DE102018125254A1

DE102018125254A1 - System of service brake and auxiliary drive of an off-track land vehicle

Info

Publication number: DE102018125254A1
Application number: DE102018125254.4A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Kallmuenzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2020-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System aus Betriebsbremse und Hilfsantrieb eines nicht spurgebundenen Fahrzeugs mit einem nahe eines Fahrzeug-Rades angeordneten und gemeinsam mit diesem rotierenden Rotationselement und einem mit diesem Rotationselement derart in Wechselwirkung bringbaren fahrzeugfesten Stationärelement, dass eine Verzögerung oder Beschleunigung einer Rotationsbewegung des Rades erzielbar ist, wobei eines dieser beiden Elemente zumindest ein Magnet-Bauelement beispielsweise in Form eines Dauermagneten aufweist und das andere Element als Linearmotor ausgeführt ist. Beansprucht wird weiterhin ein Nachrüstsatz für ein gleisloses Land-Fahrzeug zur Bildung eines solchen Systems.The invention relates to a system comprising the service brake and auxiliary drive of a non-track-bound vehicle with a rotating element arranged near a vehicle wheel and rotating together with this rotating element and with a stationary element that can be brought into interaction in such a way that a deceleration or acceleration of a rotational movement of the wheel can be achieved , wherein one of these two elements has at least one magnetic component, for example in the form of a permanent magnet, and the other element is designed as a linear motor. A retrofit kit for a trackless land vehicle to form such a system is also claimed.

Description

Die Erfindung betrifft ein System aus Betriebsbremse und Hilfsantrieb eines gleislosen Land-Fahrzeugs (d.h. eines nicht spurgebundenen Fahrzeugs) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a system comprising the service brake and auxiliary drive of a trackless land vehicle (i.e. a non-track-bound vehicle) according to the preamble of claim 1.

Sowohl bei vielen spurgebundenen Fahrzeugen (Schienenfahrzeugen) als auch bei den meisten nicht spurgebundenen Kraftfahrzeugen (als Untergruppe der in der internationalen Patentklassifikation sog. gleislosen Landfahrzeuge) wird eine sog. Scheibenbremsanlage als Betriebsbremse verwendet. Eine solches Scheibenbremssystem mit einer jedem Fahrzeug-Rad zugeordneten Bremsscheibe (als vorliegend sog. Rotationselement) sowie mit an diese anpressbaren Reib-Bremsbelägen (als vorliegend sog. fahrzeugfesten Stationärelement) zeigt zwar eine zuverlässige Bremswirkung, jedoch muss ein solches Bremssystem regelmäßig erneuert werden da bei jedem Bremsvorgang Abrieb entsteht. Bei einer längeren Bergabfahrt, mit einem langen Bremsvorgang, kann die Bremswirkung nachlassen wenn das Bremssystem überhitzen sollte. Der Abrieb stellt außerdem in Anbetracht der großen Menge von solchermaßen ausgestatteten Fahrzeugen eine Umweltbelastung dar.In many track-bound vehicles (rail vehicles) as well as in most non-track-bound vehicles (as a subset of the so-called trackless land vehicles in the international patent classification), a so-called disc brake system is used as a service brake. Such a disc brake system with a brake disc assigned to each vehicle wheel (as a so-called rotation element in the present case) and with friction brake pads that can be pressed onto it (as a so-called vehicle-fixed stationary element) shows a reliable braking effect, but such a brake system must be regularly replaced since Every braking process creates abrasion. During a long downhill run with a long braking process, the braking effect can decrease if the braking system should overheat. In view of the large number of vehicles equipped in this way, the abrasion is also an environmental burden.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.The object of the present invention is to provide a remedial measure for the problems described.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs und ist für ein System aus Betriebsbremse und Hilfsantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass eines dieser beiden Elemente (Rotationselement oder Stationärelement) zumindest ein Magnet-Bauelement aufweist oder als magnetisches Bauelement ausgebildet ist und das andere Element (Stationärelement oder Rotationselement) als Linearmotor ausgeführt ist. Als Magnet-Bauelement kann dabei ein Dauermagnet oder ein Elektromagnet oder Magnetismus oder ein Impulsgeber vorgesehen sein. Beansprucht wird weiterhin ein Nachrüstsatz für ein gleisloses Land-Fahrzeug zur Bildung eines solchen Systems aus Betriebsbremse und Hilfsantrieb.This object is achieved with the features of the independent patent claim and is characterized for a system of service brake and auxiliary drive according to the preamble of claim 1, characterized in that one of these two elements (rotary element or stationary element) has at least one magnetic component or as a magnetic component is formed and the other element (stationary element or rotary element) is designed as a linear motor. A permanent magnet or an electromagnet or magnetism or a pulse generator can be provided as the magnetic component. A retrofit kit for a trackless land vehicle to form such a system of service brake and auxiliary drive is also claimed.

Vorgeschlagen wird, die bislang übliche Scheibenbremse durch einen elektrischen linear synchron Motor zu ersetzen. Insofern können insbesondere auch zur Energierückgewinnung (beim Bremsen) - einem bekannten Antriebs- und Bremssystem von modernen Achterbahnen (vgl. bspw. WO 2016/202798 oder DE 10 2004 051 577 B4 ) nachempfunden - beispielsweise auf dem vorliegend sog Rotationselement (dieses entspricht der herkömmlichen Bremsscheibe) beispielsweise oder vorzugsweise Dauermagneten angebracht sein. Beispielsweise im Radkasten der Fahrzeug-Karosserie oder anstelle des herkömmlichen Bremssattels ist quasi als Gegenstück bzw. als vorliegend sog. Stationärelement ein Linearmotor verbaut. Durch Kurzschließen des Stators des Stationärelements werden Wirbelströme induziert, welche das Rotationselement und somit das Fahrzeug abbremsen. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Anordnung möglich, wonach das Stationärelement durch geeignet angeordnete Dauermagneten gebildet ist, während der Linearmotor das zusammen mit dem Fahrzeug-Rad oder den Fahrzeug-Rädern rotierende Rotationselement bildet.
Im Übrigen können anstelle von Dauermagneten auch andere geeignete magnetische Bauelemente bzw. Magnet-Bauelemente vorgesehen sein, so beispielsweise ein Elektromagnet oder Magnetismus irgendeiner Art oder bekannte Impulsgeber.It is proposed to replace the conventional disc brake with an electric linear synchronous motor. In this respect, especially for energy recovery (when braking) - a known drive and braking system of modern roller coasters (cf. e.g. WO 2016/202798 or DE 10 2004 051 577 B4 ) modeled - for example on the present so-called rotation element (this corresponds to the conventional brake disc), for example, or preferably permanent magnets. For example, a linear motor is installed in the wheel arch of the vehicle body or instead of the conventional brake caliper as a counterpart or as a so-called stationary element. By short-circuiting the stator of the stationary element, eddy currents are induced which brake the rotating element and thus the vehicle. A reverse arrangement is of course also possible, according to which the stationary element is formed by suitably arranged permanent magnets, while the linear motor forms the rotating element rotating together with the vehicle wheel or the vehicle wheels.
In addition, other suitable magnetic components or magnetic components can also be provided instead of permanent magnets, for example an electromagnet or magnetism of any kind or known pulse generators.

Vorteilhafterweise kann mit einem erfindungsgemäßen System durch den elektrischen Motor an den Fahrzeug-Rädern bei Bremsvorgängen ggf. (noch mehr) Energie zurückgewonnen werden, d.h. es ist nunmehr eine Nutzung von deren Bewegungsenergie (Drehung) möglich. Diese rückgewonnene Energie kann in einem Akkumulator gespeichert werden und somit zur Verlängerung der Reichweite mit elektrischem Fahrzeug-Antrieb dienen. Vorteilhafterweise setzt mit einer erfindungsgemäßen Betriebsbremse der Bremsvorgang sanfter ein als bei einer auf Reibung basierenden Bremse. Außerdem entsteht kein Abrieb und daraus resultierend auch keine Feinstaubbelastung; ferner ist die Lärmbelästigung gegenüber den heute üblichen Betriebsbremsen erheblich geringer. Damit das Fahrzeug an Ort und Stelle bleibt und nicht permanent der Stator des Elektromotors kurzgeschlossen werden muss, wird weiterhin eine Feststellbremse benötigt um den sicheren Stand des Fahrzeuges zu gewährleisten.Advantageously, with a system according to the invention, the electric motor on the vehicle wheels can possibly (even more) recover energy during braking, i.e. it is now possible to use their kinetic energy (rotation). This recovered energy can be stored in an accumulator and thus serve to extend the range with an electric vehicle drive. Advantageously, with a service brake according to the invention, the braking process begins more smoothly than with a brake based on friction. In addition, there is no abrasion and, as a result, no fine dust pollution; furthermore, the noise pollution is considerably lower compared to the service brakes common today. To ensure that the vehicle stays in place and that the stator of the electric motor does not have to be permanently short-circuited, a parking brake is still required to ensure the safe stand of the vehicle.

Ein hier vorgeschlagenes System (aus) Betriebsbremse (und Hilfsantrieb) mit linearem synchron Motor kann serienmäßig in Fahrzeugen verbaut werden, aber auch als Nachrüstsatz für bestehende Fahrzeuge angeboten werden, beispielsweise auch als Betriebsbremse alleine. Dabei kann der Linearmotor nicht nur die Fahrzeug-Räder abbremsen sondern diesen auch Antriebs-Energie zuführen und somit zumindest als Hilfsantrieb für das Fahrzeug wirken. Diese zusätzliche Antriebsleistung ermöglicht es, mehr Leistung zu erzielen oder Kraftstoff zu sparen in verbrauchsstarken Fahrsituationen wie dem Anfahrvorgang. Damit könnten bestehende Verbrennerfahrzeuge zu Hybridfahrzeugen umgebaut werden. Dies hätte den Vorteil, dass durch den elektrischen Antrieb und die feinstaubarmen Bremsen ein Auto dennoch in eine Umweltzone einfahren kann. Selbstverständlich kann ein erfindungsgemäßes System auch bei andere nicht spurgebundenen Landfahrzeugen wie LKW's, Motorrädern oder Fahrrädern oder Anhängern (mit Energiezufuhr ins Zugfahrzeug / Akkumulator) zum Einsatz kommen.A system (out) service brake (and auxiliary drive) with a linear synchronous motor proposed here can be installed as standard in vehicles, but can also be offered as a retrofit kit for existing vehicles, for example as a service brake alone. The linear motor can not only brake the vehicle wheels but also supply drive energy to them and thus at least act as an auxiliary drive for the vehicle. This additional drive power makes it possible to achieve more power or to save fuel in high-consumption driving situations such as the starting process. Existing combustion vehicles could thus be converted into hybrid vehicles. This would have the advantage that a car can still drive into an environmental zone thanks to the electric drive and the low-dust brakes. Of course, a system according to the invention can also be used with other non-track-bound land vehicles such as trucks, motorcycles or Bicycles or trailers (with energy supply to the towing vehicle / accumulator) are used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2016/202798 [0005]
DE 102004051577 B4 [0005]

Claims

System of service brake and auxiliary drive arranged a trackless land vehicle having a close to a vehicle wheel and, in cooperation with said rotating rotary element and an engageable with this rotary member such interacts fixed to the vehicle stationary member, that a deceleration or acceleration of a rotary movement of the wheel is achievable characterized that one of these two elements (rotary element or stationary element) has at least one magnetic component or is designed as a magnetic component and the other element (stationary element or rotary element) is designed as a linear motor.

System according to Claim 1 , a permanent magnet or an electromagnet or magnetism or a pulse generator being provided as the magnetic component.

Retrofit kit for a trackless land vehicle to form a system consisting of a service brake and auxiliary drive Claim 1 .