DE102019129246A1

DE102019129246A1 - Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug mit der Bremsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019129246A1
Application number: DE102019129246.8A
Authority: DE
Inventors: Alan Barrera; Philippe Wagner; Simon ORTMANN; Doris Maria Reutter; Aurelien Grauss
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2021-05-06

Abstract

Es ist bekannt bei zweirädrigen Kleinfahrzeugen Scheiben- oder Trommelbremsen einzusetzen. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bremsvorrichtung zu schaffen, welche sich durch einen bauteilreduzierten und kompakten Aufbau auszeichnet.Hierzu wird 1 eine Bremsvorrichtung 8 für ein Fahrzeug 1 mit einer Bremskörpereinrichtung 14, mit einem konzentrischen Bremszylinder 15, wobei der Bremszylinder 15 einen ringförmigen Gehäuse- und Kolbenabschnitt 16, 17 aufweist, wobei der Gehäuse- und der Kolbenabschnitt 16, 17 relativ zueinander zwischen einer Freigabe- und einer Bremsstellung verschiebbar sind, wobei zwischen dem Gehäuse- und dem Kolbenabschnitt 16, 17 ein Druckraum 18 gebildet ist, welcher zur Erzeugung der Bremskraft F1 mit einem Fluid befüllbar ist, wobei der Bremszylinder 15 eine erste und eine zweite Dichtungseinrichtung 22a, b zur Abdichtung des Druckraums 18 aufweist, wobei der Gehäuse- oder der Kolbenabschnitt 16, 17 eine erste Dichtungsaufnahme 23a für die ersten Dichtungseinrichtung 22a und der Gehäuseabschnitt 16 oder der Kolbenabschnitt 17 eine zweite Dichtungsaufnahme 23b für die zweite Dichtungseinrichtung 22b aufweist, vorgeschlagen, wobei die erste und die zweite Dichtungseinrichtung 22a, b jeweils als Rechteckring ausgebildet sind, welche in der Bremsstellung unter Einwirkung der Bremskraft F3 jeweils in einer Verformungsrichtung V1, V2 elastisch verformt sind, um den Gehäuse- und/oder Kolbenabschnitt 16, 17 mit einer Rückstellkraft F2 zu beaufschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit der Bremsvorrichtung.
Es ist bekannt bei zweirädrigen Kleinfahrzeugen, wie Tretroller, Scooter oder auch Fahrräder, Scheiben- oder Trommelbremsen einzusetzen, um ein Rad des Kleinfahrzeugs abzubremsen.
Beispielsweise beschreibt die Druckschrift DE 200 16 878 U1 einen Tretroller mit einer Bremseinrichtung, die als eine hydraulisch aktivierbare Scheibenbremse ausgebildet ist. Die Bremseinrichtung weist eine mit einem Rad drehfest verbundene Bremsscheibe und einen fest mit dem Rahmen des Tretrollers verbundenen Bremssattel auf, wobei der Bremssattel auf die Bremsscheibe wirkende Bremsbeläge enthält.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bremsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch einen bauteilreduzierten und kompakten Aufbau auszeichnet. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Fahrzeug mit der Bremsvorrichtung vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 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.
Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung, welche für ein Fahrzeug mit mindestens oder genau einem Rad ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere dient die Bremsvorrichtung als Betriebsbremse zum Abbremsen des Rades während eines Fahrbetriebes. Optional kann die Bremsvorrichtung jedoch auch als eine Feststellbrems bei einem Fahrzeugstillstand dienen. Das Rad definiert, insbesondere mit seiner Rotationsachse, eine Drehachse, wobei vorzugsweise das Rad in einem Fahrbetrieb um die Drehachse rotiert. Im Speziellen ist das Rad auf einer Radachse drehbar gelagert. Insbesondere ist die Radachse eine feststehende Achse, welche fest mit einem Rahmen oder einer Radgabel des Fahrzeugs verbunden und/oder verbindbar ist. Beispielsweise ist die Radachse als eine Steckachse ausgebildet.
Die Bremsvorrichtung weist eine Bremskörpereinrichtung auf, welche zur Übertragung einer Bremskraft auf das Rad, insbesondere eine Radfelge, ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere kann das rotierende Rad durch die Einleitung der Bremskraft abgebremst und/oder gestoppt werden. Unter der Bremskraft ist vorzugsweise eine Kraft zu verstehen, welche die rotierende Radfelge unter Beaufschlagung der Kraft mittels Reibung abbremst. Beispielsweise kann die Bremskraft als eine Spannkraft der Bremskörpereinrichtung gegen die Radfelge in axialer Richtung in Bezug auf die Radachse verstanden werden. Die Bremskörpereinrichtung ist vorzugsweise als eine Scheibe oder Ringscheibe oder als ein ringförmiger und/oder scheibenförmiger Abschnitt ausgebildet. Die Bremskörpereinrichtung kann aus einem Vollmaterial, z.B. aus Metall, insbesondere aus Aluminium, gefertigt sein.
Die Bremsvorrichtung weist einen konzentrischen Bremszylinder auf, welcher zur Erzeugung der Bremskraft ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist der Bremszylinder als ein hydraulisch betätigbarer Bremszylinder ausgebildet. Vorzugsweise sind die Bremskörpereinrichtung und der Bremszylinder in Bezug auf die Drehachse koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet. Der Bremszylinder und/oder die Bremskörpereinrichtung können, vorzugsweise drehfest, auf der Radachse angeordnet sein.
Der Bremszylinder weist einen ringförmigen Gehäuseabschnitt und einen ringförmigen Kolbenabschnitt auf, welche vorzugsweise in Bezug auf die Drehachse koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise dient der Gehäuseabschnitt zur radialen Abstützung an der Radachse und/oder der Kolbenabschnitt zur axialen Abstützung an der Bremskörpereinrichtung. Bevorzugt ist der Gehäuseabschnitt drehfest mit der Radachse und/oder der Kolbenabschnitt drehfest mit der Bremskörpereinrichtung verbunden. Hierzu kann der Gehäuseabschnitt eine zentrale Durchgangsöffnung aufweisen, durch welche die Radachse geführt bzw. gesteckt ist. Der Kolbenabschnitt kann beispielsweise einen integralen Bestandteil der Bremskörpereinrichtung bilden, wobei der Kolbenabschnitt und die Bremskörpereinrichtung hierzu einstückig, z.B. aus einem gemeinsamen Materialabschnitt, miteinander verbunden sind. Alternativ kann der Kolbenabschnitt als ein einteiliger oder mehrteiliger, insbesondere zweiteiliger, Kolben ausgebildet sein, welcher beispielsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit der Bremskörpereinrichtung verbunden ist.
Der Kolbenabschnitt und der Gehäuseabschnitt sind zur Übertragung der Bremskraft auf die Bremskörpereinrichtung relativ zueinander zwischen einer Freigabestellung und einer Bremsstellung bewegbar. Insbesondere ist der Kolbenabschnitt in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse relativ zu dem Gehäuseabschnitt verschiebbar, wobei der Gehäuseabschnitt vorzugsweise stationär an der Radachse verbleibt. Bevorzugt überträgt der Kolbenabschnitt die Bremskraft in Form einer kinetischen Energie auf die Bremskörpereinrichtung, indem er die Bremskörpereinrichtung axial zu dem Rad, insbesondere der Radfelge, hin verschiebt, sodass die Bremskörpereinrichtung an der Radfelge anliegt und/oder an die Radfelge angepresst wird, um das rotierende Rad abzubremsen. Insbesondere ist die Bremskörpereinrichtung hierzu mit dem Kolbenabschnitt bewegungsgekoppelt und/oder über den Kolbenabschnitt axial bewegbar.
Zwischen dem Gehäuseabschnitt und dem Kolbenabschnitt ist ein die Drehachse umlaufender Druckraum gebildet. Insbesondere ist der Druckraum mit einem Fluid, z.B. eine Hydraulikflüssigkeit, befüllt und/oder befüllbar, wobei bei einer Änderung eines Fluiddrucks des Fluids in dem Druckraum der Gehäuseabschnitt und der Kolbenabschnitt relativ zueinander bewegt werden. Dabei werden bei einer Erhöhung des Fluiddrucks der Kolbenabschnitt und/oder der Gehäuseabschnitt zur Erzeugung der Bremskraft in die Bremsstellung bewegt und bei einer Reduzierung des Fluiddrucks der Kolbenabschnitt und/oder der Gehäuseabschnitt zur Freigabe des Rades in die Freigabestellung bewegt. Vorzugsweise ist der Druckraum als ein Ringraum ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Bremszylinder als ein Nehmerzylinder ausgebildet, wobei der Druckraum hierzu über einen Fluidanschluss fluidtechnisch, insbesondere über eine Fluidleitung, mit einem Geberzylinder verbindbar und/oder verbunden ist. Bei einer Betätigung des Geberzylinders wird eine Fluidsäule über die Fluidleitung in Richtung des Druckraums verschoben, wobei die zuführbare Fluidsäule den Kolbenabschnitt axial verdrängt, sodass dieser die Bremskraft durch eine Hubbewegung auf die Bremskörpereinrichtung überträgt. Beispielsweise ist der Geberzylinder über einen Bremshebel oder ein Bremspedal betätigbar.
Der Bremszylinder weist mindestens oder genau eine erste und eine zweite Dichtungseinrichtung auf, welche zur Abdichtung des Druckraums ausgebildet und/oder geeignet sind. Der Druckraum ist dabei zwischen den beiden Dichtungseinrichtungen angeordnet und/oder durch die beiden Dichtungseinrichtungen in Bezug auf die Drehachse axial begrenzt. Der Gehäuseabschnitt oder der Kolbenabschnitt weist eine erste Dichtungsaufnahme auf, wobei die erste Dichtungseinrichtung in der ersten Dichtungsaufnahme aufgenommen ist. Zudem weist der Gehäuseabschnitt oder der Kolbenabschnitt eine zweite Dichtungsaufnahme auf, wobei die zweite Dichtungseinrichtung in der zweiten Dichtungsaufnahme aufgenommen ist.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die erste und die zweite Dichtungseinrichtung jeweils als ein Rechteckring ausgebildet sind. Insbesondere zeichnet sich der Rechteckring durch einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aus. Vorzugsweise ist der Rechteckring als ein rechteckiger oder quadratischer Gummidichtring ausgebildet. Insbesondere sind der Kolbenabschnitt und der Gehäuseabschnitt ausschließlich über die Rechteckringe radial aneinander abgestützt. Bei Betätigung der Bremsvorrichtung wird der Kolbenabschnitt axial bewegt, wobei die beiden Reckteckringe aufgrund des aufgebauten Bremsdrucks und einer Haftreibung in einer Verformungsrichtung elastisch verformt werden. Die Rechteckringe sind somit in der Bremsstellung unter Einwirkung der Bremskraft in einer Verformungsrichtung elastisch verformt, um den Kolbenabschnitt und/oder den Gehäuseabschnitt mit einer in Richtung der Freigabestellung gerichteten Rückstellkraft zu beaufschlagen. Aufgrund des Verformungswiderstandes neigen die Rechteckringe in der Bremsstellung dazu, in eine Ursprungsform zurückzukehren, wobei die Rückstellkraft somit durch den Verformungswiderstand definiert ist. Aufgrund der wirkenden Haftreibung wird diese Rückstellkraft auf den Kolbenabschnitt und/oder den Gehäuseabschnitt übertragen, sodass der Kolbenabschnitt und/oder der Gehäuseabschnitt in einem unbetätigten Zustand der Bremsvorrichtung und/oder bei einer Reduzierung der Bremskraft in die Freigabestellung zurückbewegt werden. Die beiden Rechteckringe übernehmen somit die Funktion eines Rückstellmechanismus, um den Kolbenabschnitt und/oder den Gehäuseabschnitt in die Freigabestellung zurückzustellen und/oder in dieser zu halten. Insbesondere wirkt die durch die beiden Rechteckringe erzeugte Rückstellkraft entgegen der hydraulischen Bremskraft.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die beiden Rechteckringe einen Rückstellmechanismus bilden, welcher sich durch einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau auszeichnet. Zudem kann auf einen separaten Rückstellmechanismus, z.B. Rückstellfedern, verzichtet werden, sodass eine Bremsvorrichtung vorgeschlagen wird, welche sich durch eine bauteilreduzierte und kompakte Ausgestaltung auszeichnet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die mindestens zwei Rechteckringe eine Rückstellkraft erzeugt wird, welche groß genug ist um ein Zurückziehen des Kolbenabschnitts in die Freigabestellung zu gewährleisten. Des Weiteren ermöglicht der durch die beiden Rechteckringe gebildete Rückstellmechanismus eine bessere Systemauslegung und damit auch eine Vernachlässigung von beispielsweise Temperaturausdehnung etc.
In einer konkreten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Dichtungsaufnahme jeweils eine Schrägfläche aufweisen, welche zur Bildung eines Freiraums ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere dienen die Schrägflächen dazu den Rechteckringen einen Freiraum zu geben um sich zu verformen und um die Elastizität der jeweiligen Rechteckringe auszunutzen wenn diese mit der Bremskraft beaufschlagt werden. Hierzu sind die Schrägflächen in der Verformungsrichtung des zugehörigen Rechteckrings angeordnet sind, sodass die Rechteckringe in der Bremsstellung in den jeweiligen Freiraum verformt und/oder verformbar sind. Insbesondere liegen die Rechteckringe in der Bremsstellung an der jeweils zugehörigen Schrägfläche an. Insbesondere handelt es sich bei den Schrägflächen als umlaufende Schrägflächen, welche vorzugsweise als Kegelstumpfflächen ausgebildet sind. Die Schrägfläche sind mit einem Winkel gegenüber der Drehachse angeordnet, wobei der Winkel beispielsweise mehr als 10 Grad, vorzugsweise mehr als 30 Grad, im Speziellen mehr als 50 Grad beträgt. Alternativ oder optional ergänzend beträgt der Winkel weniger als 60 Grad, vorzugsweise weniger als 40 Grad, im Speziellen weniger als 20 Grad.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Dichtungsaufnahme jeweils als eine Ringnut ausgebildet sind, wobei die Schrägflächen jeweils durch eine insbesondere die Drehachse umlaufende Fase der Ringnut gebildet sind. Insbesondere weist die Ringnut einen zu dem Rechteckring geometrisch ähnlichen Querschnitt auf, wobei der Rechteckring in der Ringnut vorzugsweise formschlüssig oder zumindest mit einem geringen axialen Spiel aufgenommen ist.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Dichtungsaufnahme gemeinsam an dem Gehäuseabschnitt angeordnet sind, sodass insbesondere die beiden Rechteckringe gemeinsam an dem Gehäuseabschnitt festgelegt sind und an dem Kolbenabschnitt dichtend anliegen. Alternativ sind die erste und die zweite Dichtungsaufnahme gemeinsam an dem Kolbenabschnitt angeordnet, sodass insbesondere die beiden Rechteckringe gemeinsam an dem Kolbenabschnitt festgelegt sind und an dem Gehäuseabschnitt dichtend anliegen. Bei Betätigung der Bremsvorrichtung werden die beiden Rechteckringe vorzugsweise in einer gemeinsamen Verformungsrichtung verformt, wobei hierzu die beiden Schrägflächen zueinander gleichgerichtet sind bzw. in der gemeinsamen Verformungsrichtung orientiert sind.
In einer alternativen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine der beiden Dichtungsaufnahmen an dem Gehäuseabschnitt und die andere der beiden Dichtungsaufnahmen an dem Kolbenabschnitt angeordnet ist, sodass insbesondere der eine Rechteckringe an dem Kolbenabschnitt festgelegt ist und an dem Gehäuseabschnitt dichtend anliegt und der Rechteckring an Gehäuseabschnitt festgelegt ist und an dem Kolbenabschnitt dichtend anliegt. Bei Betätigung der Bremsvorrichtung werden die beiden Rechteckringe vorzugsweise in einander entgegengesetzten Verformungsrichtungen verformt, wobei hierzu die beiden Schrägflächen einander gegengerichtet sind bzw. in entgegengesetzte Verformungsrichtungen orientiert sind.
In einer weiteren Umsetzung ist vorgesehen, dass durch die Rechteckringe eine Verschleißnachstellung gebildet ist, um die Freigabestellung und die Bremsstellung des Kolbenabschnitts und/oder des Gehäuseabschnitts bei einer verschleißbedingten Vergrößerung eines Axialspiels neu festzulegen. Insbesondere ist das Axialspiel ein Lüftspiel zwischen Bremskörpereinrichtung und dem Rad, insbesondere einem daran angeordneten Reibbelag. Vorzugsweise sind die Rechteckringe innerhalb eines Verformungsbereichs begrenzt verformbar, wobei eine Distanz zwischen der Freigabestellung und der Bremsstellung innerhalb des maximalen Verformungsbereichs liegt. Beispielsweise beträgt die Distanz zwischen der Freigabestellung und der Bremsstellung mehr als 2 mm, vorzugsweise mehr als 4 mm, im Speziellen mehr als 6 mm. Aufgrund einer verschleißbedingten Vergrößerung dieser Distanz, z.B. Abnutzung der Bremskörpereinrichtung oder Bremsbeläge etc., ist es erforderlich die Freigabestellung und die Bremsstellung neu festzulegen um ein konstantes Axialspiel zu gewährleisten. Dies erfolgt insbesondere immer dann, wenn eine Haftreibung der Rechteckringe überschritten wird, wobei der Kolbenabschnitt und/oder der Gehäuseabschnitt hierzu aneinander abgleiten und sich somit zur Festlegung der Freigabestellung und der Bremsstellung relativ zueinander neu positionieren. Somit wird ein konstantes Lüftspiel bei einem Verschleiß der Bremskomponenten gewährleistet.
In einer weiteren Realisierung ist vorgesehen, dass die Bremsvorrichtung mindestens oder genau eine Isolationseinrichtung aufweist, welche zur thermischen Isolation des Bremszylinders, insbesondere der Dichtungseinrichtungen, ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere hat die Isolationseinrichtung die Funktion, den Bremszylinder, insbesondere neuralgische Kontaktpunkte zwischen dem Kolbenabschnitt und der Bremskörpereinrichtung und/oder zwischen dem Gehäuseabschnitt und der Bremskörpereinrichtung, gegen Konduktion von Bremswärme zu isolieren, die bei und/oder während der Einleitung der Bremskraft in das Rad erzeugt wird. Insbesondere ist die Isolationseinrichtung durch einen thermisch isolierenden Verbundwerkstoff, vorzugsweise aus einem organischen- und/oder anorganischen Material und/oder einem hitzeresistenten Kunststoff und/oder einer Keramik, gebildet. Beispielsweise kann die Isolationseinrichtung aus einem Duroplast gefertigt werden. Optional kann vorgesehen sein, dass der Gehäuseabschnitt und/oder der Kolbenabschnitt und/oder die Bremskörpereinrichtung eine Kühlstruktur aufweist, welche zur Ableitung der Bremswärme mittels Konvektion ausgebildet und/oder geeignet ist. Beispielsweise weist die Kühlstruktur hierzu mehrere längliche oder wirbelförmige Kühlrippen auf.
Gemäß dieser Ausführung ist die Isolationseinrichtung an dem Kolbenabschnitt und/oder an dem Gehäuseabschnitt angeordnet. Insbesondere ist die Isolationseinrichtung axial zwischen dem Kolbenabschnitt und der Bremskörpereinrichtung angeordnet. Alternativ ist die oder eine weitere Isolationseinrichtung radial zwischen dem Gehäuseabschnitt und der Radachse angeordnet. Die Isolationseinrichtung kann prinzipiell durch eine Beschichtung gebildet sein. Bevorzugt jedoch ist die Isolationseinrichtung als ein separates Isolationsbauteil ausgebildet. Optional kann vorgesehen sein, dass die als Isolationsbauteil ausgebildete Isolationseinrichtung zur Drehmomentabstützung ausgebildet und/oder geeignet ist.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Kolbenabschnitt einen ersten und einen zweiten Kolbenteil aufweist. Insbesondere bildet der erste Kolbenteil einen Außenkolben und der zweite Kolbenteil einen Innenkolben, wobei der Innenkolben radial innerhalb des Außenkolbens aufgenommen ist. Die beiden Kolbenteile sind vorzugsweise ringförmig und/oder zylindrisch ausgebildet und in Bezug auf die Drehachse koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet. Im Speziellen weist der erste Kolbenteil eine Kolbenaufnahme zur Aufnahme des zweiten Kolbenteils auf. Die Bremskörpereinrichtung weist einen ersten und einen zweiten Bremskörperteil auf. Insbesondere bilden die beiden Bremskörperteile einen feststehenden Bremsabschnitt, wobei ein rotierender Bremsabschnitt, insbesondere der Reibbelag, zwischen den beiden Bremskörperteilen angeordnet ist. Zur Übertragung der Bremskraft ist der erste Kolbenteil mit dem ersten Bremskörperteil und der zweite Kolbenteil mit dem zweiten Bremskörperteil wirkverbunden ist. Vorzugsweise ist der erste Bremskörperteil mit dem ersten Kolbenteil fest, insbesondere über mindestens ein Befestigungsmittel, verbunden. Vorzugsweise ist der zweite Bremskörperteil an dem ersten Kolbenteil, insbesondere an dem mindestens einen Befestigungsmittel, axial beweglich gelagert.
Gemäß dieser Ausführung sind, die beiden Kolbenteile und die beiden Bremskörperteile relativ zueinander bewegbar. Insbesondere sind die beiden Kolbenteile und die beiden Bremskörperteile in Bezug auf die Drehachse relativ zueinander axial bewegbar. Vorzugsweise ist der erste Kolbenteil mit dem ersten Bremskörperteil und der zweite Kolbenteil mit dem zweiten Bremskörperteil bewegungsgekoppelt, sodass bei einer Bewegung des ersten Kolbenteils das erste Bremskörperteil und bei einer Bewegung des zweiten Kolbenteils das zweite Bremskörperteil entlang der Drehachse bewegt wird. Die erste Dichtungseinrichtung dichtet den Gehäuseabschnitt gegenüber dem ersten Kolbenteil ab und beaufschlagt den ersten Kolbenteil in der Bremsstellung mit einer ersten Rückstellkraft. Die zweite Dichtungseinrichtung dichtet den Gehäuseabschnitt gegenüber dem zweiten Kolbenteil ab und beaufschlagt den zweiten Kolbenteil in der Bremsstellung mit einer zweiten Rückstellkraft. Insbesondere ist der Druckraum zwischen dem Gehäuseabschnitt und den beiden Kolbenteilen gebildet. Vorzugsweise ist der Druckraum dabei in einer axialen Richtung durch den ersten Kolbenteil und die erste Dichtungseinrichtung begrenzt und in einer axialen Gegenrichtung durch den zweiten Kolbenteil und mindestens die zweite Dichtungseinrichtung begrenzt.
Zum Schließen der Bremsvorrichtung wird der Fluiddruck in dem Druckraum erhöht, wobei die beiden Kolbenteile axial auseinander in die jeweilige Bremsstellung bewegt werden und zugleich die beiden Bremskörperteile axial aufeinander zu bewegt werden, sodass die Bremskraft auf den rotierende Bremsabschnitt übertragen wird. Zum Öffnen der Bremsvorrichtung wird der Fluiddruck in dem Druckraum reduziert, wobei die beiden Kolbenteile aufgrund der durch die Rechteckringe erzeugten Rückstellkraft in die Freigabestellung zurückbewegt werden und zugleich die beiden Bremskörperteile axial auseinander bewegt werden, sodass der rotierende Bremsabschnitt wieder gelöst wird.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die Bremsvorrichtung eine weitere Dichtungseinrichtung aufweist, welche zur Abdichtung des Druckraums ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die weitere Dichtungseinrichtung radial, insbesondere innerhalb der Kolbenaufnahme, zwischen dem ersten und dem zweiten Kolbenteil angeordnet, sodass der Druckraum in der axialen Gegenrichtung zusätzlich durch die weitere Dichtungseinrichtung begrenzt bzw. abgedichtet ist. Dabei ist die weitere Dichtungseinrichtung als ein weiterer Rechteckring ausgebildet, wobei wahlweise der erste oder der zweite Kolbenabschnitt eine weitere Dichtungsaufnahme aufweist, welche zur Aufnahme der weiteren Dichtungseinrichtung ausgebildet und/oder geeignet ist. Die weitere Dichtungsaufnahme weist eine weitere Schrägfläche auf, welche bevorzugt in der Verformungsrichtung des weiteren Rechteckrings angeordnet ist, sodass der weitere Rechteckring in der Bremsstellung in den jeweiligen Freiraum verformt und/oder verformbar ist. In der Bremsstellung sind der erste und der zweite Kolbenteil durch die weitere Dichtungseinrichtung mit einer weiteren Rückstellkraft beaufschlagt. Bevorzugt sind alle Rechteckringe in der Bremsstellung unter Einwirkung der Bremskraft in der jeweiligen Verformungsrichtung elastisch verformt, um die beiden Kolbenteile und/oder den Gehäuseabschnitt mit den Rückstellkräften zu beaufschlagen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit der Bremsvorrichtung wie diese bereits zuvor beschrieben wurde. 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. Mit nur einem Rad kann das Fahrzeug als ein elektrisches Einrad, z.B. als ein sogenanntes Monowheel oder Solowheel ausgebildet sein. Mit zwei oder mehr Rädern ist das Fahrzeug bevorzugt als ein elektrisches Zweirad, 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. 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 Fahrzeug, 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. Alternativ kann das Fahrzeug jedoch auch als ein muskelbetriebenes Fahrzeug, beispielsweise ein Fahrrad oder ein Tretroller, ausgebildet sein.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

1 ein Fahrzeug mit zwei Rädern, wobei das Fahrzeug als ein Elektroscooter ausgebildet ist;
2 eine Schnittdarstellung einer Bremsvorrichtung für das Fahrzeug aus 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3a, b jeweils eine Schnittdarstellung eines Bremszylinders der Bremsvorrichtung aus 2;
4a, b jeweils eine Schnittdarstellung der Bremsvorrichtung in alternativen Ausführungsformen als weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung;
5 eine Schnittdarstellung der Bremsvorrichtung in einer weiteren alternativen Ausführungsformen als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6a, b jeweils eine Schnittdarstellung der Bremsvorrichtung in einer weiteren alternativen Ausführungsformen als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 eine axiale Ansicht der Bremsvorrichtung der 6a, b.

Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer dreidimensionalen Darstellung ein Fahrzeug 1, wobei das Fahrzeug 1 als ein Elektrotretroller, auch als sogenannter „E-Scooter“ bekannt, ausgebildet ist. Das Fahrzeug 1 weist ein Radmodul 2 mit einem Rad 3 auf, welches ein Vorderrad des Fahrzeugs 1 bildet. Das Radmodul 2 dient insbesondere zum elektrischen Antrieb des Fahrzeugs 1. Zudem weist das Fahrzeug 1 ein, insbesondere antriebsloses, Hinterrad 4 auf, welches an einem Fahrzeugrahmen 5 des Fahrzeugs 1 drehbar gelagert ist.
Das Fahrzeug 1 weist eine Radgabel 6 auf, wobei das Radmodul 2 an der Radgabel 6 drehbar gelagert ist. Die Radgabel 6 ist über einen Lenker 7 schwenkbeweglich mit dem Rahmen 5 verbunden, sodass das Radmodul 2 zur Lenkung des Fahrzeugs 1 über den Lenker 7 verschwenkt werden kann.
2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine Bremsvorrichtung 8, welche für das Radmodul 2 oder für das antriebslose Hinterrad 4 aus 1 ausgebildet und/oder geeignet ist. Das Rad 3, 4 weist eine Radfelge 9 und einen Reifen 10 auf, wobei der Reifen 10 auf der Radfelge 9 angeordnet ist. Beispielsweise ist die Radfelge 9 als eine Stahl-, Alu- oder Kunststofffelge ausgebildet. Beispielsweise ist der Reifen 10 als ein mit Luft befüllter Gummireifen ausgebildet.
Das Rad 3, 4 ist auf einer Radachse 11 angeordnet, welche mit ihrer Längsachse eine Drehachse D definiert. Die Radfelge 8 ist beispielsweise über Lagereinrichtungen 12 drehbar auf der Radachse 11 gelagert, wobei die Radachse 11 beispielsweise bei dem Vorderrad an der Radgabel 6 festgelegt ist.
Die Bremsvorrichtung 8 ist als eine Reibbremse ausgebildet, welche zur Übertragung eines Bremsmoments auf einer Seite der Radfelge 9 angeordnet ist. Die Bremsvorrichtung 8 weist einen ringförmigen, insbesondere die Drehachse D umlaufenden, Bremsbelag 13 sowie eine als Bremsscheibe ausgebildete Bremskörpereinrichtung 14 auf. Der Bremsbelag 13 und die Bremskörpereinrichtung 14 sind in Bezug auf die Drehachse D koaxial zueinander angeordnet. Der Bremsbelag 13 ist in Bezug auf die Drehachse D an einer axialen Stirnseite der Radfelge 9 drehfest montiert, sodass der Bremsbelag 13 im Fahrbetrieb durch die Radfelge 9 mitgenommen wird und um die Drehachse D rotiert. Die Bremskörpereinrichtung 14 ist in einer axialen Richtung AR zu dem Bremsbelag 12 hin und in einer axialen Gegenrichtung AG von dem Bremsbelag 12 weg bewegbar.
Ferner umfasst die Bremsvorrichtung 8 einen konzentrischen Bremszylinder 15 zur Umsetzung einer Bremskraft F1 auf die Bremskörpereinrichtung 14. Der Bremszylinder 15 ist beispielsweise hydraulisch betätigbar, wobei der Bremszylinder 15 hierzu als ein sogenannter Nehmerzylinder ausgebildet ist und mit einem Geberzylinder, nicht dargestellt, über eine hydraulische Strecke fluidtechnisch verbunden ist.
Der Bremszylinder 15 weist einen Gehäuseabschnitt 16 und einen Kolbenabschnitt 17 auf, wobei der Gehäuseabschnitt 16 und der Kolbenabschnitt 17 in Bezug auf die Drehachse D konzentrisch zueinander angeordnet sind und in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar und/oder verdrehbar sind. Der Gehäuseabschnitt 16 und der Kolbenabschnitt 17 bilden zusammen ein die Drehachse D umlaufendes Ringgehäuse, wobei zwischen dem Gehäuseabschnitt 16 und dem Kolbenabschnitt 17 ein die Drehachse D umlaufender Druckraum 18 gebildet. Der Druckraum 18 ist mit einem Fluid, beispielsweise mit einem Hydrauliköl, befüllt und über eine Fluidleitung, nicht dargestellt, zur Bildung der hydraulischen Strecke strömungstechnisch mit dem Geberzylinder verbunden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Gehäuseabschnitt 16 mehrteilig ausgebildet. Der Gehäuseabschnitt 17 setzt sich hierzu aus einer hohlzylindrischen Nabe 19 und einen Stützring 20 zusammen. Insbesondere sind die Nabe 19 und der Stützring 20 in axialer Richtung aneinander abgestützt und über die Radachse 11 drehfest miteinander gekoppelt. Hierzu weisen die Nabe 19 und der Stützring 20 jeweils eine Durchgangsöffnung 21 auf, durch welche die Radachse 11 geführt bzw. gesteckt ist. Der Stützring 20 dient zur Drehmomentabstützung der Bremskörpereinrichtung 14, wobei die Bremskörpereinrichtung 14 hierzu in Umfangsrichtung um die Drehachse D an dem Stützring 20 abgestützt ist, sodass auf die Bremskörpereinrichtung 14 wirkende Drehmomente über den Stützring 20 in die Radachse 11 eingeleitet werden.
Der Kolbenabschnitt 17 ist als ein, insbesondere einteiliger, hohlzylindrischer Kolben ausgebildet, welcher koaxial und/oder konzentrisch zu der Nabe 19 angeordnet und radial an deren Außenumfang abgestützt ist. Insbesondere ist der Kolbenabschnitt 17 als ein gestufter Ringkolben ausgebildet und weist hierzu einen ersten und einen zweiten Kolbenteilabschnitt 17a, b auf, welche radial zueinander versetzt sind. In einem Querschnitt betrachtet ist Kolbenabschnitt 17 somit stufenförmig, insbesondere Z-förmig, ausgebildet.
Der Gehäuseabschnitt 16, insbesondere die Nabe 19, bildet ein zu Kolbenabschnitt 17 komplementäres Gegenstück und weist hierzu einen ersten und einen zweiten Gehäuseteilabschnitt 16a, b auf, welche entsprechend zu den beiden Kolbenabschnitten 17a, b radial zueinander versetzt sind. Somit ist jeweils ein Absatz zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteilabschnitt 16a, b bzw. dem ersten und dem zweiten Kolbenteilabschnitt 17a, b gebildet, welche den Druckraum 18 axial begrenzen.
Die Bremsvorrichtung 8 weist eine erste und eine zweite Dichtungseinrichtung 22a, b auf, welche zur axialen Abdichtung des Druckraums 18 ausgebildet und/oder geeignet sind. Hierzu weist der erste Kolbenteilabschnitt 17a eine erste Dichtungsaufnahme 23a zur Aufnahme der ersten Dichtungseinrichtung 22a und der zweite Gehäuseteilabschnitt 16b eine zweite Dichtungsaufnahme 23b zur Aufnahme der zweiten Dichtungseinrichtung 22b auf. Die erste und die zweite Dichtungseinrichtung 22a, b sind jeweils als ein Rechteckring ausgebildet, wobei unter „Rechteckring“ ein Dichtring zu verstehen ist, welcher einen rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt aufweist. Die erste und die zweite Dichtungsaufnahme 23a, b sind jeweils als eine die Drehachse umlaufende Ringnut ausgebildet, wobei die beiden Dichtungseinrichtungen 22a, b jeweils in der zugehörigen Dichtungsaufnahme 23a, b mit einem geringen axialen Spiel aufgenommen sind.
Der erste Kolbenteilabschnitt 17a ist in der radialen Gegenrichtung RG über die erste Dichtungseinrichtung 22a an dem ersten Gehäuseteilabschnitt 16a abgestützt, wobei die erste Dichtungseinrichtung 22a einerseits in der ersten Dichtungsaufnahme 23a an dem ersten Kolbenteilabschnitt 17a festgelegt und andererseits an einem Außenumfang des ersten Gehäuseteilabschnitts 16a dichtend anliegt. Der zweite Kolbenteilabschnitt 17b ist in der radialen Gegenrichtung GR über die zweite Dichtungseinrichtung 22b an dem zweiten Gehäuseteilabschnitt 16b abgestützt, wobei die zweite Dichtungseinrichtung 22b einerseits in der zweiten Dichtungsaufnahme 23b an dem zweiten Gehäuseteilabschnitt 16b festgelegt und andererseits an einem Innenumfang des zweiten Kolbenteilabschnitts 17b dichtend anliegt. Der Druckraum 18 ist zwischen den beiden Dichtungseinrichtungen 22a, b angeordnet, wobei der Druckraum 18 in der axialen Richtung AR durch die zweite Dichtungseinrichtung 22b und in der axialen Gegenrichtung AG durch die erste Dichtungseinrichtung 22a abgedichtet ist.
Die Bremskörpereinrichtung 14 weist eine Anpressplatte 24 auf, welche zur Übertragung der Bremskraft F1 auf den Reibbelag 13 dient. Die Anpressplatte 24 ist als eine Ringscheibe ausgebildet und in Bezug auf die Drehachse D koaxial und/oder konzentrisch zu dem Bremszylinder 15 angeordnet. Die Anpressplatte 24 weist hierzu einen zentralen Durchbruch 25 auf, wobei der Bremszylinder 15 abschnittsweise durch diesen hindurch geführt ist. Zusätzlich weist die Bremskörpereinrichtung 14 ein ringförmiges Kontaktblech 26, z.B. ein Stahlblech, auf, welches an einer der Radfelge 9 zugewandten axialen Stirnseite der Anpressplatte 24 angeordnet ist. Das Kontaktblech 26 dient zur Kontaktierung mit dem Bremsbelag 13 und kann als ein Verschleißteil in einfacher Weise ausgetauscht werden.
Die Bremskörpereinrichtung 14 weist einseitig auf einer der Radfelge 9 abgewandten axialen Stirnseite eine Kühlstruktur 27 auf. Die Kühlstruktur 27 weist mehrere Kühlrippen 28 zum Austausch von Wärmeenergie der Bremskörpereinrichtung 14 mit einer Umgebung, z.B. Umgebungsluft, auf. Die beim Bremsen entstehende Bremswärme kann somit größtenteils über die Kühlstruktur 27 durch Konvektion an die Umgebung abgeführt werden. Nichtsdestotrotz kann die Bremswärme jedoch auch teilweise an die Komponenten, insbesondere die Dichtungseinrichtungen 22a, b, des Bremszylinders 15 weitergeleitet werden.
Um diese Komponenten zu schützen ist axial zischen dem Kolbenabschnitt 17 und der Anpressplatte 24 eine Isolationseinrichtung 29 angeordnet, welche den Bremszylinder 14 gegenüber der Bremskörpereinrichtung 14 isoliert. Zusätzlich ist eine weitere Isolationseinrichtung 30 radial zwischen der Radachse 11 und dem Gehäuseabschnitt 16, insbesondere der Nabe 19, angeordnet, welche den Bremszylinder 14 gegenüber der Radachse 11 isoliert. Somit wird die Bremswärme nicht zu dem Gehäuseabschnitt 16 bzw. den Kolbenabschnitt 17 weitergeleitet, sodass eine durch Hitzeeinwirkung bedingte Schädigung des Bremszylinders 15 verhindert wird.
Beispielsweise weisen die Isolationseinrichtungen 29, 30 einen Werkstoff auf, welcher sich durch einen im Vergleich zu der Anpressplatte 24 bzw. der Radachse 11 besonders niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten auszeichnet. Die Isolationseinrichtungen 29, 30 sind beispielsweise aus einem wärmebeständigen Kunststoff, z.B. einem Duroplast, gefertigt. Alternativ ist die Isolationseinrichtung 29 und/oder die weitere Isolationseinrichtung 30 aus einem Verbundwerkstoff gefertigt, welcher beispielsweise organische und/oder anorganische Bestandteile, wie z.B. Sand, Stein, Kalk oder dergleichen aufweist. Alternativ kann die Isolationseinrichtung 29 und/oder die weitere Isolationseinrichtung 30 jedoch auch aus Keramik gefertigt sein. Die Isolationseinrichtungen 29 ist beispielsweise als eine Ringscheibe und die weitere Isolationseinrichtung 30 als eine Zylinderhülse ausgebildet. Beispielsweise können die Isolationseinrichtungen 29 und/oder die weitere Isolationseinrichtung 30 zur Drehmomentabstützung eine entsprechende Stützkontur, nicht dargestellt, aufweisen.
Die 3a, b zeigen in einer schematischen Schnittdarstellung jeweils den konzentrischen Bremszylinder 15 der Bremsvorrichtung 8 aus 2. In der 3a ist der Kolbenabschnitt 17 in einer Freigabestellung angeordnet, wobei in der Freigabestellung die Bremsvorrichtung 8 geöffnet ist und das Rad 3, 4 ungebremst um die Drehachse D rotieren kann. In der 3b ist der Kolbenabschnitt 17 in einer Bremsstellung angeordnet, wobei in der Bremsstellung die Bremsvorrichtung 8 geschlossen ist und die Bremskraft F1 auf das Rad 3, 4 übertragen wird.
Aufgrund der Haftreibung zwischen den Dichtungseinrichtungen 22a, b und dem Gehäuseabschnitt 16 bzw. dem Kolbenabschnitt 17, werden die als Rechteckringe ausgebildeten Dichtungseinrichtungen 22a, b bei einer Beaufschlagung mit der Bremskraft F1 bzw. einer Bewegung des Kolbenabschnitts 17 von der Freigabestellung in die Bremsstellung jeweils in einer Verformungsrichtung VR1, VR2 elastisch verformt-Aufgrund des Verformungswiderstandes der Dichtungseinrichtungen 22a, b wird der Kolbenabschnitt 17 dabei in der Bremsstellung mit einer Rückstellkraft F2 beaufschlagt, welche zur Rückstellung des Kolbenabschnitts 17 in die Freigabestellung dient.
Die beiden Dichtungsaufnahmen 23a, b weisen jeweils eine Schrägfläche 31a, b auf, wobei die beiden Schrägflächen 31a, b jeweils durch eine die Drehachse D umlaufende Fase gebildet sind. Die Schrägflächen 31a, b dienen dazu die Elastizität der Rechteckringe auszunutzen und diesen einen Freiraum zu geben um sich zu verformen, wenn sie mit der Bremskraft F1 beaufschlagt werden. Die Orientierung der Schrägflächen 31a, b ist je nach konstruktiver Ausführung des Bremszylinders 15 unterschiedlich, wobei in diesem Ausführungsbeispiel eine erste Schrägfläche 31 a der ersten Dichtungsaufnahme 23a in der axialen Gegenrichtung AG und eine zweite Schrägfläche 31b der zweiten Dichtungsaufnahme 23b in der axialen Richtung AR orientiert ist.
Bei einer Reduzierung der Bremskraft F1 wird der Kolbenabschnitt 17 aufgrund der Rückstellkraft F2 durch die beiden Dichtungseinrichtungen 22a, b im Rahmen ihrer elastischen Verformung selbsttätig in die Freigabestellung zurückgezogen. Die Dichtungseinrichtungen 22a, b verformen sich dabei konstruktionsbedingt nur innerhalb eines bestimmten Verformungsbereichs, wobei bei einer Überschreitung des Verformungsbereichs die Haftreibung überwunden und der Gehäuseabschnitt 16 und der Kolbenabschnitt 17 relativ zueinander abgleiten. Dies tritt in der Regel dann ein, wenn eine Distanz zwischen der Freigabestellung und der Bremsstellung aufgrund von Verschleiß bzw. Abnutzung des Bremsbelags 13 und/oder des Kontaktblechs 26 vergrößert wird. Da diese Distanz zwischen Bremsstellung und Freigabestellung bei der Übertragung der Bremskraft F1 durch ein Durchrutschen des Kolbenabschnitts 17 immer überbrückt wird, stellt sich somit immer ein definiertes Spiel zwischen dem Bremsbelag 13 und der Bremskörpereinrichtung 24 ein, wodurch eine selbsttätige Verschleißnachstellung durch die beiden Dichtungseinrichtungen 22a, b umgesetzt wird.
Die 4a, b zeigen in einer schematischen Schnittdarstellung jeweils eine alternative Ausführung der Bremsvorrichtung 8 aus 2. In beiden Ausführungen ist der Kolbenabschnitt 17 unmittelbar an die Bremskörpereinrichtung 14 angeformt und bildet dabei einen integralen Bestandteil der Bremskörpereinrichtung 14. Die Bremskörpereinrichtung 14 weist einen Anpressabschnitt 32 auf, welcher zur Übertragung der Bremskraft F1 auf den Reibbelag 13 dient. Beispielsweise sind der Kolbenabschnitt 17 und der Anpressabschnitt 32 einstückig, z.B. aus einem gemeinsamen Materialabschnitt und/oder aus einem gemeinsamen Guss, gefertigt. Der Anpressabschnitt 32 ist in der Form einer Ringscheibe ausgebildet und schließt sich unmittelbar an den Kolbenabschnitt 17 an. Beispielsweise ist der Anpressabschnitt 32 als eine flanschartige Verbreiterung des Kolbenabschnitts 17 ausgebildet.
In der 4a ist der Kolbenabschnitt 17 radial innerhalb des Gehäuseabschnitts 16 angeordnet und in einer radialen Richtung RR an dessen Innenumfang abgestützt. Der Kolbenabschnitt 17 ist dabei als gestufter Ringkolben ausgebildet, wie dies bereits in 2 beschrieben wurde. In einem Querschnitt betrachtet ist der Kolbenabschnitt 17 somit stufenförmig, insbesondere Z-förmig, ausgebildet, wobei der Gehäuseabschnitt 16 ein zu dem Kolbenabschnitt 17 komplementäres Gegenstück bildet. Zur Abdichtung des Druckraums 18 weist der erste Gehäuseteilabschnitt 16a die erste Dichtungsaufnahme 23a mit der ersten Dichtungseinrichtung 22a und der zweite Kolbenteilabschnitt 17b die zweite Dichtungsaufnahme 23b mit der zweiten Dichtungseinrichtung 22b auf. Der erste Kolbenteilabschnitt 17a ist somit in der radialen Richtung RR über die erste Dichtungseinrichtung 22a an dem ersten Gehäuseteilabschnitt 16a abgestützt, wobei die erste Dichtungseinrichtung 22a einerseits in der ersten Dichtungsaufnahme 23a des ersten Kolbenteilabschnitts 17a festgelegt und andererseits an einem Innenumfang des ersten Gehäuseteilabschnitts 16a dichtend anliegt. Der zweite Kolbenteilabschnitt 17b ist in der radialen Richtung RR über die zweite Dichtungseinrichtung 22b an dem zweiten Gehäuseteilabschnitt 16b abgestützt, wobei die zweite Dichtungseinrichtung 22b einerseits in der zweiten Dichtungsaufnahme 23b des zweiten Gehäuseteilabschnitt 16b festgelegt und andererseits an einem Außenumfang des zweiten Kolbenteilabschnitts 17b dichtend anliegt. Dabei ist die erste Schrägfläche 31a der ersten Dichtungsaufnahme 23a in der axialen Gegenrichtung AG und die zweite Schrägfläche 31b der zweiten Dichtungsaufnahme 23b in der axialen Richtung AR orientiert.
In der 4b bildet der Kolbenabschnitt 17 einen Ringraum, wobei der Gehäuseabschnitt 16 innerhalb des Ringraums angeordnet ist und diesen in der axialen Gegenrichtung AG begrenzt. Zur Abdichtung des Druckraums 18 weist der Kolbenabschnitt 17 die erste Dichtungsaufnahme 23a mit der ersten Dichtungseinrichtung 22a und die zweite Dichtungsaufnahme 23b mit der zweiten Dichtungseinrichtung 22b auf. Die beiden Dichtungsaufnahmen 23a, b sind dabei radial einander gegenüberliegend in dem Ringraum angeordnet. Der Kolbenabschnitt 17 ist somit über die erste Dichtungseinrichtung 22a in der radialen Richtung RR und über die zweite Dichtungseinrichtung 22b in der radialen Gegenrichtung GR an dem Gehäuseabschnitt 16 abgestützt. Dabei ist die erste Dichtungseinrichtung 22a einerseits in der ersten Dichtungsaufnahme 23a festgelegt und liegt andererseits an einem Innenumfang des Gehäuseabschnitts 16 dichtend an. Die zweite Dichtungseinrichtung 22b ist einerseits in der zweiten Dichtungsaufnahme 23b festgelegt und liegt andererseits an einem Außenumfang des Gehäuseabschnitts 16 dichtend an. Dabei sind die erste und die zweite Schrägfläche 31a, b gemeinsam in der axialen Gegenrichtung AG orientiert.
5 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine weitere alternative Ausführung der Bremsvorrichtung 8 aus 2. Der Kolbenabschnitt 17 ist über ein Verbindungsmittel 33, z.B. eine Schraube, mit dem der Anpressscheibe 24 der Bremskörpereinrichtung 14 drehfest verbunden. Zwischen der Anpressscheibe 24 und dem Kolbenabschnitt 17 ist axial die Isolationseinrichtung 29 angeordnet, welche zur thermischen Isolation der Bremskörpereinrichtung 14 gegenüber des Bremszylinders 15 dient. Die Ausgestaltung des Bremszylinders 15 sowie die Orientierung der Schrägflächen 31a, b ist analog zu der in der 4a beschriebenen Ausführungsform.
Die 6a, b zeigen in einer schematischen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform der Bremsvorrichtung 8 für das Fahrzeug 1 aus 1. Der Kolbenabschnitt 17 ist in dieser Ausführungsform zweiteilig ausgeführt, wobei ein erster Kolbenteil 34a als ein Außenkolben und ein zweiter Kolbenteil 34b als ein Innenkolben ausgebildet ist. Die beiden Kolbenteile 34b sind jeweils als ein Ringkolben ausgebildet und in Bezug auf die Drehachse D koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet. Dabei ist der zweite Kolbenteil 34b radial innerhalb des ersten Kolbenteils 34a in einer entsprechenden Kolbenaufnahme 35 angeordnet. Die Kolbenaufnahme 35 ist beispielsweise als eine zylindrische Ausnehmung ausgebildet, welche eine Negativkontur zu dem ersten Kolbenteil 34b bildet.
Die Bremskörpereinrichtung 14 ist in dieser Ausführungsform ebenfalls zweiteilig ausgeführt, wobei ein erster Bremskörperteil 36a mit dem ersten Kolbenteil 34a und ein zweiter Bremskörperteil 36b mit dem zweiten Kolbenteil 34b bewegungsgekoppelt ist. Beispielsweise sind die beiden Bremskörperteile 36a, b als Bremsscheiben ausgebildet und bilden zusammen einen stationären Bremsabschnitt. Zwischen den beiden Bremskörperteilen 36a, b ist der Bremsbelag 13 als ein rotierender Bremsabschnitt angeordnet, welcher hierzu drehfest mit der Radfelge 9, nicht dargestellt, verbunden ist.
Die Bremsvorrichtung 8 weist mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig voneiander beabstandete Befestigungsmittel 37, wie in 7 dargestellt, auf, wobei der erste Bremskörperteil 36a über die Befestigungsmittel 37 fest mit dem ersten Kolbenteil 34a verbunden ist und der zweite Bremskörperteil 36b in Umfangsrichtung fest und in axialer Richtung beweglich mit dem ersten Kolbenteil 34a verbunden ist.
Der Gehäuseabschnitt 16 ist zylindrisch ausgebildet, wobei der Kolbenabschnitt 17, insbesondere die beiden Kolbenteile 34a, b, auf einem Außenumfang des Gehäuseabschnitts 16 angeordnet ist/sind. Die beiden Kolbenteile 34a, b sind auf dem Gehäuseabschnitt 16 relativ zueinander beweglich angeordnet, wobei zwischen dem Gehäuseabschnitt 16 und den beiden Kolbenteilen 34a, b der Druckraum 18 gebildet ist.
Zur Abdichtung des Druckraums 18 zwischen Gehäuseabschnitt 16 und Kolbenabschnitt 17, weist der Gehäuseabschnitt 16 die erste und die zweite Dichtungsaufnahme 23a, b mit den jeweils zugehörigen Dichtungseinrichtungen 22a, b auf. Dabei ist der erste Kolbenteil 34a in der radialen Gegenrichtung RG über die erste Dichtungseinrichtung 22a an dem Gehäuseabschnitt 16 abgestützt, wobei die erste Dichtungseinrichtung 22a einerseits in der ersten Dichtungsaufnahme 23a festgelegt und andererseits an einem Innenumfang des ersten Kolbenteils 34a dichtend anliegt. Der zweite Kolbenteil 34b ist in der radialen Gegenrichtung RG über die zweite Dichtungseinrichtung 22b an dem Gehäuseabschnitt 16 abgestützt, wobei die zweite Dichtungseinrichtung 22b einerseits in der zweiten Dichtungsaufnahme 23b festgelegt und andererseits an einem Innenumfang des zweiten Kolbenteils 34a dichtend anliegt.
Zudem weist der erste Kolbenteil 34a eine weitere Dichtungsaufnahme 23c mit einer weiteren Dichtungseinrichtung 22c auf, welche den Druckraum 18 zwischen den beiden Kolbenteilen 34a, b abdichtet. Hierzu ist die weitere Dichtungsaufnahme 23c innerhalb der Kolbenaufnahme 35 angeordnet. Der erste Kolbenteil 34a ist in der radialen Gegenrichtung RG somit zusätzlich über die weitere Dichtungseinrichtung 22a an dem zweiten Kolbenteil 34b abgestützt, wobei die weitere Dichtungseinrichtung 22c einerseits in der weiteren Dichtungsaufnahme 23c festgelegt und andererseits an einem Außenumfang des zweiten Kolbenteils 34b dichtend anliegt. Die weitere Dichtungseinrichtung 22c ist wie die beiden anderen Dichtungseinrichtungen 22a, b als ein Rechteckring ausgebildet.
Bei Betätigung der Bremsvorrichtung 8 wird das hydraulische Fluid über einen Fluidanschluss 38, nur schematisch angedeutet, in den Druckraum 18 eingeleitet, wobei die beiden Kolbenteile 34a, b axial auseinander in jeweils eine Bremsstellung gedrückt werden. Dabei verschiebt sich der erste Kolbenteil 34a in der axialen Gegenrichtung GR und der zweite Kolbenteil 34b in der axialen Richtung AR, wobei zugleich der erste und der zweite Bremskörperteil 36a, b axial aufeinander zu bewegt werden, sodass der Reibbelag 13 zwischen den beiden Bremskörperteilen 36a, b gebremst wird. Optional kann ein Entlüftungsventil 39, nur schematisch angedeutet, in dem ersten Kolbenteil 34a vorgesehen sein, welches zur Entlüftung des Druckraums 18 dient.
In der Bremsstellung sind die Dichtungseinrichtungen 23a, b, c in der jeweiligen Verformungsrichtung V1, V2, V3, wie in 6b gezeigt, elastisch verformt. Dabei weist die weitere Dichtungsaufnahme 23c eine weitere Schrägfläche 31c auf, welche in der Verformungsrichtung V3 der weiteren Dichtungseinrichtung 22c angeordnet ist und einen Freiraum für die weitere Dichtungseinrichtung 22c freigibt. In der Bremsstellung beaufschlagen die Dichtungseinrichtungen 22a, b, c die beiden Kolbenteile 34a, b jeweils mit einer Rückstellkraft F2.1, F2.2, F2.3, sodass bei einer Reduzierung des Fluiddrucks in dem Druckraum 18, die beiden Kolbenteile 34a, b selbsttätig durch die Dichtungseinrichtungen 22a, b, c in die jeweilige Freigabestellung zurück gestellt werden.
7 zeigt die Bremsvorrichtung 8 der 6a, b in einer axialen Vorderansicht. Die Bremsvorrichtung 8 weist ein Gehäuse 40 auf, welches zur Aufnahme des Bremszylinders 15 ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist der Bremszylinder 15, bevorzugt der erste Kolbenteil 34a, zur Abstützung von Drehmomente radial und in Umfangsrichtung innerhalb des Gehäuses 40 formschlüssig angeordnet. Optional kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse 40, insbesondere an seinem Außenumfang, eine Kühlstruktur aufweist, welche zur Ableitung von Bremswärme dient. Alternativ wäre es jedoch auch denkbar das Drehmoment über eine von den Bremskörperteilen 36a, b direkt in den Gehäuseabschnitt 16 abzustützen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Radmodul
3: Rad
4: Hinterrad
5: Rahmen
6: Radgabel
7: Lenker
8: Bremsvorrichtung
9: Radfelge
10: Reifen
11: Radachse
12: Lagereinrichtungen
13: Bremsbelag
14: Bremskörpereinrichtung
15: Bremszylinder
16: Gehäuseabschnitt
16a, b: Gehäuseteilabschnitte
17: Kolbenabschnitt
17a, b: Kolbenteilabschnitte
18: Druckraum
19: Nabe
20: Stützring
21: Durchgangsöffnung
22a, b, c: Dichtungseinrichtungen
23a, b, c: Dichtungsaufnahmen
24: Anpressplatte
25: Durchbruch
26: Kontaktblech
27: Kühlstruktur
28: Kühlrippen
29: Isolationseinrichtung
30: weitere Isolationseinrichtung
31a, b, c: Schrägflächen
32: Anpressabschnitt
33: Verbindungsmittel
34a, b: Kolbenteile
35: Kolbenaufnahme
36a, b: Bremskörperteile
37: Befestigungsmittel
38: Fluidzulauf
39: Entlüftungsventil
40: Gehäuse
D: Drehachse
AR: axiale Richtung
AG: axiale Gegenrichtung
RR: radiale Richtung
RG: radiale Gegenrichtung
F1: Bremskraft
F2: Rückstellkraft
F2.1: erste Rückstellkraft
F2.1: zweite Rückstellkraft
F2.1: weitere Rückstellkraft
VR1: erste Verformungsrichtung
VR2: zweite Verformungsrichtung
VR3: weitere Verformungsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 20016878 U1 [0003]

Claims

Bremsvorrichtung (8) für ein Fahrzeug (1) mit mindestens einem Rad (3, 4), wobei das Rad (3, 4) eine Drehachse (D) definiert, mit einer Bremskörpereinrichtung (14) zur Übertragung einer Bremskraft (F1) auf das Rad (3, 4), mit einem konzentrischen Bremszylinder (15) zur Erzeugung der Bremskraft (F1), wobei der Bremszylinder (15) einen ringförmigen Gehäuseabschnitt (16) und einen ringförmigen Kolbenabschnitt (17) aufweist, wobei der Gehäuseabschnitt (16) und der Kolbenabschnitt (17) zur Übertragung der Bremskraft (F1) auf die Bremskörpereinrichtung (13) relativ zueinander zwischen einer Freigabestellung und einer Bremsstellung verschiebbar sind, wobei zwischen dem Gehäuseabschnitt (16) und dem Kolbenabschnitt (17) ein die Drehachse (D) umlaufender Druckraum (18) gebildet ist, welcher zur Erzeugung der Bremskraft (F1) mit einem Fluid befüllbar ist, wobei der Bremszylinder (15) mindestens eine erste und eine zweite Dichtungseinrichtung (22a, b) zur Abdichtung des Druckraums (18) aufweist, wobei der Gehäuseabschnitt (16) oder der Kolbenabschnitt (17) eine erste Dichtungsaufnahme (23a) zur Aufnahme der ersten Dichtungseinrichtung (22a) aufweist und wobei der Gehäuseabschnitt (16) oder der Kolbenabschnitt (17) eine zweite Dichtungsaufnahme (23b) zur Aufnahme der zweiten Dichtungseinrichtung (22b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Dichtungseinrichtung (22a, b) jeweils als ein Rechteckring ausgebildet sind, wobei die Rechteckringe in der Bremsstellung unter Einwirkung der Bremskraft (F3) jeweils in einer Verformungsrichtung (V1, V2) elastisch verformt sind, um den Gehäuseabschnitt (16) und/oder den Kolbenabschnitt (17) mit einer in Richtung der Freigabestellung gerichteten Rückstellkraft (F2) zu beaufschlagen.
Bremsvorrichtung (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Dichtungsaufnahme (23a, b) jeweils eine Schrägfläche (31a, b) zur Bildung eines Freiraums aufweisen, wobei die Schrägflächen (31a, b) in der Verformungsrichtung (V1, V2) des zugehörigen Rechteckrings angeordnet sind, sodass die Rechteckringe in der Bremsstellung in den jeweiligen Freiraum verformt und/oder verformbar sind.
Bremsvorrichtung (8) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Dichtungsaufnahme (23a, b) jeweils als eine Ringnut ausgebildet sind, wobei die Schrägflächen (31a, b) jeweils durch eine umlaufende Fase der Ringnut gebildet sind.
Bremsvorrichtung (8) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Dichtungsaufnahme (23a, b) gemeinsam an dem Gehäuseabschnitt (16) oder gemeinsam an dem Kolbenabschnitt (17) angeordnet sind, wobei die Schrägflächen (31a, b) gleichgerichtet sind.
Bremsvorrichtung (8) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Dichtungsaufnahmen (23a, b) an dem Gehäuseabschnitt (16) und die andere der beiden Dichtungsaufnahmen (23a, b) an dem Kolbenabschnitt (16) angeordnet ist, wobei die Schrägflächen (31a, b) einander gegengerichtet sind.
Bremsvorrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Rechteckringe eine Verschleißnachstellung gebildet ist, um die Freigabestellung und die Bremsstellung des Gehäuseabschnitts (16) und/oder des Kolbenabschnitts (17) bei einer Vergrößerung eine verschleißbedingten Axialspiels neu festzulegen.
Bremsvorrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Isolationseinrichtung (29) zur thermischen Isolation des Bremszylinders (15), wobei die Isolationseinrichtung (29) an dem Gehäuseabschnitt (16) und/oder an dem Kolbenabschnitt (17) angeordnet ist.
Bremsvorrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenabschnitt (17) einen ersten und zweiten Kolbenteil (34a, b) aufweist und dass die Bremskörpereinrichtung (14) einen ersten und einen zweiten Bremskörperteil (36a, b) aufweist, wobei der erste Kolbenteil (34a) mit dem ersten Bremskörperteil (36a) und der zweite Kolbenteil (34b) mit dem zweiten Bremskörperteil (36b) wirkverbunden ist, wobei die beiden Kolbenteile (34a, b) und somit die beiden Bremskörperteile (36a, b) relativ zueinander bewegbar sind, wobei der Druckraum (18) zwischen dem Gehäuseabschnitt (16) und den beiden Kolbenteilen (34a, b) gebildet ist, wobei die erste Dichtungseinrichtung (22a) den Gehäuseabschnitt (16) gegenüber dem ersten Kolbenteil (34a) abdichtet und wobei die zweite Dichtungseinrichtung (22b) den Gehäuseabschnitt (16) gegenüber dem zweiten Kolbenteil (34b) abdichtet, wobei in der Bremsstellung der erste Kolbenteil (34a) durch die erste Dichtungseinrichtung (22a) mit einer ersten Rückstellkraft (F2.1) und der zweite Kolbenteil (34b) durch die zweite Dichtungseinrichtung (22b) mit einer zweiten Rückstellkraft (F2.2) beaufschlagt ist.
Bremsvorrichtung (8) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine weitere Dichtungseinrichtung (22c) zur Abdichtung des Druckraums (18), wobei der erste oder der zweite Kolbenteil (34a, b) eine weitere Dichtungsaufnahme (23c) zur Aufnahme der weiteren Dichtungseinrichtung (22c) aufweist, wobei die weitere Dichtungseinrichtung (22c) als ein weiterer Rechteckring ausgebildet ist und die beiden Kolbenteile (34a, b) gegeneinander abdichtet, wobei in der Bremsstellung der erste und/oder der zweite Kolbenteil (34a, b) durch die weitere Dichtungseinrichtung (22c) mit einer weiteren Rückstellkraft (F2.3) beaufschlagt ist.
Fahrzeug (1) mit der Bremsvorrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.