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Dokumentenidentifikation DE202006010633U1 21.12.2006
Titel Brems-System für Fahrzeuge aller Art
Anmelder Merlaku, Kastriot, 80807 München, DE
DE-Aktenzeichen 202006010633
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 21.12.2006
Registration date 16.11.2006
Application date from patent application 10.07.2006
IPC-Hauptklasse B60T 1/087(2006.01)A, F, I, 20060710, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60T 13/66(2006.01)A, L, I, 20060710, B, H, DE   B60K 23/02(2006.01)A, L, I, 20060710, B, H, DE   B60T 1/10(2006.01)A, L, I, 20060710, B, H, DE   F16D 35/00(2006.01)A, L, I, 20060710, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Brems-System, das nahezu überall, wo eine herkömmliche Bremse gebraucht wird, vorzugsweise in Fahrzeugtechnik einsetzbar ist.

Die Bremse ist eine sehr wichtige Vorrichtung, die bei jedem Fahrzeug eingebaut ist. Die Bremse bremst das Fahrzeug, indem sie das Drehen der Räder verlangsamt oder diese ganz blockiert. Es gibt zahlreiche Arten von Brems-Systeme wie z.B. Hydraulik-Bremse, Scheiben-Bremse, Trommel-Bremse, Zugseil-Bremse, etc., die in verschiedene Fahrzeugarten Verwendung finden. Die Bremse kann mechanisch durch ein Seil oder hydraulisch angetrieben werden. Auch elektrisch angetriebene Bremsen sind immer öfter in Fahrzeugtechnik zu sehen. Das Prinzip ist bei allen Brems-Systemen gleich. Eine Scheibe oder eine Trommel, die mit den Rädern gekoppelt ist und die sich wie die Räder dreht, wird durch Brems-Backen oder Brems-Klötze gedrückt oder gerieben und dadurch wird sie gebremst. Die Reibung erzeugt eine sehr hohe Hitze, die von der Brems-Kraft und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig ist. Die Hitze kann so gross sein, das die Scheibe (bei Scheibenbremsen) sich verformen kann. Im teueren Fahrzeuge werden Keramik-Scheiben eingesetzt, die mehr Hitze ertragen können. Die bekante Scheiben-Bremse weist eine Bremsscheibe auf, die zwischen zwei Drehplatten gepresst wird, wobei abhängig von der Presskraft mehr oder weniger eine Verbindung entsteht und dadurch eine Kraftübertragung stattfindet. Das Funktionsprinzip und die Grundlage von Brems-Systemen ist die Reibungskraft. Durch diese Kraft wird eine Verbindung zwischen den Drehscheiben und der Brems-Klötzen geschafft. Anfangs, wenn die Bremsscheibe nur leicht gegen die Klötze gepresst wird, wird nur wenig Bremskraft auf der Bremsscheibe übertragen. Je stärker die Scheibe gepresst wird, desto hoher ist die übertragene Kraft. Jedoch sie steigt nicht genau proportional mit der Bremspedalbewegung. Besonders wenn das Fahrzeug einige Jahre alt wird, greift die Bremse nicht rechtzeitig ein und das Fahrzeug kann mit einer Verzögerung gestoppt werden. Gefühlsmäßig schafft ein geübter Fahrer (der mit dem Fahrzeug sich vertraut gemacht hat) das Fahrzeug trotzdem zufrieden stellend zu stoppen.

Die Bremse kann durch die Kraft des Fahrers betätig werden und die Räder dabei blockieren. Jedoch dass kann leicht nur bei sehr kleine Fahrzeugen erfolgen. Bei normale PKW ist die Muskel-Kraft meistens nicht ausreichend um genug Bremskraft zu erzeugen, um das Fahrzeug schnell zum stehen zu bringen. Deshalb werden Kraftverstärker eingesetzt, die die Bremskraft verstärken und diese für den Bremsvorgang benutzen. Die Bremskraft wird von dem Kraftverstärker durch Hydraulik-Leitungen bis zu Brems-Zylindern an jedem Rad übertragen. Die Bremszylinder pressen die Bremsklötze (oder Bremsbacken) gegen der Brems-Scheibe, die dazwischen sandwitschartig eingebaut ist und die zwischen denen sich dreht. Die Anpresskraft kann stufenlos gesteuert werden und damit auch die Bremskraft. Die Reibungsenergie geht während der Bremsung vollständig verloren. Auch die gesamte kinetische und potentiale Energie des Fahrzeugs geht dabei vollständig verloren. Das bedeutet, dass jeder Bremsvorgang einen Energieverlust verursacht. Es gibt Versuche, die Bremsenergie durch elektrische Elemente zurück zu gewinnen.

Die herkömmlichen Brems-Systeme haben auch viele Nachteile.

  • – ungünstiger Wirkungsgrad (Verluste durch Reibung)
  • – keine Kraft-Formschlüssige Verbindung (1–5% Schlupf)
  • – hohe Verschleiß,
  • – Beschädigung durch lange ununterbrochene Benutzung (z.B. bei LKW und bei Bergabfahrt).

Es sind sehr viele Nachteile bei den herkömmlichen Brems-Systeme mit Brems-Scheiben. Die Brems-Scheibe kann schnell zerstört werden:

  • – wenn das Fahrzeug oft viele Male hinter einander gebremst wird oder die Bremse längere Zeit betätigt wird,
  • – langzeitiges Bremspedal-Teilbetätigung, bei Bergabfahrt,
  • – langes Betätigen bei schneller Fahrt.

In allen diesen Fällen, wird die herkömmliche Bremse sehr schnell heiss und kann zerstört werden. Die Brems-Scheibe kann durch die Hitze verformt werden oder sie kann aus der Befestigung herausbrechen, was bei einem weiteren Bremsvorgang die Bremse wirkungslos ist.

Ein weiterer Nachteil des herkömmlichen Brems-Systems ist auch die Tatsache, dass es nicht sehr genau ist. Man kann nie genau die Kraftübertragung dosieren. Das erlaubt das Funktionsprinzip nicht. Die Bremsscheibe schleift ja gegen mindestens eine statisch angebrachte Bremsplatte und wird durch Reibung und Belastung schnell erhitzt. Die Erhöhung der Temperatur ändert zumindest geringfügig die Eigenschaften der Brems-Scheibe, was auch zu veränderte Griffigkeit führt. Sowohl die Brems-Scheibe, als auch die Bremsklötze verschleißen mit der Zeit und müssen irgendwann erneuert werden. Ein Nachteil ist auch das aufwändige Steuern durch ABS- oder ESP-Systeme.

Sehr interessant wäre die Idee eines Brems-Systems, das mit einem Exzenter oder einer Kurbelwelle funktioniert. Kurbelwellen finden sehr oft Verwendung in Motoren, Kompressoren, Pumpen, sowie Sportgeräte.

Die Anmeldung DE 37 162 02 C3 beschreibt ein Brems-System, wobei ein Exzentriker für eine Kraftübertragung auf einer Bremsscheibe verwendet wird. Hier ist eine Modifizierung der herkömmlichen Scheibenbremse mit Reibungseffekt beschrieben, wobei das exzentrische Teil lediglich ein Kraftübertragungs-Glied ist, das dazu beiträgt, die Bremsscheibe zu pressen.

Es sind auch Brems-Systeme für schwere Fahrzeuge bekannt, die durch den Fahrzeugmotor unterstützt werden oder komplett von dem Motor ausgeführt (sog. Motor-Bremse). In diesem Fall wird im Motor kein Kraftstoff zugeführt und die Kolben pressen nur Luft in den Brennkammern. Die Bremskraft wird durch die Kurbelwelle des Motors an dem Getriebe und von dort auf die Laufräder übertragen. Das erzeugt eine Bremskraft, die besonders bei Bergabfahrten wichtig ist. Ein ähnliches System wurde auch schon vor Jahrhunderten bei Dampfloks eingesetzt, wobei die Dampfkraft in einem Zylinder durch Gegensteuerung zu einem Bremseffekt führte. Diese Methode funktioniert aber nur wenn der Antrieb abgeschaltet wird. Solange der Motor läuft ist auch keine Bremswirkung auf diese Weise zu erwarten.

Ein Brems-System, in dem ein kleiner Exzenter mit Begleitelemente (Arbeitszylinder, Kolben, Ventil-Steuerung, etc.) als Bremse direkt und unabhängig von dem Antrieb oder Motor eingesetzt wird, der mit dem Laufrad des Fahrzeugs direkt oder mit dessen Antriebswelle gekoppelt ist, wobei ein Bremseffekt lediglich durch eine Kontrollierte Fluid-Strömung in einem Arbeitszylinder in einem Verbindungs-Kanal erreicht wird, ist nicht bekannt.

Der in den Schutzansprüchen 1 bis 47 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Brems-System zu schaffen, das sehr komfortabel ist, das in der Lage ist, sehr genau die Brems-Kraft zu dosieren, leicht zu steuern ist, die Antriebs-Kraft auf den Rädern sehr gut drosseln oder vollständig stoppen kann und das ohne herkömmliche Brems-Scheiben-Reibungs-Effekt auskommt.

Dieses Problem wird mit den in den Schutzansprüchen 1 bis 47 aufgeführten Merkmalen gelöst. Die Schutzansprüche 48 bis 50 erweitern diese Erfindung auch im Kupplungs-Lösungs-Bereich.

Vorteile der Erfindung sind:

  • – nahezu verschleißfreies Betrieb,
  • – sehr kleine Energieverluste und geringe Wärmeerzeugung,
  • – umweltschonend (durch die Energieersparung),
  • – sehr langlebig,
  • – exakt steuerbar,
  • – schonend für den Motor und das Getriebe,
  • – es vermittelt dem Fahrer ein bisher noch nie erlebtes Fahrgefühl,
  • – kein starkes Reibungseffekt und keine Erhitzung der Bremsteile, wie bei herkömmlichen Bremsen,
  • – Bremseffekte wie bei einem analogen ABS-System erzielbar,
  • – leicht steuerbar, vorzugsweise optimal für das ABS und ESP-System,
  • – kann auch ohne Bremsverstärker eingesetzt werden.

Das Brems-System, das hier beschrieben wird, ist so konzipiert, dass es tatsächlich ohne weitere Bremsverstärker-Systeme auskommt. Die Bremskraft, die ein Durchschnitts-Mensch auf dem Bremspedal erzeugen kann, reicht sogar für schwere Fahrzeuge (LKW) vollkommen aus, um sie zu bremsen. Das ist hier dadurch möglich, weil hier keine großartige Kraft notwendig ist, um eine Bremswirkung zu erreichen. Hier wird lediglich der Strömungs-Fluss in einem Kanal gestört, bzw. bei Vollbremsung komplett unterbrochen, was mit einer sehr geringen Kraft machbar ist. Bei diesem Brems-System ist sogar das ABS-System nicht unbedingt notwendig, da diese Bremse selber eine weitgehend bessere ABS-Wirkung erreichen kann als ABS-Systeme selbst.

Die Erfindung sieht zwar einfach aus, hat jedoch entscheidende Unterschiede und Vorteile gegenüber einer herkömmlichen Bremse. Die Erfindung benutzt den Strömungs-Widerstand einer Flüssigkeit für den Bremsvorgang. Das Prinzip ist neu und nicht mit dem einer Turbo-Kupplung vergleichbar. Während eine Turbo-Kupplung die Flüssigkeit in widerstandsreichen Drehbewegung versetzt, trotz relativ hohen Energie-Verlust, eine Bremse ähnlicher Bauart könnte das Fahrzeug nicht zum stehen bringen, zumindest nicht so schnell, wie man sich wünschen würde. Die Bremse, bzw. diese Erfindung, die hier beschrieben wird, ist nahezu eine perfekte Lösung für alle Probleme, die mit einem herkömmlichen Brems-System verbunden sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 24 erläutert. Es zeigen:

1 das neuartiges Brems-System,

2 ein Schnecken-Getriebe, das das Ventil antreibt,

3 ein System mit Piezo-Ventil,

4 eine Variante, wobei die Kolben auf derselben Seite eingebaut sind,

5 eine Variante mit zwei Kolben, die diametral angeordnet sind,

6 eine Sternanordnung der Kolben,

7 eine Variante, wobei ein Schrittmotor über einem Getriebe das Ventil antreibt,

8 die U – oder C – Förmig gebaute Druckkammer,

9 ein System, wobei anstatt von Kolben, elastische Wände eingebaut sind,

10 eine Variante, wobei eine magnetorheologische Flüssigkeit statt Ventile Anwendung findet,

11 eine Variante, wobei eine elektrorheologische Flüssigkeit statt Ventile Anwendung findet,

12 eine Variante, wobei eine elektrorheologische (oder magnetorheologische) Flüssigkeit zwischen zwei Membranen eingeschlossen ist,

13 eine Variante mit einem gekapselten Gehäuse,

14 eine Variante wobei nur ein Kolben (Wandler-Kolben) eingebaut ist,

15 eine Variante, die mit einem Exzenter ausgestattet ist,

16 einen Exzenter-Teller,

17 einen Exzenter-Körper, der mit der Drehwelle gekoppelt ist,

18 eine Variante, wobei nur ein Zylinder pro Laufrad verwendet wird,

19 die Variante mit einem Signal-Generator,

20 eine Variante mit einem Signal-Generator, wobei eine magneto-/elektrorheologische Flüssigkeit schnell fest oder flüssig gemacht wird,

21 bis 24 das System, das ähnlich gebaut ist, aber als Kupplung konzipiert ist.

Das Brems-System ist eine völlig neuartige Variante, die das Drehen der Räder stufenlos bremsen kann. Es handelt sich um ein System, das, mit einer bisher unerreichten und nahezu absoluten Präzision steuerbar ist. Die Bremskraft wird beliebig proportioniert auf die Räder übertragen. Ein großartiger Vorteil ist auch die Tatsache, dass das Brems-System sehr lange ununterbrochen (teil-) betätigt werden kann, ohne dass es zu Beschädigung kommt. Es wird nahezu keine Hitze bei den Bremselementen selbst (ausser bei den Rädern) erzeugt und daher findet fast keine Energie-Umwandlung in Hitze statt. Es besteht noch die Möglichkeit einer Energie-Rückgewinnung bzw. die Brems-Energie kann relativ leicht in elektrische Energie umgewandelt werden und diese gespeichert werden.

Das Brems-System widerspricht nicht die physikalischen Gesetzte, wobei eine Bremsung mit Energie-Umwandlung erfolgt. Die kinetische Energie des Fahrzeugs wird hier ebenfalls in Wärme umgewandelt, jedoch die Bremsteile dieses Brems-Systems, ausser den Rädern natürlich, sind nicht davon betroffen.

Das System ist nicht sehr kompliziert gebaut und hier wird eine relativ vereinfachte Form dargestellt. Es besteht aus einer Kurbelwelle 1, die mit der Rad-Drehachse 2 oder direkt mit dem Rad 32 gekoppelt ist. Diese Kurbelwelle kann fest mit der Achse 2 gekoppelt oder abnehmbar z.B. durch Schrauben oder Nieten befestigt. Am besten soll sie fest mit der Rad-Drehachse oder Rad-Antriebs-Welle 7 gekoppelt werden, bzw. eine Einheit bilden. Falls es doch mal zum Verschleiß kommen soll, dann kann sie von der Radachse getrennt und ausgetauscht werden. Die Kurbelwelle dreht sich mit dem Rad. Dadurch, dass die Kurbelwelle mit dem Rad direkt oder indirekt durch einem Gelenk (am besten Kardangelenk) gekoppelt ist wobei dessen Drehkraft auf ihr übertragen wird, eine Bremsung der Kurbelwelle würde gleichzeitig das Rad bremsen. Die Hubzapfen, an denen die Kolben gekoppelt sind, sind mit Kugellager 4 ausgestattet. Die Kurbelwelle und die Begleitelemente müssen sehr stabil gebaut werden. Die Kolben 8 sind in Druckkammern oder Arbeitszylinder 9 eingebaut, wobei diese statisch mit der Fahrzeugkarosserie 33 gekoppelt sind. Die Pleuelstangen 6 sind die Verbindungsteile, die die Kolben mit der Kurbelwelle verbinden.

Die Kolben können diametral paarweise angeordnet werden. Es können auch eine ungerade Anzahl von Kolben verwendet werden, jedoch sie sollen in gleichen Abstand von einander geometrisch auf einem Kreis verteilt werden. Die Verbindung erfolgt durch Pleuelstangen 6, die sowohl mit den Kolben auch mit der Kurbelwelle gelenkartig gekoppelt sind. Das Gelenk 5 kann ähnliche wie das in dem Fahrzeugmotor gebaut sein. Die Drehbewegung des Rads wird auf der Kurbelwelle übertragen. Die Kurbelwelle schiebt die Kolben hin und her. Diese Schwenk-Bewegung wird auf einer Flüssigkeit übertragen. Der Kolben ist in einem Druckkammer oder Druckzylinder/Arbeitszylinder 9 eingebaut. Die Druckzylinder 9 sind mit einander verbunden und eine Flüssigkeit 10 kann von einem auf den anderen sich wandern. Die Druckzylinder und die Kolben können zweifach, dreifach oder mehrfach eingebaut werden. Die Anordnung der Kolben und der Arbeitszylinder kann wie bei Fahrzeugmotoren unterschiedlich sein. Die Kolben bzw. die Arbeitszylinder können gleichmäßig kreisförmig verteilt sein. Wenn z.B. zwei Kolben eingebaut werden sollen, dann können sie unter 180°, bzw. diametral angeordnet werden, wie in einem Boxermotor, oder auf einer Seite eingebaut werden, wie in einem Reihenmotor. Sternanordnungen können auch verwendet werden. Der Winkel könnte dann 360° geteilt durch die Kolbenanzahl sein. Bei drei Kolben sind es dann 120°. Viel mehr Kolben sollten nicht eingebaut werden, weil das System dann komplizierter wird. Die Druckzylinder sind mit einem statischen Teil des Fahrzeugs mechanisch gekoppelt und sie drehen sich nicht mit dem Rad mit. Durch einen Verbindungs-Kanal 11 sind sie mit einander gekoppelt, wobei die Flüssigkeit von einem Zylinder 9 auf den anderen wandern kann. An den Kanal/Flüssigkeitswanderkanal 11 befindet sich ein Elektroventil 12. Das Elektroventil kann ein Elektromagnetventil oder ein Piezoventil sein und es steuert den Flüssigkeits-Strom in dem Flüssigkeitswanderkanal. Um eine Unwucht der Kolben oder Vibrationen zu vermeiden, wenn die Flüssigkeit von einem Kolben-Zylinder auf das anderen wandert, kann die Masse der Kurbelwelle wie bei einem Motor verteilt werden.

In der 1 ist eine einfache Variante dieses Systems dargestellt worden. Diese spezielle Kurbelwelle 1 wird durch den Antrieb des Motors über eine Antriebswelle zusammen mit dem Rad gedreht. Die Kurbelwelle ist schließlich direkt mit dem Rad gekoppelt und ersetzt die herkömmliche Brems-Scheibe. Die gelagerte Pleuelstangen 6 gleiten auf der Oberfläche der Kurbelwellen-Zapfen und die Kolben schwenken frei hin und her, wenn das Fahrzeug fährt. Eine Bewegung der Kolben, die mit den Arbeitszylindern gekoppelt sind, zwingt eine Bewegung der Flüssigkeit in dem Kanal 11 hin und her. Diese wandert von einem Zylinder auf den anderen, je nachdem welche Druckkraft auf den Kolben wirkt. Egal wie viele Zylinder verwendet werden, alle Kanäle können in einem Zentral-Bereich mit einander gekoppelt werden. In diesem Bereich ist ein Elektroventil eingebaut, das die Flüssigkeitsströmung steuern kann. Es müssen nicht viele Ventile eingebaut werden. Ein solches reicht vollkommen aus. Seine Aufgabe ist es, die Strömung zu beeinflussen, bzw. diese zu stoppen. Das Elektroventil ist so konstruiert, dass es nicht nur zwei Stellungen hat, nämlich nur auf- und zu, sondern es kann stufenlos eine beliebige Zwischenstellung nehmen und diese Position auch halten. Das Elektroventil kann auch ein mechanisches Ventil sein, das durch ein kleines Schneckengetriebe 13 hin und her gezogen werden kann (2).

Das Prinzip dieses Systems ist nicht zu kompliziert. Wenn das Elektroventil 12 offen ist, dann fliesst die Flüssigkeit durch die Kolbenbewegung von einem Zylinder 9 auf den anderen über den Flüssigkeitswanderkanal 11. Die Flüssigkeitsmenge kann sehr gering sein und der Kolben relativ klein gebaut werden. Je schneller das Fahrzeug fährt, desto schneller drehen sich die Kurbelwellen 1, die an jedem Rad 34, bzw. jede Radachse 2 oder Rad-Antriebs-Welle 7 eingebaut sind. Die Kolben schwenken mit der Drehfrequenz hin und her. Jede Drehung verursacht eine vollständige hin und her Schwenkung der Kolben. Mit dieser Geschwindigkeit fliesst auch die Flüssigkeit in dem Verbindungs-Kanal 11 hin und her. Der Innendurchmesser des Kanals kann so gewählt werden, dass er Flüssigkeitsströmungen bis 32000 UpM nicht verhindert. Dadurch kann das Brems-System auch für extrem schnelle Fahrzeuge (wie z.B. Rennwagen) geeignet sein. Besonders gut sind die Varianten mit Exzenter geeignet. Sie sind sehr kompakt und stören den Antrieb kaum, wenn das Fahrzeug ungebremst weiter fahren soll.

Sobald das Elektroventil 12 die Flüssigkeitsströmung zu verhindern beginnt, dann erhöht sich die Widerstand in dem Verbindungs-Kanal 11 und die Flüssigkeit 10 kann nur durch Druckerhöhung in dem Kanal fließen. Das erzeugt eine Kraft auf den Kolben und damit auch auf der Kurbelwelle, die der Drehbewegungen entgegenwirkt, wobei eine Bremskraft auf der Kurbelwelle ausgeübt wird. Die Widerstand und damit die Bremsung der Drehbewegung ist intensiver, je weiter das Ventil geschlossen wird, weil die Zeit immer länger wird, die notwendig ist, um die Flüssigkeit von einem Zylinder auf den anderen zu transferieren und der Druck für diese Transfer immer größer werden muss. Die Drehbewegung wird auf diese Weise gedämpft. Wenn das Ventil zu ist, dann findet keine Flüssigkeitsströmung mehr statt und die Kurbelwelle bleibt starr. Die Kolben in diesem Fall erlauben nicht dass die Kurbelwelle sich dreht. Die Kurbelwelle übt eine Kraft auf dem Rad aus, die ihn zu bremsen versucht. Die Kolben und die Arbeitszylinder können in ein stabiles Gehäuse 14 eingebaut werden. Das Gehäuse kann verhindern zusätzlich, dass die Bremsteile auseinander gehen oder sie sich von einander entfernen.

Das Brems-System kann sowohl bei langsame als auch bei schnelleren Fahrzeugen eingebaut werden. Bei langsamen Fahrzeuge (LKW, Schiff, Panzer oder andere schwere Fahrzeuge) kann die Hubbewegung der Kolben über die Kurbelwelle relativ gross sein. Je kleiner die Hubbewegung, desto schnellere Fahrzeuge können mit diesem Brems-System ausgestattet werden. In diesem Fall wäre die Menge der Flüssigkeit, die sich hin und her in dem Kanal sich bewegt, kleiner und der Kolben-Weg kürzer.

Auch schnelle Ventile können eingebaut werden, die durch Piezo-Technik angetrieben werden (3). In diesem Fall erzeugt ein Signal-Generator 15 elektrische Signale mit regelbare Frequenz und Amplitude, wobei das Piezoventil 16 gesteuert werden kann. Durch die hohe Frequenz des Signals, das auch als Impuls-Signal abgegeben werden kann, ist es möglich das Piezoventil so zu steuern, dass es in sehr kurzen oder längere Intervallen auf und zu macht. Dadurch werden proportionierte kleine Mengen der Flüssigkeit durch den Verbindungs-Kanal bei Kolben-Druckerzeugung strömen und eine „digitale Bremskraft" erzeugen. Das Prinzip kann man ähnlich wie bei elektrischen getakteten Schaltungen erklären. Diese Schaltungen sind auf Thyristor-Basis gebaut und können die Werte der Wechselströme im Ausgang ändern. Ähnlich wird hier die mechanische Kraft in feinen „Paketen" dosiert auf der Kurbelwelle übertragen. Die Impuls-Frequenz kann von dem Brems-Pedal 17 aus gesteuert werden. Vorteilhaft ist hier, dass das Ventil nicht einen Zwischenzustand aufweisen muss. Wenn man das Bremspedal nicht betätigt, dann bleibt das Piezoventil einfach offen und die Flüssigkeit strömt ungehindert in dem Verbindungs-Kanal. Beim Bremsen wird das Piezoventil zu gemacht und die Flüssigkeit strömt nicht mehr in dem Verbindungs-Kanal. Die Kolben werden erstarrt und eine vollständige Bremsung findet statt. Für eine Kraftdosierung zwischen Vollbremsung und Nullbremsung wird das Piezoventil mit einer hohen Frequenz auf- und zugemacht werden, sodass die Strömung der Flüssigkeit in dem Kanal geregelt werden kann. Je nachdem wie oft das Ventil aufgemacht oder zugemacht wird, kann man die Flüssigkeits-Strömung regeln. Z.B. wenn das Piezoventil 100-mal pro Sekunde auf- und zugemacht wird, wobei für ein vollständigen Zyklus (einmal komplett öffnen und schliessen des Piezoventils) 0,001 Sekunden gebraucht werden, dann wird die Brems-Kraftübertragung ca. 5% betragen. Das weil ca. 95% der Zeit, das Ventil offen ist. Praktisch ist dieser Wert noch niedriger, weil die Trägheit der Flüssigkeit und die Piezoventil-Verdrängungs-Wert nicht mitberechnet worden sind. Wenn das Piezoventil aber 500-mal pro Sekunde gesteuert wird, dann wird ca. 25% der Bremskraft auf der Kurbelwelle übertragen. Je höher die Frequenz der Impulse ist, die das Piezoventil schliessen, desto höher ist die Bremskraftübertragung, weil die Flüssigkeit immer mehr gebremst wird. Die Bremskraftübertragung ist nicht nur von der Frequenz des Ventils steuerbar sondern auch von dessen Zeitspanne, während der das Ventil geschlossen bleibt. Praktisch je länger bei jedem Schließzyklus das Ventil zu bleibt, desto stärker ist die Bremskraft (19).

Für den Aufbau des Systems können zwei Wege gewählt werden. Das System kann so konzipiert werden, dass unter Spannung das Ventil geschlossen wird. Bei fehlender Spannung, wird es geöffnet. In diesem Fall wäre die Bremse bei fehlender Spannung wirkungslos. Die andere Möglichkeit wäre, dass das Ventil erst dann geschlossen wird, wenn es unter Spannung steht. Auf diese Weise wäre die Bremse bei fehlender Spannung dauerhaft betätigt, bzw. das Fahrzeug gebremst. Beide Variante können Vor- und Nachteile haben. Je nach Fahrzeugart kann man die optimale Variante wählen. Oder man kann eine als Handbremse und die andere Variante für die Fußbremse verwenden.

In der 5 ist eine Variante dargestellt worden, wobei die Kurbelwelle von beiden Seiten abgetastet wird. Bei allen Varianten kann ein gekapseltes Gehäuse eingebaut werden. Das Kapsel-Gehäuse 18 umhüllt nahezu komplett die Kurbelwelle 1. In dem Gehäuse 18 kann eine Öffnung 19 eingebaut werden, durch den die Rad-Drehachse 2 eingeführt wird. Die andere Seite des Gehäuses ist fest oder abnehmbar z.B. durch Schrauben mit der Fahrzeug-Karosserie gekoppelt. Auf der anderen Seite befindet sich ebenfalls eine weitere Öffnung, durch die bei Antriebs-Räder die Antriebswelle eingeführt wird. In dem Gehäuse ist das Kolben-System eingebaut. Es können z.B. zwei Kolben eingebaut werden, die diametral angeordnet sind. Am bestens sind System mit drei, vier oder mehr Kolben geeignet. In letzen Fall wären die Kolben sternförmig angeordnet (6). Sobald die Kurbelwelle sich dreht, dann werden die Kolben hin und her geschoben und das mit jeder Umdrehung einmal hin und her. Je nachdem in welche Phase die Kolben sich befinden, wird auch die Flüssigkeit von einem Zylinder auf den anderen wandern. Beim geöffneten Ventil, findet keine Bremskraft-Übertragung statt, weil die Kolben sich frei bewegen und keine Dämpfkraft auf der Kurbelwelle wirkt. Wenn das Ventil anfängt den Flüssigkeits-Verbindungs-Kanal zu verengen, dann erschwert sich die Flüssigkeits-Wanderung von einem Zylinder auf den anderen. Dadurch erhöht sich die Kolben-Widerstand auf der Kurbelwelle und als Ergebnis wird immer mehr Dämpfungs-/Brems-Kraft auf der Kurbelwelle übertragen. Je weiter das Ventil geschlossen wird, desto stärker nimmt die Kraftübertragung zu. Wenn das Ventil ganz zu ist, dann ist die Kraftübertragung auf 100%. Durch eine feine Ventilsteuerung ist eine Regelung der Kraftübertragung von 0 bis 100% stufenlos und sehr genau dosierbar möglich. In einem Fahrzeug würde das exzellente Eigenschaften mitbringen. Die Bremse geht nicht kaputt auch wenn sie länger betätigt.

Ein Vorteil dieses Systems ist auch die Tatsache, dass die Bremskraft wirklich sehr fein dosiert werden kann. Auch die Steuerung über ABS oder ESP-Systeme ist dabei spielend einfach. Auch ohne ABS-System hat diese Bremse selber Anti-Blockier-Eigenschaften. Sie blockiert nämlich nicht, wenn das Ventil nicht ganz geschlossen wird. Auch wenn das Rad beim Bremsvorgang rutschen würde, es würde, zwar langsamer als die Fahrgeschwindigkeit sich drehen, aber diese Drehung einen Fahrbahnkontakt und eine Lenkungsmöglichkeit trotzdem erlaubt. Also das Fahrzeug wäre dann automatisch lenkbar weil das Rad nicht ganz blockiert wäre und weil es sich langsamer drehen würde. Das wäre ähnlich wie ein ABS-System mit eine unendlich hohen Brems-Impuls-Frequenz.

Das Gefäß oder der Kanal, in dem die Flüssigkeit sich befindet, kann U- oder C- Förmig gebaut (8). Die Druckkammer umschließt ein Teil der Kurbelwelle ohne diese zu berühren.

Die Druckkammer können fest eingebaut werden oder diese können durch Gelenke in schwenkbar sein. Wenn diese schwenkbar sind, dann kann man starr verbundene Kolbenhebel einbauen, die mit den Kolben starr gekoppelt sind.

Um Unwucht zu vermeiden, wenn die Flüssigkeit von einem Kolben-Zylinder auf das andere wandert, kann die Masse der Kurbelwelle an dem gegenüber liegenden Bereich vergrössert werden, und das exakt um die Masse des Flüssigkeits-Überschusses in den gegenüber der Drehachse liegenden Druckzylinder.

Die 7 zeigt ein Antrieb für das Ventil, wobei ein kleiner Schrittmotor 21, der durch ein Mini-Getriebe 20 mit dem Ventil 12 gekoppelt ist. Das Getriebe kann den Ventil hin und her bewegen und somit eine Verengung des Kanals verursachen. Die Position wird dabei auch gehalten, solange das Mini-Getriebe inaktiv bleibt. Das Ventil kann auch durch einen Elektromagnet oder einem Magnetostriktions-Element angetrieben werden.

In allen Varianten, die hier dargestellt worden sind, sind die Kräfte, die auf den Kolben wirken, stark abhängig von dem Fahrzeuggewicht, der Motorleistung, Hubbewegung der Kurbelwelle und deren Größe. Die Vektor-Kräfte, die auf den Kolben, bzw. deren Hebel wirken, sind relativ genau orientiert. Auf den Kolben wirken keine Drehkräfte, sondern nur Schiebe-/Anziehungskräfte. Die Drehkräfte würden zerstörerisch auf den Kolben wirken. Das Elektroventil kann so konzipiert werden, dass es nicht sofort ganz den Verbindungs-Kanal schließt, sodass eine sanfte Brems-Kraftübertragung auf die Räder stattfindet. Das würde bedeuten, dass anfangs die Bremse nicht mit voller Kraft betätigt wird, sondern die Kraft sanfter übertragen wird. Das ist wichtig besonders wenn das Fahrzeug eine hohe Geschwindigkeit aufweist. In diesem Fall wäre unabhängig von der auf das Bremspedal ausgeübte Kraft, wenn eine bestimmte Pedal-Kraft überschritten wäre, eine Bremskraft auf das Rad übertragen, die das Rad nicht komplett blockieren würde. Als Ventil kann auch ein einfaches Kanal-Schließ-System eingebaut werden, dass aus einem Schließkörper besteht, der elektromagnetisch hin und her bewegbar ist, der ein Teil des Kanals schliessen kann. Als Schließkörper sind sehr gut z.B.: Kegel oder Kugel geeignet (ähnlich wie bei Kugel- oder Kegelventile).

In der 10 ist eine Variante dargestellt worden, wobei anstatt von Ventile eine magnetorheologische Flüssigkeit 25 in dem Zylinder 9 und/oder in dem Verbindungs-Kanal 11 bef[llt ist. Elektromagneten 28, gesteuert durch eine Steuerung 29 erzeugen ein Magnetfeld, das den Flüssigkeits-Aggregatszustand blitzschnell von flüssig auf fest ändert, wobei die Kolben schwerer sich bewegen oder ganz gestoppt werden (je nach Zähigkeits-Grad der Flüssigkeit). Sobald das Magnetfeld abgeschaltet wird, wird die feste Materie wieder flüssig und die Kolben können sich wieder frei bewegen. Die Zähigkeits-Grad ist stufenlos einstellbar und abhängig von der Magnetfeld-Stärke. Die Geschwindigkeit, mit der der Zustand der Flüssigkeit geändert werden kann ist sehr hoch und kann die Schliess-Geschwindigkeit der Ventile übertreffen.

Das gleiche funktioniert auch mit einer elektrorheologische Flüssigkeit 26, die von zwei oder mehrere Elektroden 27 gesteuert wird (11).

Abhängig von der Spannung kann diese Flüssigkeit ebenfalls fest werden oder stufenlos ihre Festigkeit ändern. Die Geschwindigkeit, mit der diese Flüssigkeiten ihren Aggregats-Zustand ändern können ist ebenfalls erstaunlich hoch. Sie sind in der Lage heutzutage bis 1500-mal pro Sekunde ihren Zustand zu ändern, was mit sehr schnellen Ventilen mithalten kann. Wenn noch kleinere Lamellen 31 in dem Verbindungs-Kanal 11 eingebaut werden, dann werden kleine Änderungen in den Aggregats-Zustand der Flüssigkeit sofort grosse Wirkung zeigen. Die zäh gewordene Flüssigkeit kann nicht mehr schnell hin und her fließen und damit bewirkt sie eine Bremsung oder komplette Blockierung der Kolben und dadurch eine Brems-Kraftübertragung auf das Rad. Die Lamellen sind aus einem stabilen Material gebaut und sollen nicht bei der ersten Vollbremsung gebrochen werden. Der Aggregats-Zustand der Flüssigkeit ist analog (stufenlos) steuerbar, sodass eine sehr genaue Dosierung der Kraftübertragung machbar ist. Vorteilhaft gegenüber herkömmlichen Ventilen ist diese Methode, weil sie schnell wirkt und weil keine Verschleissteile vorhanden sind.

Die schnell veränderbare Flüssigkeit muss nicht komplett die Zylinder füllen. Sie kann auch lediglich in dem Kanal 11 gefüllt werden, wobei zwei elastische Membranen, die eine dritte Kammer bilden und diese Flüssigkeit in der Mitte halten und sie von einer anderen Flüssigkeit (z.B. hydraulisches Öl) trennen (12).

Die Zylinder/Druckkammer können mit einer Stütze 30, die mit der Fahrzeugkarosserie 33 verbunden ist, gekoppelt werden. Das erhöht die Stabilität. Die Druckkammer 9 können so gebaut werden, dass nur wenig Flüssigkeit hin und her gepresst wird. Der Verbindungs-Kanal 11, der die Druckkammer verbindet, kann sehr breit sein, sodass die Flüssigkeit ungehindert hin und her wandern kann. Als Flüssigkeit kann z.B. ein hydraulisches Öl, möglichst leichtflüssig, verwendet werden.

Das System kann auch mit einer Kurbelwelle mit mehreren Kolben, die reihenweise angeordnet sind, ausgestattet werden. Die Flüssigkeit fliesst in jedem Zylinder hin und her. Die Ventile sollen gleichzeitig arbeiten und mehrere Kanäle simultan schliessen oder öffnen können.

14 zeigt ein System, wobei anstatt der Kurbelwelle ein exzentrisch angebrachter Bolzen mit dem Rad oder mit einer Scheibe 36 gekoppelt ist, der durch Hebel oder Pleuelstangen 6 mit den Kolben gekoppelt ist. Der Hebel gleitet mit Hilfe von Kugellager 4 auf den Bolzen. Der Bolzen weist Sicherungs-Ringe auf, die die Pleuelstangen in die Bolze halten. Das ermöglicht eine Bewegung des Hebels in seine Längsachsenrichtung, jedoch eine Schwenkung in eine andere Richtung wird verhindert. Die Pleuelstange kann durch einen weiteren Hebel mit der Kolbe verbunden, oder der Zylinder kann schwenkbar um seine Befestigungspunkt gekoppelt werden. Dadurch, dass eine Scheibe eingebaut ist und die Pleuelstangen keine Antriebswelle erlauben, wird das System lediglich für antriebslose Laufräder verwendet. Die Pleuelstangen gleiten frei in den Bolzen und führen Kurbelbewegungen aus. Solange die Kolben sich frei hin und her bewegen können und das Ventil offen ist, wird keine Bremskraft erzeugt. Sobald das Ventil den Strömungskanal 11 verengt, dann ist die Kolbenbewegung nicht mehr ganz frei und wird eine Dämpfungskraft erzeugt, was eine Bremskraft bedeutet. Die Drehung der Scheibe 36 wird gedämpft und dadurch das Rad gebremst. Die Bremskraft ist von der Fluid-Strömung in dem Kanal 11, bzw. dem Ventil anhängig.

Ein ähnliches, aber doch ein wenig anderes System ist in der 15 dargestellt worden. Hier sind verstärkte Kolben in einem Raum innerhalb eines Ringes 43 eingebaut, in dem ein exzentrisch angeordneter Vollzylinder 38 (Exzenter 46) in der Mitte eingeführt ist. Der Vollzylinder ist mit der Rad-Achse gekoppelt und dreht sich mit dem Rad mit. Die Kolben weisen je einen Lager auf (Walzenlager oder Kugellager), der direkt den Vollzylinder 38 berühren. Die Kolben und die Druckzylinder 9 sind radial zu Drehachse 2 angeordnet und mit dem Ring befestigt. Die Befestigung kann starr oder gelenkig sein. Der Ring ist statisch mit der Fahrzeugkarosserie verbunden. Der Vollzylinder 38 erzeugt Taumelbewegungen durch seine exzentrische Position und schiebt die Kolben in dem Ring hin und her. Das erzeugt eine Flüssigkeits-Wanderung, die durch ein Ventil gebremst werden kann. Eine Bremsung der Flüssigkeitsströmung erzeugt automatisch eine Dämpfkraft auf den Kolben und damit eine Widerstand, die auf dem Exzentriker ausgeübt wird. Weil das Laufrad direkt oder indirekt kraftübertragend mit dem Exzentriker gekoppelt ist, wird es ebenfalls gebremst. Die Kolben können radial, sternförmig oder linear angeordnet werden. Hauptsache ist dabei, dass diese in der Lage sind die Drehbewegung des Rads in lineare Bewegung umzuwandeln, die dann durch Ventile steuerbar ist.

Die 16 zeigt eine Variante, wobei ein Teller 37 eingebaut ist, der mit dem Laufrad 32 direkt oder indirekt gekoppelt ist, der ähnlich wie die Bremsscheibe bei einem herkömmlichen Brems-System eingebaut ist, der mit einem Hohlraum 40 ausgestattet ist, in der die Kolben und Arbeitszylinder angebracht sind. Der Hohlraum weist eine Kontaktfläche 41 auf, die einen exzentrisch angeordneten Ring auf der Radachse bildet. Diese Kontaktfläche kann mit Rillen 42 versehen sein oder einfach glatt gebaut werden. Wenn sie rillen aufweist, dann kann das vorteilhaft für den Einbau eines gelagerten Ringes oder Hohlzylinders 43 sein. Die Rillen würden die Walzenlager oder Kugeln eines Lagers in die Bahn halten.

In der 17 ist eine gekapselte Variante dargestellt worden. Hier wird ein Exzentriker 46 mit einer Achsenwelle 45 gekoppelt, wobei der Exzenter in einer Hülse 47 eingeführt ist. Die Hülse ist durch Ösen oder Gelenke 5 mit den Kolben 8 verbunden. Die Arbeitszylinder sind diametral angeordnet. Die Kolben werden in den Zylindern hin und her geschoben und damit die Flüssigkeit in einem Kanal 11 in Bewegung gesetzt. Das Gehäuse 14 ist durch eine Stütze 30 mit der Fahrzeugkarosserie 33 verbunden. Zwischen dem Exzentriker und der Hülse sind Kugellager oder Walzenlager eingebaut, die einen nahezu reibungslosen Kontakt ermöglichen.

Die 18 zeigt noch mal die Variante mit dem Exzentriker, wobei nur ein Kolben verwendet wird. In diesem Fall kann problemlos anstatt des Ventils die elektro- oder magnetorheologische Flüssigkeit eingesetzt werden.

Die 20 zeigt eine Variante, wobei ein Signal-Generator 15 elektrische Signale mit regelbare Frequenz und Amplitude erzeugt, durch die die elektro- oder magnetorheologische Flüssigkeit 26 gesteuert werden kann. Durch die hohe Frequenz des Signals, das auch als Impuls-Signal abgegeben werden kann, ist es möglich der Aggregats-Zustand der Flüssigkeit so zu steuern, dass es in sehr kurzen oder längere Intervallen den Kanal auf und zu macht. Die Lamellen 31 helfen dazu, eine hohe Widerstand zu erzielen und damit eine hohe Bremskraft.

Alle diese Varianten können auch eine andere spezielle Anwendung finden, nämlich als Kupplungs-Systeme. Es ist bekannt, dass die Bremse und die Kupplung nicht sehr grosse Unterschiede im Prinzip aufweisen. Beide funktionieren mit Reibungs-Scheiben (Brems- und Kupplungs-Scheibe), wobei Reibungskräfte für eine Verbindung von zwei getrennten Teilen/Wellen eingesetzt werden. Die 21 zeigt eine Variante, die perfekt als Kupplungs-System geeignet ist. Hier sind lediglich ein paar Unterschiede zu erkennen: z.B. die Druckzylinder 9 sind nicht mehr fest mit der Fahrzeugkarosserie gekoppelt, sondern in einem drehbaren gekapselten Gehäuse eingebaut. Das Gehäuse weist eine Öffnung auf 19, in der z.B. die Eingangswelle 48 eingeführt ist. Das Gehäuse 18 selbst kann mit der Ausgangswelle 49 gekoppelt werden und damit auch mit dem Getriebe. Selbstverständlich müssen hier die drehbaren Teile ausgewuchtet sein, um keine Unwucht zu erzeugen. Z.B. eine Balance-Masse 50 kann eine Unwucht verhindern. Eine Haltescheibe 51 und eine Lagerhalterung 52 halten die Welle stabil in Position und erlauben es nicht, dass die Teile aus einander sich entfernen, wenn Kräfte auftreten.

Die 24 zeigt ein Schnitt in ein gekapseltes Gehäuse 18, in dem die Kupplungsteile eingebaut sind. Die Stromversorgung für Stromverbraucher (Steuerung, Elektroventil) ist hier anders geregelt. Einfache Leiter dort anzubringen, hilft nichts, weil alle Teile hier sich drehen, einschließlich das Gehäuse. Die Steuerung und das Elektroventil müssen hier durch Schleifkontakte oder durch Induktions-Spulen berührungslos mit Energie versorgt werden. Das ist aber kein Problem. Solche Energie-Übertragungs-Systeme gibt schon lange auf dem Markt.

Es können auch andere Formen statt die runde und exzentrisch angeordnete Vertiefung, die hier beschrieben ist, verwendet werden. Auch von außen kann die Drehscheibe abgetastet werden. In diesem Fall könnte der Drehkörper relativ klein gebaut werden, der durch seine exzentrische Bewegung von seiner Außenfläche abgetastet wird. Hauptsache bei diesen Systemen ist, dass die Drehkraft des Rads in eine lineare Bewegungs-Kraft umgewandelt wird, die dann durch eine Steuerung einer Flüssigkeitsströmung zu dämpfen ist.

Das Brems-System kann nahezu in jedem Fahrzeug eingebaut werden. Auch andere Maschinen oder Geräte können damit aufgerüstet werden. Sportgeräte (Trimmrad, Laufband, etc.), Freizeit-Geräte (Fahrräder, Inline-Skates, Modell-Fahrzeuge, Modell-Bahn, etc.), motorisierte Fahrzeuge aller Art, wie z.B. Motorräder, Quads, Gartengeräte (Rasenmäher, Rasentrimmer), Landwirtschaftsmaschinen (Mähdrescher, Traktoren), schwere Baufahrzeuge (Bagger, Bulldozer, schwere LKW-s, Züge, Elektrozüge, etc.), Industriemaschinen (Standbohrmaschinen, Fräse-Maschinen, Drehbänke, Roboter-Maschinen etc.), Wassertransport-Fahrzeuge, Schiffe etc. können mit diesem Bremse ausgestattet werden.

1
Kurbelwelle
2
Rad-Drehachse
3
Hubzapfen
4
Kugellager
5
Gelenk
6
Pleuelstange
7
Rad-Antriebs-Welle
8
Kolben
9
Druckkammer, Druckzylinder, Arbeitszylinder
10
Flüssigkeit
11
Verbindungs-Kanal
12
Elektroventil
13
Schneckengetriebe
14
Gehäuse
15
Signal-Generator
16
Piezoventil
17
Brems-Pedal
18
Kapsel-Gehäuse
19
Gehäuse Öffnung
20
Mini-Getriebe
21
Schrittmotor
22
Steuerung
23
elektrische Leiter
24
Spulen/Elektromagneten
25
magnetorheologische Flüssigkeit
26
elektrorheologische Flüssigkeit
27
Elektroden
28
Elektromagneten
29
Flüssigkeits-Steuerung
30
Stütze
31
Lamellen
32
Rad
33
Karosserie
34
Membrane
35
Bolzen
36
Scheibe
37
Teller
38
Vollzylinder
39
Walzenlager oder Kugellager
40
Hohlraum im Teller
41
Kontaktoberfläche des Hohlraums
42
Rillen in Hohlraum
43
Ring oder Hohlzylinder
44
Zylinder mit einem Loch
45
Achsenwelle mit Exzenter
46
Exzentriker
47
Hülse
48
Eingangs-Welle
49
Ausgangs-Welle
50
Balance-Masse
51
Haltescheibe
52
Lagerhalterung


Anspruch[de]
Brems-System für Fahrzeuge aller Art,

dadurch gekennzeichnet,

dass es mindestens

– eine Kurbelwelle (1), anstatt einer herkömmlichen Brems-Scheibe, die mit dem Laufrad über eine Radachse (2) drehkraftübertragend fest oder abnehmbar gekoppelt ist, wobei die Drehachse der Kurbelwelle und die der Radachse auf der gleichen geometrischen Achse liegen,

– einem oder mehreren Kolben (8), die mit der Kurbelwelle (1), gelenkartig an deren Hubzapfen (3) gekoppelt sind, die nahezu rechtwinklig zu der Raddrehachsen-Ebene angeordnet sind und radial zu der Drehachse bewegbar sind,

– einem oder mehreren statisch eingebauten Druckkammern/Druckzylindern oder Arbeitszylindern (9), an denen die Kolben angebracht sind, die mit einander durch einen Flüssigkeits-Leitkanal oder Verbindungs-Kanal (11) verbunden sind, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, wobei die Flüssigkeit druckübertragend von einem Druckkammer/Druckzylinder (9) auf das andere wandern kann,

– einem Ventil oder Elektroventil (12), das in dem Verbindungs-Kanal (11) eingebaut ist, das die Intensität der Flüssigkeitsströmung zwischen den Druckkammern/Druckzylindern stufenlos oder stufenweise steuern kann, und der diese Flüssigkeitsströmung beim Schliessen komplett unterbrechen kann, wobei die Kolben dann nicht mehr bewegen können und die Kurbelwelle sich nicht mehr drehen kann,

– eine Steuerung (22), die mit dem Elektroventil gekoppelt ist,

– eine Pleuelstange (6) oder einem Gelenk, die den Kolben mit der Kurbelwelle gelenkig verbindet, aufweist oder aus diesen Teilen besteht (1, 4 bis 11).
Brems-System für Fahrzeuge aller Art,

dadurch gekennzeichnet,

dass es anstatt der herkömmlichen Brems-Scheibe, mindestens

– einem Drehteller oder Drehkörper (37), der mit dem Laufrad (32) direkt oder durch eine Achsenwelle (2) drehkraftübertragend fest oder abnehmbar gekoppelt ist, der einen scheibenförmigen oder hohlzylinderförmigen Hohlraum oder Vertiefung (40) aufweist, die exzentrisch auf der Innenfläche eingebaut ist, in der ein kleinerer Ring/Hohlzylinder (43) eingeführt werden kann, wobei ihre zylindrische Innen-Wand eine Kontakt-Oberfläche (41) oder eine Lauffläche für den Ring/Hohlzylinder bildet, die glatt ist oder mit konzentrisch angeordneten Rillen (42) versehen ist,

– einem Ring oder Hohlzylinder (43), der gelagert ist, der in der Vertiefung (40) eingeführt ist, der mit einem Lager (4) ausgestattet ist, der ein reibungsloses Gleiten des Ringes/Hohlzylinders (43) in der Vertiefung ermöglicht,

– einem oder mehreren Kolben (8), die mit der Innenfläche des Ringes/Hohlzylinders (41), vorzugsweise durch Pleuelstangen (6) gelenkartig und radial gekoppelt sind, wobei die Kolben durch die exzentrische oder Bewegung des Ringes oder Hohlzylinders in Bewegung gesetzt werden,

– einem oder mehreren statisch und radial zu der Rad-Drehachse eingebauten Druckkammern/Druckzylindern (9), an denen die Kolben eingeführt sind, die in der Hohlraum (40)/Vertiefung verstaucht sind, die keinen der Wänden des Drehtellers berühren, die mit einander durch einen Flüssigkeits-Leitkanal oder Verbindungs-Kanal (11) verbunden sind, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, wobei diese Flüssigkeit druckübertragend von einem Druckkammer/Druckzylinder (9) auf den anderen wandern kann, die nahezu oder genau radial zu der Raddrehachse (2) angeordnet sind,

– einem Ventil oder Elektroventil (12), das in dem Verbindungs-Kanal (11) eingebaut ist, das die Intensität der Flüssigkeitsströmung zwischen den Druckkammern/Druckzylindern stufenlos oder stufenweise steuern kann, und der diese Flüssigkeitsströmung beim Schliessen komplett unterbrechen kann, wobei dann die Kolben nicht mehr bewegen können und der Ring/Hohlzylinder nicht mehr die exzentrische Bewegung der Vertiefung durch Gleiten auf ihre Oberfläche nachmacht, sondern eine feste Position beibehält und dadurch die Drehbewegungen der Vertiefung und damit auch die der Drehscheibe blockiert,

– eine Steuerung (22), die mit dem Elektroventil gekoppelt ist,

– einen zylindrischen Körper (38), an der die Druckzylindern/Druckkammern (9) befestigt sind, der mit einem statischen Teil des Fahrzeugs oder mit der Karosserie (33) starr verbunden ist, der entweder massiv gebaut ist oder hülsenartig mit einer Einführungs-Öffnung versehen ist, durch die eine Rad-Antriebswelle (7) eingeführt werden kann,

aufweist oder aus diesen Teilen besteht (16).
Brems-System für Fahrzeuge aller Art,

dadurch gekennzeichnet,

dass es anstatt einer herkömmlichen Brems-Scheibe, mindestens

– eine Achsenwelle (45), die mit dem Laufrad des Fahrzeugs drehkraftübertragend gekoppelt ist, die in einem Bereich exzentrisch geformt ist oder einen zylindrischen Exzentriker (46) aufweist,

– einem mit dem Exzentriker gekoppelten, gelagerten Ring oder eine Hülse (47), der/die zusätzlich mit mindestens eine angenähert radial angeordneten Pleuelstange (6) gelenkartig gekoppelt ist, der/die reibungslos gleitend um den Exzentriker drehen kann,

– einem oder mehreren Kolben (8), die mit dem Ring/Hülse (47), vorzugsweise durch Pleuelstangen (6) gelenkartig gekoppelt sind, die nahezu radial zu der Raddrehachse (2) angeordnet sind und in diese Richtung bewegbar sind,

– einem oder mehreren statisch oder gelenkartig verbundene und radial zu der Rad-Drehachse eingebauten Druckkammern/Druckzylindern (9), an denen die Kolben eingeführt sind, die mit einander durch einen Flüssigkeits-Leitkanal oder Verbindungs-Kanal (11) verbunden sind, die mit einer Flüssigkeit (10) gefüllt sind, wobei die Flüssigkeit druckübertragend von einem Druckkammer/Druckzylinder (9) auf den anderen wandern kann, wobei die Druckkammer/Druckzylinder direkt oder indirekt mit der Fahrzeugkarosserie gekoppelt sind,

– einem Ventil oder Elektroventil (12), das in dem Verbindungs-Kanal (11) eingebaut ist, das die Intensität der Flüssigkeitsströmung zwischen den Druckkammern/Druckzylindern stufenlos oder stufenweise steuern kann, und der diese Flüssigkeitsströmung beim Schliessen komplett unterbrechen kann, wobei dann die Kolben nicht mehr bewegen können und der Ring/Hohlzylinder (47) nicht mehr die exzentrische Bewegung des Exzentrikers durch Gleiten auf seine Oberfläche nachmacht, sondern eine feste Position beibehält und dadurch die Drehbewegungen des Exzentrikers und damit auch die des Laufrads blockiert,

– eine Steuerung (22), die mit dem Elektroventil gekoppelt ist, aufweist oder aus diesen Teilen besteht (17 oder 18).
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem kompakten Gehäuse (14) angebracht ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitszylinder (9) direkt oder indirekt mit der Fahrzeugkarosserie (33) fest oder austauschbar gekoppelt sind. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Steuerung und/oder für das Elektroventil notwendige elektrische Energie, durch elektrische Leitungen zugefügt wird. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem eigenen Energie-Versorgungs-System, bestehend aus mindestens einem Energie-Speicher-Element, vorzugsweise einem Akku, ausgestattet ist, das im Notfall oder bei Hauptstromzufuhrunterbrechung durch einen Regler eingeschaltet werden kann. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Elektroventil präzise gebaut ist wobei

– bei vollständig geöffnetem Elektroventil die Kolben frei hin und her schwenken können, wobei keine Bremskraft-Übertragung zwischen der Rad-Drehachse und der Kolben stattfindet,

– bei teils geschlossenen Elektroventil, dementsprechend eine unvollständige Bremskraft-Übertragung zwischen der Rad-Drehachse und der Kolben stattfindet,

– bei geschlossenem Elektroventil eine vollständige Bremskraft-Übertragung zwischen der Rad-Drehachse und der Kolben stattfindet.
Brems-System nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Elektroventil präzise gebaut ist wobei

– bei vollständig geschlossenem Elektroventil die Kolben frei hin und her schwenken können, wobei keine Bremskraft-Übertragung zwischen der Rad-Drehachse und der Kolben stattfindet,

– bei teils geöffneten Elektroventil, dementsprechend unvollständige Bremskraft-Übertragung zwischen der Rad-Drehachse und der Kolben stattfindet,

– bei geöffnetem Elektroventil eine vollständige Bremskraft-Übertragung zwischen der Rad-Drehachse und der Kolben stattfindet.
Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk, das die Pleuelstange und den Kolben verbindet, ein Kugelgelenk oder ein Schwenkgelenk ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben und der Druckkammer/Druckzylinder jeweils einen Arbeitszylinder bilden, die miteinander verbunden sind, sodass die Flüssigkeit von einem Arbeitszylinder auf den anderen wandern kann. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drehenden Teile des Systems ausgewuchtet sind. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektroventil ein schnelles Ventil ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektroventil ein Elektromagnetventil, oder ein Magnetostriktions-Ventil oder ein Piezo-Ventil ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung mit einem getakteten System ausgestattet ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung mit einem regelbaren Signal-Generator gekoppelt ist, der einstellbare elektrische Impulse oder Wechselströme erzeugt, wodurch elektrisch steuerbare Elemente, vorzugsweise das Elektroventil gesteuert wird (19). Brems-System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangs-Signal des Signal-Generators so steuerbar ist, dass die Frequenz und/oder die Amplitude regelbar ist. Brems-System nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektroventil so gesteuert wird, dass er sehr schnell und mit einen durch die Steuerung oder Signal-Generator erzeugten Frequenz geöffnet und geschlossen wird. Brems-System nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Signal-Frequenz und/oder die Amplitude über das Bremspedal des Fahrzeugs steuerbar ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektroventil mit einem Signal mit hoher Frequenz gesteuert wird. Brems-System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Signals mindestens mehrere Hz oder KHz beträgt. Brems-System nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben durch das Elektroventil gesteuert, die Kurbelbewegung der Kurbelwelle oder des exzentrischen Körpers/Hohlraums nicht kontinuierlich sondern mit hoher Frequenz in kurzen Abständen sehr oft blockieren und sie wieder loslassen, wobei lediglich während der geblockten Zustands eine Widerstandskraft auf dem Laufrad des Fahrzeugs erzeugt wird. Brems-System nach einem der Ansprüche 26 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator, der das Signal erzeugt, das das Elektroventil steuert, die Zeitspanne in einem Zyklus, während das Ventil geschlossen oder offen ist, ändern kann. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil-Weg elektrisch, vorzugsweise über das Brems-Pedal des Fahrzeugs steuerbar ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle oder die exzentrische Teilen durch Zusatzgewicht oder Gewichtsverlagerung ausgewuchtet ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle mehrere Hubzapfen, die hintereinander reihenweise angeordnet sind, wobei dementsprechende Anzahl von Druckzylinder und Kolben eingebaut sind, aufweist. Brems-System nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator eine oder mehrere Oszillator-Schaltungen aufweist, wobei sowohl die Frequenz als auch die Amplitude der Schwingungen regelbar ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Systeme mit mehreren Kolben, die Kolben gleichmäßig sternförmig im Kreis radial angeordnet verteilt sind oder unter einem Winkel auf einer Ebene angeordnet sind, der eine Winkelgrösse von 360° geteilt durch den Kolbenanzahl darstellt. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektroventil nicht nur auf- und zu Stellungen sondern beliebige Zwischenstellungen nehmen und halten kann. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt eines Elektroventils oder Piezoventils ein mechanisches Ventil ist, das mit einem kleinen elektrisch angetriebenem Getriebe, vorzugsweise einem Schnecken-Getriebe gekoppelt ist, das das Ventil in eine beliebige Zwischenstellung bringen und halten kann. Brems-System nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil durch einen Schrittmotor angetrieben wird. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil einen längeren Weg aufweist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer/Druckzylinder auf einer Stütze (30), die mit der Rahmenteile oder Karosserie (33) des Fahrzeugs gekoppelt ist, befestigt sind. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder U-Förmig geformt sind und pro Zylinder jeweils ein Kolben an jedem Ende eingebaut ist, wobei das Ventil in der Mitte eingebaut ist und das hin- und her fließen der Flüssigkeit mehr oder weniger, je nach Offen-Zu-Zyklus verhindern kann. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil oder Elektroventil so gesteuert oder gebaut ist, dass es den Verbindungs-Kanal (11) nicht sofort bei der Bremspedalbetätigung ganz schliessen kann, wobei eine sanfte Brems-Kraftübertragung ermöglicht wird. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließgeschwindigkeit des Ventils bei Bremspedalbetätigung durch eine spezielle Steuerung abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Energiegewinnungs-System, das aus mindestens einer Elektromagnet-Spule, die statisch eingebaut ist und einem Dauermagneten, der in form eines freilaufenden Kolbens oder als Teile eines Kolbens in dem Flüssigkeitskanal eingebaut ist, der durch seine hin und her wandern ein elektrischen Strom in die Spule induziert, ausgestattet ist. Brems-System nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben teilweise oder komplett aus einem Dauermagnet besteht, wobei die Spule in der Druckkammerwand oder außen eingebaut ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Flüssigkeitskanal eine Mini-Turbine eingebaut ist, die durch die Flüssigkeits-Strömung sich schnell drehen kann, die mit einem Stromgenerator gekoppelt ist, ausgestattet ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass es anstatt des Ventils oder Elektroventils mindestens

– eine elektrorheologische Flüssigkeit, die den Zylinder/Druckkammer oder zumindest den Verbindungs-Kanal befüllt,

– ein oder mehrere Elektroden, die die Aggregatszustand der Flüssigkeit durch elektrische Spannung von Flüssig auf Fest und umgekehrt steuern können,

– eine Steuerung, die mit der Elektroden gekoppelt ist, aufweist (13).
Brems-System nach einem der Ansprüche 1 bis 39,

dadurch gekennzeichnet,

dass es anstatt des Ventils oder Elektroventils mindestens

– eine magnetorheologische Flüssigkeit, die den Zylinder/Druckkammer und/oder zumindest den Verbindungs-Kanal befüllt,

– ein oder mehrere Elektromagneten, die den Aggregatszustand der Flüssigkeit durch Magnetfeld von Flüssig auf Fest und umgekehrt steuern können,

– eine Steuerung, die mit den Elektromagneten gekoppelt ist, aufweist (14).
Brems-System nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrorheologische Flüssigkeit oder die magnetorheologische Flüssigkeit durch eingebaute elastische Membranen (34) in dem Kanal eingegrenzt ist, wobei die Druckzylinder mit einem herkömmlichen hydraulischen Flüssigkeit, vorzugsweise einem hydraulischen Öl befüllt sind. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventil-Steuerung mit eine Antiblockier-System- und/oder eine Elektronische-Stabilitäts-Programm-Steuerung, gekoppelt ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit dem Rad über eine Gelenk-Welle, vorzugsweise eine Kardanwelle gekoppelt ist. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es nur einen Kolben pro Laufrad aufweist, der als Wandler-Kolben gebildet ist, der einen Druckzylinder in zwei Kammer trennt, die durch den Kanal mit einander verbunden sind, wobei der Flüssigkeits-Stromfluss durch Elektroventil oder durch magnetorheologische/elektrorheologische Flüssigkeit steuerbar ist (14, 18). Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsverbindungskanal elastisch gebaut ist oder aus einem Hochdruck-Schlauch besteht. Brems-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Fuß- oder Handbremse konzipiert ist. Brems-System nach einem der Ansprüche 1 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass es als Kupplungs-System konzipiert ist und anstatt von einem Bremspedal, durch einem Kupplungs-Pedal oder einer Steuerung eines automatischen Getriebe steuerbar ist, wobei es in einem drehbaren Gehäuse eingebaut ist und anstatt mit einer Radachse, mit einer Antriebs-Eingangs-Welle und einer Antriebs-Ausgangs-Welle gekoppelt ist, wobei es je nach Steuerung die beiden Wellen von einander auskoppelt oder diese mit einander kraftübertragend koppelt (21, 22, 23 oder 24). Brems-System nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem gekapselten Gehäuse eingebaut ist (24). Brems-System nach Anspruch 48 oder 49, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit einer der Wellen fest gekoppelt ist, wobei die andere Welle in einer Gehäuse-Öffnung eingeführt ist und mit den Kraftübertragungs-Teilen des Systems gekoppelt ist.






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