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Die
Erfindung betrifft eine Fahrhilfe für ein Kraftfahrzeug auf einer
glatten Fahrbahn.
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Bei
Kraftfahrzeugen wird regelmäßig eine von
dem Kraftfahrzeug erzeugte Antriebskraft über eine Drehbewegung der von
dem Kraftfahrzeug angetriebenen Reifen in einer Fortbewegung des
Kraftfahrzeugs umgesetzt. Die Richtung der Fortbewegung wird durch
die veränderbare
Ausrichtung von üblicherweise
paarweise lenkbaren Reifen vorgegeben, die um eine vertikale Achse
schwenkbar gelagert sind.
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Wenn
die Reifen auf einer glatten Fahrbahn keinen Halt finden und über die
Fahrbahn rutschen, können
weder die Geschwindigkeit noch die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs
zuverlässig
vorgegeben werden. Auf glatten Fahrbahnen oder bei einem rutschigen
Bodenbelag verschlechtern sich die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs.
Insbesondere auf Grund eines bei Schnee oder Glatteis erheblich
verlängerten
Bremswegs, der von den Fahrern nicht berücksichtigt oder nicht zutreffend
eingeschätzt
wird, ereignen sich auf glatten oder rutschigen Fahrbahnen vermehrt
Unfälle.
Dies führt
zu erheblichen Sachschäden
und oftmals auch zu Verletzungen von beteiligten Personen.
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Um
die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs auf einer glatten Fahrbahn
und insbesondere auf einer schneebedeckten Fahrbahn zu verbessern ist
es bekannt, dass Schneeketten auf die Reifen aufgezogen werden können. Schneeketten
weisen üblicherweise
auf einer Lauffläche
des Reifens im Abstand voneinander angeordnete, quer zur Fahrtrichtung
und zur Lauffläche
verlaufende Kettenabschnitte auf, die ein Durchdrehen oder Rutschen
des Reifens auf der glatten Fahrbahn verhindern sollen. Da die Schneeketten
ihrerseits die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs im Falle einer
trockenen und ausreichend griffigen Fahrbahn nachteilige beeinträchtigen,
werden Schneeketten üblicherweise
nur bei Bedarf auf den Reifen montiert und wieder abgenommen, sobald
sie nicht mehr unbedingt erforderlich sind. Die Schneeketten müssen dann
separat mitgeführt
werden, um sie bei Bedarf wieder montieren zu können. Die Notwendigkeit, die
Schneeketten ständig
in dem Kraftfahrzeug mitzuführen
und der mit einer Montage der Schneeketten verbundene Aufwand werden
oftmals als nachteilig empfunden.
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Es
ist ebenfalls aus der Praxis bekannt, dass in der Lauffläche eines
Reifens vorspringende Ausformungen oder Spitzen angeordnet sind
oder der Reifen zahlreiche beabstandet zueinander angeordnete und
in die Lauffläche
eingebettete, vorspringende Stahlstifte aufweist. Mit derartigen
vorspringenden Ausformungen, beziehungsweise Stahlstiften versehene
Reifen weisen bei Glätte
oder schneebedeckten Fahrbahnen wesentlich bessere Hafteigenschaften
auf und können
die Gefahr vermindern, dass angetriebene Reifen durchdrehen oder
richtungsgebende Reifen quer zu einer vorgegebenen Ausrichtung wegrutschen.
Allerdings erzeugen derartige mit sogenannten Spikes versehene Reifen
auf trockenen, ebenen Fahrbahnen lärmende Abrollgeräusche und können eine
Fahrbahnoberfläche beschädigen. Zur Sicherheit
des Straßenverkehrs
ist die Maximalgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs bei Verwendung von
Spikes-Reifen begrenzt. Die Spikes sind regelmäßig fest in dem Reifen verankert
und können
nicht bei Bedarf kurzfristig montiert oder aktiviert werden. Im
Bedarfsfall müssen
die üblicherweise
verwendeten Reifen gegen Reifen mit Spikes ausgetauscht werden.
Ein hierfür
erforderlicher Reifenwechsel ist oftmals mit einem erheblichen Arbeitsaufwand
verbunden. Zudem müssen
die Spikes-Reifen verfügbar sein,
beziehungsweise für
den Bedarfsfall vorrätig gehalten
werden.
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Sowohl
die Verwendung von Schneeketten als auch von Spikes-Reifen ist mit Komforteinbußen verbunden
und kann manchmal lediglich eine geringe Verbesserung der Fahreigenschaften
bewirken, wobei der hierfür
erforderliche Aufwand oftmals unangemessen hoch erscheint. Auch
elektronische Steuerungssysteme wie beispielsweise ABS oder ESP,
mit welchen die einzelnen Reifen unterschiedlich ansteuerbar sind,
um beispielsweise eine möglichst
effektive Bremswirkung erreichen oder für einen Fahrer beherrschbare
Fahreigenschaften gewährleisten
zu können,
reichen bei verschneiten oder vereisten Fahrbahnen oftmals nicht
aus, um Unfälle zuverlässig vermeiden
zu können.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es demzufolge, eine Fahrhilfe für ein Kraftfahrzeug
auf einer glatten Fahrbahn so auszugestalten, dass die Fahreigenschaften
des Fahrzeugs bei Bedarf verbessert werden können, ohne dass im Bedarfsfall eine
aufwändige
Montage erforderlich wird und ohne dass die Fahreigenschaften des
Kraftfahrzeugs bei trockener und griffiger Fahrhaben nachteilig
beeinträchtigt
werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass ein mit Reibungselementen versehenes Hilfsrad zwischen einer
Ruheposition im Abstand zu der Fahrbahn und einer Betriebsposition
mit einem kraftschlüssigen
Kontakt zu der Fahrbahn sowie mit einer Wirkverbindung mit einem
zugeordneten Reifen des Kraftfahrzeugs verlagerbar ist.
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In
seiner Betriebsposition wird das mit Reibungselementen versehene
Hilfsrad von dem zugeordneten Reifen, mit dem es in Wirkverbindung
steht, in Bewegung gesetzt. Dabei wird das Hilfsrad grundsätzlich in
der gleichen Richtung wie der zugeordnete Reifen in Drehbewegung
versetzt. Vorzugsweise wird das Hilfsrad durch die Wirkverbindung
mit einer näherungsweise
identischen Abrollgeschwindigkeit wie der zugeordnete Reifen bewegt.
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Auf
Grund der Reibungselemente weist das Hilfsrad bei einem kraftschlüssigen Kontakt
zu der Fahrbahn in seiner Betriebsposition einen wesentlich größeren Reibungswiderstand
als der zugeordnete Reifen auf und unterstützt dadurch maßgeblich
die von dem zugeordneten Reifen vorgegebene Bewegung. Bei Verwendung
geeigneter Reibungselemente und einem ausreichend hohen Anpressdruck
des Hilfsrads auf die Fahrbahn kann ein Durchdrehen oder Rutschen
des Hilfsrads auch bei eisglatten oder schneebedeckten Fahrbahnoberflächen in
den meisten Fällen
vermieden werden. Die von dem zugeordneten Reifen ausgeübte Antriebskraft
wird dann über die
Wirkverbindung auf das Hilfsrad übertragen
und in die angestrebte Bewegung des Fahrzeugs umgesetzt. Wenn eine
unterstützende
Mitwirkung des Hilfsrads nicht für
notwendig erachtet wird, kann das Hilfsrad aus seiner Betriebsposition
in eine Ruheposition verlagert werden. In der Ruheposition hat das Hilfsrad
keinen Kontakt zu der Fahrbahn. Vorzugsweise besteht auch keine
Wirkverbindung mehr zu dem zugeordneten Reifen, so dass das Hilfsrad
in seiner Ruheposition nicht weiter bewegt und insbesondere nicht
in Drehbewegung versetzt wird. In seiner Ruheposition beeinträchtigt das
Hilfsrad die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs nicht. Auch wird
eine Beschädigung
der Fahrbahnoberfläche durch
die beabstandete Anordnung des Hilfsrads grundsätzlich ausgeschlossen. Mit
dem in seiner Ruheposition befindlichen Hilfsrad ist das Kraftfahrzeug nicht
an die bei anderen Hilfsmitteln geltenden tatsächlichen oder gesetzlichen
Beschränkungen
gebunden. Insbesondere müssen
mit dem in seiner Ruheposition befindlichen Hilfsrad weder zeitlich
befristete Fahrverbote noch Geschwindigkeitsbeschränkungen
beachtet werden.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass das Hilfsrad in seiner Lauffläche vorspringende
Spikes aufweist. Die Spikes können
in Form von vorspringenden Metallstiften dauerhaft in ein geeignetes Mantelmaterial
des Hilfsrads eingebettet sein. Im Gegensatz zu bereits bekannten
Reifen mit Spikes kann das Hilfsrad eine große Anzahl von dicht benachbart zueinander
angeordneten Spikes aufweisen, da das Fahrzeuggewicht ganz überwiegen
auf den Reifen des Fahrzeugs mit einer unverändert großen Aufstandsfläche lastet
und das Hilfsrad lediglich für
einen Antrieb, beziehungsweise die Fortbewegung des Fahrzeugs unterstützend hinzugeschaltet
und verwendet werden kann.
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Vorzugsweise
lässt sich
unabhängig
von dem Fahrzeuggewicht ein Anpressdruck des Hilfsrads auf die Fahrbahnoberfläche vorgeben.
Da das Hilfsrad nicht zwingend notwendig mit seiner Lauffläche auf
der Fahrbahn abrollen muss kann eine große Anzahl von Spikes verwendet
werden, so dass das Hilfsrad auch ausschließlich über die Enden der Spikes mit
der Fahrbahnoberfläche
in Kontakt kommt.
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Das
Hilfsrad ist vorzugsweise seitlich neben dem zugeordneten Reifen
angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung kann das Hilfsrad raumsparend aus
einer Betriebsposition in eine Ruheposition verlagert werden. Zu
diesem Zweck kann eine entsprechende Ausnehmung eines Radgehäuses des
Fahrzeugs vorgesehen sein. Bei einer Anordnung des Hilfsrads auf
einer der Innenseite des Fahrzeugs zugewandten Seite kann zudem
verhindert werden, dass das Hilfsrad und die daran befestigten Spikes von
außen
ohne Weiteres zugänglich
sind.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen,
dass das Hilfsrad mit einer Antriebsrolle in Wirkverbindung steht, die
in der Betriebsposition der Fahrhilfe an die Lauffläche des
zugeordneten Reifens andrückbar
ist. Ein separater Antrieb des Hilfsrads ist auf diese Weise nicht
notwendig. Das Hilfsrad folgt mit seiner Drehbewegung der von dem
zugeordneten Reifen vorgegebenen Drehbewegung. Die Wirkverbindung
zwischen dem Hilfsrad und der Antriebsrolle ist vorteilhafterweise
so ausgestaltet, dass sich das Hilfsrad mit der gleichen Abrollgeschwindigkeit,
beziehungsweise Umfangsgeschwindigkeit wie der zugeordnete Reifen
bewegt. Die Antriebsrolle ist zweckmäßigerweise in beide Richtungen
drehbar gelagert und überträgt die Drehbewegung
des zugeordneten Reifens unabhängig
von dessen Drehrichtung auf das Hilfsrad, so dass das Hilfsrad sowohl
eine Vorwärtsbewegung
als auch eine Rückwärtsbewegung
des Kraftfahrzeugs unterstützen
kann.
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Um
zu vermeiden, dass bei einem ersten Kontakt des Hilfsrads, bzw.
der Antriebsrolle mit dem zugeordneten, sich gegebenenfalls schnell
drehenden Reifen eine plötzliche,
ruckartige Drehbeschleunigung des Hilfsrads erzwungen wird, kann
das Hilfsrad vor oder während
einer Annäherung
an den zugeordneten Reifen, bzw. auf dem Weg in die Betriebsposition
in eine an die Drehbewegung des Reifens angepasste Drehbewegung
versetzt werden. So könnten
beispielsweise an dem Hilfsrad angeordnete Luftschaufeln eine fahrtwindabhängige Drehbewegung
des Hilfsrads erzeugen. Die an den Reifen angepasste Drehbewegung
kann auch mittels geeigneter Sensoren ermittelt oder durch einen
Vergleich mit einer auf einem Geschwindigkeitsmesser, bzw. Tachometer
angezeigten Geschwindigkeit vorgegeben und durch einen geeigneten
Drehantrieb des Hilfsrads oder der Antriebsrolle erzeugt werden.
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Zweckmäßigerweise
ist vorgesehen, dass die Antriebsrolle während des Betriebs mit einer
Reinigungsvorrichtung in Wirkverbindung steht. Von dem zugeordneten
Reifen während
des Abrollens mitgeführter
Schmutz oder Schnee kann durch eine geeignete Reinigungsvorrichtung
kontinuierlich von der Antriebsrolle ferngehalten oder entfernt
werden, so dass kontinuierlich ein ausreichender Kontakt, beziehungsweise
Reibschluss der Antriebsrolle mit dem zugeordneten Reifen gewährleistet
werden kann. Die Reinigungsvorrichtung kann beispielsweise aus einer
Abstreiferleiste oder einer entweder die Lauffläche des zugeordneten Reifens
oder die Antriebsrolle reinigenden Bürstenvorrichtung bestehen.
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Um
eine einfach und zuverlässig
betätigbare Verlagerung
des Hilfsrads zu ermöglichen
ist vorgesehen, dass das Hilfsrad mittels einer hydraulischen oder
pneumatischen Betätigungsvorrichtung
zwischen der Ruheposition und der Betriebsposition verlagerbar ist.
Die hydraulische oder pneumatische Betätigungsvorrichtung kann gegebenenfalls
an ein in dem Kraftfahrzeug bereits vorhandenes hydraulisches oder
pneumatisches Drucksystem angekoppelt sein. Im Falle einer Nachrüstung eines
Kraftfahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Fahrhilfe können gesonderte
hydraulische oder pneumatische Betätigungsvorrichtungen kostengünstig nachträglich eingebaut
werden. Die hydraulische oder pneumatische Betätigungsvorrichtung kann manuell
oder automatisiert betätigbar
sein.
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Eine
Nachrüstung
der Fahrhilfe ist grundsätzlich
möglich
und erfordert bei einer geeigneten Ausgestaltung der Haltevorrichtung
und des Hilfsrads oftmals keine oder lediglich geringe Modifikationen
des Fahrzeugs. Die Fahrhilfe kann zudem so ausgestaltet und derart
an dem Fahrzeug befestigt sein, dass eine einfache Montage und Demontage möglich ist.
Bei einer Befestigung der Fahrhilfe sollte zweckmäßigerweise
darauf geachtet werden, dass die Fahrhilfe weitgehend starr relativ
zu einem über einen
Stoßdämpfer und
eine Federeinrichtung beweglich gelagerten Reifen an dem Fahrzeug
befestigbar ist. Erforderliche Verbindungsleitungen für beispielsweise
hydraulische oder pneumatische Druckverbindungen oder elektrische
Energie- und Steuerleitungsverbindungen können mittels genormter Steckverbindungen
in einfacher Weise lösbar
verbindbar ausgestaltet werden.
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Damit
eine von dem Kraftfahrzeug erzeugte Antriebsleistung möglichst
gleichmäßig in eine
Fahrzeugbewegung umgesetzt werden kann und eine ungleichmäßige und
die Geradeaus-Laufeigenschaften beeinträchtigende
Beschleunigung des Kraftfahrzeugs vermieden werden kann ist vorgesehen,
dass die Fahrhilfe zwei Hilfsräder
aufweist, die an einander gegenüberliegenden
Reifen angeordnet sind. Werden lediglich an zwei und nicht an allen
gegenüberliegenden
Reifen zugeordnete Hilfsräder
vorgesehen, so sind die Hilfsräder
zweckmäßigerweise
den hinten angeordneten Reifen zugeordnet.
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Es
können
auch an allen Reifen jeweils zugeordnete Hilfsräder vorgesehen sein. Bei einem Bremsvorgang
sollten zunächst
hinten angeordnete Hilfsräder
aktiviert werden. Zweckmäßigerweise
können
die Hilfsräder
entweder jeweils oder paarweise separat betätigt und aktiviert, bzw. deaktiviert
werden. Hilfsräder
an den vorderen, lenkbaren Reifen können insbesondere Richtungsvorgaben
der lenkbaren Reifen unterstützen,
während
Hilfsräder
an den hinteren Reifen in vorteilhafter Weise Beschleunigungs- und
insbesondere Bremsvorgänge
unterstützen.
Die Aktivierung einzelner Hilfsräder
kann auch über
ein Bremssystem erfolgen, bzw. mit dem Bremssystem gekoppelt sein
und zusammenwirken.
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Weiterhin
ist es zweckmäßig, dass
die an zwei gegenüberliegenden
Reifen angeordneten Hilfsräder
mittels einer gemeinsamen hydraulischen oder pneumatischen Betätigungsvorrichtung
gemeinsam betätigbar
sind. Auf diese Weise kann nicht nur sichergestellt werden, dass
die Hilfsräder
eine Drehbewegung der Reifen auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs
gleichzeitig unterstützen,
beziehungsweise sich gleichzeitig in Ruheposition befinden, sondern
auch gewährleistet
werden, dass die Hilfsräder, beziehungsweise
die jeweils zugeordnete Antriebsrolle jeweils mit dem gleichen Anpressdruck
mit dem zugeordneten Reifen in Wirkverbindung stehen. Dadurch kann
mit einfachen Mitteln eine auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs
gleichmäßig wirkende
Fahrhilfe beziehungsweise Unterstützung der jeweiligen Drehbewegung
der Reifen gewährleistet
werden. Durch eine geeignete Ausgestaltung der Fahrhilfe kann erreicht
werden, dass sich unabhängig
von den angetriebenen Achsen des Kraftfahrzeugs bei Betätigung der
Fahrhilfe Fahreigenschaften wie bei einem allradangetriebenen Fahrzeug
einstellen.
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Es
ist vorgesehen, dass der Anpressdruck des einen Hilfsrads oder der
mehreren Hilfsräder
in mehreren Stufen oder kontinuierlich veränderbar ist und entweder manuell
oder automatisiert vorgegeben werden kann. Eine automatisierte Anpassung
eines Anpressdrucks der Hilfsräder
an eine Fahrbahnoberfläche
kann in Abhängigkeit
von einer Oberflächeneigenschaft
der Fahrbahn, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder einer auf eine
geeignete Weise ermittelten oder abgeschätzten Glättegefahr erfolgen.
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Der
Anpressdruck kann auch manuell oder automatisiert vermindert werden,
um insbesondere bei geringer Geschwindigkeit eine Lenkbewegung der
lenkbaren Reifen nicht merklich zu behindern und auf diese Weise
den Bedienungskomfort einzuschränken.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist
vorgesehen, dass die Fahrhilfe für
jedes Hilfsrad mindestens ein den zugeordneten Reifen seitlich umgreifendes
Führungselement
zum Nachführen
des Hilfsrads relativ zu dem zugeordneten Reifen aufweist. Zu diesem Zweck
weist das mindestens eine Führungselement mindestens
eine frei drehbar gelagerte Führungskugel
auf, die seitlich den Seitenflächen
der Reifen zugewandt gelagert ist. Die Hilfsräder können auf diese Weise den Schwenkbewegungen
eines zum Zwecke der Richtungsvorgabe schwenkbar um eine vertikale Achse
gelagerten Reifens folgen. Die Hilfsräder können auch einer geringfügigen Verkippung
eines Reifens um eine horizontale Achse folgen, wie sie beispielsweise
bei hohen Geschwindigkeiten insbesondere bei Hinterrädern von
Oberklassewagen vorgesehen ist, um deren Fahreigenschaften zu verbessern.
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In
vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass zwischen dem Hilfsrad und
dem zugeordneten Reifen eine Trenneinrichtung angeordnet ist, die
einen direkten Kontakt zwischen dem Reifen und dem in der Betriebsposition
seitlich daneben angeordneten Hilfsrad verhindert. Die Trenneinrichtung
kann zweckmäßigerweise
gleichzeitig als Führungselement
verwendet werden.
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Damit
das Hilfsrad unabhängig
von der jeweiligen Ausrichtung lenkbarer Vorderräder in einer räumlich vorgebbaren
Ruheposition gelagert und jederzeit aktiviert, bzw. in eine Betriebsposition
verlagert werden kann, in der das Hilfsrad an dem in einer beliebigen
Richtung ausgerichteten Reifen anliegt, ist in vorteilhafter Weise
vorgesehen, dass das mindestens eine Führungselement zwischen einer
Ruheposition im Abstand von dem Reifen und einer Betriebsposition
seitlich an einer Seitenwand anliegend verlagerbar ist. In der Ruheposition
des Hilfsrads kann das Führungselement
von dem Reifen entfernt werden, so dass durch das Führungselement
keine Ausrichtung des Hilfsrads erzwungen wird und das Hilfsrad beispielsweise
durch geeignet angeordnete Zug- oder Druckfedern oder Seilzüge in der
einen dafür vorgesehenen
Ruheposition gelagert werden kann, unabhängig von der Ausrichtung des
zugeordneten Reifens. Wenn das Hilfsrad aktiviert werden soll, wird zunächst beispielsweise
durch Zug- oder Druckfedern oder durch Seilzüge das Führungselement wieder an einer
Seitenwand des Reifens in Kontakt mit dem Reifen gebracht und gibt
dann auf Grund seiner durch den Reifen vorgegebenen Position eine
entsprechende Schwenkbewegung des Hilfsrads während der Annäherung an
den zugeordneten Reifen vor. Eine derartige Richtungsvorgabe des
Hilfsrads ist in den meisten Fällen
ausschließlich
bei einer Anordnung des Hilfsrads bei lenkbaren und damit um eine
vertikale Achse verschwenkbaren Reifen erforderlich, bzw. notwendig.
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Das
Führungselement
kann beispielsweise über
zwei Seilzüge
zwangsverlagert werden, die sowohl mit dem Führungselement als auch mit
der Haltevorrichtung für
das Hilfsrad in Wirkverbindung stehen. Bei einer Verlagerung des
Hilfsrads in seine Ruheposition, bzw. in seine Betriebsposition
wird über den
zugeordneten Seilzug das Führungselement
von der Seitenwand des Reifens weg, bzw. an die Seitenwand herangeführt. Durch
eine geeignete Anordnung und Festlegung der Seilzüge kann
auch sichergestellt werden, dass das nicht aktivierte Hilfsrad unabhängig von
einer Ausrichtung oder einer Schwenkbewegung des zugeordneten Reifens
eine vorgebbare Ausrichtung beibehält, bzw. in einer vorgebbaren
Ruheposition zurückgehalten
wird.
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Das
Führungselement
kann auch mittels eines Elektromotors verlagert werden, der beispielsweise über ein
Zahnradgetriebe mit dem Führungselement
in Wirkverbindung steht. Der Elektromotor kann gleichzeitig dazu
verwendet werden, das Hilfsrad in geeigneter Weise auszurichten
und gegebenenfalls in der vorgesehenen Position zu halten, wenn
das Hilfsrad in seine Ruheposition verlagert wird.
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Das
Führungselement
kann weiterhin auch beispielsweise durch magnetische, hydraulische oder
pneumatische Betätigungselemente
oder Stellglieder betätigt
und verlagert werden.
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Bei
einer Verlagerung des Hilfsrads aus dessen Ruheposition in seine
Betriebsposition und zurück
wird zweckmäßigerweise
darauf zu achten sein, dass zunächst
eine Ausrichtung des Hilfsrads mittels des Führungselements, bzw. mittels
der gegebenenfalls mehreren Führungselemente
erfolgt, bevor eine Annäherung
in die vorgegebene Endposition durchgeführt wird, um eine ungestörte Betätigung des Hilfsrads
unabhängig
von der jeweiligen Ausrichtung des zugeordneten Reifens sicherstellen
zu können. Gleichzeitig
sollte ebenfalls sichergestellt werden, dass das Hilfsrad bei einer
vorgegebenen Ausrichtung des Reifens während des Aktivierens, bzw.
während
der Verlagerung aus der Ruheposition in die Betriebsposition weder
mit beispielsweise einem Kotflügel
oder einem anderen Karosserieelement des Kraftfahrzeugs noch mit
dem verschwenkten Reifen in Kontakt kommt, bevor eine gefahrlose
Nachführung
und Ausrichtung des Hilfsrads relativ zu dem zugeordneten Reifen
möglich
ist und durchgeführt
werden konnte.
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Werden
mehrere Führungselemente
sowohl im Bereich einer vertikalen Schwenkachse des Reifens als
auch seitlich in einem hinteren Bereich des Reifens verwendet, so
sollte zunächst
mit dem oben im Bereich der Schwenkachse angeordneten Führungselement
eine ungefähre
Ausrichtung der Hilfsrads vorgegeben und anschließend durch
seitliche Annäherung
und seitliches Umgreifen weiterer Führungselemente in dem hinteren
Bereich des Reifens die Ausrichtung des Hilfsrads zusätzlich festgelegt werden,
bevor das Hilfsrad auf die Fahrbahnoberfläche angepresst wird. Anderenfalls
könnten
durch eine unterschiedliche Ausrichtung des Hilfsrads relativ zu
dem Reifen seitlich angreifende, bzw. wirkende Kräfte das
Hilfsrad relativ zu dem Reifen verschwenken, so dass eine Beeinträchtigung
oder Beschädigung
der Fahrhilfe nicht ausgeschlossen werden könnte. Die Richtungsvorgabe
kann mittels einer mechanisch oder elektronisch betätigbaren
Nachführungseinrichtung
ermittelt und dem Hilfsrad übermittelt,
bzw. auferzwungen werden. Falls an Stelle der vorangehend beschriebenen
mechanischen Nachführung
mittels geeigneter Führungselemente
eine elektronische Nachführung
vorgesehen ist, können beispielsweise
optische oder magnetische Sensoren und elektrisch antreibbare Stellglieder
für die
Ausrichtung des Hilfsrads verwendet werden.
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Um
zu verhindern dass das Hilfsrad in seiner Ruheposition beispielsweise
bei Bodenunebenheiten oder auf Grund eines Fahrtwindes zu Schwingungen oder
ruckartigen Bewegungen angeregt wird, welche in unerwünschter
Weise den Fahrkomfort beeinträchtigen
könnten,
ist vorgesehen, dass das Hilfsrad in seiner Ruheposition festlegbar
ist. An Stelle des Hilfsrads kann auch die Antriebswelle festgelegt
werden, um über
die Antriebswelle das Hilfsrad in dessen Position zu fixieren.
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Die
Haltevorrichtung des Hilfsrads ist zweckmäßigerweise relativ zu dem zugeordneten
Reifen ortsfest angeordnet. Die Haltevorrichtung kann dabei direkt
oder indirekt mit einem Chassis, bzw. einer Bodengruppe des Fahrzeugs
verbunden sein. In diesem Fall ist das Hilfsrad ebenfalls an dem
Chassis, bzw. der Bodengruppe festlegbar.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass die Haltevorrichtung relativ zu
dem Reifen und die Ruheposition relativ zu einem Kotflügel oder
einem anderen Karosserieteil ortsfest befestigt, bzw. vorgegeben sind,
wobei die Haltevorrichtung und die Ruheposition relativ zueinander
schwingen, bzw. sich verlagern können.
In diesem Fall sollte die Haltevorrichtung das Hilfsrad in seiner
Ruheposition um mindestens eine geeignet angeordnete Schwenkachse
verschwenkbar freigeben, so dass eine Relativbewegung des in seiner
Ruheposition fixierten Hilfsrads gegenüber der Haltevorrichtung möglich wird.
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Nachfolgend
werden einige Ausführungsbeispiele
näher erläutert, die
in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer Fahrhilfe mit einem Hilfsrad, das
an einem dem Hilfsrad zugeordneten Reifen angeordnet ist,
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2 eine
Rückansicht
der in 1 dargestellten Fahrhilfe,
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3 eine
vergrößert dargestellte
schematische Draufsicht auf die in den 1 und 2 dargestellte
Fahrhilfe im Bereich eines seitlichen Führungselements,
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4 eine
vergrößerte Schnittansicht
der in den 1 bis 3 dargestellten
Fahrhilfe im Bereich der mit dem Reifen und der im Hilfsrad in Wirkverbindung
stehenden Antriebsrolle, und
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5 eine
schematische Darstellung einer Fahrhilfe mit zwei aneinander gegenüberliegend
angeordneten Reifen zugeordneten Hilfsrädern, die mittels einer gemeinsamen
hyraulischen Betätigungsvorrichtung
betätigbar
sind.
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Eine
in den 1 bis 4 dargestellten Fahrhilfe 1 für ein Kraftfahrzeug
auf einer glatten Fahrbahn weist ein Hilfsrad 2 auf, dass
mit einer Haltevorrichtung 3 in seiner Position verlagerbar
im Bereich eines zugeordneten Reifens 4 des Kraftfahrzeugs
befestigt ist. Die Haltevorrichtung 3 kann beispielsweise
an einem Radlager des Reifens 4 oder, wie in dem in den 1 bis 4 abgebildeten
Ausführungsbeispiel,
im Bereich einer strichpunktiert dargestellten senkrechten Schwenkachse 5 des
Reifens 4 oberhalb des Reifens 4 oder seitlich
neben dem Reifen 4 an einer Basissäule des Kraftfahrzeugs befestigt
sein.
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Um
bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einer
Schenkbewegung des Reifens 4 folgen zu können ist
vorgesehen, dass die Haltevorrichtung 3 im Bereich der
Schwenkachse 5 ein Schwenkgelenk 6 aufweist. Ausgehend
von dem Schwenkgelenk 6 weist die Haltevorrichtung 3 einen
Haltearm 7 auf. Der Haltearm 7 ist ausreichend
stabil und mechanisch belastbar, um das über einen Teleskoparm 8 mit
dem Haltearm 7 verbundene Hilfsrad 2 mit einem ausreichenden
Anpressdruck an eine Fahrbahnoberfläche 9 anzupressen.
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Der
Teleskoparm 8 ist schwenkbar an dem Haltearm 7 gelagert,
so dass das Hilfsrad 2 aus einer Betriebsposition, in welcher
das Hilfsrad 2 mit der Fahrbahnoberfläche 9 in Kontakt steht,
und einer gestrichelt dargestellten Ruheposition mittels einer Schwenkvorrichtung 10 verschwenkbar
ist. Gleichzeitig kann durch ein Ausfahren, beziehungsweise Einziehen
des Teleskoparms 8 der Abstand des Hilfsrads 2 zu
der Schwenkvorrichtung 10 und damit zu der Fahrbahnoberfläche 9 sowie
ein Anpressdruck des Hilfsrads 2 auf die Fahrbahnoberfläche 9 während des
Betriebs vorgegeben werden.
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Die
Schwenkvorrichtung 10 und der Teleskoparm 8 sind
unabhängig
voneinander mittels einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung betätigbar.
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Seitlich
neben dem Hilfsrad 2 ist eine einer Lauffläche 11 des
Reifens 4 zugeordnete Antriebsrolle 12 drehbar
gelagert. Die Antriebsrolle 12 steht über ein Zahnradgetriebe 13 mit
dem Hilfsrad 2 in Wirkverbindung, so dass eine Drehbewegung
der Antriebsrolle 12 eine entsprechende Drehbewegung des Hilfsrads 2 erzwingt.
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Die
Antriebsrolle 12 kann bei Bedarf an die Lauffläche 11 des
zugeordneten Reifens 4 angedrückt werden, so dass sich eine
Drehbewegung des Reifens 4 auf die Antriebsrolle 12 und
damit auf das Hilfsrad 2 überträgt. Durch eine geeignete Übersetzung
des Zahnradgetriebes 13 kann erreicht werden, dass eine
Abrollgeschwindigkeit des Hilfsrads 2 gleichgerichtet und
gleich groß wie
die Abrollgeschwindigkeit des zugeordneten Reifens 4 ist.
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Das
Hilfsrad 2 weist eine große Anzahl von in ein Mantelmaterial
des Hilfsrads 2 eingebetteten Spikes 14 auf. Die
Spikes 14 bestehen im Wesentlichen aus Metallstiften mit
einer geeigneten Länge und
einem geeigneten Durchmesser. In seiner Betriebsposition wird das
Hilfsrad 2 mit einem ausreichenden Anpressdruck an die
Fahrbahnoberfläche 9 gedrückt. Gleichzeitig
wird die Antriebsrolle 12 ebenfalls mit einem ausreichenden
Anpressdruck an die Lauffläche 11 des
Reifens 4 angedrückt
und überträgt dessen
Drehbewegung auf das Hilfsrad 2. Die Spikes 14 an
dem Hilfsrad 2 verhindern bei einer glatten, beispielsweise
mit Schnee oder Eis bedeckten Fahrbahnoberfläche ein Durchdrehen oder seitliches Verrutschen
des Hilfsrads 2, so dass die gemeinsame Drehbewegung des
Reifens 4 und des damit in Wirkverbindung stehenden Hilfsrads 2 in
eine gewünschte
Bewegung des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird.
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Das
Hilfsrad 2 kann an im Wesentlichen ortsfest angeordneten
Hinterreifen eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Das Hilfsrad 2 kann
auch gemäß dem in
den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
an einem um eine vertikale Schwenkachse 5 verschwenkbaren
Reifen 4 angebracht werden, wie es üblicherweise bei Vorderreifen
eines Kraftfahrzeugs der Fall ist. Um den Schwenkbewegungen eines
lenkbaren Vorderrads folgen zu können
sind im Bereich des Schwenkgelenks 6 oberhalb des Reifens 4 sowie
in einem Bereich der Antriebsrolle 12 die Lauffläche 11 des
Reifens 4 umgreifende Führungselemente 15 zum
Nachführen
des Hilfsrads 2 relativ zu dem zugeordneten Reifen 4 vorgesehen. Die
Führungselemente 15 weisen
kugelgelagert frei drehbare Führungskugeln 16 auf,
die die Lauffläche 11 seitlich
umgreifend an einer Seitenwand 17 des Reifens 4 dicht
anliegend den Bewegungen des Reifens 4 folgen und die Ausrichtung
des Haltearms 7, beziehungsweise des daran gelagerten Hilfsrads 2 relativ
zu dem Reifen 4 vorgeben und den Bewegungen des Reifens 4 nachführen.
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Das
zwischen dem Reifen 4 und dem Hilfsrad 2 angeordnete
Führungselement 15 ist
ausreichend großflächig ausgestaltet,
um einen direkten Kontakt zwischen dem Reifen 4 und dem
mit Spikes 14 versehenen Hilfsrad 2 zuverlässig ausschließen zu können. Dagegen
ist das auf der entgegengesetzten Seite des Reifens 4 angeordnete
Führungselement 15 deutlich
kleiner und umgreift den Reifen 4 an dessen Seitenwand 17 nur
geringfügig.
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Wie
in 3 schematisch dargestellt, ist das an einem Vorderrad
im Bereich dessen Schwenkachse 5 gelagerte Führungselement 15 im
Wesentlichen senkrecht zu einer geraden Ausrichtung des Reifens 4 auf
Schienen 18 verschiebbar, so dass das Führungselement 15 seitlich
an die Seitenfläche 17 des Reifens 4 angedrückt oder
von ihr entfernt werden kann. An Stelle von Schienen 18 können auch
Stangen oder ein anderer geeigneter Verlagerungsmechanismus verwendet
werden. Mittels einer nicht näher
dargestellten Einrichtung zur Verlagerung des Führungselements 15,
die beispielsweise federbetätigt,
mittels eines Seilzugs betätigt
oder elektrisch aktiviert und betätigt werden kann, kann das
Führungselement 15 im
Falle eines Parkens des Hilfsrads 2 in dessen Ruheposition
von der Seitenfläche 17 des Reifens 4 wegbewegt
werden, so dass durch das Führungselement 15 keine
Ausrichtung des Hilfsrads 2 mehr erzwungen wird und das
Hilfsrad 2 in einer einzigen, vorgebbaren Position unabhängig von
der aktuellen Ausrichtung des Reifens 4 geparkt werden kann.
Wird das Hilfsrad 2 aktiviert, so kann das Führungselement 15 wieder
seitlich an den Reifen 4 angepresst werden und würde dann
die Ausrichtung des Reifens 4 auf das Hilfsrad 2 übertragen,
bzw. eine daran angepasste Ausrichtung des Hilfsrads 2 vorgeben.
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Das
oberhalb des Reifens 4 im Bereich dessen Schwenkachse 5 gelagerte
Führungselement 15 kann
entweder – wie
dargestellt – zwei
Führungskugeln 16 oder
aber lediglich eine oder mehrere senkrecht übereinander angeordnete Führungskugeln 16 aufweisen.
Eine ebenfalls denkbare Anordnung der Führungskugeln 16 nebeneinander
erscheint weniger günstig,
da auf diese Weise eine korrekte seitliche Anlage, bzw. Ausrichtung
des Führungselements 15 und
damit des Hilfsrads 2 relativ zu dem Reifen 4 beeinträchtigt werden
könnte.
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In 5 ist
eine Fahrhilfe 1 mit zwei Hilfsrädern 2 schematisch
dargestellt. Jedes der beiden Hilfsräder 2 ist einem Reifen 4 zugeordnet.
Bei den beiden Reifen 4 handelt es sich um gegenüberliegende
Hinterradreifen eines Kraftfahrzeugs. Mittels einer gemeinsamen
hydraulischen Betätigungsvorrichtung 19 kann
sowohl ein Verlagern der beiden Hilfsräder 2 aus einer Ruheposition
in eine Betriebsposition als auch der jeweilige Anpressdruck der
Antriebsrolle 2 an dem zugeordneten Reifen 4 vorgegeben
werden. Wenn die dem jeweiligen Hilfsrad 2 zugeordneten Druckleitungen 20 miteinander
gekoppelt sind, kann in einfacher Weise erreicht werden, dass die
beiden Hilfsräder 2 gleichzeitig
betätigt
oder in die Ruheposition verlagert werden und dass der jeweilige
Anpressdruck der Anpressrolle 12 an dem zugeordneten Reifen 4 zumindest
näherungsweise
gleich groß ist.
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Die
Verlagerung der beiden Hilfsräder 2 kann sowohl
manuell als auch halb- oder vollautomatisch durch die hydraulische
Betätigungsvorrichtung 19 vorgegeben
werden. Der Anpressdruck der Antriebsrolle 12 an die Laufflächen 11 der
Reifen 4 kann beispielsweise auch stufenweise vorgegeben
werden, um bei unterschiedlicher Fahrbahnbeschaffenheit eine jeweils
angenehm empfundene, beziehungsweise ausreichend wirksame Unterstützung durch
die Hilfsräder 2 bewirken
zu können.
Um insbesondere bei geringen Fahrgeschwindigkeiten eine Beeinträchtigung
einer Lenkbewegung eines mit einem Hilfsrad 2 ausgestatteten lenkbaren
Reifens 4 zu erleichtern kann vorgesehen sein, dass in
Abhängigkeit von
der Geschwindigkeit der Anpressdruck der Antriebsrolle 12 an
den Reifen 4 variiert, beziehungsweise bei Lenkbewegungen
automatisch reduziert wird. Die Hilfsräder 2 können alternativ
ebenfalls um eine vertikale Schwenkachse schwenkbar gelagert sein
und auf diese Weise den Lenkbewegungen der zugeordneten Reifen 4 folgen.
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Eine
Anordnung der Hilfsräder 2 an
nicht lenkbaren Reifen 4, also üblicherweise an Hinterreifen
eines Kraftfahrzeugs erscheint konstruktiv einfach umsetzbar und
dürfte
in der Praxis ausreichen, um eine wesentliche Verbesserung der Fahreigenschaften
des Kraftfahrzeugs bei Glätte
herbeizuführen.
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Es
ist auch denkbar, dass ein Zweirad, beispielsweise ein Motorrad,
mit einer derartigen Fahrhilfe 1 ausgestattet wird. In
diesem Fall dürfte
eine Anordnung eines Hilfsrads 2 hinter einem zugeordneten
Motorradreifen zweckmäßig sein.
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Die
erfindungsgemäße Fahrhilfe 1 kann ebenfalls
bei Flugzeugen oder anderen Fahrzeugen verwendet werden, deren Fortbewegung
mittels Reifen ermöglicht
wird.