DE69722958T2

DE69722958T2 - System zur fahrzeugrollstabilisierung

Info

Publication number: DE69722958T2
Application number: DE69722958T
Authority: DE
Inventors: David Andrew Shirley CLARE; Phillip James Nuneaton GREEN; William Sutton Coldfield BURDOCK; Mark Bromsgrove PASK
Original assignee: Land Rover Group Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 1996-12-14
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: EP0949999B1; WO1998026948A1; US6179310B1; DE69722958D1; AU7737198A; GB9626045D0; ZA9711203B; EP0949999A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugquerstabilisierungssysteme jener Art, bei der ein mit gefederten und ungefederten Teilen des Fahrzeugs wirkverbundenes Stellglied so angeordnet ist, dass ein Wanken des Fahrzeug aufgrund von Querbeschleunigung des Fahrzeugs dazu neigt, eine Verschiebung des Stellglieds zu bewirken, wobei das Stellglied im Betrieb eine Kraft ausüben kann, die einer solchen Verschiebung entgegengesetzt ist und so dem Wanken entgegenwirkt. Solche Systeme sind zum Beispiel aus der WO-A-89/04262, aus der EP 0 508 825 , die ein System offenbart, das zur Steuerung des Aufbauwankens zwecks Verbesserung der Kurvenstabilität z. B. durch Förderung einer leichten Untersteuerung während Fahrens in scharfen Kurven angeordnet ist, und aus der US 5 529 324, die ein System mit einem aktiven Kurvenstabilisator offenbart, der ein Stellglied enthält, das Kräfte zum Entgegenwirken gegen ein Rechts- oder Linkswanken ausüben kann, das verriegelt werden kann, so dass es als normaler passiver Kurvenstabilisator wirkt, oder das entriegelt werden kann und so keine Auswirkung auf eine Wanksteuerung hat, bekannt. Die Schrift GB-A-2 234 946 (auf der der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht) offenbart ein aktives Querstabilisierungssystem, bei dem die Stellgliedkraft so ausgelegt ist, dass sie bis zu einem vorbestimmten Wert (von zum Beispiel 0,5 g) direkt proportional zu der Querbeschleunigung zunimmt, um das Fahrzeug beim Fahren von Kurven horizontal zu halten, wobei die Stellgliedkraft konstant bleibt, wenn die Querbeschleunigung über den vorbestimmten Wert erhöht wird.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Querstabilisierungssystems für ein Fahrzeug.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Querstabilisierungssystem für ein Fahrzeug mit Vorder und Hinterrädern, einer das Fahrzeuggewicht elastisch auf den Vorderrädern stützenden Vorderradaufhängung und einer das Fahrzeuggewicht elastisch auf den Hinterrädern stützenden Hinterradaufhängung bereitgestellt, wobei das Stabilisierungssystem ein Stellglied enthält, das mit gefederten und ungefederten Teilen des Fahrzeugs wirkverbunden und so angeordnet ist, dass ein Wanken des Fahrzeugs durch Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs dazu neigt, eine Verschiebung des Stellglieds zu bewirken, wobei das Stellglied im Betrieb eine Kraft ausüben kann, die einer solchen Verschiebung entgegengesetzt ist und so dem Wanken entgegenwirkt, wobei das System weiterhin ein elektronisches Steuersystem enthält, das mit dem Stellglied wirkverbunden ist, um die Stellgliedkraft als Reaktion auf die Querbeschleunigung zu steuern, so dass die Stellgliedkraft so ausgelegt ist, dass sie bis zu einem vorbestimmten Wert der Querbeschleunigung direkt proportional zu der Querbeschleunigung zunimmt und über den vorbestimmten Wert hinaus direkt proportional zu der Querbeschleunigung, aber mit verringerter Geschwindigkeit zunimmt.
Es kann ein erstes Stellglied, das den Vorderrädern zugeordnet ist, und ein zweites Stellglied, das den Hinterrädern zugeordnet ist, vorgesehen sein. Dadurch wird die Stabilität des Fahrzeugs beim Fahren von Kurven verbessert, indem der von jedem der Vorderräder getragene proportionale Anteil des Fahrzeuggewichts im Wesentlichen dem jedes der Hinterräder entspricht.
Zweckmäßigerweise umfasst das oder jedes Stellglied eine doppeltwirkende Hydraulikvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Einlass-/Auslassöffnung, wobei ein Ventilmittel zur Steuerung des Hydraulikfluidstroms von einer Hydraulikdruckquelle zu einem Ablass vorgesehen ist, wobei das Ventilmittel in einem ersten Modus betrieben werden kann, in dem die erste Einlass/Auslassöffnung mit der Quelle und die zweite Einlass /Auslassöffnung mit dem Ablass verbunden ist, und in einem zweiten Modus, in dem die zweite Einlass/Auslassöffnung mit der Quelle und die erste Einlass/Auslassöffnung mit dem Ablass verbunden ist, und ein Druckregelmittel zur Regelung des Drucks des dem Ventilmittel von der Quelle zugeführten Hydraulikfluids und dadurch Steuerung der Stellgliedkraft vorgesehen ist. Bei dem ersten und dem zweiten Modus handelt es sich um normale Betriebsmodi für das Ventilmittel, wenn das Stabilisierungssystem aktiv ist, um ein Wanken zu verringern oder zu. verhindern, wobei der erste und der zweite Modus gemäß der Kurvenfahrrichtung gewählt werden.
Wenn ein erstes Stellglied den Vorderrädern zugeordnet ist und ein zweites Stellglied den Hinterrädern zugeordnet ist, kann das Ventilmittel beiden Stellgliedern gemein sein. Durch diese Anordnung werden die Drücke an beiden Stellgliedern ausgeglichen, wodurch der von jedem der Vorderräder getragene proportionale Anteil des Fahrzeuggewichts dem jedes der Hinterräder entspricht, wie zuvor besprochen.
Wenn der Durchfluss des durch die Quelle zugeführten Hydraulikfluids begrenzt ist, kann das Druckregelmittel zweckmäßigerweise ein Umschaltventil umfassen, das einen Teil des durch die Quelle dem Ablass zugeführten Hydraulikfluids umleitet. Das Umschaltventil kann ein elektrisch angetriebenes Proportionalventil umfassen, bei dem sich die Drosselung der hydraulischen Strömung von der Quelle zum Ablass proportional mit dem elektrischen Antriebsstrom ändert.
Vorzugsweise umfasst das Ventilmittel ein erstes und ein zweites Wählventil, die jeweils eine Zufuhröffnung zur Verbindung mit der Quelle, eine Rückführöffnung zur Verbindung mit dem Ablass, eine erste Steueröffnung, die mit einer der Einlass-/Auslassöffnungen des oder jedes Stellglieds verbunden ist, und eine zweite Steueröffnung, die mit der anderen der Einlass /Auslassöffnungen des oder jedes Stellglieds verbunden ist, aufweisen, wobei jedes Wählventil einen Aus-Zustand, in dem eine Verbindung zwischen der Zufuhrund der Ablassöffnung und den Steueröffnungen verhindert wird, und einen Ein-Zustand, in dem beim ersten Wählventil die Zufuhröffnung mit der ersten Steueröffnung und die zweite Steueröffnung mit der Rückführöffnung und beim zweiten Wählventil die Zufuhröffnung mit der zweiten Steueröffnung und die erste Steueröffnung mit der Rückführöffnung verbunden ist, aufweist, wobei die Anordnung derart ist, dass sich im ersten Modus das erste Wählventil im Ein-Zustand und das zweite Wählventil im Aus-Zustand befindet und sich im zweiten Modus das erste Wählventil im Aus-Zustand und das zweite Wählventil im Ein-Zustand befindet.
Da jedes Wählventil nur zwei Betriebszustände besitzt, können sie jeweils von relativ einfacher Ausführung sein.
Das Ventilmittel kann in einem dritten Modus betrieben werden, in dem die Einlass-/Auslassöffnungen gesperrt sind, und in einem vierten Modus, in dem die Einlass-/Auslassöffnungen miteinander verbunden sind, wobei die Anordnung derart ist, dass sich im dritten Modus beide Wählventile im Aus-Zustand und im vierten Modus im Ein-Zustand befinden. Wenn sich das Ventilmittel im dritten Modus befindet, kann das Stellglied als eine direkte mechanische Verbindung wirken (das heißt es ist fest verriegelt), und das Stellglied ist aktiv, um einem Wanken entgegenzuwirken (es aber nicht unbedingt zu verhindern). Dieser Modus ist unter normalen Fahrbedingungen auf guten Straßen als störungssicherer Modus nützlich. Im vierten Modus des Ventilmittels kann das Stellglied frei durch das gesamte Ausmaß seines Betätigungshubs bewegt werden. Dies ist nützlich, wenn das Fahrzeug unter erschwerten Geländebedingungen betrieben wird, da er dem Gelenk der Vorder- und Hinterradaufhängung den geringsten Widerstand entgegensetzt. Vorzugsweise ist jedes Wählventil in den Aus-Zustand federbelastet. Dies ist der Zustand für den dritten Modus, der dadurch bei Fehlen von Antriebskraft für die Wählventile erreicht werden kann.
Zweckmäßigerweise besteht zwischen den Einlass/Auslassöffnungen des Stellglieds ein gedrosselter Strömungsweg. Dies ist für den Zustand des dritten Modus des Ventilmittels nützlich, wenn ungleiche Auslenkungen von Seite zu Seite der Vorder- und der Hinterradaufhängung des Fahrzeugs bestehen. Dann kann das Stellglied wirksam als Dämpfer fungieren, um es der Vorder- und der Hinterradaufhängung zu gestatten, das Fahrzeug in eine aufrechte, statische Position zu bewegen, wobei sich das Stellglied in seine mittlere Position bewegen kann. Wenn das Stellglied einen Betätigungskolben enthält, kann der Strömungsweg durch den Kolben oder daran vorbei verlaufen.
Das oder jedes Stellglied kann einer jeweiligen Stabilisatoranordnung zugeordnet sein, die einen Drehstab und das Stellglied umfasst, wobei die oder jede Stabilisatoranordnung neben jedem Ende des Drehstabs Verbindungen aufweist, die die Stabilisatoranordnung mit benachbarten gefederten und ungefederten Teilen des Fahrzeugs verbinden und so angeordnet sind, dass ein Wanken des Fahrzeugs bewirkt, dass sich die Verbindungen auf eine Weise bewegen, die dazu neigt, die Stabilisatoranordnung zu verdrehen, wobei die Stellgliedkraft einer solchen Verdrehung entgegenwirkt.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung auch ein Fahrzeug mit einem Querstabilisierungssystem nach einem vorhergehenden Aspekt der Erfindung.
Im Folgenden wird ein Querstabilisierungssystem gemäß der Erfindung beispielhaft und mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen darin:
1 einen Hydraulikschaltplan eines erfindungsgemäßen Querstabilisierungssystems, in dem auch gewisse mechanische Elemente des Systems schematisch dargestellt werden;
2 eine perspektivische Ansicht gewisser der in 1 gezeigten mechanischen Elemente;
3 ein Blockschaltbild, das ein elektronisches Steuersystem darstellt, das zur Steuerung des in 1 gezeigten Hydraulikkreises verwendet wird;
4 bis 7 einen Teil des in 1 gezeigten Hydraulikschaltplans in einem ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Betriebsmodus;
8 eine graphische Darstellung, die den gegen die Fahrzeugquerbeschleunigung aufgetragenen Fahrzeugwankwinkel zeigt; und
9 eine graphische Darstellung, die das gegen die Fahrzeugquerbeschleunigung aufgetragene, durch das Querstabilisierungssystem ausgeübte Rückführmoment zeigt.
Das in den 1 bis 7 gezeigte Querstabilisierungssystem ist für ein Fahrzeug bestimmt, das an einer Vorderachse 13 getragene Vorderräder 11, 12 und an einer Hinterachse 16 getragene Hinterräder 14, 15 aufweist. Das Fahrzeug weist einen Aufbau auf, der auf einem Chassis 17 getragen wird, wobei das Fahrzeuggewicht durch Vorderradaufhängungseinheiten 18, 19 und Hinterradaufhängungseinheiten 21, 22 elastisch getragen wird.
Eine vordere Stabilisatoranordnung 23 enthält einen Drehstab oder Kurvenstabilisator 24, der durch Lageranordnungen 25, 26, die lateral zu jeder Fahrzeugseite beabstandet sind, mit dem Fahrzeugchassis 17 verbunden ist. Der vordere Drehstab 24 weist einen integralen Arm 27 auf, der sich in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung in Längsrichtung zum hinteren Ende des Fahrzeugs erstreckt. Das Ende des Arms 27, das von der linken Lageranordnung 25 entfernt ist, ist in der Nähe des linken Rads 11 durch ein Drehverbindungsglied 28 mit der Vorderachse 13 verbunden. Am anderen Ende des Drehstabs 24 bezüglich des Arms 27 ist eine Schwenkarmanordnung 29 am Drehstab angelenkt und trägt ein anderes Drehverbindungsglied 31, über das sie in der Nähe des rechten Rads 12 mit der Vorderachse 13 verbunden ist. Das Chassis 17 ist ein gefedertes Teil des Fahrzeugs, während die Vorderachse 13 ein ungefedertes Teil ist.
Eine Kurbelschwinge 32 ist (zum Beispiel durch Schweißen) fest am Drehstab 24 angebracht und erstreckt sich in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung, das heißt ungefähr in einem rechten Winkel zum Arm 27 und zur Schwenkarmanordnung 29. Ein Stellglied in Form eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 33 ist mit den Kurbelschwingen 32 und der Schwenkarmanordnung 29 neben dem Drehverbindungsglied schwenkbar verbunden.
Eine hintere Stabilisatoranordnung 34 ist mit der vorderen Stabilisatoranordnung 23 im Wesentlichen identisch und weist ihren eigenen Hydraulikzylinder 35 auf. Die Hydraulikzylinder 33, 35 sind zur Verbindung mit einer Hydraulikdruckquelle in Form einer motorgetriebenen Pumpe 36 oder mit einem Ablass in Form eines Hydraulikspeichers 37 angeordnet.
Jeder Hydraulikzylinder 33, 35 weist einen Kolben 38 und eine Betätigungsstänge 39 auf. Auf der Betätigungsstangenseite des Kolbens 38 befindet sich eine erste Einlass-/Auslassöffnung 41, und auf der anderen Seite des Kolbens befindet sich eine zweite Einlass-/Auslassöffnung 42. Es sind Ventilmittel in Form eines ersten und eines zweiten elektromagnetisch gesteuerten Wählventils 43 und 44 dazu vorgesehen, den Hydraulikfluidstrom von der Pumpe 36 zu den Einlass/Auslassöffnungen 41 und 42 und den Rückstrom von den Einlass-/Auslassöffnungen zum Speicher 37 zu steuern. Die Wählventile 43 und 44 sind in einem (gestrichelt dargestellten) Ventilblock 45 angebracht.
Das erste Wählventil 43 weist eine Zufuhröffnung 46 auf, die über einen Durchgang 47 im Ventilblock 45 und über eine Leitung 48 mit der Pumpe 36 verbunden ist, und eine Rückführöffnung 49, die über die Durchgänge 51, 52 im Ventilblock 45 und über die Leitung 53 mit dem Speicher 37 verbunden ist. Des Weiteren weist das erste Wählventil 43 auch eine erste und eine zweite Steueröffnung 54 und 55 auf, wobei die erste Steueröffnung 54 durch Ventilblockdurchgänge 56, 57 und 72 und über Leitungen 59 und 61 mit der ersten Einlass/Auslassöffnung 41 beider Stellglieder 33 und 35 und die zweite Steueröffnung 55 über Ventilblockdurchgänge 62 und 63 und über Leitungen 64 und 65 mit der zweiten Einlass-/Auslassöffnung 42 der Stellglieder verbunden ist. Analog weist das zweite Wählventil 44 eine Zufuhröffnung 66 auf, die über einen mit dem Ventilblockdurchgang 47 verbundenen Durchgang 67 mit der Pumpe 36 verbunden ist, und eine Rückführöffnung 68, die über den Ventilblockdurchgang 52 mit dem Speicher 37 verbunden ist. Des Weiteren enthält das zweite Wählventil 44 eine erste Steueröffnung 69, die über Ventilblockdurchgänge 58, 62 und 63 und über Leitungen 64 und 65 mit den zweiten Einlass/Auslassöffnungen 42 der Hydraulikzylinder 33 und 35 verbunden ist. Analog enthält das zweite Wählventil 44 auch eine erste Steueröffnung 71, die über Ventilblockdurchgänge 72, 57 und 56 und über Leitungen 59 und 61 mit den ersten Einlass-/Auslassöffnungen 41 der Hydraulikzylinder 33 und 35 verbunden ist. Die Wählventile 43, 44 sind in einen Aus-Zustand federbelastet, in dem eine direkte Strömung zwischen den Öffnungen 46, 49, 54, 55; 66, 68, 69, 71 jedes Wählventils verhindert wird.
Ein Umschaltventil 73 befindet sich in einem Durchgang 74, der den Durchgäng 47, welcher die Hauptströmung des druckbeaufschlagten Hydraulikfluids von der Pumpe 36 aufnimmt, und den Durchgang 52, der die Rückströmung zum Behälter 37 liefert, verbindet. Das Umschaltventil 73 wirkt als Druckregelmittel, wie später beschrieben wird. Ein Druckwandler 75 ist über einen Durchgang 76 mit dem Durchgang 47 verbunden, um ein den durch. die Pumpe 36 gelieferten Druck, anzeigendes Signal bereitzustellen.
Die Magnetwählventile 43 und 44 und das Umschaltventil 73 werden durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) 77 gesteuert, die vom Druckwandler 75 ein Drucksignal und von einem Beschleunigungsmesser 78 ein Querbeschleunigungssignal empfängt. Es können andere Fahrzeugparameter anzeigende Signale enthalten sein, diese sind für die vorliegende Erfindung aber nicht relevant.
Die Wählventile 43 und 44 gestatten vier Betriebsmodi. Im ersten Modus (4) ist das erste Wählventil 43 eingeschaltet (elektromagnetisch erregt) und das zweite Wählventil 44 ausgeschaltet (elektromagnetisch entregt). Druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid kann durch die Pumpe 36 den ersten Einlass-/Auslassöffnungen 41 der Hydraulikzylinder 33, 35 über die erste Steueröffnung 54 des ersten Wählventils 43 zugeführt werden, und Hydraulikfluid von den zweiten Einlass/Auslassöffnungen 42 der Zylinder 33, 35 kann durch die zweite Steueröffnung 55 des erste Wählventils zum Speicher 37 zurückgeführt werden. Somit neigt den Zylindern 33, 35 zugeführter Hydraulikdruck dazu, jeden Zylinder so zu bewegen, dass die jeweilige Betätigungsstange 39 in den Zylinder zurückgezogen wird, und der Zylinder kann eine Kraft in Form einer Zugkraft ausüben.
Im zweiten Modus (5) ist das zweite Wählventil 44 eingeschaltet (elektromagnetisch erregt) und das erste Wählventil 43 ausgeschaltet (elektromagnetisch entregt). Druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid kann durch die Pumpe 36 den zweiten Einlass-/Auslassöffnungen 42 der Hydraulikzylinder 33, 35 durch die zweite Steueröffnung 69 des zweiten Wählventils 44 zugeführt werden, und Hydraulikfluid von den ersten Einlass/Auslassöffnungen 41 der Zylinder 33, 35 kann durch die erste Steueröffnung 71 des zweiten Wählventils zum Speicher 37 zurückgeführt werden. Somit neigt den Zylindern 33, 35 zugeführter Hydraulikdruck dazu, jeden Zylinder so zu bewegen, dass die jeweilige Betätigungsstange 39 aus dem Zylinder herausgeschoben wird, und der Zylinder kann eine Druckkraft ausüben.
Der erste und der zweite Modus sind normale Betriebsmodi für Fahrt des Fahrzeugs auf gewöhnlichen Straßen. Wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt, neigt Zentrifugalkraft dazu zu bewirken, dass sich das Fahrzeug von der Kurve weg nach außen neigt. Dadurch wird eines der Drehverbindungsglieder 28, 31 bezüglich des Fahrzeugchassis 17 nach oben und das andere Glied 31, 29 bezüglich des Chassis nach unten bewegt, wobei eine solche Bewegung dazu neigt, die Drehstabanordnung 23 zu verdrehen, indem die sich die Kurbelschwingen 32 bezüglich der Schwenkarmanordnung 29 bewegen, wodurch die Hydraulikzylinder 33 und 35 zusammengedrückt oder ausgefahren werden. Einem solchen Zusammendrücken oder Ausfahren wird durch den den Einlass-/Auslassöffnungen 41, 42 zugeführten Hydraulikdruck entgegengewirkt, so dass dem Wanken des Fahrzeugs entgegengewirkt wird. Dies wird später ausführlicher beschrieben.
Im dritten Betriebsmodus (1 und 6) sind beide Wählventile 43 und 44 geschlossen, so dass die Hydraulikzylinder 33 und 35 hydraulisch verriegelt sind. Dies ist ein störungssicherer Zustand, der sich für- Straßenbenutzung eignet und es der Drehstabanordnung 23 gestattet, wie ein herkömmlicher Drehstab zu wirken, wobei der Drehstab 24 als Torsionsfeder wirkt, um einem Wanken des Fahrzeugs entgegenzuwirken. Zwischen den Einlass/Auslassöffnungen 41, 42 der Zylinder 33, 35 besteht ein gedrosselter Strömungsweg, der es den Vorder- und Hinterradaufhängungseinheiten 18, 19, 21 und 22 gestattet, das Fahrzeug nach dem Kurvenfahren über einen Zeitraum von ca. 5 bis 10 Sekunden, zum Beispiel 7 Sekunden, wieder in einen aufrechten Zustand zurückzuführen. In 1 ist der gedrosselte Strömungsweg durch einen Durchgang in jedem Kolben 38 dargestellt. In der Praxis kann Leckströmung an den Dichtungen der Kolben 38 vorbei einen geeigneten Strömungsweg bereitstellen.
Im vierten Modus (7) befinden sich beide Wählventile 43 und 44 im Ein-Zustand (geöffneten Zustand). Die Einlass-/Auslassöffnungen 41 und 42 sind miteinander verbunden, wodurch die Drücke auf beiden Seiten der Zylinderkolben 38 ausgeglichen werden. Die Pumpe 36 ist eine Verdrängervorrichtung, die aufgrund ihres Antriebs durch den Motor einen begrenzten Förderstrom aufweist. Fluid kann von der Pumpe 36 durch die Wählventile 43 und 44 zum Behälter strömen, so dass kein merklicher Druck erzeugt wird. Die Hydraulikzylinder 33 und 35 können frei ausfahren und einfahren, so dass jede Stabilisatoranordnung 23, 34 bis zur Hubgrenze des jeweiligen Zylinders zum Entgegenwirken gegen Wanken unwirksam ist. Dies ist ein geeigneter Modus für erschwerte Geländebedingungen, die erfordern, dass sich die Achsen 13 und 16 in entgegengesetzten Richtungen frei gelenkig bewegen können, um den Bodenkontaktdruck der Räder 11, 12, 14, 15 zu optimieren.
Das Umschaltventil 73 ist ein pulsbreitenmoduliertes, elektromagnetisch gesteuertes Strömungsventil, und der Druckwandler 75 gestattet Regelung des Pumpenförderdrucks in Durchgang 47 mit Rückführung. Als Alternative kann rückführungslose Steuerung verwendet werden, wenn die Pumpe kalibriert ist und der Pumpenförderdruck von der Motordrehzahl und dem Tastverhältnis des das Umschaltventil 73 ansteuernden elektrischen Stroms abgeleitet wird.
Bei normalem Gebrauch des Fahrzeugs misst der Beschleunigungsmesser 78 die Zentrifugal(Quer-)Beschleunigung des Fahrzeugs, und die ECU 77 schaltet die Wählventile 43 und 44 gemäß Kurvenfahrrichtung in den ersten oder zweiten Modus. Gleichzeitig betätigt die ECU 77 das Druckregelumschaltventil 73 zur Einstellung des Pumpendrucks auf einen Wert, der ein Wanken des Fahrzeugs bei dieser bestimmten Beschleunigung verhindert. Dies liefert eine Anfangszunahmegeschwindigkeit der Kraft von den Stellgliedzylindern 33, 35, die bis zu einem Pumpendruck zunimmt, der einem vorbestimmten Querbeschleunigungswert, zum Beispiel 0,4 g, entspricht. Danach nimmt der Pumpendruck weiter zu, aber mit einer verringerten Geschwindigkeit, um ein begrenztes Ausmaß an Aufbauwanken zu gestatten. Dadurch werden dem Fahrer die Fahrzeugbetriebsbedingungen bewußter, wodurch ein Kurvenfahren bis zu dem Punkt, an dem Reifenhaftung verloren geht, zu verhindern gesucht wird. Dies wird in 8, in der der Wankwinkel R als eine Funktion der Querbeschleunigung L gezeigt wird, und in 9, in der das durch das Querstabilisierungssystem infolge der Stellgliedkraft ausgeübte Rückführmoment T als Funktion der Querbeschleunigung L gezeigt wird, dargestellt. In
8 zeigt die horizontale Linie A-C Wanksteuerung im Betrieb mit der Anfangszunahmegeschwindigkeit der Stellgliedkraft bis zum vorbestimmten Querbeschleunigungswert bei Punkt C. Eine höhere Querbeschleunigung führt zu einem kontrollierten Wanken mit verringerter Zunahmegeschwindigkeit der Stellgliedkraft gemäß den Kurven C-D. Die gestrichelte Linie A-B zeigt die Kurven eines herkömmlichen Fahrzeugs, bei dem das Wanken unter normalen Bedingungen mit der Querbeschleunigung zunimmt.
In 9 zeigt die steile Gerade A'-C' die Anfangszunahmegeschwindigkeit der Stellgliedkraft und des Rückstellmoments bis zum, vorbestimmten Querbeschleunigungswert an Punkt C'. Eine größere Querbeschleunigung führt zu einem kontrollierten Wanken mit der verringerten Zunahmegeschwindigkeit der Stellkraft gemäß der Kurve C'-D', wobei die verringerte Zunahmegeschwindigkeit des Rückstellmoments durch die geringere Neigung dieser Linie reflektiert wird. Bei einem die Erfindung enthaltenden bestimmten Fahrzeug stellt die Linie A'-C' 10.000 NM/g dar, und die Linie C'-D' stellt 2.200 NM/g dar.
Über einen zweiten vorbestimmten Querbeschleunigungswert, von zum Beispiel 1,0 g, hinaus, kann der Druck konstant gehalten werden, um eine weiter erhöhte Aufbauwankgeschwindigkeit zu gestatten. Dies kann durch das Druckregelventil 73 in Verbindung mit der ECU 77 oder durch Einbau eines Druckentlastungsventils im Hydraulikkreis erreicht werden.
Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass die ECU 77 auch so programmiert ist, dass sie anderen Druck/Kraftkurven der Zylinder 33 und 35 gemäß der Kurvenfahrrichtung Rechnung trägt, wobei dies durch die Fläche der Betätigungsstangen 39 bewirkt wird.
Obgleich die Wählventile 43, 44 von einfacher Ausführung und Konstruktion sind, können sie unter Verwendung von elektromagnetisch oder anderen elektrisch betätigten Vorsteuerventilen hydraulisch betätigt werden. Des Weiteren können andere Arten einer Regelung des Pumpendrucks verwendet werden, und zwar insbesondere, wenn der Pumpendruck in einem Speicher gespeichert und den Wählventilen durch ein Druckregelventil zugeführt wird, das Versorgungsdruck direkt proportional zu elektrischem Strom regelt.
Obgleich das System mit Stabilisatoranordnungen sowohl an der Vorder- als auch an der Hinterradaufhängung beschrieben worden ist, kann es auch nur an der Vorder- oder der Hinterradaufhängung Anwendung finden, obgleich dies möglicherweise einigen der beschriebenen Betriebsvorteile abträglich sein könnte. Die Erfindung ist sowohl auf herkömmlich gefederte Fahrzeuge als auch auf jene, die Selbstniveauregulierung entweder sowohl vorne als auch hinten oder nur vorne oder hinten verwenden, anwendbar.
Die Erfindung kann mit anderen Ausführungen von Stabilisatoranordnungen als den oben beschriebenen verwendet werden, zum Beispiel mit einer, bei der ein Drehstab zwei integrale Arme aufweist, von denen einer durch das Stellglied mit einem ungefederten Teil des Fahrzeugs verbunden ist, oder mit einer, bei der der Drehstab in zwei Teilen ausgebildet ist, die in oder in der Nähe der Mitte durch das Stellglied miteinander verbunden sind. Genau gesagt, sind noch andere Verwendungsarten des Stellglieds zum Entgegenwirken gegen Wanken möglich, ohne eine Stabilisatoranordnung mit einem Drehstab zu verwenden. Obgleich ein Linearstellglied gezeigt worden ist, ist die Erfindung genauso dort anwendbar, wo ein Drehstellglied verwendet wird.

Claims

Querstabilisierungssystem für ein Fahrzeug mit Vorder- und Hinterrädern (11, 12, 13, 14), einer das Fahrzeuggewicht elastisch auf den Vorderrädern stützenden Vorderradaufhängung (18, 19) und einer das Fahrzeuggewicht elastisch auf den Hinterrädern stützenden Hinterradaufhängung (21, 22), wobei das Stabilisierungssystem ein Stellglied (33) enthält, das mit gefederten und ungefederten Teilen des Fahrzeugs wirkverbunden und so angeordnet ist, dass ein Wanken des Fahrzeugs durch Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs dazu neigt, eine Verschiebung des Stellglieds zu bewirken, wobei das Stellglied im Betrieb eine Kraft ausüben kann, die einer solchen Verschiebung entgegengesetzt ist und so dem Wanken entgegenwirkt, wobei das System weiterhin ein elektronisches Steuersystem (77) enthält, das mit dem Stellglied wirkverbunden ist, um die Stellgliedkraft (T) als Reaktion auf die Querbeschleunigung (L) zu steuern, wobei die Stellgliedkraft (T) so ausgelegt ist, dass sie bis zu einem vorbestimmten Wert der Querbeschleunigung (L) direkt proportional zu der Querbeschleunigung (L) zunimmt (A-C), dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgliedkraft (T) über den vorbestimmten Wert (C) hinaus direkt proportional zu der Querbeschleunigung (L), aber mit verringerter Geschwindigkeit zunimmt (C-D).
Querstabilisierungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Stellgliedkraft bis zu dem vorbestimmten Wert der Querbeschleunigung im Wesentlichen gleich der ist, die dazu erforderlich ist, das Fahrzeug beim Fahren von Kurven horizontal zu halten.
Querstabilisierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Stellgliedkraft konstant bleibt, wenn die Querbeschleunigung über einen zweiten vorbestimmten Wert hinaus erhöht wird.
Querstabilisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der vorbestimmte Querbeschleunigungswert in einem Bereich. von 0,3 bis 0,6 g liegt.
Querstabilisierungssystem nach Anspruch 4, bei dem der vorbestimmte Querbeschleunigungswert ca. 0,4 g beträgt.
Querstabilisierungssystem nach Anspruch 3, bei dem der zweite vorbestimmte Querbeschleunigungswert ca. 1,0 g beträgt.
Querstabilisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem ersten Stellglied (33), das den Vorderrädern (11, 12) zugeordnet ist, und einem zweiten Stellglied (35), das den Hinterrädern (14, 15) zugeordnet ist.
Querstabilisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das oder jedes Stellglied eine doppeltwirkende Hydraulikvorrichtung (33, 35) mit einer ersten und einer zweiten Einlass-/Auslassöffnung (41, 42) umfasst, wobei das Querstabilisierungssystem ein Ventilmittel (43, 44) zur Steuerung des Hydraulikfluidstroms von einer Hydraulikdruckquelle (36) zu einem Ablass (37), wobei das Ventilmittel in einem ersten Modus, in dem die erste Einlass-/Auslassöffnung (41) mit der Quelle und die zweite Einlass-/Auslassöffnung (42) mit dem Ablass verbunden ist, und in einem zweiten Modus, in dem die zweite Einlass-/Auslassöffnung (42) mit der Quelle und die erste Einlass/Auslassöffnung (41) mit dem Ablass verbunden ist, betrieben werden kann, und ein Druckregelmittel (73) zur Regelung des Drucks des dem Ventilmittel von der Quelle zugeführten Hydraulikfluids und dadurch Steuerung der Stellgliedkraft enthält.
Querstabilisierungssystem nach Anspruch 8, sofern er von Anspruch 7 abhängig ist, bei dem das Ventilmittel (43, 44) beiden Stellgliedern (33, 35) gemein ist.
Querstabilisierungssystem nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der Durchfluss des durch die Quelle (36) zugeführten Hydraulikfluids begrenzt ist und das Druckregelmittel ein Umschaltventil (73) umfasst, das einen Teil des durch die Quelle dem Ablass (37) zugeführten Hydraulikfluids umleitet.
Querstabilisierungssystem nach Anspruch 10, bei dem das Umschaltventil ein elektrisch angetriebenes Proportionalventil (73) umfasst, bei dem sich die Drosselung der hydraulischen Strömung von der Quelle (36) zum Ablass (37) proportional mit dem elektrischen Antriebsstrom ändert.
Querstabilisierungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem das Ventilmittel ein erstes und ein zweites Wählventil (43, 44) umfasst, die jeweils eine Zufuhröffnung (46, 66) zur Verbindung mit der Quelle (36), eine Rückführöffnung (49, 68) zur Verbindung mit dem Ablass (37), eine erste Steueröffnung (54, 69), die mit einer (41) der Einlass-/Auslassöffnungen des oder jedes Stellglieds (33, 35) verbunden ist, und eine zweite Steueröffnung (55, 71), die mit der anderen (42) der Einlass-/Auslassöffnungen des oder jedes Stellglieds (33, 35) verbunden ist, aufweisen, wobei jedes Wählventil einen Aus-Zustand, in dem eine Verbindung zwischen der Zufuhr- und der Ablassöffnung und den Steueröffnungen verhindert wird, und einen Ein-Zustand, in dem beim ersten Wählventil (43) die Zufuhröffnung (46) mit der ersten Steueröffnung (54) und die zweite Steueröffnung (55) mit der Rückführöffnung (49) und beim zweiten Wählventil (44) die Zufuhröffnung (66) mit der zweiten Steueröffnung (69) und die erste Steueröffnung (71) mit der Rückführöffnung (68) verbunden ist, aufweist, wobei die Anordnung derart ist, dass sich im ersten Modus das erste Wählventil (43) im Ein-Zustand und das zweite Wählventil (44) im Aus-Zustand befindet und sich im zweiten Modus das erste Wählventil im Aus-Zustand und das zweite Wählventil im Ein-Zustand befindet.
Querstabilisierungssystem nach Anspruch 12, bei dem das Ventilmittel (43, 44) in einem dritten Modus, in dem die Einlass-/Auslassöffnungen (41, 42) gesperrt sind, und in einem vierten Modus, in dem die Einlass-/Auslassöffnungen miteinander verbunden sind, betrieben werden kann, wobei die Anordnung derart ist, dass sich im dritten Modus beide Wählventile (43, 44) im Aus-Zustand und im vierten Modus im Ein-Zustand befinden.
Querstabilisierungssystem nach Anspruch 13, bei dem jedes Wählventil (43, 44) in den Aus-Zustand federbelastet ist.
Querstabilisierungssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem zwischen den Einlass/Auslassöffnungen (41, 42) des oder jedes Stellglieds (33, 35) ein gedrosselter Strömungsweg besteht.
Querstabilisierungssystem nach Anspruch 15, bei dem das oder jedes Stellglied (33, 35) einen Betätigungskolben (38) enthält und der Strömungsweg durch den Kolben oder daran vorbei verläuft.
Querstabilisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei. dem das oder jedes Stellglied (33) einer jeweiligen Stabilisatoranordnung (23, 34) zugeordnet ist, die einen Drehstab (24) und das Stellglied (33) umfasst, wobei die oder jede Stabilisatoranordnung neben jedem Ende des Drehstabs Verbindungen (25, 26, 28, 29) aufweist, die die Stabilisatoranordnung mit benachbarten gefederten und ungefederten Teilen des Fahrzeugs verbinden und so angeordnet sind, dass ein Wanken des Fahrzeugs bewirkt, dass sich die Verbindungen auf eine Weise bewegen, die dazu neigt, die Stabilisatoranordnung zu verdrehen, wobei die Stellgliedkraft einer solchen Verdrehung entgegenwirkt.