Fahrwerkstabilisierungssystem

Die Erfindung betrifft ein aktives Fahrwerkstabilisierungssystem.

Im Stand der Technik sind aktive Fahrwerkstabilisierungssysteme offenbart, bei denen einer Fahrzeugachse, vorzugsweise jeder Fahrzeugachse, ein Aktuator mit zwei Arbeitskammern zugeordnet ist. Die Druckbeaufschlagung der

Arbeitskammern des Aktuators wird häufig mit Hilfe eines Wegeventils gesteuert.

Alternativ sind auch Systemausführungen bekannt, bei denen jeder

Arbeitskammer des Aktuators ein Druckminderventil oder ein

Druckbegrenzungsventil zugeordnet ist, wobei die Drucksteuerung der Aktuatoren mittels dieser Ventile erfolgt.

Ferner gibt es bereits aktive Fahrwerkstabilisierungssysteme, bei denen die

Arbeitskammern des Hinterachsaktuators im Vergleich zu den Arbeitskammern des Vorderachsaktuators mit einem abgesenkten Druckniveau beaufschlagt werden, um ein untersteuerndes Fahrverhalten des Fahrzeugs sicherzustellen, was sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

Dieses untersteuernde Fahrverhalten wird in der DE 102 56 682 A1 dadurch erreicht, daß ein hydraulisches Stabilisierungssystem, insbesondere für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, als hydraulisches Zwei-Kreis-System ausgeführt ist, wobei jeder Kreis zwei in Reihe hintereinandergeschaltete Proportionaldruck- begrenzungsventile aufweist, und wobei ein Druckabgriff für die Arbeitskammern des Hinterachsaktuators jeweils zwischen den Proportionaldruckbegrenzungs- ventilen erfolgt. Durch diese Schaltung ist ausgeschlossen, daß ein Druckniveau in den Arbeitskammern des Hinterachsaktuators ein Druckniveau in den Arbeitskammern des Vorderachsaktuators übersteigt. Ein Problem dieser Schaltung liegt darin, daß eine Ansteuerung der nachgeschalteten Druckbegrenzungsventile zur Einstellung der Druckverhältnisse im Hinterachsaktuator den Druck im Rücklauf des jeweils vorgeschalteten Druckbegrenzungsventils verändert. Diese Druckänderung stromabwärts der vorgeschalteten Druckbegrenzungsventile führt auch zu Druckänderungen stromaufwärts dieser Ventile und damit zu unerwünschten Druckänderungen im Vorderachsaktuator. Um dies zu verhindern, muß über die Ventilbestromung eine aktive Nachregelung der vorgeschalteten Druckbegrenzungsventile vorgenommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines aktiven Fahrwerkstabilisierungssystems, bei dem mit geringem Aufwand ein untersteuerndes Fahrverhalten sichergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein aktives Fahrwerkstabilisierungssystem mit einem Druckregelkreis, einem Vorderachsaktuator, der zwei Arbeitskammern umfaßt, und einem Hinterachsaktuator, der zwei Arbeitskammern umfaßt, wobei die beiden Arbeitskammern des Vorderachsaktuators jeweils durch eine ein Druckminderventil aufweisende Versorgungsleitung an den Druckregelkreis angeschlossen sind und wobei die beiden Arbeitskammern des Hinterachs- aktuators jeweils zwischen dem Vorderachsaktuator und den Druckminderventilen an eine zugeordnete Versorgungsleitung angeschlossen sind. Dadurch ist mit einfachen Mitteln sichergestellt, daß der Druck in einander zugeordneten Arbeitskammern des Vorderachs- und Hinterachsaktuators identisch ist und somit das Druckniveau des Hinterachsaktuators das Druckniveau des Vorderachsaktuators nicht übersteigt.

Um das Druckniveau des Hinterachsaktuators gegenüber dem Vorderachsaktuator absenken zu können, sind die beiden Arbeitskammern des Hinterachsaktuators in einer besonders bevorzugten Ausführungsform durch zwei Hinterachsleitungen an die Versorgungsleitungen angeschlossen, wobei in jeder Hinterachsleitung ein Druckminderventil vorgesehen ist. Ausgehend vom Druckniveau des Vorderachsaktuators kann durch diese beiden zusätzlichen Druckminderventile ein beliebig verringerbares Druckniveau für den Hinterachsaktuator eingestellt werden, so daß ein untersteuerndes Fahrverhalten gewährleistet ist.

Über die beiden Druckminderventile in den Versorgungsleitungen wird eine Druckdifferenz zwischen einem stromaufwärts anliegenden, konstanten Druck des Druckregelkreises und einem stromabwärts gewünschten Druck im

Vorderachsaktuator eingestellt. Bei einer Ansteuerung der Druckminderventile in den Hinterachsleitungen zum Einstellen eines Drucks im Hinterachsaktuator kommt es zu unerwünschten Druckänderungen stromabwärts der Druckminderventile der Versorgungsleitungen und damit zu kurzzeitigen Störungen im Druckniveau des Vorderachsaktuators. Diese Störungen sind jedoch nur von kurzer Dauer, da die Druckminderventile in den Versorgungsleitungen den gewünschten Druck sehr rasch wieder einstellen. Ausgehend vom konstanten Druck des Druckregelkreises stromaufwärts der Druckminderventile und der voreingestellten Druckdifferenz zur Erreichung des gewünschten Druckniveaus am Vorderachsaktuator erfolgt diese Druckanpassung automatisch, so daß die Bestromung der Druckminderventile in den Versorgungsleitungen nicht geändert werden muß. Im Unterschied zum Stand der Technik ist folglich keine aktive Nachregelung der dem Vorderachsaktuator zugeordneten Ventile erforderlich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und deren Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigt:

- Figur 1 einen vereinfachten hydraulischen Schaltplan für ein erfindungsgemäßes aktives Fahrwerkstabilisierungssystem; und

- Figur 2 einen detaillierten hydraulischen Schaltplan für das aktive Fahrwerk- Stabilisierungssystem gemäß Figur 1.

Die Figur 1 zeigt einen vereinfachten hydraulischen Schaltplan eines aktiven Fahrwerkstabilisierungssystems 10 mit einem Druckregelkreis 12, einem Vorderachsaktuator 14, der zwei Arbeitskammern 16, 18 umfaßt, und einem Hinterachsaktuator 20, der zwei Arbeitskammern 22, 24 umfaßt. Die beiden Arbeitskammern 16, 18 des Vorderachsaktuators 14 sind durch jeweils eine Versorgungsleitung 26, 28 an den Druckregelkreis 12 angeschlossen, wobei jede Versorgungsleitung 26, 28 ein Druckminderventil 30, 32 aufweist. Die beiden Arbeitskammern 22, 24 des Hinterachsaktuators 20 sind jeweils zwischen dem Vorderachsaktuator 14 und den Druckminderventilen 30, 32 an eine zugeordnete Versorgungsleitung 26, 28 angeschlossen. Der Anschluß der beiden Arbeitskammern 22, 24 des Hinterachsaktuators 20 an die Versorgungsleitungen 26, 28 erfolgt dabei durch zwei Hinterachsleitungen 34, 36. Gemäß Figur 1 ist die Zuordnung der Arbeitskammern 16, 18, 22, 24 über die Versorgungsleitungen 26, 28 und die Hinterachsleitungen 34, 36 so ausgeführt, daß die linke Arbeitskammer 22 des Hinterachsaktuators 20 mit der linken Arbeitskammer 16 des Vorderachsaktuators 14 und die rechte Arbeitskammer 24 des Hinterachsaktuators 20 mit der rechten Arbeitskammer 18 des Vorderachsaktuators 14 gekoppelt ist.

Außerdem ist in jeder Hinterachsleitung 34, 36 jeweils ein Druckminderventil 38, 40 vorgesehen, welches den Druck in der jeweiligen Arbeitskammer 22, 24 des Hinterachsaktuators 20 gegenüber dem Druck in der jeweils zugeordneten Arbeitskammer 16, 18 des Vorderachsaktuators 14 verringern kann.

Das aktive Fahrwerkstabilisierungssystem 10 gemäß Figur 1 umfaßt ferner ein Ausfallsicherheitsventil 42, das zwischen dem Vorderachsaktuator 14 und den Anschlußstellen 44, 46 der Arbeitskammern 22, 24 des Hinterachsaktuators 20 für die Versorgungsleitungen 26, 28 vorgesehen ist. Bei einem Systemfehler oder Ausfall des aktiven Fahrwerkstabilisierungssystems 10 nimmt das Ausfallsicherheitsventil 42 seine in Figur 1 gezeigte Grundstellung ein, in der die Ventilanschlüsse gedrosselt miteinander verbunden sind, so daß an einer Vorderachse eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) im wesentlichen eine passive Fahrwerkstabilisierung stattfindet. Bei normaler Funktion des aktiven Fahrwerkstabilisierungssystems 10 wird das Ausfallsicherheitsventil 42 in eine Öffnungsstellung geschaltet, in der es einen Fluidfluß in den Versorgungsleitungen 26, 28 nicht behindert. Auf die genaue Funktion des Ausfallsicherheitsventils 42 wird weiter unten bei der Beschreibung des detaillierten Schaltplans nach Figur 2 eingegangen.

In der Systemausführung gemäß Figur 1 umfaßt der bereits erwähnte

Druckregelkreis 12 eine Pumpe 48, ein Fluidreservoir 50 und ein Druckbegrenzungsventil 52. Der Druckregelkreis 12 begrenzt damit den von der Pumpe 48 zur Verfügung gestellten Systemdruck auf einen konstanten, vorbestimmbaren Maximalwert P₁.

Um in den Arbeitskammern 16, 18 des Vorderachsaktuators 14 einen gewünschten, gegenüber P₁ abgeminderten Druck zu erhalten, wird in den Druckminderventilen 30, 32 der Versorgungsleitungen 26, 28 jeweils eine Druckdifferenz eingestellt. Dabei werden die Drücke in den Arbeitskammern 16, 18 zur aktiven Fahrwerkstabilisierung an der Vorderachse so gesteuert, daß sich der Vorderachsaktuator 14 verlängert oder verkürzt, wodurch ein der Vorderachse zugeordneter Stabilisator tordiert wird. Um beispielsweise den Vorderachsaktuator 14 zu verkürzen, wird in der linken Arbeitskammer 16 ein Druck P₂ eingestellt, wohingegen die rechte Arbeitskammer 18 im Vergleich zum Druck P₂ mit einem deutlich niedrigeren Druck beaufschlagt oder sogar drucklos geschaltet wird. Folglich ist am Druckminderventil 30 ein Differenzdruck P₁-P₂ und am Druckminderventil 32 ein Differenzdruck Pi eingestellt, wobei die rechte Arbeitskammer 18 des Vorderachsaktuators 14 dann über das Druckminderventil 32 mit dem Fluidreservoir 50 verbunden und somit im wesentlichen drucklos ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der vereinfachten Darstellung gemäß Figur 1 nicht alle Schaltungs- und Ventildetails zu erkennen, weshalb an dieser Stelle ergänzend auf den genaueren Schaltungsplan gemäß Figur 2 sowie die zugehörige Beschreibung hingewiesen wird. Da die rechte Arbeitskammer 18 des Vorderachsaktuators 14 im oben ausgeführten Beispiel mit dem Fluidreservoir 50 verbunden ist, ist auch die rechte Arbeitskammer 24 des Hinterachsaktuators 20 im wesentlichen drucklos, unabhängig von der genauen Schaltstellung des Druckminderventils 40. Falls der Hinterachsaktuator 20 aktiv zur Fahrwerkstabilisierung beitragen soll, wird die linke Arbeitskammer 22 des Hinterachsaktuators 20 mit einem gewünschten Druck beaufschlagt, der zwischen 0 und P₂ liegen kann und über eine am Druckminderventil 38 einstellbare Druckdifferenz gesteuert wird. Durch Öffnen oder Schließen des Druckminderventils 38 zur Einstellung des gewünschten Drucks in der Arbeitskammer 22 ändert sich zwangsläufig der Druck in der Versorgungsleitung 26 der linken Arbeitskammer 16 des Vorderachsaktuators 14, was im allgemeinen unerwünscht ist. Durch die im Druckminderventil 30 eingestellte Druckdifferenz PrP₂ und den konstanten Druck P₁ im Druckregelkreis steuert das Druckminderventil 30 jedoch automatisch den stromabwärts des Druckminderventils 30 herrschenden Druck sehr schnell nach, bis der gewünschte, voreingestellte Druck P₂ wieder erreicht ist. Die Bestromung der einzelnen Druckminderventile 30, 32, 38, 40, insbesondere des Druckminderventils 30 muß für diese Nachsteuerung nicht verändert werden. Die auftretende Störung am Vorderachsaktuator 14 ist aufgrund der schnellen Reaktion der Druckminderventile 30, 32 und des vergleichsweise großen Volumens der Arbeitskammern 16, 18 weitgehend vernachlässigbar. Die beschriebene Funktionsweise gilt analog für eine Stabilisierung in entgegengesetzter Richtung, bei der sich die Aktuatoren 14, 20 verlängern.

Das vereinfachte hydraulische Schaltbild des aktiven Fahrwerkstabilisierungs- Systems 10 ist in Figur 2 detailliert dargestellt. Dabei fällt zunächst auf, daß alle Druckminderventile 30, 32, 38, 40 jeweils durch ein Pilotventil 54 vorgesteuert sind. Durch die elektromagnetische Ansteuerung der Pilotventile 54 können sich die Druckminderventile 30, 32, 38, 40 stufenlos zwischen zwei Ventilendstellungen bewegen. In der einen Ventilendstellung sind die jeweils zugeordneten Arbeitskammern 16, 18, 22, 24 mit dem Fluidreservoir 50 verbunden, und in der anderen Ventilendstellung sind die Druckminderventile 30, 32 mit einer Druckleitung des Druckregelkreises 12 bzw. die Druckminderventile 38, 40 mit den Versorgungsleitungen 26, 28 stromab der Druckminderventile 30, 32 verbunden. Somit ist in der gezeigten Ausführungsform jedes Druckminderventil 30, 32, 38, 40 ein durch ein elektromagnetisch betätigtes Pilotventil 54 vorgesteuertes Proportionaldruckminderventil.

Neben den Druckminderventilen 30, 32, 38, 40 ist in den Figuren 1 und 2 auch das Druckbegrenzungsventil 52 im Druckregelkreis 12 als Proportionaldruckbegrenzungsventil ausgebildet, das durch ein Pilotventil 54 vorgesteuert wird.

Zur Vorsteuerung des Ausfallsicherheitsventils 42 sind zwei Pilotventile 54, 56 vorgesehen, wobei das Pilotventil 54 in einer Grundstellung geöffnet und das Pilotventil 56 in einer Grundstellung gesperrt ist. In der detaillierten Darstellung gemäß Figur 2 wird klar, daß die Arbeitskammern 22, 24 des Hinterachsaktuators 20 in der Ausfallsicherheitsstellung des Ausfallsicherheitsventils 42 über eine Drossel 58 verbunden sind, die einen relativ großen Durchfluß ermöglicht. In dieser „Schwimmstellung" des Ausfallsicherheitsventils 42 weist das aktive Fahrwerkstabilisierungssystem 10 an der Hinterachse keinerlei Stabilisierungswirkung auf. Im Gegensatz dazu sind den Arbeitskammern 16, 18 des Vorderachsaktuators 14 stark dämpfende Drosseln 60 zugeordnet, die den Vorderachsaktuator 14 nahezu blockieren, so daß sich an der Vorderachse die Wirkung einer passiven Fahrwerkstabilisierung einstellt. Folglich ist auch bei einem Systemausfall oder Systemfehler ein vorteilhaftes untersteuerndes Fahrverhalten gewährleistet. Da die Drosseln 60 jedoch einen geringen Durchfluß erlauben, kann ein der Vorderachse zugeordneter Stabilisator eine Rückfederbewegung in seine untordierte Ausgangslage durchführen, wodurch eine für das Fahrverhalten vorteilhafte, allmähliche Mittenzentrierung des Vorderachsaktuators 14 stattfindet.