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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 199 23 708 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, das für jedes Fahrzeugrad eine Radaufhängung zur Aufhängung des jeweils zugeordneten Fahrzeugrades aufweist, wobei jeweils zwischen der Radaufhängung eines Fahrzeugrades und einem Fahrzeugaufbau eine Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung angeordnet ist. Des weiteren ist eine Sensoreinrichtung zur Erfassung vorbestimmter Unfallparameter vorgesehen, die als Unfallsignal im Vorfeld eines eventuellen Unfalls in einer Steuereinrichtung in ein Steuersignal verarbeitet werden können. Durch dieses Steuersignal ausgelöst kann der Fahrzeugaufbau mittels der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung bei Bedarf in eine optimale Unfallposition angehoben und/oder abgesenkt werden.
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Des weiteren ist aus der
DE 100 64 249 A1 ein Kraftfahrzeug bekannt, das einen ähnlichen Aufbau wie das oben beschriebene Kraftfahrzeug aufweist. Auch hier wird mittels einer Steuereinrichtung der Abstand des Fahrzeugaufbaus zu den Fahrzeugrädern beim Vorliegen eines Unfallsignals eingestellt, so dass damit ein ausgewählter Kollisionspunkt sowie eine ausgewählte Ausrichtung des Fahrzeugaufbaus erreicht werden kann.
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Aus der
WO 99/38 718 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung bekannt, die bei Anliegen eines außerhalb des regulären Fahrbetriebs liegenden Beschleunigungssignals wenigstens für einzelne Fahrzeugräder verhärtet oder gesperrt werden kann.
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Aus der
DE 198 41 751 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, das Aktuatoren zur Einstellung der Fahrzeugaufbauhöhe aufweist. Die Aktuatoren werden vor einer möglichen Kollision aktiviert, um die Fahrzeughöhe im Sinne eines optimalen Kollisionspunktes einzustellen. Aus der
EP 0 425 885 A2 ist ein hydropneumatisches Federungssystem für Kraftfahrzeuge bekannt. Das Federungssystem weist eine Kolbenzylindereinheit auf, die mit mindestens einem, ein kompressibles Medium enthaltenden Federspeicher zusammenwirkt.
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Aus der
DE 600 10 314 T2 ist ein gattungsgemäßes Fahrzeug bekannt, bei dem die Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung mit einer ansteuerbaren Zusatzeinrichtung gekoppelt ist, mittels der das Anheben und/oder Absenken des Fahrzeugaufbaus mittels der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung (
38) zusätzlich unterstützbar ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, zu schaffen, mit dem bei einer potentiellen Kollision des Fahrzeuges mit einem anderen Fahrzeug oder einem Objekt funktionssicher und mit einfachen Mitteln ein Anheben und/oder Absenken des Fahrzeugaufbaus möglich ist.
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Ausgehend davon wird die Aufgabe des vorliegenden Zusatzpatentes darin gesehen, ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, zu schaffen, bei dem das Anheben und/oder Absenken des Fahrzeugaufbaus mittels einer Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung noch weiter verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Gemäß Anspruch 1 ist die Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung mit einer mittels der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von vorgegebenen Anheb- und/oder Absenkparametern ansteuerbaren Zusatzeinrichtung gekoppelt, mittels der das Anheben und/oder Absenken des Fahrzeugaufbaus mittels der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung zusätzlich unterstützt wird.
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Vorteilhaft kann hierbei das mittels der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung durchgeführte Anheben und/oder Absenken des Fahrzeugaufbaus durch die Zusatzeinrichtung bei Bedarf derart unterstützt werden, dass damit z. B. eine „Beschleunigung” der Anheb- und/oder Absenkbewegung möglich wird. Die Unterstützung der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung beim Anheben und/oder Absenken des Fahrzeugaufbaus erfolgt in Abhängigkeit von vorgegebenen Anheb- und/oder Absenkparametern, d. h., dass die Steuereinrichtung neben der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung auch die Zusatzeinrichtung ansteuert. Grundsätzlich könnte beispielsweise eine Niveauregulierung des Fahrzeugaufbaus zum Ausgleich der Fahrzeugabsenkung bei Beladung bzw. zur Einstellung einer größeren Bodenfreiheit für Geländefahrten nur mittels der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung vorgenommen werden, wobei bei einer Erfassung von Unfallparametern mittels der Sensoreinrichtung ein Steuersignal von der Steuereinrichtung sowohl zur Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung als auch zur Zusatzeinrichtung gegeben wird, so dass in kürzest möglicher Zeit die gewünschte Anhebung und/oder Absenkung des Fahrzeugaufbaus vor Stattfinden des Unfalls durchgeführt werden kann. Des weiteren kann das Fahrzeug beispielsweise in kritischen Fahrsituationen durch Unterstützung der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung von der Zusatzeinrichtung schnell abgesenkt werden, so dass dadurch der Fahrzeugschwerpunkt näher zur Fahrzeugaufstandsfläche angeordnet ist, wodurch trotz des kritischen Fahrzustandes eine Stabilisierung des Fahrzeuges wieder möglich sein kann.
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Die Zusatzeinrichtung wird durch wenigstens ein Zusatz-Volumen mit daran angekoppeltem Druckerzeugungsmittel gebildet. Das Zusatz-Volumen ist bei einer Aktivierung des Druckerzeugungsmittels so veränderbar, dass damit unmittelbar oder mittelbar das Anheben und/oder Absenken des Fahrzeugaufbaus unterstützt wird.
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In einer Weiterbildung kann das Druckerzeugungsmittel durch einen Kompressor gebildet sein. Bevorzugt ist an diesen Kompressor eine Druckspeichereinrichtung angekoppelt, so dass zu jedem Zeitpunkt einer potentiellen Aktivierung der Zusatzeinrichtung der zur Veränderung des Zusatz-Volumens notwendige Druck zur Verfügung steht. Nach einem etwaigen Einsatz der Zusatzeinrichtung kann die Druckspeichereinrichtung mittels des Kompressors wieder in den Ausgangszustand versetzt werden, d. h., dass ein zur Veränderung des Zusatz-Volumens notwendiger Druck wieder in der Druckspeicheeinrichtung zur Verfügung steht. Grundsätzlich kann der Kompressor auch direkt mit dem Zusatz-Volumen gekoppelt sein, so dass eine gewünschte Volumenveränderung des Zusatz-Volumens direkt durch den Kompressor bewirkt wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Druckerzeugungsmittel durch einen Gasgenerator gebildet sein, der zur Aktivierung beispielsweise mit einem Zündkreis des Fahrzeuges gekoppelt ist. Nach einem Einsatz des Gasgenerators kann dieser beispielsweise ausgewechselt werden, so dass die Zusatzeinrichtung wieder einsatzbereit zur Verfügung steht. Bei Verwendung des Kompressors mit Druckspeichereinrichtung ist die Zusatzeinrichtung komplett reversibel ausgebildet.
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Wenigstens eine Zylinder-Kolben-Einheit ist vorgesehen, die mit der Zusatzeinrichtung gekoppelt ist. Eine derartige Zylinder-Kolben-Einheit weist einen Zylinder auf, aus dem eine an einem innerhalb des Zylinders verschiebbaren Kolben angeordnete Kolbenstange herausgeführt ist. Das Zusatz-Volumen der Zusatzeinrichtung ist innerhalb dieses Zylinders angeordnet. Damit ist auf einfache Weise ein kompakter Aufbau der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung zusammen mit der Zusatzeinrichtung möglich, wobei die Zylinder-Kolben-Einheit Bestandteil der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung sein kann oder aber zusätzlich zur Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist das Zusatz-Volumen mittels wenigstens eines Trennmittels von einem Arbeitsraum des Zylinders abgetrennt. Ein derartiges Trennmittel kann durch einen innerhalb des Zylinders verschiebbaren Trennkolben gebildet sein. Durch einen Trennkolben ist eine funktionssichere Abtrennung zwischen dem Arbeitsraum des Zylinders und dem Zusatz-Volumen geschaffen, wobei aufgrund der Verschiebbarkeit des Trennkolbens auf einfache Weise eine Veränderung des Zusatz-Volumens zur Unterstützung des Anhebens und/oder Absenkens des Fahrzeugaufbaus gegeben ist. Grundsätzlich kann das Trennmittel auch beispielsweise durch eine Membran gebildet sein.
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Gemäß einer weiteren konkreten Ausgestaltung kann die Zylinder-Kolben-Einheit als Einrohrschwingungsdämpfer ausgebildet sein, der Bestandteil der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung ist. Innerhalb des Zylinders sind jeweils benachbart zum Kolben ein Kolbenboden-Arbeitsraum und ein Kolbenstangen-Arbeitsraum ausgebildet. Ein Einrohrschwingungsdämpfer ist regelmäßig bei Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, wobei der Zylinder mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sein kann und am Kolben Kolbenventile als Drosseln angeordnet sein können.
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Das wenigstens eine Zusatz-Volumen der Zusatzeinrichtung kann im Kolbenboden-Arbeitsraum angeordnet sein. Alternativ kann aber auch im Kolbenboden-Arbeitsraum ein erstes Zusatz-Volumen und im Kolbenstangen-Arbeitsraum ein zweites Zusatz-Volumen angeordnet sein. Dann kann zwischen dem Druckerzeugungsmittel und den beiden Zusatz-Volumina ein schaltbares Gasventil angeordnet sein, mittels dem der vom Druckerzeugungsmittel kommende Gasstrom in das erste Zusatz-Volumen oder in das zweite Zusatz-Volumen leitbar ist. Durch das bzw. die innerhalb des Zylinders angeordneten Zusatz-Volumen bzw. -Volumina kann mittels dem Druckerzeugungsmittel eine Volumenveränderung des bzw. der Zusatz-Volumen herbeigeführt werden, so dass damit eine Druckerhöhung der Hydraulikflüssigkeit innerhalb des Arbeitsraumes der Zylinder-Kolben-Einheit erfolgt. Aufgrund der im Kolben angeordneten Kolbenventile stellt sich mit einer kleinen zeitlichen Verzögerung im Kolbenboden-Arbeitsraum und im Kolbenstangen-Arbeitsraum ein Druckgleichgewicht der Hydraulikflüssigkeit ein. In Abhängigkeit der Differenz der beaufschlagten Flächen oberhalb und unterhalb des Kolbens, die als Funktion des Kolbenstangendurchmessers zu sehen ist, wirkt dann eine Hubkraft, wodurch der Fahrzeugaufbau angehoben werden kann. Ein derartiges Anheben des Fahrzeugaufbaus ist durch eine Volumenänderung eines im Kolbenboden-Arbeitsraum angeordneten Zusatz-Volumens möglich. Wird ein im Kolbenstangen-Arbeitsraum angeordnetes Zusatz-Volumen volumenmäßig mittels dem Druckerzeugungsmittel vergrößert, so kann damit ein Absenken des Fahrzeugaufbaus unterstützt werden, wobei dann etwaige im Kolben angeordnete Kolbenventile geschlossen sein müssen.
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In einer weiteren konkreten Ausführung kann die Zylinder-Kolben-Einheit als Zweirohrschwingungsdämpfer ausgebildet sein, der Bestandteil der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung ist. Das wenigstens eine Zusatz-Volumen ist zwischen den beiden Zylinderrohren des Zweirohrschwingungsdämpfers angeordnet. Bei diesem Zweirohrschwingungsdämpfers, der auch Doppelrohrdämpfer genannt wird, sind die beiden ineinander gesteckten Rohre durch Bodenventile im inneren Rohr für eine Durchströmung mit Hydraulikflüssigkeit strömungsmäßig miteinander verbunden sind. Der Kolben mit Kolbenventilen ist innerhalb des inneren Rohres angeordnet. Das zwischen den beiden Zylinderrohren angeordnete wenigstens eine Zusatz-Volumen kann mit einem als Trennmittel ausgebildeten Trennkolben abgetrennt sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann die Zylinder-Kolben-Einheit zusätzlich zur Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung vorgesehen sein, innerhalb deren Zylinder jeweils benachbart zum Kolben ein Kolbenboden-Arbeitsraum und ein Kolbenstangen-Arbeitsraum ausgebildet sind, die jeweils mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind. Am Kolbenboden-Arbeitsraum kann eine Anhebleitung und am Kolbenstangen-Arbeitsraum eine Absenkleitung angeschlossen sein, die in ein Hydraulikventil münden, das mit einer Hydraulikflüssigkeitsspeichereinrichtung verbunden ist. In Abhängigkeit der Schaltstellung des Hydraulikventils kann über die Anheb- bzw. Absenkleitung Hydraulikflüssigkeit in den jeweils zugeordneten Arbeitsraum der Zylinder-Kolben-Einheit überführt werden, so dass ein Anheben bzw. Absenken des Fahrzeugaufbaus erfolgt. Mittels der Steuereinrichtung kann das durch die Zylinder-Kolben-Einheit bewirkte Anheben bzw. Absenken zur Unterstützung des mittels der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung durchführbaren Anhebens bzw. Absenkens zugeschalten werden.
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In einer Weiterbildung kann die Hydraulikflüssigkeitsspeichereinrichtung eine Pumpe und/oder eine Druckspeichereinrichtung aufweisen. Dadurch wird die Überführung von Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikflüssigkeitsspeichereinrichtung in den Arbeitsraum des Zylinders der Zylinder-Kolben-Einheit verbessert.
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Gemäß einer weiteren Ausführung kann an einem Zylinderendbereich der Zylinder-Kolben-Einheit wenigstens ein Dichtelement angeordnet sein, so dass die Kolbenstange dicht aus dem Zylinder herausführbar ist. Im Bereich des Dichtungselementes kann eine Druckreduziereinrichtung vorgesehen sein, mittels der eine Druckreduzierung bzw. Druckentlastung des Dichtungselements erfolgt. Das Dichtelement ist bevorzugt durch eine Dichtlippe gebildet, die umlaufend um die Kolbenstange angeordnet ist. Insbesondere bei einer Druckerhöhung im Zylinder, wie dies bei einer Aktivierung der Zusatzeinrichtung und der damit verbundenen Volumenänderung des Zusatz-Volumens erfolgen kann, ist ein Einsatz der Druckreduziereinrichtung vorteilhaft, da damit die Reibung zwischen dem Dichtelement und der Kolbenstange reduziert werden kann, wodurch das Dämpfungsverhalten der Zylinder-Kolben-Einheit verbessert werden kann.
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In einer bevorzugten Weiterbildung kann die Druckreduziereinrichtung durch ein Gleitlager gebildet sein, das am Zylinderendbereich so angeordnet ist, dass die Kolbenstange verschiebbar durch einen Gleitlagerdurchgang des Gleitlagers hindurchgeführt ist. Am Gleitlagerdurchgang kann wenigstens eine Ausnehmung angeordnet sein. Eine derartige Ausnehmung kann beispielsweise durch am Gleitlagerdurchgang angeordnete Nuten, Rillen, Bohrungen oder Spalten gebildet sein. Mit dem Gleitlager kann zudem die Führung der Kolbenstange verbessert werden. Für einen kompakten Aufbau des Gleitlagers kann in einer weiteren Ausgestaltung das Dichtelement integral am Gleitlager angeordnet sein.
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Grundsätzlich können mittels der Sensoreinrichtung neben oder aber auch anstelle der Erfassung von Unfallparametern auch fahrzeugeigene Parameter erfasst werden, so dass auch unabhängig von Unfallparametern eine Anheb- und/oder Absenkentscheidung für das Fahrzeug getroffen werden kann. So kann beispielsweise eine Niveauregulierung zum Ausgleich der Fahrzeugabsenkung bei einer Beladung des Fahrzeuges durchgeführt werden. Ebenso ist eine Niveauregulierung zur Einstellung einer größeren Bodenfreiheit beispielsweise für eine Geländefahrt denkbar. Auch eine Absenkung eines geparkten Fahrzeuges unter dem Gesichtspunkt Diebstahl und gegebenenfalls Terroranschlag ist möglich. Für eine Verbesserung des Einstiegs-, Ausstiegs-, Beladungs- und/oder Entladungskomforts kann ebenfalls eine Absenkung oder Anhebung des Fahrzeuges durchgeführt werden. Daneben kann auch ein Wank- und Nickausgleich des Fahrzeuges durchgeführt werden. Wird mittels der Sensoreinrichtung eine unausweichliche Kollision des Fahrzeuges erfasst, so wird das Fahrzeug in eine optimale Unfallposition in Abhängigkeit der erfassten Unfallparameter angehoben oder abgesenkt. Je nachdem ob ein Front/Front-, ein Front/Seite- oder ein Front/Heck-Anprall bevorsteht, kann die Anheb- und/oder Absenkentscheidung unterschiedlich ausfallen. Dabei kann eine Ansteuerung an die Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung aller Fahrzeugräder oder nur den einer Achse zugeordneten Fahrzeugrädern oder nur eines einzelnen Fahrzeugrades erfolgen. Auch eine Absenkung des Fahrzeuges zur Absenkung des Schwerpunktes des Fahrzeuges zur Stabilisierung desselben in kritischen Fahrzuständen ist möglich.
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Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Zylinder-Kolben-Einheit in einer ersten Ausführungsform,
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2 eine schematische Schnittdarstellung durch die Zylinder-Kolben-Einheit von 1 in einer Weiterbildung,
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3 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Zylinder-Kolben-Einheit in einer zweiten Ausführungsform,
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4 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Zylinder-Kolben-Einheit in einer dritten Ausführungsform,
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5 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Zylinder-Kolben-Einheit in einer vierten Ausführungsform, und
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6a, b eine schematische Darstellung zweier unterschiedlicher Ausführungsvarianten einer Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung.
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In 1 ist schematisch eine Schnittdarstellung durch eine Zylinder-Kolben-Einheit 1 gezeigt, die als Einrohrschwingungsdämpfer ausgebildet ist. Innerhalb eines Zylinders 2 der Zylinder-Kolben-Einheit 1 ist verschiebbar ein Kolben 3 angeordnet, an dem eine Kolbenstange 4 befestigt ist, die aus dem Zylinder 2 herausgeführt ist. Die Zylinder-Kolben-Einheit 1 ist Bestandteil einer hier nicht näher dargestellten Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung eines Fahrzeuges, die jeweils zwischen einer Radaufhängung eines Fahrzeugrades und einem Fahrzeugaufbau angeordnet ist. Innerhalb des Zylinders 2 ist jeweils benachbart zum Kolben 3 ein Kolbenboden-Arbeitsraum 5 und ein Kolbenstangen-Arbeitsraum 6 ausgebildet. In den beiden Arbeitsräumen 5 und 6 ist Hydraulikflüssigkeit angeordnet, die bei einer Verschiebung des Kolbens 3 durch Kolbenventile 7 zwischen den beiden Arbeitsräumen 5 und 6 hin und her strömen kann. Die Kolbenventile 7 sind dabei so ausgebildet, dass dabei eine Dämpfung des Fahrzeugaufbaus mittels der Zylinder-Kolben-Einheit 1 möglich ist.
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Über eine Hydraulikleitung kann Hydraulikflüssigkeit in den Arbeitsraum 5 bzw. 6 überführt werden, wobei ein Ventil 8 als Ventilsteuereinrichtung in der Leitung angeordnet ist. Zudem ist eine Pumpe 9 vorgesehen, mittels der eine Überführung der Hydraulikflüssigkeit in Abhängigkeit von der Stellung des Ventils 8 vorgenommen werden kann. Zwischen den Leitungen 10 bzw. 10' ist ein hier nicht mit dargestellter Hydraulikvorratsbehälter angeordnet, so dass für ein Anheben des Kolbens 3 mittels der Pumpe 9 Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter in den Kolbenboden-Arbeitsraum 5 überführt werden kann. Dabei befindet sich das Ventil 8 in einer Anhebstellung. Zum Absenken des Kolbens 3 wird das Ventil 8 in eine Absenkstellung gebracht, so dass Hydraulikflüssigkeit aus dem Kolbenboden-Arbeitsraum 5 in den Vorratsbehälter abströmen kann.
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Zudem ist im Kolbenboden-Arbeitsraum 5 ein Zusatz-Volumen 11 einer Zusatzeinrichtung 12 angeordnet. An das Zusatz-Volumen 11 ist ein Gasgenerator 13 als Druckerzeugungsmittel angekoppelt, der ebenfalls Bestandteil der Zusatzeinrichtung 12 ist. Der Gasgenerator 13 ist an einen Zündkreis 14, der hier nur schematisch mit einem Pfeil dargestellt ist, angeschlossen, so dass hierdurch eine Aktivierung des Gasgenerators 13 erfolgen kann. Das mit Gas gefüllte Zusatz-Volumen 11 ist durch einen als Trennmittel ausgebildeten Trennkolben 15 vom Kolbenboden-Arbeitsraum 5 abgetrennt, wobei der Trennkolben 15 verschiebbar innerhalb des Zylinders 2 angeordnet ist.
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Über die Pumpe 9 kann beispielsweise eine Niveauregulierung im normalen Fahrbetrieb vorgenommen werden. Ist nur eine einzige Pumpe 9 für alle Fahrzeugräder vorgesehen, sind pro Achse oder für jedes Fahrzeugrad einzeln ansteuerbare Ventile 8 erforderlich. Wird mittels einer hier nicht dargestellten Sensoreinrichtung eine unausweichliche Kollision erfasst, wird durch die hier ebenfalls nicht dargestellte Steuereinrichtung über den Zündkreis 14 der Gasgenerator 13 aktiviert, so dass der Druck im Zusatz-Volumen 11 erhöht wird. Mit der einhergehenden Volumenänderung des Zusatz-Volumens 11 wird der Trennkolben 15 angehoben und dabei der Druck der Hydraulikflüssigkeit in den Arbeiträumen 5 und 6 erhöht. Über die Kolbenventile 7 stellt sich mit einer kleinen zeitlichen Verzögerung, die als Funktion des Ventildurchmessers der Kolbenventile 7 anzusehen ist, unterhalb und oberhalb des Kolbens 3 ein Druckgleichgewicht ein. In Abhängigkeit der Differenz der beaufschlagten Flächen oberhalb und unterhalb des Kolbens, die als Funktion des Kolbenstangendurchmessers anzusehen ist, wirkt dann eine Hubkraft auf den Kolben 3, so dass damit ein Anheben des Fahrzeugaufbaus erfolgt. Eine derartige Aktivierung des Gasgenerators 14 kann zusätzlich zur Anhebung des Fahrzeugaufbaus mittels der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung erfolgen, d. h., dass hier auch das Ventil 8 in die Anhebstellung umgeschalten ist, so dass Hydraulikflüssigkeit mittels der Pumpe 9 für ein Anheben des Kolbens 3 in den Zylinder 2 überführt wird. Die Zusatzeinrichtung 12 unterstützt somit das Anheben des Fahrzeugaufbaus.
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Wird beispielsweise über die Pumpe 9 der Kolben 3 zur Vergrößerung der Bodenfreiheit des Fahrzeuges nach oben gefahren, so steigt der Druck im Zylinder 2, wodurch die Reibung zwischen der Kolbenstange 4 und dem Zylinder 2 in dem Zylinderbereich, an dem die Kolbenstange 4 aus dem Zylinder 2 herausgeführt ist. Wie dies aus 2, in der die Zylinder-Kolben-Einheit 1 von 1 in einer schematischen Schnittdarstellung gezeigt ist, ersichtlich ist, ist im oberen Bereich des Zylinders 2 eine Dichtlippe 16 umlaufend um die Kolbenstange 4 angeordnet. Zur Entlastung der Dichtlippe 16 ist eine Druckreduziereinrichtung 17 vorgesehen, die insbesondere kurze Druckspitzen von der Dichtlippe 16 fernhält. Die Druckreduziereinrichtung 17 ist hier durch ein Gleitlager 17 gebildet, wobei die Kolbestange 4 verschiebbar durch einen Gleitlagerdurchgang 39 des Gleitlagers 17 hindurchgeführt ist. Im Gleitlagerdurchgang 39 sind eine Mehrzahl von Ausnehmungen 40 in der Art von umlaufenden Nuten 41 vorgesehen, in denen sich zum Abbau von Druckspitzen Hydraulikflüssigkeit sammeln kann. Je nach zur Verfügung stehenden Bauraum können als Ausnehmungen Spalten, Bohrungen oder Nuten 41 vorgesehen sein, wobei je mehr Spalten, Bohrungen bzw. Nuten 41 vor der Dichtlippe 16 angeordnet sind umso größer ist die Entlastung bzw. Drosselwirkung an der Dichtlippe 16, so dass damit der Abbau der kurzen Druckspitzen erfolgt. Die Reibung zwischen der Dichtlippe 16 und der Kolbenstange 4 kann dadurch reduziert werden. Das Gleitlager 17 kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein, wobei die Verwendung eines Gummimaterials ebenfalls denkbar ist. Insgesamt wird dadurch das Dämpfungsverhalten der Zylinder-Kolben-Einheit 1 vorteilhaft verbessert, d. h., dass kein sog. Slip-Stick-Verhalten auftritt. Derartige Druckspitzen im Bereich der Dichtlippe 16 können auch bei der Aktivierung des Gasgenerators 13 auftreten, da auch hier aufgrund der Verschiebung des Trennkolbens 15 eine Druckerhöhung der Hydraulikflüssigkeit innerhalb des Zylinders 2 stattfindet. Neben der Drosselwirkung der Drosseleinrichtung 17 kann auch eine bessere Führung der Kolbenstange 4 erhalten werden. Zudem ist hier die Dichtlippe 16 integral am Gleitlager 17 angeordnet. Bei der Darstellung der Zylinder-Kolben-Einheit 1 in 2 ist das Ventil 8 mit der Pumpe 9, die an dem Arbeitsraum 5 bzw. 6 des Zylinders 2 angeschlossen sind, und der Gasgenerator 13, der an dem Zusatz-Volumen 11 angeschlossen ist, aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen.
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In 4 ist in einer weiteren Ausführungsform eine Zylinder-Kolben-Einheit 1' dargestellt, deren grundsätzlicher Aufbau der Zylinder-Kolben-Einheit 1 von den 1 bzw. 2 entspricht, so dass für Bauteile mit gleicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Bei der Zylinder-Kolben-Einheit 1' ist neben dem im Kolbenboden-Arbeitsraum 5 angeordneten Zusatz-Volumen 11 ein zweites Zusatz-Volumen 11' im Kolbenstangen-Arbeitsraum 6 vorgesehen. Zwischen dem Gasgenerator 13 und den beiden Zusatz-Volumina 11 bzw. 11' ist ein schaltbares Gasventil 18 angeordnet, mittels dem der vom Gasgenerator 13 kommende Gasstrom entweder in das erste Zusatz-Volumen 11 oder in das zweite Zusatz-Volumen 11' geleitet werden kann. Damit kann sowohl das Anheben als auch das Absenken des Fahrzeuges durch die Zusatzeinrichtung 12, die in der hier gezeigten Ausführungsform zwei Zusatz-Volumen 11 und 11' aufweist, unterstützt werden. Beim Absenken des Fahrzeugaufbaus mittels dem Gasgenerator 13 wird das Ventil 8 geöffnet, damit der Druck der Hydraulikflüssigkeit durch die austretende Flüssigkeit in der Zylinder-Kolben-Einheit 1' reduziert wird und der Kolben 3 mittels dem Gas des Gasgenerators 13 nach unten verschoben werden kann.
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In 3 ist eine Zylinder-Kolben-Einheit 19 dargestellt, die als Zwei-Rohr-Schwingungsdämpfer oder Doppelrohrdämpfer ausgebildet ist. Auch diese Zylinder-Kolben-Einheit 19 kann Bestandteil einer Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung, die hier nicht näher dargestellt ist, sein. Ein Zusatz-Volumen 20 einer Zusatzeinrichtung 21 ist zwischen den beiden Rohren 22 und 22' der Zylinder-Kolben-Einheit 19 angeordnet. Als Bestandteil der Zusatzeinrichtung 21 ist auch hier ein Gasgenerator 23 an das Zusatz-Volumen 20 angekoppelt. Ein Trennkolben 24 trennt das Zusatz-Volumen 20 ab, wobei insgesamt gesehen die Funktionsweise bei Zündung des Gasgenerators 23 der Funktionsweise der Zylinder-Kolben-Einheit 1 bzw. 1' entspricht, so dass hier auf eine weitere Erläuterung diesbezüglich verzichtet wird. Über Bodenventile 25 ist eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Zylinderrohren 22 und 22' hergestellt. Über ein steuerbares Ventil 26 mit Pumpe 27 kann beispielsweise im normalen Fahrbetrieb ein Anheben und/oder Absenken des Fahrzeugaufbaus durchgeführt werden. Durch Aktivierung des Gasgenerators 23 und der damit verbundenen Vergrößerung des Zusatz-Volumens 20 erfolgt eine Verschiebung des Trennkolbens 24, so dass die in den Zylinderrohren 22 bzw. 22' befindliche Hydraulikflüssigkeit eine Druckerhöhung erfährt, wodurch ein Anheben des Fahrzeugaufbaus durch Verschiebung des Kolbens der Zylinder-Kolben-Einheit 19 erfolgt.
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In 5 ist eine schematische Schnittdarstellung einer Zylinder-Kolben-Einheit 28 dargestellt, deren grundsätzlicher Aufbau der Zylinder-Kolben-Einheit 1 von 1 entspricht, so dass für Bauteile mit gleicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Am Kolbenboden-Arbeitsraum 5 ist eine Anhebleitung 29 und am Kolbenstangen-Arbeitsraum 6 ist eine Absenkleitung 30 angeschlossen, die beide in ein Hydraulikventil 31 münden, das mit einer Hydraulikflüssigkeitsspeichereinrichtung 32 verbunden ist. Die Hydraulikflüssigkeitsspeichereinrichtung 32 weist eine Pumpe 33 und eine Druckspeichereinrichtung 34 auf, so dass in gewünschter Weise in Abhängigkeit der Schaltstellung des Hydraulikventils 31, das als Ventilsteuereinrichtung ausgebildet sein kann, eine Überführung von Hydraulikflüssigkeit über die Anhebleitung 29 bzw. die Absenkleitung 30 in die Zylinder-Kolben-Einheit 28 für ein Anheben und/oder Absenken des Fahrzeugaufbaus erfolgen kann. Zudem ist ein mit einem Trennkolben 35 abgetrenntes Zusatz-Volumen 36 einer Zusatzeinrichtung 37 im Kolbenboden-Arbeitsraum 5 angeordnet. Um das Anheben bzw. Absenken des Kolbens 3 der Zylinder-Kolben-Einheit 28 durch Überführung von Hydraulikflüssigkeit in den entsprechenden Arbeitsraum 5 bzw. 6 durchführen zu können, sind am Kolben 3 keine Kolbenventile vorgesehen. Grundsätzlich wäre eine Ausführung mit Kolbenventilen 7 auch denkbar, wobei dann beim Anheben und/oder Absenken diese geschlossen sein müssten. Neben dem durch das Hydraulikventil 31 schaltbare Anheben und/oder Absenken des Fahrzeugaufbaus ist durch die Zusatzeinrichtung 37 eine Unterstützung des Anhebens des Kolbens 3 durch Aktivierung des Gasgenerators 13 und damit verbundenen Volumenänderung des Zusatz-Volumens 36 mit daraus folgender Druckerhöhung der Hydraulikflüssigkeit im Zylinder 2 der Zylinder-Kolben-Einheit 28 möglich. Grundsätzlich könnte im normalen Fahrbetrieb eine Niveauregulierung des Fahrzeuges nur durch entsprechendes Umschalten des Hydraulikventils 31 erfolgen, so dass Hydraulikflüssigkeit entsprechend in einen hier nicht mit dargestellten Vorratsbehälter über die Leitungen 10 bzw. 10' zu- oder abfließen kann. Der für ein Einströmen von Hydraulikflüssigkeit in den Zylinder 2 benötigte Druck kann durch die Druckspeichereinrichtung 34 bzw. die Pumpe 33 aufgebracht werden. Zudem können mit dem Hydraulikventil 31 etwaige Nick- bzw. Wankbewegungen des Fahrzeuges ausgeglichen werden. Sowie ein Pre-Crash-Anheben und/oder -Absenken durchgeführt werden. Die Anhebfunktion kann, wie bereits oben erwähnt, durch eine Volumenänderung des Zusatz-Volumens 36 der Zusatzeinrichtung 37 unterstützt werden.
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Ist beispielsweise im normalen Fahrbetrieb ein gewünschtes Niveau des Fahrzeugaufbaus eingestellt, kann über das Hydraulikventil 31 die durch den Kolbenhub verdrängte Hydraulikflüssigkeit entsprechend einer gewünschten Dämpferkennung geregelt werden. Die Zylinder-Kolben-Einheit 28 wirkt dann wieder als Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung. Sind im Kolben 3 Kolbenventile 7 vorgesehen, so kann bei geschlossenem Hydraulikventil 31 diese Dämpferfunktion durch Schaltung der Kolbenventile 7 übernommen werden. Grundsätzlich ist auch eine parallel oder hintereinander ausgebildete Ansteuerung des Hydraulikventils 31 und etwaiger Kolbenventile 7 denkbar.
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Soll im normalen Fahrbetrieb der Fahrzeugaufbau langsam angehoben und/oder abgesenkt werden, so wirkt das Hydraulikventil 31 als Druckreduzierer mit Drosselwirkung. Zum schnellen Anheben und/oder Absenken, wie dies beispielsweise bei einer bevorstehenden Kollision notwendig ist, wird das Hydraulikventil 31 schlagartig weit zur Vermeidung dieser Drosselwirkung geöffnet. Damit ist insgesamt gesehen mit dem Hydraulikventil 31 der Zu- und Abfluss von Hydraulikflüssigkeit in und aus dem Zylinder 2 der Zylinder-Kolben-Einheit 28, der Zu- und Abflussort und der zeitliche Volumenstrom selbst regel- bzw. steuerbar. Durch die Zusatzeinrichtung 37 kann ein Anheben des Kolbens 3 unterstützt werden.
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In den 6a und 6 sind zwei unterschiedliche Ausführungsformen einer Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung 38 dargestellt. In 6a ist eine Zylinder-Kolben-Einheit mit erfindungsgemäßer Zusatzeinrichtung 12, 21 bzw. 37 als Bestandteil der Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung 38 angeordnet, wobei in 6b diese Zylinder-Kolben-Einheit mit der Zusatzeinrichtung 12, 21 bzw. 37 in Reihe zur Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1/1'
- Zylinder-Kolben-Einheit
- 2
- Zylinder
- 3
- Kolben
- 4
- Kolbenstange
- 5
- Kolbenboden-Arbeitsraum
- 6
- Kolbenstangen-Arbeitsraum
- 7
- Kolbenventile
- 8
- Ventil
- 9
- Pumpe
- 10/10'
- Leitung
- 11/11'
- Zusatz-Volumen
- 12
- Zusatzeinrichtung
- 13
- Gasgenerator
- 14
- Zündkreis
- 15
- Trennkolben
- 16
- Dichtlippe
- 17
- Druckreduziereinrichtung
- 18
- Gasventil
- 19
- Zylinder-Kolben-Einheit
- 20
- Zusatz-Volumen
- 21
- Zusatzeinrichtung
- 22/22'
- Zylinderrohr
- 23
- Gasgenerator
- 24
- Trennkolben
- 25
- Bodenventil
- 26
- Ventil
- 27
- Pumpe
- 28
- Zylinder-Kolben-Einheit
- 29
- Anhebleitung
- 30
- Absenkleitung
- 31
- Hydraulikventil
- 32
- Hydraulikflüssigkeitsspeichereinrichtung
- 33
- Pumpe
- 34
- Druckspeichereinrichtung
- 35
- Trennkolben
- 36
- Zusatz-Volumen
- 37
- Zusatzeinrichtung
- 38
- Federungs- und/oder Dämpfungseinrichtung
- 39
- Gleitlagerdurchgang
- 40
- Ausnehmung
- 41
- Nut
