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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur aktiven Wankstabilisierung eines Fahrzeuges, mit mindestens
einer wenigstens zwei Räder
aufweisenden Achse, die mit einem Querstabilisator versehen ist, der
zwei mit Hilfe einer von einer elektronischen Steuereinheit angesteuerten
Hydraulikeinrichtung, wie beispielsweise Schwenkmotor, gegeneinander verdrehbare
Stabilisatorabschnitte umfasst oder der durch die Hydraulikeinrichtung,
wie beispielsweise Zylinder, verspannbar ist, mit mindestens einer
die Hydraulikeinrichtung versorgenden Pumpe, mit einer Ventileinrichtung,
die mit der Hydraulikeinrichtung zusammen wirkt und die Verdrehrichtung
und Kopplung der Stabilisatuorabschnitte oder die Verspannung des
Stabilisators beeinflusst.
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Derartige Einrichtungen sind bekannt.
Sie weisen dabei den Nachteil auf, dass die verwendeten Ventileinrichtungen
kompliziert in ihrem Aufbau sind und mehrere Magnetventile mit kostenintensiven Elektromagneten
sowie einen beträchtlichen
Schaltungsaufwand für
die Umschalt- und Sicherheitsventile aufweisen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine
Einrichtung zur aktiven Wandstabilisierung aufzuzeigen, welche diese
Nachteile nicht aufweist und einen vereinfachten Hydraulikschaltplan
aufweist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch
eine Einrichtung zur aktiven Wankstabilisierung eines Fahrzeuges,
mit mindestens einer wenigstens zwei Räder aufweisenden Achse, die
mit einem Querstabilisator versehen ist, der zwei mit Hilfe einer
von einer elektronischen Steuereinheit angesteuerten Hydraulikeinrichtung,
wie beispielsweise Schwenkmotor, gegeneinander verdrehbare Stabilisatorabschnitte
umfasst oder der durch die Hydraulikeinrichtung, wie beispielsweise
Zylinder, verspannbar ist, mit mindestens einer die Hydraulikeinrichtung
versorgenden Pumpe, mit einer Ventileinrichtung, die mit der Hydraulikeinrichtung
zusammen wirkt und die Verdrehrichtung und Kopplung der Stabilisatorabschnitte oder
die Verspannung des Stabilisators beeinflusst, wobei die Ventileinrichtung
ein Umschaltventil und ein hydraulisch dem Umschaltventil folgendes
Richtungsventil aufweist. Bevorzugt wird eine Einrichtung, bei welcher
das Richtungsventil durch die Drücke
in den Druckbereichen, die dem Schwenkmotor oder dem Zylinder der
Vorderachse zugeordnet sind, umgeschaltet wird.
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Eine erfindungsgemäße Einrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass das Umschaltventil die Drücke für den Schwenkmotor
oder den Zylinder der Vorderachse regelt und umsteuert (rechts/links)
und das Richtungsventil die Drücke
für den
Schwenkmotor oder den Zylinder der Hinterachse umsteuert. Weiterhin
wird eine Einrichtung bevorzugt, bei welcher eine von den anderen
Funktionen unabhän gige Fail-Save-Funktion
durch ein separates Fail-Save-Ventil und zwei Rückschlagventile ermöglicht wird.
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Auch wird eine Einrichtung bevorzugt,
bei welcher eine Plausibilitätskontrolle
durch Vergleich zwischen den elektrischen Stromsignalen des Umschaltventils
und Drucksignalen möglich
ist.
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Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel
anhand der Figuren beschrieben.
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1 zeigt
den Ist-Stand eines serienmäßigen Systems
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2 zeigt
ein erfindungsgemäßes Alternativ-Konzept
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Tabelle 1 zeigt eine Fehlerbetrachtung
des Ist-Standes
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Tabelle 2 zeigt eine Fehlerbetrachtung
des Alternativ-Konzeptes
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Tabelle 3 zeigt wesentliche Merkmale
des Alternativ-Konzeptes
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In 1 ist
der Ist-Zustand eines serienmäßigen Systems
dargestellt. Druckversorgungseinheit ist eine sauggedrosselte Radialkolbenpumpe 21 mit einer
verstellbaren Saugdrossel 20, die über eine Kaskadenschaltung
mittels zweier Proportionaldruckbegrenzungsventile 22 und 28,
die als Druckdifferenzventile 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 bei
Kurvenfahrten richtungsabhängig
umgeschaltet nach rechts oder links, so dass sich jeweils im Gleichlauf
entweder der Druck in den Schwenkmotoren auf der rechten oder auf
der linken Fahrzeugseite erhöht
bzw. absenkt. Zusätzlich
ist an der Vorderachse ein Fail-Safe-Ventil 25 angeordnet,
das dazu dient, im Fail-Safe-Fall bei einem Klemmen eines Ventils
bzw. 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 Kavitatsionsprobleme erfolgen kann.
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Ziel des erfindungsgemäßen Alternativkonzeptes
ist es, den Hydraulikplan zu vereinfachen. Das Alternativkonzept
in 2 weist ebenfalls
eine sauggedrosselte Pumpe 1 mit einer regelbaren Saugdrossel 16 und
eine Kaskadenschaltung der Druckbegrenzungsventile, in diesem Fall
Ventil 4 und 5, auf. Ventil 5 ist vergleichbar
mit dem Ventil 28 aus 1.
Das Ventil 4 besitzt eine Funktionsüberlagerung einerseits als
Druckbegrenzungsventil und andererseits als Umschaltventil für eine Richtungsumschaltung
von rechts nach links und umgekehrt. Dieses Ventil 4 wird
betätigt
mittels zweier elektrisch ansteuerbarer Stellvorrichtungen, beispielsweise
Proportionalmagnete. Das Ventil funktioniert in einer Art „Wheatstonescher
Brücke",
d. h. mit einer offenen Mittelstellung, wobei jeweils nur in einer
rechten oder linken Schaltstellung eine Steuerkante aktiv ist, die den
Druck entweder auf der rechten Seite 10 des Schwenkmotors 14 an
der Vorderachse einstellt oder auf der linken Seite 11.
Hier liegt dabei eine Kombination zwischen Richtungsumschaltung
und Druckbegrenzung vor. Außerdem
ist auch ein Fail-Safe-Ventil 6 dargestellt, das beim Stromausfall dazu
benutzt werden kann, den Schwenkmotor 14 der Vorderachse
zu blockieren, während
der Druck des Schwenkmotors 15 der Hinterachse mittels
des Druckbegrenzungsventils 5 und/oder gegebenenfalls einem
Nachsaugventil 18 geregelt werden kann. Die Richtungsumkehr
an der Hinterachse erfolgt über
ein Richtungsventil 7, das hydraulisch den Drücken in den
Anschlüssen 10 und 11 des
Schwenkmotors 14 an der Vorderachse folgt und direkt proportional
die dazugehörigen
Anschlüsse 13 (abhängig von 10) oder 12 (abhängig von 11)
mit Druck beaufschlagt. Es kann passieren, dass das Richtungsventil 7 aufgrund
einer Fehlfunktion oder durch Schmutz klemmt und dadurch sich eine
falsche Position einstellt, d. h., dass der Ventilkolben nicht so
folgt, wie er folgen soll. Ein unsicherer Fahrwerkszustand wird
dadurch verhindert, dass Rückschlagventile 8 und 9 zwischen den
jeweiligen Druckbereichen 10, 13 und 11, 12 angeordnet
sind, die auf jeden Fall verhindern, dass der Druck auf der druckbeaufschlagten
Seite der Hinterachse größer wird
als der Druck auf der zugehörigen Seite
der Vorderachse.
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In einer Fahrsituation liegt z. B.
Druck auf der linken Seite im Schwenkmotor 14 der Vorderachse an,
und auf der rechten Seite im Schwenkmotor 14 der Vorderachse
ist der Druck gleich Null. Wenn das Ventil 7 durch einen
Fehler nicht folgen sollte, wäre dann
zunächst,
wenn auf dem linken Teil der Vorderachse der Druck anliegt, der
Druck auch auf dem rechten Teil der Hinterachse. Der Fehler wird
aber durch die Rückschlagventile 8 oder 9,
wie folgt beschrieben, korrigiert.
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Wenn am Anschluss 10 Druck
herrscht und am Anschluss 11 kein Druck, ist gewünscht, dass
am Anschluss 13 auch Druck herrscht und am Anschluss 12 kein
Druck. Sollte am Anschluss 12 fälschlicherweise doch Druck
herrschen und wäre
am Anschluss 11 kein Druck, so baut sich der Druck am Anschluss 12 in
Richtung des Anschlusses 11 über das Rückschlagventil 8 ab.
Es gibt also keinen unsicheren Fahrwerkszustand, da in diesem Fall
die Hinterachse drucklos wird, und nur der Schwenkmotor 14 an
der Vorderachse wird entsprechend der Kurvenrichtung des Fahrzeuges
mit Druck beaufschlagt.
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Gleichzeitig kann man bei diesem
Alternativkonzept noch die Nachsaugventile 29 und 30 aus 1 einsparen, weil durch
die entsprechende Verschaltung des Hydraulikplans die Rückschlagventile 8 und 9 diese
Funktion auch direkt mit übernehmen können, da
unabhängig
von der Stellung des Richtungsventils 7 direkt eine Verbindung
des Schwenkmotors 14 an der Vorderachse in Nachsaugrichtung zum
Tank 17 entsteht und gleichzeitig auf der anderen Seite über das
Ventil 4 immer eine Direktverbindung zum Tank besteht.
Damit können
die Nachsaugventile aus 1 eingespart
werden, und es ergibt sich eine Doppelfunktion der Rückschlagventile 8 und 9 aus
Druckentlasten an der Hinterachse und Nachsaugen an der Vorderachse.
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Zweiter Vorteil dieses Alternativkonzeptes ist,
dass man durch den Einsatz des Ventils 4 und durch die
Sicherheitskopplung des Ventils 7 mit den Rückschlagventilen 8 und 9 den
Schaltstellungserkennungssensor 26 (1) des Wegeventils 24 einspart,
da eine Plausibilitätskontrolle
durchgeführt werden
kann zwischen den Schaltströmen
des Ventils 4 – dort
sind zwei Elektromagnete, einer für die rechte Seite und einer
für die
linke Seite – und
den Drücken
für die
rechte und die linke Seite mittels der Drucksensoren 2 und 3.
Wenn der Magnetstrom auf der rechten Seite anliegt und der Druck
auf der rechten Seite nicht entsprechend folgt, kann nur eine Fehlfunktion
des Ventils 4 oder des Ventils 5 in irgendeiner
Weise vorliegen. Es ist also eine einfache Plausibilitätskontrolle
möglich,
und durch die Anordnung von zwei elektrischen Stellvorrichtungen
(Elektromagnete) am Ventil 4 ohne zusätzliche Sensoren ist mit einer
Bestromung des elektrischen Ventils eine direkte Richtungserkennung
möglich.
Wenn der Druck auf der entsprechenden Seite nicht folgt, liegt eine
Fehlfunktion vor, und es können
eine Fail-Safe-Warnung
und entsprechende Sicherheitsfunktionen ausgelöst werden, während eine
Fehlfunktion des Ventils 24 in 1 nicht über die Drücke kontrolliert werden kann,
da eine Zuordnung des Stromes des Betätigungsmagneten des 7/2-Wegeventils 24 zu
den Drücken
nicht möglich
ist.
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Bei dem Ist-Zustand des serienmäßigen Systems
mit dem Hydraulikschaltplan in 1 benötigt man
den Schalterkennungssensor 26, um festzustellen, ob der Schieber
des Wegeventils 24 dem elektrischen Signal der Stellvorrichtung
des Ventils 24 folgt, da man keine Plausibilitätskontrolle
der oben beschriebenen Art machen kann. Man kann zwar die Drücke an den
Ventilen 22 bzw. 28 beliebig elektrisch ändern, man
kann diese Druckunterschiede auch messen, aber diese Druckunterschiede
haben keinen Einfluss darauf, in welcher Position das 7/2-Wegeventil 24 steht.
Rein hydraulisch gesehen definiert das nur der Schieber selbst,
und deshalb braucht man den Wegsensor 26, um genau zu erkennen,
ob die rechte oder die linke Seite der Schwenkmotoren 36 und 37 druckbeaufschlagt
wird.
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In dem erfindungsgemäßen Alternativkonzept
(2) mit dem Ventil 4 muss
sich, wenn man den Schieber auf einer Seite mittels der elektrisch
ansteuerbaren Stellvorrichtung betätigt, der Druck erhöhen. Wenn
sich dieser Druck nicht erhöht,
klemmt der Schieber entweder in der Mittelstellung oder in der entgegen
gesetzten Stellung. Wenn sich der Druck erhöht, funktioniert die Richtungsumschaltung
in der richtigen Weise, und der Druck folgt dem Stromsignal in die
andere Richtung und umgekehrt. Somit ist durch eine einfache Plausibilitätskontrolle
erkennbar, ob der Schieber 4, bei dem die Richtungsumkehr
neben der Druckregelung integriert ist, richtig funktioniert, und
zwar durch die Plausibilität
zwischen dem Stromsignal der Magneten und dem nachfolgenden Drucksignal,
und deswegen kann der Schaltstellungserkennungssensor 26 (1) wegfallen.
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Das erfindungsgemäße Alternativkonzept hat also
folgende Vorteile:
- a) Man kann den Schaltstellungserkennungssensor
wegfallen lassen, da eine Plausibilitätskontrolle zwischen elektrischen
Stromsignalen der Magnete und Drucksignalen möglich ist.
- b) Man kann das relativ komplizierte 7/2-Wegeventil 24 aus 1 vereinfachen, indem man
diese Richtungsfunktion auf zwei Ventile aufteilt, wobei das zweite
Ventil 7 hydraulisch dem ersten Ventil 4 folgt.
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Um eine Störung des hydraulischen Folgens des
Ventils 4 abzusichern, kann man zwei Rückschlagventile 8 und 9 in
dem Hydraulikkreislauf anordnen, die aber keine zusätzlichen
Bauelemente gegenüber
dem Schaltplan der 1 darstellen,
weil diese auch gleich die Funktion des Nachsaugens des Vorderachs-Schwenkmotors 14 mit übernehmen.
Insofern hat man den Schaltstellungserkennungssensor 26 gespart
und das komplizierte Ventil 24 aufgelöst.
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Die mit der Anmeldung eingereichten
Patentansprüche
sind Formulierungsvorschläge
ohne Präjudiz
für die
Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich
vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen
offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
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In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen
weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches
durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht
als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbstständigen,
gegenständlichen
Schutzes für
die Merkmalskombinationen der rückbezogenen
Unteransprüche
zu verstehen.
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Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick
auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen
bilden können, behält die Anmelderin
sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder
Teilungserklärungen zu
machen. Sie können
weiterhin auch selbstständige
Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung
aufweisen.
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Die Ausführungsbeispiele sind nicht
als Einschränkung
der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden
Offenbarung zahlreiche Abänderungen
und Modifikationen möglich, insbesondere
solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien,
die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in
Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen
sowie den Ansprüchen beschriebenen
und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder
Verfahrensschritten für
den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar
sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand
oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch
soweit sie Herstell-, Prüf-
und Arbeitsverfahren betreffen.