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Die Erfindung betrifft eine Bremsbelaganordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Bremseinrichtung mit dieser Bremsbelaganordnung sowie ein Fahrzeug mit der Bremsbelaganordnung und/oder mit der Bremseinrichtung.
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Im Rahmen der Elektrifizierung des Individualverkehrs werden vielfach Mikromobile verwendet, welche sich durch einen Elektroantrieb sowie durch einen leichten Aufbau auszeichnen, so dass die Mikromobile energiearm und damit ressourcenschonend Personen befördern können. Neben den neuen Anforderungen in der Antriebstechnik, kommen auch neue Anforderungen hinsichtlich der Bremsanlagen auf, da diese auf derartige Leichtfahrzeuge mit höheren Geschwindigkeiten abgestimmt sein müssen.
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Eine entsprechende Bremse ist beispielsweise in der Druckschrift
DE 10 2018 128 771 sowie in der Druckschrift PCT/2019/100285 der Anmelderin offenbart, welche beide einen nachveröffentlichten Stand der Technik darstellen. In diesen nachveröffentlichten Druckschriften sind verschiedene Bremssysteme für Mobile dargestellt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsbelaganordnung für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welche besonders effizient einsetzbar ist. Diese Aufgabe wird durch eine Bremsbelaganordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Bremseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 oder 9 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Bremsbelaganordnung, welche für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Insbesondere ist das Fahrzeug als ein ein- oder mehrspuriges Fahrzeug, ausgebildet. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ausgebildet. Bevorzugt ist das Fahrzeug als ein Klein- oder Kleinstfahrzeug oder als ein Elektromobil ausgebildet. Das Fahrzeug weist vorzugsweise mindestens ein Radmodul und/oder Rad auf. Mit nur einem Radmodul und/oder Rad kann das Fahrzeug als ein elektrisches Einrad, z.B. als ein sogenanntes Monowheel oder Solowheel ausgebildet sein. Mit zwei oder mehr Radmodulen und/oder Rädern ist das Fahrzeug bevorzugt als ein Roller, insbesondere als ein Elektromotorrad, als ein Elektromotorroller, als ein Elektroroller, Elektrotretroller, Elektroscooter, z.B. E-Scooter, als ein Segway, Hoverboard, Kickboard, Skateboard, Longboard o.ä. ausgebildet. Vorzugsweise ist die Bremsbelaganordnung in dem Radmodul integriert, alternativ ist die Bremsanordnung in einem passiven Rad des Fahrzeugs integriert. Alternativ kann das Fahrzeug als ein Fahrrad, insbesondere als ein Elektrofahrrad, z.B. als ein Pedelec oder als ein E-Bike ausgebildet sein. Das Fahrzeug kann alternativ als ein mehrspuriges Fahrrad, insbesondere mit drei oder mehr Rädern ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Transport- oder Lastenrad, insbesondere ein motorisiertes bzw. elektrisch angetriebenes Transport- oder Lastenrad, im Speziellen ein Dreirad- oder Vierrad-Pedelec oder eine Rikscha, insbesondere mit oder ohne Dach, oder ein Kabinenroller sein.
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Die Bremsbelaganordnung weist einen Bremsbelag auf, wobei der Bremsbelag eine Bremsfläche bildet. Im Betrieb wird die Bremskraft über die Bremsfläche an einen Bremspartner übertragen bzw. in die Bremsbelaganordnung eingeleitet. Die Bremsfläche ist umlaufend zu einer Hauptachse ausgebildet und/oder kreisringförmig gestaltet. Vorzugsweise wird die Hauptachse durch eine Rotationsachse von einer Felge oder von einem Rad des Fahrzeugs gebildet. Die Bremsfläche kann am Innenumfang und/oder am Außenumfang kreisförmig ausgebildet sein, es ist jedoch auch möglich, dass diese eine Freiform aufweist, und beispielsweise am Innenumfang und/oder am Außenumfang gewellt ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass sich die Bremsfläche in Umlaufrichtung zu der Hauptachse nicht durchgängig, sondern mindestens einfach, vorzugsweise mehrfach unterbrochen darstellt. Die Bremsfläche erstreckt sich vorzugsweise in einer Radialebene zu der Hauptachse.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Bremsbelag mindestens zwei Bremsbelagabschnitte aufweist, wobei zwischen den zwei Bremsbelagabschnitten eine Trennfuge ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend wird beansprucht, dass die zwei Bremsbelagabschnitte separat zueinander ausgebildet sind. Zwischen den Bremsbelegabschnitten ist eine Trennfuge ausgebildet, so dass die angrenzenden Bremsbelagabschnitte nicht gemeinsam einstückig ausgebildet sind oder aus einem gemeinsamen Halbzeug bestehen.
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Es ist dabei ein Vorteil der Erfindung, dass der Bremsbelag nicht als großformatiges Bauteil gefertigt werden muss, sondern in kleinere Bremsbelagabschnitte aufgeteilt ist. Dadurch ist zum einen die Herstellung, zum Beispiel mit Hinblick auf eine Ebenheit des Bremsbelags, vereinfacht. Ferner ist der Transport, Lagerung und die Handhabung aufgrund des kleineren Formats vereinfacht. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die mehrteilige Ausbildung des Bremsbelags, indem die konstruktive Gestaltung des Bremsbelags und insbesondere die Aufteilung in die Bremsbelagabschnitte anwendungsgerecht erfolgen kann und auf diese Weise durch angepasste Designs Gebrauchsvorteile erreicht werden können. Beispielsweise können Geräusche durch Aufschwingen des Bremsbelags und/oder der Bremsbelaganordnung durch ein derartiges angepasstes Design vermindert werden.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung teilt und/oder unterbricht die Trennfuge die Bremsfläche in radialer Richtung. Dadurch entstehen in Umlaufrichtung mindestens oder genau zwei, vorzugsweise mehrere Einzelabschnitte des Bremsbelags. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Trennfuge entlang eines Radialvektors zur Hauptachse verläuft. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Trennfuge eine Freiform aufweist und somit während sie in radialer Richtung läuft in Umlaufrichtung wandert oder variiert.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Trennfuge die Bremsbelagabschnitte voneinander, insbesondere in Umlaufrichtung, beabstandet. Insbesondere bildet die Trennfuge einen Freiraum zwischen den Bremsbelagabschnitten. Es ist bevorzugt, dass der Freiraum eine minimale Breite in Umlaufrichtung von 3 mm, vorzugsweise von 5 mm aufweist. Die Trennfuge mit Ausdehnung in Umlaufrichtung hat den Vorteil, dass hierdurch ein Kanal gebildet wird, welcher von Radialinnen nach Radialaußen verläuft, über den zum einen Luft zur Kühlung der Bremsbelagsanordnung ausgetauscht werden kann. Ferner kann zum Beispiel Bremsbelagabrieb oder andere Verunreinigungen von Radialinnen nach Radialaußen transportiert werden, so dass sich die Bremseinrichtung selbsttätig reinigen kann.
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Es ist besonders bevorzugt, dass der Bremsbelag eine Mehrzahl von derartigen Bremsbelagabschnitten aufweist, wobei jeweils zwischen zwei der Bremsbelagabschnitte eine derartige Trennfuge ausgebildet ist. Der Bremsbelag kann dabei eine gerade oder eine ungerade Anzahl von Bremsbelagabschnitten aufweisen. Vorzugsweise beträgt die Anzahl der Bremsbelagabschnitte mindestens oder genau vier, insbesondere mindestens oder genau sechs. Ergänzend ist es möglich, dass die Trennfugen alle gleich dimensioniert sind, alternativ hierzu können die Trennfugen unterschiedlich dimensioniert sein und/oder unterschiedlich verlaufen.
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Optional sind die Bremsbelagabschnitte als Gleichteile und/oder baugleich ausgebildet. In dieser Weise sind diese besonders einfach herstellbar. Alternativ können die Bremsbelagabschnitte auch unterschiedliche Dimensionen, insbesondere in Umlaufrichtung, aufweisen, wodurch erreicht wird, dass das Design der Bremsbelaganordnung belastungsgerecht und/oder funktionsgerecht ausgebildet werden kann.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn der Bremsbelagabschnitt, einige der Bremsbelagabschnitte oder alle Bremsbelagabschnitte als Kreisringsegment ausgebildet sind. Im Speziellen verläuft zwischen den Kreisringsegmenten die Trennfuge mit einer Ausdehnung in Umlaufrichtung von mindestens 3 mm.
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Beispielsweise weist der Bremsbelag sechs oder acht baugleiche Bremsbelagabschnitte auf, welche jeweils als Kreisringsegmente ausgebildet sind und welche in Umlaufrichtung um die Hauptachse gleichmäßig verteilt sind.
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Zur Verbesserung der Gebrauchseigenschaften kann vorgesehen sein, dass die an die Trennfuge angrenzenden Kanten der Bremsbelagabschnitte, welche in radialer Richtung verlaufen, Fasen aufweisen oder abgeschrägt sind, um ein Quietschen des Bremsbelags zu verringern oder zu verhindern.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Bremsbelaganordnung einen Tragkörper auf, wobei der Bremsbelag und/oder die Bremsbelagabschnitte auf dem Tragkörper festgelegt sind.
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Besonders bevorzugt ist der Tragkörper ist als ein Rotationsteil ausgebildet, insbesondere ist der Tragkörper im Betrieb der Bremsbelaganordnung bestimmungsgemäß als das Rotationsteil realisiert. Im Gegenzug zu üblichen Bremskonstruktionen ist die Bremsbelaganordnung ausgebildet und/oder geeignet, als rotierender Bremspartner eingesetzt zu werden.
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Es ist bevorzugt, dass der Bremsbelag und/oder die Bremsbelagabschnitte aus den folgenden Werkstoffen hergestellt ist bzw. sind:
- Es ist besonders bevorzugt, dass der Bremsbelag ein Reibmittel der Kategorie „Organic“ aufweist. Insbesondere ist das Reibmittel aus einem organischen Material gefertigt. Besonders bevorzugt umfasst das Reibmittel Fasern aus Glas und/oder Gummi und/oder Karbon und/oder Aramid, insbesondere para-Aramid, welche insbesondere in eine Harzmatrix eingebettet sind. Vorzugsweise ist die Harzmatrix durch ein temperaturresistentes Kunst- oder Naturharz gebildet. Es wird somit ein Bremsbelag vorgeschlagen, welcher sich durch einen hohen Reibungskoeffizienten und zugleich durch einen niedrigen Wärmeleit- bzw. Wärmeübergangskoeffizienten auszeichnet.
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Alternativ weist der Bremsbelag Reibmittel mit metallischen und/oder keramischen Anteil auf. Insbesondere weist der Bremsbelag ein Reibmittel der Kategorie „Semi-Metallic“, „Low-Metallic“ oder „Ceramic“ auf. Insbesondere weist der Bremsbelag einen Metallanteil von mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 30%, im Speziellen mehr als 60% auf. Beispielsweise ist der Bremsbelag als ein Sinterbelag ausgebildet. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Bremsbelag durch den metallischen und/oder keramischen Anteil deutlich höheren Temperaturen standhalten kann. Somit weist der Bremsbelag gegenüber Bremsbelägen mit organischen Materialien eine deutlich höhere thermische Stabilität auf.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrzeug, wie dies zuvor beschrieben wurde.
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Die Bremseinrichtung weist einen rotierenden Bremspartner und einen stationären Bremspartner auf, welche zum Zweck des Bremsens miteinander in eine Reibschlussverbindung gesetzt werden können. Der rotierende Bremspartner weist die Bremsbelaganordnung auf, wie diese zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Der stationäre Bremspartner weist eine Aktoreinrichtung sowie eine Bremsscheibe auf, wobei die Bremsscheibe vorzugsweise eine metallische Bremsfläche aufweist. Die Aktoreinrichtung ist ausgebildet, die Bremsscheibe in einer axialen Richtung zu bewegen, um diese in den Reibschluss mit der Bremsfläche der Bremsbelaganordnung zu bringen. Die Aktoreinrichtung kann beispielsweise als eine hydraulische Kolben-Zylindereinrichtung ausgebildet sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Tragkörper als eine Felge des Fahrzeugs ausgebildet ist. Alternativ hierzu wird die Bremsbelaganordnung mit dem Tragkörper an der Felge des Fahrzeugs befestigt.
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Alternativ zu der vorhergehenden Ausbildung weist der stationäre Bremspartner die Bremsbelaganordnung auf, wie diese zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Der stationäre Bremspartner weist ferner eine Aktoreinrichtung auf. Der rotierenden Bremspartner weist dagegen eine Bremsscheibe auf, wobei die Bremsscheibe vorzugsweise eine metallische Bremsfläche aufweist. Die Aktoreinrichtung ist ausgebildet, die Bremsbelaganordnung in einer axialen Richtung zu bewegen, um diese in den Reibschluss mit der Bremsfläche der Bremsbelaganordnung zu bringen. Die Aktoreinrichtung kann beispielsweise als eine hydraulische Kolben-Zylindereinrichtung ausgebildet sein.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit der Bremsbelaganordnung wie diese zuvor beschrieben wurde bzw. mit der Bremseinrichtung wie diese zuvor beschrieben wurde. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in der Felge, welche mit der Bremsbelaganordnung oder mit der Bremsscheibe drehfest verbunden ist, ein Antriebsmotor, insbesondere ein Elektromotor, für das Fahrzeug angeordnet ist. Damit wird ein hochintegriertes Radmodul mit Bremseinrichtung für das Fahrzeug geschaffen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung von einer Bremsbelaganordnung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Blockdarstellung von einem Fahrzeug mit der Bremsbelaganordnung in der 1;
- 3 eine schematische Blockdarstellung von einem Fahrzeug mit der Bremsbelaganordnung in der 1 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1 zeigt in einer schematischen, dreidimensionalen Darstellung eine Bremsbelaganordnung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Bremsbelaganordnung 1 weist einen Bremsbelag 2 auf, welcher aus einer Mehrzahl von Bremsbelagabschnitten 3 ausgebildet ist. Die Bremsbelagabschnitte 3 bilden mit ihren axialen Stirnseiten eine gemeinsame Bremsfläche 4, wobei sich die Bremsfläche 4 konzentrisch zu einer Hauptachse H erstreckt. Die Bremsfläche 4 ist kreisringförmig ausgebildet.
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Die Bremsbelagabschnitte 3 sind jeweils als Kreisringsegmente ausgebildet, welche sich über einen Winkelbereich von weniger als 60° um die Hauptachse H erstrecken. Zwischen den Bremsbelagabschnitten 3 ist jeweils eine Trennfuge 5 vorgesehen, so dass die Bremsbelagabschnitte 3 in Umlaufrichtung voneinander beabstandet sind. Die Trennfuge 5 nimmt ein Winkelsegment um die Hauptachse H von mehr als 2°, vorzugsweise von mehr als 4° in Anspruch. Die Bremsbelagabschnitte 3 sind jeweils baugleich ausgebildet, so dass diese als Gleichteile realisiert sein können. Sie weisen jeweils ein Befestigungsorgan 6 auf, wobei das Befestigungsorgan 6 als eine Durchgangsöffnung ausgebildet ist oder diese umfasst. Insbesondere sind die Bremsbelagabschnitte 3 als separate Bauteile zueinander ausgebildet.
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Die Trennfugen 5 verlaufen geradlinig entlang eines Radialvektors R in Bezug auf die Hauptachse H. Die Bremsbelagabschnitte 3 sind radial außen durch einen ersten Teilkreis und radial innen durch einen zweiten Teilkreis um die Hauptachse H begrenzt.
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Optional können die Bremsbelagabschnitte 3 und/oder der Bremsbelag 2 auf einen Tragkörper T festgelegt sein. Die Festlegung erfolgt durch die Befestigungsorgane 6 mittels nicht dargestellter Befestigungselemente, wie zum Beispiel Schrauben oder Nieten. Alternativ hierzu können die Bremsbelagabschnitte 3 auf dem Tragkörper T aufgeklebt werden.
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Die 2 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung ein Radmodul 7 von einem Fahrzeug 8. Das Radmodul 7 weist eine Felge 9 auf, welcher auf einer Welle oder Achse 10 drehbar angeordnet ist, wobei die Welle bzw. Achse 10 der Hauptachse H entspricht. Auf der Felge 9 ist ein Reifen 11 aufgezogen.
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Die Bremsbelaganordnung 1 ist mit der Felge 9 unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines oder des Tragkörpers T drehfest verbunden, so dass die Felge 9 mit dem Reifen 11 und die Bremsbelaganordnung 1 einen rotierenden Bremspartner bilden.
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Das Radmodul 7 weist eine Bremseinrichtung 12 auf, wobei die Bremseinrichtung 12 drehfest angeordnet ist. Beispielsweise kann die Bremseinrichtung 12 drehfest zu einer Gabel des Fahrzeugs 8 angeordnet sein. Die Bremseinrichtung 12 weist eine Bremsscheibe 13 auf, welche in der Größe an den Bremsbelag 2 angepasst ist. Die Bremsscheibe 13 kann über eine Aktoreinrichtung 14 in axialer Richtung bewegt werden so dass diese reibschlüssig auf den Bremsbelag 2, insbesondere auf die Bremsfläche 4 des Bremsbelags 2 bzw. der Bremsbelaganordnung 1, gedrückt werden kann, um einen Reibschluss zu erzeugen. Konstruktiv betrachtet kann vorgesehen sein, dass die Aktoreinrichtung 14 als eine hydraulische Aktoreinrichtung mit einem Ringkolben und einem Ringzylinder ausgebildet sind, wobei die hydraulische Aktoreinrichtung 14 koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptachse H und/oder zu der Achse bzw. 10 angeordnet ist. Die Bremsfläche 4 befindet sich in einer Radialebene zu der Hauptachse H. Es ist vorgesehen, dass die Bremsscheibe 13 eine metallische Bremsfläche aufweist, wohingegen der Bremsbelag 2 weicher als die Bremsscheibe 13 ausgebildet ist. Insbesondere kann der Bremsbelag 2 wie zuvor beschrieben realisiert sein.
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In dem Radmodul 7 ist ein Elektromotor 15 integriert, wobei der Elektromotor 15 als ein Radnabenmotor ausgebildet ist. Insbesondere ist ein Stator des Elektromotors 15 mit der Achse 10 und ein Rotor des Elektromotors 15 mit der Felge 9 drehfest verbunden. Alternativ hierzu kann zwischen Rotor und der Felge 9 ein Zwischengetriebe vorgesehen sein.
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Die 3 zeigt in einer ähnlichen Darstellung wie in der 2 ein Fahrzeug 8, wobei im Gegensatz zu der 2 die Position von der Bremsbelaganordnung 1 und der Bremsscheibe 13 vertauscht ist. So wird bei dem Radmodul 7 für das Fahrzeug 8 in der 3 Bremsbelag an Ort 1 und damit der Bremsbelag 2 mittels der Aktoreinrichtung 14 in axialer Richtung zu der Hauptachse H bewegt, um die Bremseinrichtung 12 zu aktivieren und die Felge 9 bzw. den Reifen 11 abzubremsen.
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Bei dem Reifen 11 kann es sich insbesondere in der Ausbildung in der 3 auch um eine Walze, insbesondere Hartwalze, handeln, wie diese zum Beispiel bei Skateboards verwendet werden. Auch bei dem Ausführungsbeispiel in der 3 kann ein Elektromotor 15 vorgesehen sein, wobei der Elektromotor 15 die Felge 9 antreibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremsbelaganordnung
- 2
- Bremsbelag
- 3
- Bremsbelagabschnitte
- 4
- Bremsfläche
- 5
- Trennfuge
- 6
- Befestigungsorgane
- 7
- Radmodul
- 8
- Fahrzeug
- 9
- Felge
- 10
- Welle/Achse
- 11
- Reifen
- 12
- Bremseinrichtung
- 13
- Bremsscheibe
- 14
- Aktoreinrichtung
- 15
- Elektromotor
- H
- Hauptachse
- T
- Tragkörper
- R
- Radialvektor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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