DE3825279A1 - Hydraulikeinrichtung, insbesondere zur stabilisierung und niveauregelung eines fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinrichtung, insbesondere zur Stabilisierung und Niveauregelung eines Fahrzeugs, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Aus der DE-OS 28 44 413 ist bereits eine derartige Einrichtung an einem Kraftfahrzeug bekannt, die an jedem Fahrzeugrad zwischen einem Radführungselement und dem Fahrzeugaufbau ein von einer Regelpumpe hydraulisch längenverstellbares Federbein mit einem beidseitig druckbelastbaren Kolben aufweist. Die Hydraulikein­ richtung soll bei Kurvenfahrt ein der Kurvenneigung entgegenwirkendes Aufrichten des Fahrzeugaufbaus be­ wirken. Die Federbeine sind durch jeweils eine Zylin­ der-Kolben-Einheit gebildet, deren Zylinder in einem äußeren Gehäuse axial verlagerbar ist. Nach Betätigung einer Handschaltung werden die Zylinder zur Niveau­ regulierung des Fahrzeugs hydraulisch verstellt, um den Fahrzeugaufbau in der Höhe einzustellen. Ein wesent­ licher Nachteil ist, daß die Regelpumpe verhältnismäßig langsam, beispielsweise erst wenn sie auf eine höhere Drehzahl gebracht ist, einen gewünschten Druck bzw. zur Verstellung der Federbeine einen entsprechenden Vo­ lumenstrom in den Federbeinen erzeugt. Ein weiterer Nachteil ist, daß sich die ständig verbundenen Feder­ beine gegenseitig beeinflussen. Eine dynamische Sta­ bilisierung des Fahrzeugaufbaus bei zeitlich rasch veränderlichen Störkräften ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydrau­ likeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die ein schnelles Ansprechverhalten des Arbeitskolbens aufweist. Außerdem soll die Hydraulik­ einrichtung nur einen geringen Leistungsbedarf erfor­ dern.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß in der Druck­ leitung zwischen Wegeventil und Regelpumpe ein von der Regelpumpe mit etwa konstantem Druck versorgter Hydro­ speicher und in der Rücklaufleitung ein Druckregelventil angeordnet ist.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Maßnahmen ist darin zu sehen, daß die Regelpumpe nur dann betrieben werden muß, wenn der Druck in dem Hydrospeicher unter einen Mindest­ druck abgefallen ist. Der Hydrospeicher kann so ausge­ legt werden, daß auch eine weniger schnell ansprechende Regelpumpe verwendbar ist. Ein bei ruhendem Arbeitskol­ ben nutzloses Umlaufen des Strömungsmediums in einem Versorgungskreislauf ist nicht erforderlich. Ein sofor­ tiges Ansprechen und eine hohe Dynamik des Arbeitskol­ bens wird dadurch erreicht, daß der Druck in der Rück­ laufleitung und damit der Druckabfall am Arbeitskolben über das Druckregelventil einstellbar ist. Als Druck­ regelventil eignen sich sowohl regelbare als auch steuerbare Ventile. Das Druckregelventil kann bei­ spielsweise ein Proportional-Wegeventil, ein Servoventil oder eine regelbare Drossel sein. Ebenso ist es auch möglich, daß das Druckregelventil lediglich aus einer Offen- in eine Schließstellung und umgekehrt über eine Zwei-Punkt-Steuerung verstellbar ist.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Er­ findung ist die Rücklaufleitung zwischen Wegeventil und Druckregelventil über eine Verbindungsleitung mit der Ansaugleitung verbunden. Außerdem ist in der Verbin­ dungsleitung ein Pumpenspeicher und ein Rückschlagventil angeordnet, das einen Rückfluß von dem Pumpenspeicher in die Rücklaufleitung verhindert. In diesem Fall ist der Leistungsbedarf der Hydraulikeinrichtung besonders gering, da der energiespeichernde Pumpenspeicher über die Rücklaufleitung druckbelastet wird, wenn der Druck in der Rücklaufleitung größer als in der Verbindungs­ leitung ist. Der Pumpenspeicher dämpft außerdem Schwan­ kungen im Ansaugdruck der Regelpumpe und sorgt bei einer Regelpumpe mit einem Mindestansaugdruck dafür, daß dieser nicht unterschritten wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Versorgungskreislauf mit einer in der Ansaugleitung angeordneten Versorgungspumpe vorgesehen, die im Zusammenwirken mit einem in einer Versorgungs­ rückleitung angeordneten Speicherladeventil sicher­ stellt, daß der Mindestdruck des Pumpenspeichers auch bei einer größeren Dynamik des Arbeitskolbens nicht unterschritten wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteran­ sprüchen entnehmbar.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels mit den wesentlichen Elementen der zur Stabilisierung und Niveauregelung eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Hydraulikeinrichtung und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem als Differenzkolben ausgebildeten Arbeitskolben.

In Fig. 1 ist ein Schaltplan einer Hydraulikeinrichtung angegeben, die zur Stabilisierung der Lage und zur Niveauregelung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Die Hydraulikeinrichtung weist eine Regelpumpe 1 auf, die über eine Ansaugleitung 2 mit einem Auffangbehälter 3 und über eine Druckleitung 4 mit einer Zylinder-Kol­ ben-Einheit 5 verbunden ist. Die über eine Rücklauf­ leitung 8 mit dem Auffangbehälter 3 in Verbindung stehende Zylinder-Kolben-Einheit 5 weist zwei von einem beidseitig druckbelastbaren Arbeitskolben 6 getrennte Druckräume 7, 7′ auf. In der Rücklaufleitung 8 ist ein im Ausführungsbeispiel regelbares Druckregelventil 9 angeordnet. Es ist aber auch möglich, daß das Druck­ regelventil 9 beispielsweise als Sitzventil ausgebildet nur zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung über eine Steuereinrichtung verstellbar ist. Das Druckregelventil 9 kann beispielsweise ein Pro­ portional-Wegeventil, ein Servorventil oder eine regel­ bare Drossel sein. Ein regelbares Wegeventil 10, das in einer Schaltstellung einen Druckraum 7 oder 7′ der Zylinder-Kolben-Einheit 5 mit der Druckleitung und den anderen Druckraum 7′ oder 7 mit der Rücklaufleitung 8 und in einer anderen Schaltstellung des Wegeventils 10 umgekehrt verbindet, ist in dem Ausführungsbeispiel ein 4/3-Proportional-Wegeventil. Jedem der Fahrzeugräder ist ein zwischen einem Radführungsglied und dem Fahrzeug­ aufbau angeordnetes, der Zylinder-Kolben-Einheit 5 entsprechendes Aktivglied zugeordnet, das über ein eigenes, dem Wegeventil 10 entsprechendes Wegeventil über eine der Abzweigungen 11 mit der Druckleitung 4 und über eine der Leitungsabschnitte 12, in denen sich jeweils ein dem Druckregelventil 9 entsprechendes Druckregelventil befindet, mit dem Auffangbehälter 3 verbunden ist. Die Rücklaufleitung 8 ist zwischen dem Wegeventil 10 und dem Druckregelventil 9 durch eine Verbindungsleitung 13 mit der Ansaugleitung 2 verbunden. Von den Leitungsabschnitten 12 ausgehende Leitungen 14 münden in die Verbindungsleitung 13. In der Verbindungs­ leitung 13 und in den Leitungen 14 sind Rückschlagven­ tile 15, 15′, die einen Rückfluß von der Verbindungs­ leitung 13 in die Rücklaufleitung 8 und in die Lei­ tungsabschnitte 12 verhindern. Ein in der Druckleitung 4 angeordneter Hydrospeicher 16 wird von der Regelpumpe 1 auf einen etwa konstanten Systemdruck gebracht. Im Ausführungsbeipiel ist der Hydrospeicher 16 vor den Abzweigungen 11 angeordnet. Ebenso könnte der Hydro­ speicher 16 beispielsweise in einer der Abzweigungen oder nach den Abzweigungen 11 in der Druckleitung 4 angeordnet sein. In der Verbindungsleitung 3 befindet sich ein Pumpenspeicher 17, der von einer Versorgungs­ pumpe 18 mit einem etwas über dem Mindestansaugdruck der Regelpumpe 1 liegenden Druck belastet wird. Eine mit dem Auffangbehälter 3 verbundene Versorgungsrückleitung 19 mündet zwischen zwei Rückschlagventilen 20, 20′ in die Ansaugleitung 2. Das Rückschlagventil 20 verhindert einen Rückfluß von der Verbindungsleitung 13 in den Auffangbehälter 3, während das Rückschlagventil 20′ einen Rückfluß aus der Ansaugleitung 2 in den Auf­ fangbehälter 3 ausschließt. Die Versorgungspumpe 18 stellt im Zusammenwirken mit einem in der Versor­ gungsrückleitung 19 angeordneten Speicherladeventil 21 sicher, daß der Mindestansaugdruck der Regelpumpe 1 nicht unterschritten wird. Der Leistungsbedarf für die Versorgungspumpe 18 ist gering, da der Pumpenspeicher 17 über die Rücklaufleitung 8 und die Leitungen 14 druck­ belastet wird, wenn der Druck in der Rücklaufleitung 8 oder in einer der Leitungen 14 größer als in der Ver­ bindungsleitung 13 ist. Ein in der Versorgungsrück­ leitung 19 angeordneter Kühler 22 bewirkt eine sehr wirksame Abkühlung des Druckmediums, das im Ausführungs­ beispiel ein Hydrauliköl ist. Die unterbrochenen Linien sind mit Ausnahme der beiden Steuerleitungen 23, 23′ Leckagerücklaufleitungen, die in den Auffangbehälter 3 einmünden. In der dargestellten Mittelstellung des 4/3-Proportional-Wegeventils 10 ist die Zylinder-Kol­ ben-Einheit 5 von der Druckleitung 4 und der Rücklauf­ leitung 8 getrennt, so daß der Arbeitskolben 6 fest­ gehalten ist. Diese Ventilstellung liegt beispielsweise dann vor, wenn das Kraftfahrzeug vor einer Ampel anhält. Während dem Fahrbetrieb kann das Wegeventil 10 mit einem veränderlichen, beispielsweise periodischen Anregungs­ signal beaufschlagt werden, wodurch sich über eine Anpassung des Anregungssignals in der Frequenz und/oder in der Amplitude die Hysterese der Hydraulikeinrichtung vermindern läßt. Das Wegenventil 10 kann neben dem die Stellung des Arbeitskolbens bestimmenden Stellsignal mit höher frequenten Anregungssignalen beaufschlagt und der Druck in der Rücklaufleitung 8 bzw. in den Leitungs­ abschnitten 12 so verändert werden, daß der Fahrzeug­ aufbau in seiner Lage während der Fahrt stabilisiert wird. Gleichzeitig ist eine Niveauregelung möglich, die den Fahrzeugaufbau in einer gewünschten Höhenlage hält. Mit einer derartigen Hydraulikeinrichtung kann der Fahrzeugaufbau ohne Zwischenschaltung von mechanischen Federn gegenüber den Fahrzeugrädern gefedert werden. Bei dem Ausführungsbeispiel sind jedoch nicht dargestellte Schraubenfedern vorgesehen, die den Fahrzeugaufbau gegenüber den Zylindern der Zylinder-Kolben-Einheiten elastisch abstützen. Mit der Hydraulikeinrichtung ist es ohne weiteres möglich, weitere Verbraucher beispiels­ weise über die Anschlüsse 24, 24′, 24′′ zu versorgen. Es ist auch möglich, daß die Regelpumpe 1 und die Druck­ regelventile (9) bereits vor dem Überfahren eines Hindernisses, das ein die Fahrbahn abtastendes Meßsystem erfaßt, betrieben werden. Die Hydraulikeinrichtung wird im ersten Ausführungsbeispiel zur Stabilisierung und Niveauregelung eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Ebenso könnte die Hydraulikeinrichtung auch für andere Zwecke verwendbar sein.

Ein zweites Ausführungsbeispiel weist gemäß Fig. 2 einen als Differenzkolben ausgebildeten Arbeitskolben 6′ auf, der ebenfalls zwei Druckräume 7, 7′ einer Zylin­ der-Kolben-Einheit 5′ trennt. Der Arbeitskolben 6′ weist durch die an einer Stirnseite von dem Arbeitskolben 6′ axial nach außen abstehende Kolbenstange 25 zwei druck­ belastete Stirnseiten mit unterschiedlichen Flächen auf. Die Druckräume 7, 7′ sind an einen gemeinsamen Leitungs­ abschnitt 26 angeschlossen, der ein im Ausführungsbei­ spiel als 3/3-Proportional-Wegeventil ausgebildetes Wegeventil 10′ mit der Zylinder-Kolben-Einheit 5′ verbindet. Das Wegeventil 10′ verbindet in einer Schalt­ stellung eine Druckleitung 4′ mit den Druckräumen 7, 7′. Wird das Wegeventil 10′ in eine andere Schaltstellung verlagert, so ist mit den Druckräumen 7, 7′ eine Rück­ laufleitung 8′ verbunden, die in einen Auffangbehälter 3 mündet. Das Wegeventil 10′ befindet sich in der Figur in seiner Mittelstellung, in der es die Druckleitung 4′ und die Rücklaufleitung 8′ von der Zylinder-Kolben-Einheit 5′ trennt. In der Druckleitung 4′ ist ein Hydrospeicher 16′ angeordnet, der von einer mit dem Auffangbehälter 3 über eine Ansaugleitung 2′ verbundenen Regelpumpe 1′ mit etwa konstantem Druck versorgt wird. Zwischen dem Hydro­ speicher 16′ und der Regelpumpe 1′ ist ein Rückschlag­ ventil 27 angeordnet, das einen Rückfluß von dem Hydro­ speicher 16′ in den Auffangbehälter 3 verhindert. In der Rücklaufleitung 8′ ist ein Druckregelventil 9′ angeord­ net. Der gemeinsame Leitungsabschnitt 26 ist bei dem Ausführungsbeispiel über eine Nebenleitung 28, in der eine regel- oder steuerbare Drossel 29 angeordnet ist, mit einem hydropneumatischen Federspeicher 30 verbunden. Diese Hydraulikeinrichtung wird ebenfalls zur Stabili­ sierung und Niveauregelung des Fahrzeugaufbaus eines Kraftfahrzeugs verwendet, wobei an jedem Fahrzeugrad zwischen einem Radführungsglied und dem Fahrzeugaufbau eine Zylinder-Kolben-Einheit 5′ angeordnet ist. Der Einfachheit halber ist in der Figur nur eine Zylin­ der-Kolben-Einheit 5′ dargestellt. Die Druckleitungen 4′ der Zylinder-Kolben-Einheiten 5′ können verbunden und an einen gemeinsamen Hydrospeicher 16′ angeschlossen sein, der von einer gemeinsamen Regelpumpe 1′ mit etwa kon­ stantem Druck versorgt wird. Bei der Stabilisierung und Niveauregelung des Fahrzeugaufbaus wird das Wegeventil 10′ einerseits zur Vermeidung von Hystereseeinflüssen mit einem periodisch veränderlichen Anregungssignal und andererseits mit einem die Stellung des Arbeitskolbens 6′ bestimmenden Stellsignal beaufschlagt. Während der Druck in der Druckleitung 4′ etwa konstant ist, wird der Leitungsdruck in der Rücklaufleitung 8′ über eine Steuerung oder Regelung zur Stabilisierung und Niveau­ regelung des Fahrzeugaufbaus entsprechend eingestellt. Der hydropneumatische Federspeicher 30 dient bei dem Ausführungsbeispiel zur Abfederung des Fahrzeugaufbaus, die auch auf andere Weise erfolgen kann. Anstelle eines als Differenzkolben ausgebildeten Arbeitskolbens 6′ könnte bei dem zweiten Ausführungsbeispiel auch ein anderer einfachwirkender Arbeitskolben verwendet werden.

Claims (13)

1. Hydraulikeinrichtung, insbesondere zur Stabili­ sierung und Niveauregelung eines Fahrzeugs, mit einer Zylinder-Kolben-Einheit, die einen über ein Wegeventil mit einer Druckleitung verbindbaren Druckraum aufweist, der einen mit einer axial nach außen abstehenden Kolbenstange verbundenen und axial verschiebbaren Arbeitskolben stirnseitig druckbelastet, mit einer in einen Auffangbehälter mündenden Rücklaufleitung, die über das Wegeventil mit dem Druckraum verbindbar ist, und einer in der Druckleitung angeordneten Regelpumpe, die über eine Ansaugleitung mit dem Auffangbehälter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druck­ leitung (4, 4′) zwischen Wegeventil (10, 10′) und Regelpumpe (1, 1′) ein von der Regelpumpe (1, 1′) mit etwa konstantem Druck versorgter Hydrospeicher (16, 16′) und in der Rücklaufleitung (8, 8′) ein Druckregelventil (9, 9′) angeordnet ist.

2. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1, mit einer Zylinder-Kolben-Einheit, die zwei von dem Arbeits­ kolben getrennte Druckräume aufweist, wobei das Wegeventil in einer Schaltstellung einen Druckraum mit der Druckleitung und den anderen Druckraum mit der Rücklaufleitung und in einer anderen Schalt­ stellung umgekehrt verbindet, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rücklaufleitung (8) zwischen Wegeventil (10) und Druckregelventil (9) über eine Verbindungsleitung (13) mit der Ansaugleitung (2), in der ein Rückschlagventil (20) einen Rückfluß in den Auffangbehälter (3) verhindert, verbunden und in der Verbindungsleitung (13) ein Pumpenspeicher (17) und ein Rückschlagventil (15) angeordnet sind, das einen Rückfluß von dem Pumpenspeicher (17) in die Rücklaufleitung (8) verhindert.

3. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ansaugleitung (2) zwischen Regelpumpe (1) und Auffangbehälter (3) eine Versorgungspumpe (18) angeordnet ist.

4. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ansaugleitung (2) zwischen Regelpumpe (1) und Versorgungspumpe (18) zwei Rückschlagventile (20, 20′) hintereinander an­ geordnet sind, die einen Rückfluß aus der An­ saugleitung (2) in den Auffangbehälter (3) ver­ hindern und eine mit dem Auffangbehälter (3) verbundene Versorgungsrückleitung (19) zwischen den beiden Rückschlagventilen (20, 20′) in die Ansaug­ leitung (2) mündet.

5. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Versorgungsrückleitung (19) ein Speicherladeventil (21) angeordnet ist, das den Ansaugdruck der Regelpumpe (1) begrenzt.

6. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Versorgungs­ rückleitung (19) ein Kühler (22) angeordnet ist.

7. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (10) ein 4/3- Proportional-Wegeventil ist, das in seiner Mittel­ stellung die Druckleitung (4) und die Rücklauf­ leitung (8) von der Zylinder-Kolben-Einheit (5) trennt.

8. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1 zur Stabili­ sierung und Niveauregelung eines Fahrzeugs, mit jeweils einer zwischen einem Radführungsglied und dem Fahrzeugaufbau angeordneten, etwa in vertikaler Richtung krafterzeugenden Zylinder-Kolben-Einheit, deren Arbeitskolben über ein steuerbares Wegeventil beidseitig druckbelastbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Zylinder-Kolben-Einheit (5) mit der Druckleitung (4) und über eine eigene Rücklauf­ leitung (8, Leitungsabschnitte 12), in der ein Druckregelventil (9) angeordnet ist, mit dem Auffangbehälter (3) verbunden ist.

9. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rücklaufleitung (8, Leitungsabschnitte 12) zwischen der betreffenden Zylinder-Kolben-Einheit (5) und dem zugeordneten Druckregelventil (9) über eine Zuleitung (14) mit einem einen Rückfluß in die Rücklaufleitung (8, Leitungsabschnitte 12) verhindernden Rückschlag­ ventil (15, 15′) mit der Verbindungsleitung (13) verbunden ist.

10. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelpumpe (1, 1′) und das Druckregelventil (9, 9′) mit einem voreilenden, beispielsweise bei Vertikalbeschleunigungen der Vorderräder oder von einem die Fahrbahn abtastenden Meßsystem erzeugten Signal betrieben wird, um die Ansprechzeit des Arbeitskolbens (6, 6′) weiter zu vermindern.

11. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1, mit einer Zylinder-Kolben-Einheit, die zwei von dem Arbeits­ kolben getrennte Druckräume aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der als Differenzkolben ausge­ bildete Arbeitskolben (6′) ungleiche Stirnflächen aufweist und die Druckleitung (4′) und die Rück­ laufleitung (8′) zwischen der Zylinder-Kolben-Ein­ heit (5′) und dem Wegeventil (10′) durch einen gemeinsamen Leitungsabschnitt (26) gebildet sind, der die mit gleichem Druck belasteten Druckräume (7, 7′) verbindet.

12. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Leitungsab­ schnitt (26) über eine Nebenleitung (28) , in der eine Drossel (28) angeordnet ist, mit einem Feder­ speicher (30) verbunden ist.

13. Hyraulikeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (29) regelbar ist.