Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung für einen Druckluftmotor, einen Druckluftmotor mit einer solchen Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung und ein Fahrzeug mit einem solchen Druckluftmotor.

Motoren werden dazu verwendet, Energie umzuwandeln und zum Beispiel für den Antrieb eines Fahrzeugs bereitzustellen. Maschinen, die Wärme in mechanische Energie umwandeln, werden als Wärmekraftmaschinen bezeichnet. Zu den Wärmekraftmaschinen gehören zum Beispiel Dampfmaschinen, Dampfturbinen und alle Verbrennungsmotoren. Ein großer Teil heutiger Verbrennungsmotoren sind Hubkolbenmotoren. Hubkolbenmotoren arbeitet mit einem Kolben, der verschiebbar in einem Zylinder angeordnet ist. In diesem so geschaffenen, veränderbaren Hohlraum wird einem gasförmigen oder flüssigen Arbeitsmedium durch Verbrennung ein Teil seiner Energie entnommen. Die Expansion des Arbeitsmediums bei der Verbrennung führt zu einer Bewegung des Kolbens. Der Kolben ist über Gelenke und eine Kolbenstange mit einer Kurbelwelle verbunden. Die lineare Bewegung des Kolbens wird in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übertragen. Der Kolben bewegt sich zwischen zwei Endstellungen innerhalb des Zylinders hin und her. Die Endstellungen werden als erster Totpunkt und zweiter Totpunkt bezeichnet. Die Bewegung von einer Endstellung in die andere Endstellung wird als Takt bezeichnet.

Konventionelle Hubkolbenmotoren sind zu großen Teilen 2-Takt und 4-Takt Hubkolbenmotoren. Bei einem 2-Takt Hubkolbenmotor wird in jedem zweiten Takt durch Ausdehnung des Arbeitsmediums Arbeit an dem Kolben verrichtet. Bei einem 4-Takt Hubkolbenmotor wird in jedem vierten Takt durch Ausdehnung des Arbeitsmediums Arbeit an dem Kolben verrichtet. Der Takt, in dem durch Ausdehnung des Arbeitsmediums Arbeit an dem Kolben verrichtet wird, wird auch als Arbeits- oder Verbrennungstakt bezeichnet.

Weil bei 2-Takt und 4-Takt Hubkolbenmotoren jeweils in nur einem Takt Arbeit verrichtet wird, werden bei diesen Motoren üblicherweise mehrere Zylinder verwendet. Die Kurbeltriebe sind bei diesen herkömmlichen Mehrtaktmotoren so ausgebildet, dass die Arbeitstakte in den jeweiligen Zylindern versetzt zueinander sind. Als Kurbeltrieb wird beispielsweise die Einheit aus Kolben, Kolbenstange und/oder Pleuel, Kurbelwelle und den dazwischenliegenden Gelenken bezeichnet. Um die Nachteile des herkömmlichen Verbrennungsmotors zu lösen, wurden zuletzt elektrische Antriebssysteme für Fahrzeuge weiterentwickelt. Diese sind aber unter anderem bei Herstellung und Entsorgung bezüglich Umwelt äußerst problematisch.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Komponenten für einen verbesserten Motor, einen verbesserten Motor mit solchen Komponenten sowie ein verbessertes Fahrzeug mit einem verbesserten Motor anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung für einen Druckluftmotor mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, einen Druckluftmotor mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 24. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Kern der Erfindung ist es, Komponenten für einen effizienten und flexibel einsetz- und betreibbaren Druckluftmotor und solchen Druckluftmotor bereitzustellen.

Die Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung gemäß dieser Offenbarung weist die eine oder mehreren Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen, die bevorzugt doppelwirksam sind und über bevorzugt elektrische Ventile mit einem Druckmedium befüllbar bzw. entleerbar sind. Insbesondere können bei einem solchen Druckluftmotor mehrere Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen flexibel miteinander verschaltet werden.

Die Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung gemäß dieser Offenbarung weist einen Hohlzylinder auf, in dem sich ein Kolben auf und ab bewegen kann. Bevorzugt weißt der Hohlzylinder eine zylindrische Außenmantelfläche auf. Alternativ kann der Hohlzylinder auch andere beispielsweise rechteckig oder oval geformte Außenmantelflächen aufweisen. Die innere Mantelfläche, durch die der Druckraum der Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung ausgebildet wird, ist allerdings bevorzugt stets zylindrisch.

Der Hohlzylinder ist beispielsweise aus Gusseisen, Aluminium, Leichtmetall-Legierungen, o- der Kunststoffen (aufgrund der geringen Betriebstemperaturen) hergestellt. Der Hohlzylinder kann einteilig oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein. Die Innenmantelfläche des Hohlzylinders und die Außenmantelfläche des Kolbens sind derart aufeinander abgestimmt bzw. ausgebildet, dass der Kolben innerhalb des Hohlzylinders druckdicht bewegbar ist. Die Hohlzylinderinnenwand bildet einen Druckraum aus, der durch den Kolben in eine ersten Druckkammer und eine zweite Druckkammer, die druckdicht voneinander getrennt sind, aufgeteilt wird. Mit der Bewegung des Kolbens ändert sich das Volumen der ersten Druckkammer gegenläufig zu dem Volumen der zweiten Druckkammer. Die Hohlzylinderinnenwand weist mindestens eine Erste-Druckkammer-Öffnung und eine Zweite-Druckkammer-Öffnung auf. Über die Erste-Druckkammer-Öffnung und die Zweite- Druckkammer-Öffnung können ein oder mehrere Druckmedien in die Erste- bzw. die Zweite- Druckkammer-Öffnung zugeführt und abgeführt werden. Der Kolben ist beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder Kunststoff hergestellt.

Die mindestens eine Erste-Druckkammer-Öffnung und die mindestens eine Zweite-Druckkammer-Öffnung sind so ausgebildet, dass ein Druckmedium über ein elektrisches Ventil durch sie in die erste Druckkammer bzw. in die zweite Druckkammer zu- bzw. abgeführt werden kann. Beispielsweise kann es sich bei der mindestens einen Erste-Druckkammer-Öffnung und der mindestens einen Zweite-Druckkammer-Öffnung um eine Bohrung durch die Wand des Hohlzylinders handeln. Die Bohrung kann beispielsweise ein Innengewinde aufweisen. Das Innengewinde kann so ausgebildet sein, dass es mit einem Außengewinde eines elektrischen Ventils eine druckdichte Verbindung ausbilden kann, so dass Druckmedium nur durch den Strömungskanal innerhalb des elektrischen Ventils in die erste bzw. zweite Druckkammer strömen kann.

Elektrische Ventile umfassen bevorzugt einen Ventil- Strömungskanal und ein Ventil-Verschlussteil. Durch den Ventil- Strömungskanal kann das mit dem elektrischen Ventil zu steuernde Druckmedium strömen. Mit dem Ventil-Verschlussteil ist der Ventil Strömungskanal verschließbar und somit der Strömungsweg für das Druckmedium verschlossen. Der Ventil- Strömungskanal weist im geöffneten Zustand des Ventils einen minimalen Strömungsquerschnitt auf, der bevorzugt den maximalen Fluidfluss durch das Ventil bestimmt. Sofern in dem Strömungskanal ausgehend von dem Druckspeicher bis in den Druckraum kein Abschnitt (keine Drossel) mit geringerem Strömungsquerschnitt ist, bestimmt der minimalen Strömungsquerschnitt des Ventil- Strömungskanals auch den maximalen Fluidfluss von dem Druckspeicher bis in den Druckraum. In geschlossenem Zustand des Ventils kann bevorzugt kein Druckmedium durch den Ventil Strömungskanal fließen. Der geöffnete Zustand und der geschlossene Zustand des elektrischen Ventils beziehen sich bevorzugt auf den vollständig (maximal) geöffneten Zustand des elektrischen Ventils und den vollständig (maximal) geschlossenen Zustand des elektrischen Ventils.

Unter elektrischen Ventile im Sinne dieser Offenbarung sind alle Bauteile zu subsumieren, die zur Absperrung oder Steuerung des Durchflusses von Fluiden (Flüssigkeiten oder Gasen) dienen und bei denen die Betätigung auf (rein) elektrische Weise, beispielsweise über einen Elektromagneten, einen elektrischen Stellmotor mit Zahnradantrieb, Schneckenantrieb, oder einen Linearmotor erfolgt. Insbesondere sind Magnetventile unter elektrischen Ventilen zu verstehen.

Ventil- Verschlussteile können beispielsweise als Teller, Kegel, Kugel, Nadel oder Ventilkolben ausgebildet sein, die im Zusammenspiel mit einem entsprechenden Ventilsitz ein Abdichten oder ein Verschließen des Strömungskanals ermöglichen.

Eine Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung gemäß dieser Offenbarung umfasst bevorzugt mindestens zwei elektrische Ventile, die bevorzugt mindestens ein elektrisches Ventil für das Zuführen bzw. Abführen von Druckmedium aus der ersten Druckkammer und bevorzugt mindestens ein elektrisches Ventil für das Zuführen bzw. Abführen von Druckmedium aus der zweiten Druckkammer umfassen. In nicht von den derzeitigen Ansprüchen abgedeckten Ausführungsformen kann aber auch ein einziges Mehrwegeventil zur Anwendung kommen.

Durch die Verwendung von elektrischen Ventilen ist im Vergleich zu beispielsweise mechanischen Ventilen eine einfachere, leichtere und mit weniger Reibung behaftete Ausgestaltung der Ventile samt ihrer Antriebe und Steuerung gegeben. Weiterhin sind die Freiheitsgrade bei der Einstellung und Steuerung größer.

Im Sinne dieser Offenbarung lassen sich unter einem Druckmedium alle fluiden Medien subsumieren, die aufgrund von Kompression und Speicherung in einem Drucktank eine zugeführte Energie aufnehmen können. Das Druckmedium kann bevorzugt ferner einer Druckkammer (erste oder zweite) zugeführt bzw. von einer Druckkammer weggeführt werden, wobei das Druckmedium zumindest einen Teil der durch Kompression zugeführten Energie durch Expansion in der Druckkammer wieder abgeben kann. Durch die Expansion des Druckmediums in der Druckkammer baut sich ein Druck in der Druckkammer auf, der den Kolben in Bewegung versetzen kann. Es ist keine Verbrennung/Zündung notwendig, um das Druckmedium zu expandieren. Beispielsweise ist Druckluft ein Druckmedium im Sinne der vorliegenden Offenbarung.

Gemäß eines weiteren Beispiels, das nicht von den derzeitigen Ansprüchen abgedeckt ist, lassen sich auch zündbare Gase oder Gasgemische wie Wasserstoff oder Benzin-Luftgemische als das Druckmedium verwenden. Bei der Verwendung von zündbaren Gasen oder Gasgemischen um fasst die Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung bevorzugt eine Zündkerze zum Entzünden des zündbaren Gases oder Gasgemisches in der ersten Druckkammer oder der zweiten Druckkammer oder jeweils in der ersten und der zweiten Druckkammer.

Mit dem Druckluftmotor wird ein Antriebsmotor bereitgestellt, der beispielsweise einfach, kompakt, sicher und vielseitig verwendbar ist. Bei der Verwendung von insbesondere Druckluft als Druckmedium wird zudem ein Antriebsmotor mit umweltfreundlicher Antriebsenergie bereitgestellt. Das Arbeitsmedium Luft ist unbegrenzt verfügbar und ohne Raubbau unserer Ressourcen nutzbar. Sondermüll, wie beispielsweise bei heutigen Lithium-Ionen Batterien für elektrische Antriebe, entsteht bei der Nutzung von Druckluft als Antriebsenergie über den Lebenszyklus des Motors nicht. Zudem wird die Druckluft bei der Verwendung als Energieträger in einem Druckluftmotor ohne Verschmutzung lediglich verdichtet. Somit ist die von einem Druckluftmotor abgegebene Druckluft schadstofffrei und kann ungefiltert, unverändert und leise in die Umwelt entweichen. Der Druckluftmotor ist zudem beispielsweise in sensiblen Bereichen einsetzbar, da keine Schadstoffe entstehen und je nach Konstruktion kein Öl notwendig ist. So lässt sich ein Druckluftmotor beispielsweise vorteilhaft für Boote, Krankenhäuser, Kühlhäuser, Flughäfen und Bahnhöfe oder für Fahrzeuge im Städteverkehr verwenden. Ein Drucklufttank ist beispielsweise mittels eines strombetriebenen Bordkompressors an jeder Steckdose oder an stationären Druckluftstationen aufladbar.

Der Druckluftmotor zeichnet sich bei der Verwendung von/mit Druckluft durch eine CO2- neutrale Betriebsweise mit Null-Emissionen aus. Mit dem Druckluftmotor wird ein in Produktion und Entsorgung einfacher und umweltunbedenklicher Antrieb geboten.

Ein Druckluftmotor ist bevorzugt modular konfigurierbar und dadurch flexibel an verschiedene Einsatzgebiete anpassbar. Die Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen des Druckluftmotors können beliebig in Reihe oder parallel angeordnet werden. Ferner können verschiedene Zylinder-Hubkolben- Vorrichtungen miteinander kombiniert werden. Damit lässt sich der Druckluftmotoren gezielt an die jeweilige Leistungsanforderung und das jeweilige Einsatzgebiet anpassen. Die Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung(en) des Druckluftmotors kann (können) sowohl im 1 -Takt- Verfahren als auch im Mehrtakt- Verfahr en betrieben werden, je nach Anforderung oder Betriebssituation. Gegebenenfalls können verschiedene, auch zueinander verschiedene Druckmedien verwendet werden. Es können hohe Drehmomente realisiert und das durch den Motor aufgebrachte Drehmoment ideal an die Gegebenheiten angepasst werden. Beispielsweise kann ein Druckluftmotor mit nur einer Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung durch die Möglichkeit des Eintakt-Betriebs einem herkömmlichen 4 Zylinder-4-Takt-Motor ohne weiteres leistungsmäßig gleichgestellt oder überlegen sein. Die Produktionskosten eines derartigen Druckluftmotors sind gering.

Der Druckluftmotor umfasst mindestens eine Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung gemäß dieser Offenbarung. Ferner weist der Druckluftmotor eine Kolbenstange und eine Kurbelwelle auf. Die Kurbelwelle und der Kolben der mindestens einen Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung sind derart gekoppelt, dass eine (lineare) Hin- und Herbewegung des Kolbens über die Kolbenstange in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle überführt wird.

Die Kolbenstange verläuft dabei durch eine Kolbenstangen-Öffnung in der Hohlzylinderinnenwand des Hohlzylinders der Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung. Bevorzugt ist die Kolbenstange (der Außendurchmesser der Kolbenstange) und die Kolbenstangen-Öffnung derart aufeinander abgestimmt, dass der entsprechende Druckraum, durch den die Kolbenstange verläuft, nach außen fluiddicht abgedichtet ist. Beispielsweise kann eine fluiddichte Abdichtung über Dichtungen/Dichtringe in der Kolbenstangen-Öffnung erreicht werden. Die Kolbenstange kann von dem Kolben aus einseitig durch die erste Druckkammer oder die zweite Druckkammer nach außen verlaufen oder alternativ auch von dem Kolben beidseitig durch die erste Druckkammer und die zweite Druckkammer.

Für die beispielhaft als Kurbeltrieb bezeichnete Einheit aus bevorzugt Kolben, Kolbenstange, Pleuel, Kurbelwelle und verbindende Gelenke sind verschiedene Ausführungen denkbar. Bevorzugt ist, dass die Kolbenstange, eine lineare Bewegung ausübt, damit eine zuverlässige Abdichtung von dem Druckraum der Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung nach außen realisiert werden kann. Es ist auch möglich, bei einem Druckluftmotor verschiedene unterschiedliche oder gleiche Kurbeltriebe miteinander zu kombinieren.

Die Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung ist doppelwirksam. Aus diesem Grund kann der Kolben der Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung in einem Leistungsabgabebetrieb (Motorbetrieb) wahlweise von einer oder von zwei gegenüberliegenden Seiten mit Druck beaufschlagt werden. Je nach Leistungsbedarf kann somit die Betriebsweise der einen oder mehreren Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen des Druckluftmotors flexibel angepasst werden.

Ferner kann die Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung in einem Pumpenbetrieb (Rekuperationsbe- trieb) betrieben werden. Im Pumpenbetrieb kann durch den Kolben ein Druckmedium mit Druck beaufschlagt werden. Entsprechend dem oben beschriebenen Leistungsabgabebetrieb (Motorbetrieb) kann von dem Kolben einseitig oder zweiseitig Druck auf ein Druckmedium aufgebracht werden. Der Kolben wird im Pumpenbetrieb über ein Antriebsrad bzw. eine mit dem Antriebsrad gekoppelte Kurbelwelle angetrieben. Beispielsweise kann Luft mit Umgebungsdruck in die erste Druckkammer durch den Kolben bei Bewegung von der ersten Endstellung in die zweite Endstellung angesaugt werden. Bei der Rückbewegung des Kolbens von der zweiten Endstellung in die erste Endstellung sind die elektrischen Ventile der ersten Druckkammer bevorzugt verschlossen, so dass das Druckmedium in der ersten Druckkammer verdichtet wird. Beispielsweise wird, wenn sich der Kolben am Ende der Bewegung von der zweiten Endstellung in die erste Endstellung befindet, das verdichtete Druckmedium aus der ersten Druckkammer ausgelassen und kann beispielsweise in einem Drucktank gespeichert werden.

Elektrische Ventile lassen sich sehr schnell, variabel und präzise schalten. Somit sind kurze Ansteuerzeiten mit elektrischen Ventilen realisierbar. Ferner lassen sich die elektrischen Ventile mithilfe einer elektronischen Steuerung gezielt und unabhängig voneinander ansteuern. Dies erlaubt eine hohe Flexibilität bei der Betriebsweise von einer oder mehreren Zylinder- Hubkolben- Vorrichtungen in einem Druckluftmotor.

In einer von den Ansprüchen nicht umfassten Ausgestaltung können anstelle der elektrischen Ventile beispielsweise auch medienbetätigte Ventile, die pneumatisch oder hydraulisch angesteuert werden, oder mechanisch über die Kurbelwelle betätigte Ventile verwendet werden. Gemäß einem weiteren Beispiel, das nicht von den Ansprüchen abgedeckt ist, kann der Druckluftmotor als ein Gegenkolbenmotor ausgebildet sein. Bei einem Gegenkolbenmotor arbeiten zwei Kolben im selben Hohlzylinder und teilen sich einen gemeinsamen Druckraum in der Mitte des Hohlzylinders. Entsprechend ist einer der beiden Kolben mit einer ersten Kolbenstange verbunden, die durch die Deckenwand des Hohlzylinders nach außen verläuft. Der andere der beiden Kolben ist mit einer zweiten Kolbenstange verbunden, die durch die Bodenwand des Hohlzylinders nach außen verläuft. Mit der ersten Kolbenstange und der zweiten Kolbenstange ist jeweils eine Kurbelwelle verbunden, die die Hin- und Herbewegung der jeweiligen Kolbenstange in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle überführt. Entsprechend sind bei einem solchen Motor zusätzliche Ventile in der Seitenwand des Hohlzylinders so vorgesehen, dass der gemeinsame Druckraum befällt und entleert werden kann.

Kern der Erfindung ist es ferner, Druckluftmotoren nebst mindestens einem Drucktank in einem Fahrzeug bereitzustellen und diese Komponenten vorteilhaft in dem Fahrzeug anzuordnen.

Ein Fahrzeug weist bevorzugt einen oder mehrere Druckluftmotoren und bevorzugt einen o- der mehrere Drucktanks auf. Die Drucktanks sind für die Speicherung mindestens eines Druckmediums ausgebildet. Die Drucktanks können miteinander kommunizierend in Verbindung stehen (in Reihe oder parallel oder kombiniert) oder, insbesondere bei Verwendung zueinander unterschiedlicher Druckmedien oder unterschiedlicher Drücke in den jeweiligen Tanks, nicht miteinander kommunizierend verbunden sein. Je nach Anzahl der verwendeten unterschiedlichen Druckmedien können auch mehrere Drucktanks für unterschiedliche Druckmedien verwendet werden. Bei der Verwendung nur eines Druckmediums, wie beispielsweise Druckluft, kann ein großer Drucklufttank oder alternativ mehrere kleine Drucklufttanks verwendet werden. Beispielsweise kann auch für eine Rekuperationsfünktion ein gesonderter Drucktank zur gesonderten Speicherung des gepumpten Mediums vorgesehen sein.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform lassen sich bei einem Fahrzeug gemäß dieser Offenbarung auch verschiedene Druckmedien für gleiche Druckluftmotoren verwenden. So kann beispielsweise ein Druckluftmotor zunächst mit Druckluft betrieben werden und bei Bedarf auf einen Betrieb mit beispielsweise Wasserstoff umgeschaltet werden. Beispielsweise können bei einem Fahrzeug gemäß dieser Offenbarung auch mehrere Druckluftmotoren vorhanden sein, die jeweils mit einem eigenen, sich voneinander unterscheidenden Druckmedium betrieben werden. Dementsprechend kann beispielsweise ein Fahrzeug gemäß dieser Offenbarung einen Druckluftmotor aufweisen, der für den Betrieb mit Druckluft ausgelegt ist, und einen Druckluftmotor aufweisen, der für den Betrieb zum Beispiel mit Wasserstoff ausgelegt ist. Durch die Kombination verschiedener Druckmedien in einem Fahrzeug kann eine erhebliche Reichweitenerhöhung und Flexibilität von Kraftstoffverfügbarkeit realisiert werden.

Mit einem Fahrzeug wird ein sehr leichtes, energieeffizientes und flexibel antreibbares Fahrzeug bereitgestellt. Durch die flexible Betriebsweise der Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen eines Druckluftmotors kann auf Antriebsstrangkomponenten wie beispielsweise Getriebe und Differential verzichtet werden. Dadurch lassen sich Fahrzeuge mit im Vergleich zu beispielsweise klassischen Verbrennungsmotoren sehr geringem Gewicht realisieren. Durch die minimale Zahl an Antriebsstrangkomponenten ist der Antriebsstrang eines Fahrzeugs sehr robust und extrem wartungsarm.

Bei einem Fahrzeug kann der Drucktank, der drehsteif ausgeführt ist, als Träger für die Fahrzeug-Karosserie dienen. Die kompakte Bauweise der Druckluftmotoren erlaubt die Anordnung mehrerer Druckluftmotoren in dem Fahrzeug. Beispielsweise kann jedes Antriebsrad einen eigenen Druckluftmotor haben. Die einzelnen Druckluftmotoren können ebenfalls an dem Drucklufttank angebracht sein. Die kompakte Bauweise des Druckluftmotors sowie die Möglichkeit des Verzichts auf Achsantriebskomponenten wie Getriebe und Differential erlaubt es, viele Motorvarianten flexibel umsetzen zu können und den Antrieb des Fahrzeugs optimal auf das entsprechende Einsatzgebiet des Fahrzeugs anzupassen. Fahrzeug zeichnet sich zudem dadurch aus, dass es sehr sicher ist, weil der Drucktank explosionssicher und unbrennbar ist.

Bei einem Fahrzeug gemäß dieser Offenbarung können beispielsweise ein Gaspedal und/oder ein Bremspedal mit der Steuerung der einen oder mehreren Druckluftmotoren derart gekoppelt sein, dass mit Hilfe des Gaspedals und/oder des Bremspedals (über die Steuerung) die Zustände der elektrischen Ventile (und damit das Zuführen und das Ablassen und das Stoppen des Zuführens von Druckluft in jede der einen oder mehreren Zylinder-Hubkolben- Vorrichtungen) nach Bedarf (Leistung und Drehzahl) gesteuert werden können. Bei einem Fahrzeug mit mindestens einem Druckluftmotor können beispielsweise die folgenden vier Betriebszustände für die Zustände von elektrischen Ventilen mindestens einer Zylin- der-Hubkolben-Vorrichtung in Abhängigkeit von der Stellung des Gaspedals, des Bremspedals und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs mithilfe der Steuerung umgesetzt werden.

Ein erster Betriebszustand kann beispielsweise dann auftreten, wenn das Gaspedal und das Bremspedal nicht betätigt wird und das Fahrzeug steht. In dem ersten Betriebszustand sind beispielsweise alle elektrischen Ventile einer Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung geschlossen. Die Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung gibt somit weder Leistung ab (Motorbetrieb) noch führt sie einem Druckmedium Energie zu (Pumpenbetrieb). Gemäß dem ersten Betriebszustand ist das Fahrzeug bevorzugt in Parkbetrieb.

Ein zweiter Betriebszustand kann beispielsweise dann auftreten, wenn das Gaspedal und das Bremspedal nicht betätigt wird und das Fahrzeug sich bewegt. Im zweiten Betriebszustand sind beispielsweise alle elektrischen Ventile mindestens einer Zylinder-Hub kolben- Vorrichtung geschlossen. Zusätzlich ist vorzugsweise ein Freilauf zugeschaltet/vorhanden, der die Kurbelwelle, die mit der mindestens einen Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung gekoppelt ist, und das Antriebsrad, das mit dieser Kurbelwelle gekoppelt ist, voneinander entkoppeln kann, so dass sich das Antriebsrad bei zugeschaltetem Freilauf drehen kann und der Kolben der Zy- linder-Hubkolben-Vorrichtung vorzugsweise gleichzeitig still steht. Gemäß dem zweiten Betriebszustand ist das Fahrzeug bevorzugt in Freirollbetrieb (Freilaufbetrieb).

Ein dritter Betriebszustand kann beispielsweise dann auftreten, wenn das Gaspedal nicht betätigt wird, aber das Bremspedal betätigt wird und sich das Fahrzeug bewegt. Im dritten Betriebszustand arbeitet beispielsweise eine Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung im Rekuperati- onsbetrieb (Pumpenbetrieb). Im Rekuperationsbetrieb werden die elektrischen Ventile einer Zylinder-Hub kolben- Vorrichtung bevorzugt derart geschaltet, dass ein Druckmedium mit Umgebungsdruck zunächst durch die beispielsweise Abwärtsbewegung des Kolbens der Zy- linder-Hubkolben-Vorrichtung in die erste oder die zweite Druckkammer angesaugt wird, dann durch die entgegengesetzte Bewegung des Kolbens, hier Aufwärtsbewegung, in der entsprechenden Druckkammer komprimiert wird und dann aus der Druckkammer in den gleichen oder einen anderen Drucktank ausgelassen wird. Die Nutzung des Rekuperationsbetriebs bei Bremsvorgängen kann reichweitenverlängemd sein, da durch die Zylinder-Hubkolben- Vor- richtung ein Druckmedium zunächst mit Druck beaufschlagt wird und das mit Druck beaufschlagte Druckmedium anschließend als Druckmedium für das Beaufschlagen des Kolbens einer Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung verwendet werden kann (Motorbetrieb).

Für den Rekuperationsbetrieb kann es vorteilhaft sein, einen gesonderten Drucktank für das durch die Zylinder-Hub kolben- Vorrichtung komprimierte Druckmedium vorzusehen. Bei Verwendung eines gesonderten Drucktanks kann beispielsweise der erste Druckraum einer Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung sowohl mit einem ersten Drucktank als auch mit einem zweiten Drucktank verbunden sein. Der erste Drucktank ist dabei vorzugsweise so mit dem ersten Druckraum verbunden, dass das Druckmedium aus dem ersten Drucktank über ein elektrisches Ventil der ersten Druckkammer zugeführt werden kann. Ferner ist der zweite Drucktank vorzugsweise so mit der ersten Druckkammer verbunden, dass das Druckmedium aus dem zweiten Drucktank über ein elektrisches Ventil der ersten Druckkammer zugeführt werden kann. Der zweite Drucktank ist beispielsweise ein Tank, der für die Speicherung von durch Rekuperation verdichtetem Druckmedium ausgelegt ist. Die Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung kann wahlweise sowohl mit dem ersten Drucktank als auch mit dem zweiten Drucktank betrieben werden. Beispielsweise kann ein elektrisches 3 -Wege- Ventile vorhanden sein, über das wahlweise das Druckmedium aus dem ersten Drucktank oder das Druckmedium aus dem zweiten Drucktank der ersten Druckkammer zugeführt werden kann. Der zweite Drucktank ist darüber hinaus bevorzugt so ausgebildet, dass er ein Druckmedium, das in der Zylin- der-Hubkolben-Vorrichtung durch den Kolben verdichtet worden ist, aufnehmen und speichern kann. Das in dem zweiten Drucktank gespeicherte Druckmedium kann einen geringeren Druck als das Druckmedium aus dem ersten Drucktank aufweisen. Das Druckmedium aus dem zweiten Drucktank kann dann beispielweise bei geringem Leistungsbedarf des Fahrzeugs abgerufen werden. Ein solcher zweiter Drucktank kann auch unabhängig von der Rekuperati- onsfünktion vorhanden sein.

Ein vierter Betriebszustand kann beispielsweise dann auftreten, wenn das Gaspedal betätigt wird und das Bremspedal nicht betätigt wird. Das Fahrzeug kann still stehen oder sich bewegen. Es kann sich also um ein Anfahren oder um ein Beschleunigen handeln. Im vierten Betriebszustand werden die ein oder mehreren Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen über elektrische Ventile mit dem Druckmedium befüllt bzw. das Druckmedium von diesen abgeführt. Bei Vollastbetrieb (voll durchgetretenes Gaspedal) können beispielsweise alle Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen des einen oder der mehreren Druckluftmotoren des Fahrzeugs zugeschaltet werden. Bei Niederleistung (teilweise durchgetretenes Gaspedal) kann beispielsweise nur einzelnen der Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen Druckmedium zugeführt werden bzw. von diesen abgeführt werden. Weiterhin kann abhängig von dem Leistungsbedarf im 1-Takt Betrieb oder im Mehrtaktbetrieb gearbeitet werden.

Ein Fahrzeug gemäß dieser Offenbarung zeichnet sich durch ein extrem hohes Maß an Flexibilität der Anordnung und Ausgestaltung der Drucktanks und der Druckluftmotoren aus. Durch die flexible Ausgestaltung von Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen eines jeden Druckluftmotors kann bevorzugt auf weitere Komponenten eines klassischen Antriebsstrangs wie beispielsweise Getriebe und Differential usw. verzichtet werden.

Gemäß eines weiteren Beispielskann eine Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs durch Verwendung mehrerer Antriebsräder mit unterschiedlichem Durchmesser realisiert werden. Bevorzugt ist gemäß diesem Beispiel ein Druckluftmotor mit einem großen Antriebsrad des Fahrzeugs und ein Druckluftmotor mit einem kleineren Antriebsrad des Fahrzeugs verbunden. Wenn hohe Geschwindigkeiten erreicht werden sollen, kann der Druckluftmotor des großen Antriebsrades zugeschaltet werden und der Druckluftmotor des kleineren Antriebsrades abgeschaltet bzw. ein zusätzlicher Freilauf zwischen den Druckluftmotor des kleineren Antriebsrades und das kleinere Anriebsrad geschaltet werden. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist umgekehrt nur der Druckluftmotor für das kleinere Antriebsrad zugeschaltet und der Druckluftmotor für das große Antriebsrad abgeschaltet bzw. über einen Freilauf entkoppelt. Wenn hohe Geschwindigkeiten erreicht werden sollen, kann der Druckluftmotor des großen Antriebsrades zugeschaltet werden. Sofern beide Druckluftmotoren maximal gleich schnell drehen, kann durch den größeren Durchmesser des großen Antriebsrades im Vergleich zu dem kleineren Antriebsrad eine höhere Geschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht werden.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist der Kolbenhub der Zylinder- Hubkolben- Vorrichtung kleiner als der Kolbenaußendurchmesser.

Der Kolbenhub ist der Weg, den der Kolben zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung zurücklegt. Der Kolbenaußendurchmesser ist der Außendurchmesser des (zylind- rischen) Kolbens, der derart auf den Hohlzylinder abgestimmt ist, dass sich der Kolben druckdicht in dem Hohlzylinder verschieben lässt. Der Kolbenaußendurchmesser ist somit der maximale Durchmesser des Kolbens.

Gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist die Zylinder-Hub kolben- Vorrichtung ein Kurzhuber. Im Vergleich zu hubraumgleichen Langhubern, d. h. Zylinder-Hub kolben- Vorrichtungen, bei denen der Kolbenhub größer als der Kolbenaußendurchmesser ist, ist bei einem Kurzhuber in der Deckenwand bzw. Bodenwand des Hohlyzlinders mehr Platz für größere Ventile. Dies erlaubt einen höheren Druckmedium- Durchsatz und damit mehr Drehmoment und Leistung. Ein Druckluftmotor mit einer solchen Zylinder-Hub kolben- Vorrichtung kann bei hoher Leistung sehr kompakt ausgebildet werden.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 3 weist die Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung ein erstes Totraumvolumen bei in der ersten Endstellung befindlichem Kolben auf, das kleiner als 30%, vorzugsweise kleiner als 15%, weiter vorzugsweise kleiner als 5%, weiter vorzugsweise kleiner als 2,5%, weiter vorzugsweise kleiner als 1% des ersten Hubraumvolumens ist. Und die Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung weist ein zweites Totraumvolumen bei in der zweiten Endstellung befindlichem Kolben auf, das kleiner als 30%, vorzugsweise kleiner als 15%, weiter vorzugsweise kleiner als 5%, weiter vorzugsweise kleiner als 2,5%, weiter vorzugsweise kleiner als 1% des zweiten Hubraumvolumens ist.

Das erste Hubraumvolumen bestimmt sich aus dem Kolbenhub und der wirksamen Querschnittsfläche des Kolbens bezogen auf die erste Druckkammer.

Das zweite Hubraumvolumen bestimmt sich aus dem Kolbenhub und der wirksamen Querschnittsfläche des Kolbens bezogen auf die zweite Druckkammer.

Die wirksame Querschnittsfläche des Kolbens ist die der Deckenwand bzw. der Bodenwand zugewandte Fläche des Kolbens, die den ersten Druckraum nach unten bzw. den zweiten Druckraum nach oben begrenzt. Mit anderen Worten, die wirksame Querschnittsfläche ergibt sich aus der Projektion der der Deckenwand bzw. der Bodenwand zugewandten Fläche des Kolbens auf eine Fläche senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Kolbens. Entsprechend ist der Bereich, an dem eine Kolbenstange angeschlossen ist, nicht in der wirksamen Quer- schnittsfläche enthalten. Bei vereinfachter Betrachtung ergibt sich daher die wirksame Quer- schnittsfläche aus der Querschnittsfläche des Kolbens (einschließlich etwaiger Dichtringe) abzüglich der Querschnittsfläche der gegebenenfalls vorhandenen Kolbenstange.

Unter dem ersten Totraumvolumen versteht man das Volumen, das sich zwischen dem in erster Endstellung befindlichem Kolben und den in geschlossener Stellung befindlichen elektrischen Ventilen, über die das erste Druckmedium in die erste Druckkammer zuführbar und/oder ablassbar ist, befindet. Hinsichtlich der elektrischen Ventile ist als Referenz das Ventil- Verschlussteil zu verwenden, welches sich im geschlossenen Zustand befindet.

Das erste Totraumvolumen wird also zum einen durch das Volumen der ersten Druckkammer bei in der ersten Endstellung befindlichem Kolben ausgebildet. Zum anderen wird das erste Totraumvolumen durch das mit dem Druckmedium befüllbare Volumen ausgebildet, das zwischen dem Ventil-Verschlussteil des mindestens einen elektrischen Ventils im geschlossenen Zustand, über das das erste Druckmedium in die erste Druckkammer zuführbar und/oder ablassbar ist, und der ersten Druckkammer ausgebildet ist. Letzteres kann auch als der Druckkammer zugewandtes Ventilkanalvolumen bezeichnet werden.

Unter dem zweiten Totraumvolumen versteht man das Volumen, das sich zwischen dem in zweiter Endstellung befindlichem Kolben und den elektrischen Ventilen, über die das zweite Druckmedium in die zweite Druckkammer zuführbar und/oder ablassbar ist, befindet. Hinsichtlich der elektrischen Ventile ist als Referenz das Ventil- Verschlussteil zu verwenden, welches sich im geschlossenen Zustand befindet.

Das zweite Totraumvolumen wird also zum einen durch das Volumen der zweiten Druckkammer bei in der ersten Endstellung befindlichem Kolben ausgebildet. Zusätzlich wird das zweite Totraumvolumen durch das mit dem Druckmedium befüllbare Volumen ausgebildet, das zwischen dem Ventil- Verschlussteil des mindestens einen elektrischen Ventils im geschlossenen Zustand, über das das zweite Druckmedium in die erste Druckkammer zuführbar und/oder ablassbar ist, und der zweiten Druckkammer ausgebildet ist. Letzteres kann auch als der Druckkammer zugewandtes Ventilkanalvolumen bezeichnet werden.

Das Totraum volumen bezieht sich somit auf einen Zustand der Zylinder-Hub kolben- Vorrichtung, bei der alle elektrischen Ventile für den Einlass- bzw. den Auslass des Druckmediums in die erste bzw. die zweite Druckkammer geschlossen sind und sich der Kolben entweder in der ersten Endstellung oder der zweiten Endstellung befindet. Ein derartiger Betriebszustand kann beispielsweise der Zustand der elektrischen Ventile bei Stillstand des Fahrzeugs sein.

Es hat sich herausgestellt, dass bei einem Totraumvolumen, das kleiner als 30%, vorzugsweise kleiner als 15%, weiter vorzugsweise kleiner als 5%, weiter vorzugsweise kleiner als 2,5%, weiter vorzugsweise kleiner als 1% des ersten Hubraumvolumens ist, das Ansprechverhalten des Kolbens positiv beeinflusst wird. Durch das kleine Totraumvolumen wird erreicht, dass das in die erste Druckkammer bzw. zweite Druckkammer eingeführt Medium nach kürzester Zeit Druckkraft, die dem Druck des Druckmediums entspricht, auf den Kolben aufbringt. Verglichen mit größeren Totraumvolumina ist eine vorausgehende Verdichtung des im Totraumvolumen befindlichen Gas nicht notwendig.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist die mindestens eine Erste- Druckkammer-Öffnung in der Deckenwand angeordnet und ist die mindestens eine Zweite- Druckkammer-Öffnung in der Bodenwand angeordnet.

Eine derartige Anordnung der mindestens einen Erste-Druckkammer-Öffnung und der mindestens einen Zweite-Druckkammer-Öffnung erlaubt es, den Kolben in unmittelbare Nähe o- der Anlage mit der Deckenwand bzw. der Bodenwand zu bringen.

Bei einer solchen Anordnung kann nämlich der Kolben in radialer Richtung keine der mindestens einen Ersten-Druckkammer-Öffnung oder der mindestens Zweiten-Druckkammer-Öff- nung verschließen, da diese in der Bodenwand bzw. der Deckenwand angeordnet sind. Bei in der Mantelfläche der Hohlzylinderinnenwand angeordneten Öffnungen darf für ein zuverlässiges Zuführen bzw. Abführen des Druckmediums aus der Druckkammer der Kolben die Öffnungen nicht komplett versperren. Daher kann der Kolben nicht in unmittelbarer Nähe oder in Anlage mit der Bodenwand bzw. der Deckenwand gebracht werden. Ferner kann sich bei einer Anordnung der Erste-Druckkamm er-Öffnungen und/oder Zweite-Druckkammer-Öffnun- gen in der Mantelfläche der Hohlzylinderinnenwand der Wirkungsgrad der Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung verringern, wenn der Kolben die mindestens eine Erste-Druckkammer-Öff- nung bzw. die mindestens eine Zweite-Druckkammer-Öffnung versperrt. Gemäß der Ausführung nach Anspruch 4 lässt sich der Anteil des Totraumvolumens, der sich durch die erste Druckkammer bzw. die zweite Druckkammer bei in Endstellung befindlichen Kolben bestimmt, minimal gestalten.

Insbesondere bei der Ausbildung der Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung als Kurzhuber ist in der Deckenwand bzw. Bodenwand des Hohlyzlinders viel Platz für elektrische Ventile. Abgestimmt auf den jeweiligen Anwendungsfall kann es vorteilhaft sein, die Zufuhr und den Abfluss von Druckmedium in bzw. aus der Druckkammer mit wenigen großen oder mit vielen kleinen elektrischen Ventilen zu steuern. Kleinere elektrische Ventile zeichnen sich beispielsweise durch sehr kurze Schaltzeiten aus. Mit großen Ventilen kann beispielsweise ein hoher Volumenfluss durch das Ventil erreicht werden.

Entsprechend der Ausführungsform nach Anspruch 5 wird bevorzugt jeder von den mehreren Druckkammer-Öffnungen (für die erste und die zweite Druckkammer und für die Zufuhr und das Ablassen von Druckmedium) ein eigenes elektrisches Ventil zugeordnet. Die Anzahl von elektrischen Ventilen entspricht also der Summe von allen Druckkammer-Öffnungen für das Zuführen und Abführen von Druckmedium in die erste und in die zweite Druckkammer.

Durch eine derartige Anordnung bzw. Zuordnung von elektrischen Ventilen können die elektrischen Ventile sehr dicht an der ersten Druckkammer bzw. die zweite Druckkammer angeordnet werden, da jede Druckkammer-Öffnung für das Zuführen bzw. Abführen von Druckmedium ein eigenes elektrisches Ventil aufweist. Entsprechend kann ein sehr geringes Totraumvolumen realisiert werden. Ferner kann durch eine derartige Zuordnung der Einlass bzw. der Auslass von Druckmedium in die erste bzw. in die zweite Druckkammer separat voneinander gesteuert werden. Dadurch ergibt sich ein Höchstmaß an Flexibilität und damit hohe Anpassungsfähigkeit der Leistung des Motors an den jeweiligen Betriebszustand oder die jeweilige Lastsituation und/oder Leistungsanforderung in der jeweiligen Betriebssituation.

Entsprechend der beispielhaften Ausführungsform nach Anspruch 6 werden elektrische Ventile mit einem im Verhältnis zur wirksamen uer Schnittsfläche des Kolbens relativ großen minimalen Strömungsquerschnitt verwendet. Dadurch kann der Durchsatz an Druckmedium, die der Druckkammer zugeführt bzw. aus der Druckkammer abgelassen wird, sehr hoch sein und damit eine hohe Leistung des Motors erzielt werden. Bevorzugt sind die uerschnittsflä- chen der übrigen Strömungswege zwischen dem Drucktank, der das Druckmedium für die Zy- linder-Hubkolben-Vorrichtung beinhaltet, und der entsprechenden Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung jeweils größer als der minimale Strömungsquerschnitt des Ventils. Somit ist bevorzugt der minimale Strömungsquerschnitt des Ventils auch der minimale Strömungsquerschnitt der übrigen Strömungswege zwischen dem Drucktank und der Zylinder-Hubkolben-Vorrich- tung.

Vorzugsweise ist das Druckmedium, das aus der ersten Druckkammer bzw. der zweiten Druckkammer abgelassen wird, ist bei einem Leistungsabgabebetrieb (Motorbetrieb) weniger stark verdichtet als das Druckmedium, das in die erste Druckkammer bzw. in die zweite Druckkammer eintritt. Um die Strömungsgeschwindigkeiten von einströmenden und ausströmenden Druckmedien beispielsweise aneinander anzugleichen, wird gemäß der beispielhaften Ausführungsform nach Anspruch 7 die Summe der minimalen Strömungsquerschnitte der elektrischen Ventile, die für das Auslassen des Druckmediums zuständig sind, im Verhältnis zu den elektrischen Ventilen, die für das Einlassen von Druckmedium zuständig sind, bevorzugt vergrößert.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 8 weist die Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung mindestens zwei Einlass-Erste-Druckkammer-Öffnungen und mindestens zwei Aus- lass-Erste-Druckkammer-Öffnungen auf. Ferner oder alternativ weist die Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung mindestens zwei Einlass-Zweite-Druckkammer-Öffnungen und mindestens zwei Auslass-Zweite-Druckkammer-Öffnungen auf.

Bevorzugt sind die mindestens zwei Erste-Druckkammer-Öffnungen (Einlass und Auslass) und die mindestens zwei Zweite-Druckkammer-Öffnungen (Einlass und Auslass) symmetrisch bezogen auf die Rotationsachse des Druckraums angeordnet. Durch die Verwendung mehrerer Erste- bzw. Zweite-Druckkammer-Öffnungen kann die dem Druckraum zugeführte Menge an Druckmedium erhöht werden. Wenn gemäß einer beispielhaften Ausführungsform jede Öffnung der Erste- bzw. Zweite-Druckkammer-Öffnungen ein eigenes elektrisches Ventil aufweist, so können zudem mithilfe der Steuerung und einer individuellen Ansteuerung der elektrischen Ventile alle oder nur eine Anzahl der Öffnungen geöffnet werden. Somit ist mithilfe der Steuerung die Menge an der Druckkammer zugeführtem Druckmedium flexibel anpassbar. Bevorzugt weist gemäß der beispielhaften Ausführungsform nach Anspruch 9 die Zylinder- Hubkolben- Vorrichtung einen Drucksensor zum Messen eines Druckes und/oder einen Temperatursensor zum Messen einer Temperatur auf. Bevorzugt ist nur ein Drucksensor in der ersten Druckkammer bzw. der zweite Druckkammer vorgesehen. Alternativ kann ein Drucksensor jeweils in der ersten Druckkammer und der zweite Druckkammer vorgesehen sein. Bevorzugt ist nur ein Temperatursensor in der ersten Druckkammer bzw. zweiten Druckkammer vorgesehen. Alternativ kann ein Temperatursensor jeweils in der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer vorgesehen sein. Alternativ können weitere Sensoren in einer von der ersten und der zweiten Druckkammer oder jeweils in der ersten und der zweiten Druckkammer vorgesehen sein.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 11 weist der Druckluftmotor mindestens einen Druckregler auf. Bevorzugt ist ein Druckregler zwischen dem jeweiligen Drucktank, in dem sich das jeweilige Druckmedium für eine jeweilige Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung befindet, und der entsprechenden Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung angeordnet. Um beispielsweise hohe Drücke in einem Drucktank auf geringere Drücke zum Zuführen zu verringern können beispielsweise mehrere Druckregler in Form von Reduzierventilen als Druckreduzierstufen vorgesehen sein. Ggfs. sind auch zusätzliche Zwischendrucktanks vorgesehen. Gemäß dieser Ausführungsform ist es beispielhaft möglich, den Druck des Druckmediums, das aus dem Drucktank dem Druckregler zufließt, mithilfe des Druckreglers zu erhöhen oder zu verringern und dann der Zylinder-Hub kolben- Vorrichtung zuzuführen. Der Druck des Druckmediums beeinflusst die Leistungsabgabe der Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung, da bei hohem Druck mehr Kraft auf den Kolben der Zylinder-Hub kolb en- Vorrichtung ausgeübt werden kann. Bevorzugt weist der Druckregler unterschiedliche Ausgangsleitungen (Ausgangsströmungswege) auf, in denen sich der Druck des Druckmediums unterscheiden kann. Somit kann mit einem Druckregler mehreren Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen ein Druckmedium mit unterschiedlichem, durch den Druckregler geregelten Druck zugeführt werden. Entsprechend dieser Ausführung ist ein sehr hohes Maß an Flexibilität für die Betriebsweise der einzelnen Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen eines Druckluftmotors gegeben. Mithilfe des Druckreglers lässt sich bevorzugt bei einem Druckluftmotor mit mehreren Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen der Druck in jeder der ersten Druckkammern und der zweiten Druckkammern individuell einstellen. Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 12 weist der Druckluftmotor einen Drehwinkelsensor zur Erfassung der Drehstellung der Kurbelwelle auf.

Ferner weist der Druckluftmotor nach Anspruch 12 eine Steuerung auf. Vorzugsweise ist die Steuerung eine elektronische Steuerung. Mit der Steuerung sind die mehreren elektrischen Ventile der Zylinder-Hub kolben- Vorrichtung beispielsweise derart steuerbar, dass die Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung bedarfsabhängig wahlweise zwischen in einem 1 -Takt-Betrieb, bei dem der Kolben bei jeder Bewegung zwischen den Endstellungen mit Druck beaufschlagt wird, oder in einem Mehrtakt-Betrieb, bei dem der Kolben in einzelnen Bewegungen zwischen den Endstellungen nicht mit Druck beaufschlagt wird, arbeiten, umschaltbar ist

Die Steuerung ist dazu ausgebildet, die elektrischen Ventile der einen oder mehreren Zylin- der-Hubkolben-Vorrichtungen zu steuern, d. h. zu öffnen und zu schließen. Als Eingangsgröße für die Steuerung dient bevorzugt ein Signal von einem oder mehreren Drehwinkelsensoren, die die Drehstellung der einen oder der mehreren Kurbelwellen bestimmen und diesen Wert an die Steuerung übermitteln können. Die Steuerung kann mithilfe dieser Eingangsgröße bestimmen, in welcher Position sich die Kolben, die mit der entsprechenden Kurbelwelle, auf der sich der Drehwinkelsensor befindet, verbunden sind, befinden.

Beispielsweise kann die Steuerung so ausgelegt sein, dass ein Drehwinkel der Kurbelwelle von 0° bzw. 360° einer Stellung des Kolbens in erster Endstellung entspricht und ein Drehwinkel von 180° einer Stellung des Kolbens in zweiter Endstellung entspricht.

Im Folgenden wird beispielhaft die Steuerung der elektrischen Ventile für den Fall beschrieben, dass die elektrischen Ventile genau dann geöffnet bzw. geschlossen werden, wenn sich der Kolben in der ersten Endstellung bzw. in der zweiten Endstellung befindet. Alternativ kann das Öffnen/Schließen zu beliebigen anderen Zeitpunkten, je nach Lastsituation erfolgen.

In der ersten Endstellung des Kolbens ist das Volumen der ersten Druckkammer minimal und das Volumen der zweiten Druckkammer maximal. Die Steuerung erkennt mithilfe des Drehwinkelsensors der Kurbelwelle, dass sich der Kolben in der ersten Endstellung befindet und öffnet das elektrische Ventil, über das das erste Druckmedium in die erste Druckkammer zu- führbar ist und schließt das elektrische Ventil, über das das erste Druckmedium aus der ersten Druckkammer abführbar ist. Ferner öffnet die Steuerung das elektrische Ventil, über das das zweite Druckmedium aus der zweiten Druckkammer abführbar ist und schließt das elektrische Ventil, über das das zweite Druckmedium in die zweite Druckkammer zuführbar ist. Entsprechend dieser Zustände der elektrischen Ventile, wird das erste Druckmedium der ersten Druckkammer zugeführt, baut das erste Druckmedium einen Druck in der ersten Druckkammer auf und drückt somit den Kolben aus der ersten Endstellung in Richtung der zweiten Endstellung des Kolbens. Der Kolben erreicht dann die zweite Endstellung.

In der zweiten Endstellung ist das Volumen der zweiten Druckkammer minimal und ist das Volumen der ersten Druckkammer maximal. Die Steuerung erkennt mithilfe des Drehwinkelsensors der Kurbelwelle, dass sich der Kolben in der zweiten Endstellung befindet, und öffnet, wenn sich der Kolben in der zweiten Endstellung befindet, das elektrische Ventil, über das das zweite Druckmedium in die zweite Druckkammer zuführbar ist, und schließt das elektrische Ventil, über das das zweite Druckmedium aus der zweiten Druckkammer abführ- bar ist. Ferner öffnet die Steuerung das elektrische Ventil, über das das erste Druckmedium aus der ersten Druckkammer abführbar ist und schließt das elektrische Ventil, über das das erste Druckmedium in die erste Druckkammer zuführbar ist.

Durch die Steuerung lassen sich die elektrischen Ventile bevorzugt aber auch abweichend von der oben skizzierten Weise, bei der das Öffnen und Schließen der elektrischen Ventile genau zu einem Kurbelwinkel von 0°/180°/360° bzw. genau in erster Endstellung oder in zweiter Endstellung stattfindet, öffnen und schließen.

Beispielsweise kann, wenn sich der Kolben von der zweiten Endstellung in die erste Endstellung bewegt, das elektrische Ventil, über das das erste Druckmedium in die erste Druckkammer zuführbar ist, bereits geöffnet werden, und das elektrische Ventil, über das das erste Druckmedium aus der ersten Druckkammer abführbar ist, bereits geschlossen werden, bevor der Kolben die erste Endstellung erreicht, vorzugsweise bei einer Drehwinkel der Kurbelwelle von 330°-359°, weiter vorzugsweise von 345°-355°. Ein Kurbelwellendrehwinkel von 0°/360° entspricht bei diesem Beispiel der Stellung des Kolbens in erster Endstellung. Ein Kurbelwellendrehwinkel von 180° entspricht bei diesem Beispiel der Stellung des Kolbens in zweiter Endstellung. Außerdem wird das elektrische Ventil, über das das zweite Druckmedium in die zweite Druckkammer zuführbar ist, bereits geschlossen, und das elektrische Ven- til, über das das zweite Druckmedium aus der zweiten Druckkammer ablassbar ist, bereits geöffnet, bevor der Kolben die erste Endstellung erreicht, vorzugsweise bei 330°-359°, weiter vorzugsweise bei 345°-355°.

Vorzugsweise bewegt sich der Kolben (unmittelbar nach der oben beschriebenen Weise des Öffnens und Schließens der elektrischen Ventile) aufgrund der Trägheit des gesamten Kurbeltriebs, von dem der Kolben ein Teil ist, in die erste Endstellung (360° Kurbelwellendrehwinkel). Wenn der Kolben sich dann in der ersten Endstellung befindet, wirkt unmittelbar ein höherer Druck auf den Kolben, der ihn in seine zweite Endstellung zurück drückt, verglichen mit einem Fall, bei dem die elektrischen Ventile bei 360° öffnen bzw. schließen.

Entsprechend der oben beispielhaft beschriebenen Steuerzeiten für die erste Endstellung, werden bevorzugt auch die Steuerzeiten für die zweite Endstellung angepasst. Für die zweite Endstellung ergibt sich entsprechend ein Steuerzeitpunkt für das Öffnen bzw. Schließen der elektrischen Ventile bei vorzugsweise 150°-179°, weiter vorzugsweise bei 165°-175°. Dieser Steuerzeitpunkt liegt vor der zweiten Endstellung des Kolbens, wenn dieser sich von der ersten Endstellung in die zweite Endstellung bewegt. Zu diesem Steuerzeitpunkt wird das elektrische Ventil, über das das zweite Druckmedium in die zweite Druckkammer zuführbar ist, und das elektrische Ventil, über das das erste Druckmedium aus der ersten Druckkammer abführ- bar ist, geöffnet. Außerdem wird das elektrische Ventil, über das das zweite Druckmedium aus der zweiten Druckkammer abführbar ist, und das elektrische Ventil, über das das erste Druckmedium in die erste Druckkammer zuführbar ist, geschlossen.

Die Steuerung wird bevorzugt über eine Energiequelle des Fahrzeugs mit Spannung versorgt. Bei mehreren Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen kann die Steuerung mit jeder einzelnen der mehreren Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen derart in Steuerverbindung stehen, dass sie jedes einzelne der elektrischen Ventile der mehreren Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen unabhängig voneinander öffnen und schließen kann. Auf diese Weise kann ein sehr breites Einsatzspektrum und große Flexibilität des Druckluftmotors realisiert werden.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der Steuerung können die Steuerzeiten so variabel eingestellt sein, dass sich die Zeitpunkte für das Öffnen und das Schließen der elektrischen Ventile voneinander unterscheiden, um einen geringsten Verbrauch bei bester Leistungsabgabe zu realisieren. Insbesondere lassen sich die Steuerzeiten während des Betriebs variabel verändern bzw. einstellen.

So kann beispielsweise, bezogen auf die erste Endstellung und bei einem sich von der zweiten Endstellung in die erste Endstellung bewegenden Kolben, das elektrische Ventil, über das das Druckmedium in die erste Druckkammer zufuhrbar ist, bei 330°-359° Kurbelwellendrehwinkel, weiter vorzugsweise bei 345°-355° geöffnet werden und das elektrische Ventil, über das das Druckmedium aus der ersten Druckkammer abführbar ist, danach versetzt um einen Kurbelwellendrehwinkel im Bereich von 0,11° bis 10°, vorzugsweise 1° bis 7° ° Kurbelwellendrehwinkel geschlossen werden. Beispielsweise könnte somit das elektrischen Ventil, über das das Druckmedium in die erste Druckkammer zuführbar ist, bei 355° Kurbelwellendrehwinkel geöffnet werden und das elektrische Ventil, über das das Druckmedium aus der ersten Druckkammer abführbar ist, beispielsweise um 1° Kurbelwellendrehwinkel versetzt danach, also bei 356° Kurbelwellendrehwinkel geschlossen werden.

Gleiches gilt selbstverständlich entsprechend bezogen auf die elektrischen Ventile der zweiten Druckkammer bezogen auf die zweite Endstellung.

Mit der Steuerung kann eine Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung in einem 1 -Taktbetrieb oder einem Mehr-Takt-Betrieb betrieben werden.

In einem 1-Taktbetrieb wird der Kolben bei jeder Bewegung zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung mit Druck beaufschlagt. In anderen Worten wird immer abwechselnd ein Druckmedium der ersten Druckkammer zugeführt, um den Kolben in Richtung der zweiten Endstellung zu drücken, und wird ein Druckmedium in die zweite Druckkammer zugeführt, um den Kolben von der zweite Endstellung zurück in die erste Endstellung zu drücken.

Bei einem Mehr-Takt-Betrieb hingegen wird der Kolben nicht bei jedem Takt mit Druck beaufschlagt. Beispielsweise kann bei einer Zylinder-Hubkolben- Vorrichtung das elektrische Ventil, über das das zweite Druckmedium aus der zweiten Druckkammer abgeführt wird stets geöffnet sein, so dass in der zweiten Druckkammer Umgebungsdruck herrscht. Entsprechend wird auch kein Druckmedium der zweiten Druckkammer zugeführt. Beispielsweise wird im- mer dann, wenn sich der Kolben in (oder nahe) der ersten Endstellung befindet, wird Druckmedium der ersten Druckkammer zugeführt. Das Zuführen des Druckmediums in die erste Druckkammer erfolgt also mit jeder zweiten Hubbewegung des Kolbens. Entsprechend handelt es sich bei diesem Beispiel um einen Mehrtaktbetrieb, nämlich einen Zeittaktbetrieb der Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 13 ist mithilfe der Steuerung die Drehrichtung der Kurbelwelle umkehrbar.

Bevorzugt erkennt die Steuerung bei Stillstand des Fahrzeugs in welcher Position (Kurbelwellendrehwinkel) sich die Kurbelwelle befindet. Wahlweise kann die Steuerung die elektrischen Ventile derart steuern, dass entweder Druckmedium zunächst in die erste Druckkammer zugeführt wird oder Druckmedium zunächst in die zweite Druckkammer zugeführt wird. Abhängig von der ausgewählten Druckkammer kann der Kolben nach oben oder nach unten ausgehend von der Stillstandposition bewegt werden. Davon abhängig, ob sich der Kolben aufwärts oder abwärts bewegt wird, dreht sich die Kurbelwelle im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn. Dies entspricht einer Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 14 weisen mindestens zwei der Zy- linder-Hubkolben-Vorrichtungen eine gemeinsame Kolbenstange auf, die mit jedem der Kolben der Hub Vorrichtungen verbunden ist.

Entsprechend dieser Ausführungsform sind mehrere Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen in Reihe miteinander geschaltet. In anderen Worten sind die Kolben der mindestens zwei Zylin- der-Hubkolben-Vorrichtungen mit derselben Kolbenstange verbunden, sodass sich die Kolben synchron auf und abbewegen. Die Hubhöhen der mindestens zwei Zylinder-Hubkolben- Vorrichtungen sind entsprechend identisch. Das Hubvolumen hingegen kann sich beispielsweise durch unterschiedliche Außendurchmesser der jeweiligen Kolben der mindestens zwei Zylin- der-Hubkolben-Vorrichtungen unterscheiden. Entsprechend drücken beispielsweise die Kolben der mindestens zwei Zylinder-Hubkolben- Vorrichtungen gemeinsam die Kolbenstange nach unten bzw. oben. Die Kolbenstange ist mit einer Kurbelwelle verbunden.

Die mindestens zwei der Zylinder-Hubkolben- Vorrichtungen können gleich sein oder sich, beispielsweise bezogen auf die wirksame Querschnittsfläche der Kolben unterscheiden. Die mindestens zwei Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen können auf der gleichen Seite bzw. auf gegenüberliegenden Seiten bezogen auf die Verbindung von Kurbelwelle und Kolbenstange angeordnet sein. Dadurch kann der Druckluftmotor an die jeweiligen räumlichen Voraussetzungen flexibel angepasst werden

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 16 weist der Druckluftmotor mindestens zwei der Zylinder-Hubkolben- Vorrichtungen mit jeweils einer Kolbenstange auf. Die jeweils eine Kolbenstange ist mit derselben Kurbelwelle verbunden. Entsprechend dieser Ausführungsform sind mehrere Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen also parallel miteinander geschaltet.

Im Unterschied zu der oben genannten Reihenschaltung von Zylinder-Hub kolben- Vorrichtungen, bei denen die Hubhöhe stets identisch ist, kann bei parallel geschalteten Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen die Hubhöhe unterschiedlich sein. Größere Hubhöhen lassen sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die Kurbelarme der gemeinsamen Kurbelwelle, mit dem die jeweilige Kolbenstange verbunden ist, länger ausgeführt werden und damit die Verbindung zwischen Kolbenstange und Kurbelarm radial weiter von der Drehachse der Kurbelwelle entfernt ist als bei einem kurzen Kurbelarm. Bei einer halben Umdrehung der Kurbelwelle resultiert der längere Kurbelarm entsprechend in einem größeren Hub der Kolbenstange. Auf diese Weise lassen sich mit einer Kurbelwelle und unterschiedlichen Kurbelarmen unterschiedliche Hübe von Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen realisieren.

Beispielsweise kann der Druckluftmotor in der Bauform eines Sternmotors, Boxermotors, Gegenkolbenmotors, V-Motors usw. aufgebaut sein. Bei einem Sternmotor sind die mehreren Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen beispielsweise radial um die Kurbelwelle herum angeordnet.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 17 sind die mindestens zwei Zylinder-Hubkolben- Vorrichtungen, und/oder die Kolbenstangen und/oder die Kurbelarme der Kurbelwelle, mit denen die Kolbenstangen verbunden sind, unterschiedlich ausgebildet. Somit können die mindestens zwei Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen mit verschiedenen Hubvolumen und/oder Hubhöhen vorgesehen sein. Bei in Reihe geschalteten Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen können sich beispielsweise die wirksamen Querschnittsflächen (insbesondere die Kolbenaußendurchmesser) unterscheiden.

Bei parallel geschalteten Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen können sich beispielsweise die Hubhöhen durch unterschiedlich lange Kurbelarme der gemeinsamen Kurbelwelle, an deren Ende die Kolbenstange mit der Kurbelwelle verbunden ist, unterscheiden.

Entsprechend dieser Ausführungsform ist es möglich, die Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen eines Druckluftmotors derart flexibel auszulegen und aufeinander abzustimmen, dass ein auf den jeweiligen Anwendungsfall optimal zugeschnittener Druckluftmotor bereitgestellt werden kann. Die verschiedenen Zylinder-Hubkolben- Vorrichtungen können unterschiedlich sein und unabhängig voneinander abschaltbar sein.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 18 ist der Druck des ersten und/oder zweiten Druckmediums je erster und zweiter Druckkammer der mindestens zwei der Zylin- der-Hubkolben-Vorrichtungen unabhängig voneinander einstellbar. Insbesondere sind die mindestens zwei der Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen unabhängig voneinander abschaltbar. Weiterhin sind sie vorzugsweise auch mit verschiedenen Medien und/oder verschiedenen Drücken befüllbar.

Beispielsweise kann der Druck je Druckkammer mithilfe eines Druckreglers, der sich zwischen der ersten bzw. der zweiten Druckkammer und dem Drucktank befindet eingestellt werden. Beispielsweise kann bei einer derartigen Ausführung wahlweise die Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung im Mehr-Taktbetrieb nur mit dem ersten Druckmedium betrieben werden o- der nur mit dem zweiten Druckmedium betrieben werden. Zusätzlich kann eine Zylinder- Hubkolben- Vorrichtung wahlweise abgeschaltet werden. Abgeschaltet bedeutet beispielsweise, dass die elektrischen Ventile der entsprechenden Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung verschlossen bleiben und der Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung kein Druckmedium zugeführt wird.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 19 sind die ersten Druckmedien der mindestens zwei der Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen zumindest teilweise unterschiedlich voneinander. Beispielsweise können die Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen mit unterschiedlichen Drucktanks verbunden sein bzw. mit unterschiedlichen Bereichen eines Drucktanks verbunden sein. Zusätzlich oder alternativ sind die zweiten Druckmedien der mindestens zwei der Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen zumindest teilweise unterschiedlich voneinander.

Eine derartige Ausführungsform bietet hohe Flexibilität der verwendeten Druckmedien, die je nach Verfügbarkeit und Flash oder Einsatzzweck gewechselt werden können.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 20 steuert die Steuerung die mehreren elektrischen Ventile von mehreren Zylinder-Hubkolben- Vorrichtungen derart, dass mindestens zwei der Zylinder-Hubkolben- Vorrichtungen mit unterschiedlichen Takten arbeiten und/oder mit unterschiedlichen Druckdifferenzen zwischen der ersten und zweiten Druckkammer in der ersten und zweiten Endstellung arbeiten und /oder unabhängig voneinander abschaltbar sind.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 21 legt die Steuerung die Steuerzeiten der mehreren elektrischen Ventile in Abhängigkeit von einer Lastsituation fest. Die Lastsituation ergibt sich beispielsweise auch Lastanforderung (Gaspedal), Druck und Drehzahl.

Steuerzeiten sind die Zeitpunkte, in denen die Ventil-Verschlussteile die Ventil- Strömungskanäle der elektrischen Ventile für das Zuführen bzw. das Ablassen von dem ersten bzw. zweiten Druckmedium in die erste bzw. zweite Druckkammer freigegeben. Die Anpassung der Steuerzeiten erlaubt eine Effizienzsteigerung des Motors, abhängig vom jeweiligen Lastverhalten. Diese Steigerung kann als Leistungs- und Drehmomentgewinn und als Kraftstoffeinsparung zum Tragen kommen.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 22 ist die Kolbenstange linear geführt und dann über ein Pleuel mit der Kurbelwelle verbunden. Entsprechend dieser Ausführungsform wird gewährleistet, dass der Druckraum nach außen zuverlässig abgedichtet werden kann. Eine zuverlässige Abdichtung ist durch die rein lineare auf und ab Bewegung der Kolbenstange möglich. Jeder mögliche Kurbetrieb, der eine lineare auf und ab Bewegung der Kolbenstange realisiert, kann bevorzugt verwendet werden. Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 25, dient bei einem Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung der mindestens eine Drucktank als Träger der Fahrzeugkarosserie und/oder des Fahrgestells. Der mindestens eine Drucktank kann integral durch tragende Karosseriebauteile und/oder als zentral verlaufender Holm ausgebildet sein.

Durch eine derartige Ausgestaltung des Fahrzeugs kann eine sehr kompakte und steife Bauweise erreicht werden. Der Drucktank dient zum einen der Speicherung des Druckmediums und dient gleichzeitig auch als Träger für die Fahrzeugkarosserie. Alternativ kann der Drucktank auch integral durch Karosseriebauteile ausgebildet sein. Ein großer Drucktank kann dazu beispielsweise zentral in Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können beispielsweise auch mehrere kleinere Drucktanks angeordnet sein.

Weiterhin können ein oder mehrere Drucktanks beispielsweise in einem Anhänger oder Ähnlichem mitgeführt werden.

Bei einem Fahrzeug können mehrere Druckluftmotoren verwendet werden. Die mehreren Druckluftmotoren können an unterschiedlichen Stellen in dem Fahrzeug angeordnet sein. Es können mehrere auch in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.

Gemäß der beispielhaften Ausgestaltung nach Anspruch 30 weist das Fahrzeug einen Freilauf auf. Mit dem Freilauf ist der Kraftfluss zwischen einem Druckluftmotor und einem Antriebsrad unterbrechbar, so dass der Druckluftmotor während der Fahrt des Fahrzeugs abschaltbar ist.

Der Freilauf kann so ausgebildet sein, dass er sowohl bei Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs als auch bei Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs zuschaltbar ist und das Abschalten des Druckluftmotors entsprechend sowohl bei Vorwärtsfahrt als auch bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs erlaubt. Der Freilauf kann zusätzlich mit Über- oder Untersetzung, die optional auch schaltbar sind, ausgestattet sein.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Zylinder-Hub kolb en- Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform mit einem sich in Mittelstellung befindlichen Kolben.

Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 markierten Bereich A in vergrößerter schematischer Darstellung.

Fig. 3 zeigt einen schematischen Aufbau einer Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einem sich in erster Endstellung befindlichen Kolben, elektrischen Ventilen in geschlossener Stellung und einer mit dem Kolben verbundenen Kolbenstange zur Darstellung des ersten Totraumvolumens und des zweiten Totraumvolumens. Fig. 4 zeigt einen schematischen Aufbau eines Druckluftmotor gemäß einer ersten Ausführungsform, bei der sich der Kolben in zweiter Endstellung befindet.

Fig. 5 zeigt den in Fig. 4 gezeigten Druckluftmotor, bei dem sich der Kolben in erster Endstellung befindet.

Fig. 6 zeigt verschiedene beispielhafte Ausführungsformen des Druckluftmotors in schematischer Darstellung.

Fig. 7 zeigt ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform in schematischer Darstellung.

Fig. 1 zeigt eine Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform mit einem sich in Mittelstellung befindlichen Kolben. Die Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung 1 weist einen Hohlzylinder 5 mit der Rotationsachse R auf. Der Hohlzylinder 5 ist nach oben und unten verschlossen. Die Hohlzylinderinnenwand 10 des Hohlzylinders 5 bildet einen Druckraum 20 aus. Eine Mantelfläche 25 begrenzt den Druckraum 20 in radialer Richtung. Eine Deckenwand 30 begrenzt den Druckraum 20 in axialer Richtung nach oben. Eine Bodenwand 40 begrenzt den Druckraum 20 in axialer Richtung nach unten. In dem Druckraum 20 befindet sich der Kolben 15. Der Kolben 15 befindet sich in Fig. 1 etwa mittig zwischen der Deckenwand 30 und der Bodenwand 40. Der Kolben 15 teilt den Druckraum 20 in eine erste Druckkammer 55, die zwischen dem Kolben 15 und der Deckenwand 30 liegt, und eine zweite Druckkammer 60, die zwischen dem Kolben 15 und der Bodenwand 40 liegt, auf. Der Kolben 15 ist beweglich in dem Druckraum 20 angeordnet. Abhängig von der Position des Kolbens 15 verändert sich somit das Volumen der ersten Druckkammer bzw. der Zweite Druckkammer.

In der Deckenwand 30 des Hohlzylinders 5 befinden sich zwei Erste-Druckkammer-Öffnun- gen 35. Die linke der zwei gezeigten Erste-Druckkammer-Öffnungen 35 ist eine Einlass- Erste-Druckkammer Öffnung 36, über die ein Druckmedium in die erste Druckkammer 55 zuführbar ist. Die rechte der zwei gezeigten Erste-Druckkammer-Öffnungen 35 ist eine Auslass- Erste-Druckkammer-Öffnung 37, über die ein Druckmedium aus der ersten Druckkammer ablassbar bzw. ausstoßbar ist.

In der Bodenwand 40 des Hohlzylinders 5 befinden sich zwei Zweite-Druckkammer-Öffnun- gen 45. Die linke der zwei gezeigten Zweite-Druckkammer-Öffnungen 45 ist eine Einlass- Z weite-Druckkammer Öffnung 46, über die ein Druckmedium in die zweite Druckkammer 60 zuführbar ist. Die rechte der zwei gezeigten Zweite-Druckkammer-Öffnungen 45 ist eine Auslass-Z weite-Druckkammer-Öffnung 47, über die ein Druckmedium aus der zweiten Druckkammer 60 ablassbar bzw. ausstoßbar ist.

In der Bodenwand 40 befindet sich ferner eine Kolbenstangen-Öffnung 50. Durch die Kolben- stangen-Öffnung 50 kann eine Kolbenstange von außen in den Druckraum 20 geführt werden. In jeder von der Einlass-Erste-Druckkammer Öffnung 36, der Auslass-Erste-Druckkammer Öffnung 37, der Einlass-Z weite-Druckkammer Öffnung 46 und der Auslass-Zwei te-Druck- kammer Öffnung 47 befindet sich ein elektrisches Ventil 65. Das elektrische Ventil 65 ist jeweils vereinfacht dargestellt.

Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 markierten Bereich A in vergrößerter schematischer Darstellung. In der Deckenwand 30 des Hohlzylinders 5 befindet sich die Einlass-Erste-Druckkamm er-Öff- nung 36 und die Auslass-Erste-Druckkammer Öffnung 37.

In schematischer Weise ist ein elektrisches Ventil 65 gezeigt, welches in die Einlass-Erste- Druckkammer Öffnung 36 eingesetzt ist. Das elektrische Ventil 65 ist fluiddicht in die Einlass-Erste-Druckkammer Öffnung 36 eingesetzt. Das elektrische Ventil 65 umfasst einen Ventil-Strömungskanal 66, der mithilfe eines Ventil- Verschlussteils 67 verschließbar ist. Das Ventil- Verschlussteil 67 der Einlass-Erste-Druckkammer-Öffnung 36 befindet sich in offener Stellung. Der Strömungskanal 66 weist bei offener Stellung des Ventil-Verschlussteils 67 einen minimalen Strömungsquerschnitt 68 auf. Die Darstellung des Ventils und insbesondere des Ventil-Verschlussteils 67 ist als schematische Darstellung zu verstehen, die der Verdeutlichung der relevanten Merkmale des elektrischen Ventils dient.

In schematischer Weise ist ein elektrisches Ventil 65 gezeigt, welches in die Auslass-Erste- Druckkammer Öffnung 37 eingesetzt ist. Das elektrische Ventil 65 ist fluiddicht in die Aus- lass-Erste-Druckkammer Öffnung 37 eingesetzt. Das elektrische Ventil 65 umfasst einen Ventil-Strömungskanal 66, der mithilfe eines Ventil- Verschlussteils 67 verschließbar ist. Das Ventil- Verschlussteil 67 der Auslass-Erste-Druckkammer-Öffnung 36 befindet sich in geschlossener Stellung. Der Strömungskanal 66 ist somit versperrt.

Fig. 3 zeigt eine Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einem sich in erster Endstellung befindlichen Kolben 15, elektrischen Ventilen in geschlossener Stellung und einer mit dem Kolben verbundenen Kolbenstange 70 zur Darstellung des ersten Totraumvolumens und des zweiten Totraumvolumens.

Der gezeigte Zustand in Fig. 3 kann beispielsweise dem Zustand bei Stillstand des Fahrzeugs entsprechen. Die elektrischen Ventile 67 befinden sich alle in geschlossener Stellung. Der Kolben 15 befindet sich in erster Endstellung OT. In gestrichelte Linie ist der Kolben 15 ebenfalls in zweiter Endstellung UT dargestellt. Zwischen der ersten Endstellung OT und der zweiten Endstellung UT bewegt sich der Kolben 15 mit dem Hub H. Der Kolben 15 hat den Kolbenaußendurchmesser DK.

Das mit Druckmedium befüllbare Volumen, dass sich zwischen dem in geschlossener Stellung befindlichen Ventil-Verschlussteil 67 der Einlass-Erste-Druckkammer Öffnung 36 und dem in geschlossener Stellung befindlichen Ventil-Verschlussteil 67 der Auslass-Erste- Druckkammer Öffnung 37 und dem Kolben 15 befindet, ist das erste Totraumvolumen 56.

Das erste Totraumvolumen 56 setzt sich somit also zum einen aus dem Volumen der ersten Druckkammer 55 zusammen, die sich ausbildet, wenn sich der Kolben 15 in erster Endstellung OT befindet, und zum anderen aus dem mit Druckmedium befüllbaren Volumen, das sich zwischen dem in geschlossener Stellung befindlichen Ventil-Verschlussteil 67 der Einlass-Erste-Druckkammer Öffnung 36 und dem in geschlossener Stellung befindlichen Ventil- Verschlussteil 67 der Auslass-Erste-Druckkammer Öffnung 37 und der ersten Druckkammer 55 befindet. Das erste Totraumvolumen 56 ist in der Fig. 3 in gepunkteter Darstellung oberhalb des Kolbens 15 gezeigt.

Das mit Druckmedium befüllbare Volumen, dass sich zwischen dem in geschlossener Stellung befindlichen Ventil-Verschlussteil 67 der Einlass-Zweite-Druckkammer Öffnung 46 und dem in geschlossener Stellung befindlichen Ventil-Verschlussteil 67 der Auslass-Zweite- Druckkammer Öffnung 47 und dem Kolben 15 befindet, ist das zweite Totraumvolumen 57.

Das zweite Totraumvolumen 57 setzt sich somit also zum einen aus dem Volumen der zweiten Druckkammer 60, die sich ausbildet, wenn sich der Kolben 15 in zweiter Endstellung UT befindet, und zum anderen aus dem mit Druckmedium befüllbaren Volumen, das sich zwischen dem in geschlossener Stellung befindlichen Ventil- Verschlussteil 67 der Einlass- Zweite-Druckkammer Öffnung 46 und dem in geschlossener Stellung befindlichen Ventil- Verschlussteil 67 der Auslass-Zweite-Druckkammer Öffnung 47 und der zweiten Druckkammer 60 befindet. Das zweite Totraumvolumen 57 ist in der Fig. 3 in gepunkteter Darstellung unterhalb des Kolbens 15 gezeigt.

Fig. 4 zeigt einen Druckluftmotor gemäß einer ersten Ausführungsform, bei der sich der Kolben in zweiter Endstellung UT befindet. Der Druckluftmotor umfasst eine Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung Erste Mit dem Kolben 15 der Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung 1 ist eine Kolbenstange 70 verbunden. Über jeweils eine Pleuel 71 ist die Kolbenstange 70 mit 2 Kurbelwellen 75 verbunden. Der in Fig. 4 gezeigte Kurbeltrieb ist ein sogenannter Doppelkurbeltrieb. Die Kolbenstange 70 verläuft durch die Kolbenstange-Öffnung 50 der Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung Erste Die Kolbenstange-Öffnung 50 ist mit Dichtungen 79 gegen die Kolbenstange 70 abgedichtet.

Mit Pfeilen ist in der Fig. 4 die Strömungsrichtung des Druckmediums in die erste Druckkammer sowie aus der zweiten Druckkammer angedeutet. Der in Fig.4 gezeigte Zustand entspricht einem Zustand, bei dem das Druckmedium durch die Zuführ-Erste-Druckkammer Öffnung 36 in die erste Druckkammer 55 zugeführt wird und gleichzeitig das Druckmedium aus der zweiten Druckkammer 60 aus der Auslass-Zweite-Druckkammer Öffnung 47 ausgelassen wird.

Der in Fig. 4 gezeigte Zustand entspricht einenm beispielhaften Steuerzustand der elektrischen Ventile, bei dem die elektrischen Ventile genau in der ersten Endstellung bzw. in der zweiten Endstellung geschaltet werden. Die Steuerzeiten entsprechen somit einer Kurbelwinkelstellung von 0°/180°/360°. Die Auslass-Erste-Druckkammer Öffnung 37 sowie die Zuführ-Zweite-Druckkammer Öffnung 46 sind jeweils durch ein elektrisches Ventil 65 mit in geschlossener Stellung befindliche Ventil- Verschlussteil 67 verschlossen. Der Kolben bewegt sich durch einen derartigen Fluss der Druckmedien in der ersten Druckkammer 55 bzw. der zweiten Druckkammer 60 in seine zweite Endstellung UT. Der in Fig.4 gezeigte Kolben 15 ist entsprechend gerade in die zweite Endstellung UT gelangt. Auf diesen Zustand folgt die Umschaltung der Ventile von „auf ‘ zu „zu“ bzw. von „zu“ zu „auf‘.

Fig. 5 zeigt einen Zustand, bei dem sich der Kolben 15 in erster Endstellung OT befindet. Mit Pfeilen ist in der Fig. 5 die Strömungsrichtung des Druckmediums in die erste Druckkammer sowie aus der zweiten Druckkammer angedeutet. Der in Fig. 5 gezeigte Zustand entspricht einem Zustand, bei dem das Druckmedium durch die Zuführ-Zweite-Druckkammer Öffnung 46 in die zweite Druckkammer 60 zugeführt wird und gleichzeitig das Druckmedium aus der ersten Druckkammer 60 aus der Auslass-Erste-Druckkammer Öffnung 37 ausgelassen wird.

Die Zuführ-Erste-Druckkammer Öffnung 36 sowie die Auslass-Z weite-Druckkammer Öffnung 47 sind jeweils durch ein elektrisches Ventil 65 mit in geschlossener Stellung befindliche Ventil- Verschlussteil 67 verschlossen.

Der Kolben 15 bewegt sich durch einen derartigen Fluss der Druckmedien in der ersten Druckkammer 55 bzw. der zweiten Druckkammer 60 in seine erste Endstellung OT. Der in Fig. 5 gezeigte Kolben befindet sich bereits in der ersten Endstellung OT.

Fig. 6 zeigt verschiedene Ausführungsformen des Druckluftmotors in schematischer Ansicht.

I zeigt einen Druckluftmotor mit zwei Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen Erste Die zwei Zy- linder-Hubkolben-Vorrichtungen 1 sind über eine gemeinsame Kolbenstange 70 mit zwei Kurbelwellen 75 verbunden. Die zwei Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen 1 befinden sich auf entgegengesetzten Seiten der Kurbelwellen 75. Die zwei Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen 1 sind gleich groß.

II zeigt einen Druckluftmotor mit drei Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen Erste Die drei Zy- linder-Hubkolben-Vorrichtungen 1 sind über eine gemeinsame Kolbenstange 70 mit zwei Kurbelwellen 75 verbunden. Zwei Zylinder-Hub kolben- Vorrichtungen 1 befinden sich oberhalb der Kurbelwellen 75 und eine Zylinder-Hubkolben-Vorrichtung 1 befindet sich unterhalb der Kurbelwellen 75. Die drei Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen 1 sind unterschiedlich groß, weisen aber den gleichen Hub auf.

III zeigt einen Druckluftmotor mit zehn Zylinder-Hubkolben- Vorrichtungen Erste Der Druckluftmotor weist zwei nebeneinander liegende Kurbelwellen 75 auf (entsprechend der Ausführung in I und II).

Vier der insgesamt zehn Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen 1 sind über eine gemeinsame erste Kolbenstange 70 mit den Kurbelwellen 75 verbunden. Weitere vier der zehn Zylinder- Hubkolben- Vorrichtungen 1 sind über eine gemeinsame zweite Kolbenstange 70 mit den Kurbelwellen 75 verbunden. Weitere zwei der zehn Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen 1 sind über eine gemeinsame dritte Kolbenstange 70 mit den Kurbelwellen 75 verbunden. Die zwei Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen 1, die mit der dritten Kolbenstange 70 verbunden sind, weisen eine größere Hubhöhe als die übrigen acht Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen auf. Größere Hubhöhen lassen sich dadurch erreichen, dass die Kurbelarme der Kurbelwelle, der die jeweilige Kolbenstange verbunden ist, länger ausgeführt werden und damit die Verbindung zwischen Kolbenstange und Kurbelarm radial weiter von der Drehachse der Kurbelwelle entfernt ist als bei einem kurzen Kurbelarm. Bei einer halben Umdrehung der Kurbelwelle resultiert der längere Kuppelarm entsprechend in einem größeren Hub der Kolbenstange. Auf diese Weise lassen sich mit einer Kurbelwelle und unterschiedlichen Kuppelarmen unterschiedliche Flüge von Zylinder-Hubkolben-Vorrichtungen realisieren.

Fig. 7 zeigt ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform in schematischer Darstellung. Fig. 7 zeigt ein Fahrzeug 150 mit vier Antriebsrädern 106 jedes der vier Antriebsräder wird über einen eigenen Druckluftmotor 100 angetrieben. Die entsprechenden vier Druckluftmotoren 100 sind an einem Drucktank 105 angebracht. Der Drucktank 105 verläuft in Längsrichtung zentral in dem Fahrzeug 150.

Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.

Bezugszeichenliste

1 Zylinder-Hub kolben- Vorrichtung

5 Hohlzylinder

10 Hohlzylinderinnenwand

15 Kolben

20 Druckraum

25 Mantelfläche

30 Deckenwand

35 Erste-Druckkammer-Öffnung

36 Einlass-Erste-Druckkamm er-Öffnung

37 Auslass-Erste-Druckkammer-Öffnung

40 Bodenwand

45 Zweite-Druckkammer-Öffnung

46 Einlass-Zweite-Druckkammer-Öffnung

47 Auslass-Z weite-Druckkammer-Öffnung

50 Kolbenstangen-Öffnung

51 Drucksensor

52 Temperatursensor

55 erste Druckkammer

56 erstes Totraumvolumen

57 zweites Totraumvolumen

60 zweite Druckkammer

65 elektrisches Ventil

66 Ventil- Strömungskanal

67 Ventil- Verschlussteil

68 minimaler Strömungsquerschnitt

70 Kolbenstange

100 Druckluftmotor

105 Drucktank

106 Antriebsrad

OT erste Endstellung

UT zweite Endstellung

H Kolbenhub DK Kolbenaußendurchmesser