DE102021200166B3 - Hydrauliksystem, inbesondere für einen Fahrwerk - Google Patents

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Abstract

Hydrauliksystem für die Ansteuerung mindestens einer hydraulischen Fahrwerkskomponente, umfassend eine Pumpe, deren Saugseite mit einem hydraulischen Speicher verbunden ist, der einen Mindestspeicherdruck aufweist, der größer ist als der Atmosphärendruck, wobei eine Druckseite der Pumpe einen Anschluss für die Fahrwerkskomponente aufweist, wobei die Pumpe zwei Förderrichtungen aufweist, um Druckmedium auch von dem druckseitigen Anschluss in den hydraulischen Speicher zu fördern, wobei das Hydrauliksystem einen zweiten Speicher aufweist, dessen maximales Druckniveau höher ist als maximale Druckniveau des ersten Speichers, wobei die beiden Speicher hydraulisch parallel an der Saugseite der Pumpe angeschlossen sind

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem, insbesondere für ein Fahrwerk, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Aus der DE 10 2014 207 055 A1 ist ein Hydrauliksystem bekannt, das eine Hydraulikpumpe aufweist, die an ihrer Saugseite mit einem druckvorgespannten Speicher hydraulisch verbunden ist. Der Vorteil eines derartigen Speichers im Vergleich zu einem Speicher mit Atmosphärendruck besteht darin, dass die Pumpe ein geringeres Druckgefälle zu einem hydraulischen Aktuator überwinden muss. Letztlich kann dadurch die Energiebilanz der Pumpe verbessert werden. Es hat sich in der Praxis jedoch gezeigt, dass dieser Bauform Grenzen gesetzt sind. Des Weiteren steht für die Pumpe in einem Fahrzeug nur eine beschränkte Leistungsaufnahme zur Verfügung. Man kann auch den Speicher nicht beliebig vergrößern, da der Bauraum ohnehin sehr begrenzt ist.
  • In der DE 10 2011 084 089 A1 wird ein sehr ähnliches Hydrauliksystem offenbart. Dabei wird eine Pumpe mit zwei Förderrichtungen eingesetzt. Des Weiteren verfügt der Speicher, aus dem die Pumpe in Richtung der hydraulischen Fahrwerkskomponente fördert, in diesem Fall einem Schwingungsdämpfer, über eine Federkonstante, die mindestens der Federkonstante einer Tragfeder, die dem Schwingungsdämpfer mechanisch parallelgeschaltet ist, gleichkommt oder übersteigt. Ein Vorteil dieser Auslegung besteht ebenfalls in der verbesserten Energiebilanz der Pumpe.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Leistungseinsatz einer Pumpe für den Betrieb des Hydrauliksystems zu optimieren.
  • Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Hydrauliksystem dadurch gelöst, dass das Hydrauliksystem einen zweiten Speicher aufweist, dessen maximales Druckniveau höher ist als maximale Druckniveau des ersten Speichers, wobei die beiden Speicher hydraulisch parallel an der Saugseite der Pumpe angeschlossen sind.
  • Mit der Verwendung zweier Speicher kann der Einsatz der Pumpe im Vergleich zum Stand der Technik nochmals reduziert werden. Die beiden Speicher decken mit der Druckfüllung zwei Arbeitsbereiche ab. In Abhängigkeit der Anforderungen an das Hydrauliksystem können die beiden Speicher hinsichtlich des Speichervolumens im Vergleich zu einem System mit nur einem Speicher zielgenauer angepasst werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist funktional zwischen den beiden Speichern und der Pumpe ein Schaltventil angeordnet, das wechselweise einen der beiden Speicher mit der Pumpe freischaltet. Damit wird ein gezielter unterstützender Einsatz der Speicher erreicht. Ebenso kann der Rückfüllung der Speicher aus der hydraulischen Fahrwerkskomponente nach einer gewünschten Priorisierung erfolgen.
  • Im Hinblick auf einen möglichst einfachen und damit kostengünstigen Aufbau ist das Schaltventil als ein 3/2-Wegeventil ausgeführt. Dabei sind die beiden Speicher an parallele Anschlüsse A; B angeschlossen, wobei ein Anschluss A des Schaltventils in einer ersten Schaltstellung a in einer Durchgangsstellung und der Anschluss B für den zweiten Speicher in einer Sperrstellung steht und in einer zweiten Schaltstellung b der Anschluss A in einer Sperrstellung und der Anschluss B in einer Durchgangsstellung steht.
  • Für die Ansteuerung des Schaltventils könnte man einen Sensor verwenden, der ein Schaltsignal zur Verfügung stellt. Einfacher ist es jedoch, wenn das Schaltventil mit einer Steuerleitung verbunden ist, die von dem Druck entsprechend dem druckseitigen Anschluss der Pumpe beaufschlagt wird.
  • Um ein Schaltventil einsetzen zu können, dass keinerlei Fremdenergie bedarf, wirkt auf das Schaltventil entgegen der Steuerkraft basierend auf dem Druck der Steuerleitung eine Schaltkraft, die dem Minimaldruck des zweiten Speichers entspricht. Allein aufgrund der wechselseitigen Kräfte am Schaltventil stellt sich die gewünschte Schaltstellung ein.
  • Die Fahrwerkskomponente soll in ihrer Anwendung eine Stellkraft ausüben. Dafür verfügt die Fahrwerkskomponente über eine unter Druck stehende Befüllung. Damit die Befüllung der Fahrwerkskomponente mit einem beschränkten Energieaufwand möglich ist, entspricht der Minimaldruck des ersten Speichers einem Nenndruck innerhalb der hydraulischen Fahrwerkskomponente bei einer definierten Belastung. Die definierte Belastung kann z. B. einer bestimmten Zuladung in Verbindung mit einer bestimmten Höhenlage eines Fahrzeugaufbaus zu einem Fahrwerk entsprechen. Eine weitere Anwendung kann in der Niveauregulierung einer Fahrzeugkabine vorliegen.
  • Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist der Minimaldruck des zweiten Speichers mindestens so hoch ist wie der Maximaldruck des ersten Speichers. Diese Auslegung fördert den bedarfsgerechten Einsatz der Pumpe.
  • Im Hinblick auf eine optimierte Leckagefunktion des Hydrauliksystems ist funktional zwischen den Speichern und der Pumpe ein Sperrventil angeordnet. Bevorzugt ist das Sperrventil separat zu dem Schaltventil ausgeführt, um insgesamt einfache Ventile einsetzen zu können.
  • Optional kann auch funktional zwischen der Pumpe und der Fahrwerkskomponente ein Sperrventil angeordnet sein, um die Pumpe von dem Systemdruck der Fahrwerkskomponente zu entlasten.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass die beiden Sperrventile über einen gemeinsamen Aktuator betätigt werden.
  • Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • 1 Ersatzschaubild des Hydrauliksystems mit einer Fahrwerkskomponente
    • 2 Energieschaubild des Hydrauliksystems bei der Befüllung der Fahrwerkskomponente
    • 3 Energieschaubild des Hydrauliksystem beim Entleeren der Fahrwerkskomponente
  • Die 1 zeigt ein Hydrauliksystem für den Betrieb einer hydraulischen Fahrwerkskomponente. Die Fahrwerkskomponente kann beispielhaft von einem hydraulischen Schwingungsdämpfer beliebiger Bauart aber auch von einem Schwenkmotor für einen verstellbaren Stabilisator gebildet werden, wobei diese Aufzählung ohne Anspruch auf Vollständigkeit angesehen werden soll. Denkbar ist auch die Kombinatin mit einer hydraulischen Lenkvorrichtung.
  • In dieser 1 ist als Fahrwerkskomponente 3 ein an sich bekannter Schwingungsdämpfer dargestellt, der eine Kolbenstange 5 und einen Druckzylinder 7 umfasst, wobei ein Kolben 9 an der Kolbenstange 5 den Druckzylinder 7 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11; 13 unterteilt. Ein äußerer Behälter 15 hüllt den Druckzylinder 7 ein und begrenzt einen zumindest teilweise mit einem Druckmedium gefüllten Ausgleichsraum 17 ein, der zur Kompensation des von der Kolbenstange 5 verdrängten Druckmediumvolumens dient. Der Ausgleichsraum 17 ist vielfach über ein Bodenventil 19 mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 hydraulisch verbunden. In dem Ausgleichsraum 17 herrscht ein Vorspanndruck, der auf die Kolbenstange 5 eine Ausfahrkraft ausübt. Der Vorspanndruck liegt deutlich über dem Atmosphärendruck, z. B. bei 40bar bezogen auf eine Ausfahrposition der Kolbenstange 5 in Verbindung mit einer definierten Belastung. In der Anwendung des Schwingungsdämpfers in einem Pkw kann die Ausfahrpostion der Kolbenstange 5 z. B. der Zuladung entsprechend zweier Fahrzeuginsassen in Kombination mit einer definierten Niveaulage eines Fahrzeugaufbaus bestehen.
  • Das Hydrauliksystem 1 umfasst eine Pumpe 21 mit einem Pumpenantrieb 23, z. B. einem E-Motor. Der genaue konstruktive Aufbau der Pumpe 21 ist für die Erfindung unerheblich. Die Pumpe 21 verfügt über zwei Förderrichtungen. Eine Saugseite 25 der Pumpe ist hydraulisch mit einem ersten und einem zweiten Speicher 27; 29 verbunden. Auch hier spielt der exakte konstruktive Aufbau der Speicher 27; 29 keine Rolle. Beide Speicher 27; 29 verfügten über eine Druckvorspannung, die jedoch unterschiedlich hoch ist.
  • Der erreichbare Minimaldruck Sp1min des ersten Speichers 27 entspricht einem Nenndruck pn innerhalb der hydraulischen Fahrwerkskomponente3 bei einer definierten Belastung. Bei einem beispielhaften Druck von 40bar in der Fahrwerkskomponente 3 bezogen auf eine definierte Belastung und Niveaulage weist der erste Speicher 27 einen Minimaldruck Sp1min von ca. 40bar auf. Der Maximaldruck Sp1max des ersten Speichers 27 liegt deutlich darüber. Bei einer beispielhaften Auslegung des Hydrauliksystems 1 und des Schwingungsdämpfers 3 von einem Maximaldruck von 180bar kann der Maximaldruck Sp1max des ersten Speichers 27z. B. bei 110bar liegen. Dabei wird der für das Erreichen der maximalen Ausahrposition der Kolbenstange 5 in Verbindung mit der maximalen Belastung notwendige Betriebsdruck von beispielsweise 180bar als Basis verwendet und davon der Fülldruck des Schwingungsdämpfers 3 von 40bar subtrahiert. Der Differenzdruck von 140 bar wird bei der Auslegung auf jeweils 70bar pro Speicher 27; 29 festgelegt. Folglich könnte der erste Speicher 27 einen Maximaldruck Sp1max von 110bar aufweisen.
  • Das minimale Druckniveau Sp2min des zweiten Speichers 29 ist mit 110bar mindestens so hoch wie das maximale Druckniveau Sp1max des ersten Speichers 27 und liegt mit 180bar deutlich oberhalb des maximalen Druckniveaus Sp1max des ersten Speichers 27. Die Druckverteilung zwischen den beiden Speichern 27; 29 ist lediglich beispielhaft zu verstehen und keinesfalls zwingend erforderlich. Beide Speicher 27; 29 sind hydraulisch parallel an der Saugseite 25 der Pumpe 21 angeschlossen.
  • Funktional zwischen den beiden Speichern 27; 29 und der Saugseite 25 der Pumpe 21 ist ein Schaltventil 31 angeordnet ist, das wechselweise einen der beiden Speicher 27; 29 mit der Pumpe 21 freischaltet.
  • Bevorzugt ist das Schaltventil 31 als ein 3/2-Wegeventil ausgeführt. Die beiden Speicher sind an parallele Anschlüsse A; B des Schaltventils angeschlossen, wobei ein Anschluss A des Schaltventils in einer ersten Schaltstellung a in einer Durchgangsstellung und der Anschluss B für den zweiten Speicher in einer Sperrstellung steht. In einer zweiten Schaltstellung b befindet sich der Anschluss A in einer Sperrstellung und der Anschluss B steht in einer Durchgangsstellung. Mit der wechselweisen Sperr- und Durchlassstellung bleibt der voreingestellte Differenzdruck bei minimaler oder maximaler Füllung der beiden Speicher dauerhaft eingestellt. Das Schaltventil 31 ist mit einer Steuerleitung 33 verbunden, die von dem Druck entsprechend einem druckseitigen Anschluss 35 der Pumpe 21 beaufschlagt wird. Die Steuerleitung 33 kann mechanisch unmittelbar mit dem druckseitigen Anschluss 35, einer Versorgungsleitung 37 zwischen der Pumpe 21 und der Fahrwerkskomponente 3 oder separat mit der Fahrwerkskomponente 3 verbunden sein. Das Druckniveau in der Steuerleitung 33 entspricht bei allen Ausführungsformen dem Druck am druckseitigen Anschluss 35.
  • Auf das Schaltventil 31 wirkt entgegen der Steuerkraft basierend auf dem Druck der Steuerleitung 33 eine Schaltkraft, die dem Minimaldruck Sp2min des zweiten Speichers 29 entspricht. Die Steuerkraft kann von einem Aktuator, aber auch von einer ganz einfachen Federkraft einer mechanischen Feder 39 erzeugt werden, so dass das Schaltventil 31 betriebsabhängig indirekt von der Pumpe 21 geschaltet wird.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass funktional zwischen den Speichern 27; 29 und der Pumpe 21 ein Sperrventil 41 angeordnet ist. Damit kann die Verbindung zwischen dem Schwingungsdämpfer 3 und den Speichern 27; 29 blockiert werden, so dass eine inaktive Pumpe 21 auch bei einer internen Leckage keinen Einfluss auf die Niveaulage des Schwingungsdämpfers 3 hätte.
  • Zusätzlich kann auch funktional zwischen der Pumpe 21 und der Fahrwerkskomponente 3 ein Sperrventil 43 angeordnet sein. In dem vorliegenden Beispiel ist das Sperrventil 43 derart angeordnet, dass in der Blockstellung auch die Steuerleitung 33 von der Fahrwerkskomponente 3 getrennt ist. Bei einer Sperrstellung des Sperrventils 43 können Druckschwankungen innerhalb der Fahrwerkskomponente 3 keinen Einfluss auf das Druckniveau in der Steuerleitung 33 ausüben. Die Sperrventile 41; 43 sind bevorzugt als 2/2-Wegeventile ausgeführt. Die Sperrventile 41; 43 beiderseits der Pumpe könnten zusammengefasst oder auch über einen gemeinsamen Aktuator 45 betätigt werden.
  • Die 2 zeigt das Energieschaubild des Hydrauliksystem 1 bei einer Befüllung der Fahrwerkskomponente 3, um z. B. eine vordefinierte Niveaulage eines Fahrzeugaufbaus bei einer gestiegenen Belastung zu halten oder generell den Fahrzeugaufbau anzuheben. Dazu werden die beiden Sperrventile 41; 43 in die Durchlassstellung gebracht. In der Ausgangsstellung des Hydrauliksystem 1 befindet sich das Schaltventil 31 in der gezeigten Schaltstellung „a“, d. h. der erste Speicher 27 mit dem geringeren Druckniveau ist mit der Saugseite 25 der Pumpe 21 verbunden. Damit wirkt auf die Kolbenstange 5 zusätzlich der Drucküberschuss des ersten Speichers 27, z. B. die besagten 70bar. Mit der Ausfahrbewegung der Kolbenstange 5 stellt sich verursacht durch eine Belastung des Schwingungsdämpfers 3 zwischen dem ersten Speicher 27 und dem Ausgleichsraum 17 im Schwingungsdämpfer 3 ein Druckgleichgewicht ein, wie durch den Schnittpunkt pG1 einer Druckkennlinie 47 des Schwingungsdämpfers 3und einer Druckkennlinie 48 des ersten Speichers 27 beschrieben ist. Während dieser Phase der Druckaufladung des Schwingungsdämpfers 3 ist die Pumpe 21 ein passives Element. Es muss keine Pumpleistung eingebracht werden. Ab dem Betriebspunkt der Druckausgeglichenheit pG1 zwischen dem ersten Speicher 27 und dem Schwingungsdämpfer 3 setzt die Pumpe 21 ein und fördert Druckmedium aus dem ersten Speicher 27in den Schwingungsdämpfer 3, wie eine Pumpenkennlinie 49 verdeutlicht. Damit steigt auch der Druck in der Steuerleitung. Ab dem Druck in der Steuerleitung 33 entsprechend dem Minimaldruck Sp2min des zweiten Speichers 29 schaltet das Schaltventil 31 von der dargestellten Schaltstellung „a“ in die Schaltstellung „b“ um und verbindet den zweiten Speicher 29 mit der Pumpe 21.
  • Danach kann die Pumpe 21 wiederum als passives Element, d. h. ohne aktiven Pumpenantrieb 23 betrieben und der Drucküberschuss aus dem zweiten Speicher 29 genutzt werden, um die Befüllung des Schwingungsdämpfers 3 fortzusetzen, da der zweite Speicher 29 einen beispielhaften Drucküberschuss von 70 bar aufweist. Dieser Drucküberschuss wird sich mit zunehmender Befüllung des Schwingungsdämpfers 3 abbauen, bis ein zweiter Druckausgleichspunkt erreicht ist, der durch den Schnittpunkt pG2 der Druckkennlinie 51 des zweiten Speichers 29 mit der Druckkennlinie 47 des Schwingungsdämpfers 3 definiert wird. Ab diesem Betriebspunkt setzt die Pumpe 21 mit einer Förderleistung ein, bis die gewünschte Ausfahrposition der Kolbenstange 5 erreicht ist, z. B. bei einem Druckniveau von 180bar im Schwingungsdämpfer 3.
  • Mit der 3 soll das Zusammenwirken der Pumpe 21 und der Speicher 27; 29 für das Rückfüllen des Druckmediums aus dem Schwingungsdämpfer 3 in die Speicher 27; 29 beschrieben werden. Beispielhaft wird davon ausgegangen, dass der Schwingungsdämpfer 3 maximal druckvorgespannt ist, beispielsweise mit 180bar. Die beiden Sperrventile 41; 43 sind in Durchlassstellung geschaltet. Der zweite Speicher 29 verfügt über einen Restdruck bzw. Minimaldruck Sp2min von besagten 110bar, der erste Speicher 27 enthält noch einen Minimaldruck von 40 bar. Aufgrund des Druckniveaus in der Versorgungsleitung 37 stehen an dem druckseitigen Anschluss 35 der Pumpe 21 und in der Steuerleitung ebenfalls 180bar, so dass das Schaltventil 31 die Schaltposition „b“ einnimmt bzw. beibehält. Der Überdruck im Schwingungsdämpfer 3 führt zu einer Druckmediumbefüllung des zweiten Speichers 29 ohne aktiven Einsatz der Pumpe 21. Erst wenn der zweite Speicher 29 und der Schwingungsdämpfer 3 ein gleiches Druckniveau erreicht haben, erkennbar am Schnittpunkt pG2 der Druckkennlinie 47 des Schwingungsdämpfers 3 und der ansteigenden Druckkennlinie 51 des zweiten Speichers 27, setzt die Fördertätigkeit der Pumpe 21 ein, um Druckmedium aus dem Schwingungsdämpfer 3 in den zweiten Speicher 29 zu fördern. Dabei fällt das Druckniveau im Schwingungsdämpfer 3 weiter ab. Die Pumpe 21 fördert bis zum Maximaldruck des zweiten Speichers 29. Dann ist im Schwingungsdämpfer 3 ein Momentandruck von 110bar entsprechend dem Maximaldruck Sp1max des ersten Speichers 27 erreicht.
  • Bei Unterschreiten des Momentandrucks von 110bar im Schwingungsdämpfer 3 liegt diese Druckniveau auch an dem druckseitigen Anschluss 35 der Pumpe 21 und in der Steuerleitung 33 zum Schaltventil an. Dadurch wird das Schaltventil 31 von der Federkraft in die Schaltstellung „a“ umgeschaltet. Folglich besteht dann ein deutlicher Drucküberschuss zwischen dem Schwingungsdämpfer 3 und dem Minimaldruck Sp1min im ersten Speicher 27. Dadurch wird der erste Speicher 27 ohne Pumpleistung der Pumpe 21 befüllt, bis wiederum ein Druckausgleich zwischen dem Schwingungsdämpfer und dem ersten Speicher 27vorliegt. Dieser Betriebszustand wird durch den Schnittpunkt pG1 der Druckkennlinie 47 des Schwingungsdämpfers 3 und der Druckkennlinie 48 des ersten Speichers beschrieben. Erst danach setzt die Pumpleistung ein, um den ersten Speicher 27 für den nächsten Befüllvorgang des Schwingungsdämpfers 3 wieder auf den Maximaldruck von 110bar zu befüllen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Hydrauliksystem
    3
    Fahrwerkskomponente
    5
    Kolbenstange
    7
    Druckzylinder
    9
    Kolben
    11
    kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
    13
    kolbenstangenferner Arbeitsraum
    15
    Behälter
    17
    Ausgleichsraum
    19
    Bodenventil
    21
    Pumpe
    23
    Pumpenantrieb
    25
    Saugseite
    27
    erster Speicher
    29
    zweiter Speicher
    31
    Schaltventil
    33
    Steuerleitung
    35
    druckseitiger Anschluss
    37
    Versorgungsleitung
    39
    Feder
    41
    Sperrventil
    43
    Sperrventil
    45
    Aktuator
    47
    Druckkennlinie
    48
    Druckkennlinie
    49
    Pumpenkennlinie
    51
    Druckkennlinie

Claims (10)

  1. Hydrauliksystem (1) für die Ansteuerung mindestens einer hydraulischen Fahrwerkskomponente (3), umfassend eine Pumpe (21,) deren Saugseite (25) mit einem hydraulischen Speicher (27) verbunden ist, der einen Mindestspeicherdruck (Sp1min) aufweist, der größer ist als der Atmosphärendruck, wobei eine Druckseite der Pumpe (21) einen Anschluss (35) für die Fahrwerkskomponente (3) aufweist, wobei die Pumpe (21) zwei Förderrichtungen aufweist, um Druckmedium auch von dem druckseitigen Anschluss (35) in den hydraulischen Speicher (27) zu fördern, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem (1) einen zweiten Speicher (29) aufweist, dessen maximales Druckniveau (Sp2max) höher ist als maximale Druckniveau (Sp1max) des ersten Speichers (27), wobei die beiden Speicher (27; 29) hydraulisch parallel an der Saugseite (25) der Pumpe (21) angeschlossen sind
  2. Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass funktional zwischen den beiden Speichern (27; 29) und der Pumpe (21) ein Schaltventil (31) angeordnet ist, das wechselweise einen der beiden Speicher (27; 29) mit der Pumpe (21) freischaltet.
  3. Hydrauliksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (31) als ein 3/2-Wegeventil ausgeführt ist und die beiden Speicher (27; 29) an parallele Anschlüsse A; B angeschlossen sind, wobei ein Anschluss A des Schaltventils in einer ersten Schaltstellung a in einer Durchgangsstellung und der Anschluss B für den zweiten Speicher (29) in einer Sperrstellung steht und in einer zweiten Schaltstellung b der Anschluss A in einer Sperrstellung und der Anschluss B in einer Durchgangsstellung steht.
  4. Hydrauliksystem nach mindestens einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (31) mit einer Steuerleitung (33) verbunden ist, die von dem Druck entsprechend dem druckseitigen Anschluss (35) der Pumpe (21) beaufschlagt wird.
  5. Hydrauliksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Schaltventil (31) entgegen der Steuerkraft basierend auf dem Druck der Steuerleitung (33) eine Schaltkraft wirkt, die dem Minimaldruck (Sp2min) des zweiten Speichers (29) entspricht.
  6. Hydrauliksystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimaldruck (Sp1min) des ersten Speichers (27) einem Nenndruck (pn) innerhalb der hydraulischen Fahrwerkskomponente (3) bei einer definierten Belastung entspricht.
  7. Hydrauliksystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimaldruck (Sp2min) des zweiten Speichers (29) mindestens so hoch ist wie der Maximaldruck (Sp1max) des ersten Speichers (29).
  8. Hydrauliksystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass funktional zwischen den Speichern (27; 29) und der Pumpe (21) ein Sperrventil (41) angeordnet ist.
  9. Hydrauliksystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass funktional zwischen der Pumpe (21) und der Fahrwerkskomponente (3) ein Sperrventil (43) angeordnet ist
  10. Hydrauliksystem nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sperrventile (41; 43) über einen gemeinsamen Aktuator (45) betätigt werden.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084089A1 (de) 2011-10-06 2013-04-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug-Radaufhängung mit einem hydraulischen Schwingungs-Dämpfer
DE102014207055A1 (de) 2014-03-04 2015-09-10 Zf Friedrichshafen Ag Schwingungsdämpfer mit Niveauregulierung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084089A1 (de) 2011-10-06 2013-04-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug-Radaufhängung mit einem hydraulischen Schwingungs-Dämpfer
DE102014207055A1 (de) 2014-03-04 2015-09-10 Zf Friedrichshafen Ag Schwingungsdämpfer mit Niveauregulierung

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