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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstärkung der
Bodenhaftung für ein Fahrzeug gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die
Offenlegungsschrift
DE
10 2005 009 949 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Verminderung der Folgen eines Auffahrunfalls eines Fahrzeugs
auf ein Hindernis, mit einer Abstandsermittlungseinrichtung, die
eine den Abstand des Fahrzeugs zum Hindernis beschreibende Abstandsgröße ermittelt
und an eine Steuereinheit übermittelt. Die Steuereinheit
bestimmt die verbleibende Zeitdauer bis zum Aufprall des Fahrzeugs
auf das Hindernis und löst in Abhängigkeit davon
zunächst eine oder mehrere Fahrerwarnsysteme und einen
automatischen Bremsvorgang dann aus, wenn ein Auffahrunfall unvermeidlich
ist. Im Bereich der Fahrzeugunterseite ist wenigstens ein Bremsteil
mit Reibungsbremsmitteln vorgesehen, die in einer Bremsstellung des
Bremsteils während des automatischen Bremsvorgangs mit
der Fahrbahnoberfläche in Kontakt gebracht werden.
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Die
Offenlegungsschrift
DE
34 03 636 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Verstärkung
der Bodenhaftung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für
einen Personenkraftwagen, bei dem aus einer zwischen dem Fahrzeug
und der Fahrbahn gebildeten, am Rande geschlossenen, gegen die Atmosphäre
abgedichteten Unterdruckkammer mit Hilfe einer Strahlpumpe Luft
abgesaugt wird, so dass die Strahlpumpe auf der Treibgasseite mit
der Abgasleitung des Fahrzeugmotors und auf der Saugseite mit der
Unterdruckkammer in Verbindung steht.
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Die
Offenlegungsschrift
DE
2 251 152 beschreibt eine Vorrichtung zur Erhöhung
einer Bodenhaftung bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen,
unterhalb dessen zur Luftabsaugung zumindest in einem Teilbereich,
der durch eine zwischen Fahrzeug und Fahrbahn vorgesehene, aus einer
bodenfernen Ruhestellung in eine bodennahe Gebrauchsstellung überführbare
Abschirmung abgrenzbar ist, ein Unterdruck erzeugbar ist. Dabei
ist die Abschirmung durch ein den unter Unterdruck zu setzenden
Teilbereich umschließendes Ringkissen gebildet, das mit
dem Fahrzeugoberbau verbunden ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem
Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Verstärkung
der Bodenhaftung für ein Fahrzeug anzugeben.
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Hinsichtlich
der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch
die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verstärkung
der Bodenhaftung für ein Fahrzeug, insbesondere für
einen Personenkraftwagen, bei dem aus einer unter dem Fahrzeug angeordneten
und gegen die umgebende Atmosphäre abgedichteten Unterdruckkammer
Luft absaugbar und dadurch ein Unterdruck erzeugbar ist, ist erfindungsgemäß die
Unterdruckkammer in einer Bremsplatte angeordnet, welche durch den
erzeugten Unterdruck von einer bodenfernen Ruhestellung in eine
bodennahe Gebrauchsstellung überführbar ist.
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Durch
den erzeugten Unterdruck wird die Bremsplatte auf die Fahrbahn gepresst
und erzeugt eine zusätzliche Bremskraft, welche vorteilhafterweise
einen Bremsweg des Fahrzeugs verkürzt und/oder eine Aufprallgeschwindigkeit
des Fahrzeugs auf ein Hindernis reduziert.
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Somit
kann beispielsweise vor einem Auffahrunfall des Fahrzeugs auf ein
Hindernis eine deutlich höhere kinetische Energie abgebaut
werden, als dies mit den herkömmlichen Fahrzeugbremssystemen
möglich wäre.
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Dadurch
sind besonders vorteilhafterweise die Folgen eines Unfalls vermindert.
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Somit
kann beispielsweise vor einem Auffahrunfall des Fahrzeugs auf ein
Hindernis eine deutlich höhere kinetische Energie abgebaut
werden, als dies mit den herkömmlichen Fahrzeugbremssystemen
möglich wäre.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 schematisch
ein Fahrzeug mit einer darunter angeordneten Bremsplatte in einer
bodenfernen Ruhestellung,
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2 schematisch
ein Fahrzeug mit einer darunter angeordneten Bremsplatte in einer
bodennahen Gebrauchsstellung und
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3 schematisch
eine Schnittdarstellung einer Bremsplatte in einer bodennahen Gebrauchsstellung.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
schematisch ein Fahrzeug 1 mit einer darunter angeordneten
Bremsplatte 2 in einer bodenfernen Ruhestellung I abgebildet.
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In 2 ist
schematisch das Fahrzeug 1 mit der darunter angeordneten
Bremsplatte 2 in einer bodennahen Gebrauchsstellung II abgebildet.
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In 2 ist
die Bremsplatte 2 in einer herabgelassenen, also in der
aktiven Bremsstellung gezeigt. Während des normalen Betriebs
des Fahrzeugs 1 ist die Bremsplatte 2, wie in 1 dargestellt,
eingezogen unter dem Fahrzeug 1 verborgen, um eine Bodenfreiheit
des Fahrzeugs 1 nicht einzuschränken.
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Beispielsweise
ist die Bremsplatte 2 in der keine Bremswirkung zwischen
dem Fahrzeug 1 und der Fahrbahnoberfläche 5 bewirkenden
und daher das Fahrzeug 1 nicht verzögernden Ruhestellung 1 in einer
an der Fahrzeugunterseite vorgesehenen, nicht näher dargestellten
Einbauausnehmung angeordnet.
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Zwischen
dem Fahrzeug 1 und der Bremsplatte 2 ist ein Hebel 3 angeordnet.
Dieser Hebel 3 ist in nicht näher dargestellter
Art und Weise sowohl am Fahrzeug 1, insbesondere einer
Fahrzeugunterseite, als auch an der Bremsplatte 2 drehbar
oder gelenkig gelagert. Dadurch ist eine zugfeste Verbindung zwischen
dem Fahrzeug 1 und der Bremsplatte 2 ermöglicht,
mittels der eine zusätzliche Bremskraft in das Fahrzeug 1 einleitbar
ist.
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In
einer möglichen Ausführungsform ist der Hebel 3 beispielsweise
aus einem metallischen Werkstoff gebildet.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist der Hebel 3 beispielsweise
als Hohlprofil ausgebildet.
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Die
Bremsplatte 2 kann an jeder Position unter dem Fahrzeug 1 angeordnet
werden. Vorteilhafterweise ist die Bremsplatte 2 in Längsrichtung
des Fahrzeugs 1 gesehen im Bereich des Fahrzeugschwerpunkts
mit dem Fahrzeug 1 verbunden und insbesondere am Fahrzeug 1 angelenkt.
Je näher sich die Verbindungsstelle 4 zwischen
dem Hebel 3 und dem Fahrzeug 1 in Längsrichtung
des Fahrzeugs 1 gesehen auf Höhe des Fahrzeugschwerpunkts
befindet, desto größere Bremskräfte können
während des Bremsvorgangs mit der Bremsplatte 2 zur
Fahrzeugverzögerung erzielt werden.
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Die
Bremsplatte 2 kann sich in der bodenfernen Ruhestellung I im
Bereich der Fahrzeugunterseite befinden und kann mit einer die Bremsplatte 2 in Richtung
der bodennahen Bremsstellung drängenden Vorspannkraft eines
nicht näher dargestellten Vorspannelements beaufschlagt
werden. Auf diese Weise ist die Bremsplatte 2 beim Fahrbetrieb
des Fahrzeugs 1, wenn kein Bremsvorgang durchgeführt wird,
an der Fahrzeugunterseite gelagert, so dass eine ausreichende Bodenfreiheit
ermöglicht ist. An der Fahrzeugunterseite können
hierfür entsprechende Aussparungen zur Aufnahme der Bremsplatte 2 vorgesehen
sein.
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Die
Bremsplatte 2 wird entgegen der Vorspannkraft durch nicht
näher dargestellte Auslösemittel in der Ruhestellung I gehalten.
Bei einer beispielsweise elektrischen Ansteuerung der Auslösemittel
kann die Vorspannkraft des Vorspannelements für die Verlagerungsbewegung
der Bremsplatte 2 von ihrer Ruhestellung I in
die Bremsstellung II genutzt werden.
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Die
Ansteuerung der Auslösemittel kann beispielsweise mittels
des in der Offenlegungsschrift
DE 10 2005 009 949 A1 beschriebenen Verfahrens
zur Verminderung der Folgen eines Auffahrunfalls eines Fahrzeugs
auf ein Hindernis erfolgen. Der Inhalt der Offenlegungsschrift
DE 10 2005 009 949
A1 wird hiermit durch Bezug ausdrücklich aufgenommen.
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In
einer möglichen Ausführungsform ist die Bremsplatte 2 unabhängig
vom herkömmlichen Bremssystem des Fahrzeugs 1,
das beispielsweise eine Betriebsbremseinrichtung und eine Feststellbremseinrichtung
des Fahrzeugs 1 umfasst, aktivierbar.
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In
einer alternativen Ausführungsform ist die Bremsplatte 2 gemeinsam
mit dem herkömmlichen Bremssystem des Fahrzeugs 1 aktivierbar.
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In 3 ist
schematisch die Bremsplatte 2 in der bodennahen Gebrauchsstellung II abgebildet.
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Die
Bremsplatte 2 ist in einer möglichen Ausführungsform
plattenförmig und nach oben, d. h. entgegen der Fahrbahnoberfläche 5 und
zum Fahrzeugboden hin, gewölbt ausgebildet. Hierdurch ist
in Richtung der Fahrbahnoberfläche 5 in der Bremsplatte 2 eine
Einbuchtung oder Ausnehmung gebildet, welche eine zentral in der
Bremsplatte 2 angeordnete Unterdruckkammer 6 bildet.
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Die
Bremsplatte 2 ist dabei derart gestaltet, dass sich ein
Volumen zwischen Fahrzeugboden und Fahrbahnoberfläche 5 bildet,
das sich evakuieren lässt und dieser Zustand besonders
kurz, beispielsweise maximal zwei Sekunden, gehalten werden kann.
Mit anderen Worten: Die durch die Wölbung gebildete Unterdruckkammer 6 in
der Bremsplatte 2 ist so gestaltet, dass durch Luftabsaugung
aus der Unterdruckkammer 6 ein Vakuum über einen
Zeitraum von bis zu zwei Sekunden erzielt werden kann.
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So
kann beispielsweise bei einer Evakuierung des Volumens einer Unterdruckkammer 6,
die in einer Bremsplatte 2 mit Flächenabmessungen
von 200 mm·400 mm integriert ist, eine Saugkraft von maximal
12000 N und kann bei einem Reibfaktor 1 der Bremsplatte 2 eine
Bremskraft von 12000 N entstehen. Durch entsprechende Steuerung
und Aktivierung der Luftabsaugung aus der Unterdruckkammer 6 bei
einer identifizierten Unfallgefahr, beispielsweise 0,5 s vor einem
Aufprall, und bei einer Fahrgeschwindigkeit von 50 km/h kann mittels
der in der Bremsplatte 2 angeordneten Unterdruckkammer 6 und
der Bewegung und Anpressung der Bremsplatte 2 in Richtung
bzw. an der Fahrbahnoberfläche 5 beispielsweise
ein zusätzlicher Energieabbau von 84000 Nm erzielt werden.
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Die
Bremsplatte 2 kann zusätzlich derart flexibel
ausgebildet sein, dass sie eventuelle Unebenheiten der Fahrbahnoberfläche 5 ausgleichen
kann.
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Zusätzlich
kann die Bremsplatte 2 eine flexible Kontaktfläche 8 zur
Fahrbahnoberfläche 5 aufweisen. An dieser Kontaktfläche 8 kann
in einer weiteren Ausführungsform eine Reib- und/oder Dichtfläche 7 angeordnet
sein. Alternativ kann die Kontaktfläche 8 die
Reib- und/oder Dichtfläche 7 selbst bilden. Vorzugsweise
ist die Reib- und/oder Dichtfläche 7 aus einem
viskosen Formmaterial gebildet und weist beispielsweise eine Lippenform
auf. Hierdurch können ebenfalls Fahrbahnunebenheiten ausgeglichen werden.
Zudem ist die Unterdruckkammer 6 mittels der Dichtlippen
der Reib- und/oder Dichtfläche 7 gegenüber
der Umgebung abgedichtet.
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Darüber
hinaus kann die Bremsplatte 2 an einer Kontaktfläche 8 zur
Fahrbahnoberfläche 5 kreisförmig ausgebildet
sein.
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In
einem Randbereich der kreisförmigen Kontaktfläche 8 ist
die Reib- und Dichtfläche 7 ringförmig
ausgeführt. Diese Reib- und Dichtfläche 7 ist beispielsweise
aus einem viskosen Material, insbesondere einer Gummimischung gebildet
und in Form einer Dichtlippe ausgebildet.
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In
der Bremsstellung II der Bremsplatte 2 ist die
Reib- und Dichtfläche 7 mit der Fahrbahnoberfläche 5 in
Kontakt und die Unterdruckkammer 6 ist durch die Reib-
und Dichtfläche 7 gegenüber der umgebenden
Atmosphäre abgedichtet und wird mit einem Unterdruck beaufschlagt.
Durch diesen Unterdruck wird die Bremskraft zwischen Fahrbahnoberfläche 5 und
Bremsplatte 2 erzeugt. Zusätzlich wird durch Verzahnungseffekte
des Materials der Reib- und/oder Dichtfläche 7 mit
der Fahrbahnoberfläche 5 eine Reibung zwischen
Reib- und/oder Dichtfläche 7 und der Fahrbahnoberfläche 5 erhöht.
Dadurch wird die von der Bremsplatte 2 erzeugte Bremskraft
vergrößert.
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Die
Bremsplatte 2 und/oder die Reib- und Dichtfläche 7 sind
derart ausgebildet, dass der Unterdruck bei horizontaler Bewegung
der Bremsplatte 2 über die Fahrbahnoberfläche 5 erhalten
bleibt, indem mindestens so viel Luftvolumen aus der Unterdruckkammer 6 abgesaugt
wird, wie durch die Verschiebung der Bremsplatte 2 auf
der Fahrbahnoberfläche 5 nachströmt.
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In
einem oberen Bereich der Bremsplatte 2 ist ein Gasgenerator 9 angeordnet.
Der Gasgenerator 9 ist eine technische Anlage zum Vergasen
von Brennstoffen. Bei einer Aktivierung des Gasgenerators 9 erzeugt
selbiger einen großen Volumenstrom eines Gasgemisches.
Die Aktivierung des Gasgenerators 9 erfolgt beispielsweise
gleichzeitig oder zeitversetzt zur Ansteuerung der Auslösemittel
der Bremsplatte 2.
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Eine
Gasausströmöffnung 10 des Gasgenerators 9 mündet
in einen Gasaustrittskanal 11. Der Gasaustrittskanal 11 endet
in einer Gasaustrittsöffnung 12, durch welche
die im Gasgenerator 9 erzeugten Gase in die Atmosphäre
verströmt werden. Die Gasaustrittsöffnung 12 ist
beispielsweise senkrecht oder nahezu senkrecht nach oben weisend, also
in eine von der Fahrbahnoberfläche 5 wegweisende
Richtung angeordnet. Dadurch wird eine im Volumenstrom des Gasgemisches
enthaltene Rückstoßenergie derart genutzt, dass
die Rückstoßenergie eine zusätzliche
Kraft auf die Bremsplatte 2 ausübt, welche die
Bremskraft zwischen Fahrbahnoberfläche 5 und Bremsplatte 2 erhöht.
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Der
Gasgenerator 9, die Gasausströmöffnung 10 und
der Gasaustrittskanal 11 sind innerhalb der Bremsplatte 2 angeordnet.
Nach der Gasausströmöffnung 10 vergrößert
sich zunächst der Querschnitt des Gasaustrittskanals 11 auf
ein Vielfaches des Querschnitts der Gasausströmöffnung 10.
Zwischen dem Gasaustrittskanal 11 und der Unterdruckkammer 6 ist
ein Verbindungskanal 13 angeordnet. An der Stelle des Gasaustrittskanals 11,
an welcher der Verbindungskanal 13 in den Gasaustrittskanal 11 mündet,
ist der Querschnitt des Gasaustrittskanals 11 derart verringert,
dass zwischen dem Gasaustrittskanal 11 und dem Verbindungskanal 13 eine
Anordnung nach dem Prinzip einer Venturidüse entsteht.
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Die
Venturidüse besteht aus einem im Querschnitt verringerten
Rohrabschnitt, wobei an der Stelle des geringsten Querschnitts eine
Mündung eines Abnahmerohrs angeordnet ist. Fließt
durch die Venturidüse ein gasförmiges oder flüssiges
Medium, so ist an der engsten Stelle des Rohrabschnitts der dynamische
Druck, auch Staudruck genannt, maximal und der statische Druck minimal.
Die Geschwindigkeit des fließenden Gases oder der Flüssigkeit
steigt im Verhältnis der Querschnitte beim Durchströmen des
eingeschnürten Teils an, weil überall dieselbe Gas-
oder Flüssigkeitsmenge durchfließt. Gleichzeitig
sinkt der Druck im Abnahmerohr, das genau im verengten Querschnitt
angeordnet ist. Damit entsteht ein Differenzdruck, der dann beispielsweise
in verschiedenen Messgeräten oder zum Ansaugen von Flüssigkeiten
oder Gasen benutzt wird.
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Der
Querschnitt des Gasaustrittskanals 11 an der Verbindung
zwischen dem Gasaustrittskanal 11 und dem Verbindungskanal 13 ist
beispielsweise im Vergleich zum Querschnitt der Gasausströmöffnung 10 verringert.
Nach der Mündung des Verbindungskanals 13 in den
Gasaustrittskanal 11 erweitert sich der Querschnitt des
Gasaustrittskanals 11 auf ein Vielfaches des verringerten
Querschnitts an der Mündung des Verbindungskanals 13 in
den Gasaustrittskanal 11 und endet in der Gasaustrittsöffnung 12, durch
welche der Volumenstrom des Gasgemisches in die Atmosphäre
strömt.
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Fließt
das im Gasgenerator 9 erzeugte Gasgemisch durch die Gasausströmöffnung 10 in
den Gasaustrittskanal 11 und im weiteren Verlauf des Gasaustrittskanals 11 an
die Mündung des Verbindungskanals 13 in den Gasaustrittskanal 11,
entsteht am engsten Querschnitt des Gasaustrittskanals 11 ein
hoher Staudruck. Durch diesen Staudruck wird im Verbindungskanal 13 ein
Unterdruck erzeugt, durch welchen die in der Unterdruckkammer 6 enthaltene Umgebungsluft
aus der Unterdruckkammer 6 evakuiert wird. Dadurch wird
der zur Funktion der Bremsplatte 2 benötigte Unterdruck
erzeugt.
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Nicht
näher dargestellt kann der Unterdruck und/oder die Gaserzeugung
im Gasgenerator 9 zu einem beliebigen Zeitpunkt vom Fahrer
oder einer Steuereinheit gesteuert unterbrochen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005009949
A1 [0002, 0029, 0029]
- - DE 3403636 A1 [0003]
- - DE 2251152 A [0004]
