-
Die
Erfindung betrifft eine Drucklufteinheit zur Beaufschlagung einer
luftgefederten Federbeinanordnung bei einem Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem
Luftfederbein, und mit einem Luftspeicher.
-
Solche
Drucklufteinheiten sind seit Langem bekannt und gehen originär auf eine
Entwicklung der Firma CITROËN
aus den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts zurück. Luftfederungen können sich
besonders gut dem Fahrverhalten des Fahrers und der Straßenoberfläche anpassen,
weil sich sowohl die Einfederung des zugehörigen Luftfederbeines als auch
dessen Dämpfung
variabel über
den Druck der Druckluft steuern lassen. Dadurch wird ein wirkungsvoller
Niveauausgleich bei unterschiedlichen Beladungszuständen gesichert
und ein sehr guter Komfort zur Verfügung gestellt.
-
In
der Regel verfügen
derartige Drucklufteinheiten zusätzlich
in dem Luftspeicher noch über
einen Kompressor, welcher das wenigstens eine Luftfederbein bzw.
die meistens realisierten vier Luftfederbeine bei normaler Fahrt
direkt versorgt. Bei geringen Geschwindigkeiten schaltet der Kompressor üblicherweise
ab und der Luftspeicher liefert den Druck, um beispielsweise beim
Anfahren ein geräuschloses
Anheben zu ermöglichen.
Tatsächlich erlaubt
die Luftfederung, dass das Fahrzeugniveau manuell verändert wird,
zum Beispiel bei Fahrten auf Feldwegen oder extremen Schlaglochstrecken.
-
Im
gattungsbildenden Stand der Technik nach der
DE 196 22 964 A1 wird eine
Drucklufteinheit zur Beaufschlagung einer luftgefederten Federbeinanordnung
bei einem Kraftfahrzeug beschrieben, die als Stabilisatoranordnung
fungiert. Denn mit ihrer Hilfe kann gezielt ein bestimmter Neigungswinkel
des Fahrzeugaufbaus bewirkt werden. Dadurch federt mindestens ein
Rad einer Achse ein, wobei das diesem Rad an der Fahrzeugquerachse
gegenüberliegende
Rad eine Bodenfreiheit erreicht, die einen Radwechsel ermöglicht.
Das heißt,
nach Einstellen der fraglichen Neigung kann ein herkömmlicher
mechanischer Wagenheber unmittelbar angesetzt werden, ohne dass
dieser in seiner Höhe
verstellt werden müsste.
-
Der
Stand der Technik hat sich grundsätzlich bewährt, schränkt jedoch den Einsatz der
im Luftspeicher bevorrateten Druckluft auf einzig die Versorgung
der luftgefederten Federbeinanordnung ein. Hier will die Erfindung
Abhilfe schaffen.
-
Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige
Drucklufteinheit zur Beaufschlagung einer luftgefederten Federbeinanordnung bei
einem Kraftfahrzeug so weiter zu entwickeln, dass ein zusätzlicher
Nutzen zur Verfügung
gestellt wird.
-
Zur
Lösung
dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Drucklufteinheit
im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ergänzend zum
Luftfederbein wenigstens ein Zusatzaggregat zum Betrieb mit vom
Luftspeicher zur Verfügung
gestellter Druckluft eingerichtet ist.
-
Erfindungsgemäß wird also
die im Luftspeicher bevorratete Druckluft nicht nur für den Betrieb des
wenigstens einen Luftfederbeines, in der Regel der vier jedem Fahrzeugrad
zugeordneten Luftfederbeine eingesetzt, sondern auch und insbesondere dazu,
ein Zusatzaggregat mit Druckluft anzutreiben. Meistens sind an dieser
Stelle in Strenge zwei Luftspeicher realisiert. Zum einen der der
luftgefederten Federbeinanordnung zugehörige Luftspeicher und zum anderen
ein Zusatzluftspeicher, welcher vorteilhaft mit von der Federbeinanordnung
abgelassener Druckluft versorgt wird.
-
Tatsächlich arbeitet
die Erfindung nämlich
regelmäßig mit
einem sogenannten offenen System für die luftgefederte Federbeinanordnung.
Hier trägt
in Gummi balgen der Luftfederbeine eingeschlossene Luft das Fahrzeuggewicht.
Die Luftfederung bzw. das Luftfederbein arbeitet nun dergestalt,
dass durch blitzschnelles und bedarfsgerechtes Zuführen oder Ablassen
der komprimierten Luft eine Reaktion auf beispielsweise Fahrbahnunebenheiten
erfolgt. Das erledigt an jedem Rad meistens ein schnell arbeitendes
Magnetventil. Die Werte hierfür
liefern Drehwinkelsensoren an der Vorderachse und an der Hinterachse,
die das Niveau des Fahrzeuges überwachen. Ein
meistens elektrisch betriebener Kompressor baut hierfür den notwendigen
Druck von deutlich über
15 bar auf und füllt
damit gleichzeitig auch den Luftspeicher.
-
Erfindungsgemäß geht nun
die im Zuge der Federung notwendigerweise abgelassene komprimierte
Luft letztlich nicht verloren, sondern wird vielmehr dazu genutzt,
den vom Luftspeicher und der gesamten luftgefederten Federbeinanordnung
unabhängigen
Zusatzluftspeicher zu befüllen
und hier den Druck vorzuhalten. Dieser erreicht praktisch das gleiche
Niveau wie der der luftgefederten Federbeinanordnung zugeordnete
Luftspeicher.
-
Erfindungsgemäß wird nun
die im Zusatzluftspeicher bevorratete und ansonsten ungenutzte Druckluft
genutzt, um ein oder mehrere Zusatzaggregate mit dieser Druckluft
zu betreiben. Tatsächlich kann
es sich bei dem jeweiligen Zusatzaggregat um ein kraftfahrzeugexternes
(also nicht funktional an das Kraftfahrzeug gebundenes) Reparatur-
und/oder Wartungswerkzeug handeln. Beispiele hierfür sind ein
Druckluftschrauber, der vorteilhaft insbesondere zum Lösen der
Radmutterschrauben genutzt werden kann. Eine andere Möglichkeit,
die im Zusatzluftspeicher bevorratete Druckluft zu nutzen, besteht
darin, einen druckluftbetriebenen Wagenheber hiermit zu betreiben.
-
In
jedem Fall geht die Erfindung von zweierlei Erkenntnissen aus. Zum
einen ist es besonders vorteilhaft und hat sich bewährt, wenn
die von der luftgefederten Federbeinanordnung zwangsläufig abgeblasene
Druckluft gespeichert und einer praktisch zusätzlichen Nutzung zugeführt wird.
Zum anderen müssen
die mit dieser im Zusatzluftspeicher bevorrateten Druckluft betriebenen
Zusatzaggregate nur kurzfristig und auch nicht häufig sondern nur temporär betrieben
werden. Das heißt,
der Zusatzluftspeicher reicht in der Regel aus, um dieser lediglich
temporären
Nutzung Rechnung zu tragen und diese sicherstellen zu können.
-
Das
gilt auch für
den Fall, dass es sich bei dem Zusatzaggregat nicht um ein druckluftbetriebenes
Reparatur- und/oder Wartungswerkzeug handelt, also ein nicht mit
dem Kraftfahrzeug verbundenes Zusatzelement. Sondern auch dann,
wenn das Zusatzaggregat als kraftfahrzeuginterne Stell- oder Auslöseeinheit
kurzer Reaktionszeit ausgebildet ist. Das heißt, in diesem Fall ist das
Zusatzaggregat regelmäßig fester
Bestandteil des Kraftfahrzeuges und es wird eine Stellzeit bzw.
Auslösezeit
mit nur kurzer Reaktion gefordert. Beispiele für ein solches Zusatzaggregat
sind ein Gurtstraffer oder auch ein Airbag. Beide erwähnten Zusatzaggregate
zeichnen sich dadurch aus, dass sie ihre volle Wirkung innerhalb
von mehreren 100 Millisekunden entfalten müssen und ein Startsignal von
einem Verzögerungssensor
des Kraftfahrzeuges erhalten.
-
In
der Praxis werden sowohl der Gurtstraffer als auch der Airbag bisher
meistens mit einer Sprengladung aktiviert, um die geforderten kurzen Reaktionszeiten
darstellen zu können
und auch die beispielsweise zum Aufblasen des Airbags erforderliche
Gasmenge zur Verfügung
zu stellen. Im Rahmen der Erfindung ist es nun nicht mehr erforderlich,
eine solche Sprengladung zu zünden.
Vielmehr kann auf die unter hohem Druck (deutlich mehr als 15 bar)
im Zusatzluftspeicher vorhandene Druckluft zurückgegriffen werden, um entweder
den Gurtstraffer oder den Airbag oder beide auszulösen.
-
Dabei
ist als besonderer Vorteil herauszustellen, dass durch den Verzicht
auf eine Sprengladung etwaige Negativeffekte für einen Fahrzeugbenutzer auf
ein Minimum reduziert sind. Tatsächlich leiden
Fahrzeugbenutzer nach Auslösen
des Airbags heutzutage oftmals darunter, dass ihr Trommelfell geplatzt
ist. Das kann erfindungsgemäß praktisch
nicht mehr passieren, weil der im Stand der Technik unvermeidliche
Detonationsknall entfällt.
Außerdem
ist es nicht mehr erforderlich, durch eine chemische Explosionsreaktion
das erforderliche Gasvolumen zum Aufblasen des Airbags zur Verfügung zu
stellen. Dieses wird vielmehr gleichsam originär und unmittelbar von der im
Zusatz(druck)luftspeicher bevorrateten Druckluft definiert, die
sich im Bedarfsfall in den Airbag entspannt.
-
Es
empfiehlt sich, den Luftspeicher bzw. den Zusatzluftspeicher in
einem zugleich zugänglichen und
verschließbaren
Fahrzeugbereich anzuordnen, um Manipulationen zu verhindern. Hier
haben sich eine Kofferraum- und/oder Reserveradmulde als günstig erwiesen.
Beispielsweise steht bei den meisten Kraftfahrzeugen genügend Platz
in den hinteren Radhäusern
hinter einer dortigen Verkleidung zur Verfügung, um den Luftspeicher respektive
den Zusatzluftspeicher an dieser Stelle platzieren zu können. Denn
diese nehmen in der Regel lediglich ein Volumen ein, welches demjenigen
eines Verbandskastens entspricht.
-
In
jedem Fall wird das nutzbare Kofferraumvolumen im Beispielfall durch
den Zusatz(druck)luftspeicher praktisch nicht verringert. Außerdem lässt sich
ein solcher Luftspeicher kostengünstig
und vorteilhaft aus Kunststoff herstellen, und zwar selbst dann,
wenn Drücke
bis zu 80 oder 90 bar gespeichert werden. Die Umrüstungskosten
bleiben folglich gering und auch das Gewicht des entsprechend umgerüsteten Kraftfahrzeuges
bleibt nahezu gleich.
-
Es
hat sich bewährt,
wenn der Luftspeicher bzw. der Zusatzluftspeicher mit einem Nachfüllventil ergänzend ausgerüstet wird.
Denn dann besteht die Option, den Luftspeicher bzw. Zusatzluftspeicher – beispielsweise
mit einem Reifendruckluftprüfgerät an einer
Tankstelle – auf
den erforderlichen Überdruck
in seinem Inneren zu bringen, falls dieser nicht schon von vornherein
vorliegt. – Bei
dem der luftgefederten Federbeinanordnung zugehörigen Luftspeicher handelt
es sich meistens um einen Zentralluftspeicher, welcher sämtliche
vorgesehenen Luftfederbeine (meistens vier) gleichzeitig mit der
erforderlichen Druckluft versorgt.
-
Schlussendlich
kann auch ein Umschaltventil realisiert werden, welches beispielsweise
zum Betrieb des Zusatzaggregates das Luftfederbein von dem Luftspeicher
trennt. Dieses Umschaltventil kommt meistens dann zum Einsatz, wenn
ein Zusatzluftspeicher nicht realisiert ist und vielmehr der Luftspeicher
der luftgefederten Federbeinanordnung sowohl für die Beaufschlagung der Luftfederbeine
sorgt als auch dafür,
das Zusatzaggregat mit der benötigten
Druckluft zu beaufschlagen. Das ist insofern problemlos möglich, als
das Zusatzaggregat, beispielsweise das Reparatur- und/oder Wartungswerkzeug, ohnehin
nur im Stillstand des Fahrzeuges zum Einsatz kommt, sodass an dieser
Stelle problemlos die Versorgung der einzelnen Luftfederbeine von
dem Luftspeicher aus unterbrochen werden kann.
-
Das
Gleiche gilt für
den Fall, dass im Fahrzeugbetrieb der Kompressor die Luftfederbeine
direkt beaufschlagt, sodass für
diesen Fall die im Luftspeicher bevorratete Druckluft zur Versorgung
der kraftfahrzeuginternen Zusatzaggregate wie beispielsweise zur
Versorgung des Gurtstraffers oder des Airbags genutzt werden kann.
-
In
jedem Fall wird eine Drucklufteinheit zur Verfügung gestellt, die einen zusätzlichen
Nutzen für den
Fahrzeugbediener bringt. Dieser liegt darin, dass nicht fahrzeugfeste
Zusatzaggregate wie beispielsweise Reparatur- und/oder Wartungswerkzeuge
vorteilhaft und unschwer mit Druckluft betrieben werden können. Das
ist insbesondere für ältere oder
schwächere
Fahrzeugnutzer von besonderer Bedeutung, wenn diese beispielsweise
einen Radwechsel vornehmen sollen. Meistens sind solche Personenkreise nicht
in der Lage, die Radmutterschrauben lösen zu können.
-
Im
Rahmen der Erfindung gelingt ihnen dies jedoch problemlos, weil
sie praktisch einen Druckluftschrauber in Händen halten, der unmittelbar
mit der vom Fahrzeug zur Verfügung
gestellten Druckluft versorgt wird und die fraglichen Radmuttern
löst. Zusätzlich gelingt
es mit dem druckluftunterstützen
Wagenheber unschwer, das Fahrzeug aufzubocken und den gewünschten
Radwechsel vorzunehmen. Lästige
und mühevolle
Kurbelarbeiten am Wagenheber gehören
damit der Vergangenheit an.
-
Hinzu
kommt, dass auch kraftfahrzeuginterne Zusatzaggregate vorteilhaft
mit der gespeicherten Druckluft versorgt werden können. Dadurch
werden gesundheitsbeeinträchtigende
Nebenwirkungen (Platzen des Trommelfells) beispielsweise bei einer Auslösung des
Airbags verhindert. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert;
die einzige Figur zeigt ein Kraftfahrzeug, welches mit der erfindungsgemäßen Drucklufteinheit
ausgerüstet
ist.
-
In
der einzigen Figur ist ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt,
welches mit einer luftgefederten Federbeinanordnung ausgerüstet ist.
Tatsächlich
finden sich insgesamt vier Luftfederbeine 2, welche den
jeweils vier Fahrzeugrädern
in bekannter Art und Weise zugeordnet sind. Als Luftfederbeine 2 bezeichnet die
Erfindung sowohl Federbeine, die mit reiner Luftunterstützung arbeiten
als auch solche, die Luft und zusätzlich Hydrauliköl für die Federung
einsetzen. Es kommt also lediglich darauf an, dass die Luftfederbeine 2 über ein
zumindest geringes und veränderbares Luftvolumen
verfügen,
welches sich von seinem Druck her anpassen lässt, um bestimmte fahrdynamische
Anforderungen zu erfüllen.
-
Zusätzlich zu
den vier beschriebenen Luftfederbeinen 2 ist ein Luftspeicher 3 realisiert,
der als Zentralluftspeicher 3 für die sämtlichen Luftfederbeine 2 ausgebildet
ist. Darüber
hinaus erkennt man einen Kompressor 4, der als Option anzusehen
ist. Außerdem
ist ein ebenfalls optionaler Zusatzluftspeicher 5 realisiert.
-
Wie
einleitend bereits beschrieben, wird die Federung und Dämpfung der
jeweiligen Luftfederbeine 2 durch schnelles Aufpumpen und
Ablassen von Druckluft verändert,
die in einem jeweiligen Gummibalg des Luftfederbeines 2 eingeschlossen
ist. Um die notwendigen kurzen Reaktionszeiten darstellen zu können, versorgt
in diesem Betriebsmodus größtenteils
der Kompressor 4 die Luftfederbeine 2 direkt. Dann
mag der Luftspeicher bzw. Zentralluftspeicher 3 von den
Luftfederbeinen 2 getrennt sein, und zwar durch ein Umschaltventil 6 im
Beispielfall. Auf diese Weise kann die im Luftspeicher 3 bevorratete
Druckluft genutzt werden, ergänzend
zu den Luftfederbeinen 2 wenigstens ein nicht mit dem Kraftfahrzeug verbundenes
Zusatzaggregat 7 zu beaufschlagen. Dazu verfügt der Luftspeicher
bzw. Zentralluftspeicher 3 über einen Anschlussstutzen 8,
an welchen das fragliche externe Zusatzaggregat 7 angeschlossen
werden kann. Hierbei mag es sich um einen Druckluftschrauber oder
einen Wagenheber handeln.
-
Es
ist alternativ oder zusätzlich
auch denkbar, dass der Luftspeicher bzw. Zentralluftspeicher 3 zur
Druckluftversorgung eines internen bzw. kraftfahrzeuginternen Zusatzaggregates 9 genutzt
werden. Bei diesem kraftfahrzeuginternen Zusatzaggregat 9 handelt
es sich um eine Stell- oder Auslöseeinheit
mit kurzer Reaktionszeit, im Beispielfall einen Airbag 9.
Dieser ist ebenfalls an den Luftspeicher bzw. Zentralluftspeicher 3 angeschlossen.
Da im Normalbetrieb der Kompressor 4 direkt auf die Luftfederbeine 2 arbeitet,
steht bei einem Unfall unmittelbar und gleichsam verzögerungsfrei
die gesamte im Luftspeicher bzw. Zentralluftspeicher 3 bevorratete Druckluft
für den
Airbag 9 zur Verfügung.
Die Druckluft kann sich folglich in den Airbag 9 entspannen, ohne
dass es – wie
beim Stand der Technik – einer Sprengladung
bedarf.
-
Alternativ
hierzu ist es auch möglich,
das externe Zusatzaggregat 7, im Beispielfall den Druckluftschrauber,
ebenso wie das interne Zusatzaggregat 9, den Airbag 9,
nicht mit Druckluft aus dem Luftspeicher respektive Zentralluftspeicher 3 zu
versorgen, sondern vielmehr mit Druckluft aus dem Zusatzluftspeicher 5.
Das ist in der einzigen Figur durch eine gestrichelte Darstellung
angedeutet. In diesem Fall nutzt der Zusatzluftspeicher 5 die
im normalen Betrieb von den Luftfederbeinen 2 und/oder
dem Luftspeicher respektive Zentralluftspeicher 3 jeweils
abgeblasene Druckluft und sammelt diese. Diese gesammelte Druckluft
steht nun – völlig unabhängig von der
beschriebenen luftgefederten Federbeinanordnung – für die Versorgung der Zusatzaggregate 7, 9 zur
Verfügung.
In diesem Fall und auch ansonsten kann auf den Kompressor 4 verzichtet
werden, welcher folgerichtig nur eine Option darstellt.
-
In
jedem Fall erfordern die beschriebenen Zusatzaggregate 7, 9 meistens
nur ein begrenztes Volumen an Druckluft über eine geringe Zeitdauer, sodass
der beschriebene Luftspeicher 3, 5, entweder der
Luftspeicher bzw. Zentralluftspeicher 3 oder der Zusatzluftspeicher 5 oder
beide für
diese Aufgabe prädestiniert
sind. Aufgrund dieser Tatsache baut der jeweilige Luftspeicher 3, 5 auch
klein und kann – in der
Größe beispielsweise
eines Verbandskastens – in
einer Kofferraum- oder Reserveradmulde Platz finden. Besonders bevorzugt
zur Aufnahme der jeweiligen Luftspeicher 3, 5 haben
sich ohnehin vorhandene Hohlräume
als günstig
erwiesen, die meistens in den hinteren Radkästen zwischen der dortigen Blechwandung
und einer inneren Verkleidung vorhanden sind. Da die jeweiligen
Luftspeicher 3, 5 kleinbauen, reicht der hier
ohnehin vorhandene Platz meistens aus. So oder so kann mit Hilfe
eines dem jeweiligen Luftspeicher 3, 5 zugeordneten
Nachfüllventils 10 der
Druck gegebenenfalls erhöht
oder erniedrigt werden.