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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen Patentanmeldung Nr. 62/461,633 mit dem englischen Titel „VACUUM GENERATOR/AMPLIFIER FOR GAS APPLICATIONS AND BRAKE BOOSTER GENERATION METHOD“, eingereicht am 21. Februar 2017, und wird hier vollumfänglich durch Bezugnahme aufgenommen.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge und damit verwandte Steuereingangsübertragungssysteme zur Übertragung oder Verstärkung eines Ausgangsunterdrucks als Reaktion auf die Erfassung eines Eingangsunterdrucks, und im weiteren Sinne Vorrichtungen und Verfahren zur Gaseinfuhr und -Mischung.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Unterdruck-gestützte Bremskraftverstärker sind bei ihrer Anwendung im Automobilbereich üblicherweise mit einem Ansaugkrümmer eines Motors verbunden, wohingegen ein Ausgang mit einem Unterdruckspeicher des Bremskraftverstärkers verbunden ist. Die Ausgabe des Bremskraftverstärkersystems ist daher zum Teil eine Funktion des Unterdruckpegels sowie von Strömungen, die in dem Ansaugkrümmer des Motors erzeugt werden. Ältere, größere Hubkolbenmotoren pumpten erheblich mehr Luft durch deren Ansaugkrümmer als die kleineren und kraftstoffeffizienteren Motoren von heute. Bremskraftverstärkersysteme aus dem Stand der Technik verwendeten üblicherweise Strukturen mit mehreren Anschlüssen, etwa die im
US-Patent Nr. 5,291,916 (und RE37090) an Klostermann et al Gezeigten, welche ein oder mehrere elastomere Sperrventile des im
US-Patent Nr. 3889,710 an Brost ersichtlichen Typs aufweisen.
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Folglich werden Vakuumsysteme aus dem Stand der Technik weniger wirksam, da diese kleineren Motoren in deren Ansaugkrümmem geringere Unterdruckpegel erzeugen und dem Bremskraftverstärker somit weniger Spielraum bieten, sodass die Unterdruck-Unterstützung aufgrund der niedrigen Unterdruckpegel des Ansaugkrümmers geringer ausfällt. Folglich veralten bestimmte ältere Modelle von Bremskraftverstärkern für Kraftfahrzeuge aufgrund der Tatsache, dass moderne Motoren einen geringeren Unterdruck erzeugen. Zudem führen niedrigere Strömungsgeschwindigkeiten zu weiteren Problemen wie etwa störungsbedingten Strömungsverlusten.
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Daher besteht Bedarf an einem wirksameren System und Verfahren zur Erzeugung eines verstärkten Unterdruckverstärkungssignals, um die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden.
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DARSTELLUNG
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Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine Ansauganordnung, aufweisend ein mehrere Lumen definierendes Verstärkerelement, welches einen Fluiddurchgang definiert. Das Verstärkerelement weist einen konvergierenden Abschnitt auf, welcher zu einer Verengung führt, wobei der konvergierende Abschnitt eine sinusförmige Querschnittsform aufweist, welche zu der Verengung führt. Einen Stufenteil, welcher sich neben der Verengung befindet. Einen geraden Abschnitt, welcher sich neben dem Stufenteil befindet. Einen divergierenden Abschnitt, welcher sich neben dem geraden Abschnitt befindet. Einen Ausgangsunterdruckstutzen, welcher sich zur Bereitstellung von Ausgangsunterdruck von einer Seitenwand des mehrere Lumen definierenden Verstärkerelements aus erstreckt, wobei sich der Ausgangsunterdruckstutzen hinter der Verengung und am Anfang des geraden Abschnitts befindet.
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Die Verengung kann einen minimalen Innenlumendurchmesser oder Abmessung D aufweisen. Die Stufe kann unmittelbar hinter der Verengung eingebracht sein. Die Stufe kann einen Innenlumendurchmesser im Bereich von 1,1D bis 1,5D aufweisen. Der Fluiddurchgang kann entlang einer mittleren Strömungsachse ausgerichtet sein und die sinusförmige Querschnittsform des konvergierenden Abschnitts kann sich über eine Länge im Bereich von ungefähr 1D bis ungefähr 4D entlang der mittleren Strömungsachse erstrecken. Der gerade Abschnitt kann sich über eine Länge im Bereich von ungefähr 3D bis ungefähr 8D entlang der mittleren Strömungsachse erstrecken. Der gerade Abschnitt kann sich über eine Länge im Bereich von ungefähr 3D bis ungefähr 8D entlang der mittleren Strömungsachse erstrecken. Der gerade Abschnitt kann eine in der Form eines Zylinders geformte Innenwand definieren. Der divergierende Abschnitt kann eine mit einem Verjüngungswinkel relativ zu dem geraden Abschnitt geformte Innenwand definieren, wobei der Verjüngungswinkel im Bereich von ungefähr 3° bis ungefähr 8° liegt. Der divergierende Abschnitt kann sich über eine Länge im Bereich von ungefähr 12D bis ungefähr 15D entlang der mittleren Strömungsachse erstrecken. Der Ausgangsunterdruckstutzen kann sich im Allgemeinen normal von der Längsachse aus erstrecken und weist einen Bohrungsabschnitt und einen verjüngten Abschnitt auf, wobei der Bohrungsabschnitt direkt mit dem geraden Abschnitt kommuniziert. Die Sinusförmige Form kann unter Verwendung einer kurzen Konvergenzlänge von 1D-4D besonders wirksam sein, um Druckenergie in Bewegungsenergie umzuwandeln und Reibungsverluste zu minimieren. Die Stufe kann ein quer vorstehendes ringförmiges Wandsegment mit einer radialen Erstreckung oder einem Durchmesser von 1,1D bis 1,5D definieren, um ein höheres Verstärkungs- oder Gewinnverhältnis zu erzielen, und wobei die Verengung, welche distal in der Stufe endet, den Anfang des geraden Abschnitts definiert.
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In einer weiteren Ausführungsform wird ein Ansaugsystem angegeben, welches ein mehrere Lumen definierendes Verstärkerelement aufweist, welches mit einem Gehäuse mit mehreren Anschlüssen kommuniziert, das zur Verbindung mit einem Unterdruckspeicher durch Rohrabschnitte ausgebildet ist. Das mehrere Lumen definierende Verstärkerelement kann einen Fluiddurchgang definieren, welcher einen konvergierenden Abschnitt aufweist, der zu einer Verengung führt, der konvergierende Abschnitt kann eine sinusförmige Querschnittsform aufweisen, welche zu der Verengung führt. Einen Stufenteil, welcher sich neben der Verengung befindet. Einen geraden Abschnitt, welcher sich neben dem Stufenteil befindet. Einen divergierenden Abschnitt, welcher sich neben dem geraden Abschnitt befindet. Einen Ausgangsunterdruckstutzen, welcher sich zur Bereitstellung von verstärktem Ausgangsunterdruck von einer Seitenwand des mehrere Lumen definierenden Verstärkerelements aus erstreckt, wobei sich der Ausgangsunterdruckstutzen hinter der Verengung befindet, wobei verstärkter Unterdruck mittels des Ausgangsunterdruckstutzens an mindestens eine Sperrventilanordnung an ein rohrförmiges Element des Gehäuses mit mehreren Anschlüssen übertragen werden kann.
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Das rohrförmige Element kann ein offenes durchgängiges Lumen aufweisen, welches an gegenüberliegenden Enden endet. Die gegenüberliegenden Enden können Widerhakenverbindungseinrichtungen aufweisen, welche zur Verbindung mit einer Unterdruckröhre ausgelegt sind. Der gerade Abschnitt kann ein proximales Ende neben der Verengung und ein distales Ende neben dem divergierenden Abschnitt aufweisen, wobei der Ausgangsunterdruckstutzen neben dem proximalen Ende des geraden Abschnitts positioniert sein kann.
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In einer weiteren Ausführungsform wird eine Ansauganordnung angegeben, die ein mehrere Lumen definierendes Verstärkerelement aufweist, welches einen Fluiddurchgang entlang einer mittleren Strömungsachse definiert, welcher einen konvergierenden Abschnitt aufweist, der zu einer Verengung führt. Die Verengung weist eine minimale Innenlumenabmessung D auf. Ein Stufenteil kann sich neben der Verengung befinden. Ein gerader Abschnitt kann sich neben dem Stufenteil befinden, der gerade Abschnitt kann ein proximales Ende neben der Verengung und ein gegenüberliegendes distales Ende aufweisen. Ein divergierender Abschnitt kann sich neben dem distalen Ende des geraden Abschnitts befinden. Ein Ausgangsunterdruckstutzen kann sich zur Bereitstellung von Ausgangsunterdruck von einer Seitenwand des mehrere Lumen definierenden Verstärkerelements aus erstrecken, wobei sich der Ausgangsunterdruckstutzen hinter der Verengung befindet. Der Ausgangsunterdruckstutzen kann neben dem proximalen Ende des geraden Abschnitts positioniert sein. Der konvergierende Abschnitt kann eine sinusförmige Querschnittsform aufweisen, wobei sich die sinusförmige Querschnittsform des konvergierenden Abschnitts über eine Länge im Bereich von ungefähr 1D bis ungefähr 4D entlang der mittleren Strömungsachse erstreckt. Der Stufenteil kann ein quer vorstehendes ringförmiges Wandsegment mit einem radialen Durchmesser von 1,1D bis 1,5D definieren, um ein höheres Verstärkungs- oder Gewinnverhältnis zu erzielen, und wobei die Verengung, welche distal in der Stufe endet, den Anfang des geraden Abschnitts definiert.
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Figurenliste
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Die Funktionsweise der vorliegenden Offenbarung kann unter Bezugnahme auf die in Verbindung mit den nachfolgenden Darstellungen herangezogene ausführliche Beschreibung besser nachvollzogen werden. Diese beigefügten Zeichnungen sind Teil dieser Beschreibung und jedwede schriftliche Information in den Zeichnungen soll als Teil dieser Offenbarung verstanden werden. Ebenso können sowohl die relative Positionierung als auch das Verhältnis der Komponenten sowie deren Funktion, Form, Abmessungen und Gestalt, wie sie in diesen Zeichnungen dargestellt sind, bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung darlegen, ohne vollständig hier aufgeführt zu sein. In den Zeichnungen:
- ist 1A eine diagrammatische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Unterdruckerzeugers gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- ist 1B eine diagrammatische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Unterdruckerzeugers gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- veranschaulicht 2 eine Querschnittsansicht eines Schaubilds einer herkömmlichen Venturi-Geometrie, wie sie in der Bremskraftverstärker-Anordnung mit mehreren Anschlüssen aus dem Stand der Technik, etwa im US-Patent 5,291,916 (und RE37090) an Klostermann et al beschrieben, verwendet werden könnte;
- ist 3 eine schematische Ansicht eines Testverfahrens zur Analyse des Unterdruckerzeugers aus 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- ist 4 eine Ausgangsunterdruckgrafik zur Veranschaulichung von Vergleichsergebnissen der Unterdruckerzeugeranordnung aus 1 in Gegenüberstellung zu einer herkömmlichen Venturi-Geometrie;
- ist 5 eine Einlassströmungsgeschwindigkeitsgrafik zur Veranschaulichung von Vergleichsergebnissen der Unterdruckerzeugeranordnung aus 1 in Gegenüberstellung zu einer herkömmlichen Venturi-Geometrie;
- ist 6 eine Ausgangsunterdruckverstärkungsgrafik zur Veranschaulichung von Vergleichsergebnissen der Unterdruckerzeugeranordnung aus 1 in Gegenüberstellung zu einer herkömmlichen Venturi-Geometrie;
- ist 7 eine Ausgangsunterdruckgrafik zur Veranschaulichung von Vergleichsergebnissen der Unterdruckerzeugeranordnung aus 1 in Gegenüberstellung zu einer herkömmlichen Venturi-Geometrie;
- ist 8 eine Einlassströmungsgeschwindigkeitsgrafik zur Veranschaulichung von Vergleichsergebnissen der Unterdruckerzeugeranordnung aus 1 in Gegenüberstellung zu einer herkömmlichen Venturi-Geometrie;
- ist 9 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Unterdruckerzeugeranordnung der vorliegenden Offenbarung;
- ist 10 eine Querschnittsansicht der Unterdruckerzeugeranordnung aus 8; und
- 11 ist eine Seitenansicht der Unterdruckerzeugeranordnung der vorliegenden Anmeldung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden wird ausführlich auf die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle sowie funktionale Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom jeweiligen Rahmen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen kombiniert oder verändert werden, ohne vom Rahmen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In diesem Sinne dient die nachfolgende Beschreibung lediglich der Veranschaulichung und sollte die verschiedenen Alternativen und Modifikationen, welche an den veranschaulichten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Rahmen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, keineswegs beschränken.
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Die hier verwendeten Begriffe „Beispiel“ und „Ausführungsbeispiel“ bezeichnen einen Fall oder eine Veranschaulichung. Die Begriffe „Beispiel“ oder „Ausführungsbeispiel“ lassen nicht auf eine(-n) wesentliche(-n) oder bevorzugte(-n) Aspekt oder Ausführungsform schließen. Der Begriff „oder“ dient dem Zweck, eher einen Einschluss als einen Ausschluss auszudrücken, es sei denn, der Kontext lässt auf etwas anderes schließen. Beispielsweise ist in der Aussage „A verwendet B oder C“ jedwede einschließende Vertauschung (z.B. A verwendet B; A verwendet C; oder A verwendet sowohl B als auch C) inbegriffen. Des Weiteren dienen die Artikel „ein“ und „eine“ im Allgemeinen dem Zweck, „ein(-e) oder mehrere“ auszudrücken, es sei denn, der Kontext lässt auf etwas anderes schließen.
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In den Figuren werden durchweg gleiche Bezugszeichen verwendet. Daher werden in bestimmten Ansichten lediglich ausgewählte Elemente angegeben, auch wenn die Merkmale der Anordnung in allen Figuren identisch sind. Ebenso ist in diesen Figuren zwar ein konkreter Aspekt der Erfindung veranschaulicht, jedoch sind wie nachstehend erläutert auch andere Aspekte und Anordnungen möglich.
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Bereitgestellt werden ein System sowie ein Verfahren zur Unterdruckverstärkung, die in den bereitgestellten Figuren offenbart werden. Nun folgt eine ausführliche Beschreibung der Unterdruckerzeugeranordnung der vorliegenden Erfindung, die 1 und 9-11 veranschaulichen spezifische veranschaulichende Ausführungsformen der Unterdruckerzeugeranordnung. 2 veranschaulicht eine Version einer Venturi-Anordnung aus dem Stand der Technik. Die 3-8 veranschaulichen in grafischer Form Vergleichsergebnisse der Ausgangs- und Strömungsgeschwindigkeit zwischen der Unterdruckerzeugeranordnung der vorliegenden Anmeldung und der herkömmlichen Venturi-Anordnung aus 2.
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Unterdruckerzeugeranordnungen können in einem Verbrennungsmotor in der Luftstromleitung zwischen dem Motorblock und dem Luftansaugstutzen, etwa einem Vergaser oder einer Kraftstoffeinspritzöffnung, verwendet werden. Das Luftstromsystem in einer üblichen Brennkraftmaschine arbeitet nach dem Prinzip, dass ein Unterdruck erzeugt wird, welcher Luft durch einen Luftansaugstutzen des Vergasers oder der Kraftstoffeinspritzöffnung zieht, um eine zweckmäßige Kraftstoffverbrennung zu befördern. Die Unterdruckwirkung hat sich für die Ergänzung von unterdruckgestützten Teilsystemen in Fahrzeugen, insbesondere Bremsen, Automatikgetriebe und Klimaanlagen, als nützlich erwiesen. Der zusätzliche Bereitstellung von Sperrventilen stellt die Verbindung zwischen einem Venturi-Rohr-Luftweg und dem Teilsystem bereit, und dient dazu, zu unterbinden, dass Gegendruck von dem Teilsystem den Luftstrom darin stört.
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Eine Anordnung 100 oder ein Verfahren zum Ansaugen oder zur Unterdruckerzeugung der vorliegenden Erfindung weist eine modifizierte Venturi-Geometrie auf, die innerhalb eines mehrere Lumen definierenden Verstärkerelements 120 wie in 1A veranschaulicht definiert ist. Das mehrere Lumen definierende Verstärkerelement 120 kann aus Formkunststoff oder Polymer oder anderem starrem Material hergestellt sein, welches einen Fluiddurchgang 110 darin definiert. Das Verstärkerelement 120 weist eine modifizierte Venturi-Geometrie auf, welche durch einen konvergierenden Abschnitt 122 definiert ist, der zu einer Verengung 140 führt (Lumensegment der minimalen ID-Abmessung „D“), gefolgt von einem geraden Abschnitt 126, der in einen divergierenden Abschnitt 128 mündet. Einen Ausgangsunterdruckstutzen 130 zur Übertragung von Unterdruck, welcher sich hinter der Verengung 140 an dem Anfang des geraden Abschnitts 126 befinden kann. Das hier veranschaulichte Ausführungsbeispiel weist einen konvergierenden Teil oder Abschnitt 122 auf, welcher in Fluidkommunikation mit einer Verengung 140 (Lumensegment der minimalen ID-Abmessung „D“) steht und zu der Verengung 140 führt, gefolgt von dem geraden Abschnitt 126, welcher in einen divergierenden Abschnitt 128 mündet. Der Stutzen 130 für den „Ausgangsunterdruck“ ist durch ein Seitenwandsegment 124 definiert, welches sich hinter der Verengung 140 und neben dem proximalen Ende des geraden Abschnitts 126 befindet. Der konvergierende Abschnitt 122 weist eine ringförmige sinusförmige Wand 142 mit einer konvergierenden sinusförmigen Form auf, welche zu dem minimalen ID des Fluiddurchgangs 110 oder der Verengung 140 führt. Die sinusförmige Wand 142 weist eine bogenförmige ansteigende Form auf und unterscheidet sich von einer sich verjüngenden oder gerade ansteigenden Form, welche in herkömmlichen Venturi-Rohren verwendet werden.
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Die hier beschriebenen Ausführungsformen (1A, 1B und 9-11) erzeugen eine überraschende Unterdruckverstärkung bzw. ein Gewinnverhältnis von ungefähr 4:1. Ferner wurde gefunden, dass die identifizierten geometrischen Merkmale einen optimierten Pegel an Ausgangsunterdruck an dem Stutzen 130 bei einer verringerten Einlassströmungsgeschwindigkeit bereitzustellen, was den Leistungsverlust des Motors verringert. Diese Ergebnisse können den geometrischen Merkmalen der Fluiddurchgangsgeometrie zugeschrieben werden, welche innerhalb des mehrere Lumen definierenden Verstärkerelements 120 definiert ist.
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Insbesondere kann die Geometrie des Fluiddurchgangs 110 eine sinusförmige konvergierende Wand 142, eine Stufe 132 und einen geraden Abschnitt 126 aufweisen, welche zwischen einem Einlass 144 stromabwärts des konvergierenden Abschnitts 122 und des divergierenden Abschnitts 128 des Unterdruckverstärkersystems 100 positioniert ist. Hierbei veranschaulicht 2 eine Ausführungsform aus dem Stand der Technik einer herkömmlichen Venturi-Geometrie für einen Bremskraftverstärker, in der diese Kombination von Merkmalen fehlt.
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Die sinusförmige Form der Wand des konvergierenden Abschnitts 122 kann im Allgemeinen ringförmig geformt sein, um einen Hohlraum zu definieren, welcher an der Verengung 140 konvergiert. Die konvergierende sinusförmige Form kann eine Länge (entlang der mittleren Strömungsachse 160) relativ zu dem Durchmesser der Verengung 140 aufweisen, wobei die sinusförmige konvergierende Wand eine Länge aufweist, welche ungefähr 1D bis ungefähr 4D beträgt. Als Form der konvergierenden Wand 142 hat sich eine sinusförmige Form gegenüber einer linearen Form aufgrund der kurzen axialen Länge von 1D-4D des konvergierenden Segments als wirksamer erwiesen, um Druckenergie in Bewegungsenergie umzuwandeln und gleichzeitig Reibungsverluste zu minimieren. Während der Arbeit an der Entwicklung eines Prototypen hat sich herausgestellt, dass die sinusförmige Form des konvergierenden Abschnitts 122 wirksam ist, um Druckenergie in Bewegungsenergie umzuwandeln und Reibungsverluste eines Fluidstroms darin zu minimieren. Diese Reibungsverluste traten auf, wenn der konvergierende Abschnitt eine ringförmige sinusförmige Wand 142 mit einer kurzen Länge entlang einer mittleren Strömungsachse 160 aufweist. In einer Ausführungsform weist die sinusförmige Wand 142 eine axiale Länge von zwischen ungefähr 1D bis ungefähr 4D auf.
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Die Stufe 132 kann direkt stromaufwärts der Verengung 140 positioniert sein, um einen abrupten vergrößerten Hohlraum innerhalb des Fluiddurchgangs 110 zu bilden. Die Stufe 132 kann ein ringförmiges Wandsegment mit einer geringfügig größeren Abmessung als die Verengung 140 definieren. Die Stufe 132 kann eine ringförmige Zylinderform mit einem Durchmesser aufweisen, der wie in den 1A und 1B dargestellt unmittelbar hinter der Verengung eingebracht ist. Insbesondere kann die Stufe 132 einen Durchmesser aufweisen, der zwischen ungefähr 1,1D bis ungefähr 1,5D beträgt, da dieser Bereich relativ zu der Abmessung der Verengung 140 sein kann. Die relative Größe der Stufe 132 stellt eine ringförmige Diskontinuität innerhalb des Fluiddurchgangs 110 bereit, welche erwiesenermaßen eine höhere Unterdruckverstärkung erzeugt als herkömmliche Venturi-Rohre ohne eine Stufe oder eine ringförmige Diskontinuität. Es hat sich herausgestellt, dass die Unterdruckverstärkung in Prototypen mit einer ringförmigen Diskontinuität Höchstwerte im oberen Bereich erreicht und in Ausführungsformen mit längeren Stufendurchmessern sinkt.
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Wenn ein Fluid (z.B. Flüssigkeit oder Luft oder eine Mischung aus beidem) in den Einlass 144 entlang der mittleren Strömungsachse 160 eintritt, geht es gleichmäßig zu der Verengung 140 entlang der sinusförmig geformten konvergierenden Wand 142 über. Das Fluid durchläuft die Verengung 140 mit einer inneren Abmessung D in der verringerten Dichte. Dann tritt das Fluid in den Stufenabschnitt 132 ein und dehnt sich entlang einer Bewegungsbahn oder eines Ausdehnungswinkels (siehe die gestrichelte Linie in 1B) aus, bis es auf Innenwände des geraden Abschnitts 126 trifft. Die angestrebte Bewegungsbahn kann durch die Stufe 132 oder die ringförmige Diskontinuität entlang des Fluiddurchgangs 110 bedingt sein, wobei die Stufe 132 eine geringfügig größere Abmessung als die Verengung 140 aufweist. Der Fluidstrom soll dann den geraden Abschnitt 126 durchqueren, um die durch den Stutzen 130 generierte angestrebte Unterdruckabgabe zu generieren. Der Ausgangsunterdruckstutzen 130 kann sich im Allgemeinen normal von der mittleren Strömungsachse aus erstrecken und weist einen Bohrungsabschnitt 152 und einen verjüngten Abschnitt 154 auf, wobei der Bohrungsabschnitt 152 direkt mit dem geraden Abschnitt 126 kommuniziert. In einer Ausführungsform kann der Bohrungsabschnitt 152 eine Abmessung aufweisen, die im Allgemeinen kleiner als die Verengung 140 ist.
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Die Stufe 132 definiert dann den geraden Abschnitt 126 oder führt distal in den geraden Abschnitt 126 hinein. Der gerade Abschnitt 126 kann eine Zylinderform aufweisen und sich entlang der mittleren Strömungsachse 160 des Fluiddurchgangs 110 erstrecken. Der gerade Abschnitt kann ein proximales Ende neben der Verengung 140 und ein gegenüberliegendes distales Ende neben dem divergierenden Abschnitt 128 aufweisen. Der gerade Abschnitt kann eine Länge im Bereich von ungefähr 3D-8D entlang der mittleren Strömungsachse 160 aufweisen, wobei die Länge im Verhältnis zu der Abmessung der Verengung 140 stehen, aber auch von der Abmessung der Stufe 132 abhängig sein kann. Auf den geraden Abschnitt 126 folgt der divergierende Abschnitt 128.
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Der divergierende Abschnitt 128 kann eine Innenwand definieren, welche mit einem Verjüngungswinkel 136 relativ zu dem geraden Abschnitt 126 geformt ist, wobei der Verjüngungswinkel im Bereich von ungefähr 3° bis ungefähr 8° relativ zu der mittleren Strömungsachse 160 liegt. Der divergierende Abschnitt 128 kann sich über eine Länge im Bereich von ungefähr 12D bis ungefähr 15D entlang der mittleren Strömungsachse 160 erstrecken.
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Im Vergleich und im Gegensatz dazu weist eine herkömmliche Venturi-Geometrie (Stand der Technik veranschaulicht in 2) eine konvergierende Düsenwand auf, welche ein lineares Profil aufweist, wohingegen die gegenwärtige Ausführungsform sinusförmig ist. Ferner ist kein Stufenteil hinter der Verengung vorhanden, sodass der divergierende Abschnitt unmittelbar auf den minimalen Durchmesser (Verengung) folgt. Die herkömmliche Venturi-Geometrie aus 2 weist auch keinen geraden Abschnitt zwischen dem konvergierenden Abschnitt und divergierenden Abschnitten auf.
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Die beschriebene Ansauganordnung wurde mit herkömmlichen Venturi-Geometrien wie in 2 veranschaulicht verglichen. Der Testvorgang ist in 3 schematisch veranschaulicht, in welcher eine Unterdruckquelle auf den Auslass sowohl der Ansauganordnung des Anmelders („Probe von dlhBOWLES“) als auch der herkömmlichen Venturi-Anordnung (2 - „Konkurrenzprobe“) angewendet wird und der Eingangsunterdruck unter Verwendung eines Unterdruckmessers gemessen wird. Auf diesen Unterdruckmesser folgt ein digitaler Strömungsmesser zur Messung von Gasströmungsgeschwindigkeit in Einheiten von Standard-Liter pro Minute („slpm“). Der digitale Strömungsmesser ist mit einer Unterdruckquelle verbunden und wird durch den Experimentator gesteuert. Ein weiterer Unterdruckmesser ist auch mit dem Ausgangsstutzen verbunden. Der Versuch wurde durchgeführt und gesammelte Daten, einschließlich einer durch die Venturi-Rohre gemessenen Strömungsgeschwindigkeit (slpm) und eines Ausgangsunterdrucks (inHg) bei Eingangsunterdruckpegeln im Bereich von 1 inHg bis 18 in Hg wurden aufgezeichnet. Das Verhältnis von Ausgangsunterdruck zu Eingangsunterdruck ist das Verhältnis Unterdruckverstärkung/Bremskraftverstärkung oder Gewinnverhältnis. Dieser Versuch wurde zum Ver- und Abgleich von Daten für das System 100 und Verfahren zur Unterdruckverstärkung der vorliegenden Erfindung und das aus dem Stand der Technik (oder der bereits vorhandenen Geometrie aus 2) herangezogen.
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Die Vorteile der Ansauganordnung 100 im Vergleich zu herkömmlichen Ausführungsformen sind aus den in den 4 und 5 veranschaulichten grafisch dargestellten Versuchsergebnissen klar ersichtlich. Die Vorteile des mehrere Lumen definierenden Verstärkerelements 120 sind aus den niedrigen Unterdruckpegeln (<10 inHg) ersichtlich, bei welchen das Verstärkerelement 120 die herkömmliche Geometrie aus dem Stand der Technik übertrifft (z.B. 40%-90% höher als die Herkömmliche). 6 zeigt die Unterdruckverstärkung (Verhältnis von Ausgangsunterdruck zu Eingangsunterdruck) als Funktion des Eingangsunterdrucks. Bei niedrigen Unterdruckpegeln verstärkt das Verstärkerelement 120 den Eingangsunterdruck um das bis zu 3,5-fache, wohingegen der Höchstwert der Konkurrenzprobe ungefähr bei dem 2-fachen des Eingangsunterdrucks liegt (6). Sobald der Eingangsunterdruck 15 inHg übersteigt, liegen die Leistungen des Verstärkerelements 120 und der herkömmlichen Geometrie näher beieinander.
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Die 7 und 8 zeigen ein Beispiel für eine Konkurrenzprobe mit hohem Durchfluss in Gegenüberstellung zu dem Verstärkerelement 120, bei dem Ausgangsunterdruck (7) und Einlassströmungsgeschwindigkeit (8) verglichen werden. In diesem Beispiel weist die Konkurrenzprobe eine größere Verengung auf, was eine höhere Einlassströmungsgeschwindigkeit zur Folge hat. Aus 8 ist ersichtlich, dass die Konkurrenzprobe fast 2,5 Mal höhere aus dem Krümmer bezogene Strömungen als das Verstärkerelement 120 benötigt, um ähnliche Ausgangsunterdruckwerte zu erzielen (siehe z.B. 7). Bei ähnlichen Strömungsgeschwindigkeiten hingegen übertrifft das Verstärkerelement 120 die Konkurrenzprobe um ganze 90%, was aus den 4, 5 und 6 ersichtlich ist.
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Die 9, 10 und 11 veranschaulichen eine Ausführungsform des Ansaugsystems 100, welches das mehrere Lumen definierende Verstärkerelement 120 in einem Systemgehäuse mit mehreren Anschlüssen aufweist, welches zur Verbindung mit einem Unterdruckspeicher durch Rohrabschnitte ausgebildet ist. Die 9 und 11 zeigen zwei gegenüberliegende Seiten der Ansauganordnung oder des Bremskraftverstärkersystems mit mehreren Anschlüssen, welches wie in den Zeichnungen von 10 veranschaulicht ein Verstärkerelement 120 aufweist. Die Fluidströmungsrichtung ist durch den Pfeil in den 9 und 11 dargestellt. In der in den 9-11 veranschaulichten Ausführungsform ist die Unterdruckquelle (nicht dargestellt) mit einem Eingangsstutzen 220 verbunden und die gegenüberliegende Seite des mehrere Lumen definierenden Verstärkerelements 120 (welches einen regulären oder unverstärkten Unterdruck aufweist) ist mit dem Stutzen 230 verbunden. Der verstärkte Unterdruck ist mittels des Ausgangsunterdruckstutzens 130 und durch eine Sperrventilanordnung 200 mit einem rohrförmigen Element 240 verbunden, welches ein offenes durchgängiges Lumen 242 aufweist, das an gegenüberliegenden Enden 250, 260 an Widerhakenverbindungseinrichtungen endet, welche zur Rohrleitung zur Verbindung mit einem Unterdruckspeicher oder dergleichen ausgelegt sind, sodass diese beiden unteren Stutzen 250, 260 für verstärkten Unterdruck vorhanden sind, der durch das System und Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.
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Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht und in der vorangehenden ausführlichen Beschreibung beschrieben wurden, versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf lediglich die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein soll, sondern dass an der hier beschriebenen vorliegenden Offenbarung Neuanordnungen, Modifikationen und Ersetzungen vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der nachfolgenden Ansprüche abzuweichen. Die folgenden Ansprüche sollen alle Modifikationen und Veränderungen umfassen, die im Schutzumfang der Ansprüche oder deren Entsprechungen liegen.
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In diesem Sinne dient die vorliegende Beschreibung dem Zweck, sämtliche derartige Veränderungen, Modifikationen und Variationen zu umfassen, welche vom Geist und Rahmen der beigefügten Ansprüche erfasst werden. Des Weiteren dient ähnlich dem Begriff „aufweisen“ der Begriff „umfassen“, dazu, einen Einschluss auszudrücken, wenn dieser als Verbindungswort in einem Anspruch verwendet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5291916 [0003, 0011]
- US 3889710 [0003]
