DE102014011549A1

DE102014011549A1 - Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung für eine Radaufhängung eins Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102014011549A1
Application number: DE201410011549
Authority: DE
Inventors: Richard Bellmann; Stefan Cytrynski; Simon Kern; Martin Kessler; Thomas Schirle
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2015-04-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung (10) für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, mit wenigstens einer Federungs- und/oder Dämpfungseinheit (12) umfassend: – wenigstens einen einen Arbeitsraum (16) aufweisenden Zylinder (14), – einen in dem Zylinder (14) relativ zu dem Zylinder (14) verschiebbar geführten und den Zylinder (14) in zwei Kammern (20, 22) unterteilenden Kolben (18), – eine mit den jeweiligen Kammern (20, 22) fluidisch verbundene Pumpeinrichtung (26), mittels welcher ein Arbeitsmedium von einer der Kammern (20, 22) in die andere der Kammern (20, 22) und umgekehrt förderbar ist, – wenigstens einen mit einer der Kammern (20, 22) fluidisch verbundenen ersten Gasfederspeicher (40), und – wenigstens einen mit der anderen der Kammern (20, 22) fluidisch verbundenen zweiten Gasfederspeicher (42), wobei wenigstens eine Stelleinrichtung (60) vorgesehen ist, mittels welcher zur Volumenänderungskompensation das Arbeitsmedium der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit (12) zuführbar und aus der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit (12) abführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, ist bereits der DE 10 2010 014 185 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung weist wenigstens eine Federungs- und/oder Dämpfungseinheit auf, welche wenigstens einen Zylinder mit einem Arbeitsraum umfasst. Ferner umfasst die Federungs- und/oder Dämpfungseinheit einen in dem Zylinder relativ zu dem Zylinder verschiebbar geführten und den Zylinder in zwei Kammern unterteilenden Kolben sowie eine mit den jeweiligen Kammern fluidisch verbundene Pumpeinrichtung, mittels welcher ein Arbeitsmedium, insbesondere eine Hydraulikflüssigkeit, von einer der Kammern in die andere Kammer und umgekehrt förderbar ist. Darüber hinaus umfasst die Federungs- und/oder Dämpfungseinheit wenigstens einen mit einer der Kammern fluidisch verbundenen ersten Gasfederspeicher und wenigstens einen mit der anderen Kammer fluidisch verbundenen zweiten Gasfederspeicher.
Mittels des Arbeitsmediums lässt sich – insbesondere in Zusammenspiel mit Ventileinrichtungen – eine Dämpfungsfunktion der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit schaffen, sodass beispielsweise wenigstens ein über die Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung an einem Aufbau, insbesondere Karosserie, des Fahrzeugs angebundenes Rad gedämpft werden kann, wenn das Rad relativ zum Aufbau ein- und/oder ausfedert. Mittels der Gasfederspeicher ist ferner eine federnde Funktion beziehungsweise federnde Eigenschaft der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit und somit der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung insgesamt realisierbar, wobei diese federnde Funktion beispielsweise parallel zu einer zusätzlich vorgesehenen und beispielsweise als Schraubenfeder ausgebildeten Feder der Radaufhängung wirkt. Dies bedeutet, dass das genannte Rad über die Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung und über die üblicherweise vorgesehene, zusätzliche Feder auch gefedert am Aufbau angebunden beziehungsweise abgestützt ist.
Die Federungs- und/oder Dämpfungseinheit stellt ein an sich geschlossenes Federungssystem dar, welches – wenn das Arbeitsmedium beispielsweise als Hydraulikflüssigkeit ausgebildet ist – ein geschlossenes hydraulisches Federungssystem ist.
Es hat sich gezeigt, dass es unter gewissen Umständen zu einer Veränderung der Eigenschaften der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung kommen kann, wobei sich insbesondere die Dämpfungsfunktion und/oder die federnde Funktion der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung verändern können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass unerwünschte Änderungen der Eigenschaften der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung zumindest besonders gering gehalten werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um eine Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass unerwünschte Änderungen der Eigenschaften der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung zumindest besonders gering gehalten werden können, ist erfindungsgemäß wenigstens eine Stelleinrichtung vorgesehen, mittels welcher zur Volumenänderungskompensation das Arbeitsmedium der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit zuführbar und aus der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit abführbar ist. Mit anderen Worten, kommt es beispielsweise zu einer Volumenänderung des Arbeitsmediums, wobei eine solche Volumenänderung des Arbeitsmediums temperaturbedingt auftreten kann, so kann mittels der von der Pumpeinrichtung unterschiedlichen und zusätzlich zur Pumpeinrichtung vorgesehenen Stelleinrichtung diese Volumenänderung kompensiert werden, indem zumindest ein Teil des Arbeitsmediums – beispielsweise bei einer Volumenzunahme des Arbeitsmediums – aus der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit mittels der Stelleinrichtung gefördert wird. Kommt es beispielsweise zu einer Volumenverkleinerung des Arbeitsmediums, so kann das Arbeitsmedium mittels der Stelleinrichtung in die Federungs- und/oder Dämpfungseinheit eingebracht, insbesondere hinein gefördert, werden.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich das Arbeitsmedium, insbesondere dessen Volumen, mit steigender Temperatur ausdehnt. Somit nimmt das Volumen des beispielsweise als Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl, ausgebildeten Arbeitsmediums mit steigender Temperatur zu. In der an sich geschlossenen Federungs- und/oder Dämpfungseinheit, welche beispielsweise ein an sich geschlossenes Federungssystem darstellt, führt eine solche Volumenzunahme des Arbeitsmediums zu einer zusätzlichen beziehungsweise ungewünschten Kompression von jeweiligen Gasfedern der Gasfederspeicher, woraus eine unerwünschte Änderung von Eigenschaften der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit resultiert. Bei demgegenüber fallender beziehungsweise sinkender Temperatur verringert sich das Volumen des Arbeitsmediums, was mit einer Verringerung der jeweiligen Federsteifigkeit der Gasfedern einhergeht. Dadurch steigt ein Leistungsbedarf für die Erzeugung von Aktivkräften der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit. Mittels der Stelleinrichtung können nun aktiv derartige Volumenänderungen des Arbeitsmediums kompensiert werden, sodass beispielsweise verhindert werden kann, dass die jeweiligen Gasfedern der Gasfederspeicher temperaturbedingt gespannt oder entspannt werden. In der Folge können die Eigenschaften des Federungs- und/oder Dämpfungssystems, insbesondere hinsichtlich ihrer Eigenschaft, wenigstens ein Rad des Fahrzeugs zu dämpfen und/oder zu federn, auch über eine hohe Lebensdauer hinweg und/oder bei Temperaturschwankungen zumindest im Wesentlichen konstant gehalten werden.
Mit anderen Worten werden die Eigenschaften des an sich geschlossenen und beispielsweise hydraulischen Federungssystems in Form der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit durch temperaturabhängige Volumenschwankungen des Arbeitsmediums nicht verändert. Darüber hinaus ist es möglich, die Steifigkeit, insbesondere Federsteifigkeit, der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit insgesamt gezielt mittels der Stelleinrichtung zu variieren, sodass sich die Fahreigenschaften des Fahrzeugs gezielt verändern lassen. Dies kann beispielsweise zur Differenzierung von unterschiedlichen Fahrprogrammen genutzt werden. Bei Einstellung eines sportlichen Fahrprogramms wird beispielsweise die Federsteifigkeit gegenüber der Einstellung eines komfortablen Fahrprogramms gesteigert. Darüber hinaus ist es möglich, ein autonomes beziehungsweise automatisches Fahrprogramm zu realisieren, in welchem die Federsteifigkeit gezielt und insbesondere situationsabhängig mittels der Stelleinrichtung variiert wird. Die Stelleinrichtung kann dabei sowohl bei einer passiven als auch bei der hier zugrunde gelegten und beschriebenen aktiven Federungs- und/oder Dämpfungseinheit verwendet werden. Unter einer aktiven Federungs- und/oder Dämpfungseinheit wird hierbei eine Federungs- und/oder Dämpfungseinheit verstanden, die beispielsweise mittels der Pumpeinrichtung zusätzliche Stellkräfte am Rad erzeugen kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Darstellung einer Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, mit einer Stelleinrichtung, mittels welcher zur Volumenänderungskompensation ein Arbeitsmedium einer Federungs- und/oder Dämpfungseinheit der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung zuführbar und aus der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit abführbar ist; und
2 eine schematische Darstellung der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, wie beispielsweise eines Personenkraftwagens. Über die Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung 10 ist beispielsweise wenigstens ein Rad des Fahrzeugs an einem Aufbau, insbesondere einer Karosserie, des Fahrzeugs gefedert und/oder gedämpft abgestützt, sodass Relativbewegungen zwischen dem Aufbau und dem Rad, wenn dieses beispielsweise relativ zum Aufbau ein- und ausfedert, gefedert und/oder gedämpft werden können. Die Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung 10 umfasst dabei wenigstens eine Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12, welche einen Zylinder 14 mit einem Arbeitsraum 16 aufweist. In dem Arbeitsraum 16 und somit in dem Zylinder 14 ist ein Kolben 18 der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 aufgenommen, wobei der Kolben 18 relativ zu dem Zylinder 14 translatorisch bewegbar, das heißt verschiebbar ist. Dabei ist der Kolben 18 in dem Zylinder 14 verschiebbar geführt und unterteilt den Arbeitsraum 16 in eine erste Kammer 20 und eine zweite Kammer 22. Der Kolben 18 ist mit einer Kolbenstange 24 verbunden, sodass sich die Kolbenstange 24 mit dem Kolben 18 mitbewegt. Ein Verschieben des Kolbens 18 relativ zum Zylinder 14 bewirkt eine Volumenverkleinerung einer der Kammern 20 und 22 sowie eine damit einhergehende Volumenvergrößerung der anderen der Kammern 20 und 22. Das genannte Rad des Fahrzeugs ist beispielsweise zumindest mittelbar mit der Kolbenstange 24 gekoppelt.
Die Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 umfasst darüber hinaus eine Pumpeinrichtung 26, welche auch als Motor-Pumpen-Einheit (MPE) bezeichnet wird. Die Pumpeinrichtung 26 umfasst einen Motor vorliegend in Form eines Elektromotors 28 und eine Pumpe 30, welche mittels des Elektromotors 28 antreibbar ist. Hierbei umfasst die Pumpe 30 beispielsweise ein um eine Drehachse drehbares und vom Elektromotor 28 antreibbares Pumpenelement zum Fördern eines Arbeitsmediums, welches vorliegend als Flüssigkeit beziehungsweise Hydraulikflüssigkeit ausgebildet ist. Dabei ist die Pumpe 30 beispielsweise als Innenzahnradpumpe ausgebildet und weist zwei Anschlüsse 32 und 34 auf, über welche die Pumpe 30 und somit die Pumpeinrichtung 26 fluidisch mit den jeweiligen Kammern 20 und 22 verbunden sind. Hierbei ist die Pumpeinrichtung 26 über den Anschluss 32 und eine Leitung 36 fluidisch mit der Kammer 20 verbunden, wobei die Pumpeinrichtung 26 über den Anschluss 34 und eine Leitung 38 fluidisch mit der Kammer 22 verbunden ist.
Die Pumpeinrichtung 26, insbesondere die Pumpe 30, weist dabei zwei entgegengesetzte Förderrichtungen auf. Wird die Pumpe 30 in einer ersten der Förderrichtungen betrieben, so wird beispielsweise Arbeitsmedium (Hydraulikflüssigkeit) aus der Kammer 20 in die Kammer 22 gefördert. Wird die Pumpe 30 beispielsweise in der zweiten Förderrichtung betrieben, so wird Arbeitsmedium beispielsweise aus der Kammer 22 in die Kammer 20 gefördert. Somit ist das Arbeitsmedium mittels der Pumpeinrichtung 26 von einer der Kammern 20 und 22 in die andere der Kammern 20 und 22 und umgekehrt förderbar. Mit Hilfe der Motor-Pumpen-Einheit (Pumpeinrichtung 26) können somit hydraulische Zusatzkräfte auf das Rad aufgebracht werden, also aktiv Stellkräfte am Rad erzeugt werden. Hierzu wird die als Hydraulikpumpe ausgebildete Pumpe 30 mittels des Elektromotors 28 angetrieben, der sich mit variabler Drehzahl sowohl vorwärts als auch rückwärts drehen kann. Somit kann die Pumpe 30 mittels des Elektromotors 28 sowohl vorwärts, das heißt in eine mit der ersten Förderrichtung korrespondierende, erste Drehrichtung, als auch rückwärts, das heißt in eine mit der zweiten Förderrichtung korrespondierende und der der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung angetrieben werden. Zur Steuerung des Elektromotors 28 kann ein nicht gezeigtes Steuergerät vorgesehen sein, welches auf Basis eingehender Sensorsignale eine notwendige Federung-/Dämpfungsrate beziehungsweise eine notwendige Stellkraft errechnet und dementsprechend den Elektromotor 28 ansteuert. Mögliche Sensorsignale sind Raddrehzahlsignale sowie Längs-, Quer- und Vertikalbeschleunigungen. Weiterhin können auch Signale einer optischen Erfassungseinheit, beispielsweise einer (vorausschauenden) Kamera, vom Steuergerät verwendet werden.
In einer alternativen und nicht gezeigten Ausführungsform ist die Pumpeinrichtung 26 zwei Federungs- und/oder Dämpfungseinheiten 12 zugeordnet. Insbesondere verbindet dabei die Pumpe 30 die Kammer 20 der auf einer linken Fahrzeugseite angeordneten Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 mit der Kammer 22 der auf einer rechten Fahrzeugseite angeordneten Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 sowie die Kammer 22 der auf der linken Fahrzeugseite angeordneten Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 mit der Kammer 20 der auf der rechten Fahrzeugseite angeordneten Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12. Mit einer derartigen Überkreuzverschaltung kann beispielsweise ein kostengünstiger Wankausgleich erzielt werden. In einer Weiterbildung der Überkreuzverschaltung kann die fluidische Verbindung der Kammern 20 und 22 auch von einer ersten Achse zu einer zweiten Achse erfolgen. Beispielsweise können die Kammern 20 und 22 einer Vorderachse des Fahrzeugs mit den korrespondierenden Kammern 20 und 22 einer Hinterachse des Fahrzeugs verbunden sein. Hierbei können die Kammern 20 und 22 einer Fahrzeugseite oder die Kammern 20 und 22 der sich diagonal gegenüberliegenden Seiten miteinander verbunden sein.
Ferner umfasst die Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 einen ersten Gasfederspeicher 40, welcher über die Leitung 36 mit der Kammer 20 fluidisch verbunden ist. Außerdem umfasst die Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 einen zweiten Gasfederspeicher 42, welcher über die Leitung 38 mit der Kammer 22 fluidisch verbunden ist. Aus 1 ist erkennbar, dass die Gasfederspeicher 40 und 42 jeweils einen Zylinder 44 beziehungsweise 46 mit einem jeweiligen Arbeitsraum sowie jeweils einem Kolben 48 beziehungsweise 50 aufweisen, wobei der jeweilige Kolben 48 beziehungsweise 50 im jeweiligen Arbeitsraum angeordnet ist. Mittels des jeweiligen Kolbens 48 beziehungsweise 50 ist der jeweilige Arbeitsraum in eine jeweilige Hydraulikkammer 52 beziehungsweise 54 und eine jeweilige gasgefüllte Kammer 56 beziehungsweise 58 unterteilt. In der jeweiligen gasgefüllten Kammer 56 und 58 ist ein kompressibles Gas aufgenommen, welches durch translatorisches Bewegen des jeweiligen Kolbens 48 beziehungsweise 50 relativ zum jeweiligen Zylinder 44 beziehungsweise 46 komprimiert oder entspannt werden kann. Dadurch ist eine jeweilige Gasfeder der Gasfederspeicher 40 und 42 gebildet, wobei mittels der Pumpeinrichtung 26 Arbeitsmedium, welches beispielsweise ein Öl ist, von einem der Gasfederspeicher 40 und 42 in den anderen der Gasfederspeicher 40 und 42 beziehungsweise umgekehrt gefördert werden kann.
Hierdurch kann bedarfsgerecht eine Druckdifferenz in dem als Hydraulikzylinder ausgebildeten Zylinder 14 erzeugt werden, wodurch Zug- oder Druckkräfte erzeugt werden können. Die Gasfederspeicher 40 und 42 sind als Kolbenspeicher ausgebildet, mittels welchen eine federnde Eigenschaft der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 realisiert ist. Mittels der Gasfederspeicher 40 und 42 ist es insbesondere möglich, die Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 vorzuspannen. Diese Vorspannung hängt von der Kompression beziehungsweise von dem Grad der Kompression des sich in der jeweiligen gasgefüllten Kammer 56, 58 befindenden Gases ab. Alternativ kann zumindest einer der Gasfederspeicher 40 und 42 auch als Membranspeicher oder Blasenspeicher ausgeführt sein.
Das Arbeitsmedium, das heißt die Hydraulikflüssigkeit, ist temperaturbedingten Volumenänderungen beziehungsweise Volumenschwankungen unterworfen. Dies bedeutet, dass das Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der an sich geschlossenen Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12, welche ein an sich geschlossenes hydraulisches Federungssystem darstellt, mit steigender Temperatur zunimmt und bei fallender Temperatur abnimmt. Infolge dieser Volumenschwankungen kann es zu Schwankungen der Kompression des Gases in den gasgefüllten Kammer 56 und 58 kommen, wodurch sich wiederum die genannte Vorspannung und die Eigenschaften der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 insgesamt ändern können.
Um nun derartige Schwankungen beziehungsweise Veränderungen der Eigenschaften der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 und somit der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung 10 insgesamt zu vermeiden oder zumindest besonders gering zu halten, ist eine im Ganzen mit 60 bezeichnete Stelleinrichtung vorgesehen, mittels welcher zur Volumenänderungskompensation das Arbeitsmedium der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 zuführbar und aus der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 abführbar ist.
Die Stelleinrichtung 60 ist eine Volumenausgleichskomponente, welche beispielsweise im Falle einer Ausdehnung des Volumens des Arbeitsmediums dessen Ausdehnungsvolumen aus dem eigentlichen Federungssystem, das heißt aus der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 entnehmen kann. Dabei umfasst die Stelleinrichtung 60 einen weiteren Zylinder 62, in welchem ein weiterer Kolben 64 translatorisch bewegbar, das heißt relativ zum Zylinder 62 verschiebbar aufgenommen ist. Der Kolben 64 ist mit einer weiteren Kolbenstange 66 verbunden, sodass die weitere Kolbenstange 66 mit dem weiteren Kolben 64 mitbewegbar ist. Der Zylinder 62 und der Kolben 64 begrenzen eine weitere Kammer 68, deren Volumen durch Verschieben des Kolbens 64 relativ zum Zylinder 62 veränderbar ist.
Über die Kolbenstange 66 ist der Kolben 64 mit einem Stellglied 70 der Stelleinrichtung 60 gekoppelt, wobei der Kolben 64 unter Volumenveränderung der Kammer 68 mittels des Stellglieds 70 relativ zum Zylinder 62 translatorisch bewegbar, das heißt verschiebbar ist.
Beispielsweise kann ein in 1 nicht dargestelltes und eine von 1 unterschiedliche Übersetzung aufweisendes Getriebe vorgesehen sein, über welches der Kolben 64 mit dem Stellglied 70 gekoppelt ist. Durch den Einsatz eines solchen Getriebes können von dem Stellglied 70 aufzubringende beziehungsweise bereitzustellende Kräfte zum Bewegen des Kolbens 64 gering gehalten werden, sodass der Energieaufwand zum Betreiben des Stellglieds 70 gering gehalten werden kann. Das Stellglied 70 ist beispielsweise als elektrischer Motor, insbesondere als elektrischer Linearantrieb, ausgebildet, mittels welchem der Kolben 64 linear bewegt, das heißt verschoben werden kann. Mit anderen Worten ist der Kolben 64 mittels des Stellglieds 70 relativ zum Zylinder 62 unter Volumenvergrößerung und Volumenverkleinerung der weiteren Kammer 68 verschiebbar, wobei die Kammer 68 über die Leitung 38 fluidisch mit der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 verbunden ist. Wird der Kolben 64 mittels des Stellglieds 70 derart bewegt, dass das Volumen der weiteren Kammer 68 vergrößert wird, so wird zumindest ein Teil des Arbeitsmediums (Hydraulikflüssigkeit) aus der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 abgeführt und in die Kammer 68 eingebracht, insbesondere eingesaugt. Dadurch kann beispielsweise eine temperaturbedingte Volumenzunahme der Hydraulikflüssigkeit kompensiert werden. Wird der Kolben 64 mittels des Stellglieds 70 derart bewegt, dass eine Volumenverkleinerung der weiteren Kammer 68 bewirkt wird, so wird zumindest ein Teil des Arbeitsmediums aus der weiteren Kammer 68 herausgefordert, insbesondere herausgedrückt, und der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 zugeführt, sodass dadurch beispielsweise eine Volumenverkleinerung der Hydraulikflüssigkeit kompensiert werden kann.
Zum Ansteuern des Stellglieds 70 und somit zum Bewegen des Kolbens 64 ist eine Ansteuerlogik 72 vorgesehen, welche beispielsweise in einer Recheneinrichtung, insbesondere einem Steuergerät, vorgesehen ist.
Ferner ist wenigstens ein Temperatursensor 74 vorgesehen, mittels welchem eine Temperatur der Hydraulikflüssigkeit in der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 erfasst wird. Der Temperatursensor 74 stellt wenigstens ein die erfasste Temperatur der Hydraulikflüssigkeit in der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 charakterisierendes Signal bereit, welches an die Ansteuerlogik 72 übertragen und von dieser empfangen wird. Dadurch wird der Kolben 64 über das Stellglied 70 mittels der Ansteuerlogik 72 in Abhängigkeit von dem die erfasste Temperatur charakterisierenden Signal bewegt.
Alternativ ist es denkbar, eine motorisch angetriebene Pumpe, insbesondere mit einem drehbaren Pumpenelement, einzusetzen, um das Arbeitsmedium wahlweise der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 zuzuführen oder aus dieser abzuführen, sodass Volumenänderungen der Hydraulikflüssigkeit kompensiert werden können. Die Verschiebung beziehungsweise Förderung des zu kompensierenden Volumens soll unabhängig vom aktuellen Systemdruck, der auch an der Stelleinrichtung 60 (Ausgleichskomponente) anliegt, möglich sein. Zum Betrieb des Stellglieds 70 beim Ausschub des Ausgleichsvolumens aus der weiteren Kammer 68 gegen den dynamischen Druck an einem Anschluss 76 der Stelleinrichtung 60 wird eine Energiezufuhr benötigt. Bei Erzeugung positiver und negativer Aktivkräfte mittels der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung 10 kann es – wie in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist – zu einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 kommen. In 2, welche eine zweite Ausführungsform der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung 10 zeigt, ist die Hochdruckseite mit 78 bezeichnet, wobei die Niederdruckseite mit 80 bezeichnet wird. Dabei weist die Hydraulikflüssigkeit in der Leitung 38 und somit in der Kammer 22 und in der Hydraulikkammer 54 einen höheren Druck auf als in der Leitung 36 und somit in der Kammer 20 und der Hydraulikkammer 52, was in 2 anhand der Kolben 48 und 50 erkennbar ist. Anhand der Kolben 48 und 50 ist erkennbar, dass die Gasfeder des Gasfederspeichers 42 wesentlich stärker komprimiert ist als die Gasfeder des Gasfederspeichers 40. Um auch bei solch unterschiedlichen Drücken der Hydraulikflüssigkeit in den Leitungen 36 und 38 einen energieverbrauchsarmen, das heißt effizienten Betrieb der Stelleinrichtung 60 zu realisieren, ist ein im Ganzen mit 82 bezeichnetes Wechselventil vorgesehen, welches zwischen einer in 2 gezeigten ersten Stellung und einer in den Figuren nicht gezeigten zweiten Stellung verstellbar ist.
In der ersten Stellung ist die Stelleinrichtung 60 mit dem Gasfederspeicher 40 und der zugehörigen Kammer 20 fluidisch verbunden, wobei die Stelleinrichtung 60 in der ersten Stellung mittels des Wechselventils 82 von dem zweiten Gasfederspeicher 42 und von der zugehörigen Kammer 22 fluidisch getrennt ist. In der in den Figuren nicht gezeigten zweiten Stellung ist die Stelleinrichtung 60 fluidisch mit dem zweiten Gasfederspeicher 42 und mit der zugehörigen Kammer 22 verbunden, wobei die Stelleinrichtung 60 in der zweiten Stellung mittels des Wechselventils 82 von dem ersten Gasfederspeicher 40 und von der zugehörigen Kammer 20 fluidisch getrennt ist. Das Wechselventil 82 ist dabei dazu ausgebildet beziehungsweise wird beispielsweise derart betrieben, dass die Stelleinrichtung 60 über ihren Anschluss 76 stets mit der Niederdruckseite fluidisch verbunden ist. Befindet sich beispielsweise die Leitung 36 auf der Niederdruckseite, so wird das Wechselventil 82 in die in 2 gezeigte erste Stellung bewegt. Befindet sich jedoch die Leitung 38 auf der Niederdruckseite, so wird das Wechselventil 82 in die zweite Stellung bewegt.
Das Wechselventil 82 ist hierzu beispielsweise druckgesteuert beziehungsweise druckbetätigt und kann durch Beaufschlagen des Wechselventils 82, insbesondere eines Ventilkörpers des Wechselventils 82, zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung verstellt werden. Insgesamt ist erkennbar, dass die Stelleinrichtung 60 über das beispielsweise druckgesteuerte Wechselventil 82 zweckmäßigerweise stets mit der jeweiligen Niederdruckseite fluidisch verbunden werden kann, um den Energieaufwand zum Ausschieben von Arbeitsmedium (Hydraulikflüssigkeit) aus der Kammer 68 gering zu halten. Es ist somit nämlich möglich, das aus der Kammer 68 auszuschiebende Arbeitsmedium stets auf der Niederdruckseite in die Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 und nicht etwa auf der Hochdruckseite einzubringen.
Damit der beispielsweise an dem als Hydraulikzylinder ausgebildeten weiteren Zylinder 62 angeordnete Kolben 64 über das Stellglied 70 auch dann gehalten werden kann, wenn das Stellglied 70 stromlos ist, ist eine Bremseinrichtung vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich weist das Getriebe eine Selbsthemmung auf, sodass der Kolben 64 in seiner jeweiligen Stellung gezielt gehalten werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann das Stellglied 70 als Permanentmagnetschrittmotor mit ausreichend großem Rastmoment ausgeführt sein, mittels welchem der Kolben 64 gehalten werden kann. Die Ankopplung der Stelleinrichtung 60 an die Federungs- und/oder Dämpfungseinheit 12 erfolgt vorzugsweise auf jeweiligen, dem Zylinder 14 abgewandten Seiten von in den Figuren nicht gezeigten Dämpfventilen, da dort nur geringe Druckschwankungen herrschen.
Optional ist es denkbar, mittels der Stelleinrichtung 60 zusätzliches Arbeitsmediumsvolumen zu verschieben, um beispielsweise neben temperaturbedingten Schwankungen des Volumens des Arbeitsmediums auch temperaturbedingte Veränderungen des Gasdrucks in den Gasfederspeichern 40 und 42 zu kompensieren. Des Weiteren könnte der Betriebspunkt an jeweilige Fahrsituationen angepasst werden, um beispielsweise auf diese Weise, zum Beispiel durch Erhöhen der Steifigkeit, den Leistungsbedarf der Pumpe 30 oder die Zeitkonstante zu reduzieren.
Bezugszeichenliste

10: Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung
12: Federungs- und/oder Dämpfungseinheit
14: Zylinder
16: Arbeitsraum
18: Kolben
20: Kammer
22: Kammer
24: Kolbenstange
26: Pumpeinrichtung
28: Elektromotor
30: Pumpe
32: Anschluss
34: Anschluss
36: Leitung
38: Leitung
40: erster Gasfederspeicher
42: zweiter Gasfederspeicher
44: Zylinder
46: Zylinder
48: Kolben
50: Kolben
52: Hydraulikkammer
54: Hydraulikkammer
56: gasgefüllte Kammer
58: gasgefüllte Kammer
60: Stelleinrichtung
62: weiterer Zylinder
64: weiterer Kolben
68: weitere Kammer
70: Stellglied
72: Ansteuerlogik
74: Temperatursensor
76: Anschluss
78: Hochdruckseite
80: Niederdruckseite
82: Wechselventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010014185 A1 [0002]

Claims

Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung (10) für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs, mit wenigstens einer Federungs- und/oder Dämpfungseinheit (12) umfassend: – wenigstens einen einen Arbeitsraum (16) aufweisenden Zylinder (14), – einen in dem Zylinder (14) relativ zu dem Zylinder (14) verschiebbar geführten und den Zylinder (14) in zwei Kammern (20, 22) unterteilenden Kolben (18), – eine mit den jeweiligen Kammern (20, 22) fluidisch verbundene Pumpeinrichtung (26), mittels welcher ein Arbeitsmedium von einer der Kammern (20, 22) in die andere der Kammern (20, 22) und umgekehrt förderbar ist, – wenigstens einen mit einer der Kammern (20, 22) fluidisch verbundenen ersten Gasfederspeicher (40), und – wenigstens einen mit der anderen der Kammern (20, 22) fluidisch verbundenen zweiten Gasfederspeicher (42), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Stelleinrichtung (60) vorgesehen ist, mittels welcher zur Volumenänderungskompensation das Arbeitsmedium der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit (12) zuführbar und aus der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit (12) abführbar ist.
Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (60) eine Pumpe umfasst, mittels welcher das Arbeitsmedium aus der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit (12) heraus- und in die der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit (12) hineinförderbar ist.
Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (60) einen weiteren Zylinder (62), einen in dem weiteren Zylinder (62) relativ zu diesem verschiebbar aufgenommenen und wenigstens eine weitere Kammer (68) des weiteren Zylinders (62) begrenzenden Kolben (64) und ein Stellglied (70) umfasst, mittels welchem der weitere Kolben (64) relativ zum weiteren Zylinder (62) unter Volumenvergrößerung und Volumenverkleinerung der weiteren Kammer (68) verschiebbar ist, wobei die weitere Kammer (68) mit der Federungs- und/oder Dämpfungseinheit (12) fluidisch verbunden ist.
Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (70) als elektrischer Motor, insbesondere als elektrischer Linearantrieb, ausgebildet ist.
Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselventil (82) vorgesehen ist, welches zwischen einer ersten Stellung, in welcher die Stelleinrichtung (60) fluidisch mit dem ersten Gasfederspeicher (40) und mit der zugehörigen einen Kammer (20) fluidisch verbunden und von dem zweiten Gasfederspeicher (42) und von der zugehörigen anderen Kammer (22) fluidisch getrennt ist, und einer zweiten Stellung, in welcher die Stelleinrichtung (60) fluidisch mit dem zweiten Gasfederspeicher (42) und mit der zugehörigen anderen Kammer (22) fluidisch verbunden und von dem ersten Gasfederspeicher (40) und von der zugehörigen einen Kammer (20) fluidisch getrennt ist, verstellbar ist.