnen Elemente untereinander liefert den Vorteil, dass ein aufwendiger Kabelbaum mit einer Vielzahl an Steckverbindungen entfallen kann. Dadurch werden nicht nur die Kosten reduziert, sondern auch die Systemsicherheit deutlich erhöht. Bezuqszeichenliste
21. Sauggedrosselte Radialkolbenpumpe 22. Proportionaldruckbegrenzungsventil 23. Drucksensor 24.7/2-Wegeventil 25. Fail-Safe-Ventil 26. Schaltstellungserkennungssensor 27. Drucksensor
28. Proportionaldruckbegrenzungsventil
29. Nachsaugventil
30. Nachsaugventil
31. Tank 32. Druckbereich linke Seite HA - Schwenkmotor
33. Druckbereich rechte Seite HA - Schwenkmotor
34. Druckbereich linke Seite VA - Schwenkmotor
35. Druckbereich rechte Seite VA - Schwenkmotor
36. Schwenkmotor Hinterachse 37. Schwenkmotor Vorderachse
38.- 39.- 40.-
41. Druckminderventil für Vorsteuergesamtdruck 42. Vorsteuerventile 43.-
44. Vorsteuerventil für 22
45. Zulaufblende für 44 46.- 47.-
48. Vorsteuerventil für 28 49. Zulaufblende für 48 50.-
51. Vorsteuerventil für 24
52. Vorsteuerventil für 25 53.-
54.- 55.- 56.- 57.- 58.- 59.-
60. Ellipse
61. ein einziges Vorsteuerventil (statt 51 und 52) für 24 und 25 62.- 63. Tankdruckrückführung für 41 , 24, 25
64. -
65. Feder
66. Feder
67. Tankdruckrückführung für 22, 28, 24, 25, 41 68.-
69.-
70. Alu-Druckgussgehäuse
71-
72. Sackloch 73. Ventilkolben
74. Stopfen
75. Halteblech
76. Platz für Magnet (kann auch 74, 75 ersetzen)
77. Schraubendruckfeder 78. Anschlagfläche
79.- 80.-
81. Lamelle => Vorsteuerdruckrückführung
82. Lamelle => Verbindungskanal zur Pumpe
83. Lamelle => Abströmkanal zu Druckbegrenzungsventil 84. Lamelle => Verbindungskanal zu weiterem Vorsteuerventil 85.- 86. Kerbe 87.- 88.- 89.-
90. Fahrzeuggrenzfläche
91. Elektronik 92. Sensorik
93. Anschlussstecker mit direkter Kontaktierung 94. erste Steuerplatte
95. Hydraulikanschlüsse
96. -
97.-
98. Zwischenblech 99. zweite Steuerplatte
100. Magnet
101. -
102. -
103. - 104. Schutzblech

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur aktiven Wankstabilisierung eines Fahrzeugs, mit mindestens einer wenigstens zwei Räder aufweisenden Achse, die mit einem Querstabilisator versehen ist, der mit Hilfe einer Hydraulikeinrichtung (36,37) betätigbar ist, die durch eine Druckversorgungseinheit (21), wie eine Pumpe, über mindestens ein Druckbegrenzungsventil (22,28) mit einem vorgewählten Druckniveau (32,33;34,35) beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (22,28) durch ein Druckbegrenzungsvorsteuerventil (44,48) vorgesteuert ist.
2. Einrichtung zur aktiven Wankstabilisierung eines Fahrzeugs, mit mindestens zwei wenigstens zwei Räder aufweisenden Achsen, die jeweils mit einem Querstabilisator versehen sind, wobei die Querstabilisatoren mit Hilfe von Hydraulikeinrichtungen (36,37) betätigbar sind, die durch eine Druckversorgungseinheit (21), wie eine Pumpe, über Druckbegrenzungsventile (22,28) mit unterschiedlichen Druckniveaus (32,33;34,35) beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die den Hydraulikeinrichtungen (36,37) zugeordneten Druckbegrenzungsventile (22,28) durch mindestens zwei in Reihe geschaltete Druckbegrenzungsvorsteuerventile (44,48) vor- gesteuert sind.
3. Wankstabilisierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Richtungsumschaltventil (24), beispielsweise ein 7/2- Wegeventil, das zum richtungsabhängigen Umschalten der Hydraulikeinrichtungen (36,37) dient, durch ein Richtungsumschaltvorsteuervent.il (51) vorgesteuert ist.
4. Wankstabilisierungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Richtungsumschaltventil (24) und einer der Hydraulikeinrichtungen (37) ein Fail-Safe-Ventil (25) geschaltet ist, das durch ein Fail-Safe-Vorsteuerventil (52) vorgesteuert ist.
5. Wankstabilisierungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Richtungsumschaltventil (24), beispielsweise ein 7/2-Wegeventil, das zum richtungsabhängigen Umschalten der Hydraulikeinrichtungen (36,37) dient, und ein Fail- Safe-Ventil (25), das zwischen dem Richtungsumschaltventil (24) und einer der Hyd- raulikeinrichtungen (37) geschaltet ist, durch ein einziges Schaltvorsteuerventil (61) vorgesteuert sind.
6. Wankstabilisierungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltvorsteuerventil (61) drei Schaltstellungen aufweist, wobei im ersten Zustand des Schaltvorsteuerventils (61 ) weder das Richtungsumschaltventil (24) noch das Fail-Safe-Ventil (25) geschaltet sind, wobei im zweiten Zustand des Schaltvorsteuerventils (61) nur das Fail-Safe-Ventil (25) geschaltet ist, wobei im dritten Zustand des Schaltvorsteuerventils (61) sowohl das Fail-Safe-Ventil (25) als auch das Richtungsumschaltventil (24) geschaltet sind.
7. Wankstabilisierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gesamtvorsteuerdruckminderventil (41), das zwischen der Druckversorgungseinheit (21) dem Druckbegrenzungsvorsteuerventil (44) und parallel zum Druckbegrenzungsventil (22) geschaltet ist.
8. Wankstabilisierungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtvorsteuerdruckmindervent.il (41) mit dem Druck aus einem Tank (31) beaufschlagt ist, aus dem die Druckversorgungseinheit (21) versorgt wird.
9. Wankstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbegrenzungsventile (22,28) und/oder das Richtungsumschaltventil (24) und/oder das Fail-Safe-Ventil (25) mit dem Druck aus einem Tank (31) beaufschlagt sind/ist, aus dem die Druckversorgungseinheit (21) versorgt wird.
10. Wankstabilisierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Ventilkolben (73) umfassen, die in einem gegossenen Ventilblock (70), insbesondere aus Aluminiumdruckguss, geführt sind, in den Kanäle (81 ,82,83) zum Zu- und/oder Abführen von Hydraulikmedium gegossen sind.
11. Wankstabilisierungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Ventile durch gegossene Kanäle (83,84) miteinander in Verbindung stehen.
12. Wankstabilisierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schieberelemente, Steuerungselemente, Sensorelemente, Hydraulikelemente und/oder Elektronikelemente mehrerer Ventile in einer Einheit zu- sammengefasst sind.
13. Wankstabilisierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit durch eine Schutzabdeckung (104), insbesondere eine Schutzwanne, zur Umgebung abgeschirmt ist.
14. Wankstabilisierungseinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Steuerungselemente, Sensorelemente, Hydraulikelemente und/oder Elektronikelemente elektrisch direkt miteinander verbunden sind.
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