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Zusatzbremsverfahren und Zusatzbremse für Fahrzeuge, insbesondere
für schwere Lastkraftwagen mit Verbrennungsmotor Bei schweren Lastwagen und Lastwagenzügen
hat es sich erwiesen, daß für lange Talfahrten die bisher übliche Art zu bremsen,
nämlich die Motorbremsung in Verbindung mit der mechanischen Bremsung an den Fahrzeugrädern,
nicht mehr ausreicht. Man ist daher gezwungen, um das Heißlaufen der Backenbremsen
zu vermeiden, die Geschwindigkeit bei Talfahrten erheblich' zu beschränken, so daß
die Reisegeschwindigkeit unerwünscht herabgemindert wird.
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Man hat versucht, diese Übelstände dadurch zu vermeiden, daß man die
bei der Bremsung aus der kinetischen Energie des Fahrzeuges gewonnene Energie aufspeicherte,
beispielsweise indem man einen Druckluftbehälter aufpumpte oder elektrischen Strom
erzeugte. Hierbei ergaben sich aber für die erforderlichen Apparaturen wegen der
überaus großen Energiemengen so große Abmessungen, daß die konstruktive Verwirklichung
in den meisten Fällen scheiterte.
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Die Erfindung geht bewußt andere Wege. Sie wandelt nämlich beim Bremsen
die kinetische Energie des Fahrzeuges in Wärme um und verwendet dabei als Wärmeträger
Luft. Hierzu bedient sich die Erfindung eines solchen Gebläses, dessen Energieaufnahme
bei steigendem Gegendruck stark anwächst. Vor allem
kommen Gebläse
mit umlaufendem Verdränger, wie z. B. das Rootsgebläse, ein Kapselgebläse oder auch
ein Vielzellenverdichter in Frage, bei dem in einem zylindrischen Gehäuse exzentrisch
ein Rotor mit in radialen Schlitzen verschiebbaren Zellwänden angeordnet ist. Es
handelt sich hierbei um solche Gebläse, die gewöhnlich mit hoher Drehzahl große
Luftmengen gegen einen verhältnismäßig geringen Gegendruck fördern. Die Erfindung
macht sich also bewußt die in vielen Fällen unerwünschte Eigenschaft dieser Gebläse,
daß ihre Leistungsaufnahme mit zunehmendem Gegendruck stark ansteigt, zunutze. Man
hat es sonach in der Hand, durch eine verhältnismäßig geringfügige Erhöhung des
Gegendruckes die durch das Gebläse erzeugte Erwärmung der Luft erheblich zu steigern.
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Der Abtransport der beträchtlichen, bei langen Talfahrten entstehenden
Wärmemengen kann gemäß der Erfindung leicht bewerkstelligt werden, da die als Wärmeträger
dienende Luft in unbeschränktem Ausmaß zur Verfügung steht und ohne weiteres abgeführt,
z. B. ins Freie ausgeblasen werden kann.
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Man hat es aber auch in der Hand, die anfallenden Wärniemengen nutzbar
zu verwenden. Von hervorragender Bedeutung ist die Verwertung der warmen Luft zu
dem Zweck, bei längerenTalfahrten, während deren der Motor nicht arbeitet, sondern
nur zur Erzielung der gewöhnlichen Motorbremsung mitgeschleppt wird, den Motor gegen
unzulässige Abkühlung zu schützen, die das Wiederingangsetzen des Motors nach Beendigung
der Talfahrt erschweren könnte. Hierzu wird ein Teil der beim Bremsen anfallenden
Warmluft durch den Motor hindurchgeführt. Dies gestaltet sich konstruktiv besonders
günstig, wenn es sich um einen Motor handelt, der mit Spülung oder Aufladung betrieben
wird. In diesem Falle benutzt man das sowieso vorhandene Spül- bzw. Aufladegebläse
beim Bremsen zur Erzeugung des Warmluftstromes, der durch die vorhandenen Spül-
bzw. Aufladeleitungen in den Motor eingeführt wird. Selbstverständlich kann man
in diesem Falle außer dem sowieso vorhandenen Spül- oder Aufladegebläse noch ein
oder mehrere weitere Gebläse vorsehen, die nur während der Talfahrt zugeschaltet
werden und dann zusammen mit dem Spül- bzw. Aufladegebläse das Bremsen bewirken.
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Falls nicht mit Spülung oder Aufladung des Motors gearbeitet wird,
muß eine besondere zu- und abschaltbare Verbindungsleitung von dem den Warmluftstrom
erzeugenden Gebläse zu der Ansaugleitung vorgesehen sein.
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Im Winter ergeben sich darüber hinaus noch weitere Möglichkeiten,
die beim Bremsen anfallende Warmluft auszunutzen: So kann man beispielsweise die
Räume des Fahrzeuges, bei Omnibussen den Fahrgastraum oder das Fahrerhaus, mit der
Warmluft beheizen. Die Luft aus dem Fahrerhaus kann man in einfacher Weise abziehen,
indem man einen Stutzen der Saugleitung des Gebläses in den Fahrerraum treten läßt.
Weifere Verwertungsmöglichkeiten für die Warmluft sind die Beheizung der Windschutzscheibe
sowie der Wagenladung und des Brennstoffvorrates. Besonders vorteilhaft ist ferner
die Nutzbarmachung der Warmluft bei Vereisung der Fahrbahn. Zu diesem Zweck kann
man die Heißluft in einem gewissen Abstande vor den Fahrzeugrädern auf die Fahrbahn
blasen oder auch sie mit Sand oder anderem Material verbinden und auf die Fahrbahn
bringen. Hierdurch wird das Eis vor den Rädern aufgetaut, so daß ein Rutschen der
Räder vermieden wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise erläutert, und zwar
zeigt Fig:.r eine Seitenansicht eines mit der Zusatzbremse nach der Erfindung ausgerüsteten
Lastkraftwagens, Fig: 2 schematisch einen Schnitt durch ein Rootsgebläse und Fig.
3 ein Diagramm.
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In Fig. i ist mit i der Motor bezeichnet, von dem eine Kardanwelle
2 ausgeht, die zu dem Getriebekasten 3 führt. An diesen sind Gebläse mit umlaufendem
Verdränger, z. B. Rootsgebläse, vermittels Schaltkupplungen 5 angeschlossen. Es
können z. B. vier solcher Gebläse vorgesehen sein, von denen zweials Spülgebläse
dienen, die beim Bremsen zusammen mit den beiden andern Gebläsen zur Erzeugung der
Warmluft dienen. Die beiden anderen Gebläse sind natürlich bei gewöhnlichen Fahrten;
wenn der Motor das Fahrzeug antreibt, abgeschaltet. Die Gebläse 4 werden mit solchen
Zwischenwellen des Getriebes gekuppelt, daß sie mit der erforderlichen hohen Drehzahl
laufen. Die Ansaugleitung 6 der Gebläse ist an der Hinterseite des Fahrerhauses
hochgeführt und mündet auf dem Dach. Sie hat einen zweiten absperrbaren Ansaugstutzen
7, der in den Fahrerraum mündet, so daß man nach Belieben die Luft aus diesem absaugen
kann. Von den Gebläsen 4 führt eine Druckleitung ä zu dem Motor, die im vorliegenden
Fall als Spülluftleitung dient. Eine weitere Druckleitung 9 verläuft zu dem Boden
des Fahrerhauses und führt diesem von unten her Warmluft zur Beheizung zu. Von der
Leitung 9 führt eine Zwischenleitung io zur Windschutzscheibe und dient zu deren
Beheizung. Eine weitere Druckleitung ii ist von den Gebläsen 4 nach hinten geführt:
Von dieser Leitung aus kann die Behcizung des Kraftstoffbehälters 12 erfolgen. Außerdem
kann von dieser Leitung aus in der obenerwähnten Weise Heißluft, gegebenenfalls
mit Sand vermischt, zum Auftauen der Fahrbahn auf diese geblasen werden.
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Der Antrieb der Gebläse kann natürlich von einer beliebigen Stelle
des Fahrzeugtriebwerkes abgeleitet werden.
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Die Bremsung gemäß der Erfindung kann beliebig lange betätigt werden,
ohne daß ein Nachlassen der Bremswirkung eintritt. Außerdem läßt sich die Bremswirkung
bequem regeln, was z. B. durch Drosselung des Warmluftstromes in der Druck- oder
Saugleitung geschieht, da sich durch eine geringfügige Erhöhung des Gegendruckes,
gegen den das Gebläse arbeitet, bereits eine starke Erhöhung seiner Arbeitsaufnahme
und damit der Bremswirkung ergibt. Man kann die Bremsleistung aber auch durch Zu-
und Abschalten einzelner Gebläse ändern.
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Als Beispiel für ein zur Erze iigung des Warmluftstromes gemäß der
Erfindung dienendes Gebläse ist in Fig. 2 ein Rootsgebläse im Querschnitt schematisch
dargestellt, bei dem in bekannter Weise zwei Flügel 13 und 14 von lemniskatenförmigein
Profil gegenläufig im
Sinne der eingezeichneten Pfeile angetrieben
werden und dabei stets wenigstens in je einer Linie an der Gehäusewandung und aneinander
anliegen.
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Zur Regelung der erforderlichen Luftmenge und des Gegendruckes, gegen
den das Gebläse arbeitet, kann man entweder in die Druckleitung 15 oder in die Saugleitung
16 eine einstellbare Drosselstelle einfügen. Der Gegendruck im Sinne der Erfindung
ist als der Unterschied zwischen dem in der Druckleitung herrschenden Druck p2 und
dem Druck in der Saugleitung p1 zu verstehen. Der linke Flügel 13 des Gebläses berührt
in der dargestellten Lage das Gehäuse an den beiden Linien 17 und 18. Dabei steht
die Luft, die sich in dem Raum i9 zwischen dem Flügel 13 und dem Gehäuse befindet,
unter dein Ansaugdruck p1. In dem Augenblick aber, in dem bei weiterer Drehung des
Flügels 13 der Raum i9 in Verbindung mit der Druckleitung 15 tritt, erhöht sich
der Druck in diesem Raum. Wäre das sich an den Druckstutzen ohne Einengung anschließende
Volumen unendlich groß, so würde sich der Druck in dem Raum i9 schlagartig von p1
auf p2 erhöhen. Dies entspricht in dem Schaubild nach Fig. 3, in dem über den Drehwinkel
des Flügels 13 der in dem Raum i9 herrschende Druck aufgetragen ist, der senkrechten
Linie 2o-21. Bringt man nun in der Druckleitung 15 eine Drosselstelle 22 an, so
wird praktisch nur der endliche Raum zwischen dieser Drosselstelle und dem Flügel
13 zu dem Raum i9 zugeschaltet. Es findet daher ein Ausgleich zwischen dem im Raum
i9 herrschenden Druck p1 und dem in der Druckleitung herrschenden Druck p2 statt,
so daß sich ein mittlerer Druck einstellt, der erst bei weiterer Drehung des Flügels
13 bis zu dem Druck p2 ansteigt, wie es durch die Linie 2o-23 in Fig.3 veranschaulicht
ist. Die Fläche 20, 21, 23 ist ein Maß für den Unterschied zwischen der Arbeit,
die in beiden Fällen der Flügel 13 leistenmuß. DieserArbeitsunterschied ist um so
kleiner, je mehr sich die Kurve 20, 22 der Senkrechten 20, 21 annähert, und zwar
geschieht dies in dem Maße, in dem das Volumen zwischen der Drosselstelle 22 und
dem Flügel 13 vergrößert wird. Man wird deshalb, da man die Arbeitsleistung des
Gebläses und damit die Erzeugung von Wärme erhöhen will, die Drosselstelle 22 in
möglichst große Entfernung von dem Gebläse, z. B. an das Ende der Druckleitung 15,
verlegen. Umgekehrt ergeben entsprechende Betrachtungen ohne weiteres, daß man die
Drosselstelle 24 in der Saugleitung möglichst nahe an das Gebläse heransetzen muß,
weil dann in dein nur verhältnismäßig kleinen Raum zwischen den Flügeln 13, 14 und
der Drosselstelle 24 beim Ansaugen der Druck unter den Druck p1 vor der Drosselstelle
absinken wird, so daß der zu bewältigende Gegendruck und damit die Arbeitsleistung
des Gebläses erhöht wird.