DE4344567A1 - BKB - Boden-Kontakt-Bremse, ein reifenunabhängiges Not-(Zusatz-)Bremssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremse, insbesondere für die Notbremsung von Kraftfahrzeugen.

Schwachpunkt auch moderner PKW-Bremssysteme ist die geringe Boden-Aufstandsfläche der Reifen. So die Anzeige eines Rei­ fen-Multi in AMS 8/92: "Bodenaufstandsfläche eines (Breit)-Reifens etwa so groß wie eine Handfläche".

Diese 4× Kontaktflächen von PKW zur Fahrbahn müssen beim Bremsvorgang die Verzögerungskräfte von 1-2 Tonnen Wagen­ gewicht (+ Inhalt) übertragen, potenziert bei zunehmender Geschwindigkeit und zusätzlich bei Notbremsung.

Das funktioniert aber nur, wenn die Reifen (Zulassung und angepaßter Luftdruck als selbstverständlich vorausgesetzt) ausreichend Profilhöhe und scharfe Profilkanten haben, die Fahrbahn trocken und griffig ist, d. h. keine abgeschliffenen Splitkanten hat und vor allem nicht verschmutzt ist.

Schon geringe Verschlechterung eines oder mehrerer dieser Faktoren kann bei Notbremsungen, insbesondere bei Aquaplaning schlagartig zur Unlenkbarkeit des PKWs und damit zur Katastrophe führen. Zu nennen sind abgefahrene Reifen und hinsichtlich der Fahrbahn: Staub-Wasser-Schmierfilm bis Aquaplaning, Frost, industrielle (Ölspur) und landwirtschaftliche Verschmutzungen sowie Herbstlaub.

Sogenannte Ganzjahresreifen lösen das Problem nicht, Spikes sind ungeeignet für den Massenverkehr und zerstören den Straßenbelag, Breitreifen dienen, wenn sie nicht werksmäßig montiert sind, zumeist rein optischen Zwecken und sind aquaplaning-anfällig, außerdem wirken sie sich negativ auf die Lenkkinematik und den Fahrkomfort aus.

Notbremsungen nehmen - trotz Tempolimit - mit wachsender Verkehrsdichte zu und sind oft die Ursache von Massenkaram­ bolagen mit verheerenden Folgen für Mensch, Material und Umwelt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremse für Fahrzeuge, insbesondere für die Notbremsung von Kraft­ fahrzeugen zu schaffen, die unabhängig von den vorgenannten Fahrbedingungen eine sichere Abbremsung des Fahrzeuges in Notsituationen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Bremse der eingangs erwähnten Art durch mindestens eine in Ruhe am Fahrzeugunterboden an­ liegende Bremsplatte, mindestens ein Führungsmittel für jede Bremsplatte, einen auf Führungsmittel wirkenden Antrieb, um jede Bremsplätte aus der Ruhestellung gegen die Fahrbahn drücken zu können, gelöst. Im einzelnen besteht die erfin­ dungsgemäße Bremse aus zwei skiförmigen Platten, die in Ruhe an der rechten und linken Karosserieboden-Außenseite an­ liegen und zur Vermeidung von Verhaken in der Fahrbahn bei Bodenberührung mit einer kleinen bogenförmigen Nase, die vorzugsweise der Karosseriebodenform folgt, bis in das hintere Ende des vorderen Radkastens reichen. Jedes Führungsmittel umfaßt eine in der Querschnittgeometrie an eine im Unterboden angeordnete Führung entsprechender Geome­ trie angepaßte Stange, die mit dem Antrieb der Bremse ver­ bunden ist. Dabei kann die Stange beispielsweise einen sechseckigen Querschnitt aufweisen, der durch eine entsprechende Sechskantbüchse geführt wird. Die Führung dient in Verbindung mit den entsprechenden Karosseriehalterungen zur Aufnahme und Übertragung der Bremskräfte.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Antrieb ein beidseitig mit Druckmittel beaufschlagbarer Zylinder, insbesondere Druckluftzylinder, dessen Kolbenstange zugleich Führungsmittel ist.

Raumsparend lassen sich die Antriebe bei den meisten Fahr­ zeugen an der Vorderseite der A-Säule bzw. an der Rück­ seite der B-Säule anordnen. Die Befestigung des Antriebs an der A- oder B-Säule erfolgt dabei vorzugsweise mittels Spannhülsen. Aus Platzgründen kann es erforderlich sein, daß jeder Antrieb und/oder Teile der Führungsmittel in die A- und/oder B-Säulen integriert sind. Eine solche Anordnung ist auch bei neuen Modellen, die sogleich mit der er­ findungsgemäßen Bremse ausgestattet werden sollen, zweckmäßig.

Eine besonders kompakte Ausführung der erfindungsgemäßen Bremse ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 7 und 8.

Wird als Druckmittel für den Druckmittelzylinder Luft ver­ wendet, kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung der Fahrzeugmotor einen kuppelbaren Kompressor über den vor­ handenen Riementrieb antreiben, der die für die Notbremsung erforderliche Druckluft in einen Speicher, vorzugsweise in den Karosserieleerräumen, fördert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbei­ spiele des näheren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bremse sowie

Fig. 2 Eine schematische Seitenansicht einer kompakt bauenden erfindungsgemäßen Bremse.

Im einzelnen besteht die erfindungsgemäße Bremse, nachfol­ gend als Bodenkontaktbremse, kurz BKB 1, bezeichnet aus zwei skiförmigen BKB-Platten 2, die in Ruhe an der rechten und linken Karosserieboden-Außenseite 4 anliegen und (zur Vermeidung von Verhaken in der Fahrbahn bei Bodenberührung) mit einer kleinen, bogenförmigen, der Karosseriebodenform folgenden Nase 3 ausgerüstet sind, die bis in das hintere Ende des vorderen Radkastens reicht. Die Länge und Breite der BKB-Platten 2 richten sich nach Wagen­ größe, Breite des Radkastens und vorhandenem Platz an der Wagenunterseite 4.

Die BKB-Platten 2 werden gehalten und geführt von (je 2× rechts und links) Kolbenstangen 5 von beidseitig beauf­ schlagbaren Druckluft-Zylindern 6 (System Reifen-Montier-Ma­ schinen) mit Innengewinde am freien Ende, zur Aufnahme je einer Innensechskant-Sicherheitsschraube 7 mit Druckplatte, die, von unten durchgesteckt durch je ein Loch der BKB-Platte, je 1× BKB-Platte und 2× Kolbenstangen verbinden (rechts und links).

Die Kolbenstangen der Druckluft-Zylinder sind in der oberen Hälfte rund 8, zwecks Dichtung auch des unteren Druckluft- Zylinder-Kolbenstangen-Ausgangs (für Rückholung der BKB-Platten).

In der unteren Hälfte 9 haben die Kolbenstangen Sechskant­ form, für sichere Zwangsführung durch die Sechskant-Stahl- Zylinderbüchse 11 (bspw. entsprechend der Führung eines Druckluft-Meißelhammers) in der Bodenloch-Einheit 12.

Die 2×2-BKB-Kolbenstangen-Durchgangslöcher durch den Karosserieboden (anzulegen mit Hydraulik-Lochstanze) müssen so groß sein, daß sie die Bodenloch-Einheit 12 (von oben und unten zusammengeschraubte Metall-Gummi-Ring-Elemente, mit zentraler Sechskant-Stahl-Zylinderbüchse 11) aufnehmen kön­ nen, die die (je 2× rechts und links) Sechskant-Kolbenstan­ gen-Enden, mit je 1× BKB-Platte 2 rechts und links, elastisch (Ratterkräfte bei Bodenberührung der BKB-Platten), sicher (exakte, synchronisierte und schnelle Parallelfüh­ rung) und abgedichtet (Spritzwasser von unten) auf- und ab­ führen können.

Als Einbaustellen der Druckluftzylinder (gehalten und ge­ führt in Spannhülsen 15) kommen in Betracht:
Vorne, vor der Spritzwand im Motorraum, mittig an der Vor­ derseite der A-Säule 13,
hinten, mittig an der Rückseite der B-Säule 14 kurz hinter der Vordersitz-Endstellung, bei Coup´s mittig hinter der (normalen oder rudimentären) B-Säule.

Die Befestigung der Druckluftzylinder an A- und B-Säule 13, 14

Zunächst wird (nach Öffnung der Innenverkleidung) an fest­ gelegter Stelle von A- und B-Säule (rechts und links) eine Stahlrohr-Spannhülse 15 (Rohrende, mit wenig Toleranz über Druckluft-Zylinder passend) mit äußeren Laschen und zwei aufgeschweißten Gewinde-Muttern (durch die mit Feststell­ schrauben, durch Löcher in der Spannhülse, der eingeführte Druckluftzylinder fixiert werden kann) an A-und B-Säule (2× rechts und links) angeschweißt 16.

Dann wird in jede Spannhülse die BKB-Funktions-Einheit aus Druckluftzylinder 6 mit Kolben 17 und Kolbenstange 5 einge­ schoben und das Sechskant-Ende 9 der Kolbenstange durch die Sechskant-Stahl-Zylinderbüchse 11 in der Karosserie-Boden­ loch-Einheit 12 geführt (2× rechts und links).

Außen, am Unterboden 4, wird das freie Sechskant-Kolbenstan­ gen-Ende 9 (2× rechts und links) durch die Innensechskant- Sicherheitsschraube 7 mit Druckplatte 39, von unten durch­ gesteckt durch je ein Loch der BKB-Platte 2, mit der BKB-Platte 2 verbunden (2× rechts und links, auf Heber mit Schlagschrauber).

Dann wird vorzugsweise von Hand die jeweilige BKB-Platte 2 (1× rechts und links) von unten gegen den Karosserieboden 4 gedrückt (für gleichmäßigen Karosserieboden-Kontakt der BKB-Platte) und damit auch der Druckluft-Zylinder 6 in der Spannhülse 15 in Position gebracht (Kolben 17 oben), bis die beiden Gewindelöcher (seitlich am oberen und unteren Ende des jeweiligen Druckluft-Zylinders) durch je 1 Langloch (ca. 2 cm zwecks Justier-Möglichkeit) in der Spannhülse, als Anschlußstellen 18, 19 der Druckluft-Schläuche (oben: für Absenken, unten 9: für Rückholen der BKB-Platten) in Position kommen.

Dann erfolgt das Befestigen der Druckluft-Zylinder in den Spannhülsen, durch Anziehen der Feststell-Schrauben.

Zuletzt Anschluß der Druckluft-Schläuche zwischen den Druckluft-Zylindern (2×2 rechts und links) und 4×2 : 3/3-Wege­ Steuer-Ventilen (mit posichec, am, in den Zeichnungen nicht dargestellten Druckluftspeicher-Ausgang, 6.3).

Bei Modell-Erneuerung und besonders bei Modellen, wo vor der A-Säule 13 zu wenig Platz für die Bodenloch-Einheit 12 vor­ handen ist, können A13- und B14-Säule für Innenaufnahme der BKB-Funktionseinheit aus Druckluft-Zylinder 6, mit Kol­ ben 17 und Kolbenstange 5 vorbereitet werden. Erforderlich dafür ist - je nach Modell - eine Säulenerweiterung.

Der Einschub der BKB-Funktionseinheit erfolgt dann von unten. Dazu feste Primär-Integration des oberen Klemmrings (mit Innengewinde) der Karosserie-Bodenloch-Einheit 12 in der Basis der A13- und B14-Säule.

Bei Innenaufnahme muß der integrierte, obere Klemmring mit genügend langer Innen-Kontaktfläche (längerem Innengewinde) ausgestattet sein. Gleiche Gewindelänge ist auch für den zu­ gehörigen unteren Klemmring erforderlich.

Die lichte Durchgangs-Weite des oberen Klemmrings muß so groß sein, daß die BKB-Funktions-Einheit von unten einge­ schoben werden kann, bis ihr Druckluft-Zylinder in der (Innen-) Spannhülse 15 positioniert und fixiert werden kann, mit Positionierung der Druckluft-Schlauch-Anschlußlöcher 18, 19. Dann wird die restliche Bodenloch-Einheit 12 mit der Sechskant-Stahl-Zylinderbüchse 11 über das untere Sechskant-Kolbenstangen-Ende 9 bis zum oberen Klemmring nachgeschoben und durch Zusammenschrauben des oberen und unteren Klemmrings (mit zusätzlicher Ring-Dichtung) die ge­ samte Bodenloch-Einheit in der (erweiterten) Basis der A- und B-Säule fixiert.

Abschließend Schraubverbindung der BKB-Platten 2 (1× rechts und links) mit den 2×2 Kolbenstangen-Enden 21 rechts und links sowie Befestigen der Druckluft-Zylinder 6, 25 (2× rechts und links) durch Anziehen der Feststellschrauben, nach Positionierung der Anschluß-Gewindelöcher für Druck­ luft-Schläuche. Zuletzt Anschluß der Druckluft-Schläuche an die Druckluftzylinder 6, 25.

Die Innenaufnahme von Spannhülsen 15, BKB-Funktionseinheit und Bodenloch-Einheit 12 garantiert bei Seitenaufprall ver­ stärkte Seitenwand-Festigkeit.

Eine 3. BKB-Halte- und Antriebslösung, insbesondere für neue Modelle basiert auf den bereits erwähnter BKB-Elementen, ist aber in der Produktion kompakter und in Montage und Reparatur weniger arbeitsintensiv, da die Integrationsstellen (Schraubanschlüsse zur A- und B-Säule und Bodenlöcher) bereits an der Rohkarosserie vorbereitet werden.

Da bei BKB-Einsatz, außer bspw. bei Wintereinsatz, immer mit Kompressor-Höchstdruck gearbeitet wird, und der Druckluft­ kolben-Weg außer bei Änderung der Zuladung, in geringem Maße auch durch Reifendruck und bei Extremstellungen von Niveau­ regulierungen, praktisch gleich bleibt (der Rest kann durch Überlänge der Druckluft-Zylinder kompensiert werden), ist es naheliegend, durch Leistungssteigerung des Kompressors (in Richtung Hochdruck) schlankere Druckluft-Zylinder (4×) einzusetzen (Durchmesser ca. 25 mm anstatt 40 mm).

Favorisiert wird dadurch auch Mitnahme von Hochdruck- Flaschen (200 bar).

Dies führt zu einer kombinierten kompakten Einheit, nach­ folgend Kombi-Kompakt-Einheit 22 genannt, (ohne Spannhül­ sen). Sie besteht aus einem Stahlrohr 23 mit angeschweißten Schraublaschen als Verbindungsstellen 24 zur A- und B-Säule 13, 14.

Den oberen Anteil bildet der Druckluft-Zylinder 25 mit Kol­ ben 26 und rundem Kolbenstangen-Anteil 8. Oberer Abschluß 27 des Druckluft-Zylinders durch außen aufgeschraubten Deckel mit Druckluftanschluß-Gewindeloch 28 für den oberen Zylin­ der-Raum (BKB-Absenkung und -Bremsung: 8.2.2).

Am Rand des Stahlrohrs in gleicher Höhe (wegen des Schraub­ deckels mit etwas seitlichem Abstand) Druckluft-Anschluß- Öffnung eines dünnen Stahlrohrs 29, das im weiteren Verlauf mit dem Kombi-Kompakt-Zylinder 22 verschweißt (oder verlö­ tet) ist und seitlich in unteren Druckluft-Zylinderraum 31 mündet.

Den unteren-inneren Abschluß 32 des Druckluft-Zylinders bildet eine randdichte Platte (innen randgeschweißt oder von außen schraubfixiert) mit abgedichtetem Durchgang für den runden Kolbenstangen-Anteil 8.

Danach Übergang der Kolbenstange vom runden in den Sechs­ kant-Teil 9, der in seinem weiteren Verlauf durch eine zweite Sechskant-Stahl-Zylinderbüchse 33 geführt wird (ohne Gummi-Armierung und mit der Innenwand verschweißt oder ver­ schraubt).

Sie ist dort, wo voller Druckluft-Kolbenweg nach oben und unten auch permanente (2.) Führung des Sechskant-Kolben­ stangen-Anteils zuläßt.

Da sie keine direkten BKB-Brems-Scherkräfte erhält, braucht sie nur halb so lang zu sein (ca. 2-3 cm) wie die gummi­ armierte Sechskant-Stahl-Zylinderbüchse 11 der Bodenloch- Einheit 12 (ca. 4-6 cm). Der Sechskant-Anteil der Kolben­ stange 9 muß also um die Differenz des Abstandes zwischen den Zylinderbüchsen länger sein als der runde Kolbenstangen- Anteil 8, hat dadurch aber den Vorteil der doppelten Zylinderbüchsen-Führung.

Das BKB-Kombi-Rohr 23 geht ca. handbreit oberhalb des Boden­ lochs über in eine zylindrische Glocke 34, deren unterer Rand 35 der inneren Wagenboden-Form angepaßt ist und den inneren Rand des Bodenlochs ca. 1-2 cm (mit Dichtring) über­ deckt.

Die obere Glocke hat ein Innengewinde 36, in das vom Wagen­ boden her durch das Bodenloch eine zweite (untere) Zylinder- Glocke 37 (mit Außengewinde 38) eingeschraubt wird.

Sie hat eine kräftige Bodenplatte 39 (mit Durchgangs-Loch für das Sechskant-Kolbenstangen-Ende 9) mit ca. 1-2 cm über­ stehendem Rand 41, der einen äußeren Ring bildet, der wagen­ bodenwärts einen Dichtring gegen den Bodenloch-Rand drückt und fahrbahnseitig Rillen oder Löcher für den Ansatz eines Lochrand-Schraubenziehers (am Schlagschrauber) hat.

Mit der von außen-unten eingeführten (inneren) Schraubglocke wird die Haupt-Sechskant-Stahl-Zylinderbüchse (mit Gummi- Metall-Verbund), Länge ca. 4-6 cm und genau in die obere Glocke passend, gegen Verdrehen durch 2-3 Nuten gesichert, in die obere Glocke eingepreßt und fixiert, wobei ein in die untere Dreh-Druck-Glocke eingelegter Kugellagerring ga­ rantiert, daß durch das Eindrehen der unteren in die obere Glocke nur Einpreß-Druck auf die Bodenloch-Zylinderbüchsen- Einheit erfolgt.

Diese von unten eingepreßte und schraubfixierte Bodenloch- Einheit kann (bei Schaden oder Abnutzung) jederzeit ausge­ tauscht werden.

Nach Montage der Bodenloch-Einheit 12 (vorher Positionierung des Kombi-Kompakt-Rohrs 23 an der A-bzw. B-Säule 13, 14 mit Einsetzen der Verbindungs-Schrauben) Ausfahren der beiden Sechskant-Kolbenstangen-Enden 9 der betreffenden Wagenseite (kurzer Druckluft-Stoß oder Herunterschieben des Kolbens nach Abschrauben der oberen Druckluftzylinder-Kappe) und Befestigen der BKB-Platte 2 (rechts und links) durch Einschrauben der durchgesteckten Innensechskant-Sicherungs­ schraube mit Druckplatte (zweimal rechts und links) in das Innengewinde des Sechskant-Kolbenstangen-Endes (zweimal rechts und links).

Nach Montage beider BKB-Platten 2 (einmal rechts und links) Anschluß von Druckluft-Schläuchen und Steuer-Elementen ist das BKB-System mit Kombi-Kompakt-Einheit einsatzfähig.

Vorteile der BKB-Kombi-Kompakt-Einheit

Komplette Vorfertigung an Rohkarosserie, Band-Montage, breitere Aufnahme von Ratterkräften bei BKB-Bremsung, doppelte Zylinderbüchsen-Führung, Wartungs-Erleichterung, auch wirtschaftlichere Herstellung.

Durch gummi-gelagerte Schraubverbindungs-Punkte der Karosserie-Integrationsstellen (natürlich ohne Stabilitäts- Einbuße) kann auch mechanische und akustische Belästigung durch Ratterkräfte bei BKB-Bremsung vermieden werden.

Weitere Anwendungs-Möglichkeit der BKB-Kombi-Kompakt-Einheit besteht, wenn die Druckluft-Antriebs-Elemente (Kompressor bzw. Hochdruckflasche, Druckluft-Zylinder mit rundem Kolben­ stangen-Anteil, Druckluft-Speicher und Schläuche) wegfallen und am Beginn des Sechskant-Kolbenstangen-Anteils (mit entsprechendem Adapter oder Direkt-Verbindung) ein lei­ stungsfähiger, nach Baugröße passender und für KFZ-Elektrik verträglicher Linear-Motor angeschlossen werden kann. Hierfür dürfte auch die zweite Sechskant-Zylinderbüchse vor­ teilhaft sein. Das übrige BKB-System bleibt unverändert.

Die Elastizitäts-Vorteile von Druckluft-Antrieben können bei Linear-Motoren durch elektronische Regelung erzielt werden.

Druckluft-Bereitstellung im PKW kann auf verschiedene Weise erfolgen:

Einfach-Lösung: Hochdruckflaschen (200 bar) mit üblichem Flaschendruckminderer und Vordruckausgleich im Kofferraum.

Dauer-Lösung: Mit Kompressor (10-15 bar) am Motorblock, wobei das im Riementrieb (der dafür erweitert werden muß) an der Stirnseite des Motorblocks, im Leerlauf mitlaufende Kom­ pressor-Antriebsrad über elektromagnetische Kupplung (Auslöser: Druckfühler und Schalter am Druckluft-Speicher) den Kompressor zwecks permanenter (Kompressor-Höchstdruck)- Volladung, an- und abkuppelt, dem BKB-Druckluft-Verbrauch entsprechend.

Systembedingte Kühlung, Ölung und Filterung, automatischer Kondensatablaß: im Motorraum (8.2, 8.3).

Druckluft-Speicherung

Speichergröße: nach Verbrauch der Druckluft-Zylinder. Schlauchverbindung vom Kompressor zum Speicher. Material (Speicher): Kevlar, Kohlefaser, Kunststoff, Alu. Falls nicht ein Teil des Kofferraums zur Verfügung steht: mehrteiliger Speicher (mit Polyamid-Rohrverbindungen) in Karosserie-Leer- Räumen: Reserveradmulde (Reserverad wird übergestülpt), Tank- und Kofferraum-Umgebung, unter Rücksitzen (bei älteren PKW).

Druckluft-Vorrat im Speicher

Muß bei plötzlichem Motor-Stillstand für sichere BKB-Brem­ sung bis Fahrzeug-Stillstand, auf jeder Fahrbahn, ausrei­ chen.

Druckluft-Einsatz bei BKB-Bremsung

Vorbedingung: Systemeinschaltung mit Handschalter (und Leuchtanzeige) am Instrumentenbrett.

Damit: Aktivierung der Sensoren und Schalter.

Funktions-Einschaltung: Durch Bremspedal, mit Sensor-Schal­ ter (1+2) am Bremspedal.

Bremspedal durchgetreten: (1) löst BKB-Bremsvorgang aus, wenn (1-4×) Radachs-Gleichlauf-Sensoren Fahrbahn-Kontakt Verlust der (1-4×) Reifen-Boden-Aufstandsflächen melden.

Dabei wird über 4× 3/3-Wege-Steuer-Ventile (mit posichec); über 4× Schläuche (1. Reihe), zu den (4×) oberen Zylinder- Räumen Druckluft geleitet (synchronisiert), mit schlagartiger Kolben- und damit BKB-Platten-Absenkung auf die Fahrbahn, dort mit BKB-Platten-Schneidkanten-System stö­ rende Fahrbahnauflagen schlagartig durchdrungen, und mit BKB-Intensiv-Bremsung Fahrzeug bis Stillstand abgebremst, solange Bremspedal durchgetreten wird.

Wenn der Fahrer/die Fahrerin zwischenzeitlich Bremspedal entlastet, wird über Bremspedal-Kontakt (2) mit posichec- Funktion der 3/3-Wege-Steuer-Ventile, über 4× Schläuche (2. Reihe) Druckluft zu den (4×) unteren Zylinderräumen gelei­ tet: Kolben (4×) werden wieder nach oben gedrückt und damit die BKB-Platten schlagartig zurückgeholt in ihre Ruhestellung an der rechten und linken Karosserieboden-Au­ ßenseite, wobei der Rückhol-Anschlag (bei druckgeschützten Außenleitungen) gleichzeitig Platten-Selbstreinigung (durch Abschütteln von anhaftenden Fahrbahn-Verunreinigungen) bewirkt, mit dem Ziel einer permanenten BKB-Einsatzfä­ higkeit. Nach Ablauf des Rückhol-Anschlags:
Abschaltung der Funktions-Einschaltung durch (1× pro An­ schlagstelle rechts und links) Sensor-Schalter im Bereich der Anschlag-Stellen.

Außenleitungen (Kraftstoff, Bremsflüssigkeit, Elektrik), soweit sie im BKB-Anschlag-Bereich liegen und nicht verleg­ bar sind, werden durch Einbettung in Kunststoff-Masse (gespritzt oder geklebt) geschützt.

Bei Winter-Ausführung der BKB-Platten müssen - neben längeren Schneidkanten - auch Schlitze in den BKB-Platten vorhanden sein, um den anhaftenden Schnee (von den Vorderrädern hoch­ geschleudert) beim Rückhol-Anschlag zu entfernen. Auch wäre für zu reichlich an den Anschlagstellen anhaftenden Schnee und damit zu "sanften" Rückhol-Anschlag, der die Sensoren an den Anschlagstellen nicht genügend ansprechen läßt, eine zusätzliche "Schneeschaltung" (in den Anschlag-Sensoren) für Wiederholungs-Rückhol-Anschlag einzubauen, die die BKB-Platten in "Ratter-Funktion" einige Male handbreit absenken und wieder anschlagen läßt, bis die Anschlag-Sensoren genü­ gend kräftigen BKB-Anschlag erhalten, um ihre Aufgabe (BKB-Funktions-Abschaltung und Halten der BKB-Platten in ihrer Ruhestellung) erfüllen zu können.

Die Fixierung der (2×) BKB-Platten in Ruhestellung (bei noch bestehender System-Einschaltung) kann durch Druckluft­ posichec-Funktion erfolgen, solange Speicher-Druck-Sensor Volladung anzeigt.

Wenn zwischendurch (ohne Nachladung) Druckabfall im Spei­ cher, sowie generell nach Systemabschaltung, wird ungewolltes Ausfahren der Kolbenstangen (mit BKB-Platten) durch Einrast-Kontakte (elektrisch gesteuert) oder mit elektromagnetischer Bremse (an den 4× Stahlkolbenstangen, kurz oberhalb der Bodenloch-Einheit) verhindert. Sobald wieder Systemeinschaltung und voller Speicherdruck, automa­ tisch Umschaltung auf posichec-Bremse der Druckluft-Zylin­ der.

Wenn nicht immer BKB-Einsatz mit vollem Speicherdruck ge­ wünscht wird, z. B. bei noch sitzenden Winter-BKB-Platten mit langen Schneidkanten und plötzlichem Tauwetter, kann der Ar­ beitsdruck mit Druckminderer (und automatischem Kondensatablaß) zwischen Speicher und Steuer-Ventilen gere­ gelt werden (Einstellung mit Schalter und Druckwert-Anzeige am Instrumentenbrett), darf aber nicht unter die Ansprech­ barkeit der Sensoren im Anschlagbereich absinken.

Gesamtsteuerung und Koordination des BKB-Systems

Über programmierbare Computer-Bausteine, damit, wenn es sich bei praktischem BKB-Einsatz als notwendig erweisen sollte, Einsatz-Präferenzen einzelner Sensoren und Schalter variiert werden können, auch für Umstellung auf Linear-Motor-Antrieb.

BKB-System-Einschaltung: Handschalter am Instrumentenbrett, mit Leuchtanzeige.

Damit werden aktiviert bzw. sensibilisiert:
Drucksensor-Schalter am Druckluft-Speicher

Für permanente Speicher-Füllung mit Kompressor-Höchstdruck (10-15 bar),durch elektromagnetische Kupplung des (im Leer­ lauf im Riementrieb an der Motor-Stirnseite mitlaufenden) Kompressor-Antriebsrades an den Kompressor, bis Speicher geladen, dann wieder Kompressor-Abschaltung durch Abschalten der Magnet-Kupplung.

4× Gleichlauf-Sensoren an den Radachsen, die Fahrbahn-Kon­ takt-Verlust der (1-4×) Reifen-Boden-Aufstandsflächen melden (mit 4-Punkte-Leuchtanzeige im Blickfeld des Fahrers/der Fahrerin, um bei bestimmten Situationen zu sehen, welches bzw. wieviele Räder blockiert rutschen).

Drucksensor-Schalter (1+2) am Bremspedal, und damit bei Durchtreten des Pedals (1) BKB-Einschaltung, bei Entlastung des Pedals (2) Rückholung der BKB-Platten mit Karosserie- Anschlag, dann durch Sensor im Anschlagbereich (1× rechts und links) BKB-Abschaltung. "Schneeschaltung".

Sensor für beginnende Fahrzeug-Schleuder-Tendenz:
"Schrägschiebe-Sensor", mit 5. Leuchtpunkt.

Wenn 1-4× Radachs-Gleichlauf-Sensoren und "Schrägschiebe- Sensor" zusammen anzeigen:

Automatische BKB-Einschaltung mit BKB-Vollbremsung (auch ohne Bremspedal-Belastung) bis Fahrzeug-Stillstand, wobei der Fahrer/die Fahrerin dies jederzeit unterbrechen kann, indem
Bremspedal kurz durchgetreten und losgelassen wird (Eingriff in Automatik).

Betr. "Schrägschiebe-Sensor"

Erfahrungsgemäß beginnt das Glatteis- (und Ölspur-) Schleu­ dern mit kurzzeitigem "Schrägschieben": Fahrzeugnase um Z-Achse etwas nach rechts oder links gedreht, geometrische Fahrachse in Fahrtrichtung noch geradeaus. Wenn dann falsch reagiert wird, kommt schnell das "Schlinger-Schleudern", das "Schleudern", das nur versierte Fahrer entschärfen können, besonders auf schmalen Straßen mit Gegenverkehr.

Sinn der BKB-Automatik mit schneller (technischer) Reaktionsfähigkeit ist aber, Gefahren wie diese bereits im Vorfeld zu orten und zu entschärfen.

Auch dies ist mit BKB-System möglich.

Einbaustelle dieses Schrägschiebe-Sensors muß durch BKB-Fahr- und Bremsversuche ermittelt werden, da Motorsitz, Tank- und Kofferraumvolumen mit erlaubter Beladung, An­ triebsart (vorn, hinten, Allrad) dafür bedeutsam sind, vor allem auch das Gewichtsverhältnis vorn/hinten.

Zu BKB-Sensoren, wird auf Spektrum der Wissenschaft, Heft 5/92, S. 98-115 verwiesen:
"Mikrosystem-Technik", Prof. HEUBERGER, Fraunhofer-Institut Berlin:
"Entwicklung von Beschleunigungssensoren, zusammen mit der Firma BOSCH : Einsatz im Automobil".

Weiter S. 125: Anzeige Fa. KISTLER: "Linear-und Winkel-Be­ schleunigung mit einem einzigen Sensor messen, das neue TAP-System".

Facit: Der wissenschaftlich-technische Hintergrund für Sen­ soren und Schalter, die für BKB-System erforderlich sind, ist vorhanden, so daß die Sensor-Entwicklung für den praktischen BKB-Einsatz für den Fachmann kein Problem ist.

Zusammenfassende Darstellung des BKB-Systems

Wenn ABS als sog. 1. Sicherheits-Stufe bezeichnet werden dürfte, wäre BKB die 2. Stufe, die bisher in Serienfertigung nicht besteht, aber - wie zunehmende Massenkarambolagen, auch mit ABS, zeigen - verkehrstechnisch sinnvoll und nötig ist.

Durch Konstruktion, Material-Auswahl, Einbau in Karosserie, Antrieb und Steuerung wie zuvor beschrieben kann die BKB die gefährliche Sicherheitslücke optimal ausfüllen.

BKB ist reifenunabhängig und kann speziell für ihre Aufgabe konstruiert werden:

Die Fahrbahn-Kontakt-Fläche der 2× BKB-Platten (zusammen) kann, verglichen mit den 4× Reifen-Boden-Aufstandsflächen (zusammen) um ein Mehrfaches größer sein und dazu speziell auf Griffigkeit, primär auf schnelles und intensives Durchdringen störender Fahrbahn-Auflagen gebaut werden (Schneidkanten-System auf den BKB-Platten).

Der durch BKB erweiterte Brems-Sicherheits-Bereich, z. B. bei Winterbetrieb, dürfte auch attraktiv sein für Allrad-Antrieb (Straßenverkehr), weil dann die Relation An­ trieb/Bremsfähigkeit wieder stimmt.

Material der BKB-Platten: leicht - hart - elastisch - form­ stabil, am besten Kevlar/Kohlefaser (und damit, wegen der Härte des Materials, primär integrierte Schneidkanten). Bei Kunststoff-Metall-Verbund: Hartmetall- oder Keramik-Auflagen für Schneidkanten-System, mit Laser-bzw. Klebetechnik.

Form, Menge und Anordnung der Schneidkanten: muß für jeden Fahrzeugtyp durch Fahr-Bremsversuche mit BKB bestimmt wer­ den.

Durch Schneidkanten-Längen-Differenz: Sommer-Winter-Ausfüh­ rung möglich.

Die Sechskant-Ausführung (unterer Kolbenstangen-Anteil und Sechskant-Stahl-Zylinderbüchse) garantiert präzise Zwangs­ führung (System Druckluft-Meißel), verhindert Verdrehen von Kolben und Kolbenstangen bei BKB- und Schlagschrauber-Ein­ satz (Montage) und garantiert gleichzeitig bessere Vertei­ lung der Halte- und Scherkräfte (bei BKB-Bodenaufschlag und -Bremsung) auf die Karosserie (Bodenloch-Einheit), entlastet auch die Befestigungsstellen der Druckluft-Zylinder an A- und B-Säulen.

Durch BKB-Einbau-System bei Schaden oder Abnutzung schneller Austausch der BKB-Funktionsteile möglich.

BKB in Funktion

Durch sensor-gesteuerten Druckluft-Einsatz (mit posichec) schnelle Umsteuerungs-Möglichkeit von schlagartiger BKB-Platten-Absenkung auf (ebenfalls schlagartige) Rückholung in Ruhestellung, bei gleichzeitiger Selbstreinigung durch Rück­ hol-Anschlag, bei geschützten Außenleitungen, Schnee- Schaltung.

BKB in Ruhe: liegen die BKB-Platten den Karosserieboden- Außenseiten an und sind (hinter den üblichen Plastik-Lei­ sten) von außen nicht sichtbar.

Gesamtes BKB-System in vorhandene Karosserie-Leerräume inte­ grierbar.

Keine wesentliche Einengung von Motorraum, Kabine und Kofferraum.

Bei Innenaufnahme der Funktionseinheit und Bodenloch-Einheit in A- und B-Säulen weitere Platz-Rationalisierung, bei gleichzeitiger Verstärkung der Kabinen-Wände gegen Seiten- Aufprall. Kein wesentliches Mehrgewicht, wenn optimale Material-Auswahl und Fertigung erfolgt.

Keine Störung von Unterboden-Systemen

Lenkgestänge, Radaufhängungen, Federung (einschl. Niveaure­ gulierung), vorhandenes Bremssystem (mit und ohne ABS), Kardanwelle und Halbwellen, mit Antriebsschlupfregelung oder Sperrdifferential, Motor vorn, Mitte, hinten, Antrieb vorn/hinten, Allrad, Auspuff und Katalysatoren: außer BKB-Ruhe- und Rückhol-Anschlagstellen (mit geschützten Außen­ leitungen) bleibt gesamter Unterboden-Raum frei: Kühlung, cw-Wert, Abtrieb und Seitenwind-Stabilität: nicht tangiert.

Alternativen für BKB-Druckluft-Antrieb

Anstelle der 4× Druckluft-Zylinder: 4× schnelle Linear-Moto­ ren, Wirkung etwa wie in verkleinerter Form die Direct- Drive-Linearmotoren einer deutschen High-Tech-Mittelformat­ kamera, besonders in der letzten Ausführung mit Kohlefaser- Verbund-Werkstoffen und Neodym-Magneten: sehr schneller An­ lauf, Microcomputer-gesteuerter Antrieb, Stop und Richtungs­ wechsel, sehr präzise und robust. Derartige Linear-Motoren (mit genügender Kraftentwicklung, passender Form für BKB-In­ tegration und verträglich für vorhandene Fahrzeug-Elektrik), können die BKB-Druckluftzylinder ersetzen, insbesondere dort, wo z. B. bei super-kompakten Frontmotoren, Mitten- bzw. Heckmotoren mit begrenztem Kofferraum, weder für Kompressor am Motorblock und Speicher in übriger Karosserie, noch für Hochdruck-Flasche im Kofferraum Platz vorhanden ist. Übrige BKB-Funktionsteile (Kolbenstange, zumindest un­ tererSechskant-Schaft-Anteil, Bodenloch-Einheit und BKB-Platten) bleiben unverändert. Lediglich Sensoren und Computer-Programmierung müßten teilweise variiert werden. Je nach Wirkungsgrad der Linearmotoren ist auch stärkere Licht­ maschine - mit angepaßter Batterie - einzuplanen, was aber Gesamtgewicht und Kraftstoff-Verbrauch nicht negativ beein­ flussen dürfte.

Die Elastizitäts-Vorteile von Druckluft könnten durch ent­ sprechende Variation der Anschlagsensoren kompensiert werden. Wegfallen würde die gesamte Druckluft-Erzeugung und -Verteilung im Fahrzeug. Am BKB-Grundsystem würde sich nichts ändern.

Druckluft als BKB-Antriebs-Medium erscheint derzeit tech­ nisch aus folgenden Gründen sinnvoll:
MAHLE-Leitfaden für Druckluft-Erzeugung:
"Druckluft ist . . . sauber und infolge geringer Viskosität und Dichte ein sehr schnelles Arbeits-Medium. Geschwindig­ keit und Kräfte stufenlos regelbar."

Bei Druckluft-Werkzeugen im Vergleich zu Elektro-Werkzeugen zeigt sich folgendes:

Wenn Druckluft maschinen- und materialgerecht eingesetzt wird: kleine Maschinen, kräftig und elastisch, schnell hochlaufend, Drehrichtung bei Vollast umschaltbar. Besonders abruptes Abbremsen aus Vollast (was bei Elektro-Werkzeugen, auch mit Sicherheitskupplung, gefährlich sein kann) wird bei Druckluft-Werkzeugen problemlos vertragen. Und selbst kräf­ tiger Initialschlag birgt bei Druckluft in sich immer noch eine gewisse Elastizität.

Diese Druckluft-Eigenschaften wirken sich auch für BKB positiv aus: schonend für BKB-Last-Aufnahmestellen und damit für Gesamt-Karosserie.

Integration des Kompressors am Motorblock, mit Drucksensor­ gesteuerter An- und Abkupplung an laufenden Motor - oft sogar im Schiebebetrieb - dürfte weder Motor-Gleichlauf noch Gesamt-Verbrauch negativ beeinflussen.

Die Entwicklung leistungsfähiger und angepaßter BKB-Kom­ pressoren liegt im Können des hier relevanten Fachmanns.

Reifen-unabhängige Zusatz-Bremssysteme, die sowohl im Auf- und Einbau, Konstruktion, Antrieb und Steuerung, als auch in technischer und funktioneller Einfachheit, Schnelligkeit und (zu erwartender) Wirksamkeit mit BKB-System ähnlich oder vergleichbar wären, sind aus dem Stand der Technik nicht bekannt.

Claims (12)

1. Bremse, insbesondere für die Notbremsung von Kraftfahr­ zeugen, gekennzeichnet durch mindestens eine in Ruhe am Fahrzeugunterboden (4) anliegende Bremsplatte (2), Führungsmittel (8), (9), (11) für jede Bremsplatte (2), einen auf die Führungsmittel wirkenden Antrieb (6), um jede Bremsplatte (2) aus der Ruhestellung gegen die Fahrbahn drücken zu können.

2. Bremse, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Führungsmittel (8, 9, 11) eine Führungsbuchse (11) und eine in der Querschnittsgeometrie an die Führungsbuchse (11) zumindest teilweise angepaßte Stange (9) umfaßt, die mit dem Antrieb (6) verbunden ist.

3. Bremse, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Antrieb (6) ein beidseitig be­ aufschlagbarer Druckmittel-/insbesondere Druckluftzylin­ der ist, dessen Kolbenstange (8) zugleich Führungsmittel (9) ist.

4. Bremse, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antrieb (6) an der Vorderseite der A-Säule (13) oder der Rückseite der B-Säule (14) angeordnet ist.

5. Bremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antrieb mittels Spannhülsen (15) an A- oder B-Säule (13, 14) befestigt ist.

6. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Antrieb (6) und/oder Teile der Füh­ rungsmittel (8, 9, 11, 33) in die A- oder B-Säulen (13, 14) des Fahrzeugs integriert sind.

7. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb (6), vorzugsweise ein beidseitig beaufschlagbarer Druckmittelzylinder (6, 25), sowie die Führungsmittel (8, 9, 11, 12, 33) in einem ge­ meinsamen Gehäuse (23, 27, 39) sind.

8. Bremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (23, 27, 39) ein vorzugsweise aus Stahl bestehendes Rohr (23) umfaßt, das zugleich als Zylinder­ laufbuchse für den druckmittelbetriebenen Kolben (26) und zur Aufnahme der Führungsmittel (8, 9, 11, 12, 33) dient.

9. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 7 jedoch nicht nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß jeder An­ trieb (6) ein Linear-Motor ist.

10. Bremse nach einem der Ansprüche 3 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Druckluft als Druckmittel durch einen an den Fahrzeugmotor kuppelbaren Kompressor erzeugt und in einem jedem Druckluftzylinder (6, 25) vorgeschalteten Speicher gespeichert wird.

11. Bremse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher mehrteilig und/oder in Karosserie-Leer-Räumen angeordnet ist.

12. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bremsplatten (2) aus Kevlar/Kohlefaser bestehen.