DE102021114920A1 - Bremsvorrichtung und Bremsregelungsverfahren eines einspurigen Kraftfahrzeugs - Google Patents

Bremsvorrichtung und Bremsregelungsverfahren eines einspurigen Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung (1) eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Elektromotor (2) zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeus und wenigstens einem Bremselement (4, 41) zur Erfassung eines Verzögerungswunsches eines Fahrers,wobei das wenigstens eine Bremselement (4) eine Sensorik (5) umfasst, mittels welcher der entsprechende Verzögerungswunsch elektrisch an ein Steuergerät (6) übermittelbar ist,wobei der Elektromotor (2) mittels des Steuergeräts (6) derart regelbar ist, dass ein dem Verzögerungswunsch entsprechendes Bremsmoment wenigstens an der Achse mittels des Elektromotors (2) erzeugbar ist.Ferner betrifft die Erfindung ein Bremsregelungsverfahren eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Elektromotor (2) zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs und einer entsprechenden Bremsvorrichtung (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung und eine Bremsregelungsverfahren eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Elektromotor zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs.
  • Üblicherweise nutzen einspurige Kraftfahrzeuge eine hydraulische Reibungsbremse, welche aus einem Handhebel oder einem Fußhebel mit einem hydraulischen Nehmerzylinder, einem Bremsblock und einer Bremsscheibe bestehen.
  • Nachteilig an einer solchen Ausführung ist, dass diese Komponenten zusätzlich zu einer Antriebseinheit vorgesehen sind, wodurch eine hohe Anzahl und Komplexität der notwendigen Bauteile zu einem hohen Gewicht und zusätzlichen Kosten führt.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsvorrichtung für ein einspuriges Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei welchem die Anzahl, die Komplexität und das Gewicht der Komponenten reduziert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird eine Bremsvorrichtung eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Elektromotor zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs und wenigstens einem Bremselement zur Erfassung eines Verzögerungswunsches eines Fahrers vorgeschlagen. Dabei umfasst das wenigstens eine Bremselement eine Sensorik, mittels welcher der entsprechende Verzögerungswunsch elektrisch an ein Steuergerät übermittelbar ist. Ferner ist der Elektromotor mittels des Steuergeräts derart regelbar, dass ein dem Verzögerungswunsch entsprechendes Bremsmoment wenigstens an der Achse mittels des Elektromotors erzeugbar ist.
  • Grundgedanke der Erfindung ist mittels eines generatorischen Betriebs bzw. Rekuperation und/oder einer Effizienzreduktion im Motor einen Drehmomentaufbau entgegen der Fahr- bzw. Drehrichtung des elektrischen Antriebsmotors und damit über den Antriebsstrang auf die angetriebene Achse zu erzeugen. Vorteilhaft daran ist, dass bei Motorrädern mit elektrischem Antrieb auf eine hydraulische Reibungsbremse der entsprechenden Achse verzichtet werden kann. Ferner eröffnet die Betätigung der rein elektrischen Bremsfunktion neue Möglichkeiten. Auf diese Weise können sämtliche hydraulischen Komponenten für die Bremse an einer Achse und die Bremsscheibe entfallen, wodurch die Anzahl, die Komplexität und die Kosten der notwendigen Bauteile reduziert werden. Ferne kann eine Individualisierbarkeit der Bremsbetätigung eingeführt bzw. verbessert werden. Dabei ist beispielsweise eine Variation eines Hebelgefühls, beispielsweise durch Variation der Federsteifigkeiten und Variation der Bremswirkung durch Parameter im Steuergerät, welche auch durch den Nutzer beeinflusst werden können, ermöglicht. Außerdem ist die Effizienz der Bremsmanöver gesteigert, da die überschüssige kinetische Energie in den meisten Fällen rekuperiert werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass ferner ein weiterer Elektromotor zum Antreiben einer weiteren Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, welcher mittels des Steuergeräts derart regelbar ist, dass das dem Verzögerungswunsch entsprechende Bremsmoment erzeugbar ist, welches einem Bremsmoment an der Achse mittels des Elektromotors und einem Bremsmoment an der weiteren Achse mittels des weiteren Elektromotors entspricht. Dabei ist günstig, dass ein Elektromotor zum Antrieb der jeweiligen Achse vorgesehen ist, durch welche jeweils ein Bremsmoment erzeugt werden kann, die in Summe dem Bremsmoment zur Erzeugung der vom Fahrer gewünschten Verzögerung entspricht.
  • Vorzugsweise ist die Bremsvorrichtung ausgebildet, dass in dem Steuergerät Daten für eine Bremsmomentverteilung zwischen der Achse und der weiteren Achse hinterlegt sind und der Elektromotor sowie der weitere Elektromotor mittels des Steuergeräts anhand der Daten derart regelbar sind, dass das dem Verzögerungswunsch entsprechende Bremsmoment erzeugbar ist. Auf diese Weise ist eine optimale Bremskraftverteilung auf beide Achsen mit lediglich einem Bremselement umgesetzt, welche an die jeweilige Fahrsituation angepasst ist und beispielsweise ein Überbremsen bzw. ein Blockieren einer Achse oder ein Abheben einer Hinterachse vermeidet.
  • In einer alternativen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein weiteres Bremselement zur Erfassung eines weiteren Verzögerungswunsches des Fahrers mit einer weiteren Sensorik vorgesehen ist. Dabei ist der weitere Verzögerungswunsch durch die weitere Sensorik elektrisch an das Steuergerät übermittelbar und der weitere Elektromotor mittels des Steuergeräts derart regelbar, dass ein dem weiteren Verzögerungswunsch entsprechendes Bremsmoment an der weiteren Achse mittels des weiteren Elektromotors erzeugbar ist. Dadurch ist ein Bremsmoment an der jeweiligen Achse unabhängig von dem Bremsmoment der anderen Achse erzeugbar.
  • Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung ist in einer Ausführungsvariante ausgebildet, dass eine Schlupfregelung für die Erzeugung des entsprechenden Bremsmoments in dem Steuergerät hinterlegt ist. Vorteilhaft daran ist, dass die Sicherheit der Bremsvorrichtung optimiert und das einspurige Kraftfahrzeug von einem Überbremsen geschützt ist.
  • Ferner ist eine Ausführung günstig, bei welcher das wenigstens eine Bremselement ein Hebel oder ein Druckknopf ist. Diese beiden Komponenten sind besonders für eine Anwendung als Bremselement geeignet, da damit der Verzögerungswunsch des Fahrers optimal übertragen bzw. abgebildet werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das wenigstens eine Bremselement ein Daumenbremsenelement, welches mittels eines Daumens des Fahrers betätigbar ist. Diese Ausführungsvariante ist besonders günstig, da der Fahrer im Gegensatz zu einer Fußbremse in Rechts- sowie auch Linkskurven stets konstante Bedingungen zur Betätigung hat. Darüber hinaus sind aber auch Ausführungen als eine Fußbremse oder als eines an einem Lenker des Motorrads angeordnetes Bremselement für einen anderen, zwei oder mehrere Finger möglich.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensorik einen Wegsensor und/oder einen Kraftsensor zur Erfassung des Verzögerungswunsches des Fahrers umfasst. Weiter vorteilhaft ist es, wenn die weitere Sensorik einen Wegsensor und/oder einen Kraftsensor zur Erfassung des weiteren Verzögerungswunsches des Fahrers umfasst. Diese Sensortypen sind besonders geeignet den Verzögerungswunsch des Fahrers abzubilden und elektrisch an das Steuergerät weiterzuleiten.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Bremsregelungsverfahren eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Elektromotor zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs und einer Bremsvorrichtung entsprechend der vorstehenden Offenbarung.
  • Erfindungsgemäß wird ein Bremsregelungsverfahren eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Elektromotor zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs und einer Bremsvorrichtung vorgeschlagen, bei welchem zunächst ein Erfassen eines Verzögerungswunsches eines Fahrers mittels wenigstens eines Bremselements erfolgt. Anschließend wird der entsprechende Verzögerungswunsch an ein Steuergerät mittels einer Sensorik des Bremselements elektrisch übermittelt und der Elektromotor mittels des Steuergeräts derart geregelt, dass ein dem Verzögerungswunsch entsprechendes Bremsmoment wenigstens an der Achse mittels des Elektromotors erzeugt wird. Dadurch können sämtliche hydraulischen Komponenten für die Bremse an einer Achse und die Bremsscheibe entfallen, wodurch die Anzahl, die Komplexität und die Kosten der notwendigen Bauteile reduziert werden und weiter vorstehend beschriebene Vorteile entstehen.
  • In einer vorteilhaften Variante ist ein weiterer Elektromotor zum Antreiben einer weiteren Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs vorgesehen, welcher beim Regeln des Elektromotors mittels des Steuergeräts derart geregelt wird, dass das dem Verzögerungswunsch entsprechende Bremsmoment erzeugt wird, welches einem Bremsmoment an der Achse mittels des Elektromotors und einem Bremsmoment an der weiteren Achse mittels des weiteren Elektromotors entspricht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind in dem Steuergerät Daten für eine Bremsmomentverteilung zwischen der Achse und der weiteren Achse hinterlegt und beim Regeln wird der Elektromotor und der weitere Elektromotor mittels des Steuergeräts anhand der Daten derart geregelt, dass das dem Verzögerungswunsch entsprechende Bremsmoment erzeugbar ist. Auf diese Weise kann das einspurige Kraftfahrzeug durch Erfassen des Verzögerungswunsches an einem einzigen Bremselement an beiden Achsen verzögert werden und dabei die Bremskraftverteilung durch das Steuergerät optimal an die aktuellen Betriebsbedingungen angepasst werden.
  • In einer alternativen Ausführungsvariante wird beim Erfassen ein weiterer Verzögerungswunsch des Fahrers mittels eines weiteren Bremselements mit einer weiteren Sensorik erfasst. Anschließend wird der weitere Verzögerungswunsch durch die weitere Sensorik elektrisch an das Steuergerät übermittelt und der weitere Elektromotor wird mittels des Steuergeräts derart geregelt, dass ein dem weiteren Verzögerungswunsch entsprechendes Bremsmoment an der weiteren Achse mittels des weiteren Elektromotors erzeugt wird. Dadurch ist eine Bremselementanordnung für das Erfassen eines Verzögerungswunsches des Fahrers für Bremsregelungsverfahren bereitgestellt, welche für jede Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs ein separates Bremselement umfasst.
  • In einer weiteren vorteilhafte Variante wird das entsprechende Bremsmoment beim Regeln mittels einer in dem Steuergerät hinterlegten Schlupfregelung für die Erzeugung des entsprechenden Bremsmoments durch das Steuergerät erzeugt. Auf diese Weise wird eine überbremste Hinter- und/oder Vorderachse des einspurigen Kraftfahrzeugs verhindert.
  • Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Ansicht einer Bremsvorrichtung eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit einem Elektromotor zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs,
    • 2 eine schematische Ansicht einer Bremsvorrichtung eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit einem Elektromotor zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs und einem weiteren Elektromotor zum Antreiben einer weiteren Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs und
    • 3 eine schematische Ansicht einer weiteren Bremsvorrichtung eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit einem Elektromotor zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs und einem weiteren Elektromotor zum Antreiben einer weiteren Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs.
  • Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
  • In 1 ist eine schematische Ansicht einer Bremsvorrichtung 1 eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit einem Elektromotor 2 zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Bremsvorrichtung 1 des rein elektrisch angetriebenen einspurigen Kraftfahrzeugs umfasst ein Bremselement 4 zur Erfassung eines Verzögerungswunsches eines Fahrers. Ferner weist das Bremselement 4 eine Sensorik 5 auf, mittels welcher der entsprechende Verzögerungswunsch elektrisch an ein Steuergerät 6 übermittelbar ist. Das Bremselement 4 ist ein Hebel, welcher als ein Daumenbremsenelement ausgebildet ist. Die entsprechende Sensorik 5 umfasst einen Wegsensor.
  • Außerdem ist der Elektromotor 2 mittels des Steuergeräts 6 derart regelbar, dass ein dem Verzögerungswunsch entsprechendes Bremsmoment wenigstens an der Achse mittels des Elektromotors 2 erzeugbar ist. Darüber hinaus ist in dem Steuergerät 6 eine Schlupfregelung 8 für die Erzeugung des entsprechenden Bremsmoments hinterlegt.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Bremsvorrichtung 1 eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit einem Elektromotor 2 zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs und einem weiteren Elektromotor 21 zum Antreiben einer weiteren Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs. Nachdem diese Bremsvorrichtung 1 sämtliche Merkmale der in 1 dargestellten Bremsvorrichtung 1 aufweist, wird im Folgenden lediglich auf unterschiedliche Merkmale eingegangen.
  • Die Bremsvorrichtung 1 in 2 umfasst ferner einen weiteren Elektromotor 21 zum Antreiben einer weiteren Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs, welcher mittels des Steuergeräts 6 derart regelbar ist, dass das dem Verzögerungswunsch entsprechende Bremsmoment erzeugbar ist, welches einem Bremsmoment an der Achse mittels des Elektromotors 2 und einem Bremsmoment an der weiteren Achse mittels des weiteren Elektromotors 21 entspricht. In dem Steuergerät 6 sind Daten 7 für eine Bremsmomentverteilung zwischen der Achse und der weiteren Achse hinterlegt. Dabei sind der Elektromotor 2 und der weitere Elektromotor 21 mittels des Steuergeräts 6 anhand der Daten 7 derart regelbar, dass das dem Verzögerungswunsch entsprechende Bremsmoment erzeugbar ist.
  • In 3 ist eine schematische Ansicht einer weiteren Bremsvorrichtung 1 eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit einem Elektromotor 2 zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs und einem weiteren Elektromotor 21 zum Antreiben einer weiteren Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs dargestellt. Nachdem diese Bremsvorrichtung 1 sämtliche Merkmale der in 2 dargestellten Bremsvorrichtung 1 aufweist, wird im Folgenden lediglich auf unterschiedliche Merkmale eingegangen.
  • Diese Bremsvorrichtung 1 umfasst ein weiteres Bremselement 41 zur Erfassung eines weiteren Verzögerungswunsches des Fahrers mit einer weiteren Sensorik 51, Dabei ist der weitere Verzögerungswunsch durch die weitere Sensorik 51 elektrisch an das Steuergerät 6 übermittelbar und der weitere Elektromotor 21 mittels des Steuergeräts 6 derart regelbar, dass ein dem weiteren Verzögerungswunsch entsprechendes Bremsmoment an der weiteren Achse mittels des weiteren Elektromotors 21 erzeugbar ist.
  • Außerdem ist das weitere Bremselement 41 ein Hebel und mit zwei oder drei Fingern betätigbar. Die weitere Sensorik 51 umfasst einen Kraftsensor zur Erfassung des weiteren Verzögerungswunsches des Fahrers.
  • Die vorstehend beschriebenen Bremsvorrichtungen 1 sind für ein Bremsregelungsverfahren eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Elektromotor 2 zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs und einer Bremsvorrichtung 1 geeignet, bei welchem zunächst ein Erfassen eines Verzögerungswunsches eines Fahrers mittels wenigstens eines Bremselements 4 erfolgt. Anschließend wird der entsprechende Verzögerungswunsch an ein Steuergerät 6 mittels einer Sensorik 5 des Bremselements 4 elektrisch übermittelt und der Elektromotor 2 mittels des Steuergeräts 6 derart geregelt, dass ein dem Verzögerungswunsch entsprechendes Bremsmoment wenigstens an der Achse mittels des Elektromotors 2 erzeugt wird.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims (10)

  1. Bremsvorrichtung (1) eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Elektromotor (2) zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs und wenigstens einem Bremselement (4, 41) zur Erfassung eines Verzögerungswunsches eines Fahrers, wobei das wenigstens eine Bremselement (4) eine Sensorik (5) umfasst, mittels welcher der entsprechende Verzögerungswunsch elektrisch an ein Steuergerät (6) übermittelbar ist, wobei der Elektromotor (2) mittels des Steuergeräts (6) derart regelbar ist, dass ein dem Verzögerungswunsch entsprechendes Bremsmoment wenigstens an der Achse mittels des Elektromotors (2) erzeugbar ist.
  2. Bremsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei ferner ein weiterer Elektromotor (21) zum Antreiben einer weiteren Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, welcher mittels des Steuergeräts (6) derart regelbar ist, dass das dem Verzögerungswunsch entsprechende Bremsmoment erzeugbar ist, welches einem Bremsmoment an der Achse mittels des Elektromotors (2) und einem Bremsmoment an der weiteren Achse mittels des weiteren Elektromotors (21) entspricht.
  3. Bremsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 2, wobei in dem Steuergerät (6) Daten (7) für eine Bremsmomentverteilung zwischen der Achse und der weiteren Achse hinterlegt sind, wobei der Elektromotor (2) und der weitere Elektromotor (21) mittels des Steuergeräts (6) anhand der Daten (7) derart regelbar sind, dass das dem Verzögerungswunsch entsprechende Bremsmoment erzeugbar ist.
  4. Bremsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 2, wobei ein weiteres Bremselement (41) zur Erfassung eines weiteren Verzögerungswunsches des Fahrers mit einer weiteren Sensorik (51) vorgesehen ist, wobei der weitere Verzögerungswunsch durch die weitere Sensorik (51) elektrisch an das Steuergerät (6) übermittelbar ist und wobei der weitere Elektromotor (21) mittels des Steuergeräts (6) derart regelbar ist, dass ein dem weiteren Verzögerungswunsch entsprechendes Bremsmoment an der weiteren Achse mittels des weiteren Elektromotors (21) erzeugbar ist.
  5. Bremsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Schlupfregelung (8) für die Erzeugung des entsprechenden Bremsmoments in dem Steuergerät (6) hinterlegt ist.
  6. Bremsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Bremselement (4, 41) ein Hebel oder ein Druckknopf ist.
  7. Bremsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Bremselement (4, 41) ein Daumenbremsenelement ist, welches mittels eines Daumens des Fahrers betätigbar ist.
  8. Bremsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorik (5) einen Wegsensor und/oder einen Kraftsensor zur Erfassung des Verzögerungswunsches des Fahrers umfasst.
  9. Bremsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, wobei die weitere Sensorik (51) einen Wegsensor und/oder einen Kraftsensor zur Erfassung des weiteren Verzögerungswunsches des Fahrers umfasst.
  10. Bremsregelungsverfahren eines einspurigen Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Elektromotor (2) zum Antreiben einer Achse des einspurigen Kraftfahrzeugs und einer Bremsvorrichtung (1), die Schritte umfassend: a. Erfassen eines Verzögerungswunsches eines Fahrers mittels wenigstens eines Bremselements (4, 41), b. Elektrisches Übermitteln des entsprechenden Verzögerungswunsches an ein Steuergerät (6) mittels einer Sensorik (5) des Bremselements (4) c. Regeln des Elektromotors (2) mittels des Steuergeräts (6) derart, dass ein dem Verzögerungswunsch entsprechendes Bremsmoment wenigstens an der Achse mittels des Elektromotors (2) erzeugt wird.
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