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Die Erfindung betrifft eine Bremskraftverstärkungseinrichtung für eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Bremskraftverstärkungseinrichtung für eine hydraulisch betätigbare beziehungsweise betätigte Betriebsbremse eines eine Verbrennungskraftmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs, welches mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2013 111 285 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Bremskraftverstärkungseinrichtung umfasst einen Bremskraftverstärker, welcher eine Membran und zwei jeweils teilweise direkt durch die Membran begrenzte Kammern aufweist. Des Weiteren offenbart die
DE 10 2015 116 162 A1 einen Drucklufterzeugungseinrichtung für ein Fahrzeug. Des Weiteren ist aus der
DE 103 43 621 A1 eine Reifendruckeinstellanlage bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremskraftverstärkungseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte Bremskraftverstärkung realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Bremskraftverstärkungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Bremskraftverstärkungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte Bremskraftverstärkung darstellbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bremskraftverstärkungseinrichtung wenigstens einen elektrisch unterstützten Abgasturbolader umfasst. Der Abgasturbolader umfasst ein Turbinenrad, welches von Abgas der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs antreibbar ist. Außerdem umfasst der Abgasturbolader ein Verdichterrad, welches von dem Turbinenrad antreibbar ist. Mittels des Verdichterrads ist unter Antreiben des Verdichterrads Luft zu verdichten, die der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere wenigstens einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine, zuzuführen ist. Somit kann mittels des Abgasturboladers im Abgas der Verbrennungskraftmaschine enthaltene Energie genutzt werden, um die der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise dem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft zu verdichten. Des Weiteren umfasst der Abgasturbolader einen mittels elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom betreibbaren Elektromotor, mittels welchem unter Versorgen des Elektromotors mit elektrischem Strom zumindest das Verdichterrad, insbesondere das Turbinenrad und das Verdichterrad, antreibbar ist. Somit kann mittels des Abgasturboladers auch dann die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft besonders vorteilhaft verdichtet werden, wenn die Verbrennungskraftmaschine kein Abgas oder nur einen geringen Volumenbeziehungsweise Massenstrom des Abgases bereitstellt. Insbesondere kann ein besonders vorteilhaftes Ansprechverhalten des Abgasturboladers realisiert werden, sodass dessen Turboloch vermieden oder zumindest gering gehalten werden kann.
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Erfindungsgemäß kommt dem auch als elektrisch betreibbarer oder elektrisch betriebener Abgasturbolader bezeichneten, elektrisch unterstützten Abgasturbolader eine Doppelfunktion zu. Einerseits wird der Abgasturbolader genutzt, um die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft effektiv und effizient zu verdichten. Andererseits wird der Abgasturbolader genutzt, um in einer der Kammern gegenüber der jeweils anderen Kammer einen Überdruck zu erzeugen beziehungsweise zu bewirken, mittels welchem eine auf die Betriebsbremse ausgeübte Bremskraft verstärkbar ist. Hierzu ist die eine Kammer als eine Überdruckkammer ausgebildet, in welche Luft, welche mittels des Verdichterrads gefördert ist beziehungsweise gefördert wird, einleitbar ist. Mit anderen Worten, durch Antreiben des Verdichterrads fördert das Verdichterrad Luft. Zumindest ein Teil der mittels des Verdichterrads geförderten Luft kann, insbesondere direkt oder aber über einen zwischengeschalteten Druckspeicher, in die Überdruckkammer eingeleitet werden, wodurch in der Überdruckkammer gegenüber der anderen Kammer ein Überdruck bewirkt werden kann. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass durch Einleiten der mittels des Verdichterrads geförderten Luft in die Überdruckkammer ein in der Überdruckkammer herrschender, erster Druck bewirkt werden kann, welcher größer ist als ein gleichzeitig in der anderen Kammer herrschender, zweiter Druck. Da die Membran beide Kammern jeweils teilweise direkt begrenzt, wirkt einerseits der erste Druck und andererseits der zweite Druck auf die Membran. Da der erste Druck größer als der zweite Druck ist, wird die Membran mittels des ersten Drucks ausgelenkt beziehungsweise bewegt, insbesondere in Richtung der oder in die zweite Kammer. Beispielsweise ist mittels der Membran ein Betätigungselement, insbesondere ein Kolben, gekoppelt oder koppelbar, sodass eine aus dem auf die Membran wirkenden, ersten Druck resultierende Kraft über die Membran auf das Betätigungselement übertragbar und somit ausübbar ist. Mittels der Kraft kann ein beispielsweise von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgeübte Bremskraft erhöht werden, insbesondere derart, dass auf das Betätigungselement eine zumindest die Bremskraft und die genannte Kraft umfassende Gesamtkraft wirkt, mit welcher die Betriebsbremse beaufschlagt beziehungsweise betätigt wird. Beispielsweise ist die Gesamtkraft die Summe aus der Bremskraft und der beschriebenen Kraft. Das insbesondere als Kolben ausgebildete Betätigungselement wirkt beispielsweise auf eine Bremsflüssigkeit, mittels welcher die Betriebsbremse hydraulisch betätigbar ist. Mittels des Kolbens kann die Bremsflüssigkeit unter Druck gesetzt werden, wobei dieser Druck aus der Gesamtkraft und somit aus der um die Kraft verstärkten Bremskraft resultiert. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Bremskraftverstärkung eine effektive und effiziente Verstärkung der Bremskraft, insbesondere um die beschriebene, auch als Verstärkungskraft bezeichnete Kraft.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Kraftfahrzeuge wie beispielsweise Personenkraftwagen sind üblicherweise mit einem Bremskraftverstärker ausgestattet, welcher auch als Bremsverstärker bezeichnet wird. Üblicherweise erzeugt eine Vakuumpumpe einen Unterdruck, insbesondere in der einen Kammer, welche dann herkömmlicherweise als eine Vakuum- oder Unterdruckkammer ausgebildet ist. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der elektrisch unterstützte Abgasturbolader (euATL) die Unterdruckfunktion der Vakuumpumpe übernehmen beziehungsweise die Vakuumpumpe ersetzen kann, sodass der Unterdruck in der Unterdruckkammer grundsätzlich mittels des elektrisch unterstützten Abgasturboladers bewirkbar ist. Im Gegensatz dazu ist es auch erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bremskraftverstärkungseinrichtung nicht mit Unterdruck, sondern mit Überdruck arbeitet, sodass eine Vakuumpumpe überflüssig wird. Im Gegensatz zu einem Vakuumbeziehungsweise Unterdrucksystem ist ein Überdrucksystem deutlich kompakter und einfacher zu realisieren.
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Herkömmlicherweise wird die Bremskraft durch eine Komponente in Form des Bremskraftverstärkers verstärkt. Der Bremskraftverstärker umfasst üblicherweise einen Zylinder, der mit einer Membran, insbesondere starr, verbunden ist, wobei die Membran, insbesondere über das Betätigungselement, mit einem hydraulischen Kreis der Betriebsbremse gekoppelt ist. Des Weiteren ist üblicherweise die oben beschriebene Unterdruckpumpe vorgesehen, die in der einen Kammer gegenüber der anderen Kammer einen Unterdruck erzeugen kann, wodurch beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs derart unterstützt werden kann, dass die von dem Fahrer auf das Betätigungselement und somit auf die Bremsflüssigkeit ausgeübte Bremskraft um eine Verstärkungskraft verstärkt wird. Dadurch können Bremsvorgänge besonders schnell und sicher gewährleistet werden. In der Regel sind Vakuumpumpen mechanisch für klassische Verbrennungsfahrzeuge, das heißt für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen. Ferner ist es denkbar, Vakuumpumpen elektrisch insbesondere mit einer elektrischen Betriebsspannung, insbesondere mit einer elektrischen Betriebs- und Nennspannung, von 48 V auszustatten, insbesondere für Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, welche rein elektrisch fahren sollen. Für klassische Fahrzeuge mit Segelfunktion kann eine elektrische Vakuumpumpe beispielsweise eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebs- und Nennspannung, von 12 V aufweisen. Bei Hybridfahrzeugen mit einer Spannung von 48 V oder mit einer demgegenüber größeren Spannung, insbesondere Hochspannung, werden elektrische Vakuumpumpen verwendet, wenn das Fahrzeug mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor fahren können soll. Wenn das Fahrzeug elektrisch fährt oder segelt, kann das Bremssystem eine Bremsverstärkung gewährleisten. Dies ist durch die Verwendung von elektrischen Vakuumpumpen möglich, welche mit elektrischer Energie aus einem Energiespeicher wie beispielsweise einer Batterie versorgt werden können. Derartige Vakuumpumpen werden üblicherweise nur betrieben, wenn es notwendig ist, um einen effizienten Betrieb zu realisieren. Eine separate Vakuumpumpe beansprucht Bauraum und führt zu einem hohen Gewicht und zu hohen Kosten und kann einen effizienten Betrieb beeinträchtigen. Durch die oben beschriebene Doppelfunktion des elektrisch unterstützten Abgasturboladers können sowohl die Verwendung einer separaten Vakuumpumpe als auch die Verwendung einer separaten Überdruckpumpe vermieden werden, da der elektrisch unterstützte Abgasturbolader als Überdruckpumpe verwendet werden kann. Mittels der Überdruckpumpe kann in der Überdruckkammer der Überdruck zur Bremskraftverstärkung bewirkt werden.
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Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Kraftfahrzeug, welches ein Bordnetz aufweist, das eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebs- und Nennspannung aufweist, welche mindestens oder genau 48 V beträgt oder demgegenüber größer ist und somit beispielsweise eine Hochspannung ist. Dadurch kann der Elektromotor des elektrisch unterstützten Abgasturboladers besonders vorteilhaft mit elektrischer Energie versorgt werden. Das Kraftfahrzeug ist somit vorzugsweise ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug.
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Das Bewirken des Überdrucks in der Überdruckkammer erfolgt durch eine Luftversorgung, in deren Rahmen Luft, die mittels des Verdichterrads gefördert wird, in die Überdruckkammer eingeleitet wird. Die Luftversorgung erfolgt über eine Druckseite des Verdichters, welcher bei seinem Betrieb die Luft von einer Saugseite auf die Druckseite fördert und auf der Druckseite von dem Verdichterrad wegfördert. Somit wird beispielsweise die eine Kammer nicht mit der Saugseite, sondern mit der Druckseite des Verdichters gekoppelt.
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Die mittels des Verdichterrads geförderte Luft zum Bewirken des Überdrucks in der Überdruckkammer kann beispielsweise über eine Ladeluftleitung in die Überdruckkammer eingeleitet werden, wobei die Verbrennungskraftmaschine über die Ladeluftleitung oder zumindest über einen Teil der Ladeluftleitung mit der mittels des Verdichterrads geförderten und verdichteten Luft versorgbar ist.
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Dem Verdichterrad ist beispielsweise ein stromab des Verdichterrads angeordneter Ladeluftkühler zugeordnet, mittels welchem die mittels des Verdichterrads verdichtete und geförderte Luft gekühlt werden kann. Beispielsweise ist die mittels des Verdichterrads geförderte Luft über den Ladeluftkühler in die Überdruckkammer einleitbar, sodass die Luft, die mittels des Verdichterrads gefördert und in die Überdruckkammer eingeleitet wird, mittels des Ladeluftkühlers zu kühlen ist beziehungsweise gekühlt wird. Mittels des Überdrucks in der Überdruckkammer kann die Membran und beispielsweise über die Membran das Betätigungselement bewegt werden, wodurch die beispielsweise von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs bereitgestellte und insbesondere auf das Betätigungselement ausgeübte Bremskraft verstärkt werden kann.
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Die Bremskraftverstärkungseinrichtung kann einen Druckspeicher umfassen, in welchem die mittels des Verdichterrads geförderte und insbesondere verdichtete Luft gespeichert werden kann. Die in dem Druckspeicher gespeicherte, das heißt zwischengespeicherte Luft kann in die Überdruckkammer eingeleitet werden, wodurch eine besonders kurze beziehungsweise schnelle Reaktionszeit der Bremskraftverstärkungseinrichtung gewährleistet werden kann. Außerdem kann dadurch ein besonders sicherer Betrieb gewährleistet werden.
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Eine Bremsfunktion und insbesondere eine Verstärkung der Bremskraft kann mittels der Erfindung insbesondere auch dann gewährleistet werden, wenn die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist, da das Verdichterrad mittels des Elektromotors auch dann angetrieben werden kann, wenn die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist. Somit kann das Verdichterrad auch dann Luft zum Bewirken des Überdrucks in der Überdruckkammer bereitstellen, wenn die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist. Somit sind der Elektromotor und insbesondere die Verstärkung der Bremskraft von der Verbrennungskraftmaschine und insbesondere von deren befeuertem Betrieb unabhängig. Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Realisierung der folgenden Vorteile: Die Verwendung des elektrisch unterstützten Abgasturboladers ermöglicht die Vereinigung von zwei vorteilhaften Funktionen eines hybriden Antriebssystems in einer Komponente. Der Wechsel von Unterdruck zu Überdruck ermöglicht eine besonders schnelle und starke Bremskraftverstärkung. Überdruck kann in kleinen Überdruckspeicherkammern gespeichert werden und gegenüber Unterdruck schneller reagieren, da Überdrücke bis zu 6 bar bei konventionellen, elektrisch unterstützten Abgasturboladern realisierbar sind. Als Überdruck-Bremssystem können die Membran und die Bremskraftverstärkungseinrichtung insgesamt gegenüber herkömmlichen Lösungen bauraum- und gewichtsgünstiger ausgestaltet werden, sodass die Kosten besonders gering gehalten werden können. Gleichzeitig kann eine effektive und effiziente Bremskraftverstärkung beibehalten beziehungsweise gewährleistet werden. Außerdem ist ein besonders zuverlässiger Betrieb realisierbar. Des Weiteren ermöglicht die Erfindung einen besonders energieeffizienten Betrieb des Kraftfahrzeugs insgesamt, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen, bei welchen sowohl elektrisch unterstützte Abgasturbolader als auch zusätzliche Pumpen, insbesondere Vakuumpumpen, zum Einsatz kommen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; und
- 2 eine schematische Darstellung der Bremskraftverstärkungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer Bremskraftverstärkungseinrichtung 10 für eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens und ganz insbesondere eines Personenkraftwagens. Das Kraftfahrzeug weist eine auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine 12 auf, welche Bestandteil der Bremskraftverstärkungseinrichtung 10 sein kann. Die Verbrennungskraftmaschine 12 umfasst ein beispielsweise als Zylinderkurbelgehäuse ausgebildetes Zylindergehäuse 14, durch welches mehrere Zylinder 16 gebildet sind. Der jeweilige Zylinder 16 begrenzt teilweise einen jeweiligen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine 12. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 12 laufen in den Brennräumen Verbrennungsvorgänge ab, in welchen ein jeweiliges Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird. Daraus resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12. Die Verbrennungskraftmaschine 12 weist einen von dem Abgas aus den Brennräumen durchströmbaren Abgastrakt 18 auf, in welchem eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 zum Nachbehandeln des Abgases angeordnet ist. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 umfasst beispielsweise wenigstens einen Katalysator. Das jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemisch umfasst einen vorzugsweise flüssigen Kraftstoff, welcher in den jeweiligen Brennraum eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird. Außerdem umfasst das jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemisch Luft, die in den jeweiligen Brennraum eingeleitet wird. Hierzu umfasst die Verbrennungskraftmaschine 12 einen auch als Einlasstrakt bezeichneten Ansaugtrakt 22. Der Ansaugtrakt 22 ist von der Luft durchströmbar, die mittels des Ansaugtrakts 22 zu den und in die Brennräume geleitet wird. Dabei ist in dem Ansaugtrakt 22 eine Drosselklappe 24 angeordnet, mittels welcher eine Menge der in die Brennräume einströmenden Luft einstellbar ist.
Die beispielsweise als Reibbremse ausgebildete Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs ist hydraulisch betätigbar. Hierzu sind Hydraulikleitungen 26 vorgesehen, in welchen eine Hydraulikflüssigkeit aufgenommen ist. Mittels eines als Kolben ausgebildeten Betätigungselements 28 kann die Bremsflüssigkeit unter Druck gesetzt werden, um über die Hydraulikflüssigkeit die Betriebsbremse hydraulisch zu betätigen und dadurch das Kraftfahrzeug zu bremsen. Das Betätigungselement 28 ist mit einem im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordneten Bremspedal 30 gekoppelt, wobei der Fahrer des Kraftfahrzeugs das Bremspedal 30 betätigen kann. Der Fahrer kann mit seinem Fuß das Bremspedal 30 betätigen, derart, dass der Fahrer mit seinem Fuß eine Kraft auf das Bremspedal 30 ausübt. Aus der von dem Fahrer auf das Bremspedal 30 ausgeübten Kraft resultiert eine auf das Betätigungselement 28 wirkende Bremskraft, mittels welcher die Betriebsbremse über die Bremsflüssigkeit und somit hydraulisch betätigt werden kann.
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Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, kann mittels der Bremskraftverstärkungseinrichtung 10 die von dem Fahrer durch Betätigen des Bremspedals 30 bewirkbare und insbesondere auf das Betätigungselement 28 ausübbare Bremskraft verstärkt werden, insbesondere um eine einfach auch als Kraft bezeichnete Verstärkungskraft. Hierzu umfasst die Bremskraftverstärkungseinrichtung 10 einen Bremskraftverstärker 32, welcher ein Gehäuse 34 aufweist. Das Gehäuse 34 begrenzt einen Arbeitsraum 36, in welchem eine insbesondere elastisch verformbare Membran 38 des Bremskraftverstärkers 32 angeordnet ist. Durch die Membran 38 ist der Arbeitsraum 36 in eine erste Kammer 40 und in eine zweite Kammer 42 unterteilt, die der Kammer 40 gegenüberliegt. Somit ist die Membran 38 zwischen den Kammern 40 und 42 angeordnet. Dabei begrenzt die Membran 38 die Kammern 40 und 42 jeweils teilweise direkt. Zumindest ein Teilbereich der Membran 38 ist relativ zu dem Gehäuse 34 bewegbar, wobei auch das Betätigungselement 28 relativ zu dem Gehäuse 34 bewegbar ist. Insbesondere ist die Membran 38 mit dem Betätigungselement 28 gekoppelt. Wird nun beispielsweise die zuvor genannte Kraft (Verstärkungskraft) auf die Membran 38 ausgeübt, derart, dass die Verstärkungskraft in Richtung der Kammer 42 wirkt, so wirkt die Verstärkungskraft über die Membran 38 auf das Betätigungselement 28, wobei die Verstärkungskraft in dieselbe Richtung wie die Bremskraft auf das Betätigungselement 28 wirkt. Wirken nun die Bremskraft und die Verstärkungskraft gleichzeitig, so wirkt eine Gesamtkraft auf das Betätigungselement 28, insbesondere in die genannte Richtung. Die Gesamtkraft umfasst zumindest die Verstärkungskraft und die Bremskraft, wobei die Gesamtkraft die Summe aus Verstärkungskraft und Bremskraft sein kann. Hierdurch wird die von dem Fahrer über das Bremspedal 30 bewirkte, auf das Betätigungselement 28 wirkende Bremskraft um die Verstärkungskraft erhöht, sodass die Betriebsbremse mit der besonders hohen Gesamtkraft und somit besonders stark betätigt wird.
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Aus 1 ist außerdem erkennbar, dass in dem Ansaugtrakt 22 ein Luftfilter 44 angeordnet ist, mittels welchem die den Ansaugtrakt 22 durchströmende Luft gefiltert wird. Des Weiteren ist ein elektrisch unterstützter Abgasturbolader 46 vorgesehen, welcher ein in dem Abgastrakt 18 angeordnetes Turbinenrad 48 und ein in dem Ansaugtrakt 22 angeordnetes Verdichterrad 50 aufweist. Das Verdichterrad 50 ist über eine Welle 52 des Abgasturboladers 46 von dem Turbinenrad 48 antreibbar. Das Turbinenrad 48 ist von dem den Abgastrakt 18 durchströmenden Abgas antreibbar. Durch Antreiben des Verdichterrads 50 kann mittels des Verdichterrads 50 die den Ansaugtrakt 22 durchströmende Luft verdichtet werden, die zu den und in die Brennräume geleitet wird. In dem Ansaugtrakt 22 ist stromab des Verdichterrads 50 ein Ladeluftkühler 54 angeordnet, mittels welchem die mittels des Verdichterrads 50 verdichtete und dadurch erwärmte Luft gekühlt wird. Der elektrisch unterstützte Abgasturbolader 46 umfasst außerdem einen in 1 besonders schematisch dargestellten Elektromotor 56, mittels welchem zumindest das Verdichterrad 50 angetrieben werden kann.
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Dem Turbinenrad 48 ist ein auch als Waste Gate oder Bypass bezeichneter Umgehungskanal 58 zugeordnet, welcher an einer Abzweigstelle und an einer Einleitstelle fluidisch mit dem Abgastrakt 18 verbunden ist. Die Abzweigstelle ist stromauf des Turbinenrads 48 und stromab der Brennräume angeordnet, wobei die Einleitstelle stromab des Turbinenrads 48 und insbesondere stromauf der Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 angeordnet ist. Mittels der Umgehungsleitung 58 kann an der Abzweigstelle zumindest ein Teil des den Abgastrakt 18 durchströmenden Abgases aus dem Abgastrakt 18 abgezweigt und in die Umgehungsleitung 58 eingeleitet werden. Das in die Umgehungsleitung 58 eingeleitete Abgas kann durch die Umgehungsleitung 58 strömen und an der Einleitstelle wieder in den Abgastrakt 18 eingeleitet werden. Das die Umgehungsleitung 58 durchströmende Abgas umgeht das Turbinenrad 48. Dies bedeutet, dass das die Umgehungsleitung 58 durchströmende Abgas das Turbinenrad 48 nicht antreibt. Der Umgehungsleitung 58 ist ein Ventilelement 60 zugeordnet, mittels welchem eine Menge des die Umgehungsleitung 58 durchströmenden Abgases einstellbar ist. Hierdurch kann ein so genannter Ladedruck des Abgasturboladers 46 eingestellt werden, wobei die Luft mittels des Verdichterrads 50 auf den Ladedruck verdichtet wird.
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Um nun die Bremskraft besonders vorteilhaft verstärken zu können, ist die Kammer 40 gegenüber der Kammer 42 als eine Überdruckkammer ausgebildet. Über eine Versorgungsleitung 62 kann zumindest ein Teil der durch Antreiben des Verdichterrads 50 mittels des Verdichterrads 50 geförderten Luft in die Überdruckkammer eingeleitet werden, wodurch in der Überdruckkammer gegenüber der anderen Kammer 42 ein Überdruck zum Verstärken der Bremskraft bewirkbar ist. Mit anderen Worten, durch Einleiten der mittels des Verdichterrads 50 geförderten Luft in die Überdruckkammer kann in der Überdruckkammer ein erster Druck erzeugt werden, welcher größer ist als in der Kammer 42 herrschender zweiter Druck. Hierdurch wirkt in Richtung der Kammer 42 die zuvor genannte Kraft beziehungsweise Verstärkungskraft auf die Membran 38 und über die Membran 38 auf das Betätigungselement 28. Durch den in der Überdruckkammer herrschenden Überdruck beziehungsweise durch die Verstärkungskraft wird zumindest ein Teilbereich der Membran 38 in die zuvor genannte Richtung bewegt, wodurch beispielsweise das Betätigungselement 28 in die Richtung bewegt wird.
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Es ist denkbar, dass der Kammer 40 ein Ventil zugeordnet ist, über welches die beispielsweise in die Kammer 40 eingeleitete Luft wieder aus der Kammer 40 abgeführt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Kammer 42 ein Ventil zugeordnet sein, über welches Luft aus der Kammer 42 abgeführt und/oder in die Kammer 42 eingeleitet werden kann.
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Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist die Versorgungsleitung 62 an einer Verbindungsstelle V fluidisch mit dem Ansaugtrakt 22 verbunden oder verbindbar, derart, dass an der Verbindungsstelle V zumindest ein Teil der mittels des Verdichterrads 50 geförderten und durch den Ansaugtrakt 22 strömenden Luft aus dem Ansaugtrakt 22 abgezweigt und in die Versorgungsleitung 62 eingeleitet werden kann. Dabei ist die Verbindungsstelle V stromab des Ladeluftkühlers 54 und vorzugsweise stromauf der Drosselklappe 24 angeordnet, sodass die mittels des Verdichterrads 50 geförderte Luft, die in die Kammer 40 eingeleitet wird, mittels des Ladeluftkühlers 54 gekühlt wird. Der Versorgungsleitung 62 ist dabei ein Ventilelement 64 zugeordnet, mittels welchem eine Menge der die Versorgungsleitung 62 durchströmenden und über die Versorgungsleitung 62 in die Kammer 40 eingeleiteten Luft bedarfsgerecht einstellbar ist. Da die Luft über die Versorgungsleitung 62 in die Überdruckkammer (Kammer 40) einleitbar ist, wird die Versorgungsleitung 62 auch als Überdruckleitung bezeichnet.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Bremskraftverstärkungseinrichtung 10. Bei der zweiten Ausführungsform ist der Überdruckkammer (Kammer 40) ein als Zwischenspeicher fungierender Druckspeicher 66 zugeordnet, in welchem die mittels des Verdichterrads 50 geförderte Luft, welche an der Verbindungsstelle V aus dem Ansaugtrakt 22 abgezweigt wird, zwischengespeichert werden kann. Eine Menge der Luft, die an der Verbindungsstelle V aus dem Ansaugtrakt 22 abgezweigt, in den Druckspeicher 66 eingeleitet und schließlich in dem Druckspeicher 66 gespeichert wird, kann mittels des Ventilelements 64 eingestellt werden. Dem Druckspeicher 66 ist ein weiteres Ventilelement 68 zugeordnet, über welches die in dem Druckspeicher 66 gespeicherte Luft in die Versorgungsleitung 62 einleitbar und über die Versorgungsleitung 62 in die Überdruckkammer (Kammer 40) einleitbar ist. Somit ist erkennbar, dass der Druckspeicher 66 der Überdruckkammer vorgeschaltet und dem Ventilelement 64 beziehungsweise der Verbindungsstelle V nachgeschaltet ist. Der Druckspeicher 66 ist eine Überdruckspeicherkammer, mittels welcher in zumindest nahezu jeder Situation eine hinreichende Menge an Luft in die Überdruckkammer eingeleitet werden kann. Hierdurch kann eine sichere und starke Betätigung der Betriebsbremse gewährleistet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bremskraftverstärkungseinrichtung
- 12
- Verbrennungskraftmaschine
- 14
- Zylindergehäuse
- 16
- Zylinder
- 18
- Abgastrakt
- 20
- Abgasnachbehandlungseinrichtung
- 22
- Ansaugtrakt
- 24
- Drosselklappe
- 26
- Bremsleitungen
- 28
- Betätigungselement
- 30
- Bremspedal
- 32
- Bremskraftverstärker
- 34
- Gehäuse
- 36
- Arbeitsraum
- 38
- Membran
- 40
- Kammer
- 42
- Kammer
- 44
- Luftfilter
- 46
- elektrisch unterstützter Abgasturbolader
- 48
- Turbinenrad
- 50
- Verdichterrad
- 52
- Welle
- 54
- Ladeluftkühler
- 56
- Elektromotor
- 58
- Umgehungsleitung
- 60
- Ventilelement
- 62
- Versorgungsleitung
- 64
- Ventilelement
- 66
- Druckspeicher
- 68
- Ventilelement
- V
- Verbindungsstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013111285 A1 [0002]
- DE 102015116162 A1 [0002]
- DE 10343621 A1 [0002]
