DE4337816C2 - Hydrauliksystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem innerhalb eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der EP 0 152 914 B1 ist ein Hydrauliksystem bekannt, das in der Ausführung nach Fig. 1 ein Servolenkungshydrauliksystem und ein Fahrwerkshydrauliksystem in Form eines veränderbaren Stabilisators umfaßt. Das gezeigte Hydrauliksystem besitzt eine Versorgungseinrichtung, die über ein Lenkungsschaltventil einen Lenkhilfszylinder versorgt. Über dasselbe Lenkungs­ schaltventil erfolgt die Energieversorgung der Fahrwerkshy­ draulik. Folglich sind beide Einzelhydrauliksysteme fest mit­ einander verknüpft, wobei die Leistungsanforderungen beider Hydrauliksysteme gleichberechtigt berücksichtigt sind. In der Praxis bedeutet das, daß bei geringen Fahrzeuggeschwindig­ keiten das Fahrwerkssystem mit Energie versorgt wird, obwohl beispielsweise beim Rangieren kein Bedarf vorliegt. Folglich nimmt die Wirkung der Servolenkung in einem Geschwindigkeits­ bereich ab, in dem sie gerade benötigt wird. Umgekehrt stellt sich bei hohen Fahrgeschwindigkeiten trotz eines kleinen Lenkwinkels häufig schon eine große Querbeschleunigung ein. In dieser Fahrsituation wild über das Lenkungsschaltventil aber nur ein kleiner Volumenstrom durchgelassen, so daß die nötige hydraulische Leistung für die Fahrwerksregulierung nicht zur Verfügung steht. Überhaupt kann nur eine Fahrwerksregelung einsetzen, wenn eine Lenkradbewegung erfolgt. Bei einem Wind­ stoß, der zwar eine Querbeschleunigung bewirkt würde die Re­ gelung erst einsetzen, wenn die Störgröße bereits über die Lenkbewegung korrigiert wird.

Die Fahrwerksregelung weist noch den Nachteil auf, daß die Fahrzeugachsen nicht einzeln geschaltet werden. So ist die separate Ansteuerung der Hinterachse bei der Fig. 1 nicht möglich.

Die DE-OS 38 34 201 beschreibt eine Anordnung zum Zuführen von Druckmitteln zu hydraulischen Verbrauchern. Bei einer solchen Anordnung wird jedem Verbraucher ein separates Schaltventil zugeordnet, das jeweils aufgrund eines verbraucherspezifischen Signals geschaltet wird. Bei einer größeren Anzahl von Ver­ brauchern muß logischerweise für jedes Schaltventil ein Schaltsignal aufgrund einer dem Druckbedarf repräsentierenden Betriebsgröße bereitgestellt werden. Damit ist ein nicht un­ erheblicher Rechen- und Schaltungsaufwand verbunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einfachsten Mittel ein Hydrauliksystem für ein Kraftfahrzeug zu realisie­ ren, das bei geringsten Energieeinsatz einerseits eine stets voll funktionsfähige Servolenkung und andererseits eine bedarfsgerechte Fahrwerksregelung ermöglicht und dabei die aus dem genannten Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Das geregelte Stromregelventil bietet die Möglichkeit die Vo­ lumenströme dem tatsächlichen Bedarf der Einzelhydrauliksy­ steme anzupassen. Die Anzahl der für die Volumenstromvertei­ lung erforderlichen Ventile sind optimiert. Die Verstellung der beiden Volumenströme erfolgt mit einem einzigen Ventil. Daraus resultiert eine weiterer Vorteil, da nur ein einziges Signal genutzt werden muß. Man verwendet ein gemeinsames Si­ gnal, das den in erster Linie den Arbeitsbereich beider Sy­ steme repräsentiert. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß der Gesamtförderstrom der Versorgungsein­ richtung kleiner ist als die Summe der maximal nötigen För­ derströme für das Servolenkungshydrauliksystem und des Fahrwerkhydrauliksystems. Das Pumpenaggregat kann sehr viel kleiner ausgeführt sein. Hinzu kommt, daß im Gegensatz zu ei­ ner Pumpe, deren Fördervolumen größer mindestens so groß ist wie die Summe der Spitzenlasten, die Druckbegrenzungsventile sehr viel seltener beansprucht werden, da der Leistungsüber­ hang deutlich geringer ist.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal ist vorgesehen, daß dem geregelten Stromregelventil zur Steuerung der Energiever­ sorgung der Fahrwerkshydraulik als ein Stromteilerventil aus­ geführt ist. In Abhängigkeit der Druckverhältnisse in den Zu­ leitungen zu den Aktuatoren der Fahrzeugachsen erfolgt eine flexible Volumenstromverteilung.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß das Ventil zur Energie­ versorgung der Fahrwerkshydraulik als ein Stromregelventil ausgeführt ist. Mit dieser Maßnahme kann für eine Fahrzeug­ achse eine Priorität hinsichtlich der Volumenstromverteilung unabhängig vom Betriebsdruck eingestellt werden. Daraus ergibt sich ein definiertes Fahrverhalten im Bezug auf das Über- bzw. Untersteuern.

Das Fahrwerkshydrauliksystem wird unabhängig von der Lenkrad­ stellung über jeweils mindestens ein Aktuatorschaltventil an­ gesteuert. Damit kann im Gegensatz zum genannten Stand der Technik auch bei kleinen Lenkwinkeln oder auch einer Querbe­ schleunigung, die unabhängig von einer Lenkbewegung auftritt, eine Verstellung der Aktuatoren erfolgen.

Um die Anzahl der Ventile der Fahrwerkshydraulik klein zu halten, aber dennoch die notwendigen Schaltstellungen zu er­ möglichen ist das Aktuatorschaltventil als ein 4/3-Wegeventil ausgebildet. Dabei können in einer Schaltstellung die An­ schlüsse P, A, B und R blockiert sein, mit der Folge, daß sich ein äußerst preiswertes Wegeventil einsetzen läßt. Alternativ kommt ein Aktuatorventil zur Anwendung, bei dem in einer Schaltstellung die Anschlüsse A, B blockiert und die Anschlüsse P und R verbunden sind. Die Energieversorgungsein­ richtung muß bei dieser Variante nur die Drosselverluste in­ nerhalb des Aktuatorventils überwinden, so daß sich der Ener­ gieeinsatz für das Hydrauliksystem insgesamt verringert. Für ein feinfühliges Ansprechen der Aktuatoren ist das Aktuatorschaltventil als ein Proportionalventil ausgebildet.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung wird die Erfindung mit ihren Vorteilen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 Hydrauliksystem mit einem geregelten Stromregelventil zur Energieversorgung des Fahr­ werkhydrauliksystems,

Fig. 2 Stromverteilungsdiagramm.

Die Darstellung der Fig. 1 beschränkt sich auf ein Hydraulik­ system für ein Kraftfahrzeug. Das Hydrauliksystem gliedert sich in ein Servolenkungshydrauliksystem 1 und in ein Fahr­ werkshydrauliksystem 3. Eine hydraulische Versorgungseinrich­ tung, die aus einem Antriebsmotor 5 sinnvollerweise dem Fahr­ zeugmotor und einer Hydraulikpumpe 7 besteht, kommt für beide Einzelsysteme zur Anwendung. Die Volumenstromaufteilung zwi­ schen den Einzelsystemen übernimmt ein geregeltes Stromven­ til 9 in Stromregelventilbauweise. Am Anschluß P des Strom­ ventils 9 liegt immer der Volumenstrom Q_P mit dem Druck p_P an. Der Ausgang A führt in das Servolenkungshydrauliksystem 1, der Ausgang B zum Fahrwerkhydrauliksystem 3.

Während des Fahrzeugbetriebes stellen sich zwischen den Ein­ zelhydrauliksystemen 1, 3 gegenläufige Leistungsanforderungen ein. Bei niedrigen Geschwindigkeiten, beispielsweise dem Ran­ gieren, und einem damit verbundenen geringen Volumenstrom Q_L wird nur das Servolenkungshydrauliksystem 1 mit dem Volumen­ strom Q_L versorgt. Ein Lenkungsschaltventil 15, das über das Lenkrad 17 eingesteuert wird, sorgt für den Zu- bzw. Abfluß an einem Lenkhilfszylinder 19 innerhalb des Servolenkungshydrauliksystems. Bei Geradeausfahrt nimmt das Lenkschaltventil 15 eine mittlere Schaltstellung ein, so daß die Pumpe 7 nur die Strömungsverluste innerhalb des Lenkungs­ systems 1 überwinden muß.

Bei höheren Geschwindigkeiten, tendenziell gleichzusetzten mit höheren Motordrehzahlen, wenn die Fahrwerkshydraulik benötigt wird, fördert die Pumpe 7 einen größeren Volumenstrom Q_L. In diesem Geschwindigkeitsbereich erfolgt eine Umverteilung der Volumenströme Q_L bzw. Q_F für das Fahrwerkshydrauliksystem, mit der Tendenz, daß bis zu einem Maximum der Volumenstrom Q_F steigt und gleichzeitig Q_L reduziert wird. Dadurch steigt für den Fahrer bei hohen Geschwindigkeiten die Lenkkraft, was allgemein als positiv bewertet wird, da sich ein bessere Fahrgefühl aufgrund der direkteren Lenkung einstellt. Die Um­ verteilung zwischen den beiden Hydrauliksystemen erfolgt geschwindigkeitsabhängig über das Stromregelventil 9. Die Ansteuerung des Stromregelventils 9 erfolgt elektromagnetisch aufgrund von Signalen mindestens eines Fahrzeugbewegungspara­ meters, beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, die ein Rechner 37 von einem Tachometer 39 bekommt. Dem Stromregel­ ventil 9 ist ein Stromteilerventil 21 nachgeschaltet. Über seine Steuerleitungen Z, Y erfolgt die Volumenstromaufteilung bzw. -versorgung für je ein Aktuatorschaltventil 23 einer Vorderachse und ein Aktuatorschaltventil 25 der Hinterachse eines Kraftfahrzeuges. Jedes der Aktuatorschaltventile 23, 25 ist als ein 4/3-Wegeventil ausgeführt und kann einzeln betä­ tigt werden. So ist es durchaus möglich, die Achsen einzeln von der Versorgung zu blockieren, indem eine mittlere Schalt­ stellung eingenommen wird. Der Volumenstrom zu den einzelnen Aktuatoren 33, 35 kann über ein den Aktuatorschaltventilen parallel geschaltetes Druckbegrenzungsventil 27, 29 in einen Ausgleichsbehälter 31 abfließen.

Als Aktuatoren können für ein Antirollsystem Schwenkmotore in Verbindung mit einem geteilten Stabilisator aber auch doppelt wirkende Zylinder zum Einsatz kommen, die eine Horizontierung des Fahrzeugs und/oder eine Änderung der Federrate des Fahr­ zeugs bewirken.

Zusammenfassend kann man sagen, daß die gegenläufigen Lei­ stungsanforderungen getrennter Hydraulikkreise von einer gemeinsamen Versorgungseinrichtung bewältigt werden kann, so daß die bereits in vielen Fahrzeugen vorhandene Servolen­ kungspumpe benutzt werden kann. Das Fördervolumen, das bei hohen Fahrgeschwindigkeiten bisher über ein Druckbegrenzungs­ ventil abgeleitet wurde, kann mit den vorbeschriebenen Mitteln einer sinnvollen Nutzung zugeführt werden. Die eingesetzte Pumpe 7 kann von ihrem Gesamtförderstrom kleiner ausgewählt werden, als die Summe der maximalen Förderströme des Lenkungshydrauliksystems und des Fahrwerkhydrauliksystems. Da­ durch werden die Druckbegrenzungsventile innerhalb der Hy­ drauliksysteme sehr viel seltener benötigt, so daß der Wir­ kungsgrad des gesamten Hydrauliksystems deutlich steigt. (s. Fig. 2).

Claims (7)

1. Hydrauliksystem innerhalb eines Kraftfahrzeuges bestehend aus einem Servo­ lenkungshydrauliksystem und einem Fahrwerkhydrauliksystem, umfassend eine hydraulische Versorgungseinrichtung, ein über die Lenkradbewegung ange­ steuertes Lenkungsschaltventil für einen Lenkhilfszylinder, mindestens ein Ventil zur Steuerung der Energieversorgung zwischen einer Vorder- und einer Hinterachse des Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Fahrwerkhydrauliksystem (B) und dem Servolenkungshy­ drauliksystem (1) ein einen Förderstrom (Q_P) aufnehmendes Stromventil (9) zwischengeschaltet ist, das in Abhängigkeit mindestens eines die Fahrge­ schwindigkeit repräsentierendes Signals eine Verteilung des hydraulischen För­ derstroms (Q_P) zwischen einem Volumenstrom (Q_L) für das Servolenkungshydrau­ liksystem (1) und einem Volumenstrom (Q_F) für das Fahrwerkhydrauliksy­ stem (3) mit zunehmender Geschwindigkeit eine Veränderung der Förder­ strompriorität von dem Servolenkungssystem zum Fahrwerkhydrauliksystem ausführt, wobei das Stromregelventil (9) über einen Rechner regelbar ausge­ führt ist und der Gesamtförderstrom der Versorgungseinrichtung (7) kleiner ist als die Summe der maximal nötigen Förderströme für das Servolenkungshy­ drauliksystem (1) und des Fahrwerkhydrauliksystems (3).

2. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem geregelten Stromregelventil (9) zur Steuerung der Energieversorgung des Fahrwerkhydrauliksystems (3) ein Stromteilerventil (21) nachgeschaltet ist.

3. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrwerkhydrauliksystem (3) unabhängig von der Lenkradstellung über jeweils mindestens ein Aktuatorschaltventil (23, 25) gesteuert wird.

4. Hydrauliksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktuatorschaltventil (23, 25) als eine 4/3-Wegeventil ausgebildet ist.

5. Hydrauliksystem nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Aktuatorschaltventil (23, 25) in einer Schaltstellung die Anschlüs­ se (P, A, B und R) blockiert sind.

6. Hydrauliksystem nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Aktuatorschaltventil (23, 25) in einer Schaltstellung die Anschlüs­ se (A, B) blockiert und die Anschlüsse (P und R) verbunden sind.

7. Hydrauliksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktuatorschaltventil (23, 25) als ein Proportionalventil ausgebildet ist.