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Die Erfindung betrifft ein gattungsgemäßes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, also ein Fahrzeug mit zumindest einem zwischen zwei Fahrzeugbaugruppen angreifenden Hydraulikzylinder, an den über ein hydraulisches System wahlweise ein Tank oder eine Druckversorgung für Druckflüssigkeit mittels eines Schaltventils angeschlossen ist, wobei das Schaltventil ein 3/2-Wege-Ventil ist, an dessen Eingang die Druckversorgung und an dessen Ausgang der Tank angeschlossen sind und an das sich eine zu den Hydraulikzylindern führende Leitung anschließt, wobei über diese Druckflüssigkeit aus der Druckversorgung zugeführt und/oder in den Tank abgelassen werden kann, wobei das hydraulische System ein einziges Hauptmodul sowie zumindest ein erstes Subsystem aufweist, wobei in dem Hauptmodul das Schaltventil vorgesehen ist, wobei das Hauptmodul den Eingang für die Druckversorgung und den Ausgang für den Tank sowie einen Verbindungsausgang aufweist, wobei das zumindest erste Subsystem mit nur einem einzigen Verbindungsanschluss und mit - zumindest - einem Ausgangsanschluss zu dem zumindest einen Hydraulikzylinder versehen ist, wobei das zumindest erste Subsystem nahe bei oder an dem zumindest einen Hydraulikzylinder und das Hauptmodul nahe der Druckversorgung angeordnet sind und wobei der Verbindungsausgang des Hauptmoduls und der Verbindungsanschluss des zumindest ersten Subsystems über eine als Verbindungsleitungsrohr oder -schlauch ausgebildete Leitung verbunden sind.
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Die
EP 1 963 118 B1 zeigt ein Hydrauliksystem für ein Fahrzeug mit zumindest einem Hydraulikzylinder und einem gasgeladenen Hydrospeicher, welches als hydropneumatische Federung zur Anpassung an den Belastungszustand und zur Niveauregelung dient. Die Vorteile hydropneumatischer Federungssysteme liegen dabei in der möglichen kompakten Bauweise und der konstruktiv einfachen Möglichkeit der Niveauregelung, d. h. der Anpassung an unterschiedliche Lastzustände, wobei die Gasfeder eine progressive Kennlinie aufweist, wodurch geringe Federraten und große Lastbereiche möglich sind. Auch besteht die konstruktiv einfache Möglichkeit der variablen Vorspannung durch Verwendung von doppeltwirkenden Hydraulikzylindern. Außerdem kann der Hydraulikteil gleichzeitig eine Dämpfungsfunktion übernehmen.
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Von Nachteil bei diesem bekannten Fahrzeug ist jedoch die Entfernung zwischen der Druckversorgung und dem zumindest einen Hydraulikzylinder, die durchaus groß sein kann, da hieraus ein hoher Aufwand für die Verbindungsleitungen entsteht. Von besonderem Nachteil ist
die große Entfernung im Falle eines Hydrauliksystems mit Lastdruckmeldung (Load-Sensing-System), weil die Entfernung zu Stabilitätsproblemen führen und durch die temperaturabhängigen Strömungsverluste in den Leitungen eine für alle Einsatztemperaturen günstige Systemauslegung oft nicht gefunden werden kann.
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Ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
DE 10 2006 051 894 A1 bekannt. Bei der dort gezeigten Hydraulikschaltung wird ein Hydraulikzylinder durch eine Teilschaltung innerhalb eines Hauptmoduls und durch eine Folgeschaltung innerhalb eines Subsystems angesteuert. Das Subsystem wird durch eine Leitung an das Hauptmodul angeschlossen. Zur Ansteuerung eines weiteren Zylinders wird die Teilschaltung innerhalb des Hauptmoduls vervielfacht, und das weitere System über eine zweite Leitung mit einem zweiten Subsystem verbunden. Ein Nachteil dieser Schaltung besteht darin, dass für jeden weiteren Zylinder eine Teilschaltung innerhalb des Hauptmoduls erforderlich ist und dass für den Anschluss eines weiteren Subsystems jeweils eine zusätzliche Verbindungsleitung gelegt werden muss.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs einfacher mit weniger Bauelementen im Aufbau und stabiler Im Betrieb auszubilden.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale, also dadurch gelöst, dass der Verbindungsausgang des Hauptmoduls über das Verbindungsleitungsrohr oder den -schlauch mit dem Verbindungsanschluss mindestens eines weiteren, zweiten Subsystems verbunden ist.
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Durch die räumliche Trennung und Ausbildung wird sichergestellt, dass weniger zu verbauende Komponenten und weniger Schnittstellen bei gleichzeitiger Einsparung von diversen Leitungen vorhanden sind und somit die Kosten und der Montageaufwand verringert werden können. Außerdem ist nur eine einzige Teilschaltung innerhalb eines Hauptmoduls sowie eine einzige Verbindungsleitung auch bei mehreren an das Hauptmodul angeschlossenen Subsystemen erforderlich.
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Durch das kleine, z. B. als Baueinheit ausgebildete Subsystem kann diese problemlos im vorderen Bereich des Fahrzeugs untergebracht und damit Bauraum im Vorderfahrzeug eingespart werden, was besonders wichtig ist, weil Bauraum durch größeren Kühlungsbedarf moderner Motoren in diesem Bereich von Kraftfahrzeugen besonders knapp ist. Zugleich ist durch diese Ausbildung die prinzipielle Möglichkeit geschaffen, an den Ausgang des einzigen Hauptmoduls und/oder an das einzige Verbindungsleitungsrohr weitere Subsysteme mit im wesentlichen gleichem Volumenstrom z. B. für eine weitere zu federnde oder zu nivellierende Achse anzuschließen.
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Hierbei ist mit Vorteil an den Kolbenraum des zumindest einen Hydraulikzylinder zumindest ein gasgeladener Hydrospeicher mit einer Gasfüllung angeschlossenen, das zumindest erste Subsystem als hydropneumatisch wirkende Federung ausgebildet und kann über das Verbindungsleitungsrohr oder den Verbindungsschlauch die Druckflüssigkeit aus der Druckversorgung zugeführt und/oder in den Tank zwecks Anpassung an einen Belastungszustand und/oder Niveauregulierung abgelassen werden.
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Erfindungsgemäss ist es auch möglich, anstelle der Ausbildung des zumindest ersten Subsystems als Ventilblock dessen Bauteile bzw. Funktionselemente an dem zumindest einen Hydraulikzylinder vorzusehen (3).
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Das zumindest erste Subsystem weist zweckmässigerweise zumindest ein entgegen der Kraft einer Feder wirkendes, von einem Elektromagnet gesteuertes 2/2-Wege-Ventil auf, das in seiner Ruhelage gesperrt und in seiner Betriebslage durchgeschaltet ist.
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Um in konstruktiv einfachster Weise die Möglichkeit einer vorzugsweise variablen Vorspannung zu erhalten, ist erfindungsgemäss der zumindest eine Hydraulikzylinder doppeltwirkend ausgebildet und an den kolbenstangenseitigen Zylinderraum ein weiterer Hydrospeicher, ggf. zusammen mit einem Drucksensor angeschlossen, wobei dann zweckmässigerweise genau zwei mit ihrem Eingang an das Verbindungsleitungsrohr angeschlossene 2/2-Wege-Ventile in dem gesonderten Ventilblock vorgesehen sind, deren beide Ausgänge an die verschiedenen Zylinderräume, nämlich den kolbenstangenseitigen Zylinderraum und den kolbenseitigen Zylinderraum angeschlossen sind.
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Wenn das Fahrzeug mit einer Pendelvorderachse versehen ist, werden erfindungsgemäss genau zwei Hydraulikzylinder vorgesehen und ist dann der Ausgang des einen 2/2-Wege-Ventils mit beiden kolbenstangenseitigen Zylinderräumen und der Ausgang des anderen 2/2-Wege-Ventils mit beiden kolbenseitigen Zylinderräumen verbunden.
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In manchen Anwendungen und Situationen kann es hilfreich sein, die Verbindung zwischen den beiden Zylinderräumen, insbesondere zwischen den Kolbenräumen der Hydraulikzylinder zu unterbrechen, wozu nach Lehre der Erfindung in dem gesonderten Ventilblock zwischen dem Ausgang des mit den beiden kolbenseitigen Zylinderräumen verbundenen anderen 2/2-Wege-Ventils und einem der beiden kolbenseitigen Zylinderräume ein 2/2-Wege-Ventil als Wankstabilisierungsventil angeordnet ist und von seiner durchgeschalteten Grundstellung in eine Absperrlage geschaltet wird. Sind nämlich z.B. die beiden Hydraulikzylinder Teile einer Einzelradaufhängung eines Fahrzeugs, so bauen sich dann in diesen wegen der unterschiedlichen Einfederwege verschiedene Drücke auf. Damit entstehen unterschiedliche Kräfte und es wird damit ein Moment erzeugt. Beispielsweise im Falle einer schnellen Kurvenfahrt lässt sich dieser Effekt nutzen: Das kurvenäußere Rad federt stärker ein und es entsteht ein rückstellendes Moment um die Längsachse des Fahrzeugs, welches der Wankbewegung desselben entgegenwirkt.
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Nach Lehre der Erfindung ist der Verbindungsausgang des Hauptmoduls über das Verbindungsleitungsrohr mit zumindest einem weiteren, zweiten Subsystem z.B. einem dem ersten Subsystem entsprechenden weiteren Ventilblock z.B. für die Federung sowie Niveauregelung einer zweiten Achse verbunden, wozu es keines weiteren Hauptmoduls bedarf.
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Das zumindest eine Subsystem kann auch z.B. als Niveauregelung mit zwei Ausgangsanschlüssen zu den zwei doppeltwirkenden Hydraulikzylinder, an deren Kolbenraum je ein Hydrospeicher mit einer Gasfüllung angeschlossenen ist, und mit nur einem 2/2-Wege-Ventil ausgebildet sein und der eine Ausgangsanschluss mit dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum des einen Hydraulikzylinders sowie dem kolbenseitigen Zylinderraum des anderen Hydraulikzylinders und der andere Ausgangsanschluss mit dem kolbenseitigen Zylinderraum des einen Hydraulikzylinders sowie dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum des anderen Hydraulikzylinders in sogenannter Kreuzschaltung verbunden sein, wobei zweckmässigerweise zwischen den Ausgangsanschlüssen des zumindest einen Subsystems nd dem einzigen Verbindungsanschluss zumindest eine bei dessen Beaufschlagung mit Druck alle Zylinderräume miteinander verbindendes und bei Drucklosigkeit den kolbenstangenseitigen Zylinderraum des einen Hydraulikzylinders sowie dem kolbenseitigen Zylinderraum des anderen Hydraulikzylinders einerseits und den kolbenseitigen Zylinderraum des einen Hydraulikzylinders sowie dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum des anderen Hydraulikzylinders andererseits (Kreuzschaltung) voneinander trennende Ventilanordnung angeordnet ist (4 und 5). Die Ventilanodnung ermöglicht in der Ruhestellung bei gleichzeitiger Betätigung des 2/2-Wege-Ventils das Abströmen von Druckflüssigkeit aus der hydropneumatischen Federung über das Hauptmodul zum Tank; in der Betriebsstellung hingegegn sind alle Zylinderräume miteinander verbunden, wobei das Durchströmen der der Ventilanordnung vorgeschalteten Blende in Richtung zu dieser von dem 2/2-Wege-Ventil unter Zuführung von Druckflüssigkeit zu der hydropneumatischen Federung zu einer Druckdifferenz führt, die über die Steuerleitungen der Ventilanordnung wirkt und diese dadurch entgegen der Kraft einer Feder in den Betriebszustand bewegt.
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Wenn das Hauptmodul einen zentralen Lastabgriff aufweist, der an die zu dem Verbindungsleitungsrohr führende Ausgangsleitung über ein zu dieser hin schliessendes Rückschlagventil angeschlossen ist, so kann eine kurze Lastmeldeleitung erreicht werden, aufgrund derer die Schwingungsanfälligkeit, der Aufwand für die Verbindungsleitungen und der Temperatureinfluss auf die Strömungsverluste reduziert sind.
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Vorteilhafterweise ist in dem Hauptmodul dem einen Anschluss des Schaltventils ein den Volumenstrom der Druckflüssigkeit unabhängig von den herrschenden Drücken und Druckunterschieden festlegender Stromregler nachgeordnet, der eine Druckwaage mit zwei Steuerleitungen aufweist, die die Drücke beiderseits der Messblende abgreifen. So sind unterschiedliche Volumenströme zu entsprechenden Subsystemen grundsätzlich möglich.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind in dem Hauptmodul an dem Ausgang der Druckwaage mehrere, z.B. eine der Anzahl der angeschlossen Subsysteme entsprechende Zahl von Ausgangsleitungen zu den an die Subsysteme angeschlossenen Verbindungsleitungsrohren vorgesehen, ist in jeder Ausgangsleitung genau eine Messblende angeordnet, ist zwischen deren Eingang und dem Stromregler dessen eine Steuerleitung angeschlossen, ist an die Ausgangsleitung für das Subsystem mit dem kleinsten Volumenstrom der zentrale Lastabgriff über das zu dieser hin schliessende Rückschlagventil angeschlossen, ist diese Ausgangsleitung jener zweiten für das Subsystem mit dem nächst grösseren Volumenstrom benachbart und über ein zu ihr hin schliessendes zweites Rückschlagventil verbunden, ist ggf. die zweite Ausgangsleitung jener dritten für das Subsystem mit dem nächst grösseren Volumenstrom benachbart und über ein zu ihr hin schliessendes drittes Rückschlagventil verbunden und ist die andere Steuerleitung des Stromreglers an den Bereich zwischen dem Rückschlagventil des Lastabgriffs und der Ausgangsleitung zu dem Subsystem mit dem kleinsten Volumenstrom angeschlossenen. Damit können mehrere Subsysteme (z.B. Fahrerhaus und mehrere Achsen) aus dem einzigen Hauptmodul mit dem 3/2-Wege-Ventil versorgt werden, weil dieses unterschiedliche Volumenströme von Druckflüssigkeit in Abhängigkeit von der (den) jeweils durchströmten Messblende(n) ermöglicht, wobei der erste Verbraucher derjenige mit dem kleinsten Volumenstrom ist, und die Volumenströme der weiteren Verbraucher stufenweise nach Art einer Kaskadenschaltung zunehmen. Weiterhin ist dabei nur ein einziger zentraler Lastdruckabgriff für alle Verbraucher vorhanden. Die Vorteile dieser Weiterbildung liegen darin, dass nur ein einziges 3/2-Wege-Ventil trotz individueller Volumenströme für mehrere Subsysteme notwendig ist und zugleich weniger hydraulische und elektrische Schnittstellen vorhanden sind.
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Weitere zweckmässige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den restlichen Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:
- 1 den Schaltplan einer ersten Ausführungsform für eine hydropneumatische Federung als erstes Subsystem mit Lastanpassung/Niveauregulierung;
- 2 den Schaltplan einer zweiten Ausführungsform für eine hydropneumatische Federung als erstes Subsystem mit Lastanpassung/Niveauregulierung;
- 3 den Schaltplan einer dritten Ausführungsform für eine hydropneumatische Federung als erstes Subsystem mit Lastanpassung/Niveauregulierung;
- 4 den Schaltplan einer zweite Ausführungsform für ein hydropneumatisches Subsystem und 5 den Schaltplan einer dritte Ausführungsform für ein hydropneumatisches Subsystem.
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Die als Schaltplan in 1 dargestellte hydraulische Schaltung ist für ein -nicht gezeigtes- Fahrzeug vorgesehen. Dieses ist mit zwischen zwei Fahrzeugbaugruppen, z.B dessen Rahmen und einer Achse angreifenden zwei Hydraulikzylindern 11,12 versehen (auch nur ein einziger Hydraulikzylinder z.B. für das Fahrerhaus wäre möglich), an den über eine hydropneumatisch wirkende Federung zur Anpassung an einen Belastungszustand und/oder zur Niveauregulierung wahlweise ein Tank T oder eine Druckversorgung p für Druckflüssigkeit mittels eines Schaltventils 01 angeschlossen ist, wobei die Federung mit Niveauregelung zumindest ein entgegen der Kraft einer Feder wirkendes, von einem Elektromagnet gesteuertes 2/2-Wege-Ventil 41,42 (z.B. im Falle nur eines einzigen Hydraulikzylinders), das in seiner Ruhelage gesperrt und in seiner Betriebslage durchgeschaltet ist, sowie zumindest einen an den Kolbenseitigen Zylinderraum 11a,12a der Hydraulikzylinder 11,12 angeschlossenen Hydrospeicher 21,22 mit einer Gasfüllung aufweist und wobei das Schaltventil 01 ein 3/2-Wege-Ventil ist, an dessen Eingang die Druckversogung p und an dessen Ausgang der der Tank T und an dessen übrigen Anschluss sich eine Leitung zu der Federung anschliesst.
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Das Schaltventil 01 ist dabei in einem Hauptmodul 0 vorgesehen und die Federung 1 ist als ein erstes Subsystem bildender, gesonderter Ventilblock 1 ausgebildet. Zugleich sind dieser Ventilblock 1 nahe zu oder an den Hydraulikzylinder 11,12 und das Hauptmodul 0 nahe der Druckversorgung p angeordnet, dessen Anschluss mit dem Ventilblock 1 über eine als Verbindungsleitungsrohr 10 oder -schlauch ausgebildete Leitung verbunden ist, die an einen Verbindungsausgang 10a des Hauptmoduls 0 angeschlossen ist und zu dem einzigen Verbindungsanschluss 10b des ersten Subsystems 1 führt. In dem auch als Ventilblock ausgebildeten Hauptmodul 0 ist dem Ausgang des Schaltventils 01 ein den Volumenstrom der Druckflüssigkeit unabhängig von den herrrschenden Drücken und Druckdifferenzen festlegender Stromregler 02 nachgeordnet.
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In dem gesonderten Ventilblock 1 zwischen den 2/2-Wege-Ventilen 41,42 und den doppeltwirkenden Hydraulikzylindern 11,12 ist je ein mit einem zu diesem hin öffnenden Rückschlagventil und einer dazu parallel geschalteten Drossel versehenes Drosselrückschlagventil angeordnet. An den kolbenstangenseitigen Zylinderraum 11b,12b ist ferner ein weiterer Hydrospeicher 23, zusammen mit einem Drucksensor 33 angeschlossen. Die zwei mit ihrem Eingang an das Verbindungsleitungsrohr 10 angeschlossenen 2/2-Wege-Ventile 41,42 sind in dem gesonderten Ventilblock 1 vorgesehen, deren beide Ausgänge an die verschiedenen Zylinderräume 11a,12a bzw. 11b,12b, nämlich den kolbenstangenseitigen Zylinderraum 11b,12b und den kolbenseitigen Zylinderraum 11a,12a angeschlossen sind.
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Der eine Anschluss des einen 2/2-Wege-Ventils 41 ist mit beiden kolbenstangenseitigen Zylinderräumen 11b,12b und der Anschluss des anderen 2/2-Wege-Ventils 42 mit beiden kolbenseitigen Zylinderräumen 11a,12a verbunden. In dem gesonderten Ventilblock 1 ist zwischen dem Anschluss des mit den beiden kolbenseitigen Zylinderräumen 11a,12a verbundenen anderen 2/2-Wege-Ventils 41,42 und einem der beiden kolbenseitigen Zylinderräume 11a und damit auch zwischen den beiden kolbenseitigen Zylinderräumen 11a,12a ein 2/2-Wege-Ventil als Wankstabilisierungsventil 63 angeordnet. Wie 1 ferner zeigt, ist der Ausgang des Hauptmoduls 0 über das Verbindungsleitungsrohr 10 mit zumindest einem weiteren, zweiten Subsystem 2 mit gleichem Volumenstrom wie das erste verbunden. Dieses weitere, zweite Subsystem 2 ist dabei beispielsweise als dem ersten Subsystem entsprechender Ventilblock z.B. für die Federung sowie Niveauregelung einer zweiten Achse ausgebildet.
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1 zeigt desweiteren, dass in dem Hauptmodul 0 dem Ausgang des Schaltventils 01 ein den Volumenstrom der Druckflüssigkeit festlegender Stromregler 02 nachgeordnet ist. Ausserdem weist das als Ventilblock ausgebildete Hauptmodul 0 einen zentralen Lastdruckabgriff LS auf, der an die zu dem Verbindungsleitungsrohr 10 führende Ausgangsleitung über ein zu dieser hin schliessendes Rückschlagventil 75 angeschlossen ist. Der Stromregler 02 in dem Hauptmodul 0 weist eine Druckwaage 79 mit zwei Steuerleitungen 74,78 auf, die an die beiden Seiten einer Messblende 70 angeschlossen sind.
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In dem Hauptmodul 0 ist, wie die zweite Ausführungsform gemäss 2 zeigt, bei der identsiche Bauteile mit identischen Bezugszeichen versehen sind, auch an dem Ausgang des Stromreglers 02 eine der Anzahl der angeschlossenen -drei- Subsysteme entsprechende Zahl Ausgangsleitungen zu den an die Subsysteme angeschlossenen Verbindungsleitungsrohren 10, 102, 103 vorgesehen, wobei in jeder Ausgangsleitung genau eine Messblende 70, 72, 73 angeordnet ist. Diese zweite Ausführungsform dient im Gegensatz zu der ersten dazu Subsysteme mit unterschiedlichem Volumenstrom anzuschliessen. Ferner ist zwischen deren Eingang und der Druckwaage 79 deren eine Steuerleitung 74 und an die Ausgangsleitung für das Subsystem mit dem kleinsten Volumenstrom hier: Subsystem 1 mit dem Verbindungsleitungsrohr 10 der zentrale Lastdruckabgriff LS über das zu dieser hin schliessende Rückschlagventil 75 angeschlossen. Diese Ausgangsleitung 10 ist zu jenem zweiten Verbindungsleitungsrohr 102 für das Subsystem 2 mit dem nächst grösseren Volumenstrom benachbart angeordnet und über ein zu ihr hin schliessendes zweites Rückschlagventil 76 verbunden; die zweite Ausgangsleitung 102 ist zu jenem dritten Verbindungsleitungsrohr 103 für das Subsystem 3 mit dem nächst grösseren Volumenstrom benachbart angeordnet und über ein zu ihr hin schliessendes drittes Rückschlagventil 77 verbunden. Die andere Steuerleitung 78 der Druckwaage 79 ist an den Bereich zwischen dem Rückschlagventil 75 des Lastdruckabgriffs LS und dem Verbindungsleitungsrohr 10 zu dem Subsystem 1 mit dem kleinsten Volumenstrom angeschlossenen.
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Die beiden Hydraulikzylinder 11, 12 sind als Koppelelemente zwischen zwei (nicht gezeigten) Fahrzeug-Baugruppen eingebaut, die sich federnd relativ zueinander bewegen sollen, z.B. zwischen die als Pendelachse ausgebildete Vorderachse und den Rahmen (Aufbau) eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs. Gleichzeitig tragen die Hydraulikzylinder die im Mittel auftretenden Kräfte, z.B. Gewichtskräfte des Aufbaus. Die Druckflüssigkeit überträgt die Kräfte und die Relativbewegungen auf die Hydrospeicher 21, 22, 23, deren Gasfüllungen als Gasfedern im System dienen.
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In der in 1 dargestellten Ausführung bilden die Hydrospeicher 21, 22 zusammen mit den kolbenseitigen Zylinderräumen 11a und 12a eine erste Feder, die im Wesentlichen die Last aufnimmt. Der Hydrospeicher 23 mit den kolbenstangenseitigen Zylinderraum, auch Ringraumseite 11b, 12b genannt, bildet eine zweite Feder, die eine zusätzliche vorspannende Kraft in Richtung der Last bzw. entgegen der Richtung der Kraft der ersten Feder aufbringt. Die Vorspannung wirkt hier wie eine Grundlast, die zur eigentlichen Last hinzuaddiert wird. Dadurch wird die relative Laständerung bei einer vorgegebenen statischen Laständerung geringer als beim nicht vorgespannten System, was besonders vorteilhaft bei großer Lastspreizung ist.
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Die 2/2-Wege-Ventile 41,42 dienen in Kombination mit dem Hauptmodul 0, den Drosselrückschlagventilen 51,52 und im Zusammenwirken mit einer (nicht dargestellten) Druckversorgung, dem Drucksensor 33, einem (nicht dargestellten) Niveausensor und einer (auch nicht dargestellten) elektronischen Steuerung der 2/2-Wege-Ventile 41,42 für die Anpassung des Vorspanndrucks auf der Ringraumseite (gemessen durch den Drucksensor 33) zur verbesserten Anpassung an die Lastsituation sowie der Niveauregulierung:
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Soll z.B. der Vorspanndruck erhöht werden, so betätigt die elektronische Steuerung das 3/2-Wege-Ventil 01 im Hauptmodul 0 und zugleich das eine 2/2-Wege-Ventil 41 von Subsystem 1, wodurch Druckflüssigkeit von der Druckversorgung p über das Ventil 01, den Stromregler 02, das eine 2/2-Wege-Ventil 41 und das Rückschlagventil des Drosselrückschlagventils 51 auf die Ringraumseiten 11b und 12b und in den Hydrospeicher 23 strömt, wodurch der Druck in diesem Zweig ansteigt. Der Stromregler 02 regelt dabei auf einen bestimmten Volumenstrom, wodurch dem Zweig innerhalb einer Zeitspanne eine definierte Menge an Druckflüssigkeit zugeführt wird.
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Zur Reduzierung des Vorspanndrucks schaltet die elektronische Steuerung lediglich das eine 2/2-Wege-Ventil 41. Über die Drossel des Drosselrückschlagventils 51, das eine 2/2-Wege-Ventil 41, die Blende des Stromreglers 02 und das Schaltventil 01 wird Druckflüssigkeit zu Tank abgelassen. Die Drossel des Drosselrückschlagventils 51, ggf. in Kombination mit den weiteren hydraulischen Widerständen zwischen den kolbenseitigen Zylinderräumen 11a,12a und dem Tank T (nicht dargestellt) dient dabei der Begrenzung des Volumenstroms, d.h. dem kontrollierten Ablassen von Druckflüssigkeit und begrenzt damit die Änderungsgeschwindigkeit des Vorspanndrucks.
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In ähnlicher Weise wird über das Schaltventil 01 und das andere 2/2-Wege-Ventil 42, den Stromregler 02 und das Drosselrückschlagventil 52 Druckflüssigkeit auf die kolbenseitigen Zylinderräume 11a,12a und in die Hydrospeicher 21,22 geführt oder aus diesem Zweig abgelassen. Im Zusammenwirken mit dem Niveausensor schaltet die elektronische Steuerung das Schaltventil 01 und das andere 2/2-Wege-Ventil 42 so, dass durch Zu- oder Abfuhr von Druckflüssigkeit ein gefilterter Wert („Mittelwert“) des Niveaus innerhalb festgelegter Grenzen bleibt bzw. das Niveau nach einer Laständerung (d.h. Ein-/Ausfedern) „nachgeregelt“ wird.
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In manchen Anwendungen und Situationen kann es hilfreich sein, die Verbindung zwischen den beiden Zylinderräumen der Zylinder 11,12, insbesondere zwischen den kolbenseitigen Zylinderräumen 11a,12a, durch Schalten des als 2/2-Wege-Ventil ausgeführten Wankstabilisierungsventil 63 zu unterbrechen: sind nämlich die Hydraulikzylinder z.B. der linke und rechte Hydraulikzylinder einer Einzelradaufhängung, so bauen sich bei unterschiedlichen Einfederwegen in den Zylindern unterschiedliche Drücke auf. Damit entstehen unterschiedliche Kräfte und damit ein Moment. So lässt sich z.B. im Falle einer schnellen Kurvenfahrt dieser Effekt nutzen: Das kurvenäußere Rad federt stärker ein und es entsteht ein rückstellendes Moment um die Längsachse des Fahrzeugs, das der Wankbewegung entgegenwirkt.
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In der weiteren Ausführung nach sind die Funktionselemente (außer dem Wankstabilisierungsventil 63), die den gesonderten Ventilblock 1 nach enthält, in zwei getrennten Einheiten mit je einem der Hydraulikzylinder 11 und 12 zusammengefasst.
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Die 2/2-Wege-Ventile zwischen den kolbenseitigen Zylinderräumen der Zylinder und den kolbenseitigen Hydrospeichern wirken als Dämpfungsventile. In Kombination mit einer geeigneten elektronischen Steuerung und Sensorik kann mit Hilfe dieser 2/2-Wege-Ventile sehr kurzzeitig auf den Schwingungszustand des Systems im Sinne einer semiaktiven Dämpfung reagiert werden.
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In den 4 und 5 ist je ein mögliches Subsystem zum Anschluss einer hydropneumatischen Federung in Kreuzschaltung (als MÖglichkeit zur Wankstabilisierung) gezeigt. Dieses ist mit zwei Ausgangsanschlüssen 80,81 zu den zwei doppeltwirkenden Hydraulikzylinder, an deren Kolbenraum 11a,12a je ein Hydrospeicher 21,22 mit einer Gasfüllung angeschlossen, wobei der eine Ausgangsanschluss 80 mit dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum 11b des einen Hydraulikzylinders 11 sowie dem kolbenseitigen Zylinderraum 12a des anderen Hydraulikzylinders 12 und der andere Ausgangsanschluss 81 mit dem kolbenseitigen Zylinderraum 11a des einen Hydraulikzylinders 11 sowie dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum 12b des anderen Hydraulikzylinders 12 in sogenannter Kreuzschaltung verbunden sind.
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Dabei ist zwischen den Ausgangsanschlüssen 80,81 dieses Subsystems und dem einzigen Verbindungsanschluss 10b eine in ihrem Ruhezustand den kolbenstangenseitigen Zylinderraum 11b des einen Hydraulikzylinders 11 sowie dem kolbenseitigen Zylinderraum 12a des anderen Hydraulikzylinders 12 einerseits und den kolbenseitigen Zylinderraum 11a des einen Hydraulikzylinders 11 sowie dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum 12b des anderen Hydraulikzylinders 12 andererseits (Kreuzschaltung) voneinander trennende und in ihrem Betriebszustand, der zur Niveauregulierung oder Lastanpassung aktiviert wird, alle Zylinderräume der beiden Hydraulikzylinder 11,12 und den Verbindungsanschluss 10b miteinander verbindende hydraulische Ventilanordnung 430 (4) oder 431 ( 5) angeordnet.
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Bei der ersten Ausführungsform für ein Subsystem gemäss 4 ist das Schaltventil 430 als elektromagnetisch betätigtes 3/2-Wege-Ventil ausgebildet, dessen einer Eingang im eingeschalteten Zustand mit dem Verbindungsleitungsrohr 10 und im ausgeschalteten Ruhezustand geschlossen ist. Der eine Ausgang ist im eingeschaltetetn Zustand mit zwei zueinander parallel geschalteten, hydraulisch über eine Steuerleitung 44 entsperrbaren, zu den Ausgangsanschlüssen 80,81 führenden sowie zu diesen hin schliessenden Rückschlagventilen 45 und der andere Ausgang mit der Steuerleitung 44 verbunden; im ausgeschalteten Zustand sind die beiden Rückschlagventile 45 eingangsseitig nur miteinander und nicht mit dem Verbindungsleitungsrohr 10 verbunden. Die Steuerleitung ist über eine Blende mit dem Tank T verbunden.
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Bei der zweiten Ausführungsform für eine Niveauregelung gemäss 5 ist das Schaltventil 431 als hydraulisch entgegen der Kraft einer Feder gesteuertes 3/2-Wege-Ventil ausgebildet, dessen einer Eingang über das 2/2-Wege-Ventil 41 mit dem Verbindungsleitungsrohr 10 und dessen beide Ausgänge im eingeschalteten Zustand mit den Ausgangsanschlüssen 80,81 und im Ruhezustand über ein Wechselventil 432 miteinander verbunden sind. Beide Ausführungsformen (4 und 5) für die Niveauregelung bewirken über das Schaltventil 430 oder 431, dass entweder alle Zylinderräume miteinander verbunden oder aber paarweise in der Kreuzschaltung voneinander getrennt sind.
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Das 3/2-Wege-Ventil und das/die weiteren Schaltventile in dem/den Subsystem(en) werden durch eine elektronische Steuerung angesteuert. Die Steuerung hat dabei zur Aufgabe, die verschiedenen Anforderungen (Druckflüssigkeit zu- oder abführen) so zu koordinieren, dass keine sich widersprechenden Anforderung gleichzeitig auftreten (z.B. gleichzeitige Zufuhr von Druckflüssigkeit zu Subsystem 1 und Abfuhr von Druckflüssigkeit aus Subsystem 2).
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Diese Aufgabe kann auf unterschiedliche Weise erfüllt werden:
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In einer einfachen Ausführung ist jeder Funktion jedes Subsystems ein bestimmter Zeitabschnitt (festes Zeitfenster) zugeordnet, wobei diese Zeitabschnitte aufeinander folgen und während eines Abschnitts nur die eine ihm zugeordnete Subsystem-Funktion zulässig ist.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass, während eine Subsystem-Funktion aktiv ist, die Steuerung alle anderen Anforderungen blockiert. Nach Abschluss der einen Subsystem-Funktion wird die Steuerung wieder in einen Zustand versetzt, der eine nächste Subsystem-Funktion zulässt.
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Bei manchen Anwendungen ist es sinnvoll, dass bestimmte Subsystem-Funktionen bevorzugt ausgeführt werden. In einer ersten möglichen Strategie werden gleichzeitig auftretende Anforderungen durch die Steuerung nicht in der Reihenfolge ihres Auftretens, sondern in der Reihenfolge entsprechend einer Prioritätenliste durch die Steuerung umgesetzt, wobei eine einmal begonnene Funktion zunächst abgeschlossen wird, bis eine nächste Anforderung bearbeitet wird. Eine andere Strategie besteht darin, dass eine Anforderung mit höherer Priorität als die gerade aktive Subsystem-Funktion diese unterbrechen kann und die Steuerung zunächst die Subsystem-Funktion höherer Priorität ausführt und erst nach deren Abschluss die unterbrochene Funktion fortsetzt.
