WO2020187352A1

WO2020187352A1 - System zum antreiben und bremsen eines fahrzeugs

Info

Publication number: WO2020187352A1
Application number: PCT/DE2020/100079
Authority: WO
Inventors: Marcel Philipp Mayer; Jannick Dominik Herbert ALTHERR
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2020-09-24
Also published as: DE102020102993A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (10) zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs (12) mit mindestens zwei Rädern (14, 16), nämlich mindestens einem Vorderrad (14) und mindestens einem Hinterrad (16), insbesondere eines fußpedalantreibbaren Fahrzeugs, aufweisend mindestens eine Vorderradbremseinrichtung (18) zur Bremsung des mindestens einen Vorderrads (14) des Fahrzeugs (12), wobei die Vorderradbremseinrichtung (18) eine Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung (20) aufweist, wobei das System (10) an der Vorderradbremseinrichtung (18) eine erste Sensorvorrichtung (22) zur Betätigungsbestimmung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung (20) aufweist; eine Hinterradbremseinrichtung (24) zur Bremsung des mindestens einen Hinterrads (16) des Fahrzeugs (12), wobei die Hinterradbremseinrichtung (24) eine Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung (26) aufweist, wobei das System (10) an der Hinterradbremseinrichtung (24) eine zweite Sensorvorrichtung (28) zur Betätigungsbestimmung der Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung (26) aufweist; wobei die Vorderradbremseinrichtung (18) und die Hinterradbremseinrichtung (24) voneinander unabhängige Bremseinrichtungen (18, 24) sind, wobei mindestens eine der Bremseinrichtungen (18, 24) ein digitales Reibungsbremssystem umfasst, wobei mindestens eines der mindestens beiden Räder (14, 16) einen Radantrieb (30) aufweist; und eine Steuereinheit (32), um den mindestens einen Radantrieb (30) als jeweilige Rekuperationsbremse zu steuern, abhängig von der Betätigungsbestimmung der ersten und/oder zweiten Sensorvorrichtung.

Description

System zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein System zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs mit mindestens zwei Rädern gemäß Anspruch 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren und ein Fahrzeug unter Verwendung des Systems nach mindestens Anspruch 1.

Vorbekannt im Stand der Technik sind in unterschiedlicher Ausgestaltung Fahrzeuge, die beispielsweise als Fahrräder, insbesondere als Pedelecs oder sogar Drei- und Vierradfahrzeuge ausgeführt sind. Meistens sind diese Fahrzeuge ausgestattet mit ei nem Bremssystem, aufweisend mindestens eine allgemein vorbekannte Reibungs bremse und/oder eine Rekuperationsbremse. Eine Rekuperationsbremse gewinnt beim Bremsen eines Fahrzeugs Bewegungsenergie als elektrische Energie zurück.

Flierzu offenbart die EP 2423032 A1 eine Fahrradregenerationsbremssteuervorrich tung, aufweisend einen ersten Verschiebungsbetrag-Erfassungsteil, einen zweiten Verschiebungsbetrag-Erfassungsteil und einen ersten Steuerteil. Der erste Verschie bungsbetragserfassungsteil ist angeordnet, um einen ersten Verschiebungsbetrag ei nes ersten Bremssystems zu erfassen. Der zweite Verschiebungsbetragserfas sungsteil ist so angeordnet, dass er einen zweiten Verschiebungsbetrag eines zweiten Bremssystems erfasst, der sich von dem ersten Bremssystem unterscheidet. Der ers te Steuerteil ist konfiguriert, um einen Motor unter Verwendung eines ersten Steuer vorgangs in Reaktion auf die ersten und zweiten Verschiebungsbeträge des ersten und des zweiten Bremssystems derart zu steuern, dass der erste Steuerteil eine erste regenerative Bremskraft erzeugt, die der aus dem ersten Verschiebungsbetrag und dem zweiten Verschiebungsbetrag erhaltenen Bremsinformation entspricht.

Insbesondere, wenn es darum geht, die größtmögliche kinetische Energie zurückzu gewinnen, weisen die vorgenannten Bremssysteme bislang noch keine hohe Wirt schaftlichkeit auf. Insbesondere bei Pedelec-Antriebssträngen ist die regenerative Bremsung, also rekuperative Bremsung, noch nicht sehr wirtschaftlich. Ein Pedelec (Akronym für Pedal Electric Cycle) ist eine verbreitete Ausführung eines Elektrofahrrads, bei der der Fahrer von einem Elektroantrieb nur dann unterstützt wird, wenn er gleichzeitig selbst die Pedale tritt.

Ein Antriebsstrang eines Fahrzeuges umfasst alle Komponenten, die im Fahrzeug die Leistung für den Antrieb generieren und auf die Straße übertragen.

Eines der Probleme besteht beispielhaft bei Antriebssträngen mit einem Mittelmotor. Dabei ist vorgesehen, dass es eine Freilaufentkopplung zwischen einem Antriebsrad und einem Antriebsmotor geben kann. Bremsenergie kann im entkoppelten Zustand einer solchen Ausführungsform allerdings nicht übertragen werden.

Alternativ gibt es Antriebsstränge mit Radnabenmotoren. Allerdings gibt es bei einem vorbekannten Radnabenmotor keine mechanische Interaktion zwischen dem Brems system und dem Antriebsstrang. Somit kann keine Bremsenergie beim Bremsvorgang des Bremssystems vom Antriebsstrang rekuperiert werden.

Ein weiteres Problem ist, dass insbesondere bei Fahrrädern mit zwei voneinander un abhängigen Bremssystemen, meistens eine Bremse vorne und eine Bremse hinten, und mit nur einem angetriebenen Antriebsrad, meistens hinten, eine rekuperative Bremsung nur dann ausgelöst werden kann, wenn die Betätigung nur durch jenen Bremshebel erfolgt, der die Bremsung des Antriebsrads betätigt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein System zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs zu schaffen, das eine wirtschaftliche Rekuperation während einer Brem sung ermöglicht.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein System zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Die Erfindung betrifft ein System zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs mit mindestens zwei Rädern, nämlich mindestens einem Vorderrad und mindestens ei nem Hinterrad, insbesondere eines elektrisch und fußpedalantreibbaren Fahrzeugs, aufweisend

- mindestens eine Vorderradbremseinrichtung zur Bremsung des mindestens einen Vorderrads des Fahrzeugs, wobei die Vorderradbremseinrichtung eine Vorderrad bremsaktivierungsvorrichtung aufweist, wobei das System an der Vorderradbremsein richtung eine erste Sensorvorrichtung zur Betätigungsbestimmung der Vorderrad bremsaktivierungsvorrichtung aufweist,

- mindestens eine Hinterradbremseinrichtung zur Bremsung des mindestens einen Hinterrads des Fahrzeugs, wobei die Hinterradbremseinrichtung eine Hinterradbrems aktivierungsvorrichtung aufweist, wobei das System an der Hinterradbremseinrichtung eine zweite Sensorvorrichtung zur Betätigungsbestimmung der Hinterradbremsaktivie rungsvorrichtung aufweist,

- wobei die Vorderradbremseinrichtung und die Hinterradbremseinrichtung voneinan der unabhängige Bremseinrichtungen sind, wobei mindestens eine der Bremseinrich tungen ein digitales Reibungsbremssystem umfasst,

- wobei mindestens eines der mindestens beiden Räder einen Radantrieb aufweist, und

- eine Steuereinheit, um den mindestens einen Radantrieb als jeweilige Rekuperati- onsbremse zu steuern, abhängig von der Betätigungsbestimmung der ersten und/oder zweiten Sensorvorrichtung.

Bevorzugt ist das Fahrzeug ein Fahrrad, besonders bevorzugt ein elektrisch betreib bares Fahrrad, beispielsweise ein Pedelec. Dabei kann das Fahrrad beispielsweise zwei, drei oder vier Räder aufweisen, wobei zumindest ein Vorderrad und ein Hinter rad vorgesehen sind.

Bevorzugt ist der Radantrieb ein Radnabenantrieb. Bevorzugt sind die Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung und/oder die Hinterrad bremsaktivierungsvorrichtung Bremshebel, wie beispielsweise bei Fahrrädern be kannt.

Grundidee der Erfindung ist es also, dass ein Radantrieb bei hinreichender Betätigung einer Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung und/oder einer Hinterradbremsaktivie rungsvorrichtung als Rekuperationsbremse geschaltet wird. Anders formuliert bedeu tet dies, mindestens zwei voneinander unabhängige Bremssysteme zur Verfügung zu stellen, die zur Betätigung einer Rekuperationsbremse über die Steuereinheit mitei nander interagieren können. Somit kann jede Möglichkeit genutzt werden, um elektri sche Energie während eines Bremsvorgangs zu rekuperieren.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Bremseinrichtungen umfassen mindestens ein di gitales Reibungsbremssystem.

Ein Reibungsbremssystem basiert auf dem Bremskonzept von Reibschluss und kann beispielsweise eine Stempel-, Klotz-, Löffel-, Felgen- oder Scheibenbremse sein.

Diese kann entweder analog betätigt werden, wie beispielsweise über einen mechani schen Zugmechanismus, wie einen Seilzug, oder eine hydraulische Betätigungsein richtung. Analog bedeutet also im Sinne der Erfindung, dass eine Aktuierung, bei spielsweise eine Bremsenbetätigung durch Ausübung von Druck oder Zug, mecha nisch erfolgt.

Ein Reibungsbremssystem kann alternativ auch digital betätigt werden, wobei mindes tens ein Teilstück der Signalübertragung zwischen der Bremsaktivierungsvorrichtung und der den Reibschluss bildenden Einheit digital erfolgen muss. Digital bedeutet im Sinne der Erfindung, dass eine Signalübertragung elektronisch erfolgt. Dies kann über ein Kabel, also ein Elektrokabel, erfolgen oder kabellos, also über ein Funksignal.

Analoge Reibungsbremssysteme haben den Vorteil, dass sie kostengünstig produziert und verbaut werden können. Digitale Reibungsbremssysteme haben darüber hinaus den Vorteil, dass sie eine prä zise Bremskrafteinstellung erlauben. Dies ist in Kombination mit dem Radantrieb als Rekuperationsbremse besonders vorteilhaft, weil sich die vom Fahrer wahrgenomme ne Bremswirkung durch eine variierende Einstellung derselben möglichst derart ein stellen lässt, dass die Bremsung ein sicheres Fahrverhalten zulässt und gleichzeitig der größtmögliche Energieanteil rekuperiert werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Sensorvorrichtung und die zweite Sensorvorrichtung zur digitalen Betätigung unmittelbar, insbesondere per Kabel oder kabellos, mit der Steuereinheit verbunden sind. Dies ermöglicht eine schnelle und sichere Erkennung von Betätigungsbestim mungen, sodass der Radantrieb möglichst schnell bei Bedarf als Rekuperationsbrem se aktiviert werden kann. Digitale Betätigung bedeutet im Sinne der Erfindung, dass beispielsweise das Kabel ein digitales Signal überträgt, sodass die Steuereinheit in ei nen bestimmten Modus schaltet. Es erfolgt somit keine mechanische Betätigung be ziehungsweise Kraftweiterleitung durch das Kabel.

Bremssysteme der Fahrzeuge können vereinfacht werden, indem neben herkömmli chen mechanischen, insbesondere hydraulischen, Bremssystemen auch kabelgebun dene oder sogar kabellose Bremsen eingesetzt werden. Dies reduziert den benötigten Gesamtmassenauslegungsraum.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Reibungsbremssystem der Vorderradbremseinrichtung durch die Vorderradbremsakti vierungsvorrichtung und/oder ein Reibungsbremssystem der Hinterradbremseinrich- tung durch die Flinterradbremsaktivierungsvorrichtung zu betätigen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorderradbremseinrichtung oder die Hinterradbremseinrichtung zur Bremsung, an dem mindestens einen Rad zu dem Radantrieb als Rekuperationsbremse zusätzlich ausschließlich eine digitale Bremseinrichtung, insbesondere eine per Kabel oder ka bellos betätigbare Bremseinrichtung, aufweist. Eine digitale Bremseinrichtung hat den Vorteil, dass die Bremsung gemeinsam mit dem jeweiligen als Rekuperationsbremse ausgebildeten Radantrieb im Sinne eines sicheren Bremsvorgangs eingestellt werden kann, wobei die beteiligten Komponenten entsprechend mit der Steuereinheit verbun den sein können.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorderradbremseinrichtung oder die Hinterradbremseinrichtung zur Bremsung, an dem mindestens einen Rad zu dem Radantrieb als Rekuperationsbremse zusätzlich ausschließlich eine analoge Bremseinrichtung aufweist, und dass die Vorderradbrem seinrichtung oder die Hinterradbremseinrichtung zur Bremsung an dem mindestens einen Rad ohne den Radantrieb eine digitale Bremseinrichtung, insbesondere eine per Kabel oder kabellos betätigbare Bremseinrichtung, aufweist. Dies ermöglicht eine möglichst kostengünstig herstellbare und gleichzeitig im Gebrauch wirtschaftlich ener- gierekuperierende Ausführungsform des mit dem System ausgebildeten Fahrzeugs.

Erfindungsgemäß ist ebenfalls ein Verfahren zum Antreiben und Bremsen eines Fahr zeugs mit mindestens zwei Rädern, aufweisend ein System zum Antreiben und Brem sen nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend folgende Verfahrensschritte:

- Betätigungsbestimmung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung durch die erste Sensorvorrichtung und/oder Betätigungsbestimmung der zweiten Hinterradbremsakti vierungsvorrichtung durch die zweite Sensorvorrichtung,

- wobei die jeweilige Betätigungsbestimmung einen Betrag über eine Intensität der Be tätigung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung und/oder der Hinterradbremsakti vierungsvorrichtung generiert, und

- wenn die Steuereinheit feststellt, dass bei der jeweiligen Betätigungsbestimmung ein Betrag über die Intensität der Betätigung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung und/oder der Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung einen definierten Schwellwert überschreitet, dann steuern des mindestens einen Radantriebs als jeweilige Rekupe rationsbremse.

Gemäß einer bevorzugten Maßnahme der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Brem sung eines Vorderrades bei Betätigung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung und/oder eine Bremsung eines Hinterrades bei Betätigung der Hinterradbremsaktivie rungsvorrichtung jeweils einen Bremsanteil aus mindestens einer Bremseinrichtung und einen weiteren Bremsanteil aus mindestens einem als Rekuperationsbremse ausgebildeten Radantrieb aufweist. Diese kombinierte Form unterschiedlicher Bremsanteile erlaubt ein sicheres Bremsen und eine wirtschaftliche Ausführungsform des Fahrzeugs. Analoge Bremseinrichtungen haben den Vorteil, dass sie kostengüns tig produziert und verbaut werden können. Digitale Bremseinrichtungen haben den Vorteil, dass sie eine präzise Bremskrafteinstellung erlauben. Dies ist in Kombination mit dem Radantrieb als Rekuperationsbremse besonders vorteilhaft, weil sich der Bremsvorgang aus unterschiedlichen Bremsanteilen derart einstellen lässt, dass die Bremsung ein sicheres Fahrverhalten zulässt und gleichzeitig der größtmögliche Energieanteil rekuperiert werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Maßnahme der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorder radbremseinrichtung und/oder die Flinterradbremseinrichtung derart eingerichtet sind, dass eine Bremswirkung auf ein Rad höher ist, wenn bei Betätigung der Vorderrad bremsaktivierungsvorrichtung beziehungsweise der Hinterradbremsaktivierungsvor richtung das jeweilige Rad den als Rekuperationsbremse ausgebildeten Radantrieb aufweist, als wenn bei Betätigung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung bezie hungsweise der Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung das jeweilige Rad keinen als Rekuperationsbremse ausgebildeten Radantrieb aufweist. Somit kann eine stärkere Bremsung mit dem den Radantrieb aufweisenden Rad erfolgen, sodass mehr Energie zur Rekuperation zur Verfügung gestellt wird.

Gemäß einer bevorzugten Maßnahme der Erfindung ist vorgesehen, dass bei gleich zeitiger Betätigung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung und der Hinterrad bremsaktivierungsvorrichtung die Befehle derjenigen Radbremsaktivierungsvorrich tung Priorität haben, die einem Rad mit als Rekuperationsbremse ausgebildetem Radantrieb zugeordnet sind. Dies ermöglicht, dass unterschiedliche Eingaben in das System eine klare Reihenfolge aufweisen und somit System interne Konfliktsituationen vermieden werden.

Gemäß einer bevorzugten Maßnahme der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Brems signal zur Betätigung der Vorderradbremseinrichtung unmittelbar von der Vorderrad bremsaktivierungsvorrichtung oder mittelbar über die Steuereinheit von der Vorder- radbremsaktivierungsvorrichtung erfolgt und/oder dass ein Bremssignal zur Betäti gung der Hinterradbremseinrichtung unmittelbar von der Hinterradbremsaktivierungs vorrichtung oder mittelbar über die Steuereinheit von der Hinterradbremsaktivierungs vorrichtung erfolgt. Dabei kann die Signalübertragung mechanisch, also analog oder bevorzugt digital, insbesondere oder Kabel oder kabellos erfolgen. Abhängig von der abschließenden Konstruktion ist bevorzugt, dass die Totzeit zwischen Betätigung ei ner Radbremsaktivierungsvorrichtung, insbesondere eines Bremshebels, und der Durchführung eines Bremsvorgangs und der Energierekuperation möglichst gering ist. Durch die vorgenannten Merkmale kann dies entsprechend erreicht werden.

Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Fahrzeug mit dem vorgenannten erfindungsgemä ßen System zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs mit mindestens zwei Rä dern, wobei das Fahrzeug weiterhin mindestens einen Energiespeicher zur Speiche rung von elektrischer Energie, welche von der Rekuperationsbremse bereitgestellt wird, aufweist. Die elektrische Energie kann im Bedarfsfall wieder dem mindestens ei nen Radantrieb zur Verfügung gestellt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfol gend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

Fig. 1 : eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Fahrzeug nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2: eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Fahrzeug nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3: eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Fahrzeug nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4: eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Fahrzeug nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5: eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Fahrzeug nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6: eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Fahrzeug nach einer sechs ten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7: eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Fahrzeug nach einer siebten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8: eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Fahrzeug nach einer achten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9: eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Fahrzeug nach einer neunten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 10: eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Fahrzeug nach einer zehn ten Ausführungsform der Erfindung.

Die Figuren 1 bis 10 zeigen eine schematische Draufsicht auf ein beispielhaft als Fahrrad ausgebildetes Fahrzeug 12. Unter den Schutzbereich können allerdings auch anderweitig ausgebildete Fahrzeuge 12 fallen, beispielsweise Elektroroller. Dabei kann das Fahrrad 12 insbesondere ein Pedelec sein, wobei das Fahrrad eine Seite als Vorderseite V und über einen Rahmen 34 verbunden eine Flinterseite H aufweist. Das Fahrzeug 12 weist hier ein Tretlager 36 und einen Fahrzeugsitz 38 für den Fahrer auf.

Gestrichelte Linien zwischen den Komponenten symbolisieren reine Signalverbindun gen, also digitale Verbindungen. Volllinien zwischen den Komponenten, also bei spielsweise zwischen der Steuereinheit 32 und der Hinterradbremseinrichtung 24 nach Fig. 2, symbolisieren analoge Verbindungen, also mechanische oder hydrauli sche Verbindungen. Figur 1 zeigt ein bevorzugtes System 10 zum Antreiben und Bremsen eines Fahr zeugs 12. Das System 10 umfasst mindestens zwei Räder 14, 16, nämlich mindes tens ein Vorderrad 14 und mindestens ein Flinterrad 16. Insbesondere ist das Fahr zeug 12 ein elektrisch antreibbares und fußpedalantreibbares Fahrzeug.

Das System 10 umfasst weiterhin mindestens eine Vorderradbremseinrichtung 18 zur Bremsung des mindestens einen Vorderrads 14 des Fahrzeugs 12. Die Vorderrad bremseinrichtung 18 weist eine Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung 20 auf, wobei das System 10 an der Vorderradbremseinrichtung 18 eine erste Sensorvorrichtung 22 zur Betätigungsbestimmung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung 20 aufweist.

Das System 10 umfasst weiterhin mindestens eine Hinterradbremseinrichtung 24 zur Bremsung des mindestens einen Hinterrads 16 des Fahrzeugs 12. Die Hinterrad bremseinrichtung 24 weist eine Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung 26 auf, wobei das System 10 an der Hinterradbremseinrichtung 24 eine zweite Sensorvorrichtung 28 zur Betätigungsbestimmung der Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung 26 aufweist.

Die Vorderradbremseinrichtung 18 und die Hinterradbremseinrichtung 24 sind vonei nander unabhängige Bremseinrichtungen 18, 24.

Mindestens eines der mindestens beiden Räder 14, 16 weist einen Radantrieb 30 auf.

Das System 10 umfasst weiterhin eine Steuereinheit 32, um den mindestens einen Radantrieb 30 als jeweilige Rekuperationsbremse zu steuern, abhängig von der Betä tigungsbestimmung der ersten und/oder zweiten Sensorvorrichtung 22, 28.

Der Radantrieb 30 kann somit als elektrischer Antriebsstrang verstanden werden. Die Vorderradbremseinrichtung 18 und die Hinterradbremseinrichtung 24 sind insbeson dere zwei einzelne Reibungsbremssysteme, die idealerweise jeweils mit einem

Bremshebel als Radbremsaktivierungsvorrichtung 20, 26 betätigt werden.

Die Vorderradbremseinrichtung 18 und die Hinterradbremseinrichtung 24 umfassen sensorische Vorrichtungen, als erste und/oder zweite Sensorvorrichtung 22, 28, die zumindest die Betätigung der Bremsgriffe bestimmen können, wobei idealerweise ein Prozentsatz der Betätigung bestimmt werden kann.

Die erste und die zweite Sensorvorrichtung 22, 28 sind mit einer Steuereinheit 32 ver bunden, die den elektrischen Antriebsstrang bzw. den Radantrieb 30 als Rekuperati- onsbremse steuern kann.

Mit einem Signal der ersten und/oder der zweiten Sensorvorrichtung 22, 28 wird eine rekuperative Bremsung unabhängig davon ausgelöst, von welcher der einzelnen Bremseinrichtungen 18, 24 sie ausgelöst wird, wodurch eine indirekte Verknüpfung zwischen den Bremseinrichtungen 18, 24 realisiert wird. Abhängig von der Position des Radantriebs 30 gibt es jedoch eine dominante Sensorik für den Radantrieb 30, wenn er sich dasselbe Rad 14, 16 teilt. Daher kann eine Priorität implementiert wer den, die die Eingabe der nicht dominanten Bremseinrichtung 18, 24 übersteuern kann.

Damit sind die in Verbindung mit dem Radantrieb 30 stehenden Komponenten domi nant und umgekehrt.

Eine Ausführungsform einer nicht dominanten Bremseinrichtung 18, 24 kann ein me chanisches oder hydraulisches Bremssystem als analoges Reibungsbremssystem mit einer Sensorvorrichtung 22, 28 umfassen. In dieser Ausführungsform löst die Betäti gung der Radbremsaktivierungsvorrichtung 20, 26 immer sowohl das analoge Rei bungsbremssystem über den mechanischen oder hydraulischen Anschluss als auch den Radantrieb 30 als Rekuperationsbremse über die Sensorvorrichtung 22, 28 aus.

Das Reibungsbremssystem basiert auf dem Bremskonzept von Reibschluss und kann beispielsweise eine Stempel-, Klotz-, Löffel-, Felgen- oder Scheibenbremse sein.

Analog bedeutet im Sinne der Erfindung, dass beispielsweise eine Signalübertragung, beispielsweise das Signal zur Bremsbetätigung, mechanisch erfolgt. Beispielsweise kann die mechanische Übertragung hydraulisch oder über einen Zugdraht erfolgen. Bevorzugt ist das Reibungsbremssystem auf dem mit dem dominanten Rad, gemäß Figur 1 das Hinterrad 16, ein digitales Reibungsbremssystem. Dabei weist die als Bremshebel ausgebildete Radbremsaktivierungsvorrichtung 20, 26 einen Aktuator, beispielsweise einen Hauptzylinder, auf. Der Aktuator steuert somit das Reibungs bremssystem sowie die Steuereinheit 32, die den Radantrieb beziehungsweise die Rekuperationsbremse steuert. Die Sensorvorrichtungen 22, 28 können sowohl mit dem Aktuator als auch mit der Steuereinheit 32 verbunden werden. Das mindestens eine weitere Reibungsbremssystem bleibt analog.

Digital bedeutet im Sinne der Erfindung, dass eine Signalübertragung elektronisch er folgt. Dies kann über ein Kabel, also ein Elektrokabel, erfolgen oder kabellos, also über ein Funksignal.

Eine Steuerstrategie kann sein, dass bei Betätigung des nicht dominanten Bremshe bels, also der Radbremsaktivierungsvorrichtung 20, 26, das Reibungsbremssystem der nicht dominanten Bremseinrichtung 18, 24 sowie die Rekuperationsbremse der dominanten Bremseinrichtung 18, 24 betätigt wird. Die Rekuperationsbremse kann je doch auf einer reduzierten Stufe betätigt werden. Bei Betätigung des dominanten Bremshebels, also der Radbremsaktivierungsvorrichtung 20, 26, kann aufgrund des erfindungsgemäßen Systems 10 sowohl das Reibungsbremssystem als auch die Re kuperationsbremse betätigt werden.

In einigen Ausführungsformen kann das dominante Rad 14, 16 mit analogen Rei bungsbremssystemen ausgestattet sein, wobei die nicht dominanten Räder 14, 16 keine Kabel beziehungsweise keine kabellosen Verbindungsmittel aufweisen.

Insbesondere ist vorgesehen, dass ein Bremssignal zur Betätigung der Vorderrad bremseinrichtung 18 unmittelbar von der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung 20 oder mittelbar über die Steuereinheit 32 von der Vorderradbremsaktivierungsvorrich tung 20 erfolgt und/oder dass ein Bremssignal zur Betätigung der Hinterradbremsein richtung 24 unmittelbar von der Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung 26 oder mittel bar über die Steuereinheit 32 von der Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung 26 er folgt. Die Figuren 1 bis 10 unterscheiden sich wie folgt:

Figur 1 zeigt das zuvor beschriebene Fahrzeug 12 mit dem Flinterrad 16 als dominan te Komponente, also als Rad mit dem Radantrieb 30. Dabei sind die Vorderradbrems aktivierungsvorrichtung 20 und die Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung 26 mit der Steuereinheit 32 verbunden. Dies erfolgt über eine digitale Verbindung, beispielsweise per Kabel oder kabellos. Dies ist mit der gestrichelten Linienführung angedeutet. Die Vorderradbremseinrichtung 18 wird durch die Steuereinheit 32 betätigt, die das Bremssignal zur Betätigung von der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung 20 erhal ten hat. Die Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung 26 betätigt die Hinterradbremsein richtung 24 unmittelbar und analog. Die Steuereinheit 32 ist digital mit dem Radantrieb 30 verbunden.

Figur 2 unterscheidet sich als alternative Ausführungsform von Figur 1 wie folgt:

Die Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung 20 betätigt die Vorderradbremseinrichtung 18 unmittelbar und analog. Die Hinterradbremseinrichtung 24 wird durch die Steuer einheit 32 betätigt, die das Bremssignal zur Betätigung von der Hinterradbremsaktivie rungsvorrichtung 26 erhalten hat.

Figur 3 unterscheidet sich als alternative Ausführungsform von Figur 2 wie folgt:

Das Vorderrad 14 und das Hinterrad 16 des Fahrzeugs 12 beziehungsweise Fahrrads weisen jeweils einen Radantrieb 30 auf. Diese Radantriebe 30 sind digital mit der Steuereinheit 32 verbunden.

Figur 4 unterscheidet sich als alternative Ausführungsform von Figur 2 wie folgt:

Die Steuereinheit 32 betätigt die Vorderradbremseinrichtung 18, die das Bremssignal zur Betätigung von der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung 20 digital erhalten hat. Die Hinterradbremseinrichtung 24 wird ebenfalls durch die Steuereinheit 32 betätigt, die das Bremssignal zur Betätigung von der Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung 26 digital erhalten hat.

Figur 5 unterscheidet sich als alternative Ausführungsform von Figur 4 wie folgt: Hier weist nur das Vorderrad 14 des Fahrzeugs 12 beziehungsweise Fahrrads einen Radantrieb 30 auf. Dieser Radantrieb 30 ist digital mit der Steuereinheit 32 verbun den.

Figur 6 unterscheidet sich als alternative Ausführungsform von Figur 5 wie folgt:

Das Vorderrad 14 und das Flinterrad 16 des Fahrzeugs 12 beziehungsweise Fahrrads weisen jeweils einen Radantrieb 30 auf. Diese Radantriebe 30 sind digital mit der Steuereinheit 32 verbunden.

Die Figuren 7 bis 10 zeigen alternative Ausführungsform eines Fahrzeugs 12, wobei zwei Vorderräder 14 und/oder zwei Hinterräder 16 vorhanden sind. Die Signalverbin dungen sind ebenso realisierbar wie in den Figuren 1 bis 6 beispielhaft dargestellt. Bei parallelen Rädern an der Vorderseite V oder Hinterseite H des Fahrzeugs 12 werden die Signalverbindungen an diesen parallelen Rädern bevorzugt gleich ausgeführt.

Dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Auf eine Detaildarstellung der möglichen Signalverbindungen wurden in den Figuren 7 bis 10 der Übersichtlichkeit halber je doch verzichtet. Weiterhin zeigen die Figuren 7 bis 10 einen Energiespeicher 40, den die Rekuperationsbremse mit elektrischer Energie speist. Die elektrische Energie kann im Bedarfsfall wieder dem mindestens einen Radantrieb 30 zur Verfügung ge stellt werden.

Figur 7 zeigt als alternative Ausführungsform ein Fahrzeug 12 mit einem Vorderrad 14 an seiner Vorderseite V und zwei Hinterrädern 16 an seiner Hinterseite H. Beide Hin terräder 16 umfassen jeweils einen Radantrieb 30.

Figur 8 zeigt als alternative Ausführungsform ein Fahrzeug 12 mit zwei Vorderrädern 14 an seiner Vorderseite V und einem Hinterrad 16 an seiner Hinterseite H. Beide Vorderräder 14 umfassen jeweils einen Radantrieb 30.

Figur 9 zeigt als alternative Ausführungsform ein Fahrzeug 12 mit zwei Vorderrädern 14 an seiner Vorderseite V und einem Hinterrad 16 an seiner Hinterseite H. Das Hin terrad 16 umfasst einen Radantrieb 30. Figur 10 zeigt als alternative Ausführungsform ein Fahrzeug 12 mit zwei Vorderrädern 14 an seiner Vorderseite V und zwei Flinterrädern 16 an seiner Hinterseite H. Beide Hinterräder 16 umfassen jeweils einen Radantrieb 30.

Bezuqszeichenliste

10 System zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs 12 Fahrzeug

14 Vorderrad

16 Flinterrad

18 Vorderradbremseinrichtung

20 Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung

22 Erste Sensorvorrichtung

24 Hinterradbremseinrichtung

26 Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung

28 Zweite Sensorvorrichtung

30 Radantrieb

32 Steuereinheit

34 Rahmen

36 Tretlager

38 Fahrzeugsitz

40 Energiespeicher

V Vorderseite

H Hinterseite

Claims

Patentansprüche

1. System (10) zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs (12) mit mindestens zwei Rädern (14, 16), nämlich mindestens einem Vorderrad (14) und mindestens ei nem Hinterrad (16), insbesondere eines elektrisch und fußpedalantreibbaren Fahr zeugs, aufweisend

mindestens eine Vorderradbremseinrichtung (18) zur Bremsung des mindes tens einen Vorderrads (14) des Fahrzeugs (12), wobei die Vorderradbremseinrichtung (18) eine Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung (20) aufweist, wobei das System (10) an der Vorderradbremseinrichtung (18) eine erste Sensorvorrichtung (22) zur Be tätigungsbestimmung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung (20) aufweist,

mindestens eine Hinterradbremseinrichtung (24) zur Bremsung des mindestens einen Hinterrads (16) des Fahrzeugs (12), wobei die Hinterradbremseinrichtung (24) eine Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung (26) aufweist, wobei das System (10) an der Hinterradbremseinrichtung (24) eine zweite Sensorvorrichtung (28) zur Betäti gungsbestimmung der Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung (26) aufweist,

wobei die Vorderradbremseinrichtung (18) und die Hinterradbremseinrichtung (24) voneinander unabhängige Bremseinrichtungen (18, 24) sind, wobei mindestens eine der Bremseinrichtungen (18, 24) ein digitales Reibungsbremssystem umfasst, wobei mindestens eines der mindestens beiden Räder (14, 16) einen Radan trieb (30) aufweist, und

eine Steuereinheit (32), um den mindestens einen Radantrieb (30) als jeweilige Rekuperationsbremse zu steuern, abhängig von der Betätigungsbestimmung der ers ten und/oder zweiten Sensorvorrichtung (22, 28).

2. System (10) zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs (12) mit mindestens zwei Rädern (14, 16) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Radantrieb (30), die erste Sensorvorrichtung (22) und die zweite Sensorvorrichtung (28) zur digi talen Betätigung unmittelbar, insbesondere per Kabel oder kabellos, mit der Steuer einheit (32) verbunden sind.

3. System (10) zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs (12) mit mindestens zwei Rädern (14, 16) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rei bungsbremssystem der Vorderradbremseinrichtung (18) durch die Vorderradbremsak tivierungsvorrichtung (20) und/oder ein Reibungsbremssystem der Hinterradbremsein richtung (24) durch die Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung (26) zu betätigen ist.

4. System (10) zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs (12) mit mindestens zwei Rädern (14, 16) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderradbremseinrichtung (18) oder die Hinter radbremseinrichtung (24) zur Bremsung, an dem mindestens einen Rad (14, 16) zu dem Radantrieb (30) als Rekuperationsbremse zusätzlich ausschließlich eine digitale Bremseinrichtung, insbesondere eine per Kabel oder kabellos betätigbare Bremsein richtung, aufweist.

5. System (10) zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs (12) mit mindestens zwei Rädern (14, 16) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Vorderradbremseinrichtung (18) oder die Hinterradbremsein richtung (24) zur Bremsung, an dem mindestens einen Rad (14, 16) zu dem Radan trieb (30) als Rekuperationsbremse zusätzlich ausschließlich eine analoge Bremsein richtung aufweist, und dass die Vorderradbremseinrichtung (18) oder die Hinterrad bremseinrichtung (24) zur Bremsung an dem mindestens einen Rad (14, 16) ohne den Radantrieb (30) eine digitale Bremseinrichtung, insbesondere eine per Kabel oder ka bellos betätigbare Bremseinrichtung, aufweist.

6. Verfahren zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs (12) mit mindestens zwei Rädern (14, 16), aufweisend ein System (10) zum Antreiben und Bremsen nach min destens einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend folgende Verfahrens schritte:

Betätigungsbestimmung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung (20) durch die erste Sensorvorrichtung (22) und/oder Betätigungsbestimmung der Hinterrad bremsaktivierungsvorrichtung (26) durch die zweite Sensorvorrichtung (28), wobei die jeweilige Betätigungsbestimmung einen Betrag über eine Intensität der Betätigung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung (20) und/oder der Hinter radbremsaktivierungsvorrichtung (26) generiert, und

wenn die Steuereinheit (32) feststellt, dass bei der jeweiligen Betätigungsbe stimmung ein Betrag über die Intensität der Betätigung der Vorderradbremsaktivie rungsvorrichtung (20) und/oder der Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung (26) einen definierten Schwellwert überschreitet, steuern des mindestens einen Radantriebs (30) als jeweilige Rekuperationsbremse.

7. Verfahren zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs (12) mit mindestens zwei Rädern (14, 16) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremsung eines Vorderrades (14) bei Betätigung der Vorderradbremsaktivie rungsvorrichtung (20) und/oder eine Bremsung eines Hinterrades (16) bei Betätigung der Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung (26) jeweils einen Bremsanteil aus mindes tens einer Bremseinrichtung und einen weiteren Bremsanteil aus mindestens einem als Rekuperationsbremse ausgebildeten Radantrieb (30) aufweist.

8. Verfahren zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs (12) mit mindestens zwei Rädern (14, 16) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,

dass die Vorderradbremseinrichtung (18) und/oder die Hinterradbremseinrichtung (24) derart eingerichtet sind, dass eine Bremswirkung auf ein Rad (14, 16) höher ist, wenn bei Betätigung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung (20) beziehungsweise der Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung (26) das jeweilige Rad (14, 16) den als Reku perationsbremse ausgebildeten Radantrieb (30) aufweist, als wenn bei Betätigung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung (20) beziehungsweise der Hinterradbremsak tivierungsvorrichtung (26) das jeweilige Rad (14, 16) keinen als Rekuperationsbremse ausgebildeten Radantrieb (30) aufweist.

9. Verfahren zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs (12) mit mindestens zwei Rädern (14, 16) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei gleichzeitiger Betätigung der Vorderradbremsaktivierungsvorrichtung (20) und der Hinterradbremsaktivierungsvorrichtung (26) die Befehle derjenigen Rad- bremsaktivierungsvorrichtung (20, 26) Priorität haben, die einem Rad (14, 16) mit als Rekuperationsbremse ausgebildetem Radantrieb (30) zugeordnet sind.

10. Fahrzeug (12) mit einem System (10) zum Antreiben und Bremsen eines Fahr- zeugs (12) mit mindestens zwei Rädern (14, 16) nach mindesten einem der Ansprü che 1 bis 5, wobei das Fahrzeug (12) weiterhin mindestens einen Energiespeicher (40) zur Speicherung von elektrischer Energie, welche von der Rekuperationsbremse bereitgestellt wird, aufweist.