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Die Erfindung betrifft eine Gasfederdämpfervorrichtung mit einem Arbeitszylinder, einem innerhalb des Arbeitszylinders verschieblich gelagerten und den Arbeitzylinder in einen mit einem Hydraulikmedium gefüllten oder befüllbaren ersten Arbeitsraum und einen mit dem Hydraulikmedium gefüllten oder befüllbaren zweiten Arbeitsraum teilenden Arbeitskolben, einer dem Arbeitskolben fest zugeordneten und in den ersten Arbeitsraum eintauchenden Kolbenstange, mittels der hydraulische Energie in die Gasfederdämpfervorrichtung einbringbar und entnehmbar ist, einem dem ersten Arbeitsraum hydraulisch zugeordneten ersten hydraulischen Energiespeicher mittels dem zumindest eine Teilmenge der hydraulischen Energie wandelbar ist, einem dem zweiten Arbeitsraum hydraulisch zugeordneten zweiten hydraulischen Energiespeicher mittels dem zumindest eine weitere Teilmenge der hydraulischen Energie wandelbar ist, einer beiden Arbeitsräumen hydraulisch zugeordneten Hydraulikmotorgeneratorvorrichtung mittels der zusätzlich hydraulische Energie in die Gasfederdämpfervorrichtung wahlweise einbringbar und entnehmbar ist, einer zwischen den ersten Arbeitsraum und den ersten Energiespeicher geschalteten ersten hydraulischen Dämpfungsvorrichtung und einer zwischen den zweiten Arbeitsraum und den zweiten Energiespeicher geschalteten zweiten hydraulischen Dämpfungsvorrichtung sowie ein vorrichtungsgemäßes Kraftfahrzeug.
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Gasfederdämpfervorrichtungen für Kraftfahrzeuge sind bekannt. Diese können beispielsweise mittels einer Hydraulikmotorgeneratorvorrichtung aktivierbar sein. Ferner ist es bekannt, dass diese zum Speichern und Abgeben von hydraulischer Energie zumindest einen hydraulischen Energiespeicher aufweisen. Außerdem weisen diese üblicherweise eine hydraulische Dämpfungsvorrichtung auf, mittels der Energie einer Aufbaubewegung eines mit der Gasfederdämpfervorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs in Wärmeenergie wandelbar ist. Aus einer nicht veröffentlichten Anmeldung derselben Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen 10 2010 011 791.9 ist eine aktive Feder- und/oder Dämpfereinrichtung zum Abstützen eines Rades oder einer Achse an einem Fahrzeugaufbau, insbesondere eines Straßenfahrzeugs bekannt. Durch eine hydraulische Kopplung eines zweiten Arbeitsraums mit einem hydropneumatischen Druckspeicher ist es möglich, zu Beginn einer Kurvenfahrt den Dynamikspeicher zumindest bei einer jeweiligen kurvenäußeren Feder- und/oder Dämpfereinrichtung soweit aufzuladen, bis ein Wankmoment des Fahrzeugs ausgeglichen ist. Aus der nicht veröffentlichten Anmeldung derselben Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen 10 2010 014 185.2 ist eine Dämpfungseinrichtung für eine Radaufhängung eines Kraftwagens bekannt. Es ist eine Regelungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher in Abhängigkeit von wenigstens einem einen Betriebszustand der elektrischen Maschine charakterisierenden Signal und/oder in Abhängigkeit von einem mittels einer Erfassungseinrichtung erfassten und eine Relativposition und/oder eine Relativbewegung des Kolbens relativ zum Zylinder charakterisierenden Signal eine Dämpfungskraft der Dämpfungseinrichtung ermittelbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Gasfederdämpfervorrichtung bereitzustellen, insbesondere eine verbesserte Gasfederdämpfervorrichtung mit zwei hydraulischen Energiespeichern, insbesondere eine Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs in Verbindung mit einem höchst möglichen Komfort zu ermöglichen.
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Die Aufgabe ist bei einer Gasfederdämpfervorrichtung mit einem Arbeitszylinder, einem innerhalb des Arbeitszylinders verschieblich gelagerten und den Arbeitzylinder in einen mit einem Hydraulikmedium gefüllten oder befüllbaren ersten Arbeitsraum und einen mit dem Hydraulikmedium gefüllten oder befüllbaren zweiten Arbeitsraum teilenden Arbeitskolben, einer dem Arbeitskolben fest zugeordneten und in den ersten Arbeitsraum eintauchenden Kolbenstange, mittels der hydraulische Energie in die Gasfederdämpfervorrichtung einbringbar und entnehmbar ist, einem dem ersten Arbeitsraum hydraulisch zugeordneten ersten hydraulischen Energiespeicher mittels dem zumindest eine Teilmenge der hydraulischen Energie wandelbar ist, einem dem zweiten Arbeitsraum hydraulisch zugeordneten zweiten hydraulischen Energiespeicher mittels dem zumindest eine weitere Teilmenge der hydraulischen Energie wandelbar ist, einer beiden Arbeitsräumen hydraulisch zugeordneten Hydraulikmotorgeneratorvorrichtung mittels der zusätzlich hydraulische Energie in die Gasfederdämpfervorrichtung wahlweise einbringbar und entnehmbar ist, einer zwischen den ersten Arbeitsraum und den ersten Energiespeicher geschalteten ersten hydraulischen Dämpfungsvorrichtung und einer zwischen den zweiten Arbeitsraum und den zweiten Energiespeicher geschalteten zweiten hydraulischen Dämpfungsvorrichtung durch zumindest ein zusätzliches hydraulisches Übertragungsglied mit einem von einer Bewegungsdynamik der Kolbenstange abhängigen Übertragungsverhalten gelöst. Vorteilhaft kann mittels des zusätzlichen hydraulischen Übertragungsglieds eine zusätzliche komfortorientierte Abstimmung der Gasfederdämpfervorrichtung erfolgen, wobei vorteilhaft eine Möglichkeit einer aktiven Wankstabilisierung eines mit der Gasfederdämpfervorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs unabhängig davon gegeben ist. Unter einer Bewegungsdynamik der Kolbenstange werden im Sinne dieser Anmeldung eine Amplitude und/oder eine Frequenz von Eintauch- bzw. Ausfederbewegungen der Kolbenstange verstanden, wobei als Voraussetzung für die Abhängigkeit des Übertragungsverhaltens von der Bewegungsdynamik das zumindest eine zusätzliche hydraulische Übertragungsglied der Kolbenstange hydraulisch direkt oder zumindest indirekt zugeordnet, insbesondere nachgeschaltet ist. Diese Bewegungsdynamik kann von unterschiedlichen Fahrbahnbeschaffenheiten einer Fahrbahn herrühren, die ein mit der Gasfederdämpfervorrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug befährt. Vorteilhaft kann das Übertragungsverhalten des zusätzlichen hydraulischen Übertragungsglieds so ausgelegt sein, dass vergleichsweise kleine Unebenheiten in der Fahrbahn besonders gut geschluckt werden, also möglichst nicht auf das übrige Kraftfahrzeug übertragen werden. Solche vergleichsweise kleinen Fahrbahnunebenheiten entsprechen einer vergleichsweise hochfrequenten und eine vergleichsweise kleine Amplitude aufweisenden Anregung der Gasfederdämpfervorrichtung. Vorteilhaft kann das Herausfiltern bzw. Schlucken dieser Anregung auch während einer mittels der Gasfederdämpfervorrichtung aktiv wankstabilisierten Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs erfolgen.
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Die Aufgabe ist außerdem bei einer Gasfederdämpfervorrichtung mit einem Arbeitszylinder, einem innerhalb des Arbeitszylinders verschieblich gelagerten und den Arbeitzylinder in einen mit einem Hydraulikmedium gefüllten oder befüllbaren ersten Arbeitsraum und einen mit dem Hydraulikmedium gefüllten oder befüllbaren zweiten Arbeitsraum teilenden Arbeitskolben, einer dem Arbeitskolben fest zugeordneten und in den ersten Arbeitsraum eintauchenden Kolbenstange, mittels der hydraulische Energie in die Gasfederdämpfervorrichtung einbringbar und entnehmbar ist, einem dem ersten Arbeitsraum hydraulisch zugeordneten ersten hydraulischen Energiespeicher mittels dem zumindest eine Teilmenge der hydraulischen Energie wandelbar ist, einem dem zweiten Arbeitsraum hydraulisch zugeordneten zweiten hydraulischen Energiespeicher mittels dem zumindest eine weitere Teilmenge der hydraulischen Energie wandelbar ist, einer beiden Arbeitsräumen hydraulisch zugeordneten Hydraulikmotorgeneratorvorrichtung mittels der zusätzlich hydraulische Energie in die Gasfederdämpfervorrichtung wahlweise einbringbar und entnehmbar ist, einer zwischen den ersten Arbeitsraum und den ersten Energiespeicher geschalteten ersten hydraulischen Dämpfungsvorrichtung und einer zwischen den zweiten Arbeitsraum und den zweiten Energiespeicher geschalteten zweiten hydraulischen Dämpfungsvorrichtung durch eine zwischen die Arbeitsräume geschaltete zusätzliche Hydraulikvorrichtung mit einem bidirektional von einer Geschwindigkeit der eintauchenden Kolbenstange abhängigen Übertragungsverhalten gelöst. Die Gasfederdämpfervorrichtung ist nach einem so genannten Einrohrprinzip ausgelegt, wobei eine Dämpferarbeit der Gasfederdämpfervorrichtung jeweils unter Verdrängung des Volumens des jeweils sich verkleinernden Arbeitsraums erfolgt. Das jeweils verdrängte Volumen wird über die jeweils nachgeschaltete hydraulische Dämpfungsvorrichtung in den jeweils nachgeschalteten hydraulischen Energiespeicher verdrängt. Dabei kann mittels der Bewegung der Kolbenstange eingebrachte mechanische Energie mittels der jeweiligen hydraulischen Dämpfungsvorrichtung teilweise in Wärmeenergie umgewandelt werden, wobei ein übriger Teil der eingebrachten mechanischen Energie mittels des hydraulischen Energiespeichers gewandelt bzw. dort gespeichert wird. Bei dem Einrohrprinzip erfolgt also kein widerstandsfreier Übergang des Hydraulikmediums zwischen den Arbeitsräumen, beispielsweise während einer Eintauchbewegung. Vorteilhaft wird mittels der zwischen die Arbeitsräume geschalteten zusätzlichen Hydraulikvorrichtung ein Übergang des Hydraulikmediums zwischen den Arbeitsräumen ermöglicht, wobei dieser Übergang bidirektional, also während einer Eintauchbewegung oder im umgekehrten Fall während einer Ausfederbewegung der Kolbenstange erfolgt. Vorteilhaft ist dieser Übergang von einer Geschwindigkeit der Kolbenstange und damit von einem Druckunterschied zwischen den Arbeitsräumen abhängig. Dadurch ist eine vorteilhafte komfortorientierte Freischaltung der Gasfederdämpfervorrichtung möglich. Alternativ und/oder zusätzlich kann das Übertragungsverhalten von einem Steuersignal abhängig sein, so dass das Übertragungsverhalten von einem Betriebszustand eines mit der Gasfederdämpfervorrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs abhängig gemacht werden kann, insbesondere mittels einer geeigneten Steuervorrichtung. Dies kann vorteilhaft in Zusammenwirkung mit einer Aktivierung mittels der Hydraulikmotorgeneratorvorrichtung erfolgen.
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Die Aufgabe ist außerdem bei einer Gasfederdämpfervorrichtung mit einem Arbeitszylinder, einem innerhalb des Arbeitszylinders verschieblich gelagerten und den Arbeitzylinder in einen mit einem Hydraulikmedium gefüllten oder befüllbaren ersten Arbeitsraum und einen mit dem Hydraulikmedium gefüllten oder befüllbaren zweiten Arbeitsraum teilenden Arbeitskolben, einer dem Arbeitskolben fest zugeordneten und in den ersten Arbeitsraum eintauchenden Kolbenstange, mittels der hydraulische Energie in die Gasfederdämpfervorrichtung einbringbar und entnehmbar ist, einem dem ersten Arbeitsraum hydraulisch zugeordneten ersten hydraulischen Energiespeicher mittels dem zumindest eine Teilmenge der hydraulischen Energie wandelbar ist, einem dem zweiten Arbeitsraum hydraulisch zugeordneten zweiten hydraulischen Energiespeicher mittels dem zumindest eine weitere Teilmenge der hydraulischen Energie wandelbar ist, einer beiden Arbeitsräumen hydraulisch zugeordneten Hydraulikmotorgeneratorvorrichtung mittels der zusätzlich hydraulische Energie in die Gasfederdämpfervorrichtung wahlweise einbringbar und entnehmbar ist, einer zwischen den ersten Arbeitsraum und den ersten Energiespeicher geschalteten ersten hydraulischen Dämpfungsvorrichtung und einer zwischen den zweiten Arbeitsraum und den zweiten Energiespeicher geschalteten zweiten hydraulischen Dämpfungsvorrichtung durch ein zwischen die Energiespeicher geschaltetes zusätzliches ansteuerbares hydraulisches Stellorgan gelöst. Vorteilhaft können die Energiespeicher mittels des zusätzlichen ansteuerbaren hydraulischen Stellorgans kurzgeschlossen werden, wobei vorteilhaft eine Komfort mindernde Steifigkeit des jeweils aufzufüllenden Energiespeichers umgangen werden kann.
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Bei Ausführungsbeispielen der Gasfederdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass das zusätzliche hydraulische Übertragungsglied direkt zwischen die Arbeitsräume geschaltet ist. Vorteilhaft kann ein Druckausgleich zwischen den Arbeitsräumen direkt über das zusätzliche hydraulische Übertragungsglied erfolgen.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Gasfederdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass der Arbeitskolben das zusätzliche hydraulische Übertragungsglied aufweist. Vorteilhaft kann das zusätzliche hydraulische Übertragungsglied bauraumsparend direkt in dem Arbeitskolben vorgesehen werden.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Gasfederdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass das zusätzliche hydraulische Übertragungsglied eine doppelt wirkende amplitudenselektive gedrosselte hydraulische Lose aufweist. Unter amplitudenselektiv kann beispielsweise verstanden werden, dass das zusätzliche hydraulische Übertragungsglied für kleine Amplituden einen geringen hydraulischen Widerstand und für große Amplituden einen größeren hydraulischen Widerstand aufweist. Vorteilhaft können dadurch Anregungen mit vergleichsweise kleiner Amplitude besonders gut geschluckt werden.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Gasfederdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass das zusätzliche hydraulische Übertragungsglied einen doppelt wirkenden frequenzselektiven gedrosselten zeitweiligen hydraulischen Durchlass aufweist. Unter frequenzselektiv zeitweilig durchlässig kann beispielsweise verstanden werden, dass für vergleichsweise hohe Frequenzen das zusätzliche hydraulische Übertragungsglied einen vergleichsweise geringen hydraulischen Widerstand und für vergleichsweise geringe Frequenzen einen vergleichsweise hohen hydraulischen Widerstand aufweist. Unter vergleichsweise hohen Frequenzen können Frequenzen größer 5 Hz, insbesondere zwischen 5 und 30 Hz, insbesondere zwischen 10 und 25 Hz, insbesondere von ungefähr 20 Hz verstanden werden. Unter vergleichsweise niedrigen Frequenzen können Frequenzen zwischen 1 und 3 Hz, insbesondere von ungefähr 2 Hz verstanden werden. Vorteilhaft ist es dadurch möglich, das hydraulische Übertragungsglied für Anregungen, die durch Wankbewegungen des Kraftfahrzeugs ausgelöst werden und/oder eine Aktivierungsfrequenz hart zu schalten und für Anregungen, die von hochfrequenten Unebenheiten der Fahrbahn herrühren weich zu schalten. Vorteilhaft kann ein von einer aktiven Wankstabilisierung des Kraftfahrzeugs unabhängiger Komfortgewinn realisiert werden.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Gasfederdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass das zusätzliche hydraulische Übertragungsglied zwischen die Energiespeicher geschaltet ist. Vorteilhaft können die Energiespeicher abhängig von der Bewegungsdynamik der Kolbenstange mehr oder weniger kurzgeschlossen werden.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Gasfederdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die Gasfederdämpfervorrichtung zwei der hydraulischen Übertragungsglieder aufweist. Vorteilhaft kann an unterschiedlichen Stellen der Gasfederdämpfervorrichtung der vorab beschriebene Effekt erzielt werden.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Gasfederdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass jeder der Dämpfungsvorrichtungen jeweils eines der zusätzlichen hydraulischen Übertragungsglieder parallel geschaltet ist. Vorteilhaft kann das Dämpfungsverhalten der jeweiligen Dämpfungsvorrichtung mittels des jeweiligen hydraulischen Übertragungsgliedes abhängig von der Bewegungsdynamik der Kolbenstange weicher bzw. härter geschaltet werden.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Gasfederdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die zwei hydraulischen Übertragungsglieder jeweils einfach wirkende amplitudenselektive hydraulische Lose aufweisen. Vorteilhaft kann in die jeweilige Dämpfungsrichtung bzw. Strömungsrichtung der jeweiligen hydraulischen Dämpfungsvorrichtung der vorab beschriebene positive Effekt erzielt werden.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Gasfederdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die zwei hydraulischen Übertragungsglieder jeweils einfach wirkende frequenzselektive zeitweilige hydraulische Durchlässe aufweisen. Vorteilhaft ist die Dämpfungscharakteristik der Gasfederdämpfervorrichtung für eine Einfederbewegung und für eine Ausfederbewegung frequenzabhängig, wobei vorteilhaft hochfrequente Anregungen besonders gut geschluckt werden können.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Gasfederdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die zusätzliche Hydraulikvorrichtung ein doppelt wirkendes Verstellventil, insbesondere Drosselventil aufweist. Vorteilhaft kann die zusätzliche Hydraulikvorrichtung mittels des doppelt wirkenden Verstellventils abhängig von einem Steuersignal eingestellt werden.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Gasfederdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die zusätzliche Hydraulikvorrichtung ein weiteres ansteuerbares Hydraulikstellorgan und diesem in Reihe geschaltet eine doppelt wirkende passive Drossel aufweist. Vorteilhaft kann das ansteuerbare Stellorgan wahlweise geöffnet oder geschlossen werden, wobei im geschlossenen Zustand kein überströmendes Hydraulikmedium zwischen den Arbeitsräumen erfolgen kann. Im geöffneten Zustand hingegen erfolgt vorteilhaft eine bidirektionale passive Drosselung eines Überströmens des Hydraulikmediums zwischen den Arbeitsräumen. Vorteilhaft kann bei geöffnetem Stellorgan eine Komfortverbesserung erfolgen. Unter bidirektional kann insbesondere ein von einer Strömungsrichtung abhängiges Übertragungsverhalten, insbesondere Drosselverhalten verstanden werden.
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Die Aufgabe ist außerdem bei einem Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen Gasfederdämpfervorrichtung gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
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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.
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Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Funktionsansicht einer Gasfederdämpfervorrichtung mit einer hydraulischen Lose;
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2 eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung mit einem frequenzselektiven gedrosselten zeitweiligen hydraulischen Durchlass;
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3 eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung mit einer zwischen zwei Energiespeicher geschalteten amplitudenselektiven gedrosselten hydraulischen Lose;
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4 eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung mit einem zwischen die Energiespeicher geschalteten doppelt wirkenden frequenzselektiven gedrosselten zeitweiligen hydraulischen Durchlass;
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5 eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung mit zwei einfach wirkenden amplitudenselektiven hydraulischen Losen;
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6 eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung mit zwei je einfach wirkenden frequenzselektiven zeitweiligen hydraulischen Durchlässen;
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7 eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung mit einem zwischen die Energiespeicher geschalteten Sperrventil;
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8 eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung mit einem zwischen zwei Arbeitsräume geschalteten doppelt wirkendem Verstellventil; und
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9 eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung, wobei zwischen die Arbeitsräume ein doppelt wirkendes Sperrventil und eine doppelt wirkende passive Drossel geschaltet sind.
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1 zeigt eine Gasfederdämpfervorrichtung 1 eines nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeugs 3. Die Gasfederdämpfervorrichtung 1 weist einen Arbeitszylinder 5 auf. Innerhalb des Arbeitszylinders 5 ist ein Arbeitskolben 7 längs verschieblich gelagert. Der Arbeitskolben 7 trennt den Arbeitszylinder 5 in einen ersten Arbeitsraum 9 und einen zweiten Arbeitsraum 11. Die Arbeitsräume 9 und 11 sind mit einem Hydraulikmedium gefüllt, beispielsweise einem Hydrauliköl.
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Dem Arbeitskolben 7 ist eine Kolbenstange 15 fest zugeordnet. Die Kolbenstange 15 taucht in den ersten Arbeitsraum 9 ein und ist zusammen mit dem Arbeitskolben 7 längs verschieblich relativ zu dem Arbeitszylinder 5 gelagert. Mittels Bewegungen der Kolbenstange 15 kann hydraulische Energie in die Gasfederdämpfervorrichtung 1 eingebracht werden bzw. dieser entnommen werden.
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Dem ersten Arbeitsraum 9 ist eine erste hydraulische Dämpfungsvorrichtung 17 nachgeschaltet. Der ersten hydraulischen Dämpfungsvorrichtung 17 ist ein erster hydraulischer Energiespeicher 19 nachgeschaltet.
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Dem zweiten Arbeitsraum 11 ist eine zweite hydraulische Dämpfungsvorrichtung 21 nachgeschaltet. Der zweiten hydraulischen Dämpfungsvorrichtung 21 ist ein zweiter hydraulischer Energiespeicher 23 nachgeschaltet.
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Die hydraulischen Energiespeicher 19, 23 können auf beliebige Art und Weise ausgeführt sein, beispielsweise als Tellerfederspeicher und/oder Luftpolsterspeicher. Im allgemeinsten Sinn stellen die Energiespeicher 19 und 23 eine hydraulische Nachgiebigkeitsstelle dar. Vorliegend sind die hydraulischen Energiespeicher 19, 23 zumindest teilweise mit einem kompressiblen Medium, beispielsweise Luft befüllt, wobei mittels des kompressiblen Mediums die hydraulische Energie speicherbar ist.
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Bei einer Volumenverkleinerung des ersten Arbeitsraums 9 bzw. des zweiten Arbeitsraums 11 wird der jeweilige nachgeschaltete hydraulische Energiespeicher 19, 23 entsprechend der jeweiligen Volumenverkleinerung mit dem Hydraulikmedium befüllt, wobei dies gegen eine spezifische Steifigkeit des jeweiligen hydraulischen Energiespeichers 19, 23 erfolgt. Vorzugsweise sind die hydraulischen Energiespeicher 19, 23 gleich groß ausgelegt. Alternativ und/oder zusätzlich ist es jedoch möglich, die hydraulischen Energiespeicher 19, 23 an eine Volumenverdrängung pro Wegeinheit der Kolbenstange 15 anzupassen, also unterschiedlich auszulegen.
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Die eigentliche Dämpferarbeit der Gasfederdämpfervorrichtung 1 wird mittels den hydraulischen Dämpfungsvorrichtung 17, 21 bewerkstelligt, wobei diese auf bekannte Art und Weise geschwindigkeitsabhängig hydraulische Energie in Wärmeenergie umwandeln. Die hydraulischen Dämpfungsvorrichtungen 17, 21 weisen dazu jeweils eine einstellbare Drossel und dieser parallel geschaltet ein Rückschlagventil auf, wobei das Rückschlagventil jeweils so geschaltet ist, dass ein Befüllen des jeweiligen hydraulischen Energiespeichers 19, 23 durch die Drossel hindurch und ein Entleeren unter geringem hydraulischen Widerstand durch das sich öffnende Rückschlagventil erfolgt. Vorteilhaft ist so gewährleistet, dass die Gasfederdämpfervorrichtung 1 nach dem Einrohrprinzip, also auf Druck belastet arbeitet. Dämpferarbeit wird jeweils dem sich verkleinernden Arbeitsraum 9, 11 entnommen.
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Zwischen die Arbeitsräume 9, 11 ist eine Hydraulikmotorgeneratorvorrichtung 25 geschaltet. Die Hydraulikmotorgeneratorvorrichtung 25 weist eine bidirektionale Generatorpumpe und eine Elektromaschine auf. Mittels der Elektromaschine kann zusätzliche hydraulische Energie in die Gasfederdämpfervorrichtung 1 eingebracht oder im umgekehrten Fall in einem Generatorbetrieb entnommen werden und in Form von elektrischer Energie abgeführt werden.
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Die Hydraulikmotorgeneratorvorrichtung sowie die einstellbaren hydraulischen Dämpfungsvorrichtungen 17, 21 können mittels einer nicht näher dargestellten Steuereinheit angesteuert werden, beispielsweise um eine Wankneigung des Kraftfahrzeugs 3 zu stabilisieren.
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Der Arbeitskolben 7 weist ein zusätzliches hydraulisches Übertragungsglied 27 auf. Das Übertragungsglied 27 ist zwischen den ersten Arbeitsraum 9 und dem zweiten Arbeitsraum 11 geschaltet und weist ein von einer Bewegungsdynamik der Kolbenstange 15 abhängiges Übertragungsverhalten auf. Dazu weist das zusätzliche hydraulische Übertragungsglied 27 eine doppelt wirkende amplitudenselektive gedrosselte hydraulische Lose auf. In der Prinzipdarstellung der 1 ist dies mittels eines Drosselsymbols und eines zweiseitig federbeaufschlagten Schwingkolbens symbolisiert. Vorteilhaft kann für kleine Amplituden ein Druckausgleich zwischen dem ersten Arbeitsraum 9 und dem zweiten Arbeitsraum 11 erfolgen. Für größere Amplituden, also größere Volumenströme zwischen dem ersten Arbeitsraum 9 und dem zweiten Arbeitsraum 11 gelangt der Schwingkolben in einen oberen oder einen unteren Anschlag, wobei kein weiterer Druckausgleich bzw. Volumenstrom zwischen den Arbeitsräumen 9, 11 mehr erfolgen kann. Es ist zu erkennen, dass vorteilhaft für vergleichsweise kleine Bewegungen der Kolbenstange 15 die Dämpfungsvorrichtungen 17 und 21 und diesen nachgeschaltet die hydraulischen Energiespeicher 19 und 23 umgangen werden können, wobei vorteilhaft eine Komfort erhöhende weiche Dämpfungscharakteristik der Gasfederdämpfervorrichtung 1 für kleine Amplituden der Kolbenstange 15 gegeben ist.
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2 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Gasfederdämpfervorrichtung 1 analog der in 1 dargestellten Gasfederdämpfervorrichtung 1. Als einziger Unterschied weist der Arbeitskolben 7 ein zusätzliches hydraulisches Übertragungsglied 27 mit einem doppelt wirkenden frequenzselektiven gedrosselten zeitweiligem Durchlass auf. In 2 ist das Übertragungsglied 27 mittels zwei parallel geschalteten entgegengesetzt sperrenden Rückschlagventilen und diesen jeweils in Serie geschalteten zeitweiligen hydraulischen Durchlässen symbolisiert. Die zeitweiligen hydraulischen Durchlässe weisen jeweils einen doppelten jeweils beidseitig federbeaufschlagten Schwingkolben auf. Ein eingangsseitiger Schwingkolben weist eine Drossel auf und bildet ein Einlassventil. Ein weiterer der Schwingkolben ist fluiddicht längs verschieblich gelagert und einer Auslassöffnung zugeordnet. Außerdem weist jeder der zeitweiligen hydraulischen Durchlässe eine Bypass-Leitung auf. Es ist ersichtlich, dass in der jeweiligen Öffnungsrichtung der Rückschlagventile der jeweilige hydraulische Durchlass bei einer hochfrequenten Anregung öffnet, also der mit der Drossel versehene Schwingkolben zurückweicht und dabei das Einlassventil öffnet, so dass ein Hydraulikfluss über das Einlassventil und den hydraulischen Bypass zwischen den Arbeitsräumen 9 und 11 erfolgen kann. Für vergleichsweise geringe Frequenzen findet ein Druckausgleich durch die Drossel des dichtenden Schwingkolbens statt, so dass das Einlassventil wieder geschlossen wird, also bei niedrigen Frequenzen kein Ausgleich des Hydraulikmediums zwischen den Arbeitsräumen 9 und 11 erfolgen kann.
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Vorteilhaft ist dieses Übertragungsverhalten des Übertragungsgliedes 27 bzw. des doppelt wirkenden frequenzselektiven gedrosselten zeitweiligen hydraulischen Durchlasses im Wesentlichen nicht von einem Druckunterschied zwischen den Arbeitsräumen 9, 11 abhängig.
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Vorteilhaft kann für hochfrequente Anregungen der Gasfederdämpfervorrichtung 1 eine vergleichsweise weiche Dämpfungscharakteristik unter zumindest teilweiser Umgehung der hydraulischen Dämpfungsvorrichtung 17, 21 und/oder der jeweiligen nachgeschalteten hydraulischen Energiespeicher 19 und 23 erfolgen.
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3 zeigt eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung 1 analog der in den 1 und 2 gezeigten. Im Unterschied weist der Arbeitskolben 7 kein zusätzliches hydraulisches Übertragungsglied 27 auf. Vielmehr ist das zusätzliche hydraulische Übertragungsglied 27 zwischen die Energiespeicher 19 und 23 geschaltet. Das zusätzliche hydraulische Übertragungsglied 27 ist analog dem hydraulischen Übertragungsglied 27 der 1 als doppelt wirkende amplitudenselektive gedrosselte hydraulische Lose zwischen den beiden Energiespeichern 19 und 23 ausgeführt. Vorteilhaft kann eine Steifigkeit der Energiespeicher 19 und 23 für kleine Amplituden umgangen werden.
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4 zeigt eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung 1 analog der in 3 gezeigten. Als einziger Unterschied ist das zwischen die hydraulischen Energiespeicher 19, 23 geschaltete zusätzliche hydraulische Übertragungsglied 27 als doppelt wirkender frequenzselektiver gedrosselter zeitweiliger hydraulischer Durchlass ausgeführt, der dem in 2 dargestellten Durchlass entspricht. Insofern wird auf die Beschreibung der 2 verwiesen. Vorteilhaft ergibt sich eine verringerte dynamische Steifigkeit durch eine gedämpfte Freischaltung der Arbeitsräume 9, 11 miteinander. Vorteilhaft ist dies frequenzselektiv und im Wesentlichen unabhängig von einem Druckunterschied zwischen den Energiespeichern 19 und 23 möglich.
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5 zeigt eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung 1 analog der in den 1 bis 4 gezeigten Gasfederdämpfervorrichtungen. Im Unterschied weist die Gasfederdämpfervorrichtung 1 gemäß 5 zwei der zusätzlichen hydraulischen Übertragungsglieder 27 auf. Die zusätzlichen hydraulischen Übertragungsglieder 27 sind jeweils den hydraulischen Dämpfungsvorrichtungen 17, 21 parallel geschaltet und jeweils als einfach wirkende amplitudenselektive hydraulische Lose ausgeführt. Vorteilhaft sind gemäß 5 die zusätzlichen Übertragungsglieder 27 niedrig dämpfend, so dass für kleine Amplituden eine vergleichsweise geringe Dämpfung eintritt. Vorteilhaft ergibt sich also eine verringerte hydraulische Dämpfung bei kleinen Amplituden, insbesondere bei höheren Anregungsfrequenzen mittels der niedrig dämpfenden Umgehung der Drosseln der Dämpfungsvorrichtungen 17 und 21.
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6 zeigt eine weitere Dämpfungsvorrichtung 1 analog der in 5 gezeigten Dämpfungsvorrichtung 1. Als einziger Unterschied sind die zwei zusätzlichen hydraulischen Übertragungsglieder 27 jeweils als einfach wirkende frequenzselektive, gedrosselte zeitweilige hydraulische Durchlässe ausgeführt. Als einziger Unterschied sind diese einfach wirkend, wobei dazu pro hydraulischer Dämpfungsvorrichtung 17 und 21 jeweils ein Paar Schwingkolben vorgesehen ist, wobei deren Öffnungsrichtung entgegen der Sperrrichtung des jeweils parallel geschalteten Rückschlagventils der jeweiligen hydraulischen Dämpfungsvorrichtung 17, 21 geschaltet ist. Vorteilhaft ergibt sich also eine verringerte hydraulische Dämpfung bei höheren Anregungsfrequenzen mittels der jeweils niedrig dämpfenden Umgehungen der Drosseln der hydraulischen Dämpfungsvorrichtungen 17, 21.
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7 zeigt eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung 1 analog der in den 3 und 4 gezeigten Gasfederdämpfervorrichtung 1. Als einziger Unterschied ist anstelle des zusätzlichen Übertragungsglieds 27 ein zusätzliches ansteuerbares hydraulisches Stellorgan 29 zwischen die hydraulischen Energiespeicher 19 und 23 geschaltet. Das Stellorgan 29 ist vorliegend als federrückstellendes elektrisch betätigbares Proportionalsperrventil 31 ausgeführt. Vorteilhaft kann proportional zu einem elektrischen Steuersignal ein Kurzschluss bzw. eine Umgehung der hydraulischen Energiespeicher 19, 23 erfolgen. Vorteilhaft ergibt sich dadurch eine verringerte dynamische Steifigkeit der Gasfederdämpfervorrichtung durch eine gedämpfte Freischaltung der Arbeitsräume 9, 11. Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, das Stellorgan 29 als reines Schaltventil auszuführen.
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8 zeigt eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung analog der in den 1 und 2 gezeigten Gasfederdämpfervorrichtung 1. Als einziger Unterschied ist anstelle des zusätzlichen hydraulischen Übertragungsglieds 27 eine zusätzliche Hydraulikvorrichtung 33 vorgesehen. Die zusätzliche Hydraulikvorrichtung 33 ist in dem Arbeitskolben 7 vorgesehen und weist ein bidirektional von einer Geschwindigkeit der Kolbenstange 15 abhängiges Übertragungsverhalten auf. Die Geschwindigkeit der Kolbenstange 15 bedingt einen Druckunterschied zwischen den Arbeitsräumen 9, 11, wobei das Übertragungsverhalten der Hydraulikvorrichtung 33 von diesem Druckunterschied abhängig ist. In 8 ist die zusätzliche Hydraulikvorrichtung 33 mittels parallel geschalteten einstellbaren Drosseln bzw. Verstellventilen symbolisiert, denen jeweils ein Rückschlagventil in Reihe geschaltet ist. Die Rückschlagventile sind entgegengesetzt gerichtet sperrend, so dass je nach Strömungsrichtung eine der Drosseln der Hydraulikvorrichtung 33 durchströmt ist. Vorteilhaft kann eine verringerte dynamische Steifigkeit der Gasfederdämpfervorrichtung 1 durch eine gedämpfte Freischaltung der Arbeitsräume 9, 11 erzielt werden.
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9 zeigt eine weitere Gasfederdämpfervorrichtung 1 analog der in 8 gezeigten Gasfederdämpfervorrichtung 1. Als Unterschied ist die zusätzliche Hydraulikvorrichtung 33 außerhalb des Arbeitszylinders 5 angeordnet, wobei diese analog wie in 8, zwischen die Arbeitsräume 9, 11 geschaltet ist. Als weiterer Unterschied weist die zusätzliche Hydraulikvorrichtung 33 gemäß 9 ein federrückstellendes elektrisch betätigbares weiteres Proportionalsperrventil 35 und diesem in Reihe geschaltet eine doppelt wirkende passive Drossel 37 auf. Die doppelt wirkende Drossel 37 gemäß 9 ist analog der doppelt wirkenden beziehungsweise bidirektionalen Drossel gemäß 8 ausgeführt, jedoch im Unterschied nicht einstellbar. Diese weist also zwei entgegengesetzt sperrende, parallel geschaltete Rückschlagventile sowie diesen jeweils in Reihe geschaltete passive Drosseln auf. Vorteilhaft ergibt sich ebenfalls eine verringerte dynamische Steifigkeit der Gasfederdämpfervorrichtung. Alternativ und/oder zusätzlich ist es möglich, das weitere Proportionalsperrventil 35 als reines Schaltventil auszuführen.
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Alternativ und/oder zusätzlich ist es möglich, die Merkmale der in den 1 bis 9 gezeigten Gasfederdämpfervorrichtungen 1 zu neuen Ausführungsbeispielen zu kombinieren.
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Alternativ und/oder zusätzlich ist es möglich, die Gasfederdämpfervorrichtung 1 nicht aktivierbar, also unter Verzicht der Hydraulikmotorgeneratorvorrichtung 25 auszuführen.
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Die in den 1 bis 9 gezeigte Gasfederdämpfervorrichtung 1 arbeitet nach dem Prinzip eines aktiven Einrohrdämpfers und weist dazu die Hydraulikmotorgeneratorvorrichtung 25 bzw. eine Motorgeneratorpumpe und die zwei hydraulischen Energiespeicher 19 und 23 auf.
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Vorteilhaft kann eine Verringerung der dynamischen Dämpfersteifigkeit erfolgen, beispielsweise um ca. 80%. Dies kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass beispielsweise bei einer Eintauchbewegung das von der Kolbenstange 15 verdrängte Hydraulikmedium einen Arbeitsdruck der Gasfederdämpfervorrichtung 1 in beiden hydraulischen Energiespeichern 19 und 23 gleichmäßig erhöht. Vorteilhaft kann dies bei vergleichsweise geringer Aktivierung, also vorzugsweise bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs 3 erfolgen. Bei einer Aktivierung, also bei vergleichsweise großen permanenten Druckunterschieden zwischen den Arbeitsräumen 9, 11 kann vorteilhaft die zusätzliche Hydraulikvorrichtung 33 zur Erhöhung eines Wirkungsgrade geschlossen werden. Zur Erhöhung einer Fahrsicherheit bei Stromausfall kann die Hydraulikvorrichtung 33 im stromlosen Zustand geschlossen sein.
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Vorteilhaft ergibt sich bei den Gasfederdämpfervorrichtungen 1 gemäß der 2, 4, 5 und 6 auch bei einer Aktivierung der Gasfederdämpfervorrichtung 1, also bei vergleichsweise hohen Druckunterschieden in den Arbeitsräumen 9 und 11 die vorteilhafte Komfort steigernde Wirkung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gasfederdämpfervorrichtung
- 3
- Kraftfahrzeug
- 5
- Arbeitszylinder
- 7
- Arbeitskolben
- 9
- erster Arbeitsraum
- 11
- zweiter Arbeitsraum
- 13
- Hydraulikmedium
- 15
- Kolbenstange
- 17
- Dämpfungsvorrichtung
- 19
- erster Energiespeicher
- 21
- Dämpfungsvorrichtung
- 23
- zweiter Energiespeicher
- 25
- Hydraulikmotorgeneratorvorrichtung
- 27
- Übertragungsglied
- 29
- Stellorgan
- 31
- Proportionalsperrventil
- 33
- Hydraulikvorrichtung
- 35
- Proportionalsperrventil
- 37
- Drossel
