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TITEL: Gerät zur Reibungserhöhung von Fahrzeugrädern auf Fahrbahnen
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mit verminderter Haftfähigkeit.
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ANWENDUNG: Die Erfindung betrifft ein Gerät, das während der Fahrzeugfortbewegung
ei ne Schicht zwischen Fahrbahnoberfläche und Faflrzeugräder bringt, die die Haftreibung
wesentlich vergrößert, insbesondere bei Glatteis, Schnee, Matsch, Laub, Aquaplaning
usw, ZWECK: Die Optimierung von Fahrzeugreifen gelingt nur für jeweils eine Gruppe
von Fahrbahn-Oberflächenbeschaffenheiten (z.B. trocken, naß, Eis). Zweck der Erfindung
ist es, die Gegenläufigkeit der Forderungen dadurch aufzuheben, daß jedes Fahrzeug
individuell bei statistisch selteneren, jedoch sehr unfallträchtigen Fahrbahnbeschaffenheiten
eine auf diese Gegebenheiten spezielisierte Schicht zwischen Reifen und Fahrbahn
bringen kann und dadurch ein hoher Anteil winterspezifischer Verkehrsunfälle vermieden
wird.
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STAND DER TECHNIK: Spikes-Reifen mußten wieder verlassen werden, weil
der Fahrbahnverschfeiß zu groß war, weil die Unfälle durch wassergefüllte Fahrrinnen
die durch Spikes vermiedenen weit überstiegen und weil die Sicherheit bei den siatistisch
weit überwiegenden Fahrbahnbeschaffenheiten ungenügend war.
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Die Reifen, die mit speziellen Gummimischungen versuchen, die Fahrbahnhaftung
bei winterlichen Straßenverhältnissen zu verbessern, (sog. Haftreifen) genügen dieser
Aufgabe nicht befriedigend.
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Abstumpfung der winterlichen Fahrbahn und Abtautechniken befriedigen
das gebogene hohe Sicherheitsbedürfnis nicht und haben spezifische Löcken. (Siehe
Zeitungsberichte über Wintereinbruch 1975: Z.ahlreiche Verkehrstote an einern Wochenende),
Vorrichtungen
wie Schneeketten usw. steht wegen der objektiven oder/und subjektiven Anwendungsschwierigkeit
eine psychologische Barriere der Benutzung entgegen, und sie bringen auch nur wieder
für enge Spektren von Stroßenzuständerl eine Verbesserung.
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OFFENE WÜNSCHE: Die straßenbautechnischen und straßenunterhaltstechnischen
Entwiclclungen werden zwar gro('uelle Verbesserungen der Verkehrssicherheit auch
weiterhin bringen. Es erscheint jedoch utopisch, damit alleine erreichen zu wollen,
daß keine Verkehrsunfälle wegen Eis, Schnee, schmieriger Fahrbahn, Laub cisw. zusätzlich
geschehen Reifen zu konstruieren, die optimale Sicherheits- und Komforteigenschaften
haben sowohl bei blanker Straßenoberfläche als auch bei eis-, schnee- oder laubbedeckter
Oberfläche, erscheint wegen der Physik der Sache ebenfalls aussichtslos, weil dazu
mindestens zwei grundverschiedene Materialeigenschaften für die Reifenoberfläche
nötig wären.
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Heute bekannte Wege, diese mindestens zwei verschiedenen Materialeigenschaften
ins Geschehen zu l?I-ingen, (z. B. Schneeketten usw.) dürften auch bei weiterer
Entwicklung wesentliche Forderungen und Wünsche unerfüllt lassen.
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AUFGABE : Reifen, die auf nicht-winterliche Straßenzustände optimiert
sind, sollen durch Knopfdruck-T-ernbedi enung während der Fahrt Eigenschaften bekommen,
die für winterliche oder andere gefährliche Straßenzustände spezialisiert sind.
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LÖSUNG: : Vor jedem Rad befindet sich ein Behalter, in dem ein auf
einem Substrat aufgebrachter Reibungsbelag aufgerollt oder nicht aufgerollt untergebracht
ist, der bei Fernauslösung zwischen Fahrbahnoberfläche und Radoberfläche gebracht
wird und sich auf das jeweilige Radaufrollt.
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WEITERE AUSGESTALTUNG : Die Behälter sind bedienungsmäßig mit einem
Handgriff austouschbar, so daß verschiedene Spezialbeldge für jeweilige Straßenzustände
zur Verfügung stehen.
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Die Auslösung der Vorrichtung kann auch automatisiert werden: Sensoren
stellen die entsprechenden Parameter fest (Außentemperatur, Fahrzeug bewegung, Winkelgeschwindigkeit
der Räder usw.), eine Elektronik vergleicht diese Werte untereinander und
mit
Sollwerten. Sobald diese Automatik darauf erkennt, daß das Fahrzeug von der Rollreibung
in die Gleitreibung übergegangen und die entsprechende Witterung gegeben ist, löst
sie die Reibungsbänder aus. (Fu Fahrer, deren Handlungsfähigkeit in Gefahr nicht
ausreicht, die Bonder manuell auszulösen.) Eine weitere Steigerung der Automatisation
könnte damit erfolgen, daß ein Entfernungsmesser in Vorausrichtung in die Ablauflogik
eingeschleift wird: Würde vorgenannte Automatisierungsstufe noch nicht auf Gefahr
erkennen, Weil das Fahrzeug noch nicht die Rollreibung überschritten hat, nach den
übrigen Parametern aber zu erkennen ist, daß z.B. der Bremsweg ohne Reibungsbänder
aufgrund der sensorisch ermittelten Straßenoberfläche nicht ausreicht, würde diese
Automatik ansprechen .
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Wcitere Ausgestaltungen betreffen die Forderung, die Betriebssicherheit
unter allen Umständen zu gewährleisten. Dazu Icönnen Abweishlenden oder/und Beheizung
der Behälter dienen, die verhindern, dußvon der Fahrbahn hochgeschleudertes Wasser,
Schnee, Matsch usw. das Herausschnellen der Reibungsbönder behindert.
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Dem Bedienorgan nahe dem Lenkrad kann ein Schalter außer Reichweite
fUr versehentliche Auslösung vorgesetzt werden, der das Gerät erst scharf macht.
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VCRTEILE : In Notsituationen muß nicht weiter einkauf genommen werden,
daß z B. Brernswege wegen der eingegangenen technischen Kompromisse wesentlich länge
sind als von der Physik her vom gegeben.
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Die Seitenfuhrungskräfte können wesentlich besser beherrscht werden,
ein Abkommen von der gewollten Fahrtrichtung kann minimielt werden, ohne dabei die
Straßenoberfläche zusätzlich zu verschleißen.
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BESCHREIBUNG : Die Behälter werden bei den gelenkten Rädern mitgelenkt
(über Ausleger an den Achsschenkeln befestigt), so daß der Reibungsbelag stets aus
der richtigen Richtung auch unter-die gelenkten Räder kommt.
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Versuche wurden gemacht mit Büchsen (beidseitig abgeschlossene Zylinder),
in denen der Belag aufgerollt untergebracht ist, sowie auch mit geraden (für die
Hinterräder, montiert unter den Einstiegsholmen) und gewölbten Behältern, in denen
das Reibungsband mehr oder weniger gestreckt, jedenfalls unaufgerollt,
trocken
aufbewahrt wird. Es ist mit einer Feder so vorgespannt, daß es bei Fernauslösung
einer Sperre vom Lenkrad aus selbst cus dem Behälter schnellt und sich zur Tangente
Rad-Fahrbahn bewegt.
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Das Reibungsband ist genau auf deh Umfang der Reifengröße des Fahrzeugs
abgelängt. Es bestand sowohl aus textilen Strukturen (Nylon, Gummi, Baumwolle, Stahl,
Messing, Alu) als auch aus unstrukturierten Bändern.
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Auf diesen Träger aufgebracht ist das eigentliche Material, das die
Haftreibung verbessert. (Z.B. mitNeopren aufgeklebter Splitt der Körnung 3 - 6 mm
und 6 - 10 mm oder eingeschlagene Stahlstifte.) Bei unstrukturierten V2 A-Bändern
(Blech) als Träger wurde die Oberfläche auch beidseitig wie bei einem Reibcisen
gelocht.
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In jedem Falle trägt das Substrat auch Elemente, die die Befestigung
des Zusaizbelages auf den Seifen bewirken. Das waren bei den Versuchen Stahinägel
mit z.B. 4 mm Freistand, die zum Reifen hin zeigen, sich dort feststechen und das
Band auf dem Reifen befestigen. (4 mm Eindringtiefe in den Reifen gefährden bei
lmm Restprofil den Reifen-Luftdruck nicht.) Abe auch (bei den geklebten Bändern)
eine Schicht Splitt zur Reifenseite überträgt bereits erhebliche Längs- und Seitenkräfte.
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Die dabei gemessene wesentliche Verbesserung der Haftreibung gegenüber
verschieden stark gesandeter Eisflächen wird darauf zurückgeführt, daß bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung der Sniitt beidevseits in Verband, Orientierung und Eingriff bleibt.
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Auch Einzelelemente im Kettenverband können zum Ziel führen.
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Anfang und Ende des Bandes ist in jedem Falle mit Nägaln bzw.
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Krallen ausgerüstet, die das Band nach Überfahren auf der Reifenoberfläche
halten. Die Versuche ergaben, daß dies schon auf Anhieb bis zu einer Geschwindigkeit
von 80 km,4 scher funktionierte, weitere Überlegungen und Versuche sollen dazu führen,
eine Gestaltung von Bandanfang und -ende zu finden, die dies auch bei höheren Geschwindigkeiten
sicherstellt. Diesem Ziel könnte auch ein Vorlaufband dienlich sein. Es teilt die
Aufgaben Aufspulen und Reibungserhöhung - es ist sehr leicht - und ohne die naturgemäß
relativ gewichtigen reibungserhöhenden Elemente.
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Das Abnehmen des erfindungsgemäßen Zusatzbelages vom Reifen nach ausgestandener
Notsituation bzw. nach Wechsel der Straßenbeschaffenheit erfolgt mittels z.B. eines
längeren Schraubendrehers, der zwischen Reifen und Belag gesteckt und als Abhebe-Hebel
benutzt wird. Danach wird das Fahrzeug von den Bändern heruntergefahren.
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Der Gefahr der Schädig.g Dritter durch mißbräuchliche Benutzung des
Gerätes (z.B. zu hohe Geschwindigkeit, Abgehen und Liegenlassen des Belages auf
der Straße) muß dadurch begegnet werden, daß er durch entsprechende Gestaltung nicht
in der Lage ist, einen Reifen zu beschädigen, auch wenn er hochkant liegenbleibt.
Von den Kräfte-Richtungsdiagrammen her ist dies ohne Schwierigkeit möglich: irn
Sollfalle hat das Substrat nur die Aufgabe, zielgerecht die Tangente Strciße-Rad
zu erreichen, ein korrektes Aufspulen aufs Rad zu unterstützen und die Kraftmomente
der reibungsfördernden Elemente aufzunehmen bzw. in den Reifen einzuleiten. Dazu
muß es in der Querrichtung und in der Steifigkeit hochlant nicht ausgebildet sein.
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Offen ist noch die Frage, ob nur fabrikmößig fertig gefüllte Behälter
in den Verkehr kommen sollen oder ob im Interesse verbesserter Okonomie eine Nachlodung
mit benutzten Bändern durch den Fahrer riskiert werden darf. (Handhabungsfehler
mit der Folge des Versagens im Notfall.) Einer Ausgestaltung der Behälter mit der
AusstoS-Federvorrichtung in Richtung geringster Herstellungskosten sind jedenfalls
boldige Grenzen gesetzt, weil diese Behälter so stabil sein müssen, daß ein gewisser
Zug auf das Band beim Aufspulen auf das Rad ausgeübt werden kann, .damit das Band
genügend stramm auf dem Rad sitzt.
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Um z. B. für die betriebsmäßige Benutzung der Vorrichtung auf längere
Fahrstrecken Erleichterung der Lösung der Zentrifugalkrnftprobleme zu bekommen,
könnte ein dem Reibungsbarld angehängten längerer zugfester Faden zweckmäßig sein,
der sich mehrmals auf das Rad aufwickelt und eine quasi geschlossene Umschlingung
des Bandes bringt. Allerdings erscheint es sehr fraglich, ob es sinnvoll ist, überhaupt
in dieser Richtung zu entwickeln: Fahrkomfort und Verschleiß von Band, Reifen und
Fahrbahn wäre zwar weitaus günstiger als bei Schneeketten, aber nach allgemeiner
Erfahrung müßte doch damit gerechnet werden, daß trotz der wesentlich vereinfachten
Handhabung aus Bequemlichkeit mit aufgelegtem Band bei Fahrbahnoberflächen gefahren
wird, die nicht von einer Eis- oder Schneeschicht vor zusätzlichem Verschleiß geschützt
sind. Außerdem würde die erweiterme Sicherheitsgrenze durch Geschwindigkeitserhöhung
bis zur Rückmeldung auf den Lenker (Rutschen etc.) wieder ausgeschöpft, und im Notfall
wäre wiederum nichts mehr da.(Nach dem Laienstudium des Erfinders ist dies vereinfacht
der psychologische Mechanismus, der zum kratzen Ansteigen der Unfälle besonders
bei jahreserstmaligem Auftreten winterlicher Straßenzustände führt.) Der Sinn der
Erfindung ist jedoch ausdrücklich nicht eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit, sondern
eine Verringerung der wintelspezifischen Unfälle. Deshulb erscheint es sinnvoller,
eher
technische Sperren yegen eine betriebsmäßige Benutzung der
Vorrichtung einzut)auen, um im Überraschungsfalle eine zusätzliche Sicherheit zur
\/erfügung zu hoben, an die sich der Lenker noch nicht yewöhnt hat. (Dies ist in
dem Sinne gemeint, daß beim Lenken eines Kraftfahrzeugs eine erhebliche instinktiv-intuitive
Komponente wirksam ist. Sie spricht eher auf gemachte Erfahrungen an, die ihrem
sensorischen System zugänglich sind. Einige möglicherweise noch ungefährliche kurze
Rutscherscheinungen des FJhrzeugs gehen auf dieses System sturk ein. Wohingegen
das Vorhandensein einer noch nicht am Geschehen beteiligten Sicherheitseinrichtung
auf dieses System nicht direkt, sondern mehr über die bewußten Sensoren und über
den Intellekt einwirkt. Damit hat es der Mensch bei Ausschöpfung seiner bewußten
und damit vom Willen her beeinffußbaren Fähigkeiten selbst in der Hand, sich davor
zu hüten, die auslösbare, zusätzliche Sicherheitsspanne, die die Erfindung bietet,
mißbräuchlich auszuschöpfen.) Die Wirtschaftlichkeit der Erfindung ist dadurch zu
beschreiben, daß die Anschaffungskosten des Gerätes für 4 Räder zwar etwas höher
sein werden als für ein Paar Sicherheitsgurte, aber weit niedriger als für einen
Satz Haftreifen. Der Kosten-Nutzen-Quotienfl des Gerätes und der Zuwachs an aktiver
Sicherheit dürfte jedoch gravierend besser sein als bei Gurt und Haftreifen.