HYDRAULIKSYSTEM ZUM VERSTELLEN EINES FAHRZEUG-FALTDACHS, FAHRZEUG-FALTDACH MIT EINEM DERARTIGEN HYDRAULIKSYSTEM UND VERFAHREN ZUM VERSTELLEN DES FAHRZEUG-FALTDACHS

0 Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem zum Verstellen eines Fahrzeug-Faltdachs, insbesondere Cabriolet-Verdecks, ein Fahrzeug-Faltdach mit einem derartigen Hydrauliksystem und ein Verfahren zum Verstellen des Fahrzeug-Faltdachs.

5 Cabriolet- Verdecke bzw. Fahrzeug-Faltdächer werden auf ein Anschaltsignal hin selbsttätig geschlossen und geöffnet. Diese Verstellungen müssen auch während der Fahrt bei hoher Geschwindigkeit sicher durchgeführt werden. Da hierbei zum Teil hohe Kräfte aufzubringen sind, werden neben elektrischen Verstellungen insbesondere auch hydraulische Verstellsys- 0 teme eingesetzt.

Bei einem Fahrzeug-Faltdach werden drei Baugruppen verstellt: Die Verdeck-Hauptkinematik, die das gesamte Verdeck aus dem Verdeckkasten in die geschlossene Position und wieder zurück verstellt, die Spannbügel- 5 Kinematik, die den Spannbügel (Stoffhaltebügel) schwenkt und hierdurch den hinteren Teil des Verdecks mit der Heckscheibe hebt und schließt, um die Verdeckkastendeckel-Bewegung zu ermöglichen, sowie die VDKD- Kinematik, die den Verdeckkastendeckel öffnet und schließt, mit dem das abgelegte Dach in der Cabrio-Position abgedeckt wird.

Jede dieser drei Kinematiken bzw. Baugruppen wird über einen rechten und linken Hydraulikzylinder verstellt. Bei den herkömmlichen Hydrauliksystemen ist hierfür eine Hydraulikpumpe mit zwei Förderrichtungen und zwei Ausgängen vorgesehen, wobei jeder Ausgang über ein Druckbegrenzungs- ventil von z.B. 130 bar gesichert ist. Die Ansteuerung der doppelt wirkenden

Hydraulikzylinder erfolgt über drei 3/2-Wegeventile, die am Hydraulik- Antriebsaggregat vorgesehen sind. Die Hydraulikleitungen zwischen den Ventilen und den Hydraulikzylindern stehen in den jeweiligen Verstellpositionen unter Druck, d.h. die im Bereich des Hydraulikaggregats vorgesehenen 3/2-Wegeventile sperren den Druck in den Hydraulikzylindern und den zuführenden Leitungen ein, um die jeweilige Position zu sichern.

Bei einer Beschädigung einer Hydraulikleitung können somit eine Hydraulik-Leckage und eine daraus folgende ungewollte Verstellung auftreten. Weiterhin ist das Cabriolet-Dach bzw. Faltdach hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt, da zum einen bei Frost und/oder Fahrtwind sehr niedrige Temperaturen auftreten können und zum anderen insbesondere bei direkter Sonneneinstrahlung sehr hohe Temperaturen von zum Teil über 100 ⁰ C auftreten können. Hierbei können jedoch in den Leitungen pro Grad Celsius 10 bar Druckunterschied auftreten; bereits Temperaturunterschiede von 10°C können somit zu Druckerhöhungen von 100 bar führen.

Falls somit das Cabrio bei einer niedrigen Temperatur, z.B. früh morgens nach einer ersten Fahrt, mit dem in den Zylindern und den externen Hydraulikleitungen eingestellten Druck abgestellt wird und nachfolgend z.B. durch Sonnenbestrahlung eine allgemeine Erwärmung des Fahrzeugaufbaus und der Hydraulikleitungen auftritt, führt dies in dem abgeschlossenen Hydraulikvolumen der externen Hydraulikleitungen zu einer starken Druckerhöhung. Ergänzend tritt eine ungleichmäßige Druckerhöhung in den Hydraulik- leitungen auf, da durch eine der beiden ölkammern jedes doppelt wirkenden hydraulischen Zylinders die jeweilige Kolbenstange geführt wird und somit die betreffende ölkammer den Kolben in einer geringeren Querschnittsfläche mit Druck beaufschlagt als die andere ölkammer. Eine allgemeine Druckerhöhung im Hydrauliksystem führt somit zu einer ungleichmäßigen Kraftein- Wirkung auf die Kolben, so dass über einen Kraftausgleich über den Kolben der Druck in der einen ölkammer und der angeschlossenen Hydraulikleitung

weiter erhöht werden kann. Im Extremfall kann dies zu einem Platzen der Leitungen führen, was insbesondere bei einer Fahrt katastrophale Folgen haben kann. Auch können Hydraulikleckagen zu einer Gesundheitsbeeinträchtigung der Fahrgäste führen.

Die DE 44 07 739 C1 zeigt ein allgemeines Beispiel einer hydraulischen Ansteuerung eines Klappverdecks eines Fahrzeuges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hydrauliksystem zum Verstellen eines Faltdachs, ein Fahrzeug-Faltdach mit einem derartigen Hydrauliksystem und ein Verfahren zum Verstellen des Fahrzeug-Faltdachs zu schaffen, die kostengünstig realisierbar sind und eine hohe Sicherheit gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch ein Hydrauliksystem nach Anspruch 1 , ein

Fahrzeug-Faltdach nach Anspruch 13 und ein Verfahren nach Anspruch 19 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.

Erfindungsgemäß werden die Hydraulikzylinder somit einfach wirkend bzw. mit einem Federrückhub ausgebildet. Der Federrückhub kann vorteilhafterweise durch eine in dem Zylinder integrierte Gasfeder bewirkt werden; grundsätzlich können jedoch auch Zylinderfedern vorgesehen sein.

Vor den Hydraulikzylindern sind erfindungsgemäß Sperrventile ange- ordnet, die den in der betreffenden Hydraulikkammer eingestellten Druck gegenüber den externen Hydraulikleitungen sperren. Sie können insbesondere in den Zylindern bzw. deren Gehäuse, z.B. im Zylinderboden integriert bzw. eingeschraubt sein, so dass zwischen den Sperrventilen und der Hydraulikkammer bzw. ölkammer keine weiteren Leitungen erforderlich sind und somit eine kostengünstige Realisierung bei hoher Sicherheit möglich ist.

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Erfindungsgemäß ist eine Hydraulikpumpe mit einer Laufrichtung bzw. Förderrichtung ausreichend, so dass eine kostengünstigere Ausbildung und ein schneller Verstellbetrieb der verschiedenen Zylinder in den aufeinander folgenden Stellphasen ohne Verstellen der Laufrichtung möglich sind.

Vorteilhaferweise ist an die Hydraulikpumpe ein Wechselventil angeschlossen, das bei Betrieb der Hydraulikpumpe das externe Hydraulikleitungssystem mit Druck beaufschlagt. Dieses Hydraulikleitungssystem kann eine gemeinsame, nachfolgend verzweigte Ausgangsleitung aufweisen, so dass der Anschluss an das Antriebsaggregat über ein einziges Wechselventil erfolgen kann. Die von dem Wechselventil ausgehende eine Hydraulikleitung verzweigt sich dementsprechend in drei Zuleitungen zu den drei Verstellkinematiken; da diese Leitungen jedoch außerhalb des Betriebes drucklos sind, treten durch sie keine weiteren Gefahren oder Probleme auf. Somit treten insbesondere auch nicht die beim Stand der Technik möglichen erheblichen Druckerhöhungen durch Sonnenbestrahlung der Hydraulikleitungen auf.

über das Wechselventil ist auch eine einfache Rückverstellung möglich, indem die Sperrventile in Durchlassstellung geschaltet werden und der betreffende Hydraulikzylinder das eingesperrte Hydraulikvolumen über die Ablassseite des Wechselventils an das Hydraulikbad ausgibt, ohne dass die anderen Hydraulikzylinder hiervon betroffen sind.

Die jeweilige Aktivierung der Hydraulikzylinder erfolgt über die - vorteil- hafterweise elektrisch betätigbaren - Sperrventile. Hierbei kann grundsätzlich für die linke und rechte Seite jeder Verstellgruppe jeweils ein gemeinsames Sperrventil vorgesehen sein, so dass drei Sperrventile ausreichend sind; es kann jedoch auch für jeden Hydraulikzylinder ein separates Sperrventil vorgesehen sein, so dass dieses direkt am Hydraulikzylinder, z.B. in dessen Gehäuse bzw. im Boden eingesetzt ist und somit keine unter Druck stehenden Hydraulikleitungen zwischen den Ventilen und den Zylindern auftreten.

Die Gesamtlänge an externen Hydraulikleitungen kann erfindungsgemäß somit deutlich verringert werden bis auf etwa ein Viertel der Gesamtlänge der herkömmlichen Systeme.

Erfindungsgemäß kann die öffnung des Verdecks mittels der Pumpe erfolgen und die Rückverstellung in die geschlossene Position ohne Pumpenbetätigung unter Entlastung der Federwirkung der Hydraulikventile erfolgen, wobei die Pumpe überbrückt bzw. umgangen wird. Hierzu können ein oder mehrere Druckspeicher vorgesehen sein, die bei der Pumpenbetätigung jeweils aufgeladen werden und über ein weiteres bzw. weitere Sperrventile mit separater Ansteuerung die Verstellung in die geschlossene Position durchführen. Hierbei kann z. B. ein Druckspeicher für den Verdeckkastendeckel und ein weiterer für den Spannzylinder vorgesehen sein. Weiterhin kann auch ein zentraler Druckspeicher für alle relevanten Zylinder vorgesehen sein.

Erfindungsgemäß können auch beide Verstellungen - in die offene wie auch in die geschlossene Position - durch einen reinen Speicherbetrieb ohne jeweilige Pumpenbetätigung durchgeführt werden, wobei der oder die Druckspeicher bei der Pumpenbetätigung jeweils aufgeladen werden.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, dass ein Druckspeicher für jeweils den linken Hydraulikzylinder jeder Verstellgruppe und ein weiterer Hydraulikzylinder für jeweils den rechten Hydraulikzylinder jeder Verstellgruppe vorgesehen ist, wobei ein reiner Speicherbetrieb erfolgt, oder auch ein gemischter Speicher- und Pumpbetrieb.

Vorteilhafterweise erfolgt somit das Schließen des Cabriolet-Verdecks ohne Motorbetätigung und daher geräuschlos. Die Hydraulikleitung ist somit nur beim öffnen unter Druck, ansonsten drucklos.

Erfindungsgemäß können an den Sperrventilen manuelle Betätigungen bzw. Handschalter vorgesehen sein, so dass eine sehr leichte Hand- Notschließung durch eine Zentralbetätigung händisch möglich ist.

Erfindungsgemäß kann eine Steuereinrichtung verwendet werden, die Steuersignale an die Sperrventil-Einrichtungen zum Verstellen der Verstellsysteme in aufeinander folgenden Phasen ausgibt. Hierzu kann z. B. bei Eingabe eines Verstellsignals durch den Benutzer die Steuereinrichtung diese Steuersignale in den jeweiligen aufeinander folgenden Phasen ausgeben.

Neben der paarweisen Ansteuerung ist grundsätzlich auch eine elektronische Ansteuerung bzw. Computeransteuerung der einzelnen Hydraulikzylinder möglich, wenn aus vorab nicht bekannten Gründen, z. B. auch bei einer einseitigen Blockade oder Beschädigung, eine asymmetrische Verstellung der linken und rechten Seite einer Verstellgruppe erfolgt; hierdurch kann die Sicherheit weiter erhöht werden.

Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem kann gegebenenfalls auch mehr als drei Verstellgruppen bzw. mehr als sechs Hydraulikzylinder aufwei- sen, wenn das jeweilige Verdeck entsprechend aufgebaut ist, wobei dann die einzelnen Verstell-Phasen der Hydraulikzylinder entsprechend eingestellt werden können und eine entsprechende Anzahl von Druckspeichern vorgesehen sein kann.

Die Steuereinrichtung kann erfindungsgemäß auch ergänzend zur Ansteuerung weiterer Elemente verwendet werden, z. B. zur Ansteuerung von Schiebetür-Verstellungen, Fensterheber- Verstellungen, Kofferraum- Verstellungen , Schiebedach- Verstellungen. Somit kann eine kombinierte Steuereinrichtung verwendet werden bzw. eine für diese Elemente bereits vor- handene Steuereinrichtung funktionell um die erfindungsgemäße zusätzliche Ansteuerung erweitert werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einer Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems zum

Verstellen eines Cabriolet-Faltdachs bei geschlossenem Verdeck; Fig. 2 das Schaltbild bei offenem Verdeck.

Ein Hydrauliksystem 1 weist ein Hydraulikaggregat 2 mit einem Motor 3 und einer Hydraulikpumpe 4 auf, die über einen Filter 5 Hydraulikflüssigkeit bzw. öl aus einem Hydraulikbad 6 fördert. An die Hydraulikpumpe 4 ist eine Ventileinheit 7 angeschlossen, in der ein Wechselventil 8 und ein Druckbegrenzungsventil 9 mit einer Druckbegrenzung auf z.B. 130 bar vorgesehen sind. Das Wechselventil 8 wird bei Betätigung der Hydraulikpumpe 4 von seiner in Fig.1 gezeigten Grundstellung in die geöffnete Stellung verstellt, wodurch eine angeschlossene externe Leitung 10 mit Druck beaufschlagt wird. An die externe Leitung 10 sind drei Hydrauliksysteme angeschlossen, die erfindungsgemäß vorteilhafterweise im wesentlichen funktionell identisch ausgebildet sein können. Hierbei dient ein Verdeckkasten-Verstellsystem 12 der Verstellung des Verdeckkastendeckels, ein Hauptkinematik- Verstellsystem 14 zur Verstellung der Hauptkinematik, d.h. des gesamten aus dem Verdeckkasten zu verstellenden Verdecks, und ein Spannbügel- Verstellsystem 16 zum Verstellen des Stoffhaltebügels bzw. Spannbügels und somit zum Spannen des hinteren Teils des Verdecks einschließlich dem Heckfenster.

Jede der drei Verstellsysteme 12, 14 und 16 ist an einen separaten Leitungszweig 10 a, 10 b oder 10 c der externen Leitung 10 angeschlossen, so dass sämtliche Zweige parallel mit Druck beaufschlagt werden. An jedem Zweig 10 a, 10 b oder 10 c kann - wie in der rechten Baugruppe bzw. Verstellkinematik 16 gestrichelt angedeutet - ein einziges Sperrventil 17 angeordnet sein; vorteilhafterweise ist jedoch nicht ein einziges Sperrventil 17

vorgesehen, sondern es verzweigt sich jeder Zweig 10 a wiederum zu jeweils einem linken Sperrventil 20a, 21a, 22a und einem rechten Sperrventil 20b, 21b, 22b, die als 2/2-Wege- Ventile mit z.B. einer doppelt sperrenden Stellung und einer Durchlassstellung ausgebildet sind, wobei die Grundstellung ge- maß Fig. 1 gesperrt ist. Vorteilhafterweise sind die sämtliche Sperrventile

20a, b, 21a, b, 22a, b sowohl elektrisch über einen Steuereingang 50 als auch manuell über einen Steuereingang 51 betätigbar, z.B. hebelbetätigt.

Die Hydraulikzylinder 24a, b; 25a, b; 26a, b sind jeweils als einfach wir- kende öl-Gas-Zylinder bzw. pneumatisch gefederte Hydraulikzylinder ausgebildet. Somit wird über die Sperrventile 20a, b, 21a,b, 22a, b jeweils eine ölkammer 30 angesteuert, die den Kolben 31 gegen eine als Gasfeder wirkende geschlossene Gaskammer 32 drückt, durch die die Kolbenstange 33 verläuft. Vorteilhafterweise kann hierbei auch ein mechanischer Betäti- gungsmechanismus vorgesehen sein, der sämtliche sechs Sperrventile gleichzeitig mechanisch betätigt. Ggf. kann ergänzend ein Mengenregelventil in die Rücklaufleitung eingebaut sein, was erfindungsgemäß grundsätzlich jedoch nicht erforderlich ist. Eine Rückverstellung ist bei ausgeschaltetem Motor 3 und somit nicht betätigter Hydraulikpumpe 4 möglich, indem die betreffenden Sperrventile durch ein Steuersignal in die Durchlassstellung verstellt werden und die jeweiligen ölkammern 30 den Hydraulikdruck über den drucklosen Zweig 10 a, b, c, die gemeinsame Hydraulikleitung 10 und das Wechselventil 8 an das Hydraulikbad 6 ausgeben. Bei dieser Rückverstellung entspannt die jeweilige Gasfeder 32.

Die Verdeckkasten-Verstellkinematik 12 mit den Hydraulikzylindern 24 a, b und die Spannbügel-Verstellkinematik 16 mit den Hydraulikzylindern 26 a, b weisen zusätzlich ein drittes elektrisch und manuell betätigbares 2/2- Wege-Sperrventil 40 bzw. 41 , einen Druckspeicher 42 bzw. 46 und ein Rückschlagventil 44 bzw. 48 auf. Hierbei ist der Druckspeicher 42 über das Rückschlagventil 44 an die Leitung 10a angeschlossen und der Druckspei-

cher 46 über das Rückschlagventil 48 an die Leitung 10c angeschlossen, so dass diese bei einer Pumpenbetätigung jeweils gefüllt werden. Weiterhin ist der Druckspeicher 42 über das Sperrventil 40 an die Hydraulikkammern 30 der Hydraulikzylinder 24a, b angeschlossen, so dass diese alleine durch Be- tätigung des Sperrventils 40 auch ohne Pumpwirkung betätigt werden können; entsprechend ist der Druckspeicher 46 über das Sperrventil 48 an die Hydraulikkammern 30 der Hydraulikzylinder 26a, b angeschlossen, so dass diese alleine durch Betätigung des Sperrventils 48 auch ohne Pumpwirkung betätigt werden können.

Weiterhin sind in der Verdeckkasten-Verstellkinematik 12 die Gasfedern 32 in beiden Stellungen der Fig. 1 , 2 entspannt, wohingegen die Gasfedern 32 der Hydraulikzylinder 25a,b und 26a, b in der geschlossenen Stellung der Fig. 1 entspannt und der offenen Stellung der Fig. 2 gespannt sind, wie nach- folgend beschrieben wird.

In der in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Stellung des Verdecks ist der Motor 3 ausgeschaltet, wobei die elektrischen Sperrventile 20a, b; 21 a, b; 22 a, b die ölkammern 30 der Hydraulikzylinder 24 a, b; 25 a, b; 26 a, b von den externen Hydraulikleitungen 10 a, b, c trennen und diese somit drucklos sind. Falls der Druck in der Hydraulikleitung 10, 10 a, b, c z.B. durch eine Temperaturerhöhung ansteigt, so wird dieser Druckanstieg nicht über die gesperrten Sperrventile 20 a, b; 21 a, b; 22 a, b an die Hydraulikzylinder, sondern über den oberen Ausgang des Wechselventils 8 an das Hydraulikbad 6 ausgege- ben. Eine Druckerhöhung in den Druckspeichern 42, 46 ist unrelevant, da ein interner Druckausgleich mit deren Gaskammern erfolgt, die sich nur unwesentlich im Druck erhöhen; das gleiche gilt für die Hydraulikzylinder selbst.

In der in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Stellung des Verdecks sind die Kolben 31 des Verdeck-Kasten- Verstellsystems 12 eingefahren und die KoI-

ben 31 des Hauptkinematik-Verstellsystem 14 und des Spannbügel- Verstellsystems 16 ausgefahren, jeweils bei entspannten Gasfedern 32.

Nachfolgend wird der Vorgang des Dachöffnens beschrieben.

Hierzu wird zum einen die Pumpe 4 über den entsprechend angesteuerten Motor 3 angetrieben. Weiterhin werden in aufeinander folgenden Phasen die Sperrventile 20a, b, 21a,b, 22a, b, 40 betätigt (die nicht angegebenen Ventile sind jeweils stromlos, d.h. im gezeigten sperrenden Grundzustand):

1. Phase: Spannbügel Anheben durch Betätigung der Ventile 22a, b;

2. Phase: Verdeckkastendeckel öffnen und Spannbügel in angehobener Position Halten durch Betätigung der Ventile 20 a,b;

3. Phase: Spannbügel 16 teilweise Absenken bei ausgeschaltetem Motor 3 und geöffneten Ventilen 22a, b, so dass die Gasfedern 32 der Hydraulikzylinder 26a, b entspannen und etwas Hydraulikflüssigkeit über das Wechselventil 8 in dessen Grundstellung an das Hydraulikbad 6 ausgeben; (hierbei durch geschlossene Ventile 20a, b den Verdeckkastendeckel in offener Position halten); 4. Phase: Hauptkinematik 14 teilweise Einfahren durch Ansteuerung der

Ventile 21a,b (und Verdeckkastendeckel in offener Position halten); 5. Phase: Hauptkinematik 14 weiter Einfahren, d.h. in die abgelegte Position ziehen, durch Ansteuerung der Ventile 21a, b, und nachfolgend bei ausgeschalteter Pumpe 4 Verdeckkastendeckel 12 Schließen durch Ansteuerung der Ventile 20a, b, die über das Wechselventil 8 in dessen

Grundstellung Hydraulikflüssigkeit an das Hydraulikbad 6 ausgeben.

Das Verdeck ist somit in Fig. 2 offen, wobei die Hauptkinematik-Zylinder 25a, b und die Verdeckkastendeckel-Zylinder 24a,b eingefahren und auch die Spannbügel-Zylinder (ganz oder fast) eingefahren sind.

Nachfolgend wird der Ablauf des Vorgangs des Dachschließens beschrieben. Die nicht genannten Ventile sind jeweils stromlos und daher sperrend.

1. Phase: Pumpe aus, Verdeckkastendeckel 12 öffnen durch öffnen des Ventils 40 unter teilweiser Entspannung der Druckkammer 42;

2. Phase: Pumpe aus, Hauptkinematik 14 Schließen durch Ansteuerung der Ventile 21a,b, hierbei bleibt der Verdeckkastendeckel 12 offen;

3. Phase: Pumpe an, Spannbügel 16 anheben durch Entspannung der Gasfedern 32 und öffnen der Ventile 22a, b (und Verdeckkastendeckel in offener Position halten);

4. Phase: Pumpe aus, Verdeckkastendeckel Schließen durch öffnen der Ventile 20a, b, hierbei Spannbügel 16 Halten;

5. Phase: Pumpe aus, Spannbügel 18 Absenken durch öffnen des Ventils 41 bei geschlossenen Ventilen 22a, b.

Erfindungsgemäß wird somit erkannt, dass vorteilhafterweise der Schließvorgang, d.h. die Verstellung in die geschlossene Coupe-Position, ganz ohne Motorbetätigung erfolgen kann. Hierdurch wird ein für den Benut- zer angenehmer, geräuschloser Schließvorgang ermöglicht. Weiterhin kann die Möglichkeit ein sehr leichten Hand-Notschließung gegeben werden, z.B. durch eine händische Zentralbetätigung.

Somit kann die externe Hydraulikleitung 10 nur beim öffnen unter Druck sein, wenn der Motor 3 die Hydraulikpumpe 4 betätigt. Sowohl im Ruhezustand, in der geschlossenen Coupe-Position als auch in der offenen Cabriolet-Position ist die externe Hydraulikleitung drucklos.