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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug sowie die Verwendung einer solchen Bremsvorrichtung in einer Bremsanordnung eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug vorzugsweise über einen elektrischen Antrieb bzw. einen elektrischen Hilfsantrieb verfügt.
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Im Stand der Technik sind unterschiedliche Bremsvorrichtungen für elektrisch betriebene Fahrzeuge, beispielsweise sogenannte E-Scooter oder E-Fahrräder mit elektrischen Antrieben bzw. mit elektrischen Hilfs- oder Unterstützungsantrieben bekannt. Beispielsweise werden in der
EP 2 230 129 A2 oder der
US 2010/0236350 A1 Bremsvorrichtungen für derartige Fahrzeuge offenbart. Hinsichtlich des allgemeinen Aufbaus einer derartigen Bremsvorrichtung bzw. Bremsanordnung wird auf diese Druckschriften verwiesen.
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Die bekannten Bremsvorrichtungen umfassen üblicherweise einen Bremshebel, der von einem Benutzer um eine Drehachse gedreht und dadurch betätigt werden kann. Insbesondere bei einem E-Fahrzeug ist es dabei notwendig, die Positionierung des Bremshebels zu erfassen, um beispielsweise eine korrespondierende Bremskraft bereitstellen zu können, die Motorleistung des Elektromotors korrespondierend anpassen zu können oder um den Elektromotor auf einen Rekuperationsmodus schalten bzw. vorbereiten zu können. Zur Erfassung der Positionierung des Bremshebels werden beispielsweise elektrische Schalter eingesetzt, mit denen bestimmt werden kann, ob der Bremshebel vollständig gelöst oder vollständig betätigt wird. Darüber hinaus sind Systeme bekannt, bei dem mittels einer Hall-Sensoreinheit ein Abstand zu einer Magneteinheit gemessen wird, die am Bremshebel befestigt ist, d.h. bei derartigen Systemen wird der sich während der Betätigung des Bremshebels verändernde Abstand der Magneteinheit zur Hall-Sensoreinheit linear erfasst. Nachteilig bei solchen Systemen ist dabei, dass mit größer werdenden Abstand der Magneteinheit zur Hall-Sensoreinheit die Messgenauigkeit ebenfalls abnimmt bzw. Magneteinheiten mit vergleichsweise großen Magneten eingesetzt werden müssen, um eine entsprechende Messgenauigkeit auch bei einer maximalen Auslenkung des Bremshebels bereitstellen zu können.
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Ausgehend von diesen bekannten Bremsvorrichtungen ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Bremsvorrichtungen allgemein weiterzubilden. Insbesondere ist es dabei eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Bremsvorrichtung bereitzustellen, bei der eine Positionierung des Bremshebels mit hoher Genauigkeit über den gesamten Bewegungsbereich des Bremshebels erfasst werden kann, ohne dabei vergleichsweise große Magneteinheiten einsetzen zu müssen.
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Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
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Ein erfindungsgemäße Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst: zumindest eine Bremshebelanordnung mit einem Bremshebel, der zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position drehbeweglich an einer Drehachse angeordnet ist; zumindest eine an der Drehachse angeordnete Positionserfassungseinheit, die eingerichtet ist, um die Position des Bremshebels zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu erfassen, wobei die Positionserfassungseinheit zumindest eine Hall-Sensoreinheit und eine Magneteinheit umfasst.
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Mit anderen Worten, schlägt die vorliegenden Erfindung vor, eine Positionserfassungseinheit mit einer Hall-Sensoreinheit und einer Magneteinheit unmittelbar an der Drehachse des Bremshebels anzuordnen, um die Drehbewegung des Bremshebels unmittelbar an der Drehachse zu erfassen, und zwar durchgehend zwischen der ersten und zweiten Position des Bremshebels, also über den gesamten Bewegungsbereich des Bremshebels und nicht nur als Punktwerte, d.h. erfasst wird nicht nur, ob der Bremshebel in der ersten oder zweiten Position ist, sondern in welcher exakten Position sich der Bremshebel zwischen der ersten und der zweiten Position befindet. Bei einer erfindungsgemäßen unmittelbaren Anordnung der Positionserfassungseinheit an der Drehachse und der Erfassung der Drehbewegung des Bremshebels besteht die Möglichkeit, den Abstand zwischen der Magneteinheit und der Hall-Sensoreinheit vergleichsweise klein und zudem konstant zu halten, da nicht mehr der Abstand einer Magneteinheit von einer Hall-Sensoreinheit erfasst wird, sondern die Drehbewegung bzw. die Winkelbewegung des Bremshebels an seiner Drehachse. Dadurch, dass die Magneteinheit und die Hall-Sensoreinheit über den gesamten Drehbereich des Bremshebels einen konstanten Abstand aufweisen können, kann die gesamte Erfassung der Drehbewegung des Bremshebels bei konstanter magnetischer Feldstärke erfolgen und die Magneteinheit musst nicht mehr mit einem vergleichsweise großen Magneten ausgestattet werden, um auch in einer maximalen Auslenkung des Bremshebels, d.h. bei maximalen Abstand der Hall-Sensoreinheit von der Magneteinheit, eine ausreichende Messgenauigkeit bereitstellen zu können.
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Die erste Position des Bremshebels kann dabei beispielsweise einer Position entsprechen, bei der der Bremshebel nicht ausgelenkt ist. Demgegenüber kann die zweite Position des Bremshebels dabei beispielsweise einer Position entsprechen, bei der der Bremshebel maximal betätigt bzw. maximal ausgelenkt ist. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass zwischen der ersten Position und der zweiten Position ein Winkelbereich von 0° bis 50°, vorzugsweise von 0° bis 30° und besonders bevorzugt von 0° bis 25° bereitgestellt ist, um den sich der Bremshebel um die Drehachse drehen kann.
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Vorzugsweise erfolgt eine Steuerung einer Bremseinheit bzw. einer Motoreinheit in Abhängigkeit des Winkelbereichs, in dem der Bremshebel jeweils angeordnet ist. Dabei wird in einem ersten Winkelbereich (beispielsweise in einem Bereich zwischen 0 % und 5 % der maximalen Winkelbewegung) keine Aktion veranlasst; in einem zweiten Winkelbereich (beispielsweise in einem Bereich zwischen 5 % und 40 % der maximalen Winkelbewegung) wird der Motor in einen Rekuperationsmodus geschaltet; und in einem dritten Winkelbereich (beispielsweise in einem Bereich zwischen 40 % bis 100 % der maximalen Winkelbewegung) wird eine mechanische Bremseinheit aktiviert und der Motor wird in einen maximalen Rekuperationsmodus geschaltet.
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Vorzugsweise ist die Magneteinheit drehbeweglich an der Drehachse angeordnet und die Magneteinheit ist derart mit dem Bremshebel mechanisch gekoppelt, dass eine Drehbewegung des Bremshebels eine korrespondierende Drehbewegung der Magneteinheit bereitstellt. Die Magneteinheit kann beispielsweise einen Dauermagneten umfassen, der mit dem Bremshebel in Eingriff steht, sodass der Dauermagnet um die Hall-Sensoreinheit korrespondierend zur Winkelbewegung des Bremshebels gedreht wird und die Hall-Sensoreinheit die Winkelbewegung des Bremshebels erfassen kann. Diesbezüglich ist es bevorzugt, dass die Hall-Sensoreinheit festgelegt an der Drehachse angeordnet ist, und zwar derart, dass eine Drehbewegung des Bremshebels keine Drehbewegung der Hall-Sensoreinheit bereitstellt. Alternativ hierzu kann auch die Hall-Sensoreinheit drehbeweglich an der Drehachse angeordnet werden, wobei in diesem Fall die Hall-Sensoreinheit derart mit dem Bremshebel mechanisch gekoppelt ist, dass eine Drehbewegung des Bremshebels eine korrespondierende Drehbewegung der Hall-Sensoreinheit bereitstellt. In dieser Alternative ist es bevorzugt, dass die Magneteinheit festgelegt an der Drehachse angeordnet ist, und zwar derart, dass eine Drehbewegung des Bremshebels keine Drehbewegung der Magneteinheit bereitstellt.
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Vorteilhafterweise umfasst die Magneteinheit einen Dauermagneten, der zumindest an einer zur Hall-Sensoreinheit gerichteten Seite eine homogene horizontale Flussdichte aufweist, die mit der Hall-Sensoreinheit wechselwirkt. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass der Dauermagnet in Draufsicht scheibenförmig, ringförmig oder quadratisch ausgebildet ist. Durch eine derartige Geometrie kann der Dauermagnet auf einfache Art und Weise an der Drehachse des Bremshebels angeordnet werden und mit dem Bremshebel derart in Eingriff stehen, dass eine Drehbewegung des Bremshebels eine Drehbewegung des Dauermagneten hervorruft.
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Die Bremsvorrichtung kann dabei Teil einer bekannten Bremsanordnung eines E-Fahrrads, E-Scooter oder dergleichen sein, die beispielsweise an einer Lenkstange angeordnet werden kann. Alternativ besteht darüber hinaus die Möglichkeit, die Bremsvorrichtung als separates Bauteil, vorzugsweise als Handgerät, auszubilden, wobei in diesem Fall eine Sende-/Empfangseinheit im Handgerät vorgesehen ist, die eingerichtet ist, um mit einer Bremseinheit eines Fahrzeugs über eine Funkstrecke zu kommunizieren bzw. diese anzusteuern.
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Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer oben beschriebenen Bremsvorrichtung in einer Bremsanordnung eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug vorzugsweise ein Fahrrad oder ein Scooter ist, die über einen elektrischen Antrieb bzw. Hilfsantrieb verfügen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Ausführungsbeispielen und den Figuren. Alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale können unabhängig von ihrer Darstellung in einzelnen Ansprüchen, Figuren, Sätzen oder Absätzen miteinander kombiniert werden.
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Es zeigt:
- 1 schematische Ansicht eines Rotors einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Bremshebelanordnung 1, die beispielhaft an einer Lenkstange 2 eines E-Scooters angeordnet ist und Teil einer Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug ist. Die Bremshebelanordnung 1 umfasst einen Bremshebel 3, der in 1 in zwei Zuständen gezeigt ist, nämlich in einer oberen ersten Position 4 und einer unteren zweiten Position 5.
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In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist der Bremshebel 3 dabei mittels eines Befestigungselements 6 an der Lenkstange 2 befestigt. Wie in 1 gut zu erkennen ist, ist der Bremshebel 3 um eine Drehachse 7 drehbeweglich am Befestigungselement 6 angeordnet, wobei der Bremshebel 3 zwischen der oberen ersten Position 4 und der unteren zweiten Position 5 in einem Winkelbereich 8 von etwa 30° drehbeweglich angeordnet ist.
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An der Drehachse 7 ist dabei eine Positionserfassungseinheit mit einer Hall-Sensoreinheit und einer Magneteinheit vorgesehen, wobei die Positionserfassungseinheit beispielsweise am oder im Befestigungselement 6 und/oder an oder im Bremshebel 3 angeordnet sein kann. In der gezeigten besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Magneteinheit dabei drehbeweglich an der Drehachse 7 angeordnet, wobei die Magneteinheit derart mit dem Bremshebel 3 mechanisch gekoppelt ist, dass eine Drehbewegung des Bremshebels 3 eine korrespondierende Drehbewegung der Magneteinheit bereitstellt, sodass durch die Hall-Sensoreinheit der Drehwinkel des Bremshebels 3 im Winkelbereich 8 erfasst und als elektrisches Signal ausgeben werden kann. Die Magneteinheit kann dabei beispielsweise einen an der Drehachse 7 angeordneten Dauermagneten umfassen, der mit dem Bremshebel 3 in Eingriff steht, sodass der Dauermagnet um die Hall-Sensoreinheit korrespondierend zur Winkelbewegung des Bremshebels 3 gedreht wird und die Hall-Sensoreinheit die Winkelbewegung des Bremshebels 7 erfassen und ausgeben kann.
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Dadurch, dass die Positionserfassungseinheit mit einer Hall-Sensoreinheit und einer Magneteinheit unmittelbar an der Drehachse des Bremshebels 3 angeordnet ist, kann die Drehbewegung des Bremshebels 3 unmittelbar an der Drehachse 7 erfasst werden und der Abstand zwischen der Magneteinheit und der Hall-Sensoreinheit kann vergleichsweise klein und darüber hinaus konstant gehalten werden. Dadurch, dass die Magneteinheit und die Hall-Sensoreinheit über den gesamten Drehbereich des Bremshebels 3 einen konstanten Abstand aufweisen können, kann die gesamte Erfassung der Drehbewegung des Bremshebels 3 bei konstanter magnetischer Feldstärke erfolgen und die Magneteinheit musst nicht mehr mit einem vergleichsweise großen Magneten ausgestattet werden, um auch in einer maximalen Auslenkung des Bremshebels 3, d.h. bei maximalen Abstand der Hall-Sensoreinheit von der Magneteinheit, eine ausreichende Messgenauigkeit bereitstellen zu können.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorhergehend gezeigte bevorzugte Ausführungsform beschränkt, solange sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung dabei nicht auf den Einsatz in einem bestimmten Fahrzeug beschränkt, sondern umfasst alle Fahrzeuge, bei denen ein derartiger Bremshebel bzw. eine derartige Bremshebelanordnung eingesetzt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremshebelanordnung
- 2
- Lenkstange eines Fahrzeugs (E-Scooter)
- 3
- Bremshebel
- 4
- obere erste Position
- 5
- untere zweite Position
- 6
- Befestigungselemente
- 7
- Drehachse des Bremshebels
- 8
- Winkelbereich (Drehbereich des Bremshebels)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2230129 A2 [0002]
- US 2010/0236350 A1 [0002]
