DE112013006374T5

DE112013006374T5 - Aktive und passive Aufhängung mit Optimierung des Energieverbrauchs

Info

Publication number: DE112013006374T5
Application number: DE112013006374.3T
Authority: DE
Inventors: Koenraad Reybrouck
Original assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Priority date: 2013-01-08
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-10-08
Also published as: US20140190156A1; JP2016501781A; KR20150105408A; CN104903128A; JP6346620B2; WO2014109934A1; CN104903128B; BR112015015885A2; US9481221B2

Abstract

Ein hydraulischer Betätiger weist einen Stoßdämpfer und ein Steuersystem auf, das von dem Steuersystem getrennt ist und Dämpfungslasten für den hydraulischen Betätiger erzeugt. Das Steuersystem erzeugt die Dämpfungskraft für den hydraulischen Betätiger durch Verwendung eines Paars variabler Ventile, eines Paars Rückschlagventile, eines Sammlers, eines Pumpenmotors und eines Durchflussreglers. Die Kräfte werden in allen vier Quadranten Kompression/Rückstoß und aktiv/passiv erzeugt. Eine Vorrichtung, die von dem hydraulischen Betätiger erzeugte Energie rekuperiert kann in den hydraulischen Betätiger eingebaut sein, um Energie in Form von elektrischer Energie zu generieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung ist auf semiaktive und aktive Aufhängungssysteme gerichtet. Insbesondere ist die vorliegende Offenbarung auf semiaktive und aktive Aufhängungssysteme gerichtet, die Energie rekuperieren, die während der Dämpfung des Aufhängungssystems erzeugt wird.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen bereit, die sich auf die vorliegende Offenbarung beziehen, die nicht notwendigerweise Stand der Technik darstellen.
Aufhängungssysteme werden bereitgestellt, um den Fahrzeugkörper (gefederter Teil) von den Rädern und den Achsen des Fahrzeugs (ungefederter Teil) zu isolieren oder zu filtern, wenn das Fahrzeug über vertikale Straßenoberflächenunebenheiten fährt, wie auch dazu, den Fahrzeugkörper und die Radbewegung zu steuern. Zusätzlich werden Aufhängungssysteme auch verwendet, eine mittlere Fahrzeughöhe aufrechtzuerhalten, um eine verbesserte Stabilität des Fahrzeugs während des Manövrierens zu fördern. Das übliche passive Aufhängungssystem weist eine Feder und eine Dämpfervorrichtung auf, die parallel zur Feder angeordnet ist und welche zwischen dem gefederten Teil und dem ungefederten Teil des Fahrzeugs angeordnet sind.
Hydraulische Betätiger, wie z. B. Stoßdämpfer und/oder Federbeine werden in Verbindung mit konventionellen passiven Aufhängungssystemen verwendet, um während des Fahrens auftretende unerwünschte Vibrationen zu absorbieren. Um diese unerwünschten Vibrationen zu absorbieren, weisen hydraulische Betätiger einen Kolben auf, der in einem Druckzylinder des hydraulischen Betätigers angeordnet ist. Dieser Zylinder ist mit dem gefederten Teil oder Fahrzeugkörper über eine Kolbenstange verbunden. Weil der Kolben im Stande ist, den Fluss von Dämpfungsfluid in der Arbeitskammer des hydraulischen Betätigers zu vermindern, wenn der Kolben in dem Druckzylinder verschoben wird, ist der hydraulische Betätiger in der Lage, eine Dämpfungskraft zu erzeugen, die den Vibrationen der Aufhängung entgegenwirkt. Je höher das Ausmaß, in welchem das Dämpferfluid in der Arbeitskammer durch den Kolben eingeschränkt wird, desto größer sind die Dämpfkräfte, die durch den hydraulischen Betätiger erzeugt werden.
In den vergangenen Jahren wuchs erhebliches Interesse an Fahrzeugaufhängungssystemen, die vermittels konventionelle passive Aufhängungen einen verbesserten Komfort und verbessertes Straßenfahrverhalten bieten können. Allgemein wurden derartige Verbesserungen durch die Verwendung von „intelligenten” Aufhängungssystemen erzielt, die in der Lage sind, die durch hydraulische Betätiger erzeugten Aufhängungskräfte elektronisch zu steuern.
Es sind unterschiedliche Niveaus beim Erreichen des idealen „intelligenten” Aufhängungssystems, als semiaktive oder voll aktive Aufhängungssysteme bezeichnet, möglich. Manche Systeme steuern und erzeugen Dämpfungskräfte, die auf dynamischen Kräften basieren, die der Bewegung des Kolbens entgegenwirken. Andere Systeme steuern und erzeugen Dämpfungskräfte, die auf statischen oder sich langsam ändernden dynamischen Kräften beruhen, die auf den Kolben unabhängig von der Geschwindigkeit des Kolbens in dem Druckrohr einwirken. Andere, mehr ausgearbeitete Systeme, können während der Rückstoß- und Kompressionsbewegungen des hydraulischen Betätigers variable Dämpfungskräfte generieren, ungeachtet der Position und der Bewegung des Kolbens in dem Druckrohr.
Die Bewegung, die in den hydraulischen Betätigern in beiden Systemen, den passiven, semi-aktiven und aktiven erzeugt wird, generiert Energie und diese Energie wird in Erwärmung des hydraulischen Betätigerfluids und der Komponenten des Betätigers umgewandelt.
KURZFASSUNG
Dieser Abschnitt stellt einen allgemeinen Überblick der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres Schutzumfangs oder all ihrer Merkmale.
Die vorliegende Offenbarung stellt die Gestaltung eines System bereit, welches die Energie auffängt, die in einem passiven, semiaktiven oder aktiven Aufhängungssystem erzeugt wird, und zwar in einer Weise, dass die Energie später wiederverwendet werden kann, oder es kann die Energie in eine andere Form von Energie umgewandelt werden, wie beispielsweise als elektrische Energie.
Weitere Anwendungsgebiete werden durch die nachfolgend bereitgestellte Beschreibung deutlich. Die Beschreibung und spezielle Ausführungsbeispiele dieses Überblicks dienen lediglich dem Zweck der Illustration und zielen nicht darauf ab, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
FIGUREN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zu Illustrationszwecken ausgewählter Ausführungsbeispiele und nicht aller möglichen Anwendungen und beabsichtigen daher nicht, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Energie gewinnenden Aufhängungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine schematische Ansicht des hydraulischen Betätigers aus 1, in welcher Komponenten des hydraulischen Betätigers dargestellt sind;
3 ist eine schematische Ansicht des hydraulischen Betätigers aus 2, in der die Fluidströmung während eines semi-aktiven Kompressionsmodus des hydraulischen Betätigers gezeigt ist;
4 ist eine schematische Ansicht des hydraulischen Betätigers aus 2, in der die Fluidströmung während eines aktiven Kompressionsmodus des hydraulischen Betätigers gezeigt ist;
5 ist eine schematische Ansicht des hydraulischen Betätigers aus 2, in der die Fluidströmung während eines halbaktiven Rückstoßmodus des hydraulischen Betätigers gezeigt ist;
6 ist eine schematische Ansicht des hydraulischen Betätigers aus 2, worin die Fluidströmung während einer aktiven Rückstoßoperation dargestellt ist;
7 ist eine schematische Ansicht eines hydraulischen Betätigers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, das ein Energie-Rekuperierungssystem umfasst;
8 ist eine schematische Ansicht des hydraulischen Betätigers aus 7, in der die Fluidströmung während eines semiaktiven Kompressionsmodus des hydraulischen Betätigers dargestellt ist;
9 ist eine schematische Ansicht des hydraulischen Betätigers aus 7, bei der die Fluidströmung während eines aktiven Kompressionsoperationsmodus dargestellt ist;
10 ist eine schematische Ansicht des hydraulischen Betätigers aus 7, bei der die Fluidströmung während eines semi-aktiven Rückstoßmodus des hydraulischen Betätigers dargestellt ist; und
11 ist eine schematische Darstellung des hydraulischen Betätigers aus 7, die den Fluidstrom während eines aktiven Rückstoßoperationsmodus zeigt.
Korrespondierende Bezugsziffern zeigen korrespondierende Teile über die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen hinweg an.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es werden nun unter Bezugnahme auf die Figuren Ausführungsbeispiele eingehender beschrieben.
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und es ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Offenbarung, die Anwendung oder den Gebrauch zu beschränken. In 1 ist ein Fahrzeug dargestellt, das ein erfindungsgemäßes Aufhängungssystem aufweist und das allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Das Fahrzeug 10 weist eine hintere Aufhängung 12, eine vordere Aufhängung 14 und einen Fahrzeugaufbau 16 auf. Die hintere Aufhängung 12 weist eine sich in Querrichtung erstreckende hintere Achsanordnung (nicht dargestellt) auf, die während des Betriebs ein Paar Hinterräder 18 trägt. Die Hinterachse ist mittels eines Paars hydraulischer Betätiger 20 und eines Paars Federn 22 an dem Fahrzeugaufbau 16 befestigt. In ähnlicher Weise umfasst die vordere Aufhängung 14 eine sich in Querrichtung erstreckende vordere Achsanordnung (nicht dargestellt), die in Betrieb ein Paar Vorderräder 24 trägt. Die vordere Achsanordnung ist mittels eines Paars hydraulischer Betätiger 26 und eines Paars Federn 28 an dem Fahrzeugaufbau befestigt. Die hydraulischen Betätiger 20 und 26 dienen dazu, die Relativbewegung des ungefederten Teils (d. h. vordere und hintere Aufhängung 12, 14) bezüglich des federnden Teils (d. h. der Fahrzeugaufbau 16) des Fahrzeugs 10 zu dämpfen. An jedem Rad 18 und 24 sind Sensoren (nicht dargestellt) angebracht, die die Position und/oder die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Fahrzeugaufbaus 16 im Verhältnis zur hinteren Aufhängung 12 und zur vorderen Aufhängung 14 erfassen. Obwohl das Fahrzeug 10 als ein Personenkraftfahrzeug mit einer vorderen und hinteren Achsanordnung dargestellt ist, können die hydraulischen Betätiger 20 und 26 auch mit anderen Fahrzeugtypen oder in anderen Anwendungsgebieten verwendet werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt, bei Fahrzeugen, die eine nicht unabhängige vordere und nicht unabhängige hintere Aufhängung besitzen, Fahrzeugen, die unabhängige vordere und/oder unabhängige hintere Aufhängungen oder andere Aufhängungssysteme besitzen, die im Stand der Technik bekannt sind. Des weiteren ist der Begriff „hydraulische Dämpfer”, wie er hier verwendet wird, so zu verstehen, als er sich auf Stoßdämpfer und hydraulische Dämpfer im Allgemeinen bezieht und umfasst daher auch McPherson Federbeine und andere hydraulische Dämpferkonstruktionen, die im Stand der Technik bekannt sind.
Es wird Bezug genommen auf 2, worin einer der hydraulischen Betätigern 20 schematisch dargestellt ist. Während 2 nur den hydraulischen Betätiger 20 darstellt, schließt der hydraulische Betätiger 26 dieselben Komponenten ein, die unten in Bezug auf den hydraulischen Betätiger 20 diskutiert werden. Der einzige Unterschied zwischen dem hydraulischen Betätiger 20 und 26 kann die Art sein, in welcher der hydraulische Betätiger an dem gefederten oder nicht gefederten Teil des Fahrzeugs befestigt ist.
Wie in 2 dargestellt, weist der hydraulische Betätiger 20 ein Steuersystem 30 und einen Stoßdämpfer 32 auf. Das Steuersystem 30 weist ein Paar Einlassventile 34 und 38, ein Paar Ventile 38 und 40, die den Fluidstrom und/oder Druck steuern, eine Motorpumpe 42, einen Durchflussregler 44 und einen Speicher 46 auf. Der Durchflussregler 44 kann eine Einzelventilanordnung, mehrfache Ventilanordnungen oder jede andere Vorrichtung oder Vorrichtungen sein, die den Fluidstrom steuern. Diese Komponenten 30–46 sind, wie in den 4 bis 6 dargestellt, mittels einer Vielzahl von Fluidleitungen 48 miteinander strömungsverbunden.
Der Stoßdämpfer 32 weist ein Druckrohr 50 mit einer Fluidkammer 52 auf, die mittels einer Kolbenanordnung 58 in eine obere Arbeitskammer 54 und eine untere Arbeitskammer 56 geteilt ist. Die Kolbenanordnung 58 ist in dem Druckrohr 50 gleitend aufgenommen und umfasst eine Kolbenstange 60, die sich durch die obere Arbeitskammer 54 erstreckt und an dem gefederten Teil des Fahrzeugs 10 befestigt ist. Das Druckrohr 50 ist an dem ungefederten Teil des Fahrzeugs 10 befestigt. Die Kolbenanordnung 58 kann auch ein Paar von wahlweisen Ablassventilen 62 und 64 aufweisen. Die Ablassventile 62 und 64 definieren jeweils während eines Kompressionshubs und eines Rückschlaghubs des Stoßdämpfers die Obergrenze des Druckabfalls über der Kolbenanordnung 58. Die Ablassventile 62 und 64 begrenzen die maximalen Drücke und somit die maximalen Kräfte des Stoßdämpfers 32. Dies schützt den Stoßdämpfer und das Fahrzeug vor Schäden und verbessert den Komfort bei Schlaglöchern. Während des üblichen Betriebs des Stoßdämpfers verbleiben die Ablassventile 62 und 64 geschlossen und die Drücke über und unter der Kolbenanordnung werden von den Ventilen 38 und 40, wie nachfolgend beschrieben, gesteuert.
Die Drücke oberhalb und unterhalb der Kolbenanordnung, die durch den Rückstoß und den Kompressionsstoß des Stoßdämpfers 32 erzeugt werden, definieren die Kraft, die der Stoßdämpfer 32 erzeugt. Die Ventile 38 und 40 sind schnell wechselnde adaptive Ventile, welche einen großen Bereich von Strömungs- und/oder Druckabfall bei einer gegebenen Durchflussmenge generieren können. Wegen der Motorpumpe 42 und dem Durchflussregler 44 sind die Ströme durch die Ventile 38 und 40 nicht abhängig von der Geschwindigkeit der Kolbenanordnung 58 in dem Druckrohr 50. Dies ermöglicht es, Dämpfungskräfte zu generieren nicht nur in den semiaktiven Quadranten der Graphen Kraft/Geschwindigkeit der Stoßdämpfer 32, sondern auch in den aktiven Quadranten.
Es wird Bezug genommen auf 3, in der für den Dämpfer 32 der Fluidstrom in einem semiaktiven Kompressionsmodus dargestellt ist. Wenn die Kolbenanordnung 58 sich mit einer gegebenen Geschwindigkeit in die Kompressionsrichtung (in 3 abwärts) bewegt, kann durch Erzeugen eines Druckabfalls über das Ventil 38 eine variable semiaktive Kompressionskraft generiert werden. Da die Kolbenanordnung 58 Dämpfungsfluid aus der unteren Arbeitskammer 56 hinaus drückt, strömt Fluid in das Ventil 40. Gleichzeitig wird durch das Einlassventil 34 Dämpfungsfluid in die obere Arbeitskammer 54 eingesaugt. Der Stangenvolumenstrom von Fluid fließt in den Speicher 46. Der Druck in der oberen Arbeitskammer 54 wird derselbe oder geringfügig niedriger als der Druck in dem Speicher 46 sein. In diesem Fall kann ein Dämpfungsfluidstrom von der Motorpumpe 42 mittels des Durchflussreglers 44 entweder in Richtung der Arbeitskammer 54 geleitet werden, wo der Dämpfungsdruck gering ist, um den Druck in der Arbeitskammer 54 zu erhöhen und den Energieverbrauch zu optimieren oder zur unteren Arbeitskammer 56 geleitet werden, um noch höhere Drücke in der unteren Arbeitskammer 56 zu erreichen. Diese Ströme sind durch die Pfeile 70 in 3 dargestellt.
Es wird Bezug genommen auf 4, in der Fluidstrom in einem aktiven Druckmodus für den Stoßdämpfer 32 dargestellt ist. Wenn die Kolbenanordnung 58 in Kompressionsrichtung (in 4 abwärts) mit einer gegebenen Geschwindigkeit fährt, kann eine variable aktive Rückstoßkraft erzeugt werden. Dies bedeutet, dass der Stoßdämpfer 32 und die hintere Aufhängung 12 aktiv in die Kompression durch das System selber gedrückt wird. Um dies zu erreichen muss ein Druckabfall über dem Ventil 38 aufrechterhalten werden, wenn die Kolbenanordnung Dämpffluid in die obere Arbeitskammer 54 ansaugt. Dies wird dadurch erreicht, dass Dämpffluidstrom durch den Durchflussregler 44 von der Motorpumpe in die obere Arbeitskammer 54 geleitet wird. Solange der Dämpffluidstrom von der Motorpumpe 42 höher ist als der Strom des Dämpffluids, der in die obere Arbeitskammer 54 gesaugt wird, wird der verbleibende gepumpte Dämpfstrom durch das Ventil 38 gedrückt, das dann den Druck in der oberen Arbeitskammer 54 steuern kann. Gleichzeitig wird Dämpffluid aus der untere Arbeitskammer 56 durch das Ventil 40 und in die Motorpumpe 42 und den Speicher 46 gedrückt. Um den Energieverbrauch zu optimieren, sollte das Ventil 40 so gesteuert werden, dass es vollkommen geöffnet ist, dergestalt, dass der Druckabfall über das Ventil 40 minimal ist. Dies sichert, dass der Druck in der unteren Arbeitskammer 56 so niedrig verbleibt wie möglich. Diese Strömungen sind durch die Pfeile 72 in 4 dargestellt.
Wenn keine Bewegung der Kolbenanordnung 58 stattfindet, können entweder aktive Druckkräfte oder aktive Rückstoßkräfte dadurch erzeugt werden, dass Dämpffluid von der Motorpumpe 42 zu entweder der oberen Arbeitskammer 54 oder der unteren Arbeitskammer 56 geleitet wird, um z. B. bei Kurvenfahrten das statische Rollen des Fahrzeugaufbaus zu kompensieren. Auch können die Dämpfkräfte für den Stoßdämpfer 32 durch Abstellen der Motorpumpe 42 und Schließen des Durchflussreglers 44 mittels einer oder beider Ventile 38 und 40 gesteuert werden.
Unter Bezugnahme auf 5 wird der Fluidstrom in einem semiaktiven Rückstoßmodus für den Stoßdämpfer 32 dargestellt. Wenn sich die Kolbenanordnung 58 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit in die Rückstoßrichtung (in 3, aufwärts) bewegt, kann eine variable semiaktive Rückstoßkraft durch Erzeugen eines Druckabfalls über das Ventil 38 generiert werden. Wenn die Kolbenanordnung 58 Dämpffluid aus der oberen Arbeitskammer 54 drückt, fließt ein Fluidstrom in das Ventil 38. Gleichzeitig wird Dämpffluid über das Einlassventil 36 aus dem Speicher 32 in die untere Arbeitskammer 56 gesaugt. Der Druck in der unteren Arbeitskammer wird derselbe oder geringfügig niedriger sein als der Druck in dem Speicher 46. In diesem Fall kann Dämpffluid von der Motorpumpe 42 entweder mittels des Durchflussreglers 44 zur unteren Arbeitskammer 56 geleitet werden, wo der Dämpfdruck gering ist, um den Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 56 zu erhöhen und den Energieverbrauch zu optimieren, oder mittels des Durchflussreglers 44 zur oberen Arbeitskammer 54, um in der oberen Arbeitskammer 54 einen noch höheren Druck zu erzielen. Diese Strömungen sind in 5 mit den Pfeilen 74 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 6 ist der Fluidstrom in einem aktiven Rückstoßmodus für den Stoßdämpfer 32 dargestellt. Wenn sich die Kolbenanordnung 54 in Rückstoßrichtung (in 4 aufwärts) bei einer gegebenen Geschwindigkeit bewegt, kann eine variable aktive Druckkraft erzeugt werden. Dies bedeutet, dass der Stoßdämpfer 32 und die hintere Aufhängung 12 aktiv in den Rückstoß durch das System selber gedrückt werden. Um dies zu erreichen, muss ein Druckabfall über das Ventil 40 aufrechterhalten bleiben, wenn die Kolbenanordnung 58 Dämpffluid in die untere Arbeitskammer 56 saugt. Dies wird dadurch erreicht, dass der Dämpffluidstrom von der Motorpumpe 42 durch den Durchflussregler 44 in die untere Arbeitskammer 56 geleitet wird. Solange der Dämpferfluidstrom von der Motorpumpe 42 höher ist als der Strom von Dämpferfluid, der in die untere Arbeitskammer 56 gesaugt wird, wird der verbleibende gepumpte Dämpferstrom durch das Ventil 40 gedrückt, das dann den Druck in der unteren Arbeitskammer 56 regeln kann. Gleichzeitig wird das Dämpferfluid aus der oberen Arbeitskammer 54 heraus durch das Ventil 38 und in die Motorpumpe 42 gedrückt. Um den Energieverbrauch zu optimieren sollte das Ventil 38 dergestalt gesteuert werden, dass es voll geöffnet ist, dergestalt, so dass der Druckabfall über das Ventil 38 minimal ist. Dies stellt sicher, dass der Druck in der oberen Arbeitskammer 54 so niedrig verbleibt wie möglich. Fluidstrom aus dem Speicher 46 wird zur der Motorpumpe 42 geleitet. Diese Ströme sind in 6 durch die Pfeile 76 dargestellt.
Es wird nun auf 7 Bezug genommen, in der ein hydraulischen Betätiger 120 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Der hydraulische Betätiger 120 weist auf einen Stoßdämpfer 32, ein Steuersystem 30, das ein Paar Einlassventile 34 und 36 umfasst, ein Paar Ventile 38 und 40, eine Motorpumpe 42, einen Durchflussregler 44 und einen Speicher 46. Der hydraulische Betätiger 120 ist derselbe wie der hydraulische Betätiger 20, außer dass der hydraulische Betätiger 120 eine optionale Vorrichtung zur Energie-Rekuperierung 122 umfasst. Die Vorrichtung zur Energie-Rekuperierung 122 weist ein Paar Einlassventile 124 und 126 und einen Turbinengenerator 128 auf. Der Turbinengenerator 128 empfängt Dämpfungsfluid aus der oberen Arbeitskammer 54 oder der unteren Arbeitskammer 56 durch die Einlassventile 124 und 126. Die Einlassventile 124 und 126 sind derart angeordnet, dass Dämpfungsfluid aus der oberen Arbeitskammer 54 oder der unteren Arbeitskammer 56 fließt, abhängig davon, welche Arbeitskammer 54, 56 den höheren Druck aufweist. Auf diese Weise können beide Ventile 38 und 40 durch den Strömungsfluss des Dämpfungsfluids durch die Vorrichtung zur Energie-Rekuperierung 122 umgangen werden. Somit kann Energie in Form von elektrischem Strom abhängig von der Steuerung der Vorrichtung zur Energie-Rekuperierung 122 rekuperiert werden.
Es wird auf 8 Bezug genommen in der eine Fluidströmung in einem semiaktiven Kompressionsmodus für den Stoßdämpfer 32 dargestellt ist. Wenn sich die Kolbenanordnung 58 in Kompressionsrichtung mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit (in 8 abwärts) bewegt, kann eine variable semiaktive Kompressionskraft dadurch generiert werden, dass ein Druckabfall über den Turbinengenerator 128 herbeigeführt wird. Wenn die Kolbenanordnung 58 Dämpferfluid aus der unteren Arbeitskammer 56 herausdrückt, strömt Fluid durch das Einlassventil 126 in den Turbinengenerator 128. Gleichzeitig wird Dämpfungsfluid durch das Einlassventil 34 hindurch in die obere Arbeitskammer 54 gesaugt. Der Stangenvolumenstrom des Fluids strömt in den Speicher 46. Der Druck in der oberen Arbeitskammer 54 wird derselbe oder geringfügig niedriger als der Druck in dem Speicher 46 sein. In diesem Fall kann der Dämpfungsfluid-Strom aus der Motorpumpe 42 entweder mittels des Durchflussreglers 44 zur oberen Arbeitskammer 54 geleitet werden, wo der Dämpferdruck gering ist, um den Druck in der oberen Arbeitskammer 54 zu erhöhen und den Energieverbrauch zu optimieren oder mittels des Durchflussreglers 44 zur unteren Arbeitskammer 56 geleitet werden, um dort einen noch höheren Druck zu erzeugen. Die Ströme sind in 8 durch die Pfeile 130 dargestellt. Fluidstrom durch den Turbinengenerator 128 erzeugt elektrische Energie.
Bezug nehmend auf 9 wird Fluidstrom in einem aktiven Kompressionsmodus für den Stoßdämpfer 32 dargestellt. Wenn sich die Kolbenanordnung 58 mit einer gegebenen Geschwindigkeit in Kompressionsrichtung bewegt (in 9 abwärts), kann eine variable aktive Rückstoßkraft generiert werden. Dies bedeutet, dass der Stoßdämpfer 32 und die hintere Aufhängung 12 durch das System selber aktiv in Kompression gedrückt werden. Um dies zu erreichen, muss ein Druckabfall über das Ventil 38 beibehalten werden, wenn die Kolbenanordnung 58 Dämpfungsfluid in die obere Arbeitskammer 54 saugt. Dies wird dadurch erreicht, dass von der Motorpumpe 42 Dämpfungsfluid-Strom durch den Durchflussregler 44 in die obere Arbeitskammer 54 geleitet wird. Solange der Dämpfungsfluidstrom aus der Motorpumpe 42 höher als der Dämpfungsfluidstrom ist, der in die obere Arbeitskammer 54 gesaugt wird, drückt die verbleibende gepumpte Dämpfungsströmung durch das Ventil 38, das dann den Druck in die obere Arbeitskammer 54 steuern kann. Gleichzeitig wird Dämpfungsfluid aus der unteren Arbeitskammer 56 durch das Ventil 40 in den Sammler 46 gedrückt. Um den Energieverbrauch zu optimieren sollte das Ventil 40 gesteuert werden, damit es vollkommen geöffnet ist, so dass der Druckabfall über das Ventil 40 minimal ist. Dies stellt sicher, dass der Druck in der unteren Arbeitskammer 56 so niedrig wie möglich verbleibt. Die Strömungen sind in 9 durch die Pfeile 132 dargestellt.
Wenn es keine Bewegung der Kolbenanordnung 58 gibt, können sowohl aktive Kompressionskräfte oder aktive Rückstoßkräfte durch Leiten von Dämpfungsfluid von der Motorpumpe 42 entweder zur oberen Arbeitskammer 54 oder zur unteren Arbeitskammer 56 erzeugt werden, um die statische Rollbewegung des Fahrzeugaufbaus zu kompensieren, wenn das Fahrzeug beispielsweise um eine Kurve fährt. Ebenfalls können durch Abschalten der Motorpumpe 42 und Schließen des Durchflussreglers 44 die Dämpfungskräfte für den Stoßdämpfer 32 durch ein oder beide Ventile 38 und 40 gesteuert werden.
Es wird Bezug genommen auf 10, in der der Fluidstrom in einem semiaktiven Rückstoßmodus für den Stoßdämpfer 32 dargestellt ist. Wenn sich die Kolbenanordnung 58 mit einer gegebenen Geschwindigkeit in Rückstoßrichtung (in 10 aufwärts) bewegt, kann eine semiaktive Rückstoßkraft dadurch erzeugt werden, dass ein Druckabfall über den Turbinengenerator 128 herbeigeführt wird. Wenn die Kolbenanordnung 58 Dämpferfluid aus der oberen Arbeitskammer 54 heraus drückt, strömt Fluid in den Turbinengenerator 128. Gleichzeitig wird über das Einlassventil 36 aus dem Speicher 46 und den Turbinengenerator 128 Dämpferfluid in die untere Arbeitskammer 56 gesaugt. Der Druck in der unteren Arbeitskammer 56 wird derselbe oder geringfügig geringer sein, als der Druck in dem Speicher 46. In diesem Fall kann Dämpferfluid aus der Motorpumpe 42 mittels des Durchflussreglers 44 in Richtung untere Arbeitskammer 56 geleitet werden, wo der Dämpfungsdruck gering ist, um den Fluiddruck in der unteren Arbeitskammer 56 zu erhöhen und den Energieverbrauch zu optimieren, oder mittels des Durchflussreglers 44 zur oberen Arbeitskammer 54, um in der oberen Arbeitskammer 54 noch höhere Drücke zu erzielen. Die Strömungen sind durch die Pfeile 134 in 10 dargestellt. Der Fluidstrom durch den Turbinengenerator 128 erzeugt elektrische Energie.
Es wird nun auf 11 Bezug genommen, in der der Fluidstrom in einem aktiven Rückstoßmodus für den Stoßdämpfer 32 dargestellt ist. Wenn die Kolbenanordnung 58 sich in Rückstoßrichtung (in 11 aufwärts) mit einer gegebenen Geschwindigkeit bewegt, kann eine variable aktive Kompressionskraft erzeugt werden. Dies bedeutet, dass der Stoßdämpfer 32 und die hintere Aufhängung 12 durch das System selber aktiv in den Rückstoß gedrückt werden. Um dies zu erreichen muss ein Druckabfall über das Ventil 40 aufrechterhalten werden, wenn die Kolbenanordnung 58 Dämpferfluid in die Arbeitskammer 56 ansaugt. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Dämpferfluidstrom aus der Motorpumpe 42 durch den Durchflussregler 44 in die untere Arbeitskammer 56 geleitet wird. Solange der Dämpferfluidstrom aus der Motorpumpe 42 höher ist als der Strom von Dämpferfluid, der in die untere Arbeitskammer 56 gesaugt wird, wird der verbleibende gepumpte Dämpfungsstrom durch das Ventil 40 gedrückt, welches dann den Druck in der unteren Arbeitskammer 56 steuern kann. Gleichzeitig wird Dämpferfluid aus der oberen Arbeitskammer 54 durch das Ventil 38 und in die Motorpumpe 42 gedrückt. Um den Energieverbrauch zu optimieren, sollte das Ventil 38 so gesteuert werden, dass es voll geöffnet ist, damit der Druckabfall über das Ventil 38 minimal ist. Dies stellt sicher, dass der Druck in der Arbeitskammer 54 so niedrig verbleibt wie möglich. Fluidstrom aus dem Speicher 46 wird in Richtung der Motorpumpe 42 geleitet. Diese Ströme sind in 11 durch die Pfeile 136 dargestellt.
Die vorangegangene Beschreibung der Ausführungsformen wurde zum Zwecke der Illustration und der Beschreibung bereit gestellt. Sie beabsichtigt nicht, erschöpfend zu sein oder die Offenbarung zu beschränken. Individuelle Elemente oder Merkmale einer besonderen Ausführungsform sind generell nicht auf dieses besondere Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern, dort wo es anwendbar ist, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn es nicht eigens dargestellt oder beschrieben ist. Das Gleiche kann auch in vielfacher Weise verändert sein. Solche Variationen dürfen nicht als eine Abweichung von der Offenbarung angesehen werden, und all diese Modifizierungen sind beabsichtigt, in dem Schutzumfang der Offenbarung eingeschlossen zu sein.

Claims

Ein hydraulischer Betätiger weist auf: – ein Druckrohr, das eine Fluid-Kammer bildet, – einen Kolben, der in dem Druckrohr gleitend angeordnet ist, wobei der genannte Kolben das genannte Druckrohr in eine obere Arbeitskammer und eine untere Arbeitskammer teilt, und – ein Steuersystem, das außerhalb der genannten Fluid-Kammer angeordnet ist und Dämpferkräfte für den genannten hydraulischer Betätiger erzeugt, wobei das Steuersystem in direkter Fluidverbindung mit der genannten oberen und der unteren Arbeitskammer steht.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 1, wobei das Steuersystem aufweist: – eine erste Vielzahl von Rückschlagventilen in Fluidverbindung mit der genannten oberen und unteren Arbeitskammer, – eine Vielzahl von variablen Ventilen, in Fluidverbindung mit der oberen und unteren Arbeitskammer; und – eine Motor/Pumpe in Fluidverbindung mit der genannten Vielzahl von variablen Ventilen.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend einen Speicher in Fluidverbindung mit der Motor/Pumpe.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 3, des Weiteren umfassend einen Durchflussregler in Fluidverbindung mit der Motor/Pumpe, genannter oberen Arbeitskammer und genannter unteren Arbeitskammer.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend einen Durchflussregler in Fluidverbindung mit der Motor/Pumpe, genannter oberen Arbeitskammer und genannter unteren Arbeitskammer.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 2, wobei die genannte erste Vielzahl von Rückschlagventilen zwischen genannter oberen und genannter unteren Arbeitskammer angeordnet ist, wobei ein erstes aus der Vielzahl der Rückschlagventile Fluidströmung aus der genannten oberen Arbeitskammer zur der genannten unteren Arbeitskammer verhindert, ein zweites aus genannter ersten Vielzahl von Rückschlagventilen verhindert Fluidströmung aus der genannten unteren Arbeitskammer zur genannten oberen Arbeitskammer.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 6, wobei ein erstes aus der genannten Vielzahl von variablen Ventilen in direkter Fluidverbindung mit der genannten oberen Arbeitskammer und ein zweites aus der Vielzahl von variablen Ventilen in direkter Fluidverbindung mit der genannten unteren Arbeitskammer steht.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 7, des Weiteren umfassend einen Speicher, der in Fluidverbindung mit der Motor/Pumpe steht.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 8, des Weiteren umfassend einen Durchflussregler, der in Fluidverbindung mit der Motor/Pumpe, der oberen Arbeitskammer und der unteren Arbeitskammer steht.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 9, des Weiteren umfassend eine Vorrichtung zur Energie-Rekuperierung.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung zur Energie-Rekuperierung umfasst: – eine zweite Vielzahl von Rückschlagventilen in Fluidverbindung mit der genannten oberen und unteren Arbeitskammer; und – einen Turbine/Generator in direkter Fluidverbindung mit der genannten ersten Vielzahl von Rückschlagventilen und der genannten zweiten Vielzahl von Rückschlagventilen.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 11, wobei der genannte Turbine/Generator in Fluidverbindung mit dem genannten Speicher und mit der genannten Motor/Pumpe steht.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend eine Vorrichtung zur Energie-Rekuperierung.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 13, wobei die Vorrichtung zur Energie-Rekuperierung umfasst: – eine zweite Vielzahl von Rückschlagventilen in Fluidverbindung mit den genannten oberen und unteren Arbeitskammern; und – einen Turbine/Generator die in direkter Fluidverbindung mit genannter ersten Vielzahl von Rückschlagventilen und genannter zweiten Vielzahl von Rückschlagventilen steht.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Vorrichtung zur Energie-Rekuperierung.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 15, wobei die Vorrichtung zur Energie-Rekuperierung umfasst: – eine Vielzahl von Rückschlagventilen in Fluidverbindung mit genannter oberen und unteren Arbeitskammer; und – einen Turbine/Generator in direkter Fluidverbindung mit genannter Vielzahl von Rückschlagventilen und dem genannten Steuersystem.
Hydraulischer Betätiger nach Anspruch 16, wobei die genannte Vielzahl von Rückschlagventilen zwischen den genannten oberen und der unteren Arbeitskammern angeordnet ist, wobei ein erstes aus der genannten Vielzahl von Rückschlagventilen Fluidströmung aus der genannten oberen Arbeitskammer zur der genannten unteren Arbeitskammer verhindert, ein zweites aus der genannten Vielzahl von Rückschlagventilen verhindert Fluidströmung aus der genannten unteren Arbeitskammer zur genannten oberen Arbeitskammer.