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Die Erfindung betrifft eine Federdämpfervorrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einer Luftfeder zum Übertragen einer Federkraft zwischen einer Karosserie und einem Rad des Kraftfahrzeugs, einem der Luftfeder mechanisch parallel geschalteten hydraulischen Aktor zum Übertragen einer hydraulischen Stellkraft zwischen der Karosserie und dem Rad des Kraftfahrzeugs und einer dem hydraulischen Aktor vorgeschalteten hydraulischen Energiequelle zum Bereitstellen einer zum Erzeugen der hydraulischen Stellkraft erforderlichen hydraulischen Hilfsenergie, ein Verfahren zum Steuern einer solchen Federdämpfervorrichtung sowie ein verfahrens- und/oder vorrichtungsgemäßes Kraftfahrzeug.
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Es ist bekannt, Luftfedern mit hydraulisch aktiv stellbaren Federdämpferelementen zu kombinieren. Dabei sind die Luftfeder und der hydraulische Aktor parallel zwischen eine Karosserie und ein Rad des Kraftfahrzeugs geschaltet, so dass diese gemeinsam zwischen der Karosserie und dem Rad auftretende Federdämpferkräfte aufbringen. Zusätzlich kann mittels des Aktors aktiv eine Stellkraft zwischen der Karosserie und dem Rad ausgeübt werden. Dazu ist dem hydraulischen Aktor eine hydraulische Energiequelle zugeordnet, mittels der eine für die hydraulische Stellkraft erforderliche Hilfsenergie bereitgestellt wird. Die
DE 10 2010 007 237 A1 betrifft ein Federungssystem für ein Fahrzeug, mit einem hydraulischen Aktor und einem Hydraulikfluid aufnehmenden Speicher, wobei zwischen Speicher und Aktor eine Motorpumpeeinheit angeordnet ist, die dazu befähigt ist, das Hydraulikfluid vom Aktor in den Speicher oder aus dem Speicher in den Aktor zu fördern. Es ist vorgesehen, dass die Motorpumpeeinheit durch eine Rechen-/Steuereinheit gesteuert wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Ansteuerung eines hydraulischen Aktors einer Federdämpfervorrichtung eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.
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Die Aufgabe ist bei einer Federdämpfervorrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einer Luftfeder zum Übertragen einer Federkraft zwischen einer Karosserie und einem Rad des Kraftfahrzeugs, einem der Luftfeder mechanisch parallel geschalteten hydraulischen Aktor zum Übertragen einer hydraulischen Stellkraft zwischen der Karosserie und dem Rad des Kraftfahrzeugs und einer dem hydraulischen Aktor vorgeschalteten hydraulischen Energiequelle zum Bereitstellen einer zum Erzeugen der hydraulischen Stellkraft erforderlichen hydraulischen Hilfsenergie dadurch gelöst, dass die hydraulische Energiequelle eine erste Flut und eine der ersten Flut hydraulisch parallel geschaltete oder parallel schaltbare zweite Flut aufweist. Vorteilhaft ist die hydraulische Energiequelle als mehrflutige hydraulische Energiequelle, insbesondere als mehrflutige hydraulische Pumpe, insbesondere als mehrflutige hydraulische Generatorpumpe ausgelegt. Vorteilhaft kann die hydraulische Energiequelle entweder nur mit einer Flut oder den zwei parallel geschalteten Fluten betrieben werden. Vorteilhaft ergeben sich dadurch an der hydraulischen Energiequelle unterschiedliche hydraulische Übersetzungen, die vorteilhaft für ein besseres Ansteuern des hydraulischen Aktors, insbesondere falls dieser unterschiedliche hydraulische Wirkungsgrade, insbesondere unterschiedliche große Wirkflächen aufweist, verwendet werden.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Federdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die hydraulische Energiequelle eine erste Förderrichtung, eine zweite Förderrichtung sowie eine Hydraulikanordnung aufweist, wobei mittels der Hydraulikanordnung in der ersten Förderrichtung die zweite Hut hydraulisch wirkungslos oder wirkungslos schaltbar und in der zweiten Förderrichtung die erste Flut und die zweite Hut hydraulisch parallel geschaltet oder schaltbar sind. Vorteilhaft können die zwei Fluten variabel eingesetzt werden, so dass sich eine feinere und angepasstere Ansteuerung des hydraulischen Aktors ergibt. Der hydraulische Aktor ist insbesondere nach einem Einrohrdämpferprinzip aufgebaut und weist daher bauartbedingt unterschiedliche hydraulische Wirkflächen auf. Mittels einer entsprechenden Wahl zwischen einem einflutigen oder zweiflutlgen Betrieb der hydraulischen Energiequelle kann vorteilhaft ein Anpassen eines hydraulischen Übersetzungsverhältnisses der hydraulischen Energiequelle an die unterschiedlich großen Wirkflächen des hydraulischen Aktors, insbesondere des nach dem Einrohrprinzip arbeitenden hydraulischen Aktors erfolgen.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Federdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die hydraulische Energiequelle eine Elektromaschine, eine die erste Flut aufweisende Hydraulikpumpe und eine die zweite Flut aufweisende zweite Hydraulikpumpe aufweist, die auf einer gemeinsamen Welle drehen. Vorteilhaft können die Hydraulikpumpen über die gemeinsamen Welle mittels der Elektromaschine angetrieben werden. bei der Elektromaschine handelt es sich insbesondere um einen Elektromotor, insbesondere um einen Elektrogenerator. Ebenso können die Hydraulikpumpen auch die Funktion eines hydraulischen Generators aufweisen, können also insbesondere als Hydraulikgeneratorpumpen ausgelegt sein. Vorteilhaft drehen die Hydraulikpumpen auf der gemeinsamen Welle und können daher Drehmomente untereinander übertragen und von der Elektromaschine angetrieben werden bzw. diese in einem Generatorbetrieb antreiben.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Federdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die Hydraulikanordnung ein Vorschaltrückschlagventil aufweist, das in der ersten Förderrichtung sperrt und der zweiten Flut vorgeschaltet ist. Das Rückschlagventil ist also der zweiten Flut in Reihe geschaltet, wobei dieses in der ersten Förderrichtung sperrt, so dass in der ersten Förderrichtung lediglich die zweite Flut hydraulisch wirksam ist. Im umgekehrten Fall, also in der zweiten Förderrichtung, öffnet das Rückschlagventil, so dass die erste Flut und die zweite Hut gemeinsam fördern. Insbesondere ist die zweite Flut im Vergleich zur ersten Flut kleiner ausgelegt und gleicht einen Unterschied zwischen den Wirkflächen des hydraulischen Autors aus. Dieser Unterschied beträgt insbesondere ungefähr 20%, insbesondere zwischen 10 und 30%, insbesondere zwischen 5 und 35%.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Federdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass die Hydraulikanordnung ein steuerbares Ventilorgan mit zumindest zwei Schaltzuständen aufweist, wobei in einem ersten Schaltzustand der Schaltzustände und in der ersten Förderrichtung die zweite Flut wirkungslos geschaltet ist. Vorteilhaft kann mittels des steuerbaren Ventilorgans wahlweise und gegebenenfalls abhängig von der Förderrichtung die hydraulische Energiequelle einflutig oder zweiflutig betrieben werden.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Federdämpfervorrichtung ist vorgesehen, dass das steuerbare Ventilorgan ein 2/3-Wegeventil aufweist, das in dem ersten Schaltzustand die zweite Flut kurzschließt. Vorteilhaft ist in dem kurzgeschlossenen Zustand die zweite Flut hydraulisch wirkungslos, so dass abhängig von der Schaltstellung des 2/3-Wegeventils die hydraulische Energiequelle ebenfalls wahlweise einflutig oder zweiflutig betrieben werden kann.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der hydraulischen Energiequelle ist vorgesehen, dass das steuerbare Ventilorgan ein 2/2-Wegeventil aufweist, das in dem ersten Schaltzustand die zweite Flut absperrt, wobei die Hydraulikanordnung ein der zweiten Flut parallel geschaltetes Kurzschlussrückschlagventil aufweist, des in der ersten Förderrichtung die zweite Flut kurzschließt, oder wobei die Welle einen Freilauf aufweist, der in der ersten Förderrichtung die zweite Flut abkoppelt. Vorteilhaft ist für den einflutigen Betrieb der hydraulischen Energiequelle entweder die zweite Flut kurzgeschlossen, so dass diese hydraulisch wirkungslos ist oder mechanisch mittels des Freilaufs der Welle drehmomentfrei. In beiden Alternativen ist die zweite Flut hydraulisch wirkungslos, fördert also kein Hydraulikmedium in Richtung des hydraulischen Aktors.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des hydraulischen Aktors ist vorgesehen, dass das steuerbare Ventilorgan ein 3/3-Wegeventil aufweist, wobei in einem ersten Schaltzustand die zweite Flut kurzgeschlossen ist, in einem zweiten Schaltzustand die zweite Flut abgesperrt ist und in einem dritten Schaltzustand des 3/3-Wegeventils die zweite Flut der ersten Flut parallel geschaltet ist. Vorteilhaft ist entweder die erste Flut wie vorab beschrieben hydraulisch wirkungslos oder fördert gemeinsam mit der ersten Flut. In dem zweiten Schaltzustand ist vorteilhaft zusätzlich das Absperren der zweiten Flut möglich, wobei aufgrund des Absperrens der zweiten Flut und der gemeinsamen Welle auch ein Festsetzen der hydraulischen Energiequelle erfolgen kann, so dass über diesen Weg vorteilhaft auch ein Blockieren des hydraulischen Aktors erfolgen kann. Vorteilhaft kann diese zweite Schaltstellung in einen stromlosen Zustand automatisch eingenommen werden, so dass dadurch eine Notfallfunktion möglich ist.
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Die Aufgabe ist außerdem bei einem Verfahren zum Steuern einer vorab beschriebenen Federdämpfervorrichtung durch Fördern eines Hydraulikmediums in einen Ringraum des Aktors in der ersten Förderrichtung nur mittels der ersten Flut und Fördern des Hydraulikmediums in einen Kolbenraum des Aktors in der zweiten Förderrichtung mittels der ersten Flut und der zweiten Flut gelöst. Vorteilhaft kann abhängig von der Förderrichtung mit nur einer Flut oder gemeinsam mit zwei Fluten gefördert werden. Vorteilhaft ergibt sich dadurch ein unterschiedliches hydraulisches Übersetzungsverhältnis der hydraulischen Energiequelle, das an entsprechende Wirkflächen des Ringraums und des Kolbenraums durch eine entsprechende Auslegung der ersten Flut und der zweiten Flut vorteilhaft angepasst werden kann.
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Die Aufgabe ist außerdem bei einem Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen Federdämpfervorrichtung und/oder eingerichtet, ausgelegt und/oder konstruiert zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens und/oder eingerichtet mit einer Software zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens und/oder mit Mitteln zum Durchführen des vorab beschriebenen Verfahrens 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 separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Federdämpfervorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer zweiflutigen hydraulischen Energiequelle;
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2 eine weitere Federdämpfervorrichtung analog der in 1 gezeigten, wobei im Unterschied die hydraulische Energiequelle ein 2/3-Wegeventil aufweist;
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3 eine weitere Federdämpfervorrichtung analog der in den 1 und 2 gezeigten, wobei im Unterschied die hydraulische Energiequelle ein 2/2-Wegeventil aufweist;
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4 eine weitere Federdämpfervorrichtung analog der in den 1 bis 3 gezeigten, wobei im Unterschied die hydraulische Energiequelle das 2/3-Wegeventil und einen Freilauf aufweist;
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5 eine weitere Federdämpfervorrichtung analog der in den 1 bis 4 gezeigten, wobei im Unterschied die hydraulische Energiequelle ein 3/3-Wegeventil aufweist; und
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6 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Steuern einer in den 1 bis 5 gezeigten Federdämpfervorrichtung.
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1 zeigt ein teilweise dargestelltes Kraftfahrzeug 1 mit einer Federdämpfervorrichtung 3. Die Federdämpfervorrichtung 3 ist zwischen eine Karosserie 9 und ein Rad 11 des Kraftfahrzeugs 1 geschaltet. Sie dient zum Federn und Bedampfen der Karosserie 9 und nimmt dabei Relativbewegungen des Rades 11 zur Karosserie auf und überträgt dazu zwischen der Karosserie 9 und dem Rad 11 eine Federkraft 7 und eine mittels eines hydraulischen Aktors 13 erzeugbare Stellkraft 15. Außerdem wirkt der hydraulische Aktor 13 nach dem Einrohrprinzip dämpfend, so dass auch einer Aufbaubewegung der Karosserie 9 entgegenwirkende Dämpfungskräfte mittels der Federdämpfervorrichtung 3 übertragen werden. Zum Erzeugen der Federkraft 7 weist die Federdämpfervorrichtung 3 eine Luftfeder 5 mit einem Luftbalg auf. Die Luftfeder 5 ist an der Karosserie 9 mechanisch angebunden und stützt sich gegenüberliegend einer Karosserieanbindung der Karosserie 9 an einem Arbeitszylinder 57 des hydraulischen Aktors 3 ab. Der Arbeitszylinder 57 des hydraulischen Aktors 13 ist mechanisch an dem Rad 11 angebunden, so dass sich also die Luftfeder 5 über den Arbeitszylinder 57 des hydraulischen Aktors 13 zwischen der Karosserie 9 und dem Rad 11 abstützt.
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Der hydraulische Aktor 13 weist einen innerhalb des Arbeitszylinders 57 längs verschieblich gelagerten Arbeitskolben 59 auf, der den Arbeitszylinder 57 in einen Ringraum 53 und einen Kolbenraum 55 teilt und diese fluiddicht voneinander abtrennt. Außerdem ist an dem Arbeitskolben 59 eine Kolbenstange 61 mechanisch fixiert, wobei die Kolbenstange 61 den Ringraum 53 und eine Luftkammer der Luftfeder 5 durchdringt. Das dem Arbeitskolben 59 gegenüberliegende Ende der Kolbenstange 61 ist mechanisch an der Karosserie 9 angebunden.
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Der hydraulische Aktor 13 wirkt wie eine Federdämpfereinheit nach dem Einrohrprinzip und ist dazu hydraulisch mit einer Zugventilvorrichtung 67 und einer Druckventilvorrichtung 69 verschaltet. Jede der Ventilvorrichtung 67, 69 weist jeweils eine Drossel und dieser parallel geschaltet ein Rückschlagventil auf, das in Richtung des Aktors 13, also des Ringraums 53 und des Kolbenraums 55 öffnet. Außerdem ist der Zugventilvorrichtung 67 und der Druckventilvorrichtung 69 jeweils eine hydraulische Nachgiebigkeitsstelle 71 vorgeschaltet, insbesondere ein hydropneumatischer Energiespeicher.
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Zum Aktivieren bzw. zum aktiven Verstellen des Arbeitskolbens 59 ist dem Aktor 13, mittels Anschlüssen an den Ringraum 53 und den Kolbenraum 55 eine hydraulische Energiequelle 17 parallel geschaltet. Die hydraulische Energiequelle 17 weist eine erste Förderrichtung 25 und eine zweite Förderrichtung 27 auf. In der ersten Förderrichtung 25 wird mittels der hydraulischen Energiequelle 17 ein Hydraulikmedium in den Ringraum 53 gepumpt, so dass sich dort ein höherer Druck einstellt als in dem Kolbenraum 55, so dass sich eine negative Stellkraft 15 ergibt, so dass die Kolbenstange 61 in den Arbeitszylinder 57 hineingezogen wird und die Karosserie 9 sich gegebenenfalls senkt. Im umgekehrten Fall, also mit der zweiten Förderrichtung 27, fördert die hydraulische Energiequelle 17 das Hydraulikmedium in den Kolbenraum 55, so dass sich dort ein Überdruck bildet und die Kolbenstange 61 ausgepresst wird, so dass eine positive Stellkraft 15 auf die Karosserie 9 ausgeübt wird und die Karosserie gegebenenfalls angehoben wird.
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Vorteilhaft weist die hydraulische Energiequelle 17 eine von einer ersten Hydraulikpumpe 33 gebildete erste Flut 21 und eine von einer zweiten Hydraulikpumpe 35 gebildete zweite Flut 23 auf. Die Fluten 21 und 23 sind hydraulisch parallel geschaltet und drehen auf einer gemeinsamen Welle 37. Die gemeinsame Welle 37 ist mittels einer Elektromaschine 31 antreibbar, insbesondere antreibbar und abbremsbar, wobei sich bei der Elektromaschine gegebenenfalls um einen Elektromotor oder einen Elektrogenerator handelt. Gegebenenfalls kann es sich bei den Hydraulikpumpen 33, 35 um Hydraulikgeneratorpumpen handeln, die auch in einem Generatorbetrieb hydraulische Energie in mechanische Energie umwandeln und diese über die Welle 37 der Elektromaschine 31 zur Gewinnung von elektrischer Energie zuführen können. Zum aktiven Stellen des Aktors 13 wird dieser über die Elektromaschine 31 mit einer Hilfsenergie 19 gespeist, die mittels der hydraulischen Energiequelle 17 in zur Erzeugung der Stellkraft 15 notwendige Hydraulikenergie gewandelt wird.
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Vorteilhaft weist die hydraulische Energiequelle 17 eine Hydraulikanordnung 29 auf, die in einem einfachen Fall ein der zweiten Flut 23 – in Richtung der ersten Förderrichtung 25 gesehen – vorgeschaltetes Vorschaltrückschlagventil 39 aufweist. Das Vorschaltrückschlagventil 39 sperrt in der ersten Förderrichtung 25 und öffnet in der zweiten Förderrichtung 27. In der ersten Förderrichtung 25, bei der der Ringraum 53 mit dem Hydraulikmedium und entsprechend mit Druck beaufschlagt wird, ist also die zweite Flut 23 wirkungslos geschaltet, da das in Reihe geschaltete Vorschaltrückschlagventil 39 sperrt. Vorteilhaft ist also nur die erste Flut 21 hydraulisch wirksam, wobei gegebenenfalls die zweite Flut 23 unter Kavitätsbildungen im Vakuum leer mitdreht, also keine hydraulische Arbeit verrichtet. Im umgekehrten Fall, also in der zweiten Förderrichtung 27 öffnet das Vorschaltrückschlagventil 39, so dass die erste Flut 21 und die zweite Flut 23 hydraulisch parallel wirkend gemeinsam in den Kolbenraum 55 fördern.
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Der Arbeitskolben 59 weist eine in dem Ringraum 53 angeordnete erste Wirkfläche 63 und eine in dem Kolbenraum 55 angeordnete zweite Wirkfläche 65 auf. Die Wirkflächen 63 und 65 unterscheiden sich in ihrer Größe um einen Querschnitt der Kolbenstange 61, insbesondere um ca. 20%, insbesondere um 10 bis 30%, insbesondere um 5 bis 35%. Vorteilhaft kann um dieses Maß eine Förderleistung aufgrund des einflutigen Betriebs mit der ersten Hut 21 und des zweiflutigen Betriebs mit der ersten Flut 21 und der zweiten Flut 23 gemeinsam verändert werden. Vorteilhaft kann dadurch erreicht werden, dass bei einer gegebenen Umdrehungszahl sowohl in Zugrichtung als auch in Druckrichtung ein identisch großer Weg der Kolbenstange 61 des Aktors 13 zurückgelegt wird. Vorteilhaft kann so also von der Elektromaschine 31 auf die Kolbenstange 61 sowohl in der ersten Förderrichtung 25 als auch in der zweiten Förderrichtung 27 ein identisches Übersetzungsverhältneis erzielt werden. Vorteilhaft kann dadurch die Elektromaschine 31 in beiden Förderrichtungen 25, 27 in einem Wirkungsgrad optimierten Bereich betrieben werden. Vorteilhaft kann dadurch elektrische Energie eingespart werden. Außerdem kann vorteilhaft eine Auslegung der Elektromaschine 31 vergleichsweise kleiner erfolgen.
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2 zeigt eine weitere Federdämpfervorrichtung 3 analog der in 1 gezeigten Federdämpfervorrichtung 3. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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Im Unterschied ist der zweiten Flut 23 ein Parallelzweig 73 parallel geschaltet, wobei die Hydraulikanordnung 29 ein Ventilorgan 41 aufweist, das als 2/3-Wegeventil 43 ausgeführt ist. Das 2/3-Wegeventil 43 ist als federrückgestelltes elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil ausgelegt. In einer ersten Schaltstellung, die in 2 nicht eingestellt ist, verbindet das 2/3-Wegeventil 43 des Ventilorgans 41 den Parallelzweig 73. In dieser ersten Schaltstellung ist also die zweite Flut 23 hydraulisch kurzgeschlossen, also hydraulisch wirkungslos. In einer zweiten Schaltstellung des 2/3-Wegeventils 43, die in 2 gezeigt ist und in einem elektrisch stromlosen Zustand eingenommen wird, sind die erste Hut 21 und die zweite Flut 23 hydraulisch parallel geschaltet. Vorteilhaft kann für die erste Förderrichtung 25 an dem 2/3-Wegeventil 43 die erste Schaltstellung und für die zweiten Förderrichtung 27 die zweite Schaltstellung eingestellt werden.
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3 zeigt eine weitere Federdämpfervorrichtung 3 analog der in den 1 und 2 gezeigten Federdämpfervorrichtungen 3. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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Im Unterschied zur Darstellung gemäß der 2 weist der Parallelzweig 73 ein Kurzschlussrückschlagventil 47 auf. Das Kurzschlussrückschlagventil 47 sperrt ebenfalls in die erste Förderrichtung 25 und öffnet in die zweite Förderrichtung 27, bei einem gedachten passiven Hydraulikstrom. Außerdem weist das Ventilorgan 41 der Hydraulikanordnung 29 anstelle des 2/3-Wegeventils ein 2/2-Wegeventil 45 auf. Das 2/2-Wegeventil 45 ist als Absperrventil ausgelegt, genauer als elektromagnetisch betätigbares federrückgestelltes 2/2-Wegeproportionalventil.
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3 zeigt das 2/2-Wegeventil 45 in einem stromlosen Zustand in einer ersten Schaltstellung. Die erste Schaltstellung kann zum Betreiben der hydraulischen Energiequelle 17 in der ersten Förderrichtung 25 verwendet werden, wobei die zweite Flut 23 hydraulisch abgesperrt ist, wobei die zweite Flut 23 in bei sich öffnendem Kurzschlussrückschlagventil 47 entgegen der ersten Förderrichtung in den Parallelzweig 73 und damit zurück zu der zweiten Flut 23 fördert. Die zweite Flut 23 läuft also in der ersten Förderrichtung bei in die erste Schaltstellung verfahrenem 2/2-Wegeventil 45 in einem hydraulischen Kurzschlussbetrieb energielos mit. In der zweiten Förderrichtung 47 kann das 2/2-Wegeventil 45 in eine zweite Schaltstellung gebracht werden, wobei dieses öffnet und dadurch die erste Flut 21 und die zweite Flut 23 parallel schaltet, wobei in der zweiten Förderrichtung 27 dabei das Kurzschlussrückschlagventil 47 schließt, so dass beide Fluten 21 und 23 gemeinsam in dem Kolbenraum 55 fördern können.
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Die in 3 gezeigte Schaltstellung des 2/2-Wegeventils 45, die dieses in einen stromlosen Zustand einnimmt, kann auch als Notfallstellung verwendet werden, wobei bei einer passiven Anregung des Aktors 13, insbesondere durch Aufbaubewegungen der Karosserie 9 verursacht bei einer Einfederbewegung die zweite Flut 23 im Kurzschlussbetrieb keinen Widerstand leistet, also das Hydraulikmedium über die erste Flut 21 überströmen kann, so dass eine Einfederbewegung stattfinden kann. Eine entgegengesetzte Bewegung, also eine Ausfederbewegung führt dazu, dass aus dem Kolbenraum 55 herausgedrücktes Hydraulikmedium versucht die erste Flut 21 anzutreiben. Über die gemeinsame Welle 37 wird dadurch auch die zweite Flut 23 angetrieben, die jedoch gegen das sperrende Kurzschlussrückschlagventil 47 und das geschlossene 2/2-Wegeventil 45 fördert, also einen hohen Druck aufbaut und dadurch hydraulisch blockiert. Vorteilhaft kann dadurch sichergestellt werden, dass in einem Notbetrieb, insbesondere einem stromlosen Betrieb gegebenenfalls die Federdämpfervorrichtung 3 immer weiter einfedert, was grundsätzlich einem sicheren Zustand entspricht, so dass das Kraftfahrzeug 1 gegebenenfalls bis zur nächsten Werkstatt sicher gefahren werden kann.
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4 zeigt eine weitere Federdämpfervorrichtung 3 analog der in 3 gezeigten. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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Im Unterschied zur Darstellung gemäß 3 weist die Hydraulikanordnung 29 der hydraulischen Energiequelle 17 keinen Parallelzweig 73 und damit auch kein Kurzschlussrückschlagventil 47 auf. Dadurch ist ein Hydraulikstrom durch die zweite Flut 23 bei geschlossenem 2/2-Wegeventil 45 nicht möglich. Um zu verhindern, dass die zweite Flut 23 in der ersten Förderrichtung 25 mitläuft, insbesondere in einem Vakuum mitläuft, ist in die Welle 37 zwischen die erste Hydraulikpumpe 33 der ersten Flut 21 und der zweiten Hydraulikpumpe 35 der zweiten Flut 23 ein Freilauf 49 geschaltet. Der Freilauf 49 entkoppelt die erste Flut 21 und die zweite Flut 23, falls die Elektromaschine 31 die Welle 37 in der ersten Förderrichtung 25 antreibt. Dieser Zustand wird bei geschlossenem 2/2-Wegeventil 45, wie in 4 gezeigt, verwendet, wobei die erste Flut 21 in den Ringraum 23 fördert und die zweite Flut 23 stillsteht. In einem notfallmäßigen elektrisch stromlosen Zustand und wenn die erste Flut 21 bei einem Ausfedervorgang passiv angeregt wird, sperrt der Freilauf 49, so dass die zweite Flut 23, wie vorab beschrieben, gegen das geschlossene 2/2-Wegeventil 45 fördert und damit die gewünschte Sperrwirkung erzeugt.
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Für den Fall, dass das 2/2-Wegeventil 45 eine normale Funktionalität aufweist, geöffnet ist und die Elektromaschine 31 und damit die hydraulische Energiequelle 17 in der zweiten Förderrichtung 27 betrieben wird, sperrt der Freilauf 49, so dass sowohl die erste Flut 21 als auch die zweite Flut 23 mechanisch angetrieben werden und gemeinsam in den Kolbenraum 55 fördern. Der Freilauf 49 koppelt bzw. entkoppelt die Welle 37 zwischen der ersten Flut 21 und der zweiten Flut 23 drehzahlabhängig. In der ersten Förderrichtung 25 wird das 2/2-Wegeventil 45 geschlossen und die zweite Flut 23 steht wie vorab beschrieben ohne Energieverbrauch still.
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5 zeigt eine weitere Federdämpfervorrichtung 3 analog der in den 1 bis 4 gezeigten Federdämpfervorrichtungen 3. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Im Unterschied zur Darstellung gemäß der 2 ist anstelle des 2/3-Wegeventils 43 ein 3/3-Wegeventil 51 vorgesehen. Das 3/3-Wegeventil 51 weist zwei Schaltstellungen auf, die die in 2 dargestellte Funktionalität ergeben. In einem ersten Schaltzustand ist das 3/3-Wegeventil 51 so geschaltet, dass die zweite Flut 23 kurzgeschlossen ist. In einem zweiten Schaltzustand ist die zweite Flut 23 analog der Darstellungen der 3 und 4 abgesperrt, wobei auch der Parallelzweig 73 abgesperrt ist. In einem dritten Schaltzustand ist das 3/3-Wegeventil 51 des Ventilorgans 41 der Hydraulikanordnung 29 so geschaltet, dass der Parallelzweig 73 abgesperrt ist und die erste Flut 21 hydraulisch mit der zweiten Flut 23 parallel geschaltet ist.
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Das 3/3-Wegeventil 51 ist als beidseitig elektromagnetisch betätigbares und federrückgestelltes Proportionalventil ausgelegt. Die in 5 gezeigte Schaltstellung bzw. der zweite Schaltzustand entspricht einem stromlosen Zustand, bei dem die vorab beschriebene vorteilhafte Sperrwirkung als Notstellung zum Absperren der zweiten Flut 23 eingestellt wird.
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6 zeigt ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Betreiben bzw. Steuerns einer vorab beschriebenen Federdämpfervorrichtung 3. In einem ersten Schritt 75 wird das Hydraulikmedium in den Ringraum 53 des Aktors 13 in der ersten Förderrichtung 25 gefördert. Das Fördern des Hydraulikmediums erfolgt nur mittels der ersten Flut 21. Dieser Verfahrensschritt kann zum Absenken oder zumindest verlangsamen eines Anhebens der Karosserie 9 verwendet werden.
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In einem zweiten Schritt 77 wird das Hydraulikmedium in dem Kolbenraum 55 des Aktors 13 in der zweiten Förderrichtung 27 gefördert. Das Fördern des Hydraulikmediums erfolgt gemeinsam mittels der ersten Flut 21 und der zweiten Flut 23. Dieser Verfahrensschritt kann für ein Anheben der Karosserie 9 des Kraftfahrzeugs 1 verwendet werden.
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Die in 1 gezeigte Federdämpfervorrichtung 3 ist vorteilhaft besonders einfach aufgebaut und erfordert lediglich das Vorschaltrückschlagventil 39 um das Umschalten zwischen der ersten Flut 21 und parallel geschalteten Fluten 21 und 23 zu bewirken.
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Die in 2 gezeigte Federdämpfervorrichtung 3 ermöglicht vorteilhaft eine verschleißarme Bauweise, weist das 2/3-Wegeventil 43 in einem Nebenstrom auf. Außerdem ist ein geringer Platzbedarf erforderlich, wobei vorteilhaft eine verlustarme Abschaltung der zusätzlich vorgesehenen zweiten Flut 23 gegebenenfalls in beide Förderrichtungen 25 und 27 erfolgen kann. Die in 2 gezeigte stromlose Grundstellung des 2/3-Wegeventils 43 ermöglicht in beiden Förderrichtungen 25 und 27 eine maximale Pumpdynamik der hydraulischen Energiequelle 17. Vorteilhaft muss das 2/3-Wegeventil 43 nur im Fall eines erhöhten Leistungsbedarfes in einer Druckrichtung geschaltet werden.
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Die Darstellung gemäß der 3 ermöglicht ebenfalls eine einfache und verschleißarme Bauweise, wobei das 2/2-Wegeventil 45 im Nebenstrom angeordnet ist und einen geringen Platzbedarf aufweist. Ebenfalls ergibt sich eine verlustarme Abschaltung der zweiten Flut 23 in der ersten Förderrichtung 25, wobei sich in der Grundstellung des 2/2-Wegeventils 45 und bei stromloser Elektromaschine 31 gegebenenfalls bei einem fahrbahninduzierten Aktor 13 ein allmähliches Absenken der Karosserie 9 ergibt, was grundsätzlich in einem Notbetrieb eine sichere Fahrweise ermöglicht, also fahrzeugstabilisierend wirkt. Bei einer konstanten Kurvenfahrt kann die elektrische Energiequelle 17, sofern diese an einem kurveninneren Rad liegt, vorteilhaft abgeschaltet werden. Die in den Figuren gezeigte Federdämpfervorrichtung 3 federt grundsätzlich nur ein Rad 11, kann also an einem vier Räder aufweisenden Kraftfahrzeug 1 vierfach vorhanden sein.
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Gemäß der Darstellung der 5 ist ebenfalls das 2/2-Wegeventil 45 im Nebenstrom angeordnet, wobei sich eine besonders effiziente Abschaltung der zweiten Flut 23 ergibt, da der Freilauf 49 zum Entkoppeln der Welle 37 nur einen äußerst geringen Wirkungsgrad senkenden Einfluss ausübt. Vorteilhaft dreht sich die zweite Flut 23 nicht, was hydraulische Energie einspart. Außerdem ergibt sich das stabilisierende Absenken der Karosserie 9 bei Druckanschlägen, und ebenfalls kann bei einer konstanten Kurvenfahrt die hydraulische Energiequelle 17 abgeschaltet werden, falls diese sich an einem kurveninneren Rad 11 befindet.
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Gemäß der Darstellung der 6 können vorteilhaft die drei Schaltzustände eingestellt werden, wobei vorteilhaft der in 5 gezeigte Schaltzustand als Notschaltzustand verwendet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 3
- Federdämpfervorrichtung
- 5
- Luftfeder
- 7
- Federkraft
- 9
- Karosserie
- 11
- Rad
- 13
- Aktor
- 15
- Stellkraft
- 17
- Energiequelle
- 19
- Hilfsenergie
- 21
- erste Flut
- 23
- zweite Flut
- 25
- erste Förderrichtung
- 27
- zweite Förderrichtung
- 29
- Hydraulikanordnung
- 31
- Elektromaschine
- 33
- erste Hydraulikpumpe
- 35
- zweite Hydraulikpumpe
- 37
- Welle
- 39
- Vorschaltrückschlagventil
- 41
- Ventilorgan
- 43
- 2/3-Wegeventil
- 45
- 2/2-Wegeventil
- 47
- Kurzschlussrückschlagventil
- 49
- Freilauf
- 51
- 3/3-Wegeventil
- 53
- Ringraum
- 55
- Kolbenraum
- 57
- Arbeitszylinder
- 59
- Arbeitkolben
- 61
- Kolbenstange
- 63
- erste Wirkfläche
- 65
- zweite Wirkfläche
- 67
- Zugventilvorrichtung
- 69
- Druckventilvorrichtung
- 71
- Nachgiebigkeitsstelle
- 73
- Parallelzweig
- 75
- erster Schritt
- 77
- zweiter Schritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010007237 A1 [0002]
