DE102014225345A1 - Device for a two- or three-wheeler vehicle and brake system - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (2) für ein Zwei- oder Dreirad-Fahrzeug zur Anordnung in oder an einer, insbesondere mechanischen, Kraftübertragungseinrichtung (4), welche eine Betätigungskraft von einem Bremsbetätigungselement zu einer Bremse überträgt, wobei die Vorrichtung (2) eine elektrisch ansteuerbare Krafterzeugungsvorrichtung (10) mit einem elektromechanischen Aktuator (14), der einen Elektromotor (22) umfasst, und eine Kopplungseinrichtung (18), mittels welcher der elektromechanische Aktuator (22) in den Kraftpfad der Kraftübertragungseinrichtung (4) ein- und auskoppelbar ist, und wobei über ein mit einem im Kraftpfad der Kraftübertragungseinrichtung (4) angeordneten Ankoppelelement (26) in Wirkverbindung stehendes Kraftübertragungselement im eingekoppelten Zustand der Kopplungseinrichtung (18) durch den elektromechanischen Aktuator (22) eine Gegenkraft entgegen der Betätigungskraft an der Bremse in dem Kraftpfad erzeugbar ist, wobei der Aktuator (14) ein Planetengetriebe (36) umfasst, welches bedarfsweise Drehmoment von der Motorachse des Elektromotors (22) auf das Kraftübertragungselement überträgt.Device (2) for a two- or three-wheeled vehicle for arrangement in or on a, in particular mechanical, power transmission device (4) which transmits an actuating force from a brake operating element to a brake, wherein the device (2) comprises an electrically controllable force generating device (10 ) with an electromechanical actuator (14), which comprises an electric motor (22), and a coupling device (18), by means of which the electromechanical actuator (22) in the power path of the power transmission device (4) is coupled and decoupled, and wherein via a with a in the force path of the power transmission device (4) arranged coupling element (26) operatively connected power transmission element in the coupled state of the coupling device (18) by the electromechanical actuator (22) a counter force against the actuating force to the brake in the force path can be generated, wherein the actuator (14) comprises a planetary gear (36) which, if necessary, transmits torque from the motor axis of the electric motor (22) to the power transmission element.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Zwei- oder Dreirad-Fahrzeug zur Anordnung in oder an einer, insbesondere mechanischen, Kraftübertragungseinrichtung, welche eine Betätigungskraft von einem Bremsbetätigungselement zu einer Bremse überträgt, wobei die Vorrichtung eine elektrisch ansteuerbare Krafterzeugungsvorrichtung mit einem elektromechanischen Aktuator, der einen Elektromotor umfasst, und eine Kopplungseinrichtung, mittels welcher der elektromechanische Aktuator in den Kraftpfad der Kraftübertragungseinrichtung ein- und auskoppelbar ist, und wobei über ein mit einem im Kraftpfad der Kraftübertragungseinrichtung angeordneten Ankoppelelement in Wirkverbindung stehendes Kraftübertragungselement im eingekoppelten Zustand der Kopplungseinrichtung durch den elektromechanischen Aktuator eine Gegenkraft entgegen der Betätigungskraft an der Bremse in dem Kraftpfad erzeugbar ist. Sie betrifft weiterhin ein Bremssystem für ein Zwei- oder Dreirad-Fahrzeug.The invention relates to a device for a two- or three-wheeled vehicle for arrangement in or on a, in particular mechanical, power transmission device which transmits an actuating force from a brake actuator to a brake, wherein the device comprises an electrically controllable force generating device with an electromechanical actuator having a Electric motor comprises, and a coupling device by means of which the electromechanical actuator in the force path of the power transmission is coupled and decoupled, and wherein via a arranged in the force path of the power transmission coupling element operatively connected power transmission element in the coupled state of the coupling device by the electromechanical actuator an opposing force contrary to the actuation force on the brake in the force path can be generated. It further relates to a brake system for a two- or three-wheeled vehicle.
Bei Personenkraftwagen (PKW) und auch Motorrädern der Oberklasse sind hydraulische Bremssysteme mit Antiblockierfunktion inzwischen weit verbreitet. Bei durch Muskelkraft angetriebenen Fahrrädern und Pedelecs (Fahrrädern mit elektrischem Hilfsmotor), aber auch bei motorgetriebenen Krafträdern und Fahrrädern, ist der Anteil von Seilzug-betätigten Bremsen oder Gestänge-betätigten Bremsen jedoch weiterhin sehr groß.In passenger cars (PKW) and also motorcycles of the upper class hydraulic brake systems with anti-lock function are now widely used. In powered by muscle power bicycles and pedelecs (bicycles with electric auxiliary motor), but also in motor-powered motorcycles and bicycles, the proportion of cable-operated brakes or link-operated brakes is still very large.
Bekannt sind dabei Bremssysteme für ein- oder mehrspurige Fahrräder, die eine mechanische, von Hand ausgeführte Betätigung an einem Handbremshebel über einen Bowdenzug oder ein Hydrauliksystem in einen Bremsvorgang für ein handelsübliches Bremssystem, z. B. eine V-Brake-Felgenbremse, Cantileverbremse oder Zangenbremse, umsetzen. Diese Bremssysteme basieren auf der Reibung von Bremsklötzen an der Radfelge, um so eine Bremsverzögerung zu erzielen. Ebenso bekannt sind Trommelbremsen, Scheibenbremsen und Rollenbremsen, die den Bremsvorgang an der Radnabe über einen Bowdenzug oder auch hydraulisch vollziehen.Are known brake systems for single or multi-track bicycles, the mechanical, performed by hand operation on a hand brake lever via a Bowden cable or a hydraulic system in a braking operation for a commercial brake system, eg. As a V-brake rim brake, Cantilever brake or pliers brake, implement. These braking systems are based on the friction of brake pads on the wheel rim, so as to achieve a braking deceleration. Also known drum brakes, disc brakes and roller brakes, which perform the braking operation on the wheel hub via a Bowden cable or hydraulic.
Aus der
Derartige Vorrichtungen werden bevorzugt dazu verwendet, auch bei oben geschilderten mechanisch von Hand betätigbaren Bremssystemen ein Antiblockiersystem bzw. eine Antiblockierregelung zu realisieren. Dazu wird mit Hilfe des Aktuators in den Kraftpfad eingegriffen und die Bremse beispielsweise durch Ansteuerung eines Elektromotors und gezielte Einkopplung gelockert, wodurch ein Blockieren des entsprechenden Rades verhindert werden kann.Such devices are preferably used to realize an antilock braking system or an antilock braking system even in the case of the above-described mechanically manually operable brake systems. For this purpose, intervention is made in the force path with the aid of the actuator and the brake is loosened, for example, by driving an electric motor and targeted coupling, whereby blocking of the corresponding wheel can be prevented.
Nachteilig bei bekannten Systemen ist, dass aufgrund ständiger Kopplung oder nicht vollständiger Entkopplung des Kraftpfades mit einer derartigen Vorrichtung der Fahrer am Bremsbetätigungshebel ständig, also auch bei normalen Bremsungen, eine sehr starke Bremskraft aufwenden muss, was dazu führen kann, dass er in Notsituationen dann nicht genügend Bremskraft aufwendet. Wird eine ABS-Regelung durchgeführt, sollte dann für eine zuverlässige und präzise Regelung die Vorrichtung gezielt in den Kraftpfad eingreifen können.A disadvantage of known systems is that due to constant coupling or incomplete decoupling of the force path with such a device, the driver on the brake lever constantly, so even with normal braking, must spend a very strong braking force, which can lead to it not in emergency situations enough brake force expends. If an ABS control is carried out, the device should then be able to intervene in the force path in a targeted manner for reliable and precise control.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass sie in optimierter Weise bedarfsgerecht gezielte und präzise Eingriffe in den Kraftpfad durchführen kann und gleichzeitig kompakt verbaut werden kann. Weiterhin soll ein entsprechendes Bremssystem bereitgestellt werden.The invention has for its object to improve such a device to the extent that they can perform targeted and precise intervention in the power path in an optimized manner and at the same time can be installed compact. Furthermore, a corresponding brake system is to be provided.
In Bezug auf die Vorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, der Aktuator ein Planetengetriebe umfasst, welches bedarfsweise Drehmoment von der Motorachse des Elektromotors auf das Kraftübertragungselement überträgt.With regard to the device, this object is achieved according to the invention, the actuator comprises a planetary gear, which transmits, if necessary, torque from the motor axis of the electric motor to the power transmission element.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass auch bei Bremseinrichtungen von Zweirädern oder Dreirädern, insbesondere Fahrrädern oder Pedelecs, eine Antiblockierregelung sinnvoll ist, da auch bei den dabei vorkommenden Geschwindigkeiten das Blockieren der Räder zu schweren Unfällen führen kann, die durch eine Antiblockierregelung verringert oder ganz vermieden werden können. Dazu sollte für die Antiblockierregelung eine Vorrichtung zur Verfügung stehen, die präzise eingreifen kann, um akkurate Regelvorgänge durchführen zu können, während der Fahrer die Bremse des Fahrzeugs betätigt.The invention is based on the consideration that even in braking devices of two-wheelers or tricycles, especially bicycles or pedelecs, an anti-skid control makes sense, since even at the occurring speeds blocking the wheels can lead to serious accidents that reduced by an anti-skid control or can be completely avoided. For this purpose, a device should be available for the anti-skid control, which can intervene precisely to be able to perform accurate control operations, while the driver operates the brake of the vehicle.
Wie nunmehr erkannt wurde, lassen sich diese Zielvorgaben durch die Verwendung eines Planetengetriebes erreichen. Ein Planetengetriebe lässt sich in kompakter Bauweise mit dem Elektromotor koppeln und erlaubt die präzise Übertragung hoher Drehmomente.As has now been recognized, these goals can be achieved by the use of a planetary gear. A planetary gear can be coupled in a compact design with the electric motor and allows the precise transmission of high torques.
Vorteilhafterweise ist die Motorachse des Elektromotors mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes starr verbunden, welches mit dem Kraftübertragungselement starr verbunden ist, wobei das Sonnenrad mit wenigstens einem umlaufenden Planetenrad in Eingriff steht, was wiederum mit einem äußeren Ring in Eingriff steht. Die jeweils starr verbundenen Komponenten können auch einstückig ausgeführt sein.Advantageously, the motor axis of the electric motor is rigidly connected to a sun gear of the planetary gear, which is rigidly connected to the power transmission element, wherein the Sun gear with at least one rotating planetary gear is engaged, which in turn is in engagement with an outer ring. The respective rigidly connected components can also be made in one piece.
Zur Kraftübertragung sind bevorzugt drei oder vier Planetenräder vorgesehen. Die bevorzugte Anzahl an Planetenrädern hängt von zu übertragenden Drehmomenten und der Dimensionierung des Bremssystems, in das die Vorrichtung integriert ist, ab.For power transmission, three or four planet gears are preferably provided. The preferred number of planetary gears depends on the torques to be transmitted and the dimensioning of the braking system in which the device is integrated.
Der äußere Ring weist vorteilhafterweise wenigstens einen Schlitz auf, wobei die Kopplungseichrichtung bzw. Kopplungsvorrichtung einen Kopplungsaktuator aufweist, der derart angesteuert werden kann, dass ein Blockierungselement in den wenigstens einen Schlitz in Eingriff gebracht wird, so dass der äußere Ring rotationsgesichert wird. Das heißt, das Planetengetriebe selbst wird zur Einkopplung an den Kraftpfad eingesetzt, und ein separater Kopplungsmechanismus entfällt, wodurch auch die Übertragung des Drehmomentes des Elektromotors in direkter Weise erfolgen kann. Zusätzlich werden Kosten für separate Bauteile gespart.The outer ring advantageously has at least one slot, wherein the coupling direction or coupling device comprises a coupling actuator, which can be controlled such that a blocking element is brought into the at least one slot in engagement, so that the outer ring is rotationally secured. That is, the planetary gear itself is used for coupling to the power path, and a separate coupling mechanism is eliminated, whereby the transmission of the torque of the electric motor can be done in a direct manner. In addition, costs for separate components are saved.
Der Kopplungsaktuator ist bevorzugt als Elektromagnet ausgeführt, welcher elektrisch angesteuert wird, um den äußeren Ring des Planetengetriebes bedarfsweise gegen Rotation zu sichern.The coupling actuator is preferably designed as an electromagnet, which is electrically controlled to secure the outer ring of the planetary gear, if necessary, against rotation.
Das Blockierungselement ist bevorzugt als Stift bzw. Pin oder Plättchen ausgeführt.The blocking element is preferably designed as a pin or pin or plate.
Das Ankoppelelement ist bevorzugt als Zahnstange und das Kraftübertragungselement bevorzugt als damit in Eingriff stehendes Ritzel (Zahnrad) ausgeführt. Eine durch den Elektromotor angetriebene Rotation des Ritzels führt dann zu einer Bewegung der Zahnstange, wodurch z. B. ein Bowdenzug oder ein Stößel bewegt wird, wodurch die Bremse gelockert oder wieder zugespannt wird.The coupling element is preferably designed as a rack and the power transmission element preferably as a meshing pinion (gear). A driven by the electric motor rotation of the pinion then leads to a movement of the rack, whereby z. B. a Bowden cable or a plunger is moved, whereby the brake is loosened or re-tightened.
Zur Ansteuerung der Kopplungseinrichtung und/oder des elektromechanischen Aktuators ist vorteilhafterweise eine Ansteuerelektronik vorgesehen. Durch eine Antiblockierregelung kann mit Hilfe dieser Ansteuerelektronik die Ein- und Auskopplung an den Kraftpfad erfolgen. Durch die Ansteuerung des Elektromotors des elektromechanischen Aktuators kann dann die Bremskraft gezielt reduziert werden.For driving the coupling device and / or the electromechanical actuator advantageously a control electronics is provided. By an anti-skid control can be done with the help of this control electronics, the input and output to the power path. By controlling the electric motor of the electromechanical actuator then the braking force can be selectively reduced.
Die Erfindung betrifft auch eine oben beschriebene Vorrichtung, welche, insbesondere durch umgekehrte Bestromung, Bremskraft zur Verstärkung der bestehenden Bremskraft aufbaut und/oder eine autarke Bremskraft aufbaut.The invention also relates to a device described above, which, in particular by reverse energization, builds up braking force to reinforce the existing braking force and / or builds a self-sufficient braking force.
In Bezug auf das Bremssystem wird die oben genannte Aufgabe gelöst mit einem Bremssystem mit Antiblockierregelfunktion für ein Zwei- oder Dreirad-Fahrzeug, mit einem Bremsbetätigungselement, einer Bremse und einer, insbesondere mechanischen, Kraftübertragungseinrichtung, welche eine Betätigungskraft von dem Bremsbetätigungselement zu der Bremse überträgt, wobei in oder an der Kraftübertragungseinrichtung eine oben beschriebene Vorrichtung angeordnet ist.With respect to the brake system, the above object is achieved with a brake system with anti-lock control function for a two- or three-wheeled vehicle, with a brake actuator, a brake and a, in particular mechanical, power transmission device, which transmits an actuation force from the brake actuator to the brake, wherein a device described above is arranged in or on the power transmission device.
Vorzugsweise umfasst die Kraftübertragungseinrichtung einen Bowdenzug. Sie ist vorzugsweise rein mechanisch mit einem Seilzug oder Gestänge ausgebildet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch für hydraulische Bremssysteme eingesetzt werden, indem die Krafterzeugungsvorrichtung in den Kraftpfad eines mechanisch ausgeführten Teils oder Abschnittes der Kraftübertragungsvorrichtung ein- bzw. ausgekoppelt wird.Preferably, the power transmission device comprises a Bowden cable. It is preferably formed purely mechanically with a cable or linkage. However, the device according to the invention can also be used for hydraulic brake systems by the force generating device is switched into or out of the force path of a mechanically executed part or portion of the power transmission device.
Die Vorrichtung wird vorteilhafterweise zur Antiblockierregelung eines Vorderrades eines Zweirad- oder Dreirad-Fahrzeuges genutzt bzw. das Bremssystem umfasst eine Antiblockierregelfunktion für die Vorderradbremse.The device is advantageously used for anti-lock control of a front wheel of a two-wheeled or tricycle vehicle or the brake system comprises an anti-lock control function for the front brake.
Das Bremssystem umfasst bevorzugt einen elektrischen Energiespeicher, welcher besonders bevorzugt von einem Nabendynamo aufladbar ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass dem elektromechanischen Aktuator, insbesondere dem Elektromotor, genügend Energie zur Verfügung steht, um im Bedarfsfall eine Antiblockierregelung durchzuführen. Varianten in Fahrzeugen, welche einen elektromotorischen Antrieb oder eine elektromotorische Antriebsunterstützung haben, sind eine weitere bevorzugte Anwendungsgruppe, wobei hierbei auf den eigenen Energiespeicher verzichtet werden kann, ebenso sind auch andere Sensoren zur Raddrehzahlerfassung statt des Nabendynamos eher angesagt.The brake system preferably comprises an electrical energy store, which is particularly preferably rechargeable by a hub dynamo. In this way, it is ensured that the electromechanical actuator, in particular the electric motor, sufficient energy is available to perform an anti-skid control if necessary. Variants in vehicles which have an electromotive drive or an electromotive drive support, are another preferred application group, which can be dispensed with the own energy storage, as well as other sensors for Raddrehzahlerfassung instead of the hub dynamo are rather announced.
Das Bremssystem umfasst bevorzugt Mittel zur Bestimmung der Raddrehzahl anhand einer Welligkeit eines Nabendynamos oder anhand einer Ansteuer- und/oder Lagegröße eines Radnabenmotors.The brake system preferably comprises means for determining the wheel speed based on a ripple of a hub dynamo or on the basis of a driving and / or positional size of a wheel hub motor.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch die Verwendung eines Planetengetriebes eine besonders kompakte, kostengünstige und zuverlässige Vorrichtung zum Einsatz in Antiblockiersystemen für Zwei- oder Dreiräder realisiert wird.The advantages of the invention are in particular that the use of a planetary gear, a particularly compact, inexpensive and reliable device for use in anti-lock braking systems for two or three wheels is realized.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur eine Vorrichtung für ein Zweirad- oder Dreirad-Fahrzeug in einer bevorzugten Ausführung.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Therein, the single figure shows a device for a two-wheel or three-wheeled vehicle in a preferred embodiment.
Eine in der Figur gezeigte Vorrichtung
Die Vorrichtung
Mit dem Ankoppelelement
Da der äußere Ring
In Bremssituationen, in denen eine ABS-Regelung durchgeführt werden soll, wird der äußere Ring durch die Kopplungseinrichtung
Als eine Sonderanwendung kann bei inverser Bestromung des E-Motors auch eine Verstärkung oder alleiniges Aufbringen der Bremsanforderung vom Aggregat dargestellt werden.As a special application, in the case of inverse energization of the electric motor, amplification or sole application of the braking request from the unit can also be represented.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Vorrichtung contraption
- 44
- Kraftübertragungseinrichtung / Bowdenzug Power transmission device / Bowden cable
- 4a, 4b4a, 4b
- Abschnitt des Bowdenzugs Section of the Bowden cable
- 1414
- elektromechanischer Aktuator electromechanical actuator
- 1818
- Kopplungseinrichtung coupling device
- 2222
- Elektromotor electric motor
- 2626
- Ankoppelelement coupling element
- 3030
- Ritzel pinion
- 3636
- Planetengetriebe planetary gear
- 4040
- äußerer Ring outer ring
- 4444
- äußere Schlitze outer slots
- 5050
- Gehäuse casing
- 5454
- zylinderförmiges Trägerelement cylindrical carrier element
- 6060
- Planetenräder planetary gears
- 6464
- Elektromagnetventil Solenoid valve
- 7070
-
Stift des Elektromagnetventils
64 Pin of thesolenoid valve 64
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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