DE102013007953A1 - Schwenkbares Drehmassensystem als Fahrzeugnotbremse, Stabilisierungsmittel oder Rotationsenergiespeicher - Google Patents

Schwenkbares Drehmassensystem als Fahrzeugnotbremse, Stabilisierungsmittel oder Rotationsenergiespeicher Download PDF

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Abstract

Neuartig an dieser Anmeldung ist ein schwenkbares Drehmassensystem für Kraft- und Elektrofahrzeuge, welches als Fahrzeugnotbremse, Stabilisierungsmittel oder Rotationsenergiespeicher einsetzbar ist. Dabei werden vor dem jeweiligen Einsatz die Rotationsachsen der Drehmassen je nach Bedarf gemessen zur Fahrtrichtung in X-Y oder Z-Richtung gestellt und in dieser Position höchstbeschleunigt. Die so erzeugte Massenträgheit kann bei einer Rotationsebene senkrecht zur Fahrbahnoberfläche (Rotationsachse in X-Richtung) und einer entsprechenden Dimensionierung ein Fahrzeug entweder wirkungsvoll bremsen; das KfZ mit Rotationsachse in Y-Richtung in einer Kurvenfahrt neigungsstabilisieren bzw. gar ein Umkippen verhindern oder in Z-Richtung ein seitliches Ausbrechen ausschließen (). Ebenso kann das Drehmassensystem in waagerechter Rotationsebene (Rotationsachse in Y-Richtung) Bremsenergie des Fahrzeugs speichern und bei Bedarf wieder zum Vortrieb des Fahrzeugs zur Verfügung stellen.

Description

  • Notbremssystem
  • Allgemein bekannt ist die Gefahr eines übergroßen Bremswegs bei Notsituationen, dessen Länge grundsätzlich proportional zur Geschwindigkeit ansteigt. Glatte und/oder nasse Fahrbahngründe, abgefahrene Reifen oder ein bauartbedingt geringer Anpressdruck der Reifen haben zusätzlich Einfluss auf die Länge der Bremsstrecke.
  • Zwar existieren Bremskraftverstärker, doch diese Systeme nutzen ausschließlich die maximale Bremsleistung der Reifen, hervorgerufen durch Haftreibung der Kontaktfläche mit dem Fahrbahngrund.
  • Auch elektronische Bremsassistenten, welche durch technische Gefahrenfrüherkennung den Bremsvorgang früher als der Mensch einleiten, nutzen primär die konventionelle Reifenbremse.
  • Einen kombinierten Ansatz vertreten die Neuerungen, welche durch pyrotechnischen Rückstoss die Radlast der Vorderräder ( DE102011113513 , DE102011113515 ) oder der Vorder- und Hinterräder ( DE102009059803 ) zu erhöhen suchen. Dadurch wird zumindest kurzfristig die Bremsleistung der zugeordneten Radbremseinrichtungen gesteigert.
  • Der Anpressdruck der Hinterräder wird in einem anderen Verfahren durch das Aufklappen von Heckspoilern erzielt.
  • Es sind aber auch reifenunabhängige Notbremssysteme bekannt. Am wirkungsvollsten dürfte ein Strahlbremssystem sein, welches über Druck- oder Brennkammern einen Gegenschub erzeugt und so die Bremswirkung einer konventionellen Reifenbremsung steigert (vgl. WO2008074608 , WO2009083010 , DE102009059803 ).
  • Anders die hier nach Anspruch 1. vorgestellte reifenunabhängige schwenkbare Drehmassenbremse ( ), welche bei einer Notlage vor der eigentlichen Notbremsung die Drehachsen der rotativen Massen in Fahrtrichtung (X-Richtung) stellt, um dann in dieser Position mittels elektrischer oder mechanischer Energie eine höchstmögliche Drehbeschleunigung zu erfahren (wobei die X-Richtung jeweils die Rotationsachse in Fahrtrichtung, die Y-Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung und die Z-Richtung quer zur Fahrtrichtung meint). Durch dieses so erzeugte Trägheitsmoment, welches proportional zur Masse und Drehradius des Drehmassensystems entsteht, wird der beschleunigten Masse des Kraftfahrzeugs, welches sich im Notbremsvorgang befindet, bremsend entgegengewirkt.
  • In kleinerer Bauweise ließe sich das Drehmassenbremssystem auch direkt über den Vorder- bzw. Vorder- und Hinterrädern platzieren. Auch ließe sich der Anpressdruck auf die Radbremseinrichtungen nicht nur kurzfristig, sondern während des kompletten Bremsvorgangs dadurch steigern, dass die horizontale Rotationsachse in Fahrtrichtung leicht angehoben wird (vgl. ).
  • Auch wäre die Bremsleistung der Drehmassensystem im Bremsvorgang bei einer entsprechenden Dimensionierung erheblich höher als bei pyrotechnischen Strahlsystemen.
  • Zu Verbesserung der Betriebstauglichkeit wäre bei der Umsetzung des Systems zu beachten, dass innerhalb der Rotationsebenen zweier gegenüberliegender Drehmassensysteme eine gegenläufige Rotationsrichtung verwirklicht wird.
  • Neigungs-Überschlags u. Schleuderstabilisator
  • Das Drehmassensystem wären aber auch als Überschlagschutz einzusetzen, indem dieses durch die parallel zur Fahrbahnoberfläche gestellten Rotationsebenen ein Trägheitsmoment erzeugt, welches bei entsprechender Auslegung nicht nur die Schräglage der Fahrkabine innerhalb einer Kurvenfahrt reduziert oder ausschließt, sondern ein Umstürzen bzw. einen Überschlag des Fahrzeugs verhindert ( ).
  • Gegen Umstürzen von Motorrädern ist ein Drehmassensystem bereits in einem geschlossenem Kabinenmotorrad Lit C1 im Jahr 2012 der Öffentlichkeit vorgestellt worden. In dem Motorrad sind Drehmassensysteme, sog. Gyroskope, eingebaut, welche mit einer Umdrehung von 12.000 pro Minute das Motorrad so stark stabilisieren, dass das Abstützen beispielsweise an einer Rotlichtampel durch den Fahrer oder ein entsprechendes Hilfsfahrwerk nicht mehr nötig ist.
  • Ebenso kann das Drehmassensystem bei einer senkrechten Rotationsebene in Fahrrichtung ein unkontrolliertes seitliches Ausbrechen des Fahrzeugs verhindern, wenn das Fahrzeug aufgrund von Glatteis oder Aquaplaning zu schleudern beginnt ( ).
  • Drehmassenspeicher
  • Drehmassensysteme sind bereits Stand der Technik. So werden Drehmassensysteme als Rotationsenergiespeicher im Kraftverkehr sowie im Rennsportbereich eingesetzt oder befinden sich in der Erprobung. Dabei wird die kinetische Energie bei einem regulären Bremsvorgang in den Drehmassenspeichers überführt und bei Bedarf unmittelbar in Vortriebenergie umgewandelt, vgl. beispielsweise Porsche 911 Hybrid.
  • Neuartig an der hier vorliegenden Anmeldung ist, dass das rotative Massensystem je nach Anwendung verstellbare Rotationsebenen bzw. Rotationsachsen aufweist und zur Speicherung der Energie, die während eines regulären Bremsvorgangs verloren gehen würde, in rotative Energie überführt und beim Beschleunigen wieder direkt zur Verfügung stellt ( ).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011113513 [0004]
    • DE 102011113515 [0004]
    • DE 102009059803 [0004, 0006]
    • WO 2008074608 [0006]
    • WO 2009083010 [0006]

Claims (5)

  1. Schwenkbares Drehmassensystem als Fahrzeugnotbremse für Kraft- und Elektrofahrzeuge sowie andere Fortbewegungsmittel dadurch gekennzeichnet, dass das System im Notbremsvorgang mittels schlagartig höchstbeschleunigter radialer Schwungmassen, deren Rotationsachsen vor der Aktivierung in Fahrrichtung (X-Richtung) geschwenkt werden, als ”Fliehkraftbremse” fungiert, die der Masse des Kraftfahrzeugs bremsend entgegenwirkt.
  2. Schwenkbares Drehmassensystem für Kraft- und Elektrofahrzeuge sowie andere Fortbewegungsmittel bei Gefahr des Umkippens oder Überschlags als Stabilisierungsmittel dadurch gekennzeichnet, dass das System im Notfall mittels schlagartig höchstbeschleunigter radialer Schwungmassen, deren Rotationsebenen vor der Aktivierung parallel zur Fahrbahnoberfläche, bzw. deren Rotationsachsen in Y-Richtung geschwenkt werden, als ”Fliehkraftstabilisator” fungiert, die der kollabierenden Masse des Kraftfahrzeugs ausgleichend entgegenwirkt.
  3. Schwenkbares Drehmassensystem für Kraft- und Elektrofahrzeuge sowie andere Fortbewegungsmittel bei Gefahr von unkontrolliertem Ausbrechen dadurch gekennzeichnet, dass das System etwa bei Aquaplaning oder Glatteis mittels schlagartig höchstbeschleunigter radialer Schwungmassen, deren Rotationsebenen vor der Aktivierung senkrecht zur Fahrbahnoberfläche in Fahrtrichtung (mit entsprechenden Rotationsachsen in Z-Richtung) geschwenkt werden, als ”Fliehkraftstabilisator” fungiert, welches der kollabierenden Masse des Kraftfahrzeugs ausgleichend entgegenwirkt.
  4. Schwenkbares Drehmassensystem für Kraft- und Elektrofahrzeuge sowie andere Fortbewegungsmittel als Ausgleichsmittel in Kurvenfahrt dadurch gekennzeichnet, dass das System bei Kurvenneigung des Fahrzeugs mittels beschleunigter radialer Schwungmassen, deren Rotationsebenen (wie Anspruch 2) vor der Aktivierung parallel zur Fahrtrichtung geschwenkt werden, als ”Neigungsstabilisator” fungiert, die der schrägen Kurvenlage des Kraftfahrzeugs ausgleichend entgegenwirkt.
  5. Schwenkbares Drehmassensystem für Kraft- und Elektrofahrzeuge als Rotationsenergiespeicher dadurch gekennzeichnet, dass das System im Bremsvorgang die radialen Schwungmassen, deren Rotationsebenen vor der Aktivierung horizontal zur Fahrbahnoberfläche (Rotationsachsen in Y-Richtung) geschwenkt werden, Bremsenergie inform von Rotationsenergie speichern und bei Bedarf als Vortriebsenergie mechanisch oder elektrisch wieder zur Beschleunigung des Fahrzeugs zur Verfügung stellt.
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