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Dokumentenidentifikation DE19546645C2 18.12.1997
Titel Hydraulikeinrichtung zur Stabilisierung und Niveauregelung eines Fahrzeuges
Anmelder Mannesmann Sachs AG, 97422 Schweinfurt, DE
Erfinder Schalles, Walter, 51570 Windeck, DE;
Knecht, Heinz, 53783 Eitorf, DE;
Lenze, Joachim, 53773 Hennef, DE
DE-Anmeldedatum 14.12.1995
DE-Aktenzeichen 19546645
Offenlegungstag 27.06.1996
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.12.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.12.1997
IPC-Hauptklasse B60G 23/00
IPC-Nebenklasse B60G 17/04   B60G 21/10   F15B 1/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydraulikeinrichtung, insbesondere zur Stabilisierung und Niveauregelung eines Fahrzeuges entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Es sind bereits Hydraulikeinrichtungen bekannt (z. B. DE-OS 38 25 279 A1), die zur Stabilisierung und Niveauregelung eines Fahrzeuges dienen und mit einer Zylinder- Kolben-Einheit versehen sind. Die Zylinder-Kolben-Einheit weist dabei einen über ein Wegeventil mit einer Druckleitung verbindbaren Druckraum auf. Im wesentlichen besteht die Hydraulikeinrichtung aus einem mit einer Kolbenstange verbundenen Arbeitskolben, einem Auffangbehälter und einer Regelpumpe. In der Druckleitung ist zwischen dem Wegeventil und der Regelpumpe ein von der Regelpumpe mit konstantem Druck versorgter Hydrospeicher und in der Rücklaufleitung ein Druckregelventil angeordnet. Dem Hydrospeicher ist eine Drossel vorgeschaltet.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß Wegeventile eingesetzt sind. Die Wegeventiltechnik beinhaltet permanent hohe hydraulische Leckageverluste und mithin hohe hydraulische Verlustleistung. Weiterhin nachteilig ist, daß mit derartig bekannten Systemen zwar die Aufbaustabilisierung eines Fahrzeuges gut beherrscht werden kann, demgegenüber jedoch keine deutliche Verbesserung des Abrollkomforts zu erzielen ist.

Aus der DE 39 02 743 C2 ist ein Rad- bzw. Abstützaggregat für Kraftfahrzeuge mit einem doppeltwirkenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregat bekannt, dessen vom Kolben voneinander abgetrennte Kammern mittels einer Steuer- bzw. Regelventilanordnung abschließbar und/oder mit einem hydraulischen Druckquelle bzw. der Druckseite einer hydraulischen Pumpe oder mit einem Hydraulikreservoir bzw. der Saugseite einer hydraulischen Pumpe verbindbar sind.

Zur Steuerung des Abstützaggregats dient eine Elektronik, die in Abhängigkeit von der Hubstellung der Räder relativ zum Fahrzeugaufbau oder alternativ unter Verwendung der Vertikalbeschleunigung der Räder oder des Aufbaus, bzw. der Drücke in den Arbeitskammern ein Regelventil ansteuert. Die Drosselanordnung zur Dämpfung des Abstützaggregats erfolgt ebenfalls über eine Steuerelektronik, die die Beladung des Fahrzeugs oder dessen Geschwindigkeit als Maß für die Dämpfkrafteinstellung heranzieht. Eine manuelle Einstellung ist ebenfalls möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Hydraulikeinrichtung zu schaffen, bei der der hydraulische Gesamtleistungsbedarf eines Fahrzeuges mit semiaktiver Aufbaustabilisierung minimiert und eine deutliche Verbesserung des Abrollkomforts erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Hydraulikeinrichtung nach dem Patentanspruch 1 gelöst.

Bei einer Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit ohne langhubige Sinuswellen der Fahrbahn befindet sich der Fahrzeugaufbau in einem quasi stationären Zustand. Es ist keine Lageregelung nötig. Man kann deshalb die Dämpfung auf ein relativ weiches Niveau einstellen und den Abrollkomfort positiv beeinflussen. Der Abrollkomfort wird von den hochfrequenten Schwingungsstörgrößen des Straßenbelags bestimmt. Kleinste Bodenwellen oder nur der Fahrbahnbelag versetzen das Rad in hochfrequente Schwingungen mit kleinen Amplituden. Diese Art der Schwingung kann durch eine maßvolle Bedämpfung über das verstellbare Dämpfungsglied auf ein komfortables Maß beschränkt werden.

Bei einer plötzlich ein setzenden Niveauänderung des Fahrzeugaufbaus, die in dieser Form nicht akzeptiert werden kann, müssen sehr schnell Maßnahmen ergriffen werden, die eine spürbare Verbesserung der Fahrzeugaufbaulage nach sich ziehen. Das dann auf eine in Abhängigkeit der Kolbenstangenbewegungsrichtung auf eine harte Dämpfkraft eingestellte Dämpfungsglied verhindert, daß die Pumpe der Hydraulikeinrichtung ein relativ großes Dämpfvolumen unter Druck setzen muß.

Bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange wird der Hydrospeicher wird über das Dämpfungsglied von der Zylinder-Kolben-Einheit praktisch abgetrennt, so daß das vorzuspannende Dämpfvolumen kleiner ist und sich sehr viel schneller eine Druckkraft aufbauen kann, die der Lageregelung dienlich ist. Folglich kann mit einer relativ kleinen Pumpe eine ausreichende Druck- und Volumenversorgung erfolgen.

Die Regelelektronik behandelt sowohl die Dämpfung als auch die Lageregulierung in einem Gesamtkonzept. Eine isolierte Bearbeitung, wie aus dem Stand der Technik bekannt, bedingt einen sehr viel größeren apparativen Aufwand, insbesondere eine sehr große Pumpleistung.

Entsprechend einem weiteren vorteilhaften Merkmal weist die Zylinder-Kolben- Einheit für beide Arbeitsräume einen gemeinsamen Hydrospeicher auf, wobei der Kolben als Plunger ohne weitere Ventile oder mit zusätzlichen Dämpfventilen ausgeführt sein kann. Im Vergleich zum Stand der Technik kann mit weniger Aufwand ein gutes technisches Ergebnis erzielt werden. Es darf nicht vergessen werden, daß eine große Anzahl von Speichern auch einen entsprechenden Bauraum im Fahrzeug verlangt.

Im Hinblick auf eine Minimierung der Leitungslängen geht ein Abschnitt der Druckleitung zum Druckraum von einer Leitungsverbindung zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßventil aus. Die Druckleitung übernimmt wechselweise den Zu- und den Abfluß von Hydraulikmedium.

Um eine hohe Schaltgeschwindigkeit realisieren zu können, sind das Einlaß- und das Auslaßventil als Sitzventile ausgeführt. Die Vorteile eines Sitzventils liegen in den geringen Leckageverlusten und in der geringen Schmutzempfindlichkeit. Gleichzeitig bietet ein Sitzventil aber auch den Vorteil, daß man zum Schalten keine großen Wege eines Ventilschiebers in Kauf nehmen muß, sondern nur Kräfte an einer Stelleinrichtung, in der Regel ein Magnet, einstellen muß, also praktisch keine Massen bewegt. Die Ansteuerung erfolgt im Sinne einer hydraulischen Waage, die in dem Maße, wie das eine Ventil öffnet, das andere Ventil schließt.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Hydraulikpumpe eine Konstantdruckversorgung bereitstellt. Kann man bei der Hydraulikeinrichtung einen Konstantdruck voraussetzen, ergibt sich am Einlaßventil stets ein bekannter Druck, da das Einlaßventil und das Auslaßventil zwanghaft gekoppelt sind. Der hydraulische Druckabfall hinter dem Einlaßventil ist bestimmbar durch die Ventilstellung des Regelventils. Das Regelventil wird durch einen definierten Steuerstrom betätigt. Folglich ist der Steuerstrom proportional dem hydraulischen Druckabfall.

Daraus ergibt sich der überraschende Effekt, daß man auf einen Drucksensor in der Zylinder-Kolben-Einheit verzichten kann, der den Zustand im System erfassen müßte, um das Regelventil ansteuern zu können.

Entsprechend einem vorteilhaften Unteranspruch sind das Einlaß- und das Auslaßventil in einem gemeinsamen Ventilblock angeordnet. Der gemeinsame Ventilblock bildet die Leitungsverbindung zwischen den beiden Ventilen. Die Zahl der möglichen Leckstellen wird somit sehr klein gehalten.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß zur hydraulischen Leistungsreduzierung als Dämpfungsglied ein stufig oder analog arbeitendes Ventil eingesetzt wird. Bei Verwendung eines stufig arbeitenden Dämpfungsgliedes vor dem Hydrospeicher werden beispielsweise mindestens zwei Dämpfungskennungen mit jeweils einer hohen (hart) und einer niedrigen (weich) eingestellten Druck- Volumenstrom-Kennlinie eingesetzt. Das verstellbare Dämpfungsglied wird mit einer Regelelektronik derart angesteuert, daß immer die Kennung eingestellt ist, bei der die Druckführung zur Fahrzeugaufbau-Stabilisierung noch gewährleistet ist.

Ein analoges Dämpfungsglied vor dem Hydrospeicher erlaubt darüber hinaus in vorteilhafter Weise ein exaktes Anpassen der Dämpfungskennung an die momentane Fahrsituation, so daß gerade soviel Dämpfung zur Verfügung gestellt ist, wie momentan zur Aufbau-Stabilisierung benötigt wird. Mithin wird immer auf der momentan weichestmöglichen Dämpfungskennung gefahren, mit Vorteil in bezug auf hydraulischen Leistungsbedarf und Abrollkomfort. Im Hinblick auf eine kompakte Ausgestaltung der Hydraulikeinrichtung sind das Dämpfungsglied und der Hydrospeicher in der Zylinder-Kolben-Einheit integriert.

Ein weiteres Merkmal sieht vor, daß die Regelelektronik das Dämpfungsglied und das Regelventil betreibt und als ei ne der Eingangsgrößen das Signal der relativen Kolbengeschwindigkeit derart verarbeitet, daß Radstörungen bis auf die notwendige Achsdämpfung ausgeblendet werden.

Dabei wird das Signal der Radstörung entsprechend positiv oder negativ verstärkt und über einen Addierer der Regelventil-Endstufe zugeführt. Mit dieser Maßnahme wird der Abrollkomfort eines Fahrzeuges wesentlich verbessert.

Nach einem weiteren Merkmal wirkt das Signal der relativen Kolbengeschwindigkeit und ein Signal einer Steuerspannung auf einen Addierer, wobei die Summe des Addierers der Regelventil-Endstufe zugeführt wird. Mit dieser Maßnahme wird die Führungsdynamik zur Aufbaustabilisierung eines Fahrzeuges verbessert.

Weiterhin ist vorgesehen, daß der Formfilter ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Fahrzeugaufbaufrequenz bereitstellt, wodurch innerhalb eines definierten Frequenzbereiches eine Verstärkung des Eingangssignals für das Regelventil erfolgt. Praktisch bedeutet diese Signalbearbeitung, daß man zur Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit des Gesamtsystems bewußt eine überproportionale Regelventileinstellung wählt und anschließend das Gesamtsystem wieder "abfängt".

Funktionsweise der Einzelkomponenten und die Gesamtwirkung der erfindungsgemäßen Hydraulikeinrichtung werden anhand der Fig. 1, 2 und 3 näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Wirkbild der Hydraulikeinrichtung,

Fig. 2 einen hydraulischen Schaltplan des Regelventiles für eine Fahrzeugachse,

Fig. 3 Kennfeld des Regelventils,

Fig. 4 Zylinder-Kolben-Einheit.

Die in Fig. 1 dargestellte Hydraulikeinrichtung besteht aus einem hydraulischen und einem elektronischen Teil 1; 3 und dient zur Aufbaustabilisierung bzw. Niveauregelung und zur Bedämpfung eines schwingenden Radträgers eines Fahrzeugaufbaus. Zwischen den Radträgern und dem Fahrzeug sind Zylinder-Kolben-Einheiten, beispielhaft ist nur eine Zylinder-Kolben-Einheit 5 dargestellt, angeordnet, die jeweils einen Druckraum 7; 9 aufweisen. Die Druckräume 7 werden mit einem direkt gesteuerten Regelventil 11, in Abhängigkeit einer in einem zum elektronischen Teil 3 gehörenden Bordrechner 13 abgelegten Ansteuerungsphilosophie nebst entsprechenden Sensoren angesteuert, so daß entsprechende Aufbaustellkräfte erzeugt werden, die den Fahrzeugaufbau in eine angestrebte Niveaulage bewegen. Die Druckräume 7, 9 sind über Druckleitungen 15 mit dem Regelventil 11 und einem parallel zum Regelventil 11 angeordneten Hydrospeicher 17 verbunden. In Reihe vor dem Hydrospeicher 17 ist ein Dämpfungsglied 19 mit verstellbarer Dämpfung angeordnet. Das Regelventil 11 wird von einer Hydraulikpumpe 21 mit konstantem Druck p&sub0; versorgt, so daß vor dem Regelventileingang stets der Druck p&sub0; anliegt. Entsprechende Leitungen 23 münden in den Auffangbehälter 25.

Der elektronische Teil der Hydraulikeinrichtung umfaßt eine Regelventil-Endstufe 27, einen Addierer 29, eine Dämpfungsglied-Endstufe 31 und einen Formfilter 33. Ausgehend von der Sensorik, die beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit, die Lenkgeschwindigkeit, die Aufbaubeschleunigung, die Beladung, Quer- und Längsbeschleunigung sowie die Relativgeschwindigkeit ermittelt werden zwei Einzelsignale für die Regelung bereitgestellt. Zum einen stellen der Bordrechner 13 in Verbindung mit der Sensorik eine Steuerspannung UDG bereit, die in der Dämpfungsglied-Endstufe 31 mittels einer abgelegten Ansteuerungsphilosophie in einen Stellstrom IDG für das Dämpfungsglied 19 umgeformt wird. Parallel wird im Bordrechner aus den Fahrzeugbewegungsparametern eine vorläufige Führungssteuerspannung USt1 ermittelt, die dem Formfilter 33 zugeführt wird. Der Formfilter moduliert das Eingangssignal USt1 in Abhängigkeit der Fahrzeugaufbauschwingfrequenz, wobei das Ausgangssignal USt2 für einen vorbestimmten Frequenzbereich verstärkt ist, um für diesen Frequenzbereich möglichst rasch die angestrebte Niveaulage zu erreichen. Aus der Sensorik wird vorzeichenbehaftet die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Radträger und dem Fahrzeugaufbau ermittelt und steht als Signal Uvrel zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung. Das über den Formfilter 33 frequenzabhängige Steuerspannungs-Signal USt2 und das relative Geschwindigkeitssignal Uvrel werden dem Addierer 29 zugeführt. Der Addierer überlagert die Signale USt2 und Uvrel zu einem Steuersignal USt für den Führungseingang der Regelventil-Endstufe 27. In der Regelventil-Endstufe werden in Abhängigkeit des Steuersignals USt die analogen Stromsignale IF für ein Einlaßventil und IA für ein Auslaßventil (s. Fig. 2) innerhalb des Regelventils 11 festgelegt, wobei die Summe der Ströme IF und IA konstant bleibt und die Einzelströme einer gegensinnigen Funktion unterliegen, d. h., daß in dem Maße wie IF ansteigt, verringert sich IA oder umgekehrt.

Fig. 2 zeigt den hydraulischen Schaltplan der Hardware-Einheit eines Ventilblockes 35 zur Ansteuerung eines rechten oder linken Rades einer Fahrzeugachse. Der Ventilblock 35 besteht aus dem Einlaßventil 37 und dem Auslaßventil 39. Das Einlaßventil 37 und die Auslaßventil 39 sind in direkt gesteuerter Sitzventiltechnik ausgeführt und arbeiten jeweils entsprechend den Kräftegleichgewichtsbedingungen am Ventilsitz 41; 43. Eine fix eingestellte Federkraft 45; 47, welche teilweise von einer Magnetkraft aufgehoben werden kann, die mittels einer nicht dargestellten stromdurchflossenen Spule mit Eisenkern erzeugt wird, wobei die Magnetkraft dem Strom IA oder IF proportional ist, stellt die Ventilöffnungskraft und mithin den Öffnungsdruck des Ventiles ein. Das Regelventil arbeitet in hydraulischer Druckteilerschaltung. Das Einlaßventil 37 und das Auslaßventil 39 werden permanent von einem Füllventilstrom IF und einem Auslaßventilstrom IA durchflossen, wobei der Füllventilstrom über die Steuerspannung USt von einer minimalen Größe linear bis auf eine maximale Stromgröße ansteigt und gleichzeitig der Auslaßventilstrom über dieselbe Steuerspannung von einer maximalen Stromgröße linear abfällt bis auf eine minimale Stromgröße. Strominvertierung und Stromregelung über die Ansteuerspannung erfolgen in der Regelventil-Endstufe 27 (Fig. 1).

Der gesamte Druckabfall am unbelasteten Regelventil 11 setzt sich stets additiv zusammen aus Druckabfall über Einlaßventil 37 und Druckabfall über Auslaßventil 39. Liegt beispielsweise eine maximale Steuerspannung UST an der Regelventil- Endstufe 27 an, ist das Einlaßventil 37 maximal bestromt und weist einen minimalen hydraulischen Widerstand auf. Das Auslaßventil 39 ist bei derselben maximalem Steuerspannung UST minimal bestromt und besitzt maximalen hydraulischen Widerstand. Mithin ist als Gesamtwirkung im vorgenannten Fall der Arbeitsdruck pA zwischen den Ventilen maximal. Die entsprechenden invertierten Verhältnisse liegen bei minimaler Steuerspannung UST für minimalen Arbeitsdruck pA vor. Das Regelventil 11 arbeitet somit im Druckführungsbereich bzw. bei Niveauregulierung spannungsproportional. Der Arbeitsdruck pA läßt sich proportional der Steuerspannung USTändern. Wie bereits zur Fig. 1 beschrieben, liefert die Pumpe des hydraulischen Teils der Hydraulikeinrichtung einen konstanten Druck. Folglich ist stets von einem definierten Druck p&sub0; am Eingang des Einlaßventils 37 auszugehen. Das Einlaßventil 37 und das Auslaßventil 39 sind über die Regelventil-Endstufe 27 hinsichtlich ihrer Ansteuerung verknüpft, so daß nicht nur der Druckabfall, sondern auch der Arbeitsdruck pA für die Zylinder-Kolben-Aggregate 5 bekannt sind. Es findet eine innere Regelung statt, d. h., daß die Rückmeldung hinsichtlich des Arbeitsdrucks pA überflüssig ist, da dem System die Steuerspannung USt als Maß für den Arbeitsdruck bekannt ist.

Der Ventilblock 35 beinhaltet in vorteilhafter Weise kostengünstiges Design, weil füll- und ablaßventilseitig konstruktiv gleiche Teile hydraulisch sowie elektronisch zur Verwendung kommen. Beide Ventile 37; 39 sind in einem gemeinsamen Ventilblock angeordnet, um die Zahl der Leitungen und Anschlüsse zu minimieren. Des weiteren geht die Druckleitung 15 von einer Leitungsverbindung 40 zwischen dem Einlaß- 37 und dem Auslaßventil 39 zur Zylinder-Kolben-Einheit 5 aus. Praktisch ist die Zylinder-Kolben-Einheit 5 ein einfach und kein doppelt wirkendes Aggregat.

Fahrzeugseitig ist eine gute Aufbauentkopplung und somit Abrollkomfortgewinn nur über eine weiche (niedrige) Druck-Volumenstrom-Kennung des Dämpfungsgliedes 19 in Fig. 1 zu erreichen. Dabei ist der Leistungsbedarf der Hydraulikeinrichtung bei Erregung der Zylinder-Kolben-Einheit durch Radstörungen gering, weil im Hydrospeicher 17 ein Teil der eingebrachten Energie gespeichert, und bei Richtungsänderung an die Zylinder-Kolben-Einheit wieder abgegeben werden kann. Dieser weiche Dämpfungswiderstand erzwingt dagegen bei Soll-Druckführung, d. h. Einspeisen von Druckmedium zur Niveaulageregulierung, einen hohen hydraulischen Leistungsbedarf. Beispielsweise müßte bei einer Slalomfahrt eines Fahrzeuges über das Einlaßventil 37 des Regelventiles 11 Volumenstrom dem Hydrospeicher 17 zugeführt, und über das Auslaßventil 39 des Regelventiles 11 wieder dem Auffangbehälter 25 abgeführt werden, entsprechend der Führungsfrequenz der Slalomfahrt. Die jeweilige Volumenstrommenge ist proportional der hydraulischen Führungsverlustleistung und in dem angeführten Beispiel entsprechend hoch.

Ist im Gegensatz zu vorgenanntem die Druck-Volumenstrom-Kennung des Dämpfungsgliedes 19 stets hart (hoch), dann ist die Führungsdynamik exzellent und ebenso die Führungsverlustleistung äußerst gering, jedoch wäre die Aufbauentkopplung - gleichbedeutend mit Abrollkomfort - nur mit hoher Ventildynamik und ebenso entsprechend hohem hydraulischen Leistungsbedarf zu erzielen.

Um diesem Zielkonflikt erfolgreich zu begegnen ist das verstellbare Dämpfungsglied 19 vor dem Hydrospeicher 17 vorgesehen, welches mindestens 2 Druck- Volumenstrom-Kennungen mit mindestens jeweils einer weichen und einer harten Dämpfung aufweist. Das verstellbare Dämpfungsglied 19 wird über die Dämpfungsglied-Endstufe 31 (Fig. 1) angesteuert, welche ihrerseits - je nach aktueller Fahrsituation der Logik/Philosophie 3 entsprechend - ein Stellsignal erhält. Es ist aus empirischen Meßreihen mit verstellbaren Dämpfungssystemen bekannt, daß statistisch überwiegend auf einer weich ausgelegten Dämpfungskennung gefahren werden kann, was wie vorerwähnt erfindungsgemäß gleichbedeutend ist mit geringem hydraulischen Leistungsverlust bei sehr gutem Abrollkomfort. Tritt eine extreme Fahrsituation auf, ist die Druck-Volumenstrom-Kennung des Dämpfungsgliedes 19 auf hart gestellt, wobei in vorteilhafter Weise ausgezeichnete Führungsdynamik erreicht wird bei gleichzeitig geringen Führungsleistungsverlusten der Hydraulikeinrichtung. Praktisch wird der Hydrospeicher 17 von der Zylinder-Kolben-Einheit 5 zumindest teilabgetrennt, so daß der Speicher 17 dynamisch nicht auf das angestrebte Druckniveau gebracht werden muß.

In besonders vorteilhafter Weise ist ein analog verstellbares Dämpfungsglied 19 vor dem Hydrospeicher 17 angeordnet. Mit dieser Maßnahme wird die erforderliche Dämpfung stets so weich wie möglich gestellt, in der Größenordnung, daß die momentane Druckführung zur Stabilisierung des Fahrzeugaufbaues stets momentan ausreichend ist. Somit wird erreicht, daß stets auf der weichstmöglichen Dämpfungskennung gefahren wird, womit ein sehr guter Abrollkomfort erreicht wird bei ebenso geringem hydraulischen Leistungsbedarf.

Das in Fig. 3 dargestellte Kennfeld des Regelventils setzt sich aus Einzelkennfeldern jeweils für das Einlaßventil 37 und Auslaßventil 39 zusammen. Isoliert betrachtet ist der Druckabfall bei max. Öffnungsquerschnitt am Einlaßventil 37 zu vernachlässigen. Es liegt hinter dem Füllventil in etwa der Druck p&sub0; an, der von der Konstantdruckpumpe 21 bereitgestellt wird. Damit ist ein Volumenstrom QA verbunden, so daß eine Kennlinienschar in Abhängigkeit der Steuerspannung USt gebildet werden kann.

Weil das Einlaßventil 37 und das Auslaßventil 39 in ihrer Bauweise identisch ausgeführt sind, muß bei einer identischen Steuerspannung dasselbe Öffnungs- und Schließverhalten auftreten, also eine Kennlinienschar gleicher Steigung. Durch die Strominvertierung zwischen IA und IF wird jedoch das Öffnungs- und Schließverhalten des Auslaßventils 39 umgekehrt. Bei einer maximalen Steuerspannung USt, beispielsweise 5V, ist das Einlaßventil logischerweise voll geöffnet, da die Magnetspule mit IF maximal bestromt ist, hingegen das Auslaßventil einen Minimalstrom IA zugeführt bekommt, der das Ventil in der geschlossenen Position beläßt. Der zwischen dem Einlaßventil 37 und dem Auslaßventil 39 eingeschlossene Druck pA entspricht dann ca. p&sub0;.

Für den Fall, daß der Steuerstrom IF bzw. die Steuerspannung USt sehr gering ist, muß das unter dem Druck p&sub0; stehende Druckmedium gegen das geschlossene Einlaßventil 37 wirken. Folglich stellt sich aufgrund des hohen Drosselwiderstandes des Einlaßventils ein Druckgefälle ein, das durch das weit geöffnete Ablaßventil rasch abgebaut werden kann, so daß der Systemdruck pA klein ist. Genau dieser Zusammenhang wird in dem Schaubild dargestellt.

Die Fig. 4 zeigt prinzipiell ein konkretes Ausführungsbeispiel der des Zylinder- Kolben-Einheit 5. Wesentlicher Gesichtspunkt des Aggregates ist die Integration des Hydrospeichers 17 und des Dämpfungsgliedes 19. Die Anzahl der außenliegenden Leitungsteile und Anschlüsse kann durch die innenliegenden Leitungen minimiert werden.

Die Druckmittelzuführung 15 erfolgt über eine hohle Kolbenstange 51 in einen Zylinder 53. Konzentrisch zum Zylinder 53 ist ein Behälterrohr 55 angeordnet, das eine Fluidenverbindung 57 zum Dämpfungsglied 19 und den sich anschließenden Hydrospeicher 17 bildet. Das Dämpfungsglied und der Hydrospeicher sind über ein Gehäuse 59 an der Zylinder-Kolben-Einheit 5 angebracht. Der Kolben des Zylinder- Kolben-Aggregates kann als einfacher Plunger, wie in diesem Variationsbeispiel, oder auch mit Dämpfungsventilen ausgeführt sein.


Anspruch[de]
  1. 1. Hydraulikeinrichtung insbesondere zur Stabilisierung und Niveauregelung eines Fahrzeuges, mit einer Zylinder-Kolben-Einheit, die einen über ein Regelventil mit einer Druckleitung verbindbaren Druckraum aufweist, der einen mit einer axialen nach außen abstehenden Kolbenstange verbundenen und axial verschiebbaren Kolben stirnseitig mit Druck belastet, mit einer in einem Auffangbehälter mündenden und mit einem Hydrospeicher verbundenen Leitung, die über das Regelventil mit dem Druckraum verbindbar ist und einer in der Druckleitung angeordneten Hydraulikpumpe, wobei zwischen dem Druckraum und dem Hydrospeicher ein verstellbares Dämpfungsglied angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (11) aus einem Einlaß- und einem Auslaßventil (37; 39) besteht, die bzgl. ihres Öffnungs- und Schließverhaltens gleichzeitig gegensinnig angesteuert werden, wobei bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange (51) aufgrund einer Schwingungsstörgröße bei gleichzeitiger Reduzierung der Dämpfkräfte des Dämpfungsgliedes (19) das Auslaßventil öffnet und das Einlaßventil zumindest teilweise schließt, hingegen bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange aufgrund einer Schwingungsstörgröße in Verbindung mit einer härteren Einstellung des Dämpfungsgliedes (19), das Auslaßventil (39) tendenziell schließt und das Einlaßventil (37) öffnet.
  2. 2. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    daß der Druckraum (7, 9) zwei über eine Drosselöffnung (49) im Kolben verbundene Arbeitsräume (7; 9) oberhalb bzw. unterhalb des Kolbens umfaßt und

    daß die Zylinder-Kolben-Einheit (5) für beide Arbeitsräume (7; 9) einen gemeinsamen Hydrospeicher (17) aufweist.
  3. 3. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der Druckleitung (15) zum Druckraum (7) der Zylinder-Kolben- Einheit (5) von einer Leitungsverbindung (40) zwischen dem Einlaß- (37) und dem Auslaßventil (39) ausgeht.
  4. 4. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaß- (37) und das Auslaßventil (39) als Sitzventile ausgeführt sind.
  5. 5. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (21) eine Konstantdruckversorgung bereitstellt.
  6. 6. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaß- (37) und das Auslaßventil (39) in einem gemeinsamen Ventilblock (35) angeordnet sind.
  7. 7. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfungsglied (19) ein digital arbeitendes Ventil vorgesehen ist.
  8. 8. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfungsglied (19) ein analog arbeitendes Ventil vorgesehen ist.
  9. 9. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (19) und der Hydrospeicher (17) in der Zylinder- Kolben-Einheit integriert sind.
  10. 10. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelelektronik (3) das Dämpfungsglied (19) und das Regelventil (11) steuert, wobei als eine der Eingangsgrößen die relative Kolbengeschwindigkeit verarbeitet.
  11. 11. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelelektronik (3) aus einer Regelventil-Endstufe (27) und einer Dämpfungsglied-Endstufe (31) besteht, wobei das Signal der relativen Kolbengeschwindigkeit (Uvrel) und das Signal der Steuerspannung (UST2) auf einen Addierer (29) wirken, und die Summe (UST) des Addierers anschließend der Regelventilendstufe (27) zugeführt wird.
  12. 12. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorläufige Steuerspannung (UST1) über einen Formfilter (33) dem Addierer (29) aufgeschaltet ist.
  13. 13. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Formfilter (33) ein Ausgangssignal (UST2) in Abhängigkeit von der Fahrzeugaufbaufrequenz bereitstellt, wodurch innerhalb eines definierten Frequenzbereiches eine Verstärkung des Eingangssignals für das Regelventil (11) erfolgt.






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