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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbessern des Vakuums
in einer Hilfsvorrichtung eines Fahrzeugs. Die Hilfsvorrichtung
verwendet Vakuum für
verschiedene Anwendungen. Eine derartige Hilfsvorrichtung wird häufig an
den Ansaugkrümmer
eines Fahrzeugs über
einen Kanal mit einem Einweg-Ventil angeschlossen, der den Strom aus
der Hilfsvorrichtung zu dem Ansaugkrümmer lenkt.
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Moderne
Fahrzeuge verwenden Vakuum, d.h. Unterdruck, in dem Ansaugkrümmer für Servo-Lenkungen
und andere Anwendungen, wie etwa Zentralverriegelungssysteme und
Klimasteuerungssysteme. Jedoch ist bei bestimmten Gelegenheiten die
Bremsleistung wegen unzureichender Vakuumniveaus niedrig. Zu dieser
Folge kommt es besonders z.B. bei Kaltstarts, in großen Höhen und
wenn Serpentinenstraßen
befahren werden, wobei alternierend beschleunigt und gebremst wird.
Dies wird ein großes
Problem, wenn immer mehr Hilfsvorrichtungen auf den Motor, automatische
Schaltboxen, Servo-Lenkungen, Klimasysteme und Abgasemissionssysteme
eingebaut sind. Eine variable Ventilzeitsteuerung und eine variable
Zündungszeitsteuerung
erschweren das Problem sogar weiter und dieses wird bei jedem neuen
Emissionserfordernis größer.
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Um
das Vakuum zu erhöhen,
wenn z.B. ein Fahrzeug auf einer großen Höhe gestartet wird, das eine
automatische Schaltbox besitzt, könnte eine separate Vakuumpumpe
verwendet werden. EP-A1-0549086 offenbart eine Pumpe, die ein Gehäuse besitzt,
welches einen oberen und einen unteren Flansch besitzt, zwischen
welchen ein Diaphragma fest gemacht ist, welches über eine
Verbindungsschiene und einen Schaft bewegt wird. Die Pumpe besitzt
einen Einlass und einen Auslass, in welchen ein Steuerungsventil
angeordnet ist. Ein Versiegelungsring wird fest mit dem unteren
Flansch der Pumpe verbunden und bildet eine Schürze mit einer zylindrischen äußeren Oberfläche. Eine
Deckhaube ist eine Schürze
mit einer zylindrischen äußeren Oberfläche. Eine
Deckhaube wird über
den äußeren Teil der
Pumpe gestellt, welche einen zylindrischen inneren Wandabschnitt
besitzt, der über
die äußere Oberfläche des
Versiegelungsrings passt, wobei ein Spalt bei diesen hinterlassen
wird, welcher gegenüber Flammen
undurchdringbar ist. Der Pumpeneinlass und -auslass stehen über eine
Versiegelung mit einem Ansaugverbindungskanal und einem Druckverbindungskanal
durch die Deckhaube in Stromverbindung.
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Ferner
offenbart DE-A1-19853050 eine Vakuumpumpe, die eine Arbeitskammer
zur Verbindung mit einer Vakuumkammer einer Vakuumbremsdruckverstärkungsvorrichtung
und ein Auslassventil, das zur Umgebungsatmosphäre führt, besitzt. Eine Membran,
die eine Grenzwand der Arbeitskammer bildet, kann in einer Arbeitsrichtung
gebogen werden. Ein Schalter, der an die Membran gekoppelt ist,
enthält eine
Armatur, die in der Arbeitsrichtung der Membran durch eine elektromagnetische
Spule bewegt werden kann.
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Der
Nachteil mit Vakuumpumpen des Stands der Technik ist derjenige,
dass sie alle eine zusätzliche
Kraft benötigen,
welches bei den vorstehend erwähnten
Gelegenheiten schwierig sein kann.
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GB-A-2
171 768 offenbart eine Vorrichtung zur Verbesserung des Vakuums
in einer Hilfsvorrichtung, welche an einen Luftverteiler eines Motors
eines Fahrzeugs über
einen Kanal mit einem Einweg-Ventil verbunden ist, das den Strom
aus der Hilfsvorrichtung zu dem Ansaugkrümmer lenkt, wobei die Vorrichtung
eine Kammer mit einer Zuleitung umfasst, der an die Hilfsvorrichtung
und einen Auslasskanal angeschlossen ist, wobei sowohl die Einlass-
als auch die Auslasskanäle
ein Einlassventil besitzen, wobei die Kammer von dem Ansaugkrümmer über ein
biegsames Element separiert ist.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen,
welche die Druckimpulse in dem Ansaugkrümmer eines Fahrzeugs verwendet,
um das Vakuum in einer Hilfsvorrichtung, wie etwa einer Servobremse/Bremskraftverstärker, zu
erhöhen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache
und nicht-kostspielige Vorrichtung bereitzustellen. Diese Aufgaben
werden durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht. Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden durch die abhängigen Ansprüche angegeben.
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Demgemäß verwendet
die Erfindung eine Kammer mit einer Zuleitung und einer Austrittsleitung.
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[TEXT
FEHLT]
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ist
an die Vakuumkammer einer Hilfsvorrichtung angeschlossen. Die Kammer
ist von dem Ansaugkrümmer
durch ein biegsames Element separiert. Wenn der Druck in dem Ansaugkrümmer abnimmt,
wird das biegsame Element nach innen in den Ansaugkrümmer gezogen,
wodurch das Volumen der Kammer erhöht wird. Die Anordnung in dem
Einlassventil öffnet
sich, und dies schafft ein Strom aus der Vakuumkammer der Hilfsvorrichtung.
Als nächstes erhöht sich
der Druck in dem Ansaugkrümmer
und das biegsame Element der Vorrichtung wird zurück in die
Kammer gezogen und der Druck in der Kammer erhöht sich. An diesem Punkt öffnet sich
ein Ventil in der Austrittsleitung der Kammer und das System erreicht
ein Gleichgewicht. Dieser Zyklus wird wiederholt und dies erhöht das Vakuum
in der Vakuumkammer der Hilfsvorrichtung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert, wobei
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1 eine
schematische Ansicht der vorliegenden Erfindung mit der Austrittsleitung
zu dem Ansaugkrümmer
gerichtet, zeigt,
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2 eine
schematische Ansicht der vorliegenden Erfindung mit der Austrittsleitung
zu der Umgebungsluft gerichtet, zeigt,
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3 eine
schematische Ansicht der vorliegenden Erfindung mit zwei Austrittsleitungen
zeigt, und
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4 eine
schematische Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Die
Figuren sind vereinfacht und zeigen die vorliegende Erfindung schematisch,
um das Verständnis
zu erleichtern.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
Vorrichtung gemäß 1 umfasst
ein biegsames Element 1 und eine Kammer 2. Die
Kammer besitzt eine Zuleitung 3 mit einem Einweg-Ventil 5.
Ferner gibt es einen Auslasskanal 4 mit einem Einweg-Ventil 6.
Der Zuleitung 3 ist an die Vakuumkammer 8 einer
Hilfsvorrichtung angeschlossen. Die Kammer 2 ist von dem
Ansaugkrümmer 10 durch
ein biegsames Element 1 separiert. Wenn der Druck in dem
Ansaugkrümmer 10 abnimmt,
wird das biegsame Element 1 nach innen in den Ansaugkrümmer 10 gezogen,
wodurch das Volumen der Kammer 2 zunimmt. Der Druck in
der Kammer 2 erhöht
sich und das Einweg-Ventil 5, das in der Zuleitung 3 angeordnet
ist, öffnet
sich und dies schafft einen Strom aus der Vakuumkammer 8 der
Hilfsvorrichtung. Als nächstes
erhöht
sich der Druck in dem Ansaugkrümmer 10 und
das biegsame Element 1 der Vorrichtung wird in die Kammer 2 zurückgestoßen und
der Druck in der Kammer 2 erhöht sich. An diesem Punkt öffnet sich
das Einweg-Ventil 6 in der Austrittsleitung der Kammer 2 und
das System erreicht ein Gleichgewicht. Dieser Zyklus wird wiederholt
und dies erhöht das
Vakuum in der Vakuumkammer 8 der Hilfsvorrichtung. Ein
Einweg-Ventil 7 wird
vorzugsweise zwischen dem Ansaugkrümmer 10 und der Vakuumkammer
der Hilfsvorrichtung angeordnet, um das Vakuum in der Vakuumkammer 8 zu
maximieren.
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Der
Arbeitsdruck des Ansaugkrümmers 10 ist
normalerweise unterhalb des atmosphärischen Drucks. Um die Freisetzung
des Drucks aus der Austrittsleitung 4 der Kammer 2 zu
erleichtern, wird der Kanal 6 an den Ansaugkrümmer 10 angeschlossen, siehe 1.
Wenn wie in diesem Beispiel der Druck des Ansaugkrümmers 10 niedriger
als der atmosphärische
Druck ist, öffnet
sich das Einweg-Ventil 6 in der Austrittsleitung 4 leichter,
um den Druck freizusetzen. Eine Alternative zum Lenken des Auslasskanals
in den Ansaugkrümmer
ist, eine Verbindung genau vor (nicht gezeigt) der Drosselklappe 9 in
dem Schlauch zu machen, um einen konstanteren Widerstand aufzuweisen.
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Unter
besonderen Umständen
ist der Druck in dem Ansaugkrümmer 10 höher als
der atmosphärische
Druck. Diese Situation kann mit einem Turbo aufgeladenem Motor oder
wenn die Drosselklappenöffnung
groß ist,
auftreten. Um den Druck aus der Kammer 2 freizusetzen,
ist der Auslasskanal 4 alternativ mit der Umgebungsluft
verbunden, siehe 2. Dies erleichtert die Öffnung des
Einweg-Ventils 6 in den Auslasskanal 4, da der
atmosphärische
Druck in diesem Fall niedriger als der Druck in dem Ansaugkrümmer 10 ist.
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3 zeigt
eine weitere Alternative, wo die Kammer zwei Austrittsleitungen 11, 12 besitzt,
oder die eine Leitung 4 in zwei Leitungen zu teilen. Einer der
zwei Austrittsleitungen ist mit der Umgebungsluft verbunden und
der andere der zwei Leitungen ist an den Ansaugkrümmer 10 angeschlossen.
Auf diese Weise wird der Druck in der Kammer durch eine der Leitungen
abhängig
von der Situation freigesetzt. Wenn der Druck in dem Ansaugkrümmer 10 höher als
der atmosphärische
Druck ist, wird der Druck in der Kammer 2 durch die Leitung 12 freigesetzt,
die zu der Umgebungsluft führt,
und das Einweg-Ventil 6 wird sich öffnen. Im Gegensatz hierzu
wird, wenn der Druck in der Zuleitung 10 niedriger als
der atmosphärische
Druck ist, der Druck in der Kammer 2 durch die Leitung 11,
die zu dem Ansaugkrümmer 10 führt, freigesetzt,
und das Einweg-Ventil 13 wird sich öffnen.
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Die
Hilfsvorrichtung ist vorzugsweise ein Bremskraftverstärker und
die vorliegende Erfindung ist hauptsächlich eine Sicherheitsanordnung,
um ein ausreichendes Vakuum für
eine effiziente Bremswirkung sicherzustellen. Die Vorrichtung kann
natürlich für andere
Anwendungen verwendet werden, die das Vakuum in dem Ansaugkrümmer 10 verwenden.
Zum Beispiel könnte
die Vorrichtung für
EGR (Abgaszurückführung) verwendet
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das biegsame Element 1 eine
Membran oder ein Diaphragma. Die Membran ist vorzugsweise leicht
und schnell, damit die Membran entsprechend der Frequenz der Druckimpulse oszilliert.
Die Membran wird vorzugsweise aus einem elastischen luftdichten
Material hergestellt. Sofern benötigt,
kann die Membran mit einer eingebauten Spannung, einem Offset bzw.
Versatz, hergestellt werden. Es ist nicht notwendig, dass die gesamte Membran
elastisch ist. Zum Beispiel kann die Membran aus einer steifen Platte
mit einem elastischen Material entlang der Kanten bestehen, die
die Membran an die Vorrichtung anbringen und hierdurch ermöglichen,
dass die Membran (Platte) oszilliert.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das biegsame Element 1 eine
Kolben-ähnliche
Vorrichtung. Der Kolben sollte in diesem Fall auf eine luftdichte
Weise angeordnet werden und auch aus leichtgewichtigem Material
hergestellt werden, aber noch Druck durchlassen können.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Kammer 2 mit dem biegsamen
Element 1 innerhalb des Ansaugkrümmers 10 lokalisiert.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Kammer 2 mit dem biegsamen
Element 1 außerhalb
des Ansaugkrümmers 10 lokalisiert.
Jedoch besitzt die Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem Ansaugkrümmer 10 vorzugsweise
einen sehr niedrigen Druckabfall zwischen der Vorrichtung und dem
Ansaugkrümmer 10,
da das biegsame Element mit der Frequenz der Druckimpulse oszilliert.
Der Druckabfall führt
zu einer niedrigeren Amplitude der Druckvariationen, wenn die Impulse
das biegsame Element 1 der Vorrichtung erreichen.
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In
einer weiter bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Kammer 2 in einer Aussparung
der inneren Oberfläche
des Ansaugkrümmers 10 bereitgestellt,
siehe 4. Die Kammer 2 mit dem biegsamen Element
könnte
entweder darin als Teil des Ansaugkrümmers 10 eingebaut
sein oder in der Ussparung als eine separate Einheit bereitgestellt
werden.
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Die
Einweg-Ventile 5, 6, 7, und 13 sind
vorzugsweise schnell, da sie sich mit der Frequenz des biegsamen
Elementes 1 und der Druckimpulse öffnen und schließen.
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Das
Vorstehende ist eine Offenbarung von bevorzugten Ausführungsformen
zum Ausführen
der vorliegenden Erfindung. Jedoch ist es für den Fachmann offensichtlich,
dass Modifikationen und Variationen der Vorrichtungen möglich sind.
Insoweit wie die vorstehende Offenbarung dem Fachmann ermöglichen
soll, die vorliegende Erfindung auszuführen, sollte diese nicht als
begrenzend ausgelegt werden, sondern sollte so verstanden werden,
dass sie Modifikationen und Variationen einschließt, die
innerhalb deren Umfang fallen.