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Die Erfindung betrifft ein Radmodul für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrzeug mit dem Radmodul.
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Bei Fahrzeugen, z.B. Zweirädern, wie zum Beispiel Fahrrädern oder Tretrollern etc., ist es bekannt, Trommelbremsen, Scheibenbremsen oder Backenbremsen einzusetzen. Diese werden zumeist durch ein hydraulisches System betätigt, um das Fahrzeug abzubremsen. Ein Beispiel hierfür ist in der Druckschrift
DE 200 16 878 U1 beschrieben, welche einen Tretroller mit einer Bremseinrichtung, die als eine hydraulisch aktivierbare Scheibenbremse ausgebildet ist, offenbart. Die Bremseinrichtung weist eine mit einem Rad drehfest verbundene Bremsscheibe und einen fest mit dem Rahmen des Tretrollers verbundenen Bremssattel auf.
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Feststellbremsen werden üblicherweise in Pkws und Nutzfahrzeugen verwendet, wobei z.B. aus der Druckschrift
US 3 668 875 eine manuell zu betätigende Feststellbremse bekannt ist. Die Druckschrift
EP 1 697 188 B1 beschreibt dagegen eine automatisierte Feststellbremse, bei der ein Bremskolben mittels einer antreibbaren Spindeleinrichtung und einem federbelasteten Hilfskolben verriegelt werden kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine funktionale und kompakte Feststellbremse für ein Fahrzeug, insbesondere ein Klein- oder Kleinstfahrzeug, bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Feststellbremse für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Fahrzeug mit der Feststellbremse gemäß dem Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Radmodul für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Klein- oder Kleinstfahrzeug. Das Radmodul weist ein Rad auf, welches um eine Hauptachse rotierbar ist, wobei die Hauptachse insbesondere als eine konstruktive und/oder gedachte Hilfsachse zu verstehen ist. Die Hauptachse ist vorzugsweise durch eine Radachse des Radmoduls definiert. Bevorzugt umfasst das Radmodul eine Radgabel, welche das Rad trägt. Optional ist die Radachse an der Radgabel festgelegt, wobei die Radgabel mit einem Lenker des Fahrzeugs verbunden und dadurch schwenkbeweglich sein kann.
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Bevorzugt ist das Rad mit seiner Rotationsachse koaxial zu der Radachse und/oder zu der Hauptachse angeordnet. Beispielsweise umfasst das Rad eine Radfelge und einen auf dieser drehfest angeordneten Reifen. Die Radfelge ist insbesondere drehbar auf der Radachse gelagert. Bei der Radfelge handelt es sich zum Beispiel um eine Stahl-, Alu- oder Kunststofffelge. Der Reifen kann ein mit Luft befüllter Gummireifen sein. Bevorzugt ist in dem Rad ein Elektromotor des Fahrzeugs integriert, wobei der Elektromotor als ein Nabenmotor ausgebildet ist. Alternativ oder optional ergänzend bildet der Elektromotor abschnittsweise das Rad, wobei die Radfelge z.B. durch ein Motorgehäuse des Elektromotors gebildet sein kann.
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Das Radmodul umfasst eine Feststellbremse zum Feststellen des Rads. Vorzugsweise kann das Rad mittels der Feststellbremse gegen eine Rotation um die Radachse blockiert werden, sodass sich das Fahrzeug, insbesondere auf abschüssigen Gelände, nicht ungewollt bewegen kann.
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Die Feststellbremse umfasst eine Aufnahmeeinrichtung. Die Aufnahmeeinrichtung ist drehfest mit dem Rad verbunden. Insbesondere rotiert die Aufnahmeeinrichtung gemeinsam mit dem Rad um die Radachse und/oder Hauptachse. Die Feststellbremse umfasst auch eine Eingriffseinrichtung. Die Eingriffseinrichtung ist in Bezug auf die Hauptachse in eine axiale Richtung bewegbar. Dadurch ist sie von einer Nichteingriffsposition in eine Eingriffsposition überführbar. Bevorzugt ist die Eingriffseinrichtung rotationsfest angeordnet, sodass sie nicht um die Hauptachse rotieren kann.
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Es ist vorgesehen, dass die Eingriffseinrichtung in der Eingriffsposition formschlüssig in die Aufnahmeeinrichtung eingreift und das Rad dadurch gegen eine Rotation um die Radachse und/oder Hauptachse blockiert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Aufnahmeeinrichtung an der Radfelge befestigt, insbesondere form- und/oder kraftschlüssig mit dieser verbunden, beispielsweise mit dieser verschraubt. Konstruktiv kann die Aufnahmeeinrichtung zumindest abschnittsweise ringförmig oder zylinderförmig realisiert sein, wobei sie insbesondere einen zu der Hauptachse konzentrischen und/oder koaxialen Ringabschnitt aufweist. Beispielsweise umfasst die Aufnahmeeinrichtung eine zentrale Öffnung. Bevorzugt ist die Öffnung konzentrisch und/oder koaxial zu der Hauptachse angeordnet. Insbesondere ist die Öffnung in dem Ringabschnitt angeordnet. Optional weist die Aufnahmeeinrichtung eine Formschlussaufnahme auf. Beispielsweise ist die Formschlussaufnahme als eine Verzahnung an der zentralen Öffnung ausgebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Eingriffseinrichtung einen Zylinderabschnitt und mindestens ein Blockierelement, zum Beispiel zwei, drei, vier oder fünf Blockierelemente. Vorzugsweise sind die Blockierelemente in regelmäßigen Abständigen zueinander an einer axialen Stirnseite des Zylinderabschnitts angeordnet und ragen von diesem in der axialen Richtung ab. Bevorzugt ist das mindestens eine Blockierelement dazu ausgebildet, formschlüssig in die Formschlussaufnahme der Aufnahmeeinrichtung einzugreifen und/oder mit der Formschlussaufnahme einen Formschluss zu bilden. Beispielsweise ist das mindestens eine Blockierelement als mindestens ein Blockierzapfen ausgebildet, welcher sich gleichgerichtet zu der Hauptachse erstreckt. Insbesondere ist der mindestens eine Blockierzapfen in der Nichteingriffsposition von der Verzahnung beabstandet angeordnet. In der Eingriffsposition greift der Blockierzapfen bevorzugt in die Verzahnung ein. Insbesondere kann das Rad in der Nichteingriffsposition um die Hauptachse rotieren, wogegen es in der Eingriffsposition gegen die Rotation um die Hauptachse blockiert ist.
Optional ergänzend umfasst die Eingriffseinrichtung mindestens eine Befestigungsschnittstelle, z.B. zwei Befestigungsschnittstellen, zur Befestigung eines weiteren Bauteils der Feststellbremse. Die Befestigungsschnittstellen können z.B. als Streben mit jeweils einer Durchgangsbohrung ausgebildet sein, wobei die Streben in der axialen Gegenrichtung von dem Zylinderabschnitt abragen.
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Eine bevorzugte konstruktive Umsetzung der Erfindung sieht vor, dass die Feststellbremse eine Betätigungseinrichtung umfasst. Vorzugsweise ist die Betätigungseinrichtung dazu ausgebildet, die Eingriffseinrichtung von der Nichteingriffsposition in die Eingriffsposition zu überführen. Hierzu kann die Betätigungseinrichtung von einer Ruhestellung in eine Betätigungsstellung überführt werden. In der Ruhestellung der Betätigungseinrichtung ist die Eingriffseinrichtung bevorzugt die Nichteingriffsposition angeordnet. Dagegen nimmt die Eingriffseinrichtung bevorzugt die Eingriffsposition ein, wenn die Betätigungseinrichtung die Betätigungsstellung aufweist. Beispielsweise ist die Betätigungseinrichtung als ein Hebel ausgebildet. Vorzugsweise kann der Hebel um eine Schwenkachse, welche beispielsweise quer zu der Hauptachse verläuft, von der Ruhestellung in die Betätigungsstellung geschwenkt werden.
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Eine weitere bevorzugte konstruktive Umsetzung der Erfindung sieht vor, dass die Betätigungseinrichtung mit der Eingriffseinrichtung in einer Wirkverbindung steht. Dadurch kann die Eingriffseinrichtung bei der Überführung der Betätigungseinrichtung von der Ruhestellung in die Betätigungsstellung in der axialen Richtung bewegt, insbesondere verschoben, und von der Nichteingriffsposition in die Eingriffsposition überführt werden. Beispielsweise kontaktiert die Betätigungseinrichtung die Eingriffseinrichtung in der Betätigungsstellung und optional ergänzend in der Ruhestellung, sodass die Betätigungseinrichtung die Eingriffseinrichtung bei der Überführung von der Ruhestellung in die Betätigungsstellung in die Eingriffsposition bewegen kann. Alternativ kontaktiert die Betätigungseinrichtung ein optional zwischengeschaltetes Bauteil, z.B. das an den Streben befestigte weitere Bauteil, zwischen der Eingriffseinrichtung und der Betätigungseinrichtung, wobei letztere gegen das Bauteil drückt und dadurch die Eingriffseinrichtung in die Eingriffsposition bewegen kann. Bei dem Bauteil kann es sich z.B. um eine Abdeckeinrichtung handeln, welche die Eingriffseinrichtung an einem der Betätigungseinrichtung zugewandten Ende, welches insbesondere sichtseitig angeordnet ist, bedeckt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Feststellbremse eine Sicherungseinrichtung. Vorzugsweise ist die Sicherungseinrichtung dazu ausgebildet, die Ruhestellung oder die Betätigungsstellung der Betätigungseinrichtung zu sichern. Insbesondere kann durch die Sicherungseinrichtung vermieden werden, dass sich die Betätigungseinrichtung ungewollt aus der Ruhestellung bzw. aus der Betätigungsstellung löst. Vorzugsweise umfasst die Sicherungseinrichtung eine Federeinrichtung, welche zum Beispiel als eine Spiraldruckfeder oder Spiralzugfeder ausgebildet sein kann. Die Sicherungseinrichtung umfasst optional ergänzend einen ersten Endanschlag für die Betätigungseinrichtung in der Ruhestellung und einen zweiten Endanschlag für die Betätigungseinrichtung in der Betätigungsstellung.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Federeinrichtung so angeordnet, dass sie die Eingriffseinrichtung in der axialen Gegenrichtung mit einer Federkraft beaufschlagt, sodass diese gegebenenfalls unter Zwischenschaltung des weiteren Bauteils, gegen die Betätigungseinrichtung gedrückt ist. Insbesondere erfolgt die Überführung der Betätigungseinrichtung von der Ruhestellung in die Betätigungsstellung und/oder die Bewegung der Eingriffseinrichtung von der Nichteingriffsposition in die Eingriffsposition entgegen der Federkraft der Federeinrichtung.
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Vorzugsweise weist die Federeinrichtung zwei Funktionen auf. Eine erste Funktion ist eine Rückstellfunktion zur Rückstellung der Eingriffseinrichtung von der Eingriffsposition in die Nichteingriffsposition. Vorzugsweise kann die Eingriffseinrichtung durch die Federkraft in die axiale Gegenrichtung zurückgestellt werden, wenn die Betätigungseinrichtung aus der Betätigungsstellung gelöst ist. Das Lösen der Betätigungseinrichtung aus der Betätigungsstellung erfolgt insbesondere durch Überwinden des durch den zweiten Endanschlag gebildeten Hindernisses.
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Eine zweite Funktion der Federeinrichtung ist es, die Betätigungseinrichtung gegen den zweiten Endanschlag zu drücken, sodass sich diese nicht aus der Betätigungsstellung ungewollt lösen kann. Die Sicherung der Betätigungseinrichtung in der Betätigungsstellung erfolgt insbesondere durch Belastung der Eingriffseinrichtung mit der Federkraft in die axiale Gegenrichtung, gegen die Betätigungseinrichtung mit der Folge, dass diese gegen den zweiten Endanschlag gedrückt ist. In entsprechender Weise ist die Betätigungseinrichtung, insbesondere mittels der mit der Federkraft beaufschlagen Eingriffseinrichtung in der Nichteingriffsposition, in der Ruhestellung gegen den ersten Endanschlag gedrückt.
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Eine mögliche Realisierung der Erfindung sieht vor, dass die Feststellbremse ein Befestigungsgehäuse umfasst. Vorzugsweise ist die Betätigungseinrichtung in dem Befestigungsgehäuse beweglich aufgenommen. Insbesondere ist die Schwenkachse in dem Befestigungsgehäuse festgelegt, wobei die zum Beispiel als der Hebel ausgebildete Betätigungseinrichtung um die Schwenkachse schwenken kann, um von der Ruhestellung in die Betätigungsstellung und zurück überführt zu werden. Besonders bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung, dass das Befestigungsgehäuse an der Radgabel befestigt ist. Insbesondere kann der Hebel relativ zu der Radgabel geschwenkt werden, wobei er in der Ruhestellung im Wesentlichen gleichgerichtet zu einer Längserstreckung der Radgabel angeordnet ist und/oder wobei er in der Betätigungsstellung quer zu der Längserstreckung der Radgabel angeordnet ist.
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In einer weiteren möglichen Realisierung der Erfindung ist die Federeinrichtung konzentrisch und/oder koaxial zu der Hauptachse angeordnet. Vorzugsweise stützt sich die Federeinrichtung auf einer Seite, welche insbesondere in die axiale Richtung gerichtet ist, felgenseitig ab. Insbesondere stützt sich die Federeinrichtung auf einer anderen Seite, welche insbesondere in eine axiale Gegenrichtung gerichtet ist, auf der anderen Seite an der Eingriffseinrichtung ab. Beispielsweise liegt die Federeinrichtung hierzu zumindest abschnittsweise an dem Ringabschnitt der Eingriffseinrichtung an oder sie ist hierzu zumindest abschnittsweise in dem Zylinderabschnitt der Eingriffseinrichtung aufgenommen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Radmodul eine Bremseinheit zum Abbremsen des rotierenden Rads, insbesondere während der Fahrt des Fahrzeugs, umfasst. Vorzugsweise weist die Bremseinheit ein Bremsgehäuse auf, welches an dem Fahrzeug, insbesondere an der Radgabel, stationär und/oder drehfest angeordnet ist. Bevorzugt ist das Bremsgehäuse koaxial zu der Hauptachse und/oder Radachse angeordnet. Insbesondere durchstößt die Radachse das Bremsgehäuse. Hierzu weist das Bremsgehäuse beispielsweise eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme der Radachse auf.
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In einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist die Eingriffseinrichtung in dem Bremsgehäuse zumindest abschnittsweise aufgenommen, wobei sie darin in die axiale Richtung und in die axiale Gegenrichtung beweglich ist. Bevorzugt ragt die Eingriffseinrichtung und/oder das zwischengeschaltete weitere Bauteil aus dem Gehäuse heraus, sodass ein Kontakt zu der Betätigungseinrichtung besteht. Beispielsweise ist die Eingriffseinrichtung zumindest abschnittsweise in der Durchgangsöffnung des Bremsgehäuses angeordnet und entlang dieser in der axialen Richtung und in der axialen Gegenrichtung bewegbar.
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In einer weiteren bevorzugten Realisierung der Erfindung ist die Federeinrichtung zwischen einem felgenseitigen Gehäuseabschnitt und der Eingriffseinrichtung angeordnet. Vorzugsweise stützt sich die Federeinrichtung felgenseitig, insbesondere in der axialen Richtung, an dem Bremsgehäuse ab und in der axialen Gegenrichtung an der Eingriffseinrichtung, z.B. an einer in die axiale Gegenrichtung gerichteten Innenseite des Zylinderabschnitts.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bremseinheit eine Hydraulikeinrichtung, welcher zur Erzeugung einer hydraulischen Kraft ausgebildet ist. Bevorzugt weist die Hydraulikeinrichtung einen Ringraum und einen Ringkolben auf, wobei der Ringkolben in dem Ringraum angeordnet ist. Der Ringraum und/oder der Rinkolben sind beispielsweise koaxial und/oder konzentrisch mit der Hauptachse angeordnet, wobei der Ringraum mit dem Bremsgehäuse fest oder formschlüssig verbunden ist oder in diesem integriert ist. Vorzugsweise ist in dem Ringraum ist eine Hydraulikflüssigkeit zur Betätigung des Ringkolbens angeordnet. Der Ringraum bildet insbesondere einen Zylinder der Hydraulikeinrichtung.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist die Bremseinheit einen ersten Bremspartner auf, welcher bevorzugt stationär, insbesondere nicht rotierbar ausgebildet und/oder angeordnet ist. Der erste Bremspartner ist beispielsweise als eine Bremskörpereinrichtung ausgebildet. Vorzugweise umfasst die Bremskörpereinrichtung eine Bremsscheibe, welche optional eine Bremsfläche aufweist. Insbesondere trägt die Bremskörpereinrichtung die Bremsscheibe. Die Bremsfläche ist zum Beispiel als ein durchgehender Kreisring ausgebildet. Sie kann ununterbrochenen oder weitgehend ununterbrochen ausgebildet sein. Optional kann die Bremsfläche durch Lüftungslöcher, Befestigungslöcher oder ähnliches durchbrochen sein. Vorzugsweise ist erste Bremspartner, insbesondere die Bremskörpereinrichtung, konzentrisch und/oder koaxial zu der Hauptachse angeordnet. Insbesondere ist die Bremsfläche umlaufend zu der Hauptachse ausgebildet. Besonders bevorzugt ist, dass der Ringkolben mit dem ersten Bremspartner, insbesondere mit der Bremskörpereinrichtung, in einer Wirkverbindung steht. Beispielsweise ist der Ringkolben mit dem ersten Bremskörper fest oder formschlüssig verbunden.
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Einen zweiten, bevorzugt rotierbaren und/oder rotierenden Bremspartner bildet vorzugsweise das Rad, insbesondere die Radfelge. Der zweite Bremspartner kann optional ein mit dem Rad drehfest verbundener radseitiger Bremsbelag sein, welcher z.B. an der Radfelge angeordnet ist. Insbesondere bilden die Bremseinheit und der zweite Bremspartner gemeinsam eine Bremsvorrichtung, welche als eine Reibbremse zum Abbremsen des Rads ausgebildet ist.
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In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung bewegt die Hydraulikeinrichtung den ersten Bremspartner relativ zu dem Bremsgehäuse in der axialen Richtung, insbesondere entlang eines in die axiale Richtung gerichteten Hubwegs. Vorzugsweise wird der erste Bremspartner bei und/oder durch die axiale Bewegung an den zweiten Bremspartner angepresst. Insbesondere kontaktieren sich der erste Bremspartner und der zweite Bremspartner und reiben aufgrund der Rotation des Rades aneinander. Im Speziellen wird bei und/oder durch das Anpressen und/oder das Reiben eine Bremskraft erzeugt. Insbesondere wird die Bremskraft von dem ersten, insbesondere stationären, Bremspartner auf den zweiten, insbesondere rotierenden, Bremspartner übertragen. Beispielsweise wird die Bremskörpereinrichtung mit der Bremsscheibe an die Radfelge und/oder an den radseitigen Bremsbelag angepresst, um die Bremskraft zu erzeugen und zu übertragen.
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Eine mögliche konstruktive Umsetzung der Erfindung sieht vor, dass die Bremseinheit mindestens eine Rückstelleinrichtung, bevorzugt mehrere Rückstelleinrichtungen, umfasst. Vorzugsweise ist die Rückstelleinrichtung zum Rückstellen des ersten Bremspartners, insbesondere der Bremskörpereinrichtung, in die axiale Gegenrichtung, insbesondere entlang eines in die axiale Gegenrichtung gerichteten Rückhubwegs, ausgebildet. Sobald ein hydraulischer Druck in der Hydraulikeinrichtung nachlässt, kann der erste Bremspartner, insbesondere die Bremskörpereinrichtung, in die axiale Gegenrichtung wieder zurückgestellt werden.
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In einer weiteren möglichen konstruktiven Umsetzung der Erfindung kann die Betätigungseinrichtung manuell von der Ruhestellung in die Betätigungsstellung überführt werden. Alternativ oder optional ergänzend kann die Betätigungseinrichtung mittels der Hydraulikeinrichtung von der Ruhestellung in die Betätigungsstellung überführt werden. Hierzu steht die Betätigungseinrichtung vorzugsweise in einer Wirkverbindung mit der Hydraulikeinrichtung.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeug mit dem Radmodul nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 9. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ausgebildet, wobei es beispielsweise als ein einspuriges oder mehrspuriges Fahrzeug ausgebildet ist. Insbesondere ist das Fahrzeug ein Elektroklein- oder Kleinstfahrzeug, wobei darunter Fahrzeuge ohne Sitz oder selbstbalancierende Fahrzeuge mit oder ohne Sitz zu verstehen sind. Bevorzugt ist das Fahrzeug als ein Elektromobil ausgebildet.
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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. Das Fahrzeug ist gemäß der Erfindung als ein Elektroroller oder als ein Elektroscooter ausgebildet. Es ist besonders bevorzugt, dass das Fahrzeug einen Elektromotor aufweist, wobei der Elektromotor in dem mindestens einen Rad angeordnet ist, das Rad bildet und/oder als Nabenmotor ausgebildet ist.
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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 einem Radmodul;
- 2 eine axiale Schnittansicht des Radmoduls aus der 1 mit einer gelösten Feststellbremse;
- 3 eine axiale Schnittansicht des Radmoduls aus der 1 mit einer betätigten Feststellbremse;
- 4 eine perspektivische Seitenansicht einer Feststellbremse des Radmoduls;
- 5 eine perspektivische Seitenansicht des Radmoduls mit der Feststellbremse;
- 6 eine perspektivische Frontansicht einer Aufnahmeeinrichtung der Feststellbremse;
- 7 eine perspektivische Frontansicht einer Radfelge der Bremseinheit;
- 8 eine perspektivische seitliche Draufsicht auf eine Eingriffseinrichtung der Feststellbremse;
- 9 eine perspektivische Schnittansicht eines Bremsgehäuses einer Bremseinheit des Radmoduls;
- 10 eine perspektivische Seitenansicht der Radgabel;
- 11 eine axiale Draufsicht auf die Radgabel.
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Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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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.
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Das Fahrzeug 1 weist eine Radgabel 6 auf, wobei das Rad 3 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.
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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.
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Die 2 zeigt eine axiale Schnittansicht des Radmoduls 2 aus der 1, wobei der Reifen 9 ausgeblendet ist. Das Radmodul 3 weist eine Radachse 10 auf, welche mit ihrer Längsachse eine Hauptachse 11 definiert. Das Rad 3 ist mit seiner Rotationsachse koaxial zu der Radachse 10 angeordnet. Die Radachse 10 ist an der Radgabel 6 festgelegt, z.B. mit dieser verschraubt. Die Radfelge 8 ist über zwei Lagereinrichtungen 12a, 12b, z. B. Wälzlager, drehbar auf der Radachse 10 gelagert ist.
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Zum Antrieb des Rades 3 weist das Radmodul 2 eine in die Radfelge 8 integrierte Antriebsvorrichtung, z.B. einen Elektromotor, auf. Ein Stator der Antriebsvorrichtung ist drehfest mit der Radachse 10 verbunden, wobei ein Rotor der Antriebsvorrichtung drehfest mit der Radfelge 8 verbunden ist. In einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 wird die Radfelge 8 durch die Antriebsvorrichtung angetrieben, wobei das Rad 3 um die Hauptachse H und/oder die Radachse 10 rotiert.
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Das Radmodul 2 weist eine Bremsvorrichtung 20 auf, welche zur Übertragung eines Bremsmoments auf das Rad 3 dient. Die Bremsvorrichtung 20 ist als eine Reibbremse ausgebildet. Die Bremsvorrichtung 20 weist eine Bremseinheit 14 auf, welche auf einer Seite der Radfelge 8 angeordnet und/oder mit der Radfelge 8 wirkverbunden ist. Die Bremseinheit 14 umfasst eine Bremskörpereinrichtung 23 als einen ersten Bremspartner 28. Die Bremskörpereinrichtung 23 weist einen Bremsgrundkörper 25 auf, wobei der Bremsgrundkörper 25 eine Bremsscheibe 13 trägt.
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Die Bremsvorrichtung 20 weist einen zweiten Bremspartner 29 auf, welcher durch einen radseitigen Bremsbelag 21 gebildet ist. Der Bremsbelag 21 ist in Bezug auf die Hauptachse H an einer axialen Stirnseite der Radfelge 8 drehfest montiert, sodass der Bremsbelag 21 im Fahrbetrieb durch die Radfelge 8 mitgenommen wird und um die Hauptachse H rotiert. Der Bremsbelag 21 ist z.B. ringförmig, insbesondere die Hauptachse H umlaufend, ausgebildet.
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Der Bremsbelag 21 und die Bremsscheibe 13 sind in Bezug auf die Hauptachse H koaxial zueinander angeordnet. Die Bremsscheibe 13 ist in einer axialen Richtung 61 zu dem Bremsbelag 21 hin und in einer axialen Gegenrichtung GR von dem Bremsbelag 21 weg bewegbar. Die Bremseinheit 14 bildet einen gabelfesten Teil der Bremsvorrichtung 20, wobei die Bremskörpereinrichtung 23 mit der Bremsscheibe 13 in Umlaufrichtung um die Hauptachse H über ein Bremsgehäuse 15 der Bremseinheit 14 drehfest mit der Radgabel 6 gekoppelt ist. Somit bildet der radseitige Bremsbelag 21 einen rotierenden Bremspartner und die Bremsscheibe 13 einen stationären Bremspartner der Bremsvorrichtung 20.
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In einem betätigten Zustand der Bremsvorrichtung 20 wird die Bremsscheibe 13 mit der Bremsfläche an den radseitigen Bremsbelag 21 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 21 abgebremst wird.
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Die Bremseinheit 14 weist das Bremsgehäuse 15 auf, welches koaxial zu der Hauptachse H angeordnet und durch Bildung eines Formschlusses drehfest an der Radgabel 6 angeordnet ist. Das Bremsgehäuse 15 weist eine Durchgangsöffnung 22 auf, in welcher die Radachse 10 angeordnet ist.
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Die Bremseinheit 14 weist eine Hydraulikeinrichtung 16 auf, wobei die Hydraulikeinrichtung 16 in dem Bremsgehäuse 15 integriert ist. Die Hydraulikeinrichtung 16 weist einen Anschluss 17 auf, über den sie mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt werden kann. Der Anschluss 17 ist mit einem Ringraum 18 als Druckraum strömungstechnisch verbunden, wobei der Ringraum 18 einen Zylinder der Hydraulikeinrichtung 16 bildet. Der Ringraum 18 ist koaxial zu der Hauptachse H angeordnet. In dem Ringraum 18 sind ein Hydraulikfluid und ein Ringkolben 19 angeordnet. Der Ringkolben 19 ist in axialer Richtung 61 zweiteilig ausgebildet. Der Ringkolben 19 kann in dem Ringraum 18 hydraulisch in die axiale Richtung 61 und in die axiale Gegenrichtung GR bewegt werden. Insbesondere führt der Ringkolben 19 eine axiale Hubbewegung und eine axiale Rückhubbewegung aus.
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Die Bremskörpereinrichtung 23 kann mittels der Hydraulikeinrichtung 16 gemeinsam mit der Bremsscheibe 13 in die axiale Richtung 61 bzw. in die axiale Gegenrichtung GR verschoben werden kann. Hierzu bewegt die Hydraulikeinrichtung 16 die Bremskörpereinrichtung 23 relativ zu dem Bremsgehäuse 15. 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 Ringkolben 19 auf, so dass die Kraftverteilungsplatte 24 bei der axialen Hubbewegung des Ringkolbens 19 mitgeführt wird. Der Bremsgrundkörper 25 ist über einen Sicherungsring 26 mit der Kraftverteilungsplatte 24 verbunden, so dass der Bremsgrundkörper 25 und damit die Bremsscheibe 13 bei der axialen Hubbewegung des Ringkolbens 19 in die axiale Richtung 61 bewegt werden. Mittels eine Rückstelleinrichtung 27, welche als eine Spiralfeder ausgebildet, kann der Bremsgrundkörper 25 gemeinsam mit der Bremsscheibe 13 in die axiale Gegenrichtung 62 zurückgestellt werden, wenn der hydraulische Druck in dem Ringraum 18 nachlässt.
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Das Radmodul 2 weist eine Feststellbremse 30 zum Feststellen des Rads 3, insbesondere zur Blockierung des Rads 3 gegen die Rotation um die Radachse 11 und/oder Hauptachse 10. In der 4 ist die Feststellbremse 30 in einer perspektivischen Seitenansicht gezeigt. Die Feststellbremse 30 ist an der Radgabel 6 befestigt. Die 5 zeigt eine perspektivische Seitenansicht des Radmoduls 2, wobei die Radfelge 8 und die Feststellbremse 30 gezeigt sind und wobei der Reifen 9, die Radgabel 6 und die Bremseinheit 14 ausgeblendet sind.
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Die Feststellbremse 30 umfasst eine Aufnahmeeinrichtung 31, welche drehfest mit dem Rad 3 verbunden ist und somit gemeinsam mit diesem rotiert. Die Aufnahmeeinrichtung 31 ist in der 6 in einer perspektivischen axialen Draufsicht gezeigt. Sie ist als ein Blechteil 32 ausgebildet. Das Blechteil 32 weist einen Ringabschnitt 33 mit einer zentralen Öffnung 34 auf. Im Randbereich der Öffnung 34 sind mehrere, z.B. sechs Formschlussaufnahmen 39 angeordnet, welche gemeinsam eine Verzahnung bilden.
Das Blechteil 32 weist mehrere, z.B. drei Füße 35 auf. In jeden Fuß ist eine Bohrung eingebracht, mittels der das Blechteil 32 mit der Radfelge 9 verschraubt werden kann.
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Die Radfelge 8 des Radmoduls 30 ist in einer perspektivischen Frontalansicht in der 7 gezeigt. Die Radfelge 8 weist mehrere, z.B. drei Auflageflächen 42a, 42b, 42c auf, in welchen jeweils eine Felgenbohrung eingebracht ist.
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Wie aus der 5 zu entnehmen, ist die Aufnahmeeinrichtung 31 zentral auf der Radfelge 8 angeordnet, wobei die Füße 35 auf den Auflageflächen 42a, 42b, 42c aufliegen. In den Bohrungen der Füße 35 und in den Felgenbohrungen ist die Aufnahmeeinrichtung 31 mit der Radfelge 8 verschraubt. Die zentrale Öffnung 34 ist wie auch aus den 2 und 3 ersichtlich, konzentrisch und/oder koaxial zu der Hauptachse 11 angeordnet. Die Radachse 10 durchläuft die zentrale Öffnung 34.
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Die Feststellbremse 30 weist eine Eingriffseinrichtung 36 auf, welche in der 8 in einer perspektivischen seitlichen Draufsicht gezeigt ist. Die Eingriffseinrichtung 36 weist einen Zylinderabschnitt 37 auf. An einer axialen Stirnseite des Zylinderabschnitts 37 sind in Umfangsrichtung mehrere, z.B. drei als Blockierzapfen ausgebildete Blockierelemente 38a, 38b, 38c in regelmäßigen Abständen angeordnet, welche in axialer Richtung 61 von dieser abragen. In axialer Gegenrichtung AG stehen zwei Streben 40a, 40b mit jeweils einer Durchgangsbohrung ab.
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In der 10 ist die Radgabel 6 in einer perspektivischen Seitenansicht und in der 11 in einer axialen Draufsicht gezeigt. Die Radgabel 6 weist Gabelöffnungen 51 a, 51 b auf, durch welche die Streben 40a, 40b, wie auch aus der 4 ersichtlich, gesteckt sind. Dadurch ist die Eingriffseinrichtung 36 um die Hauptachse 11 drehgesichert angeordnet.
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Die Feststellbremse 30 weist ein weiteres Bauteil 41 in Form einer Abdeckkappe für die Eingriffseinrichtung 36 auf. Wie aus den 2 bis 5 ersichtlich, ist das weitere Bauteil 41 an einem in die axiale Gegenrichtung 62 gerichteten Ende der Eingriffseinrichtung 36 angeordnet.
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Gemäß der 11 sind die Streben 40a, 40b der Eingriffseinrichtung 36 durch die Gabelöffnungen 51 a, 51 b hindurchgesteckt und das Befestigungsgehäuse 46 ist mit der Radgabel 6 verschraubt. Die Eingriffseinrichtung 36 ist mittels einer durch die Durchgangsbohrungen in den Streben 40a, 40b angeordneten Befestigungsachse 48 an dem weiteren Bauteil 41 befestigt. Durch seine im Wesentlichen quaderförmige Geometrie ist das weitere Bauteil 41 verdrehgesichert angeordnet.
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Die Feststellbremse 30 umfasst wie aus den 2 bis 5 zu entnehmen, eine Betätigungseinrichtung 43, welche als ein um eine Schwenkachse 45 schwenkbarer Hebel 44 ausgebildet ist. Die Schwenkachse 45 verläuft quer zu der Hauptachse 11 und ist in einem Befestigungsgehäuse 46 der Feststellbremse 30 angeordnet. Das Befestigungsgehäuse 46 ist an einer axialen Außen- und Sichtseite der Radgabel 6 befestigt, insbesondere mit der Radgabel 6 verschraubt (siehe 11). Hierfür weist die Radgabel 6 gemäß der 10 zwei Radgabelbohrungen 47a, 47b auf.
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Der Hebel 44 ist so positioniert, dass er mit einem schwenkachsenseitigen Ende an dem Befestigungsgehäuse 46 zumindest abschnittsweise anliegt. Durch manuelle Betätigung oder, bei entsprechender Anbindung an die Hydraulikeinrichtung 16, mittels hydraulischer Kraft kann der Hebel 44 von einer Ruhestellung 49 gemäß der 2 in eine Betätigungsstellung 50 gemäß den 3 bis 5 überführt werden.
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Die Eingriffseinrichtung 36 ist in der Durchgangsöffnung 22 des Bremsgehäuses 15 axial beweglich angeordnet und kann dadurch von einer Nichteingriffsposition 52 in eine Eingriffsposition 53 bewegt werden. In der Ruhestellung 49 des Hebels 44 nimmt die Eingriffseinrichtung 36 die Nichteingriffsposition 52 ein, in welcher die Blockierelemente 38a, 38b, 38c beabstandet und außer Eingriff mit den Formschlussaufnahmen 39a, 39b, 39c in dem Blechteil 32 stehen. In der Betätigungsstellung 49 drückt der Hebel 44 gegen das weitere Bauteil 41 und somit gegen die Eingriffseinrichtung 36 und bewegt diese dadurch soweit in axialer Richtung 61, bis die Blockierelemente 38a, 38b, 38c in die Formschlussaufnahmen 39a, 39b, 39c eingreifen (siehe 3 und 5). Durch den Eingriff der Blockierelemente 38a, 38b, 38c in die Formschlussaufnahmen 39a, 39b, 39c ist die Radfelge 8 und somit das Rad 3 gegen die Rotation um die Hauptachse 11 und/oder um die Radachse 10 blockiert.
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In der 9 ist eine perspektivische Schnittansicht des Bremsgehäuses 15 gezeigt. Ein Innenumfang der Durchgangsöffnung 22 bildet eine axiale Führungsfläche 54, entlang der die Eingriffseinrichtung 36 bei der axialen Bewegung von der Nichteingriffsposition 52 in die Eingriffsposition 53 und zurück geführt wird. Das Bremsgehäuse 15 weist auch mindestens einen, z.B. drei Begrenzungsabschnitte 54a, 54b auf, welche die Bewegung der Eingriffseinrichtung 36 in der axialen Richtung 61 begrenzen. Das Bremsgehäuse 15 weist mehrere, z.B. drei Aussparungen 55 auf, durch welche die Blockierelemente 38a, 38b, 38c hindurchragen, wenn sie in der Eingriffsposition 53 der Eingriffseinrichtung 36 in die Formschlussaufnahmen 39a, 39b, 39c eingreifen.
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Die Feststellbremse 30 umfasst eine Sicherungseinrichtung 56 auf, welche den Hebel 44 gegen ein ungewolltes Lösen aus der Ruhestellung 49 gemäß der 2 bzw. aus der Betätigungsstellung 50 gemäß der 3 sichert. Die Sicherungseinrichtung 56 umfasst eine Federeinrichtung 57, einen ersten Endanschlag 58 und einen zweiten Endanschlag 59. Die Federeinrichtung 57 ist koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptachse 11 angeordnet. Sie stützt sich in der axialen Richtung 61 an mehreren, z.B. drei Abstützabschnitten 60a, 60b des Bremsgehäuses (siehe 9) ab und auf der gegenüberliegenden Seite an einer in die axiale Gegenrichtung 62 gerichteten Innenseite des Zylinderabschnitts 37 der Eingriffseinrichtung 36. Die Eingriffseinrichtung 36 ist entgegen einer Federkraft der Federeinrichtung 57 in die axiale Richtung 61 zu bewegen, um sie von der Nichteingriffsposition 52 in die Eingriffsposition 53 zu überführen.
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Der erste Endanschlag 58 und der zweite Endanschlag 59 sind in dem Befestigungsgehäuse 46 integriert. In der Ruhestellung 49 liegt der Hebel 44 an dem ersten Endanschlag 58 an, wobei er durch die Federeinrichtung 57 gegen diesen gedrückt ist. In der Betätigungsstellung 50 liegt der Hebel 44 an dem zweiten Endanschlag 59 an, wobei der zweite Endanschlag 59 hierbei in eine korrespondierende Ausnehmung 61 in dem Hebel 44 eingreift. Die Federeinrichtung 57 drückt den Hebel 44 gegen den zweiten Endanschlag 59 und hält diesen in der Ausnehmung 61.
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Die Federeinrichtung 57 dient auch zur Rückstellung der Eingriffseinrichtung 36 von der Eingriffsposition 53 in die Nichteingriffsposition 52, wenn der Hebel 44 aus der Betätigungsstellung 50 gelöst wird/ist. Somit wird die Eingriffseinrichtung 36 bei gelöstem Hebel 44 wieder in die Nichteingriffsposition 52 zurückbewegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Radmodul
- 3
- Rad
- 4
- Hinterrad
- 5
- Fahrzeugrahmen
- 6
- Radgabel
- 7
- Lenker
- 8
- Radfelge
- 9
- Reifen
- 10
- Radachse
- 11
- Hauptachse
- 12a, b
- Lagereinrichtungen
- 13
- Bremsscheibe
- 14
- Bremseinheit
- 15
- Bremsgehäuse
- 16
- Hydraulikeinrichtung
- 17
- Anschluss
- 18
- Ringraum
- 19
- Ringkolben
- 20
- Bremsvorrichtung
- 21
- Bremsbelag
- 22
- Durchgangsöffnung
- 23
- Bremskörpereinrichtung
- 24
- Kraftverteilungsplatte
- 25
- Bremsgrundkörper
- 26
- Sicherungsring
- 27
- Rückstelleinrichtung
- 28
- erster Bremspartner
- 29
- zweiter Bremspartner
- 30
- Feststellbremse
- 31
- Aufnahmeeinrichtung
- 32
- Blechteil
- 33
- Ringabschnitt
- 34
- zentrale Öffnung
- 35
- Füße
- 36
- Eingriffseinrichtung
- 37
- Zylinderabschnitt
- 38a, b, c
- Blockierelemente
- 39a, b, c
- Formschlussaufnahme
- 40a, b
- Streben
- 41
- weiteres Bauteil
- 42a, b, c
- Auflageflächen
- 43
- Betätigungseinrichtung
- 44
- Hebel
- 45
- Schwenkachse
- 46
- Befestigungsgehäuse
- 47a, b
- Radgabelbohrungen
- 48
- Befestigungsachse
- 49
- Ruhestellung
- 50
- Betätigungsstellung
- 51a, b
- Gabelöffnungen
- 52
- Nichteingriffsposition
- 53
- Eingriffsposition
- 54
- Führungsfläche
- 55
- Aussparung
- 56
- Sicherungseinrichtung
- 57
- Federeinrichtung
- 58
- erster Endanschlag
- 59
- zweiter Endanschlag
- 60a, b
- Abstützabschnitte
- 61
- axiale Richtung
- 62
- axiale Gegenrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20016878 U1 [0002]
- US 3668875 [0003]
- EP 1697188 B1 [0003]