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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremsenanordnung für ein elektrisch betreibbares Fahrzeug, vorzugsweise ein Kleinstfahrzeug wie beispielsweise ein Elektroroller, umfassend eine gegenüber dem Fahrzeug drehfest fixierbares Bremsgehäuse und einer im Bremsgehäuse ausgebildeten Hydraulikeinrichtung mit einem axial beweglichen Hydraulikkolben zur Erzeugung einer Bremskraft, wobei der Hydraulikkolben zum Abbremsen des Fahrzeugs auf eine drehfest mit einem rotierbaren Fahrzeugrad gekoppelten Bremsscheibe einwirkt, wobei der Hydraulikkolben mit einem entgegen einer Federkraft axial verschiebbaren Ringkolben gekoppelt ist, welcher seinerseits mit einer axial verschiebbaren ringförmigen Bremskörpereinrichtung verbunden ist, so dass ein hydraulikkraftbewirkter axialer Versatz des Hydraulikkolbens einen korrespondierenden, gleichgerichteten axialen Versatz des Ringkolbens und der Bremskörpereinrichtung entgegen der Wirkung einer rückstellenden Federkraft bewirkt.
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Neben konventionellen Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, rücken zunehmend Kleinstfahrzeuge in den Fokus der Gesellschaft, um die sich verändernden Mobilitätsanforderungen zukunftssicher zu erfüllen. Die Kleinstfahrzeuge haben den Vorteil, dass diese zum einen einen geringeren Raum als Parkplatz beanspruchen. Zum anderen können die Kleinstfahrzeuge so ausgelegt sein, dass diese sich maßgeblich im Stadtverkehr bewegen können, sodass die Anforderungen an mögliche Höchstgeschwindigkeiten sehr gering sind. Dennoch müssen Kleinstfahrzeuge, wie beispielsweise E-Bikes, welche bislang in der Regel rein Muskelkraftbetrieben gefahren wurden, nach einer erfolgten Elektrifizierung deutlich höhere Anforderungen an das Bremssystem erfüllen, da diese nun mit Geschwindigkeiten durch den Stadtverkehr bewegt werden können, die bislang für die entsprechenden muskelkraftbetriebenen Varianten kaum dauerhaft erreichbar waren.
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Eine der am häufigsten eingesetzten Bremsen ist die Scheibenbremse, die im Stand der Technik seit vielen Jahren etabliert ist. Die Bremsscheibe wird dabei an der Nabe angeschraubt und der Bremszylinder inklusive der Beläge wird über spezielle Vorrichtungen an der Radgabel befestigt. Scheibenbremsen haben üblicherweise eine sehr gute Bremsleistung, jedoch kann die thermische Belastung durch diese hohe Bremsleistung sich auch negativ auf das Bremsverhalten und die Stabilität des Bremssystems auswirken
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Scheibenbremsenanordnung, insbesondere für ein elektrisch betreibbares Fahrzeug, bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar ist und über eine hohe, sichere und gut dosierbare Bremsleistung verfügt und auch bei einer hohen thermischen Belastung betriebssicher funktioniert.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Scheibenbremsenanordnung für ein elektrisch betreibbares Fahrzeug, vorzugsweise ein Kleinstfahrzeug wie beispielsweise ein Elektroroller, umfassend eine gegenüber dem Fahrzeug drehfest fixierbares Bremsgehäuse und einer im Bremsgehäuse ausgebildeten Hydraulikeinrichtung mit einem axial beweglichen Hydraulikkolben zur Erzeugung einer Bremskraft, wobei der Hydraulikkolben zum Abbremsen des Fahrzeugs auf eine drehfest mit einem rotierbaren Fahrzeugrad gekoppelten Bremsscheibe einwirkt, wobei der Hydraulikkolben mit einem entgegen einer Federkraft axial verschiebbaren Ringkolben gekoppelt ist, welcher seinerseits mit einer axial verschiebbaren ringförmigen Bremskörpereinrichtung verbunden ist, so dass ein hydraulikkraftbewirkter axialer Versatz des Hydraulikkolbens einen korrespondierenden, gleichgerichteten axialen Versatz des Ringkolbens und der Bremskörpereinrichtung entgegen der Wirkung einer rückstellenden Federkraft bewirkt, wobei der Ringkolben im Bereich seiner Anlageflächen mit dem Hydraulikkolben eine Mehrzahl von Aussparungen aufweist.
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Durch das Einbringen der Aussparungen in den Ringkolben wird der Vorteil erzielt, dass die aus der Reibung zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe resultierende Erwärmung durch Wärmeleitung nicht vollständig bis zur Bremshydraulik der Scheibenbremsenanordnung weitergeleitet wird, wodurch eine thermisch bedingte Beschädigung der Scheibenbremsenanordnung vermieden werden kann. Somit kann eine hinsichtlich ihrer Temperaturbeständigkeit verbesserte Scheibenbremsenanordnung bereitgestellt werden.
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Durch die Ausbildung der Aussparungen im Ringkolben wird die Querschnittfläche des Ringkobens und damit die Wärmeleitung zum hydraulischen Teil der Bremsscheibenanordnung wie dem Hydraulikkolben und der Kolbensichtung reduziert und die Temperaturbeständigkeit der Bremsscheibenanordnung verbessert.
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Es wird insbesondere eine Scheibenbremsenanordnung vorgeschlagen, wobei diese in einem Fahrzeug integrierbar ist. Bevorzugt ist das Fahrzeug als ein Klein- oder Kleinstfahrzeug oder als ein Elektromobil ausgebildet. Das Fahrzeug ist bevorzugt mehrspurig, z.B. mit drei oder mehr Rädern ausgebildet. Es kann z.B. 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 sein. Alternativ kann das Fahrzeug als ein Fahrrad, insbesondere als ein Elektrofahrrad, z.B. als ein Pedelec oder als ein E-Bike ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Transport- oder Lastenrad, insbesondere ein motorisiertes bzw. elektrisch angetriebenes Transport- oder Lastenrad, im Speziellen ein Dreirad- oder Vierrad-Pedelec oder eine Rikscha, insbesondere mit oder ohne Dach, oder ein Kabinenroller sein.
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Die Scheibenbremsenanordnung ist bevorzugt in eine Radgabel einsetzbar. Die Radgabel ist ein an einem Fahrzeug, wie einem Fahrrad oder Roller, drehbar befestigtes oder ein drehstarr mit dem Fahrzeugrahmen ausgebildetes Bauteil, welches ein Vorderrad oder ein Hinterrad mit dem Rahmen verbindet. An den Radgabelholmen ist in der Regel am unteren Ende eine Aufnahme für die Achse der Radnabe angebracht. Die Radgabel kann als Starrgabel oder Federgabel ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Ringkolben und/oder die Bremskörpereinrichtung aus einem Stahl gefertigt ist/sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass Stahl auch unter hoher thermischen Last strukturell stabil ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aussparungen als sich in Radialrichtung erstreckende Schlitze ausgeformt sind
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Scheibenbremsenanordnung wenigstens drei umfänglich voneinander beabstandete Anlageflächen zwischen dem Ringkolben und dem Hydraulikkolben aufweist, wodurch eine eindeutig bestimmte Anlage zwischen dem Ringkolben und dem Hydraulikkolben realisierbar ist.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Ringkolben als tellerartige Ringscheibe ausgebildet ist, bei dem im Bereich der Anlageflächen axial aus der Tellerform in Richtung des Hydraulikkolbens hineinragende Taschen ausgebildet sind. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass der Ringkolben hierdurch eine größere Steifigkeit aufweist.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Aussparungen in einer Tasche ausgeformt ist. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass ein besonders guter thermischer Schutz durch Reduktion der direkt aufeinander aufliegenden Flächen in thermisch kritischen Bereichen der Scheibenbremsenanordnung realisierbar ist.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Ringkolben aus einem Blech, insbesondere einem Stahlblech, geformt ist.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Ringkolben mittels eines Stanzverfahrens gebildet wurde.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 ein Fahrzeug in einer perspektivischen Ansicht,
- 2 eine Scheibenbremsenanordnung in einer schematischen Querschnittsansicht,
- 3 eine Scheibenbremsenanordnung in einer perspektivischen Darstellung, und
- 4 einen Ringkolben in einer perspektivischen Ansicht.
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Die 1 zeigt eine Scheibenbremsenanordnung 1 für ein Fahrzeugrad 6 eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 2, wie im gezeigten Beispiel einen Elektroroller.
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Der Aufbau und die Funktion der Scheibenbremsenanordnung 1 wird anhand der 2 nachstehend näher erläutert. Die Scheibenbremsenanordnung 1 umfasst eine gegenüber dem Fahrzeug 2 in einer Radgabel drehfest fixierbares Bremsgehäuse 3 und einer im Bremsgehäuse 3 ausgebildeten Hydraulikeinrichtung 4 mit einem axial beweglichen Hydraulikkolben 5 zur Erzeugung einer Bremskraft. Der Hydraulikkolben 5 wirkt zum Abbremsen des Fahrzeugs 2 auf eine drehfest mit einem rotierbaren Fahrzeugrad 6 gekoppelten Bremsscheibe 7 ein und ist in einem ringförmigen Hydraulikraum innerhalb des Bremsgehäuses 3 axial beweglich geführt. Der Hydraulikkolben 5 ist mit einem entgegen einer Federkraft axial verschiebbaren Ringkolben 8 gekoppelt, welcher seinerseits mit einer axial verschiebbaren ringförmigen Bremskörpereinrichtung 9 verbunden ist, so dass ein hydraulikkraftbewirkter axialer Versatz des Hydraulikkolbens 5 einen korrespondierenden, gleichgerichteten axialen Versatz des Ringkolbens 8 und der Bremskörpereinrichtung 9 entgegen der Wirkung einer rückstellenden Federkraft bewirkt.
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Die Bremskörpereinrichtung 9 ist mittels einer Nietverbindung 10 drehmomentabstützend mit dem Bremsgehäuse 3 verbunden. Die Nietverbindung 10 weist eine in dem Bremsgehäuse 3 gelagerte Führungshülse 13 auf, in welche ein Niet 14 der Nietverbindung 10 eingreift und welche ein axiales Verschieben des Niets 14 gegenüber dem Bremsgehäuse 3 ermöglicht. Bevorzugt ist es, eine Mehrzahl von Nietverbindungen 10 äquidistant auf einer koaxial um die Rotationsachse des Fahrzeugrads 6 verlaufenden Kreisbahn am bzw. im Bremsgehäuse 3 anzuordnen. Die Führungshülse 14 kann aus einem Kunststoff oder einem metallischen Material gebildet sein. An der dem Ringkolben 8 entgegengesetzten axialen Stirnseite 11 der Bremskörpereinrichtung 9 ist eine topfartige Abdeckung 12 mittels der Nietverbindung 10 angeordnet. Die Abdeckung 12 ist aus einem Metallblech geformt.
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Der Ringkolben 8 weist im Bereich seiner Anlageflächen 20 mit dem Hydraulikkolben 5 eine Mehrzahl von Aussparungen 21 auf, welche als sich in Radialrichtung erstreckende Schlitze ausgeformt sind. Dies geht besonders gut aus der Zusammenschau von 2 mit der 4 hervor. In der gezeigten Ausführungsform der 4, weist die Scheibenbremsenanordnung 1 wenigstens drei umfänglich voneinander beabstandete Anlageflächen 20 zwischen dem Ringkolben 8 und dem Hydraulikkolben 5 auf.
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Der Ringkolben 8 ist als tellerartige Ringscheibe ausgebildet, bei dem im Bereich der Anlageflächen 20 axial aus der Tellerform in Richtung des Hydraulikkolbens 5 hineinragende Taschen 22 ausgebildet sind, an welchen eine Mehrzahl von Aussparungen 21 ausgeformt sind.
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In der 3 ist eine Scheibenbremsenanordnung 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Man erkannt anhand dieser Darstellung gut, dass der Ringkolben 8 zur Weiterleitung der Axialkraft, die durch den in der Darstellung der 3 von dem Ringkolben 5 überdeckten Hydraulikkolben 5 erzeugt wird, zur Bremsscheibe 7 vorgesehen ist, wodurch die Scheibenbremsenanordnung 1 betätigt wird. In der 3 ist ein Ringkolben 8 ohne die Aussparungen 21 gezeigt. Der Ringkolben 8 ist ansonsten jedoch mit dem in der 2 und 4 gezeigten Ausführung des Ringkolbens 8 identisch.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Scheibenbremsenanordnung
- 2
- Fahrzeug
- 3
- Bremsgehäuse
- 4
- Hydraulikeinrichtung
- 5
- Hydraulikkolben
- 6
- Fahrzeugrad
- 7
- Bremsscheibe
- 8
- Ringkolben
- 9
- Bremskörpereinrichtung
- 10
- Nietverbindung
- 11
- Stirnseite
- 12
- Abdeckung
- 13
- Führungshülse
- 14
- Niet
- 20
- Anlageflächen
- 21
- Aussparungen
- 22
- Taschen
