DE1164857B

DE1164857B - Bremseinrichtung fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1164857B
Application number: DED25220A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Klaus Debus
Original assignee: KLAUS DEBUS DIPL ING
Current assignee: KLAUS DEBUS DIPL ING
Priority date: 1957-03-22
Filing date: 1957-03-22
Publication date: 1964-03-05
Also published as: US3062327A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KI.: B62d

Deutsche Kl.: 63 c-57/03

Nummer: 1164 857

Aktenzeichen: D 25220II / 63 c

Anmeldetag: 22. März 1957

Auslegetag: 5. März 1964

Die Bremswirkung von Kraftfahrzeugen ist in erster Linie abhängig von der Bodenhaftung, die bei den üblichen Reifen vierfach während des Bremsvorganges nicht ausreichend ist, um bed hohen Geschwindigkeiten der Kraftfahrzeuge einen kurzen Bremsweg zu erhalten. Es sind bereits zahlreiche Vorschläge gemacht worden, Fahrzeugreifen mit Saugnäpfen zu verseihen, die ein Festsaugen auf dem Boden und damit eine Verbesserung der Horizontalkraftübertragung zwischen Fahrzeug und Fahrbahn ergeben sollen. So hat man auf der Lauffläche des Reifens gitterartige elastische Stege angebracht, die rechteckige, nach Art von Saugnäpfen wirkende Kammern begrenzen. Diese bekannten Maßnahmen sollen zwar ein Schleudern oder Gleiten der Fahrzeugräder verhindern, sind aber zur Bremsung ungeeignet, da nur eine äußerst geringe Saugwirkung erreicht werden kann.

Man hat versucht, die Bodenhaftung eines Kraftfahrzeuges durch ein endloses, über zwei glatte Walzen gelegtes Band zu verbessern, dessen Außenseite nachgiebige Haftkörper trägt, in denen beim Bremsvorgang Unterdruck entsteht. Diese nachgiebigen Haftkörper bestehen aus einzelnen runden Saugnäpfen, die mit Abstand voneinander auf dem Band verteilt sind. Jeder Rand der Saugnäpfe muß gegen den normalen Atmosphärendruck abdichten, was aber wegen des erreichbaren geringen Abdiohtungsdruckes praktisch unmöglich ist.

Bei Raupenfahrzeugen hat man einegrößere Bodenhaftung durch an den Kettenfüßen angebrachte Hohlräume zu erreichen versucht, die nach dem Aufsetzen auf die Fahrbahn während der Bewegung des Fahrzeuges einer besonderen Saugwirkung durch eine mechanische Luftverdünnungseinrichtung Unterwolfen werden. Diese Saugwirkung ermöglicht zwar eine innige Berührung der Kettenfüße mit der Fahrbahn, wobei der Druck der Außenluft mit zur Unterstützung der Adhäsionswirkung herangezogen wird, jedoch erfordert eine solche Vorrichtung einen erheblichen Aufwand, denn jeder Kettenfuß muß mit einer Kolbenpumpe ausgerüstet werden. Für normale Kraftfahrzeuge ist eine solche Vorrichtung daher ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Bremsvorgang eine wesentlich größere Kraft in horizontaler Richtung auf die Fahrbahn zu übertragen, als die dazu benötigte Anpreßkraft von Seiten des Fahrzeugs beträgt und als dies mit den bekannten Einrichtungen möglich ist, um dadurch den Bremsweg wesentlich zu verkürzen. Die Erfindung geht aus von der bekannten Bremseinrichtung mit einem über zwei Bremseinrichtung für Kraftfährzeuge

Anmelder:

Dipl.-Ing. Klaus Debus,

Schenefeld (Bz. Hamburg), Wachtelweg 8 h

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Klaus Debus,
Schenefeld (Bez. Hamburg)

Walzen gelegten endlosen Band, dessen Außenseite nachgiebige Haftkörper trägt, in denen beim Bremsvorgang Unterdruck entsteht. Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die Kombination der Merkmale gelöst, daß das Band aus elastischem Werkstoff besteht, an seiner Außenseite !gitterartig angeordnete, dichtend auf der Fahrbahn aufliegende elastische Stege und an seiner Innenseite Rippen trägt, die mit den korrespondierenden Stegen jeweils gemeinsame Mittelebenen haben, wobei an mindestens einer Walze eine Anpreßvorrichtung angreift.

Diese elastischen Stege begrenzen Kammern, von denen jeweils zwei benachbarte Kammern des Bandes einen gemeinsamen Steg haben. Durch die elastischen Stege wird ein Maximum der Abdiohtungstkraft gegenüber der Fahrbahn erhalten, wobei die Stege infolge ihrer Elastizität als dynamische Rückstell- und Speicherelemente dienen, die in den Kammern nach dem Überrollen der vorderen Walze einen Unterdruck erzeugen und die Kammern zuverlässig abdichten. Die Kammern des Bandes werden durch den darüber lastenden Atmosphärendruck auf die Fahrbahn gepreßt und ergeben dadurch eine hohe in horizontaler Richtung wirkende Bremskraft. Wenn auch die Abdichtung dieser Kammern des Bandes von der Oberflächenstruktur der Fahrbahn abhängig ist, so kann doch ein ausreichender dynamischer Unterdruck erreicht werden, der mit dem Reibungswert der Normalkraft für die Bremsung niutobar gemacht wird. Auch ohne Bremsung des Fahrzeugs ist das nach der Lehre der Erfindung ausgebildete Band zur Erhöhung der Stabilität des Fahrzeugs z.B. bei Glatteis sowie als Schutz gegen Schleudern von Vorteil.

Für die Erzeugung einer ausreichenden Rückstellkraft sind die Stege nach einem weiteren Erfindungsgedanken mit Mitteln zur Erhöhung ihrer Elastizität versehen. Nach einem bevorzugten Merkmal weisen

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die Stege geschlossene Hohlräume auf, die mit einem gasförmigen Medium gefüllt sind. Diese Hohlräume setzen den Federwert in senkrechter Richtung herab und erleichtern infolge ihrer Gasfüllung ein dichtes Anliegen der Stege an der Fahrbahn. Es empfiehlt sich aus herstellungstechnischen Gründen, die Hohlräume ganz oder teilweise miteinander zu verbinden, was noch den besonderen Vorteil hat, daß innerhalb der einzelnen Stege ein Druckausgleich erzielt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Stege mit Mitteln zur Verbesserung ihrer Abdichtung gegen die Fahrbahn versehen. Zu diesem Zweck können an den Außenkanten der Stege Flatterdichtungen angebracht sein, die auch bei unebener Fahrbahn eine einwandfreie Abdichtung gewährleisten.

Damit auch bei trockenen oder staubigen Fahrbahnen eine einwandfreie Abdichtung der Kammern erreicht wird, ist nach einem anderen Merkmal der Erfindung eine Einrichtung zum Aufbringen einer Dichtungsflüssigkeit auf die Stege vorgesehen. Diese Dichtungsflüssigkeit kann vorzugsweise aus Wasser mit oder ohne Emulgiermittel bestehen.

Zur Abnahme der Bremskraft können innerhalb des endlosen Bandes zusätzliche Rollen angebracht sein, die eine höhere Ausnutzung der Schubkraftübertragung ermöglichen. Diese Rollen liegen zweckmäßig weitgehend drucklos und kraftschlüssig an dem Band an und übertragen die Energie beispielsweise mittels Gelenkwellen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 den senkrechten Querschnitt eines Bandes.

Fig. 2 die sohaubildliche Ansicht eines Teiles der Bremseinrichtung,

F i g. 3 die teilweise Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit eingebauter Bremseinrichtung,

F i g. 4 die Draufsicht der F i g. 3,

F i g. 5 einen Schnitt in der Ebene A-B der F i g. 3 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 6 die sohematisohe Darstellung der Gesamtanordnung einer Bremseinrichtung.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein aus elastischem Werkstoff, insbesondere Gummi, bestehendes endloses Band 1 an seiner Außenseite mit gitterartig angeordneten elastischen Stegen 8 und an seiner Innenseite mit Rippen 6 versehen, die mit den Stegen 8 gemeinsame Mittelebenen haben. In den Stegen 8 sind geschlossene Hohlräume 2 vorgesehen, die mit Preßluft gefüllt sind und sämtlich oder teilweise in Verbindung miteinander stehen. Die Stege 8 liegen dichtend an der Fahrbahn 9 auf und sind zur besseren Abdichtung mit Flatterdichtungen 3 aus dünnem, elastischem Werkstoff versehen. Die Stege 8 schließen zwischen sich Kammern 7 ein.

Das endlose Band 1 ist über zwei Walzen geführt, von denen in Fig. 2 nur die vordere Walze 4 dargestellt ist. Die Walzen haben die gleiche Breite wie das Band 1. Die vordere Walze 4 treibt das Band 1 an und hat ein den Rippen 6 angepaßtes Profil 5.

Das Band 1 ist, wie aus F i g. 3 und 4 ersichtlich, unter dem Fahrgestell 10 eines Kraftfahrzeugs beispielsweise zwischen dessen beiden Radachsen angeordnet und läuft über die vordere, profilierte Antriebswalze 4 und die hintere Umlenkwalze 4'. An der Achse der vorderen Walze 4 greifen zwei durch Preßluft betätigte Druckzylinder 11 an, die an dem Fahrgestell 10 gelagert sind. Die hintere Walze 4' steht unter Wirkung von zwei kleineren Druckzylindem 11'. Die vordere Walze 4 ist außerdem durch einen Lenker 12 am Fahrgestell 10 gehalten.

In der in F i g. 3 gezeigten Arbeitsstellung wird das Band 1 durch die an den beiden Walzen 4, 4' angreifenden Druckzylinder 11, 11' zur Anlage an die Fahrbahn 9 abgesenkt und an seinem vorderen Ende durch den Druckzylinder 11 gegen die Fahrbahn angepreßt. Aus F i g. 5 ist zu erkennen, wie das Band 1 vorn zusammengepreßt wird, wobei die Kammern 7

ίο fast völlig plattgedrückt werden und die Luft daraus verdrängt wird. Beim Weiterrollen der Walze 4 in Fahrtrichtung werden die gegen die Fahrbahn 1 angepreßten Kammern 7 wieder frei, und ihre Stege 8 können infolge des Druckes der in den Hohlräumen 2 befindlichen Preßluft zurückschnellen. Da die Stege 8 praktisch luftdicht an der Fahrbahn 9 aufliegen, entsteht in den Kammern 7 ein luftverdünnter Raum, und das Band 1 wird durch den auf seinen unteren Bereich wirkenden Atmosphärendruck mit großer Kraft gegen die Fahrbahn 9 gepreßt. Der Unterdruck in den Kammern 7 wird infolge der Porösität der Fahrbahn nur langsam ausgeglichen, besonders wenn die dünnen Flatterdichtungen 3 verwendet werden.

Je nach dem Grad des in den Kammern 7 herrsehenden Unterdruckes, der der nach unten auf das Band 1 ausgeübten Gesamtkraft P entspricht, entsteht eine mehr oder weniger große Bremskraft R, die durch die Gleiohung

R= u-P

berechnet werden kann, worin « der Reibungswert zwischen Band und Fahrbahn ist. Diese Bremskraft R wird erst durch Abbremsen des Bandes 1 erzeugt und ergibt eine zusätzliche Bremskraft zu der Bremswirkung der üblichen Fahrzeugbremsen. Sie ist um ein Vielfaches größer, als sie durch Reibung infolge Anpressung durch die Druckzylinder 11 ohne Wirkung des Luftdruckes erhalten werden kann.

Das Band 1 wird an der hinteren Walze 4' von der Fahrbahn 9 abgehoben und bewegt sich dann in seinem oberen Bereich wieder zurück. Durch die nacheinander von den beiden vorderen DruckzyHndern 11 gegen die Fahrbahn gepreßten Kammern 7 wird eine weiche und fortlaufende Bremswirkung erhalten, die durch Änderung des Bremspedaldruckes geregelt werden kann.

Die vollständige Bremseinrichtung ist schematisch in F i g. 6 veranschaulicht.
Da bei den heutigen Kraftfahrzeugen das Umsetzen des Fußes vom Gaspedal auf das Bremspedal mehrere Zehntelsekunden erfordert, welche Zeit für die Bremsung verloren geht, ist zur Verringerung der Reaktionszeit in an sich bekannter Weise ein kombiniertes Gas-Brems-Pedal 14 zur Einleitung der Bremsung vorgesehen. Mit diesem Bremspedal ist ein Ventil 15 gekuppelt, das normalerweise geschlossen ist und beim Betätigen des Bremspedals 14 geöffnet wird. Das Ventil 15 ist über eine Leitung 15 a mit einem Luftbehälter 18 verbunden, dem mittels eines Kompressors 19 Preßluft zugeführt wird. In der Leitung 15 a liegt ein elektromagnetisches Ventil 17, das normalerweise offen ist und durch einen von Hand zu betätigenden Schalter 16 geschlossen werden kann, wenn das Band 1 ausgeschaltet und nur die übliche Fahrzeugbremse benutzt werden soll.

Das Band 1 soll möglichst ohne Schlupf an der Fahrbahn angreifen und in wenigen Hundertstelsekunden mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs um-

laufen, wenn es zum Eingriff mit der Fahrbahn gelangt. Dies wird dadurch erreicht, daß die Walze 4 über eine Kupplung 20 und ein Getriebe 22 mit der Antriebswelle 21 für die Fahrzeugräder gekuppelt werden kann. Die Kupplung 20 wird durch Preßluft betätigt, die ihr bei geöffnetem Ventil 15 aus dem Luftbehälter 18 zugeführt wird. Dadurch wird das Band 1 unmittelbar nach Betätigen des Bremspedals 14 mit einer der Fahrgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit in Umlauf versetzt.

Da die an den Walzen 4 bzw. 4' angreifenden Druckzylinder 11, 11' ebenfalls in Verbindung mit dem Preßluftbehälter 18 stehen und beim Öffnen des Ventils 15 mit Preßluft beaufschlagt werden, wird das Band 1 sofort beim Betätigen des Bremspedals 14 praktisch schlupffrei auf die Fahrbahn abgesenkt, denn es läuft infolge seiner Kupplung mit der Antriebswelle 21 synchron mit den Fahrzeugrädern um. Das Band 1 wird mittels eines an der Achse der hinteren Walze 4' angreifenden waagerechten Druckzylinders 23 gespannt, der beim Öffnen des Ventils 15 ebenfalls mit Preßluft beaufschlagt wird.

Da in dem oberen Bereich des Bandes 1 erhebliche Schwingungen auftreten können, sind als Schwingungsdämpfer wirkende Leitflächen 24 an entgegengesetzten Seiten des Bandes 1 vorgesehen.

Damit die Kammern 7 bei staubiger oder verschmutzter Fahrbahn genügend gegen diese abgedichtet werden, ist ein Behälter 25 vorgesehen, der eine Dichtungsemulsion, z.B. Wasser mit Emulgiermittel, enthält und unter dem Druck des Preßluftbehälters 18 steht. Von dem Behälter 25 führt eine Leitung 25 α über ein Ventil 26, das mittels eines elektrischen Schalters 27 geöffnet werden kann, zu Düsen 28, die über einer Befeuchtungswalze 28« münden. Die Befeuchtungswalze 28 α ist an der vorderen Walze 4 angeordnet und bringt beim Öffnen des Ventils 26 mittels des Schalters 27 die Emulsionsflüssigkeit auf das Bandl und verbessert dadurch dessen Abdichtung gegen die Fahrbahn wesentlieh.

An der hinteren Walze 4' ist eine Reinigungswalze 29 angeordnet, über der sich Düsen 30 befinden. Den Düsen 30 wird über ein elektromagnetisches Ventil 31, das ebenfalls durch den Schalter 27 gesteuert wird, Preßluft zugeführt, wodurch das Band gesäubert wird.

Zwischen der vorderen Walze 4 und der hinteren Walze 4' sind mehrere Abnehmerwalzen 32 gelagert, die ohne nennenswerte Druckkraft in kraftübertragender Verbindung mit dem Band 1 stehen und von diesem angetrieben werden. Die Walzen 32 werden über Gelenkwellen 32 α abgebremst und sind ebenso wie die vordere Walze 4 über ein Getriebe 33 mit einer Hauptbremse 34 gekuppelt, der dadurch die Bremsenergie des Bandes 1 zugeführt wird. In der Hauptbremse 34 kann die Energie in herkömmlicher Weise durch Reib- oder Induktionsbremsen in Wärme übergeführt werden. Zweckmäßiger ist es, den größten Teil dieser Energie zu speichern, indem z. B. mittels Reibkupplungen und Drehmomentwandler in bekannter Weise Schwungmassen beschleunigt werden. Diese gespeicherte Energie wird nach Beendigung des Bremsvorganges auf dem gleichen Wege dem Band 1 wieder zugeführt, um in bekannter Weise zur Beschleunigung des Fahrzeugs ausgenutzt zu werden. Die hierbei auftretenden Energien und Leistungen sind erheblich.

Nach Beendigung des Bremsvorganges wird das Band 1 in seine in Fig. 3 gestrichelt gezeichnete Ausgangslage mittels elektromagnetisdher Ventile 38 und zurückgeführt, die durch einen Schalter 35 betätigt werden. Letzterer ist gegen ein Einschalten während des Bremsvorganges durch einen Unterbrecher 36 gesichert, der beim Betätigen des Bremspedals 14 geöffnet ist.

Als Stromquelle für die elektrischen Steuerkreise dient die Fahrzeugbatterie 37.

Das Band 1 kann auch unabhängig von den Radbremsen und unabhängig vom Druck des Bremspedals 14 durch einen Handschalter 40 über ein Ventil 41 betätigt werden.

Die Erfindung ermöglicht die Ausübung eines starken, nach unten gerichteten Druckes auf das Band, was nicht durch Anpressen seines unteren Bereichs mittels der Walze 4, sondern durch die Wirkung des Unterdruckes erreicht wird, der durch die Kammern 7 an der Außenseite des Bandes 1 erzeugt wird. Diese Kammern rufen zwischen dem Bandl und der Fahrbahn 9 einen Unterdruck hervor, der die von Seiten des Fahrzeugs aufgebrachte Anpreßkraft vervielfacht. Dadurch kann der Bremsweg auf Bruchteile des mit den herkömmlichen Bremsen erreichbaren Wertes verringert werden, was die Verkehrssicherheit wesentlich erhöht. Von besonderem Vorteil ist es, daß die Bremseinrichtung gemäß der Erfindung auch bei Glatteis und nasser Fahrbahn besonders wirkungsvoll und zuverlässig arbeitet und ihr Wirkungsgrad sich mit wachsender Fahrgeschwindigkeit erhöht.

Claims

Patentansprüche:

1. Bremseinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem über zwei Walzen gelegten endlosen Band, dessen Außenseite nachgiebige Haftkörper trägt, in denen beim Bremsvorgang Unterdruck entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (1) aus elastischem Werkstoff besteht, an seiner Außenseite durch 'gitterartige, dichtend auf der Fahrbahn aufliegende elastische Stege (8) begrenzte Kammern (7) und an seiner Innenseite Rippen (6) trägt, die mit den korrespondierenden Stegen (8) jeweils gemeinsame Mittelebenen halben, wobei an mindestens einer Walze (4) eine Anpreßvorrichtung (11) angreift.

2. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (8) mit Mitteln (2) zur Erhöhung ihrer Elastizität versehen sind.

3. Bremseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (8) geschlossene Hohlräume (2) aufweisen, die mit einem gasförmigen Medium gefüllt sind.

4. Bremseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (2) sämtlicher gitterartig angeordneter Stege (8) in offener Verbindung miteinander stehen.

5. BremsednrichtuBg nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (8) mit Mitteln (3) zur Verbesserung ihrer Abdichtung gegen die Fahrbahn versehen sind.

6. Bremseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Außenkanten der Stege (8) Flatterdichtungen (3) angebracht sind.

7. Bremseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (25, 28, 28 a) zum Aufbringen einer Dichtungsflüssigkeit,

insbesondere Wasser mit oder ohne Emulgiermittel, auf die Stege (8).

8. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Bandes (6) zusätzliche Rollen (32) zur Abnahme der Bremskraft angeordnet sind.

9. Bremseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (32) in an sich bekannter Weise mit einem Energiespeicher (34) gekuppelt sind.

10. Bremseinrichtung nach Ansprach 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Energiespeicher (34) gespeicherte Bremsenergie in an sich bekannter Weise zur Beschleunigung des Fahrzeugs auf das Band (1) übertragbar ist.

11. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Walze (4)

ein den Rippen (6) angepaßtes Profil (5) hat und mit der Antriebswelle (21) der Fahrzeugräder kuppelbar ist.

12. Bremseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen der Antriebswelle (21) der Fahrzeugräder und der Walze (4) angeordnete Kupplung (20) durch das Bremspedal (14) betätigbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 441938, 620 047, 643;

schweizerische Patentschrift Nr. 44 023;

französische Patentschriften Nr. 408 260, 605 219, 073, 735 998;

USA.-Patentschriften Nr. 1210 933, 1 698 482,
679.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen