Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen eines außer Kontrolle geratenen Fahrzeugs, indem Fahrzeugteile mit einem in Verzögerungsrichtung bewegbaren Anprallkörper in Wirkverbindung kommen.

Eine der häufigsten Gefahrensituationen auf Verkehrswegen ist der Anprall von Fahrzeugen, welche außer Kontrolle geraten sind. Hierbei bestehen zwei unterschiedliche Anpralltypen, welche zueinander in Abhängigkeit stehen, aber mit unterschiedlicher Technik gesichert werden.

Das ist einerseits der Schräganprall, wobei beispielsweise die Leitplanke mit bremsender Wirkung, derartige Fahrzeuge wieder zurück leiten soll.

Andererseits ist der Frontalanprall gegeben, bei welchem das anprallende Fahrzeug mit definierter und erträglicher Verzögerungskraft zum Stillstand gebracht werden soll.

In allen Fällen können Unfälle zwar nicht verhindert, jedoch deren Schwere gelindert werden.

Die bekannteste Rückhaltevorrichtung ist die Leitplanke neben der Fahrbahn.

Sie ist Standard jeder Straßenausstattung und wird mit ihrem Ende zur Vermeidung eines Frontalanpralls meist schräg nach unten in den Boden eingegraben, was jedoch eine neue Gefahrensituation bewirkt. Das anprallende Fahrzeug wird ungebremst und unkontrolliert nach oben katapultiert und landet schlussendlich am Bankett oder auf der Fahrbahn. Eine Situation, welche auch bei Betonleitplanken eine große Gefahr darstellt. Deswegen werden diese Stellen, oftmals an ihrem Anfang mit einem Anpralldämpfer gegen Frontalanprall gesichert, eine, mit bisheriger Technik, kostspielige Absicherung und problematische

BESTÄTIGUNGSKOPIE Methode, da ein solcher Frontanpralldämpfer die Qualität für seitlichen Schräganprall und Frontanprall nur unbefriedigend löst.

Derartige Vorrichtungen sind z.B. in der Patentschrift EP 0 042 645 A2 dargestellt.

Bei einem Frontalanprall nämlich, bedeuten die für den Seitenanprall angebrachten Längsprofile eine Massenträgheit, welche die frontale Anprallcharakteristik verfälscht. Eine definierte konstante Verzögerungskraft ist unmöglich.

Eine weitere direkte Vorbeugung, jedoch überwiegend gegen den Frontalanprall, besteht auch für den Bauwerksschutz, Zollhäuschen, Brückenpfeiler, Tunnelportale oder Verkehrsleiteinrichtungen. Auch definierte Nothaltewege an Bergstraßen sind dazuzurechnen. Ein spezielles Einsatzgebiet besteht bei Straßentunnels und deren Pannenbuchten, wobei die Kernaufgabe jedoch hier der Brandschutz beim Anprall ist.

In allen Fällen unterscheidet man diese Anpralldämpfer bezüglich ihrer Anbringung, ob diese an fester oder beweglicher Barriere abgestützt sind. Die überwiegende Zahl ist vor unverrückbaren, festen Barrieren vorgebaut. Vollständigkeitshalber, soll auch ein Beispiel einer gleitenden bzw. beweglichen Barriere erwähnt sein, für welches die Erfindung ebenfalls genutzt werden kann.

Dies ist der TMA (Truck mounted Attenuator), der in der EP 0 674 052 A1 beschrieben wird. Dieser Anpralldämpfer ist z.B. am Heck eines LKW angebaut bzw. auch in einem Anhänger integriert, in beiden Fällen erfolgt die Absicherung im fließenden Verkehr, z.B. einer beweglichen Arbeitsstelle. Kommt es zu einem Anprall auf diesen, wird der Absicherungs-LKW, ob stehend oder selbst rollend, während des rückseitigen Anpralles und der Deformierung des Anpralldämpfers in Fahrtrichtung zusätzlich bewegt (Roll Ahead Effekt), womit sich der Bremsweg, des außer Kontrolle geratenen Fahrzeuges, begünstigend zusätzlich verlängern kann. Ein generelles Problem ist, dass die Drückkraftrichtung eines Frontalanpralls selten auf den Endsockel ausgerichtet ist. Sie bewirkt daher meist auch eine Seitenkraft mit seitlichem Auswerfen des Fahrzeuges.

Derartige Rückhaltevorrichtungen sind unter der Bezeichnung Fahrzeuganpralldämpfer bzw. Crash Absorber bekannt und werden beispielsweise unter EN 1317 1 ..5 bzw. (US) NCHRP 350 zertifiziert. Die maximal vorgegebene Verzögerungskraft ist vom Gesetzgeber auf z.B. -10g begrenzt. Soweit möglich soll das außer Kontrolle geratene Fahrzeug aus dem Verkehrsraum zurück gehalten werden um Sekundärgefahren gegenüber unbeteiligten Verkehrsteilnehmern vorzubeugen.

Für alle Rückhaltevorrichtungen gelten, unabhängig ihre Rückhaltequalitäten, auch die Beständigkeit bezüglich Umwelteinflüssen, wie Schmutz, Korrosion (Salzstreumittel), Eis und Schnee. Sie müssen wartungsfrei Jahre lang und jeder Zeit einsatzfähig sein, wie z.B. eine Leitplanke.

Bisher werden keine Frontalanpralldämpfer am Markt angeboten, welche ihre Steifheit und damit verzögerungskraftabhängig auf das anprallende Fahrzeug automatisch anpassen können.

Sicherlich kann man mit dem Kompromiss den Anpralldämpfer wesentlich zu verlängern, die Verzögerungskraft unter den zul. Höchstwert herabsetzen und damit auch höhere Fahrzeuggewichte und Geschwindigkeiten abfangen. Damit erhöht man jedoch die Gefahr bei einem Seitenanprall sowie leider auch ihren Preis.

Hilfsweise akzeptiert man einen Durchschnittswert, wobei bestehende Kraftspitzen in der Verzögerungskurve oftmals durch die fahrzeugeigene Knautschzone, dem Airbag und Sicherheitsgurt kompensiert bzw. geglättet werden. Die meisten bekannten Systeme leiten die Aufprallkraft über eine Mehrzahl von Verformungselementen an den Endsockel ab. Da diese hintereinander angeordnet sind, setzt die Drückkraft vom ersten Moment des Aufpralles alle gleichzeitig unter Druck und presst diese diskontinuierlich und ungeordnet zu einem Restpaket zusammen. Man muss sich vorstellen, dass der Abbremsvorgang von 100 auf 0 km/h bei einer Verzögerung von -10g in weniger als 0,5 Sekunden abläuft. Vor Beginn dieses Vorgangs besteht weder Kenntnis über die tatsächliche Fahrzeugmasse, noch dessen Geschwindigkeit und dessen Anprallrichtung. So kann ein leichteres Fahrzeug die gesamte Länge des Anpralldämpfers nicht verformen wodurch die Verzögerungskraft steigt. Ein schwereres Fahrzeug, welchem die Verformungskörper nicht Stand halten, wird schwach gebremst und es kracht schlussendlich auf den Sockel wobei eine Verzögerungskraft von über - 20g keine Seltenheit ist. Diese prinzipielle Problematik ist bei diesen Drücksystemen mit Verformungskörpern bisher ungelöst und steigt durch die Tendenz der ständig leichter werdenden Fahrzeuge.

Ein weiterer Nachteil ist bei dieser Drückanordnung, dass sich die Drückkraft, wenn überhaupt, nur zufällig auf den Endsockel ausrichtet. Meist verläuft diese außermittig oder schräg daneben womit zwangsläufig eine ausknickende Seitenkraft entsteht, wenn keine stabile Bodenführung besteht. In der Praxis kommt es selten vor, dass der Anprall mittig bzw. gerade auf einen Anpralldämpfer erfolgt, da jeder Unfallfahrer im letzten Moment versucht dem unbekannten Hindernis noch auszuweichen.„Titaniceffekt".

Die DE 21 47 616 offenbart einen weiteren Anpralldämpfer. Vorgeschlagen wird eine Stoßdämpfvorrichtung zum Schützen einer ortsfesten Konstruktion, mit mehreren davor angeordneten zusammendrückbaren energieumwandelnden Elementen. Jedes dieser Elemente grenzt einen mit einem Fluid gefüllten Hohlraum ab. Über diesem Hohlraum ist ein Bauteil angeordnet, das Drosselöffnungen aufweist, so dass das Fluid aus dem Hohlraum über die Drosselöffnungen nur mit einer auf das Element wirkenden Stoßkraft entsprechenden Geschwindigkeit entweichen kann.

Um die Zusammenhänge der Kräfte zu verdeutlichen sollte man auch die drei voneinander in Abhängigkeit stehenden Diagramme in Betracht ziehen:

1 . Geschwindigkeit - Zeit (v - 1); abfallende Gerade gegen Null

(Geschwindigkeitsabhängig)

2. Weg - Zeit (s - 1); gekrümmte Exponentialkurve

(Verzögerungskraftabhängig)

3. Kraft - Zeit (Fv - 1); waagerechte Gerade parallel zur x-Achse

(Abhängig von Fahrzeugmasse)

Analysiert man diese Diagramme, so fällt auf, dass bei gleicher Anprallgeschwindigkeit und vorgegebenem Bremsweg, jedoch unbekannter unterschiedlicher Anprallmassen, die Diagramme 1 und 2 unregelmäßig sind. Das alles bestimmende 3. Diagramm (Fv-t) Linie sollte jedoch in jedem Fall eine waagerechte Gerade bis kurz vor Ende darstellen. Je nach Anprallmasse sollte diese eine konstante Parallele sein, welche je nach Anprallmasse weiter nach oben oder unten verschoben ist. Diese Forderung ist mit herkömmlichen Verformungskörpern unmöglich, da die Verzögerungskraft Fv bei -10g jeweils etwa das zehnfache der Anprallmasse ist. Ein PKW mit 800 kg benötigt ein Fv von ~8 kN gegenüber einem Mittelklassewagen mit 1500 kg und ~15 kN, was bei diesen beiden Fahrzeugklassen bereits eine Verdoppelung der Verzögerungskraft darstellt. Es ist somit ein Messfühler mit Regeleinrichtung der Verzögerungskraft direkt am Drückpunkt erforderlich.

Nahezu alle genannten Rückhaltevorrichtungen haben aus diesem Grund nur einen eingeschränkten Sicherheitsbereich, da sie nur für die Masse eines Durchschnittsfahrzeuges von z.B. 1 ,3 t konzipiert sind. Gem. EN 1317 .4 bzw. NCHRP 350 muss während der Abbremsung die geforderte maximale Verzögerungskraft von -10g eingehalten werden, was praktisch aber nur als Durchschnittswert möglich ist. Sowohl schwerere als auch leichtere Fahrzeuge sind benachteiligt.

Unabhängig von dieser Problematik leistet die fahrzeugeigene Front-Knautschzone in allen Fällen eine wesentliche Starthilfe, womit die Masse der zunächst unbewegten Drücksektion bzw. Kontaktplatte des Anpralldämpfers beschleunigt wird.

Neben diesen rein sicherheitsrelevanten Eigenschaften spielt auch noch die Wiederherstellungs- bzw. Schadenssumme eine nicht unerhebliche Rolle. Nach einem Crash sind bei herkömmlichen Systemen meist Fahrzeug und Anpralldämpfer schrottreif. Auch wenn eine Versicherung diesen Schaden abdeckt, sollte man auch den volkswirtschaftlichen Schaden nicht außer Betracht lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abbremsen eines außer Kontrolle geratenen Fahrzeugs bereitzustellen, mit welcher die Nachteile bei unregelbaren Verformungskörpern überwunden werden können, wobei die Anprallmasse des jeweiligen Fahrzeugs keinen Einfluss auf dessen Abbremsverhalten haben soll.

Darüber hinaus ist es Aufgabe des Erfindungsgegenstandes, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die einfach im Aufbau und auch nach einem Crash wiederverwendbar ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Abbremsen eines außer Kontrolle geratenen Fahrzeugs, indem Fahrzeugteile mit einem, in Verzögerungsrichtung bewegbaren, Anprallkörper in Wirkverbindung kommen, wobei der Anprallkörper mit einem regelbaren hydro-mechanischen Kraftwandler verbunden ist und das Fahrzeug mit konstant geregelter Verzögerungskraft bis zum Stillstand abgebremst wird, wobei eine im Bereich des Anprallkörpers vorgesehene Mess- und Regeleinrichtung die Verzögerungskraft des Kraftwandlers, unabhängig von der Anprallmasse des jeweiligen Fahrzeugs, regelt.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den zugehörigen verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.

Diese Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zum Abbremsen eines außer Kontrolle geratenen Fahrzeugs, beinhaltend einen, in Verzögerungsrichtung bewegbaren, Anprallkörper, einen damit in Wirkverbindung stehenden hydro- mechanischen Kraftwandler sowie eine Mess- und Regeleinrichtung, wobei der hydraulische Teil des Kraftwandlers mindestens einen, mindestens eine Zahnradpumpe beinhaltenden Hydraulikkreislauf aufweist und der mechanische Teil des Kraftwandlers durch mindestens ein anprallkörperseitig vorgesehenes aufgewickeltes Zugelement gebildet ist, dessen freies Wickelende außerhalb des Anprallkörpers fest verankert ist, dergestalt, dass bei einer Bewegung des Anprallkörpers das Zugelement abwickelbar ist und die Zahnradpumpe im hydraulischen Teil des Kraftwandlers einen regelbaren Flüssigkeitskreislauf erzeugt, welcher den Flüssigkeitskreislauf im Verlauf des Abbremsvorgangs des Fahrzeugs erwärmt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den zugehörigen gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird somit ein mechanisch-hydraulisches Verfahren zum Abbremsen von außer Kontrolle geratenen Fahrzeugen vorgeschlagen, welches eine Mess- und Regeleinrichtung im Bereich des Anprallkörpers beinhaltet und damit die Verzögerungskraft des Kraftwandlers, unabhängig zur Anprallmasse des jeweiligen Fahrzeugs, regelt.

Um dies zu erfüllen, soll ein hydraulischer Kraft umwandler zur Anwendung kommen. Dieser erzeugt mit Hilfe seiner Zahnradpumpe einen kontinuierlichen Flüssigkeitskreislauf. Die Drehbewegung hierzu erfolgt mittels Abwickeins eines auf einer Trommel aufgewickelten als Zuggurt ausgebildeten Zugelements, welches an seinem freien Ende an einer Festbasis (Boden) verankert ist.

Nachdem bei diesem Flüssigkeitskreislauf auf der Druckseite der Zahnradpumpe, je nach Anprallmasse Drücke bis zu 1000 bar entstehen können, ist es vorteilhaft, das Drosselventil im selben Pumpenblock wie die Zahnräder, direkt hinter diesen anzuordnen, womit man den Hochdruckbereich auf einen kleinen Bereich vor dem Drosselventil beschränken kann. Die hinter dem Drosselventil in der Rückleitung sich befindende Flüssigkeit mit niederem Druck wird durch Kühlkörper gekühlt. Leckagen sind dabei nicht zu erwarten.

Wird die Anprallmulde des Anprallkörpers durch das Crashfahrzeug beschleunigt, wird der Flüssigkeitskreislauf in Gang gesetzt. Während einer Startphase von etwa 20 cm Weg, muss der Drosselkörper zunächst von einem Freischaltnocken und Stellhebel zwangsoffen gehaltenen werden, damit sich der Kraftumwandler und die Regelmasse mit ihrem Stellhebel auf die Anprallgeschwindigkeit synchronisieren kann. Von diesem Moment der Freigabe der Regelmasse kann diese über die Regelfeder und den Stellhebel die Drosselkörper schließen. Die Verzögerungskraft setzt ein, womit das System Regelmasse-Rückstellfeder den Bremsvorgang startet. Dadurch wird die Regelfeder gespannt und schließt die Regeldrossel womit der Druck steigt und damit auch die Verzögerungskraft, welche auch auf die Regelmasse wirkt und diese aktiv wird und gegen die Regelfeder den Drosselkörper öffnet und den Druck absenkt. Nachdem während der Verlangsamung bis zum endgültigen Stillstand, das Strömungsvolumen kontinuierlich abnimmt, ist ein stetiges Schließen des Drosselkörpers die Folge. Vorteilhafterweise kann dieser Vorgang durch ein Richtkraftgesperre geglättet werden.

Obwohl hier ein konstanter Druck gehalten werden muss, wäre ein vorgesteuerter Druckregler unbrauchbar, da die jeweilige Anprallmasse, welche auch den Systemdruck betrifft, vor jedem Crash, unbekannt ist. Als Zugelement wird vorteilhafter Weise ein Zuggurt aus kohlefaserverstärktem Band vorgeschlagen, da dessen Bruchlast bei geringem Eigengewicht, eine hohe Bruchlast aufweist. Ebenso können zwei oder mehr parallel angeordnete Zuggurte, auf jeweils separaten Wickeltrommeln, aber dem gleichen Kraftwandlerblock von Vorteil sein. Bei dieser Anordnung erzeugt ein außermittiger Druck auf eine beispielsweise fahrzeugbreite Anprallmulde des Anprallkörpers, eine parallele Bewegung auf beiden Seiten der Anprallmulde. Die dabei erzeugte Verzögerungskraft vom Kraftwandlerblock ist gleichbleibend. Auch ist die Tendenz des Fahrzeugs zum seitlichen Ausbrechen reduziert.

Von Vorteil ist es auch, wenn man die Regelfeder beispielsweise mittels einer Rändelmutter verstellbar ausführt. Dadurch kann man die Sollverzögerungskraft an der Anprallmulde beliebig erhöhen oder vermindern, womit man den -g Wert, je nach Einsatzort ohne Veränderungen an der Vorrichtung, verändern kann. Wenn man einen niedrigeren Wert z.B. von -6g wählt, wird die Belastung des Anpralldämpfers erheblich geringer ausfallen, was es möglich macht, auch schwerere Fahrzeuge, wie Klein-LKW, abzubremsen. Für diesen Fall ist natürlich auch eine Verlängerung des Zuggurtes erforderlich.

Vielfach werden derartige Einrichtungen jedoch auf die vom Gestzgeber als zulässig befundene Maximalverzögerungskraft von z.B. -10 g eingestellt, womit man zu Lasten von LKW nur schnell fahrende PKW bevorzugen würde.

Um beiden technischen Problemen (LKW/PKW) gerecht werden zu können wird vorgeschlagen, einen zweiten Regler, den sog. Vorregler, einzusetzen, welcher die Vorspannung der Regelfederkraft entsprechend verändert. Hierzu wird die Basis (Stützelement) nicht mehr am Kraftwandlerblock sondern an einem neu eingeführten Stellhebel befestigt. Mittels seines trägen Massekörpers bewegt sich der Stellhebel bei Beginn der Stoßwirkung entgegen der Stoßwirkung und erhöht dabei die Spannung der Regelfeder über das Stützelement. Der Vorregler kann des Weiteren mit einer Rückfallsperre ausgerüstet werden, welche dessen Maximalanschlag im Moment des Beschleunigungsausgleichs fixiert. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist, den einfachen Freischaltnocken mit einer Programmscheibe mit Zahnraduntersetzung auszustatten. Damit kann dann z.B. zusätzlich zur Startphase u.a. auch eine Schlussphase, in Form einer Verringerung der Verzögerungskraft, gesteuert werden, was eine sogenannte Rückbeschleunigung auf die unter voller Verzögerungslast stehenden Fahrzeuginsassen verhindert. Verzögerungskraft Diagramme, bei welchen eine spezielle Start- und Schlussphase gewünscht ist, sind zwar komfortabler, aber vom Gesetzgeber bisher noch nicht verlangt.

Sobald der Anpralldämpfer in Ruhestellung kommt, wie es am Ende oder Anfang des Verzögerungsvorganges der Fall ist, stellt die Regelfeder die Regelmasse gegen die Bewegungsrichtung an ihren Endanschlag und drosselt damit den Fluidkreislauf gegen 0, was eine Blockade der Zahnradpumpe bewirkt. Um diese Situation am Anfang, während der Startphase, zu verhindern ist eine Zwangsoffenstellung notwendig. Hierzu wird der Stellhebel mittels Kipphebel und Nocken definiert frei gegeben.

Obwohl damit das Prinzip der Erfindung im Wesentlichen beschrieben ist, sind für die Vorrichtung noch weitere vorteilhafte Merkmale zu nennen.

Konstruktiv bleibt dies eine Herausforderung, in Anbetracht der hierbei bestehenden Begleitumstände, wie z.B. die sehr kurze Bremszeit von weniger als 0,5 Sekunden oder einer möglichen hydraulischen Spitzendruckkraft von bis zu 1000 bar., nicht zu vergessen die geforderte Zuverlässigkeit unter widrigsten Umgebungsbedingungen. Derartige Sicherheitseinrichtungen an Straßen sind jeglichen Wetter- und Umwelteinflüssen ausgesetzt und müssen über Jahre hinaus standhalten. Ob Schmutz, Schnee oder Winterdienst, müssen diese sozusagen ohne Wartung oder gar Stromanschluss jederzeit einsatzbereit sein. Auch Vandalismus und Fahrerflucht, bei leichtem Crash, sind hierbei nicht selten.

Besonders vorteilhaft ist auch eine Wiederverwendbarkeit nach einem Crash, was die Kosten der Vorrichtung, über ihre Standzeit gesehen, nicht unerheblich reduziert. Das betrifft nicht nur das Anfangsinvest sondern auch eine möglich Reparatur, die bei herkömmlichen Anpralldämpfern nahezu ausgeschlossen ist, da alles zerstört ist. Meist sind auch die Führungen betroffen, so dass die gesamte Vorrichtung erneuert werden muss. Die hierbei entstehenden Kosten sind unverhältnismäßig hoch und wenn man bedenkt, dass hierzu meist ein Bautrupp die Fahrbahn einen Tag sperren muss und sich im fließenden Verkehr dabei selbst in Gefahr bringt, ist, wenn überhaupt, eine kurze Reparaturdauer ein wesentlicher Vorteil. Bei dem vorgeschlagenen System sind die kostspieligen Baugruppen wie Kraftwandler kaum beschädigt, und können somit wieder verwendet werden.

Der bekanntlich wesentliche Nachteil des schlechten Wirkungsgrades, bei derartigen hydraulischen Systemen, wird bei dieser Anordnung zu einem Vorteil, da die primäre Zielsetzung in der Umsetzung der Bewegungsenergie in Wärme ist. Sämtliche Verluste in der Mechanik sind hierbei vorteilhaft. Auch mögliche Undichtheiten, z.B. in der Zahnradpumpe und dem Drosselventil, welche nur mit höchster Präzision niedrig gehalten werden können, sind hier willkommen. Das Drosselventil stellt eine Strömungsbremse dar, weswegen der überwiegende Teil der Bremsenergie an diesem in Form von Wärme frei wird und die Hydraulikflüssigkeit erwärmt. Ebenso ist die Zahnradpumpe eine Wärmequelle, die diese wegen ihrer Wirbel, Undichtheiten und Verlustleistung hat. In Folge erwärmt sich der gesamte Kraftwandlerblock. Vorteilhafterweise sind insbesondere an dem Rückströmkanal Kühlrippen vorzusehen.

Der Kipphebel ist in der Startstellung durch die Nockensteuerung zunächst maximal zwangsoffen gedrückt. Durch Drehung der Nockensteuerung wird er nach ca. 180° frei geschaltet und hängt durch sein Eigengewicht nach unten, womit der Stellhebel bis zum Ende des Bremsvorgangs nichts mehr berührt wird.

Zur Sicherstellung, dass die Startposition der Nockensteuerung sozusagen„scharf" gestellt ist und nicht durch eine Unachtsamkeit beim Handling bzw. sonstiger Manipulationen oder Schneeräumung verstellt ist, wird ein Scherbolzen eingefügt. Dieser blockiert die Zahnradwelle beispielsweise an der Außenlagerung. Dieser Scherbolzen könnte auch an anderer Stelle eingebaut werden.

Alternativ besteht auch die Möglichkeit, anstelle eines Scherbolzens ein andersartiges Sicherungselement einzusetzen, das, ebenso wie der Scherbolzen, auch an anderer Stelle der Zahnradwelle positioniert werden kann.

Nachdem es bei dem Kraftwandler nicht auf seinen Wirkungsgrad ankommt, im Gegenteil, die Zielsetzung der Energieumwandlung in Wärme besteht, ist keine besondere Präzision erforderlich, weder bei den beiden Zahnrädern der Zahnradpumpe noch an der drehbaren Regelkulisse. Hinzu kommt noch, dass die Betriebsdauer bei einem Crash unter einer Sekunde liegt, und statistisch alle 10 Jahre nur einmal vorkommt. Dieser Umstand verbilligt die Fertigungskosten des Kraftwandlerblocks erheblich.

Die Hydraulikflüssigkeit muss sowohl korrosionshemmend als auch bezüglich ihrer Viskosität temperaturstabil sein. Sie kann einerseits eine Bremsflüssigkeit und andererseits eine Hydroflüssigkeit, wie bei Lenkhilfepumpen, sein.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 Darstellung unterschiedlicher Unfallvarianten eines Fahrzeugs;

Figur 2 Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Figur 3 Teildarstellung des mechanisch-hydraulischen Kraftwandlers in verschiedenen Ansichten;

Figur 4 alternative Teildarstellung des mechanisch hydraulischen

Kraftwandlers in verschiedenen Ansichten. Figur 1 zeigt unterschiedliche Möglichkeiten, wie ein außer Kontrolle geratenes Fahrzeug 1 im Bereich ebener Bahnen 2, respektive Leitplanken 3, kontrolliert abgebremst werden kann (A-D). Der hier nur angedeutete Anprallkörper 4 ist in Bezug auf das Fahrzeug 1 an unterschiedlichen Stellen der Bahn 2, respektive der Leitplanke 3, vorgesehen. Bei einer ebenen Bahn 2 (A) kann es sich hier beispielsweise um eine Autobahnabfahrt handeln. Hat der Fahrer des Fahrzeugs 1 seine Geschwindigkeit falsch eingeschätzt und ist nicht mehr in der Lage, die kurvenmäßig ausgebildete Abfahrt zu bewältigen, wird der Frontbereich 5 des Fahrzeugs 1 mit dem Anprallkörper 4 frontal oder seitlich in Wirkverbindung gebracht. Der konstruktive Aufbau des Anprallkörpers 4 ist in den folgenden Figuren näher dargestellt. Der Anprallkörper 4 ist in Verzögerungsrichtung (Pfeil) bewegbar ausgebildet. Je nach Positionierung kann hier beispielsweise eine Schiene (nicht dargestellt) oder eine andersartige Führung zum Einsatz gelangen. Das Bezugszeichen 6 soll beispielsweise ein Leitplankenende darstellen.

Figur 2 zeigt als Prinzipskizze den in Figur 1 nur angedeuteten Anprallkörper 4. Der dem Fahrzeug 1 zugewandte Bereich des Anprallkörpers 4 ist nach Art einer Mulde 7 ausgebildet, durch welche die damit in Wirkverbindung kommenden Fahrzeugteile 5 geführt werden können. Der Anprallkörper 4 in diesem Beispiel ist keilförmig ausgebildet und soll ebenfalls in diesem Beispiel mit zwei Führungssätteln 8 versehen sein, die beispielsweise auf Führungsschienen 9 oder dergleichen bewegbar sind. Im Bereich des Anprallkörpers 4 befindet sich ein mechanisch-hydraulischer Kraftwandler 10. Der hydraulische Teil des Kraftwandlers 10 wird gebildet durch einen Flüssigkeitskreislauf 1 1 , innerhalb dessen eine durch Zahnräder 12 gebildete Zahnradpumpe eingebaut ist. Das Hydrauliköl wird hierbei in Pfeilrichtung gefördert, wobei vor den Zahnrädern 12 eine Niederdruckkammer 13 und in Strömungsrichtung hinter den Zahnrädern 12 eine Hochdruckkammer 14 gebildet ist. Im Bereich der Hochdruckkammer 14 befindet sich ein als Drosselventil ausgebildeter Drosselkörper 15, dessen Funktion in Figur 3 näher erläutert wird. Teil des Flüssigkeitskreislaufs 1 1 ist hierbei ein Fluidbehälter 16, der die Funktion eines Ausgleichsbehälters beinhaltet. Der mechanische Teil des Kraftwandlers 10 beinhaltet eine Wickeltrommel 17, auf welcher ein Zuggurt 18 aufgewickelt ist. Das freie Wickelende 19 des Zuggurts 18 ist außerhalb des Anprallkörpers 4 bodenseitig im Bereich einer Festbasis 20 befestigt. Die durch das Abbremsen des Fahrzeugs 1 entstehende Bewegungsenergie erwärmt die Hydraulikflüssigkeit, was wie folgt näher beschrieben wird:

Die Bewegungsenergie des Fahrzeugs 1 wird durch Kontakt mit dem muldenförmigen Bereich 7 auf den Anprallkörper 4 übertragen, wobei durch Bewegung des Anprallkörpers 4 in Pfeilrichtung der auf der Wickeltrommel 17 aufgewickelte Zuggurt 18 abgewickelt wird. Mit der dabei entstehenden Drehung der Wickeltrommel 17 erzeugt die durch die Zahnräder 12 gebildete Zahnradpumpe im hydraulischen Teil des Kraftwandlers 10 einen kontinuierlichen Flüssigkeitskreislauf, welcher über das in diesem Beispiel dynamisch gesteuerte Drosselventil 15 gebremst wird und damit auf die Mulde 7, respektive den Anprallkörper 4, eine konstante Verzögerungskraft einwirkt, welche den Flüssigkeitskreislauf erwärmt.

An den äußeren Teilen des Flüssigkeitskreislaufes 1 1 sind zur besseren Beherrschung der im Flüssigkeitskreislauf 1 1 sich einstellenden Temperaturen Kühlkörper 21 angebracht.

Figur 3 zeigt als Teilansicht den mechanisch-hydraulischen Kraftwandler 10. Der rechte Teil der Figur 3 stellt eine Detailansicht von der Seite dar, während der linke Teil der Figur 3 eine Detailansicht in Anprallrichtung offenbart. Gleiche Bauteile sind hierbei mit gleichen Bezugszeichen versehen. In dieser Figur 3 ist nun auch das Regelsystem (Hauptregler) dargestellt, bestehend aus einem an einem Stellhebel 22 befestigten Massekörper 23, welcher in Bremsrichtung ausgerichtet ist und mit einstellbarer Federgegenkraft eine Gleichgewichtsstellung erzeugt, womit das im Kraftwandler 10 befindliche Drosselventil 15 entsprechend schließt bzw. öffnet. Am masseseitigen Ende des Stellhebels 22 ist das freie Ende 24 einer Regelfeder 25 befestigt. Das andere Ende 26 der Regelfeder 25 wirkt über ein Stellgewinde 27 mit einer Rändelmutter 28 zusammen. Das Stellgewinde 27 ist am Kraftwandlerblock 29 an einem dort vorgesehenen Stützelement 30 geführt. Das Drosselventil 15 erhält für die Startphase bei einem Aufprall eine Zwangsöffnung für einen lastfreien Vorlauf der durch die Zahnräder 12 gebildeten Zahnradpumpe von ca. 180° Drehung, welche durch eine Nockensteuerung 31 samt Kipphebel 32 von der Zahnradwelle 33 aus erfolgt.

Erkennbar ist der Flüssigkeitskreislauf 1 1 sowie die daran außen angebrachten Kühlkörper 21 . Lediglich angedeutet ist die Wickeltrommel 17 samt Zuggurt 18.

Der Massekraftregler erfasst durch seine Regelmasse 23, beispielsweise bestehend aus einem kompakten Metallkörper von mindestens 100 g, während der gesamten Abbremszeit des Fahrzeugs 1 die einwirkende Verzögerungskraft an der Mulde 7, respektive dem Anprallkörper 4, und kann mittels des Stellhebels 22 am Drosselventil 15 dieses durch Verdrehung von bis zu 70° von seiner Offenstellung bis auf Geschlossenstellung regulieren, wobei die Regelfeder 25 die voreingestellte Sollverzögerungskraft von beispielsweise - 10 g in einem Zustand einer Gleichgewichtslage der unter Verzögerungskraft stehenden Regelmasse 23 und masseneutraler Gegenzugfederkraft versetzt. Die Komponenten Zahnräder 12 (Zahnradpumpe) mit Fluidkreislaufleitung 1 1 , Wickeltrommel 17, Drosselventil 15 samt Regelmasse 23 und Regelfeder 25 bilden vorteilhafterweise die Baugruppe Kraftwandlerblock 29, die im Bereich des Anprallkörpers 4 befestigt ist und damit einerseits die Verzögerungskraft direkt auf das Regelsystem überträgt und andererseits die Zugkraftableitung über den mindestens einen Zuggurt 18 auf die Festbasis 20 ableiten kann.

Das Drosselventil 15 wird während der Startphase, d.h. dem Beginn des Drückens, bei Fahrzeuganprall während eines Drückwegs von mindestens 180° der ersten Drehung der Wickeltrommel 17 durch den mit einer Tastrolle 36 versehenen Kipphebel 32 offen gehalten und wird erst nach einer Beschleunigungssynchronisierung mittels der Nockenscheibe 31 von der Zahnradpumpenwelle 33 von dieser Arretierung freigeschaltet. Am Stellhebel 22 ist drosselkörperseitig hierzu ein Mitnehmerzahn 35 vorgesehen. Die Vorspannung der Regelfeder 25 ist mit einer Verstellmöglichkeit, beispielsweise einem Stellgewinde 27 und einer Rändelmutter 28, ausgestattet. Die Regelmasse 23 ist im Bereich ihres freien Hebelendes drosselventilseitig in Wälzlagern 34 geführt.

Der Kipphebel 32 ist in der Startstellung durch die Nockenscheibe 31 zunächst maximal zwangsoffen gedrückt. Durch Drehung der Nockenscheibe 31 wird er nach ca. 180° frei geschaltet und hängt dann durch sein Eigengewicht nach unten, so dass der Stellhebel 22 bis zum Ende des Bremsvorgangs nicht mehr berührt wird. Diese Position ist gestrichelt dargestellt.

Zur Gewährleistung, dass die Startposition der Nockenscheibe 31 nicht durch Stöße oder dergleichen Unachtsamkeit beim Handlung bzw. sonstigen Manipulationen verstellt wird, kommt ein Scherbolzen 38 zum Einsatz. Andere Sicherungselemente sind natürlich ebenfalls denkbar. Der Scherbolzen 38 blockiert die Zahnradwelle 33 beispielsweise in der Außenlagerung 37. Der Scherbolzen 38, respektive ein andersartiges Sicherungselement, könnte auch an anderer Stelle vorgesehen werden.

Hier nicht näher dargestellt, jedoch technisch sinnvoll und möglich, ist, den Kraftwandlerblock 29 mit einem staub- und spritzwassergeschützten Gehäuse zu versehen.

Figur 4 zeigt eine Alternative zu Figur 3. Während bei Figur 3 eine feste Maximalverzögerungskraft, z.B. -10g an der Regelfeder 25 eingestellt werden kann, kommt bei Figur 4 eine Vorregelungseinrichtung zum Einsatz. Die in Figur 3 angesprochenen Bauteile inklusive des Hauptreglers sind in Figur 4 ebenfalls vorhanden. Hinzu kommt ein weiterer Stellhebel 40, der im Bereich seines freien Endes mit einem Massekörper 39 versehen ist. Die Regelfeder 25 ist in diesem Beispiel nicht fixiert, sondern vielmehr über ein als Zugelement wirkendes Stützelement 30 am Stellhebel 40 angelenkt. Die Bauteile 30, 39, 40 bilden einen sog. zusätzlichen Vorregler, während die in Figur 3 beschriebene Einrichtung lediglich einen Hauptregler beinhaltet.

Gegenüber Figur 3 ist die in Figur 4 dargestellte Einrichtung in der Lage, flexibel auf unterschiedliche Fahrzeugtypen (LKW/PKW) sowie unterschiedlich hohe Aufprallgeschwindigkeiten des jeweiligen Fahrzeugs zu reagieren. Durch den sog. Vorregler kann die Verzögerungskraft auch bei einem langsamen schweren Aufprall automatisch herabgeregelt werden.

Bei fest eingestellter Verzögerungskraft ist - wie der folgenden Tabelle zu entnehmen ist - der Bremsweg lediglich teilgenutzt:

A ~ 4, 1 m bei 100 km/h Aufprallgeschwindigkeit

B ~ 2,5 m bei 80 km/h Aufprallgeschwindigkeit

C ~ 1 ,7m bei 60 km/h Aufprallgeschwindigkeit

Demgegenüber ist bei Einsatz eines Vorreglers eine volle Nutzung des Bremswegs möglich, indem ein geschwindigkeitsabhängiger geregelter -g-Wert realisierbar ist.

A ~ 4, 1 m bei 100 km/h Aufprallgeschwindigkeit

(-10g Verzögerungskraft)

B -4,1 m bei 80 km/h Aufprallgeschwindigkeit

(-6,3 g Verzögerungskraft)

C -4, 1 m bei 60 km/h Aufprallgeschwindigkeit

(-3,5 g Verzögerungskraft)

Dieses Beispiel verdeutlicht, dass die Körperbelastung im zweiten Beispiel wesentlich geringer ausfällt. Dies gilt in gleicher Weise auch für die auf die gesamte Einrichtung einwirkenden Kräfte. Die Erweiterung der Figur 4 ist gegenüber der Ausführung der Figur 3 zwar kostenintensiver, ist jedoch in der Lage flexibler auf unterschiedliche Aufprallgeschwindigkeiten und Fahrzeuggewichte zu reagieren.

Die gegenüber Figur 3 andersartige Funktionsweise wird wie folgt beschrieben:

Die Veränderung der Verzögerungskraft erfolgt durch den zusätzlichen Vorregler 39, 40, welcher die Vorspannung der Kraft der Regelfeder 25 entsprechend verändert. Hierzu wird das in Figur 3 angegebene Stützelement 30 nicht mehr am Kraftwandlerblock 29, sondern vielmehr an dem weitern Stellhebel 40 befestigt. Mittels seines trägen Massekörpers 39 bewegt sich der Stellhebel 40 bei Beginn der Stoßwirkung entgegen der Stoßwirkung und erhöht dabei die Spannung der Regelfeder 25 über das hier als Zugelement ausgebildete Stützelement. Der Vorregler ist des Weiteren mit einer Rückfallsperre 41 ausgerüstet, die den Maximalanschlag des Stellhebels 40 im Moment des Beschleunigungsausgleichs fixiert.

Erhält die Zugfeder 25 eine höhere Spannung reduziert sie damit den Drosseid urchfluss und die Verzögerungskraft (-g Wert) steigt. Umso größer diese Startbeschleunigung auf den Vorregler, umso größer wird die Verzögerungskraft. Die Verzögerungskraft wird durch die Rädelmutter 28 auf eine abgesenkte Verzögerungskraft eingestellt, z.B. -3g. Je nach Anprallgeschwindigkeit wirkt die Regelmasse 39 über den Stellhebel 40 auf die Spannung der Regelfeder und erhöht diese. Der Regelbereich der Bremskraft wird damit entsprechend erhöht.

Bezugszeichenliste

1 Fahrzeug 30 Stützelement / Zugelement

2 ebene Bahn 31 Nockensteuerung

3 Leitplanke 32 Kipphebel

4 Anprallkörper 33 Zahnradwelle

5 Frontbereich 34 Wälzlager

6 Leitplankenende 35 Mitnehmerzahn

7 Mulde 36 Tastrolle

8 Führungssattel 37 Außenlagerung

9 Führungsschiene 38 Scherbolzen

10 Kraftwandler 39 Massekörper - Vorregler

1 1 Flüssigkeitskreislauf 40 Stellhebel - Vorregler

12 Zahnrad(pumpe) 41 Rückfallsperre

1 3 Niederdruckkammer

14 Hochdruckkammer

15 Drosselkörper (Drosselventil)

16 Fluidbehälter

17 Wickeltrommel

18 Zuggurt

19 freies Wickelende

20 Festbasis (bodenseitig)

21 Kühlkörper

22 Stellhebel (Hauptregler)

23 Massekörper (Hauptregler)

24 freies Ende Stellhebel

25 Regelfeder

26 freies Ende Regelfeder

27 Stellgewinde

28 Rändelmutter

29 Kraftwandlerblock