DE202006003700U1

DE202006003700U1 - Kfz-Antriebsstrang zum Energie- und Schadstoffeinsparen

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Publication number: DE202006003700U1
Application number: DE200620003700
Authority: DE
Original assignee: KRAEMER VOLKER
Current assignee: KRAEMER VOLKER
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2016-03-10

Abstract

Kfz-Antriebsstrang gekennzeichnet dadurch, dass im Antriebsstrang ein schaltbarer Freilauf zur Energie- und Schadstoffeinsparung enthalten ist.

Description

Bekannt sind Antriebsstrang – Konzepte mit Schalt- und Automatik-Getriebe, sowie Kombinationen aus beiden. Das Getriebe arbeitet mit einer Kupplung (Hand oder Automatik) zusammen und hat die Aufgabe die Motordrehzahl an die Fahrgeschwindigkeit anzupassen und das Beschleunigen zu ermöglichen. Dem Gaspedal kommt dabei die Aufgabe zu, die Motorleistung zu Steuern. Nimmt man beim Fahren „Gas weg" so kommt es zum so genannten Effekt der „Motorbremse". D. h. durch die innere Reibung im Motor kommt es zum Abbremsen des Fahrzeuges. Dies ist erwünscht, wenn das Fahrzeug abgebremst werden soll. Die Motorbremse bedeutet jedoch in bestimmten, unten näher erläuterten Fahrsituationen, eine Energieverschwendung. Die Energieverschwendung könnte man durch manuelles Auskuppeln vermeiden. Das manuelle Auskuppeln und das wieder Einkuppeln bedeutet jedoch, vor allem bei höheren Geschwindigkeiten, ein Sicherheitsrisiko weil die Kontrolle über das Fahrzeug geringer ist.
Der erfindungsgemäße Antriebsstrang ermöglicht es in bestimmten Fahrsituationen die oben beschriebene Energieverschwendung zu vermeiden, ohne die Fahrsicherheit zu gefährden.
Erreicht wird dies durch zwei Baugruppen im Antriebsstrang: Einer speziellen Einrichtung zur Steuerung der Motorleistung (Z. B. spezielles unten beschriebenes Gaspedal) und einer zusätzlichen Baugruppe (Z. B. ein elektromagnetisch schaltbarer Freilauf). Im Zusammenspiel beider Baugruppen kann das Kraftfahrzeug in bestimmten Fahrsituationen im Freilauf rollen. Wenn das Fahrzeug im Freilauf rollt wird Energie eingespart, weil die Motordrehzahl bis auf die Leerlaufdrehzahl abgesenkt wird. Im Vergleich dazu würde bei einem Rollen mit „Motorbremse" mehr Energie durch innere Motorreibung verbraucht werden, respektive das Fahrzeug unnötig abgebremst werden. Dies gilt auch bei Einsatz der allgemein bekannten Schubabschaltung. Will man wieder beschleunigen muss man bei Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung nur wieder mehr Gas geben, sobald die Motordrehzahl wieder der Fahrgeschwindigkeit entspricht kann wieder Antriebsmoment übertragen werden (ähnlich wie bei einem Fahrrad mit Freilauf – Pedale).
Die Fahrsituationen, bei denen die Motorbremse eine Energieverschwendung bedeutet ist z.B. das Bergabfahren und das Fahren in der Ebene, wenn die Fahrgeschwindigkeit langsamer als mit Motorbremse abgesenkt werden kann, z.B. das Zufahren auf Hindernisse an übersichtlichen Stellen. Das Potential zum Energie-, bzw. Benzin- sparen kann für einen Mittelklasse Pkw wie folgt abgeschätzt werden:
Beispiel:
Überlandfahrt 500km Autobahn, ⌀ Geschwindigkeit 100km/h
Zusätzliche Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind, dass mit der Energieeinsparung auch eine geringere Schadstoffemission und geringerer Motorverschleiß verbunden ist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass man bei einem KFZ mit Schaltgetriebe nur noch zum Anfahren und Anhalten die mechanische Kupplung betätigen bräuchte, alle anderen Schaltvorgänge könnten im Freilauf erfolgen.
Ein Beispiel einer Realisierung ist in 1 und 2 beschrieben und kann wie folgt erläutert werden:
1 oben zeigt das spezielle Gaspedal. Für die Übersichtlichkeit sind die Komponenten auf der Drehachse E etwas in die Breite gezogen dargestellt. Nr. 1 zeigt die Betätigungsrichtung des Gaspedals mit dem Winkel α. Nr. 2 zeigt die Feder zur Erzielung der Betätigungskennlinie (Vgl. 2). Nr. 3 zeigt den Gaszug, der die Drosselklappe der Einspritzanlage (Nr. 7) betätigt. Nr. 4 zeigt die Rastvorrichtung, die für eine leichte Überhöhung der Betätigungskennlinie sorgt (Vgl. 2). Nr. 5 zeigt den Elektroschalter, der in einem bestimmten Winkelbereich des Gaspedals, den Freilauf Nr. 9 über den Magnetschalter Nr. 10 betätigt.
1 unten zeigt schematisch den Kfz-Antriebsstrang. Nr. 6 zeigt den Motor. Nr. 7 zeigt die Einspritzanlage. Nr. 8 zeigt die Kupplung. Nr. 9 zeigt den elektrisch schaltbaren Freilauf. Nr. 10 zeigt den Magnetschalter. Nr. 11 zeigt die elektrische Steuerleitung. Nr. 12 zeigt das Getriebe (kann in diesem Beispiel Schalt- oder Automatikgetriebe sein). Nr. 13 zeigt die Kardanwelle zu den Antriebsrädern.
2 zeigt die Betätigungskennlinie des Gaspedals sowie die Zustände für Drosselklappenstellung und Schaltzustand des Freilaufes in Abhängigkeit vorn Betätigungswinkel α. Dabei bedeutet:

A: = Leerlaufstellung der Einspritzanlage,
B: = mit dem Winkel α. ansteigende Drosselklappenöffnung (= steigende Motorleistung),
C: = Freilauf ausgeschaltet,
D: = Freilauf eingeschaltet
S: = Bereich der Energieeinsparung

Die Betätigungskennlinie ist gekennzeichnet durch eine ständig ansteigende Pedalkraft F. Durch die Rastvorrichtung wird eine leichte Überhöhung der Betätigungskennlinie erreicht, so dass der Kfz Fahrer in der Lage ist, leicht die Position zwischen den Bereichen C und B zu halten. In diesem Bereich S wird die Energieeinsparung erzielt. Wird das Gaspedal los gelassen, geht das Gaspedal selbständig bis auf die Position Winkel α = 0 zurück und die nach dem Stand der Technik übliche Motorbremse inklusive Schubabschaltung wird erreicht (Bereich C). D. h. die Fahrsicherheit ist praktisch auf gleicher Höhe wie bei heute üblichen Antriebsstrangsystemen.
Übliche Antriebsstrangsysteme weisen nur die Betriebszustände B und C auf. Das erfindungsgemäße Antriebsstrangsystem kann ausgehend z. B. vom „normalen" Fahren im Zustand B bei gewünschter Verlangsamung der Geschwindigkeit oder Bergabfahren durch Gas Wegnehmen im Zustand S, im Vergleich zu konventionellen Antriebsstrangsystemen, Energie einsparen. Geht die Fahrt nicht mehr bergab, kann man einfach wieder mehr „Gas geben" und die Fahrgeschwindigkeit wieder erhöhen. Ausgehend vorn Zustand S kann man jedoch auch durch weiteres „Gas wegnehmen" in den Bereich der „Motorbremse" gelangen und die Fahrgeschwindigkeit stärker als im Leerlauf verringern. Die Energieeinsparung ist umso größer, je öfter und länger es dem Fahrer gelingt mit dem Gaspedal im Bereich S zu bleiben. So kann auch im Stadtverkehr eine Energieeinsparung von ca. 10%, bei entsprechend vorausschauender Fahrweise erzielt werden.
Insbesondere bei Kfz mit Automatik-Getriebe sind erfindungsgemäße Lösungen sinnvoll, bei denen der Freilauf von einer Bordelektronik, abhängig von Sensormesswerten wie z. B. Fahrgeschwindigkeit, Beschleunigung, Motordrehzahl, Getriebestufe, Antriebsmoment und/oder deren zeitliche Änderung geschaltet werden. Zweckmäßig ist dann auch einen Anzeige des Schaltzustandes des Freilaufes durch eine Signallampe.

Claims

Kfz-Antriebsstrang gekennzeichnet dadurch, dass im Antriebsstrang ein schaltbarer Freilauf zur Energie- und Schadstoffeinsparung enthalten ist.
Kfz-Antriebsstrang mit schaltbarem Freilauf gemäß Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung zur Steuerung der Motorleistung gleichzeitig auch den Freilauf schaltet.
Kfz-Antriebsstrang gemäß Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, dass der Freilauf mechanisch, elektromagnetisch, pneumatisch oder hydraulisch geschaltet wird.
Kfz-Antriebsstrang gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass der Freilauf von einer Bordelektronik, abhängig von Sensormesswerten wie z. B. Fahrgeschwindigkeit, Beschleunigung, Motordrehzahl, Gaspedalstellung, Getriebestufe, Antriebsmoment und 1 oder deren zeitliche Anderung geschaltet wird.
Kfz-Antriebsstrang gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet dadurch, dass der Schaltzustand des Freilaufes von einer Signaleinrichtung (Z. B. Lampe) dem Fahrer angezeigt wird.