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Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung zur Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit eines Fahrzeug-Rades sowie eine Radaufhängung, umfassend eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind diverse Bremseinrichtungen bekannt, die Verwendung in Fahrzeugen zwecks Minimierung einer Rotationsbewegung eines Rades finden.
In der Regel werden dazu Trommelbremsen oder Scheibenbremsen als Bremseinrichtung eingesetzt.
Insbesondere bei Fahrzeugen wie Fahrrädern oder sogenannten Scootern, wie beispielsweise Mini-Scootern oder elektrisch antreibbaren Scootern, treten bei Integration bekannter Trommelbremsen oder Scheibenbremsen Nachteile in Bezug zum Komfort und Design auf, da diese bekannten Bremseinrichtungen nicht an die Größe und/oder Form eines Rades eines Fahrrads oder Scooters angepasst sind.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bremseinrichtung sowie eine damit ausgestattete Radaufhängung zur Verfügung zu stellen, die zuverlässig eine Bremswirkung bei effizient genutztem Bauraum realisieren.
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Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Bremseinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Bremseinrichtung ist im Unteranspruch 2 angegeben.
Ergänzend wird eine Radaufhängung, welche die Bremseinrichtung aufweist, gemäß Anspruch 3 zur Verfügung gestellt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Radaufhängung ist im Unteranspruch 4 angegeben.
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Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Begriffe „axial“ und „radial“ beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Rotationsachse eines in seiner Rotationsbewegung durch die Bremseinrichtung zu minimierenden Fahrzeug-Rades.
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Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung zur Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit eines Fahrzeug-Rades. Die Bremseinrichtung umfasst ein Nabenteil zur drehfesten Anordnung auf einer Achse sowie einen bezüglich dem Nabenteil radial außen angeordneten Bremskörper, welcher in Bezug zum Nabenteil axial verschiebbar ist. Der Bremskörper ist in seiner Grundform im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und weist an einer axialen Seite eine im Wesentlichen kreisringförmige Andruckfläche auf zur Anlage an einem mit einem Fahrzeug-Rad drehfest verbundenem oder von dem Fahrzeug-Rad ausgebildeten Rotationselement. Das Nabenteil ist insbesondere dazu eingerichtet, auf einer starren, drehfesten Achse angeordnet zu werden.
Insbesondere dient die Bremseinrichtung zur Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeug-Rades.
Die axiale Verschiebbarkeit des Bremskörpers in Bezug zum Nabenteil bezieht sich auf die Rotationsachse eines mit der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung zu bremsenden, rotierenden Bauteils, wie zum Beispiel eines Rades eines elektrischen Kleinfahrzeuges, wie beispielsweise eines sogenannten Scooters, also eines elektrisch betreibbaren Rollers.
Eine derartige axiale Verschiebung kann hydraulisch realisiert werden. Die Bremseinrichtung kann also hydraulisch betätigbar sein. Zu diesem Zweck kann die Bremseinrichtung eine hohlzylinderförmige Kolben-Zylinder-Einheit, koaxial zur Rotationsachse positioniert, aufweisen.
Das Rotationselement ist insbesondere eine mit dem Rad des Fahrzeuges drehfest gekoppelte Bremsscheibe.
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Die Andruckfläche des Bremskörpers kann dabei vom Bremskörper selbst ausgebildet sein oder von einem mit dem Bremskörper fest verbundenem Element, wie eine Reibscheibe mit Reibbelag, realisiert sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Bremseinrichtung ein Kraftverteilungselement auf, mit dem ein Kolben einer von der Bremseinrichtung umfassten und sich am Nabenteil axial abstützenden Kolben-Zylinder-Einheit axial mechanisch gekoppelt ist und welches mit dem Bremskörper axial mechanisch gekoppelt ist, zur Übertragung einer vom Kolben ausgeführten axialen Bewegung auf den Bremskörper.
Wenigstens eine Federeinrichtung stützt sich axial am Nabenteil und auf einer diesbezüglich axial gegenüberliegenden Seite am Bremskörper ab. Die Federeinrichtung dient dabei zur Ausübung einer Rückstellkraft auf den Bremskörper zur Öffnung der Bremseinrichtung nach hydraulisch betätigter, axialer Verschiebung, die zwecks Anlage an eine Bremsscheibe ausgeführt wird.
Die axiale mechanische Kopplung zwischen Kraftverteilungselement und Bremskörper kann insbesondere derart realisiert sein, dass das Kraftverteilungselement drei Bohrungen aufweist, wobei jeweils durch eine Bohrung eine Schraube hindurch führt und das Kraftverteilungselement und den Bremskörper radial sowie axial mechanisch fest miteinander verbindet.
Die Schrauben führen dabei axial durch Öffnungen im Nabenteil hindurch, damit die radiale Position des Kraftverteilungselements und des Bremskörpers in Bezug zum Nabenteil definiert ist.
Die mechanische Verbindung zwischen Bremskörper und Kraftverteilungselement und/oder eine jeweilige Öffnung im Nabenteil kann insbesondere als Führung für eine Federeinrichtung realisiert sein, wenn diese als Schraubenfeder ausgeführt ist und die mechanische Verbindung bzw. radial innerhalb der Schraubenfeder realisiert ist und somit die Position der Federeinrichtung in radialer Richtung definiert.
Dabei kann vorgesehen sein, die Öffnungen derart auszugestalten, dass ein Ausgleich von wärmeausdehnungsbedingten Verlagerungen von Teilen bzw. Abschnitten des Bremskörpers bzw. des Kraftverteilungselements ermöglicht ist. Zwecks der axialen, mechanischen Kopplung zwischen dem Kraftverteilungselement und dem Bremskörper, kann der Bremskörper zumindest einen Schaft ausbilden, welcher sich in axialer Richtung erstreckt und in welchen die Schraube zwecks der mechanischen Kopplung axial einschraubbar ist. Dieser Schaft kann auch Teil der mechanischen Verbindung sein, der in der Positionierung einer als Schraubenfeder ausgestalteten Federeinrichtung dient.
Insbesondere kann vorgesehen sein, die drei Öffnungen mit unterschiedlichen Größen auszugestalten, wobei jeweils ein Schaft des Bremskörpers in axialer Richtung durch jeweils eine Öffnung hindurch ragt, so dass die radiale Position des Bremskörpers zum Nabenteil durch die Positionen der Schäfte in den Öffnungen definiert ist. Vorzugsweise kann eine erste Öffnung im Wesentlichen kein radiales Spiel zwischen dem darin angeordneten Schaft des Bremskörpers und dem Nabenteil erlauben, so dass die mechanische Verbindung zwischen Bremskörper und Nabenteil in der ersten Öffnung keinen translatorischen Freiheitsgrad in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse aufweist. Eine zweite Öffnung kann dabei eine längliche, sich im Wesentlichen radial erstreckende Form aufweisen, so dass ein radiales Spiel bzw. genau ein translatorischer Freiheitsgrad in genau einer im Wesentlichen radialen Richtung in der Ebene, die senkrecht zur Rotationsachse verläuft, realisiert wird. Eine dritte Öffnung kann im Bezug zu dem in dieser dritten Öffnung angeordneten Schaft des Bremskörpers zwei translatorische Freiheitsgrade in der Ebene senkrecht zur Rotationsachse aufweisen und somit nur als zusätzliche axiale Fixierung des Bremskörpers am Nabenteil dienen.
Die Schrauben können statt direkt durch Öffnungen im Nabenteil, in alternativer Ausgestaltung auch durch äquivalent ausgeführte Öffnungen in einem fest mit dem Nabenteil verbundenem Element, wie zum Beispiel einem Tragelement, axial hindurch greifen. Dieses Element kann dabei mit dem Nabenteil z.B. über eine Pressverbindung oder über Bolzen bzw. Nieten fest verbunden sein.
Das Nabenteil kann zudem zumindest an einer axialen Seite angeordnet ein Formelement umfassen, zur formschlüssigen Blockade eines rotatorischen Freiheitsgrades um die Rotationsachse.
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Die erfindungsgemäße Bremseinrichtung weist den Vorteil auf, dass eine Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit eines Fahrzeug-Rades oder eines vom Fahrzeug-Rad ausgebildeten Rotationselements zuverlässig und mit einem effizient genutzten Bauraum realisierbar ist.
Dabei wird durch den Bremskörper an einer axialen Seite eine sehr große Andruckfläche zur Verfügung gestellt, welche größer bzw. besser an das Fahrzeug-Rad angepasst ist als die Andruckflächen von herkömmlichen Scheibenbremsen oder auch Trommelbremsen.
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Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine Radaufhängung zur Verfügung gestellt, die eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung sowie ein Rotationselement, das im Wesentlichen drehfest mit einem rotierenden Bestandteil der Radaufhängung verbunden ist, welcher zumindest mittelbar mit dem zu bremsenden Rad gekoppelt ist, aufweist, wobei das Rotationselement derart in Bezug zur Bremseinrichtung angeordnet ist, dass es von dem Bremskörper der Bremseinrichtung mit einer axialen Druckkraft beaufschlagt werden kann.
Das Rotationselement ist dabei drehbar um eine Rotationsachse angeordnet.
Diese axiale Druckkraft bewirkt auf der Oberfläche der Reibscheibe in Abhängigkeit vom jeweiligen Reibfaktor eine entsprechende Reibkraft, die der Drehbewegung des Rotationselements entgegenwirkt.
Das Rotationselement kann dabei zum Beispiel als eine Bremsscheibe ausgestaltet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Radaufhängung ist die Größe und Form der radialen Außenseite der Bremseinrichtung im Wesentlichen gleich der Größe und Form der radialen Außenseite einer Felge oder einer Nabe eines mit der Bremseinrichtung zu bremsenden Rades.
Damit wird der gesamten Radaufhängung eine optisch kompakte Anmutung verliehen, da von einer axialen Außenseite lediglich im Wesentlichen der Bremskörper ersichtlich ist, der sich um einen relativ geringen axialen Weg zwecks Erzielung der gewünschten Bremswirkung verschieben kann.
Die Achse, auf der das Nabenteil sitzt und um die das Rad drehbar ist, ist insbesondere eine starre Achse. Der mit einem Untergrund in Kontakt stehende Bestandteil des Rades ist dabei mittels einer Lagereinheit, insbesondere einem Wälzlager wie zum Beispiel einem Kugellager, auf der starren Achse gelagert.
Die Radaufhängung kann des Weiteren ein Blockadeelement umfassen, welches der formschlüssigen Anlage am Formelement des Nabenteils dient und somit eine Rotationsbewegung des Nabenteils um die Rotationsachse des zu bremsenden Rotationselementes blockiert.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
- 1: eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung in geschnittener Seitenansicht,
- 2: die Bremseinrichtung in Seitenansicht und
- 3: eine erfindungsgemäße Radaufhängung mit der Bremseinrichtung in perspektivischer Ansicht.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung 1 in geschnittener Seitenansicht dargestellt.
Die Bremseinrichtung 1 umfasst ein Nabenteil 10, einen Bremskörper 20, ein Trageelement 30 sowie ein Kraftverteilungselement 40.
Das Nabenteil 10 bildet radial innen eine Nabe 11 aus, mit welcher das Nabenteil 10 auf einer Achse (hier nicht dargestellt) anordenbar ist, wobei diese Achse eine Rotationsachse 2 definiert, um die ein mit der Bremseinrichtung 1 zu bremsendes Rad drehbar ist. Die Bremseinrichtung 1 rotiert dabei selbst nicht.
Die radiale Außenseite der Nabe 11 fungiert dabei als eine radial äußere Wandung eines Zylinders 52 einer Kolben-Zylinder-Einheit 50. Ein im Zylinder 51 angeordneter Kolben 51 ist in axialer Richtung im Zylinder 51 verschiebbar, wobei das Nabenteil 10 dazu radial außen ein Anschlusselement 53 umfasst, welches strömungstechnisch mit dem Zylinder 51 verbunden ist, und an welches eine Fluidleitung zwecks Zuleitung eines Druckfluids zur Kolben-Zylinder-Einheit 50 anschließbar ist.
Der Kolben 51 liegt in axialer Richtung am Kraftverteilungselement 40 an, wobei das Kraftverteilungselement 40 als eine Ring-Scheibe ausgestaltet ist. Das Kraftverteilungselement 40 ist in seinem radial äußeren Bereich mittels mehrerer Verbindungsschrauben 41 in axialer Richtung mechanisch fest mit dem Bremskörper 20 verbunden ist, wobei der Bremskörper 20 das Nabenteil 10 radial außen umgibt und im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist. Der Bremskörper 20 bildet dazu mehrere zylinderförmige Schäfte 22 aus, welche sich in axialer Richtung erstrecken und in welchen die Verbindungsschrauben 41 eingeschraubt sind.
Ein Trägerelement 30 ist dabei axial fest mit dem Nabenteil 10 verbunden und weist axial offene erste Öffnungen 31 auf, durch welche ein jeweiliger Schaft 22 des Bremskörpers 20 axial hindurchgeführt ist. Das Trägerelement 30 fixiert somit den Bremskörper 20 sowie das damit fest verbundene Kraftverteilungselement 40 radial relativ zum Nabenteil 10.
Zudem stützt sich eine Federeinrichtung 42, ausgestaltet als Druckfeder, axial am Trägerelement 30 und auf einer diesbezüglich axial gegenüberliegenden Seite am Bremskörper 20 ab zur Ausübung einer Rückstellkraft axial auf dem Bremskörper 20 zur Öffnung der Bremseinrichtung 1 bei Nicht-Betätigung der Kolben-Zylinder-Einheit 50. Dabei umgibt die Federeinrichtung 42 den Schaft 22 bzw. die erste Öffnung 31 radial, so dass die radiale Position der Federeinrichtung 42 durch den Schaft 22 gesichert ist.
Der Bremskörper 20 umfasst in seinem radial äußeren Bereich, an einer axialen Seite 21 eine Reibscheibe 23. Die Reibscheibe 23 ist dabei kreisringförmig ausgestaltet und weist an ihrer dem Nabenteil 10 axial abgewandten Seite eine Andruckfläche 24 auf, mit welcher die Reibscheibe 23 an ein mit einem Rad eines Fahrzeugs verbundenes Rotationselement, zum Beispiel einer Bremsscheibe, anpressbar ist.
Das Nabenteil 10 umfasst zudem ein Formelement 12 an seiner dem Kraftverteilungselement 40 axial abgewandten Seite, zur formschlüssigen Blockade eines rotatorischen Freiheitsgrades um die Rotationsachse 2 eines mit der Bremseinrichtung 1 verbundenen Rades eines Fahrzeugs.
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Bei Integration der Bremseinrichtung 1 in einem Fahrzeug kann der Kolben 51 durch Zuführung von Druckfluid in den Zylinder 52 in axialer Richtung verschoben werden. Dies bewirkt eine entsprechende axiale Verlagerung des Kraftverteilungselements 40 und des damit über die Verbindungsschrauben 41 fest verbundenen Bremskörpers 20. Die fest mit dem Bremskörper 20 verbundene Reibscheibe 23 wird dadurch in axialer Richtung gegen das Rotationselement gepresst, mit welchem das Rad des Fahrzeugs drehfest verbunden ist, so dass die Drehgeschwindigkeit des Rades gemindert werden kann.
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2 zeigt die Bremseinrichtung 1 in Seitenansicht.
Dabei ist das Kraftverteilungselement nicht dargestellt, so dass das Trägerelement 30 vollumfänglich zu sehen ist. Ersichtlich ist hier, dass das Trägerelement 30 zusätzlich zu der ersten Öffnung 31 noch eine zweite Öffnung 32 und eine dritte Öffnung 33 umfasst, durch welche ebenfalls jeweils ein Schaft (hier nicht dargestellt) mit einer darin angeordneten Verbindungsschraube 41 führt.
Die erste Öffnung 31 erlaubt dabei keinen Freiheitsgrad des Bremskörpers 20 in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse 2, die zweite Öffnung 32 ist länglich ausgeführt und erlaubt damit genau einen translatorischen Freiheitsgrad des Bremskörpers 20 in radialer Richtung in dieser Ebene und die dritte Öffnung 33 erlaubt zwei translatorische Freiheitsgrade für den Bremskörper 20 in dieser Ebene. Die Öffnungen 31, 32, 33 ermöglichen somit eine wärmeausdehnungsbedingte Verlagerung von Segmenten des Bremskörpers 20.
In 3 dargestellt ist eine Radaufhängung 60 mit der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung 1 in perspektivischer Ansicht.
Die Bremseinrichtung 1 ist hier parallel zu einer Felge 63 eines Rades 62 angeordnet. Dabei entspricht die Größe und Form der radialen Außenseite der Bremseinrichtung 1 im Wesentlichen der Größe und Form der radialen Außenseite der Felge 63, so dass eine axiale Seite 21 der Bremseinrichtung 1 von außen nicht ersichtlich ist.
Die Radaufhängung 60 umfasst weiterhin ein Blockadeelement 64, welches der formschlüssigen Anlage am Formelement (hier nicht dargestellt) des Nabenteils dient und somit eine Rotationsbewegung des Nabenteils um die Rotationsachse 2 des Rades 62 blockiert.
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Mit der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung sowie der Radaufhängung lässt sich zuverlässig eine Bremswirkung bei effizient genutztem Bauraum realisieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremseinrichtung
- 2
- Rotationsachse
- 10
- Nabenteil
- 11
- Nabe
- 12
- Formelement
- 20
- Bremskörper
- 21
- axiale Seite des Bremskörpers
- 22
- Schaft
- 23
- Reibscheibe
- 24
- Andruckfläche
- 30
- Trägerelement
- 31
- erste Öffnung
- 32
- zweite Öffnung
- 33
- dritte Öffnung
- 40
- Kraftverteilungselement
- 41
- Verbindungsschraube
- 42
- Federeinrichtung
- 50
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 51
- Kolben
- 52
- Zylinder
- 53
- Anschlusselement
- 60
- Radaufhängung
- 61
- Achse
- 62
- Rad
- 63
- Felge
- 64
- Blockadeelement
