DE102006017095A1

DE102006017095A1 - Kraftfahrzeug-Anfahr- und Bremshilfe als Zusatzantrieb

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Publication number: DE102006017095A1
Application number: DE102006017095A
Authority: DE
Inventors: Niels CHRISTENSEN
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2006-09-21

Abstract

Um einen zusätzlichen Antrieb für ein Kraftfahrzeug zu entwickeln, der wahlweise ohne zusätzliche Energiezufuhr eingesetzt werden kann und der darüber hinaus eine zusätzliche Abbremsung bewirkt, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass beim Bremsvorgang ein Teil der vorhandenen kinetischen Energie des fahrenden Kraftfahrzeugs als potentielle Energie mit Bremswirkung gespeichert und diese potentielle Energie bei Bedarf als zusätzliche Energie zum Antrieb des Kraftfahrzeugs freigegeben wird. Zur Energiespeicherung wird dabei beispielsweise durch eine Hydraulikpumpe (16), die über ein stufenloses Automatikgetriebe (23) und einer elektromagnetischen Kupplung (14) mit einer Kraftfahrzeug-Antriebswelle (1) in Wirkverbindung steht, in einem Druckzylinder (11) ein Federelement (20) zusammengepresst und zur Energiefreigabe, beispielsweise beim nächsten Anfahrvorgang nach einem Fahrzeugstopp, durch Entspannung des Federelementes (20) die Kraftfahrzeug-Antriebswelle (1) über einen Hydraulikmotor (15) angetrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum zusätzlichen Antrieb bzw. zusätzlichen Bremsen eines mit einem herkömmlichen Motor (Elektromotor bzw. Verbrennungskraftmaschine) und einer herkömmlichen Bremsanlage mit Scheiben- und/oder Trommelbremsen ausgerüsteten Kraftfahrzeugs.

Kraftfahrzeuge mit einem zusätzlichen Antrieb auszustatten, ist bekannt. So wird in der DE 199 53 940 A1 für ein Kraftfahrzeug mit verbrennungsmotorischem herkömmlichem Antrieb ein Zusatzantrieb mit gleichfalls verbrennungsmotorischem Antrieb, aber mit geringerer Leistung als der Fahrzeugantrieb vorgeschlagen. Beide Antriebe sind zunächst mechanisch über eine Kupplung miteinander verbunden, um beim Startvorgang den Fahrzeugantrieb zu entlasten. Nach der anschließenden Entkoppelung dient der Zusatzantrieb zum direkten Antrieb mechanisch betriebener Nebenaggregate wie Klimakompressor, Servopumpe, Wasserpumpe und Starter/Generator und durch den Generator somit indirekt zum Betrieb elektrischer Nebenaggregate wie beispielsweise Klimagebläse, Motorkühlgebläse, Kühlkreislaufpumpe. Der Vorteil dieses Zusatzantriebs liegt in der vom Fahrzeugantrieb, also auch beim Stillstand des Fahrzeugs, unabhängigen Betriebsweise und sorgt damit zu einem Ausgleich bei sonst vorhandenen schwankenden Betriebszuständen. Nachteilig ist hierbei der aufzuwendende Energieeintrag.

Eine völlig andere Art eines Zusatzantriebs ist aus der DE 93 02 621.8 U1 bekannt. In diesem Dokument wird für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahr rad, vorgeschlagen, in der Sattelstütze sowie in der Hinterradgabel und in der Vorderradgabel teleskopierbare Federungen anzuordnen, die als Luftpumpen ausgebildet und mit einem Hochdruckluftspeicher verbundenen sind. Durch Fahrbahnunebenheiten bedingte Federbewegungen wird Luft in den Hochdruckluftspeicher gepumpt und dort verdichtet. Bei ausreichend hohem Druck speist diese Druckluft dann einen am Hinterrad angeordneten Luftmotor, der über eine Reibrolle das Hinterrad antreibt. Zusätzlich kann wahlweise das Hinterrad über eine zweite Reibrolle, die durch einen aus einem Akku gespeisten Elektromotor angetrieben wird, gleichfalls zum Antrieb des Hinterrades genutzt werden. Falls keine Unebenheiten der Fahrbahn vorhanden sind, was bei geteerten Straßen bzw. Fahrradwegen der Fall sein dürfte, ist ein zusätzlicher Antrieb des Hinterrades nur über den Elektromotor möglich.

Nachteil der beschriebenen bekannten Zusatzantriebe ist somit deren zusätzlicher Energieverbrauch oder ihr nicht immer möglicher Einsatz.

Von diesem bekannten Stand der Technik ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung, einen zusätzlichen Antrieb für ein Kraftfahrzeug aufzuzeigen, der wahlweise ohne zusätzliche Energiezufuhr eingesetzt werden kann und der darüber hinaus eine zusätzliche Abbremsung bewirkt.

Die gestellte Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass beim Bremsvorgang ein Teil der vorhandenen kinetischen Energie des fahrenden Kraftfahrzeugs als potentielle Energie gespeichert und diese potentielle Energie bei Bedarf als zusätzliche Energie zum Antrieb des Kraftfahrzeugs freigegeben wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Merkmale des Anspruchs 9 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zur Speicherung der vorhandenen kinetischen Energie treibt während des Bremsvorgangs eine Drehwelle des Antriebssystems des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eine Kraftfahrzeug-Antriebswelle oder eine Radachse, eine Pumpe an, durch die ein Federelement gespannt oder ein Gas, beispielsweise Luft, zu einem Druckgas zusammengepresst wird. Bei diesem Vorgang wird ursprünglich kinetische Energie im Druckgas bzw. im Federelement als potentielle Energie gespeichert und der dabei stattfindende Verbrauch an kinetischer Energie zu einer zusätzlichen Abbremsung genutzt.

Bei Bedarf, beispielsweise beim nächsten, dem Bremsvorgang folgenden Anfahrvorgang, wird die gespeicherte potentielle Energie durch Entspannung des Gases bzw. des Federelementes freigesetzt und treibt – nun wieder als kinetische Energie- die Drehwelle des Kraftfahrzeugs über einen Motor an.

Durch die Energieentnahme beim Bremsvorgang, deren Speicherung und spätere Freigabe an das Antriebssystem des Kraftfahrzeugs wird mit Vorteil nicht nur eine hohe Kraftstoffeinsparung bei jedem Anfahrvorgang erreicht, sondern als Nebeneffekt eine zusätzliche Abbremsung bei dieser Energieentnahme erzielt.

Die Speicherung des Druckgases geschieht erfindungsgemäß in einem über eine Leitung mit der Pneumatikpumpe verbundenen Druckzylinder, aus dem dann über eine zweite Leitung das Druckgas zum Antrieb der Drehwelle des Kraftfahrzeugs über einen Pneumatikmotor beim Anfahrvorgang entnommen wird. Der Druckzylinder kann als Kolben-Zylindereinheit ausgebildet sein, in dem durch eine Kolbenverschiebung das Druckgas erzeugt oder das Federelement gespannt bzw. zusammengedrückt wird. Bei der Entspannung des Druckgases bzw. des Federelementes wird der Kolben in seine Ausgangslage geführt. Bei Verwendung einer Kolben-Zylindereinheit zur Energiespeicherung mit Hilfe eines Federelementes ist es sinnvoll, die Kolbenverschiebung mit Hilfe einer Hydraulikflüssigkeit über eine von der Drehwelle angetriebene Hydraulikpumpe bzw. einen die Drehwelle antreibenden Hydraulikmotor durchzuführen.

Das Zu- und Abschalten geschieht mit Vorteil durch ein mit der Pumpe, dem Motor und der Drehwelle in Wirkverbindung stehendes beispielsweise stufenloses Automatikgetriebe, das über eine elektromagnetische Kupplung von der Drehwelle zu- und abgetrennt werden kann.

Entsprechend der Erfindung ist die Steuerung der Energiespeicherung und der Energiefreigabe weitgehend in die herkömmliche elektromechanische Fahrzeugsteuerung eingebunden, so dass beispielsweise die Energiespeicherung mit der Betätigung des Fahrzeug-Bremspedals gestartet und geregelt wird. Je nach Bremsdruck des Bremspedals wird beispielsweise die Leistung der Pumpe durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Automatikgetriebes erhöht. Entsprechend erfolgt bei Null-Bremsdruck ein Ausschalten der Pumpe durch Abtrennung der elektromagnetischen Kupplung, da das Getriebe keine Verbindung mehr zur Drehwelle hat. Die anschließende Energiefreigabe ist beispielsweise derart mit der elektromechanischen Fahrzeugsteuerung verknüpft, dass beim Anfahrvorgang durch Betätigung des Fahrzeug-Gaspedals bzw. der Fahrzeug-Kupplung die elektromagnetische Kupplung wieder eine Verbindung zum Getriebe herstellt, so dass zwischen dem Hydraulikmotor bzw. dem Pneumatikmotor und der Drehwelle eine Wirkverbindung zum Antrieb der Drehwelle hergestellt ist. Das stufenlose Automatikgetriebe beginnt beim Start vorgang bei seiner kleinsten Übersetzung, die mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit erhöht wird.

Dabei ist es wichtig, dass die Zuschaltung der Energiespeicherung beim Bremsvorgang bei einer solchen Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt, dass keine Störung des herkömmlichen Bremssystems, beispielsweise des ABS-Systems, stattfinden kann und die Abschaltung der Energiefreigabe nach erfolgtem Anfahrvorgang bei einer erreichten Fahrzeuggeschwindigkeit von 10 bis 15 Km/h erfolgt, wenn nicht bereits vorher eine selbsttätige Abschaltung durch den nicht mehr wirksamen Druckzylinder stattgefunden hat.

Eine erfindungsgemäße Anfahr- und Bremshilfe zum zusätzlichen Antrieb bzw. zusätzlichen Bremsen eines mit einem herkömmlichen Motor (Elektromotor bzw. Verbrennungskraftmaschine) und einer herkömmlichen Bremsanlage mit Scheiben- und/oder Trommelbremsen ausgerüsteten Kraftfahrzeugs ist gekennzeichnet durch eine Pneumatikpumpe bzw. Hydraulikpumpe und einen Pneumatikmotor bzw. Hydraulikmotor, die wechselweise über eine gemeinsame Antriebswelle und einem Getriebe mit einer Drehwelle des Antriebssystems des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Kraftfahrzeug-Antriebswelle oder einer Radachse, in Wirkverbindung stehen und mindestens einen Druckzylinder zur Energiespeicherung und zur Energieabgabe mit Hilfe eines Gases bzw. einer Hydraulikflüssigkeit aufweisen.

Der Druckzylinder ist mit den Pumpen und Motoren über Fluidleitungen, einem Ausgleichsbehälter sowie Ein- und Auslass-Ventile bzw. Dreiwegeventile so miteinander verbunden, dass geschlossene Fluidkreisläufe einstellbar sind. Zur besseren Effektivität der Energiespeicherung ist es dabei auch möglich, mehrere Druckzylinder in Reihenschaltung miteinander zu verbinden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Funktionsschema einer hydraulischen Anfahr- und Bremshilfe,
2 einen Systemquerschnitt der hydraulischen Anfahr- und Bremshilfe der 1,
3a–d die hydraulische Anfahr- und Bremshilfe der 1 in verschiedenen Arbeitspositionen,
4 ein Funktionsschema einer pneumatischen Anfahr- und Bremshilfe,
5a–d die pneumatische Anfahr- und Bremshilfe der 4 in verschiedenen Arbeitspositionen,
6a–e eine weitere pneumatische Anfahr- und Bremshilfe in verschiedenen Arbeitspositionen.
Gleichartige Elemente der Anfahr- und Bremshilfe sind in den Zeichnungsfiguren zur besseren Übersicht mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In der 1 ist ein beispielhaftes Funktionsschema einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anfahr- und Bremshilfe 10 dargestellt. Sie besteht aus einem Druckzylinder 11, der über eine Einlassleitung 21 und ein Einlassventil 17 mit einer Hydraulikpumpe 16 verbunden ist. Ein Auslassventil 18 verbindet mit einer Auslassleitung 22 den Druckzylinder 11 mit einem Hydraulikmotor 15. Hydraulikpumpe 16 und Hydraulikmotor 15 sind auf einer gemeinsamen Antriebswelle 24 angeordnet, die über ein stufenloses Automatikgetriebe 23 mit magnetischer Kupplung 14 mit einer vom Fahrzeugantrieb 2 (Motor/Getriebe/Kupplung) ausgehenden Kraftfahrzeug-Antriebswelle 1 in Wirkverbindung steht.
Zwischen der Hydraulikpumpe 16 und dem Hydraulikmotor 15 ist ein Ausgleichsbehälter 19 für die Hydraulikflüssigkeit 48 angeordnet, aus dem die Hydraulikpumpe 16 über ein Einlassventil 17' gespeist und in den über ein Auslassventil 18' die aus den Hydraulikmotor 15 austretende Hydraulikflüssigkeit 48 aufgefangen wird.
Der Druckzylinder 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Kolben-Zylindereinheit ausgebildet, durch dessen Kolben 12 bei einer Kolbenverschiebung 13 ein Federelement 20 zusammengedrückt wird.
Aus der 2 ist in Form eines Systemschnitts durch die hydraulische Anfahr- und Bremshilfe 10 der 1 deren Arbeitsweise erkennbar. Die Hydraulikpumpe 16 und der Hydraulikmotor 15 sind auf einer gemeinsamen Antriebswelle 24 angeordnet. Durch Eingriff mit der (nicht dargestellten) Kraftfahrzeug-Antriebswelle 1 dreht sich die Antriebswelle 24 gemeinsam mit der Hydraulikpumpe 16 im Uhrzeigersinn, wobei über die Einlassleitung 21 zur Energiespeicherung die Hydraulikflüssigkeit 48 in den Druckzylinder 11 gepresst wird. Bei der nachfolgenden Energiefreigabe verlässt die Hydraulikflüssigkeit 48 den Druckzylinder 11 über die Auslassleitung 22 und treibt den Hydraulikmotor 15 und damit die Antriebswelle gleichfalls im Uhrzeigersinn an.
In den 3a bis 3d sind die verschiedenen Arbeitspositionen der hydraulischen Anfahr- und Bremshilfe der 1 in der zeitlichen Abfolge dargestellt. 3a zeigt den Normalfahrt-Zustand. Die Ventile 17, 18 des Druckzylinders 11 sind geschlossen, das Federelement 20 ist entspannt und die elektromagnetische Kupplung 14 ist geöffnet, sodass im System keine Bewegung stattfindet.
Den aus der Normalfahrt eingeleiteten Bremsvorgang zeigt 3b. Das Einlassventil 17 des Druckzylinders 11 und das Einlassventil 17' der Hydraulikpumpe 16 sind geöffnet, während das Auslassventil 18 des Druckzylinders 11 geschlossen bleibt. Da die elektromagnetische Kupplung 14 nun geschlossen ist, wird durch die Kraftfahrzeug-Antriebswelle 1 die Antriebswelle 24 angetrieben und die Hydraulikpumpe 16 fördert die Hydraulikflüssigkeit 48 über die Einlassleitung 21 aus dem Ausgleichsbehälter 19 in den Druckzylinder 11, wobei das Federelement 20 durch den Kolben 12 in Verschieberichtung 13 zusammengepresst wird.
In 3c ist der Zustand nach abgeschlossenem Bremsvorgang dargestellt. Im Druckzylinder 11 ist das Federelement 20 maximal zusammengepresst. Da die Ventile 17 und 18 des Druckzylinders 11 geschlossen sind und die elektromagnetische Kupplung 14 geöffnet ist, werden die Hydraulikpumpe 16 und der Hydraulikmotor 15 nicht beansprucht. Falls das Kraftfahrzeug beim Bremsvorgang nicht zum Stillstand kam und ein Anfahrvorgang somit nicht erfolgte, bleibt der hier dargestellte Zustand mit gespeicherter potentieller Energie auch bei der Weiterfahrt – der Normalfahrt – des Kraftfahrzeugs bis zum nächsten Anfahrvorgang bestehen.
Aus 3d sind die einzelnen durchgeführten Arbeitschritte dieses Anfahrvorgangs (Startvorgang) erkennbar. Das Auslassventil 18 des Druckzylinders 11 und das Auslassventil 18' des Hydraulikmotors 15 sind geöffnet, während das Einlassventil 17 des Druckzylinders 11 geschlossen bleibt. Das gespannte Federelement 20 drückt den Kolben 12 in Verschieberichtung 13' in seine Ausgangsstellung zurück, wobei die im Druckzylinder 11 vorhandene Hydraulikflüssigkeit 48 über die Auslassleitung 22 den Hydraulikmotor 15 antreibend in den Ausgleichsbehälter 19 gefördert wird. Da beim Anfahrvorgang die elektromag netische Kupplung 14 geschlossen ist, wird durch den Hydraulikmotor 15 über die Antriebswelle 24 die Kraftfahrzeug-Antriebswelle 1 angetrieben. Nach Abschluss des Anfahrvorgangs wird der in der 3a dargestellte Betriebszustand zu einer erneuten Energiespeicherung wieder hergestellt.
In der 4 ist ein Funktionsschema einer pneumatischen Anfahr- und Bremshilfe 30 dargestellt. Sie entspricht mit geringfügigen Änderungen dem Funktionsschema der pneumatischen Anfahr- und Bremshilfe 10 der 1. Geändert sind hier der Druckzylinder 31, der nicht als Kolben-Zylindereinheit ausgebildet, sondern zur Verdichtung eines Gases ausgelegt ist, die Anordnung der Verbindungsleitungen und Ventile sowie ein Austausch der Hydroaggregate (Pumpe, Motor, Ventile und Leitungen) in Pneumatikaggregate, wobei zum besseren Verständnis die Bezeichnungen für die Ventile und Leitungen der 1 bis 3 beibehalten wurden.
Das Einlassventil 17 befindet sich an der linken Seite des Druckzylinders 31 und das Auslassventil 18 gegenüberliegend an dessen rechter Seite. Die den Druckzylinder 31 mit der Pneumatikpumpe 36 verbindende Einlassleitung 21 besitzt einen Zugang über ein Einlassventil 17'' zum Ausgleichsbehälter 19 und entsprechend besitzt die Auslassleitung 22 zwischen dem Druckzylinder 31 und dem Pneumatikmotor 35 einen Abgang über ein Auslassventil 18'' zum Ausgleichsbehälter 19. Die sich hierdurch ergebenden Arbeitsschritte sind in den 5a bis 5d nachfolgend aufgeführt. Die den 1 bis 3 entsprechenden Ein- und Auslassventile 17' und 18', die den Ausgleichsbehälter 19 mit der Pneumatikpumpe 36 bzw. dem Pneumatikmotor 35 verbinden (in der Zeichnung unten), sind bei allen Arbeitsschritten in diesem Ausführungsbeispiel geöffnet.
Bei dem in 5a dargestellten Bremsvorgang sind das Einlassventil 17 und das Auslassventil 18'' geöffnet, während das Einlassventil 17'' und das Auslassventil 18 geschlossen sind. Die elektromagnetische Kupplung 14 ist geschlossen, so dass Luft 47 durch Entnahme aus dem Ausgleichbehälter 19 mit der Pneumatikpumpe 36 in den Druckzylinder 31 gedrückt und dort als Druckgas 47' gespeichert wird. Nach erfolgtem maximalen Druckaufbau im Druckzylinder 31 werden zur Normalfahrt der 5b die Ein- und Auslassventile 17 und 18 des Druckzylinders 31 geschlossen, die Ein- und Auslassventile 17'' und 18'' geöffnet sowie die elektromagnetische Kupplung 14 geöffnet. Genau wie in 3c beschrieben, bleibt der hier dargestellte Zustand mit gespeicherter potentieller Energie auch bei der Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs bis zum nächsten Anfahrvorgang bestehen.
Bei einem folgenden Anfahrvorgang sind die zur 5c beschriebenen Einstellungen vorzunehmen. Durch Öffnung des Auslassventils 18 und Schließung des Einlassventils 17 – das Einlassventil 17'' ist geöffnet und das Auslassventil 18'' ist geschlossen – wird das Druckgas 47' an den Pneumatikmotor 35 freigegeben, der über die geschlossene elektromagnetische Kupplung 14 eine Wirkverbindung zur Kraftfahrzeug-Antriebswelle 1 und zu deren Antrieb hat.
Nach erfolgtem Anfahrvorgang wird entsprechend der 5d die elektromagnetische Kupplung 14 wieder geöffnet und die Ventile 17, 18 des Druckzylinders 31 geschlossen. Da nun auch die Ventile des Ausgleichsbehälters 17'' und 18'' geöffnet sind, befindet sich das System in einem Ruhezustand und „wartet" auf einen erneuten Bremsvorgang entsprechend der 5a.
Eine weitere pneumatische Anfahr- und Bremshilfe 40 wird in den 6a bis 6e in verschiedenen Arbeitspositionen beschrieben. Genau wie im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 ist hier gleichfalls der Druckzylinder 41 als Kolben-Zylindereinheit ausgebildet. Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsbeispielen ist kein Ausgleichbehälter vorhanden, sondern diese Aufgabe wird durch die entsprechend ausgebildeten Gehäuse für den Pneumatikmotor 35 und der Pneumatikpumpe 36 übernommen, wozu eine Verbindungsleitung 25 das Auslassventil 18' des Pneumatikmotorgehäuses 35' mit dem Einlassventil 17' (Ansaugventil) des Pneumatikpumpengehäuses 36' verbindet. Weiterhin ist bei dieser Ausführungsform keine elektromagnetische Kupplung und auch kein stufenloses Automatikgetriebe vorhanden, sondern die Antriebswelle 24 steht in permanenter Wirkverbindung mit der Kraftfahrzeug-Antriebswelle 1, so dass hier die Pneumatikpumpe 36 und der Pneumatikmotor 35 ständig angetrieben werden. Eine Steuerung erfolgt demnach ausschließlich durch entsprechende Ventilstellung.
In 6a, die den Bremsvorgang beschreibt, ist das Einlassventil 17 des Druckzylinders 41 geöffnet und das Auslassventil 18 geschlossen. Das Dreiwegeventil 45 ist von der Pneumatikpumpe 36 zum Einlassventil 17 hin geöffnet und das Dreiwegeventil 46 ist (zunächst wirkungslos) vom Dreiwegeventil 45 in Richtung zum Pneumatikmotor 35 hin geöffnet. Bei dieser Schaltung wird von der Pneumatikpumpe 36 Gas 47 in den Druckzylinder 41 gepresst, der Kolben 42 in Verschieberichtung 43 geführt und das im Verdichtungsraum 49 vorhandene Gas 47 zu einem Druckgas 47' verdichtet. Nach Erreichen des höchstmöglichen Verdichtungsgrades werden zur Normalfahrt entsprechend der 6b das Auslassventil 18 und das Einlassventil 17 geschlossen und das Dreiwegeventil 45 zum Dreiwegeventil 46 hin und von diesem zum Pneumatikmotor 35 umgeleitet, so dass die weiter laufende Pneumatikpumpe 36 und der weiter laufende Pneumatikmotor 35 einen internen Gaskreislauf aufbauen, der keine Wirkung auf den Anfahr- bzw. Bremsbetrieb ausübt.
Bei einem Anfahrvorgang wird das im Verdichtungsraum 49 des Druckzylinders 41 gespeicherte Druckgas 47' durch Öffnen des Auslassventils 18 durch entsprechende Stellung des Dreiwegeventil 46 zum Antrieb des Pneumatikmotors 35 freigegeben. Das Einlassventil 17 sowie das Dreiwegeventil 45 sind bei diesem Vorgang geschlossen, so dass die Pneumatikpumpe 36 keine Leistung abgeben kann.
Sobald im Verdichtungsraum 49 zum weiteren Antrieb des Pneumatikmotors 35 kein Druckgas 47' mehr vorhanden ist, wird durch Öffnung des Einlassventils 17 und Schließung des Auslassventils 18 und durch entsprechende Stellungen des Dreiwegeventils 45 und des Dreiwegeventils 46 das im Druckzylinder 41 vor dem Kolben 42 befindliche Gas durch den Pneumatikmotor 35 herausgesaugt und dadurch der Kolben 42 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt.
Nach Herstellung der in 6d gezeigten Ausgangstellung ist das System für einen neuen Bremsvorgang bereit, wobei entsprechend der in 6b gezeigten Ventilstellung für die Normalfahrt lediglich ein interner Gaskreislauf, ohne Wirkung auf den Anfahr- bzw. Bremsbetrieb, durch den weiter taufenden Pneumatikmotor 35 bzw. Pneumatikpumpe 36 stattfindet.

1: Kraftfahrzeug-Antriebswelle
2: Motor/Getriebe/Kupplung
10: hydraulische Anfahr- und Bremshilfe
11, 31, 41: Druckzylinder
12, 42: Kolben
13, 13': hydraulische Kolbenverschiebung
14: elektromagnetische Kupplung
15: Hydraulikmotor
16: Hydraulikpumpe
17: Einlassventil Druckzylinder
17': Einlassventil Hydraulikpumpe
17'': Einlassventil Ausgleichsbehälter
18: Auslassventil Druckzylinder
18': Auslassventil Hydraulikpumpe
18'': Auslassventil Ausgleichsbehälter
19: Ausgleichsbehälter
20: Federelement
21: Einlassleitung
22: Auslassleitung
23: stufenloses Automatikgetriebe
24: Antriebswelle
25: Verbindungsleitung
30: pneumatische Anfahr- und Bremshilfe
32: Gasströmungsrichtung
35: Pneumatikmotor
35': Pneumatikmotorgehäuse
36: Pneumatikpumpe
36': Pneumatikpumpegehäuse
40: alternative pneumatische Anfahr- und Bremshilfe
43, 43': pneumatische Kolbenverschiebung
44: Getriebe
45, 46: Dreiwegeventil
47: Gas
47': Druckgas
48: Hydraulikflüssigkeit
49: Verdichtungsraum

Claims

Verfahren zum zusätzlichen Antrieb bzw. zusätzlichen Bremsen eines mit einem herkömmlichen Motor (Elektromotor bzw. Verbrennungskraftmaschine) und einer herkömmlichen Bremsanlage mit Scheiben- und/oder Trommelbremsen ausgerüsteten Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bremsvorgang ein Teil der vorhandenen kinetischen Energie des fahrenden Kraftfahrzeugs als potentielle Energie gespeichert und diese potentielle Energie bei Bedarf als zusätzliche Energie zum Antrieb des Kraftfahrzeugs freigegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Energiespeicherung durch eine mit einer Drehwelle des Antriebssystems des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Kraftfahrzeug-Antriebswelle (1) oder einer Radachse, in Wirkverbindung stehende Pumpe (16, 36) ein Gas (47), beispielsweise Luft, oder ein Federelement (20) zusammengepresst und zur Energiefreigabe, beispielsweise beim nächsten Anfahrvorgang nach einem Fahrzeugstopp, durch Entspannung des Gases (47) bzw. des Federelementes (20) die Drehwelle des Kraftfahrzeugs über einen Motor (15, 35) angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammengepresste Gas (47) in einem Druckzylinder (31, 41) als Druckgas (47') gespeichert wird und bei der Entspannung das Druckgas (47') über einen Pneumatikmotor (35) die Drehwelle des Kraftfahrzeugs antreibt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenpressen des Federelementes (20) durch einen verschiebbaren Kolben (12) in einem Druckzylinder (11) mit Hilfe einer Hydraulikflüssigkeit (48) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Entspannung des zusammengepressten Federelementes (20) der Kolben (12) in seine Ausgangslage zurückgeführt und dabei mit Hilfe der Hydraulikflüssigkeit (48) über einen Hydraulikmotor (15) die Drehwelle des stehenden Kraftfahrzeugs (15) antreibt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Energiespeicherung und der Energiefreigabe weitgehend in die herkömmliche elektromechanische Fahrzeugsteuerung eingebunden ist, wobei die Energiespeicherung beispielsweise mit der Betätigung des Fahrzeug-Bremspedals und dem erzeugten Bremsdruck und die Energiefreigabe beispielsweise mit dem Fahrzeug-Gaspedal bzw. der Fahrzeug-Kupplung gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bremsvorgang die Zuschaltung des Getriebes (23, 44) bei einer solchen Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt, dass keine Störung im Betrieb des herkömmlichen Bremssystems, beispielsweise des ABS-Systems, stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgtem Anfahrvorgang die Abschaltung des Getriebes (23, 44) selbsttätig bei nicht mehr wirksamen Druckzylinder (11, 31, 41) oder bei einer erreichten Fahrzeuggeschwindigkeit von 10 bis 15 Km/h erfolgt.
Anfahr- und Bremshilfe (10, 30, 40) zum zusätzlichen Antrieb bzw. zusätzlichen Bremsen eines mit einem herkömmlichen Motor (Elektromotor bzw. Verbrennungskraftmaschine) und einer herkömmlichen Bremsanlage mit Scheiben- und/oder Trommelbremsen ausgerüsteten Kraftfahrzeug, insbeson dere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch a) eine Pneumatikpumpe (36) bzw. Hydraulikpumpe (16) und einen Pneumatikmotor (35) bzw. Hydraulikmotor (15), die wechselweise über eine gemeinsame Antriebswelle (24) und ein Getriebe (23, 44) mit einer Drehwelle des Antriebssystems des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einer Kraftfahrzeug-Antriebswelle (1) oder einer Radachse, in Wirkverbindung stehen; b) mindestens einen Druckzylinder (11, 31, 41) zur Energiespeicherung und zur Energieabgabe über ein Fluid (Gas (47) bzw. Hydraulikflüssigkeit (48)).
Anfahr- und Bremshilfe (10, 30, 40) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen (36, 16) und Motoren (35, 15) mit mindestens einem Druckzylinder (11, 31, 41) und einem Ausgleichsbehälter (19) über Fluidleitungen (21, 22) sowie Ein- und Auslass-Ventile (17, 17', 17''; 18, 18', 18'') bzw. Dreiwegeventile (45, 46) so miteinander verbunden sind, dass geschlossene Fluidkreisläufe einstellbar sind.
Anfahr- und Bremshilfe (10, 30, 40) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzylinder (11, 41) als Kolben-Zylindereinheit ausgebildet ist, durch dessen Kolben (12, 42) ein Gas (47) oder ein Federelement (20) bzw. ein Pneumatik-Druckzylinder zur Energiespeicherung zusammengepresst wird.
Anfahr- und Bremshilfe (10, 30, 40) nach Anspruch 9, 10, oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckzylinder (11, 31, 41) in Reihenschaltung miteinander verbunden sind.
Anfahr- und Bremshilfe (10, 30, 40) nach Anspruch 9, 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (23, 44) mit der Drehwelle des Kraftfahrzeugs über eine elektromagnetische Kupplung (14) kraftschlüssig verbindbar ist.