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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verankerungselement für eine Bremsvorrichtung für ein Landfahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 1, eine Bremsvorrichtung für ein Landfahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 8 und ein Landfahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 9.
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Heutige Fahrzeuge sind üblicherweise mit Reibbremsen ausgestattet und die Bremskraft wird über die Reifenaufstandsfläche auf die Straße übertragen. Die maximale Bremskraft ist dabei durch den Reifen begrenzt, insbesondere durch den vorherrschenden Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn. Dieser Reibwert kann stark variieren je nach Fahrbahnbelag oder -beschaffenheit, z. B. nasse oder trockene Fahrbahn, vereiste Fahrbahn und Mischbereiche. Will man nun deutlich geringere Bremswege erreichen um tödliche Unfälle z. B. mit Fußgängern zu verhindern, können mit Optimierungen an den Reifen nur sehr geringe Verbesserungen erreicht werden. Um Bremsverzögerungen weit über die üblichen groben 10 m/s^2 zu erreichen, sind neue Bremssysteme notwendig.
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Aus
DE 10 2008 024 755 A1 ist ein Notbremssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt. Das Notbremssystem weist ein Bremselement auf, das mit dem Fahrzeug mittels eines Verbindungselements verbunden ist. Das Bremselement kann als Ankerplatte ausgeformt sein, die bei einem Bremsvorgang auf die Fahrbahn geschossen wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verankerungselement vorzuschlagen. Dieses soll ein abruptes Abbremsen des Fahrzeugs ermöglichen, so dass ggf. tödliche Unfälle verhindert werden können.
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Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe ein Verankerungselement für eine Bremsvorrichtung für ein Landfahrzeug nach Anspruch 1, eine Bremsvorrichtung für ein Landfahrzeug nach Anspruch 8 und ein Landfahrzeug nach Anspruch 9 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Ein Verankerungselement für eine Bremsvorrichtung für ein Landfahrzeug ist mit dem Landfahrzeug verbindbar. Das Verankerungselement weist eine Platte und wenigstens eine Verankerungsmodul auf. Das wenigstens eine Verankerungsmodul ist an oder innerhalb der Platte gelagert und ist mit einer Fahrbahn formschlüssig verbindbar. Das wenigstens eine Verankerungsmodul weist einen Zündmechanismus, eine Treibladung, einen Dorn und eine Aufnahme auf. Der Dorn wird von der Aufnahme geführt, wobei der Dorn mittels der Treibladung, die mittels des Zündmechanismus zündbar ist, in die Fahrbahn treibbar ist. Das Landfahrzeug ist z. B. ein PKW oder NKW.
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Die Bremsvorrichtung dient dazu, das Landfahrzeug, das sich entlang der Fahrbahn mit einer gewissen Geschwindigkeit bewegt, abrupt aus dieser Geschwindigkeit heraus abzubremsen. Dabei wird die Bremskraft, um das Landfahrzeug vollständig abzubremsen, in einem kürzeren Zeitraum aufgebracht als bei herkömmlichen Fahrzeugbremsen. Der Bremsvorgang wird erst dann eingeleitet, wenn ein herkömmliches Bremsen mit der üblichen Fahrzeugbremse (Scheibenbremse, Trommelbremse etc.) einen Unfall nicht mehr verhindern kann. Die Bremsvorrichtung wird somit nur in Notfallsituationen aktiviert, beispielsweise wenn ein Sensorsystem des Landfahrzeugs detektiert, dass ein Unfall kurz bevor steht, der auf herkömmliche Art und Weise nicht mehr verhindert werden kann.
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Das Verankerungselement kann mit dem Landfahrzeug verbunden werden, wenn das Verankerungselement in einer Bremsvorrichtung eines Landfahrzeugs verwendet wird. Diese Verbindung erfolgt mittels eines Verbindungselements, welches beispielsweise als elastisches Seil oder als ein mehrteiliges Verbindungselement ausgeformt sein kann. Dieses Verbindungselement kann beispielsweise ein Bremselement umfassen, welches dazu geeignet ist, die Bewegungsenergie des Landfahrzeugs abzubauen.
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Das Verankerungselement dient dazu, bei einem Bremsvorgang mit der Straße verankert zu werden. Das Verankern ist dabei eine zumindest formschlüssige Verbindung zwischen der Fahrbahn und dem Verankerungselement. Die formschlüssige Verbindung wird mittels des wenigstens einen Verankerungsmoduls hergestellt. Selbstverständlich kann das Verankerungselement mehr als ein Verankerungsmodul aufweisen. Dieses Verankerungsmodul ist an oder innerhalb der Platte des Verankerungselements gelagert. Die Platte dient somit als Trägerplatte.
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Das wenigstens eine Verankerungsmodul ist derart an oder innerhalb der Trägerplatte gelagert, dass der Dorn dieses Verankerungsmoduls in die Fahrbahn getrieben werden kann. Beispielsweise kann die Aufnahme, die den Dorn führt, in einer Bohrung innerhalb der Platte angeordnet sein. Die Aufnahme ist derart angeordnet, dass diese den Dorn in Richtung der Fahrbahn führt. In derselben Bohrung können die Treibladung und der Zündmechanismus angeordnet sein. Der Zündmechanismus kann alternativ dazu außerhalb der Bohrung angeordnet sein. Zudem weist die Platte beispielsweise eine Öffnung auf, die der Fahrbahn zugewandt ist, und aus welcher der Dorn in die Fahrbahn getrieben werden kann. Das heißt, dass das wenigstens eine Verankerungsmodul von der Platte zumindest teilweise umschlossen ist.
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Alternativ dazu kann das Verankerungsmodul außen an der Platte angeordnet sein. Dabei kann die Aufnahme an einer Außenfläche der Platte mit dieser verbunden sein, so dass der Dorn von der Aufnahme in Richtung der Fahrbahn geführt wird. In diesem Fall sin die Treibladung und der Zündmechanismus ebenfalls innerhalb der Aufnahme angeordnet.
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Die Aufnahme ist vorzugsweise derart ausgeformt, dass der Dorn nicht zu weit aus dieser herausrutscht oder zu weit in die Fahrbahn getrieben wird, so dass die Platte während des Bremsvorgangs über den Dorn formschlüssig mit der Fahrbahn verbunden ist. Dazu kann die Aufnahme beispielsweise eine Hinterschneidung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Dorn einen Vorsprung aufweisen, der am Umfang des Dorns angeordnet ist. Dieser Vorsprung verhindert, dass der Dorn zu weit in die Fahrbahn getrieben wird, so dass die Platte während des Bremsvorgangs über den Dorn formschlüssig mit der Fahrbahn verbunden ist. Der Dorn ist z. B. aus einem metallischen Material wie Stahl ausgeformt.
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Vorzugsweise ist die Treibladung des wenigstens einen Verankerungsmoduls derart angeordnet, dass der Dorn aus einer Ruheposition heraus in Richtung der Fahrbahn getrieben und weiter in die Fahrbahn getrieben wird. Beispielsweise kann die Treibladung oberhalb des Dorns angeordnet sein. Dabei ist die Oberseite des Dorns dem Landfahrzeug zugewandt, wenn das Verankerungselement in einer Bremsvorrichtung eines Landfahrzeugs verwendet wird. Der Zündmechanismus ist derart angeordnet, dass dieser die Treibladung zünden kann, wenn ein Bremsvorgang eingeleitet wird. Beispielsweise kann der Zündmechanismus dann ausgelöst werden, wenn die Platte die Fahrbahn kontaktiert. Dies kann z. B. mittels eines Kontaktsensors festgestellt werden.
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Bei einem Bremsvorgang mittels einer Bremsvorrichtung, in der das Verankerungselement verwendet wird, wird zuerst das Verankerungselement aus einer Ausgangsposition heraus auf die Fahrbahn bewegt. Das Bewegen des Verankerungselements auf die Fahrbahn erfolgt nur dann, wenn während des Fahrbetriebs des Landfahrzeugs ein bevorstehender Unfall detektiert wird, der mittels der herkömmlichen Fahrzeugbremsen nicht verhindert werden kann. In seiner Ausgangsposition ist das Verankerungselement beispielsweise an dem Landfahrzeug untergebracht, so dass dieses die Fahrbahn nicht kontaktiert, z. B. an einem Unterboden des Landfahrzeugs. Die Ausgangsposition ist diejenige Position, in der sich das Verankerungselement in einem Fahrbetrieb des Landfahrzeugs befindet. In dieser Ausgangsposition kann die Bremsvorrichtung keine Bremskraft aufbauen.
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Das Bewegen des Verankerungselements kann beispielsweise mittels eines Auslösemechanismus aktuiert werden. Dieses Bewegen kann beispielsweise plötzlich erfolgen, z. B. kann das Verankerungselement auf die Fahrbahn geschossen werden. Alternativ dazu kann das Verankerungselement ohne eine plötzliche Bewegung auf die Fahrbahn abgesenkt werden. Sobald das Verankerungselement mit seiner Platte die Fahrbahn kontaktiert, wird mittels des Zündmechanismus des wenigstens einen Verankerungsmoduls die Treibladung gezündet und der Dorn wird aus seiner Ruheposition heraus in die Fahrbahn getrieben. Dadurch entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Verankerungselement und der Fahrbahn. Selbstverständlich werden sämtliche Dorne nahezu gelichzeitig in die Fahrbahn getrieben, wenn das Verankerungselement mehr als ein Verankerungsmodul aufweist.
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Sobald die formschlüssige Verbindung hergestellt ist, kann das Verbindungselement z. B. gespannt und gedehnt und/oder gerissen werden, um das Landfahrzeug abzubremsen. Vorteilhaft an dem hier dargestellten Verankerungselement ist, dass das Herstellen der formschlüssigen Verbindung zwischen der Fahrbahn und dem Verankerungselement in einer sehr kurzen Zeitspanne erfolgen kann.
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Nach einer Ausführungsform ist die Treibladung mittels eines elektrischen oder eines mechanischen Impulses durch den Zündmechanismus zündbar. Das heißt, dass die Treibladung entweder mittels eines elektrischen oder mechanischen Impulses gezündet werden kann, wenn die formschlüssige Verbindung zwischen dem Verankerungselement und der Fahrbahn hergestellt werden soll. Dies erfolgt erst dann, wenn die Platte die Fahrbahn kontaktiert.
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Das Verankerungselement weist zusätzlich einen Kontaktsensor auf, welcher bei einem Kontaktieren der Fahrbahn mittels der Platte des Verankerungselements sden Zündmechanismus aktiviert. Sobald die Platte die Fahrbahn berührt, wird dies von dem Kontaktsensor detektiert. Daraufhin wird ein Signal an den Zündmechanismus des wenigstens einen Verankerungsmoduls weitergeleitet, so dass dieser aktiviert wird. Dieser Kontaktsensor kann beispielsweise als Drucktaster ausgeformt sein. Dieser Drucktaster wird eingedrückt, sobald die Platte die Fahrbahn kontaktiert. Alternativ dazu kann der Kontaktsensor als Schwingungssensor ausgebildet sein. Dieser detektiert Schwingungen, die von der Bewegung der Platte entlang der Fahrbahn hervorgerufen werden. Alternativ dazu kann der Kontaktsensor als ein anderer geeigneter Kontaktsensor ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Verankerungselement zusätzlich ein Unterdruckelement auf, mittels welchem eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Fahrbahn und der Platte erzeugbar ist. Das Unterdruckelement kann somit einen Unterdruck erzeugen, damit sich die Platte zusätzlich zur formschlüssigen Verbindung an der Fahrbahnoberfläche festsaugen kann. Dieses Unterdruckelement ist mit der Platte verbunden.
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Das Unterdruckelement kann derart ausgebildet sein, dass dieses eine Leckage, die z. B. wegen der nicht hermetischen Abdichtung zur Fahrbahn auftreten kann, über ca. 2s überbrücken kann und den Unterdruck aufrechterhalten kann. Somit wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verankerungselement und der Fahrbahn aufgebaut.
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Vorzugsweise kann der Unterdruck erzeugt werden, bevor der Dorn des wenigstens einen Verankerungsmoduls in die Fahrbahn getrieben wird. Dies ist vorteilhaft, weil die Platte dadurch zuerst kraftschlüssig mit der Fahrbahn verbunden wird, so dass auf den Dorn des wenigstens einen Verankerungsmoduls keine oder nur eine äußerst geringe Schrägkraft einwirken kann. Diese Schrägkraft wird durch die Bewegung der Platte entlang der Fahrbahn hervorgerufen, wenn der Bremsvorgang mittels der Bremsvorrichtung gerade eingeleitet wird. Die Platte weist beim Absetzen auf die Fahrbahn nämlich eine zusammengesetzte Geschwindigkeit auf. Diese ist aus einer Geschwindigkeit der Platte entlang der Fahrbahn aufgrund der Bewegung des Landfahrzeugs und aus einer Absetz-Geschwindigkeit der Platte auf die Fahrbahn zusammengesetzt. Es liegt also eine Geschwindigkeit in Längsrichtung und eine Geschwindigkeit in eine vertikale Richtung vor. Wenn der Dorn des wenigstens einen Verankerungsmoduls in die Fahrbahn getrieben wird, liegt somit immer noch eine Längskomponente vor und der Dorn erfährt die Schrägkraft. Das wird mittels der kraftschlüssigen Verbindung reduziert oder verhindert. Weiterhin wird durch die kraftschlüssige Verbindung ein Rückstoß der Platte in Richtung des Fahrzeugunterbodens verhindert, wenn der Dorn des wenigstens einen Verankerungsmoduls in die Fahrbahn getrieben wird.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Verankerungselement zusätzlich ein Absenkmodul auf. Das Absenkmodul ist mit dem Landfahrzeug beweglich verbindbar. Das Absenkmodul ist beweglich und lösbar mit der Platte verbunden, wobei die Platte mittels des Absenkmoduls in Richtung der Fahrbahn absenkbar ist.
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Das Absenkmodul kann gelenkig mit dem Landfahrzeug verbunden werden, wenn das Verankerungselement in einer Bremsvorrichtung eines Landfahrzeugs verwendet wird. Diese gelenkige Verbindung ist beispielsweise derart ausgebildet, dass das Absenkmodul eine Kreisbewegung durchführen kann, so dass das Verankerungselement in Richtung der Fahrbahn bewegt werden kann, vorzugsweise entgegen der Bewegungsrichtung des Landfahrzeugs. Durch die Kreisbewegung weist die Platte betragsmäßig die gleiche Geschwindigkeit auf wie das Landfahrzeug. In anderen Worten weist die Geschwindigkeit des Landfahrzeugs, die dieses beim Überfahren der abgesenkten Platte aufweist, den gleichen Betrag auf wie die Geschwindigkeit der Platte, in Gegenrichtung des Landfahrzeugs. Beim Kontaktieren der Fahrbahn beträgt die Relativgeschwindigkeit somit 0. Die Absenk-Geschwindigkeit kann z. B. je nach Geschwindigkeit des Landfahrzeugs angepasst werden. Zudem wird die Platte für einen kurzen Zeitraum auf die Fahrbahn gepresst. Dieses Anpressen wird durch das Gewicht des Landfahrzeugs begünstigt. Zusätzlich kann das Absenkmodul eine Feder aufweisen, die das Anpressen zusätzlich verstärkt.
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Das Absenkmodul ist mit der Platte z. B. mittels eines Gelenks beweglich verbunden. Diese Verbindung ist lösbar ausgebildet. Sobald das Verankerungselement mittels des wenigstens einen Verankerungsmoduls mit der Fahrbahn formschlüssig verbunden ist, wird die Verbindung gelöst. Beispielsweise kann das Gelenk derart ausgebildet sein, dass das Absenkmodul ausgehakt werden kann, wenn das Landfahrzeug sich weiter in seine Bewegungsrichtung bewegt. Somit ist das Verankerungselement sowohl mittels des Absenkmoduls als auch mittels des Verbindungselements mit dem Landfahrzeug verbunden, wenn das Verankerungselement in einer Bremsvorrichtung des Landfahrzeugs verwendet wird.
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Das Absenkmodul kann beispielsweise als eine Stange ausgeformt sein. Diese weist eine Länge auf, die es erlaubt das Verankerungselement so abzusenken, dass dieses die Fahrbahn kontaktieren kann. Beispielsweise kann das Absenkmodul eine Länge aufweisen, die dazu führt, dass das Landfahrzeug etwas von der Fahrbahn weg angehoben wird, wenn die Platte abgesenkt und vom Landfahrzeug überfahren wird. Der Dorn des wenigstens einen Verankerungsmoduls wird erst dann in die Fahrbahn getrieben, wenn die Platte auf die Fahrbahn gepresst ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Absenkmodul als eine Teleskopstange ausgeformt. Die Länge der Teleskopstange kann so angepasst werden, dass die Platte die Fahrbahn kontaktiert unabhängig vom Abstand zwischen der Fahrbahn und z. B. dem Fahrzeugunterboden. Dies ist beispielsweise bei Fahrbahnunebenheiten oder Bodenwellen vorteilhaft. Mittels der Teleskopstange kann die Platte auf die Fahrbahn gepresst werden. Zusätzlich kann die Teleskopstange eine Feder oder eine Dämpfung aufweisen, so dass das Anpressen mittels einer definierten Kraft erfolgt. Die Dämpfung kann z. B. hydraulisch oder pneumatisch sein. Der Dorn des wenigstens einen Verankerungsmoduls wird erst dann in die Fahrbahn getrieben, wenn die Platte auf die Fahrbahn gepresst ist.
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Eine Bremsvorrichtung für ein Landfahrzeug weist ein Verbindungselement und ein Verankerungselement auf. Das Verankerungselement wurde bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben. Das Verbindungselement ist mit dem Verankerungselement verbunden.
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Das Verankerungselement ist über das Verbindungselement mit dem Landfahrzeug verbindbar. Das heißt, dass das Verbindungselement mit dem Landfahrzeug verbunden ist, wenn die Bremsvorrichtung in einem Landfahrzeug verwendet wird. Das Verbindungselement kann beispielsweise mit einer Achse oder mit einer Karosserie oder mit einer anderen geeigneten Stelle des Landfahrzeugs verbunden sein. Das Verbindungselement kann beispielsweise ein Gehäuse aufweisen, wobei das Gehäuse mit dem Landfahrzeug verbunden werden kann, wenn die Bremsvorrichtung in einem Landfahrzeug verwendet wird. An der Verbindungsstelle ist das Landfahrzeug beispielsweise versteift ausgebildet, so dass es zu keiner Verformung des Landfahrzeugs in Folge des Bremsvorgangs kommen kann.
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Wenn der Bremsvorgang stattfinden soll, wird das Verankerungselement aus seiner Ausgangsposition heraus auf die Fahrbahn bewegt. Dort verbindet es sich anschließend formschlüssig und ggf. kraftschlüssig mit der Fahrbahn. Beispielsweise wird das Verankerungselement auf die Fahrbahn geschossen oder auf diese abgesenkt. Die kann beispielsweise mittels eines pyrotechnischen Auslösemechanismus erfolgen. Das Verankerungselement ist in seiner Ausgangsposition an dem Landfahrzeug untergebracht, z. B. an einem Unterboden des Landfahrzeugs. In dieser Ausgangsposition kann die Bremsvorrichtung keine Bremskraft aufbauen.
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Der Dorn des wenigstens einen Verankerungsmoduls wird mittels der Treibladung beschleunigt und in die Fahrbahn getrieben. Die Treibladung wird mittels des Zündmechanismus gezündet. Somit wird eine formschlüssige Verbindung zwischen der Fahrbahn und dem Verankerungselement hergestellt. Das Verankerungselement kann selbstverständlich mehr als ein Verankerungsmodul und somit mehr als einen Dorn aufweisen.
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Während des Bremsvorgangs wird das Verbindungselement, das z. B. als ein elastisches Seil mit mehreren Abschnitten ausgebildet sein kann, gedehnt und je nach Ausformung des Verbindungselements z. B. teilweise gerissen. Dadurch kann die Bewegungsenergie eines Landfahrzeugs abgebaut werden, wenn die Bremsvorrichtung in dem Landfahrzeug verwendet wird.
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Vorteilhaft an der Bremsvorrichtung ist, dass das Landfahrzeug schneller abgebremst werden kann als durch eine herkömmliche Landfahrzeugbremse. Somit können Unfälle verhindert werden, die durch herkömmliche Fahrzeugbremsen nicht verhindert werden können.
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Ein Landfahrzeug weist eine Bremsvorrichtung auf, die bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde. Das Verbindungselement ist mit dem Landfahrzeug verbunden. Diese Verbindung kann entweder direkt sein, d. h. ohne zwischengeschaltete Elemente, oder indirekt, d. h. über wenigstens ein zwischengeschaltetes Element. Beispielsweise kann das Verbindungselement über ein Gehäuse mit dem Landfahrzeug verbunden sein. Die Verbindung zwischen der Bremsvorrichtung und dem Landfahrzeug ist derart, dass diese sich bei einem Bremsvorgang nicht löst, sondern stabil bleibt.
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Wird nun während eines Fahrbetriebs des Landfahrzeugs ein bevorstehender Unfall detektiert, der mittels der herkömmlichen Fahrzeugbremsen nicht verhindert werden kann, wird der Auslösemechanismus der Bremsvorrichtung beispielsweise mittels eines zentralen Steuergeräts des Landfahrzeugs angesteuert. Der Auslösemechanismus aktiviert daraufhin die Bremsvorrichtung. Das Verankerungselement der Bremsvorrichtung wird auf die Fahrbahn geschossen und stellt mittels seines wenigstens einen Verankerungsmoduls eine formschlüssige Verbindung zwischen der Fahrbahn und dem Verankerungselement her. Das Landfahrzeug bewegt sich jedoch zunächst weiter, also weg von dem Verankerungselement. Dadurch baut sich eine Zugkraft auf, die auf das Verbindungselement wirkt. Durch diese Zugkraft wird das Verbindungselement gedehnt. Dadurch wird Bewegungsenergie des Landfahrzeugs abgebaut. Auf das Landfahrzeug wirkt somit eine Bremskraft ein. Diese wirkt so lange, bis das Landfahrzeug zum Stillstand gekommen ist. Dies erfolgt in einem kürzeren Zeitabschnitt als bei einer herkömmlichen Fahrzeugbremse. Weiterhin ist der Bremsweg im Vergleich zu einer herkömmlichen Fahrzeugbremse deutlich verkürzt.
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Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Landfahrzeugs mit einer Bremsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Darstellung eines Verankerungselements der Bremsvorrichtung aus 1 während eines Bremsvorgangs,
- 3 eine schematische Darstellung eines Landfahrzeugs mit einer Bremsvorrichtung vor einem Bremsvorgangnach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 4 eine schematische Darstellung des Landfahrzeugs mit der Bremsvorrichtung aus 3 zu Beginn des Bremsvorgangs,
- 5 eine schematische Darstellung des Landfahrzeugs mit der Bremsvorrichtung aus 3 und 4 während des Bremsvorgangs.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Landfahrzeugs 1 mit einer Bremsvorrichtung 2 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Landfahrzeug 1 ist in einer Schnittansicht vor Beginn eines Bremsvorgangs dargestellt. Das Landfahrzeug 1 bewegt sich auf der Fahrbahn B in seine Bewegungsrichtung R.
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Die Bremsvorrichtung 2 weist ein Verbindungselement 3 und ein Verankerungselement 4 auf. Das Verankerungselement 4 ist in seiner hier dargestellten Ausgangsposition an einem Unterboden des Landfahrzeugs 1 angeordnet. Es besteht also keine Verbindung zwischen der Fahrbahn B und dem Verankerungselement 4. Das Verankerungselement 4 ist mit dem Verbindungselement 3 verbunden. Über das Verbindungselement 3 ist das Verankerungselement 4 mit einer Achse des Landfahrzeugs 1 verbunden. Das Verbindungselement 3 ist als elastisches Seil oder als mehrteiliges Verbindungselement ausgeformt, das gedehnt werden kann.
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Das Verankerungselement 4 weist eine Platte 5 und mehrere Verankerungsmodule 6 auf. Zur besseren Übersicht sind nur ein Verankerungsmodul 6, ein Dorn 9 und ein Zündmechanismus 7 mit einem Bezugszeichen versehen. Diese Platte 5 ist derart ausgeformt, dass die Verankerungsmodule 6 in dieser Platte 5 gelagert werden können. Zudem weist das Verankerungselement 4 einen Kontaktsensor 13 auf, der ebenfalls an der Platte 5 gelagert ist. Dieser Kontaktsensor 13 dient dazu, festzustellen, ob die Platte 5 die Fahrbahn B kontaktiert. Dieser kann z. B. als Drucktaster ausgebildet sein, der eingedrückt wird, sobald die Platte 5 die Fahrbahn B kontaktiert. Jedes Verankerungsmodul 6 weist eine Treibladung 8, einen Dorn 9, einen Zündmechanismus 7 und eine Aufnahme 10 für den Dorn 9 auf. Dies ist in 2 genauer dargestellt. Das Verankerungselement 4 wird bei einem Bremsvorgang auf die Fahrbahn B abgesenkt. Dies ist durch den Pfeil angedeutet.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des Verankerungselements 4 der Bremsvorrichtung 2 aus 1 während eines Bremsvorgangs. Es ist nur ein Abschnitt des Verankerungselements 4 in einem Querschnitt dargestellt. Zum hier dargestellten Zeitpunkt ist die Platte 5 des Verankerungselements 4 bereits abgesenkt auf die Fahrbahn B. Es sind der Kontaktsensor 13 und zwei Verankerungsmodule 6 dargestellt. Ein erstes der beiden dargestellten Verankerungsmodule 6 ist bereits ausgelöst und formschlüssig mit der Fahrbahn B verbunden. Ein zweites der beiden dargestellten Verankerungsmodule 6 ist noch nicht ausgelöst.
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Jedes Verankerungsmodul 6 ist innerhalb einer Bohrung der Platte 5 angeordnet. Jedes Verankerungsmodul 6 weist einen Dorn 9, eine Treibladung 8, eine Aufnahme 10 für den Dorn 9 und einen Zündmechanismus 7 auf. Jeder Dorn 9 wird in der Aufnahme 10 geführt. Der Dorn 9 kann sich in der Aufnahme 10 also nach unten in Richtung der Fahrbahn B bewegen. Weiterhin führt die Bohrung innerhalb der die jeweilige Aufnahme 10 angeordnet ist, den entsprechenden Dorn 9. Innerhalb jeder Aufnahme 10 ist zudem die Treibladung 8 des entsprechenden Verankerungsmoduls 6 angeordnet. Jede Treibladung 8 ist oberhalb des Dorns 9 angeordnet, so dass jeder Dorn 9 in Richtung der Fahrbahn B beschleunigt werden kann. Diese Treibladungen 8 sind pyrotechnisch ausgebildet.
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Die Treibladungen 8 werden mittels der Zündmechanismen 7 gezündet. Dies erfolgt gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig. Hier dargestellt ist ein zeitversetztes Zünden, was allerdings nur der besseren Übersicht wegen so dargestellt ist. Die Zündmechanismen 7 sind derart zu den Treibladungen 8 angeordnet, dass sie diese mittels eines mechanischen oder elektrischen Impulses zünden können.
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Jeder Dorn 9 weist einen umlaufenden Vorsprung 12 auf. Dieser verhindert, dass der jeweilige Dorn 9 zu tief in die Fahrbahn getrieben wird. Jeder Dorn 9 kann beispielsweise aus Stahl ausgebildet sein.
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Sobald der Kontaktsensor 13 feststellt, dass die Platte 5 die Fahrbahn kontaktiert, sendet dieser ein Signal an die Zündmechanismen 7 und aktiviert diese. Der Kontakt kann beispielsweise dadurch festgestellt werden, dass der Drucktaster, der den Kontaktsensor 13 ausformt, eingedrückt ist. Daraufhin zündet jeder Zündmechanismus 7 seine zugehörige Treibladung 8. Somit werden die entsprechenden Dorne 9 in Richtung der Fahrbahn B beschleunigt und in die Fahrbahn B getrieben. Die Dorne 9 können dabei eine Geschwindigkeit aufweisen, die beispielsweise nahe der Schallgeschwindigkeit sein kann. Die Dorne 9 sind so mit der Platte 5 verbunden, dass diese nicht aus dieser herausgezogen werden können. Sind die Dorne 9 in die Fahrbahn B getrieben, ist das Verankerungselement 4 mit der Fahrbahn formschlüssig verbunden und verankert.
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Da sich das Landfahrzeug 1 in seine ursprüngliche Bewegungsrichtung R weiterbewegen will, wird das Verbindungselement 3 gedehnt. Dadurch wird Bewegungsenergie des Landfahrzeugs 1 abgebaut und das Landfahrzeug wird angehalten.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Landfahrzeugs 1 mit einer Bremsvorrichtung 2 vor einem Bremsvorgang nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Landfahrzeug 1 ist in einer Schnittansicht vor Beginn eines Bremsvorgangs dargestellt. Das Landfahrzeug 1 bewegt sich auf der Fahrbahn B in seine Bewegungsrichtung R.
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Die Bremsvorrichtung 2 weist dieselben Elemente auf wie bereits in 1 und 2 dargestellt. Auch die Funktionen dieser Elemente sind gleich. Zur besseren Übersicht sind nur ein Verankerungsmodul 6, ein Dorn 9 und ein Zündmechanismus 7 mit einem Bezugszeichen versehen.
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Allerdings weist das Verankerungselement 4 der Bremsvorrichtung zusätzlich ein Absenkmodul 11 auf. Das Absenkmodul 11 ist mit dem Landfahrzeug 1 und mit dem Verankerungselement 4 verbunden. Genauer gesagt ist das Absenkmodul 11 gelenkig mit dem Landfahrzeug 1 und gelenkig mit der Platte 5 des Verankerungselements 4 verbunden. Das Absenkmodul 11 ist zudem lösbar mit der Platte 5 des Verankerungselements 4 verbunden. Dies ist in 6 genauer dargestellt.
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Mittels des Absenkmoduls 11 kann das Verankerungselement 4 auf die Fahrbahn B abgesenkt werden und auf diese gepresst werden. Das Absenkmodul 11 ist dazu mittels einer z. B. gefederten oder gedämpften Teleskopstange ausgebildet. Das Absenken erfolgt in Form einer Kreisbewegung um den Verbindungspunkt zwischen dem Landfahrzeug 1 und dem Absenkmodul 11.
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4 zeigt eine schematische Darstellung des Landfahrzeugs 1 mit der Bremsvorrichtung 2 aus 3 zu Beginn des Bremsvorgangs. Das Verankerungselement 4 wird mittels des Absenkmoduls 11 in Richtung der Fahrbahn B abgesenkt. Das Absenken erfolgt entgegen der Bewegungsrichtung R des Landfahrzeugs 1 in Form einer Kreisbewegung. Die Platte 5 wird somit in ihre Bewegungsrichtung U auf die Fahrbahn gedrückt. Zudem überfährt das Landfahrzeug 1 die Platte 5, wodurch das Anpressen auf die Fahrbahn B verstärkt wird. Der Betrag der Geschwindigkeit der Platte 5 in die Platten-Bewegungsrichtung U ist ebenso groß wie der Betrag der Geschwindigkeit des Landfahrzeugs 1 in die Landfahrzeug-Bewegungsrichtung R. Es liegt somit eine Relativgeschwindigkeit von 0 vor. Dadurch wirken auf die Dorne 9 der Verankerungsmodule 6 keine oder nur sehr geringe Schrägkräfte, wenn die Dorne 9 in die Fahrbahn B getrieben werden.
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5 zeigt eine schematische Darstellung des Landfahrzeugs 1 mit der Bremsvorrichtung 2 aus 3 und 4 während des Bremsvorgangs. Das Verankerungselement 4 ist mittels der Dorne 9 formschlüssig mit der Fahrbahn B verbunden. Das Landfahrzeug 1 bewegt sich weiter in seine Bewegungsrichtung R. Dadurch wird die gelenkige Verbindung zwischen dem Absenkmodul 11 und der Platte 5 gelöst. Das Absenkmodul 11 bleibt jedoch mit dem Landfahrzeug 1 verbunden. Zudem wird das Verbindungselement 3 gespannt und gedehnt. Dadurch wirkt eine Bremskraft K auf das Landfahrzeug 1. Das Landfahrzeug 1 wird also abgebremst. Dies erfolgt in einem kürzeren Zeitraum als bei einer herkömmlichen Fahrzeugbremse.
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Die hier dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise kann das Verankerungselement zusätzlich ein Unterdruckelement aufweisen, welches bei Beginn eines Bremsvorgangs zusätzlich eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Fahrbahn und dem Verankerungselement aufbaut. Wiederum beispielsweise kann das Verankerungselement mehr oder weniger Dorne aufweisen als hier gezeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Landfahrzeug
- 2
- Bremsvorrichtung
- 3
- Verbindungselement
- 4
- Verankerungselement
- 5
- Platte
- 6
- Verankerungsmodul
- 7
- Zündmechanismus
- 8
- Treibladung
- 9
- Dorn
- 10
- Aufnahme
- 11
- Absenkmodul
- 12
- Vorsprung
- 13
- Kontaktsensor
- B
- Fahrbahn
- K
- Bremskraft
- R
- Bewegungsrichtung Landfahrzeug
- U
- Bewegungsrichtung Platte
