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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 441 938 A 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
22 51 152 C3 ) zeigt eine Vorrichtung, mit der ein Unterdruckraum unter
dem Fahrzeug durch ein aufblasbares, schlauchartiges Ringkissen
gebildet wird. Dieses Ringkissen, 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 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
Gesamtgewicht beladen ist.
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Die
DE 30 49 418 A1 beschreibt
eine Notbremse, die nach dem Saugnapf-Prinzip wirken soll, das bekanntlich
nur auf ebenen, glatten Flächen
angewendet wird. Dieses Prinzip ist für Notbremsungen praktisch ungeeignet,
weil der Saughub zu gering ist und das Saugvermögen sowie der damit erreichbare Unterdruck
ungenügend
sind. Außerdem
kann hierbei die Bremswirkung insbes. auf unebenen Fahrbahnen zu
schnell verlorengehen.
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In
der deutschen Patentschrift
DE
22 29 442 C 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 Fahrbahnschmiegenden flexiblen Matte, de
ren 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
Strarenverhältnissen
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 gekannten Nachteile
der bekannten Systeme zu vermeiden.
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Diese
Aufgabe wird durch die beiden unabhängigen Ansprüche 1 und
7 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche zeigen
weitere vorteilhafte Merkmale.
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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.
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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 Unterdruckammer 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,
- • begünstigt den
optimalen-Einsatz des Notbremssystems mit der beschriebenen neuen
und nützlichen
Ganzjahres-Matte, wodurch Kosten für eine spezielle zweite Matte
sowie lästige
Mattenwechselungen für
sommer- und winterliche Straßenverhältnisse
vermeidbar sind, 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 ganzgeschlossen
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 möglichst
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 flachbleibenden 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.
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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
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8 eine
spezielle Sommermatte an der Unterdruckkammer.
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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 möglichst
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 2 an
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 Überdruck
ventil 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.