DE102019134005A1

DE102019134005A1 - Bremseinheit für eine Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs, Bremsvorrichtung mit der Bremseinheit und Fahrzeug mit der Bremsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019134005A1
Application number: DE102019134005.5A
Authority: DE
Inventors: Doris Maria Wimmer; Simon ORTMANN; Philippe Wagner; Aurelien Grauss; Alan Barrera
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2021-06-17

Abstract

Es wird eine Bremseinheit 14 für eine Bremsvorrichtung 12 eines Fahrzeugs 1 vorgeschlagen, wobei die Bremseinheit 14 ein Gehäuse 15, eine Hydraulikeinrichtung 16 zur Erzeugung einer hydraulischen Kraft und einen ersten Bremspartner 37 zur Einleitung einer Bremskraft in einen zweiten Bremspartner 38 der Bremsvorrichtung 14 aufweist, wobei das Gehäuse 15, die Hydraulikeinrichtung 16 und/oder der erste Bremspartner 37 eine Hauptachse H der Bremseinheit 14 definieren, wobei die Hydraulikeinrichtung 16 eine Kolbeneinheit 19 umfasst, wobei die Kolbeneinheit 19 einen auf die Hauptachse H bezogenen axialen Vorhub B zur Einleitung der hydraulischen Kraft auf den ersten Bremspartner 37 ausführt, wobei die Bremseinheit 14 einen Endanschlag 33 aufweist, welcher den axialen Vorhub B der Kolbeneinheit 19 begrenzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremseinheit für eine Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bremsvorrichtung mit der Bremseinheit, ein Fahrzeug mit der Bremsvorrichtung und ein Sicherungsverfahren zur Einhaltung einer maximalen Vorhubposition einer Kolbeneinheit einer Bremseinheit.
Bei Fahrzeugen, z.B. Zweirädern, wie zum Beispiel Fahrrädern oder Tretrollern etc., ist es bekannt, Trommelbremsen, Scheibenbremsen oder Backenbremsen einzusetzen. Diese werden zumeist hydraulisch betätigt, um das Fahrzeug abzubremsen. Hierzu führt ein hydraulischer Kolben eine Hubbewegung in einem Druckraum aus. Oftmals wird der Kolben durch eine Rückstellfeder zurückgestellt. Die Hubbewegung des Kolbens kann z.B. durch die Bremsscheibe oder durch eine Blocklänge der Rückstellfeder begrenzt sein.
Beispielsweise beschreibt die Druckschrift DE 200 16 878 U1 einen Tretroller mit einer Bremseinrichtung, die als eine durch einen Kolbenhub 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. Der Kolbenhub ist durch eine Stärke der Bremsscheibe begrenzt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine funktional verbesserte und langlebige Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Bremseinheit für eine Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Bremsvorrichtung mit der Bremseinheit gemäß dem Anspruch 7, durch ein Fahrzeug mit der Bremsvorrichtung gemäß dem Anspruch 9 und durch ein Sicherungsverfahren 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.
Gegenstand der Erfindung ist eine Bremseinheit. Die Bremseinheit ist für eine Bremsvorrichtung geeignet und/oder ausgebildet. Die Bremsvorrichtung ist in einem Fahrzeug integrierbar und/oder integriert. Das Fahrzeug kann eine Bremsvorrichtung oder mehrere Bremsvorrichtungen umfassen.
Beispielsweise ist das Fahrzeug als ein einspuriges oder mehrspuriges Fahrzeug ausgebildet. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ausgebildet. Insbesondere ist das Fahrzeug ein Elektro-Kleinstfahrzeug, wobei darunter Fahrzeuge ohne Sitz oder selbstbalancierende Fahrzeuge mit oder ohne Sitz zu verstehen sind. Bevorzugt ist das Fahrzeug als ein Klein- oder Kleinstfahrzeug oder als ein Elektromobil ausgebildet.
Das Fahrzeug weist mindestens ein Rad auf. 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 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. 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.
Die Bremseinheit weist ein Gehäuse, bevorzugt mit einem Gehäusegrundkörper, auf. Der Gehäusegrundkörper kann beispielsweise durch Aluminiumdruckguss gefertigt sein. Vorzugsweise ist das Gehäuse an dem Fahrzeug stationär und/oder drehfest angeordnet und/oder anordbar. Bevorzugt ist das Gehäuse koaxial zu einer Radachse des Fahrzeugs angeordnet. Insbesondere durchstößt die Radachse den Gehäusegrundkörper. Hierzu weist das Gehäuse beispielsweise eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme der Radachse auf.
Die Bremseinheit weist eine Hydraulikeinrichtung zur Erzeugung einer hydraulischen Kraft auf. Die Hydraulikeinrichtung umfasst eine Kolbeneinheit und bevorzugt einen Druckraum, in welchem die Kolbeneinheit angeordnet ist. Der Druckraum bildet insbesondere einen Zylinder der Hydraulikeinrichtung. Vorzugsweise ist der Druckraum mit dem Gehäuse fest oder formschlüssig verbunden. Zum Beispiel ist der Druckraum in dem Gehäuse integriert. Beispielsweise ist die Kolbeneinheit als eine Ringkolbeneinheit und/oder der Druckraum als ein Ringraum ausgebildet. Vorzugsweise ist in dem Druckraum eine Hydraulikflüssigkeit zum Aufbau der hydraulischen Kraft und/oder zu Betätigung der Kolbeneinheit angeordnet.
Die Bremseinheit weist einen ersten, bevorzugt stationären, Bremspartner auf. Der erste Bremspartner ist dazu ausgebildet, eine Bremskraft in einen zweiten Bremspartner einzuleiten, wobei der zweite Bremspartner ein Bestandteil der Bremsvorrichtung ist. Der erste Bremspartner ist beispielsweise als eine Bremskörpereinrichtung ausgebildet, wobei die Bremskörpereinrichtung einen Bremsgrundköper aufweist. Der Bremsgrundkörper kann beispielsweise durch Aluminiumdruckguss gefertigt sein. Vorzugweise umfasst die Bremskörpereinrichtung eine Bremsscheibe, wobei die Bremsscheibe optional eine Bremsfläche aufweist. Insbesondere trägt die Bremskörpereinrichtung die Bremsscheibe.
Die Bremseinheit weist eine Hauptachse auf, wobei die Hauptachse als eine konstruktive und/oder gedachte Hilfsachse zu verstehen ist. Die Hauptachse ist durch das Gehäuse, insbesondere durch die Durchgangsöffnung, definiert. Alternativ hierzu ist die Hauptachse durch die Hydraulikeinrichtung, insbesondere durch die Ringkolbeneinheit und/oder durch den Ringraum, definiert. Alternativ oder ergänzend ist die Hauptachse durch den ersten Bremspartner, insbesondere durch die Bremskörpereinrichtung, im Speziellen durch die Bremsfläche, definiert. Insbesondere ist die Bremsfläche umlaufend zu der Hauptachse ausgebildet.
Die Kolbeneinheit führt einen auf die Hauptachse bezogenen axialen Vorhub aus, um die hydraulische Kraft in den ersten Bremspartner einzuleiten. Vorzugsweise weist die Kolbeneinheit einen Kolbenabschnitt und einen Dichtungsabschnitt auf. Beispielsweise sind der Kolbenabschnitt und der Dichtungsabschnitt formschlüssig miteinander verbunden sind. Optional ist der Kolbenabschnitt in axialer Richtung vor dem Dichtungsabschnitt angeordnet. Möglich ist alternativ oder optional ergänzend, dass der Dichtungsabschnitt den Kolbenabschnitt abschnittsweise umgreift.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Kolbenabschnitt mit dem ersten Bremspartner zur Einleitung der hydraulischen Kraft wirkverbunden. Zum Beispiel ist der Kolbenabschnitt mit dem ersten Bremspartner fest oder formschlüssig verbunden. Optional umfasst die Bremskörpereinrichtung des ersten Bremspartners eine Kraftverteilungsplatte auf, welche z.B. über einen Sicherungsring an den Kolbenabschnitt angebunden ist. Besonders bevorzugt weist die Kraftverteilungsplatte eine Anlagefläche für den Kolbenabschnitt oder für ein Adapterstück auf, welches sich an dem Kolbenabschnitt abstützt, auf. Die Kraftverteilungsplatte ist z.B. als eine Blechplatte aus Metall realisiert.
Durch die Wirkverbindung zwischen dem Kolbenabschnitt und dem ersten Bremspartner wird die hydraulische Kraft bei der Ausführung des Vorhubs von dem Kolbenabschnitt in den ersten Bremspartner eingeleitet. Dadurch wird der erste Bremspartner relativ zu dem Gehäuse entlang eines axial gerichteten Hubwegs bewegt und an den zweiten Bremspartner angepresst, sodass eine Bremskraft zum Abbremsen des Fahrzeugs erzeugt wird.
Der Dichtungsabschnitt weist bevorzugt eine Dichtungsfunktion zur Abdichtung des Druckraums auf. Insbesondere dichtet der Dichtungsabschnitt den Druckraum gegenüber dem Gehäuse und dem ersten Bremspartner ab. Der Dichtungsabschnitt dichtet den Druckraum insbesondere bei und/oder während des Vorhubs der Kolbeneinheit ab, insbesondere wenn sich der Kolbenabschnitt ein Stück aus dem Druckraum herausbewegt, um den ersten Bremspartner an den zweiten Bremspartner anzupressen. Der Dichtungsabschnitt dichtet den Druckraum vorzugsweise auch bei und/oder während der Rückstellung der Kolbeneinheit ab, insbesondere wenn der Kolbenabschnitt wieder in den Druckraum zurückbewegt wird.
Erfindungsgemäß weist die Bremseinheit einen Endanschlag auf. Der Endanschlag begrenzt den Vorhub der Kolbeneinheit. Insbesondere kann die Kolbeneinheit nur einen durch den Endanschlag begrenzten Vorhub in dem Druckraum und/oder aus dem Druckraum heraus ausführen, um den ersten Bremspartner entlang des axialen Hubwegs zu bewegen und diesen an den zweiten Bremspartner anzupressen. Im Speziellen begrenzt der Endanschlag den Vorhub der Kolbeneinheit gegen Ende der Lebenszeit der Bremseinheit.
Bei der in der 2 gezeigten Bremseinheit, die dem Stand der Technik zuzuordnen ist, ist eine Rückstellfeder vorgesehen, die die Kolbeneinheit zurückstellt, wenn die Hydraulikeinrichtung nicht betätigt wird und ein Druck in der Hydraulikeinrichtung nachlässt. Es ist vorgesehen, dass der Vorhub und der Rückhub der Kolbeneinheit nur durch eine Blocklänge der Rückstellfeder begrenzt ist. Jedoch kann die Blockläge z.B. durch eine schräge Stauchung oder durch ineinander liegende Federwindungen variieren. Dies kann dazu führen, dass der Dichtungsabschnitt, wenn er aus dem Druckraum zumindest teilweise herausgeschoben ist, nicht mehr vollständig oder richtig sitzend in den Druckraum zurückbewegt werden kann. Durch ein Verklemmen und/oder durch einen schiefen Sitz kann die Dichtungsfunktion des Dichtungsabschnitts in dem Druckraum beeinträchtigt werden.
Aus diesem Grund wird der Endanschlag vorgesehen, der den Vorhub der Kolbeneinheit begrenzt. Insbesondere kann durch die Begrenzung des Vorhubs eine Gefahr des darüber hinaus Schiebens der Kolbeneinheit über eine maximale Vorhubposition in vorteilhafter Weise verhindert werden, wobei in der maximalen Vorhubposition die Dichtungsfunktion des Dichtungsabschnitts vollständig gewährleistet ist. Insbesondere bildet der Endanschlag eine Sicherungseinrichtung, wobei die Sicherungseinrichtung zur Einhaltung der maximalen Vorhubposition des Dichtungsabschnitts in dem Druckraum ausgebildet ist. Zum Beispiel legt die maximale Vorhubposition fest, dass der Dichtungsabschnitt größtenteils, bevorzugt vollständig in dem Druckraum verbleibt und nicht aus diesem herausfährt, wenn die Kolbeneinheit den axialen Vorhub vornimmt. Insbesondere können dadurch ein sicherer und richtiger Sitz bei und/oder nach der Rückstellung der Kolbeneinheit und somit die Dichtungsfunktion des Dichtungsabschnitts in dem Druckraum gewährleistet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist axiale Hubweg des ersten Bremspartners durch den Endanschlag begrenzt. Bevorzugt hat die Begrenzung des axialen Hubwegs, insbesondere aufgrund der Wirkverbindung zwischen dem Kolbenabschnitt und dem ersten Bremspartner zur Folge, dass der Vorhub der Kolbeneinheit begrenzt ist. Im Speziellen wirkt der Endanschlag somit direkt auf den axialen Hubweg des ersten Bremspartner und/oder mittelbar oder indirekt auf den Vorhub der Kolbeneinheit.
In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bremseinheit umfasst eine Rückstelleinrichtung, die zum Rückstellen des ersten Bremspartners, insbesondere der Bremskörpereinrichtung, entlang eines axial entgegen gerichteten Rückhubwegs ausgebildet ist. Die Rückstelleinrichtung kann z.B. als eine Rückstellfeder ausgebildet sein. Sobald ein hydraulischer Druck in der Hydraulikeinrichtung nachlässt, kann der erste Bremspartner entlang des axialen Rückhubwegs durch eine Federkraft der Rückstellfeder zurückgestellt werden.
In einer möglichen konstruktiven Umsetzung der Erfindung umfasst der Endanschlag einen ersten Anschlagbereich und einen zweiten Anschlagbereich. Vorzugsweise ist der erste Anschlagbereich dem ersten Bremspartner zugeordnet ist. Insbesondere ist der zweite Anschlagbereich dem Gehäuse zugeordnet.
Eine weitere konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Bremsgrundkörper einen Achsabschnitt umfasst. Der Achsabschnitt ist insbesondere auf die Hauptachse bezogen außermittig angeordnet. Beispielsweise ist der Achsabschnitt rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei er insbesondere eine zu der Hauptachse gleichgerichtete und/oder parallele Symmetrieachse aufweist. Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Achsabschnitt einstückig durch den Bremsgrundkörper gebildet ist. Vorzugsweise ist die Kraftverteilungsplatte über den Achsabschnitt an die Bremskörpereinrichtung angebunden. Beispielsweise ist die Kraftverteilungsplatte mit dem Achsabschnitt verschraubt.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin möglich, dass der Gehäusegrundkörper einen Führungsabschnitt umfasst. Der Führungsabschnitt ist insbesondere auf die Hauptachse bezogen außermittig angeordnet. Vorzugsweise führt der Führungsabschnitt den Achsabschnitt, bevorzugt mit einem radialen Spiel, insbesondere bei und/oder während der Bewegung des Bremsgrundkörpers entlang des axialen Hubwegs und/oder bei dem Anpressen des ersten Bremspartners an den zweiten Bremspartner. Die Führungseinrichtung verhindert z.B. ein Verkippen zwischen der Bremskörpereinrichtung und dem Gehäuse insbesondere aufgrund einwirkender radialer und/oder axialer Kräfte vermieden werden. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Führungsabschnitt einstückig durch den Gehäusegrundkörper gebildet ist. Insbesondere umgibt der Führungsabschnitt den Achsabschnitt und/oder der Achsabschnitt ist koaxial in dem Führungsabschnitt angeordnet.
Optional ist eine Hülse auf den Achsabschnitt aufgesetzt. Vorzugsweise bildet die Hülse eine Führungsfläche zwischen dem ersten Achsabschnitt und dem ersten Führungsabschnitt. Vorteilhaft ist, dass die Hülse dabei einen Verschleiß des Achsabschnitts im Betrieb der Bremseinheit reduziert. Alternativ oder optional ergänzend weist die Hülse eine Isolierfunktion auf, wobei wärmeempfindliche Komponenten der Bremseinheit, z.B. die Kolbeneinheit oder das Hydraulikfluid, vor Bremswärme geschützt werden können. Die Bremswärme kann über einen Wärmepfad, der z.B. durch die Übertragungseinrichtung zumindest teilweise gebildet wird, zu den wärmeempfindlichen Komponenten gelangen. Zur Umsetzung der Isolierfunktion ist die Hülse insbesondere aus einem Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit gebildet.
In einer möglichen konstruktiven Umsetzung der Erfindung ist die Rückstelleinrichtung, insbesondere die Rückstellfeder, koaxial zu dem Achsabschnitt und/oder zu dem Führungsabschnitt angeordnet. Vorzugsweise stützt sich die Rückstelleinrichtung, insbesondere die Rückstellfeder, auf einer Seite an dem Gehäuse und auf der anderen Seite an der Bremskörpervorrichtung, ab. Insbesondere sind der Achsabschnitt und/oder der Führungsabschnitt von der Rückstelleinrichtung, insbesondere von der Rückstellfeder, umgeben.
Besonders bevorzugt ist, dass der erste Anschlagbereich des Endanschlags an dem Achsabschnitt angeordnet und/oder durch diesen gebildet ist. Weiterhin ist es besonders bevorzugt, dass der zweite Anschlagbereich des Endanschlags an dem Führungsabschnitt angeordnet ist und/oder durch diesen gebildet ist.
In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Bremsgrundkörper mindestens zwei Achsabschnitte. Insbesondere umfasst der Gehäusegrundkörper mindestens zwei Führungsabschnitte. Zum Beispiel sind zwei oder drei Achsabschnitte und/oder Führungsabschnitte vorgesehen. Vorzugsweise sind die Achsabschnitte und/oder die Führungseinrichtungen diese nicht koaxial und/oder versetzt zu der Hauptachse platziert. Optional ergänzend kann die Bremseinheit mindestens zwei Rückstelleinrichtungen und/oder Hülsen, insbesondere zwei oder drei Rückstelleinrichtungen und/oder Hülsen, umfassen.
Besonders bevorzugt ist, dass die Bremseinheit mindestens zwei, insbesondere zwei oder drei Endanschläge zur Begrenzung des Vorhubs der Kolbeneinheit aufweist. Vorzugsweise sind die ersten Anschlagbereiche an den jeweiligen Achsabschnitten angeordnet. Im Speziellen sind die zweiten Anschlagbereiche an den jeweiligen Führungsabschnitten vorgesehen.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Bremsvorrichtung mit der Bremseinheit nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Die Bremsvorrichtung umfasst einen zweiten, bevorzugt rotierenden, Bremspartner. Der zweite Bremspartner ist vorzugsweise radseitig angeordnet. Beispielsweise ist der zweite Bremspartner eine Radfelge. Der zweite Bremspartner kann alternativ als ein radseitiger Bremsbelag ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der radseitige Bremsbelag drehfest mit dem mindestens einem Rad verbindbar und/oder verbunden. Der radseitige Bremsbelag kann z.B. an der Radfelge angeordnet sein.
Vorzugsweise kontaktieren sich der erste Bremspartner und der zweite Bremspartner bei einer Betätigung der Hydraulikeinrichtung der Bremseinheit. Beispielsweise wird die Bremskörpereinrichtung mit der Bremsscheibe an die Radfelge und/oder an den radseitigen Bremsbelag, angepresst. Vorzugsweise wird die hydraulische Kraft von dem ersten, insbesondere stationären, Bremspartner auf den zweiten, insbesondere rotierenden, Bremspartner übertragen. Durch die Friktion wird die Bremskraft zum Abbremsen des Rades und/oder des Fahrzeugs erzeugt.
Durch Abbremsen des fahrenden Fahrzeugs und/oder durch Gebrauch der Bremseinheit unterliegen der radseitige Bremsbelag und die Bremsscheibe einem Verschleiß, sodass es zu einer Verringerung der Dicke des Bremsbelags und/oder der Bremsscheibe kommt. Dies führt z.B. dazu, dass die Kolbeneinheit einen größeren Vorhub ausführen muss und/oder dass der erste Bremspartner einen größeren Hubweg zurücklegen muss, um den ersten Bremspartner an den zweiten Bremspartner anzupressen und das Fahrzeug abzubremsen. Der Endanschlag ist insbesondere in dieser Situation von Vorteil, da der Vorhub dahingehend begrenzt werden kann, sodass die maximale Vorhubposition eingehalten werden kann. Im Speziellen kommt der erste Anschlagsbereich erst dann in Kontakt mit dem zweiten Anschlagsbereich, wenn der Vorhub und/oder der Hubweg durch den Verschleiß vergrößert ist, was z.B. gegen Ende der Lebenszeit der Bremseinheit der Fall ist.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeug mit der Bremsvorrichtung nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach Anspruch 7 oder 8. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein Elektroroller oder als ein Elektroscooter ausgebildet. Insbesondere weist das Fahrzeug einen Elektromotor auf, wobei der Elektromotor in dem mindestens einen Rad angeordnet ist, das Rad bildet und/oder als ein Nabenmotor ausgebildet ist.
Ein Sicherungsverfahren zur Einhaltung einer maximalen Vorhubposition einer Kolbeneinheit einer Hydraulikeinrichtung bildet einen weiteren Gegenstand der Erfindung. Die Hydraulikeinrichtung ist in einer Bremseinheit einer Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug integriert, wobei die Bremseinheit, die Bremsvorrichtung und/oder das Fahrzeug bevorzugt gemäß der bisherigen Beschreibung und/oder gemäß den zugehörigen Ansprüchen ausgebildet ist.
Die Kolbeneinheit führt einen axialen Vorhub aus und leitet dabei eine hydraulische Kraft in einen ersten Bremspartner der Bremseinheit ein. Die Bremseinheit weist einen Endanschlag auf, wobei der axiale Vorhub der Kolbeneinheit durch den Endanschlag begrenzt wird.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

1 eine dreidimensionale Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Bremsvorrichtung, wobei die Bremsvorrichtung eine Bremseinheit umfasst;
2 eine schematische Schnittdarstellung einer Bremseinheit aus dem Stand der Technik;
3 eine schematische Schnittdarstellung einer Bremseinheit der 1.

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 Elektroroller, Elektrotretroller oder Elektroscooter, 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 in 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.
Das Rad 3 des Radmoduls 2 weist eine Radfelge 8 und einen Reifen 9 auf, wobei der Reifen 9 auf der Radfelge 8 angeordnet ist. Beispielsweise ist die Radfelge 8 als eine Stahl-, Alu- oder Kunststofffelge ausgebildet. Beispielsweise ist der Reifen 9 als ein mit Luft befüllter Gummireifen ausgebildet.
Das Radmodul 3 weist eine Radachse 10 auf, welche mit ihrer Längsachse eine Hauptachse H definiert. Das Rad 3 ist mit seiner Rotationsachse koaxial zu der Radachse 10 angeordnet. Die Radachse 10 ist an der Radgabel 6 festgelegt, wobei die Radfelge 8 über zwei Lagereinrichtungen, z.B. Wälzlager, drehbar auf der Radachse 10 gelagert ist.
Zum Antrieb des Rades 3 weist das Radmodul 2 eine in die Radfelge 8 integrierte Antriebsvorrichtung 11, z.B. ein Elektromotor, auf. Die Antriebsvorrichtung 11 weist einen drehfest mit der Radachse 10 verbundenen Stator auf, welcher in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H zwischen den beiden Lagereinrichtungen angeordnet ist. Zudem weist die Antriebsvorrichtung 12 einen drehfest mit der Radfelge 8 verbundenen Rotor auf. In einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 wird die Radfelge 8 durch die Antriebsvorrichtung 11 angetrieben, wobei das Rad 3 um die Hauptachse H rotiert.
Das Radmodul 2 weist eine Bremsvorrichtung 12 auf, welche zur Übertragung eines Bremsmoments auf das Rad 3 dient. Die Bremsvorrichtung 12 ist als eine Reibbremse ausgebildet und auf einer Seite der Radfelge 8 angeordnet und/oder mit der Radfelge 8 wirkverbunden.
Die Bremsvorrichtung 12 weist eine Bremseinheit 14 auf, wobei die Bremseinheit 14 eine Bremskörpereinrichtung 23 mit einer Bremsscheibe 13 (3) als einen ersten Bremspartner 37 umfasst. Die Bremsvorrichtung 12 weist einen ringförmigen, insbesondere die Hauptachse H umlaufenden, radseitigen Bremsbelag 17 als einen zweiten Bremspartner 38 auf.
Die 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Bremseinheit 14, die dem Stand der Technik zuzurechnen ist. Dagegen zeigt die 3 einen schematischen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Bremseinheit 14 gemäß der 1.
Wie aus den 2 und 3 zu entnehmen sind der Bremsbelag und die Bremsscheibe 13 in Bezug auf die Hauptachse H koaxial zueinander angeordnet. Der Bremsbelag 17 ist in Bezug auf die Hauptachse H an einer axialen Stirnseite der Radfelge 8 drehfest montiert, sodass der Bremsbelag 17 im Fahrbetrieb durch die Radfelge 8 mitgenommen wird und um die Hauptachse H rotiert. Die Bremsscheibe 13 ist in einer axialen Richtung AR zu dem Bremsbelag 17 hin und in einer axialen Gegenrichtung GR von dem Bremsbelag 17 weg bewegbar. In Umlaufrichtung um die Hauptachse H ist die Bremsscheibe 13 drehfest mit der Radachse 10 oder der Radgabel 6 gekoppelt. Somit bildet der radseitige Bremsbelag 17 einen rotierenden Bremspartner und die Bremsscheibe 13 einen stationären Bremspartner der Bremsvorrichtung 12.
In einem betätigten Zustand der Bremsvorrichtung 12 wird die Bremsscheibe 13 mit der Bremsfläche an den radseitigen Bremsbelag 17 angepresst, sodass ein Reibschluss gebildet ist. Durch Reibung wird eine Bremskraft erzeugt, mittels der das rotierende Rad 3 zwischen der Bremsscheibe 13 und dem radseitigen Bremsbelag 17 abgebremst wird.
Die Bremseinheit 14 bildet den gabelfesten Teil der Bremsvorrichtung 12, insbesondere trägt die Bremseinheit 14 die Bremsscheibe 13 und verschiebt diese in die axiale Richtung AR und in die Gegenrichtung GR.
Die Bremseinheit 14 weist ein Gehäuse 15 auf, wobei das Gehäuse 15 koaxial zu der Hauptachse H angeordnet und drehfest an der Radgabel 6 (1) angeordnet ist. Die Bremseinheit 14 weist eine Hydraulikeinrichtung 16 auf, wobei die Hydraulikeinrichtung 16 in dem Gehäuse 15 angeordnet, insbesondere in diesem integriert ist.
Die Hydraulikeinrichtung 16 weist einen Anschluss auf, über den sie mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt werden kann. Der Anschluss ist mit einem Druckraum 18 strömungstechnisch verbunden, wobei der Druckraum 18 einen Zylinder der Hydraulikeinrichtung 16 bildet. Der Druckraum 18 ist koaxial zu der Hauptachse H angeordnet. In dem Druckraum 18 sind ein Hydraulikfluid und eine Kolbeneinheit 19 angeordnet. Die Kolbeneinheit 19 kann in dem Druckraum 18 hydraulisch in die axiale Richtung AR und in die axiale Gegenrichtung GR bewegt werden. Insbesondere führt die Kolbeneinheit 19 einen axialen Vorhub B und einen axialen Rückhub R aus.
Die Kolbeneinheit 19 ist in axialer Richtung AR zweiteilig ausgebildet. Sie umfasst einen Kolbenabschnitt 27 und einen Dichtungsabschnitt 28.
Die Bremseinheit 14 weist eine Bremskörpereinrichtung 23 auf, wobei die Bremskörpereinrichtung 23 die Bremsscheibe 13 trägt und gemeinsam mit dieser in die axiale Richtung AR bzw. in die axiale Gegenrichtung GR verschoben werden kann. Hierzu bewegt die Kolbeneinheit 19 die Bremskörpereinrichtung 23 relativ zu dem Gehäuse 15 entlang des auf die Hauptachse H bezogenen axial gerichteten Hubwegs.
Die Bremskörpereinrichtung 23 weist eine Kraftverteilungsplatte 24 auf, wobei diese aus Stabilitätsgründen als ein Topf mit einem Kragen ausgebildet ist. In einem radialen Innenbereich liegt die Kraftverteilungsplatte 24 auf dem Kolbenabschnitt 27 auf, so dass die Kraftverteilungsplatte 24 bei dem axialen Vorhub B der Kolbeneinheit 19 mitgeführt wird. Mittels eines Sicherungsrings 26 ist die Kraftverteilungsplatte 24 an der Kolbeneinheit 19 befestigt.
Die Bremskörpereinrichtung 23 weist einen Bremsgrundkörper 25 auf, wobei der Bremsgrundkörper 25 die Bremsscheibe 13 trägt. Der Bremsgrundkörper 25 ist über einen Sicherungsring 26 mit der Kraftverteilungsplatte 24 verbunden, so dass der Bremsgrundkörper 25 und damit die Bremsscheibe 13 bei dem axialen Vorhub B der Kolbeneinheit 19 entlang des axialen Hubwegs bewegt werden. Der Bremsgrundkörper 25 weist einen rotationssymmetrisch ausgebildeten Achsabschnitt 30 auf. Der Achsabschnitt 30 ist einstückig aus dem Bremsgrundkörper 25 ausgeformt und auf die Hauptachse H bezogen außermittig angeordnet.
Das Gehäuse 15 umfasst einen Gehäusegrundkörper 20 mit einem Führungsabschnitt 31, wobei der Führungsabschnitt 31 einstückig aus dem Gehäusegrundkörper 20 ausgeformt ist. Der Führungsabschnitt 31 nimmt den Achsabschnitt 30 in sich auf. Insbesondere ist der Führungsabschnitt 31 koaxial und konzentrisch zu dem Achsabschnitt 30 angeordnet.
Die Bremseinheit 14 umfasst eine zylinderförmige Hülse 32. Die Hülse 32 ist auf dem Achsabschnitt 30 aufgesetzt, insbesondere umgibt sie den Achsabschnitt 30 radial. Die Hülse 32 ist bei dem Vorhub B und bei dem Rückhub R der Kolbeneinrichtung 19 gemeinsam mit dem Achsabschnitt 30 in die axiale Richtung AR bewegbar. Insbesondere ist sie gemeinsam mit dem Achsabschnitt 30 relativ zu dem Führungsabschnitt 31 entlang des axialen Hubwegs und des Rückhubwegs bewegbar. Die Hülse 32 bildet bei der axialen Bewegung eine Führungsfläche zwischen dem Führungsabschnitt 31 und dem Achsabschnitt 30. Bei dem Bremsvorgang eingeleitete Drehmomente um die Hauptachse H können von der Bremsscheibe 13 über den Bremsgrundkörper 25 mit dem Achsabschnitt 30 in das Gehäuse 15 mit dem Führungsabschnitt 31 eingeleitet werden. Die Hülse 32 kann aus einem isolierenden Material, z.B. aus einem Duroplasten gebildet sein. Dadurch kann ein bremswärmeleitender Wärmepfad unterbrochen werden, sodass hitzeempfindliche Bauteile, wie z.B. die Kolbeneinheit 19 und das Hydraulikfluid in dem Druckraum 18 vor Bremswärme geschützt werden können.
Die Bremseinheit 14 weist eine als Druckfeder 29 ausgebildete Rückstelleinrichtung auf. Die Druckfeder 29 ist koaxial zu dem Achsabschnitt 30 angeordnet. Bei der Bewegung der Bremsscheibe 13 und somit des Achsabschnitts 30 entlang des axialen Hubwegs S1 wird die Druckfeder 29 komprimiert. Durch die Federkraft der Druckfeder 29 werden die Bremsscheibe 13 und somit auch der Achsabschnitt 30 entlang des axialen Rückhubwegs S2 zurückgestellt, wenn der durch die Kolbeneinheit 19 ausgeübte hydraulische Druck in dem Druckraum 18 nachlässt.
In der aus dem Stand der Technik stammenden Bremsvorrichtung 14 gemäß der 2 sind der Vorhub B und der Rückhub R der Kolbeneinheit 19 nur durch eine Blocklänge L der Druckfeder 29 der Bremseinheit 14 begrenzt. Dadurch kann es passieren, dass der Dichtungsabschnitt 28 bei dem Vorhub B der Kolbeneinheit 19 zu weist aus dem Druckraum 18 herausgefahren wird. Durch eine schräge Stauchung oder durch ineinander liegende Federwindungen der Druckfeder 29 kann sich deren Blocklänge L im Betrieb der Bremsvorrichtung 14 verändern. Eine dadurch entstehende zu kurze Blocklänge L kann zu Schwierigkeiten bei der Rückstellung des Dichtungsabschnitts 28 und somit bei der Abdichtung des Druckraums 18 führen. Insbesondere kann es dazu kommen, dass der Dichtungsabschnitt 28 schief zurückgestellt wird und einen falschen Sitz in dem Druckraum 18 aufweist, sodass die Dichtungsfunktion nicht ausreichend gewährleistet ist. Eine negative Folge kann sein, dass das Hydraulikfluid nicht mehr sicher in dem Druckraum 18 zurückgehalten werden kann und aus diesem ausströmen kann.
In der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 12 gemäß der 3 weist die Bremseinheit 14 einen Endanschlag 33 auf, der zur Begrenzung des axialen Vorhubs B der Kolbeneinheit 19 ausgebildet ist. Der Endanschlag 33 weist einen ersten Anschlagsbereich 34 und einen zweiten Anschlagsbereich 35 auf, welche zusammenwirken, um den Vorhub B der Kolbeneinheit 19 zu begrenzen.
Der erste Anschlagsbereich 34 ist dem ersten Bremspartner 37 zugeordnet. Insbesondere ist der erste Anschlagsbereich 34 an dem einstückig durch den Bremsgrundkörper 25 der Bremskörpereinrichtung 23 gebildeten Achsabschnitt 30 angeordnet und/oder der erste Anschlagsbereich 34 ist durch den Achsabschnitt 30 gebildet.
Der zweite Anschlagsbereich 35 ist dem Gehäuse 15 zugeordnet. Insbesondere ist der zweite Anschlagsbereich 35 an dem einstückig durch den Gehäusegrundkörper 20 des Gehäuses 15 gebildeten Führungsabschnitt 31 angeordnet und/oder der zweite Anschlagsbereich 35 ist durch den Führungsabschnitt 31 gebildet. Gut erkennbar ist, dass der Führungsabschnitt 31 aus der 3 gegenüber dem in der 2 gezeigten Führungsabschnitt 31 in der axialen Gegenrichtung GR länger ausgebildet ist und/oder eine größere Höhe aufweist.
Der Endanschlag 33 begrenzt den axialen Hubweg S1, entlang dem der erste Bremspartner 37 bei dem Vorhub B der Kolbeneinheit 19 bewegt wird. Hierfür stößt der erste Anschlagsbereich 34 bei der Bewegung entlang des Hubwegs S1 gegen den zweiten Anschlagsbereich 35. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn der radseitige Bremsbelag 17 und/oder die Bremsscheibe 13 durch einen Verschleiß im regelmäßigen Betrieb der Bremseinheit 14 in ihrer Dicke reduziert sind und der axiale Hubweg S1 dadurch vergrößert ist. Die Begrenzung des Hubwegs S1 wirkt sich auf die Kolbeneinheit 19 aus, die aufgrund der Wirkverbindungen zwischen der Kraftübertragungsplatte 24, der Bremskörpereinrichtung 23 und der Kolbeneinheit 19 resultierend in ihrem Vorhub B begrenzt ist.
Der Endanschlag 33 bildet eine Sicherungseinrichtung 36 zur Positionssicherung des Dichtungsabschnitts 28 in dem Druckraum 18. Die Sicherungseinrichtung 36 dient zur Absicherung der Einhaltung einer maximalen Vorhubposition des Dichtungsabschnitts 28 in dem Druckraum 18, wobei der Dichtungsabschnitt 28 in der maximalen Vorhubposition seiner Dichtungsfunktion vollständig und zuverlässig nachkommen kann. Die maximale Vorhubposition ist insbesondere die Position, bis zu der der Dichtungsabschnitt 28 noch größtenteils oder vollständig in dem Druckraum 18 angeordnet ist, wenn die Kolbeneinheit 19 den axialen Vorhub B ausführt. Die Gefahr, dass Probleme bei der Rückstellung der Kolbeneinheit 19 auftreten, sodass der Dichtungsabschnitt 28 in dem Druckraum 18 schief sitzt und seine Dichtungsfunktion aufgrund dessen nicht vollständig wahrnehmen kann, kann dadurch gebannt werden, dass der Dichtungsabschnitt 28 in der maximalen Vorhubposition gesichert ist.
Grundsätzliche kann die Bremseinheit 14 ein, zwei oder drei baugleiche Achsabschnitte 30 und Führungsabschnitte 31 in der Bremseinheit 14 aufweisen, sodass auch ein, zwei oder drei baugleiche und funktionsgleiche Endanschläge 33 zur Begrenzung des axialen Vorhubs B der Kolbeneinheit 19 vorhanden sind.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Radmodul
3: Rad
4: Hinterrad
5: Fahrzeugrahmen
6: Radgabel
7: Lenker
8: Radfelge
9: Reifen
10: Radachse
11: Antriebsvorrichtung
12: Bremsvorrichtung
13: Bremsscheibe
14: Bremseinheit
15: Gehäuse
16: Hydraulikeinrichtung
17: radseitiger Bremsbelag
18: Druckraum
19: Kolbeneinheit
20: Gehäusegrundkörper
21: Außenwand
20: Gehäusegrundkörper
23: Bremskörpereinrichtung
24: Kraftverteilungsplatte
25: Bremsgrundkörper
26: Sicherungsring
27: Kolbenabschnitt
28: Dichtungsabschnitt
29: Druckfeder
30: Achsabschnitt
31: Führungsabschnitt
32: Hülse
33: Endanschlag
34: erster Anschlagsbereich
35: zweiter Anschlagsbereich
36: Sicherungseinrichtung
37: erster Bremspartner
38: zweiter Bremspartner
AR: axiale Richtung
B: Vorhub
GR: axiale Gegenrichtung
H: Hauptachse
L: Blocklänge
R: Rückhub
S1: Hubweg
S2: Rückhubweg

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

Bremseinheit (14) für eine Bremsvorrichtung (14) eines Fahrzeugs (1), wobei die Bremseinheit (14) ein Gehäuse (15), eine Hydraulikeinrichtung (16) zur Erzeugung einer hydraulischen Kraft und einen ersten Bremspartner (37) zur Einleitung einer Bremskraft in einen zweiten Bremspartner (38) der Bremsvorrichtung (14) aufweist, wobei das Gehäuse (15), die Hydraulikeinrichtung (16) und/oder der erste Bremspartner (37) eine Hauptachse (H) der Bremseinheit (14) definieren, wobei die Hydraulikeinrichtung (16) eine Kolbeneinheit (19) umfasst, wobei die Kolbeneinheit (19) einen auf die Hauptachse (H) bezogenen axialen Vorhub (B) zur Einleitung der hydraulischen Kraft auf den ersten Bremspartner (37) ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinheit (14) einen Endanschlag (33) aufweist, welcher den axialen Vorhub (B) der Kolbeneinheit (19) begrenzt.
Bremseinheit (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bremspartner (37) bei Einleitung der Druckkraft relativ zu dem Gehäuse (15) entlang eines axial gerichteten (AR) Hubwegs (S1) bewegt wird, um den ersten Bremspartner (37) an den zweiten Bremspartner (38) anzupressen und um eine Bremskraft zu erzeugen, wobei der Hubweg (S1) durch den Endanschlag (33) begrenzt ist, wobei durch die Begrenzung des Hubwegs (S1) der Vorhub (B) der Kolbeneinheit (19) begrenzt ist
Bremseinheit (14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Endanschlag (33) einen ersten Anschlagsbereich (34) und einen zweiten Anschlagsbereich (35) umfasst, wobei der erste Anschlagsbereich (34) dem ersten Bremspartner (37) zugeordnet ist und/oder wobei der zweite Anschlagsbereich (35) dem Gehäuse (15) zugeordnet ist.
Bremseinheit (14) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bremspartner (37) als eine Bremskörpereinrichtung (23) ausgebildet ist, wobei die Bremskörpereinrichtung (23) einen Bremsgrundköper (25) aufweist, wobei der Bremsgrundkörper (25) einen rotationssymmetrischen Achsabschnitt (30) umfasst, wobei der erste Anschlagsbereich (34) an dem Achsabschnitt (30) angeordnet ist und/oder durch diesen gebildet ist.
Bremseinheit (14) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (15) einen Gehäusegrundkörper (20) umfasst, wobei der Gehäusegrundkörper (20) einen Führungsabschnitt (31) umfasst, wobei der Achsabschnitt (30) koaxial in dem Führungsabschnitt (31) angeordnet ist, wobei der zweite Anschlagsbereich (35) an dem Führungsabschnitt (31) angeordnet ist und/oder durch diesen gebildet ist.
Bremseinheit (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikeinrichtung (16) einen Druckraum (18) umfasst, wobei die Kolbeneinheit (19) in dem Druckraum (18) angeordnet ist und den Vorhub (B) ausführt, wobei die Kolbeneinheit (19) einen Kolbenabschnitt (27) und einen Dichtungsabschnitt (28) umfasst, wobei der Kolbenabschnitt (27) mit dem ersten Bremspartner (37) wirkverbunden ist und wobei der Dichtungsabschnitt (28) den Druckraum (18) abdichtet.
Bremsvorrichtung (12) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Endanschlag (33) eine Sicherungseinrichtung (36) zur Einhaltung einer maximalen Vorhubposition des Dichtungsabschnitts (28) in dem Druckraum (18) bildet, wobei eine Dichtungsfunktion des Dichtungsabschnitts (28) zur Abdichtung des Druckraums (18) in der maximalen Vorhubposition vollständig gewährleistet ist.
Bremsvorrichtung (12) mit der Bremseinheit (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (12) einen zweiten Bremspartner (38) umfasst.
Fahrzeug (1) mit der Bremsvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) als ein Elektroroller oder als ein Elektroscooter ausgebildet ist.
Sicherungsverfahren zur Einhaltung einer maximalen Vorhubposition einer Kolbeneinheit (19) einer Hydraulikeinrichtung (16), wobei die Hydraulikeinrichtung (16) in einer Bremseinheit (14) für eine Bremsvorrichtung (12) eines Fahrzeugs (1) integriert ist, wobei die Kolbeneinheit (19) einen axialen Vorhub (B) ausführt und eine hydraulische Kraft in einen ersten Bremspartner (37) der Bremseinheit (14) einleitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinheit (14) einen Endanschlag (33) aufweist, wobei der axiale Vorhub (B) der Kolbeneinheit (19) durch den Endanschlag (33) begrenzt wird.