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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ansaugelement für eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 1, eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 8, ein Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 9 und ein Verfahren zum Abbremsen eines Fahrzeugs nach Anspruch 10.
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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 2010 014 932 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 22 29 442 B ist ein Ansaugelement für eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, das einen ersten Raum, in welchem Umgebungsdruck vorherrscht, und einen zweiten Raum, in welchem Unterdruck vorherrscht aufweist, wobei der erste Raum so angeordnet ist, dass dieser mit einer Fahrbahn verbindbar ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Ansaugelement 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 Ansaugelement für eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 8. ein Fahrzeug nach Anspruch 9 und ein Verfahren zum Abbremsen eines Fahrzeugs nach Anspruch 10 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Ein Ansaugelement für eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug weist einen ersten Raum, in welchem Umgebungsdruck vorherrscht, und einen zweiten Raum, in welchem Unterdruck vorherrscht, auf. Der erste Raum ist so angeordnet, dass dieser mit einer Fahrbahn verbindbar ist. Der erste Raum ist von dem zweiten Raum mittels einer Membran abgetrennt. Die Membran weist wenigstens eine Sollbruchstelle auf und ist dazu eingerichtet, bei einem Bremsvorgang an dieser wenigstens einen Sollbruchstelle geöffnet zu werden und den ersten Raum mit dem zweiten Raum zu verbinden. 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 Fahrzeugbremsen. Der Bremsvorgang wird vorzugsweise 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 Fahrzeugs detektiert, dass ein Unfall kurz bevorsteht, der auf herkömmliche Art und Weise nicht mehr verhindert werden kann.
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Das Ansaugelement kann mit dem Fahrzeug verbunden werden, wenn das Ansaugelement in einer Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs verwendet wird. Diese Verbindung erfolgt mittels eines Verbindungselements, welches beispielsweise als elastisches Seil oder als ein mehrteiliges Verbindungselement oder als Stange ausgeformt sein kann.
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Das Ansaugelement dient dazu, bei einem Bremsvorgang eine kraftschlüssige Verbindung mit der Fahrbahn herzustellen. Das Ansaugelement saugt sich bei dem Bremsvorgang an der Fahrbahn fest. Das Ansaugen erfolgt, indem ein Unterdruck in dem Ansaugelement erzeugt wird.
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Zu diesem Zweck weist das Ansaugelement einen ersten Raum und einen zweiten Raum auf. Diese Räume sind innerhalb eines Gehäuses angeordnet. Beide Räume sind derart angeordnet, dass diese aneinandergrenzen. Der erste Raum ist in dem Gehäuse so angeordnet, dass dieser der Fahrbahn zugewandt ist, wenn das Ansaugelement in der Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs verwendet wird. Der erste Raum kann beispielsweise offen zur Umgebung sein. In dem ersten Raum herrscht Umgebungsdruck vor. Der erste Raum kontaktiert bei einem Bremsvorgang die Fahrbahn und wird mit dieser kraftschlüssig verbunden. Genauer gesagt saugt sich das Ansaugelement an der Fahrbahn mittels des ersten Raumes fest.
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Der zweite Raum ist im Gegensatz zum ersten Raum vor dem Bremsvorgang ein geschlossener Raum innerhalb des Gehäuses. Dieser ist von der Umgebung abgetrennt durch die Wände des Gehäuses und von dem ersten Raum durch die Membran. In dem zweiten Raum herrscht Unterdruck vor, d. h. der Druck ist deutlich kleiner als der Umgebungsdruck. Beispielsweise kann in dem ersten Raum ein Vakuum oder nahezu ein Vakuum vorherrschen.
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Die Membran trennt den ersten und den zweiten Raum voneinander. Die Membran ist beispielsweise flexibel ausgebildet. Die Membran weist wenigstens eine Sollbruchstelle auf. An dieser kann die Membran bei einem Bremsvorgang, der mittels der Bremsvorrichtung ausgeführt wird, geöffnet werden. In anderen Worten kann die Membran an der wenigstens einen Sollbruchstelle durchtrennt werden. Selbstverständlich kann die Membran mehrere Sollbruchstellen aufweisen.
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Außerdem kann die Membran derart ausgebildet sein, dass diese erneuerbar oder austauschbar ist. Somit kann nach einem erfolgten Bremsvorgang der erste Raum wieder von dem zweiten Raum abgetrennt werden und in dem zweiten Raum kann ein Unterdruck erzeugt werden. Somit kann das Ansaugelement wiederverwendet werden.
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Wird die Membran beim Bremsvorgang an ihrer wenigstens einen Sollbruchstelle geöffnet, werden der erste Raum und der zweite Raum plötzlich miteinander verbunden. Beispielsweise wird die Membran, wenn diese nur eine einzelne Sollbruchstelle aufweist, in Richtung des zweiten Raums gesogen oder geklappt. Da ein Druckausgleich zwischen den beiden Räumen erfolgt, saugt sich die Ansaugvorrichtung zunächst an der Fahrbahn fest. Der Druckausgleich erfolgt über eine größere Fläche und damit schneller als bei bekannten Systemen mit einem Ventil, das die beiden Räume verbindet. Das heißt, die kraftschlüssige Verbindung wird in einem kürzeren Zeitraum aufgebaut als bei bekannten Systemen.
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Damit der Druckausgleich nicht zu schnell von statten geht und die kraftschlüssige Verbindung zwischen Ansaugelement und Fahrbahn so lange wie möglich aufrechterhalten wird, kann das Ansaugelement zusätzlich eine elastische Abdichtung zur Fahrbahn aufweisen, beispielsweise eine Gummidichtung, die mit dem Gehäuse verbunden ist. Beispielsweise kann die Abdichtung in Form eines Ringes oder Randes um den ersten Raum ausgebildet sein. Diese Abdichtung sorgt dafür, dass beim Durchführen des Bremsvorgangs weniger Leckage auftritt, selbst wenn das Fahrzeug, das den Bremsvorgang durchführt, sich zunächst in Richtung seiner ursprünglichen Fahrtrichtung weiterbewegt bis es schließlich zum Stillstand kommt.
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Vorteilhaft daran ist, dass die Bremswirkung bis zum Stillstehen des Fahrzeugs in einem kürzeren Zeitraum erbracht werden kann als bei einer herkömmlichen Fahrzeugbremse. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Fahrbahn während des Bremsvorgangs nicht beschädigt wird.
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Nach einer Ausführungsform weist das Ansaugelement zusätzlich eine Trenn-Vorrichtung auf. Mittels der Trenn-Vorrichtung ist die Membran an ihrer wenigstens einen Sollbruchstelle öffenbar. Die Trenn-Vorrichtung dient also dazu, die Membran an ihrer wenigstens einen Sollbruchstelle zu öffnen, wenn der Bremsvorgang eingeleitet wird.
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Die Trenn-Vorrichtung kann beispielsweise als eine pyrotechnische Ladung ausgebildet sein. Diese pyrotechnische Ladung kann gezündet werden, wenn der Bremsvorgang eingeleitet wird. Dadurch wird ein Loch an der wenigstens einen Sollbruchstelle verursacht. Alternativ dazu kann die Trenn-Vorrichtung mechanisch ausgebildet sein, z. B. als ein beweglicher Dorn, eine bewegliche Klinge, eine bewegliche Stanze o. ä., die oder der die Membran an ihrer wenigstens einen Sollbruchstelle durchsticht, wenn der Bremsvorgang eingeleitet wird. Selbstverständlich weist die Trenn-Vorrichtung je nach Anzahl der Sollbruchstellen einen oder mehrere Mechanismen auf, die die Membran öffnen können.
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Wird das Ansaugelement in einer Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs verwendet, kann die Trenn-Vorrichtung mit einer Steuervorrichtung des Fahrzeugs verbunden werden. Diese kann die Trenn-Vorrichtung zum Einleiten des Bremsvorgangs ansteuern, so dass die Membran geöffnet wird.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Membran genau eine Sollbruchstelle auf. Das heißt, dass die Membran an genau einer Stelle geöffnet werden kann, wenn der Bremsvorgang eingeleitet wird.
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Daran ist vorteilhaft, dass die Membran während des Druckausgleichs in Richtung des zweiten Raums gesaugt wird. Dadurch kann verhindert werden, dass die Membran auf die Fahrbahn fällt und so die Ansaugwirkung verringert.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Membran mehrere Sollbruchstellen auf. Diese können beispielsweise so angeordnet sein, dass die Membran bei einleiten des Bremsvorgangs perforiert wird, jedoch nicht in mehrere Teile zerfällt. Alternativ dazu können die mehreren Sollbruchstellen so angeordnet sein, dass aus der Membran einzelne Abschnitte ausgelöst werden, die in Richtung der Fahrbahn fallen. Pro Sollbruchstelle kann somit eine Öffnung in der Membran entstehen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Ansaugelement zusätzlich einen dritten Raum auf, in welchem Unterdruck vorherrscht. Der dritte Raum ist mit dem zweiten Raum mittels eines Ventils verbunden. Das Ventil ist dazu eingerichtet, bei dem Bremsvorgang geöffnet zu werden. Der dritte Raum ist in demselben Gehäuse angeordnet wie der erste und der zweite Raum.
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Der dritte Raum grenzt an den zweiten Raum an. Der dritte Raum ist nicht direkt mit dem ersten Raum verbunden, kann aber über den zweiten Raum mit dem ersten Raum verbunden werden, wenn der Bremsvorgang eingeleitet wird. Im dritten Raum herrscht ebenfalls Unterdruck vor. Beispielsweise kann in dem dritten Raum ein Vakuum oder nahezu ein Vakuum vorliegen. Der Unterdruck im dritten Raum kann beispielsweise ebenso groß sein wie im zweiten Raum.
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Das Ventil verbindet den zweiten Raum und den dritten Raum miteinander, wenn der Bremsvorgang stattfindet. Vor dem Bremsvorgang ist das Ventil geschlossen. Wenn der Bremsvorgang beginnt und die Membran geöffnet wird, findet sowohl ein Druckausgleich zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum als auch zwischen dem zweiten Raum und dem dritten Raum statt. Der Druckausgleich zwischen dem dritten Raum und dem zweiten Raum ist aufgrund des Ventils, das nur eine kleine Öffnung in der Membran darstellt, ist langsamer als zwischen dem zweiten Raum und dem ersten Raum. Wegen dieser Trägheit können die Ansaugwirkung und die kraftschlüssige Verbindung länger aufrechterhalten werden als bei zwei Räumen. Dadurch kann eine Leckage ausgeglichen werden, die beispielsweise durch Fahrbahnunebenheiten verursacht wird.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Ansaugelement zusätzlich eine Platte auf, die den ersten Raum in Richtung der Fahrbahn begrenzt. Die Platte weist mehrere Bohrungen auf, die in Richtung der Fahrbahn orientiert sind. Die Platte ist mit dem Gehäuse des Ansaugelements verbunden. Die Platte kann mit einer Abdichtung versehen sein, die diese in Richtung der Fahrbahn abdichtet. Alternativ dazu kann die Platte aus einem elastischen Material ausgeformt sein, die dadurch selbst zur Abdichtung zur Fahrbahn dient.
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Die Bohrungen der Platte sind durchgängig, also zur Umgebung offen. Das heißt, dass der erste Raum durch die Bohrungen zur Umgebung offen ist. Die Bohrungen lassen einen Luftaustausch zwischen Umgebung und dem ersten Raum zu. Wenn während des Bremsvorgangs der Druckausgleich stattfindet, wird durch die Bohrungen Luft in den ersten Raum und anschließend in den zweiten Raum und ggf. in den Dritten Raum gesaugt.
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Vorteilhaft daran ist, dass das Ansaugelement mittels der Platte flächig auf der Fahrbahn aufliegt und flächig an diese angesaugt wird. Dadurch wird die Ansaugwirkung und somit auch die Bremswirkung erhöht.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Ansaugelement zusätzlich wenigstens ein Verankerungselement auf, mittels welchem bei einem Bremsvorgang eine formschlüssige Verbindung zwischen der Fahrbahn und dem Ansaugelement herstellbar ist. Das wenigstens eine Verankerungselement ist mit dem Gehäuse des Ansaugelements verbunden und in Richtung der Fahrbahn orientiert. Das wenigstens eine Verankerungselement kann beispielsweise als ein Dorn oder ein Haken ausgebildet sein, der sich beim Bremsvorgang formschlüssig mit der Fahrbahn verbinden kann.
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Das Verankerungselement dient dazu, sich mit der Fahrbahn zu verankern. Das wenigstens eine Verankerungselement kann beispielsweise in die Fahrbahn gerammt oder geschossen werden. Das wenigstens eine Verankerungselement kann beispielsweise einen Aktuator aufweisen, der dieses in die Fahrbahn treiben kann. Beispielsweise kann das wenigstens eine Verankerungselement mittels einer pyrotechnischen Ladung in die Fahrbahn geschossen werden. Alternativ dazu kann das Verankerungselement an dem Gehäuse fixiert sein und allein durch das Ansaugen des Ansaugelements formschlüssig mit der Fahrbahn verbunden werden.
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Eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug weist ein Verbindungselement und ein Ansaugelement auf, das bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde. Das Verbindungselement ist mit dem Ansaugelement verbunden.
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Das Ansaugelement ist über das Verbindungselement mit dem Fahrzeug verbindbar. Das heißt, dass das Verbindungselement mit dem Fahrzeug verbunden ist, wenn die Bremsvorrichtung in einem Fahrzeug verwendet wird. Das Verbindungselement kann beispielsweise mit einer Achse oder mit einer Karosserie oder mit einer anderen geeigneten Stelle des Fahrzeugs verbunden sein. Das Verbindungselement kann z. B. als elastisches Seil, als Stange, als Drahtseil o. ä. ausgeformt sein. Das Verbindungselement kann beispielsweise ein Gehäuse aufweisen, wobei das Gehäuse mit dem Fahrzeug verbunden werden kann, wenn die Bremsvorrichtung in einem Fahrzeug verwendet wird. 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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Wenn der Bremsvorgang stattfinden soll, wird das Ansaugelement aus einer Ausgangsposition heraus auf die Fahrbahn bewegt. Dort verbindet es sich anschließend kraftschlüssig und ggf. formschlüssig mit der Fahrbahn. Beispielsweise wird das Ansaugelement auf die Fahrbahn abgesenkt. Das Ansaugelement ist in seiner Ausgangsposition an dem Fahrzeug untergebracht, z. B. an einem Unterboden des Fahrzeugs. In dieser Ausgangsposition kann die Bremsvorrichtung keine Bremskraft aufbauen.
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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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Ein Fahrzeug weist eine Bremsvorrichtung auf, die bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde. Das Verbindungselement der Bremsvorrichtung ist mit dem Fahrzeug verbunden. Diese Verbindung kann entweder direkt sein, d. h. ohne zwischeneschaltete Elemente, oder indirekt, d. h. über wenigstens ein zwischengeschaltetes Element. Beispielsweise kann das Verbindungselement über ein Gehäuse mit dem Fahrzeug verbunden sein. 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 die Bremsvorrichtung beispielsweise mittels eines zentralen Steuergeräts des Fahrzeugs angesteuert. Der bevorstehende Unfall kann beispielsweise mittels eines Systems zur Unfall-Prädiktion detektiert werden.
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Daraufhin wird die Bremsvorrichtung auf die Fahrbahn abgesenkt. Das Ansaugelement der Bremsvorrichtung stellt eine kraftschlüssige Verbindung zur Fahrbahn her. Dadurch wird Bewegungsenergie des Fahrzeugs 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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Bei einem Verfahren zum Abbremsen eines Fahrzeugs, das bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde, mittels einer Bremsvorrichtung, die bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde, wird bei einem Bremsvorgang das Ansaugelement auf die Fahrbahn abgesenkt.
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Anschließend wird die Membran an ihrer wenigstens einen Sollbruchstelle geöffnet, wodurch ein schlagartiger Druckausgleich zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum erfolgt. Das Öffnen kann beispielsweise mittels der Trenn-Vorrichtung erfolgen. Wenn das Ansaugelement einen dritten Raum aufweist, erfolgt ebenfalls ein Druckausgleich zwischen dem dritten Raum und dem zweiten Raum. Dieser geht langsamer vonstatten als der Druckausgleich zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum.
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Durch den Druckausgleich wird das Ansaugelement kraftschlüssig mit der Fahrbahn verbunden. Das Fahrzeug wird somit abgebremst.
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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 Ansaugelements nach dem Stand der Technik,
- 2 eine schematische Darstellung eines Ansaugelements nach einem Ausführungsbeispiel vor Einleiten eines Bremsvorgangs,
- 3 eine schematische Darstellung des Ansaugelements nach dem Ausführungsbeispiel aus 2 nach Einleiten des Bremsvorgangs,
- 4 eine schematische Darstellung eines Ansaugelements nach einem weiteren Ausführungsbeispiel vor Einleiten eines Bremsvorgangs,
- 5 eine schematische Darstellung eines Ansaugelements nach einem weiteren Ausführungsbeispiel vor Einleiten eines Bremsvorgangs.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ansaugelements 101 nach dem Stand der Technik. Das Ansaugelement 101 ist Teil einer Bremsvorrichtung 102. Von dieser Bremsvorrichtung 102 ist hier nur ein Ausschnitt dargestellt. Das Ansaugelement 101 und des Verbindungselements 12 sind in einer Schnittdarstellung dargestellt. Gezeigt ist das Ansaugelement 101 während eines Bremsvorgangs.
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Das Ansaugelement 101 weist ein Gehäuse 13 auf, das einen ersten Raum 4 und einen zweiten Raum 5 umschließt. Dabei ist der erste Raum 4 einer Fahrbahn F zugewandt und kontaktiert diese. Der erste Raum 4 ist in Richtung der Fahrbahn F offen. Das heißt, der erste Raum 4 ist zur Umgebung offen. Im ersten Raum 4 herrscht Umgebungsdruck P0 vor. Im zweiten Raum 5 herrscht Unterdruck P- vor. Der zweite Raum 5 ist benachbart zu dem ersten Raum 4 angeordnet und mit diesem durch ein Ventil 9 verbunden. Das Ventil 9 ist im hier dargestellten Zustand geschlossen.
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Das Ansaugelement 101 weist zudem eine Abdichtung 14 auf. Diese Abdichtung dient dazu, den ersten Raum 4 zur Fahrbahn F hin abzudichten. Dadurch soll eine Leckage so klein wie möglich gehalten werden.
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Die Bremsvorrichtung 102 weist ein Verbindungselement 12 auf, das das Ansaugelement 101 mit einem Fahrzeug verbinden kann. Hier ist das Verbindungselement 12 beispielsweise als eine Stange ausgebildet.
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Um einen Bremsvorgang mittels der Bremsvorrichtung 102 durchzuführen, stellt das Ansaugelement 101 eine kraftschlüssige Verbindung zur Fahrbahn F her. Dies erfolgt, indem ein Druckausgleich zwischen dem ersten Raum 4 und dem zweiten Raum 5 erfolgt. Dieser Druckausgleich wird durch das Ventil 9 ermöglicht. Wenn dieses bei Einleiten eines Bremsvorgangs geöffnet wird, strömt Luft durch das Ventil 9 in den zweiten Raum 5. Dadurch saugt sich das Ansaugelement 101 an der Fahrbahn F fest. Die Ansaugwirkung wird dabei in einem sehr langen Zeitraum langsam aufgebaut, da das Ventil 9 nur einen begrenzten Luftstrom zulässt.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ansaugelements 1 nach einem Ausführungsbeispiel vor Einleiten eines Bremsvorgangs. Das Ansaugelement 1 ist Teil einer Bremsvorrichtung 2. Von dieser Bremsvorrichtung 2 ist hier nur ein Ausschnitt dargestellt. Dargestellt ist eine Schnittdarstellung des Ansaugelements 1 und des Verbindungselements 12.
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Das Ansaugelement 1 weist ein Gehäuse 13 auf. Innerhalb dieses Gehäuses 13 sind ein erster Raum 4 und ein zweiter Raum 5 untergebracht. Im ersten Raum 4 herrscht Umgebungsdruck P0 vor. Im zweiten Raum 5 herrscht Unterdruck P- vor. Das Gehäuse 13 umschließt die beiden Räume 4, 5. Der erste Raum 4 ist so angeordnet, dass dieser die Fahrbahn F kontaktiert. Der erste Raum 4 ist in Richtung der Fahrbahn F offen. Das heißt, der erste Raum 4 ist zur Umgebung offen. Im hier dargestellten Zustand ist der zweite Raum 5 von der Umgebung abgeschlossen. Der zweite Raum 5 wird von dem Gehäuse 13 und von einer Membran 6 begrenzt. Der erste Raum 4 und der zweite Raum 5 grenzen aneinander. Beide Räume 4, 5 werden von der Membran 6 voneinander getrennt. Die Membran 6 ist dabei mit dem Gehäuse 13 verbunden. Die Membran 6 ist elastisch ausgebildet.
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Das Ansaugelement 1 weist zudem eine Abdichtung 14 auf. Diese ist als ein Dichtrand ausgeformt. Diese Abdichtung 14 ist mit dem Gehäuse 13 verbunden. Die Abdichtung 14 dient dazu, den ersten Raum 4 in Richtung der Fahrbahn abzudichten. Dadurch wird bei dem Bremsvorgang eine Leckage gering gehalten.
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Außerdem weist das Ansaugelement 1 eine Trenn-Vorrichtung 3 auf. Diese Trenn-Vorrichtung 3 dient dazu, die Membran 6 an einer Sollbruchstelle 7 zu öffnen. Diese Sollbruchstelle 7 ist hierbei nicht umlaufend. Das heißt, die Membran 6 wird nicht vollständig von dem Gehäuse 13 abgetrennt bei dem Bremsvorgang. Die Trennvorrichtung 3 ist hierbei so ausgeformt, dass sie die Membran 6 durchtrennen kann.
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Die Bremsvorrichtung 2 weist zudem ein Verbindungselement 12 auf. Das Verbindungselement ist mit dem Ansaugelement 1, genauer mit dem Gehäuse 13 des Ansaugelements 1, verbunden. Mittels des Verbindungselements 12 kann das Ansaugelement 1 mit einem Fahrzeug verbunden werden. Das Verbindungselement 12 ist beispielsweise als Seil oder als Stange ausgeformt.
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3 zeigt eine schematische Darstellung des Ansaugelements 1 nach dem Ausführungsbeispiel aus 2 nach Einleiten des Bremsvorgangs. Es ist wiederum eine Schnittdarstellung des Ansaugelements 1 und des Verbindungselements 12 dargestellt.
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Mittels der Trenn-Vorrichtung 3 wurde die Membran 6 an ihrer Sollbruchstelle 7 durchtrennt. Ein Abschnitt der Membran 6 wird aufgrund des Druckausgleichs in Richtung des zweiten Raums 5 gesaugt. Der Druckausgleich ist vereinfacht mittels des Pfeils angedeutet. Durch den stattfindenden Druckausgleich saugt sich das Ansaugelement 1 an der Fahrbahn F fest. Die Leckage wird dabei durch die Abdichtung 14 so gering wie möglich gehalten.
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Das Öffnen der Membran 6 mittels der Trenn-Vorrichtung 3 erfolgt für das Einleiten des Bremsvorgangs plötzlich. Das heißt, es kommt zu einem schlagartigen Druckausgleich zwischen dem ersten Raum 4 und dem zweiten Raum 5. Dadurch ist die Ansaugwirkung deutlich größer als im Stand der Technik, der in 1 dargestellt ist. Wenn die Bremsvorrichtung 2 also in einem Fahrzeug verwendet wird, kann dieses in einem kürzeren Zeitraum abgebremst werden als durch Systeme aus dem Stand der Technik.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ansaugelements 1 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel vor Einleiten eines Bremsvorgangs. Das Ansaugelement 1 ist Teil einer Bremsvorrichtung 2. Von dieser Bremsvorrichtung 2 ist hier nur ein Ausschnitt dargestellt. Dargestellt ist eine Schnittdarstellung des Ansaugelements 1 und eines Verbindungselements 12.
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Die Bremsvorrichtung weist das Verbindungselement 12 auf. Das Verbindungselement 12 ist mit dem Gehäuse 13 des Ansaugelements 1 verbunden. Mittels des Verbindungselements 12 kann die Bremsvorrichtung 2 mit dem Fahrzeug verbunden werden.
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Das Ansaugelement 1 ist ähnlich aufgebaut wie das Ansaugelement 1 aus 2 und 3. Im Gegensatz zu diesen Ansaugelementen 1 weist das hier dargestellte Ansaugelement 1 einen zusätzlichen dritten Raum 8 auf. In diesem dritten Raum 8 herrscht ebenfalls Unterdruck P- vor wie im zweiten Raum 5. Beispielsweise kann der Unterdruck P- in beiden Räumen gleich groß sein.
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Das Ansaugelement 1 weist wie bereits das Ansaugelement 1 aus 2 und 3 ein Gehäuse 13 auf. Innerhalb dieses Gehäuses 13 sind ein erster Raum 4, ein zweiter Raum 5 und der dritte Raum 8 angeordnet. Der erste Raum 4 ist in Richtung der Fahrbahn F orientiert. Zudem ist der erste Raum 4 offen zur Umgebung. Der zweite Raum 5 grenzt an den ersten Raum 4 an. Diese beiden Räume 4, 5 sind durch die Membran 6 voneinander getrennt. Der dritte Raum 8 grenzt an den zweiten Raum 5 an. Diese beiden Räume sind nur durch ein Ventil 9 miteinander verbunden und ansonsten durch eine Wand voneinander getrennt. Das Ventil 9 ist hier geschlossen.
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Das Ansaugelement 1 weist zudem mehrere Trenn-Vorrichtungen 3 auf. Von diesen sind hier nur zwei dargestellt. Die Trenn-Vorrichtungen 3 sind umlaufend um die Membran 6 herum angeordnet. Zudem weist die Membran 6 eine umlaufende Sollbruchstelle 7 auf. Die Trenn-Vorrichtungen 3 sind so angeordnet, dass diese die Membran 6 an ihrer umlaufenden Sollbruchstelle 7 durchtrennen können. Durch die Umlaufende Sollbruchstelle 7 kann aus der Membran 6 ein Stück „herausgestanzt“ werden, das danach lose ist.
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Außerdem weist das Ansaugelement 1 eine Abdichtung 14 auf. Diese ist als ein Dichtrand ausgeformt. Die Abdichtung 14 dichtet den ersten Raum 4 zur Fahrbahn F hin ab. Die Abdichtung 14 dient dazu, eine Leckage während des Bremsvorgangs so gering wie möglich zu halten.
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Bei dem Bremsvorgang wird die Membran 6 mittels der Trennvorrichtungen 3 an ihrer Sollbruchstelle 7 durchtrennt. Dadurch kommt es zu einem schlagartigen Druckausgleich zwischen dem ersten Raum 4 und dem zweiten Raum 5. Außerdem wird bei dem Bremsvorgang das Ventil 9 geöffnet. Da das Ventil 9 eine viel geringere Öffnung aufweist als die, die in der Membran 6 vorliegt, geht der Druckausgleich zwischen dem zweiten Raum 5 und dem dritten Raum 8 viel langsamer vonstatten als der Druckausgleich zwischen dem ersten Raum 4 und dem zweiten Raum 5. Das Ansaugelement 1 weist in anderen Worten eine Unterdruckreserve in dem dritten Raum 8 auf. Dadurch kann der Unterdruck P- und somit die Ansaugwirkung des Ansaugelements 1 längere Zeit aufrechterhalten werden als bei dem Ansaugelement 1 aus 1 und 3.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ansaugelements 1 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel vor Einleiten eines Bremsvorgangs. Das Ansaugelement 1 ist Teil einer Bremsvorrichtung 2. Von dieser Bremsvorrichtung 2 ist hier nur ein Ausschnitt dargestellt. Dargestellt ist eine Schnittdarstellung des Ansaugelements 1 und eines Verbindunselements 12.
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Das Ansaugelement 1 ist ähnlich aufgebaut wie das Ansaugelement 1 aus 2 und 3. Im Gegensatz zu diesen Ansaugelementen 1 weist das hier dargestellte Ansaugelement 1 eine Platte 10 mit mehreren Bohrungen 11 auf.
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Das Ansaugelement 1 weist, wie das Ansaugelement 1 aus 2 und 3, ein Gehäuse 13 auf. Innerhalb des Gehäuses 13 sind ein erster Raum 4 und ein zweiter Raum 5 angeordnet. Der erste Raum 4 ist in Richtung der Fahrbahn F orientiert. Der erste Raum 4 ist zur Fahrbahn F hin offen, also offen zur Umgebung. Im ersten Raum 4 herrscht Umgebungsdruck P0 vor. Der zweite Raum 5 ist von der Umgebung abgeschirmt. Im zweiten Raum 5 herrscht Unterdruck P- vor. Der zweite Raum grenzt an den ersten Raum 4 an. Der zweite Raum 5 wird von dem Gehäuse 13 und von der Membran 6 begrenzt. Die Membran 6 trennt den ersten Raum 4 von dem zweiten Raum 5.
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Außerdem weist das Ansaugelement 1 die Platte 10 mit mehreren Bohrungen 11 auf. Von diesen mehreren Bohrungen 11 sind aus Übersichtlichkeitsgründen nur zwei mit einem Bezugszeichen versehen. Die Platte 10 ist aus einem elastischen Material ausgebildet, z. B. aus Gummi. Die Platte 10 bildet also eine Dichtung des Ansaugelements 1 zur Fahrbahn F hin aus. Dadurch wird eine Leckage bei dem Bremsvorgang so gering wie möglich gehalten.
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Die Membran 6 weist eine nicht umlaufende Sollbruchstelle 7 auf. Zudem weist das Ansaugelement 1 eine Trenn-Vorrichtung 3 auf. Diese kann die Membran 6 an ihrer Sollbruchstelle 7 durchtrennen.
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Die Bremsvorrichtung 2 weist das Verbindungselement 12 auf. Das Verbindungselement 12 ist mit dem Gehäuse 13 des Ansaugelements 1 verbunden. Über das Verbindungselement 12 kann das Ansaugelement 1 mit einem Fahrzeug verbunden werden.
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Bei einem Bremsvorgang durchtrennt die Trenn-Vorrichtung 3 die Membran 6 an ihrer Sollbruchstelle 7. Dadurch klappt die Membran 6 in einem Teilbereich in Richtung des zweiten Raums 5. Dies erfolgt durch den stattfindenden Druckausgleich zwischen dem ersten Raum 4 und dem zweiten Raum 5. Dieser Druckausgleich findet schlagartig und schneller als bei Systemen aus dem Stand der Technik (siehe 1) statt. Dadurch saugt sich das Ansaugelement 1 an der Fahrbahn F fest. Das Ansaugelement 1 verbindet sich also kraftschlüssig mit der Fahrbahn F. Diese kraftschlüssige Verbindung erfolgt flächig, da durch die einzelnen Bohrungen 11 Luft flächig in den ersten Raum 4 und somit in den zweiten Raum 5 eingesaugt werden kann.
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Die hier dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise kann das Ansaugelement sowohl eine Platte als auch einen dritten Raum aufweisen. Wiederum beispielsweise kann die Membran mehrere Sollbruchstellen aufweisen, die nicht umlaufend sind. Dadurch kann die Membran mittels der Trenn-Vorrichtungen perforiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ansaugelement
- 2
- Bremsvorrichtung
- 3
- Trenn-Vorrichtung
- 4
- erster Raum
- 5
- zweiter Raum
- 6
- Membran
- 7
- Sollbruchstelle
- 8
- dritter Raum
- 9
- Ventil
- 10
- Platte
- 11
- Bohrung
- 12
- Verbindungselement
- 13
- Gehäuse
- 14
- Abdichtung
- 101
- Ansaugelement nach dem Stand der Technik
- 102
- Bremsvorrichtung nach dem Stand der Technik
- F
- Fahrbahn
- P-
- Unterdruck
- P0
- Umgebungsdruck
