DE102014220172A1 - An auxiliary braking device for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Eine Hilfsbremsvorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (40), soll in ungefährlicher Weise ein zusätzliches Bremsmoment aufbauen oder die Bremsung unterstützen. Dazu ist in einem kanalförmigen Gehäuse (4) eine erste Explosionskammer (10) mit einem bedarfsweise zündbaren und explosivem Explosionsstoff angeordnet ist, wobei in dem Gehäuse (4) ein Energiespeicher (14) angeordnet ist, der eine Ausstoßmittel enthält, das bei einer Explosion des Explosionsstoffes durch einen an den Energiespeicher (14) angrenzenden Austrittskanal (18) gefördert wird, der in eine Austrittsöffnung (22) mündet.An auxiliary brake device (2) for a motor vehicle (40) is intended to build up an additional braking torque in a harmless manner or to support the braking. For this purpose, in a channel-shaped housing (4) a first explosion chamber (10) is arranged with an explosive material explosive explosive as needed, wherein in the housing (4) an energy storage device (14) is arranged, which contains an ejection means, which in an explosion of Explosive material is conveyed by a to the energy storage (14) adjacent the outlet channel (18), which opens into an outlet opening (22).
Description
Die Erfindung betrifft eine Hilfsbremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Sie betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Hilfsbremsvorrichtung.The invention relates to an auxiliary brake device for a motor vehicle. It further relates to a motor vehicle with such an auxiliary brake device.
In Gefahrensituationen, insbesondere wenn eine Kollision eines Kraftfahrzeuges mit anderen Kraftfahrzeugen, Personen oder Hindernissen droht, ist es von äußerster Wichtigkeit, das Fahrzeug so schnell wie möglich abzubremsen und seine Geschwindigkeit zu verringern, insbesondere deshalb, da die kinetische Energie quadratisch von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges abhängt. Der Bremsweg sollte zudem möglichst gering sein, so dass das Kraftfahrzeug möglichst vor Erreichen des Hindernisses angehalten wird bzw. – falls dies nicht zu verhindern ist – der Aufprall mit möglichst geringer Geschwindigkeit erfolgen kann.In dangerous situations, especially when a collision of a motor vehicle with other vehicles, people or obstacles threatens, it is of utmost importance to decelerate the vehicle as quickly as possible and to reduce its speed, in particular because the kinetic energy is quadratic from the speed of the motor vehicle depends. The braking distance should also be as low as possible, so that the motor vehicle is stopped if possible before reaching the obstacle or - if this can not be prevented - the impact can be done with the lowest possible speed.
Bei modernen Kraftfahrzeugen werden Bremssysteme dahingehend optimiert, dass Sie Notbremsungen kontrolliert ausführen, wobei der Fahrer durch Fahrassistenz- und Fahrsicherheitssysteme unterstützt werden kann. Weitere Faktoren für den Bremsweg sind auch die Beschaffenheit und Qualität der verwendeten Reifen.In modern motor vehicles, braking systems are optimized so that you can perform emergency braking in a controlled manner, while the driver can be assisted by driver assistance and driving safety systems. Further factors for the braking distance are the quality and quality of the tires used.
Eine zusätzliche Abbremsung des Kraftfahrzeuges kann erreicht werden, indem eine zusätzliche Bremsvorrichtung bzw. Hilfs- oder Notbremsvorrichtung eingesetzt wird, die das Kraftfahrzeug zusätzlich verzögert.An additional deceleration of the motor vehicle can be achieved by an additional braking device or auxiliary or emergency braking device is used, which additionally delays the motor vehicle.
In der
Während diese Hilfsbremsvorrichtung zu einer zusätzlichen Verzögerung des Kraftfahrzeugs führen kann, ist nachteilig, dass Raketen gewissermaßen als Geschosse das Auto verlassen, wodurch zusätzliche Schäden entstehen können. Zudem ist die Bereitstellung und Wartung von Raketengeschossen aufwändig.While this auxiliary brake device can lead to an additional delay of the motor vehicle, it is disadvantageous that missiles leave the car as a kind of bullets, which can cause additional damage. In addition, the provision and maintenance of missile projectiles is complex.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hilfsbremsvorrichtung bereitzustellen, die in ungefährlicher Weise ein zusätzliches Bremsmoment aufbauen oder die Bremsung unterstützen kann. Weiterhin soll ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden, dass in Notsituationen besonders schnell zum Stillstand kommen kann.The invention is therefore an object of the invention to provide an auxiliary brake device that can build up an additional braking torque in a safe way or support the braking. Furthermore, a motor vehicle is to be provided that can come to a standstill particularly quickly in emergency situations.
In Bezug auf die Hilfsbremsvorrichtung wird diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem kanalförmigen Gehäuse eine erste Explosionskammer mit einem bedarfsweise zündbaren und explosivem Explosionsstoff angeordnet ist, wobei in dem Gehäuse ein Energiespeicher angeordnet ist, der eine Ausstoßmittel enthält, das bei einer Explosion des Explosionsstoffes durch einen an den Energiespeicher angrenzenden Austrittskanal gefördert wird, der in eine Austrittsöffnung mündet bzw. in einer Austrittsöffnung endet.With regard to the auxiliary brake device, this object is achieved in that in a channel-shaped housing, a first explosion chamber is arranged with a combustible and explosive explosive material as needed, wherein in the housing, an energy storage is arranged, which contains a discharge means, which in an explosion of Explosive material is conveyed through an adjacent to the energy storage outlet channel, which opens into an outlet opening and ends in an outlet opening.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass in Notsituationen die Bereitstellung von möglichst hohem Bremsmoment von höchster Wichtigkeit ist. Dies kann durch eine zusätzlich zur normalen Betriebsbremse bzw. Betriebsbremsanlage vorgesehene Hilfsbremsvorrichtung geschehen, die im Normalbetrieb keine Bremsungen durchführt und nur in Notsituationen für einen unterstützenden Bremsvorgang eingesetzt wird. Die Verwendung von Projektilen wie Raketen hat dabei den Nachteil, dass diese Projektile zu weiteren Gefahrenquellen führen können und gewartet werden müssen, um im Bedarfsfall zuverlässig funktionieren zu können.The invention is based on the consideration that in emergency situations, the provision of the highest possible braking torque is of paramount importance. This can be done by an auxiliary brake device provided in addition to the normal service brake or service brake system, which does not perform any braking during normal operation and is only used in emergency situations for a supporting braking operation. The use of projectiles such as rockets has the disadvantage that these projectiles can lead to other sources of danger and must be maintained in order to function reliably when needed.
Wie nunmehr erkannt wurde, lässt sich eine gefahrlose Bremsung durch Nutzung des Impulserhaltungssatzes bzw. des Rückstoßprinzips durchführen, indem kein gesondertes festes Projektil verwendet wird, sondern vielmehr ein Stoff bzw. Fluid oder Material direkt ausgestoßen wird, welches dann zu keinen gefährlichen Kollisionen oder Schäden führen kann.As has now been recognized, safe braking can be accomplished by utilizing the pulse conservation set or recoil principle by not using a separate solid projectile, but rather directly ejecting a material or fluid or material which will not result in any dangerous collisions or damage can.
Vorteilhafterweise ist im Bereich der Austrittsöffnung eine zweite Explosionskammer vorgesehen. In der zweiten Explosionskammer wird das Ausstoßmittel beim Erreichen der Austrittsöffnung zerkleinert bzw. zerstäubt und verteilt, so dass es von der Umgebungsluft stark abgebremst wird und damit ungefährlich wird. Wesentlich für die Wirkung der Hilfsbremsvorrichtung ist der Gesamtimpuls, der von dem ausgestoßenen Ausstoßmittel auf das Kraftfahrzeug übertragen wird, so dass die nachträgliche Zerstäubung nicht zu einer nennenswerten Verminderung des Bremseffektes führt.Advantageously, a second explosion chamber is provided in the region of the outlet opening. In the second explosion chamber, the ejection means is crushed or atomized when reaching the outlet opening and distributed so that it is strongly braked by the ambient air and thus harmless. Essential for the effect of the auxiliary brake device is the total pulse which is transmitted from the ejected ejection means to the motor vehicle, so that the subsequent atomization does not lead to a significant reduction in the braking effect.
Das Ausstoßmittel ist bevorzugt Wasser. Wasser kann aufgrund seines Gewichtes einerseits bei Ausstoß einen großen Impuls generieren, andererseits richtet es bei Auftreffen auf Personen oder Gegenstände nur einen geringen oder gar keinen Schaden an. Zudem führt es nicht zu einer Belastung der Umwelt.The ejection means is preferably water. Due to its weight, water can generate a great impulse when it is ejected, but when it hits people or objects, it causes little or no damage. In addition, it does not lead to a burden on the environment.
Das Ausstoßmittel ist bevorzugt gegeben durch zwischen 5 und 10 Liter Wasser. Bei einer Beschleunigung von 5 Liter Wasser auf 280 m/s kann ein 1000 kg schweres Kraftfahrzeug um 5 km/h verzögert werden, wenn das Wasser entgegengesetzt zur Fahrtrichtung, also gewissermaßen frontal nach vorne und parallel zur Fahrbahn, ausgestoßen wird. Werden durch die Explosion 10 Liter Wasser auf 340 m/s beschleunigt, kann die Geschwindigkeit des Fahrzeuges um 10 km/h verringert werden.The ejection means is preferably given by between 5 and 10 liters of water. At an acceleration of 5 liters of water to 280 m / s can a 1000 kg heavy motor vehicle to be delayed by 5 km / h when the water opposite to the direction of travel, so to speak, frontal forward and parallel to the roadway, is ejected. If the explosion accelerates 10 liters of water to 340 m / s, the speed of the vehicle can be reduced by 10 km / h.
Zwischen Explosionskammer und Energiespeicher ist vorteilhafterweise im Gehäuse ein zumindest teilweise verschiebbares Ausstoßelement angeordnet. Das Ausstoßelement hat bevorzugt einen Querschnitt, der auch dem Innenquerschnitt des kanalförmigen Gehäuses entspricht. Bei einer Explosion des Ausstoßmittels wird das Ausstoßelement in Richtung des Energiespeichers verschoben und fördert bzw. drückt auf diese Weise das Ausstoßmittel durch den Austrittskanal in Richtung der Austrittsöffnung.Between the explosion chamber and energy storage advantageously at least partially displaceable ejection element is arranged in the housing. The ejection element preferably has a cross section which also corresponds to the inner cross section of the channel-shaped housing. In an explosion of the ejection means, the ejection element is displaced in the direction of the energy storage and promotes or pushes in this way the ejection means through the outlet channel in the direction of the outlet opening.
Das Ausstoßelement ist bevorzugt als Kolben ausgebildet, der aufgrund der Explosion des Explosionsstoffes in den Energiespeicher verschoben wird.The ejection element is preferably designed as a piston, which is displaced due to the explosion of the explosive material in the energy storage.
Die Austrittsöffnung ist bevorzugt trichterförmig ausgebildet, so dass bei der Beförderung des Ausstoßmaterials kein Engpass entsteht. Insbesondere wenn das Ausstoßmittel im Bereich der Austrittsöffnung durch eine zweite Explosion zerstäubt bzw. verteilt wird, kann durch den Trichter eine Verteilung des Ausstoßmittels erreicht werden.The outlet opening is preferably funnel-shaped, so that no bottleneck arises during the transport of the ejection material. In particular, when the ejection means is atomized in the region of the outlet opening by a second explosion, a distribution of the ejection means can be achieved through the funnel.
In Bezug auf das Kraftfahrzeug wird die oben genannte Aufgabe gelöst mit einer oben beschriebenen Hilfsbremsvorrichtung.With respect to the motor vehicle, the above object is achieved with an auxiliary brake device described above.
In einer ersten bevorzugten Ausführung ist die wenigstens eine Hilfsbremsvorrichtung derart angeordnet ist, dass der Austrittskanal im Wesentlichen waagerecht nach vorne, also entgegengesetzt zur normalen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges, verläuft. Er verläuft insbesondere bevorzugt parallel zur Längsachse des Fahrzeuges und damit parallel zu Fahrbahn, so dass der von dem beschleunigten Wasser erzeugte Impuls im Wesentlichen vollständig zur zusätzlichen Bremsung des Kraftfahrzeuges aufgewendet wird.In a first preferred embodiment, the at least one auxiliary brake device is arranged such that the outlet channel extends substantially horizontally forward, ie opposite to the normal direction of travel of the motor vehicle. It runs particularly preferably parallel to the longitudinal axis of the vehicle and thus parallel to the road surface, so that the pulse generated by the accelerated water is substantially completely expended for additional braking of the motor vehicle.
Die Hilfsbremsvorrichtung ist dazu vorzugsweise im Frontbereich des Kraftfahrzeuges, beispielsweise am Kühler oder an der Stoßstange angeordnet oder auch in die Stoßstange zumindest teilweise integriert. Bei Ausstoß des Ausstoßmittels wird das Kraftfahrzeug verzögert bzw. abgebremst.The auxiliary brake device is for this purpose preferably arranged in the front region of the motor vehicle, for example on the radiator or on the bumper or at least partially integrated in the bumper. When ejecting the ejection means, the motor vehicle is decelerated or braked.
In einer zweiten bevorzugten Ausführung ist die wenigstens eine Hilfsbremsvorrichtung derart angeordnet, dass der Austrittskanal im Wesentlichen vertikal nach oben verläuft. Sie ist dabei bevorzugt über dem Schwerpunkt des Kraftfahrzeuges angeordnet. Auf diese Weise entsteht bei Auslösung der Hilfsbremsvorrichtung kein zusätzliches Drehmoment um den Fahrzeugschwerpunkt. Das Ausstoßmittel wird nach oben beschleunigt und tritt nach oben gerichtet aus, so dass das Kraftfahrzeug einen Impuls nach unten, also in Richtung der Fahrbahn erfährt, wodurch sich die Radaufstandskraft erhöht. Diese kann von der Betriebsbremse bzw. von den Radbremsen für eine höhere Verzögerung des Kraftfahrzeuges genutzt werden, da die Längskraft Fx proportional zur Radaufstandskraft Fz ist, wobei der Proportionalitätsfaktor ein Reibungskoeffizient μ ist, der die Reibung zwischen Fahrbahnbelag und Reifen parametrisiert, d. h. Fx = μ·Fz.In a second preferred embodiment, the at least one auxiliary brake device is arranged such that the outlet channel extends substantially vertically upwards. It is preferably arranged above the center of gravity of the motor vehicle. In this way, when the auxiliary brake device is released, no additional torque is generated around the center of gravity of the vehicle. The ejection means is accelerated upwards and exits upward, so that the motor vehicle experiences a pulse downwards, that is to say in the direction of the roadway, as a result of which the wheel contact force increases. This can be used by the service brake or the wheel brakes for a higher deceleration of the motor vehicle, since the longitudinal force F x is proportional to the wheel contact force F z , wherein the proportionality factor is a friction coefficient μ, which parameterizes the friction between the road surface and tires, ie F x = μ · F z .
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch die beschriebene Hilfsbremsvorrichtung in gefährlichen Situationen durch die zusätzliche und für die Umgebung ungefährliche zusätzliche Abbremsung mögliche Schäden abgewendet oder verringert werden können.The advantages of the invention are in particular that possible damage can be averted or reduced by the auxiliary braking device described in dangerous situations by the additional and safe for the environment additional braking.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. In it show in a highly schematic representation:
Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided in both figures with the same reference numerals.
Eine Hilfsbremsvorrichtung
Im Falle einer Notbremsung bei einem drohenden Crash wird die Hilfsbremsvorrichtung
Aufgrund des Impulssatzes, wobei der Impuls p das Produkt aus Masse m und Geschwindigkeit v ist, also p = mv, entsteht eine zur Ausstoßrichtung entgegengesetzte Kraft bzw. ein entgegengesetzter Impuls, der das Fahrzeug verzögern kann bzw. dessen Verzögerung unterstützen kann. In der zweiten Explosionskammer
Das zerstäubte Wasser verlässt die Austrittsöffnung
In
Die Auslösung der Hilfsbremsvorrichtung
Der Austrittskanal
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Hilfsbremsvorrichtung Auxiliary braking device
- 44
- Gehäuse casing
- 1010
- erste Explosionskammer first explosion chamber
- 1212
- Kolben piston
- 1414
- Energiespeicher energy storage
- 1818
- Austrittskanal outlet channel
- 2222
- Austrittsöffnung outlet opening
- 2626
- zweite Explosionskammer second explosion chamber
- 3030
- Pfeil arrow
- 4040
- Kraftfahrzeug motor vehicle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2500351 A1 [0005] DE 2500351 A1 [0005]
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2014
- 2014-10-06 DE DE102014220172.1A patent/DE102014220172A1/en not_active Withdrawn
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