DE102006031738A1

DE102006031738A1 - Brems-System für Fahrzeuge oder Maschinen aller Art

Info

Publication number: DE102006031738A1
Application number: DE200610031738
Authority: DE
Inventors: Kastriot Merlaku
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2008-01-17

Abstract

Das Brems-System ist eine völlig neuartige Variante, die die Kraftübertragung zwischen dem Motor und dem Getriebe gewährleistet. Es handelt sich um ein System, das mit einer bisher unerreichten und nahezu absoluten Präzision steuerbar ist. Die Motorkraft wird beliebig proportioniert auf das Getriebe übertragen. Es besteht aus einer Taumelscheibe, die nicht rechtwinklig, sondern etwas schräg mit der Motor-Drehachse gekoppelt ist. Die schräge Anordnung der Taumelscheibe trägt dazu bei, dass eine steuerbare Kraftübertragung machbar ist. Auf der freien Oberfläche der Taumelscheibe wird ein Teller gelegt, der mit Kugellager ausgestattet ist. Der Teller ist in der Mitte mit einem Gelenk ausgestattet, durch den er mit einer Stange gekoppelt ist. Die Stange wird dann mit dem Getriebe gekoppelt. Das Gelenk erlaubt eine Schwenkung des Tellers innerhalb eines Winkelbereichs in eine beliebige Richtung. Jedoch eine Drehung des Tellers wird direkt auf der Stange übertragen bzw. die Stange dreht dann auch sofort mit. Ein elastischer Behälter ist mit einer speziellen elektrorheologischen oder magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt, die ihren Aggregatzustand elektrisch gesteuert ändern kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brems-System, das mit einer magneto- oder elektrorheologischen Flüssigkeit funktioniert.
Die Bremse ist eine sehr wichtige Vorrichtung, die bei jedem Fahrzeug eingebaut ist. Die Bremse bremst das Fahrzeug, indem sie das Drehen der Räder verlangsamt oder diese ganz blockiert. Es gibt zahlreiche Arten von Brems-Systeme wie z.B. Hydraulik-Bremse, Scheiben-Bremse, Trommel-Bremse, Zugseil-Bremse, etc., die in verschiedene Fahrzeugarten Verwendung finden. Die Bremse kann mechanisch durch ein Seil oder hydraulisch angetrieben werden. Auch elektrisch angetriebene Bremsen sind immer öfter in Fahrzeugtechnik zu sehen. Das Prinzip ist bei allen Brems-Systemen gleich. Eine Scheibe oder eine Trommel, die mit den Rädern gekoppelt ist und die sich wie die Räder dreht, wird durch Brems-Backen oder Brems-Klötze gedrückt oder gerieben und dadurch wird sie gebremst. Die Reibung erzeugt eine sehr hohe Hitze, die von der Brems-Kraft und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig ist. Ein Problem in diesem Bereich ist, die Hitze so schnell wie möglich abzuführen. Die Hitze kann so gross sein, das die Scheibe (bei Scheibenbremsen) sich verformen kann. Im teueren Fahrzeuge werden Keramik-Scheiben eingesetzt, die mehr Hitze ertragen können. Die bekannte Scheiben-Bremse weist eine Bremsscheibe auf, die zwischen zwei Drehplatten gepresst wird, wobei abhängig von der Presskraft mehr oder weniger eine Verbindung entsteht und dadurch eine Kraftübertragung stattfindet. Das Funktionsprinzip und die Grundlage von Brems-Systemen ist die Reibungskraft. Durch diese Kraft wird eine Verbindung zwischen den Drehscheiben und der Brems-Klötzen geschafft. Anfangs, wenn die Bremsscheibe nur leicht gegen die Klötze gepresst wird, wird nur wenig Bremskraft auf der Bremsscheibe übertragen. Je stärker die Scheibe gepresst wird, desto hoher ist die übertragene Kraft. Jedoch sie steigt nicht genau linear oder proportional mit der Bremspedalbewegung. Besonders wenn das Fahrzeug einige Jahre alt wird, greift die Bremse nicht rechtzeitig ein und das Fahrzeug kann mit einer Verzögerung gestoppt werden. Gefühlsmäßig schafft ein geübter Fahrer (der mit dem Fahrzeug sich vertraut gemacht hat) das Fahrzeug trotzdem zufrieden stellend zu stoppen.
Die Bremse kann durch die Kraft des Fahrers betätig werden und die Räder dabei blockieren. Jedoch dass kann leicht nur bei sehr kleine Fahrzeugen erfolgen. Bei normale PKW ist die Muskel-Kraft meistens nicht ausreichend um genug Bremskraft zu erzeugen, um das Fahrzeug schnell zum stehen zu bringen. Deshalb werden Kraftverstärker eingesetzt, die die Bremskraft verstärken und diese für den Bremsvorgang benutzen. Die Bremskraft wird von dem Kraftverstärker durch Hydraulik-Leitungen bis zu Brems-Zylindern an jedem Rad übertragen. Die Bremszylinder pressen die Bremsklötze (oder Bremsbacken) gegen der Brems-Scheibe, die dazwischen sandwitschartig eingebaut ist und die zwischen denen sich dreht. Die Anpresskraft kann stufenlos gesteuert werden und damit auch die Bremskraft. Die Reibungsenergie geht während der Bremsung vollständig verloren. Auch die gesamte kinetische und potentiale Energie des Fahrzeugs geht dabei vollständig verloren. Das bedeutet, dass jeder Bremsvorgang einen Energieverlust verursacht. Es gibt Versuche, die Bremsenergie durch elektrische Elemente zurück zu gewinnen.
Die herkömmlichen Brems-Systeme haben auch viele Nachteile.

– ungünstiger Wirkungsgrad und Erhitzung durch Reibung,
– keine Kraft-Formschlüssige Verbindung (1-2% Schlupf)
– hohe Verschleiß,
– Beschädigung durch lange ununterbrochene Benutzung (z.B. bei LKW und bei Bergabfahrt).

Bei den Scheibenbremsen treten folgende Nachteile auf:
die Brems-Scheibe kann schnell zerstört werden,

– wenn die Bremse oft viele Male hinter einander oder für längere Zeit betätigt wird,
– langes Bremspedal-Teilbetätigung bei hohe Fahrzeug-Geschwindigkeit.

Ein weiterer Nachteil der Bremsscheiben ist auch die Tatsache, dass die Bremskraft nicht sehr genau proportioniert werden kann. Man kann nie genau die Kraftübertragung dosieren. Das erlaubt das Funktionsprinzip nicht. Die Bremsscheibe schleift ja gegen mindestens eine statisch angebrachte Bremsplatte und wird durch Belastung schnell erhitzt. Die Erhöhung der Temperatur ändert zumindest geringfügig die Eigenschaften der Brems-Scheibe, was auch zu veränderte Griff-Kraft führt. Sowohl die Bremsscheibe, als auch die Bremsklötze verschleißen mit der Zeit und müssen irgendwann erneuert werden. Ein Nachteil ist auch das aufwändige Steuern durch ABS- oder ESP-Systeme.
Sehr interessant wäre die Idee eines Brems-Systems, das mit einer Taumelscheibe funktioniert, die eine elektrisch oder magnetisch veränderbare Flüssigkeit in einem Behälter presst.
Taumelscheiben finden sehr oft Verwendung in Kompressoren, Pumpen, sowie Hubschraubern als Steuerung für den Rotor.
Die Anmeldung EP 0945616 beschreibt einen Taumelscheiben-Kompressor, bei dem der Gelenkmechanismus dazu dient, eine Antriebsmoment einer Stange auf die Taumelscheibe zu übertragen.
Die Anmeldung DE 10 2004 028 747 A1 beschreibt einen Hubkolbenkompressor, der mit mehreren parallel angeordneten Zylinder-Kolbeneinheiten, wobei die Trieb-Stange von einer mit ihr schwenkbar gekoppelten Taumelscheibe umschlossen ist, mit der die Kolben über eine gelenkige Gleit-Kupplung verbunden sind.
Ein ähnliches Gerät ist bekannt durch DE 41 39 186 . Bei diesem ist die Taumelscheibe auf einem von der Trieb-Stange getragenen Kugelkörper schwenkbar geführt und in radialem Abstand mit der Trieb-Stange gekoppelt.
Die Anmeldung DE 37 162 02 C3 beschreibt ein Brems-System, wobei ein Exzentriker für eine Kraftübertragung auf einer Bremsscheibe verwendet wird. Hier ist eine Modifizierung der herkömmlichen Scheibenbremse mit Reibungseffekt beschrieben, wobei das exzentrische Teil lediglich ein Kraftübertragungs-Glied ist, das dazu beiträgt, die Bremsscheibe zu pressen.
Ein Brems-System, wobei eine Taumelscheibe mit Begleitelemente, sowie eine elektro- oder magnetorheologische Flüssigkeit, als Bremse direkt eingesetzt wird, ist nicht bekannt.
Bereits 1939 entdeckte der amerikanische Ingenieur Willis Winslow den elektrorheologischen Effekt bei privaten Forschungen und beschrieb wenig später erste mögliche Anwendungen. Winslow stellte damals fest, dass sich die Viskosität einer Lösung aus Stärkemehl in Mineralöl unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes ändert. Zunächst wurde mit anorganischen Zeolith-Partikeln experimentiert, die aber zu starker Reibung und Korrosion an Leitungen und Dichtungen führten. Als weit weniger abrasiv erwiesen sich verhältnismäßig weiche Polymerpartikel etwa aus Polyurethan. Dennoch scheuten Maschinenbaubetriebe die ungewohnten und noch nicht ganz ausgereiften Substanzen. Für praktische Anwendungen taugte diese erste elektrorheologische Flüssigkeit noch nicht. Inzwischen haben Wissenschaftler die Flüssigkeiten weiterentwickelt.
Früher bedeutungslos jedoch heute spielen elektrisch steuerbare Flüssigkeiten in der Technik eine große Rolle. Sie enthalten meist kleine Kunststoffkügelchen, die sich aufgrund ihrer Polarität in einem elektrischen Feld zu langen Ketten anordnen und deshalb die Flüssigkeit versteifen, und das innerhalb von Sekundenbruchteilen. Elektrorheologische Flüssigkeiten werden zäh wie Gel oder noch fester, wenn eine Spannung angelegt wird. Nutzen lässt sich dieser Effekt in Bremssystemen, Stoßdämpfern, Hydraulikanlagen oder Ventilen, die sehr schnell schalten müssen. Den Rekord hält derweil eine elektrorheologische Flüssigkeit, die 1500 mal in der Sekunde zwischen flüssig und fest hin- und herschalten kann. Auch in Fitness-Studios profitieren die Sportler von elektrorheologischen Flüssigkeiten.
Seit einigen Jahren gibt es auch magnetorheologische Flüssigkeiten. Bei ihnen wird die Verfestigung nicht durch elektrische, sondern magnetische Felder ausgelöst. Das Fließverhalten dieser Flüssigkeiten ändert sich in einem Magnetfeld. Das grosse Anwendungspotential dieser neuen Materialien reicht von Ventilen in Mikrosystemen bis hin zu regelbaren Schwingungsdämpfern oder Tastbildschirmen für Blinde. Die smarten Flüssigkeiten dämpfen Fahrersitze in Lastwagen oder dienen als Bremsen in Fitnessgeräten. Seit vorigem Jahr setzt General Motors sie sogar in Stoßdämpfern von Autos ein. In Deutschland arbeitet das ISC mit Partnern an einem adaptiven Motorlager, das den Fahrkomfort mithilfe von MRF erhöht.
Der verblüffende Effekt ist leicht zu erklären: In einer hoch isolierenden Flüssigkeit – wie etwa Silicon- oder Mineralöl – sind Milliarden von elektrisch polarisierbaren Teilchen gleichmäßig verteilt. Das ändert sich, sobald Spannung anliegt. In einem elektrischen Feld bilden die Partikel Dipole mit Plus- und Minus-Ladungen und verbinden sich zu langen Ketten. Die Flüssigkeit zwischen den Elektroden wird fest. Das geht sehr schnell. Innerhalb von Millisekunden sind die Teilchen polarisiert und die Suspension erstarrt zu einem zähen Gel. Schaltet man den Strom ab, zerfallen die Partikelketten und die Suspension ist wieder flüssig. Ähnlich funktionieren auch die magnetorheologischen Flüssigkeiten (MRF). Sie enthalten magnetisierbare Partikel. Legt man ein Magnetfeld an, richten sich diese Teilchen aus, wie Eisenspäne zwischen den Polen eines Hufeisenmagneten.
Dazu wird die Substanz durch einen Spalt zwischen zwei flachen Elektroden geleitet. Legt man eine Spannung an, werden winzige Polyurethanpartikel in der Flüssigkeit polarisiert. Sie verbinden sich zu langen Ketten, denn die Partikel tragen positive und negative Ladungen. Im Feld ordnen sie sich zwischen den Platten zu winzigen Säulen an, die Drücke elastisch abfedern oder Scherkräfte dämpfen, wenn sich die Platten gegeneinander verschieben. Selbst die Bewegung von Kolben lässt sich damit abbremsen. Ein Knopfdruck genügt – und die gerade noch flüssige, milchig weiße Suspension ist fest und zäh wie Gelee. Die Elektrofluide verändern ihr Fließverhalten, wenn Spannung angelegt wird.
Die Eigenschaften dieser Flüssigkeit werden auch in der Anmeldung DE 198 01 752 beschrieben. Hier wird eine Verriegelungseinrichtung für Notausgangstüren wobei zwischen dem Sperrmechanismus und dem Haltemechanismus eine Druckfeder vorgesehen ist, mit ein vom Sperrriegel elektrisch versperrbares Fluid (hydraulische oder rheologische Flüssigkeit) befüllt, beschrieben.
Die Eigenschaften dieser Flüssigkeit werden von Forschungsteams versucht auch für Brems-Systeme oder Kupplungen eingesetzt zu werden. Bei Brems-System wird daran gedacht diese Flüssigkeit anstatt von Ventilen einzusetzen. Turbokupplungen könnten mit diese Flüssigkeit befüllt werden um die Kraftübertragung zwischen dem Pumpenrad und der Turbinenrad zu regeln.
Die Anmeldungen DE 35 172 81 A1 und DE 35 369 34 A1 beschreiben die elektroviskose Flüssigkeit.
Die Anmeldung DE 39 229 30 A beschreibt ein Scheibenwischeranlage für Fahrzeuge, die ein Kupplungs-System aufweist, der durch elektroviskose Flüssigkeit funktioniert.
Es gibt zahlreiche Versuche eine steuerbare Stellvorrichtung zu schaffen, die aus einem Druckraum, einem Flüssigkeitsvorrat, und eine Pumpe besteht, wobei als Hydraulikflüssigkeit eine elektrorheologische oder magnetorheologische Flüssigkeit verwendet wird, die auf einen in den Druckraum ragenden Kolben oder eine Membran eine Druckkraft mit einer Stärke ausübt, die durch das Durchlaßventil gesteuert werden kann. Die Versuche richten sich insbesondere auf ein elektrorheologisches Stellglied zur der Steuerung von Kupplungen und Getrieben, vorzugsweise Lamellenkupplungen, insbesondere zur Anwendung im Automobilbau.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Brems-Systeme und Kupplungsformen bekannt, die unter Verwendung einer elektrorheologischen Flüssigkeit als Hydraulikflüssigkeit arbeiten (s. z. B. DE 39 22 930 und GB 2 218 758 ). Bei elektrorheologischen Kupplungen wird die elektrorheologische Flüssigkeit direkt zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Flächen, z.B. der Kupplungsscheiben, eingesetzt. Ein Nachteil eines solchen Kupplungsaufbaus ist, dass zur Übertragung hoher Drehmomente sehr große Flächen werden, da die zur stehenden elektrorheologischen Flüssigkeiten nur etwa maximal 10 kPa Schubspannung übertragen können. Eine einfache Berechnung ergibt, dass wenn beispielsweise ein Drehmoment von etwa 200 Nm übertragen werden soll, wäre also eine Fläche von 3000 cm² notwendig. Allerdings durch eine Vielzahl von Platten oder Lamellen wäre das Problem das kleinste Übel. Die große Fläche bedingt aber ein großes Bauvolumen der Kupplungen. Ein weiterer Nachteil ist leider die starke Erwärmung der elektrorheologischen Flüssigkeit. Diese hat eine weitere Erhöhung des Energiebedarfs zur Steuerung der Kupplung zur Folge. Aus diesem Grund sind daher bislang nur Kupplungen auf Basis elektrorheologische Flüssigkeiten kleiner Drehmomente als Prototypen entwickelt worden. Die genannte Art von Kupplung wird speziell den Einsatz im Automobilbau zur Abkupplung von Nebengeräten, z.B. Scheibenwischer oder Lüfter, beschrieben.
Das sich im Bereich der Kupplungsscheiben aufgrund der Motordrehzahl gegebenenfalls sehr hohe Differenzdrehzahlen ergeben, tritt schon im inaktiven Zustand der elektrorheologischen Flüssigkeit aufgrund ihrer Basisviskosität ein hohes Drehmoment auf. Dieses begrenzt zusätzlich Steuerungsmöglichkeiten der Kupplung.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Stellglied für Kupplungen auf Basis elektroviskoser Flüssigkeiten zu entwickeln, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
Stellglieder unter Verwendung von Hydraulikflüssigkeiten sind aus dem Automobilbau bekannt.
Stossdämpfer, die auf die Wirkung von elektrorheologischen Flüssigkeiten aufbauen, sind in der Patentliteratur vielfach beschrieben. Als Beispiel dazu wird auf das US-Patent 5 259487 verwiesen. Bei dem dort beschriebenen Stossdämpfer wird mittels eines Kolbens die elektrorheologische durch einen Elektrodenspalt unter Nutzung des elektrorheologischen Effektes, der Druckabfall und damit die Dämpferkraft stufenlos von einer niedrigen zu einem maximalen Wert verstellt. Mittels elektrorheologische Flüssigkeiten sind Fahrwerke realisierbar, deren Dämpfungskraft innerhalb kurzer Zeiträume variiert werden kann.
Unter elektrorheologischen Flüssigkeiten werden Dispersionen fein verteilter hydrophiler Teilchen in hydrophoben elektrisch nicht leitenden Ölen kolloidale Suspensionen elektrisch polarisierbarer nicht leitender verstanden, die unter Einfluss eines elektrischen Feldes mit hinreichend starker elektrischer schnell und reversibel ihre Fließgrenze bzw. ihren Scherspannung unter Umständen mehrere Größenordnungen ändern können. Die elektrorheologische Flüssigkeit wechselt ihren Zustand vom dünnflüssigen bis zum festen Zustand. Elektrorheologische Flüssigkeiten sind in den Offenlegungsschriften DE 35 17 281 A1 , DE 35 36 934 A1 , DE 39 41 , DE 40 26 881 A1 und vielen anderen genannt.
Der in den Patentansprüchen 1 bis 63 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Brems-System zu schaffen, das ohne Bremsscheibe und Bremsklötze auskommt, das sehr komfortabel ist, das in der Lage ist, sehr genau die Brems-Kraft zu dosieren, leicht zu steuern ist und das ohne herkömmliche Scheiben-Reibungs-Effekt auskommt.
Dieses Problem wird mit den in den Patentansprüchen 1 bis 63 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Vorteile der Erfindung sind:

– nahezu verschleißfreies Betrieb,
– sehr kleine Energieverluste und geringe Wärmeerzeugung,
– umweltschonend (durch die Energieersparung),
– sehr langlebig,
– exakt steuerbar,
– schonend für den Motor und das Getriebe,
– es vermittelt dem Fahrer ein bisher noch nie erlebtes Fahrgefühl,
– kein starkes Reibungseffekt und keine Erhitzung, wie bei herkömmlichen Bremsen,
– leicht steuerbar, vorzugsweise optimal für das Koppeln mit einem ABS oder ESP-System,
– ein Bremsverstärker muss nicht unbedingt eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 12 erläutert. Es zeigen:
1 das neuartiges Brems-System mit elektrorheologischen Flüssigkeit,
2 eine Variante, wobei die Taumelscheibe von beiden Seiten abgetastet wird,
3 eine Variante mit mehreren elastischen Behältern,
4 ein Brems-System, wobei magnetorheologischen Flüssigkeit als Drehmoment-Dämpfer verwendet wird,
5 eine Variante mit mehreren kleineren Behältern, die mit der magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt sind,
6 eine Variante, wobei der Behälter in einem Metall-Hohlzylinder angebracht ist,
7 eine Variante, wobei der Behälter in mehreren ringförmigen Scheiben aufgeteilt ist,
8 ein Brems-System, das in einem Kugel-Hohlkammer eingebaut ist,
9 eine Variante, bei der die Taumelscheibe komplett von der Flüssigkeit umgeben ist,
10 eine besondere Steuerung, wobei ein Signal-Generator eingebaut ist,
11 eine Variante, wobei anstatt des Tellers eine Schwenkscheibe oder ein Schwenkkörper eingebaut ist.
12 zeigt ein System, wobei anstatt der Kurbelwelle ein Exzentriker eingebaut ist.
Das Brems-System ist eine völlig neuartige Variante, die eine Bremskraft auf die Räder des Fahrzeugs weitergibt. Es handelt sich um ein System, das mit einer bisher unerreichten und nahezu absoluten Präzision steuerbar ist. Die Bremskraft wird beliebig proportioniert auf das Rad übertragen. Ein großartiger Vorteil ist auch die Tatsache, dass das Brems-System sehr lange ununterbrochen betätigt werden kann, ohne dass es zu Beschädigung kommt. Das ist besonders wichtig bei LKW-s und Busse.
Das System ist relativ kompliziert gebaut, jedoch hier wird eine vereinfachte Form dargestellt.
Es besteht aus einer Taumelscheibe 1 (schräg angebrachte Drehscheibe), die auch Steuerscheibe genannt werden kann, die nicht rechtwinklig sondern etwas schräg mit der Rad-Drehachse 2 gekoppelt ist. Sie muss nicht unbedingt schräg sein, jedoch deren Kontaktfläche 3 muss schräg oder winkelgeneigt gebaut sein. Diese Taumelscheibe kann fest mit dem Rad oder abnehmbar z.B. durch Schrauben oder Nieten befestigt werden. Am besten soll sie fest mit der Radachse gekoppelt werden, bzw. eine Einheit bilden. Falls es doch mal zum Verschleiß kommen soll, dann kann sie zusätzlich vom Werk aus mit einer Zusatz-Platte 4 gekoppelt werden, die austauschbar ist. Die schräge Anordnung der Taumelscheibe oder deren Kontaktfläche trägt dazu bei, dass eine steuerbare Brems-Kraftübertragung machbar ist. Auf der freien Oberfläche 3 der Taumelscheibe wird ein Teller 5 gelegt, der mit Kugellager 6 ausgestattet ist. Anstatt des Tellers, kann auch ein stabil gebauter Ring verwendet werden, jedoch ein Teller hat seine Vorteile. Der Teller ist in der Mitte mit einem Gelenk 7 ausgestattet, durch den er mit einer Stütze/Stange 8 gekoppelt ist. Die Stange wird dann mit einem Teil der Fahrzeugkarosserie 33 fest gekoppelt. Das Gelenk 7 erlaubt eine Schwenkung des Tellers innerhalb eines Winkelbereichs in eine beliebige Richtung. Jedoch ein Drehungs-Versuch des Tellers wird direkt auf der Stange übertragen und dann auch sofort geblockt. Bestens sind dafür Kardan-Gelenke 11 geeignet, die in beliebige Richtungen schwenkbar sind und die eine Drehung nicht erlauben, wenn sie an anderen Ende starr befestigt sind. Die Stange 8 kann in einem Bereich aus einem Gummi-Teil bestehen, der eventuelle Vibrationen dämpfen soll. Der Gummibereich kann auch einer massiven Gummischeibe bestehen, der sandwischartig zwischen zwei Platten eingebaut ist. Mit dem Teller ist mindestens ein elastischer Behälter 10 verbunden. Der Behälter kann ringförmig oder scheibenförmig gebaut werden. Wenn er ringförmig gebaut werden soll, dann wird er vorzugsweise mit dem Teller-Rand gekoppelt werden. Der Teller kann in beliebige Richtung geschwenkt werden. Diese Schwenk-Bewegung soll durch das Kardan-Gelenk 11 nicht verhindert werden. Der Behälter wird an einer Stütze 8, die fest mit der Fahrzeugkarosserie 33 gekoppelt ist, angelehnt, bzw. mit dieser Scheibe verbunden werden. Der Behälter ist mit Verstärkungsfasern 17 verstärkt. Es können auch mehrere kleinere Behälter 18 verteilt auf dem Teller 5 eingebaut werden.
Der Behälter 10 ist durch die Stütze 8 mit der Karosserie mechanisch gekoppelt und dreht sich nicht mit der Taumelscheibe mit. In dem Behälter drin befindet sich eine spezielle Flüssigkeit, vorzugsweise eine elektrorheologische Flüssigkeit 19, die von einem Behälterbereich auf den anderen wandern kann. Der Behälter wird durch die schräge Taumelscheibe 1 und durch die Antriebswelle wellenartig bzw. taumelartig über den Teller 5 schräg gepresst. Ein Teil bzw. ein Sektorbereich des Behälters 10 wird schmal gepresst, während der andere gegenüber liegend breiter wird. Der schmale 20 und der breitere Sektor 21 des Behälters wandern mit der Drehung der Taumelscheibe mit, ohne dass der Behälter gedreht wird. Die Flüssigkeit leistet keinen Widerstand. Auf diese Weise wird keine Bremskraft auf dem Rad übertragen. Die elektrorheologische Flüssigkeit hat die Eigenschaft, unter elektrischem Strom/Spannung, sich zu verfestigen. Je höher die elektrische Anregung ist, desto fester wird sie.
Zwei Elektroden 22 steuern den Aggregats-Zustand der Flüssigkeit und können diese fest oder flüssig machen. Eine Steuerung 23 ist mit den Elektroden gekoppelt. Der Teller 5 gleitet durch die Kugellager 6 auf der Oberfläche 3 der Taumelscheibe 1. Um Unwucht zu vermeiden, wenn die Flüssigkeit von einem Sektorbereich des Behälters auf den anderen wandert, muss die Masse der Taumelscheibe an breiteren Sektor durch Anbringen eines Zusatzgewichts vergrössert werden, und das exakt um die Masse der Flüssigkeits-Überschuss in den gegenüber der Drehachse liegenden Behälter-Teil. Ein Bolzen 30 in der Mitte des Tellers wird in der Mitte der Taumelscheibe in einer Öffnung 26 eingeführt, wobei diese eine Unwucht komplett ausschließen werden, weil die beiden Teile, obwohl sie nicht fest mit einander gekoppelt sind, insgesamt wie ein fester Körper während der Drehung sich verhalten. Trotzdem, es ist besser wenn beide Teile ausgewuchtet sind.
In der 1 ist eine einfache Variante dieses Systems dargestellt worden. Die Taumelscheibe 1 wird durch die Raddrehung, bzw. dessen Antriebswelle gedreht. Der gelagerte Teller 5 gleitet über die Oberfläche 3 der Taumelscheibe 1, ohne dass er sich dabei dreht. Durch die schräge Anordnung bzw. die Winkelneigung der Taumelscheibe gegenüber der Radachse 2, wird auf den nicht mitdrehend liegenden Teller 5 eine Taumelbewegung erzeugt, die den elastischen Behälter 10, der mit dem Teller gekoppelt ist, hin und her schwenkt, bzw. ihn verformt. Der breitere Sektor der Taumelscheibe rotiert und damit auch der Teller an der Stelle taumelartig geschoben wird. Er schiebt den Behälter an dieser Stelle ebenfalls zurück. Der schmalere Bereich zieht den Teller wieder in Richtung der Taumelscheibe. Der Teller ist in der Mitte mit einem Kardan-Gelenk 11 gekoppelt, der in beliebige Richtung innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs schwenkbar ist. Der Teller dreht sich zwar nicht, aber er macht die Taumelbewegung mit. Die Kugellager 6 sorgen für ein verlustfreies Gleiten auf der Taumelscheibe. Die Flüssigkeit in dem Behälter wird durch die Wellenbewegung ebenfalls in Bewegung gesetzt. Diese wandert von einem Teil des Behälters auf den anderen, je nachdem welche Druckkraft auf dem Behälter wirkt. Abgesehen von der Flüssigkeitswanderung, ist eine Schwenkung in energetischer Hinsicht hier nahezu verlustfrei. Die eingebauten Elektroden 22 können die Flüssigkeitsströmung steuern. Die Steuerung kann einen Signal erzeugen, der nicht nur zwei Aggregats-Zustände der Flüssigkeit erzeugt. Die Flüssigkeit kann stufenlos eine beliebige Zwischen-Zustand nehmen und diese auch halten. Auf der Taumelscheibe können kreisförmige konzentrisch angeordnete Rillen 27 eingebaut werden, auf denen die Kugeln 28 des Kugellagers 6 in Bahnen sich bewegen können. Die Rillen können etwas breiter als der Durchmesser der Kugeln sein und dienen lediglich dazu, dass die Kugeln nicht aus dem Zwischenspalt herausspringen. Die Rillen sollen nur auf einen der Flächen eingebaut sein. Diese können auf der Taumelscheibe oder auf dem Teller eingeritzt sein. Wenn diese auf beiden Flächen vorhanden sind, dann kann der Teller nicht mehr hin und gleiten, sondern sein Zentrum wird gezwungen auch hin und her zu taumeln.
Das Prinzip dieses Systems ist nicht zu kompliziert. Wenn die elektrorheologische Flüssigkeit flüssig ist, dann fliesst sie durch die Wellenbewegung der Taumelscheibe von einem Teil des Behälters auf den anderen. Je nachdem wie gross der Behälter 10 ist und wie schräg/winkelgeneigt die Taumelscheibe 1 eingebaut ist, kann die bewegende Flüssigkeitsmenge sehr gering oder relativ gross sein. Je schneller der Motor angetrieben wird, desto schneller dreht sich seine Kurbelwelle und damit auch die Taumelscheibe. Der Behälter wird schwenkend mit der Drehfrequenz hin und her taumelartig verformt. Jede Drehung verursacht eine vollständige rotierende Verformung des Behälters. Mit dieser Geschwindigkeit fliesst auch die elektrorheologische Flüssigkeit 19 in dem Behälter hin und her. Die Breite des Behälters soll abhängig von der Motorleistung gewählt werden. Einige cm sind in der Regel optimal für Motoren bis 300 KW. Die Flüssigkeitsströmungen erlauben verlustfreie Motordrehungen bis 32000 UpM. Dadurch kann das Brems-System auch für extrem schnelle Fahrzeuge (wie z.B. Rennwagen) geeignet sein.
Sobald die Steuerung 23 die Elektroden 22 unter Spannung setzt und die Flüssigkeit angeregt wird, dann beginnt die elektrorheologische Flüssigkeit blitzschnell zäher zu werden. Dadurch beginnt die Flüssigkeitsströmung verhindert zu werden. Auf diese Weise erhöht sich die Widerstand in dem Behälter und er wird nicht mehr in Echtzeit taumelartig verformt. Das erzeugt eine Kraft auf dem Teller 5, der immer mehr die Drehbewegung des Rads dämpft. Der Teller kann sich zwar taumeln, sich drehen kann er aber nicht. Das verhindert das Kardangelenk, das an dem anderen Ende fest mit der Karosserie oder Gehäuse gekoppelt ist. Die Dämpfungs-Kraftübertragung ist je intensiver, je stärker die Flüssigkeit angeregt wird und diese fester wird. Die Zeit um den Behälter zu verformen wird immer länger und die Flüssigkeit wird nicht mehr von einem Teil des Behälters auf den anderen ohne weiteres transferiert werden. Auch der Druck für diese Transfer immer grösser werden muss. Wenn die Flüssigkeit maximal angeregt wird, dann findet so gut wie keine Verformung mehr statt und die Neigungswinkel des Tellers 5 gegenüber der Stütze 9 bleibt konstant. Der Behälter in festen Zustand erlaubt nicht dass der Teller 5 seine Winkel im Bezug auf ihn ändert. Daher wird die Taumelscheibe sich von dem Teller zu entfernen versuchen, was nicht möglich ist, weil das durch Lager- und Rillen oder Nut-Systeme verhindert wird. Ein stabiles Gehäuse 29 und zwei gelagerte Begrenzungs-Platten 31 verhindern zusätzlich, dass die Bremsteile auseinander gehen oder sie sich von einander entfernen. Durch die Erstarrung des Behälters 10, bzw. seine starre Haltung der Winkelneigung, wird der Teller 5 die Taumelscheibe 1 zwingen sich nicht mehr zu drehen. Das bedeutet eine vollständige Rad-Blockierung, bzw. Bremsung. Das Brems-System kann sowohl bei langsamen als auch bei schnelleren Fahrzeugen eingebaut werden. Bei langsamen Motoren (LKW, Schiff, Panzer oder andere schwere Fahrzeuge) kann die Winkelneigung der Drehplatte relativ schräg angeordnet sein. Je kleiner der Neigungswinkel, desto schnellere Fahrzeuge können mit diesem Brems-System ausgestattet werden.
Für eine besondere Steuerung kann ein Signal-Generator 15 eingebaut werden, der elektrische Signale mit regelbare Frequenz und Amplitude erzeugt, wobei dadurch die Elektroden 22 mit dieser Frequenz gesteuert werden (10). Je nachdem wie stark das Signal generiert werden kann, ist eventuell auch ein elektronischer Verstärker notwendig, der mit dem Generator gekoppelt ist. Der Generator kann auch einfach aus einem Oszillator-Kreis bestehen, der ein änderbares Stromsignal erzeugt. Durch die hohe Frequenz des Signals, das als Sinus-Signal, Rechteck-Signal oder als Impuls-Signal abgegeben werden kann, ist es möglich die Flüssigkeit so zu steuern, dass sie in sehr kurzen oder längeren Intervallen wechselweise flüssig oder fest wird. Dadurch werden proportionierte kleine Mengen der Flüssigkeit in dem Behälter 10 wandern und eine proportionierte Kraftübertragung zwischen dem Rad und dem Brems-System ermöglichen. Das Prinzip kann man ähnlich wie bei elektrischen getakteten oder Phasenschnitt-Schaltungen erklären. Diese Schaltungen sind auf Thyristor-Basis gebaut und können die Werte der Wechselströme im Ausgang ändern. Ähnlich wird hier die mechanische Kraft dosiert auf der Stange übertragen. Die Impuls-Frequenz kann von dem Brems-Pedal aus gesteuert werden. Vorteilhaft ist hier, dass der Flüssigkeitszustand nicht Zwischenzustände aufweisen muss. Wenn man auskoppeln will, dann wird die Flüssigkeit einfach flüssig gemacht und die Flüssigkeit wandert ungehindert in dem Behälter. Beim Koppeln wird die Flüssigkeit fest gemacht sie strömt nicht mehr in dem Behälter. Die Tellerneigung wird gegenüber der Stange starr gehalten und eine vollständige Brems-Kraftübertragung findet statt. Für eine Kraftdosierung wird die Steuerung mit einer hohen Frequenz die Flüssigkeits-Zustand von flüssig auf fest in kurzen Abständen ändern, sodass die Strömung der Flüssigkeit in dem Behälter geregelt werden kann. Je nachdem wie oft der Fest-Flüssig-Zustand geändert wird, kann man die Flüssigkeits-Strömung regeln. Z.B. wenn die elektrorheologische Flüssigkeit 100-mal pro Sekunde flüssig und fest gemacht wird, wobei für ein vollständigen Zyklus (einmal komplett flüssig und fest werden) 0,001 Sekunden gebraucht werden, dann wird die Kraftübertragung ca. 6% betragen. Praktisch ist dieser Wert noch niedriger, weil die Trägheit der Flüssigkeit nicht mitberechnet worden ist. Wenn der Flüssigkeits-Zustand aber 500-mal pro Sekunde gesteuert wird, dann wird ca. 25% der Brems-Kraft auf dem Rad übertragen. Je höher die Frequenz der Impulse ist, die den Flüssigkeits-Zustand ändern, desto höher ist die Kraftübertragung, weil die Flüssigkeit immer mehr gebremst wird. Natürlich ist dabei auch ausschlaggebend wie lange die Flüssigkeit pro Zyklus starr bleibt. Die Methode mit diesem System hat einige Vorteile: wenn die zäh gewordene Flüssigkeit, die inneren Scherspannungen während eines Bremsvorganges nicht mehr kompakt standhalten kann, dann wird sie schichtweise gebrochen und die Bremskraft ist nicht mehr optimal. Durch das schnelles Schalten zwischen zäh und flüssig werden die „Bruchstellen" wieder mit einander geklebt, bzw. diese entstehen und verschwinden blitzschnell wieder. Das System mit dem Signal-Generator oder Impuls-Generator kann bei allen Fahrzeug-Arten sich durchsetzen, weil es nahezu perfekte Brems-Eigenschaften dem Fahrzeug verleiht.
Die mechanischen Spannungen, die in der zäh gewordenen Flüssigkeit auftreten, sind hier relativ gross. Jedoch dadurch, dass die Flüssigkeit vielmehr taumelartig gepresst wird, reicht die erzeugte Dämpfungskraft vollkommen aus um einen Bremsvorgang zu absolvieren. Anders als z.B. bei ERF- oder MRF-Kupplungen, wird hier die Kraft nicht zwischen zwei unterschiedlich rotierende Scheiben übertragen, sondern eine Anpresskraft auf der Flüssigkeit ausgeübt wird. Diese Anpresskraft wird durch eine Taumelbewegung der Taumelscheibe und über einem Tellers auf der Flüssigkeit übertragen, die dann gedämpft wird.
In der 2 ist eine Variante dargestellt worden, wobei die Taumelscheibe von beiden Seiten abgetastet wird. Ein Kapsel-Gehäuse 13 umhüllt nahezu komplett die Taumelscheibe 1. In dem Gehäuse ist eine Öffnung 14 eingebaut, durch den die Rad-Drehachse eingeführt wird. Bei Antriebsrädern ist es notwendig, dass auch die Antriebswelle 38 eingeführt werden muss. Diese wird von der anderen Seite eingeführt. Die andere Seite des Gehäuses ist fest oder abnehmbar z.B. durch Schrauben mit der Karosserie 33 gekoppelt. In dem Gehäuse ist ein elastischer Behälter (oder mehrere) eingebaut. Es können z.B. zwei ringförmige Behälter 10 eingebaut werden, die jeweils eine Fläche der Taumelscheibe durch jeweils einen Kugellager-Teller berühren. Auch Systeme mit vier oder sechs kleinere Behältern 18 sind gut dafür geeignet. In letzen Fall wären jeweils drei Behälter unter 120°-Winkel auf jede Seite der Taumelscheibe verteilt (3). Sobald die Taumelscheibe 1 sich dreht, dann schiebt sie einen Teil des Behälters und verformt ihn durch ihre winkelgeneigte Anordnung, mit jeder Umdrehung einmal hin und her. Je nachdem in welche Phase die Taumelscheibe sich befindet, wird auch die Flüssigkeit von einem Teil des Behälters auf den anderen wandern. Bei der Variante mit mehreren kleineren Behältern 18, wird jeder davon mit jede Umdrehung der Taumelscheibe, einmal gepresst und einmal in die Länge gezogen. Beim flüssigen Zustand der elektrorheologischen Flüssigkeit, findet keine Kraft-Übertragung statt, weil die Behälter sich frei verformen können und die Winkelneigungen der Taumelscheibe eine art „Wellen-Bewegungen" auf denen bewirkt. Der elastische Behälter, der die Form einer Ring-Scheibe aufweist, wird durch die Taumelscheibe so verformt, dass er an einem Bereich schmaler und in den anderen breiter wird. Wenn die Flüssigkeit sich zu verfestigen beginnt, dann erschwert sich die Flüssigkeits-Wanderung von einem Teil auf den anderen. Der Behälter ist nicht mehr leicht pressbar. Dadurch erhöht sich die Widerstand auf der Taumelscheibe und als Ergebnis wird immer mehr Kraft auf dem Rad übertragen. Je stärker die Flüssigkeit angeregt wird, desto stärker nimmt die Brems-Kraftübertragung zu. Der Teller oder der Behälter dreht sich aber nicht mit. Sie sind mit der Karosserie gekoppelt. Die Brems-Kraft, die übertragen wird, wird in Form einer dämpfenden Kraft übertragen. Eine Bremsung der Taumelscheibe findet statt. Wenn die Flüssigkeit ganz fest wird, dann ist keine Verformung mehr möglich und die Bremskraft steigt auf 100%. Durch eine feine Steuerung der Flüssigkeitszustand ist eine Regelung der Kraftübertragung von 0 bis 100% stufenlos und sehr genau dosierbar möglich. In einem Fahrzeug würde das exzellente Eigenschaften mitbringen. Sie weist ABS-Eigenschaften auf. Und das nicht irgendwelche ABS-Eigenschaften, sondern wirklich perfekte ABS-Eigenschaften. Diese Bremse kann das Rad sehr zuverlässig bremsen auch wenn sie ihn nicht vollständig blockiert. Bei eine kräftige Bremskraft, würde der Teller nicht mehr in Echtzeit sich taumeln, sondern etwas langsamer als die Taumelscheibe. Das Rad würde sich dabei langsamer als die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit drehen. Das Rad würde zwar rutschen, aber es dreht sich langsam. Diese Drehbewegung erlaubt dem Fahrer sein Fahrzeug trotz Bremsung perfekt lenken zu können. Das Brems-System ist mit einem perfekten ABS-System vergleichbar, der unzählig viele Brems-Impulse erzeugen würde, statt eine begrenzte Anzahl von Bremsimpulsen pro Sekunde.
Die Bremse geht nicht kaputt auch wenn sie länger betätigt wird. Auch eine zusätzliche und perfekte Steuerung durch ABS- oder ESP-Systeme ist damit möglich. Die Steuerung 23 kann durch eine Stromleitung mit Strom versorgt werden.
Anstatt von Kugeln in dem Lager des Tellers, können kleine Konusse/Kegel, die abgestumpft sind, eingebaut werden. Diese sind radial auf der Taumelscheibe 1 oder auf dem Teller 5 eingebaut. Der Konus-Winkel sollte so gewählt werden, dass der Konus einen Kreis fährt, der kleiner oder genau so gross, wie die Taumelscheibe ist. Auch die Oberfläche/Kontaktfläche 3 der Taumelscheibe und/oder die des Tellers sollten leicht konusartig geneigt gebaut werden. Dadurch wäre die Drehbewegung sehr stabil.
Die 3 zeigt eine Variante, wobei mehrere kleinere Behälter 18 mit dem Teller 5 und der Stütze 8 gekoppelt sind. Jeder ist mit einer elektrorheologische Flüssigkeit 19 gefüllt und weist jeweils mindestens zwei Elektroden 22 auf. Die Steuerung 23 kann alle Behälter gleichzeitig steuern.
4 zeigt eine Variante mit magnetorheologischen Flüssigkeit 25. Anders als die Variante mit elektrorheologischen Flüssigkeit, wird hier der Aggregats-Zustand der Flüssigkeit nicht durch Elektroden sondern durch Elektromagneten 24 gesteuert. Diese Flüssigkeit ändert ihren Zustand von flüssig auf fest, je stärker ein Magnetfeld auf sie wirkt. Die Steuerung steuert in diesem Fall die Elektromagneten.
5 zeigt Varianten mit mehreren kleineren Behältern 18, die mit der magnetorheologischen Flüssigkeit 25 gefüllt sind. Hier sind der Teller und die Halte-Wand 35 mit Vertiefungen 37 ausgestattet, wobei die elastischen Behälter hineinpassen.
6 zeigt eine Variante, wobei der Behälter mit einer Hülle aus Metall umgehüllt wird. Hier wird eine Hohlzylinder-Hülle 9 mit der Karosserie 33 fest gekoppelt. Die Fläche, die mit dem Teller gekoppelt ist, kann mit Hilfe einer Membran 53 abgedichtet werden. Der erzeugte Raum ist mit elektrorheologische oder magnetorheologische Flüssigkeit gefüllt und wird durch Elektroden oder Elektromagneten, je nachdem welche Flüssigkeit verwendet wird, gesteuert. Die flachen Behälter-Wände müssen hier nicht komplett elastisch gebaut werden, sondern aus einem festem Material (Keramik, Metall-Stahl, Alu, Legierung oder ähnliches) gebaut bestehen, wobei nur die hüllenartige zylindrische Wand aus einer elastischen Material gebaut ist. Sobald die Flüssigkeit fest wird, fliesst sie nicht mehr in dem Behälter und der Teller wird fixiert. Dadurch werden die Bremskräfte auf der Taumelscheibe komplett übertragen.
Die 7 zeigt eine Variante, wobei der Flüssigkeits-Behälter in mehreren Scheiben aufgeteilt ist. Die scheibenförmigen Ringbehälter 10 sind auf einander gelegt und sind jeweils mit Elektroden oder Elektromagneten ausgestattet, die die Flüssigkeit erstarren lassen können. Die Ringbehälter sind sandwitschartig zwischen dem Teller und einer Stütze 8 eingebaut worden. Der Behälter kann mit der Stütze und dem Teller mechanisch verbunden sein. Die Verbindung kann durch Kleb- oder Schmelzverfahren erfolgen. Auch lösbare Verbindungen (Schrauben oder ähnliches) können verwendet werden.
Der Behälter kann die Form eines Falten-Balgs haben (3). Der faltige Wand-Aufbau würde die Ausdehnung und das Zusammenziehen des Behälters erleichtern.
Die Elektroden bei der Verwendung von elektrorheologischen Flüssigkeit können in die Flüssigkeit angebracht werden, oder sie können mit den Wänden des Behälters gekoppelt werden. Bei den Varianten mit magnetorheologischen Flüssigkeit, können die Elektromagneten in die Behälterwand integriert werden, oder ausserhalb des Behälters eingebaut werden.
Die 9 zeigt eine Variante, wobei die Taumelscheibe in einem festen Behälter 34 eingebaut ist. Der Behälter weißt eine Öffnung auf, in die die Radachse eingeführt ist. Er ist mit der Karosserie gekoppelt. In dem Behälter sind Lamellen 16 eingebaut, die das Drehen der festen Materie (verfestigte, erstarrte Flüssigkeit) verhindern sollen. Der Behälter kann auch eckig gebaut werden. Der Eckform-Behälter verhindert automatisch das Drehen der Inhalt, wenn diese fest wird. Diese Variante ist zwar einfacher, jedoch sie ist nicht so gut, wie die mit dem gelagerten Teller. In Gegensatz zu der Variante mit dem Teller, treten hier Energie-Verluste auf, die durch die Reibungskraft der Taumelscheibe mit der Flüssigkeit entstehen. Ein Fahrzeug würde hier mehr Sprit verbrauchen auch bei freier Fahrt. Eine eckförmige Taumelscheibe 35 kann hier eingebaut werden. Praktisch, hier werden eine Anpresskraft und eine Drehkraft auf die Flüssigkeit ausgeübt, solange das Fahrzeug ungebremst weiter fährt. Die Flüssigkeit dreht sich im Behälter und bremst stets das Fahrzeug ein wenig, auch wenn die Bremse nicht betätigt wird. Die Varianten mit dem Teller haben das Problem fast nicht. Hier wird zwar eine Widerstandskraft erzeugt, jedoch diese ist relativ niedrig, dass sie eventuell zu vernachlässigen ist. Kupplungen, die ähnlich wie das Brems-System hier auf der 9 gibt es schon, jedoch die aus dem Stand der Technik bekannten Varianten verwenden keine Taumelscheiben um diese dann durch die elektroviskose Flüssigkeit zu bremsen. Bei denen werden vielmehr Drehscheiben verwendet, deren Drehung durch „schleifende" elektrorheologische Flüssigkeit gebremst wird.
Das System ist auch nicht mit einer herkömmlichen Turbokupplung zu vergleichen. Diese Erfindung unterscheidet von einem herkömmlichen Turbokupplung in sehr vielen Aspekten: hier wird die Flüssigkeit nicht zum Rotation durch die Taumelscheibe innerhalb des Behälters gebracht. Auf der Flüssigkeit werden hauptsächlich Presskräfte ausgeübt, die denen durch die Änderung ihres Aggregats-Zustands entgegenwirkt. Daher sind die Energieverluste hier nur minimal. Die Reibungskraft, die durch die Basisviskosität der Flüssigkeit wirkt, ist zwar sehr gering, ist aber nicht ganz zu vernachlässigen. Deshalb wird bei dieser Erfindung der gelagerte Teller 5 verwendet, der eine Drehkraftübertragung auf der Flüssigkeit unmöglich macht und diese komplett abschottet.
Anstatt der Taumelscheibe kann auch ein Schaufelrad eingebaut werden, das in die Flüssigkeit eingetaucht ist. Jedoch das System wäre mit hohen Energie-Verlusten gekoppelt, weil das Schaufelrad permanent sich in der Flüssigkeit drehen müsste, solange das Fahrzeug nicht gebremst werden muss. Die Reibung durch die Flüssigkeits-Verwirbelung wäre ein Problem, das den Spritverbrauch in die Höhe treiben würde.
Die 8 zeigt eine Variante, wobei die Taumelscheibe einen speziell geformten Teller in Taumelbewegung bringt. Der Behälter, der vielmehr eine Druckkammer ist, ist hier nicht elastisch gebaut, sondern er ist aus einem harten Material hergestellt, vorzugsweise aus einem Metall oder Legierung. Auch Keramik kann in Frage kommen. Der Teller hier weist die Form einer Scheibe auf, die so aussieht, als sie aus einer Sphäre in dem Mittelbereich ausgeschnitten wäre. Über einer Stütze oder direkt ist der Behälter oder der Druckkammer mit einem festen Karosserieteil des Fahrzeugs gekoppelt. Der Behälter ist vielmehr ein Druckkammer oder Druckzylinder, dessen eine Wand, der speziell geformter Teller bildet. Der Teller ist nirgendwo befestigt. Er wird in der Position lediglich durch den Innendruck (durch die Flüssigkeit) und auf der anderen Seite durch die Anpresskraft der Taumelscheibe gehalten. Natürlich spielt hier eine grosse Rolle die Wand der Druckkammer, die den Teller in der Peripherie umschließt. Der Teller kann Taumelbewegungen machen, weil er sich wie ein Teil einer Kugel sich verhält, die in einem Kugelgelenk sich befinden würde. In dem Fall bilden der Teller und die Wand der Druckkammer das Kugelgelenk. Drin befindet sich die magneto- oder elektrorheologische Flüssigkeit und die Begleitelemente. Solange die Flüssigkeit flüssig ist, fliesst sie in die Druckkammer herum, wenn der Teller taumelt und durch diese Bewegung ein Teil der Flüssigkeit nach innen an einer Stelle gepresst wird, während auf der gegenüber liegende Stelle, ein Niederdruck entsteht. Der Teller ist frei in dem „Kugelgelenk" schwenkbar, bis die Flüssigkeit zäh oder fest wird. Die Druckbehälter-Wand bildet eine art Gelenkpfanne in der der Teller eingeführt ist, der eine Art Gelenkkopf bildet. Dadurch, dass der Teller die Druckkammer luftdicht verschließt, kann die Flüssigkeit nicht entweichen. Der Teller kann zusätzlich mit einem Abdichtungsring ausgestattet werden, ähnlich wie die Kolben-Ringe, die für eine Abdichtung bei Motoren sorgen. Wenn die Flüssigkeit zäh wird, dann wird die Taumelbewegung des Tellers blockiert und ein Bremsvorgang findet statt. Ein Ventil 39 kann in die Wand der Druckammer eingebaut werden, durch den der Druckkammer mit Flüssigkeit nachgefüllt werden kann.
Die 11 zeigt eine Variante, wobei anstatt des Tellers eine Schwenkscheibe oder ein Schwenkkörper eingebaut ist. Der Behälter ist auch hier nicht elastisch gebaut, sondern er ist aus einem harten Material hergestellt, vorzugsweise aus einem Metall oder Legierung. Auch Keramik kann in Frage kommen. Die Schwenkscheibe 42 oder der Schwenkkörper weist ebenfalls die Form einer Scheibe auf, die so aussieht, als sie aus einer Sphäre in dem Mittelbereich ausgeschnitten wäre. Die Schwenkscheibe weist in der Mitte eine Vertiefung 43 auf und ist in diesem Bereich mit einem Gelenk 7 gekoppelt, der eine Schwenkung der Scheibe erlaubt. Über dem Gelenk ist die Scheibe mit einem festen Karosserieteil des Fahrzeugs gekoppelt. Der Behälter ist vielmehr ein Druckkammer oder Druckzylinder, dessen eine Wand, die Schwenkscheibe bildet. Drin befindet sich die magneto- oder elektrorheologische Flüssigkeit (19 oder 25) und die Begleitelemente (Elektroden oder Elektromagneten, etc.). Solange die Flüssigkeit flüssig ist, fliesst sie in die Druckkammer 47 herum, wenn ein Teil der Schwenkscheibe nach innen gepresst wird. Wenn die Flüssigkeit zäh wird, dann wird die Schwenkbewegung der Schwenkscheibe blockiert und ein Bremsvorgang findet statt. Die zäh gewordene Flüssigkeit wird in die Druckkammer 47 gegen eine flache Wand 48 gepresst. Die Schwenkscheibe wird durch eine Kurbelwelle 44 in Schwenkbewegung versetzt. Die Kurbelwelle kann mit Hilfe von Pleuelstangen 45 mit jeweils einem Gelenk 7 am Rand der Schwenkscheibe 42 gekoppelt werden. Jedes Mal, wenn die Hubzapfen 46 sich bewegen, dann wird die Schwenkscheibe hin und her geschwenkt und damit die Flüssigkeit in dem Druckkammer sich bewegen. Die Schwenkscheibe schließt die Druckkammer 47 luftdicht zu. Sie verhält sich wie ein Kugelgelenk in einer Gelenkpfanne (in diesem Fall die Druckkammer). Diese Variante hat Vorteile, weil die Kurbelwelle ein nicht störendes Bindeglied zwischen dem Antriebswelle 38 und der Radachse 2 darstellt und als solches eingebaut werden kann. Die Druckkammer und die Bremselemente sind in diesem Fall nicht auf der geometrischen Drehachse angeordnet, sondern ausserhalb dieser Achse.
In der 12 ist anstatt der Kurbelwelle ein Exzentriker 49 eingebaut, der ebenfalls die Schwenkscheibe 42 hin und her schwenken kann. Hier sind keine Pleuelstangen notwendig. Der Exzentriker wird mit einer Hülse 50 ausgestattet, die gelagert ist. Vorzugsweise können Walzenlager 51 eingesetzt werden. Die Hülse kann sich um den Exzentriker drehen. Diese berührt dann die Schwenkscheibe in der Peripherie und zwingt sie Schwenkbewegungen zu absolvieren. Dadurch wird die Flüssigkeit ebenfalls hin und her verdrängt. Solange die Flüssigkeit flüssig bleibt, ist keine Bremskraft zu spüren. Sobald diese aber zäh wird, wird eine Bremskraft erzeugt, die auf dem Rad übertragen wird. Weil die Bremselemente seitlich bzw. in der Peripherie der Drehachsenwelle angeordnet sind, stören diese Varianten nicht bei der Verbindung des Rads mit der Antriebswelle 38.
Die Taumelbewegung des Tellers 5 erzeugt in dem Behälter 10 oder Druckkammer 47 eine Flüssigkeitsströmung, die die dispersiven Teilchen in der Flüssigkeit stets verwirbelt, was zu einer Homogenität führt. Um ein Sedimentation der Teilchen zu verhindern, kann man zusätzlich eine Verwirbelungs-Schraube in die Druckkammer/Behälter einbauen.
Um den Antrieb nicht zu stören, kann man die Antriebswelle 38 direkt mit der Taumelscheibe koppeln. In diesem Fall wird die Antriebswelle in der Druckkammer 36 eingeführt. Der Teller 5 weist ebenfalls eine Öffnung in der Mitte, die wie eine Gelenkpfanne gebaut ist. In der ist eine Kugel 52 eingeführt, die mit der Antriebswelle gekoppelt ist. Der Teller kann taumelartig sich bewegen und dabei die Flüssigkeit taumelartig in sektorartig pressen. Die Flüssigkeit kann sich nicht verflüchtigen, weil sowohl die Peripherie des Tellers auch das Zentrum luftdicht durch die Form geschlossen sind. Eine Abschirm-Hülse 41 kann den Teil der Antriebswelle, der in die Flüssigkeit eingeführt ist, von der Flüssigkeit abschirmen. Die Abschirmung kann bei der magnetorheologische Flüssigkeit z.B. eine Eisen- oder Ferrit-Hülse sein, die die Magnetfelder abschirmen kann. Dadurch würde die Flüssigkeit, die sich zwischen der Antriebswelle und der Hülse sich befindet, nicht zäh werden können und ein nahezu reibungsloses Drehen der welle ermöglichen, während die Hülse fest durch die zäh gewordene Flüssigkeit bleiben würde (10). Die Lager können auf dem Teller oder auf der Taumelscheibe eingebaut werden. Das würde keine rolle spielen. In allen Varianten, die hier dargestellt worden sind, sind die Kräfte, die auf den Behälter wirken, stark abhängig von der Motorleistung, Winkelneigung der Taumelscheibe und deren Größe. Die Vektor-Kräfte, die auf den Behälter wirken, sind relativ genau orientiert. Auf den Behältern wirken keine Drehkräfte, sondern nur Schiebe-/Anziehungskräfte. Die Drehkräfte würden zerstörerisch auf den Behälter wirken, wenn diese nicht von dem Kardangelenk blockiert wären. Das Brems-System kann nahezu in jedem Fahrzeug eingebaut werden. Auch andere Maschinen oder Geräte können damit aufgerüstet werden. Sportgeräte, Motorräder, Gartengeräte (Rasenmäher, Rasentrimmer), Landwirtschaftsmaschinen (Mähdrescher, Traktoren), schwere Baufahrzeuge (Bagger, Bulldozer, schwere LKWs, Züge, Elektrozüge, etc.), Industriemaschinen (Standbohrmaschinen, Fräse-Maschinen, Drehbänke, Roboter-Maschinen etc.), Wassertransport-Fahrzeuge, Schiffe etc. können mit diesem Bremse ausgestattet werden.
Das Brems-System kann auch als Fahrradbremse oder Motorrad-Bremse eingesetzt werden. Allerdings ein Fahrrad müsste eine permanente Energie Quelle haben, was ein wenig problematisch diese Lösung machen würde. Die Energie-Quelle müsste auch aufgeladen werden müssen, was den Fahrraddynamo ein wenig belasten würde. Zurzeit gibt es leistungsstarke Akkus, die in der Lage sind diese Bremse langfristig mit Energie zu versorgen. Das wäre in diesem Fall eine akzeptable Alternative.
Eine Einsatzmöglichkeit dieser Erfindung wäre auch als Diebstahl-Sicherungs-Vorrichtung für Fahrzeuge. Das Brems-System oder ein ähnliches Kupplungs-System könnte mit einer Alarmanlage oder Wegfahrsperre gekoppelt werden. Das Fahrzeug wäre im Falle eines Diebstahls dadurch lahm gelegt. Das Diebstahl-Schutz-System könnte z.B. durch einem eingebauten Fingerabdruck-Sensor oder einer Code-Eingabe durch den Besitzer deaktiviert werden.

1: Taumelscheibe
2: Rad-Drehachse
3: Kontaktfläche
4: Zusatz-Platte
5: Teller
6: Kugellager
7: Gelenk
8: Stange/Stütze
9: Hohlzylinder-Hülle
10: elastischer Behälter
11: Kardan-Gelenke
12: Brems-Pedal
13: Kapsel-Gehäuse
14: Kapsel-Gehäuse-Öffnung
15: Signal-Generator
16: Lamellen
17: Verstärkungsfasern
18: kleinere Behälter
19: elektrorheologische Flüssigkeit
20: schmale Behälter-Sektor
21: breitere Behälter-Sektor
22: Elektroden
23: Steuerung
24: Elektromagneten
25: magnetorheologischen Flüssigkeit
26: Taumelscheiben Öffnung
27: Rillen
28: Kugeln
29: Gehäuse
30: Bolzen
31: Begrenzungs-Platten
32: Rad
33: Karosserie
34: fester Behälter
35: eckförmige Taumelscheibe
36: Kugelförmige Druckkammer
37: Vertiefung für Behälter
38: Antriebswelle
39: Ventil
40: Hülse
41: Abschirm-Hülle
42: Schwenkscheibe
43: Vertiefung in der Schwenkscheibe
44: Kurbelwelle
45: Pleuelstangen
46: Hubzapfen
47: Druckkammer
48: Flache Wand in die Druckkammer
49: Exzentriker
50: Exzentriker-Hülse
51: Walzenlager
52: Kugel in der Antriebswelle
53: Membrane

Claims

Brems-System für Fahrzeuge oder Maschinen aller Art, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens – eine Taumelscheibe (1), die mit dem Rad direkt oder über einer Welle fest oder abnehmbar drehkraftübertragend/kraftschlüssig gekoppelt ist, die nicht rechtwinklig zu Rad-Drehachse, sondern schräg oder winkelgeneigt angeordnet ist, wobei sie eine Kontakt-Oberfläche (3) aufweist, die glatt ist oder mit konzentrisch angeordneten Rillen (27) versehen ist, – einen Teller (5), der gelagert ist, der auf der Kontakt-Oberfläche (3) der schrägen Taumelscheibe (1) liegt, wobei ein Lager ein reibungsloses Gleiten des Tellers auf der Taumelscheibe ermöglichen, – einen relativ flachen elastischen, scheibenförmigen Behälter, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, vorzugsweise eine elektrorheologische Flüssigkeit, die elektrisch gesteuert ihren physikalischen Aggregats-Zustand von flüssig auf zäh oder fest und umgekehrt ändern kann, dessen eine breite Fläche mit dem Teller gekoppelt ist, und die andere breite Fläche mit einem statischen Karosserieteil des Fahrzeugs oder einem Gehäuse-Wand gekoppelt ist, – Elektroden, die in der Flüssigkeit eingefügt sind, – eine Steuerung, die mit den Elektroden gekoppelt ist, – einen Gehäuse in dem diese Teile eingebaut sind, das mit der Fahrzeugkarosserie gekoppelt ist, aufweist oder aus diesen Teilen besteht (1, 2).
Brems-System für Fahrzeuge oder Maschinen aller Art, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens – eine Taumelscheibe (1), die mit dem Rad direkt oder über einer Welle fest oder abnehmbar drehkraftübertragend/kraftschlüssig gekoppelt ist, die nicht rechtwinklig zu Rad-Drehachse, sondern schräg oder winkelgeneigt angeordnet ist, wobei sie eine Kontakt-Oberfläche (3) aufweist, die glatt ist oder mit konzentrisch angeordneten Rillen (27) versehen ist, – einen Teller (5), der gelagert ist, der auf der Kontakt-Oberflache (3) der schrägen Taumelscheibe (1) liegt, wobei ein Lager ein reibungsloses Gleiten des Tellers auf der Taumelscheibe ermöglichen, – einen relativ flachen elastischen, scheibenförmigen Behälter, dessen eine breite Fläche mit dem Teller gekoppelt ist, und die andere breite Fläche mit einem statischen Karosserieteil des Fahrzeugs oder einem Gehäuse-Wand gekoppelt ist, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, vorzugsweise eine magnetorheologische Flüssigkeit, die durch Magnetfeld gesteuert, ihren physikalischen Aggregats-Zustand von flüssig auf zäh/fest und umgekehrt ändern kann, – Elektromagneten, die in die Wand des elastischen Behälters oder in unmittelbarer nähe eingebaut sind oder in die Flüssigkeit eingetaucht sind, – eine Steuerung, die mit den Elektromagneten gekoppelt ist, – einen Gehäuse in dem diese Teile eingebaut sind, das mit der Fahrzeugkarosserie gekoppelt ist, aufweist oder aus diesen Teilen besteht (4, 5).
Brems-System für Fahrzeuge oder Maschinen aller Art, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens – eine Taumelscheibe (1), die mit dem Rad direkt oder über einer Welle fest oder abnehmbar drehkraftübertragend/kraftschlüssig gekoppelt ist, die nicht rechtwinklig zu Rad-Drehachse, sondern zumindest eine Kontaktoberfläche (3) von ihr schräg oder winkelgeneigt angeordnet ist, wobei ihre Kontakt-Oberfläche (3) glatt ist oder mit konzentrisch angeordneten Rillen (27) versehen ist, – einen Druckkammer, dessen Innenraum komplett oder nur teilweise hohlsphärisch geformt ist, der mit einem statischen Karosserieteil des Fahrzeugs gekoppelt ist, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, vorzugsweise eine elektrorheologische Flüssigkeit, die elektrisch gesteuert ihren Viskosität oder ihren physikalischen Aggregats-Zustand von flüssig auf zäh oder fest und umgekehrt ändern kann, der eine Einführöffnung aufweist, in der eine Welle, die mit dem Rad gekoppelt ist eingeführt ist – Elektroden, die in der Flüssigkeit eingefügt sind oder in die Druckkammer eingebaut sind, – eine Steuerung, die mit den Elektroden gekoppelt ist, – einem Teller (5), – der gelagert auf der Kontakt-Oberfläche (3) der schrägen Taumelscheibe (1) liegt, wobei die Lager ein reibungsloses Gleiten des Tellers auf der Taumelscheibe ermöglicht, – der in das kugelförmigen Teil der Druckkammer eingeführt ist, – der einen runden Peripherie-Rand, der passend zu der Krümmung der kugelförmigen Druckkammer-Innenwand gebaut ist, der dadurch Taumelbewegungen in die Druckkammer absolvieren kann und dabei die Flüssigkeit luftdicht von Außenwelt isolieren kann, aufweist oder aus diesen Teilen besteht (10).
Brems-System für Fahrzeuge oder Maschinen aller Art, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens – eine Taumelscheibe (1), die mit dem Rad direkt oder über einer Welle fest oder abnehmbar drehkraftübertragend/kraftschlüssig gekoppelt ist, die nicht rechtwinklig zu Rad-Drehachse, sondern zumindest eine Kontaktoberfläche (3) von ihr schräg oder winkelgeneigt angeordnet ist, wobei ihre Kontakt-Oberfläche (3) glatt ist oder mit konzentrisch angeordneten Rillen (27) versehen ist, – einen Druckkammer, dessen Innenraum komplett oder nur teilweise hohlsphärisch geformt ist, der mit einem statischen Karosserieteil des Fahrzeugs gekoppelt ist, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, vorzugsweise eine magnetorheologische Flüssigkeit, die magnetisch gesteuert ihren physikalischen Aggregats-Zustand von flüssig auf zäh oder fest und umgekehrt ändern kann, der eine Einführöffnung aufweist, in der eine Welle, die mit dem Rad gekoppelt ist eingeführt ist – Elektromagneten, die in der Flüssigkeit oder in die Druckkammer eingebaut sind, – eine Steuerung, die mit den Elektromagneten gekoppelt ist, – einem Teller (5), – der gelagert auf der Kontakt-Oberfläche (3) der schrägen Taumelscheibe (1) liegt, wobei ein Lager ein reibungsloses Gleiten des Tellers auf der Taumelscheibe ermöglicht, – der in das kugelförmigen Teil der Druckkammer eingeführt ist, – der einen runden Peripherie-Rand, der passend zu der Krümmung der kugelförmigen Druckkammer-Innenwand gebaut ist, der dadurch Taumelbewegungen in die Druckkammer absolvieren kann und dabei die Flüssigkeit luftdicht von Außenwelt isolieren kann, aufweist oder aus diesen Teilen besteht (10).
Brems-System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer nur in dem Bereich, in dem der Teller eingeführt ist, eine Hohlsphärische Form aufweist, wobei die Druckbehälter-Wand eine art Gelenkpfanne bildet in der der Teller eine Art Gelenkkopf bildet.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem gekapselten Gehäuse (36 oder 47) angebracht ist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer gelenkartig mit dem Rad verbundenen Welle gekoppelt ist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle mit mindestens einem Gelenk, das mindestens zwei rechtwinklig angeordnete Achsen aufweist, wobei eine Schwenkung in eine beliebige Richtung innerhalb eines Winkelbereichs möglich ist, ausgestattet ist.
Brems-System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk ein Kardangelenk (11) ist (4).
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spezielle magnetorheologische oder elektrorheologische Flüssigkeit – bei starken Steuersignal leichtflüssig wird und der Behälter elastisch wird, wobei er frei hin und her taumelartig verformt werden kann, wobei keine Bremskraft auf dem Laufrad wirkt, – bei einem Steuersignal mit einen geringeren Stärke, die Flüssigkeit zäh wird und dementsprechend eine unvollständige Bremskraft-Ausübung auf das Laufrad stattfindet, – bei fehlenden Steuersignal, die spezielle Flüssigkeit sehr zäh oder fest wird und der Behälter relativ starr und dadurch schwer verformbar wird, wobei eine vollständige Bremskraft auf das Laufrad wirkt.
Brems-System nach einem der Ansprüche 1, 2, oder 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter aus einem Gummi besteht.
Brems-System nach einem der Ansprüche 1, 2, oder 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden breiten, flachen Behälter-Wände aus jeweils einer Scheibe, die aus einem festen Material besteht, wobei eine davon mit dem Teller gekoppelt ist und die andere mit dem Gehäuse oder einem statischen Karosserie-Teil des Fahrzeugs verbunden ist.
Brems-System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenstruktur des Gummi-Teils mit Verstärkungs-Fasern verstärkt ist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drehenden Teile ausgewuchtet sind.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung mit einem Signal- oder Impuls-Generator gekoppelt ist, der Strom-Signale oder Strom-Impulse generiert, die dann die Flüssigkeits-Aggregats-Zustand-Beeinflussungs-Elemente steuert (10, 11).
Brems-System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Signal- oder Impuls-Generator mit einem Regler ausgestattet ist, der dadurch einstellbare elektrische Impulse oder Wechselströme erzeugt, wodurch die elektrisch steuerbaren Elemente, die die Flüssigkeits-Aggregats-Zustand beeinflussen, gesteuert werden.
Brems-System nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Signal- oder Impuls-Generator mit einer getakteten Schaltung gekoppelt ist.
Brems-System nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Signal- oder Impuls-Generator mit einer Phasen-Schnittsteuerung gekoppelt ist, die bestimmt wählbare Signal-Kurven-Abschnitte am Signalausgang weiterleiten kann.
Brems-System nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangs-Signal/-Impuls des Signal-/Impuls-Generators so steuerbar ist, dass die Frequenz und/oder die Amplitude und/oder eine Impuls-Zeitdauer regelbar ist.
Brems-System nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Signal-Frequenz und/oder die Amplitude über das Bremspedal des Fahrzeugs, bei manueller Gangschaltung, oder durch eine Automatik-Getriebe-Steuerung regelbar ist.
Brems-System nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeits-Eigenschaften durch die Elektroden oder Elektromagneten, je nachdem welche der Flüssigkeiten verwendet wird, mit hoher Frequenz die Winkelneigung des gelagerten Tellers auf der Taumelscheibe nicht kontinuierlich sondern in kurzen Abständen sehr oft starr machen, wobei lediglich während der starren Zustands eine Brems-Kraftübertragung stattfindet.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe nicht rund sondern vielmehr oval oder ihre Kontakt-Oberfläche hügelig gebaut ist.
Brems-System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Taumelscheibe so gebaut ist, das eine diametrale Anordnung von wechselweise Hügeln und Tälern auf der Oberfläche sich befindet.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe oder das ganze Brems-System durch Zusatzgewicht oder Gewichtsverlagerung ausgewuchtet ist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit mit einer hohen Frequenz angeregt wird.
Brems-System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz mindestens mehrere Hz beträgt.
Brems-System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz im KHz-Bereich sich befindet.
Brems-System nach einem der Ansprüche 15 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator eine oder mehrere Oszillator-Schaltungen aufweist, wobei sowohl die Frequenz als auch die Amplitude der Schwingungen regelbar ist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe mit einer austauschbaren Platte (4), die an deren Kontakt-Oberfläche befestigt ist, ausgestattet ist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe und/oder der gelagerte Teller und/oder das Gehäuse aus sehr harten oder verschleißfreien Material hergestellt sind.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gelagerte Teller mit einem Bolzen (30) ausgestattet ist, der in einer Öffnung in der Mitte der Taumelscheibe eingeführt ist, der eine Unwucht verhindern soll (7).
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mit reisfesten Fasern, vorzugsweise Kevlar-Fasern verstärkt ist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter in einem Hohlzylinder oder in eine ringförmige Hülse (40) eingebaut ist (6).
Brems-System nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Hülse ein Hohlzylinder ist, der aus einem festen Material gebaut ist.
Brems-System nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, oder der Hohlzylinder aus einem Metall, Keramik, Legierung, oder Kunststoff besteht.
Brems-System nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Hülse oder der Hohlzylinder einen größeren Durchmesser als der Teller hat und der Teller teilweise in der Öffnung der Hülse/des Hohlzylinders eindringt (6).
Brems-System nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller während seine wellenartige/taumelartige Bewegung teilweise oder komplett in dem Behälter eindringt und den dort befindlichen Behälter verformt.
Brems-System nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mit dem Hohlzylinder (40) so gekoppelt ist, dass die Wände des Hohlzylinders, Teil des Behälters sind (6).
Brems-System nach einem der Ansprüche 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt des Behälters eine Membrane (53) den Hohlzylinder schliesst und eine Kammer bildet, in der die magneto- oder elektrorheologische Flüssigkeit angebracht ist.
Brems-System nach einem der Ansprüche 1, 2, oder 6 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter in mehreren Scheiben getrennt ist, die hintereinander angeordnet eingebaut sind (7).
Brems-System nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Scheiben mit eigene Elektroden/Elektromagneten ausgestattet ist.
Brems-System nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Behälter-Scheiben (10) oder der kompakte ringförmige Einzelbehälter zwischen dem Teller (5) und einer Stütze oder einer flachen Wand (48), die fest mit der Karosserie (33) gekoppelt ist, eingebaut sind (7).
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter oder der Druckkammer innen mit Lamellen (16) ausgestattet ist, oder er eine eckige Form aufweist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es anstatt der Taumelscheibe und des Tellers, – eine runde Schwenkscheibe (42), die schwenkbar um eine Achse eingebaut ist, – eine kleine Kurbelwelle (44), die direkt oder mit Hilfe einer Radachse (2) oder Radwelle kraftschlüssig oder drehmomentübertragend mit dem Laufrad gekoppelt ist, – eine oder mehrere Pleuelstangen (45), die mit den Hubzapfen (46) der Kurbelwelle und mit der Schwenkscheibe (42) exzentrisch und gelenkartig gekoppelt sind, – einen Druck-Behälter oder eine Druckkammer (47), – in dem die Schwenkscheibe eingeführt ist und dessen eine Wand die Schwenkscheibe bildet, – dessen Innenraum oder zumindest der Bereich, in dem die runde Schwenkscheibe eingeführt ist, hohlsphärenförmig gebaut ist oder eine sphärische Krümmung aufweist, die eine art Gelenkpfanne bildet in der die Schwenkscheibe eine Art Gelenkkopf bildet, – der mit eine elektro- oder magnetorheologische Flüssigkeit (19 oder 25), befüllt ist und – in dem Druckkammer dementsprechend Elektroden (22) oder Elektromagneten (24) eingebaut sind, die die Flüssigkeits-Aggregats-Zustand beeinflussen können, – eine Steuerung, die die Elektroden oder die Elektromagneten steuert, aufweist (11).
Brems-System nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkscheibe in einem Mittelpunkt mit einem Gelenk ausgestattet ist, über dem sie/er mit der Fahrzeugkarosserie gekoppelt ist, das eine Schwenkung erlaubt, jedoch keine Bewegung des Mittelpunktes gestattet (11).
Brems-System nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkscheibe in der Peripherie sphärisch geformt ist und eine ähnliche Sphärischen-Krümmung, wie die Druckkammer aufweist, wobei die Flüssigkeit in die Druckkammer luftdicht eingeschlossen wird.
Brems-System nach einem der Ansprüche 44 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkscheibe die Form einer Scheibe, geschnitten aus einem äquatorialen Bereich einer Sphäre, aufweist (11).
Brems-System nach einem der Ansprüche 44 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt Pleuelstangen und der Kurbelwelle, eine Welle mit mindestens einem zylindrisch gebauten Exzentriker (49), dessen Längsachse parallel zu der Wellen-Achse angeordnet ist, der mit einer gelagerten Hülse (50) umgehüllt ist, wobei die Hülse einen exzentrischen Punkt/Bereich der Schwenkscheibe (42) oder des Tellers (5) berührt und diese in dem Druckbehälter hin und her schwenkt, ausgestattet ist (12).
Brems-System nach einem der Ansprüche 44 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkscheibe oder der Schwenkkörper eine Vertiefung (43) in der Mitte aufweist, in der ein Mittelpunktgelenk eingebaut ist (11).
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit mindestens einem Ventil (39), das in die Wand des Behälters oder der Druckammer eingebaut ist, durch den der Behälter/Druckkammer mit Flüssigkeit nachgefüllt werden kann oder der Druck geregelt werden kann, ausgestattet ist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zäh gewordene elektro-/magnetorheologische Flüssigkeit, während eines Bremsvorgangs in einem Bereich gegen eine flachen Wand (48) gepresst wird (11, 12).
Brems-System nach einem der Ansprüche 3 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass die Radachse (2) und die Antriebswelle (38) mit einander gekoppelt sind und in die Druckkammer eingeführt sind, wobei der Teller mit einer Öffnung in seinem Zentrum versehen ist, der wie eine Gelenkpfanne gebaut ist, in der eine Kugel (52) oder Teil einer Kugel eingeführt ist, die mit der Antriebswelle gekoppelt ist, die das Verfluchten der Flüssigkeit nach aussen verhindert (10).
Brems-System nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil der Antriebswelle (38), das in der Flüssigkeit eingeführt ist, mit einer Abschirm-Hülse (41), in der die Welle sich drehen kann, wobei die Abschirm-Hülle mehr oder weniger statisch bleibt, ausgestattet ist (10).
Brems-System nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirm-Hülse (41) ein Elektro- oder Magnetfeld abschirmt.
Brems-System nach Anspruch 53 oder 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirm-Hülse (41) aus einem ferromagnetischen Material, vorzugsweise Eisen oder Ferrit gebaut ist.
Brems-System nach einem der Ansprüche 3 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller oder die Schwenkscheibe mit mindestens einem Dichtungsring in der Peripherie ausgestattet ist.
Brems-System nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring ähnlich wie die Kolbenringe eines Verbrennungsmotors gebaut ist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Antiblockier-System (ABS) gekoppelt ist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Elektronischen-Stabilitäts-Programm-Steuerung (ESP) gekoppelt ist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Handbremse und/oder Fußbremse konzipiert ist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es vorzugsweise als Fahrrad- oder Motorrad-Bremse konzipiert ist.
Brems-System nach einem der Ansprüche 1 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass es als Kupplung konzipiert ist und zwischen einer Antriebswelle und einer Antriebs-Aufnehmenden-Welle eingebaut ist.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Diebstahl-Sicherungs-Bremse oder Kupplung konzipiert ist, das mit einem Alarm oder Fahrzeug-Diebstahl-Schutz-Einrichtung gekoppelt ist.