DE102006009683A1 - Vorrichtung zur Erhöhung der umsetzbaren Bremsleistung eines zweispurigen Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung der umsetzbaren Bremsleistung eines insbesondere zweispurigen Fahrzeugs, wobei ein die zwischen Fahrzeug und Fahrbahn übertragbare Bremsleistung erhöhendes Element zwischen dem Rad oder den Rädern zumindest einer Achse des Fahrzeugs und der Fahrbahn in Wirkeingriff bringbar ist, welches aus zwei Walzen oder Rädern und einer zugehörigen Führungsstruktur besteht, wobei die Drehachsen dieser Walzen oder Räder im wesentlichen parallel zur Drehachse des jeweiligen Fahrzeug-Rades sind und die erste Walze oder das erste Rad bei aktivierter Vorrichtung sowohl auf dem Fahrzeug-Rad als auch auf der zweiten Walze oder dem zweiten Rad abrollt, welches durch die Führungsstruktur auf die Fahrbahn aufsetzbar ist und somit auf der Fahrbahn abrollt. Dabei kann vorzugsweise die zweite Walze mit Spikes (im weitesten Sinne) ausgerüstet sein, welche vorzugsweise federgelagert oder in elastischem Material gelagert sind. Das Material der Walzen oder Räder ist im Hinblick auf hohe Reibwerte, ggf. unter starkem Verschleiß, ausgelegt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung der umsetzbaren Bremsleistung eines insbesondere zweispurigen Fahrzeugs, wobei ein die zwischen Fahrzeug und Fahrbahn übertragbare Bremsleistung erhöhendes Element zwischen dem Rad oder den Rädern zumindest einer Achse des Fahrzeugs und der Fahrbahn in Wirkeingriff bringbar ist. Zum bekannten Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 198 51 129 C2 verwiesen.
• Bei den heute in Kraftfahrzeugen eingesetzten Betriebsbremsanlagen werden Bremsbacken hydraulisch oder elektrisch gegen zusammen mit den Rädern rotierende Bremsscheiben gedrückt. Durch die zwischen Bremsscheibe und Bremsbacken erbrachte Reibleistung wird das Fahrzeug verzögert. Bekanntlich und naturgemäß ist die Größe der erzielbaren Bremsleistung, die von den Fahrzeug-Rädern auf die Fahrbahn übertragen werden kann, vom Reibwert zwischen den Rädern und der Fahrbahn abhängig, was zur Folge hat, dass sich auf Eis und Schnee wesentlich längere Bremswege ergeben als auf trockenem Asphalt. Bei spurgebundenen Fahrzeugen sind zur Erhöhung des Reibwertes Sandstreuanlagen oder dgl. vorgesehen, welche auch für nicht spurgebundene Fahrzeuge bereits in einer Vielzahl von Ausführungsformen vorgeschlagen wurden.
• Zur Erhöhung der übertragbaren Bremsleistung wurden ferner bereits unterschiedlichste Formen von Hilfsbremseinrichtungen vorgeschlagen, wobei zusätzliche Klötze, Schienen, aufblasbare Kissen oder Walzen vorzugsweise vom Fahrzeugboden aus ausgefahren werden, um zwischen der Fahrbahn und diesen Einrichtungen Reibleistung zu verrichten. Diese Einrichtungen sind idealerweise mit hohen Reibwerten ausgelegt. Beispielhaft genannt seien hierfür die DE 29 496 28 A , die DE 29 042 06 A , die DE 20 206 79 A oder die DE 24 456 24 A .
• Grundsätzlich hängt die Bremsleistung, die verrichtet werden kann, vom Reibwert zwischen dem Fahrzeug (genauer den Fahrzeug-Rädern bzw. einer Hilfsbremseinrichtung), der Gewichtskraft des Fahrzeugs und dem zurückgelegten Bremsweg ab. Die gesamte Gewichtskraft steht in Hilfsbremseinrichtungen nach dem im vorangegangenen Absatz genannten Stand der Technik nur dann zur Verfügung, wenn die Fahrzeug-Räder vollständig von der Fahrbahn abgehoben werden, was jedoch zum Verlust der Fahrstabilität des Fahrzeugs führt. Werden bei Einsatz einer solchen Hilfsbremseinrichtung die Fzg.-Räder nicht von der Fahrbahn abgehoben, so wird zumindest die Gewichtskraft des Fahrzeugs auf den Räder verringert. Dies hat zur Folge, dass die Fzg.-Räder ihre Blockiergrenze erheblich früher als ohne derartige Hilfsbremseinrichtung erreichen, woraufhin ein zur Sicherstellung der Fahrzeug-Stabilität erforderliches (und dem Fachmann bekanntes) Antiblockiersystem den Bremsdruck verringert, was wiederum die Bremsleistung an der Betriebsbremse reduziert. Eine nennenswerte Wirksamkeit solcher Hilfsbremseinrichtungen ist somit nur beim Bremsen auf blankem Eis feststellbar.
• Etwas günstiger ist in dieser Hinsicht eine Notfallbremsvorrichtung nach dem zuoberst genannten Stand der Technik (= DE 198 51 129 C2 ), indem dort als Hilfsbremseinrichtung fungierende zusätzliche Elemente direkt zwischen die Fzg.-Räder und die Fahrbahn gebracht werden, so dass die Gewichtskraft des Fahrzeugs direkt und vollständig auf diese Elemente einwirkt. Jedoch hat auch diese Notfallbremseinrichtung den Nachteil, dass die Fahrstabilität des Fahrzeugs mit Einsatz dieser Einrichtung vollständig verloren geht.
• Eine demgegenüber verbesserte Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
• Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass das besagte, zwischen dem Rad oder den Rädern zumindest einer Achse des Fahrzeugs und der Fahrbahn in Wirkeingriff bringbare Element aus zwei Walzen oder Rädern und einer zugehörigen Führungsstruktur besteht, wobei die Drehachsen dieser Walzen oder Räder im wesentlichen parallel zur Drehachse des jeweiligen Fahrzeugs-Rades sind und die erste Walze oder das erste Rad bei aktivierter Vorrichtung in Fahrtrichtung betrachtet vor dem Fahrzeug-Rad sowohl auf diesem als auch auf der oder dem zweiten in Fahrtrichtung davor liegenden Walze oder Rad abrollt, welche oder welches durch die Führungsstruktur auf die Fahrbahn aufsetzbar ist und somit auf der Fahrbahn abrollt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
• Zunächst sei darauf hingewiesen, dass im weiteren anstelle der Bezeichnungen „erste bzw. zweite Walze oder erstes bzw. zweites Rad" nur noch die Bezeichnung „erste bzw. zweite Walze" verwendet wird, ohne die Verwendung eines Rades anstelle einer Walze hierdurch ausschließen zu wollen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass es sich bei der Walze oder dem Rad nicht zwangsweise um ein(e) solche(s) mit konstantem Kreisquerschnitt handeln muss; vielmehr kann diese(s) verformbar sein und insbesondere beim Abwälzen auf der Fahrbahn eine Querschnittsverformung erfahren, wie an späterer Stelle noch weiter ausgeführt wird.
• Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung bzw. mit deren genannten wesentlichen Merkmalen werden nun diejenigen Räder des Fahrzeugs, an denen diese Vorrichtung im den Reibwert erhöhenden Sinne zum Einsatz kommt, weiterhin in Rotation gehalten solange sich das Fahrzeug bewegt, so dass kein Blockieren der Fzg.-Räder durch Betätigung der Betriebsbremsanlage erfolgt. Dabei ist oder bleibt das jeweilige Fzg.-Rad und/oder die genannte zweite Walze mit der Fahrbahn auf dieser abrollend in Kontakt, so dass die Fahrstabilität (bzw. Spurhaltung) des Fahrzeugs trotz Einsatzes dieser Hilfsbrems-Vorrichtung erhalten bleibt. Eine gesteigerte Bremsleistung kann dabei bereits alleine dadurch übertragen werden, dass zusätzlich zum jeweiligen Fahrzeug-Rad ein weiteres am Fahrzeug befestigtes Bauelement, nämlich die besagte zweite Walze, auf der Fahrbahn abrollt. Indem diese zweite Walze unter Zwischenschaltung der genannten ersten Walze quasi indirekt auf dem jeweiligen Fahrzeug-Rad abrollt, ist nicht nur sichergestellt, dass sich alle Walzen und das Fzg.-Rad um ihre jeweilige im wesentlichen in Fzg.-Querrichtung verlaufende Achse drehen, sondern es wird durch die Tatsache, dass die Walzen unter gegenseitigem Kontakt in Fahrrichtung des Fahrzeugs betrachtet vor dem jeweiligen Fzg.-Rad angeordnet sind, vorteilhafterweise die Anpresskraft der zweiten Walze auf die Fahrbahn erhöht, und zwar durch den Fortbewegungsimpuls des Fahrzeugs. Somit kann ein Großteil der Gewichtskraft des Fahrzeugs weiterhin über das jeweilige Fahrzeugrad auf die Fahrbahn übertragen werden und zusätzlich ist Anpresskraft zum Andrücken der zweite Walze an die Fahrbahn vorhanden.
• Darüber hinaus kann der Reibwert zwischen der zweiten Walze und der Fahrbahn höher gewählt werden als derjenige zwischen dem Fzg.-Rad und der Fahrbahn, und zwar vorzugsweise durch geeignete Materialauswahl. Vorzugsweise werden die Materialien der Walzen so gewählt, dass ein sehr hoher Reibwert sowohl zwischen der Fahrbahn und der zweiten Walze, als auch zwischen der zweiten und der ersten Walze als auch zwischen der ersten Walze und dem Fzg.-Rad bzw. dem Rad-Reifen wirksam ist. Wird die Hilfsbremseinrichtung nur für Notbremssituationen zu Einsatz gebracht, so kann sich ggf. das Material der Walzen während eines Bremsvorgangs auch nahezu vollständig verschleißen, wenn dadurch nur ausreichend hohe Reibwerte ereicht werden können. Es ist aber auch möglich, vorrangig die zweite Walze mit Spikes (im weitesten Sinne) auszustatten, d.h. auf ihrer auf der Fahrbahn abwälzenden Fläche mit Dornen, Stiften oder ähnlichem zu versehen, die entweder federgelagert oder so in elastischem Material gelagert sind, dass sie den Kontakt der Walzenoberflächen mit dem angrenzenden Material (Fahrbahn oder andere Walze oder Reifen) nicht verhindern, aber eine Verzahnung mit dem angrenzenden Material bewirkt wird, wodurch insbesondere die Haftung auch auf Eis deutlich verbessert werden kann.
• Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann insbesondere die zweite, auf der Fahrbahn abrollende bzw. abwälzende Walze so gestaltet sein, dass sich diese Walze durch die Anpresskraft im Kontaktbereich mit der Fahrbahn annähernd elliptisch verformt, d.h. eine im Querschnitt elliptische Form einnimmt, wobei die längere Achse der Ellipse im wesentlichen parallel zur Fahrbahn verläuft, so dass hierdurch die Kontaktfläche zwischen Walze und Fahrbahn erhöht und somit die Fahrbahnhaftung der zweiten Walze gesteigert wird. Diese Verformung erfolgt dabei mit entsprechender Materialauswahl der Walze ausgelöst durch die Anpresskraft an die Fahrbahn selbsttätig.
• Ein Aktuator, der durch Einwirkung auf die genannte Führungsstruktur die beiden Walzen in Kontakt mit dem Fzg-Rad einerseits und der Fahrbahn andererseits bringt, kann solchermaßen mit einer Regelung kombiniert bzw. von dieser angesteuert werden, dass die auf die Walzen wirkende Anpresskraft in Abhängigkeit von verschiedenen möglichen fahrdynamischen Größen, wie bspw. Querbeschleunigung oder Lenkwinkel, zwischen 0 und 100 Prozent der zur Verfügung stehenden Gewichtskraft variiert werden kann. (Dabei sind 100 Prozent der zur Verfügung stehenden Gewichtskraft dann erreicht, wenn der Aktuator die zweite(n) Walze so weit ausfährt bzw. gegen die Fahrbahn drückt, dass das zugeordnete Fzg-Rad von der Fahrbahn abhebt und das Fahrzeug an dieser Stelle nur noch auf der ersten Walze abrollt). Hierdurch kann die vorgeschlagene Vorrichtung zur Erhöhung der umsetzbaren Bremsleistung angepasst an die aktuellen Randbedingungen bestmöglich im Hinblick auf die Beibehaltung einer ausreichenden Fahrstabilität aktiviert werden.
• Die beigefügten Prinzipskizzen zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, wobei in 1 ein Fzg.-Rad mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Wirkeinsatz dargestellt ist, während in 2a ein quasi den Reibwert erhöhender federgelagerter Stift in einer Walze und in 2b ein solcher Stift in elastischem Material gelagert dargestellt ist.
• Zunächst auf 1 Bezug nehmend ist mit der Bezugsziffer 1 die Fahrbahn gekennzeichnet, auf der ein hinteres Fahrzeug-Rad 2 eines Personenkraftwagens abrollt. In Fahrtrichtung (Pfeil 3) betrachtet vor dem Fzg.-Rad 2 ist eine Vorrichtung zur Erhöhung der umsetzbaren Bremsleistung vorgesehen und hier im Einsatz befindlich dargestellt. Diese Vorrichtung besteht aus einer ersten zylindrischen Walze 4 sowie einer zweiten zylindrischen Walze 5, die jeweils um ihre Zylinderachse, die parallel zur Drehachse des Fzg.-Rads verläuft, drehbar sind und dabei bzw. entsprechend durch eine nicht näher dargestellte Führungsstruktur 6 geführt sind. Über diese Führungsstruktur 6 kann diese Vorrichtung zur Erhöhung der umsetzbaren Bremsleistung in Einsatz gebracht werden bzw. außer Einsatz gebracht werden, indem diese Führungsstruktur 6 durch einen nicht dargestellten Aktuator gemäß Pfeilrichtung 7 entsprechend verfahren wird.
• Wenn sich diese Vorrichtung wie dargestellt im Einsatz befindet, rollt die erste Walze 4 sowohl auf der Lauffläche des Fzg.-Rads 2 bzw. von dessen Reifen als auch auf der in Fahrrichtung 3 vor sowie unterhalb der ersten Walze 4 befindlichen zweiten Walze 5 ab. Diese zweite Walze 5 rollt ihrerseits auf der Fahrbahn 1 ab. Die Wirkungsweise dieser Anordnung wurde weiter oben bereits ausgeführt, so dass an dieser Stelle keine Wiederholung erfolgen soll. Dabei kann – wie ebenfalls bereits ausgeführt wurde – zumindest die zweite Walze 5 mit Spikes 8 oder dgl. ausgerüstet sein, die gemäß 2a in der Walze (5) federgelagert sind oder gemäß 2b in ausreichend elastischem Material (bspw. der Walze 5 selbst) gelagert sind.
• Mit einer derartigen Vorrichtung kann der über die Betriebsbremsanlage aufgebrachte Bremsdruck, bei welchem das Rad blockiert, sowohl gegenüber dem üblichen als insbesondere auch gegenüber dem bezüglich Hilfsbremseinrichtungen bekannten Stand erheblich zu höheren Werten hin verschoben werden. Dies hat zur Folge, dass die erbrachte Reibleistung erhöht und der Bremsweg des Fahrzeugs verkürzt wird, wobei ein Antiblockiersystem in gewohnter Weise den angelegten Bremsdruck regeln kann, so dass das Fahrzeug stabil bleibt. Diese Vorrichtung verkürzt den Bremsweg und stellt somit ein aktives Sicherheitssystem dar, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Erhöhung der umsetzbaren Bremsleistung eines insbesondere zweispurigen Fahrzeugs, wobei ein die zwischen Fahrzeug und Fahrbahn (1) übertragbare Bremsleistung erhöhendes Element zwischen dem Rad (2) oder den Rädern zumindest einer Achse des Fahrzeugs und der Fahrbahn in Wirkeingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Element aus zwei Walzen (4, 5) oder Rädern und einer zugehörigen Führungsstruktur (6) besteht, wobei die Drehachsen dieser Walzen (4, 5) oder Räder im wesentlichen parallel zur Drehachse des jeweiligen Fahrzeugs-Rades (2) sind und die erste Walze (4) oder das erste Rad bei aktivierter Vorrichtung in Fahrtrichtung (3) betrachtet vor dem Fahrzeug-Rad (2) sowohl auf diesem als auch auf der oder dem zweiten in Fahrtrichtung davor liegenden Walze (5) oder Rad abrollt, welche oder welches durch die Führungsstruktur (6) auf die Fahrbahn (1) aufsetzbar ist und somit auf der Fahrbahn abrollt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (4, 5) oder das Rad mit Spikes (8) im weitesten Sinne ausgerüstet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spikes (8) oder dgl. federgelagert oder in elastischem Material gelagert sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Walzen (4, 5) oder Räder im Hinblick auf hohe Reibwerte, ggf. unter starkem Verschleiß, ausgelegt ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere die zweite, auf der Fahrbahn abrollende bzw. abwälzende Walze (5) (oder Rad) so gestaltet ist, dass sich diese Walze (5) (oder Rad) durch die Anpresskraft im Kontaktbereich mit der Fahrbahn verformt.
6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktuator, der durch Einwirkung auf die Führungsstruktur (6) die beiden Räder oder Walzen (4, 5) in Kontakt mit dem Fzg-Rad (2) einerseits und der Fahrbahn andererseits bringt, von einer Regelung derart angesteuert wird, dass die auf die Räder oder Walzen (4, 5) wirkende Anpresskraft in Abhängigkeit von fahrdynamischen Größen variierbar ist.