DE102010020057A1

DE102010020057A1 - Gasfederdämpfervorrichtung mit einer Motorgeneratorpumpeneinheit

Info

Publication number: DE102010020057A1
Application number: DE201010020057
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. Mosler; Karl-Josef Dr.-Ing. Rieger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2011-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gasfederdämpfervorrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (3), mit einem Arbeitszylinder (5), einem innerhalb des Arbeitszylinders (5) verschieblich gelagerten und den Arbeitszylinder (5) in einen ersten Arbeitsraum (7) und einen zweiten Arbeitsraum (9) teilenden Arbeitskolben (11), einer dem Arbeitskolben (11) fest zugeordneten Kolbenstange (25), mittels der Kräfte auf den Arbeitskolben (11) übertragbar sind und die durch den ersten Arbeitsraum (7) hindurchführt, einer den Arbeitsräumen (7, 9) zugeordneten Hydraulikvorrichtung (39), mittels der zumindest eine Eigenschaft der Gasfederdämpfervorrichtung (1) einstellbar oder zumindest festlegbar ist, wobei die Hydraulikvorrichtung (39) eine Motorgeneratorpumpeneinheit (43) aufweist, mittels der der Hydraulikvorrichtung (39) wahlweise hydraulische Energie zuführbar oder dieser entnehmbar ist, wobei die Motorgeneratorpumpeneinheit (43) bidirektional betreibbar ist und in einer ersten Drehrichtung als hydraulische Pumpe zum Zuführen der hydraulischen Energie wirkt und in einer zweiten Drehrichtung als hydraulischer Generator zum Entnehmen der hydraulischen Energie wirkt, wobei die Hydraulikvorrichtung (39) ein dem ersten Arbeitsraum (7) nachgeschaltetes erstes Drosselorgan (45, 65) und ein dem zweiten Arbeitsraum (9) nachgeschaltetes zweites Drosselorgan (47, 67) aufweist und im Übrigen drosselorganlos ausgebildet ist, wobei die Hydraulikvorrichtung (39) einflutig ist. Um eine ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasfederdämpfervorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Arbeitszylinder, einem innerhalb des Arbeitszylinders verschieblich gelagerten und den Arbeitszylinder in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum teilenden Arbeitskolben, einer dem Arbeitskolben fest zugeordneten Kolbenstange mittels der Kräfte auf den Arbeitskolben übertragbar und die durch den ersten Arbeitsraum hindurchführt und einer den Arbeitsräumen zugeordneten Hydraulikvorrichtung mittels der zumindest eine Eigenschaft der Gasfederdämpfervorrichtung einstellbar oder zumindest festlegbar ist wobei die Hydraulikvorrichtung eine Motorgeneratorpumpeneinheit aufweist mittels der der Hydraulikvorrichtung wahlweise hydraulische Energie zuführbar oder dieser entnehmbar ist, wobei die Motorgeneratorpumpeneinheit bidirektional betreibbar ist und in einer ersten Drehrichtung als hydraulische Pumpe zum Zuführen der hydraulischen Energie wirkt und in einer zweiten Drehrichtung als hydraulischer Generator zum Entnehmen der hydraulischen Energie wirkt, wobei die Hydraulikvorrichtung ein dem ersten Arbeitsraum nachgeschaltetes erstes Drosselorgan und ein dem zweiten Arbeitsraum nachgeschaltetes zweites Drosselorgan aufweist und im Übrigen drosselorganlos ausgebildet ist, wobei die Hydraulikvorrichtung einflutig ist. Ferner betrifft die Erfindung ein mit der Gasfederdämpfervorrichtung ausgerüstetes Kraftfahrzeug.
Gasfederdämpfervorrichtungen für Kraftfahrzeuge sind bekannt. Diese können beispielsweise als sogenannte Ein-Rohr-Dämpfer oder Zwei-Rohr-Dämpfer ausgeführt sein. Beide Funktionsprinzipien basieren darauf, dass ein mit einem kompressiblen Medium, das unter Druck steht, gefüllter Gasausgleichsraum Kompressionskräfte auf ein in zwei Arbeitskammern befindliches Hydraulikmedium überträgt. Mittels eines Arbeitskolbens, der die zwei Arbeitsräume voneinander abtrennt und einer dieser zugeordneten Kolbenstange können Federdämpfungskräfte übertragen werden, wobei eine Dämpfung mittels Ventilen, die ein Überströmen des Hydraulikmediums zwischen den Arbeitsträumen ermöglicht vorgebbar und/oder einstellbar ist. Es sind Gasfederdämpfervorrichtungen bekannt, bei denen die Arbeitsräume mittels einer außerhalb eines Arbeitszylinders separat angeordneten Ventilanordnung einander zugeordnet sind. Ferner sind Systeme bekannt, bei denen auch der Gasausgleichsraum außerhalb des Arbeitszylinders angeordnet ist. Überdies ist es bekannt, Eigenschaften, beispielsweise Feder- und Dämpfungskonstanten zu beeinflussen, beispielsweise mittels einstellbaren Ventilen.
Die DE 20 2007 013 300 U1 betrifft einen aktiven hydraulischen Dämpfer insbesondere für schienengebundene Fahrzeuge, mit einem Hydrozylinder, einem Elektromotor, einem Hydraulikreservoir, mindestens einer Pumpe und mindestens einem Steuerventil, wobei alle Komponenten des aktiven hydraulischen Dämpfers am Hydrozylinder angeordnet sind.
Die noch nicht veröffentlichte Anmeldung derselben Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen 102010011912.1 betrifft eine Gasfederdämpfervorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Arbeitszylinder, einem innerhalb des Arbeitszylinders verschieblich gelagerten und den Arbeitszylinder in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum teilenden Arbeitskolben, einer dem Arbeitskolben fest zugeordneten Kolbenstange mittels der Kräfte auf den Arbeitskolben übertragbar und die durch den ersten Arbeitsraum hindurchfährt und einer den Arbeitsräumen zugeordneten Hydraulikvorrichtung mittels der zumindest eine Eigenschaft der Gasfederdämpfervorrichtung einstellbar oder zumindest festlegbar ist, wobei die Hydraulikvorrichtung eine Motorgeneratorpumpeneinheit aufweist mittels der der Hydraulikvorrichtung wahlweise hydraulische Energie zuführbar oder dieser entnehmbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Gasfederdämpfervorrichtung bereitzustellen, insbesondere eine möglichst einfach aufgebaute.
Die Aufgabe ist bei einer Gasfederdämpfervorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Arbeitszylinder, einem innerhalb des Arbeitszylinders verschieblich gelagerten und den Arbeitszylinder in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum teilenden Arbeitskolben, einer dem Arbeitskolben fest zugeordneten Kolbenstange mittels der Kräfte auf den Arbeitskolben übertragbar und die durch den ersten Arbeitsraum hindurchfährt und einer den Arbeitsräumen zugeordneten Hydraulikvorrichtung mittels der zumindest eine Eigenschaft der Gasfederdämpfervorrichtung einstellbar oder zumindest festlegbar ist wobei die Hydraulikvorrichtung eine Motorgeneratorpumpeneinheit aufweist mittels der der Hydraulikvorrichtung wahlweise hydraulische Energie zuführbar oder dieser entnehmbar ist, wobei die Motorgeneratorpumpeneinheit bidirektional betreibbar ist und in einer ersten Drehrichtung als hydraulische Pumpe zum Zuführen der hydraulischen Energie wirkt und in einer zweiten Drehrichtung als hydraulischer Generator zum Entnehmen der hydraulischen Energie wirkt, wobei die Hydraulikvorrichtung ein dem ersten Arbeitsraum nachgeschaltetes erstes Drosselorgan und ein dem zweiten Arbeitsraum nachgeschaltetes zweites Drosselorgan aufweist und im Übrigen drosselorganlos ausgebildet ist, wobei die Hydraulikvorrichtung einflutig ist dadurch gelöst, dass der Hydraulikvorrichtung ein Generatorrückschlagventil parallel geschaltet ist. Für den Fall, dass es nach einem Generatorbetrieb zu einem Nachlaufen kommt, ist vorteilhaft ein hydraulischer Kurzschluss der Motorgeneratorpumpeneinheit gegeben, so dass es nicht zu unerwünschten Druckspitzen und/oder unerwünschten Druckabfällen, insbesondere verbunden mit Kavitäten, kommen kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Gasfederdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass das erste Drosselorgan eine Verstelldrossel ist und dass das zweite Drosselorgan eine weitere Verstelldrossel ist. Vorteilhaft kann mittels der Verstelldrosseln die Steuerung der Gasfederdämpfervorrichtung erfolgen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Gasfederdämpfereinheit ist vorgesehen, dass das erste Drosselorgan ein Druckregelventil ist und dass das zweite Drosselorgan ein weiteres Druckregelventil ist. Vorteilhaft kann die Steuerung über einstellbare Drücke erfolgen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Gasfederdämpfereinheit ist vorgesehen, dass einer Saugseite der Hydraulikvorrichtung eine Nachgiebigkeitsstelle zugeordnet ist. Die Nachgiebigkeitsstelle kann vorteilhaft dämpfend wirken, vorteilhaft komfortmindernde Druckschwankungen vermindern.
Die Aufgabe ist ferner bei einem Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen Gasfederdämpfervorrichtung gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
1 eine Gasfederdämpfervorrichtung mit einer Hydraulikvorrichtung mit einer Motorgeneratorpumpeneinheit und einer Ventilanordnung mit zwei verstellbaren Drosseln;
2 eine schematische Ansicht einer Ventilplatte der in 1 gezeigten Ventilanordnung;
3 eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung mit einer Hydraulikvorrichtung mit einer Motorgeneratorpumpeneinheit und einer Ventilanordnung mit zwei Druckregelventilen;
4 eine schematische Ansicht einer Ventilplatte der in 3 gezeigten Ventilanordnung;
5 eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung mit einer Hydraulikvorrichtung mit einer Motorgeneratorpumpeneinheit und einer Ventilanordnung mit zwei verstellbaren Drosseln und einer Nachgiebigkeitsstelle;
6 eine schematische Ansicht einer Ventilplatte der in 5 gezeigten Motorgeneratorpumpeneinheit mit einer verstellbaren Sicherheitsdrossel;
7 eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung mit einer Hydraulikvorrichtung mit einer Motorgeneratorpumpeneinheit und einer Ventilanordnung mit zwei Druckregelventilen und einer Nachgiebigkeitsstelle; und
8 eine schematische Ansicht einer Ventilplatte der in 7 gezeigten Ventilanordnung und Motorgeneratorpumpeneinheit.
Die 1, 3, 5, 7 zeigen jeweils unterschiedliche Ausführungsbeispiele einer Gasfederdämpfervorrichtung 1 eines nur teilweise dargestellten und mittels des Bezugszeichens 3 angedeuteten Kraftfahrzeugs. Im Folgenden wird auf diese Figuren gemeinsam Bezug genommen. Die Gasfederdämpfervorrichtung 1 weist einen Arbeitszylinder 5 auf, der in einen ersten Arbeitsraum 7 und einen zweiten Arbeitsraum 9 geteilt ist. Zum Aufteilen des Arbeitszylinders 5 weist die Gasfederdämpfervorrichtung einen Arbeitskolben 11 auf.
Zum Bereitstellen eines Grunddrucks in den Arbeitsräumen 7, 9 bzw. innerhalb des Arbeitszylinders 5 weist die Gasfederdämpfervorrichtung 1 einen Gasausgleichsraum 13 auf, der mit einem kompressiblen Medium, beispielsweise einem Gas, insbesondere Luft, gefüllt ist, dass unter dem Grunddruck steht. Vorteilhaft mittels des Gasausgleichsraums 13 Kompressionsarbeit aufgenommen und abgegeben werden, insbesondere im Sinne eines Energiespeichers. Diese Energie kann als Federenergie der Gasfederdämpfervorrichtung 1 zur Verfügung gestellt werden oder dieser entzogen werden. Vorteilhaft ist der Gasausgleichsraum 13 ebenfalls innerhalb des Arbeitszylinders 5 angeordnet, was eine insgesamt klein und schlank bauende Gasfederdämpfervorrichtung 1 ermöglicht. Der Gasausgleichsraum 13 ist mittels eines längs verschieblichen Trennkolbens 15 abgegrenzt. Der Trennkolben 15 weist eine entsprechende, nicht näher dargestellte Dichtung auf, die mit einer Innenfläche des Arbeitszylinders 5 zusammenwirkt.
Außerdem ist innerhalb des Arbeitszylinders 5 eine Trennplatte 17 angeordnet. Die Trennplatte 17 ist innerhalb des Arbeitszylinders 5 fest und fluiddicht angeordnet. Die Trennplatte 17 weist ein Ausgleichsraumrückschlagventil auf, das den zweiten Arbeitsraum 9 hydraulisch mit einem Hydraulikausgleichsraum 21 verbindet und zwar so, dass von dem Hydraulikausgleichsraum 21 ein Hydraulikmedium in den zweiten Arbeitsraum fließen kann, jedoch nicht in die andere Richtung. Der Hydraulikausgleichsraum 21 wird von dem Arbeitszylinder 5, der Trennplatte 17 und dem längs verschieblichen Trennkolben 15 abgegrenzt. Der Gasausgleichsraum 13 wird von dem Trennkolben 15, dem Arbeitszylinder 5 und einer Bodenplatte des Arbeitszylinders 5 der Gasfederdämpfervorrichtung 1 abgegrenzt.
Der zweite Arbeitsraum 9 wird von der Trennplatte 17, dem Arbeitszylinder 5 und dem innerhalb des Arbeitszylinders 5 fluiddicht und längs verschieblich angeordneten Arbeitskolben 11 abgegrenzt. Der erste Arbeitsraum 7 wird von dem Arbeitskolben 11, dem Arbeitszylinder 5, einer Deckelplatte 23 und einer durch den ersten Arbeitsraum 7 hindurchführenden Kolbenstange 25 abgegrenzt. Die Kolbenstange 25 ist dem Arbeitskolben 11 fest zugeordnet und dient zum Übertragen von Kräften auf den Arbeitskolben und umgekehrt. Die Kolbenstange kann zum Übertragen von Federdämpferkräften einer nicht näher dargestellten Karosserie des Kraftfahrzeugs 3 zugeordnet sein.
Die Kolbenstange 25 ist fluiddicht und längs verschieblich in der Deckelplatte 23 gelagert. Die Deckelplatte 23 kann dazu eine entsprechende Dichtung, insbesondere Hydraulikdichtung, insbesondere Lippendichtung aufweisen, die mit einer zylindrischen Außenfläche der Kolbenstange 25 in einem fluiddichten Anlagekontakt steht.
Außerdem weist die Gasfederdämpfervorrichtung 1 einen Mantel 27 auf, der im Bereich des ersten Arbeitsraums 7 und des zweiten Arbeitsraums 9 den Arbeitszylinder 5 umgibt, so dass zwischen einer zylindrischen Außenfläche des Arbeitszylinders 5 und einer zylindrischen Innenfläche des Mantels 27 ein Spalt verbleibt. Der mantelförmige Spalt zwischen dem Arbeitszylinder 5 und dem Mantel 27 ist mittels einer ringförmigen Trennwand 29 fluiddicht in zwei Bereiche unterteilt.
Der Arbeitszylinder 5 weist im Bereich des Spaltes zwischen dem Arbeitszylinder 5 und dem Mantel 27, jeweils oberhalb der ringförmigen Trennwand und unterhalb der ringförmigen Trennwand Durchbrüche 31 auf, die die Arbeitsräume 7 und 9 hydraulisch mit dem Spalt verbinden. Die Durchbrüche 31 können beispielsweise als längs gerichtete Schlitze oder Bohrungen in den Arbeitszylinder 5 eingebracht sein. Vorteilhaft können die Durchbrüche 31 so angeordnet sein, dass sie eine Dichtfunktion und die Längsverschieblichkeit des Arbeitskolbens 11 nicht behindern.
Die Durchbrüche 31, die in Ausrichtung der Figuren gesehen, oberhalb der ringförmigen Trennwand 29 angeordnet sind, also dem ersten Arbeitsraum 7 hydraulisch zugeordnet sind, sind Teil eines ersten Fluidpfads 33, der die Durchbrüche 31 umfasst und den Spalt oberhalb der ringförmigen Trennwand sowie weitere, nur schematisch dargestellte Fluidpfade. Der erste Fluidpfad 33 dient zum hydraulischen Anschließen des ersten Arbeitsraums 7 an eine zur Steuerung und/oder Regelung der Gasfederdämpfervorrichtung 1 vorgesehene Hydraulikvorrichtung 39.
Mittels eines zweiten Fluidpfads 35, der die Durchbrüche 31 unterhalb der ringförmigen Trennwand, den zugehörigen Spalt zwischen dem Arbeitszylinder 5 und dem Mantel 27 sowie ebenfalls weitere, lediglich schematisch dargestellte Fluidpfade aufweist, ordnet den zweiten Arbeitsraum 9 ebenfalls der Hydraulikvorrichtung 39 zu. Ferner ist ein dritter, ebenfalls nur schematisch dargestellter Fluidpfad 37 vorgesehen, der die Hydraulikvorrichtung 39 dem Hydraulikausgleichsraum 21 zuordnet.
Die Hydraulikvorrichtung 39 weist eine Ventilanordnung 41 sowie eine Motorgeneratorpumpeneinheit 43 auf. Vorteilhaft kann mittels der Motorgeneratorpumpeneinheit in der Gasfederdämpfervorrichtung 1 anfallende Dämpferarbeit in nutzbare Energie umgewandelt werden. Vorteilhaft erwärmt sich ein entsprechendes Hydraulikmedium dadurch weniger.
Zum Rückgewinnen der Dämpferenergie weist die Motorgeneratorpumpeneinheit eine Generatorpumpe 49 auf, die mittels des ersten Fluidpfads 33 dem ersten Arbeitsraum 7 zugeordnet ist. Vorteilhaft ist die Generatorpumpe 49 bidirektional betreibbar, insbesondere in zwei Drehrichtungen beziehungsweise Flussrichtungen, so dass diese als Pumpe betrieben werden kann, was in den Figuren mittels des Buchstabens P gekennzeichnet ist. Wahlweise kann die Generatorpumpe 49, also in einer zweiten Drehrichtung, auch als Generator betrieben werden, was in den Figuren mittels des Buchstabens G symbolisiert ist. Zum Entnehmen der hydraulischen Energie ist der Generatorpumpe 49 eine Elektromaschine 57 zugeordnet, die in einem Generatorbetrieb die hydraulische Energie, die mittels der Generatorpumpe in mechanische Drehenergie umgewandelt werden kann, in elektrische Energie umwandeln. Im umgekehrten Fall, also im Pumpenbetrieb, kann die Elektromaschine elektrischen Strom in mechanische Energie umwandeln, die mittels der Generatorpumpe in hydraulische Energie wandelbar ist.
Der Generatorpumpe 49 ist ein Generatorrückschlagventil 53 parallel geschaltet. Das Generatorrückschlagventil 53 ist der Generatorpumpe 49 so parallel geschaltet, dass dieses in Flussrichtung eines Pumpbetriebs, also in Ausrichtung der Figuren gesehen, von links nach rechts öffnet. Im Falle eines Pumpbetriebs, ist pumpenausgangsseitig, also dem ersten Arbeitsraum 7 zugeordnet, ein höherer Druck als pumpensaugseitig gegeben, so dass das Generatorrückschlagventil 53 schließt, so dass ein ungehinderter Pumpenbetrieb möglich ist. Dieselben Druckverhältnisse stellen sich auch im Generatorbetrieb, so dass dieser ebenfalls durch das Generatorrückschlagventil 53 nicht behindert wird.
Für den Fall, dass nach einem Generatorbetrieb die Generatorpumpe 49, aufgrund des Rotationsträgheitsmoments der Generatorpumpe 49 und der Elektromaschine 57 sowie der Massenträgheit des Hydraulikmediums nachläuft, ist jedoch vorteilhaft ein hydraulischer Kurzschluss der Generatorpumpe 49 gegeben, so dass es nicht zu unerwünschten Druckspitzen und/oder unerwünschten Druckabfällen, insbesondere verbunden mit Kavitäten, kommen kann.
Vorteilhaft kann über das Generatorrückschlagventil 53 Hydraulikmedium von dem Hydraulikausgleichsraum 21 in den ersten Arbeitsraum 7 nachströmen. Das Sicherheitsrückschlagventil 61 ist ebenfalls in einem Pumpenbetrieb der Generatorpumpe 49 geöffnet und ermöglicht ein Ansaugen des Hydraulikmediums aus dem Hydraulikausgleichsraum 21.
Der Generatorpumpe 49 und dem Generatorrückschlagventil 53 ist ein Sicherheitsrückschlagventil 61 nachgeschaltet. Das Sicherheitsrückschlagventil 61 sperrt im Generatorbetrieb, verhindert also ein direktes Rückfließen des Hydraulikmediums in den Hydraulikausgleichsraum.
Die 1 bis 8 zeigen jeweils eine Gasfederdämpfervorrichtung 1 die nach dem Prinzip eines Zwei-Rohr-Dämpfers aufgebaut ist.
Die Arbeitsräume 7, 9 sind mittels eines Arbeitskolbenrückschlagventils 69 hydraulisch einander zugeordnet. Das Arbeitskolbenrückschlagventil 69 ist innerhalb des Arbeitskolbens 11 angeordnet und öffnet, falls in dem zweiten Arbeitsraum 9 ein höherer Druck herrscht als in dem ersten Arbeitsraum 7, also bei einer Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens 11 bzw. beim Einfedern. Dies führt dazu, dass beim Einfedern in den Arbeitsräumen 7, 9 ein identischer Druck herrscht, der sich aufgrund der Verdrängung der Kolbenstange 25 einstellt. Dabei ist das Ausgleichsraumrückschlagventil 19 geschlossen. Bei einer Aufwärtsbewegung, also beim Ausfedern, ist das Arbeitskolbenrückschlagventil 69 geschlossen und dafür das Ausgleichsraumrückschlagventil 19 geöffnet, so dass der zweite Arbeitsraum unter dem Grunddruck steht und der erste Arbeitsraum 7 unter dem Arbeitsdruck. Es ist zu erkennen, dass vorteilhaft sowohl bei einer Aufwärtsbewegung als auch bei einer Abwärtsbewegung jeweils der erste Arbeitsraum 7 unter dem Arbeitsdruck steht bzw. entsprechend verdrängtes Hydraulikmedium von diesem mittels des ersten Fluidpfads 33 abgeführt wird. Vorteilhaft ist es dadurch möglich, mit nur einer Generatorpumpe 49 auszukommen.
Die in den 1 bis 8 gezeigten Gasfederdämpfervorrichtungen 1 weisen jeweils die Ventilanordnung 41 auf, die Bestandteil der Hydraulikvorrichtung 39 ist. Die Ventilanordnung 41 dient zum hydraulischen Regeln und/oder Steuern der Gasfederdämpfervorrichtung 1, wobei diese in zumindest einer Eigenschaft beeinflussbar ist, insbesondere einer Dämpferrate, einer Dämpferkennlinie, einer Federrate, einer Federkennlinie, und/oder weiteren. Vorteilhaft kann mittels der Generatorpumpe 49 die Gasfederdämpfervorrichtung 1 auch als hydraulischer Stellantrieb dienen, also aktiviert werden.
Dazu weist die Ventilanordnung 41, wie in den 1, 2 und 5, 6 dargestellt, eine Verstelldrossel 45 auf, die zwischen den ersten Arbeitsraum 7 und den zweiten Arbeitsraum 9 geschaltet ist. Außerdem weist die Ventilanordnung 41 gemäß den 1, 2 und 5, 6 eine weitere Verstelldrossel 47 auf, die über ein Rückschlagventil zwischen den zweiten Arbeitsraum 9 und den Hydraulikausgleichsraum 21 geschaltet ist. Das Rückschlagventil öffnet in Richtung des Hydraulikausgleichsraum 21, öffnet also im Vergleich zu dem Ausgleichsraumrückschlagventil 19, das direkt zwischen den zweiten Arbeitsraum 9 und den Hydraulikausgleichsraum 21 geschaltet ist, in entgegen gesetzter Richtung. Mittels der Verstelldrosseln 45 und 47 kann die Steuerung und/oder Regelung der Gasfederdämpfervorrichtung 1 erfolgen.
Im Unterschied dazu weist die Ventilanordnung 41 gemäß den 3, 4 und 7, 8 als einzigen Unterschied anstelle der Verstelldrossel 45 und der weiteren Verstelldrossel 47 ein Druckregelventil 65 sowie ein weiteres Druckregelventil 67 auf.
Die Hydraulikvorrichtung 39 weist insgesamt zwei Drosselorgane auf, gemäß den 1, 2 und 5, 6 die Verstelldrosseln 45, 47 und gemäß den 3, 4 und 7, 8 die Druckregelventile 65, 67. Vorteilhaft werden zur Steuerung und/oder Regelung keine weiteren Drosselorgane benötigt, wobei vorteilhaft ein Generatorbetrieb, ein Aktivierungsbetrieb und eine volle Sperrung der Gasfederdämpfervorrichtung 1 steuerbar und/oder regelbar sind. Außerdem weist die Gasfederdämpfervorrichtung 1 insgesamt 6 Rückschlagventile auf, das Ausgleichsraumrückschlagventil 19, das Generatorrückschlagventil 53, das Sicherheitsrückschlagventil 61, das Arbeitskolbenrückschlagventil 69, das zwischen das weitere Drosselorgan, also die weitere Verstelldrossel 47 oder das weitere Druckregelventil 67 und den zweiten Arbeitsraum 9 geschaltete Rückschlagventil sowie ein weiteres Rückschlagventil, das zwischen die Saugseite der Generatorpumpe 49 und das weitere Drosselorgan, also die weitere Verstelldrossel 47 oder das weitere Druckregelventil 67 geschaltet ist und in Richtung Generatorpumpe 49 sperrt.
Die 2, 4, 6, 8 zeigen jeweils einen Ventilblock 63 zum Realisieren der Ventilanordnung 41 und/oder der Motorgeneratorpumpeneinheit 43 einer der jeweils vorhergehenden Figuren. Sich entsprechende Hydraulikelemente sind mit gleichen Hydrauliksymbolen gekennzeichnet. Sich kreuzende Fluidpfade sind mittels gepunkteten Linien symbolisiert. Insofern wird bezüglich der hydraulischen Funktionalität auf die jeweils entsprechende bzw. korrespondierende vorhergehende Figur verwiesen.
Vorteilhaft ist eine Absenkung eines Grunddrucks der Gasfederdämpfervorrichtung 1 möglich, wobei vorteilhaft eine Verringerung einer Dämpferdichtungsreibung sowie höhere Dämpferkräfte in einer Kompressionsrichtung möglich sind. Vorteilhaft kann eine schlanke Bauweise der Gasfederdämpfervorrichtung 1 ermöglicht werden, insbesondere zusammen mit einem kompakten Ventilblock 63. Vorteilhaft kann Dämpferenergie mittels der Motorgeneratorpumpeneinheit 43 zurück gewonnen werden, wobei gleichzeitig eine Aktivierung bzw. eine Nutzung als hydraulischer Stellantrieb möglich ist. Vorteilhaft ist für die Rückgewinnung der Dämpferenergie sowie die Aktivierung nur die Motorgeneratorpumpeneinheit 43 möglich. Vorteilhaft ergibt sich keine Kavitationsgefahr durch die vorgesehene Motorgeneratorpumpeneinheit 53, insbesondere durch das Generatorrückschlagventil 53, da auch bei einer kurzzeitigen Nullförderung von den Arbeitsräumen 7, 9 her jederzeit eine Ölansaugung, also ein Leerlaufbetrieb und damit auch ein langsames Auslaufen nach einem Generatorbetrieb der Motorgeneratorpumpeneinheit 43 möglich ist. Vorteilhaft kann dadurch auch eine komfortkritische Beeinflussung der Gasfederdämpfervorrichtung durch die Generatorpumpe 49 unterbunden werden. Ferner kann ein Wirkungsgrad fördernder Rundlauf der Generatorpumpe und/oder der weiteren Generatorpumpe ermöglicht werden. Vorteilhaft ergeben sich wenige Anschiebe- und Abbremsverluste, insbesondere verbunden mit Druckspitzen während des Generatorbetriebs und/oder des Pumpbetriebs.
Vorteilhaft kann durch eine einfache Drehrichtungsumkehr der Generatorpumpe 49 von einem Pumpbetrieb auf einen Generatorbetrieb umgestellt werden.
Die Gasfederdämpfervorrichtung 1 ist als Zwei-Rohr-Dämpfer ausgeführt, kann jedoch alternativ auch als sogenannter Ein-Rohr-Dämpfer mit einem abgekoppelten, im Dämpferrohr integrierten Gasausgleichsraum 13 ausgeführt sein. Vorteilhaft kann der Ventilblock 63 kompakt bauend seitlich des Arbeitszylinders 5 angebracht sein. Die Generatorpumpe 49 kann als Einkammerhydraulikpumpe, die einer Drehrichtung, als Generator Ausdämpferbewegungen der Gasfederdämpfervorrichtung 1 mittels der Elektromaschine 57 Strom erzeugen kann und in der anderen Drehrichtung als Aktivierungspumpe im Zusammenspiel mit den Dämpferventilen die Gasfederdämpfervorrichtung 1 aktiv stellt, also einfährt oder ausfährt. Vorteilhaft ergibt sich ein einfacher Aufbau der Motorgeneratorpumpeneinheit 43 mit einer geringen Anzahl von nur zwei Stellventilen beziehungsweise Drosselorganen, dadurch kompakte, seitlich an der Gasfederdämpfervorrichtung 1 liegende Ventilblöcke 63. Vorteilhaft ist keine Kavitationsneigung der Motorgeneratorpumpeneinheit 43 im Generatorbetrieb gegeben, auch nicht bei plötzlichen Förderstillständen, da vorteilhaft über das Generatorrückschlagventil 53 die Generatorpumpe 49 jederzeit Hydraulikmedium bzw. Öl ansaugen und so langsam auslaufen können. Gleiches gilt für den Aktivierungsmodus, also den Pumpbetrieb, bei gewechselter Pumpendrehrichtung. Ein entsprechend auftretender Wasserschlosseffekt kann über das Generatorrückschlagventil 53 ausgeglichen werden
Die Umschaltung von Generator auf Aktivierungsbetrieb ist unabhängig von einer Arbeitsstellung des Arbeitskolbens 11 der Gasfederdämpfervorrichtung 1 jederzeit möglich, vorteilhaft auch mit einem allmählichen Übergang. Ein entsprechendes Dämpferkonzept der Gasfederdämpfervorrichtung 1 ist vorteilhaft hydraulisch komplett geschlossen, wobei dazu vorteilhaft der Ventilblock 63 mit dem Arbeitszylinder 5, mittels den Fluidpfaden 33 bis 37 vormontiert werden kann, so dass vorteilhaft bei einem späteren Einbau in dem Kraftfahrzeug 3 keinerlei Herstellung von Hydraulikverbindungen notwendig ist.
Vorteilhaft sind sämtliche Dämpferventile stromlos hart, also mit einem stromlos minimalen Öffnungsquerschnitt vorgesehen. Dies führt auch bei einem Elektrikversagen zu einer hohen Dämpfungsrate und damit einer hohen Sicherheit. Alternativ und/oder zusätzlich ist es möglich, die Dämpferventile stromlos in einem geschlossenen Zustand vorzusehen, in Verbindung mit sogenannten passiven Plattenventilen im Arbeitskolben 11 und in einem Dämpferboden.
Wie in den 5 bis 8 dargestellt ist einer Saugseite der Generatorpumpe zusätzlich eine Nachgiebigkeitsstelle 73 zugeordnet. Die Saugseite bezieht sich auf einen Pumpbetrieb, entspricht also dem Generatorausgang bei einem Generatorbetrieb. Die Nachgiebigkeitsstelle 73 kann beispielsweise als Federdruck beaufschlagter hydraulischer Energiespeicher mit einem innerhalb eines Arbeitszylinders angeordneten und diesen in einen Gasausgleichsraum und einen Hydraulikraum aufteilenden längsverschieblichen Trennkolben ausgeführt sein. Vorteilhaft können Druckspitzen vermieden beziehungsweise zumindest gedämpft werden, insbesondere bei einem Pumpbetrieb, da dabei das Generatorrückschlagventil 53 geschlossen ist.
Für weitere Einzelheiten und/oder Details wird auf die noch nicht veröffentlichte Anmeldung derselben Anmelderin mit dem internen Aktenzeichen P817088/DE/1 Bezug genommen, die hiermit durch Referenz zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Insbesondere wird auf die Beschreibung, die Figuren, insbesondere die 12a, 12d, 12g, 12j sowie 24a, 24c, und die Ansprüche Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Gasfederdämpfervorrichtung
3: Kraftfahrzeug
5: Arbeitszylinder
7: erster Arbeitsraum
9: zweiter Arbeitsraum
11: Arbeitskolben
13: Gasausgleichsraum
15: Trennkolben
17: Trennplatte
19: Ausgleichsraumrückschlagventil
21: Hydraulikausgleichsraum
23: Deckelplatte
25: Kolbenstange
27: Mantel
29: ringförmige Trennwand
31: Durchbrüche
33: erster Fluidpfad
35: zweiter Fluidpfad
37: dritter Fluidpfad
39: Hydraulikvorrichtung
41: Ventilanordnung
43: Motorgeneratorpumpeneinheit
45: Verstelldrossel
47: Verstelldrossel
49: Generatorpumpe
51
53: Generatorrückschlagventil
55
57: Elektromaschine
59
61: Sicherheitsrückschlagventil
63: Ventilblock
65: Druckregelventil
67: Druckregelventil
69: Arbeitskolbenrückschlagventil
71
73: Nachgiebigkeitsstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 202007013300 U1 [0003]
- DE 817088 [0048]

Claims

Gasfederdämpfervorrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (3), mit: – einem Arbeitszylinder (5), einem innerhalb des Arbeitszylinders (5) verschieblich gelagerten und den Arbeitszylinder (5) in einen ersten Arbeitsraum (7) und einen zweiten Arbeitsraum (9) teilenden Arbeitskolben (11), – einer dem Arbeitskolben (11) fest zugeordneten Kolbenstange (25) mittels der Kräfte auf den Arbeitskolben (11) übertragbar sind und die durch den ersten Arbeitsraum (7) hindurchfährt, – einer den Arbeitsräumen (7, 9) zugeordneten Hydraulikvorrichtung (39) mittels der zumindest eine Eigenschaft der Gasfederdämpfervorrichtung (1) einstellbar oder zumindest festlegbar ist, wobei die Hydraulikvorrichtung (39) eine Motorgeneratorpumpeneinheit (43) aufweist mittels der der Hydraulikvorrichtung (39) wahlweise hydraulische Energie zuführbar oder dieser entnehmbar ist, wobei die Motorgeneratorpumpeneinheit (43) bidirektional betreibbar ist und in einer ersten Drehrichtung als hydraulische Pumpe zum Zuführen der hydraulischen Energie wirkt und in einer zweiten Drehrichtung als hydraulischer Generator zum Entnehmen der hydraulischen Energie wirkt, wobei die Hydraulikvorrichtung (39) ein dem ersten Arbeitsraum (7) nachgeschaltetes erstes Drosselorgan (45, 65) und ein dem zweiten Arbeitsraum (9) nachgeschaltetes zweites Drosselorgan (47, 67) aufweist und im Übrigen drosselorganlos ausgebildet ist, wobei die Hydraulikvorrichtung (39) einflutig ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikvorrichtung (39) ein Generatorrückschlagventil (53) parallel geschaltet ist.
Gasfederdämpfervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Drosselorgan eine Verstelldrossel (45) ist und dass das zweite Drosselorgan eine weitere Verstelldrossel (47) ist.
Gasfederdämpfervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Drosselorgan ein Druckregelventil (65) ist und dass das zweite Drosselorgan ein weiteres Druckregelventil (67) ist.
Gasfederdämpfervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer Saugseite der Hydraulikvorrichtung (39) eine Nachgiebigkeitsstelle (73) zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug (3) mit einer Gasfederdämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.