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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Fluidsystem für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein Fahrzeugfahrwerk. Das Fluidsystem umfasst eine Pumpe zur Förderung eines Fluids. Zusätzlich umfasst das Fluidsystem einen Aktuator, der über ein AI<tuatorventil derart mit der Pumpe fluidl<ommunizierend verbindbar ist, dass der Aktuator durch die Pumpe mit Fluiddruck beaufschlagt werden kann.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik sind solche Fluidsysteme bekannt. Insbesondere für die Verwendung in Fahrzeugfahrwerl<en, beispielsweise in Fahrwerken von I<raftfahrzeugen, werden hierfür regelmäßig Pneumatil<systeme, also Druckluftsysteme, verwendet. Die bekannten Pneumatil<systeme sind derart aufgebaut, dass einem Stoßdämpfer oder zumindest jeder Fahrzeugachse ein Aktuator zugeordnet ist, um das Fahrzeug selektiv anzuheben und/oder abzulassen.
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Um das Fahrzeug anheben zu können, werden die Aktuatoren jeweils selektiv durch eine Pumpe mit Pneumatikdruck beaufschlagt. Um das Fahrzeug ablassen zu können, umfasst das Pneumatiksystem regelmäßig eine komplexe Ventilanordnung. Die einzelnen Ventile dieser Ventilanordnung werden im Stand der Technik elektronisch angesteuert, um das Anheben und Absenken der jeweiligen Aktuatoren zu regeln.
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Ferner bedingt das Ablassen des Fahrzeugs mit bekannten Pneumatil<systemen immer, dass das Fahrzeug ein gewisses Eigengewicht aufweist, damit die Aktuatoren beim Absenken des Fahrzeugs durch die Fahrzeugmasse komprimiert werden.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Fluidsysteme haben den Nachteil, dass sie meist eine komplexe Ventilanordnung erfordern. Darüber hinaus sind elektronisch angesteuerte Ventile in der Herstellung verhältnismäßig kostenintensiv und weisen eine relativ hohe Fehleranfälligkeit auf. Nicht zuletzt besteht bei den bekannten Pneumatil<systemen das Problem, dass das Absenken häufig nur bedingt möglich ist. Insbesondere wenn das Fahrzeug an einem Hang und/oder schräg steht, kann nicht immer sichergestellt werden, dass die Aktuatoren im gewünschten Maß komprimiert werden.
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Darstellung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fluidsystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, dass die Nachteile aus dem Stand der Technik zumindest teilweise überwindet. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung ein Fluidsystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, dass kostengünstig hergestellt werden kann, zuverlässig funktioniert und im Betrieb eine geringe Fehleranfälligkeit aufweist.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Erfindungsgemäß wird ein Fluidsystem für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein Fahrzeugfahrwerk, vorgeschlagen. Bei dem Fluidsystem kann es sich beispielsweise um ein Hydrauliksystem handeln, wobei das Fluid vorzugsweise eine Hydraulikflüssigkeit, insbesondere ein Hydrauliköl, ist. Das Fluidsystem umfasst eine Pumpe zur Förderung eines Fluids, wobei die Pumpe einen ersten Fluidanschluss und einen zweiten Fluidanschluss aufweist. Der zweite Fluidanschluss ist vorzugsweise ein in Bezug auf den ersten Fluidanschluss verschiedener Fluidanschluss. Zusätzlich umfasst das Fluidsystem einen Aktuator, der über ein AI<tuatorventil mit dem ersten Fluidanschluss fluidl<ommunizierend verbindbar ist. Die Pumpe ist dazu ausgebildet, dass zu fördernde Fluid in eine erste Förderrichtung und in eine der ersten Förderrichtung entgegengesetzte zweite Förderrichtung zu fördern. Erfindungsgemäß wird der Aktuator über den ersten Fluidanschluss fluidisch bedruckt, wenn die Pumpe in die erste Förderrichtung fördert. Wenn die Pumpe in die zweite Förderrichtung fördert, wird der Aktuator in Abhängigkeit von der Stellung des AI<tuatorventils entweder vom ersten Fluidanschluss fluidisch getrennt, oder der Aktuator wird über den ersten Fluidanschluss durch die Pumpe fluidisch entlastet.
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Unter dem Begriff Aktuator wird vorliegend eine Baueinheit bezeichnet, die eine Druckänderung innerhalb der Baueinheit in eine mechanische Bewegung umsetzt. Die Druckänderung innerhalb der Baueinheit wird vorzugsweise durch eine Fluiddrucl<änderung innerhalb der Baueinheit bewirkt. Der „AI<tuator“ kann beispielweise ein Hydraulik-Aktuator sein.
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Unter dem Begriff „fluidische Entlastung“ wird vorliegend eine hydrostatische Entlastung verstanden, bei der der Fluiddruck innerhalb des Aktuators durch eine äußere Krafteinwirkung auf den Aktuator zumindest kompensiert wird. Erfindungsgemäß wird der Fluiddruck innerhalb des Aktuators zusätzlich oder alternativ zur äußeren Krafteinwirkung durch die Pumpe bewirkt, nämlich wenn die Pumpe in die zweite Förderrichtung fördert.
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Die fluidische Entlastung des Aktuators durch Umkehrung der Förderrichtung der Pumpe bewirkt, dass der Aktuator unabhängig von der Stellung, insbesondere der Neigung des Fahrzeugs, zuverlässig entlastet bzw. komprimiert werden kann. Darüber hinaus kann bei dem erfindungsgemäßen Fluidsystem die Anzahl der Ventile auf ein Mindestmaß reduziert werden, was die Herstellungskosten zusätzlich reduziert. Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Fluidsystem der Aufbau der Ventile wenig komplex und daher in der Herstellung ebenfalls relativ kostengünstig gestaltet werden. Das erfindungsgemäße Fluidsystem hat den zusätzlichen Vorteil, dass es bei geringen Herstellungskosten eine hohe Zuverlässigkeit im Betrieb gewährleistet.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform des Fluidsystems ist die Pumpe derart ausgebildet, dass das zu fördernde Fluid, vorzugsweise die Hydraulikflüssigkeit, in der ersten Förderrichtung vom zweiten Fluidanschluss zum ersten Fluidanschluss gefördert wird. In der zweiten Förderrichtung kann das zu fördernde Fluid, insbesondere die Hydraulikflüssigkeit, vom ersten Fluidanschluss zum zweiten Fluidanschluss gefördert werden. Mit anderen Worten kann der zweite Fluidanschluss ein Niederdruckeinlass der Pumpe sein, wenn die Pumpe das zu fördernde Fluid in die erste Förderrichtung fördert. Gleichzeitig kann der ersten Fluidanschluss einen Hochdrucl<auslass der Pumpe bilden, wenn die Pumpe das zu fördernde Fluid in die erste Förderrichtung fördert. Fördert die Pumpe das zu fördernde Fluid in die zweite Förderrichtung, kann der zweite Fluidanschluss einen Hochdrucl<auslass der Pumpe bilden, während der erste Fluidanschluss ein Niederdruckeinlass der Pumpe sein kann. Die beispielhafte Ausführungsform bewirkt vorteilhafterweise, dass für die unterschiedlichen Förderrichtungen ausschließlich die zwei Förderanschlüsse an der Pumpe vorgesehen werden müssen. Dies hat den Vorteil, dass der Strukturelle Aufbau der Pumpe relativ einfach und daher besonders kostengünstig gestaltet werden kann.
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Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Pumpe eine Rotationspumpe. Die Pumpe kann beispielsweise eine Innenzahnradpumpe, eine Außenzahnradpumpe oder eine Flügelzellenpumpe sein. Vorzugsweise ist die Pumpe eine Flügelzellenpumpe. Wenn die Pumpe als Rotationspumpe ausgebildet ist, kann eine Änderung der Förderrichtung durch eine Änderung der Rotationsrichtung der Pumpe bewirkt werden. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Pumpe viel effizienter im Fluidsystem eingesetzt werden kann. Dies ist dadurch bedingt, dass die Saug- und die Drucl<funl<tionalität der Pumpe unmittelbar aktiv ausgenutzt werden kann. Dementsprechend hat eine solche Pumpe den Vorteil, dass für die fluidische Entlastung keine zusätzlichen Ventile und/oder keine zusätzlichen Pumpen benötigt werden. Vielmehr kann es ausreichend sein, die Pumpe fluidl<ommunizierend mit dem Aktuator zu verbinden.
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Das AI<tuatorventil kann so ausgebildet sein, dass das AI<tuatorventil zwischen einer ersten AI<tuatorventilstellung und einer zweiten AI<tuatorventilstellung, insbesondere einer von der ersten AI<tuatorventilstellung verschiedenen zweiten AI<tuatorventilstellung, hin und her bewegbar bzw. schaltbar ist. Vorzugsweise bildet das AI<tuatorventil in der ersten AI<tuatorventilstellung ein Rückschlagventil. Hierfür kann das AI<tuatorventil ein Schließelement, beispielsweise eine I<ugel, aufweisen, das zwischen einer Sperrposition und einer Durchlassposition hin und her wechseln kann. In der Sperrposition verhindert das Schließelement vorzugsweise einen Fluidfluss durch das AI<tuatorventil. In der Durchlassposition kann das AI<tuatorventil vom Fluid, insbesondere dem Hydraulikfluid, durchströmt werden. Vorzugsweise bewirkt der durch die Fluidströmung entstehende Strömungsdruck auf den Sperrkörper, dass der Sperrkörper, je nach Strömungsrichtung, in die Sperrposition oder in die Durchlassposition gedrückt wird.
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Das AI<tuatorventil kann beispielsweise auch so ausgebildet sein, dass das AI<tuatorventil in der ersten AI<tuatorventilstellung ein Rückschlagventil bildet. Hierfür kann das AI<tuatorventil zusätzlich zum Schließelement ein Rückstellelement aufweisen. Das Rückstellelement kann dazu ausgebildet sein, eine Rückstellkraft auf den Sperrkörper auszuüben. Vorzugsweise bewirkt die Rückstellkraft, dass der Sperrkörper in die Sperrposition gedrückt wird. Ein vordefinierter Strömungsdruck der Fluidströmung kann bewirken, dass der Sperrkörper entgegen der Rückstellkraft des Rückstellelements in die Durchlassposition gedrückt wird. Das Rückstellelement kann insbesondere eine Feder sein, deren Federkraft den Sperrkörper in die Sperrposition drückt. Zusätzlich oder alternativ kann das AI<tuatorventil so ausgebildet sein, dass das AI<tuatorventil in der zweiten AI<tuatorventilstellung einen Fluiddurchlass bildet. Das heißt, dass das Fluid in der zweiten Aktuatorstellung aus dem Aktuator ausströmen kann.
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Ein wie in den vorangegangenen Absätzen beschriebenes AI<tuatorventil hat den Vorteil, dass das AI<tuatorventil einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Darüber hinaus kann ein solches AI<tuatorventil, insbesondere in Verbindung mit einer Pumpe, die in zwei entgegengesetzte Förderrichtungen fördern kann, ein besonders zuverlässiges fluidisches Bedrucken, Absperren und/oder Entlasten eines Aktuators sicherstellen.
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Beispielsweise umfasst das erste AI<tuatorventil und/oder das zweite AI<tuatorventil jeweils einen stiftförmigen Fortsatz, welcher zum Überführen eines Schließelements von einer geschlossenen Position, in welcher das Schließelement in einem Ventilsitz anliegt, in eine geöffnete Position, in welcher das Schließelement von dem Ventilsitz beabstandet ist, ausgebildet ist. Das Ventil verhindert ein Austreten von Fluid aus dem ersten Aktuator über das erste AI<tuatorventil oder aus dem zweiten Aktuator über das zweite AI<tuatorventil. Hierfür ist prinzipiell keine zusätzliche Rückstellfeder notwendig. Somit bleiben die Aktuatoren im abgeschalteten Zustand des gesamten Fluidsystems verschlossen, was in der konkreten Anwendung in einem Fahrzeugfahrwerk den Vorteil mit sich bringt, dass ein stabiler Fahrwerl<szustand bei einem parkenden Fahrzeug erreicht wird. Somit bleibt das Schließelement aufgrund des Innendrucks des Aktuators grundsätzlich im geschlossenen Zustand, wobei der Innendruck des Aktuators durch das Eigengewicht des Fahrzeugs bewirkt wird. Bei Betätigung des ersten AI<tuatorventils und/oder des zweiten AI<tuatorventils durch die entsprechende Schaltposition des Steuerventils, wirkt der stiftförmige Fortsatz direkt auf das Schließelement ein und hebt das Schließelement von dem Ventilsitz ab.
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Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Fluidsystem ein Steuerventil auf. Das Steuerventil ist vorzugsweise zur Steuerung des AI<tuatorventils ausgebildet, insbesondere zur fluidischen Steuerung des AI<tuatorventils ausgebildet. Das Steuerventil kann mit dem zweiten Fluidanschluss der Pumpe fluidl<ommunizierend verbunden sein, wenn die Pumpe in die zweite Förderrichtung fördert. Wenn die Pumpe in die erste Förderrichtung fördert, ist das Steuerventil vorzugsweise vom zweiten Fluidanschluss der Pumpe fluidisch getrennt. Dies kann beispielsweise dadurch sichergestellt werden, dass zwischen dem Steuerventil und dem zweiten Fluidanschluss der Pumpe ein Rückschlagventil vorgesehen ist.
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Das Steuerventil kann dazu ausgebildet sein, einen Steueranschluss des AI<tuatorventils mit dem zweiten Fluidanschluss der Pumpe fluidisch zu verbinden, wenn die Pumpe in die zweite Förderrichtung fördert. Vorzugsweise verbindet das Steuerventil den Steueranschluss des AI<tuatorventils mit dem zweiten Fluidanschluss der Pumpe fluidisch, wenn sich das Steuerventil in einer ersten Steuerventilstellung befindet. Wenn der Steueranschluss des AI<tuatorventils mit dem zweiten Fluidanschluss der Pumpe fluidisch verbunden ist, kann der Fluiddruck am Steueranschluss des AI<tuatorventils einen Steuerdruck auf das AI<tuatorventil ausüben. Der Steuerdruck bewirkt vorzugsweise, dass das AI<tuatorventil die AI<tuatorventilstellung wechselt, insbesondere von der ersten AI<tuatorventilstellung in die zweite AI<tuatorventilstellung wechselt.
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Das Steuerventil kann dazu ausgebildet sein, den Steueranschluss des AI<tuatorventils von dem zweiten Fluidanschluss der Pumpe fluidisch zu trennen, wenn die Pumpe in die zweite Förderrichtung fördert. Vorzugsweise wird in der ersten Schaltstellung des Steuerventils der Steueranschluss des zweiten AI<tuatorventils fluidisch mit dem zweiten Anschluss der Pumpe verbunden. In der zweiten Schaltstellung des Steuerventils werden beide AI<tuatorventile mit der Pumpe verbunden und in der dritten Stellung des Steuerventils wird das zweite AI<tuatorventil von der Pumpe getrennt und nur das erste AI<tuatorventil bleibt verbunden.
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Ein Steuerventil zur Steuerung des AI<tuatorventils, insbesondere zur fluidischen Steuerung des AI<tuatorventils, kann vorteilhafterweise bewirken, dass das AI<tuatorventil nicht elektronisch angesteuert werden muss. Dies hat den Vorteil, dass auf elektronische I<omponenten an dem AI<tuatorventil verzichtet werden kann und dadurch die Herstellungskosten und die Ausfallwahrscheinlichkeiten des AI<tuatorventil verringert werden.
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Beispielsweise ist das Steuerventil hydraulisch steuerbar. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass zur Steuerung des Steuerventils keine komplexen Steuergeräte mehr benötigt werden. Beispielsweise kann das Steuerventil über verschiedene Fluiddrücke gesteuert werden, welche über eine gezielte Drehzahlsteuerung der zugeordneten Pumpe erreicht werden. So kann Fluid von der Pumpe in die zweite Förderrichtung gefördert werden, wobei die Drehzahl der Pumpe mit einem bestimmten Fluiddruck am Steuerventil korreliert. Ein bestimmter anliegender Fluiddruck entspricht somit einer bestimmten Schaltstellung. Über eine Blendenöffnung fließt Hydraulikfluid aus dem Steuerventil wieder in ein Reservoir ab. Das kann beispielsweise unabhängig von der Drehzahl der Pumpe und damit auch unabhängig von dem an der Radialöffnung anliegenden Druckniveau erfolgen.
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Bei einer beispielhaften Weiterbildung des Fluidsystems umfasst das Fluidsystem eine Messeinrichtung. Die Messeinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet die Stellposition des Aktuators zu bestimmen.
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Zusätzlich kann das Fluidsystem eine Regeleinrichtung aufweisen. Vorzugsweise sind die Regeleinrichtung und die Messeinrichtung informationsl<ommunizierend miteinander verbunden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass die Messeinrichtung die bestimmte Stellposition des Aktuators an die Regeleinrichtung überträgt. Die Regeleinrichtung kann dazu ausgebildet sein, auf Basis der bestimmten Stellposition das AI<tuatorventil und/oder das Steuerventil anzusteuern, so dass die Stellposition des Aktuators durch die Regeleinrichtung geregelt wird.
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Bei einer Ausführungsform mit einer Messeinrichtung und einer Regeleinrichtung kann der Aktuator über einen geschlossenen Regelkreis geregelt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Stellposition des Aktuators besonders zuverlässig geregelt werden kann.
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Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das Steuerventil elektronisch steuerbar sein. Das heist, dass insbesondere die Steuerventilstellung des Steuerventils über ein elektronisches Eingangssignal verändert werden kann. Hierfür kann das Steuerventil beispielsweise eine elektronische Steuereinheit aufweisen.
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Alternativ kann das Steuerventil fluidisch steuerbar sein. Das heißt, dass insbesondere die Steuerventilstellung des Steuerventils über einen fluidischen Steuerdruck verändert werden kann. Vorzugsweise ist das Steuerventil in Abhängigkeit des von der Pumpe in die zweite Förderrichtung erzeugten Fluiddrucks steuerbar. Beispielsweise kann ein Steueranschluss des Steuerventils fluidisch mit dem zweiten Fluidanschluss der Pumpe verbunden sein. Durch Variation des Fluiddrucks, insbesondere durch Variation der Drehzahl der Pumpe, kann dann der Steueranschluss des Steuerventils mit verschiedenen Druckniveaus beaufschlagt werden. So kann Fluid von der Pumpe in die zweite Förderrichtung gefördert werden, wobei die Drehzahl der Pumpe mit einem bestimmten Fluiddruck am Steuerventil korreliert. Ein bestimmter anliegender Fluiddruck entspricht somit einer bestimmten Schaltstellung. Über eine Blendenöffnung fließt Hydraulikfluid aus dem Steuerventil wieder in ein Reservoir ab. Das kann beispielsweise unabhängig von der Drehzahl der Pumpe und damit auch unabhängig von dem an der Radialöffnung anliegenden Druckniveau erfolgen.
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Vorzugsweise korrespondiert jedes Druckniveau mit einer Steuerventilstellung des Steuerventils.
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Eine derartige Ausführungsform hat den Vorteil, dass über die Änderung der Förderrichtung der Pumpe und über den durch die Pumpe bereitgestellten Fluiddruck die Stellung des Aktuators geregelt werden kann. Dadurch können die elektronischen I<omponenten des Fluidsystems auf ein absolutes Minimum reduziert werden, was die Herstellungskosten und die Fehleranfälligkeit des Fluidsystems erheblich senkt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Fluidsystem mehrere Aktuatoren. Vorzugsweise ist jeder der Aktuatoren über jeweils ein AI<tuatorventil mit dem ersten Fluidanschluss fluidl<ommunizierend verbindbar. Eine solche Weiterbildung bewirkt vorteilhafterweise, dass durch eine einzige Pumpe mehrere Aktuatoren fluidisch bedruckt und/oder fluidisch entlastet werden können. Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl der Bauteile, insbesondere die Anzahl der benötigten Pumpen, und damit einhergehend auch die Herstellungskosten des Fluidsystems reduziert werden können.
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Bei einer Ausführungsform, bei der das Fluidsystem ein Steuerventil und mehrere Aktuatoren mit mehreren AI<tuatorventilen aufweist, kann das Steuerventil dazu ausgebildet sein, sämtliche AI<tuatorventile zu steuern, vorzugsweise sämtliche AI<tuatorventile fluidisch zu steuern. Eine solche Ausführungsform bewirkt vorteilhafterweise, dass durch ein einziges Steuerventil mehrere AI<tuatorventile gesteuert werden können. Insofern können auch die AI<tuatorstellungen der mehreren Aktuatoren über ein einziges Steuerventil gesteuert werden. Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl der Bauteile, und damit einhergehend auch die Herstellungskosten des Fluidsystems, reduziert werden können.
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Das Fluidsystem kann beispielsweise einen ersten Aktuator und einen vom ersten Aktuator verschiedenen zweiten Aktuator aufweisen. Der erste Aktuator kann insbesondere über ein erstes AI<tuatorventil mit dem ersten Fluidanschluss der Pumpe fluidl<ommunizierend verbindbar sein. Der zweite Aktuator kann über ein zweites AI<tuatorventil mit dem ersten Fluidanschluss der Pumpe fluidl<ommunizierend verbindbar sein. Vorzugsweise sind das erste AI<tuatorventil und das zweite AI<tuatorventil voneinander getrennt. Das Steuerventil des Fluidsystems kann mit dem zweiten Fluidanschluss der Pumpe fluidl<ommunizierend verbindbar sein und ist vorzugsweise zur Steuerung des ersten AI<tuatorventils und/oder des zweiten AI<tuatorventils ausgebildet.
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Bei dem vorgenannten beispielhaften Fluidsystemen kann das Steuerventil beispielsweise als 4/3 Wegeventil ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist der zweite Fluidanschluss der Pumpe über ein Rückschlagventil mit einem Reservoir, insbesondere einem Fluidreservoir, fluidl<ommunizierend verbindbar. Beispielsweise kann das Rückschlagventil derart ausgebildet sein, dass es den zweiten Fluidanschluss der Pumpe mit dem Reservoir fluidl<ommunizierend verbindet, wenn die Pumpe in die erste Förderrichtung fördert. Wenn die Pumpe in die zweite Förderrichtung fördert, kann das Rückschlagventil den zweiten Fluidanschluss der Pumpe fluidisch von dem Reservoir trennen.
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Ein solches Rückschlagventil bewirkt vorteilhafterweise, dass die Pumpe das zu fördernde Fluid aus dem Reservoir ansaugen kann, wenn die Pumpe in die erste Förderrichtung fördert. Wenn die Pumpe in die zweite Förderrichtung fördert, kann durch das Rückschlagventil verhindert werden, dass die Pumpe das zu fördernde Fluid in das Reservoir pumpt. Dies hat den Vorteil, dass der durch die Pumpe erzeugte Fluiddruck nicht verloren geht, sondern vielmehr im Fluidsystem erhalten bleibt, wenn die Pumpe in die zweite Förderrichtung fördert. Somit kann der Förderdruck im Fördersystem als Steuerdruck verwendet werden, um insbesondere die AI<tuatorventile zu steuern.
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Wie oben bereits mehrfach erwähnt, kann es sich bei dem Fluid im Fluidsystem um ein Hydraulikfluid, insbesondere ein Hydrauliköl handeln. Im Vergleich zu einem Gas, weist eine Hydraulikflüssigkeit eine geringere I<ompressibilität auf. Dementsprechend können die Aktuatoren mit einer Hydraulikflüssigkeit einfacher und effektiver gesteuert werden.
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Das Fluidsystem kann zur Verwendung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Das Fluidsystem kann beispielsweise in dem Fahrwerk eines Fahrzeugs, insbesondere eines I<raftfahrzeugs vorgesehen sein. Vorzugsweise bildet der Aktuator des Fluidsystems einen Federbeinal<tuator eines Fahrzeugfahrwerl<s, insbesondere eines I<raftfahrzeugfahrwerl<s. Alternativ kann der Aktuator auch einer Fahrzeugachse zugeordnet sein. Dementsprechend wird die eingangs formulierte Aufgabe auch durch ein Fahrwerk für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 15 gelöst.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die oben beschriebenen, unterschiedlichen und beispielhaften Merkmale können erfindungsgemäß miteinander kombiniert werden, soweit dies technisch sinnvoll und geeignet ist. Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und anhand der Figur. Es zeigt:
- 1 ein schematisches Hydraulil<schaubild eines Ausführungsbeispiels eines Fluidsystems.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Fluidsystems 1. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem zu fördernden Fluid um ein Hydraulikfluid, insbesondere um eine Hydraulikflüssigkeit. Dementsprechend zeigt 1 auch ein schematisches Hydraulil<schaubild. Grundsätzlich entspricht die Symbolik in dem in 1 gezeigten Hydraulil<schaubild den allgemeinen im Maschinenbau bekannten Symbolil<en eines Hydraulil<schaubilds. Beispielsweise werden durch die Linien Hydraulikleitungen dargestellt. Das in 1 dargestellte Fluidsystem 1 umfasst eine Pumpe 2, einen ersten Aktuator 7 und einen zweiten Aktuator 8.
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Die Pumpe 2 ist dazu ausgebildet, ein Hydraulikfluid zu fördern und weist hierfür einen ersten Fluidanschluss 3 und einen zweiten Fluidanschluss 4 auf. Bei der Pumpe 2 kann es sich beispielsweise um eine Innenzahnradpumpe, eine Außenzahnradpumpe, oder eine Flügelzellenpumpe handeln. In einer ersten Förderrichtung 5 fördert die Pumpe 2 das Hydraulikfluid vom zweiten Fluidanschluss 4 zum ersten Fluidanschluss 3. Das heist, dass in der ersten Förderrichtung 5 der zweite Fluidanschluss 4 einen Niederdruckanschluss der Pumpe 2 bildet. Der erste Fluidanschluss 3 bildet in der ersten Förderrichtung 5 einen Hochdruckanschluss der Pumpe 2. Die Pumpe 2 ist ferner dazu ausgebildet, die Förderrichtung umzukehren. Mit anderen Worten kann die Pumpe 2 eine zweite Förderrichtung 6 aufweisen. In der zweiten Förderrichtung 6 fördert die Pumpe 2 das Hydraulikfluid vom ersten Fluidanschluss 3 zum zweiten Fluidanschluss 4. In der zweiten Förderrichtung 6 bildet der erste Fluidanschluss 3 einen Niederdruckanschluss und der zweite Fluidanschluss 4 bildet einen Hochdruckanschluss der Pumpe 2. Zur Umkehr der Förderrichtung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Pumpe 2 ihre Drehrichtung ändert.
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Der erste Aktuator 7 kann beispielsweise ein erster Aktuator 7 in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs sein. Der erste Aktuator 7 kann insbesondere an einem Stoßdämpfer eines Fahrzeugs angeordnet sein. Der erste Aktuator 7 ist über ein erstes AI<tuatorventil 9 mit dem ersten Fluidanschluss 3 der Pumpe 2 verbunden.
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Das erste AI<tuatorventil 9 kann zwischen zwei verschiedenen AI<tuatorventilstellungen, nämlich einer ersten AI<tuatorventilstellung und einer von der ersten AI<tuatorventilstellung verschiedenen zweiten AI<tuatorventilstellung, hin und her bewegt bzw. geschalten werden.
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In 1 wird das erste AI<tuatorventil 9 in der ersten AI<tuatorventilstellung gezeigt. In der ersten AI<tuatorventilstellung bildet das erste AI<tuatorventil 9 ein Rückschlagventil. Hierfür weist das erste AI<tuatorventil 9 ein Sperrelement 27 (nicht gezeigt) auf. Das Rückschlagventil ist derart ausgebildet, dass der bestehende Innendruck des Aktuators das Sperrelement 27 in eine Sperrposition drückt. Beispielsweise könnte das Rückschlagventil zusätzlich federbelastet sein. Nimmt das Sperrelement 27 die Sperrposition ein, wirkt das erste AI<tuatorventil 9 in der ersten AI<tuatorventilstellung wie ein Sperrventil. Das heißt, dass eine Fluidkommunikation zwischen dem ersten Aktuator 7 und dem ersten Fluidanschluss 3 der Pumpe 2 durch das erste AI<tuatorventil 9 in der ersten AI<tuatorventilstellung unterbunden wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Pumpe 2 das Hydraulikfluid in die zweite Förderrichtung 6 fördert. Dabei saugt die Pumpe 2 über den ersten Fluidanschluss 3 Hydraulikfluid an. Der durch die Saugwirkung entstehende Unterdruck wirkt am ersten AI<tuatorventil 9 mit dem Innendruck des ersten Aktuators 7 derart zusammen, dass das Sperrelement 27 in die Sperrposition gedrückt wird. Zwischen dem ersten Aktuator 7 und dem ersten Fluidanschluss 3 der Pumpe 2 ist keine Fluidkommunikation möglich, wenn sich das erste AI<tuatorventil 9 in der ersten AI<tuatorventilstellung befindet und die Pumpe 2 in die zweite Förderrichtung 6 fördert.
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Das Rückschlagventil des ersten AI<tuatorventils 9 lässt in der ersten AI<tuatorventilstellung eine Fluidkommunikation zwischen dem ersten Aktuator 7 und dem ersten Fluidanschluss 3 der Pumpe 2 zu, wenn die Pumpe 2 das Hydraulikfluid in die erste Förderrichtung 5 fördert. Dies ist dadurch bedingt, dass das vom ersten Fluidanschluss 3 der Pumpe 2 anströmende Hydraulikfluid derart unter Druck steht, dass das Hydraulikfluid das Sperrelement 27 entgegen dem Innendruck des ersten Aktuators 7 in eine Durchlassposition drückt. In der Durchlassposition bildet das erste AI<tuatorventil 9 einen Fluiddurchgang. Anders formuliert kann das Hydraulikfluid von dem ersten Fluidanschluss 3 über das erste AI<tuatorventil 9 in den ersten Aktuator 7 fließen und das Ölvolumen innerhalb des ersten Aktuators 7 erhöhen, wenn sich das erste AI<tuatorventil 9 in der ersten AI<tuatorventilstellung befindet und die Pumpe 2 das Hydraulikfluid in die erste Förderrichtung 5 fördert.
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In der zweiten AI<tuatorventilstellung bildet das erste AI<tuatorventil 9 einen Fluiddurchgang. Das heißt, dass das Hydraulikfluid aus dem ersten Aktuator 7 in Richtung des Reservoirs 13 strömen kann, wenn sich das erste AI<tuatorventil 9 in der zweiten AI<tuatorventilstellung befindet. Das erste AI<tuatorventil 9 würde sich in der in 1 gezeigten Darstellung nach links verschieben, um von der ersten AI<tuatorventilstellung in die zweite AI<tuatorventilstellung zu wechseln. Der erste Aktuator 7 wird nur dann fluidisch entlastet, wenn die Pumpe 2 das Hydraulikfluid in die zweite Förderrichtung 6 fördert und sich das erste AI<tuatorventil 9 in der zweiten AI<tuatorventilstellung befindet.
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Vom ersten Aktuator 7 unabhängig kann der zweite Aktuator 8 einen zweiten Aktuator 8 in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs bilden. Der zweite Aktuator 8 kann insbesondere an einem weiteren Stoßdämpfer eines Fahrzeugs angeordnet sein. Der zweite Aktuator 8 ist über ein zweites AI<tuatorventil 10 mit dem ersten Fluidanschluss 3 der Pumpe 2 verbunden.
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Das zweite AI<tuatorventil 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel analog zum ersten AI<tuatorventil 9 ausgebildet.
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Auch das zweite AI<tuatorventil 10 wird in 1 in einer ersten AI<tuatorventilstellung gezeigt. In der ersten AI<tuatorventilstellung bildet das zweite AI<tuatorventil 10 analog dem ersten AI<tuatorventil 9 ein Rückschlagventil. Das zweite AI<tuatorventil 10 wirkt in der ersten AI<tuatorventilstellung wie ein Sperrventil, wenn die Pumpe 2 in die zweite Förderrichtung 6 fördert. Das heist, dass eine Fluidkommunikation zwischen dem zweiten Aktuator 8 und dem ersten Fluidanschluss 3 der Pumpe 2 durch das zweite AI<tuatorventil 10 in der ersten AI<tuatorventilstellung unterbunden wird, wenn die Pumpe 2 in die zweite Förderrichtung 6 fördert.
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Das Rückschlagventil des zweiten AI<tuatorventils 10 lässt in der ersten AI<tuatorventilstellung eine Fluidkommunikation zwischen dem zweiten Aktuator 8 und dem ersten Fluidanschluss 3 der Pumpe 2 zu, wenn die Pumpe 2 das Hydraulikfluid in die erste Förderrichtung 5 fördert. Anders formuliert kann das Hydraulikfluid von dem ersten Fluidanschluss 3 der Pumpe 2 über das zweite AI<tuatorventil 10 in den zweiten Aktuator 8 fließen und diesen mit Hydraulikdruck beaufschlagen, wenn sich das zweite AI<tuatorventil 10 in der ersten AI<tuatorventilstellung befindet und die Pumpe 2 das Hydraulikfluid in die erste Förderrichtung 5 fördert.
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In der zweiten AI<tuatorventilstellung bildet das zweite AI<tuatorventil 10 analog dem ersten AI<tuatorventil 9 einen Fluiddurchgang. Das heißt, dass das Hydraulikfluid von dem zweiten Aktuator 8 ausgehend in Richtung des Reservoirs 13 strömen kann, wenn sich das zweite AI<tuatorventil 10 in der zweiten AI<tuatorventilstellung befindet. Das zweite AI<tuatorventil 10 würde sich in der in 1 gezeigten Darstellung nach links verschieben, um von der ersten AI<tuatorventilstellung in die zweite AI<tuatorventilstellung zu wechseln. Der zweite Aktuator 8 wird nur dann fluidisch entlastet, wenn sich das zweite AI<tuatorventil 10 in der zweiten AI<tuatorventilstellung befindet und die Pumpe 2 das Hydraulikfluid in die zweite Förderrichtung 6 fördert.
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In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden AI<tuatorventile 9, 10 hydraulisch steuerbar. Das heist, dass das erste AI<tuatorventil 9 und/oder das zweite AI<tuatorventil 10 über hydraulische Ansteuerung zwischen der ersten AI<tuatorventilstellung und der zweiten AI<tuatorventilstellung hin und her bewegt bzw. geschalten werden können. Hierfür weisen das erste AI<tuatorventil 9 und das zweite AI<tuatorventil 10 jeweils einen Steueranschluss auf (in 1 jeweils rechts am entsprechenden AI<tuatorventil 9, 10 gezeigt). Zur Steuerung der AI<tuatorventilstellungen der beiden AI<tuatorventile 9, 10 weist das Fluidsystem 1 ein Steuerventil 11 auf. Das Steuerventil 11 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als 4/3 Wegeventil ausgebildet. Das Steuerventil 11 ist über ein Rückschlagventil 12 mit dem zweiten Fluidanschluss 4 der Pumpe 2 verbunden. Das Rückschlagventil 12 bewirkt, dass wenn die Pumpe 2 das Hydraulikfluid in die erste Förderrichtung 5 fördert, das Steuerventil 11 fluidisch vom zweiten Fluidanschluss 4 der Pumpe 2 getrennt ist. Fördert die Pumpe 2 das Hydraulikfluid aber in die zweite Förderrichtung 6, sind das Steuerventil 11 und der zweite Fluidanschluss 4 der Pumpe 2 über das Rückschlagventil 12 fluidisch miteinander verbunden. Das heist, dass das unter Druck stehende Hydraulikfluid vom zweiten Fluidanschluss 4 der Pumpe 2 zum Steuerventil 11 gelangt, wenn die Pumpe 2 das Hydraulikfluid in die zweite Förderrichtung 6 fördert.
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Das Steuerventil 11 ist zwischen drei voneinander verschiedenen Steuerventilstellungen, nämlich einer ersten Steuerventilstellung, einer zweiten Steuerventilstellung und einer dritten Steuerventilstellung, hin und her bewegbar bzw. schaltbar. Zur Veranschaulichung der Funktionsweise des Steuerventils 11, wird für die folgenden Ausführungen angenommen, dass die Pumpe 2 das Hydraulikfluid in die zweite Förderrichtung 6 fördert.
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1 zeigt das Steuerventil 11 in der ersten Steuerventilstellung. In der ersten Steuerventilstellung wird das Hydraulikfluid über das Steuerventil 11 zum Steueranschluss des zweiten AI<tuatorventils 10 geleitet. Aufgrund des dann am Steueranschlusses des zweiten AI<tuatorventils 10 anliegenden Hydraulikdrucks, wird das zweite AI<tuatorventil 10 von der ersten AI<tuatorventilstellung in die zweite AI<tuatorventilstellung bewegt (in 1 nicht dargestellt). Dadurch wird der zweite Aktuator 8 über das zweite AI<tuatorventil 10 fluidisch entlastet. Der Steueranschluss des ersten AI<tuatorventils 9 ist in der ersten Steuerventilstellung über das Steuerventil 11 mit einem Reservoir 13 verbunden. Dies bedeutet, dass das erste AI<tuatorventil 9 in der ersten AI<tuatorventilstellung verbleibt, wenn sich das Steuerventil 11 in der ersten Steuerventilstellung befindet. Wenn das Steuerventil 11 in die zweite Steuerventilstellung bewegt bzw. geschalten wird, ist das Steuerventil 11 dazu ausgebildet den Fluiddruck der Hydraulikflüssigkeit zum Steueranschluss des ersten AI<tuatorventils 9 und zum Steueranschluss des zweiten AI<tuatorventils 10 zu leiten. In diesem Fall würden sich beide AI<tuatorventile 9, 10 von der ersten AI<tuatorventilstellung in die zweite AI<tuatorventilstellung bewegen. Dadurch würden sowohl der erste Aktuator 7 als auch der zweite Aktuator 8 fluidisch entlastet werden.
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Wenn das Steuerventil 11 in die dritte Steuerventilstellung bewegt bzw. geschalten wird, ist das Steuerventil 11 dazu ausgebildet, das Hydraulikfluid zum Steueranschluss des ersten AI<tuatorventils 9 zu leiten. Aufgrund des dann am Steueranschlusses des ersten AI<tuatorventils 9 anliegenden Hydraulikdrucks, wird das erste AI<tuatorventil 9 von der ersten AI<tuatorventilstellung in die zweite AI<tuatorventilstellung bewegt (in 1 nicht dargestellt). Dadurch wird der erste Aktuator 7 über das erste AI<tuatorventil 9 fluidisch entlastet. Der Steueranschluss des zweiten AI<tuatorventils 10 ist in der dritten Steuerventilstellung über das Steuerventil 11 mit einem Reservoir 13 verbunden. Dies bedeutet, dass das zweite AI<tuatorventil 10 in der ersten AI<tuatorventilstellung verbleibt, wenn sich das Steuerventil 11 in der dritten Steuerventilstellung befindet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Steuerventil 11 elektronisch steuer- bzw. regelbar. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann auch das Steuerventil 11 hydraulisch steuer- bzw. regelbar sein. Beispielsweise kann ein Steueranschluss des Steuerventils 11 fluidisch mit dem zweiten Fluidanschluss 4 der Pumpe 2 verbunden sein. Durch Variation des Hydraulikdrucks, beispielsweise durch Variation der Drehzahl der Pumpe 2, kann dann der Steueranschluss des Steuerventils 11 mit verschiedenen, insbesondere drei verschiedenen, Druckniveaus beaufschlagt werden. Vorzugsweise korrespondiert jedes Druckniveau mit einer Steuerventilstellung des Steuerventils 11. Das Steuerventil 11 umfasst eine Blendenöffnung 23, welche ein Abfließen von Hydraulikfluid aus dem Steuerventil 11 in ein Reservoir 13 ermöglicht. Wenn also Hydraulikfluid von der Pumpe 2 in die zweite Förderrichtung 6 gefördert wird, so kann das Hydraulikfluid unabhängig von der Drehzahl der Pumpe 2, unabhängig von dem an der Radialöffnung 16 anliegenden Druckniveau und unabhängig von der Steuerventilstellung des Steuerventils 11 in das Reservoir 13 abließen.
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Bei einer beispielhaften Verwendung des ersten Ausführungsbeispiels des Fluidsystems 1, kann vorgesehen sein, dass jeder der Aktuatoren 7, 8 einer Fahrzeugachse und/oder einer Radaufhängung eines Fahrzeugs zugeordnet ist. Beispielsweise kann jeder Aktuator ein Federbeinal<tuator sein. Alternativ kann jeder der Aktuatoren 7, 8 einer Fahrzeugachse zugeordnet sein. Beim Startvorgang des Fahrzeugs ist es beispielsweise denkbar, dass die Pumpe 2 das Hydraulikfluid in die erste Förderrichtung 5 fördert. Dabei wird die Pumpe 2 das Hydraulikfluid über den zweiten Fluidanschluss 4 aus einem Reservoir 13 ansaugen. Bei der ersten Förderrichtung 5 pumpt die Pumpe 2 das Hydraulikfluid über den ersten Fluidanschluss 3 weiter in das Fluidsystem 1. Wie in 1 dargestellt, befinden sich die beiden AI<tuatorventile 9, 10 initial jeweils in der ersten AI<tuatorventilstellung. Dies bewirkt, dass das Hydraulikfluid von dem ersten Fluidanschluss 3 der Pumpe 2 in die beiden Aktuatoren 7, 8 gepumpt wird, so dass das Fahrzeug angehoben wird.
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Sofern im weiteren zeitlichen Verlauf eine selektive Absenkung des Fahrzeugs gewünscht ist, kann die Förderrichtung der Pumpe 2 umgekehrt werden, insbesondere von der ersten Förderrichtung 5 in die zweite Förderrichtung 6 umgekehrt werden. Über die Steuerventilstellung des Steuerventils 11 kann dann, in der oben beschriebenen Art und Weise, jeweils einer der beiden Aktuator 7, 8 fluidisch entlastet werden. Alternativ können auch beide Aktuatoren 7, 8 gleichzeitig fluidisch entlastet werden, nämlich dann, wenn sich das Steuerventil 11 in der zweiten Steuerventilstellung befindet.