WO2005070711A1 - Fahrzeugstabilisierungssystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugstabilisierungssystem, mit wenigstens einem Aktuator zur aktiven Beeinflussung der Fahrzeugwankbewegung, mit einer Pumpe zur Druckversorgung des Aktuators mit Druckmittel, mit einem Richtungsventil (1) und einem Sicherheitsventil (6), die zwischen der Pumpe und dem Aktuator in einer Druckversorgungsleitung (12) einge­setzt sind, mit einer Rücklaufleitung (22) zum bedarfsge­rechten Anschluss des Aktuators an einen drucklosen Tank, mit wenigstens einem Druckregelventil (2) und einem Druck­sensor (7) zur Regelung der Versorgung des Aktuators mit Druckmittel, sowie mit einem Schaltstellungserkennungssensor für das Richtungsventil (1). Die Erfindung sieht vor, dass wenigstens eines der vorgenannten Ventile (1, 2, 6) mittels des von der Pumpe geförderten Druckmittels hydraulisch betä­tigbar ist, um die Baugröße, insbesondere hinsichtlich der Magnetantriebe des Systems zu verringern.

Description

Fahrzeugstabilisierungssystem.

Die Erfindung betrifft eine aktives Fahrzeugstabilisierungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges System ist aus dem Vortrag „Dynamic Drive - Das Wankstabilisierungssystem des 7' er und des neuen 5' er" im Rahmen der Tagung „Hydraulik im Kraftfahrzeug" im Haus der Technik in Essen am 12. /13.11.2003 bekannt.

Dieses System weist u.a. eine hydraulische Schaltung zur aktiven Regelung von Fahrwerkskomponenten auf, wozu die Schaltung an hydraulischen Schwenkmotoren angeschlossen ist, welche ein regelbares Moment in den an der Vorder- und Hinterachse des Fahrwerks vorgesehenen Querstabilisatoren erzeugen. Die hydraulische Schaltung ist auf eine pumpenunterstützte Druckmittelversorgung ausgelegt, die mit der Durch- fluss-Charakteristik einer hydraulischen Servolenkung vergleichbar ist. Die zur Steuerung des Drucks und der Durchflussrichtung erforderlichen Ventile sind in Verbindung mit einer Sensorik in einem Ventilblock integriert. Sowohl das hierzu verwendete Richtungs- als auch Sicherheitsventil sind als Schieberventile ausgeführt, die elektromagnetisch betätigt werden. Das Richtungsventil ist als 8/2- egeventil und das Sicherheitsventil als 4/2- egeventil ausgeführt. Die Schieberbauweise führt zu einer großen Baulänge, die durch den erforderlichen großen Bauaufwand für den Magnetantrieb zusätzlich beeinträchtigt wird.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugstabilisierungssystem der angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass mit möglichst geringem Aufwand ein kompaktes, besonders zuverlässiges und reaktionsschnelles Hydrauliksystem geschaffen wird, dessen Ventile und die zugehörige Betätigung sich besonders gut innerhalb eines Ventilblocks integrieren lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Fahrzeugstabilisierungssystem der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst .

Mit den vorgeschlagenen Lösungsmerkmalen der Erfindung ist die Voraussetzung geschaffen, dass hohe Durchflüsse bei geringem Staudruck eingehalten werden können, der mechanische und elektrischen Aufwand für die Ventile möglichst gering ist, sowie der Wunsch nach einer möglichst stufenlosen Druckregelung auf möglichst einfache Weise erfüllt werden kann.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele hervor.

Es zeigen:

Figur 1 den Hydraulikschaltplan für eine erste zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung, die mit geringstem Aufwand eine gemeinsame Regelung beider Schwenkmotoren gewährleistet,

Figur 2 den Hydraulikschaltplan für eine zweite zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung, die mit geringstem Aufwand eine getrennte Regelung beider Schwenkmotoren gewährleistet,

Figur 3 eine getrennte Regelung beider Schwenkmotoren nach dem Schaltungsprinzip nach Figur 2, jedoch unter Verwendung eines 8/2-Wegeventils anstelle von zwei 4/2-Wegeventilen als Richtungsventil,

Figur 4 eine konstruktive Ausführungsform des Richtungsventils in seiner unbetätigten Grundstellung,

Figur 5 das Richtungsventils nach Figur 4 in seiner betätigten Schaltstellung,

Figur 6 den Hydraulikschaltplan für eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung, die zur hydraulischen Betätigung des Richtungs- und Sicherheitsventils elektromagnetisch betätigbare Ein- und Auslassventile aufweist,

Figur 7 eine alternative Schaltungsanordnung der in Fig. 1- 3 gezeigten Pilotventile und Festblenden zur hydraulischen Betätigung des Richtungs- und Sicherheitsventils,

Figur 8 eine Kombination der aus Fig. 6 und 7 bekannten Merkmale, die zur Betätigung des Sicherheitsventils die Kombination eines Einlassventils mit einer Blende und für die Betätigung des Richtungsventils die Kombination aus Einlass- und Pilotventil an einer Steuerdruckleitung vorsehen,

Figur 9 eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung durch eine beidseitige hydraulische Beaufschlagung des Richtungsventils in entgegengesetzte Richtungen zur hydraulisch initiierten Betätigung des Richtungs- ventils in die Grund- als auch in die Umschaltstellung,

Figur 10 eine konstruktive Ausführungsform des in Figur 9 vorgestellten Richtungsventils, das sich in seiner hydraulisch initiierten Grundstellung befindet,

Figur 11 das Richtungsventils nach Fig. 9, 10 in seiner hydraulisch betätigten Umschaltstellung,

Figur 12 eine Schaltungsvariante zu Fig. 9 zur hydraulischen Betätigung des Richtungsventils.

Die Figur 1 zeigt den Hydraulikschaltplan für ein Fahrzeugstabilisierungssystem, insbesondere zur Wankstabilisierung, dessen Ventile 1, 2, 3, 4, 6, 10 in Verbindung mit den hydraulischen Druckmittelpfaden in einem schematisch dargestellten Ventilblock 17 integriert sind. Der Hydraulikschaltplan umfasst einen erheblich vereinfachten schaltungstechnischen Aufbau zur synchronen hydraulischen Betätigung von zwei Aktuatoren, die als an den Querstabilisatoren der Vorder- als auch an der Hinterachse eines Fahrzeugs angeordnete Schwenkmotoren ausgeführt sind, deren Kammern VI, V2 bzw. Hl, H2 hydraulischen beaufschlagt werden, um zur aktiven Beeinflussung der Wankbewegung des Fahrzeugs die Torsi- onssteifigkeit der Querstabilisatoren variabel einstellen zu können.

Der Hydraulikkreis nach Figur 1 weist demnach am Ventilblock 17 einen Pumpenanschluss P für eine Pumpe auf, mit einer Pumpendruckleitung 9 am Pumpenanschluss, an der ein Drucksensor 7 angeschlossen ist. Die Pumpendruckleitung 9 ist innerhalb des Ventilblocks über ein in Grundstellung geöffnetes, proportional betätigbares Druckregelventil 2 mit einem Tankanschluss T verbunden. Der Tankanschluss T führt außerhalb des Ventilblocks zu einem drucklosen Tank, aus dem die mit der Lenkanlage gekoppelte Pumpe das erforderliche Druckmittel für die Kammern VI, V2, Hl, H2 der beiden Aktuatoren entnimmt. Zwischen dem Druckregelventil 2 und dem Tankanschluss T sind innerhalb des Ventilblocks 17 an die Pumpendruckleitung 9 zwei mit Rückschlagventilen 10 versehene Leitungsabzweige 11 angeschlossen, die zu den am Ventilblock anschließbaren Kammern VI, V2, Hl, H2 der beiden Aktuatoren (Schwenkmotoren) führen. Die beiden Rückschlagventile 10 sind in der einfachsten Ausführung als ausschließlich in Richtung der Kammern VI, V2, Hl, H2 öffnende, federbelastete Kugelrückschlagventile ausgeführt, um zur Vermeidung von Kavitation in den Kammern VI, V2, Hl, H2 jederzeit ein Nachfüllen der Kammern zu gewährleisten.

Zwischen dem Druckregelventil 2 und dem Pumpenanschluss P ist an der Pumpendruckleitung 9 eine Druckversorgungsleitung 12 angeschlossen, in die ein Richtungsventil 1 eingesetzt ist, das in seiner Grundstellung über ein nachgeschaltetes Sicherheitsventil 6 die Druckversorgungsleitung 12 mit dem Tankanschluss T verbindet. Das Richtungsventil 1 und das Sicherheitsventil 6 sind als einfach herzustellende 4/2- Wegeventile in Schieberventilbauweise konzipiert, die erfindungsgemäß hydraulisch betätigt werden. Die hydraulische Betätigung des Richtungs- und Sicherheitsventils 1, 6 erfolgt innerhalb des Ventilblocks 17 mittels zweier Pilotventile 3, die zwischen dem Pumpenanschluss P und dem Druckregelventil 2 an zwei Leitungsabzweigungen 13 der Pumpendruckleitung 9 angeschlossen sind. Die beiden Leitungsabzweigungen 13 weisen stromaufwärts zu den beiden Pilotventilen 3 innerhalb des Ventilblocks Blenden 5 auf, zwischen denen und den beiden Pilotventilen 3 zwei Steuerdruckleitungen 14 zur hydraulischen Betätigung des Richtungs- und Sicherheitsventils 1, 6 angeschlossen sind.

In der mechanisch geöffneten Grundstellung der beiden Pilotventile 3 gelangt ein abgeblendeter Teilstrom der Pumpen- druckleitung 9 über eine Rücklaufleitung 22 zum Tankanschluss T, so dass die beiden Steuerdruckleitungen 14 drucklos und das Richtungs- und Sicherheitsventil 1, 6 in der abgebildeten Grundstellung verharren, in der das Sicherheitsventil 6 die Kammern VI, V2, Hl, H2 Druckversorgungsleitung 12 getrennt hält.

Zur hydraulischen Beaufschlagung der Aktuatoren wird das Richtungs- und Sicherheitsventil 1, 6 durch den Pumpendruck in den beiden Steuerdruckleitungen 14 hydraulisch umgeschaltet, sobald die beiden Pilotventile 3 elektromagnetisch ihre Sperrstellung einnehmen. In dieser vom abgeblendeten Pumpendruck hydraulisch initiierten Umschaltstellung des Richtungsventils 1 gelangt der Pumpendruck gleichzeitig über die Pumpendruckleitung 9 zur Druckversorgungsleitung 12 und zu dem hydraulisch auf Durchlass geschalteten Sicherheitsventil 6, das die Druckversorgungsleitung 12 im vorliegenden Beispiel mit den beiden Kammern V2, H2 der Schwenkmotoren verbindet, während die beiden Kammern VI, Hl über das Sicherheitsventil 6, das Richtungsventil 1 und das Druckregelventil 2 mit dem drucklosen Tankanschluss T verbunden sind.

Einerseits durch die hydraulische Beaufschlagung der Kammern V2, H2 und die hydraulische Entlastung der Kammern VI, Hl erfolgt in vorliegendem Ausführungsbeispiel in jedem der beiden Schwenkmotoren eine Verdrehung eines Rotationskörpers, der zur variablen Einstellung der Torsionssteifigkeit mit jeweils einem der beiden Querstabilisatoren mechanisch verbunden ist.

Die Schaltstellungserkennung des Richtungsventils 1 erfolgt durch einen am Ventilblock 17 angebrachten Wegsensor 15, der im Falle einer für das Richtungsventil 1 relevanten elektrischen oder mechanischen Funktionsstörung verhindert, dass das Sicherheitsventil 6 hydraulisch in die Offenstellung geschaltet wird. Im Falle einer Funktionsstörung bleibt sodann das gerade in den Kammern VI, V2, Hl, H2 eingeschlossene Druckmittelvolumen infolge der Sperrwirkung des Sicherheitsventils 6 und der Sperrwirkung der Rückschlagventile 10 bestehen, wobei über die richtungsabhängige Sperrwirkung der beiden Rückschlagventile 10 zur Vermeidung von Kavitation in den Aktuatoren die Kammern VI, Hl, V2, H2 mit geregeltem Druck der Pumpe versorgt werden können.

Zur feinfühligen, bedarfgerechten Regelung des Pumpendrucks lässt sich das Druckregelventil 2 hydraulisch stufenlos über ein weiteres, an einer Leitungsabzweigung 13 der Pumpendruckleitung 9 angeschlossenes Pilotventil 4 betätigen. Dieses weitere, einer Blende 5 nachgeschaltete Pilotventil 4 unterscheidet sich durch die Verwendung eines Proportionalmagneten von den bereits im Zusammenhang mit dem Richtungsund Sicherheitsventil 1, 6 erläuterten beiden binär schaltenden Pilotventilen 3, so dass über die Leitungsabzweigung 13 ein proportionalisierter hydraulischer Steuerdruck eingestellt werden kann, der über eine Steuerleitung 14 das Druckregelventil 2 stufenlos betätigt. Die den Flüssigkeitsdurchlass reduzierende bzw. sperrende Stellung des Druckregelventils 2 wird in der bevorzugten Ausführungsform besonders einfach mit Hilfe eine Feder realisiert, solange über den Druck in der Pumpendruckleitung 9 auf das Druckregelventil 2 keine Druckdifferenz einwirkt.

Die Figur 2 zeigt ausgehend von der elementaren Hydraulikschaltung nach Figur 1 eine geeignete Erweiterung der bereits in Figur 1 beschriebenen Ventilanordnung zum Zwecke der individuellen Regelung des Hydraulikdrucks in den beiden Kammern VI, V2 des vorderen Schwenkmotors sowie in den Kammern Hl, H2 des hinteren Schwenkmotors, wozu die Kammern VI, Hl sowie V2, H2 an zwei voneinander unabhängige Druckversorgungsleitungen 12 angeschlossen sind, so dass außer der bereits in Figur 1 beschriebenen Druckversorgungsleitung 12 eine weitere Druckversorgungsleitung 12 stromaufwärts zu ei- nem weiteren Druckregelventil 2 an der Pumpendruckleitung 9 angeschlossen ist. In diese weitere Druckversorgungsleitung 12 ist ausschließlich ein zum ersten Richtungsventil 1 (siehe Fig. 1) baugleiches weiteres Richtungsventil 1 eingesetzt, das zu seiner hydraulischer Betätigung vorteilhaft an der Steuerdruckleitung 14 des ersten Richtungsventils 1 mit angeschlossen ist.

Beide Druckregelventile 2 gewährleisten, dass Rückwirkungen der Fahrbahn über die Querstabilisatoren auf die Aktuatoren in den Kammern V2, H2 hydraulisch ausgeregelt werden können.

Die Schaltstellung des weiteren Richtungsventils 1 wird analog zum ersten Richtungsventil 1 von einem zusätzlichen Wegsensor 15 überwacht. Gleichfalls ist für die Drucküberwachung in der weiteren Druckversorgungsleitung ein zusätzlicher Drucksensor 7 vorgesehen.

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist ausschließlich die Druckversorgung der Kammern VI, V2 des an der Fahrzeugvorderachse angeordneten Schwenkmotors bevorzugt mit einem Sicherheitsventil 6 versehen, das bei einer Funktionsstörung im Wankstabilisierungssystem die Kammern VI, V2 von der Druckversorgung der Pumpe und vom Rücklauf zum Tank getrennt hält, da es sodann aufgrund der offenen Stellung des zugehörigen Pilotventils 3 hydraulisch nicht betätigt werden kann. Die Wirkung des Vorderachsstabilisators bleibt somit bei einer Funktionsstörung des Wankstabilisierungssystems infolge der Sperrwirkung des Sicherheitsventils 6 gewährleistet.

Soweit bisher zu Figur 2 nicht auf alle Einzelheiten detailliert eingegangen wurde, entsprechen diese der erläuterten Ausführungsform nach Figur 1.

Die Figur 3 zeigt abweichend vom Ausführungsbeispiel nach Figur 2 die bauliche Vereinigung der aus Figur 2 bekannten beiden Richtungsventile 1 zu einem einzigen Richtungsventil 1, das als 8/2-Wegeventil in Schieberventilbauart ausgeführt ist. Der Aufbau des Hydraulikschaltplans nach Fig. 3 entspricht ansonsten, insbesondere hinsichtlich der hydraulischen Ansteuerung des Richtungs- und Sicherheitsventils 1, 6 und Ausführung der Druckregel- und Pilotventile 2, 3, 4 dem Hydraulikkonzept nach Figur 2.

Die Ausführung des Richtungsventils 1 nach Figur 3 als 8/2- Wegeventil benötigt zur Überwachung der Schieberstellung lediglich einen einzigen Wegsensor 15, andererseits stellt diese Ventilbauart hohe Anforderungen an die Präzision des Schiebers, so dass sich in der Praxis fertigungstechnische Vorteile durch die Aufteilung des 8/2-Wegeventils auf zwei 4/2-Wegeventile abzeichnen.

In diesem Zusammenhang zeigt die Figur 4 eine zweckmäßige konstruktive Ausführungsform für das aus Figur 3 bekannte Richtungsventil 1 in einem Längsschnitt. Das Richtungsventil 1 weist als wesentliche Bestandteile einen zweiteiligen, metallisch gedichteten Hohlschieber 16 auf, der konzentrisch von zwei diametralen Seiten in einen Leichtmetall- Ventilblock 17 derart eingeführt ist, dass sich die auf einander gerichteten Hohlschieberenden kontaktieren. Die hierfür erforderliche, von beiden Blockseiten eingebrachte Stufenbohrung 18 als auch die darin zur verschleißarmen Führung des zweiteiligen Hohlschiebers 16 eingesetzten Laufbuchsen 19 lassen sich durch das abgebildete Konzept verhältnismäßig kurz und mit geringem Fertigungsaufwand präzise aus diametralen Fertigungsrichtungen im Ventilblock 17 herstellen.

Die Figur 4 zeigt den zweiteiligen Hohlschieber 16 in der aus Figur 3 bekannten unbetätigten Grundstellung des 8/2- Wegeventils, wozu eine am linken äußeren Ende des Hohlschiebers angeordnete Druckfeder 20 den Hohlschieber 16 an den rechten deckeiförmigen Gehäuseanschlag 21 des Ventilblocks 17 drückt. Folglich ist die quer zur Hohlschieberachse in die Stufenbohrung 18 einmündende Kanalbohrung für den Pumpenanschluss P(DRV-H) entlang dem Außemantel des linken Hohlschieberteils mit der zur Kammer Hl des Schwenkmotors führenden Kanalbohrung im Ventilblock 17 verbunden, während die weitere Kammer H2 des Schwenkmotors über die im Endbereich des linken Hohlschieberteils angeordneten Querbohrungen mit der zum Tankanschluss T führenden Kanalbohrung im Ventilblock 17 in Verbindung steht.

Ein identisches Durchströmungsbild ergibt sich bei Betrachtung des rechten Hohlschieberteils, so dass bis auf die bereits in Fig. 3 dargestellte Besonderheit zur Verwendung des Sicherheitsventils 6 zwischen dem rechten Hohlschieberteil und den Kammern VI, V2 der Strömungsverlauf im rechten Hohlschieberteil dem Strömungsverlauf im linken Hohlschieberteil in spiegelsymmetrischer Betrachtung entspricht.

In der Figur 5 ist das Richtungsventil 1 in der hydraulisch betätigten Umschaltstellung des zweiteiligen Hohlschiebers 16 gezeigt, wonach durch den in der Steuerbohrung P (PILOT) anstehenden Steuerdruck, der an der rechten Kolbenfläche des Hohlschiebers 16 wirksam ist, der Hohlschieber 16 entgegen der Wirkung der Druckfeder 20 nach links verschoben ist, so dass beispielsweise die zur Kammer Hl führende Kanalbohrung über die am rechten Ende der linken Laufbuchse 19 angeordneten Querbohrungen mit der zum Tankanschluss T führenden Kanalbohrung im Ventilblock 17 hydraulisch verbunden ist. Gleichzeitig steht auch die mit der Kammer H2 verbundene Kanalbohrung im Ventilblock 17 entlang dem Außenmantel des linken Hohlschieberteils mit der zum Pumpenanschluss P(DRV- H) führenden Kanalbohrung hydraulisch in Verbindung.

Die gleichen bisher getroffenen Aussagen zur Durchströmung des Richtungsventils 1 treffen prinzipiell auch auf das rechte Hohlschieberteil zu, mit dem Unterschied, dass an- stelle der Kammern Hl, H2 die Kammer VI hydraulisch mit dem Tankanschluss T und die Kammer V2 mit dem Pumpenanschluss P(DRV-V) verbunden ist.

Zur Erfüllung der bisher erläuterten einfachen Durchströmung des Richtungsventils 1 ist die zum Tankanschluss T führende Kanalbohrung auf der vertikalen Spiegelach.se der beiden Hohlschieberteile angeordnet. In einem von der Spiegelachse zur linken und rechten Seite fortschreitenden Abstand zur zentralsymmetrischen Kanalbohrung des Tankanschlusses T münden zur linken bzw. zur rechten Seite der Spiegelachse die Kanalbohrungen für die Kammern Hl bzw. V2, für die Pumpenanschlüsse P(DRV-H) bzw. P(DRV-V), und die Kammern H2 bzw. VI jeweils von oben in den Ventilblock 17 ein.

Ausgehend von den Hydraulikschaltplänen der Figuren 1 bis 3 zeigt die Figur 6 eine alternative Ausgestaltung zur hydraulischen Ansteuerung des Richtungs- und Sicherheitsventils 1, 6, indem hierfür anstelle von Festblenden 5 (siehe Fig. 1-3) nunmehr in Grundstellung geschlossene 2/2-Wege- Einlassventile 8 verwendet werden, die ebenso wie die bereits erläuterten, in Grundstellung geöffneten Pilotventile 3 elektrisch bzw. elektromagnetisch geschaltet werden.

Folglich wird das hydraulisch in DurchgangsStellung schaltbare Sicherheitsventil 6 als auch das Richtungsventil 1 jeweils über die zwischen einem Einlassventil 8 und einem Pilotventil 3 einmündende Steuerdruckleitung 14 hydraulisch betätigt, sobald die beiden Pilotventile 3 elektromagnetisch geschlossen und die beiden Einlassventile 8 elektromagnetisch geöffnet sind. Die Rückstellung des Sicherheits- und Richtungsventils 6, 1 in die Grundstellung erfolgt in der einfachsten Ausführungsform selbsttätig durch ein paar Druckfedern, sobald infolge der Unterbrechung der elektromagnetischen Erregung der Einlass- und Pilotventile 8, 3 diese federkraftunterstützt in ihre Grundstellung zurück kehren. Die Einlass- und Pilotventile 8, 3 sind in der einfachsten Form als schnellschaltende 2/2-Wegesitzventile ausgeführt, die vorteilhaft auf einen geringen Volumendurchsatz ausgelegt sind. Ansonsten bleibt die grundlegende schaltungstechnische Anordnung und Ansteuerung der übrigen Hyd- raiαlikkomponenten, wie Druckregelventile 2, Rückschlagventile und Pilotventile 4 unverändert zu den vorangegangenen Ausführungsformen.

Schließlich zeigt die Figur 7 eine weitere Variante zur hydraulischen Betätigung des Sicherheits- und des Richtungsventils 6, 1, indem die beiden Blenden 5 stromabwärts zu den beiden Steuerdruckleitungen 14 sowie stromabwärts zu den beiden Einlassventilen 8 in Umkehr zu der aus den vorangegangenen Schaltplänen nach Fig. 1-3 bekannten hydraulischen Brückenschaltung angeordnet sind. Die beiden Einlassventile 8 sind als schnellschaltende, stromlos geschlossene Elektromagnetventile in 2/2-Wegesitzventilbauart ausgeführt. Ansonsten entspricht der Schaltungsaufbau nach Figur 7 in allen weiteren Einzelheiten den zuvor bereits beschriebenen Figuren 3, 6.

Die Figur 8 offenbart eine Kombination der aus Fig. 6 und 7 bekannten Merkmale zur hydraulischen Betätigung des Sicherheits- und des Richtungsventils, wozu die Steuerdruckleitung 14 am Sicherheitsventil 6 entsprechend der hydraulischen Schaltung nach Figur 7 zwischen einem in Grundstellung geschlossenen Einlassventil 8 und einer Blende 5 entweder mit der Rücklaufleitung 22 oder mit der Pumpendruckleitung 9 verbunden ist, während die Steuerdruckleitung 14 am Richtungsventil 1 entsprechend der Figur 6 über ein Einlass- und ein Pilotventil 8, 3 mit der Pumpendruck- oder Rücklaufleitung 9, 22 verbunden ist. Alle übrigen Einzelheiten zu Fig. 8 sind den vorangegangenen Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Die Figur 9 zeigt abweichend von den bisherigen Ausführungsbeispielen eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung, wonach das Richtungsventil 1 durch eine wechselseitige hydraulische Beaufschlagung ausschließlich hydraulisch initiiert in die abbildungsgemäße Grund- oder in die entgegengesetzte Umsehal Stellung bewegt wird. Die aus den vorangegangenen Figuren 1-8 bekannte, mittels der Druckfeder 20 eingehaltene Grumdpositionierung des Richtungsventils 1 entfällt somit, da das Richtungsventil 1 über einen weiteren Betätigungskolben 23 verfügt, der über eine weitere Steuerdruckleitung 14 mit der Pumpendruckleitung 9 verbindbar ist.

Abweichend von Figur 6 befindet sich daher nach Figur 9 stromaufwärts zur weiteren Steuerdruckleitung 14 bevorzugt ein in Grundstellung geöffnetes Pilotventil 3 in einer an der Pumpendruckleitung 9 angeschlossenen Leitungsabzweigung 13 sowie stromabwärts zur weiteren Steuerdruckleitung 14 ein in Grundstellung geschlossenes Auslassventil 24, das eine schaltbare Verbindung der weiteren Steuerdruckleitung 14 mit der Rücklaufleitung 22 ermöglicht.

In der abgebildeten Sperrstellung des Auslassventils 24 verharrt das Richtungsventil 1 in seiner Grundstellung, da der Pumpendruck über das offene Pilotventil 3 und die nachgeschaltete Steuerdruckleitung 14 ungehindert auf den rechten Betätigungskolben 23 am Richtungsventil 1 einwirkt, während der linke Betätigungskolben 23 des Richtungsventils 1 infolge der Sperrstellung des Einlassventils 8 vom Pumpendruck abgetrennt ist und über das dem Einlassventil 8 nachgeordne- te Pilotventil 3 mit der drucklosen Rücklaufleitung 22 in Verbindung steht .

Zur Umschaltung des Richtungsventils 1 wird das Einlassventil 8, die beiden Pilotventile 3 und das Auslassventil 24 elektromagnetisch erregt, so dass einerseits zur hydraulischen Beaufschlagung des linken Betätigungskolbens 23 das Einlassventil 8 seine offene Schaltstellung und das dem Einlassventils 8 nachgeordnete Pilotventil 3 seine geschlossene Stellung einnimmt, andererseits zur Druckentlastung des rechten Betätigungskolbens 23 das dem Auslassventil 24 vorgeordnete Pilotventil 3 geschlossen und das Auslassventil 24 geöffnet wird.

Die hydraulische Betätigung des Richtungsventils 1 gemäß dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel nach Figur 9 ist unabhängig von der gewählten Ausführungsart als 8/2- oder 4/2- Wegeventil .

In der Figur 12 ist die hydraulische Betätigung des Richtungsventils 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 9 vereinfacht, indem die aus Figur 9 bekannten beiden Pilotventile 3 und das Auslassventil 24 durch Festblenden 5 ersetzt sind. Diese schaltungstechnische Vereinfachung führt allerdings dazu, dass sich die Betätigung des Richtungsventils 1 etwas verzögert und der hydraulische Volumenbedarf zur Betätigung des Richtungsventils 1 erhöht.

Durch die in Fig. 9, 12 vorgestellte beidseitige hydraulische Betätigung des Richtungsventils 1 in seine Grund- als auch in die Umschaltstellung lassen sich im Gegensatz zur Verwendung der Druckfeder 20 zur Ventilgrundpositionierung in beide Ventilrichtungen präzise Schaltabläufe mit minimalen Schaltzeiten für das Richtungsventil 1 realisieren.

Soweit bisher nicht alle Details der Fig. 9, 12 erläutert wurden, entsprechen diese den vorangegangenen Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 8.

Die Figur 10 zeigt eine zweckmäßige konstruktive Ausführungsform für das aus Figur 9 bekannte Richtungsventil 1 in einem Längsschnitt. Das Richtungsventil 1 weist als wesentliche Bestandteile einen zweiteiligen, metallisch gedichte- ten Hohlschieber 16 auf, der konzentrisch von zwei diametralen Seiten in einen Leichtmetall-Ventilblock 17 derart eingeführt ist_r dass sich die auf einander gerichteten Hohlschieberenden kontaktieren. Die hierfür erforderliche, von beiden Blockseiten eingebrachte Stufenbohrung 18 als auch die darin zur verschleißarmen Führung des zweiteiligen Hohlschiebers 16 eingesetzten Laufbuchsen 19 lassen sich durch das abgebildete Konzept verhältnismäßig kurz und mit geringem Fertigungsaufwand präzise aus diametralen Fertigungsrichtungen im Ventilblock 17 herstellen. Die Überwachung der Ventilposition übernimmt ein am einen Ende des Richtungsventils 1 in den Ventilblock 17 eingesetzter Wegsensor 15.

Die Figur 10 zeigt den zweiteiligen Hohlschieber 16 in der aus Figur 9 bekannten unbetätigten Grundstellung des 8/2- Wegeventils, wozu ein am linken äußeren Ende des Hohlschiebers (Betätigungskolben 23) wirksamer hydraulischer Druck den Hohlschieber 16 an den rechten drahtringförmigen Anschlag der Laufbuchse 19 drückt. Folglich ist die quer zur Hohlschieberachse in die Stufenbohrung 18 einmündende Kanalbohrung für den Pumpenanschluss P(DRV-H) entlang dem Auße- mantel des linken Hohlschieberteils mit der zur Kammer Hl des Schwenkmotors führenden Kanalbohrung im Ventilblock 17 verbunden, während die weitere Kammer H2 des Schwenkmotors über die im Endbereich des linken Hohlschieberteils angeordneten Querbohrungen mit der zum Tankanschluss T führenden Kanalbohrung im Ventilblock 17 in Verbindung steht.

Ein identisches Durchströmungsbild ergibt sich bei Betrachtung des rechten Hohlschieberteils, so dass bis auf die bereits in Fig. 9 dargestellte Besonderheit zur Verwendung des Sicherheitsventils 6 zwischen dem rechten Hohlschieberteil und den Kammern VI, V2 der Strömungsverlauf im rechten Hohlschieberteil dem Strömungsverlauf im linken Hohlschieberteil in spiegelsymmetrischer Betrachtung entspricht. In dieser abgebildeten Grundstellung des Richtungsventils 1 ist der rechte Hohlschieber in der Funktion des rechten Betätigungskolben 23 hydraulisch drucklos.

Abweichend von Figur 10 ist in der Figur 11 der zweiteilige Hohlschieber 16 in der hydraulisch betätigten Umschaltstellung gezeigt, da infolge der hydraulischen Druckentlastung der linken Hohlschieberstirnfläche (linker Betätigungskolben 23) ein in der rechten Steuerbohrung P (PILOT) anstehenden Steuerdruck an der Kolbenfläche des rechten Hohlschiebers 16 wirksam ist, der den zweiteiligen Hohlschieber 16 gegen den linken federringförmigen Anschlag drückt. Hierdurch ist beispielsweise für das linke Hohlschieberteil die zur Kammer Hl des Aktuators führende Kanalbohrung im Ventilblock 17 über die in der Laufbuchse 19 angeordneten Querbohrungen 19a, 19b mit der zum Tankanschluss T führenden Kanalbohrung im Ventilblock 17 hydraulisch verbunden. Gleichzeitig steht die mit der Kammer H2 verbundene Kanalbohrung im Ventilblock 17 entlang dem Außenmantel des linken Hohlschieberteils und den Querbohrungen 19c, 19d mit der zum Pumpenanschluss P(DRV-H) führenden Kanalbohrung hydraulisch in Verbindung. Ein dazu baulich und funktioneil gleichartige Strömungsverbindung ergibt sich in der abgebildeten Schaltstellung des Richtungsventils 1 über die Querbohrungen der rechten Laufbuchse zum Pumpenanschluss P (DRV-V) und zu den Kanalbohrungen im Ventilblock 17, die an den Kammern VI, V2 des weiteren Aktuators vorgesehen sind.

Soweit bisher nicht auf alle in Fig. 10, 11 abgebildeten Einzelheiten eingegangen wurde, sind diese den Ausführungen zu Fig. 4, 5 zu entnehmen.

Zusammenfassend offenbart die Erfindung folgende besonders erwähnenswerte Merkmale:

Es wird eine hydraulische Schaltung für ein Fahrzeugstabilisierungssystem vorgeschlagen, dessen Sicherheits-, Rieh- tungs- und Druckregelventilen 6, 1, 2 durch Pilotventile 3, 4 bevorzugt in Kombination mit Festblenden 5 nach Art einer Brückenschaltung hydraulisch vorgesteuert sind.

Das Richtungsventil 1 ist als 8/2- oder 4/2-Wegeventil in Kolbenschieberbauweise und das Sicherheitsventil 6 als 4/2- Wegeventil ausgeführt, die nunmehr nicht mehr durch Elektro- magnete verstellt werden müssen. Zur schnellschaltenden Betätigung des Richtungs- und Sicherheitsventils 1, 6 weisen die Pilotventile 3, , eine möglichst kleine Durchflussleistung auf, wozu bevorzugt besonders kleinbauende, schnellschaltende 2/2-Wege-Sitzventile verwendet werden, wie sie beispielsweise in ABS/ESP -Bremsanlagen verwendet werden.

Zur Betätigung der Schließkörper der proportional betätigbaren, vorzugsweise als Sitzventile ausgeführten Druckregelventile 2 sind analog wirkende Pilotventile 4 vorgesehen, welche jeweils einen dem elektrischen Strom in der Pilotventilspule proportionalen hydraulischen Druck auf den Schließkörper des jeweils zu betätigenden Druckregelventils 2 ausüben, wobei der vom Pilotventil 4 einzusteuernde Hydraulikdruck vorteilhaft um den aus dem Flächenverhältnis am Schließkörper resultierenden Druckwert vermindert ist. Der Strom am Elektromagnet des Pilotventils 4 bildet die Stellgröße, mit der im geschlossenen Regelkreis anhand des Signals des Drucksensors 7 an den Druckversorgungsleitungen 12 der Systemdruck in den Kammern VI, V2, Hl, H2 hydraulisch variiert werden kann.

Der Aktuator des Wankstabilisierungssystems besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Schwenkmotor für jede Fahrzeugachse, der zur hydraulischen Beaufschlagung seiner beiden Kammern VI, V2 oder Hl, H2 je Kammer zwei Druckmittelanschlüsse aufweist, wobei jeder Druckmittelanschluss an den Kammern VI, V2 bzw. Hl, H2 über das bzw. die Rieh- tungsventile 1 entweder an einem Pumpenanschluss P oder an einem Tankanschluss T angeschlossen ist.

Um sowohl die Wankbewegung an der Vorder- als auch an der Hinterachse des Fahrzeugs aktiv beeinflussen zu können, befindet sich sowohl an der Vorder- als auch an der Hinterachse jeweils ein Aktuator, die beide über wenigstens ein hydraulisch vorgesteuertes Richtungsventil 1 betätigt werden. Die hierzu erforderliche Druckversorgung stellt eine Pumpe an ihrem Pumpendruckanschluss P bereit. Gemäß den Figuren 2, 3, 6, 7 geschieht die Regelung des Pumpendrucks für jeden Aktuator 6 individuell über jeweils ein Druckregelventil 2, das abhängig von der Schaltstellung eines elektrisch propor- tionalisierten Pilotventils 4 hydraulisch proportional betätigt wird. Der Ablauf der in Grundstellung geöffneten Druckregel- und Pilotventile 2, 3, 4 führt zu einem Tankanschluss T, aus dessen Tank die Pumpe P das erforderliche Druckmittel entnimmt .

Das Konzept der Erfindung erlaubt, dass zumindest eine von mehreren Fahrzeugachsen, vorzugsweise zumindest die Vorderachse aktiv zur Minderung der Fahrzeugwankbewegung beein- flusst werden kann.

Um sowohl die Wankbewegung an der Vorder- als auch an der Hinterachse des Fahrzeugs auf besonders einfache und dennoch effektive Weise aktiv beeinflussen zu können, zeigt die Figur 1 abweichend von den übrigen Ausführungsformen eine hydraulische Schaltung für ein Fahrzeugwankstabilisierungssys- te , bei dem mit lediglich einem einzigen, als Richtungsventil 1 bezeichneten 4/2-Wegeventil die Aktuatoren der Vorder- und Hinterachse auf die der Erfindung zugrunde liegenden Art gemeinsam aktiv beeinflusst werden können.

Die Pilotventile 3, 4 in Form von 2/2-Wegesitzventile haben u.a. den Vorteil, dass sie besonders kleinbauend sind und kompakt, beispielsweise als Patronenventile, auf einer einzigen Seite eines Ventilblocks angeordnet und nach dem Prinzip des magnetischen Steckers mit einem zum Ansteuerung der Ventile erforderlichen Elektronikregler verbunden werden können.

Wie aus den Figuren 1-7 hervorgeht, bietet die Erfindung gute Voraussetzung sowohl zur Verwendung von stromlos geschlossenen als auch stromlos geöffneten, klein bauenden Pilotventilen 3 für die Steuerung der Richtungsventile 1. Ü- berdies lassen sich anstelle der stromlos offenen Druckregelventile 2 ebenso stromlos geschlossenen Druckregelventile 2 verwenden, wozu es lediglich einem Positionstausch zwischen den Pilotventilen 4 und den zugehörigen Festblenden 5 bedarf.

Die Richtungsventile 1 sind in einigen Beispielen bevorzugt als 8/2-Schieberventile ausgeführt, die in vereinfachter Bauweise aber ebenso als zwei 4/2 Schieberventile herstellbar sind, wie dies explizit in Fig.2 gezeigt ist.

Bezugs zeichenliste

1 Richtungsventil 2 Druckregelventil 3 Pilotventil 4 Pilotventil 5 Festblende 6 Sicherheitsventil 7 Drucksensor 8 Einlassventil 9 Pumpendruckleitung 10 Rückschlagventil 11 Leitungsabzweig 12 Druckversorgungsleitung 13 Leitungsabzweigung 14 Steuerdruckleitung 15 Wegsensor 16 Hohlschieber 17 Ventilblock 18 Stufenbohrung 19 Lauf uchse 20 Druckfeder 21 Gehäuseanschlag 22 Rücklaufleitung 23 Betätigungskolben 24 Auslassventil

Claims

Patentansprüche

1. Fahrzeugstabilisierungssystem, mit wenigstens einem Aktuator zur aktiven Beeinflussung der Fahrzeugbewegung, insbesondere der Fahrzeugwankbewegung, mit einer Pumpe zur Druckversorgung des Aktuators mit Druckmittel, mit einem Richtungsventil zum Anschluss wenigstens einer Kammer des Aktuator entweder mit einer an der Pumpe angeschlossenen Druckversorgungsleitung oder einer Rücklaufleitung, die an einen drucklosen Tank angeschlossen ist, mit wenigstens einem Druckregelventil und einem Drucksensor zur Regelung der Versorgung des Aktuators mit dem Druckmittel der Pumpe, sowie mit einem Sicherheitsventil, das beim Auftreten eines Systemfehlers den Aktuator von der Druckversorgungsleitung trennt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der vorgenannten Ventile (1, 2, 6) mittels des von der Pumpe geförderten Druckmittels hydraulisch betätigbar ist.

2. Fahrzeugstabilisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Betätigung von wenigstens einem der Ventile (1, 2, 6) entweder mittels einer digitalen oder analogen Stellbewegung eines hydraulisch beaufschlagten Betätigungskolbens (23) erfolgt, der ein integrales Bestandteil eines der vorgenannten Ventile (1, 2, 6) ist.

3. Fahrzeugstabilisierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Betätigung von mindestens einem der vorgenannten Ventile (1, 2, 6) abhängig von der Schaltstellung eines elektrisch betätigbaren Pilotventils (3, 4) erfolgt, das in Kombination mit einer Blende (5) eine Brückenschaltung bildet, über die der Druck der Pumpe wenigstens einem der vorgenannten Ventile (1, 2, 6) zuführbar ist.

4. Fahrzeugstabilisierungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pilotventil (3, 4) als 2/2- Wegeventil ausgeführt ist, das vorzugsweise in Sitzventilbauweise ausgeführt und entweder elektromagnetisch oder piezoelektrisch betätigbar ist.

5. Fahrzeugstabilisierungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pilotventil (4) zur stufenlosen hydraulischen Betätigung des Druckregelventils (2) mit einem Proportionalmagneten versehen ist.

6. Fahrzeugstabilisierungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pilotventil (3) zur digitalen Betätigung des Richtungs- als auch des Sicherheitsventils (1, 6) einen Schaltmagneten aufweist, der bei elektromagnetischer Erregung das Pilotventil (3) entweder in die vollständig offenen oder vollständig geschlossenen Schaltstellung hält .

7. Fahrzeugstabilisierungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Betätigung des Richtungs- als auch des Sicherheitsventils (1, 6) in wenigstens eine der möglichen Schaltstellungen abhängig von der Schaltstellung eines mit dem Pilotventil (3) zusammenwirkenden Einlassventils (8) erfolgt, das dem Pilotventil (3) hydraulisch in Reihe vorgeordnet ist, .

Fahrzeugstabilisierungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pilotventil (3) und dem Einlassventil (8) eine Steuerdruckleitung (14) an einem mit der Pumpe verbundenen Druckmittelpfad angeschlossen ist, die zum Betätigun skolben (23) des Richtungs- und/oder des Sicherheitsventils (1, 6) führt, wobei das Richtungs- und/oder Sicherheitsventil (1, 6) bei offener Stellung des Pilotventils (3) und gleichzeitig geschlossener Stellung des Einlassventils (8) hydraulisch drucklos ist.

9. Fahrzeugstabilisierungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der offenen Schaltstellung des Einlassventils (8) und gleichzeitig geschlossenem Pilotventil (3) der BetätigungsJcolben (23) des Richtungsbzw, des Sicherheitsventils (1, 6) über die Steuerdruckleitung (14) vom Druck der Pumpe beaufschlagt ist.

10. Fahrzeugstabilisierungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der offenen Schaltstellung des Pilotventils (3, 4) der Betätigungskolben (23) über die Steuerdruckleitung (14) mit der zum Tank führenden Rücklaufleitung (22) verbunden ist.

11. Fahrzeugstabilisierungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchströmungsquerschnitt des Pilotventils (3, 4) kleiner ist als der Durchströmungsquerschnitt des Richtungs- und/oder des Sicherheitsventils (1, 6) .

12. Fahrzeugstabilisierungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchströmungsquerschnitt des Sicherheitsventils (6) dem Durchströmungsquerschnitt des Richtungsventils (1) größenmäßig angepasst ist.

13. Fahrzeugstabilisierungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Druck der Pumpe beaufschlagte Fläche des Betätigungskolbens (23) derart groß bemessen ist, dass durch den Betätigungskolben (23) das Sicherheits- und/oder Richtungsventil (6, 1) mit reduziertem Druck der Pumpe schaltbar ist.

14. Fahrzeugstabilisierungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zur stufenlosen Betätigung des Druckregelventils (2) vorgesehene Pilotventil (4) mittels einer stromproportionalen elektrischen Erregung einen der elektrischen Erregung proportionalen hydraulischen Druck am Betätigungskolben (23) des Druckregelventils (2) einstellt.

15. Fahrzeugstabilisierungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (8) als piezoelektrisch oder elektromagnetisch betätigbare 2/2- Wegeventile in Sitzventilbauart ausgeführt sind.

16. Fahrzeugstabilisierungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils den Pilotventilen (3, 4) vorgeordnete Blende (5) als Festblende ausgeführt ist.