-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung des Reibwertes zwischen wenigstens einem Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahnoberfläche, wobei ein reibwerterhöhender Wirkstoff in Form einer Zusatzschicht auf eine Reibkontaktfläche aufgebracht wird.
-
Für die Länge des Bremsweges eines Kraftfahrzeugs ist die Höhe des Reibungskoeffizienten zwischen den Reifen und der Fahrbahnoberfläche, auf welcher sich das Fahrzeug bewegt, von entscheidender Bedeutung, da diese Größe das physikalische Limit für die maximal übertragbare Bremskraft definiert. Im Folgenden wird, wie es üblich ist, öfter vom Reibwert der Fahrbahn gesprochen, wobei hier der Reibungskoeffizient zwischen einem Reifen und einer Fahrbahnoberfläche gemeint ist.
-
Die
DE 200 22 085 U1 sowie die
DE 10 2018 214 507 A1 offenbaren Bremssysteme für ein Fahrzeug, bei denen ein Klebstoff auf den Reifen und/oder die Fahrbahn aufgebracht wird. Dadurch kann ein höheres Bremsmoment erreicht werden. Da der Reibwert in bestimmten Fahrsituationen, insbesondere bei Nässe und/oder Glätte und/oder falsch gewähltem Sicherheitsabstand, nicht immer ausreichend für eine rechtzeitige und sichere Bremsung des Fahrzeugs ist, wurden bereits Versuche unternommen, den Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn zu beeinflussen, um insbesondere eine drohende Kollision zu verhindern. So ist aus der
DE10 2006 035 194 A1 eine Vorrichtung bekannt, mit welcher in genannter Situation ein reibungsverstärkendes, fließfähiges Medium als Zusatzschicht auf die Fahrbahnoberfläche aufgesprüht wird.
-
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Aufbringen einer reibungsverstärkenden Schicht anzugeben.
-
Zur Lösung dieses Problems wird ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren vorgeschlagen, dass nach einem Auslösesignal wenigstens eine Reibeinheit mit einem Wirkstoff, welcher in fester Form vorliegt und haftungsverstärkende Eigenschaften aufweist, zum Abreiben mit der Reibkontaktfläche in Kontakt gebracht wird. Durch die Reibung zwischen der Reibkontaktfläche und dem Wirkstoff wird Letzterer auf die Reibkontaktfläche aufgetragen und geht mit dieser eine mechanisch haftende Verbindung ein. Die Reibkontaktfläche ist erfindungsgemäß entweder die Lauffläche des Reifens oder die Fahrbahnoberfläche unmittelbar vor einem Reifen. Initiiert wird das Verfahren von einem Auslösesignal, welches von einem Steuergerät gesendet wird. Somit wird die Reibkontaktfläche nur im Bedarfsfall mit dem Wirkstoff versehen um den Verbrauch zu minimieren und die Fahrbahnverschmutzung gering zu halten. Außerdem erlaubt die automatisierte Auslösung eine Reduktion der Reaktionszeit im Gegensatz zu einem vom Fahrer manuell initiierten Verfahren. Weiterhin hat das Steuergerät Zugriff auf die Daten weiterer Fahrassistenzsysteme, was ein frühzeitiges Erkennen von gefährlichen Fahrzeugsituationen erlaubt und ein rechtzeitiges Eingreifen ermöglicht.
-
Vorteilhafterweise kann der reibwerterhöhende Wirkstoff, beispielsweise ein Harz, mit der Reibkontaktfläche eine mechanisch haftende Verbindung eingehen und im Reifenlatsch zu einem erhöhten Reibungskoeffizienten führen. Die Reibwerterhöhung beruht auf zwei Effekten. Zum einen ist der materialbedingte Reibungskoeffizient dieser Zusatzschicht mit dem Reifen des Fahrzeugs bzw. der Fahrbahn höher, als der Reibungskoeffizient zwischen Reifen und Fahrbahn ohne aufgebrachten Wirkstoff. Zum anderen werden durch den Wirkstoff die feinen Unebenheiten in der Fahrbahnoberfläche aufgefüllt, wodurch sich die Reifenaufstandsfläche vergrößert, was wiederum den Reibwert zwischen Fahrbahn und Reifen erhöht.
-
Beispielhafterweise kann die Reibeinheit mittels Schwerkraft auf die Reibkontaktfläche abgesenkt werden. In diesem Fall ist die Kraft, welche den Wirkstoff auf die Reibkontaktfläche drückt um diesen darauf abzureiben, ebenfalls durch die Schwerkraft sichergestellt. Die Nutzung der Schwerkraft ermöglicht eine einfache und kostengünstige Konstruktion der Reibeinheit, da auf weitere aktive Bauteile, abgesehen von einer Auslöseeinheit, verzichtet werden kann.
-
Weiterhin kann der Wirkstoff mittels einer Federeinheit auf die Reibkontaktfläche gedrückt werden. Durch die Nutzung einer Federkraft, lässt sich eine höhere Anpresskraft erreichen, als durch alleinige Nutzung der Schwerkraft. Dies ermöglicht eine gewichtsoptimierte Konstruktion bei gleicher Anpresskraft. Zusätzlich wirkt die Feder als einfaches Dämpferelement, welches Schläge der Reibeinheit auf die Fahrzeugkarosserie abschwächt, die durch eine unebene Fahrbahn ausgelöst werden können.
-
Alternativ kann der Wirkstoff mit einem Druckzylinder auf die Reibkontaktfläche gedrückt werden. Die Nutzung eines Druckzylinders bietet den Vorteil, dass eine variable Anpresskraft eingestellt werden kann. Zusätzlich ermöglicht es der Druckzylinder in Kombination mit einer Pumpaktuatorik die Reibeinheit wieder von der Reibkontaktfläche zurückzuziehen, falls kein Wirkstoffauftrag mehr benötigt wird. Dies ermöglicht den mehrmaligen Einsatz der Vorrichtung und minimiert den Wirkstoffverbrauch und somit auch die Fahrbahnverschmutzung.
-
Darüber hinaus ist es zweckmäßig, dass eine Steuereinheit das beschriebene Verfahren durch ein Auslösesignal an die Reibeinheiten automatisch initiiert. Hierfür bündelt die Steuereinheit fahrdynamisch wichtigen Fahrzeuginformationen, um eine kritische Fahrsituation zu erkennen. Diese Informationen wie z.B. Radschlupf, mangelnde Verzögerung oder mögliche Hindernisse erhält die Steuereinheit von ohnehin im Fahrzeug installierten Assistenz- und Sicherheitssystemen, wie z.B. einem Antiblockiersystem, einer Antriebsschlupfregelung, einem elektronischem Stabilitätsprogramm, einem Abstandsradar oder Kamerasystemen. Die Steuereinheit wertet diese Informationen bezüglich einer drohenden Kollision oder eines Fahrzeugkontrollverlusts aus und löst beim Erkennen einer solchen Situation das Auslösesignal aus.
-
Das Auslösesignal, welches vorzugsweise ein elektrisches Signal ist, wird mittels Signalleitungen zu den Reibeinheiten geleitet und löst mittels Aktuatoren das Absenken des Wirkstoffs auf die Reibkontaktfläche aus. Durch die hierdurch unmittelbar erhöhte Reifenhaftung werden die genannten kritischen Fahrsituationen frühzeitig verhindert oder zumindest in ihrem Schadenspotenzial minimiert.
-
Erfindungsgemäß wird das Verfahren in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem gummibereiften Straßenfahrzeug, angewendet. Findet der Abrieb auf die Fahrbahn statt befindet sich die Reibeinheiten bevorzugt wenigstens vor dem in Fahrtrichtung ersten Reifen jeder Spur des Fahrzeugs. Dies gewährleistet bei Geradeausfahrt, dass jede von einem Reifen befahrene Fahrbahnoberfläche mit dem Wirkstoff versehen ist, unabhängig von der Achsanzahl des Fahrzeugs. Findet der Abrieb auf der Reifenlauffläche statt, so ist die Reibeinheit über dem jeweiligen Reifen angebracht, sodass der Wirkstoff auf die Lauffläche abgesenkt werden kann. Hierbei können die Reifen der Achse mit der höchsten Bremslast mit je einer Reibeinheit ausgestattet werden. Vorteilhafterweise kann in beiden Fällen jedem Reifen eine eigene Reibeinheit zugeordnet werden. Ein Bestandteil der Reibeinheiten ist der feste, reibungsverstärkende Wirkstoff. Weiter weist jede Reibeinheit einen Aktuator auf, welcher die Reibeinheit auslöst. Dieser Aktuator ist über eine Signalleitung mit der Steuereinheit verbunden.
-
Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug einen Dreharm auf. Das eine Ende des Arms ist am Fahrzeug drehbar gelagert, während sich am anderen, freien Ende der Wirkstoff befindet. Die drehbare Lagerung ermöglicht das Absenken des Arms und damit des Wirkstoffs auf die Reibkontaktfläche. Im unbenutzten Zustand, d.h. wenn keine Auslösesituation vorliegt, ist der Dreharm bspw. durch eine Verriegelung in der Horizontalen, also parallel zur Fahrbahn, unter dem Fahrzeug bzw. im Radkasten fixiert. Diese Verriegelung weist einen Aktuator auf, der auf das Auslösesignal hin diese Verriegelung löst, was zum Absenken des Dreharms auf die Reibkontaktfläche führt.
-
Bevorzugt kann das Kraftfahrzeug eine Federeinheit aufweisen, die das Absenken des Dreharms unterstützt. Insbesondere erhöht die Feder den Anpressdruck des Wirkstoffs auf die Reibkontaktfläche, was, im Vergleich zum Aufbringen mit reiner Schwerkraft, einen gesteigerten Abrieb zur Folge hat. Beispielhafterweise ist die Federeinheit zwischen Dreharm und Fahrzeugboden eingespannt. Solange die Reibeinheit nicht benutzt wird, befindet sich die Feder in einem vorgespannten Zustand, welcher durch zuvor genannte Verriegelung gehalten wird.
-
Alternativ kann die Reibeinheit einen Druckzylinder aufweisen, der anstatt des zuvor genannten Dreharms das Absenken und Aufdrücken des Wirkstoffs auf die Reibkontaktfläche realisiert. Beispielhafterweise ist ein Ende des Zylinders an der Fahrzeugkarosserie befestigt, während am anderen Ende der Wirkstoff befestigt ist. Die Bewegung des Zylinders lässt sich beispielsweise durch eine Hydraulik oder Pneumatik realisieren. Anstatt einer Verriegelung weist diese Ausführungsform eine Pumpaktuatorik auf, die das Auslösesignal der Steuereinheit entgegennimmt. Insbesondere ist der Zylinder in seiner Bauform und Ansteuerung sowohl aus- als auch einfahrbar und der Druck im Zylinder ist variabel einstellbar.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Merkmale werden in Form von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind auf den Abrieb auf die Fahrbahn beschränkt. Ein Abrieb auf die Reifenlauffläche würde durch analoge Ausgestaltungen im Radkasten anstatt am Fahrzeugboden realisiert werden.
-
Dabei zeigen:
- 1 ein Fahrzeug,
- 2 eine Reibeinheit in einer ersten Ausgestaltung,
- 3 eine Reibeinheit in einer zweiten Ausgestaltung,
- 4 eine Reibeinheit in einer dritten Ausgestaltung und
- 5 eine Reibeinheit zum Auftragen des Wirkstoffes auf die Reifenlauffläche.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 auf einer Fahrbahnoberfläche 2. Das Fahrzeug 1, welches als Straßenfahrzeug ausgebildet ist, weist Reibeinheiten 3 auf, die zur Erhöhung der Reifenhaftung dient. Die Reibeinheiten 3 sind unmittelbar vor den Reifen 4 des Fahrzeugs 1 an der Fahrzeugkarosserie angebracht.
-
Mit Hilfe der Reibeinheiten 3 lassen sich kritische Fahrsituationen, welche durch einen zu geringen Reibwert zwischen der Fahrbahnoberfläche 2 und zumindest einem Reifen 4 des Fahrzeugs 1 entstehen, vermeiden oder zumindest in der Schadenswirkung begrenzen. Hierzu werden bei Auftreten einer kritischen Fahrsituation von einer Steuereinheit 5 die Reibeinheiten 3 ausgelöst, welche einen reibwerterhöhenden, festen Wirkstoff 6, beispielsweise ein Harz, unmittelbar vor den Reifen 4 des Fahrzeugs 1 auf die Fahrbahnoberfläche 2 aufbringen, um den Reibwert zwischen der Fahrbahnoberfläche 2 und den Reifen 4 soweit zu erhöhen, dass der Bremsweg effektiv verkürzt und ein Kontrollverlust des Fahrzeugführers über das Fahrzeug 1 vermieden wird.
-
Das Verfahren zur Erhöhung des Reibwerts zwischen Reifen 4 und Fahrbahnoberfläche 2 kann situationsspezifisch ausgelöst werden, z.B. nur in Situationen, die dies durch ihr Schadenspotenzial erfordern. Dies ist beispielsweise ein Ausbrechen des Fahrzeugs 1 oder eine drohende Kollision. Dies minimiert die Menge des mitzuführenden Wirkstoffs 6 und reduziert außerdem eine mögliche Verschmutzung der Fahrbahnoberfläche 2 durch den Wirkstoff 6 selbst auf das Nötigste. Außerdem kann die Reibeinheit in Fahrsituationen in denen ein Auslösen unerwünscht ist manuell abgeschaltet werden, indem die Steuereinheit kein Auslösesignal sendet.
-
Aus Gründen der Übersichtlichkeit, wurde nur ein Steuergerät 5 des Fahrzeugs 1 dargestellt. Dieses bündelt die Informationen sämtlicher im Fahrzeug verbauter Sicherheits- und Fahrassistenzsysteme und ist über eine elektrische Signalleitung 10 mit den nicht dargestellten Aktuatoren der Reibeinheit 3 verbunden.
-
Die 2 bis 5 zeigen Ausführungsbeispiele einer Reibeinheit 3, jeweils im ausgelösten Zustand:
-
In 2 ist eine einfache Ausführungsform für die Reibeinheit 3 dargestellt. In dieser ist der haftungsverstärkende Wirkstoff 6 an einem Dreharm 7 mittels eines nicht dargestellten Trägers befestigt. Das reibwerterhöhende Verfahren wird dadurch initiiert, dass der Dreharm 7, an dessen beweglichen Ende der Wirkstoff 6 sitzt, auf die Fahrbahnoberfläche 2 abgesenkt wird. Das Absenken des Dreharms 7 sowie der Druck zwischen Wirkstoff 6 und Fahrbahnoberfläche 2 wird in dieser Ausführungsform allein durch die Schwerkraft bewirkt. Dies hat zur Folge, dass die Höhe des Wirkstoffauftrags von der Masse des Dreharms und des Wirkstoffs abhängt. Im Normalzustand, d.h. wenn keine Reibwerterhöhung erforderlich ist, wird der Dreharm 7 durch eine nicht dargestellte Verriegelung parallel zur Fahrbahnoberfläche 2 gehalten, wodurch kein Kontakt zwischen dem Wirkstoff 6 und der Fahrbahnoberfläche 2 besteht. Diese Verriegelung wird im Bedarfsfall, d.h. wenn eine Reibwerterhöhung erforderlich ist, durch die Steuereinheit 5 mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Aktuators entriegelt werden, was zum Absenken des Dreharms 7 führt. Eine Rückführung des Systems in den Normalzustand ist in dieser Ausführungsform nur manuell möglich, indem der Fahrer den Dreharm anhebt und diesen wieder in der Verriegelung fixiert. Hierfür wäre ein Anhalten des Fahrzeugs nötig.
-
3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Reibeinheit 3. Ausgehend von 2 wird hierbei eine Feder 8 am Dreharm 7 angebracht, welche so angeordnet ist, dass sie den Druck zwischen Fahrbahnoberfläche 2 und Wirkstoff 6 erhöht, um so insbesondere einen höheren Wirkstoffauftrag auf die Fahrbahn 2 zu erhalten ohne die Masse des Dreharms erhöhen zu müssen. Die Feder 8 realisiert zusätzlich eine Dämpfung, um Schläge des Dreharms 7 auf das Fahrzeug 1 zu minimieren. Die Federeinheit 8 ist im Normalzustand vorgespannt. Die Ver- bzw. Entriegelung kann wie in der Ausführungsform in 2 geschehen.
-
4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Reibeinheit 3. In dieser wird der Dreharm 7 durch einen Druckzylinder 9 ersetzt, an dessen unteren Ende wiederum der Wirkstoff 6 angebracht ist. Mittels Pneumatik oder Hydraulik lässt sich der Druckzylinder 9 ausfahren und hierdurch der Wirkstoff 6 auf die Fahrbahnoberfläche 2 drücken. Durch den einstellbaren Druck im Zylinder 9 lässt sich die Anpresskraft des Wirkstoffs 6 auf die Fahrbahnoberfläche 2 variabel wählen. Außerdem erlaubt die Ausführungsform mit einem Druckzylinder 9 ein Zurückziehen des Wirkstoffs 6 von der Fahrbahn 2, sobald keine Reibwerterhöhung mehr nötig ist. Die Bewegung des Zylinders wird durch einen hydraulischen oder pneumatischen Pumpaktuator realisiert, welcher sein Signal von der Steuereinheit 5 erhält.
-
5 zeigt beispielhafterweise eine Reibeinheit 3, welche für das Abreiben des Wirkstoffes auf die Lauffläche eines Reifens 4 im Radkasten des Fahrzeugs 1 angebracht ist. Die Reibeinheit 3 ist hier wie in 2 umgesetzt, allerdings ist auch eine Umsetzung wie in 3 oder 4 an dieser Stelle des Fahrzeugs denkbar. Diese werden aber nicht explizit dargestellt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeug
- 2
- Fahrbahnoberfläche
- 3
- Reibeinheit
- 4
- Reifen
- 5
- Steuereinheit
- 6
- reibwerterhöhender Wirkstoff
- 7
- Dreharm
- 8
- Federeinheit
- 9
- Druckzylinder
- 10
- Signalleitung
