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Die Erfindung betrifft eine Regelungsanordnung für aktive Stabilisatorsysteme mit den Merkmalen des Obergriffes des Anspruchs 1.
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Stabilisatoren haben im Fahrzeug die Aufgabe, eine Wankstabilisierung beispielsweise bei Kurvenfahrten herbeizuführen.
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Durch einen Stabilisator sind die beiden Räder eine Achse nicht mehr unabhängig voneinander bewegbar.
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Neben passiven Stabilisatoren sind auch semiaktive und aktive Stabilisatorsysteme bekannt durch die die Fahrzeugbewegungen beeinflusst werden sollen. Semiaktive und aktive Stabilisatorkonzepte stehen besonders im Fokus hinsichtlich einer Verbesserung des Fahrkomforts.
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Die
EP 1 886 850 B1 wird eine Anordnung zur Fahrwerksstabilisierung offenbart, die eine semiaktive Wankstabilisierungsanordnung darstellt. Hier ist ein Stabilisator mit einem Aktuator gekoppelt, wobei der Aktuator mit Innendruck beaufschlagbare elastisch verformbare Hohlkörper besitzt. Diese Hohlkörper sind in dem Moment übertragend an einem Außenprofilteil und an einem Innenprofilteil gestützt. Durch die Beaufschlagung der Hohlkörper mit einem Innendruck wird eine bestimmte vorgesehene Torsionssteifigkeit des Gesamtsystems eingestellt, welche je nach Fahrsituation variiert werden kann.
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Ein aktives Stabilisatorsystem wird in der
DE 199 30 444 C2 gezeigt. Der dort dargestellte Stabilisator besteht aus zwei Stabilisatorteilen, die mit einem Aktuator gekoppelt sind. Der Aktuator steuert dabei das Wanken des Fahrzeugs dadurch, dass die beiden Stabilisatorteile gegeneinander verdreht werden.
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Die
EP 1 765 618 beschreibt ein als Schwenkmotor ausgeführten hydraulischen Aktuator. Nachteilig an dem dort vorgestellten System ist, dass der Schwenkmotor eine Leckage aufweist, so dass die Hydraulikeinheit Druck im Schwenkmotor aufbaut der bei einer Verdrehung des Stabilisators stets in Betrieb sein muss, um die Leckage zu kompensieren.
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Die
DE 10 2010 020 132 A1 beschreibt ein Antriebssystem mit zumindest einem hydraulischen Aktuator, der mittels zumindest einer Druckmittelpumpe mit einem Druckmittel versorgt ist. Dieses Antriebssystems ist nutzbar für verschiedenste Anwendungen im Fahrzeugbereich, unter anderem für Stabilisatoren. Jedoch führen auch hier evtl. Leckagen dazu, dass die eingesetzte Pumpe dauerhaft das System mit Druck beaufschlagen muss.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Regelungsanordnung für aktive Stabilisatorsysteme aufzuzeigen, die konstruktiv einfach aufgebaut ist und den gesamten Wirkungsgrad des Wankstabilisierungssystem optimiert.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Regelungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Weitere besondere Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung betrifft eine Regelungsanordnung für aktive Stabilisatorsysteme, die einen hydraulischen Aktuator mit zumindest zwei paarweise einander zugeordneten Kammern aufweist. Die Anordnung weist zudem eine Pumpeinrichtung auf, mit der die zumindest zwei paarweise einander zugeordneten Kammern wechselweise mit einem Druckfluid beaufschlagt werden. Außerdem sind in den Fluidleitungen, die zwischen der Pumpeinrichtung und dem Aktuator verlaufen, Sperrventile vorgesehen.
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Erfindungsgemäß besitzt diese Regelungsanordnung einen hydraulischen Aktuator. Dieser ist mit dem Wankstabilisierungssystem derart verbunden, dass in den eigentlichen Stabilisator ein Drehmoment eingebracht werden kann, insbesondere erzeugt der hydraulische Aktuator selbst dieses Drehmoment im Stabilisator.
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Eine Pumpeinrichtung pumpt ein Druckfluid durch Fluidleitungen in Kammern, die Bestandteile des hydraulischen Aktuators sind. Durch diese Druckbeaufschlagung wird eine Bewegung im Aktuator erzeugt. Dies kann beispielsweise derart geschehen, dass sich die mit Druck beaufschlagte Kammer an einem mit einem Stabilisatorteil verbundenen Flügelrad abstützt und über dieses Flügelrad ein Drehmoment auf die damit verbundene Stabilisatorhälfte bringt. Dadurch wird diese Stabilisatorhälfte relativ zur anderen Stabilisatorhälfte verdreht und somit ein Drehmoment in dem Gesamtstabilisator eingebracht.
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Um diese Drehung auch in die andere Richtung durchführen zu können ist dieser Kammer eine zweite Kammer zugeordnet, die sich an der anderen Seite des Flügelrads abstützt, so dass bei einer Druckbeaufschlagung diese Kammer das Flügelrad in die entgegensetzte Richtung gedreht wird.
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Es sind also immer mindestens zwei solche mit Druck beaufschlagbare Kammern zum Betrieb des Aktuators notwendig Sie haben jeweils den Zweck, entgegen gesetzte Drehbewegungen bzw. Drehmomente im Stabilisatorsystem zu erzeugen. Jeweils zwei Kammern wirken dann immer zusammen. Dies ist im Rahmen der Erfindung insbesondere unter der Bezeichnung „paarweise einander zugeordnet” zu verstehen.
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Da das Drehmoment, das in das Stabilisatorsystem eingebracht wird, je nach Fahrsituation in die eine oder in die andere Richtung weisen soll, werden die Kammern des hydraulischen Aktuators wechselweise mit dem Druckfluid beaufschlagt.
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Darunter ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass immer nur eine der zumindest zwei paarweise einander zugeordneten Kammern mit Druck beaufschlagt ist.
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Es ist entgegen nicht damit gemeint, dass zwingend eine abwechselnde Druckbeaufschlagung der zumindest zwei paarweise einander zugeordneten Kammern erfolgen muss. Befindet sich der Stabilisator in einer Neutralposition, beispielsweise bei Geradeausfahrt, kann auch keine der einander zugeordneten Kammern mit Druck beaufschlagt sein.
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Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen hydraulischen Aktuators könnte so aussehen, dass der Aktuator aus einem Innenprofil besteht, dass einen rohrförmigen Mittelteil aufweist, von dem mehrere Wände oder auch Flügel radial nach außen abstehen. Diese Ausgestaltung gibt einen sternförmigen Querschnitt des Innenprofils. Außerdem besteht ein solcher hydraulischer Aktuator aus einem Außenprofil von dessen Wand mehrere radial nach innen ragende Stege ausgebildet sind. Diese nach innen ragenden Stege werden zwischen den nach außen ragenden Flügeln des Innenprofils platziert. Zwischen den Stegen und den Flügeln werden dann mit Druck zu beaufschlagenden Kammern positioniert, wobei die beiden paarweise einander zugeordneten Kammern auf den beiden Seiten eines Steges des Außenprofils platziert sind.
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Bevorzugt sind die Kammern des hydraulischen Aktuators als Hohlkörper aus einem elastischen Material ausgeführt. Beispielsweise können die Hohlkörper als Bälge konfiguriert sein. Die Kammern können dabei beispielsweise ballonförmig oder aber auch schlauchförmig ausgestaltet sein. Vorteilhafter Weise können hier die rückstellenden Kräfte des elastischen Materials genutzt werden, um eine neutrale Position des Stabilisatorsystems wieder herzustellen.
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In einer bestimmten Fahrsituation soll ein entsprechend vorgesehenes Torsionsmoment in das Stabilisatorsystem eingebracht und über einen gewissen Zeitraum gehalten werden. Dazu wird das Druckfluid durch die Pumpeinrichtung über die Fluidleitungen in die jeweils zuständige Kammer bzw. die zuständigen Kammern des hydraulischen Aktuators gepumpt. Es wird ein Torsionsmoment erzeugt, dass abhängig ist vom aufgebrachten Druck. Sobald der vorgesehene Druck in der Kammer erreicht ist, werden Sperrventile geschlossen, die in den Fluidleitungen zwischen der Pumpeinrichtung und dem hydraulischen Aktuator vorgesehen sind. Dadurch wird erreicht, dass der in den Kammern vorherrschende Druck konstant bleibt und somit das vorherrschende Torsionsmoment im Stabilisatorsystem bestehen bleibt.
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Demzufolge muss die Pumpeinrichtung während der Haltezeit des Drucks in den Kammern des hydraulischen Aktuators nicht betrieben werden. Dies schafft enorme Vorteile hinsichtlich des Gesamtenergieverbrauchs des Stabilisatorsystems. Ohne die Sperrventile müsste die Pumpeinrichtung zur Aufrechterhaltung des Drucks in den Kammern kontinuierlich weiterarbeiten, um einerseits dem Rückfluss des Druckfluids aus den Kammern entgegen zu wirken und gleichzeitig innere Leckagen des Pumpsystems zu kompensieren.
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Durch den Einsatz der Sperrventile wird somit die hydraulische Leistung der Pumpe unmittelbar in mechanische Leistung des hydraulischen Aktuators umgesetzt. Durch die hydraulische Leistung der Pumpe wird der Druck in den Kammern aufgebaut und bleibt durch das Schließen der Sperrventile danach konstant. Die Pumpeinrichtung arbeitet ausschließlich beim Aufbau des Drehmoments. Es muss keine weitere Arbeit der Pumpeinrichtung zur Aufrechterhaltung der Verdrehung des Stabilisators aufgewandt werden. Dies hat zur Folge, dass die Energieeffizienz ein Maximum erreicht.
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Als Pumpeinrichtung können unterschiedliche Pumpsysteme vorgesehen sein. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Pumpeinrichtung um eine monodirektionale Pumpe.
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Eine weitere besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Pumpeinrichtung eine bidirektionale Hydraulikpumpe ist.
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In einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Pumpeinrichtung um eine Kolbenpumpe.
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Die einzelnen Ausgestaltungen der Pumpeinrichtung können je nach zur Verfügung stehendem Bauraum und Betriebsanforderungen gewählt werden. So handelt es sich beim Einsatz einer bidirektionalen Pumpe um ein in sich geschlossenes System. Ein solches ist in Bezug auf Temperaturschwankungen empfindlicher als ein offenes System, da die wärmebedingte Ausdehnung des Druckfluids beachtet werden muss. Bei offenen, monodirektionalen Pumpsystemen ist durch gegebenenfalls zusätzlich notwendige Fluidreservoirs ein größerer Platzbedarf vorhanden.
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Für den Fall, dass es sich bei der Pumpeinrichtung um eine mono- oder bidirektionale Hydraulikpumpe handelt, sieht eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die zumindest zwei paarweise einander zugeordneten Kammern des hydraulischen Akutators mit einem Bypassventil verbunden sind.
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Dieses Bypassventil kann in einem eigenen Fluidkreislauf zwischen den paarweise einander zugeordneten Kammern vorgesehen sein. In diesem Fall ist das Bypassventil nur mittelbar mit dem Pumpkreislauf verbunden. Dabei kann jedem Kammerpaar ein eigenes Bypassventil zugeordnet sein, es kann aber auch ein Ventil für alle Kammern vorgesehen sein.
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Das Bypassventil kann aber auch zwischen den Fluidleitungen zwischen der Pumpeinrichtung und den Sperrventilen oder aber auch zwischen den Fluidleitungen zwischen Sperrventilen und dem Aktuator angeordnet sein und an diesen Stellen eine Bypassverbindung zwischen den paarweise einander zugeordneten Kammern herstellen.
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Durch den Einsatz eines solchen Bypassventils wird erreicht, dass zwischen den jeweils paarweise einander zugeordneten Kammern äußerst schnell ein Druckausgleich hergestellt werden kann.
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Soll das Stabilisatorsystem aus einer aktiven in eine Neutralposition gebracht werden, etwa wenn das Fahrzeug von der Kurvenfahrt in die Geradeausfahrt wechselt, so muss in den beteiligten Kammern ein möglichst zügiger Druckabbau erreicht werden.
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Eine Möglichkeit besteht darin, beim Einsatz einer bidirektionalen Pumpe das Druckfluid aus den mit Druck beaufschlagten Kammern abzupumpen, bis die paarweise einander zugeordneten Kammern wieder identischen Innendruck aufweisen. Dies hat aber den Nachteil, dass dann wieder die Pumpeinrichtung zum Einsatz kommt und eine entsprechende Pumpleistung aufgebracht werden muss.
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Beim Einsatz einer monodirektionalen Pumpe müsste die aktuell nicht mit druckbeaufschlagte Kammer des jeweiligen Kammernpaares mit Fluid gefüllt werden, um durch Aufbau eines Gegendruckes die mit Druck beaufschlagte Kammer wieder zu leeren.
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Nachteilig ist hier wieder das Aufbringen von zusätzlicher Pumpleistung und eine zusätzlich notwendige entsprechende Ventilverschaltung.
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Durch den Einsatz des Bypassventils werden die beiden einander zugeordneten Kammern des hydraulischen Aktuators kurz geschlossen und der in einer Kammer aufgebaute hydraulische Druck auf beide Kammern verteilt. Der Aktuator wird somit nahezu instantan in eine Neutralstellung gebracht, wobei keinerlei zusätzliche Pumpleistung erforderlich ist und gleichzeitig sehr schnelle Ansprechzeiten erreicht werden.
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Der Einsatz eines Bypassventils verbessert demnach zusätzlich die Gesamtenergieeffizienz des Stabilisatorsystems.
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Für das Bypassventil kann auch ein geregeltes Ventil zum Einsatz kommen, falls der Druckausgleich nicht unkontrolliert ausgeführt werden soll.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein mit der Pumpeinrichtung und/oder den Kammern des hydraulischen Aktuators gekoppelter Druckspeicher vorgesehen ist.
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Bei einem solchen Druckspeicher kann es sich beispielsweise um eine Elastomerblase handeln oder um einen Kolbenspeicher. Ein erfindungsgemäßer Druckspeicher soll bewirken, dass das Anlaufverhalten der Pumpeinrichtung verbessert wird. In einer Fahrsituation in der das Einbringen eines Torsionsmoments in das Stabilisatorsystem notwendig wird, wird gleichzeitig mit dem Anlaufen der Pumpeinrichtung der Druckspeicher geöffnet. Das dort gespeicherte Druckfluid wird in dem Leitungskreislauf gedrückt, so dass im vorgesehen Fluidleitungsabschnitt bereits ein gewisser Vordruck herrscht, der nicht durch die Pumpeinrichtung aufgebaut werden muss.
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Bei dem Druckspeicher kann es sich um einen Blasenspeicher handeln, der aus Elastomer besteht und der mit einem Druckfluid gefüllt wird. Der Speicher ist mit einem Sperrventil vom System abgekoppelt, wobei beim Einsatz des Speichers das Ventil einfach geöffnet werden kann. Durch die Rückstellkräfte der gedehnten Elastomerblase entleert sich diese automatisch und gibt das gespeicherte Drucklfluid in den Leitungskreislauf ab.
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Alternativ kann ein Kolbenspeicher verbaut werden, der ebenfalls mit einem elastischen System, etwa einem Federsystem, versehen werden kann, so dass der gespeicherte Druck ebenfalls bei Öffnung eines Sperrventils automatisch in den Druckkreislauf eingebracht wird.
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Es ist jedoch auch im Rahmen der Erfindung möglich, den die Entleerung der jeweiligen Druckspeicher aktiv auszugestalten, so dass keine elastischen Komponenten vorzusehen sind. Dies kann durch elektrische oder hydraulische oder andere Motoren geschehen.
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Der Vorteil beim Einsatz eines oder mehrere Druckspeicher liegt insbesondere darin, dass das Anlaufverhalten per Pumpe und somit das Ansprechverhalten des Gesamtsystems deutlich beschleunigt wird.
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Bei einer passiven Ausgestaltung des Druckspeichers ist zudem im Augenblick der Druckbeaufschlagung kein zusätzlicher Energieaufwand durch einen Motor oder ähnliches notwendig.
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Beim Einsatz einer monodirektionalen Pumpe ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein Fluidresevoir mit dem Fluidkreislauf verbunden ist. Dieses Fluidreservoir hat die Aufgabe, die für die Druckbeaufschlagung der Kammern des hydraulischen Aktuators notwendige Druckfluid zur Verfügung zu stellen bzw. das nach Beendigung der Druckbeaufschlagung zurückfließende Druckfluid wieder aufzunehmen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass beim Einsatz einer bidirektionalen Pumpe ein sogenanntes 4/3-Wegeventil vorgesehen ist. Dabei handelt es sich um ein Ventil das vier Anschlüsse besitzt, von denen zwei zu den Anschlüssen der bidirektionalen Pumpe hinführen, während die beiden anderen mit dem Aktuator verbunden sind. Dabei sind drei verschiedene Schaltungsmöglichkeiten vorgesehen. Eine Möglichkeit ist eine Sperrschaltung, die zur Folge hat, dass der Fluss Pumpeinrichtung und Aktuator unterbrochen wird. Demzufolge könnte ein entsprechendes 4/3-Wegeventil auch grundsätzlich anstelle von separaten einzelnen Sperrventilen in den Fluidleitungen vorgesehen sein.
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Die anderen beiden Erstellungen eines entsprechenden Ventils ermöglichen es, eine jeweils entgegen gesetzte Pumprichtung im Druckreislauf einzustellen.
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Außerdem kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass im Falle des Einsetzens einer bidirektionalen Pumpe ein 4/2-Wegeventil vorgesehen ist. Auch hier sind zwei Anschlüsse des Ventils mit der Pumpeinrichtung verbunden, wo hingegen die beiden anderen Anschlüsse mit jeweils einer der paarweise einander zugeordneten Kammer des hydraulischen Aktuators verbunden sind. Eine Einstellung sieht vor, dass die Fluidleitungen unterbrochen sind (Sperreinstellung), wo hingegen der zweite Weg Aktuator und Pumpeinrichtung miteinander verbindet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren und der dazugehörigen Beschreibung. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert:
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Es zeigen die 1 bis 6 mehrere Ausführungsformen dieser Erfindung.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird in 1 gezeigt. Hier ist ein hydraulischer Aktuator 1 über ein Fluidleitungssystem mit einer bidirektionalen Pumpe 2 verbunden. Die genaue Ausgestaltung des Aktuators wird hier nicht näher dargestellt.
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Der Aktuator besitzt zumindest zwei paarweise einander zugeordneten Kammern, die mit jeweils einer Fluidleitung 3, 4 mit der bidirektionalen Pumpe verbunden ist.
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Zur Beaufschlagung einer ersten Kammer wird das Druckfluid in einer ersten Pumprichtung 5 über eine erste Fluidleitung 3 zum Aktuator 1 gepumpt. Dabei wird eine erste Kammer mit Druck beaufschlagt Sobald der Arbeitsdruck erreicht ist, wird ein Sperrventil 6, das in der Fluidleitung 3 zwischen der bidirektionalen Pumpe 2 und dem Aktuator 1 angeordnet ist, gesperrt.
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Sodann wird die Pumpe 2 abgestellt. Der Innendruck in den Kammern des hydraulischen Aktuators 1 bleibt nun konstant.
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Gleichzeitig mit dem Pumpvorgang in Richtung der ersten Kammer des Aktuators 1 wird Druckfluid aus der der ersten Kammer zugeordneten Kammer des hydraulischen Aktuators abgepumpt und auch das Sperrventil 9, das in der Fluidleitung 4 zwischen Aktuator 1 und Pumpe 2 angebracht ist, wird bei Erreichen des Arbeitsdrucks in der ersten Kammer geschlossen.
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Dieser Prozess verläuft in entgegen gesetzter Richtung analog ab, wenn das Stabilisatorsystem in die entgegen gesetzte Richtung verdreht werden soll. Hier wird das Druckfluid nicht in Pumprichtung 5 sondern in Pumprichtung 8 gepumpt.
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Nach dem Absperren der Ventile 9 bzw. 6 wird die Pumpe 2 abgeschaltet. Die vom Aktuator 1 eingestellte Verdrehung des Stabilisatorsystems bleibt jedoch erhalten, da die Druckbeaufschlagung der paarweise einander zugeordneten Kammern des hydraulischen Aktuators 1 bestehen bleibt. Dadurch ist es nicht notwendig zusätzliche Leistung in das System einzubringen. Um die Verdrehung des Stabilisatorsystems wieder rückgängig zu machen, werden die Sperrventile 6, 9 und gleichzeitig ein Bypassventil 7 geöffnet. Dadurch werden die paarweise einander zugeordneten Kammern des hydraulischen Aktuators 1 kurzgeschlossen und es findet ein Druckausgleich statt, wobei die bidirektionale Pumpe 2 nach wie vor außer Betrieb bleibt. Es wird hier also wiederum keine zusätzliche Leistung in das System eingebracht. Zusätzlich wird eine zeitaufwendige Umkehr der Pumprichtung vermieden. Eine Umkehr der Pumprichtung wäre mit einem Herunterfahren der Pumpe 2 verbunden, gefolgt von einem anschließenden Hochfahren der Pumpe 2 in die andere Pumprichtung. Dieser Vorgang ist zum einen zeitaufwendig und zum anderen mit zusätzlichem Leistungsaufwand verbunden. Dadurch dass der Druckausgleich der paarweise einander zugeordneten Kammern lediglich die Ventile 6, 7, 9 geöffnet werden müssen, ergibt sich ein äußerst schnelles und energieeffizientes Ansprechverhalten.
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Es ist hier auch denkbar, das Bypassventil 7 nicht wie dargestellt zwischen den Sperrventilen 6, 9 und der bidirektionalen Pumpe 2 zu positionieren, sondern zwischen Sperrventilen 6, 9 und dem Aktuator 1. Auf diese Weise müsste sogar zum Herstellen des Druckausgleichs nur noch das Bypassventil 7 angesprochen werden.
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Eine solche Regelungsanordnung kann aufgrund der geringen Anzahl der Komponenten äußerst einfach aufgebaut werden. Zudem ist der Platzbedarf äußerst gering, so dass eine entsprechende Anordnung für fast jeden zur Verfügung stehenden Bauraum geeignet ist. Auch eine Anpassung an den zur Verfügung stehenden Bauraum ist sehr einfach möglich.
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Zudem ist die Steuerung und Regelung des Stabilisatorsystems äußerst einfach. Für die Pumpeinrichtung selbst ist keine komplexe Steuerungstechnik notwendig, bei der das Pumpverhalten ständig kontrolliert und an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden muss. Die Pumpe kann wie oben beschrieben sogar zeitweilig außer Betrieb bleiben. Durch den Einsatz der Sperrventile 6, 9 und das Bypassventil 7 wird die Ansteuerung der Regelungsanordnung stark vereinfacht.
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In 2 sind die Sperrventile 6, 9 durch ein 4/2-Wegeventil 10 ersetzt. Dieses Ventil besitzt insgesamt vier Anschlüsse 10a, 10b, 10c, 10d, wobei die Anschlüsse 10a, 10b mit der bidirektionalen Pumpe 2 verbunden sind, wohin gegen die Anschlüsse 10c, 10d über die Fluidleitungen 3, 4 mit dem Aktuator 1 bzw. dessen paarweise einander zugeordneten Kammern verbunden sind. Das 4/2-Wegeventil besitzt zwei Steuerungseinstellungen 11a, 11b.
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In Steuerungseinstellung 11a sind die Fluidleitungen 3,4 unterbrochen. Das 4/2-Wegeventil 10 wirkt dann wie die Sperrventile 6, 9 in der Ausführungsform aus 1. In der Steuerungseinstellung 11b hingegen, ist die bidirektionale Pumpe 2 mit dem Aktuator 1 über die Fluidleitungen 3, 4 verbunden und es liegt ein geschlossener Fluidkreislauf vor.
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Der Betrieb einer solchen Regelungsanordnung ist analog zu der Anordnung in 1 vorgesehen. Eine erste Kammer des hydraulischen Aktuators 1 wird in Pumprichtung 5 durch die bidirektionale Pumpe 2 mit einem Druckfluid beaufschlagt. Das Druckfluid wird durch das 4/2-Wegeventil in Stellung 11b über die Fluidleitung 4 in die Kammer geleitet. Dadurch wird ein Torsionsmoment in die Stabilisatoranordnung eingebracht. Sobald der vorgesehene Arbeitsdruck in der Kammer des hydraulischen Aktuators 1 erreicht ist, wird das 4/2-Wegeventil 10 in die Steuerungseinstellung 11a gebracht und die Fluidleitungen 3, 4 werden von der bidirektionalen Pumpe 2 abgekoppelt. Die bidirektionale Pumpe 2 wird dann abgestellt. Das Bypassventil 7 befindet sich währenddessen in einer geschlossenen Stellung.
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Sobald die Verdrehung des Stabilisatorsystems wieder aufgehoben werden soll, wird das Bypassventil 7 geöffnet und es findet wie auch vorher schon beschrieben ein Druckausgleich zwischen den jeweils zwei paarweise einander zugeordneten Kammern statt. Um das Stabilisatorsystem erneut zu verdrehen, wird das 4/2-Wegeventil 10 wieder in die Steuerungseinstellung 11b gebracht, wodurch die bidirektionale Pumpe 2 und der Aktuator 1 wieder miteinander verbunden sind.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigt 3. Hier ist eine Variante mit einer monodirektionalen Pumpe 12 beschrieben. Dieser zugeordnet ist ein Flüssigkeitsreservoir 13. Zwischen Aktuator 1 und monodirektionaler Pumpe 12 ist ein 4/3-Wegeventil angeordnet. Dieses 4/3-Wegeventil besitzt vier Anschlüsse 14a, 14b, 14c, 14d. Der Anschluss 14a ist mit der monodirektionalen Pumpe 12 verbunden, wo hingegen der Anschluss 14b zum Flüssigkeitsreservoir 13 führt. Die Anschlüsse 14c, 14d sind mit den jeweils paarweise einander zugeordneten Kammern des hydraulischen Aktuators 1 verbunden.
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Das 4/3-Wegeventil besitzt drei Steuerungseinstellungen 15a, 15b, 15c. Steuerungseinstellung 15a stellt wieder eine Sperreinstellung dar, in der die monodirektionale Pumpe 12 mit dem Aktuator 1 nicht mehr verbunden ist.
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Da durch die monodirektionale Pumpe 12 naturgemäß nur eine Pumperichtung möglich ist, muss die wechselweise Beaufschlagung der paarweise einander zugeordneten Kammern des hydraulischen Aktuators 1 durch das 4/3-Wegeventil sicher gestellt werden. In der Steuerungseinstellung 15b wird das Fluid über die monodirektionale Pumpe 12 aus dem Flüssigkeitsreservoir 13 über die Fluidleitung 4 in die eine der jeweils paarweise einander zugeordneten Kammern gepumpt. In dieser Stellung sind die Anschlüsse 14a und 14b miteinander verbunden.
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In der Steuerungseinstellung 15b sind außerdem die Anschlüsse 14c und 14b miteinander verbunden, um den Rückfluss der in der komplementären Kammer befindlichen Flüssigkeit über die Fluidleitung 3 in das Flüssigkeitsreservoir 13 zu gewährleisten.
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Werden die einander paarweise zugeordneten Kammern umgekehrter mit Flüssigkeit beaufschlagt, so wird die Steuerungseinstellung 15c gewählt, wobei hier die Anschlüsse 14a und 14c, sowie 14d und 14b miteinander verbunden sind.
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Sobald jeweils der Arbeitsdruck erreicht ist, wird die Steuerungseinstellung 15a gewählt und der Aktuator 1 von der monodirektionalen Pumpe 12 abgekoppelt, wobei wiederum das Bypassventil 7 geschlossen bleibt.
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Um einen schnellen Druckausgleich zwischen den einander zugeordneten Kammern zu erreichen, wird wieder wie auch schon in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben das Bypassventil 7 geöffnet.
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4 zeigt dieselbe Regelungsanordung wie in 3 ergänzt um einen Druckspeicher 16. Der Betrieb ist hier identisch zu der vorstehend beschriebenen Regelungsanordnung. Der Druckspeicher unterstützt jedoch den Anlauf der monodirektionalen Pumpe 12 dahingehend, dass er bereits einen Vordruck in das Fluidsystem einbringt. Bei dem Druckspeicher 16 handelt es sich beispielsweise um eine Elastomerblase oder um einen Kolbenspeicher. Der Druckspeicher 16 ist mit Druckfluid gefüllt und steht unter einer mechanischen Spannung. Diese kann durch die elastischen Rückstellkräfte der Elastomerblase oder auch durch Federkräfte bei einem Kolbenspeicher bereit gestellt werden.
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Sobald die Fahrsituation es erfordert, dass das Stabilisatorsystem mit einem Drehmoment beaufschlagt werden soll, wird die monodirektionale Pumpe 12 in Betrieb genommen und jeweils eine der beiden paarweise einander zugeordneten Kammern mit Druck beaufschlagt. Gleichzeitig wird beispielsweise über ein Ventil der Druckspeicher 16 an das gesamte System angekoppelt. Der unter Vorspannung stehende Druckspeicher 16 entleert sich in das Leitungssystem der Regelungsanordnung und sorgt für einen Vordruck, in der mit Druck zu beaufschlagenden Kammer des hydraulischen Aktuators 1 und den Fluidleitungen 3, 4. Der Druckspeicher 16 unterstützt somit die Arbeit der monodirektionalen Pumpe 12. Dadurch wird die Anlaufphase der monodirektionalen Pumpe 12, in der Druck in den Kammern noch nicht so effektiv aufgebaut werden kann, unterstützt und es verbessert sich dadurch sehr stark das Ansprechverhalten des Gesamtsystems.
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Um die Druckspeicher 16 wieder zu befüllen, ist vorgesehen, dass nach dem Schließen der sperrenden Ventile 6, 9, 10, 14 die Pumpeinrichtung 2, 12 weiter betrieben wird, um das Druckfluid wieder in die Druckspeicher 16 zu pumpen.
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Alternativ kann zu diesem Zweck auch nach dem Druckausgleich zwischen den Kammern des Aktuators 1 nochmals die Pumpeeinrichtung 2, 12 kurzzeitig in Betrieb genommen werden.
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Es ist auch möglich, die Regelungsanordnung mit einer bidirektionalen Pumpe 2, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, mit Druckspeichern 16 auszustatten. Diese Ausgestaltung ist in 5 dargestellt. Das Arbeitsprinzip ist identisch mit der Regelungsanordnung in 2. Zusätzlich wird die bidirektionale Pumpe 2 in 5, durch zwei Druckspeicher 16 unterstützt. Dabei ist jeweils ein Druckspeicher für jede Pumprichtung 5, 8 vorgesehen.
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Eine weitere alternative Ausgestaltung der Erfindung ist in 6 gezeigt. Hier wird der Aktuator 1 über die Fluidleitungen 3, 4 mit einer Kolbenpumpe 17 verbunden.
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Hier ist ein Motor 18 vorgesehen, der über eine Hubspindel 19 einen Trennkolben 20 bewegt, der das Pumpengehäuse 21 in zwei Kammern teilt. Jeweils eine der beiden Kammern ist an die Fluidleitungen 3, 4 angeschlossen. Durch die Bewegung des Trennkolbens 17 wird der dadurch erzeugte Druck direkt in die jeweils paarweise einander zugeordneten Kammern des hydraulischen Aktuators übertragen. Sobald der Arbeitsdruck erreicht ist, wird der Motor 18 abgestellt und die Sperrventile 6, 9 geschlossen.
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Wenn gewährleistet werden kann, dass durch den Trennkolben keine innere Leckage der Kolbenpumpe vorliegt, ist es hier grundsätzlich sogar möglich auf die Sperrventile zu verzichten, da dann kein unerwünschter Druckausgleich über die Kolbenpumpe 17 möglich ist und aufgrund der Statik des Systems sich die Druckverhältnisse in den jeweils zugeordneten Kammern bei stillstehendem Motor 18 nicht ändern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktuator
- 2
- Pumpe
- 3
- Fluidleitung
- 4
- Fluidleitung
- 5
- Pumprichtung
- 6
- Sperrventil
- 7
- Bypassventil
- 8
- Pumprichtung
- 9
- Sperrventil
- 10
- 4/2-Wegeventil
- 10a
- Anschluss
- 10b
- Anschluss
- 10c
- Anschluss
- 10d
- Anschluss
- 11a
- Steuerungseinstellung
- 11b
- Steuerungseinstellung
- 12
- Pumpe
- 13
- Flüssigkeitsreservoir
- 14
- 4/3-Wegeventil
- 14a
- Anschluss
- 14b
- Anschluss
- 14c
- Anschluss
- 14d
- Anschluss
- 15a
- Steuerungseinstellung
- 15b
- Steuerungseinstellung
- 15c
- Steuerungseinstellung
- 16
- Druckspeicher
- 17
- Kolbenpumpe
- 18
- Motor
- 19
- Hubspindel
- 20
- Trennkolben
- 21
- Pumpengehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1886850 B1 [0005]
- DE 19930444 C2 [0006]
- EP 1765618 [0007]
- DE 102010020132 A1 [0008]
