Fahrzeug mit der Bremsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit mindestens einem Rad. Die Bremsvorrichtung umfasst eine Bremseinheit mit einem ersten Bremspartner, einem Gehäuse und einer Hydraulikeinrichtung, wobei der erste Bremspartner, das Gehäuse und/oder die Hydraulikeinrichtung eine Hauptachse definieren. Die Bremsvorrichtung umfasst einen zweiten Bremspartner, wobei der erste Bremspartner mittels der Hydraulikeinrichtung relativ zu dem Gehäuse in einer auf die Hauptachse bezogenen axialen Richtung von einer Grundstellung in eine Bremsstellung bewegbar ist, wobei der erste Bremspartner in der Bremsstellung an dem zweiten Bremspartner anliegt, sodass eine Bremskraft erzeugt wird. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit der Bremsvorrichtung.

Anti-Blockier-Systeme zur Vermeidung einer Blockierung der Räder bei einem Bremsvorgang sind aus dem Stand der Technik für Pkws, Lkws und auch für motorisierte Zweiräder bereits bekannt.

Beispielsweise beschreibt die Druckschrift DE 60 2005 001 496 T2 ein Motorrad mit einer ABS-Einheit, welche einen Motor, eine Pumpe, Hydraulikleitungen und Magnetventile zur Bildung des ABS umfasst und neben einer Batterie unter einem Sitz des Fahrzeugs angeordnet ist.

In der Druckschrift DE 102014005527 A1 ist ein elektrisches Fahrrad-ABS-System für ein Fahrrad oder Elektrofahrrad auch in Kombination mit einer Scheiben-, Felgen- und Rollenbremse offenbart. Bei einem Abbremsen des Fahrrads oder Elektrofahrrads greift das ABS regelnd auf den Bremsdruck ein.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine funktionale und bauraumsparende Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche eine integrierte Lösung zur Erhöhung einer Fahrsicherheit des Fahrzeugs umfasst. Diese Aufgabe wird durch eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Fahrzeug mit der Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.

Gegenstand der Erfindung ist eine Bremsvorrichtung, welche für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Fahrzeug kann eine Bremsvorrichtung oder mehrere Bremsvorrichtungen umfassen. Beispielsweise ist das Fahrzeug als ein einspuriges oder mehrspuriges Fahrzeug ausgebildet. Optional ist das Fahrzeug als ein niederfluriges Fahrzeug ausgebildet. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ausgebildet. Beispielsweise ist das Fahrzeug ein Elektrokleinfahrzeug oder Elektrokleinstfahrzeug oder als ein Elektromobil ausgebildet. Insbesondere sind darunter Fahrzeuge ohne Sitz oder selbstbalancierende Fahrzeuge mit oder ohne Sitz zu verstehen.

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 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. Alternativ kann das Fahrzeug als ein Roller, insbesondere als ein Elektromotorrad, als ein Elektromotorroller, als ein Elektroroller, Elektrotretroller, Elektroscooter, z.B. E- Scooter ausgebildet sein. Möglich ist im Rahmen der Erfindung auch, dass das Fahrzeug als ein Segway, Hoverboard, Kickboard, Skateboard, Longboard o.ä. ausgebildet ist. Die Bremsvorrichtung ist insbesondere zum Abbremsen des mindestens einen Rads des Fahrzeugs ausgebildet. Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug einen Elektromotor mit einem Rotor und mit einem Stator, wobei der Rotor und der Stator in einem Motorgehäuse des Elektromotors aufgenommen sind. Bevorzugt umfasst das Motorgehäuse einen Gehäuseabschnitt, welcher eine Rotorhülse bildet, in welcher der Rotor aufgenommen ist. Insbesondere dreht sich der Gehäuseabschnitt als Rotorhülse mit dem Rad und mit dem Rotor mit. Der Gehäuseabschnitt ist mit einer Radfelge des angetriebenen Rades wirkverbunden oder er bildet die Radfelge des angetriebenen Rades.

Die Bremsvorrichtung umfasst eine Bremseinheit. Die Bremseinheit weist einen ersten Bremspartner auf. Der erste Bremspartner ist bevorzugt stationär und/oder rotationsfest angeordnet und/oder ausgebildet. Er umfasst vorzugsweise eine Bremskörpereinrichtung und optional ergänzend ein Bremsscheibenelement. Vorzugsweise trägt die Bremskörpereinrichtung das Bremsscheibenelement. Die Bremskörpereinrichtung kann zum Beispiel durch Aluminiumdruckguss gefertigt sein. Bevorzugt weist das Bremsscheibenelement eine Kontaktfläche auf. Optional kann die Kontaktfläche als eine z.B. durch ein Reibmittel gebildete Bremsfläche ausgebildet sein.

Die Bremseinheit weist ein Gehäuse auf. Beispielsweise ist das Gehäuse durch Aluminiumdruckguss gefertigt. Vorzugsweise ist das Gehäuse an dem Fahrzeug stationär und/oder drehfest angeordnet und/oder anordbar. Bevorzugt ist das Gehäuse koaxial zu einer Radachse des Fahrzeugs angeordnet. Insbesondere durchstößt die Radachse das Gehäuse. Flierzu weist das Gehäuse beispielsweise eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme der Radachse auf. Vorzugsweise ist erste Bremspartner vollständig oder teilweise in dem Gehäuse aufgenommen und/oder von diesem umgeben.

Die Bremseinheit weist eine Hydraulikeinrichtung zur Erzeugung einer hydraulischen Kraft auf. Bevorzugt weist die Hydraulikeinrichtung einen Ringraum und einen Ringkolben auf, wobei der Ringkolben in dem Ringraum angeordnet ist. Insbesondere ist in dem Ringraum eine Hydraulikflüssigkeit zur Betätigung des Ringkolbens angeordnet. Der Ringraum bildet insbesondere einen Zylinder der Hydraulikeinrichtung. Die Bremsvorrichtung weist einen zweiten Bremspartner auf. Vorzugsweise umfasst der zweite Bremspartner einen Bremsbelagträger, welcher bevorzugt radseitig angeordnet ist. Der Bremsbelagträger ist vorzugweise rotierbar und/oder rotierend ausgebildet. Insbesondere rotiert der Bremsbelagträger mit dem Rad. Beispielsweise ist der Bremsbelagträger an der Radfelge des Rades angeordnet und/oder mit dieser verbunden. Alternativ kann der Bremsbelagträger in der Radfelge integriert sein oder durch diese gebildet sein. Das Rad kann ein durch den Elektromotor angetriebenes Rad oder ein antriebsloses Rad sein. Der Bremsbelagträger kann alternativ oder optional ergänzend an dem als Rotorhülse ausgebildeten Gehäuseabschnitt des Motorgehäuses angeordnet sein oder durch den Gehäuseabschnitt gebildet sein, wobei der Gehäuseabschnitt optional die Radfelge des angetriebenen Rades umfasst und/oder bildet.

Optional ergänzend umfasst der zweite Bremspartner einen Bremsbelag. Bevorzugt ist der Bremsbelag koaxial zu der Hauptachse angeordnet. Vorzugsweise ist der Bremsbelag auf dem Bremsbelagträger angeordnet, insbesondere trägt der Bremsbelagträger den Bremsbelag. Im Speziellen ist der Bremsbelag drehfest mit dem Bremsbelagträger und/oder mit dem mindestens einem Rad verbindbar und/oder verbunden.

Die Bremsvorrichtung weist eine Hauptachse auf, wobei die Hauptachse als eine konstruktive und/oder gedachte Hilfsachse zu verstehen ist. Die Hauptachse ist durch das Gehäuse, insbesondere durch die Durchgangsöffnung oder durch die Radachse, definiert. Alternativ hierzu ist die Hauptachse durch die Hydraulikeinrichtung, insbesondere durch den Ringkolben und/oder durch den Ringraum, definiert. Alternativ oder ergänzend ist die Hauptachse durch den ersten Bremspartner, insbesondere durch die Bremskörpereinrichtung, definiert.

Vorzugsweise ist der Ringraum mit dem Gehäuse fest oder formschlüssig verbunden. Zum Beispiel ist der Ringraum in dem Gehäuse integriert. 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 Bremspartner fest oder formschlüssig verbunden.

Der erste Bremspartner ist mittels der Hydraulikeinrichtung relativ zu dem Gehäuse in einer auf die Hauptachse bezogenen axialen Richtung von einer Grundstellung in eine Bremsstellung bewegbar. In der Bremsstellung liegt der erste Bremspartner an dem zweiten Bremspartner an, sodass eine Bremskraft erzeugt wird. Vorzugsweise reiben der erste Bremspartner und der zweite Bremspartner aufgrund der Rotation des Rades und/oder des zweiten Bremspartners aneinander. Insbesondere wird die Bremskraft von dem ersten, bevorzugt stationären und/oder rotationsfesten, Bremspartner an den zweiten, bevorzugt rotierenden, Bremspartner übertragen.

Beispielsweise wird die Bremskörpereinrichtung mit dem Bremsscheibenelement an den Bremsbelagträger mit dem Bremsbelag angepresst, um die Bremskraft zu erzeugen und zu übertragen. Insbesondere wird die Kontaktfläche des Bremsscheibenelements in der Bremsstellung an den Bremsbelag angepresst. Wenn die Kontaktfläche an dem Bremsbelag anliegt, insbesondere angepresst ist, wird insbesondere durch Reibung die Bremskraft erzeugt.

In einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung der Erfindung umfasst der erste Bremspartner eine Kraftverteilungsplatte. Vorzugsweise ist die Kraftverteilungsplatte mit der Hydraulikeinrichtung wirkverbunden. Insbesondere ist die Kraftverteilungsplatte z.B. über einen Sicherungsring an den Ringkolben angebunden. Bevorzugt ist die Kraftverteilungsplatte auch mit der Bremskörpereinrichtung wirkverbunden. Zum Beispiel ist die Kraftverteilungsplatte als Übertragungseinrichtung zwischen der Hydraulikeinrichtung und der Bremskörpereinrichtung angeordnet und/oder ausgebildet. Insbesondere überträgt die Kraftverteilungsplatte die hydraulische Kraft von der Hydraulikeinrichtung auf die Bremskörpereinrichtung und/oder sie leitet diese in die Bremskörpereinrichtung ein. Dadurch ist die Bremskörpereinrichtung in die axiale Richtung bewegbar und mit der Kontaktfläche an den Bremsbelag anpressbar, um die Bremskraft zu erzeugen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Bremseinheit eine Rückstelleinrichtung, die zum axialen Rückstellen des ersten Bremspartners, insbesondere der Bremskörpereinrichtung, von der Bremsstellung in die Grundstellung ausgebildet ist. Die Rückstelleinrichtung kann z.B. als eine Rückstellfeder ausgebildet sein. Sobald ein hydraulischer Druck in der Hydraulikeinrichtung nachlässt, kann der erste Bremspartner durch eine Federkraft der Rückstellfeder wieder zurückgestellt werden. Beispielsweise stützt sich die Rückstelleinrichtung, insbesondere die Rückstellfeder, auf einer Seite an dem Gehäuse ab und auf der anderen Seite an dem ersten Bremspartner, insbesondere an der Bremskörpereinrichtung.

Es ist vorgesehen, dass die Bremsvorrichtung eine Messvorrichtung umfasst, wobei die Messvorrichtung dazu ausgebildet ist, radspezifische Daten zu messen. In Abhängigkeit der radspezifischen Daten kann eine Drehzahl des mindestens einen Rades des Fahrzeugs, insbesondere mittels mindestens einer Steuerungseinrichtung des Fahrzeugs, ermittelt werden. Vorzugsweise können der Elektromotor und die Hydraulikeinrichtung der Bremseinheit auf Basis der Drehzahl angesteuert werden.

Beispielsweise kann der Elektromotor, insbesondere bei Hybridanwendungen, zur Reduzierung des von ihm erzeugen Drehmoments angesteuert werden, wenn ausgewertet wird, dass sich die Drehzahl reduziert, insbesondere wenn das Rad durch die Bremsvorrichtung abgebremst wird. Zum Beispiel kann auch die hydraulische Kraft der Hydraulikeinrichtung reduziert werden, wenn ausgewertet wird, dass die Drehzahl des Rades sprunghaft abnimmt. Dies ist dann der Fall, wenn das Rad die Bremskraft nicht mehr auf die Fahrbahn übertragen kann, z.B. aufgrund von Glätte, Verschmutzung oder Aquaplaning auf der Fahrbahn, und das Rad das Bremsmoment selbst aufnehmen muss. Durch die Ansteuerung der Hydraulikeinrichtung auf Basis der Drehzahl des Rades kann in vorteilhafte Weise ein Antiblockiersystem (ABS) für das Fahrzeug bereitgestellt werden, welches eine Blockierung des Rades bei einem mit der Bremsvorrichtung durchgeführten Bremsvorgang verhindern kann. Insbesondere bleibt das Fahrzeug durch das ABS bei einem starken Abbremsen noch lenkbar und kann die Spur halten. Vorteilhaft ist auch, dass mittels des ABS eine Unfallgefahr durch ein Schleudern des Fahrers über den Lenker des Fahrzeugs oder durch Verlust einer Lenkbarkeit des Fahrzeugs bei dem Bremsvorgang reduziert werden kann. Gerade bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen mit oder ohne Sitz ist ein Schwerpunkt des Fahrers verhältnismäßig weit oben und eine Aufstellfläche für die Füße des Fahrers meist recht schmal, sodass das ABS in vorteilhafter Weise entgegenwirken kann. Vorteilhaft ist weiterhin, dass die durch die Messvorrichtung gemessenen radspezifischen Daten nicht nur zur Ermittlung der Drehzahl für das ABS des Fahrzeugs genutzt werden, sondern auch zur Ansteuerung des Elektromotors. Somit kann die Messvorrichtung eine Doppelfunktion erfüllen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Messvorrichtung einen Signalträger und eine Sensoreinrichtung. Vorzugsweise ist der Signalträger dazu ausgebildet, die Messsignale zu erzeugen. Beispielsweise ist der Signalträger als eine optische Scheibe oder als ein Impulsring ausgebildet. Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung dazu ausgebildet, die Messsignale zu erfassen und als die radspezifischen Daten an die mindestens eine Steuerungseinrichtung des Fahrzeugs zu übermitteln. Beispielsweise ist die Sensoreinrichtung ein optischer Sensor, insbesondere ein Inkremtentalgeber, für den Fall, dass der Signalträger als optische Scheibe ausgebildet ist. Wenn der Signalträger als Impulsring ausgebildet ist, kann die Sensoreinrichtung zum Beispiel als ein kapazitiver Sensor oder als ein Hallsensor ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung als ein induktiver Sensor, insbesondere als ein sogenannter Resolver, ausgebildet, wenn der Signalträger als Impulsring ausgebildet ist.

In einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung bildet die Sensoreinrichtung einen Bestandteil der Bremseinheit. Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung zumindest abschnittsweise in die Bremseinheit integriert. Beispielsweise ist die Sensoreinrichtung zumindest abschnittsweise in dem Gehäuse der Bremseinheit aufgenommen. Beispielsweise ist in dem Gehäuse eine Öffnung vorgehsehen, durch die die Sensoreinrichtung hindurchgesteckt ist und von außen in das Gehäuse hineinragt. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung formschlüssig in der Öffnung gehalten. Möglich ist alternativ, dass die Sensoreinrichtung vollständig in dem Gehäuse aufgenommen und/oder gehalten ist. Vorteilhaft ist, dass die Sensoreinrichtung vollständig oder zumindest abschnittsweise in einem vorhandenen Aufnahmeraum des Gehäuses angeordnet ist und somit kein zusätzlicher oder nur ein geringer zusätzlicher Bauraum für die Sensoreinrichtung außerhalb des Gehäuses zur Verfügung gestellt werden muss. Dies birgt insbesondere Vorteile hinsichtlich der optischen Erscheinung des Rades und/oder der Bremsvorrichtung.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensoreinrichtung so in dem Gehäuse aufgenommen und/oder von diesem gehalten, dass sie sich in die axiale Richtung erstreckt. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung gleichgerichtet und/oder parallel zu der Hauptachse angeordnet. Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung so in dem Gehäuse aufgenommen, dass eine sensoraktive Seite der Sensoreinrichtung zu dem zweiten Bremspartner gerichtet ist.

In einer möglichen konstruktiven Umsetzung der Erfindung weist die Kraftverteilungsplatte des ersten Bremspartners eine Aussparung für die Sensoreinrichtung auf. Vorzugsweise ragt die Sensoreinrichtung zumindest abschnittsweise durch die Aussparung hindurch. Bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung, dass die Kraftverteilungsplatte unabhängig von der Sensoreinrichtung in die axiale Richtung bewegbar ist, um die hydraulische Kraft auf die Bremskörpereinrichtung zu übertragen. Alternativ ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Sensoreinrichtung in der Aussparung der Kraftverteilungsplatte formschlüssig gehalten ist und gemeinsam mit dieser in die axiale Richtung bewegbar ist.

In einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist der Signalträger mit dem zweiten Bremspartner wirkverbunden. Vorzugsweise ist der Signalträger als separates Bauteil, insbesondere in der Ausbildung als optische Scheibe oder als Impulsring, mit dem zweiten Bremspartner wirkverbunden. Zum Beispiel ist der Signalträger unmittelbar oder mittelbar über mindestens ein zwischengeschaltetes Bauteil mit dem zweiten Bremspartner wirkverbunden. Insbesondere ist der Signalträger koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptachse angeordnet. Im Speziellen ist der Signalträger als die optische Scheibe oder der Impulsring gemeinsam mit dem zweiten Bremspartner auf der Radachse angeordnet. Vorzugsweise ist der Signalträger zwischen der Bremseinheit und dem zweiten Bremspartner angeordnet. Vorzugsweise rotiert der Signalträger gemeinsam mit dem zweiten Bremspartner. Vorteilhaft ist, dass der Signalträger in dieser Anordnung und/oder Ausbildung in der axialen Richtung nur sehr gering aufbaut und somit bauraumsparend in die Bremsvorrichtung integriert ist.

Möglich ist es im Rahmen der Erfindung, dass der Signalträger an dem zweiten Bremspartner angeordnet ist. Vorzugsweises ist der Signalträger drehfest an dem zweiten Bremspartner befestigt. Beispielsweise ist der Signalträger an der Radfelge oder an dem Gehäuseabschnitt des Elektromotors angeordnet und/oder befestigt.

In einer alternativen bevorzugten Realisierung der Erfindung bildet der Signalträger einen Bestandteil des zweiten Bremspartners. Beispielsweise ist der Signalträger in die Radfelge oder in den Gehäuseabschnitt des Elektromotors z.B. stoffschlüssig oder auch form- und/oder kraftschlüssig integriert. Besonders bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung, dass der Signalträger den Bremsbelag aufweist. In diesem Fall trägt der Bremsbelagträger den Signalträger und somit den Bremsbelag. Vorteilhaft ist, dass der Signalträger in dieser Anordnung und/oder Ausbildung keinen zusätzlichen Bauraum in der Bremsvorrichtung beansprucht. Der Signalträger ist insbesondere direkt an dem zweiten Bremspartner und somit an der rotierenden Radfelge und/oder der rotierenden Rotorhülse des Elektromotors angeordnet ist. Dadurch kann der Signalträger die Messsignale für die Sensoreinrichtung unverfälscht erzeugen. Von Vorteil ist es weiterhin, dass die Messvorrichtung so in der Bremsvorrichtung integriert ist, dass zwischen der Sensoreinrichtung, insbesondere der sensoraktiven Seite der Sensoreinrichtung, und dem Signalträger nur ein geringer Abstand besteht. Dadurch können die Messsignale in hoher Qualität von der Sensoreinrichtung erfasst und sicher als die radspezifischen Daten an die mindestens eine Steuerungseinrichtung des Fahrzeugs übermittelt werden.

Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeug mit mindestens einem Rad und mit der Bremsvorrichtung nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 8. Das Fahrzeug ist bevorzugt als ein Elektroklein- oder kleinstfahrzeug, insbesondere als ein elektrisch angetriebenes selbstbalancierendes Fahrzeug mit oder ohne Sitz ausgebildet. Insbesondere kann es sich bei dem Fahrzeug um einen Elektroroller oder E-Scooter handeln. Alternativ kann das Fahrzeug als ein Elektrofahrrad, z.B. als ein E-Bike oder als ein Pedelec, ausgebildet sein.

Es ist im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt, dass das Fahrzeug einen Elektromotor als Antriebseinrichtung aufweist, wobei der Elektromotor bevorzugt in dem mindestens einen Rad angeordnet ist. Der Elektromotor kann das Rad bilden und/oder als Nabenmotor oder Direktmotor ausgebildet sein.

In einer bevorzugten Umsetzung der Erfindung umfasst das Fahrzeug mindestens eine Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der Motoreinrichtung und der Flydraulikeinrichtung. Optional umfasst die mindestens eine Steuerungseinrichtung eine Auswerteeinrichtung. Vorzugsweise wertet die Auswerteeinrichtung die radspezifischen Daten als eine Drehzahl des Rades aus.

In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung steuert die mindestens eine Steuerungseinrichtung den Elektromotor auf Basis der von der Sensoreinrichtung übermittelten radspezifischen Daten, insbesondere in Abhängigkeit der aus den radspezifischen Daten ermittelten Drehzahl, bevorzugt signaltechnisch an. Beispielsweise nimmt die mindestens eine Steuerungseinrichtung eine genaue Drehwinkelsteuerung und/oder eine Positions- oder Geschwindigkeitssteuerung an dem Elektromotor vor. Insbesondere steuert die mindestens eine Steuerungseinrichtung den Elektromotor dazu an, das von ihm erzeugte Drehmoment zu reduzieren oder zeitweise kein Drehmoment mehr zu erzeugen, wenn ausgewertet wird, dass sich die Drehzahl insbesondere infolge einer Aktivierung der Bremsvorrichtung reduziert.

Optional ergänzend steuert die mindestens eine Steuerungseinrichtung die Hydraulikeinrichtung der Bremseinheit auf Basis der von der Sensoreinrichtung übermittelten radspezifischen Daten, insbesondere in Abhängigkeit der Drehzahl an, insbesondere um ein Antiblockiersystem des Fahrzeugs zu realisieren.

Vorzugsweise steuert die Steuerungseinrichtung die Hydraulikeinrichtung dazu an, die von ihr erzeugte hydraulische Kraft zu reduzieren, wenn ausgewertet wird, dass die Drehzahl des Rades mangels der Möglichkeit der Übertragung der Drehzahl auf die Fahrbahn sprunghaft abnimmt. Durch das Antiblockiersystem kann eine Blockierung des Rades und/oder verringerte Lenkbarkeit des Fahrzeugs bei einem mit der Bremsvorrichtung durchgeführten Bremsvorgang verhindert werden. Insbesondere können Gefahrensituationen aufgrund von Bremsmanövern auf unebenen, verschmutzen oder witterungsbedingt glatten oder nassen Fahrbahnen vermieden werden.

Möglich ist es im Rahmen der Erfindung, dass das Fahrzeug eine erste Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung des Elektromotors und eine zweite Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der Hydraulikeinrichtung umfasst, wobei die erste und zweite Steuerungseinrichtung mit den gleichen radspezifischen Daten gespeist werden. Insbesondere übernimmt die Messvorrichtung eine Doppelfunktion bei der Versorgung der mindestens einen Steuerungseinrichtung, z.B. der ersten und zweiten Steuerungseinrichtung, mit den radspezifischen Daten.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen: Figur 1 eine dreidimensionale Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Bremsvorrichtung und mit einer Steuerungseinrichtung zur Realisierung eines Antiblockiersystems;

Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung der Bremsvorrichtung mit einer integrierten Messvorrichtung;

Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung der Bremsvorrichtung mit einer alternativ integrierten Messvorrichtung.

Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 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. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug 1 auch als ein Elektrofahrrad, insbesondere als ein E-Bike oder Pedelec ausgebildet sein.

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, Flinterrad 4 auf, welches an einem Fahrzeugrahmen 5 des Fahrzeugs 1 drehbar gelagert ist.

Das Fahrzeug 1 weist eine Radgabel 6 auf, wobei das Radmodul 2 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.

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.

Das Radmodul 3 weist eine Radachse 10 auf, welche mit ihrer Längsachse eine Hauptachse H definiert. Das Rad 3 ist mit seiner Rotationsachse koaxial zu der Radachse 10 angeordnet. Die Radachse 10 ist an der Radgabel 6 festgelegt, wobei die Radfelge 8 über zwei Lagereinrichtungen, z.B. Wälzlager, drehbar auf der Radachse

10 gelagert ist.

Zur Erzeugung eines Drehmoments und insbesondere zum Antrieb des Rades 3 weist das Radmodul 2 eine in die Radfelge 8 integrierte Antriebsvorrichtung 11 , z.B. einen Elektromotor, auf. Die Antriebsvorrichtung 11 weist einen drehfest mit der Radachse 10 verbundenen Stator auf, welcher in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H zwischen den beiden Lagereinrichtungen angeordnet ist. Zudem weist die Antriebsvorrichtung 11 einen drehfest mit der Radfelge 8 verbundenen Rotor auf. In einem Fährbetrieb des Fahrzeugs 1 wird die Radfelge 8 durch die Antriebsvorrichtung

11 angetrieben, wobei das Rad 3 um die Hauptachse H rotiert. Die Radfelge 8 kann durch z.B. einen Gehäuseabschnitt des Elektromotors gebildet sein, wobei der Gehäuseabschnitt eine Rotorhülse des Rotors bildet.

Das Radmodul 2 weist eine Bremsvorrichtung 12 auf, welche zur Übertragung eines Bremsmoments auf das Rad 3 dient. Die Bremsvorrichtung 12 ist mit der Radfelge 8 wirkverbunden. Die Bremsvorrichtung 12 weist eine Bremseinheit 13 auf, welche auf einer Seite der Radfelge 8 angeordnet ist. Die Bremsvorrichtung 12 weist auch einen zweiten Bremspartner 31 auf, welcher mit dem ersten Bremspartner 30 Zusammenwirken kann, um die Bremskraft zum Abbremsen des Rades 3 zu erzeugen.

Das Fahrzeug 1 weist mindestens eine Steuerungseinrichtung 25 auf, welche zur raddrehzahlabhängigen Ansteuerung der Antriebseinrichtung 11 ausgebildet ist. Hierzu werden der Steuerungseinrichtung 25 radspezifische Daten von einer Messvorrichtung 28 (Figuren 2 und 3) der Bremsvorrichtung 12 übermittelt. Die Steuerungseinrichtung 25 weist eine Auswerteeinrichtung 27 auf, welche die radspezifischen Daten auswertet und eine Drehzahl des Rades 3 ermittelt. Wenn die Auswerteeinrichtung 27 beim Bremsvorgang eine abnehmende Drehzahl des Rades 3 auswertet, so bedeutet dies ein beabsichtigtes Abbremsen des Rades 3. In diesem Fall steuert die Steuerungseinrichtung 25 die Antriebseinrichtung 11 zur Reduzierung oder zur Unterbrechung des Drehmoments an, insbesondere um das Abbremsen des Rades 3 zu unterstützen und/oder dem Abbremsen des Rades 3 nicht durch dessen Antrieb entgegenzuwirken.

Die Bremsvorrichtung 12 ist als eine hydraulisch aktivierbare Reibbremse ausgebildet. Zur Erzeugung der hydraulischen Kraft weist die Bremseinheit 13 eine Hydraulikeinrichtung 26 (Figuren 2 und 3) auf. Der erste Bremspartner 30 kann durch die hydraulische Kraft an den zweiten Bremspartner 31 angepresst werden, um die durch Reibschluss zwischen beiden erzeugte Bremskraft zum Abbremsen des Rades 3 zu erzeugen.

Die Steuerungseinrichtung 25 ist zusätzlich zu der Ansteuerung der Antriebseinrichtung 11 dazu ausgebildet, die Hydraulikeinrichtung 26 der Bremseinheit 13 anzusteuern. Insbesondere kann die Steuerungseinrichtung 25 eine Reduzierung der in der Hydraulikeinrichtung 26 erzeugten hydraulischen Kraft ansteuern. Dies ist dann der Fall, wenn die ausgewertete Drehzahl des Rades 3 schlagartig stark abfällt. Der starke Abfall der Drehzahl und eine damit verbundene Blockierung des Rades 3 treten dann auf, wenn die Bremskraft aufgrund von ungünstigen Fahrbahnbedingungen wie Eisglätte, Aquaplaning, Verschmutzung etc. nicht auf die Fahrbahn übertragen werden kann und ein Bremsmoment somit nur von dem Rad 3 aufgenommen wird. Durch die Reduzierung der hydraulischen Kraft kann die Blockierung des Rades 3 verhindert werden. Dies ermöglicht insbesondere die Aufrechterhaltung einer Lenkbarkeit des Fahrzeugs 1 und ein Vermeiden von Unfällen, z.B. Vorwärtsschleudern eines Fahrers über den Lenker 7. Somit ist ein Antiblockiersystem (ABS) des Fahrzeugs 1 durch die Möglichkeit der Ansteuerung der Hydraulikeinrichtung 26 zur Reduzierung der erzeugten hydraulischen Kraft bei schlagartigem Abfall der Drehzahl des Rades 3 realisiert.

Die Figur 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch die Bremsvorrichtung 12 aus der Figur 1 , wobei die Bremsvorrichtung 12 die Bremseinheit 13 und zweiten Bremspartner 31 umfasst.

Die Bremseinheit 13 umfasst eine Bremskörpereinrichtung 14 mit einem Bremsscheibenelement 15 als einen ersten Bremspartner 30. Die Bremsvorrichtung 12 weist einen die Hauptachse H umlaufenden Bremsbelagträger 18 auf. Der Bremsbelagträger 18 trägt einen Bremsbelag 17. Der Bremsbelagträger 18 bildet gemeinsam mit dem Bremsbelag 17 den zweiten Bremspartner 31 der Bremsvorrichtung 12.

Der Bremsbelagträger 18, der Bremsbelag 17 und das Bremsscheibenelement 15 sind in Bezug auf die Hauptachse H koaxial zueinander angeordnet. Der Bremsbelagträger 18 ist in Bezug auf die Hauptachse H an einer axialen Stirnseite der Radfelge 8 drehfest montiert. Der Bremsbelagträger 18 wird im Fährbetrieb gemeinsam mit dem Bremsbelag 17 durch die Radfelge 8 mitgenommen und rotiert um die Hauptachse H.

Das Bremsscheibenelement 15 ist in einer axialen Richtung AR (Figuren 2 und 3) zu dem radseitigen Bremsbelag 17 hin und in einer axialen Gegenrichtung GR von dem Bremsbelag 17 weg bewegbar. In Umlaufrichtung um die Hauptachse H ist das Bremsscheibenelement 15 drehfest mit der Radachse 10 oder mit der Radgabel 6 gekoppelt. Somit bildet der Bremsbelagträger 18 gemeinsam mit dem Bremsbelag 17 einen rotierenden Bremspartner und das Bremsscheibenelement 15 einen stationären und rotationsfesten Bremspartner der Bremsvorrichtung 12.

Durch die Bewegung des Bremsscheibenelements 15 in der axialen Richtung AR und in der Gegenrichtung GR kann das Bremsscheibenelement 15 von einer Grundstellung in eine Bremsstellung und zurück überführt werden. In der Bremsstellung liegt das Bremsscheibenelement 15 mit einer Kontaktfläche 24 an dem Bremsbelag 17 an, insbesondere ist es mit der Kontaktfläche 24 an den Bremsbelag 17 angepresst, sodass ein Reibschluss gebildet ist. Durch Reibung wird eine Bremskraft erzeugt, mittels der das rotierende Rad 3 zwischen dem Bremsscheibenelement 15 und dem radseitigen Bremsbelag 17 abgebremst wird.

Die Bremseinheit 13 bildet den gabelfesten Teil der Bremsvorrichtung 12. Sie umfasst den ersten Bremspartner 30 und verschiebt diesen in die axiale Richtung AR und in die Gegenrichtung GR, um ihn von der Grundstellung in die Bremsstellung zu überführen.

Die Bremseinheit 13 weist ein Gehäuse 16 auf, wobei das Gehäuse 16 koaxial zu der Hauptachse H angeordnet und drehfest an der Radgabel 6 (Figur 1 ) angeordnet ist. Das Gehäuse 16 weist eine Durchgangsöffnung 21 für die Radachse 10 auf. Die Bremskörpereinrichtung 14 ist in dem Gehäuse 16 zumindest abschnittsweise axial beweglich aufgenommen. Die Bremseinheit 13 weist eine Hydraulikeinrichtung 26 zur Erzeugung einer hydraulischen Kraft auf. Die Hydraulikeinrichtung 26 ist in dem Gehäuse 16 angeordnet, insbesondere in diesem integriert.

Die Hydraulikeinrichtung 26 weist einen nicht gezeigten Anschluss auf, über den sie mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt werden kann. Der Anschluss ist mit einem Ringraum 19 als Druckraum strömungstechnisch verbunden, wobei der Ringraum 19 einen Zylinder der Hydraulikeinrichtung 26 bildet. Der Ringraum 19 ist koaxial zu der Hauptachse H angeordnet und in dem Gehäuse 16 ausgeformt. In dem Ringraum 19 sind ein Hydraulikfluid und ein Ringkolben 20 angeordnet. Der Ringkolben 20 ist in axialer Richtung AR zweiteilig ausgebildet. Durch die hydraulische Kraft kann der Ringkolben 20 in dem Ringraum 19 in die axiale Richtung AR und in die axiale Gegenrichtung GR bewegt werden und somit eine axiale Hubbewegung bzw. eine axiale Rückhubbewegung ausführen.

Der erste Bremspartner 30 umfasst die Bremskörpereinrichtung 14 und das Bremsscheibenelement 15. Das Bremsscheibenelement 15 ist auf der Bremskörpereinrichtung 14 angeordnet und wird gemeinsam mit dieser in die axiale Richtung AR bzw. in die axiale Gegenrichtung GR bewegt und von der Grundstellung in die Bremsstellung überführt. Hierzu bewegt die Hydraulikeinrichtung 26 die Bremskörpereinrichtung 14 relativ zu dem Gehäuse 16 in der axialen Richtung AR. Die Bremskörpereinrichtung 14 ist mit der Hydraulikeinrichtung 26 wirkverbunden.

Der erste Bremspartner 30 umfasst auch eine Kraftverteilungsplatte 22, wobei diese aus Stabilitätsgründen als ein Topf mit einem Kragen ausgebildet ist. In einem radialen Innenbereich liegt die Kraftverteilungsplatte 22 auf dem Ringkolben 20 auf, so dass die Kraftverteilungsplatte 22 bei der axialen Hubbewegung B des Ringkolbens 20 mitgeführt und in die axiale Richtung AR bewegt wird. Die Bremskörpereinrichtung 14 ist über einen Sicherungsring 23 mit der Kraftverteilungsplatte 22 verbunden, sodass die axiale Hubbewegung oder Rückhubbewegung des Ringkolbens 20 über die Kraftverteilungsplatte 22 auf die Bremskörpereinrichtung 14 übertragen wird. Insbesondere werden die Bremskörpereinrichtung 14 und das Bremsscheibenelement 15 bei der axialen Hubbewegung des Ringkolbens 20 in die axiale Richtung AR bewegt und bei der axialen Rückhubbewegung des Ringkolbens 20 in die axiale Gegenrichtung GR bewegt.

Die Bremseinheit 13 weist eine nicht gezeigte Rückstelleinrichtung auf, welche z.B. als eine Rückstellfeder ausgebildet ist. Die Rückstelleinrichtung stellt die Bremskörpereinrichtung 14 durch Bewegung in die axiale Gegenrichtung GR in die Ruhestellung zurück, wenn der durch den Ringkolben 20 ausgeübte hydraulische Druck nachlässt.

Die Bremsvorrichtung 12 weist eine Messvorrichtung 28 auf. Die Messvorrichtung 28 ist dazu ausgebildet, die radspezifischen Daten zu messen und an die Steuerungseinrichtung 25 (Figur 1) zu übermitteln. Die Messvorrichtung 28 umfasst einen Signalträger 29 und eine Sensoreinrichtung 32. Der Signalträger 29 ist dazu ausgebildet, Messsignale für die Sensoreinrichtung 32 zu erzeugen. Die Sensoreinrichtung 32 ist dazu ausgebildet, die Messsignale zu erfassen und als die radspezifischen Daten an die Steuerungseinrichtung 25 zu übermitteln. Die Messvorrichtung 28 erfüllt mit der Übermittlung der radspezifischen Daten an die Steuerungseinrichtung 25 eine Doppelfunktion, da die radspezifischen Daten als Drehzahl ausgewertet werden und als Basis zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung 11 und der Hydraulikeinrichtung 26 dienen.

Der Signalträger 29 ist als eine optische Scheibe oder als ein Impulsring ausgebildet , welche/welcher konzentrisch und/oder koaxial zu der Hauptachse H angeordnet sind. Der Signalträger 29 ist radseitig auf der Radachse 10 angeordnet und mit dem zweiten Bremspartner 31 mittelbar oder unmittelbar wirkverbunden. Der Signalträger 29 kann als die optische Scheibe oder als der Impulsring über mindestens ein weiteres zwischengeschaltetes Bauteil mit dem zweiten Bremspartner 31 verbunden sein. Der Signalträger 29 ist drehfest mit dem zweiten Bremspartner 31 wirkverbunden, sodass er mit diesem um die Hauptachse H bzw. um die Radachse 10 rotieren kann.

Der Signalträger 29 kann an dem zweiten Bremspartner 31 angeordnet sein, z.B. kann er mit der Radfelge 8 und/oder dem Gehäuseabschnitt 8 der Antriebseinrichtung 11 verbunden sein. Der Signalträger 29 kann alternativ in den zweiten Bremspartner 31 integriert sein. In diesem Fall bildet der Signalträger 29 einen integrierten Bestandteil der Radfelge und/oder des Gehäuseabschnitts 8. Der Signalträger 29 kann auch den Bremsbelag 17 umfassen oder bilden, wobei er in dieser Ausführung von dem Bremsbelagträger 18 getragen ist. Der Signalträger 29 ist somit in der axialen Richtung AR nicht oder nur sehr gering aufbauend in der Bremsvorrichtung 12 integriert, was Vorteile hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bauraums in dem Radmodul 2 (Figur 1 ) bietet.

Der Signalträger 29 rotiert gemeinsam mit dem zweiten Bremspartner 31 , insbesondere mit der Radfelge 8 und/oder mit der Rotorhülse, mit der gleichen Drehzahl. Somit kann er die Messsignale erzeugen, in Abhängigkeit derer die Auswerteeinrichtung 27 die Drehzahl zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung 11 und der Hydraulikeinrichtung 26 ermitteln kann. Die Sensoreinrichtung 32 ist für den Fall, dass der Signalträger 29 die optische Scheibe ist, als ein optischer Sensor, insbesondere als ein Inkremtentalgeber, ausgebildet. Wenn der Signalträger 29 als Impulsring ausgebildet ist, ist die Sensoreinrichtung 32 ein kapazitiver Sensor oder ein Hallsensor. Sie kann alternativ als ein induktiver Sensor, insbesondere als ein Resolver, ausgebildet sein.

Die Sensoreinrichtung 32 bildet einen Bestandteil der Bremseinheit 13. Sie ist in dem Gehäuse 16 abschnittsweise aufgenommen. Alternativ oder optional ergänzend kann die Sensoreinrichtung 32 zwischen dem Gehäuse 16 und der Bremskörpereinrichtung 14 abschnittsweise aufgenommen sein.

Konstruktiv ist die Sensoreinrichtung 32 als ein langgestreckter Stift ausgebildet. Das Gehäuse 16 weist eine Öffnung 34 auf, durch die die Sensoreinrichtung 32 als der Stift hindurchgesteckt und gehalten ist. Die Öffnung 34 kann alternativ zwischen dem Gehäuse 16 und der Bremskörpereinrichtung 14 gebildet sein. Der Stift weist eine sensoraktive Seite 33 auf, mittels derer die von dem Signalträger 29 erzeugten Messsignale erfasst werden können. Die Sensoreinrichtung 32 erstreckt sich als der Stift durch das Gehäuse 16 in die axiale Richtung AR, wobei die sensoraktive Seite 33 zu dem zweiten Bremspartner 31 und zu dem dort angeordneten Signalträger 29 gerichtet ist. Dadurch ist die sensoraktive Seite 33 in unmittelbarer Nähe zu dem Signalträger 29 angeordnet, wodurch eine störungsfreie Erfassung der Messsignale gesichert werden kann.

Zur Ermöglichung der benachbarten Anordnung der sensoraktiven Seite 33 und des Signalträgers 29 weist die Kraftverteilungsplatte 22 eine Aussparung 35 auf, durch die die Sensoreinrichtung 32 hindurchragt. Die Kraftverteilungsplatte 22 ist unabhängig von der Sensoreinrichtung 32 in die axiale Richtung AR bewegbar. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung 32 in der Bremseinheit 13 unbeweglich und/oder stationär integriert. Die Sensoreinrichtung 32 ist Signal- und/oder datentechnisch an die Steuerungseinrichtung 25, z.B. über eine elektrische Leitung 36, angebunden. Die elektrische Leitung 36 ist auf einer Seite des Stifts angeordnet, die der sensoraktiven Seite 33 gegenüberliegt und/oder aus dem Gehäuse 16 herausragt.

Wie es in der Figur 3 dargestellt ist, kann die Sensoreinrichtung 32 alternativ vollständig in dem Gehäuse 16 oder zwischen diesem und der Bremskörpereinrichtung 14 aufgenommen sein. Hierzu ist die Sensoreinrichtung 32 als der Stift gegenüber der in der Figur 2 gezeigten Ausbildung verkürzt ausgebildet. Durch die vollständige Aufnahme in das Gehäuse 16 oder zwischen dieses und die Bremskörpereinrichtung 14 ist die Sensoreinrichtung 32 von außen nicht sichtbar angeordnet und bietet somit neben den bauraumsparenden Vorteilen auch optische Vorteile.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele können im Rahmen einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung vorsehen, dass die Sensoreinrichtung 32 in der Aussparung 35 der Kraftverteilungsplatte 22 formschlüssig gehalten ist. Somit ist die Sensoreinrichtung 32 in der Bremseinheit 13 in die axiale Richtung AR und in die axiale Gegenrichtung GR beweglich integriert. Gemeinsam mit der Kraftverteilungsplatte 22 kann die Sensoreinrichtung 32 axial bewegt werden und somit bei und/oder während des Bremsvorgangs an den Signalträger 29 angenähert werden.

Bezuqszeichenliste

Fahrzeug

Radmodul

Rad

Hinterrad

Fahrzeugrahmen

Radgabel

Lenker

Radfelge

Reifen

Radachse

Antriebsvorrichtung

Bremsvorrichtung

Bremseinheit

Bremskörpereinrichtung

Bremsscheibenelement

Gehäuse

Bremsbelag

Bremsbelagträger

Ringraum

Ringkolben

Durchgangsöffnung

Kraftverteilungsplatte

Sicherungsring

Kontaktfläche

Steuerungseinrichtung

Hydraulikeinrichtung

Auswerteeinrichtung

Messvorrichtung

Signalträger erster Bremspartner 31 zweiter Bremspartner

32 Sensoreinrichtung

33 sensoraktive Seite

34 Öffnung

35 Aussparung

36 elektrische Leitung

AR axiale Richtung

GR axiale Gegenrichtung

H Hauptachse