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Die Erfindung betrifft ein Notbremssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Diese Patentanmeldung zur Hauptpatentanmeldung zeigt große Fortschritte, die bei der Weiterentwicklung der Erfindung gemacht wurden. Und sie beschreibt die fortgesetzte Entwicklung des Notbremssystems mit Erweiterungen, Ergänzungen, Verbesserungen und neuen Erfindungsgedanken. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend dieselbe, die schon in der Hauptpatentanmeldung (auf. S. 3, Z. 27 ...) beschrieben wurde. Mit der Entwicklung und -Patentanmeldung werden der bekannten Aufgabenstellung entsprechend noch mehrere erzielte Fortschritte aufgezeigt. Sie sind besonders in der Vereinfachung, Verkleinerung und kostengünstigen Herstellung von 3 sehr flach, aber unterschiedlich aufgebauten Unterdruckkammern und anderem Zubehör zum Notbremssystem erkennbar.
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Die gestellte Aufgabe wird durch die erfindungsgemäßen Merkmale der drei unabhängigen Ansprüche 1, 2 und 3 gelöst.
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Durch die vorteilhaften kleinen Saugräume, ihre erfindungsgemäß besonders gut wirksamen Abdichtungen und den relativ geringen Vakuumbedarf, insbes. bei geschlossenen Unterdruckkammern, kann die Leistung des (Auto-)Starters zur Vakuumerzeugung für das Notbremssystem genutzt werden oder zumindest beitragen. Ein zusätzlicher Erfindungsgedanke ermöglicht auf überraschend einfache und kostengünstige Weise die doppelte Nutzung des im Fahrzeug eingebauten Starters auch zum Antrieb der Vakuumpumpe.
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Diese erfindungsgemäßen Merkmale enthält der unabhängige Anspruch 4. Die damit erreichbaren Vorteile liegen hauptsächlich in der Einsparung eines separaten Antriebsmotors für die Vakuumpumpe.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von mehreren in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert:
Die Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die nicht einschränkende Beispiele darstellen.
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Es zeigt:
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1 eine erfindungsgemäße Weiterentwicklung des Notbremssystems mit einer geschlossenen, sehr flach gebauten Unterdruck-Kammer, die auch unter Fahrzeugen mit geringer Bodenfreiheit leicht Platz findet,
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2 eine ähnlich flach gebaute Kammer, die durch eine spezielle Dichtungs- und Bremsmatte nahezu geschlossen ist,
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3 eine Kammer, die ein spezieller Luftsack auf einer flexiblen Matte bildet,
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4 schematisch die zusätzliche Anwendung des Auto-Starters, der hier durch Umkupplung auch zum Antrieb der Vakuumpumpe für das Notbremssystem dient, und
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5 eine vorteilhafte praktische Ausführung zur doppelten Nutzung des Starters ohne Umkupplung.
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Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Weiterentwicklung mit einer sehr flach gebauten Unterdruck-Kammer 2. Der flache Saugraum 9 in der Kammer 2 ist direkt auf der geschlossenen, schon beschriebenen flexiblen Bremsmatte 13a angeordnet. An ihrem Umfang befindet sich auch hier eine elastische Randdichtung 4 oder 39. Darüber ist der Kammerdeckel 22 z. B. an einem zentralen, senk- und einziehbaren Trag- und Saugrohr 8 befestigt. Zwischen dem Deckel 22 und dem Unterboden 3 des Fahrzeugs 1 befindet sich ein aufblasbarer Luftsack 44, der zur Erfüllung mehrerer Aufgaben dient. Der Deckel 22 ist zweckmäßigerweise elastisch federnd, membran- oder auch kolbenartig senkbar gestaltet, um den atmosphärischen Druck und den Druck vom Luftsack 44 gleichmäßig auf die Bremsmatte 13a übertragen zu können. Beim kombinierten Einsatz des Luftsacks 44 in Verbindung mit der Kammer 2 kann eine flexible Dichtungsmatte den Deckel 22 ersetzen. Dazu enthält der Saugraum 9 z. B. an Stelle von Abstandhaltern 10 eine flexible Stützmatte 10a zwischen dem Deckel 22 und der Matte 13a. Die Stützmatte 10a weist eine hohe Druckfestigkeit auf, um die Kammer 2 vor den zwischen der Deckplatte 22 und der Bremsmatte 13a auftretenden Druckkräften zu schützen und den Saugraum 9 nahezu konstant zu erhalten. Die Stützmatte 10a kann wegen angestrebter Leichtbauweise z. B. aus Kunststoff bestehen. Sie hat zur gleichmäßigen Kraftübertragung zahlreiche Stützpunkte 10 oder Rippen und kann wie die Abstandhalter 10a auch dazu benutzt werden, den Deckel 22 mit der Matte 13a zu verbinden. Durch eine Verschraubung oder andere Verbindung der Matte 13a mit dem flexiblen Deckel 22 wäre z. B. eine leichte Austauschbarkeit der Bremsmatte 13 möglich und vorteilhaft. Unter dem Deckel 22 oder auf der Oberfläche der Bremsmatte 13a angeordnete Nocken oder Nasen können die Stützmatte 10a auch ersetzen. In dieselbe können natürlich ebenso wie in die beschriebene (Ganzjahres-)Matte federnd eingebaute, regulierbare Spikes 19 eingesetzt sein, die z. B. durch Druckerhöhung im Luftsack 44 aktivierbar sind.
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Wirkungsweise: Zum besseren Verständnis ist in 1 gezeigt, daß zwischen dem Luftsack 44 und dem Deckel 22 der Unterdruckkammer 2 einige (unnötige) Abstandhalter 10 eingezeichnet sind. Sie verdeutlichen nur, daß hauptsächlich der atmosphärische Luftdruck und nicht der Luftsack 44 den elastischen Deckel 22 auf die Kammer 2 drückt. Dieser vom Vakuum erzeugte Druck wird durch die Stützmatte 10a oder andere Abstandhalter gleichmäßig auf die geschlossene Bremsmatte 13a übertragen, die dadurch innig fest dichtend auf die Fahrbahn gepreßt wird und die Bremskraft erzeugt. Dieser großflächige Bodendruck verhindert weitgehend, daß der atmosphärische Luftdruck Angriffsflächen unter der Bremsmatte 13a findet, um sie zu entlasten. Das verhindert der auf dem Deckel 22 lastende atmosphärische Druck selbst, der jedenfalls mit größerer Kraft abwärts wirkt, als eine entgegengerichtete Störkraft aufwärts wirken könnte. Außerdem hilft auch der Druck im aufgeblähten Luftsack 44 mit, die Bremsmatte 13a gegen Störkräfte ständig abwärts zu pressen. Das gilt auch im extremsten vorstellbaren Störfall, bei dem das Fahrzeug 1 z. B. sprungartig vom Boden abheben würde, so daß momentan etwa gleichgroße atmosphärische Druckkräfte von oben auf den Kammerdeckel 22 und von unten auf die Bremsmatte 13a einwirken könnten.
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Auch eine Störung beim Überqueren von Straßenbahnschienen ist hierbei unproblematisch, weil über Schienenrinnen ebenfalls kein Vakuum verlorengeht, sondern lediglich die Aufstandsfläche und damit die Bremswirkung der Matte 13a momentan reduziert werden könnte.
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Bei allen bekannten Notbremssystemen mit unten offenen Unterdruckkammern muß dagegen in solchen Störfällen das dabei verlorengegangene Vakuum ganz oder mindestens z. T. wieder erneuert werden. Das neue Notbremssystem mit der geschlossenen Matte 13a kann dagegen nach derartigen Störungen ohne Vakuum- und Zeit-Verlust sofort wieder kraftvoll wirken.
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Bei einer 100%-igen Aufstandsfläche der Bremsmatte 13a, die auf guten Fahrbahnen möglich ist, wäre auch die vom Vakuum erzeugte Bremskraft 100%-ig. Sie ergibt sich aus P = p·F, wobei p in kp/cm2 der Druck ist, der durch das Vakuum auf dem Deckel 22 der Unterdruckkammer 2 lastet und F in cm2 die effektive Oberfläche des Deckels 22 ist.
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Bei einer Größe der Kammer 2 etwa vom Durchmesser eines Reserverads sind bereits gewaltige zusätzliche Bremskräfte und dadurch enorme Bremswegverkürzungen zur Erhöhung der Sicherheit möglich.
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Hierbei muß jedoch größter Wert auf eine optimal gestaltete und aus bestens geeignetem Material bestehende Bremsmatte 13a gelegt werden:
Sie muß flexibel anschmiegsam sein und am Boden als gute, anpassungsfähige Dichtung fungieren. Außerdem soll sie sehr trag- und belastungsfähig sein, eine hohe Abrieb- und Verschleißfestigkeit an ihrer Grundfläche (Sohle) aufweisen und hohe Zerreißfestigkeit besitzen, um starke Bremskräfte übertragen zu können.
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Vorteile der Ausführung gemäß 1 liegen in:
der möglichen sehr flachen Bauform, die auch und besonders für Fahrzeuge mit geringer Bodenfreiheit geeignet ist. Der Saugraum 9 über der Matte 13a ist hierbei von vornherein sehr flach, weil ein großes Volumen nichts nützt und Nachteile hat, die gemäß Anspruch 1 von
in großen Unterdruckkammern vermieden werden,
der schnellen Evakuierbarkeit des relativ kleinen Saugraums 9 und
der Einfachheit, Robustheit sowie in der großen Tragfähigkeit und Verschleißfestigkeit der Bremsmatte 13a.
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Weitere Vorteile sind:
die oben beschriebene Unempfindlichkeit selbst bei extremen Störungen,
das erreichbare, wesentlich wirksamere, weil höherprozentigere Vakuum im Vergleich zu den bekannten unten offenen Kammersystemen und
die leichte Speicherbarkeit des Vakuums, das in Notfällen unverzüglich nutzbar ist.
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Demzufolge können wegen größerer Effektivität und geringerem Platzbedarf wichtige Bau- und Zubehörteile sowie auch die Vakuumpumpe wesentlich kompakter, kleiner, leichter und kostengünstiger gebaut werden.
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Große Effektivität zeigt sich z. B. auch in der Mehrfachnutzung des Luftsacks 44 in 1.
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Außer der geschilderten Aufgabe, Störkräfte zu unterdrücken, bringt der Luftsack 44 noch weitere Vorteile: Er verkürzt die Ansprechzeit durch Erhöhung der Abwärts-Beschleunigung und -Geschwindigkeit beim Einsatz des Notbremssystems,
hilft, die Bremsmatte 13a gleichmäßig sowie großflächig auf die Fahrbahn zu pressen, dadurch gegen Atmosphärendruck abzudichten und
ist durch Druckerhöhung zur Aktivierung der Spikes 19 nützlich, die in einer gezeigten Ganzjahres-Matte 13 (13a) oder in die Stützmatte 10a passiv, aber aktivierbar eingebaut sein können und
könnte ferner sogar dazu benutzt werden, das Fahrzeug entsprechend einem bekannten Vorschlag zu entlasten und mindestens z. T. anzuheben.
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Vorteilhaft ist auch, daß der Luftsack 44 im zusammengefalteten Zustand wenig Platz benötigt und wiederverwendbar ist, da er im vorliegenden Anwendungsfall keinem Verschleiß unterliegt.
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Die in 2 gezeigte Unterdruckkammer 2 unterscheidet sich auch deutlich von bisher bekannten Kammern. Den Boden der Kammer 2 bildet eine nahezu geschlossene flexible Matte 13b, die gleichzeitig als großflächige Dichtung und zur Bremskraftübertragung dient. Zur Verbesserung ihrer Flexibilität und Dichtwirkung besitzt sie an ihrer Grundfäche ein labyrinthartiges Profil 14. Durch mindestens eine (zentrale) Öffnung 16 in der Matte 13b wird unerwünschte Luft, die trotz guter Abdichtung darunter sein kann, in und durch die Kammer 2 abgesaugt. Dadurch wird verhindert, daß Luft, die die Dichtungsmatte 13b nicht verdrängt, Gegendruck erzeugen kann. Ein auf der Matte 13b angebrachtes Siebgitter 45 oder Netz erhöht insbesondere ihre Strapazier- und Zugfestigkeit und verhindert außerdem als Grobfilter Verschmutzungen des Saugraums 9. Die Dichtung 4, 39 auf der Matte 13b hat bei dieser Flachbauweise die Form einer elastisch federnden Platte oder Scheibe, die z. B. aus Weichgummi oder ähnlichem Werkstoff bestehen kann. Auch ein flacher aufblasbarer Luftschlauch 4 ist dazu geeignet. Über dieser Dichtung 4, 39 ist der Deckel 22 befestigt, der mindestens an seiner Unterseite Rippenprofile 10a zur Versteifung hat und Abstandhalter 10 besitzt, die den Saugraum 9 der Kammer 2 bis zum Deckelrand ausdehnen. Das am Deckel 22 zentral angeordnete Saugrohr 8 kann zugleich der Kolben eines Pneumatik-Zylinders zum Senken und Einziehen der Kammer 2 sein.
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Vorteil: Im Vergleich zu bekannten Unterdruckkammern, die oft nur schmale Randdichtungen wie Dichtungslippen aufweisen, ist hier praktisch die gesamte Bremsmatte 13b eine einzige, sehr effektiv anpassungsfähige und verschleißfeste Dichtung, die außerdem bei Notbremsungen vom in der Kammer 2 erzeugten Vakuum fest auf den Boden gepreßt wird. In Anwendungsfällen, bei denen die Kammer 2 das ganze Fahrzeug oder Teile davon stärker auf die Fahrbahn saugen soll, empfiehlt sich als Dichtung die Anwendung eines erwähnten Luftschlauches 4. Damit sind veränderliche Bodenfreiheiten beim Einfedern des Fahrzeugs leichter kompensierbar.
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Die 3 zeigt im Halbschnitt eine besonders einfach gebaute und kostengünstig herstellbare Kammer 2 im aktivierten Zustand. Hierbei wird der Fahrzeugboden als Kammer-Deckel 22 genutzt. Darunter befindet sich auf der Fahrbahn eine flexible Matte 13b, die als Dichtungs- und Bremsmatte ausgebildet ist und dient. Sie hat mindestens eine zentrale Öffnung 16, über der ein Gitter 45, Sieb oder Netzgewebe als Grobfilter vor dem Saugraum 9 angeordnet ist. Es kann beispielsweise aus Draht, Stahlband oder Kunstfasergewebe bestehen und in die Matte 13b zur Verstärkung ihrer Festigkeit integriert werden oder auch austauschbar sein. Um die Öffnung 16 ist zwischen der Matte 13b und dem Fahrzeugboden oder Deckel 22 ein spezieller, besonders nützlicher, aufblasbarer, ringförmiger Luftsack 43 angeordnet, der hier beispielsweise ein Ringkissen ist, der aber auch eine beliebige, der Matte 13b angepaßte Form haben kann. Im oder am Luftsack 43 ist in einer Mulde der Saugraum 9 ausgebildet, der durch Abstandhalter 10, eine Stützmatte 10a oder auch durch in den Luftsack 43 eingearbeitete oder ihn umspannende Bänder sowie Gurte geformt werden kann, die wahlweise fest, aber auch elastisch sein können. Der quasi in den Luftsack 43 integrierte oder vorgeformte Saugraum 9 bietet den Vorteil, daß die Kammer 2 im inaktiven, eingezogenen Zustand noch flacher werden kann, weil starre Abstandhalter 10, 10a wegfallen können. Ein am Saugraum 9 angeordnetes Auslaßventil 11 kann auch hierbei dazu dienen, Überdruck aus der Kammer 2 entweichen zu lassen, der beim schlagartigen Senken durch die Expansion des Luftsacks 43 auftreten kann. Zwei Gasgeneratoren 6 und 6a oder auch ein Druckregler für den Luftsack 43 können in Verbindung mit einem zentralen Steuergerät 27 dafür sorgen, daß der Luftdruck im Kissen 43 dem Bedarf entsprechend wählbar ist. Dadurch kann hierbei die Notbremskraft wahlweise auf das Fahrzeug bzw. seine Reifen, die Bremsmatte 13b oder auf beide beliebig verteilt werden.
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Die in 2 gezeigte Kammer 2, die keinen Luftsack benötigt, ist insbesondere für Anwendungsfälle geeignet, bei denen die Notbremskraft nur auf die Bremsmatte 13b wirken soll. Die bevorzugt zentral angeordnete Öffnung 16 in der Matte 13b ermöglicht eine extrem breite und gute Randabdichtung. Physikalisch kann die Matte 13b quasi wie eine (fast) geschlossene Matte angesehen werden, unter der lediglich von ihr nicht verdrängte Luft abgesaugt wird, um ihr die Kraft zu nehmen, Gegendruck erzeugen zu können.
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Vorteile: Die in 3 gezeigte Unterdruck-Kammer 2 erfüllt hier mit einem einzigen, universell nützlichen Luftsack 43 (Unibag) praktisch alle wichtigen, bei der Entwicklung gestellten Aufgaben:
- – Sie erhöht ihre Abwärtsbeschleunigung bei der Auslösung des Notbremssystems durch die Expansion des Luftsacks selbst, und verkürzt dadurch die Ansprechzeit.
- – Sie wirkt als Fand- und Deckeldichtung und außerdem so, wie der früher beschriebene Luftsack 15 zur Verdrängung von Ballastluft gemäß Anspruch 1 von
- – Sie überträgt die erzeugte Notbremskraft vom Autoboden oder Kammerdeckel 22 großflächig wirksam auf die Dichtungs- und Bremsmatte 13b,
- – erhöht dadurch gleichzeitig den Dichtungsdruck zur Vermeidung von Leckluft, und
- – ermöglicht durch gleichmäßige Lastverteilung und Flächenpressung geringen Verschleiß und eine längere Lebensdauer der Dichtungs- und Bremsmatte 13b.
- – Vorteilhaft ist auch die Möglichkeit, die Notbremskraft auf die Matte 13b und das Fahrzeug beliebig verteilen zu können.
- – Außerdem kann die Unterdruckkammer 2 sogar dazu benutzt werden, das Fahrzeug entsprechend einem bekannten Vorschlag zu entlasten und mindestens zum Teil anzuheben.
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Die 4 zeigt schematisch, daß der Starter 47 des Fahrzeugmotors 46 durch Kupplungen 48 entweder auf der linken Seite mit dem Automotor 46 gekuppelt ist oder notfalls rechts an die Vakuumpumpe 7 des Notbremssystems umgekuppelt wird.
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Die 5 zeigt eine sehr einfache und nützliche Ausführung der Umkupplung. Hierbei ist zwischen dem normalerweise fest am Automotor 46 angebauten Starter 47 und der Vakuumpumpe 7 z. B. ein (Rollen-)Freilauf 50 angeordnet. Der Startermotor 47 ist dabei einfach elektrisch in seiner Drehrichtung umschaltbar, so daß er z. B. bei Rechtslauf den Automotor 46 startet und bei Linkslauf nur die Vakuumpumpe 7 des Notbremssystems antreibt.
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Diese Ausführung ist ohne großen konstruktiven Aufwand überraschend einfach und kostengünstig zu verwirklichen. Dadurch wird der Starter 47 nicht nur als solcher, sondern außerdem bei Bedarf wie in Notfällen zum Antrieb der Vakuumpumpe 7 genutzt. Die doppelte Nutzung des Starters 47 hat den Vorteil, daß die Vakuumpumpe 7 keinen eigenen Antriebsmotor braucht. Das ermöglicht weitere Einsparungen an Kosten, Material, Gewicht und Platz.
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Auch diese mit der vorliegenden Patentanmeldung erreichbaren Vorteile sollen dazu beitragen, gute Notbremssysteme kostengünstig herstellen und damit die aktive Sicherheit erhöhen zu können.
