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Die Erfindung betrifft ein aktives Fahrwerksystem eines Fahrzeugs,
insbesondere eines zumindest eine Achse mit zwei Rädern aufweisenden
Personenkraftwagens, wobei ein Fahrzeug-Rad über eine hydraulische
Kolben-Zylinder-Einheit am Fahrzeug-Aufbau abgestützt ist, die als Dämpfer
und hydraulischer Aktuator zur Einleitung einer zusätzlichen Kraft zwischen
Rad und Aufbau wirkt, wobei den im Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit
beidseitig des Kolbens vorgesehenen Arbeitskammern des Aktuators, deren
Querschnittsflächen sich voneinander unterscheiden, jeweils eine Hydraulik-
Versorgungsleitung zugeordnet ist, über die an beide Arbeitskammern
entweder der gleiche von einer Förderpumpe bereitgestellte Hydraulikdruck
oder an die Arbeitskammer mit der größeren Querschnittsfläche ein
gegenüber der anderen Arbeitskammer mittels eines Druckregelventils
eingestellter niedrigerer Hydraulikdruck anlegbar ist.
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Zum bekannten Stand der Technik wird neben der DE 36 31 876 A1 sowie
der DE-OS 20 48 323 insbesondere auf die nicht vorveröffentlichte deutsche
Patentanmeldung 101 11 551.2 verwiesen.
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Ein aktives Fahrwerksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zeichnet
sich grundsätzlich durch viele Freiheiten aus, was die Regelbarkeit,
insbesondere aber auch die Positionierung des Fzg.-Aufbaus gegenüber den
Fahrzeug-Rädern betrifft. Wie in der genannten, nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung 101 11 551.2 angegeben ist, kann dabei
sowohl eine an sich bekannte sog. Wankstabilisierung als auch eine
Niveauregulierung des Fzg.-Aufbaus umgesetzt werden. Dabei ist es energetisch
vorteilhaft, wenn jedem Aktuator ein Federelement parallel geschaltet ist, so
wie dies bspw. bereits aus der genannten DE 36 31 876 A1 bekannt ist. Im
übrigen ist aus der oben weiterhin genannten DE-OS 20 48 323 eine
energetisch vorteilhafte Wankstabilisierung an einem zweispurigen Fahrzeug
mit hydraulischen Aktuatoren in den Aufhängungen der einzelnen Fzg.-
Räder bekannt.
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Hiermit soll nun aufgezeigt werden, wie der Energiebedarf eines aktiven
Fahrwerksystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 noch weiter
reduziert werden kann, ohne jedoch funktionale Einbußen in Kauf nehmen
zu müssen (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
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Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Förderpumpe das Hydraulikmedium zumindest in gewissen Betriebspunkten vom
Ausgang des Druckregelventils und bevorzugt wahlweise entweder aus
einem Tank oder vom Ausgang des Druckregelventils bezieht. Vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der weiteren Patentansprüche.
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Es wurde erkannt, dass das gesamte Hydrauliksystem für eine
zusammenhängende Betriebsdauer sozusagen "vorgespannt" werden kann, indem eine
Hydraulikleitung, die quasi als Rücklaufleitung bezüglich der mit einem
niedrigeren Hydraulikdruck beaufschlagten Arbeitskammer eines Aktuators
fungiert, mit der Saugseite der Förderpumpe verbunden wird. Damit wird der
Förderpumpe saugseitig das Hydraulikmedium bereits mit einem gewissen
Druckniveau (und nicht mehr drucklos wie aus einem Tank) zur Verfügung
gestellt, so dass der Differenzdruck, den die Förderpumpe zur Bereitstellung
eines gewünschten Maximaldrucks erzeugen muss, reduziert ist. Dabei
kann, nachdem im gesamten Hydrauliksystem ein den aktuellen
Randbedingungen angepasster Systemdruck bzw. Maximaldruck eingestellt ist, die
Saugseite der Förderpumpe - eine ausreichende Dichtheit des
Hydrauliksystems vorausgesetzt - praktisch solange mit dem Druckregelventil-Ausgang
verbunden bleiben, bis sich die aktuellen Randbedingungen derart ändern,
dass ein anderen Maximaldruck im System benötigt wird.
Schaltungstechnisch kann hierzu vorteilhafterweise eine sog. "Rücklaufleitung" als diejenige
Hydraulikleitung, die eine Aktuator-Arbeitskammer mit dem niedrigeren
Hydraulikdruck versorgt, nicht nur mit dem Ausgang des den niedrigeren
Hydraulikdruck bereitstellenden Druckregelventils, sondern wahlweise
alternativ auch mit der Saugseite der Förderpumpe verbunden werden.
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Eine ausreichende Dichtheit des Hydrauliksystems vorausgesetzt erfolgt bei
einer soweit beschriebenen hydraulischen Schaltung ein Rücklauf von
Hydraulikmedium in einen Hydraulik-Tank praktisch nur dann, wenn der
Fahrzeug-Aufbau abgesenkt, d. h. dessen Höhenstand oder Niveau erniedrigt
werden soll, oder wenn die Beladung des Fzg.-Aufbaus reduziert wird. Von
besonderen Rand- oder Betriebsbedingungen abgesehen muss - eine
ausreichende Dichtheit des gesamten Systems vorausgesetzt - die
Förderpumpe lediglich bei einer Erhöhung der Beladung des Fahrzeugs soviel
Hydraulikmedium (zusätzlich) aus einem bzw. dem genannten Tank in den
Hydraulikkreis des aktiven Fahrwerksystems fördern, bis das gewünschte
Höhenstands-Niveau des Fzg.-Aufbaus gegenüber den Fzg.-Rädern erreicht
ist und dabei für einen ausreichend hohen Hydraulikdruck im System sorgen.
Daraufhin kann ein pumpensaugseitig vorgesehenes 1-2-Wege-Schaltventil
umgeschaltet werden, wonach die Saugseite der Förderpumpe mit dem
Ausgang eines oder desjenigen Druckregelventils verbunden ist, das -
geeignet angesteuert und eingangsseitig mit dem Förderdruck der
Förderpumpe beaufschlagt - einen bzw. den gegenüber dem von der Förderpumpe
erzeugten Hydraulikdruck sog. niedrigeren Hydraulikdruck bereitstellt.
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Weiter gesteigert werden kann die Funktionssicherheit bzw. Zuverlässigkeit
sowie der spürbare Fahrkomfort des aktiven hydraulischen Fahrwerk-
Systems, wenn die stets mit dem höheren Hydraulikdruck beaufschlagte
Arbeitskammer (jedes Aktuators) und die wahlweise mit einem niedrigeren
Hydraulikdruck beaufschlagbare Arbeitskammer (jedes Aktuators) über ein in
dieser Richtung (d. h. von der erstgenannten Arbeitskammer zur
zweitgenanten Arbeitskammer hin) sperrendes Rückschlagventil hydraulisch
miteinander verbunden sind. Damit können Kavitationserscheinungen in der
grundsätzlich stets mit höherem Hydraulikdruck beaufschlagten
Arbeitskammer, die eine kleinere Querschnittsfläche als die andere Aktuator-
Arbeitskammer besitzt, auch bei extremen Kolbenbewegungen (d. h. bei
hohen "Ein- bzw. Ausfedergeschwindigkeiten" des aktiven Fahrwerksystems)
vermieden werden.
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Weiterhin kann im aktiven Fahrwerksystem ein Druckspeicher vorgesehen
sein, und zwar unter anderem zur Verhinderung von
Kavitationserscheinungen im hydraulischen System. Wenn dann zumindest die die größere
Querschnittsfläche aufweisenden Arbeitskammern der Aktuatoren über
lediglich eine Zufuhr von Hydraulikmedium gestattende Rückschlagventile
mit dem mit einem gewissen Minimaldruck beaufschlagten Druckspeicher
verbunden sind, so können Kavitationserscheinungen in den Aktuator-
Arbeitskammern für alle relevanten Anregungsformen verhindert werden.
Bevorzugt bezieht der Druckspeicher dabei das Hydraulikmedium vom
Ausgang des Druckregelventils, da das hier vorliegende Druckniveau bei
einem erfindungsgemäß vorgespanntem Hydrauliksystem, d. h. wenn der
Ausgang des besagten Druckregelventils mit der Saugseite der
Förderpumpe (und nicht mit dem Tank für das Hydraulikmedium) verbunden ist, von
ausreichender Höhe ist.
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Ein derartiger Druckspeicher hat jedoch noch weitere Vorteile, die
insbesondere an einem zweispurigen Kraftfahrzeug in Erscheinung treten, also bspw.
bei einem Personenkraftwagen mit zwei, jeweils zwei Räder aufweisenden
Achsen. Zum einen lässt sich mit einem Druckspeicher das gesamte
Hydrauliksystem deutlich verbessert in erfindungsgemäßer Weise
"vorspannen", so dass die Förderpumpe danach lediglich zur Durchführung einer
Wankstabilisierung einen ausreichenden hydraulischen Druck bereitstellen
muss. Ferner kann der Druckspeicher bei beidseitigem Einfedern des Fzg.-
Aufbaus als Zwischenpuffer fungieren, so dass durchaus - falls gewünscht -
eine relativ weiche Hubfederrate erzielt werden kann. Schließlich ist ein
solcher Druckspeicher auch zur Erzielung einer im wesentlichen konstanten
Schwingungs-Eigenfrequenz des Fzg.-Aufbaus - und zwar unabhängig von
unterschiedlicher Beladung und somit variierendem Aufbau-Gewicht -
hilfreich. Es kann insbesondere unter Zuhilfenahme eines Druckspeichers
ein sog. Minimaldruck im Hydrauliksystem und somit auch im Druckspeicher
derart eingestellt werden, dass die Schwingungs-Eigenfrequenz des
Fahrzeug-Aufbaus im wesentlichen unabhängig vom jeweiligen Aufbau-
Gewicht ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele weiter
erläutert, wobei in den beigefügten Fig. 1, 2 im wesentlichen jeweils eine
hydraulische Schaltanordnung für zwei einer gemeinsamen Fzg.-Achse
zugeordnete hydraulische Aktuatoren eines Fahrzeug-Fahrwerks dargestellt
ist. Der grundlegende Aufbau dieses Fahrwerks bzw. dieser hydraulischen
Schaltanordnung ist dabei ähnlich der in der nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung 101 11 551.2 beschriebenen (und darin
insbesondere in der dortigen Fig. 3 gezeigten) Anordnung.
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Dabei sind in beiden Figuren für gleiche Elemente die gleichen Bezugsziffern
verwendet. Neben den einzelnen Bezugszeichen, auf die im weiteren
detailliert eingegangen wird, ist in den Figuren generell der Buchstabe "P" für
den Druck-Anschluss an eine Hydraulikpumpe, d. h. für eine unter
Pumpendruck stehende Hydraulikleitung verwendet, während der Buchstabe "T" für
den Anschluss an einen Hydraulik-Tank, d. h. für eine mit dem Tankdruck
beaufschlagte (und somit praktisch drucklose) Hydraulikleitung steht.
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Dem linken (nicht dargestellten) Rad einer (nicht dargestellten)
Fahrzeugachse und dem rechten (ebenfalls nicht dargestellten) Rad dieser Fzg.-
Achse ist jeweils ein Aktuator 1 bzw. 1' zugeordnet, der gleichzeitig als
Dämpfer wirkt. Jedem Aktuator 1, 1' parallel geschaltet ist ein ebenfalls nicht
dargestelltes herkömmliches Federelement, so dass sich jedes Fahrzeug-
Rad über dieses Federelement sowie den zugehörigen Aktuator 1 bzw. 1'
am (lediglich symbolisch dargestellten) Fahrzeug-Aufbau 16 abstützt.
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Im wesentlichen besteht jeder Aktuator 1, 1' aus einem Hydraulik-Zylinder 1a
sowie einem darin im wesentlichen in Vertikalrichtung (bezogen auf den
Einbauzustand im Fahrzeug) längsverschiebbar geführten Kolben 1b,
dessen Kolbenstange 1c mit dem Fzg.-Aufbau 16 verbunden ist, während
das Fzg.-Rad bzw. ein Rad-Führungsglied am Aktuator-Zylinder 1a befestigt
ist. (Dabei ist auch ein umgekehrter Einbau des Aktuators möglich). Jeder
Aktuator 1, 1' besitzt somit zwei Arbeitskammern 1d, 1e, wobei hier die
oberhalb des Kolbens 1b liegende Arbeitskammer 1d dem Aufbau 16 des
Fahrzeugs, und die unterhalb des Kolbens 1b liegende Arbeitskammer 1e
dem jeweiligen Fzg.-Rad zugewandt ist. Aufgrund der Kolbenstange 1c
besitzt die hier obere, dem Fzg.-Aufbau 16 zugewandte Aktuatorkammer 1d
eine geringere Querschnittsfläche als die jeweils andere, hier untere
Aktuatorkammer 1e. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das
Größenverhältnis der genannten Querschnittsflächen der Aktuatorkammern 1d und
1e in der Größenordnung von (1 : 2) liegt.
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Jeder Aktuator-Arbeitskammer 1d, 1e jedes Aktuators 1, 1' ist eine eigene
Hydraulik-Versorgungsleitung zugeordnet, wobei diese
Versorgungsleitungen, über die selbstverständlich nicht nur eine Zufuhr von Hydraulikmedium
zu den Arbeitskammern, sondern auch eine Ableitung von Hydraulikmedium
aus diesen erfolgen kann, grundsätzlich keine Bezugsziffern tragen, sondern
im weiteren durch ihre endseitigen Anschluss-Stellen bezeichnet werden. Im
übrigen kann es auch ausreichend sein, wenn über die
Versorgungsleitungen ein gewisser zusätzlicher Druck in die betreffende Aktuator-
Arbeitskammer eingeleitet wird, da bereits hierdurch der Aktuator eine
zusätzliche Kraft zwischen den Aufbau 16 und das jeweilige Fzg.-Rad
einleiten kann, so dass hiermit insbesondere ein Wankmoment in den Fzg.-
Aufbau eingeleitet werden und somit einer Wankbewegung des Fzg.-
Aufbaus entgegengewirkt werden kann. Hierzu erfolgt über einen Aktuator 1
bzw. 1' geeignet gesteuert eine geeignete Krafteinleitung in das
Fahrwerksystem, wobei sich der Fzg.-Aufbau 16 und somit auch der jeweilige
Aktuator-Kolben 1b praktisch nicht bewegt, jedenfalls unter Voraussetzung
einer ebenen Fahrbahn ohne Fahrbahn-Anregungen durch Unebenheiten.
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Vorhanden ist eine Anordnung 11 zur Versorgung der
Akuator-Arbeitskammern 1d, 1e der Aktuatoren 1, 1' mit Hydraulikmedium in der jeweils
gewünschten Weise, derart, dass eine Niveauregulierung und/oder eine
Wankstabilisierung des Fahrzeug-Aufbaus 16 umgesetzt werden kann.
Bestandteile dieser Hydraulik-Anordnung 11 sind neben Hydraulik-
Versorgungsleitungen mehrere später noch erläuterte Ventile 6, 9, 10.
Weiterhin ist der hydraulischen Versorgungsanordnung 11 ein Tank 4 für das
Hydraulikmedium vorgelagert, aus welchem eine bspw. vom Fahrzeug-
Antriebsmotor oder (bevorzugt) von einem regelbaren Elektromotor (hier mit
dem Buchstaben E mit Regelpfeil bezeichnet) angetriebene Pumpe 5
Hydraulikmedium in das Hydrauliksystem fördert.
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Wie ersichtlich werden die oberen, eine geringere Querschnittsfläche
besitzenden Aktuator-Arbeitskammern 1d der beiden Aktuatoren 1, 1'
praktisch direkt von der Pumpe 5 mit Hydraulikmedium versorgt, wenn sich
ein in der hydraulischen Versorgungsanordnung 11 vorgesehenes
Sicherheitsventil 10 (Fail-Safe-Ventil) in der figürlich dargestellten Position befindet.
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Hingegen ist in jeder hydraulischen Versorgungsleitung zu den unteren eine
größere Querschnittsfläche aufweisenden Aktuator-Arbeitskammern 1e ein
elektromagnetisches Umschaltventil oder Richtungsventil 9 vorgesehen. Je
nach der Schaltposition dieses Richtungsventils 9 wird die Aktuatorkammer
1e des ersten bzw. linken Aktuators 1 entweder mit der Ausgangsseite der
Pumpe 5 oder mit dem Ausgang eines Druckregelventils 6 verbunden und
umgekehrt wird die Aktuatorkammer 1e des zweiten bzw. rechten Aktuators
1' entweder mit dem Ausgang des genanten Druckregelventils 6 oder mit der
Ausgangsseite der Pumpe 5 verbunden. Dabei ist der Eingang des
Druckregelventils 6 mit der Druckseite oder Ausgangsseite der Pumpe 5 verbunden.
Am Ausgang des Druckregelventils 6 liegt somit üblicherweise ein niedrigerer
Druck als der Ausgangsdruck P der Pumpe 5 (und dabei maximal dieser
Druck P) vor.
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Das genannte Druckregelventil 6, das bspw. als Druckbegrenzungsventil
ausgebildet sein kann, ist gezielt ansteuerbar, wozu auch Drucksensoren 18
an die hydraulische Versorgungsanordnung 11 angeschlossen sind. Deren
Signale verarbeitend kann auch der die Pumpe 5 antreibende Elektro-Motor
E geeignet angesteuert werden. Hierzu ist - ebenso wie zum geeigneten
Schalten des Richtungsventils 9 (sowie des geeignet federbelasteten und
somit bei Stromausfall wie gewünscht schließenden Sicherheitsventils 10)
eine nicht dargestellte elektronische Steuereinheit vorgesehen.
Grundsätzlich kann es sich bei der hier verwendeten, jedoch in dieser Art nicht
zwingend erforderlichen hydraulischen Versorgungsanordnung 11 mit den
soeben genannten Ventilen um einen sog. Ventilblock handeln, wie er
ähnlich bereits in der deutschen Offenlegungsschrift 196 49 187 für eine
hydraulische Stabilisierungseinrichtung beschrieben wurde. Dabei wird
hinsichtlich der Offenbarung dieser hydraulischen Versorgungsanordnung 11
ausdrücklich auf den Inhalt dieser DE 196 49 187 A1 verwiesen. Bspw.
gewährleistet demnach das Fail-Safe-Ventil 10 einen Not-Betrieb bei Ausfall
eines bzw. des Druckregelventils 6, wobei unter normalen Betriebzuständen
das Fail-Safe-Ventil 10 die figürlich dargestellte Position einnimmt und somit
sämtliche Durchgänge freischaltet.
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Mit den Buchstaben A1, A2, A3 sind Abgriffstellen der hydraulischen
Versorgungsanordnung 11 bezeichnet, wobei an der Abgriffstelle A1 stets
der Pumpen-Druck P anliegt, so dass - wie bereits erläutert wurde - die
hydraulisch miteinander verbundenen Arbeitskammern 1d der beiden
Aktuatoren 1, 1' von dieser Abgriffstelle A1 aus versorgt werden. An der
Abgriffstelle A2 der Versorgungsanordnung 11 wird der an die untere
Arbeitskammer 1e des linken Aktuators 1 angelegte Hydraulikdruck
abgegriffen, während an der Abgriffsstelle A3 der hydraulischen
Versorgungsanordnung der an die untere Arbeitskammer 1e des rechten Aktuators
1' weitergegebene Hydraulikdruck anliegt. Wie ersichtlich ist und wie bereits
angesprochen wurde, kann an die Angriffsstellen A2 in Abhängigkeit von der
Schaltstellung des Richtungsventils 9 entweder der an der Eingangsseite
des Druckregelventils 6 oder der an der Ausgangsseite des Druckregelventils
6 herrschende Druck angelegt werden und entgegengesetzt hierzu an die
Angriffsstellen A3 dann entweder der an der Ausgangsseite des
Druckregelventils 6 oder der an der Eingangsseite des Druckregelventils 6 herrschende
Druck.
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Was die Versorgung der Pumpe 5 mit Hydraulikmedium betrifft, so ist auf der
Saugseite der Pumpe 5 ein Schaltventil 22 vorgesehen, mittels dessen die
Pumpen-Saugseite wahlweise entweder mit dem Tank 4 für das
Hydraulikmedium oder mit dem Ausgang des Druckregelventils 6 verbunden werden
kann. Liegt die letztgenannte Verbindung vor, so muss die Pumpe 5 weniger
Arbeit zur Bereitstellung eines gewünschten Hydraulikdruckes auf deren
Ausgangs- oder Druckseite verrichten, als wenn die Pumpen-Saugseite mit
dem Tank 4 verbunden ist. Besonders deutlich wird der Leistungsbedarf der
Pumpe 5 dabei dadurch verringert, dass die Pumpe 5 bzw. deren
Antriebsmotor E hinsichtlich der Leistung bzw. des gewünschten
Pumpenmotor E hinsichtlich der Leistung bzw. des gewünschten Pumpen-Drucks P
regelbar ist.
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In anderen Worten ausgedrückt kann durch das Schaltventil 22 an der
Saugseite der Pumpe 5 der gesamte hydraulische Druckkreis quasi
"vorgespannt" werden. In der nicht gezeigten Stellung des Schaltventils 22
wird die Pumpe 5 durch die sog. Niveaufunktion (allein oder aber auch durch
die Niveaufunktion in Verbindung mit einer Wankstabilisierungsfunktion)
beansprucht, wobei die Pumpe 5 solange Hydraulikmedium in die unteren
Arbeitskammern 1e der Aktuatoren 1, 1' fördert, bis der Fzg.-Aufbau 16
gegenüber den zugeordneten Fzg.-Rädern einen gewünschten Höhenstand
(bzw. zusätzlich ein gewünschtes Wankstabilisierungsmoment) erreicht hat.
Nimmt hingegen das Schaltventil 22 die figürlich dargestellte Position ein, so
wird die Pumpe 5 lediglich durch eine Wankstabilisierung belastet und muss
folglich nur einen erforderlichen Wankstabilisierungsdruck aufbringen. Zur
Wankstablilisierungsfunktion muss nämlich - wie weiter oben bereits erläutert
wurde - praktisch kein zusätzliches Hydraulikmedium in die Arbeitskammern
der Aktuatoren geleitet werden, sondern es wird (bevorzugt) nur der Druck in
den oberen Arbeitskammern 1d der beiden Aktuatoren 1, 1' geeignet erhöht
und fallweise, je nach gewünschter Wankmomentenrichtung, der Druck in
der unteren Arbeitskammer 1e eines der beiden Aktuatoren 1 oder 1'
geeignet erhöht. Zur Ausführung dieser Funktion muss jedoch kein
zusätzliches Hydraulikmedium aus dem Tank 4 in den Hydraulik-Schaltkreis
gefördert werden, sondern dann kann die Pumpen-Saugseite mit dem
Ausgang des Druckregelventils 6 verbunden werden, wo ein gewisser
Niveaudruck oder sog. Minimaldruck vorliegt. Wenn sich das Schaltventil 22
in der dargestellten Position befindet, liegt - wie bereits erläutert wurde -
nämlich quasi ein vorgespannter hydraulischer Druckkreis vor, der sich - wie
ebenfalls bereits erläutert wurde - u. a. durch energetische Vorteile
auszeichnet.
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Vorteilhaft ist ein solcher vorgespannter hydraulischer Druckkreis aber auch
im Hinblick auf das Verhindern von Kavitationserscheinungen, was
insbesondere durch einen zusätzlichen Druckspeicher 21 noch weiter verbessert
wird. Ein solcher mit einem gewissen Minimaldruck belasteter Druckspeicher
21 ist bevorzugt ebenfalls an den Ausgang des Druckregelventils 6
angeschlossen, und zwar über eine mit dem Buchstaben C bezeichnete
Abgriffstelle der hydraulischen Versorgungseinrichtung 11. Weitere Vorteile des
Druckspeichers 21 insbesondere in einem derartigen vorgespannten bzw.
vorspannbaren hydraulischen Druckkreis wurden vor Beginn der
vorliegenden Figurenbeschreibung bereits erläutert.
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Im weiteren wird auf die an den bzw. nahe der Aktuatoren 1, 1'
vorgesehenen Ventile eingegangen. So ist in jeder Hydraulik-Versorgungsleitung nahe
der jeweiligen Aktuator-Arbeitskammer (vorzugsweise an der Wand des
Aktuator-Zylinders 1a angebracht) ein passives oder alternativ ein regelbares
Dämpferventil 2a bzw. 2b angeordnet, mittels derer der Aktuator 1 äußerst
wirkungsvoll gleichzeitig als Dämpfer wirken kann. Die gewünschte
Dämpferwirkung wird dann insbesondere durch das Durchströmen von
Hydraulikmedium durch diese Dämpferventile 2a, 2b erzeugt. Dabei können die
Dämpferventile 2a, 2b durchaus unterschiedliche Dämpfungseigenschaften
in Abhängigkeit von der Durchströmrichtung des Hydraulikmediums
aufweisen. Mit passiven Dämpferventilen ist im übrigen eine im wesentlichen
konstante Dämpferrate erzielbar, während mit (elektronisch) regelbaren
Dämpferventilen gezielt eine jeweils gewünschte Dämpferrate einstellbar ist.
Dann liegen praktisch keine Restriktionen vor, so dass jede gewünschte
Dämpfungscharakteristik eingeregelt werden kann.
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An dieser Stelle sei bereist auf die besondere Verschaltung dieser
Dämpferventile 2a, 2b auch in Verbindung mit den Rückschlagventilen 3a, 3b sowie
den diese Rückschlagventile 3a, 3b enthaltenden Leitungen verwiesen. Mit
dieser vorgeschlagenen Verschaltung sind nämlich hinsichtlich der Dämpfer-
Funktion der Aktuatoren 1, 1' die sog. Zugstufe und die Druckstufe des
Dämpfers unabhängig voneinander auslegbar und regelbar.
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Es hat sich gezeigt, dass dann, wenn die aktive Zufuhr von Hydraulikmedium
in eine Aktuator-Arbeitskammer 1d bzw. 1e stark gedrosselt wird und wenn
gleichzeitig der in dieser Arbeitskammer herrschende Hydraulikdruck relativ
niedrig ist, das sich in der jeweiligen Arbeitskammer befindende
Hydraulikmedium unter Einwirkung der schnell fluktuierenden Anregungen aus den
Fahrbahn-Unebenheiten leicht zur verschäumen und kavitieren beginnt. Die
Folge hiervon könnte ein unsolides Hydraulikmedium in der (den)
Arbeitskammer(n) sein, so dass sich der Aktuator 1 bzw. 1' wie eine weiche Feder
verhalten würde. Dies kann zu einer reduzierten Dämpferfunktion des
Aktuators führen, so dass dann ein sicherer Kontakt zwischen den Rädern
und der Fahrbahn nicht mehr gewährleistet wäre.
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Als Abhilfemaßnahme hierfür ist nun jede Aktuator-Arbeitskammer 1d bzw.
1e über ein die Abfuhr von Hydraulikmedium verhinderndes Rückschlagventil
3a bzw. 3b mit einer geeigneten sog. Minimaldruck-Versorgungsquelle
verbunden, aus der unter derartigen Umständen Hydraulikmedium in die
betroffene Aktuator-Arbeitskammer quasi nachgesaugt werden kann.
Bezüglich der unteren, einen größeren Querschnitt aufweisenden
Arbeitskammern 1e der Aktuatoren 1, 1' fungiert der weiter oben bereits genannte
Druckspeicher 21 direkt als diese sog. Minimaldruck-Versorgungsquelle, d. h.
die die größere Querschnittsfläche aufweisenden Arbeitskammern 1e der
Aktuatoren 1, 1' sind über lediglich eine Zufuhr von Hydraulikmedium
gestattende Rückschlagventile 3b mit dem mit einem Minimaldruck
beaufschlagten Druckspeicher 21 verbunden, wobei dieser Hydraulikmedium unter
entsprechendem Druck vom Ausgang des Druckregelventils 6 bezieht.
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Zur Verhinderung von Kavitationserscheinungen in den hier oberen
Arbeitskammern 1d sind beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die bei
Ausführen einer stationärer Wankstabilisierung ohne Anregung durch
Fahrbahn-Unebenheiten stets mit dem höheren Hydraulikdruck
beaufschlagten Arbeitskammern 1d jedes Aktuators 1 bzw. 1' und die zugehörigen
wahlweise mit einem niedrigeren Hydraulikdruck beaufschlagbaren
Arbeitskammern 1e jeweils über ein in dieser Richtung sperrendes Rückschlagventil
3a hydraulisch miteinander verbunden. Bei einer Bewegung des Aktuators 1
bzw. 1' in Druckrichtung bewirkt die vorgeschlagene Anordnung der
Rückschlagventile 3a, daß Fluid aktiv von der unteren Kammer 1e in die
obere Kammer 1d der Aktuatoren gepumpt wird. Beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. 2 sind (abweichend von Fig. 1) die beiden oberen
Arbeitskammern 1d der hier beiden Aktuatoren 1, 1' gemeinsam über ein
Rückschlagventil 3a mit dem Druckspeicher 21 verbunden, so dass dieser nicht nur für
die unteren Arbeitskammern 1e, sondern auch für die oberen
Arbeitskammern 1d die zur Vermeidung von Kavitationserscheinungen vorgesehene
Minimaldruck-Versorgungsquelle darstellt.
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Wenn - wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 vorgeschlagen -
Rückschlagventile 3a jeweils derart angeordnet sind, dass sie die
Zufuhrleitung des Dämpferventils 2b der unteren Aktuator-Arbeitskammer 1e mit der
oberen Aktuator-Arbeitskammer 1d in der beschriebenen Reihenfolge
verbinden und in der entgegengesetzten Richtung sperren, so werden nicht
nur (insbesondere bei Anregung des Aktuators 1 bzw. 1' in Druckrichtung)
Kavitationserscheinungen in der oberen Aktuator-Arbeitskammer 1d
verhindert, sondern es kann das Dämpferventil 2a der sog Zugstufe jedes
auch als Dämpfer wirkenden Aktuators 1 bzw. 1' durch diese Anordnung
unabhängig von dem Dämpferventil 2b jeder Druckstufe des Dämpfer-
Aktuators 1 bzw. 1' ausgelegt werden. Gleiches gilt umgekehrt, d. h. die
Auslegung der Druckstufe ist unabhängig von der Zugstufen-Auslegung.
Insbesondere kann die Dämpfkraft des Aktuators 1 bzw. 1' bei Anregung in
Zugrichtung unabhängig von der Kraft bei Anregung in Druckrichtung
eingestellt werden und umgekehrt. Und wie bereits erwähnt verhindert das
Rückschlagventil 3b das Entstehen von Unterdruck in der unteren
Arbeitskammer 1e jedes Aktuators 1, 1' bezüglich des Niveaudrucks im
Druckspeicher 21, insbesondere während einer Anregung des Aktuators 1 bzw. 1' in
Zugrichtung.
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Nochmals zusammenfassend dargestellt sind bei beiden
Ausführungsbeispielen dem linken als auch dem rechten Fzg.-Rad der (nicht dargestellten)
Fahrzeugachse ein Aktuator 1 bzw. 1' zugeordnet, der parallel zu einer
(ebenfalls nicht gezeigten) Tragfeder des Fahrzeugaufbaus geschaltet ist
und auch als Dämpfer wirkt. Der Aktuator 1 bzw. 1' besteht aus einem
Hydraulikzylinder 1a sowie einem längsverschiebbaren Kolben 1b, dessen
Kolbenstange entweder mit dem Fahrzeugaufbau oder mit dem Fahrzeugrad
verbunden ist. Das Fzg.-Rad bzw. ein Rad-Führungsglied ist in der hier
gezeigten Ausführungsform am Aktuator-Zylinder 1a befestigt. Jeder
Aktuator 1, 1' besitzt zwei Arbeitskammern 1d, 1e. Die Ringfläche senkrecht
zur Kolbenstange 1c der Arbeitskammer 1d steht zu der Kreisfläche der
Arbeitskammer 1e bevorzugt im Verhältnis 1 : 2. An den Aktuatoren 1, 1' sind
passive oder regelbare Dämpferventile 2a, 2b angebracht. Die
Rückschlagventile 3a sind mit der Zufuhrleitung des Verstellventils 2b und mit der
oberen Aktuatorkammer 1d, die Rückschlagventile 3b mit der Abgriffstelle C
der hydraulischen Versorgungsanordnung 11 und der unteren
Aktuatorkammer 1e verbunden. Der Druckspeicher 21 ist ebenfalls an den Abgriffstelle C
angeschlossen. Die jedem Aktuator 1 bzw. 1' abgewandten Seiten der
Dämpfungsventile 2a des Aktuators 1 bzw. 1' sind direkt miteinander
verbunden. Eine Abzweigstelle dieser gemeinsamen Leitung ist an die
Abgriffstelle A1 der hydraulischen Versorgungsanordnung 11 angeschlossen.
Die dem Aktuator 1 abgewandte Seite des Dämpfungsventils 2b ist mit der
Abgriffstelle A2 und die dem Aktuator 1' abgewandte Seite des
Dämpfungsventils 2b ist mit der Abgriffstelle A3 der hydraulischen
Versorgungsanordnung 11 verbunden. Diese besteht aus einem Fail-Safe-Ventil 10, einem
Richtungsventil 9, einem Druckregelventil (vorzugsweise
Druckbegrenzungsventil) 6 und vorzugsweise zwei Drucksensoren 18, die in der dargestellten
Weise verschaltet sind. Die Abgriffstelle P der hydraulischen
Versorgungsanordnung 11 ist mit dem Ausgang der Pumpe 5 und die Abgriffstelle N in
der gezeigten Weise mit dem Schaltventil 22 der Pumpensaugseite
verbunden. Der Anschluß T des Schaltventils 22 ist mit dem Tank 4
verbunden.
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Im Ausgangszustand, bei welchem sich das Schaltventil 22 ebenfalls in der
figürlich dargestellten Position befindet, liegt im gesamten System ein durch
den Druckspeicher 21 festgelegter Druck p0 vor. Wird danach das Fahrzeug
beladen, so kann durch Schalten des Ventils 22 die Saugseite der Pumpe 5
auf den Tank 4 (Anschluß T) gelegt werden. Bei laufender Pumpe 5 wird nun
der gesamte Hydraulikkreis vorgespannt, bis das gewünschte
Fahrzeugniveau, d. h. der gewünschte Höhenstand des Aufbaus 16 gegenüber den
Rädern erreicht wird. Danach wird die Saugseite der Pumpe 5 durch
geeignetes Betätigen des Schaltventils 22 wieder in den firgürlich
dargestellten Ausgangszustand (nämlich Pumpen-Saugseite auf Abgriffstelle N)
zurückgeschaltet. Im gesamten Hydraulikkreis liegt nun ein Druck pNiveau vor.
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Mit der gezeigten Anordnung ist auch ein Absenken des Fahrzeugaufbaus
16 bspw. über der Fahrgeschwindigkeit durch Schalten des Ventils 22
möglich. Insbesondere jedoch wird bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs mit
Hilfe des Druckregelventils 6 (vorzugsweise Druckbegrenzungsventils) 6 bei
laufender Pumpe 5 ein Differenzdruck ΔpWank zwischen den Abgriffstellen A1
und A2 (ungefähr gleicher Druck) und A3 aufgebracht. Durch das bereits
genannte gewählte Flächenverhältnis von 1 : 2 zwischen Ringfläche und der
Kreisfläche in den Arbeitskammern 1d bzw. 1e der Aktuatoren 1 und 1' kann
mit der gezeigten Anordnung ein symmetrisches Kräftepaar erzeugt werden,
welches der Wankbewegung des Fahrzeug-Aufbaus 16 entgegenwirkt.
Durch geeignetes Schalten des Richtungsventils 9 kann somit eine
Wankstabilisierung in die jeweils notwendige Richtung erfolgen.
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Die vorliegende Erfindung zeichnet sich - wie bereits erläutert - nicht nur
durch minimierten Energiebedarf sowie durch einfachen Aufbau, sondern
daneben durch hohe Funktionssicherheit aufgrund des Ausschlusses von
Kavitationserscheinungen im hydraulischen System aus, wobei noch darauf
hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details insbesondere
konstruktiver Art abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen
gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.