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Die
Erfindung betrifft ein Notbremssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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In
Notfällen ist es besonders wichtig, die Bodenhaftung von
Fahrzeugen erhöhen zu können, um Bremswege zu
verkürzen und auch die Gefahren des Schleuderns und des
Ausbrechens aus Kurven herabzusetzen.
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Der
Nutzen eines Notbremssystems wird deutlich, wenn man beispielsweise
bedenkt, daß ein auf griffiger Fahrbahn aus 100 km/h vollgebremstes Auto
noch ca. 70 km/h Geschwindigkeit hat – mit der es verunglücken
wie auffahren kann – wenn das mit Hilfe eines Notbremssystems
doppelt so stark verzögerte Auto schon steht.
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Es
ist bekannt, unter Fahrzeugen Räume abzugrenzen und daraus
Luft abzusaugen, so daß das Fahrzeug durch den erzeugten
Unterdruck stärker auf die Fahrbahn gepreßt und
die Bodenhaftung dadurch verstärkt wird. Die Patentschrift
DE-PS 441 938 beschreibt
z. B. eine derartige Vorrichtung zur Vergrößerung
des Raddrucks beim Bremsen durch Erzeugung eines Unterdrucks unter
dem Fahrzeug mittels eines Ventilators. Der Luftzutrittsquerschnitt unter
dem Wagen kann durch herabgeklappte Seitenwände verkleinert
werden. Eine praktische Ausführung dieser Art beschrieb
die Zeitschrift
"auto, motor und sport" Jahrgang
1970, Heft 16, auf S. 32 bis 34.
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Eine
andere Patentschrift (
DE-PS 22
51 152 ) zeigt eine Vorrichtung, mit der ein Unterdruckraum unter
dem Fahrzeug durch ein aufblasbares, schlauchartiges Ringkissen
gebildet wird. Dieses Rimgkissen, unter dem lippenförmige Dichtstreifen befestigt
sind, wird im aufgeblasenen Zustand durch Stützelemente
in einem Abstand von der Fahrbahn entfernt gehalten, um ein Umlegen
der Dichtstreifen bei einer Einfederung des Fahrzeugs zu verhindern.
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Die
in der ersten genannten Patentschrift beschriebene Vorrichtung ist
eher für den Dauerbetrieb besonderer, als zur Notbremsung
normaler Fahrzeuge geeignet, weil zum Absaugen der großen
Luftmengen und Leckluftströme große Ventilatoren
erforderlich sind, die relativ lange Anlaufzeiten und viel Platz
benötigen.
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Die
in der zweiten genannten Patentschrift beschriebene Vorrichtung
hat insbes. den Vorteil, daß eine unter dem Fahrzeug gebildete
Unterdruckkammer mit einem aufblasbaren, elastischen Ringkissen
besser abgrenzbar ist, als durch eine starre Randbegrenzung. Denn
ein elastisches Ringkissen kann natürlich Fahrbahnunebenheiten
so wie unterschiedliche und veränderliche Bodenfreiheiten,
die auch lastbedingt auftreten, gut kompensieren bzw. ausgleichen.
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Nachteile
bei den genannten u. a. bekannten Vorrichtungen dieser Art sind,
daß sie relativ große Unterdruckkammern aufweisen,
die viel Platz brauchen und aus denen im Notfall schnell große
Luftmengen abgesaugt werden müssen, um möglichst kurze
Bremswege erreichen zu können. Außerdem sind die
Randabdichtungen von den bekannten Unterdruckkammern problematisch
und oft ungenügend, weil dadurch zu viel Leckluft in die
Kammern eindringt und zusätzlich mit abgesaugt werden muß. Demzufolge
sind auch besonders leistungsfähige und relativ große,
schwere und teure Zusatzgeräte wie z. B. Vakuumerzeuger
(Vakuumpumpen, Ejektoren) erforderlich. Ein weiterer Nachteil von
Notbremssystemen, die das Fahrzeug belasten, ist, daß die Fahrzeuginsassen
bei plötzlichen Notbremsungen erschrecken können,
weil das Auto ruckartig einfedern und dabei unzulässig
stark überlastet werden kann. Diese Gefahr besteht besonders
dann, wenn das Fahrzeug ohnehin schon bis zum zulässigen
Gesamt gewicht beladen ist.
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In
der deutschen Patentschrift
DE-PS
22 29 442 wurde ein unmittelbar auf die Fahrbahn wirkendes
Notbremssystem für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge,
gezeigt und beschrieben, bei dem der oben und ringsum geschlossene
Saugkörper aus einer von Kanälen durchzogenen
flexiblen Matte besteht, aus deren Kanalsystem Luft nach dem Aufsetzen
auf die Fahrbahn z. B. mittels einer Vakuumpumpe abgesaugt wird.
Die Vorteile dieses Notbremssystems liegen in der sich gut dichtend
an die Fahrbahn schmiegenden flexiblen Matte, deren Luftreservoir schnell
abgesaugt werden kann und die durch ihre Robustheit und Verschleißfestigkeit
große Bremskräfte auf die Fahrbahn zu übertragen
vermag. Die Matte, die z. B. aus Reifengummi besteht, ist flach und
beansprucht im eingezogenen Zustand nur wenig Platz unter einem
Fahrzeug. Ihre gute Dichtwirkung sowie die aus den Kanälen
abzusaugenden geringen Luftmengen ermöglichen es, auch
Baugröße, Gewicht und Kosten wesentlicher zum
Notbremssystem gehörender Teile zu verringern. Deshalb
kann z. B. die Vakuumpumpe sehr klein gehalten werden und trotzdem
enorme Bremskräfte erzeugen, was sich bei praktischen Versuchen
gezeigt hat.
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Ein
Nachteil der Bremsmatte ist nur, daß sie nicht bei allen
schlechten Straßenverhältnissen und Witterungsbedingungen
so starke Bremsverzögerungen erzeugen kann, wie beim Einsatz
auf normalen, guten Straßen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, Wege, Lösungen und Mittel
zu zeigen, wie und wodurch die bekannten und genannten Probleme
bei der Notbremsung von Fahrzeugen weitgehend zusammen gelöst
werden können und sollen. Insbesondere besteht die Aufgabe
darin, mit einem beschriebenen, manuell und automatisch auslösbaren und
steuerbaren, schnellstens einsatzbereiten Notbremssystem größere
Sicherheit auch bei winterlichen Straßenverhältnissen
mit einem möglichst geringen technischen und Kostenaufwand
zu ermöglichen und die genannten Nachteile der bekannten Systeme
zu vermeiden.
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Diese
Aufgabe wird durch Merkmale gelöst, die in mehreren Ansprüchen
enthalten sind.
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Die
Vorteile der Erfindung sind zahlreich:
- • Gemäß Anspruch
1 wird in einer Unterdruckkammer, die eine beliebige Form und Umrandung haben
kann, ein eingebauter Luftsack gezündet, der die seinem
Volumen entsprechende Luftmenge durch mindestens ein Auslaßventil
aus der Kammer ausstößt. Dadurch wirkt der innen
expandierende Luftsack, der während der Notbremsung aufgeblasen
bleibt, wie eine Vakuumpumpe mit gewaltiger Saugleistung, die schlagartig
eine große Luftmenge, die nur Ballast darstellt, aus der Unterdruckkammer
verdrängt. Der gleichzeitig aktivierte
- • echte Vakuumerzeuger braucht dadurch nur noch Restluft
aus der Kammer abzusaugen, wodurch die Ansprechzeit des Notbremssystems wesentlich
verkürzt wird. Das ermöglicht eine
- • höhere Effektivität oder/und kleinere,
kostengünstigere Vakuumerzeuger.
Gemäß der
Weiterentwicklung der Erfindung wird derselbe Luftsack mehrfach
genutzt, was große zusätzliche Vorteile bringt:
Der
kissenartige, innere Luftsack ...
- • ermöglicht in Verbindung mit einer ihn schützenden
flexiblen Matte, die auch als Bremsmatte dient, eine sehr wirksame
Bodendichtung für die Unterdruckkammer
- • verkleinert den Saugraum in der Unterdruckkammer
während der Notbremsung ohne Verringerung der Effektivität
- • ermöglicht mit Hilfe von Abstandhaltern,
daß der flache Saugraum in der Unterdruckkammer bei Einfederungen
des Fahrzeugs mitwandern kann und voll wirksam bleibt
- • erhöht die Abwärtsbeschleunigung
der Unterdruckkammer und verkürzt die Ansprechzeit des Notbremssystems
- • kann Luftdruck durch die Matte direkt auf die Fahrbahn
und dadurch Last vom Fahrzeug bzw. den Rädern auf die Bremsmatte übertragen,
dadurch die Radbremsen entlasten, und die Belastung des Fahrzeugs
in zulässigen Grenzen halten.
- • erlaubt durch wählbaren, variablen Kissen-Druck
und -Hub günstigste Bremskraftverteilungen zwischen den
Radbremsen und der Matte
- • ermöglicht komfortable Notbremsungen, bei
denen ein plötzliches, die Insassen erschreckendes Einfedern
des Fahrzeugs vermieden wird,
- • verbessert die Wintertauglichkeit des Notbremssystems,
indem er durch verstärkten Kissendruck die elastisch federnden,
normalerweise inaktiven Spikes in der Matte aktiv zum Eingreifen
zwingt und
- • ermöglicht durch eine beschriebene, speziell präparierte
Matte auch eine verstärkte Notbremswirkung auf sommerlichen
Fahrbahnen.
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Gemäß einer
weiteren Entwicklung der Erfindung ist die Matte ganz geschlossen
und die Unterdruckkammer dadurch auch unten praktisch vollständig
abgedichtet. Dieser ungewöhnliche Entwicklungsschritt ist
mit der luftdichten Matte erreichbar, die mit Hilfe von mindestens
einem aufgeblähten Luftsack großflächig
so stark auf die Fahrbahn gepreßt wird, daß der äußere,
atmosphärische Luftdruck unten keine Angriffsfläche
findet, um die Matte in die evakuierte Kammer drücken zu
können. Das verhindert auch der Gegendruck insbesondere
vom inneren Luftsack oder ein spezielles Sicherheitsventil, falls
der Innendruck relativ zu schwach sein könnte.
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Vorteile:
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Die
extremste Störung, die bei den bekannten Notbremssystemen
auftreten kann, ist ein plötzlicher Lufteinbruch in die
unten offenen Vakuumkammern, der z. B. möglich ist, wenn
bei einer Notbremsung Straßenbahnschienen überquert
werden. Das dabei leicht total verlorengehende Vakuum muß dann schnellstens
erneuert werden. Das ist ein Problem und großer Nachteil
bei bekannten Notbremssystemen mit voluminösen Unterdruckkammern.
Kein Problem ist es dagegen bei einer gezeigten und beschriebenen
flachen und flach bleibenden Kammer gemäß der
Erfindung. Aber noch besser ist es natürlich, Leckluftzustrom
möglichst ganz zu verhindern und das einmal erzeugte Vakuum
während der ganzen Notbremsung zu erhalten, was mit dem
luftdicht geschlossenen (Kammer-)System möglich ist. Dadurch
sind weitere, erhebliche Vorteile erreichbar, wie:
- • nochmals verkürzte Ansprechzeit zur Aktivierung
des Notbremssystems
- • größere Effektivität durch
noch bessere Abdichtung und stärkeres, höherprozentigeres
Vakuum
- • geringere Störempfindlichkeit
- • wesentliche Reduzierung des Aufwandes und der Kosten
z. B. für den Vakuumerzeuger und/oder Verstärkung
der Notbremswirkung, und
- • geringerer Platzbedarf mit ermöglichter,
sehr kompakter, flacher Baugröße insbesondere
der Unterdruckkammer, die dadurch leichter unter Fahrzeugen unterzubringen
ist.
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Die
hier gezeigten Lösungen der bekannten und beschriebenen
Probleme und die damit erreichbaren zahlreichen Vorteile der Erfindung
sollen dazu beitragen, daß Notbremssysteme zur Erhöhung
der Verkehrssicherheit endlich gebaut werden könnten und
wollten.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand von mehreren in Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt:
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1 ein
Fahrzeug, bei dem die Unterdruckkammer des Notbremssystems in einer
flachen Mulde am Fahrzeugboden angeordnet und im eingezogenen, inaktiven
Zustand dargestellt ist.
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2 schematisch
eine erfindungsgemäße Unterdruckkammer im abgesenkten,
aktiven Zustand auf der Fahrbahn.
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3 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei zusätzlich
Einzelheiten zur Verstärkung der Bodenhaftung an der Bremsmatte
gezeigt sind.
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4 ein
manuell und automatisch auslösbares und steuerbares Notbremssystem
mit einer Unterdruckkammer im aktivierten Zustand, die sehr flach
herstellbar und besonders für Fahrzeuge mit größerer
Bodenfreiheit geeignet ist.
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5 schematisch
ein Sicherheitsventil für geschlossene Unterdruckkammern
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6 ein ähnlich
wirkendes elektrisches Sicherheitsventil, ebenfalls in Kombination
mit einem Auslaßventil,
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7 Einzelheiten
X von 3 und Y von 4 und 8 eine
spezielle Sommermatte an der Unterdruckkammer. Wie die 1 zeigt,
ist die Unterdruckkammer 2 des Notbremssystems z. B. in
einer Mulde 3 am Boden mitten unter dem Fahrzeug 1 oder
nahe an seinem Schwerpunkt angeordnet, um beste Bremswirkung zu
erreichen und auch die Gefahren des Schleuderns und des Ausbrechens
aus Kurven herabzusetzen.
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Die 2 zeigt
schematisch eine aktivierte Unterdruckkammer 2, die von
einem aufgeblasenen Schlauch 4 gebildet und umrandet ist.
Der Schlauch 4 liegt oben am Fahrzeugboden luftdicht an
und ruht unten auf einer flexiblen Matte 13, die er zumindest an
ihrem Umfang auf die Fahrbahn preßt. Die Matte 13,
die z. B. aus Reifengummi bestehen kann, schützt den Schlauch 4 vor
mechanischer Beschädigung und sie dient gleichzeitig als
eine sehr verschleißfeste und tragfähige Randabdichtung
für die Unterdruckkammer 2. In der Unterdruckkammer
befindet sich ein Luftsack 15, der ebenfalls im aufgeblasenen
Zustand dargestellt ist und der z. B. auf derselben, ihn schützenden
Matte 13 ruht. Physikalisch kann er als ein in der Unterdruckkammer 2 schwebender
Gassack 15 angesehen werden. Über dem kissenartig
dargestellten Luftsack 15 sind am Fahrzeugboden Abstandhalter 10 angeordnet,
die dafür sorgen, daß die für das wirksame
Vakuum und die Bodenhaftung maßgebende, effektive Fläche
und die Größe des Saugraumes 9 quasi
erhalten bleiben. Denn trotz Einfederung des Fahrzeugs bleibt der
mit abwärts wandernde Saugraum 9 in der Unterdruckkammer 2 nahezu
konstant. (Saugraum 9 = Volumen der Unterdruckkammer 2 – Kissenvolumen 15.)
Die Abstandhalter 10 können z. B. als Blöcke
oder besser noch rippenartig ausgebildet und so angeordnet sein, daß sie
ein strömungsgünstiges, zum Saugrohr 8 hin gerichtetes
Kanalprofil bilden. Zwischen der Unterdruckkammer 2 und
der freien Atmosphäre ist mindestens ein Auslaßventil 11 mit
großem Durchlaßquerschnitt angeordnet, das sich
bei unzulässigem Überdruck selbsttätig öffnet
und Luft aus der Kammer 2 ins Freie abläßt.
Als ein besonders einfach wirkendes Auslaßventil 11 kann
z. B. eine Gummiplatte dienen, die lose auf einer oder mehreren
größeren Öffnungen der Unterdruckkammer 2 liegt,
so daß die vom inneren Luftsack 15 explosionsartig
verdrängte Luft möglichst ungehindert ins Freie
ausstoßbar ist. Das Auslaßventil 11 leitet
auch schädlichen Staudruck ab, der sich beim schlagartigen
Senken der Unterdruckkammer 2 in ihr bilden kann. Die Matte 13, die
wie die Unterdruckkammer 2 eine Fläche mit beliebiger,
geometrischer Form haben kann, hat mindestens am Rande ihrer Unterseite
z. B. ein labyrinthartig ausgebildetes Dichtungsprofil 14.
Unter dem Innenkissen 15 besitzt sie zumindest Einschnitte
wie Rillen zur Verbesserung ihrer Flexibilität. Durch Öffnungen 16 in
der Matte 13 wird Leckluft, die trotz guter Randabdichtung
unter sie gelangt, mit aus der Unterdruckkammer 2 abgesaugt.
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Zur
Aktivierung der beiden Luftsäcke 4 und 15 sind
diese mit zwei Gasgeneratoren 5 und 6 verbunden.
Beide Luftsäcke unterscheiden sich von normalen Airbags
zumindest dadurch, daß sie den Luftdruck während
der Notbremsung beibehalten und nicht, wie für den Insassenschutz üblich,
sofort wieder entweichen lassen. An den Saugraum 9 der
Unterdruckkammer 2 ist ein Vakuumerzeuger 7 angeschlossen,
der z. B. eine Vakuumpumpe, ein Ejektor oder auch ein Vakuumspeicher
sein kann. Wie in 4 gezeigt ist, kann die Auslösung
des Notbremssystems manuell und auch automatisch durch einen Notmelder
mit dazu geeigneten Sensoren erfolgen. Die flache Matte 13 kann
bekanntlich in einen Rahmen gespannt sein und zusammen mit den leeren Luftsäcken 4 und 15 von
Federn oder einer beliebigen anderen Einziehvorrichtung 12 im
inaktiven Zustand unter dem Fahrzeug 1 gehalten werden,
wie es die 1 zeigt.
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Wirkungsweise:
Die bei der Notbremsung gezündeten, aktivierten Gasgeneratoren 5 und 6 blähen
die beiden Luftsäcke 4 und 15 auf, die
die Matte 13 auf die Fahrbahn beschleunigen und pressen,
an die sie sich flexibel so gut dichtend anschmiegt, daß kaum
noch Leckluft unter ihr hindurch in die Unterdruckkammer 2 gelangt.
Gleichzeitig wirkt der innere, schlagartig aufgeblähte
Luftsack 15 wie eine Vakuumpumpe mit gewaltiger Saugleistung,
die eine unnötig große, dem Kissenvolumen 15 entsprechende Luftmenge
durch das Auslaßventil 11 aus der Unterdruckkammer 2 ins
Freie ausstößt. Das leicht zu öffnende
Ventil 11 schließt sich wieder selbsttätig,
sobald die echte Vakuumpumpe 7 wirkt. Diese kann z. B.
als Schnellläufer erstaunlich klein sein und trotzdem rasch
ein sehr effektives Vakuum erzeugen, weil sie nur noch wenig Luft
aus dem reduzierten Saugraum 9 abzusaugen braucht. Durch
das erzeugte Vakuum preßt der äußere,
atmosphärische Luftdruck das Fahrzeug stark auf die Fahrbahn,
so daß die Bodenhaftung wächst und Bremswege wesentlich
verkürzt werden können. Besonders vorteilhaft
ist, daß der flache, sehr effektiv wirksame Saugraum 9 klein und
auch bei einfederndem Fahrzeug weitgehend konstant bleibt. Dabei
kann durch das aufgeblähte Innenkissen 15 mindestens
ein Teil der Last vom Fahrzeug bzw. den Rädern direkt auf
die Brems- und Dichtungsmatte 13 verlagert und dadurch
eine unzulässige Fahrzeug-Überlastung vermieden
werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der innere Luftsack 15 mit
einem Druckregler verbunden sein und durch veränderlichen
Fülldruck wahlweise in der Höhe und/oder auch
im Durchmesser ausdehnbar gestaltet werden. Durch eine gürtelartige
Umspannung oder eine besonders feste Aussenhülle des Kissens 15 ist
z. B. erreichbar, daß es seine Höhe oder Hubkraft
verändert. Und durch im Kissen 15 z. B. senkrecht
eingebaute Seile oder Bänder könnte sein Hub begrenzt
und dafür sein Durchmesser oder Umfang variabel sein. Der
dem Bedarf entsprechend steuer- oder regelbare Fülldruck
ermöglicht eine optimale Bremskraftverteilung zwischen
der Matte 13 und den Fahrzeugrädern sowie komfortablere
Notbremsungen.
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Nach
der Notbremsung können z. B. (Rückzug-)Federn,
die von den aktivierten Luftsäcken 4 und 15 beim
Senken der Unterdruckkammer 2 gespannt wurden, die Matte 13 mit
den nun luftleeren Säcken wieder in ihre Ausgangslage hochziehen. Das
Gleiche könnte an Stelle von Federn auch eine schematisch
dargestellte Einziehvorrichtung 12 bewerkstelligen. Da
die Matte 13 selbst und auch die zusammengefalteten Luftsäcke 4 und 15 sehr
flach sind, braucht das Notbremssystem, das außerdem leicht
ist, nur wenig Platz unter einem Fahrzeug.
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Durch
Weiterentwicklung der Erfindung ist z. B. in 3 gezeigt,
wie mit dem bisher schon sehr nützlichen Innenkissen 15 noch
zusätzliche Aufgaben erfüllt und weitere Vorteile
erreicht werden können. Eine zusätzliche Aufgabe
bestand darin, größere Sicherheit auf sommerlichen,
wie auch auf winterlich glatten Straßen mit aktivierbaren
Spikes 19 zu erreichen.
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Die 3 zeigt
als Einzelheit die aufgeblasenen Luftsäcke 4 und 15 auf
der Matte 13 und daß der Innensack 15 mit
ihr verbunden bzw. an sie gefesselt ist. Diese Verbindung zwischen
dem Innenkissen 15 und der Matte 13 kann durch
innen eingearbeitete oder über das Kissen 15 gespannte
Bänder 18 erfolgen, die fest oder elastisch sein
können. Zumindest in der Zone unter dem Kissen 15 sind
in der Matte 13 zahlreiche axial bewegliche, elastisch
federnde Spikes 19 angeordnet und z. B. in Kunststoffbuchsen gelagert
(s. 7). Die gefederten Spikes 19, die normalerweise
inaktiv sind, ragen mit ihren Köpfen oben aus der Matte 13 heraus.
Die enge Verbindung zwischen der Matte 13 und dem Kissen 15 hat
den Vorteil, daß die dazwischen angeordneten Spikes 19 mit
definiertem Luftdruck aktivierbar sind und weitgehend unabhängig
von der Bodenfreiheit eines Fahrzeugs eingreifen können.
Falls der Kissenboden nicht schon verstärkt ist, sollte
zwischen ihm und den Köpfen der Spikes 19 eine
elastische Platte z. B. aus Kunststoff angeordnet sein, um den Kissendruck besser
und gleichmäßig wirksam auf die Spikes 19 zu übertragen.
Das mit dem Gasgenerator 6 normal aufgeblähte
Kissen 15 bringt die Spikes 19 nicht zum Eingriff.
Dazu ist mindestens eine zweite Druckstufe für winterliche
Straßenverhältnisse vorgesehen, die durch einen
zweiten Gasgenerator 6a, schematisch dargestellt ist. In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kissendruck so variabel,
daß die Spikes 19 z. B. bei Schneeglätte
mehr und bei Eisglätte weniger tief eingreifen. Das wäre
mit einem intelligenten Sensor möglich, der den vorliegenden
Straßenzustand erkennt und sein Stellsignal an einen damit
verbundenen Druckregler für das Innenkissen 15 leitet.
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Um
die Bodenhaftung der Brems- und Dichtungsmatte 13 auch
auf sommerlichen Straßen zusätzlich zu erhöhen,
sind in ihrer Grundfläche klebstoffartige Substanzen 20 enthalten
oder auf sie aufgetragen, die durch Druck und Reibung auf der Fahrbahn
zur Wirkung kommen. Um eine Austrocknung der Klebsubstanz 20 zu
verhindern, kann der Klebstoff zweckmäßigerweise
z. B. in kleine Kugeln oder kugelförmige Hohlräume
eingebettet sein, die durch Reibung der Matte 13 auf der
Fahrbahn aufplatzen und den Klebstoff 20 freigeben.
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Die 4 zeigt
ein Notbremssystem mit einer flach herstellbaren Unterdruckkammer 2 im
aktivierten Zustand auf der Fahrbahn. Die Unterdruckkammer 2 kann
geometrisch beliebig geformt und z. B. auch kreisförmig
sein. Sie besteht aus einer an einer Kolbenstange 8 befestigten
Deckplatte 22, unter der zur Randabdichtung ein aufgeblähter
Luftschlauch 23 über der flexiblen Matte 13 befestigt
ist. Der Schlauch 23 kann auch mindestens zum Teil mit elastischem
Material wie z. B. Kunststoff (39) gefüllt sein.
Das hätte den Vorteil, daß der Gasgenerator 5 eingespart
werden könnte. Der Schlauchquerschnitt ähnelt
hier beispielsweise dem eines Fahrzeugreifens. Die leichte und trotzdem
stabile Deckplatte 22, die zweckmäßigerweise
aus einer Alu-Legierung oder Kunststoff besteht, ist mindestens
an ihrer Unterseite profiliert und an der axial auf- und abbeweglichen
Kolbenstange 8 befestigt, die hier zugleich als Saugrohr 8 dient,
das mit dem Vakuumerzeuger 7 verbunden ist. Das Profil
unter der Deckplatte 22 dient nicht nur zu ihrer Versteifung,
sondern auch als Abstandshalter 10 für das darunter
befindliche Innenkissen 15. Außerdem bildet das
Profil Rippen 10 und damit Kanäle, die strömungsgünstig
vom Rande der Unterdruckkammer 2 zum Saugrohr 8 hin
verlaufen. Das besagte Auslaßventil 11 befindet
sich hier an der Deckplatte 22. Zwischen ihr und der flexiblen
Matte 13 ist der kissenförmige Luftsack 15 angeordnet. Darunter
können in der Matte 13 besagte axial auf und abbewegliche
Spikes 19 enthalten sein, die normalerweise inaktiv sind,
weil sie von an ihren Köpfen angreifenden elastischen Mitteln,
wie z. B. Federn oder Gummielementen, im eingezogenen Zustand von
der Fahrbahn entfernt gehalten werden. Dazu dient hier eine elastische
Platte 24, die z. B. aus Weich- oder Schaumgummi bestehen
kann.
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Die
Matte 13, die wahlweise ohne oder mit aktivierbaren sowie
regulierbaren Spikes 19 ausgerüstet sein kann,
dient hierbei nicht nur als Bremsmatte und zur Randabdichtung, sondern
auch zu weiteren, sehr nützlichen Zwecken:
Gemäß einer
speziellen Weiterentwicklung der Erfindung ist die Matte 13 und
damit auch die Unterdruckkammer 2 hierbei ganz geschlossen.
Dieser überraschende Entwicklungsschritt, der ganz im Gegensatz zu
den bekannten Notbremssystemen mit ihren am Boden offenen Unterdruckkammern
gemacht wurde, ist durch die spezielle Matte 13a in Verbindung
mit dem Innenkissen 15 möglich. Dieses preßt
die geschlossene Matte 13a großflächig
und so innig fest auf die Fahrbahn, daß sie sich Bodenunebenheiten bestens
und dicht anpaßt. Dazu ist die Matte 13a leicht
und elastisch gebaut. Sie kann mindestens teilweise aus Kunststoff,
Gummi oder gummiartigem Werkstoff bestehen. Ihre Grundfläche
oder Sohle, in der sich mindestens Rillen zur Verbesserung ihrer Flexibilität
befinden, besteht aus sehr abrieb- und verschleißfestem
Material, wie z. B. Reifengummi. Um dem äußeren,
atmosphärischen Luftdruck darunter keine Angriffsfläche
zu bieten, hat sie dementsprechend wenig Negativprofil.
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Zur
Befestigung der Matte 13a im eingezogenen Zustand kann
sie von Seilen oder Bändern durchzogen und in einen Rahmen
der Unterdruckkammer 2 gespannt sein.
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Dem
Notbremssystem ist ein zentrales Steuergerät 27 zugeordnet,
an das folgende Teile angeschlossen sind:
- – ein
Notmelder 25 mit einem Notknopf 26 zur manuellen
und automatischen Auslösung der Notbremsung
- – eine Anschlußleitung zu einem schon vorhandenen
ABS (Antiblockiersystem), um dessen Information zur Auslösung
und/oder Steuerung des Notbremssystems verwerten zu können
- – ein Glättesensor 28 zur automatischen
Erkennung winterlich glatter Straßen und zur Aktivierung
der Spikes 19
- – ein Gasgenerator 5 für das schlauchartige Randkissen 4 oder
den Außensack 23
- – ein mindestens 2-stufiger Gasgenerator, gekennzeichnet
durch 2 Gasgeneratoren 6 und 6a oder ein Druckregler
für das Innenkissen 15 und den wahlweisen Spikes-Einsatz
und
- – der Vakuumerzeuger 7 für die Unterdruckkammer 2.
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Der
Glättemelder 28 (Sensor) besteht in einer besonders
einfach dargestellten Ausführung z. B. aus 4 Dehnungsmeßstreifen
(DMS) 30, die allgemein an der Aufhängung der
Unterdruckkammer 2, d. h. hier speziell an der Kolbenstange 8 um
90° rundum gegeneinander versetzt angeordnet und zu einer (Wheatstone-)Brückenschaltung
miteinander verbunden sind. Außer den Dehnungsmeßstreifen 30 ist an
den Glättemelder 28 ein Thermometer 29 zur Messung
der Außentemperatur angeschlossen.
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Der
Notmelder 25 kann zur automatischen Auslösung
des Notbremssystems mit einem oder mehreren dazu geeigneten Sensoren
verbunden sein. Außerdem ist er durch eine elektrische
Leitung mit dem ABS (Antiblockiersystem) verbunden, um dadurch zu
erfahren, ob es aktiv ist oder nicht. Denn wenn es arbeitet, befinden
sich die Fahrzeugräder an ihrer Haftgrenze, bei der die
Zuschaltung des Notbremssystems schon erwünscht sein und
in Betracht kommen könnte. Besonders erfahrene Autofahrer haben
ein Gespür dafür, manche Notsituationen rechtzeitig
erkennen zu können. Und viele Fahrer haben sich in sehr
gefährlichen Situationen schon gewünscht, ein
Notbremssystem einschalten zu können. Deshalb ist zur manuellen
Auslösung der Notknopf 26 am Notmelder 25 angebracht.
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Wirkungsweise:
Der manuell oder automatisch ausgelöste Notmelder 25 gibt
sein Signal an das Steuergerät 27. Dadurch wird
die Kolbenstange 8 mit der Unterdruckkammer 2 freigegeben
und z. B. mittels einer vorgespannten Feder oder pneumatisch auf
die Fahrbahn beschleunigt. Gleichzeitig blähen die beiden
gezündeten Gasgeneratoren 5 und 6 beide
Luftsäcke 23 und 15 auf, falls sie nicht
schon aufgeblasen worden sind. Die Wirkungsweise entspricht dann
weitgehend der schon oben beschriebenen. Der innere Luftsack 15 und
die vom Steuergerät 27 aktivierte Vakuumpumpe 7 sorgen
für schnellstens erzeugtes Vakuum im Saugraum 9 der
Unterdruckkammer 2, so daß die Deckplatte 22 den
auf ihr lastenden atmosphärischen Luftdruck durch die Kissen 15, 23 auf
die darunter befindliche flexible Matte 13a überträgt,
die die Unterdruckkammer 2 am Boden kraftvoll und großflächig
wirksam abdichtet. Dadurch findet der atmosphärische Luftdruck
keine Angriffsfläche unter der Matte 13a, um gegen
den Kissendruck aufwärts wirken zu können.
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Die
4 an der Kolbenstange 8 gegeneinander versetzt angebrachten
Dehnungsmeßstreifen erkennen starke Notbremsungen an der
dementsprechenden Durchbiegung oder Auslenkung der Kolbenstange 8 bzw.
an der Aufhängung, egal, in welcher Richtung – ob
längs oder quer – sich das Fahrzeug bewegt. Wenn
im aktivierten Zustand des Notbremssystems die Dehnungsmeßstreifen 30 aber
eine relativ nur schwache Auslenkung und damit zu geringe Bremswirkung
dem Glättesensor 28 signalisieren und wenn dabei
die vom Thermometer 29 gemessene Außentemperatur
nur um oder unter 0° Celsius liegt, ist es naheliegend,
daß Eis- oder Schneeglätte vorliegt. Das meldet
der Glättesensor 28 dem Steuergerät 27,
das daraufhin den zweiten Gasgenerator 6a aktiviert. Dieser
erhöht den Druck im Innenkissen 15 so stark, daß die
vorher inaktiven Spikes 19 aktiv werden und eingreifen.
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Die
Dehnungsmeßstreifen 30 in Verbindung mit einer
(Wheatstone-)Brückenschaltung und einem Thermometer 29 sind
nur ein einfaches Ausführungsbeispiel für einen
sogenannten Glättesensor 28, der natürlich
auch andersartig funktionieren und andere Erkennungsmerkmale für
winterliche Straßenglätte erfassen und signalisieren
könnte.
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Eine
Variation in der Wirkungsweise des Notbremssystems ist z. B. dadurch
möglich, daß die Kolbenstange 8 arretierbar
ist und nach dem Aufsetzen der fertig aufgeblähten Unterdruckkammer 2 auf
die Fahrbahn sofort blockiert, d. h. mit dem Fahrzeug fest verbunden
wird. Der danach aktive Vakuumerzeuger 7 bewirkt dann,
daß der atmosphärische Druck über der
Deckplatte 22 direkt auf dem Fahrzeug lastet. Die Notbremskraft
kann so mindestens zum Teil von der Matte 13a auf das Fahrzeug
bzw. seine Reifen verlagert werden. Offensichtlich sind zwischen
loser und fester Kopplung der Kolbenstange 8 bzw. der Unterdruckkammer 2n das
Fahrzeug Variationen möglich, um das Notbremssystem wunschgemäß optimal
einsetzen zu können.
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Die 5 zeigt
als Einzelheit schematisch den Aufbau und die Wirkungsweise des
Sicherheitsventil 32, das zwischen der Unterdruckkammer 2 und der
freien Atmosphäre angeordnet ist. Es ist angebracht, falls
der von oben auf die geschlossene Matte 13a wirkende Druck
kleiner werden kann, als der von unten wirkende atmosphärische
Luftdruck, der die Matte 13a bei einer extremen Störung – wie
z. B. dem Überqueren von Straßenbahnschienen – in
die Unterdruckkammer 2 zu pressen versucht. Das Sicherheitsventil 32 steht
mit einem auf der Matte 13a angebrachten Fühler 33 in
Verbindung, der ihre Bewegung kontrolliert. Der Fühler 33 ist
hier ein Stößel 34, der das Ventil 32 bei
einer unzulässigen Aufwärts-Bewegung bzw. -Wölbung
der Matte 13a zwangsläufig öffnet, wodurch
der Saugraum 9 belüftet und die Matte 13a dadurch
wieder auf den Boden gepreßt wird.
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Das
in 6 gezeigte Sicherheitsventil 32 funktioniert
elektrisch im Prinzip ebenso. Hier dient z. B. mindestens ein Dehnungsmeßstreifen
(DMS) 35 als Fühler 33, der auf der Oberfläche
der Matte 13a befestigt ist, und eine unzulässige
Dehnung oder Spannung beim Aufbauchen der Matte 13a nach oben
an das angeschlossene Magnetventil 36 meldet, um das Sicherheitsventil 32 zu öffnen.
Es belüftet den Saugraum 9 dann auch nur, bis
der Druck über der Matte 13a wieder größer
als der von unten wirkende Luftdruck geworden und die Dichtungsfunktion
der Matte 13a am Boden wiederhergestellt ist. Dazu genügt
oft schon eine relativ schwache Belüftung des kleinen Saugraums 9,
wodurch nur wenig Vakuum verlorengeht und die Störempfindlichkeit
des Notbremssystems deutlich herabgesetzt ist. Das Sicherheitsventil 32 ist
auch hier (wie in 5) als kombiniertes Ventil gezeigt:
Es wirkt als Auslaßventil 11, indem sich die lose
Ventilplatte beim Aufblasen des Innenkissens 15 selbsttätig
von ihrem Sitz abhebt und am Ventilschaft hochgleitet. Und als Sicherheitsventil 32 funktioniert
es, wenn der Schaft des Magnetventils 36 die Ventilplatte
zwangsläufig vom Sitz abhebt.
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Die
Ergänzung oder Erneuerung des Vakuums im relativ kleinen
Saugraum 9 der Unterdruckkammer 2 ist im Fall
einer Störung viel schneller und ökonomischer
möglich, als die erneute Evakuierung von bekannten, voluminösen,
unten offenen Kammersystemen. Auch hierdurch zeigt sich die größere Effizienz
des vorgestellten Notbremssystems.
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In 7 sind
die Einzelheiten X von 3 und Y von 4 als
Ausführungsbeispiele für aktivierbare Spikes 19 deutlicher
gezeigt, die auf Wunsch eingesetzt werden können. In der
flexiblen Matte 13 und 13a sind Buchsen 37 als
Lager für die Spikes 19 befestigt, die mittels
Federn 38 oder anderen Federmitteln, wie z. B. einer elastischen
Platte 24, normalerweise inaktiv gehalten werden und nur bei
Bedarf eingreifen können.
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Die 8 zeigt
die Unterdruckkammer 2, an der die Matte 13 oder 13a als
spezielle Sommermatte ausgebildet ist. Diese besondere Matte 13 ist
z. B. für Fahrzeuge gedacht, die insbesondere in klimatisch warmen
Ländern oder im Sommer gefahren werden. Deshalb ist an
dieser Matte, an Stelle der hierbei unnötigen Spikes 19,
ein anderes Hilfsmittel vorgesehen, das in extremen Notfällen
noch zusätzlich eingesetzt werden kann und helfen soll:
In
der Unterdruckkammer 2 ist zwischen dem kissenartigen Luftsack 15 und
der Matte 13 oder 13a ein elastisch verformbarer
Behälter z. B. in Form eines gummiartigen Kissens 40 auf
der Bremsmatte 13 befestigt. Das Kissen 40 enthält
ein spezielles Bremsmittel 41 in Form einer Paste oder
Flüssigkeit mit einer nach Freisetzung klebstoffartig wirkenden
Substanz. Im Kissen 40, das auch ohne Boden gestaltet und
an seinem Rand auf die Matte 13 geklebt oder aufvulkanisiert
sein kann, befinden sich zumindest Löcher, die über
den in der Matte 13 befindlichen, hierbei spikesfreien
Bohrungen 42 angeordnet sind. Um das Bremsmittel 41 in
der gewünschten Konsistenz dauerhaft z. B. flüssig
zu erhalten und vor unzulässiger Verdickung zu bewahren,
kann eine Schutzfolie am Kissen 40 oder an der Matte 13 angebracht sein.
Diese Schutzfolie, die wie eine Dichtung und Sollbruchstelle zugleich
wirkt, ermöglicht, daß das Bremsmittel 41 nur
bei definiert höherem Kissendruck unter die Matte 13 gepreßt
und aktiv wird, um den Reibungskoeffizienten zwischen der Bremsmatte 13 und
der Fahrbahn zu erhöhen und die Bremswirkung zusätzlich
verstärken zu können.
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Den
höheren Kissendruck kann auch hier derselbe Gasgenerator 6a erzeugen,
der oben zur Spikesaktivierung dient. Wegen möglichen Wartungsproblemen
sollte aber statt der Schutzfolie am Kissen 40 besser zumindest
ein Überdruckventil angebracht sein, das wiederholt und
andauernd nutzbar ist, und wodurch das Bremsmittel 41 vom
Luftsack 15 unter die Matte 13, 13a preßbar
ist. Durch ein am kissenartigen Behälter 40 angebrachtes
Einlaßventil, das z. B. über einem (Spikes-)Loch
sitzen sollte, ist es möglich, Bremsmittel 41 von
unten durch die Matte 13 leicht und bequem nachzufüllen
oder zu erneuern.
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Um
die Unterdruckkammer 2 weiterhin extrem flach bauen zu
können, kann das Bremsmittel-Reservoir oder -Kissen 40 auch
platzsparend in eine Vertiefung oder Mulde an der Oberfläche
der Matte 13 eingebettet sein. Das Bremsmittel 41 könnte
z. B. auch in einem in die Mulde eingesetzten Schwamm gespeichert
sein, aus dem es bei Bedarf vom darüber befindlichen Luftsack 15 unter
die Bremsmatte 13 gepreßt wird. Das Bremsmittel 41 ist auch
in fester Form anwendbar, indem z. B. an Stelle von Spikes 19,
Klebestifte in Bohrungen oder Löcher 42 der Matte 13, 13a eingesetzt
werden. Diese Klebestifte wären ebenfalls günstig
in Abhängigkeit vom Druck im kissenartigen Luftsack 15 automatisch
einstell- und nachführbar.
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Vorteile
dieses wahlweise zusätzlich einsetzbaren, speziellen Bremsmittels 41 sind:
- • Es kann in extremen Notfällen
Bremswege noch stärker verkürzen und dadurch die
Sicherheit zusätzlich vergrößern, und
- • es benötigt nur wenig Platz.
- • Es verursacht nur geringe Mehrkosten, weil fast alle
zur Aktivierung nötigen Mittel und Teile in und an der
Unterdruckkammer 2, mitsamt der Bremsmatte 13,
ohnehin schon vorhanden sind.
- • Vorteilhaft ist auch, daß der kissenförmige
Behälter 40 bei Bedarf relativ viel Bremsmittel 41 fassen
kann, und
- • daß er von unten leicht wieder auffüllbar
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 441938 [0004]
- - DE 2251152 [0005]
- - DE 2229442 [0009]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - ”auto,
motor und sport” Jahrgang 1970, Heft 16, auf S. 32 bis
34 [0004]