DE3902312C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung für eine aktiv gesteuerte Fahrzeugaufhängung, die hydropneumatische Federdämp­ fer mit Druckkammern innerhalb von Hydraulikzylindern umfaßt, bei denen Fluiddruck den Druckkammern zur aktiven Lageregelung mit Hilfe von Drucksteuerventilen gesteuert zugeführt wird, und bei denen im Fall eines gestörten Betriebes eine Umschaltung auf Not­ betrieb erfolgt.

Die als DE-OS 36 38 574 veröffentlichte ältere Anmeldung be­ schreibt eine Aufhängung dieser Art, bei der Aufhängungs-Einhei­ ten in der Form von Dämpfungszylindern zwischen dem Aufbau und den Rädern eines Fahrzeugs vorgesehen sind. Sowohl die kolbenseitige Druckkammer als auch die kolbenstangenseitige Kammer sind mit ei­ nem Fluid gefüllt, so daß der Dämpfungszylinder als Differential­ zylinder ausgebildet ist. Der Druck in der Druckkammer wird mit Hilfe eines Drucksteuerventils in der Form eines Servoventils ge­ steuert.

Der Druck in der Druckkammer wird mit Hilfe eines Druckbegren­ zungsventils festgelegt, das in Schließrichtung durch den von ei­ ner Druckfluidquelle kommenden Steuerdruck und eine in Reihe mit diesem geschaltete Feder bis zu einer ersten Druckstufe vorge­ spannt ist. Fällt der Systemdruck aus, so weicht der Abstützpunkt der Feder über eine vorgegebene Strecke zurück, so daß die Schließkraft der Feder verringert und nur bis zur Schließung bis zu einer zweiten Druckstufe ausreicht. Der Druck im Druckzylinder kann über das Druckbegrenzungsventil abströmen, bis im Druckzy­ linder ein Arbeitsdruck herrscht, der nur zur Abstützung des Fahr­ zeugs ausreicht, nicht dagegen zur Abfederung oder Dämpfung des Fahrzeugs.

Die DE-OS 37 42 883 betrifft eine Ventilanordnung für einen Dämp­ fungszylinder zur Schwingungsdämpfung von Radfahrzeugen. Diese Veröffentlichung einer älteren Anmeldung geht auf den selben An­ melder zurück und steht in engem Verhältnis zu der vorgenannten Anmeldung. Dieser Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Ausfall des Pumpendrucks oder der elektrischen Steuerung zu vermeiden, daß ein Dämpfungszylinder auf Anschlag einfährt. Auch der hier verwendete Dämpfungzylinder ist ein Differentialzylinder mit ei­ ner kolbenseitigen Druckkammer und einer Kolbenstangenkammer. Auslässe beider Kammern sind einem Schaltventil zugeführt, das bei Ausfall des Pumpendrucks oder des Steuerstroms federnd in eine Schaltposition gelangt, in der die beiden Kammern über Drossel­ stellen verbunden sind. Dadurch soll der Kolben in die Mittelstel­ lung innerhalb des Zylinders gelangen, während die Abstützung des Fahrzeugs durch eine parallel geschaltete Feder übernommen wird.

Die US-PS 47 02 490 der Anmelderin zeigt den typischen Aufbau eines aktiv gesteuerten Aufhängungssystems, bei dem ein Hydraulikzy­ linder, der eine Arbeitskammer bildet, zwischen dem Fahrzeugauf­ bau und einem Aufhängungsteil angeordnet ist, das drehbar ein Fahrzeugrad trägt. Die Arbeitskammer des Hydraulikzylinders steht mit einer hydraulischen Schaltung in Verbindung, die eine Druckfluidquelle umfaßt. Ein Drucksteuerventil, etwa ein Propor­ tionalventil, ist in dem Hydraulikkreis angeordnet, das mit einer elektrischen oder elektronischen Steuerschaltung in Verbindung steht, die die Ventilposition steuert. Das Drucksteuerventil wird hinsichtlich der Ventilposition durch ein Aufhängungs-Steuer­ signal gesteuert, das durch die Steuerschaltung erzeugt wird und den Druck in der Arbeitskammer und damit die Aufhängungscharakte­ ristik einstellt. Ausführungen zu einer Notschaltung bei Ausfall der Pumpe oder der elektrischen Steuerung sind nicht ersichtlich.

Die ältere europäische Anmeldung 02 85 153 zeigt ein Fahrzeug-Auf­ hängungssystem mit Tauch- und Rollsteuerung in Abhängigkeit von Beschleuniung und Winkelgeschwindigkeit. Ein gesteuertes Rück­ schlagventil in der Rückleitung, das in Rücklaufrichtung schließt, wird über den Pumpenausgangsdruck offen gehalten,so daß die Rücklaufleitung bei Ausfall der Pumpe oder des Stromes bei dem jeweils bestehenden Druck gesperrt ist.

Bei Fahrzeug-Aufhängungen ist eine hohe Zuverlässigkeit erfor­ derlich, die ein sicheres Fahrverhalten gewährleistet. Bei einem aktiv gesteuerten Aufhängungssystem der obigen Art ist es daher wichtig, diese Sicherheit unter allen Fahrbedingungen zu gewähr­ leisten. Dies gilt auch für elektrisch oder elektronisch gesteu­ erte Aufhängungssysteme für den Fall, daß eines der Elemente aus­ fällt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Sicherheitsschaltung für eine aktiv gesteuerte Fahrzeugaufhängung zu schaffen, die stets die erforderliche Fahrsicherheit gewährleistet. Das System soll ausfallsicher sein und einen Notbetrieb beim Ausfallen der Steu­ erschaltung ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Sicherheitsschaltung für eine aktiv gesteuerte Fahrzeugaufhängung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Eine solche Sicherheitsschaltung für eine aktiv gesteuerte Fahr­ zeugaufhängung umfaßt ein Notbetriebs-System, das dem Drucksteu­ erventil zugeordnet ist und einen Fehler der Steuerschaltung er­ mittelt und den Notbetrieb einleitet. Das Notbetriebssystem be­ treibt das Drucksteuerventil beim Ausfall der Steuerschaltung und legt die Ventilposition entsprechend einem Arbeitsfluiddruck in der Arbeitskammer des Zylinders zwischen dem Fahrzeugaufbau und einem Teil der Aufhängung fest, das ein Fahrzeugrad trägt. Dieser Druck, auf den das Drucksteuerventil im Notbetrieb eingestellt wird, liegt in der Nähe eines vorgegebenen Ausgangs- oder neutra­ len Druckes.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausfüh­ rungsform eines Hydraulikkreises für eine Sicher­ heitsschaltung für eine aktiv gesteuerte Kraftfahr­ zeugaufhängung;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen Hydraulikzylinder in Kom­ bination mit einem Drucksteuerventil zur Einstellung der Aufhängungs-Charakteristik in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen;

Fig. 3A/3B sind Schnittdarstellungen des hydraulischen Druck­ steuerventils gemäß Fig. 2, bei denen Fig. 3A die Position zur Verringerung des Druckes und zur Ein­ stellung einer weichen Charakteristik und Fig. 3B die Ventilstellung zur Erhöhung des hydraulischen Drucks und zur Einstellung einer harten Aufhängungs­ charakteristik veranschaulicht;

Fig. 4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Änderung des hydraulischen Druckes des Drucksteuerventils in Abhängigkeit von der Antriebssignalspannung;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Aus­ führungsform des Hydraulikkreises der aktiv gesteu­ erten Fahrzeugaufhängung;

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer dritten Aus­ führungsform des Hydraulikkreises der Fahrzeugauf­ hängung;

Fig. 7 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Änderungen des Fluiddrucks im Hydraulikzylinder über der Zeit bei der ersten und zweiten Ausführungsform des Hy­ draulikkreises, wobei die Hydraulikzylinder bei Kur­ venfahrt inneren und äußeren Rädern eines Fahrzeuges beim Übergang zum Notbetrieb zugeordnet sind;

Fig. 8 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Änderung des Fluiddrucks in den Hydraulikzylindern über der Zeit bei der dritten Ausführungsform des Hydraulik­ kreises, wobei die Hydraulikzylinder inneren und äu­ ßeren Rädern eines Fahrzeuges beim Übergang zum Not­ betrieb zugeordnet sind.

Die Zeichnung und insbesondere Fig. 1 zeigt ein aktiv gesteuertes Aufhängungssystem, das eine Dämpfungskraft zur Unterdrückung ei­ ner Relativbewegung zwischen einem Fahrzeugrad 11, das durch ei­ nen Teil der Radaufhängung in bekannter Weise drehbar getragen wird, und einen Fahrzeugaufbau erzeugt und bei dem Stellungsände­ rungen des Fahrzeugaufbaus in bezug auf die Räder unterdrückt wer­ den. Zwischen dem Fahrzeugaufbau und jedem der Räder 11 befindet sich eine Aufhängungs-Einheit 12, die in Verbindung mit einer Drossel 13 und einem hydropneumatischen Druckspeicher 14 eine Dämpfungskraft er­ zeugt, die Fahrbahnstöße absorbiert und die Bildung von Schwin­ gungen unterdrückt. Jede der Aufhängungs-Einheiten 12 umfaßt ei­ nen Hydraulikzylinder 26 sowie eine Schraubenfeder, die nicht ge­ zeigt ist. Der Hydraulikzylinder 26 liegt zwischen dem Aufhän­ gungsteil und dem Fahrzeugaufbau.

Die Zeichnung zeigt nur einen der Hydraulikzylinder 26, jedoch ist der Aufbau an allen Rädern gleich.

Der Hydraulikzylinder 26 umfaßt einen hohlen Zylinderkörper 26a, der mit seinem unteren Ende mit dem Aufhängungs-Teil verbunden ist, wie insbesondere Fig. 2 zeigt. Der Zylinderkörper 26a bildet einen Hohlraum, in dem verschiebbar ein Kolben 26c angeordnet ist, der mit dem Fahrzeugaufbau über eine Kolbenstange 26b in Verbin­ dung steht. Der Kolben bildet zusammen mit dem Inneren des Zylin­ derkörpers 26a eine Druckkammer 26d, die mit einem Arbeitsfluid gefüllt ist. Die Druckkammer 26d des Hydraulikzylinders 26 steht mit einem Hydraulikkreis über axial verlaufende Öffnungen 26e in dem Kolben 26c und der Kolbenstange 26b in Verbindung.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt der Hydraulikkreis eine Druck­ fluidquelle aus Pumpe 2, Überdruckventil 5 und Sammelbehälter 3 und ein Drucksteuerventil 19. Das Drucksteuerventil 19 weist ver­ schiedene Betriebsstellungen auf, beispielsweise die Zufuhr- Stellung, in der Druckfluid von der Druckfluidquelle in die Zu­ fuhrleitung 21S eingeleitet wird, und eine Auslaß-Stellung, in der Druckfluid über eine Rückleitung 21D abgelassen und zur Druck­ fluidquelle zurückgeführt wird. Daher wird der Leitungsdruck in der Zufuhrleitung 21S und der Rückleitung 21D konstant gehalten. Die Leitungen 21S und 21D sind verbunden mit dem Drucksteuerventil 19, das mit der Druckkammer 26d des Hydraulikzylinders 26 über Drucksteuerleitungen 10 verbunden ist. Ein Druckspeicher 8 liegt in der Zufuhrleitung 21S und speichert überschüssiges Druckmit­ tel. Andererseits ist die Druckkammer 26d des Hydraulikzylinders 26 mit einem Druckspeicher 14 über eine Drossel 13 verbunden.

Die Druckspeicher 8 und 14 sind Speicherbehälter mit Membran, die in eine pneumatische Kammer und eine hydraulische Kammer un­ terteilt sind. Der Druck in den Druckspeichern führt zu einer Ver­ formung der Membran und zu einer Kompression der pneumatischen Kammer. Der durch Kompression der pneumatischen Kammer erzeugte Druck wirkt in den zugehörigen Teilen des Systems.

Das Überdruckventil 5 liegt zwischen dem Auslaß der Pumpe 2 und dem Sumpf 3 und ist mit dem Auslaß der Pumpe über eine Druckleitung 4 sowie mit dem Sumpf 3 über eine Rückleitung 6 verbunden. Die Pumpe 2 ist mit dem Eingang eines Umschaltventils 17 über ein Rück­ schlagventil 7 verbunden, das einen Fluidstrom von der Pumpe 2 zu dem Umschaltventil 17 ermöglicht und einen Strom in Gegenrichtung blockiert. Das Umschaltventil 17 weist ebenfalls einen Auslaß auf, der mit der Rückleitung 21D verbunden ist, so daß das Druck­ fluid zum Sumpf 3 zurückgeleitet werden kann. Das Umschaltventil 17 ist weiterhin mit einem Einlaß versehen, der mit der Zufuhrlei­ tung 21S in Verbindung steht, durch die das Druckfluid weiterge­ leitet wird. Ein gesteuertes Rückschlagventil 15 befindet sich in der Rückleitung 6 und ermöglicht einen Rückstrom des Fluids in den Fluidbehälter 3, blockiert jedoch einen Gegenstrom. Das Rück­ schlagventil 15 spricht auf einen Fluiddruck in der Rückleitung 21D an und ermöglicht bei entsprechender Druckhöhe einen Rück­ strom des Fluids zum Fluidbehälter 3. Der eingestellte Öffnungs­ druck des Rückschlagventils 15 entspricht einem vorgegebenen neu­ tralen Druck der Druckkammer 26d.

Das Umschaltventil 17 ist mit einem Betätigungsorgan 17a verse­ hen, das elektrisch umschaltbar ist zwischen einer Position des Ventilgliedes für die Zufuhr von Fluid zur Aufhängungs-Einheit 12 und einer Auslaßposition. Das Betätigungsorgan 17a steht elek­ trisch mit einer Steuereinrichtung 16 in Verbindung, die später erläutert werden soll. Das Drucksteuerventil 19 ist mit einem Be­ tätigungsorgan 22a versehen, das ebenfalls mit der Steuereinrich­ tung 16 in Verbindung steht. Das Betätigungsorgan 22a jedes der Steuerventile 19 kann einen Proportional-Magneten zur Einstel­ lung der Ventilposition umfassen, so daß der offene Bereich, der für den Fluiddurchgang verfügbar ist, proportional zu dem Wert eines Steuersignals der Steuereinheit ist. Alternativ kann das Betätigungsorgan 22a einen Ein-/Aus-Magneten zur Steuerung der Zufuhr und Abfuhr des Fluids pro Arbeitszyklus des Steuersignals sein, welches Steuersignal in diesem Falle eine Impulskette mit einer Frequenz entsprechend der Größe der Strömungsbegrenzung ist.

Die Steuereinrichtung 16 nimmt im allgemeinen eine Anzahl von vor­ gewählten Steuerparametern für die Aufhängung auf, so daß die Auf­ hängungssteuerung und die Erzeugung der Steuersignale durchge­ führt werden können.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten des Hydraulikzylinders 26 und des Drucksteuerventils 19. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der hohle Zylinderkörper 26a mit einem Ein- und Auslaß 26f versehen, der die Druckkammer 26d mit einem Auslaß 118d des Drucksteuerventils 19 über eine Drucksteuerleitung 27 verbindet. Obwohl Fig. 2 die Kon­ struktion nicht im einzelnen darstellt, ist der obere Teil der Fluidkammer 26e ein geschlossener Raum, der mit einem viskosen Ar­ beitsfluid gefüllt ist. Der Druck des Arbeitsfluids im oberen Teil der Kammer 26e in einer Ausgangsposition des Kolbens 26c dient als Bezugsdruck und im übrigen als Widerstand für die Abwärtsbewegung des Kolbens.

Das Drucksteuerventil 19 umfaßt ein Ventilgehäuse mit dem erwähn­ ten Auslaß 118d, einem Einlaß 118b und einem Rücklauf-Auslaß 118c. Der Einlaß 118b, der Rücklauf-Auslaß 118c und Auslaß 118d sind mit einer Ventilbohrung 118a innerhalb des Ventilgehäuses verbunden. Ein Ventilkörper 119 weist erste, zweite und dritte Kolbenab­ schnitte 119a, 119b und 119c auf. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, hat der dritte Kolbenabschnitt 119c einen kleineren Durchmesser als der erste und zweite Kolbenabschnitt 119a, 119b. Der dritte Kol­ benabschnitt 119c begrenzt eine Drucksteuerkammer 118h, die mit dem Rücklauf-Auslaß 118c über einen Kanal 118f verbunden ist. Ein Betätigungskolben 122c befindet sich ebenfalls innerhalb der Ven­ tilbohrung 118a. Der Betätigungskolben 122c liegt dem zweiten Kolbenabschnitt 119b mit Abstand gegenüber und begrenzt mit die­ sem eine Drucksteuerkammer 118i, die mit dem Rücklauf-Auslaß 118c über einen Kanal 118e verbunden ist. Eine ringförmige Druckkammer 118j liegt zwischen dem ersten und zweiten Kolbenabschnitt 119a und 119b. Die Druckkammer 118j steht ständig in Verbindung mit dem Auslaß 118d und über diesen mit der oberen Fluidkammer 26e. Die Druckkammer 118j bewirkt eine Verschiebung des Ventilkörpers 119 zur wahlweisen Verbindung mit dem Einlaß 118b und dem Rücklauf- Auslaß 118c. Andererseits befindet sich eine Drucksteuerkammer 118k zwischen dem ersten und dritten Kolbenabschnitt 119a, 119c. Die Drucksteuerkammer 118k ist in Verbindung mit dem Auslaß 118d über einen Kanal 118g. Eine Vorspannfeder 122d liegt zwischen dem Betätigungskolben 122c und dem Ventilkörper 119. Der Betätigungs­ kolben 122c berührt eine Betätigungsstange 122a des elektrisch betätigbaren Betätigungsorgans 22a, das einen Elektromagneten umfaßt. Dieser Elektromagnet 122b umfaßt einen Proportional- Magneten.

Zur Vergrößerung des Zufuhrdruckes des Arbeitsfluids wird der Ventilkörper 119 in die in Fig. 3A gezeigte Position verschoben. Dabei vergrößert sich der Durchlaß an der Engstelle am inneren En­ de des Einlasses 118b durch Verschiebung des Kolbenabschnitts 119a des Ventilkörpers 119. Andererseits wird zur Verringerung des Zufuhrdruckes des Arbeitsfluids der Ventilkörper in eine Po­ sition verschoben, in der dieser Durchlaß am inneren Ende des Ein­ lasses 118b verringert wird, und der Rücklauf-Auslaß 118c, der normalerweise durch den Kolbenabschnitt 119b blockiert ist, wird geöffnet.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, umfaßt der Proportional-Magnet 122b die Betätigungsstange 122a und eine Magnetspule. Die Magnetspule wird erregt durch das Aufhängungs-Steuersignal der Steuerein­ heit. Bei der gezeigten Ausführungsform des Drucksteuerventils ist der Arbeitsfluiddruck P am Auslaß 118d veränderlich entspre­ chend einer vorgegebenen Änderungscharakteristik. Wenn der Signalwert, der durch das Aufhängungs-Steuersignal repräsentiert wird, gleich Null ist, nimmt der Druck am Auslaß 118d einen An­ fangswert an, der bestimmt wird nach einem vorgegebenen Druck. Wenn der Signalwert des Aufhängungs-Steuersignals zur positiven Seite ansteigt, steigt auch der Fluiddruck am Auslaß 118d mit einer vorgegebenen Proportionalrate. Durch Erhöhung des Signalwertes des Aufhängungs-Steuersignals wird die Betätigungsstange 122a nach unten verschoben. Wie Fig. 4 zeigt, nimmt der Ausgangsdruck P mit dem Signalwert in einem vorgegebenen Proportionalverhältnis K1 über einen vorgegebenen neutralen Druck P0 hinweg zu. Der Flu­ iddruck am Auslaß 118d erreicht eine Sättigungsgrenze bei einem Ausgangsdruck P2, wie es Fig. 4 zeigt. Wenn andererseits der Signalwert des Aufhängungs-Steuersignals abnimmt, verringert sich auch der Druck durch Verschiebung der Betätigungsstange 122a auf Null.

Die Betätigungsstange 122a des Proportional-Magneten 122b ist dem Betätigungskolben 122c zugeordnet. Der Kontakt zwischen der Betä­ tigungsstange 122a und dem Betätigungskolben 122c kann aufrecht erhalten werden durch die Federkraft der Vorspannfeder 122d, die den Betätigungskolben normalerweise gegen die Betätigungsstange drückt. Andererseits wird diese Federkraft der Vorspannfeder 122d auch auf den Ventilkörper 119 ausgeübt, so daß dieser stets, bezo­ gen auf Fig. 2, nach unten vorgespannt wird. Der Ventilkörper 119 nimmt andererseits eine aufwärts gerichtete Hydraulikkraft auf­ grund des Druckes in der Steuerkammer 118k auf. Daher wird der Ven­ tilkörper 119 innerhalb der Ventilbohrung in einer Position ge­ halten, in der die abwärts gerichtete Vorspannkraft der Vorspann­ feder 122d im Gleichgewicht steht mit der hydraulischen Kraft in­ nerhalb der Steuerkammer 118k.

Beim Einfedern der Aufhängung wird der Kolben 26c in dem Hydrau­ likzylinder 26 aufwärts verschoben, so daß sich der Fluiddruck in der oberen Kammer 26e erhöht. Dies führt zu einer Erhöhung des Fluiddruckes am Auslaß 118d des Drucksteuerventils 19. Als Ergeb­ nis wird der Fluiddruck in der Drucksteuerkammer 118k über den Ka­ nal 118g erhöht, so daß sich das Gleichgewicht der zwischen der abwärts gerichteten Kraft der Vorspannfeder 122d und der aufwärts gerichteten Druckkraft aus der Steuerkammer 118k ändert. Dies führt zu einer Aufwärtsbewegung des Ventilkörpers 119 gegen die Kraft der Vorspannfeder 122d, wie es in Fig. 3B gezeigt ist. Als Ergebnis wird der Öffnungsquerschnitt des Rücklauf-Auslasses 118c vergrößert, und der Einlaß 118b wird blockiert. Aus diesem Grunde wird der Fluiddruck in der Druckkammer 26d des Hydraulikzy­ linders 26 absorbiert, so daß die über die Aufhängung aufgenommene Stoßenergie nicht auf den Fahrzeugaufbau übertragen wird.

Beim Ausfedern des Rades wird der Kolben 26c in dem Hydraulikzy­ linder 26 nach oben verschoben, so daß sich der Fluiddruck in der Druckkammer 26d verringert. Dies führt zu einer Verringerung des Fluiddruckes am Auslaß 118d des Ventils 19. Als Ergebnis verrin­ gert sich der Druck in der Steuerkammer 118k über den Kanal 118g, so daß wiederum das Gleichgewicht zwischen diesem Druck und der Vorspannkraft der Vorspannfeder 122d gestört wird. Dies bewirkt in diesem Falle eine Abwärtsbewegung des Ventilkörpers 119 auf­ grund der Federkraft der Vorspannfeder 122d, wie es in Fig. 3A gezeigt ist. Die Durchlaßöffnung des Einlasses 118b wird geöffnet und der Rücklauf-Auslaß 118c wird geschlossen. Der Fluiddruck in der Druckkammer 26d wird durch den über den Einlaß eingeleiteten Fluidstrom erhöht. Die Druckverringerung in der Druckkammer 26d des Hydraulikzylinders 26 kann daher absorbiert werden, so daß die Energie der Aufhängung beim Ausfedern nicht auf den Fahrzeugauf­ bau übertragen wird.

Da keine Strömungsbegrenzung, wie etwa eine Düse, ein Rückführ­ ventil oder dergleichen zwischen dem Fluidbehälter und dem Rück­ lauf-Auslaß 118c vorgesehen ist, wird keine Dämpfungskraft gegen die Aufwärtsbewegung des Kolbens 26c in dem Hydraulikzylinder 26 beim Einfedern der Aufhängung erzeugt. Da eine Dämpfungskraft, die auf den Kolben 26c ausgeübt wird, dazu führen kann, daß die Energie beim Einfedern auf den Fahrzeugaufbau übertragen wird und ein unbequemes Fahrgefühl verursacht, ist die gezeigte Ausfüh­ rungsform der Aufhängung auf Komfort ausgelegt, indem die Energie beim Einfedern und Ausfedern vollständig absorbiert wird.

Die Steuereinheit führt weiter dazu, daß Roll- und Tauchbewegun­ gen mit Hilfe von verschiedenen, vorgewählten Steuerparametern, wie etwa seitliche, längs gerichtete und senkrechte Beschleuni­ der Fahrzeugkarosserie, unterdrückt werden. Entsprechende Verfahren sind beispielsweise in den parallelen europäischen An­ meldungen Nr. 02 49 029, Nr. 02 49 227, Nr. 02 83 004, Nr. 02 85 153 und Nr. 02 84 052 beschrieben. Die in diesen Anmeldungen der Anmel­ derin beschriebenen Lösungen sollen hier als einbezogen angesehen werden.

In der Praxis gibt die Steuereinrichtung 16 einen Ausgangsstrom I ab, der dem Betätigungsorgan 22a des Drucksteuerventils 19 zuge­ führt wird, so daß auf diese Weise der Fluiddruck in der Druckkam­ mer 26d des Hydraulikzylinders 26 gesteuert wird. Der Steuerstrom I umfaßt im allgemeinen eine Gleichstromkomponente, die veränder­ lich ist mit der Belastung des Fahrzeugaufbaus und so festgelegt wird, daß die Höhe des Fahrzeugaufbaus bei einem vorgegebenen Wert verbleibt, und eine Wechselstromkomponente, die einer Änderung der Fahrzeugposition oder -neigung entgegenwirkt. Wenn daher die Steuereinrichtung 16 unter normalen Bedingungen arbeitet und der Steuerstrom I an das Betätigungsorgan 22a abgegeben wird, bewirkt das Drucksteuerventil 19 sowohl eine Höheneinstellung als auch eine Unterdrückung von Stellungsänderungen des Aufbaus.

Das Betätigungsorgan 22a spricht an auf den Steuerstrom I und be­ stimmt die Position des Betätigungskolbens 122c und damit die Po­ sition des Ventilkörpers 119. Auf diese Weise wird der Druck in der Arbeitskammer mit Hilfe des Steuerstroms I eingestellt. Bei gleichmäßiger Fahrt des Fahrzeugs, bei der keine Positionsände­ rungen des Aufbaus hervorgerufen werden, dient der Steuerstrom I nur dazu, die Fahrzeughöhe auf einem vorgegebenen Wert zu halten. Der hydraulische Druck, der entsprechend dem Steuerstrom I er­ zeugt wird, der in diesem Falle nur eine Gleichstromkomponente enthält, kann als neutraler Druck bezeichnet werden. Solange der neutrale Druck P0 in der Druckkammer 26d herrscht, wird die Fahr­ zeughöhe auf der vorgegebenen Höhe gehalten.

Das Rückschlagventil 15 ist mit der Zufuhrleitung 21S über eine Steuerleitung 15a verbunden und nimmt deren hydraulischen Druck auf. Das Rückschlagventil 15 wird eingestellt auf einen Druck, der dem neutralen Druck entspricht. Das Rückschlagventil 15 spricht an auf den Fluiddruck in der Zufuhrleitung 21S, sofern dieser hö­ her als oder gleich dem eingestellten Druck ist, und öffnet eine Fluidverbindung zwischen der Rückleitung 21D und dem Rücklauf- Auslaß T des Umschaltventils 17 und dem Sumpf 3. Andererseits spricht das Rückschlagventil 15 auf den Fluiddruck in der Zufuhr­ leitung 21S an, sofern dieser niedriger als der vorgegebene Druck ist, und blockiert in diesem Falle die Fluidverbindung. Daher wird der Fluiddruck im Hydrauliksystem stromaufwärts des Rückschlag­ ventils 15 auf einem Druck gehalten, der höher als der eingestell­ te, d. h. der neutrale Druck ist. Folglich wird bei Normalbetrieb, wenn eine Maschine 1 läuft und die Pumpe 2 antreibt, der Druck in der Zufuhrleitung 21S auf einem höheren Wert als der eingestellte Druck gehalten. Dadurch wird das Rückschlagventil 15 offen gehal­ ten, so daß es einen Fluiddurchgang ermöglicht. Wenn andererseits die Maschine angehalten wird, nimmt der von der Pumpe 2 ausgehende Druck den Wert Null an. Das Rückschlagventil 15 wird geschlossen und blockiert die Fluidverbindung. Der Fluiddruck in der Druck­ kammer 26d des Hydraulikzylinders 26 wird auf dem neutralen Druck gehalten, so daß die Fahrzeughöhe auf der beabsichtigten Höhe ver­ bleibt. Das Umschaltventil 17 steht normalerweise in der Zufuhr­ position und verbindet die Druckleitung 4 mit der Zufuhrleitung 21S, so daß Fluiddruck der Pumpe 2 in die Zufuhrleitung gelangt. Andererseits spricht das Betätigungsorgan 17a des Umschaltven­ tils 17 auf das Steuersignal an, das den Befehl zum Notbetrieb dar­ stellt. Dieses Signal wird erzeugt bei Abwesenheit des Steuer­ stromes I am Betätigungsorgan 22a des Ventils 19 oder beim Abfall der Stromzufuhr von der Stromquelle 21. Das Umschaltventil 17 wird daher auf Notbetrieb umgeschaltet. In diesem Betriebszustand ist die Zufuhrleitung 21S mit dem Rücklauf-Auslaß T des Umschaltven­ tils 17 verbunden, und damit mit dem Rückschlagventil 15. Die Flu­ idverbindung zwischen der Pumpe 4 und der Zufuhrleitung 21S ist unterbrochen. Der Fluiddruck, der von der Pumpe 2 zugeführt wird, wird in den Sumpf 3 über das Überdruckventil 5 zurückgeführt. Wenn der Fluiddruck in der Zufuhrleitung 21S oberhalb des neutralen Druckes gehalten wird, bleibt das Rückschlagventil 15 offen, so daß derjenige Anteil des hydraulischen Drucks in der Zufuhrlei­ tung 21S, der über den neutralen Druck hinausgeht, in Richtung des Fluidbehälters abgebaut wird. Der Fluiddruck in der Zufuhrleitung 21S nimmt wieder den Wert des neutralen Druckes an.

Bei der gezeigten Ausführungsform kann daher die Fahrzeughöhe eingehalten werden, wenn die elektrische Schaltung einen Fehler aufweist und dem Drucksteuerventil kein Strom zugeführt wird, oder wenn die Stromquelle ausfällt.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungform eines Hydraulikkreises einer aktiv gesteuerten Aufhängung für Fahrzeuge. Bei dieser Aus­ führungsform sind die hydraulischen Anschlüsse des Umschaltven­ tils 17′ modifiziert, so daß verhindert werden kann, daß der Hy­ draulikkreis im Notbetrieb Schwingungen aufbaut. Wenn das Um­ schaltventil 17 der ersten Ausführungsform aus der Zufuhrstellung in die Notbetriebsstellung umgeschaltet wird, ist der Druck am Einlaß des Rückschlagventils 15 direkt der Steuerleitung 15a aus­ gesetzt, der eine Öffnungsbewegung des Rückschlagventils 15 be­ wirkt, der wiederum eine Schließung aufgrund einer Senkung des Druckes, eine anschließende Öffnung aufgrund eines Anstiegs des Druckes etc. folgen.

Zur Vermeidung derartiger Schwingungen ist bei der zweiten Aus­ führungsform die Bildung einer Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Steuerleitung 15a und dem Druck am Einlaß des Rückschlag­ ventils 15 vorgesehen. Zu diesem Zweck weist das Umschaltventil 17′, das bei dieser Ausführungsform vorgesehen ist, einen zusätz­ lichen Auslaß B auf, der mit der Rückleitung 21D verbunden ist. Ei­ ne Drosselstelle 18 ist in der Rückleitung 21D in einer Position stromaufwärts der Verbindung mit dem Auslaß B des Umschaltventils 17′ vorgesehen.

Bei normalem Betrieb ist die Rückleitung 21D mit dem Sumpf 3 über die Drosselstelle 18 und das Rückschlagventil 15 verbunden. Ande­ rerseits ist die Pumpe 2 mit der Zufuhrleitung 21S verbunden. Bei Normalbetrieb, der in der Zeichnung gezeigt ist, ergibt sich daher keine nennenswerte Änderung.

Wenn andererseits Notbetrieb herrscht, ist der Auslaß A des Um­ schaltventils 17′, der mit der Zufuhrleitung 21S in Verbindung steht, mit dem Auslaß B verbunden. Diese Verbindung zwischen den Auslässen A und B ermöglicht es, daß Druckfluid in der Zufuhrlei­ tung 21S durch das Umschaltventil 17′ hindurch und über die Dros­ selstelle 18 zu dem Rückschlagventil 15 strömt. Da der Durchgang durch die Drosselstelle 18 begrenzt ist, wird der Fluiddruck in dem Hydrauliksystem stromaufwärts der Drosselstelle 18 geregelt, bevor das Fluid durch die Engstelle hindurchtritt. Dies führt zu einer Dämpfung von Fluiddruckschwankungen und damit zu Schwingun­ gen bei der Arbeit des Rückschlagventils 15.

Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform des Hydrauliksystems. Dabei handelt es sich um eine weitere Abwandlung der zweiten Aus­ führungsform gemäß Fig. 5. Die dritte Ausführungsform dient da­ zu, zu verhindern, daß der Fahrzeugaufbau plötzliche Stellungsän­ derungen durchführt oder instabil wird, wenn das elektrische Sy­ stem ausfällt, während das Fahrzeug eine Kurve durchläuft oder be­ schleunigt wird, wenn beispielsweise eine seitliche Beschleuni­ gung auf das Fahrzeug ausübt wird. Wenn das Fahrzeug beispielswei­ se bei der Kurvenfahrt einer seitlichen Beschleunigung ausgesetzt ist, wird der Fluiddruck in der Arbeitskammer des Hydraulikzylin­ ders, der das innere Rad abstützt, verringert, der Fluiddruck in der Arbeitskammer des Hydraulikzylinders auf der Außenseite wird erhöht, so daß sich innen eine weichere und außen eine härtere Auf­ hängungs-Charakteristik ergibt. Bei Notbetrieb aufgrund einer Störung im elektrischen System wird der Druck in beiden Arbeits­ kammern auf den neutralen Druck eingestellt. Dies kann zu einer Rollbewegung des Fahrzeugaufbaus führen, die die Stabilität des Fahrverhaltens beeinträchtigt.

Zur Vermeidung derartiger Nachteile ist ein Rückschlagventil 19a vorgesehen, das einen Fluidstrom von der Rückleitung 21D zum Aus­ laß 118d des Drucksteuerventils 19 ermöglicht. Wie Fig. 6 zeigt, spricht das Rückschlagventil 19a auf die Druckdifferenz zwischen der Druckkammer 26d und der Rückleitung 21D an und ermöglicht ei­ nen Fluidstrom von der Rückleitung 21D zu der Arbeitskammer, wenn der Druck in der Arbeitskammer geringer als der Druck in der Rück­ leitung 21D ist.

Beispielsweise ist bei der Unterdrückung einer Rollbewegung der Fluiddruck in der Druckkammer 26d des Hydraulikzylinders des in­ neren Rades niedriger als der neutrale Druck. Wenn daher bei Not­ betrieb der Druck in den Zufuhr- und Rückleitungen 21S und 21D auf den neutralen Druck eingestellt wird, strömt das Druckfluid in der Rückleitung 21D durch das Rückschlagventil 19a. Eine Drosselstel­ le 19b ist stromabwärts des Rückschlagventils 19a vorgesehen. Die Drosselstelle 19b dient dazu, den Fluidstrom durch das Rück­ schlagventil zu begrenzen und den Druck in der Arbeitskammer nur allmählich zu ändern.

Andererseits weist die Druckkammer 26d des Hydraulikzylinders des äußeren Rades einen Fluiddruck auf, der höher als der neutrale Druck ist, wenn eine Rollbewegung unterdrückt werden soll. Beim Ausfallen des elektrischen Systems während des Anti-Roll-Betrie­ bes wird der Druck, der von Auslaß 118d zu der Drucksteuerkammer 118k gelangt, höher als der Fluiddruck am Einlaß 118b und am Auslaß 118j. Daher wird der Ventilkörper 119 verschoben und stellt eine Fluidverbindung her zwischen dem Auslaß 118d und dem Rücklauf- Auslaß 118j. Wie im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, wird der Fluiddruck in der Rückleitung 21D all­ mählich durch das Umschaltventil 17′ und die Drosselstelle 18 ab­ gesenkt.

Bei der dritten Ausführungsform wird daher vermieden, daß sich die Stellung des Aufbaus schlagartig ändert, wenn das elektrische Sy­ stem beim Anti-Roll-Betrieb, beim Anti-Tauch-Betrieb oder bei ähnlichen Vorgängen ausfällt.

Claims (6)

1. Sicherheitsschaltung für eine aktiv gesteuerte Fahrzeugaufhängung

• - einem Aufhängungssystem zwischen dem Fahrzeugaufbau und den Fahrzeugrädern (11), das Aufhängungs-Einheiten (12) in der Form von hydropneumatischen Federdämpfern mit Schraubenfe­ dern und Hydraulikzylindern umfaßt, deren Druckkammern (26d) mit einem Arbeitsfluid gefüllt sind und deren Fluiddruck über Drucksteuerventile (19) steuerbar ist, die die Druckkammern (26d) gesteuert mit einer Zufuhrleitung (21S) oder einer Rück­ leitung (21D) verbinden oder sperren,
• - einer Druckfluidquelle (2, 5, 3),
• - Sensoren zur Überwachung vorgegebener Parameter für die Auf­ hängungssteuerung und zur Erzeugung entsprechender Sensor­ signale für eine aktive Lageregelung des Fahrzeugs,
• - einer Steuereinrichtung (16), die bei Normalbetrieb Steuer­ signale auf der Basis der Sensorsignale abgibt und über die Drucksteuerventile (19) den in die Druckkammern (26d) einzu­ leitenden Steuerdruck einstellt, welche Steuereinrichtung auf einen Fehlerdetektor anspricht und bei einem Fehler des Steuersignals ein Notsteuersignal abgibt,
• - einem gesteuerten Rückschlagventil (15) in der Rückleitung (21D) zwischen den Drucksteuerventilen (19) und dem Sumpf (3) der Druckfluidquelle (2, 5, 3), das durch den Druck in der Zu­ fuhrleitung (21S) zwischen der Druckfluidquelle (2, 5, 3) und den Drucksteuerventilen (19) steuerbar ist und oberhalb eines neutralen Druckes in der Zufuhrleitung (21S) einen Rückstrom zum Sumpf (3) gestattet, einem Umschaltventil (17) in der Zufuhrleitung (21S) von der Druckfluidquelle (2, 5, 3) zu den Drucksteuerventilen (19), mit einer ersten und einer zweiten Schaltposition, das bei Wegfall eines elektrischen Ansteuersignals im gestörten Betrieb den Zulauf von Druckfluid von der Druckfluidquelle (2, 5, 3) zu den Drucksteuerventilen (19) unter­ bricht und diesen mit der Rückleitung stromauf des gesteuerten Rückschlagventils (15) verbindet, wobei die Drucksteuerventile (19) bei Ausfall des elektri­ schen Steuersignals fluidisch steuerbar sind durch den Druck in der Druckkammer (26d) des Hydraulikzylinders einerseits und den Druck in der Rückleitung (21D) andererseits, derart, daß bei be­ stehender Druckdifferenz das Drucksteuerventil (19) um­ schaltbar ist in eine die Druckkammer (26d) mit der Rücklei­ tung (21D) oder der Zufuhrleitung (21S) verbindenden Stellung.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Druckfluidquelle (2, 5, 3) ein Überdruckventil (5) um­ faßt, das einen über dem neutralen Druck liegenden Einstelldruck aufweist, und daß der maximale, dem Fluidkreis über das zweite Um­ schaltventil (17) in der ersten Position zugeführte Druck dem Ein­ stelldruck des Überdruckventils (5) entspricht.

3. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich­ net durch einen Druckspeicher (8) zum Speichern von Druckmittel in Verbindung mit dem Fluid­ kreis, der zwischen dem Umschalt­ ventil (17) und dem Drucksteuerventil (19) in der Zufuhrleitung (21S) angeordnet ist.

4. Sicherheitsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge­ kennzeichnet durch eine Drosselstelle (18) in der Rückleitung (21D) zur Begrenzung des Fluidstroms von der Rückleitung zum Sumpf (3) der Druckfluidquelle (2, 5, 3) und zur Einstellung des Fluid­ drucks in der Zufuhrleitung (21S) und der Rückleitung (21D) (Fig. 5, 6).

5. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Bypass-Kreis mit einem Rückschlagventil (19a) in ei­ ner direkten Verbindung der Rückleitung (21D) mit der Drucksteu­ erleitung (10), welches in Umgehung des Drucksteuerventils (19) den Fluiddruck der Rückleitung erfaßt, sofern er höher als der Fluiddruck in der Drucksteuerleitung (10) ist, und eine Fluidver­ bindung herstellt, und, sofern der Druck in der Drucksteuerlei­ tung (10) höher als in der Rückleitung ist, die Fluidverbindung unterbricht (Fig. 6).

6. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Drosselstelle (19b) in dem Bypass-Kreis stromaufwärts des Rückschlagventils (19a) zur Begrenzung des Fluidstroms durch den Bypass-Kreis, wenn eine Fluidverbindung hergestellt ist (Fig. 6).