Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
HYDRAULIC ANTI-ROLL SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/064464
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hydraulic anti-roll system, in particular for a chassis of a motor vehicle. Said system has a tank for hydraulic fluid and a pump which are connected to front and rear-axle actuators via corresponding hydraulic lines. A directional valve is connected upstream of the actuators and the pressure on the front-axle actuator can be regulated in such a way that it is greater than, or equal to the pressure on the rear-axle actuator. The invention is characterised in that a fail-safe valve is provided between the directional valve for the front-axle actuator and the pump and that a pressure sensor is positioned between said fail-safe valve and the directional valve in the front-axle flow line.

Inventors:
BRUNS HARTMUT (DE)
NAGY IMRE (DE)
VAN DER KNAAP ALBERT (NL)
BENEDEK ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/001298
Publication Date:
September 07, 2001
Filing Date:
February 07, 2001
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
BRUNS HARTMUT (DE)
NAGY IMRE (DE)
KNAAP ALBERT V D (NL)
BENEDEK ANDREAS (DE)
International Classes:
B60G17/056; B60G21/055; B60G21/10; F15B20/00; F16F9/32; F16F9/34; F16F9/50; F16F15/02; (IPC1-7): B60G21/10; B60G21/055
Foreign References:
DE4327044A11995-02-16
US4844506A1989-07-04
DE19649187A11998-05-28
DE19549385A11996-10-10
FR2732649A11996-10-11
DE29619567U11997-01-23
DE3632416A11988-04-07
DE19846394C12000-03-09
DE29619567U1996-07-23
DE19649187A11998-05-28
Other References:
DE 29619567 U1
Attorney, Agent or Firm:
Schmidt, Günter (BMW AG Patentabteilung AJ-3 München, DE)
Download PDF:
Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Hydraulisches Stabilisierungssystem, insbesondere für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs, welches einen Tank (24) für Hydraulikflüssigkeit und eine Pumpe (23) aufweist, die über entsprechende Hydraulikleitungen (12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,25,26) mit Vorderund Hin terachsAktuatoren (10,11) verbunden sind, wobei den Aktuatoren ein Richtungsventil (1) vorgeschaltet ist und der Druck am Vorderachs Aktuator (10) derart regelbar ist, daß er größer oder gleich dem Druck am HinterachsAktuatoren ist, wobei zwischen dem Richtungsventil (1) für den VorderachsAktuator (10) und der Pumpe (23) ein FailSafe Ventil (2) und zwischen dem FailSafeVentil (2) und dem Richtungs ventil (1) in der VorderachsVorlaufleitung (12) ein Drucksensor (5) vorgesehen ist.
2. Hydraulisches Stabilisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das FailSafeVentil (2) eine Durchlaßstellung (30) und eine Sperrstel lung (29) aufweist.
3. Hydraulisches Stabilisierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem FailSafeVentil (2) und dem Richtungsventil (1) eine abgehende Drosselleitung (16) mit einer Drossel (4) vorgesehen ist.
4. Hydraulisches Stabilisierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem FailSafeVentil (2) und dem Richtungsventil (1) eine abgehende Saugleitung (25) mit einem Rückschlagventil (3) vorgese hen ist.
5. Hydraulisches Stabilisierungssystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pumpe (23) und dem FailSafeVentil (2) ein Drucksen sor (6) vorgesehen ist.
6. Hydraulisches Stabilisierungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pumpe (23) und den HinterachsAktuatoren (11) ein Druckregelventil (8) und zwischen diesem und dem Hinterachs Aktuator (11) ein Drucksensor (7) angeordnet ist.
Description:
Hydraulisches Stabilisierungssystem Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Stabilisierungssystem insbesondere für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs, welches einen Tank für Hydraulikflüssig- keit und eine Pumpe aufweist, die über entsprechende Hydraulikleitungen mit Vorder-und Hinterachs-Aktuatoren verbunden sind, wobei den Aktuato- ren ein Richtungsventil vorgeschaltet ist und wobei der Druck am Vorde- rachs-Aktuator derart regelbar ist, daß er größer oder gleich dem Druck am Hinterachs-Aktuator ist. Zum Stand der Technik wird neben dem deutschen Gebrauchsmuster 296 19 567 auf die DE 196 49 187 A1 verwiesen.

Aus dem Stand der Technik sind hydraulische Stabilisierungssysteme für Fahrzeuge bekannt, die dazu dienen, die Fahrzeug-Federung zu erhärten, insbesondere wenn die einer Achse zugeordneten Räder einseitig ein-und ausfedern. Dadurch kann ein Wanken oder Rollen des Fahrzeugs vermieden werden. Die bekannten Stabilisierungssysteme weisen dabei Aktuatoren, insbesondere hydraulische Schwenkmotoren, auf, die mit jeweils zwei Stabi- lisatorabschnitten so zusammenwirken, daß eine gegenseitige Verdrehung bewirkt wird. Die damit erzeugten Drehmomente wirken einer Einfederung eines mit dem Quer-Stabilisator verbundenen Rades entgegen.

Die Offenlegungsschrift DE 196 49 187 A1 beschreibt beispielsweise eine solche hydraulische Stabilisierungseinrichtung mit einem zwischen einer Druckleitung und einer Tankleitung angeordnetem Schaltventil. Das Schalt-

ventil ist dabei jeweils aus einer Neutralstellung in eine erste und zweite Schaltstellung verstellbar, in der die Vorlauf-oder Druckleitung mit einer ers- ten Arbeitskammer und die Rücklauf-oder Tankleitung mit einer zweiten Ar- beitskammer eines Aktuators bzw. umgekehrt verbunden ist. Ferner ist ein Druckbegrenzungsventii oder Druckregelventil parallel zu dem Schaltventil zwischen der Druckleitung und der Tankleitung angeordnet. In der Neutral- stellung verbindet das Schaltventil die Druckleitung mit der Tankleitung.

Das Gebrauchsmuster DE 296 19 567 U beschreibt ein ähnliches Stabilisie- rungssystem zur Rollstabilisierung eines Fahrzeugs, das jeweils einen Vor- derachs-und einen Hinterachs-Aktuator aufweist, die jeweils durch einen Schwenkmotor mit zwei Arbeitskammern gebildet sind, in die jeweils eine Hydraulikleitung mündet. Um eine Rollstabilisierung zu bewirken, ist über eine Reihenschaltung eines sog. Fail-Safe-Ventils oder Sicherheitsventiles und eines dort sog. Umschaltventiles eine Hydraulikleitung mit einer Vorlauf- leitung und die andere Hydraulikleitung mit einer Rücklaufleitung des Aktua- tors verbindbar. Hierzu ist das Fail-Safe-Ventil durch entsprechende Ansteu- erung aus seiner stromlosen Sperrstellung in eine die beiden Hydrauliklei- tungen öffnende Durchlaßstellung zu verstellen und das Umschaltventil in die eine oder andere Lage zu verlagern, in der die eine Hydraulikleitung mit der Vorlaufleitung und die andere Hydraulikleitung mit der Rücklaufleitung verbunden wird. Die Funktion des Sicherheitsventiles oder Fail-Safe-Ventiles besteht dabei darin, bei einem Ausfall des hydraulischen Stabilisierungs- systemes und insbesondere des Umschaltventiles, d. h. des Druckregelventi- les an der Vorderachse, dieses System in einen definierten Funktionszu- stand zu überführen.

Bei diesem bekannten Stand der Technik ist für jeden Aktuator ein eigenes Sicherheits-bzw. Fail-Safe-Ventil unmittelbar stromauf desselben, d. h. zwi- schen dem zugeordneten Umschalt-oder Richtungsventil und dem Aktuator

angeordnet. Dies stellt nun einerseits einen hohen Aufwand dar. Ferner kann ungünstigstenfalls das wichtigere Sicherheitsventil des Vorderachs-Aktuators unerwünschterweise in seiner die Verbindung zwischen Aktuator und Pumpe unterbrechenden Position verharren- (befinden sich die Klemmen dieses Ventiles in Mittelstellung, so sind alle Anschlüsse getrennt)-, was zur Folge hätte, daß der Hydraulikdruck im Vorderachs-Aktuator erheblich geringer als derjenige im Hinterachs-Aktuator wäre. Es würde somit unbemerkterweise an der Hinterachse der gewünschte wirksame Aktuatordruckunterschied ein- gestellt, an der Vorderachse aber entweder ein zu kleiner Druckunterschied oder ein kleinerer Druckunterschied als an der Hinterachse erreicht werden.

Der Druck an der Vorderachse sollte jedoch immer größer oder gleich dem Druck an der Hinterachse sein, wie in der DE 196 49 187 A1 beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die vorgenann- ten Nachteile der hydraulischen Stabilisierungssysteme vom Stand der Technik zu vermeiden und ein verbessertes Stabilisierungssystem zur Ver- fügung zu stellen. Dabei soll das verbesserte Stabilisierungssystem eine si- chere Funktion und eine kostengünstige Herstellung und Montage ermögli- chen.

Diese Aufgabe wird durch ein hydraulisches Stabilisierungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein verbessertes hydraulisches Stabil- sierungssystem zur Verfügung gestellt, das durch die entsprechende Anord- nung des vorzugsweise einzigen und nunmehr in besonders günstiger Weise angeordneten Fail-Safe-Ventils eine besonders sichere Funktion und eine kostengünstige Herstellung und Montage ermöglicht. Das Fail-Safe-Ventil wird dem sog. Richtungsventil oder Umschaltventil vorgeschaltet, so daß zwischen diesen beiden Schaltventilen lediglich eine Leitung unter System-

druck steht. Im Fehlerfall, d. h. wenn beispielsweise das Druckregelventil der Vorderachse oder das Richtungsventil in geschlossener Stellung hängt, wird das Fail-Safe-Ventil stromlos geschaltet und es wird ein Umlaufstrom von der Pumpe zum Tank sichergestellt.

Da nur eine Leitung unter Systemdruck steht, kann nun mittels eines einzi- gen in dieser unter Systemdruck stehenden Vorderachs-Vorlaufleitung vor- gesehenen Drucksensors überprüft werden, ob dem Anfordernis, daß der Druck am Vorderachs-Aktuator zumindest ebenso hoch wie derjenige am Hinterachs-Aktuator ist, Genüge getan ist. Selbstverständlich sollte hierfür auch der Druck am Hinterachs-Aktuator an geeigneter Stelle meßbar sein, d. h. mit Hilfe eines Druckvergleichs Vorderachsdruck zu Hinterachsdruck kann dann auf eine defekte Ansteuerung des Fail-Safe-Ventils geschlossen werden.

Ein Nachsaugen von Hydraulikmedium ist im Falle eines gesperrten Fail- Safe-Ventiles durch bzw. für den Vorderachs-Aktuator über ein Rückschlag- ventil bzw. über eine gedrosselte Tankleitung möglich. Diese Drossel kann dabei entsprechend der Ergebnisse der Fahrwerksabstimmung definiert werden. Schaltet das Fail-Safe-Ventil ungewollt nicht in die richtige Position, übernimmt das Rückschlagventil und/oder die gedrosselte Tankleitung die Funktion, daß der Druck an der Vorderachse größer bzw. nur kurzzeitig ge- ringfügig kleiner als der Druck an der Hinterachse wird. Um diesen Fehlerfall erfassen zu können, muß der Drucksensor für den Vorderachskreis zwi- schen Fail-Safe-Ventil und sog. Richtungsventil angeordnet sein.

Generell wird mit einem erfindungsgemäßen hydraulischen Stabilisierungs- system insbesondere auch in Sperrstellung des Fail-Safe-Ventiles das Ent- stehen von Lufteinschlüssen im System und dadurch Kavitation in den Aktu- atorkammern vermieden. Durch die entsprechende Anordnung des Fail-

Safe-Ventils und das Vorsehen von entsprechenden Drucksensoren ist das Stabilisierungssystem zur Erkennung der Funktion des Fail-Safe-Ventils durch Plausibilitätsüberwachung von Drucksignalen in besonders vorteilhaf- ter Weise geeignet. Ferner wird durch das Vorsehen von Drucksensoren in den Leitungen zu den Aktuatoren sichergestellt, daß der Druck an der Vor- derachse immer größer oder gleich dem Druck an der Hinterachse ist. Ge- genüber dem aus der DE 296 19 567 U 1 bekannten Stand der Technik kann hier im übrigen auf ein zusätzliches Rückschlagventil verzichtet wer- den. Ferner kann, insbesondere zu Diagnosezwecken auch zwischen der Pumpe und dem Fail-Safe-Ventil ein zusätzlicher Drucksensor vorgesehen sein.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden durch die Be- schreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Darin zeigen : Figur 1 ein schematisches Schaltbild einer stromlosen Stabilisierungs- vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ; Figur 2 ein schematisches Schaltbild der Stabilisierungsvorrichtung aus Figur 1 mit geöffnetem Fail-Safe-Ventil ; Figur 3 eine alternative Ausführungsform einer stromlosen Stabilisie- rungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ; Figuren 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemä- ßen Stabilisierungssystems, wobei sich ein Richtungsventil 1 im bestromten Zustand, d. h. in durchgeschalteter Stellung befindet. Dabei regelt das erfin- dungsgemäße Stabilisierungssystem die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit aus einem Tank 24 zu einem Vorderachs-Aktuator 10 und einem Hinterachs-

Aktuator 11, die jeweils das Feder-Dämpfer Verhalten der Vorderachse bzw. der Hinterachse eines Fahrzeuges bei einseitiger Anregung variieren. Die Hydraulikflüssigkeit wird dabei von einer Pumpe 23 über eine Vorlaufleitung 12 zu einem als Sicherheitsventil fungierenden sog. Fail-Safe-Ventil 2 geför- dert.

Das Fail-Safe-Ventil 2 besitzt zwei Stellungen, nämlich eine Sperrstellung 29 und eine Durchlaßstellung 30. Über eine Druckfeder 27 wird das Fail-Safe- Ventil 2 in stromlosem Zustand in seiner Sperrstellung gehalten. In Strom beaufschlagter Stellung wird es durch einen Elektromagneten 28 in Durch- laßstellung gehalten, wie in Figur 2 dargestellt. In der stromlosen Sperrstel- lung gelangt die von der Pumpe 23 geförderte Hydraulikflüssigkeit über eine Vorlaufleitung 12 in eine Rücklaufleitung 13 und läuft dort über eine Rück- laufleitung 14 in den Tank 24 zurück.

Ferner ist zwischen der Pumpe 23 und dem Fail-Safe-Ventil 2 eine Abzwei- gung vorhanden, über die Hydraulikflüssigkeit über ein Druckregelventil 8 zu einer weiteren Verzweigung gelangt. An dieser Verzweigung beginnt die Vor- laufleitung 22 für die Hinterachse, wobei der hierfür relevante Druck von ei- nem nachgeschalteten Druckregelventil 9, das ebenso wie das Druckregel- ventil 8 als Proportional-Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist, eingestellt wird. Mittels der Druckregelventile 8 und 9 wird der an den Vorderachs- Aktuator 10 anzulegende Hydraulikdruck eingestellt.

An der Verzweigung zwischen den beiden Druckregelventilen 8,9 ist ein Drucksensor 7 für die Messung des dem Hinterachs-Aktuator 11 angebote- nen Druckniveaus angeordnet. Ferner ist in bzw. an der bei geöffnetem Fail- Safe-Ventil 2 seitens der Pumpe 23 mit Hydraulikdruck beaufschlagten Vor- derachs-Vorlaufleitung 12 zwischen dem Fail-Safe-Ventil 2 und einem Rich- tungsventil 1 ein Vorderachs-Drucksensor 5 vorgesehen.

Üblicherweise wird nach Inbetriebnahme des Fahrzeuges das Fail-Safe- Ventil 2 geöffnet, wonach sowohl der Vorderachs-Aktuator 10 als auch der Hinterachs-Aktuator 11 in gewünschter Weise mit Hydraulikmedium entspre- chend dem mittels der Druckregelventile 8,9 eingestellten Druckniveaus be- aufschlagt werden können. In welcher Richtung diese Aktuatoren 10,11 da- bei beaufschlagt werden,-d. h. im Falle hydraulischer Schwenkmotoren als Aktuatoren welche der beiden zueinander komplementären Arbeitskammern jedes Schwenkmotors beaufschlagt werden-wird dabei durch die unter- schiedliche Position bzw. geeignete Positionierung bzw. Schaltung des (an sich bekannten) Richtungsventiles 1 bestimmt.

Wenn irgendeine Störung im System auftritt und als solche erkannt wird- insbesondere durch Überwachung bzw. Auswertung der Signale der beiden Drucksensoren 5,6, so wird das Fail-Safe-Ventil 2 geschlossen, d. h. in eine die Vorderachs-Vorlaufleitung 12 unterbrechende Position gebracht, die in Fig. 1 dargestellt ist. Wie bereits erläutert, wird das Fail-Safe-Ventil hierfür nicht bestromt, so daß dieses vorteilhafterweise auch bei einer unerwünsch- ten Unterbrechung seiner Stromversorgung in diese sog. Fail-Safe-Position gelangt.

Wie ersichtlich wird, gelangt im Falle des geschlossenen Fail-Safe-Ventils 2 Hydraulikflüssigkeit mit dem gleichen Druck wie dem für die Hinterachse vor- gesehenen in eine Saugleitung 25, wo sie über ein Rückschlagventil 3 in ei- ne Vorderachs-Aktuator-Leitung 18 bzw. 19 je nach Stellung des Richtungs- ventil 1 gelangen kann. Bei geschlossenem Fail-Safe-Ventil 2 gelangt somit Hydraulikflüssigkeit unter gleichem Druckniveau über die Hinterachs- Aktuator-Leitung 20 oder 21 zum Hinterachs-Aktuator 11 als auch (in Ab- hängigkeit von der Position des Richtungsventiles 1) über die Vorderachs- Aktuator-Leitung 18 oder 19 zum Vorderachs-Aktuator 10, so daß sicher-

gestelt ist, daß der an den Vorderachs-Aktuator 10 angelegte Druck zumin- dest ebenso hoch ist wie der an den Hinterachs-Aktuator 11 angelegte Hyd- raulikdruck. Dabei ist dieser Zustand vorteilhafterweise immer dann gewähr- leistet, wenn das Fail-Safe-Ventil 2 geschlossen ist, d. h. wenn dieses die Vorderachs-Vorlaufleitung 12 unterbricht ; sei es nun, daß das Fail-Safe- Ventil 2 diese erwünschtermaßen einnimmt oder unerwünschtermaßen, d. h. aufgrund eines Funktionsfehlers.

Unabhängig von der Position des Fail-Safe-Ventiles 2 und somit auch im in Fig. 1 dargestellten Zustand kann über eine Rücklaufleitung 15 die vom Hin- terachs-Aktuator 11 zurücklaufende Hydraulikflüssigkeit zu einer Rücklauflei- tung 14 und von hier in den Tank 24 gelangen. Die vom Vorderachs-Aktuator 10 zurücklaufende Hydraulikflüssigkeit gelangt über eine sog. Drosselleitung 16 und eine darin vorgesehene Drossel 4 über die sich hieran anschließende Drosselleitung 17 in die Rücklaufleitung 14. Über diese Drosselleitungen 16, 17 mit geeignet dimensionierter Drossel 4 kann im übrigen bei geschlosse- nem, d. h. die Vorderachs-Vorlaufleitung 12 unterbrechendem Fail-Safe- Ventil 2 Hydraulikmedium aus dem Tank 24 in die jeweils zugeschaltete Kammer des Aktuators 10 gelangen, falls dort Unterdruck herrschen sollte, so daß Kavitation ausgeschlossen ist.

Bei der in Figur 2 gezeigten Stellung des Fail-Safe-Ventils 2 ist der Elektro- magnet 28 mit Strom beaufschlagt, so daß das Fail-Safe-Ventil 2 geöffnet ist. Hierdurch kann Hydraulikflüssigkeit mit einem Druck, der aufgrund des Druckabfalls am Druckregelventil 8 höher ist, als der an der Hinterachse, zu dem Vorderachs-Aktuator 10 gelangen, was den üblichen Funktionszustand darstellt. Selbstverständlich wird hierdurch ein Öffnen des Rückschlagventil 3 verhindert, d. h. über die Saugleitung 25 erfolgt kein Austausch von Hydrau- likmedium zwischen der Hinterachs-Vorlaufleitung 22 und der Vorderachs- Vorlaufleitung 12.

Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Gegen- über der Ausführungsform in den Figuren 1 und 2 ist hier ein zusätzlicher Drucksensor 6 zwischen der Pumpe 23 und dem Fail-Safe-Ventil 2 angeord- net. Ansonsten entspricht die Funktionsweise der unter Figur 1 und 2 be- schriebenen. Mit Hilfe dieses Drucksensors 6 ist eine Eigendiagnose mög- lich, wobei mit geschlossenem, d. h. stromlosen Fail-Safe-Ventil 2 die Funkti- on des Druckregelventiles 8 überwacht bzw. überprüft werden kann, ohne daß das Fahrzeug aktiv wankt.

Durch die Schaltungen gemäß der vorteilhaften Ausführungsformen nach Figuren 1 bis 3 wird eine Möglichkeit für eine Plausibilitätsüberwachung ge- schaffen, bei der gegenüber dem Stand der Technik kein zusätzlicher Mehr- aufwand entsteht, wobei noch darauf hingewiesen sei, daß durchaus eine Vielzahl von Details abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestal- tet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

BEZUGSZEICHEN 1 Richtungsventil 2 Fail-Safe-Ventil 3 Rückschlagventil 4 Drossel <BR> <BR> 5 Vorderachs-Drucksensor<BR> 6 Vorderachs-Drucksensor 7 Hinterachs-Drucksensor 8 Druckregelventil Vorderachse 9 Druckregelventil Hinterachse 10 Vorderachs-Aktuator 11 Hinterachs-Aktuator 12 Vorlaufleitung Vorderachse 1 3 Rücklaufleitung 1 4 Rücklaufleitung 1 5 Rücklaufleitung 16 Drosselleitung <BR> <BR> 17 Drosselleitung<BR> 18 Vorderachs-Aktuator-Leitung<BR> 19 Vorderachs-Aktuator-Leitung 20 Hinterachs-Aktuator-Leitung 21 Hinterachs-Aktuator-Leitung 22 Vorlaufleitung Hinterachse 23 Pumpe 24 Tank 25 Saugleitung 26 Druckleitung 27 Druckfeder 28 Elektromagnet 29 Sperrstellung 30 Durchlaßstellung