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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 8.
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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 20101014932 A1 ist eine Einrichtung zur Verstärkung der Bodenhaftung bei einem Fahrzeug bekannt. In einer Gebrauchsstellung ist aus einer unter dem Fahrzeug angeordneten und gegen die Atmosphäre abgedichteten Unterdruckkammer Luft absaugbar und ein Unterdruck erzeugbar. Die Unterdruckkammer ist in einer flexiblen elastischen Bremsmatte angeordnet.
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Aus
DE 102014017515 A1 ist ein Bremsanker für ein Fahrzeug bekannt, der in einer Gebrauchsstellung in eine Fahrbahn getrieben werden kann, um das Fahrzeug abzubremsen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine alternative Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug vorzuschlagen. Diese 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 eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 und ein Fahrzeug nach Anspruch 8 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug weist ein Seilelement und ein Verankerungselement auf. Das Seilelement ist mit seinem ersten Ende mit dem Verankerungselement verbunden und ist mit seinem zweiten Ende mit dem Fahrzeug verbindbar. Das Verankerungselement ist bei einem Bremsvorgang formschlüssig mit einer Fahrbahn verbindbar. Das Seilelement weist wenigstens zwei Abschnitte auf. Diese Abschnitte sind miteinander vernäht. Diese Vernähung ist derart eingerichtet, dass diese unter Einwirkung einer Zugkraft aufreißbar ist. Das Fahrzeug ist ein Landfahrzeug, z. B. ein PKW oder NKW.
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Die Bremsvorrichtung dient dazu, das Fahrzeug, das sich entlang der Fahrbahn mit einer gewissen Geschwindigkeit bewegt, abrupt aus dieser Geschwindigkeit heraus abzubremsen. Dabei wird die Bremskraft, um das Fahrzeug vollständig abzubremsen, in einem kürzeren Zeitraum aufgebracht als bei herkömmlichen Fahrzeugbremse (z. B. Scheiben- oder Trommelbremsen, o. ä.). Der Bremsvorgang wird erst dann eingeleitet, wenn ein herkömmliches Bremsen mit der üblichen Fahrzeugbremse einen Unfall nicht mehr verhindern kann. Die Bremsvorrichtung wird somit nur in Notfallsituationen aktiviert, beispielsweise wenn ein Sensorsystem des Fahrzeugs detektiert, dass ein Unfall kurz bevor steht, der auf herkömmliche Art und Weise nicht mehr verhindert werden kann.
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Die Bremsvorrichtung weist das Seilelement und das Verankerungselement auf. Das Verankerungselement dient dazu, mit der Straße verankert zu werden. Das heißt, wenn der Bremsvorgang stattfinden soll, wird das Verankerungselement aus einer Ruheposition heraus auf die Fahrbahn bewegt. Dort verbindet es sich anschließend formschlüssig mit der Fahrbahn. Diese Bewegung erfolgt plötzlich, beispielsweise wird das Verankerungselement auf die Fahrbahn geschossen. Das Verankerungselement ist in seiner Ruheposition an dem Fahrzeug untergebracht, z. B. an einem Unterboden des Fahrzeugs. Die Ruheposition ist diejenige Position, in der sich das Verankerungselement in einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs befindet. In dieser Ruheposition kann die Bremsvorrichtung keine Bremskraft aufbauen.
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Das Seilelement weist zwei Enden auf. An seinem ersten Ende ist das Seilelement mit dem Verankerungselement fest verbunden. Mit seinem zweiten Ende ist das Seilelement mit einem Fahrzeug verbindbar. Das heißt, dass das Seilelement mit seinem zweiten Ende mit dem Fahrzeug verbunden ist, wenn die Bremsvorrichtung in einem Fahrzeug verwendet wird. Das Seilelement kann beispielsweise mit einer Achse oder mit einer Karosserie oder mit einer anderen geeigneten Stelle des Fahrzeugs verbunden sein. Das Seilelement kann beispielsweise zu einem Teil innerhalb eines Gehäuses angeordnet sein, wobei das Gehäuse mit dem Fahrzeug verbunden werden kann, wenn die Bremsvorrichtung in einem Fahrzeug verwendet wird. Das heißt, dass das zweite Ende des Seilelements mit dem Gehäuse verbunden ist. Über das Gehäuse ist das Seilelement dann mit dem Fahrzeug verbunden. An der Verbindungsstelle ist das Fahrzeug beispielsweise versteift ausgebildet, so dass es zu keiner Verformung des Fahrzeugs in Folge des Bremsvorgangs kommen kann.
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Das Seilelement kann beispielsweise als Stahlseil oder aus einem Faserverbundmaterial oder aus einem anderen geeigneten Material ausgebildet sein. Das Seilelement weist wenigstens zwei Abschnitte auf. Selbstverständlich kann das Seilelement mehr als zwei Abschnitte aufweisen. Jeder Abschnitt ist vorzugsweise schlaufenförmig ausgeformt. Diese sind miteinander vernäht, also in der Art eines Bandfalldämpfers miteinander verbunden. Das heißt, das Seilelement ist ein zusammenhängendes Seil, das derart gefaltet ist, dass wenigstens zwei (schlaufenförmige) Abschnitte vorliegen, die miteinander vernäht sind. In der Ruheposition ist die Vernähung des Seilelements unbeschädigt, also nicht gerissen. Das Seilelement kann in der Ruheposition z. B. aufgerollt oder mäanderförmig angeordnet sein.
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Bei einem Bremsvorgang wird das Seilelement ausgerollt. Die Vernähung oder die Vernähungen, die die einzelnen Abschnitte miteinander verbinden, reißen während des Bremsvorgangs gezielt auf. Das Aufreißen kann entweder kontinuierlich oder stufenweise erfolgen. Weiterhin erfolgt das Aufreißen aufgrund der Einwirkung der Zugkraft. Die Zugkraft wird hervorgerufen durch die formschlüssige Verbindung des Verankerungselements mit der Fahrbahn und durch die Bewegung des Fahrzeugs entlang der Fahrbahn von dem Verankerungselement weg. Das Seilelement bleibt dabei intakt, d. h. es zerreißt nicht in mehrere Stücke. Lediglich die schlaufenförmigen Abschnitte, die durch die wenigstens eine Vernähung miteinander verbunden sind, werden gerade gezogen. Die wenigstens eine Vernähung wird somit irreversibel zerstört. Durch das Aufreißen der wenigstens einen Vernähung wird in der Art eines Bandfalldämpfers Energie mittels des Seilelements kontinuierlich abgebaut.
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Vorteilhaft an der Bremsvorrichtung ist, dass das Fahrzeug schneller abgebremst werden kann als durch eine herkömmliche Fahrzeugbremse. Somit können Unfälle verhindert werden, die durch herkömmliche Fahrzeugbremsen nicht verhindert werden können.
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Nach einer Ausführungsform weist die Bremsvorrichtung einen Auslösemechanismus auf, mittels welchem das Verankerungselement aus einer Ruheposition in Richtung der Fahrbahn bewegbar ist und mit der Fahrbahn verbindbar ist. Dieser Auslösemechanismus dient somit dazu, das Verankerungselement auf die Fahrbahn zu schießen, so dass sich dieses mit der Fahrbahn formschlüssig verbinden kann. Der Auslösemechanismus ist dabei derart ausgebildet, dass dieser aktiviert wird, sobald detektiert wird, dass ein Unfall unmittelbar bevorsteht, der nur mittels der Bremsvorrichtung verhindert werden kann. Beispielsweise ist der Auslösemechanismus pyrotechnisch ausgebildet.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Verankerungselement wenigstens einen Dorn auf, mittels welchem das Verankerungselement formschlüssig mit der Fahrbahn verbindbar ist. Dieser Dorn wird also in die Fahrbahn gerammt, d. h. mit der Fahrbahn verbunden, um den Formschluss zwischen der Fahrbahn und dem Verankerungselement herzustellen. Dies erfolgt mittels des Auslösemechanismus. Das Verankerungselement kann selbstverständlich mehr als einen Dorn aufweisen. Vorzugsweise ist dieser Dorn aus einem metallischen Material ausgebildet.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Verankerungselement als eine Platte mit dem wenigstens einen Dorn ausgeformt. Die Platte ist dabei mit dem ersten Ende des Seilelements verbunden. Die Platte ist weiterhin mit dem wenigstens einen Dorn verbunden. Selbstverständlich kann die Platte mehr als einen Dorn aufweisen. Der wenigstens eine Dorn ist der Fahrbahn zugewandt. Die Platte kann aus einem metallischen Material ausgeformt sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Verankerungselement als ein Saugelement mit dem wenigstens einen Dorn ausgeformt. Das Saugelement weist einen Unterdruckerzeuger auf, um bei einem Bremsvorgang einen Unterdruck aufzubauen. Das Saugelement dient dazu, zusätzlich zur formschlüssigen Verbindung eine kraftschlüssige Verbindung mit der Fahrbahn aufzubauen. Das Saugelement weist dazu vorzugsweise eine elastische Abdichtung zur Fahrbahn auf. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch bei einer unebenen Fahrbahn ein Unterdruck aufgebaut werden kann und sich das Saugelement an der Fahrbahn festsaugen kann.
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Der Unterdruckerzeuger ist derart ausgeformt, dass dieser den Unterdruck pyrotechnisch erzeugt. Weiterhin ist dieser derart ausgeformt, dass dieser eine Leckage, die z. B. wegen der nicht hermetischen Abdichtung zur Fahrbahn auftreten kann, über ca. 2 s überbrücken kann.
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Ein Fahrzeug weist eine Bremsvorrichtung auf, die in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde. Das Seilelement der Bremsvorrichtung ist mit seinem zweiten Ende mit dem Fahrzeug verbunden. Diese Verbindung kann entweder direkt sein, d. h. ohne zwischengeschaltete Elemente, oder indirekt, d. h. über wenigstens ein zwischengeschaltetes Element. Beispielsweise kann das Seilelement zumindest zu einem Teil in einem Gehäuse angeordnet sein und mit seinem zweiten Ende mit dem Gehäuse verbunden sein. Über das Gehäuse ist das zweite Ende des Seilelements mit dem Fahrzeug verbunden. Die Verbindung zwischen der Bremsvorrichtung und dem Fahrzeug ist derart, dass diese sich bei einem Bremsvorgang nicht löst, sondern stabil bleibt.
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Wird nun während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs ein bevorstehender Unfall detektiert, der mittels der herkömmlichen Fahrzeugbremsen nicht verhindert werden kann, wird der Auslösemechanismus der Bremsvorrichtung beispielsweise mittels eines zentralen Steuergeräts des Fahrzeugs angesteuert. Der Auslösemechanismus aktiviert daraufhin die Bremsvorrichtung. Das Verankerungselement der Bremsvorrichtung wird auf die Fahrbahn geschossen und stellt mittels seines wenigstens einen Dorns eine formschlüssige Verbindung zwischen der Fahrbahn und dem Verankerungselement her. Das Fahrzeug bewegt sich jedoch zunächst weiter, also weg von dem Verankerungselement. Dadurch baut sich eine Zugkraft auf, die auf das Seilelement wirkt. Durch diese Zugkraft reißt die Vernähung auf, die die wenigstens zwei Abschnitte miteinander verbindet. Dadurch wird das Seilelement gerade gezogen. Durch das Aufreißen wird Energie abgebaut. Auf das Fahrzeug wirkt somit eine Bremskraft ein. Diese wirkt so lange, bis das Fahrzeug 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 Fahrzeugs mit einer Bremsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Bremsvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Bremsvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 4 eine schematische Darstellung eines Seilelements der Bremsvorrichtungen aus den Ausführungsbeispielen aus 1 bis 3.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 mit einer Bremsvorrichtung 2 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 1 wurde aus seiner Bewegung entlang einer Fahrbahn F heraus mittels der Bremsvorrichtung 2 zum Stillstand gebracht. Die ursprüngliche Bewegungsrichtung ist mittels des Pfeils angedeutet.
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Die Bremsvorrichtung 2 weist ein Seilelement 3 und ein Verankerungselement 4 auf. Das Seilelement 3 ist über ein Gehäuse 11 einer Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs 1 verbunden. Das Seilelement 3 ist mit einem Teilbereich in dem Gehäuse 11 angeordnet. Das Seilelement weist zwei Enden auf. Mittels seines ersten Endes 12 ist das Seilelement 3 mit dem Verankerungselement 4 verbunden. Mittels seines zweiten Endes ist das Seilelement 3 mit dem Gehäuse 11 verbunden und innerhalb dieses Gehäuses 11 angeordnet. Das Seilelement 3 ist als ein Stahlseil ausgebildet.
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Das Verankerungselement 4 weist eine Platte 6 mit mehreren Dornen 5 auf. Diese Dorne 5 sind mit der Platte 6 fest verbunden. Aufgrund des Bremsvorgangs sind die Dorne 5 des Verankerungselements 4 in die Fahrbahn F gerammt. Dadurch liegt eine formschlüssige Verbindung zwischen der Fahrbahn F und dem Verankerungselement 4 vor. Der Übersichtlichkeit halber ist nur ein Dorn 5 mit einem Bezugszeichen versehen. Aufgrund der formschlüssigen Verbindung wirkt eine Kraft 110 von dem Verankerungselement 4 auf die Fahrbahn F. Das Verankerungselement 4 ist auf die Fahrbahn F geschossen worden. Dies erfolgt mittels eines Auslösemechanismus, welcher hier nicht dargestellt ist. Dieser Auslösemechanismus ist pyrotechnisch ausgebildet.
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Aufgrund der formschlüssigen Verbindung des Verankerungselements 4 mit der Fahrbahn F und der Verbindung des Verankerungselements 4 über das Seilelement 3 mit dem Fahrzeug 1 wirkt auf das Fahrzeug 1 eine Bremskraft 100. Damit diese Bremskraft 100 aufgebracht werden kann, ist das Seilelement 3 derart ausgeformt, dass dieses Energie abbauen kann. Die genaue Ausformung des Seilelements 3 ist in 4 näher dargestellt.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 mit einer Bremsvorrichtung 2 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 1 wurde aus seiner Bewegung entlang einer Fahrbahn F heraus mittels der Bremsvorrichtung 2 zum Stillstand gebracht. Die ursprüngliche Bewegungsrichtung ist mittels des Pfeils angedeutet.
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Die hier dargestellte Bremsvorrichtung 2 unterscheidet sich von der Bremsvorrichtung 2 in 1 nur durch das Verankerungselement 4. Dieses Verankerungselement 4 ist mittels eines Saugelements 8, mittels eines Unterdruckerzeugers 7 und mittels mehrerer Dorne 5 ausgebildet. Das Saugelement 8 ist sowohl kraftschlüssig als auch formschlüssig mit der Fahrbahn F verbunden. Aufgrund der formschlüssigen und kraftschlüssigen Verbindung wirkt eine Kraft 110 von dem Verankerungselement 4 auf die Fahrbahn F. Die formschlüssige Verbindung wird mittels der Dorne 5 erreicht. Die kraftschlüssige Verbindung wird mittels eines Unterdrucks erreicht, der durch den Unterdruckerzeuger 7 aufgebracht wird. Zu diesem Zweck weist das Saugelement 8 eine elastische Abdichtung zur Fahrbahn F auf. Der Unterdruckerzeuger 7 ist derart ausgebildet, dass dieser den Unterdruck pyrotechnisch erzeugen kann. Zudem ist der Unterdruckerzeuger 7 derart ausgebildet, dass dieser eine Leckage aufgrund der nicht vollständig hermetischen Abdichtung des Saugelements 8 zur Fahrbahn F überbrücken kann.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 mit einer Bremsvorrichtung 2 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 1 wurde aus seiner Bewegung entlang einer Fahrbahn F heraus mittels der Bremsvorrichtung 2 zum Stillstand gebracht. Die ursprüngliche Bewegungsrichtung ist mittels des Pfeils angedeutet.
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Die Bremsvorrichtung 2 unterscheidet sich von den Bremsvorrichtungen 2 in 1 und 2 lediglich durch die Form des Verankerungselements 4. Hier ist das Verankerungselement 4 als ein einzelner massiver Dorn 5 ausgebildet. Dieser Dorn 5 ist in die Fahrbahn F gerammt. Dadurch entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Dorn 5 und der Fahrbahn F. Aufgrund der formschlüssigen Verbindung wirkt eine Kraft 110 von dem Verankerungselement 4 auf die Fahrbahn F.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Seilelements 3 der Bremsvorrichtungen 2 aus den Ausführungsbeispielen aus 1 bis 3. Dargestellt ist das Seilelement 3, das zu einem Teil in dem Gehäuse 11 angeordnet ist. Dieses Gehäuse 11 ist mit dem Fahrzeug 1 verbunden. Innerhalb des Gehäuses 11 sind mehrere schlaufenförmige Abschnitte 10 des Seilelements 3 angeordnet. Dargestellt ist das Seilelement 3 noch bevor ein Bremsvorgang stattfindet. In diesem Zustand sind die schlaufenförmigen Abschnitte 10 des Seilelements 3 miteinander verbunden und mäanderförmig zueinander angeordnet. Diese Verbindungen sind mittels mehrerer Vernähungen 9 ausgebildet. Der Übersichtlichkeit halber ist hier nur eine Vernähung 9 mit einem Bezugszeichen versehen. Aus demselben Grund ist nur ein schlaufenförmiger Abschnitt 10 des Seilelements 3 mit einem Bezugszeichen versehen. Das erste Ende 12 des Seilelements 3 ist mit dem Verankerungselement 4 verbunden. Das zweite Ende des Seilelements 3 ist mit dem Gehäuse 11 verbunden. Dieses Verankerungselement 4 ist hier nicht dargestellt.
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Wird nun ein Bremsvorgang durchgeführt, wirkt auf das Seilelement 3 eine Zugkraft. Aufgrund dieser Zugkraft reißen die Vernähungen 9 nacheinander auf. Dadurch wird das Seilelement 3 geradegezogen. Durch das Aufreißen der Vernähungen 9 wird Energie abgebaut. Somit kann eine Bremskraft 100 auf das Fahrzeug 1 einwirken. Das Seilelement 3 wirkt in der Art eines Bandfalldämpfers.
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Sämtliche Ausführungsbeispiele haben gemeinsam, dass die Bremsvorrichtung 4 nur dann ausgelöst wird, wenn eine Bremsung mit einer herkömmlichen Fahrzeugbremse (Scheibenbremse, Trommelbremse) nicht mehr möglich ist. Die Bremsvorrichtung 2 dient also dazu, das Fahrzeug 1 in Notsituationen abrupt abzubremsen. Eine derartige Notsituation liegt beispielsweise dann vor, wenn ein möglicherweise Unfall mit einem Fußgänger nicht mehr verhindert werden kann mittels der herkömmlichen Fahrzeugbremse.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Bremsvorrichtung
- 3
- Seilelement
- 4
- Verankerungselement
- 5
- Dorn
- 6
- Platte
- 7
- Unterdruckerzeuger
- 8
- Saugelement
- 9
- Vernähung
- 10
- Abschnitt
- 11
- Gehäuse
- 12
- erstes Ende
- 100
- Bremskraft
- 110
- Kraft
- F
- Fahrbahn
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20101014932 A1 [0003]
- DE 102014017515 A1 [0004]
