WO2015003834A1

WO2015003834A1 - Aktuatorvorrichtung für eine bremse eines fahrzeugs, fahrzeug sowie verfahren zum aktuieren einer bremse eines fahrzeugs

Info

Publication number: WO2015003834A1
Application number: PCT/EP2014/059561
Authority: WO
Inventors: Armin Verhagen; Istvan Denes; Christian Motschenbacher
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-01-15
Also published as: DE102013213413A1

Abstract

Eine Aktuatorvorrichtung für eine Bremse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Zweirads wie beispielsweise eines elektrisch betreibbaren Fahrrads, ein Aktuatorgehäuse (201), einen in dem Aktuatorgehäuse verankerten ersten dielektrischen Elastomeraktor (32), welcher mit einem elektrischen Feld beaufschlagbar ist und welcher in Abhängigkeit von dem beaufschlagten elektrischen Feld dehnbar ist, sowie eine mechanische Wirkverbindung (36), welche an einem ersten Endabschnitt mit dem dielektrischen Elastomeraktor verbunden, an einem dem ersten Endabschnitt entgegengesetzten zweiten Endabschnitt (38) mit einem Seilzug (21) der Bremse koppelbar und an einem Schwenkungspunkt (37) mit dem Aktuatorgehäuse verbunden ist. Dabei erfolgt bei einer Dehnung des ersten Elastomeraktors eine Kraftübertragung über die mechanische Wirkverbindung auf den Seilzug der Bremse.

Description

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Beschreibung

Titel

Aktuatorvorrichtung für eine Bremse eines Fahrzeugs, Fahrzeug sowie Verfahren zum Aktuieren einer Bremse eines Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Aktuatorvorrichtung für eine Bremse eines Fahrzeugs, ein

Fahrzeug, insbesondere ein Zweirad, mit einer Bremse und einer Aktuatorvorrichtung für die Bremse sowie ein Verfahren zum Aktuieren einer Bremse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Zweirads.

Wenngleich sich die Erfindung bei Fahrzeugen verschiedener Art, insbesondere bei relativ leichten und kostengünstigen Fahrzeugen, als nützlich erweisen kann, soll die Erfindung nachfolgend am Beispiel eines als Fahrrad ausgeführten Zweirades näher beschrieben werden. Das Fahrrad kann hierbei als ein Fahrrad mit einem motorischen Antrieb, insbesondere einem elektrischen Antrieb, der anstelle der Muskelkraft des Fahrers oder zusätzlich zu dieser wirken kann, ausgebildet sein.

Stand der Technik

In der DE 10 2010 038 525 A1 wird eine hydraulische Bremsvorrichtung für leichte einspurige Fahrzeuge, wie Fahrräder und Pedelecs, mit einer aktiven Bremskraftbegrenzung beschrieben. In einem Hydrauliksystem der Bremsvorrichtung ist ein Piezostack angeordnet. Durch eine Volumenänderung des Piezostacks kann ein Fluiddruck in dem Hydrauliksystem variiert werden. Ein Blockieren eines Rades oder ein Überschlag soll durch gezieltes Ansteuern des Piezostacks verhindert werden. Die Druckschrift US 2012/0305345 A1 offenbart ein portables Bremsunterstützungssystem, bei dem ein elektronisches Steuergerät ein Blockieren eines Rades erkennt und über einen externen Aktuator eine zusätzliche Bremskraftbegrenzung auf den Bremsmechanismus aufbringt. Es besteht jedoch ein Bedarf an verbesserten Systemen zur Bremskraftunterstützung, insbesondere bei elektrisch betriebenen bzw. betreibbaren Zweirädern.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Aktuatorvorrichtung für eine Bremse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Zweirads wie beispielsweise eines elektrisch betreibbaren Fahrrads, ein Aktuatorgehäuse, einen in dem Aktuatorgehäuse verankerten ersten dielektrischen Elastomeraktor, welcher mit einem elektrischen Feld beaufschlagbar ist und welcher in Abhängigkeit von dem beaufschlagten elektrischen Feld, entweder im

Wesentlichen senkrecht zu einer Feldrichtung oder im Wesentlichen parallel zu der

Feldrichtung, dehnbar ist, sowie eine mechanische Wirkverbindung, welche an einem ersten Endabschnitt mit dem dielektrischen Elastomeraktor verbunden, an einem dem ersten Endabschnitt entgegengesetzten zweiten Endabschnitt mit einem Seilzug der Bremse koppelbar und an einem Schwenkungspunkt mit dem Aktuatorgehäuse verbunden ist. Dabei erfolgt bei einer Dehnung des ersten Elastomeraktors eine Kraftübertragung über die mechanische Wrkverbindung auf den Seilzug der Bremse.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug zumindest ein Rad zum fahrbaren Abstützen des Fahrzeugs auf einem Untergrund, eine Bremseinrichtung, welche an dem Rad angeordnet ist, und welche dazu ausgelegt ist, die Rotationsgeschwindigkeit des Rades zu vermindern, eine Bedieneinrichtung, einen Seilzug, welcher die

Bedieneinrichtung in Wrkverbindung mit der Bremseinrichtung setzt, und eine

Aktuatorvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, welche mit dem Seilzug gekoppelt ist.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Aktuieren einer Bremse eines Fahrzeugs gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung die Schritte des

Ermitteins eines eingeleiteten Bremsvorgangs mit der Bremse des Fahrzeugs, des Ermitteins von Bewegungsparametern des Fahrzeugs durch Auswerten von Drehraten des Fahrzeugs, Drehzahlen der Räder des Fahrzeugs und/oder Momentanbeschleunigung des Fahrzeugs, des Vergleichens der ermittelten Bewegungsparameter des Fahrzeugs mit einem

vorbestimmbaren Bewegungsprofil, und des Ansteuerns der Aktuatorvorrichtung zur

Übertragung einer Kraft über die mechanische Wrkverbindung auf den Seilzug der Bremse. Vorteile der Erfindung

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht darin, eine elektrisch betreibbare Bremsunterstützung für ein Fahrzeug bereitzustellen, mit der die Bremskraft des Fahrzeugs in Abhängigkeit von Bewegungsparametern des Fahrzeugs reguliert werden kann. Hierfür sind in einer Aktuatorvorrichtung Aktoren auf der Basis elektroaktiver Polymere, und insbesondere dielektrischer Elastomere vorgesehen, welche neben der durch den Fahrer des Fahrzeugs über einen mechanischen Seilzug aufgebrachten Bremskraft durch entsprechende Variation der Ansteuerspannung der dielektrischen Elastomere zusätzliche Bremskräfte auf den Seilzug aufbringen kann.

Die Anordnung des Aktors bzw. der Aktoren in der Aktuatorvorrichtung kann dergestalt gewählt werden, dass einerseits eine Antiblockierfunktionalität (kurz, eine ABS-Funktion) oder eine Bremskraftverstärkung erzielt werden kann. Aufgrund der mechanischen

Ausführung eignet sich die Aktuatorvorrichtung besonders gut, um ein leichtes Fahrzeug, beispielsweise ein leichtes Zweirad wie etwa ein muskelkraftgetriebenes Fahrrad, ein E-Bike oder ein Pedelec mit elektrischem Antrieb oder elektrischem Hilfsantrieb, oder ein Mofa, mit einer einfach zu realisierenden, kostengünstigen, zuverlässig wirkenden und automatischen Bremskraftunterstützung auszustatten.

Die Realisierung einer ABS-Funktion ermöglicht es, ein Blockieren des Rades oder der Räder des Fahrzeugs und einen möglicherweise resultierenden Verlust der Kontrolle über das Fahrzeug zu vermeiden. Ist das Fahrzeug einspurig und wird das Vorderrad des

Fahrzeugs als das zu unterstützende Rad gewählt, so kann mit der Aktuatorvorrichtung ein Überschlag des Fahrers über den Lenker bei übermäßig starkem Bremsen verhindert werden. Die Erfindung kann sich aber auch bei leichten mehrspurigen Fahrzeugen - wie etwa muskelkraftbetriebenen, rikschaartigen Gefährten mit mehr als zwei Rädern - als nützlich erweisen, um zum Beispiel ein Schleudern beim Blockieren der Räder zu

verhindern.

Die Aktoren mit dielektrischen Elastomeren können über eine ohnehin vorhandene elektrische Energieversorgung des Fahrzeugs mit Energie versorgt werden. Daher eignet sich die Aktuatorvorrichtung besonders für Fahrzeuge mit einer elektrischen Stromquelle wie etwa E-Bikes oder Pedelecs. Die Aktuatorvorrichtung trägt zur Verbesserung der Fahreigenschaften des Fahrzeugs bei und ermöglicht eine optimale Bremskraftverteilung, die sich günstig auf den Bremsweg auswirken kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.

Gemäß einer Ausführungsform der Aktuatorvorrichtung kann die Aktuatorvorrichtung weiterhin eine Abstützplatte aufweisen, welche in dem Aktuatorgehäuse ortsfest verankert ist, wobei der dielektrische Elastomeraktor an einem Ende mit der Abstützplatte verbunden ist. Dies ermöglicht eine kontrollierte Korrelation zwischen Hebelweg und Kraft des

Elastomeraktors.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktuatorvorrichtung kann die

Aktuatorvorrichtung weiterhin einen in dem Aktuatorgehäuse verankerten zweiten dielektrischen Elastomeraktor aufweisen, welcher mit einem elektrischen Feld

beaufschlagbar ist und welcher in Abhängigkeit von dem beaufschlagten elektrischen Feld, entweder im Wesentlichen senkrecht zu einer Feldrichtung oder im Wesentlichen parallel zu der Feldrichtung, dehnbar ist, wobei der zweite dielektrische Elastomeraktor an dem ersten Endabschnitt mit der mechanischen Wrkverbindung verbunden ist. Durch das Vorsehen eines zweiten Elastomeraktors kann beispielsweise der erste Elastomeraktor in seiner Funktion unterstützt werden, um eine verbesserte Kraftübertragung auf den Seilzug zu erreichen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Aktuatorvorrichtung kann eine Dehnung des zweiten Elastomeraktors eine Kraftübertragung auf den Seilzug in entgegengesetzter Richtung zu einer durch eine Dehnung des ersten Elastomeraktors verursachten

Kraftübertragung verursachen. Dies birgt den Vorteil, dass eine zweite

Bremsunterstützungsfunktionalität realisiert werden kann, beispielsweise eine

Bremskraftverminderung neben einer Bremskraftverstärkung.

Gemäß einer Ausführungsform des Fahrzeugs kann das Fahrzeug mehrere Räder aufweisen, wobei jedes der Räder des Fahrzeugs mit einer Bremseinrichtung und einer erfindungsgemäßen Aktuatorvorrichtung ausgestattet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Fahrzeugs kann das Fahrzeug weiterhin einen Fahrzeugrahmen aufweisen, wobei das Aktuatorgehäuse zumindest teilweise in dem

Fahrzeugrahmen ausgebildet ist. Dies ermöglicht die platzsparende und optisch

ansprechende Integration einer Aktuatorvorrichtung in ein Fahrzeug, beispielsweise ein Fahrrad.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Fahrzeugs kann das Fahrzeug weiterhin eine Steuereinrichtung, welche mit der Aktuatorvorrichtung gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, den Betrieb der Aktuatorvorrichtung zu steuern, sowie eine elektrische

Energieversorgungseinrichtung aufweisen, welche mit der Aktuatorvorrichtung und der

Steuereinrichtung gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, die Aktuatorvorrichtung und die Steuereinrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen. Dadurch ist die

Aktuatorvorrichtung besonders gut geeignet für Fahrräder mit elektrischem Antrieb oder Pedelecs.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Fahrzeugs kann die Steuereinrichtung weiterhin einen Beschleunigungssensor, einen Drehratensensor, einen Drehzahlsensor und/oder einen Einfederwegsensor aufweisen. Über einen oder mehrere dieser Sensoren kann die

Steuereinrichtung den Fahrzustand des Fahrzeugs überwachen und gegebenenfalls kritische Fahrsituationen wie ein Schlingern, ein Blockieren der Bremsen, ein unerwünschtes Kippen um eine Radachse oder ähnliches durch Plausibilisieren der Sensormesswerte erkennen. Dies ermöglicht das Einleiten von entsprechenden Gegenmaßnahmen über eine

einprogrammierte Ansteuerung der Aktuatorvorrichtung(en). Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zum Aktuieren einer Bremse eines Fahrzeugs kann die Richtung der Kraft der Richtung der durch den eingeleiteten Bremsvorgang verursachten Bremskraft auf den Seilzug der Bremse entgegengesetzt sein. Alternativ dazu kann die Richtung der Kraft der Richtung der durch den eingeleiteten Bremsvorgang verursachten Bremskraft auf den Seilzug der Bremse gleichen. Diese zwei Möglichkeiten stellen vorteilhafte Implementierungsmöglichkeiten für eine ABS-Funktionalität oder eine

Bremsassistenzfunktion bei einer Notbremsung oder einer drohenden Gefahrensituation dar.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und

Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen hierbei:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Bremse mit einer Aktuatorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Detailansicht einer Aktuatorvorrichtung für eine Bremse eines Fahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 3 eine Detailansicht einer weiteren Aktuatorvorrichtung für eine Bremse eines

Fahrzeugs gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 eine Detailansicht einer weiteren Aktuatorvorrichtung für eine Bremse eines

Fahrzeugs gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 5 eine schematische Illustration eines Fahrzeugs mit einer Bremse und einer

Aktuatorvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der

Erfindung.

Die beigefügten Zeichnungen dienen dem besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und illustrieren beispielhafte Ausführungsvarianten der Erfindung. Sie dienen zur Erläuterung von Prinzipien, Vorteilen, technischen Effekten und Variationsmöglichkeiten.

Selbstverständlich sind andere Ausführungsformen und viele der beabsichtigten Vorteile der Erfindung ebenso denkbar, insbesondere mit Blick auf die im Folgenden dargestellte ausführliche Beschreibung der Erfindung. Die Elemente in den Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt und aus Gründen der Übersichtlichkeit teils vereinfacht oder schematisiert dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche oder gleichartige Komponenten oder Elemente. Obschon hierin spezielle Ausführungsformen beschrieben und dargestellt sind, ist es für einen Fachmann klar, dass eine Fülle weiterer, alternativer und/oder äquivalenter

Implementierungen für die Ausführungsformen gewählt werden können, ohne im

Wesentlichen vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Im

Allgemeinen sollen alle Variationen, Modifikationen und Abwandlungen der hierin

beschriebenen Ausführungsbeispiele ebenfalls von der Erfindung als abgedeckt gelten

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Bremse mit einer Aktuatorvorrichtung 23. Dargestellt ist ein als Vorderrad ausgeführtes erstes Rad 2 eines nur abschnittsweise gezeigten, als Fahrrad ausgebildeten einspurigen Fahrzeugs. Das erste Rad 2 dient dem fahrbaren Abstützen des Fahrzeugs auf einem Untergrund und ist um eine Drehachse 3 drehbar an einem Bauteil 4 des Fahrzeugs, hier einer Fahrradgabel, gelagert. Hierzu weist das erste Rad 2 eine Radnabe 5 auf. Die Rotationsgeschwindigkeit des ersten Rads 2 kann mittels einer Bremseinrichtung 22 verringert werden. Damit ein Fahrer des Fahrzeugs die Bremseinrichtung 22 betätigen kann, ist eine Bedieneinrichtung 11 vorgesehen, beispielsweise ein Bremshebel, der an einem Lenker des Fahrzeugs angeordnet sein kann. Die Bedieneinrichtung 11 ist über einen Betätigungsstrang 21 , zum Beispiel einen Seilzug, mit der Bremseinrichtung 22

wirkverbunden, mittels dessen eine vom Fahrer auf die Bedieneinrichtung 11 aufgebrachte Kraft auf die Bremseinrichtung 22 übertragen werden kann. Die Bremseinrichtung 22 kann - wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt - eine Backenbremse oder Felgenbremse sein.

Alternativ kann es auch möglich sein, die Bremseinrichtung 22 als Scheibenbremse oder Trommelbremse auszubilden.

Gleichzeitig mit der Betätigung der Bremseinrichtung 22 können mittels der

Bedieneinrichtung 11 auch weitere nicht dargestellte Bremseinrichtungen gemeinsam mit der Bremseinrichtung 22 betätigt werden, beispielsweise eine weitere Bremsenart an demselben Rad 2 oder eine weitere Bremseinrichtung an einem anderen nicht dargestellten Rad des Fahrzeugs. Diese weiteren Bremseinrichtungen können gegebenenfalls über weitere

Seilzüge 21 mit der Bedieneinrichtung 11 verbunden sein. Die Bremseinrichtung 22 ist in Fig. 1 nur schematisch angedeutet, ist aber derart eingerichtet, dass sie auf eine Felge des ersten Rades 2 einwirkt, wenn eine Betätigung mittels der Bedieneinrichtung 11 erfolgt, wodurch eine Bremskraft auf die Felge aufgebracht wird. Die mittels der Bremseinrichtung 22 auf die Felge und damit auf das erste Rad 2 aufbringbare Bremskraft - und somit auch das Bremsmoment, das das erste Rad 2 aufgrund der Betätigung der Bremseinrichtung 22 erfährt - kann durch eine Aktuatorvorrichtung 23 über Kraftvermittlung auf den zugehörigen Seilzug 21 in einer nachfolgend näher beschriebenen Weise begrenzt oder verstärkt werden. Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform für eine Aktuatorvorrichtung 23 in größerem Detail. Die Aktuatorvorrichtung 23 weist ein Aktuatorgehäuse auf, im Beispiel der Fig. 2 ein Teil eines Fahrzeugrahmens 201. An dem Aktuatorgehäuse 201 sind Führungshalterungen 24 für einen Seilzug 21 angebracht, der eine Bedieneinrichtung 11 mit einer

Bremseinrichtung 22 wirkverbindet.

In dem Aktuatorgehäuse 201 ist ein Aktor mit elektroaktiven Polymeren angeordnet. Der dielektrische Elastomeraktor umfasst einen dielektrischen Elastomerkörper 34, welcher in x- Richtung mit einem elektrischen Feld beaufschlagt werden kann, beispielsweise durch das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen zwei gegenüberliegenden und an den Seitenflächen des Elastomerkörpers 34 angeordneten Elektroden 32 und 33. Der

Elastomerkörper 34 kann beispielsweise eine einige hundert Mikrometer bis wenige

Millimeter dünne Elastomerfolie sein, deren Dicke durch das Anlegen des elektrischen Felds komprimiert wird. Dadurch dehnt sich der Elastomerkörper 34 in y-Richtung aus. Der Elastomerkörper 34 kann dabei an einer Seite an einer fixierten Abstützplatte 31 angebracht sein, die wiederum mit dem Aktuatorgehäuse 201 ortsfest verankert ist. Dadurch kann der Elastomerkörper 34 nur auf der der Abstützplatte 31 gegenüber liegenden Seite in y-Richtung ausgelenkt werden. Die Ausdehnung des Elastomerkörpers 34 wird über eine an dem Elastomer 34 angebrachte Lasche 35 mit Drehscharnier auf einen mechanischen Wrkmechanismus 36, im Beispiel der Fig. 2 einen Hebel 36 übertragen, der wiederum an einem Drehpunkt 37 an dem Aktuatorgehäuse 201 ortsfest angekoppelt ist. Wenn sich daher der Elastomerkörper 34 in positiver y-Richtung ausdehnt, wird der im Aktuatorgehäuse 201 liegende Teil des Hebels 36 nach oben und der außerhalb des Aktuatorgehäuses 201 liegende Teil des Hebels 36 nach unten ausgelenkt.

Der Hebel 36 ist an einem Befestigungspunkt 38 mit dem Seilzug 21 drehbar und ortsfest wirkverbunden und kann dadurch eine Auslenkung in negativer y-Richtung des Seilzugs 21 bewirken. Mit anderen Worten, eine Erhöhung der Ansteuerspannung zwischen den beiden Elektroden 32 und 33 hat eine Ausdehnung des Elastomerkörpers 34 zur Folge, der eine Kraft auf den Hebel 36 ausübt, welche wiederum die Kraft auf den Seilzug 21 in negativer y- Richtung überträgt.

Diese Kraftübertragung kann beispielsweise für eine temporäre Bremskraftaussetzung verwendet werden, wenn mit der Bedieneinrichtung 11 ein Bremsvorgang an der

Bremseinrichtung 22 eines Rads eines Fahrzeugs ausgelöst wird, das heißt der Seilzug 21 in positiver y-Richtung ausgelenkt wird. Ist die dadurch verursachte Bremsverzögerung an dem gebremsten Rad, beispielsweise dem Vorderrad eines Fahrzeugs, zu große, kann das Hinterrad von der Fahrbahn abheben und es droht ein Überschlag des Fahrzeugs. Wenn eine derartige Situation erkannt wird, beispielsweise durch eine Steuereinrichtung mit entsprechender Sensorik, können über die Aktuatorvorrichtung 23 Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Ein drohender Überschlag kennzeichnet sich beispielsweise durch eine hohe Drehzahldifferenz zwischen Vorder- und Hinterrad, eine hohe Drehrate des gesamten Fahrzeugs oder eine Richtungsänderung des Beschleunigungsvektors des Fahrzeugs.

Durch temporäres Anlegen einer hohen Ansteuerspannung an die Elektroden 32 und 33 erfolgt eine Kraftübertragung von dem dielektrischen Elastomeraktor auf den Seilzug 21 , wobei die Richtung der Kraft der Richtung der durch den eingeleiteten Bremsvorgang verursachten Bremskraft auf den Seilzug 21 der Bremseinrichtung 22 entgegengesetzt ist. Dadurch wird die Bremse wieder geöffnet und das Vorderrad kann sich wieder schneller drehen, so dass ein Überschlag vermieden werden kann. Nachdem die Gefahrensituation abgewendet worden ist, beispielsweise wenn die Bewegungsparameter des Fahrzeugs wieder in den Normalzustand zurückkehren, kann die hohe Ansteuerspannung von den Elektroden 32 und 33 wieder weggenommen werden, so dass das Bremssystem ohne regelnden Eingriff weiterarbeiten kann.

In ähnlicher weise kann auch eine ABS-Funktion realisiert werden: Wenn ein Blockieren eines oder mehrerer mit Aktuatorvorrichtungen 23 ausgestatteten Räder erkannt wird, kann der dielektrische Elastomeraktor durch Anlegen einer Ansteuerspannung gedehnt werden, um die Blockade des Rades oder der Räder temporär zu unterbrechen. Beispielsweise kann in bekannter weise ein„Stotterbremsen" implementiert werden.

Fig. 3 zeigt eine weitere Möglichkeit für die Implementierung einer Aktuatorvorrichtung 23 für eine Bremse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Zweirads wie beispielsweise eine elektrisch betriebenen Fahrrads oder Pedelecs. Der wesentliche Unterschied der Aktuatorvorrichtung 23 der Fig. 3 besteht darin, dass der dielektrische Elastomeraktor 32, 33, 34 oberhalb der mechanischen Wirkverbindung 35, 36, 37, 38 angeordnet ist und

demzufolge bei Ausdehnung des Elastomerkörpers 34 eine Kraftübertragung auf den Seilzug 21 verursacht, deren Richtung der durch eine eingeleiteten Bremsvorgang verursachten Bremskraft auf den Seilzug 21 der Bremseinrichtung 22 gleicht. Mit dieser

Aktuatorvorrichtung 23 in Fig. 3 kann daher eine Bremskraftverstärkung erreicht werden, zum Beispiel bei der Implementierung einer Bremskraftassistenz nach Erkennung einer Notbremsung oder bei Detektion einer Gefahrensituation durch drohende Kollision mit einem vor dem Fahrzeug befindlichen Objekt.

Fig. 4 zeigt wiederum eine Aktuatorvorrichtung 23, in der die dielektrische Elastomeraktoren der Fig. 2 und 3 gemeinsam in einer Aktuatorgehäuse implementiert sind. Beide

Elastomerkörper 34 der Elastomeraktoren sind an einem gemeinsamen Drehpunkt mit dem Hebel 36 verbunden. Auf diese Weise können verschiedene Funktionen, beispielsweise eine ABS-Funktion sowie eine Bremskraftassistenzfunktion in einer Aktuatorvorrichtung 23 realisiert werden, welche durch die Ansteuerung des jeweils zuständigen Elastomeraktors aktiviert werden können.

Fig. 5 zeigt ein als Fahrrad ausgebildetes einspuriges Fahrzeug 200 mit einem Rahmen 201 , einem Vorderlenker 202 sowie einem ersten Rad 2 und einem zweiten Rad 203. Das

Fahrzeug 200 der Fig. 5 bewegt sich in Pfeilrichtung F auf einem Untergrund fort, die

Winkelgeschwindigkeiten der Räder 2, 203 sind mit W2 und W203 bezeichnet. Das

Fahrzeug 200 weist beispielhaft mindestens eine Bremseinrichtung auf, beispielsweise eine Bremseinrichtung 13 an dem ersten Rad 2 des Fahrzeugs 200, in Fig. 5 dem Vorderrad, und/oder eine Bremseinrichtung 22 an dem zweiten Rad 203, in Fig. 5 dem Hinterrad. Bei dem Beispiel der Fig. 5 ist die Begrenzung bzw. Verstärkung von Bremskraft bzw.

Bremsmoment der beiden Bremseinrichtungen 13 und 22 in gleicher weise wie in Bezug auf die Fig. 1 bis 4 erläutert möglich. Dazu können zwei Aktuatorvorrichtungen 23 an den jeweiligen Seilzügen 21 eingesetzt werden, die die als Felgenbremse eingerichtete

Bremseinrichtung 22 und die als Scheibenbremse eingerichtete Bremseinrichtung 13 aktuieren können. Der Rahmen 201 des Fahrzeugs kann beispielsweise zumindest teilweise als Aktuatorgehäuse für die Aktuatorvorrichtungen 23 dienen, das heißt die

Aktuatorvorrichtungen 23 können entweder als separate, an dem Rahmen 201 fixierte Komponenten vorgesehen werden, oder zumindest teilweise in dem Rahmen 201

ausgebildet werden. Das Fahrzeug 200 kann ferner eine Energieversorgungseinrichtung 6 aufweisen,

beispielsweise einen Akkumulator oder eine Batterie. Die Energieversorgungseinrichtung 6 kann dazu eingesetzt werden, die Aktoren 34 der Aktuatorvorrichtung(en) 23 mit elektrischer Energie zur Beaufschlagung der Aktoren 34 mit elektrischer Spannung zu versorgen. Zudem kann das Fahrzeug eine Steuereinrichtung 7 aufweisen, welche mit der

Energieversorgungseinrichtung 6 verbunden und aus dieser mit elektrischer Energie versorgt wird. Die Steuereinrichtung 7 kann dazu ausgelegt sein, den Betrieb der

Aktuatorvorrichtung(en) 23 zu steuern.

Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 7 über einen oder mehrere Lageoder Bewegungssensoren verfügt, wie beispielsweise Beschleunigungssensoren,

Drehratensensoren, Drehzahlsensoren oder Einfederwegsensoren. Über die von den Sensoren bereitgestellten Positions-, Lage- und/oder Bewegungsparameter kann die

Steuereinrichtung 7 eine Bewegungssituation des Fahrzeugs 200 ermitteln. Die

Steuereinrichtung 7 kann einen eingeleiteten Bremsvorgang mit den Bremseinrichtungen 13 und/oder 22 des Fahrzeugs 200 detektieren, beispielsweise über Veränderungen in der Drehzahl der Räder 2 und 203 oder der Beschleunigungswerte des Fahrzeugs 200. Danach kann die Steuereinrichtung 7 Bewegungsparameter des Fahrzeugs 200 durch Auswerten von Drehraten des Fahrzeugs 200, Drehzahlen der Räder 2 und 203 des Fahrzeugs 200 und/oder Momentanbeschleunigungswerten des Fahrzeugs 200 ermitteln. Die ermittelten Bewegungsparameter des Fahrzeugs 200 können dann beispielsweise mit einem

vorbestimmbaren Bewegungsprofil, welches in einem internen Speicher der

Steuereinrichtung 7 gespeichert sein kann, abgeglichen werden. Die bereitgestellten

Parameter der einzelnen Sensoren können dabei untereinander zur Plausibilisierung des erkannten Bewegungszustands des Fahrzeugs 200 herangezogen werden. Sollte sich nach dem Abgleich herausstellen, dass eine potentielle Gefahrensituation für den Fahrer des Fahrzeugs 200 vorherrscht oder droht, kann die Steuereinrichtung 7 die notwendigen Ansteuersignale an die Aktuatorvorrichtung(en) 23 zur Übertragung einer Kraft auf den Seilzug 21 der Bremseinrichtungen 13 und/oder 22 übermitteln.

Claims

Patentansprüche

1. Aktuatorvorrichtung (23) für eine Bremse (13; 22) eines Fahrzeugs (200), mit:

einem Aktuatorgehäuse (201);

einem in dem Aktuatorgehäuse (201) verankerten ersten dielektrischen Elastomeraktor (32, 33, 34), welcher mit einem elektrischen Feld beaufschlagbar ist und welcher in Abhängigkeit von dem beaufschlagten elektrischen Feld dehnbar ist; und

einer mechanischen Wirkverbindung (36), welche an einem ersten Endabschnitt (35) mit dem dielektrischen Elastomeraktor (32, 33, 34) verbunden, an einem dem ersten

Endabschnitt (35) entgegengesetzten zweiten Endabschnitt (38) mit einem Seilzug (21) der Bremse (13; 22) koppelbar und an einem Schwenkungspunkt (37) mit dem

Aktuatorgehäuse verbunden ist,

wobei bei einer Dehnung des ersten Elastomeraktors (32, 33, 34) eine Kraftübertragung über die mechanische Wirkverbindung (36) auf den Seilzug (21) der Bremse (13; 22) erfolgt.

2. Aktuatorvorrichtung (23) nach Anspruch 1 , weiterhin mit:

einer Abstützplatte (31), welche in dem Aktuatorgehäuse (201) ortsfest verankert ist, wobei der dielektrische Elastomeraktor (32, 33, 34) an einem Ende mit der Abstützplatte

(31) verbunden ist.

3. Aktuatorvorrichtung (23) nach einem der Ansprüche 1 und 2, weiterhin mit:

einem in dem Aktuatorgehäuse (201) verankerten zweiten dielektrischen Elastomeraktor (32, 33, 34b), welcher mit einem elektrischen Feld beaufschlagbar ist und welcher in

Abhängigkeit von dem beaufschlagten elektrischen Feld dehnbar ist,

wobei der zweite dielektrische Elastomeraktor (32, 33, 34b) an dem ersten Endabschnitt (35) mit der mechanischen Wirkverbindung (36) verbunden ist. 4. Aktuatorvorrichtung (23) nach Anspruch 3, wobei eine Dehnung des zweiten

Elastomeraktors (32, 33, 34b) eine Kraftübertragung auf den Seilzug (21) in

entgegengesetzter Richtung zu einer durch eine Dehnung des ersten Elastomeraktors (32, 33, 34a) verursachten Kraftübertragung verursacht. 5. Fahrzeug (200), mit: zumindest einem Rad (2; 203) zum fahrbaren Abstützen des Fahrzeugs (200) auf einem Untergrund;

einer Bremseinrichtung (13; 22), welche an dem Rad (2; 203) angeordnet ist, und welche dazu ausgelegt ist, die Rotationsgeschwindigkeit (W2; W203) des Rades zu vermindern;

einer Bedieneinrichtung (11);

einem Seilzug (21), welcher die Bedieneinrichtung (11 ) in Wirkverbindung mit der Bremseinrichtung (13; 22) setzt; und

einer Aktuatorvorrichtung (23) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welche mit dem Seilzug (21) gekoppelt ist.

Fahrzeug (200) nach Anspruch 5, wobei das Fahrzeug (200) mehrere Räder (2, 203) aufweist, wobei jedes der Räder (2, 203) des Fahrzeugs (200) mit einer

Bremseinrichtung (13; 22) und einer Aktuatorvorrichtung (23) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgestattet ist.

Fahrzeug (200) nach einem der Ansprüche 5 und 6, weiterhin mit:

einem Fahrzeugrahmen, wobei das Aktuatorgehäuse (201) zumindest teilweise in dem

Fahrzeugrahmen ausgebildet ist.

Fahrzeug (200) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, weiterhin mit:

einer Steuereinrichtung (7), welche mit der Aktuatorvorrichtung (23) gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, den Betrieb der Aktuatorvorrichtung (23) zu steuern; und einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung (6), welche mit der

Aktuatorvorrichtung (23) und der Steuereinrichtung (7) gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, die Aktuatorvorrichtung (23) und die Steuereinrichtung (7) mit elektrischer Energie zu versorgen.

Fahrzeug (200) nach Anspruch 8, wobei die Steuereinrichtung (7) weiterhin einen Beschleunigungssensor, einen Drehratensensor, einen Drehzahlsensor und/oder einen Einfederwegsensor aufweist.

0. Verfahren zum Aktuieren einer Bremse (13; 22) eines Fahrzeugs (200) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, mit den Schritten: Ermitteln eines eingeleiteten Bremsvorgangs mit der Bremse (13; 22) des Fahrzeugs (200);

Ermitteln von Bewegungsparametern des Fahrzeugs (200) durch Auswerten von Drehraten des Fahrzeugs (200), Drehzahlen der Räder (2; 203) des Fahrzeugs (200) und/oder Momentanbeschleunigung des Fahrzeugs (200);

Vergleichen der ermittelten Bewegungsparameter des Fahrzeugs (200) mit einem vorbestimmbaren Bewegungsprofil; und

Ansteuern der Aktuatorvorrichtung (23) zur Übertragung einer Kraft über die mechanische Wirkverbindung (36) auf den Seilzug (21) der Bremse (13; 22).

11. Verfahren zum Aktuieren einer Bremse (13; 22) eines Fahrzeugs (200) nach Anspruch 10, wobei die Richtung der Kraft der Richtung der durch den eingeleiteten

Bremsvorgang verursachten Bremskraft auf den Seilzug (21) der Bremse (13; 22) entgegengesetzt ist.

12. Verfahren zum Aktuieren einer Bremse (13; 22) eines Fahrzeugs (200) nach Anspruch 10, wobei die Richtung der Kraft der Richtung der durch den eingeleiteten

Bremsvorgang verursachten Bremskraft auf den Seilzug (21) der Bremse (13; 22) gleicht.