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Die
Erfindung betrifft eine Brems-Vorrichtung, die für einspurige Fahrzeuge vorzugsweise
für Fahrräder oder
Motorräder
geeignet ist.
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Es
gibt zahlreiche Brems-Systeme für
Fahrräder.
Eine der bekanntesten ist die Zugseil-Bremse. Auch Brems-Systeme
wie z.B. Rücktrittbremse,
Hydraulik-Bremse, Scheiben-Bremse, Trommel-Bremse, etc., finden
Verwendung in verschiedenen Fahrrädern. Das Prinzip ist bei allen
Brems-Systemen gleich. Eine Teil der Felge oder eine Brems-Scheibe, die
mit dem Rad gekoppelt ist und die sich wie das Rad, wird durch Brems-Belege gedrückt oder
gerieben und dadurch wird es gebremst. Die Reibung erzeugt eine
Hitze, die von der Brems-Kraft und der Geschwindigkeit des Fahrrads
abhängig
ist. Die herkömmliche
Bremse, die mit zwei Gummi-Bremsbelege, die die Felge pressen, ist
die meistverbreitete. Das System versagt leider oft, wenn die Felge
nass wird. Die Bremskraft nimmt sehr stark dabei ab. Wenn längere Zeit
ununterbrochen gebremst wird, dann trocknet sich zwar die Felge
(durch die Reibung mit den Gummi-Bremsklötzen) und die Bremskraft nimmt
wieder zu. Das kann aber manchmal zu spät erfolgen, wenn auf der Strasse
Wasser sich befindet. Die modernen Fahrräder weisen Scheiben-Bremsen auf, die
aus einer Bremsscheibe besteht, die zwischen zwei Bremsplatten gepresst
wird, wobei abhängig
von der Presskraft mehr oder weniger eine Verbindung entsteht und
dadurch eine Brems-Kraftübertragung
stattfindet. Das Funktionsprinzip und die Grundlage von Brems-Systemen
ist die Reibungskraft. Durch diese Kraft wird eine Verbindung zwischen
den Drehscheiben oder der Felge und der Brems-Klötzen
geschafft. Anfangs, wenn die Bremsscheibe oder die Felge nur leicht
gepresst wird, wird nur wenig Bremskraft auf dem Rad übertragen.
Je stärker
die Anpresskraft, desto hoher ist die übertragene Kraft. Jedoch sie
steigt nicht genau proportional mit der Bremshebelbewegung. Wenn der
Benutzer nicht mit dem Fahrrad vertraut ist, dann kann leicht passieren,
dass die Bremse zu stark betätigt
wird und das Rad blockiert was einen Sturz zu folge haben kann.
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Die
Bremse wird durch die Kraft des Radfahrers betätig werden und die Räder dabei
blockieren. 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
Fahrrads geht dabei vollständig
verloren. Das bedeutet, dass jeder Bremsvorgang einen Energieverlust
verursacht. Es gibt Versuche, die Bremsenergie durch elektrische
Elemente zurück
zu gewinnen.
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Die
herkömmlichen
Fahrrad-Brems-Systeme haben auch viele Nachteile:
- – keine
Kraft-Formschlüssige
Verbindung (2–10% Schlupf)
- – hohe
Verschleiß,
- – erhebliche
Bremskraft-Verlust bei nassem Wetter.
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Ein
weiterer Nachteil der herkömmlichen Bremssysteme
ist auch die Tatsache, dass sie nicht sehr genau sind. Man kann
nie genau die Kraftübertragung
dosieren. Das erlaubt das Funktionsprinzip nicht. Sowohl die Brems-Scheibe,
als auch die Bremsbelege verschleißen mit der Zeit und müssen irgendwann
erneuert werden. Bei den einfacheren Varianten, wobei anstatt der
Bremsscheibe die Felge benutzt wird, ist der Verschleiß der Felge
relativ gering und meistens zu vernachlässigen.
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Sehr
interessant wäre
die Idee eines Brems-Systems, das mit einer Taumelscheibe funktioniert.
Hier könnte
diese Scheibe eingebaut, um eine Bremswirkung zu erzielen. Taumelscheiben
finden sehr oft Verwendung in Kompressoren, Pumpen, sowie Hubschraubern
als Steuerung für
den Rotor.
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Die
Anmeldung
EP 0945616 beschreibt
einen Taumelscheiben-Kompressor,
bei dem der Gelenkmechanismus dazu dient, eine Antriebsmoment einer
Stange auf die Taumelscheibe zu übertragen.
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Die
Anmeldung
DE 102004028747
A1 beschreibt einen Hubkolbenkompressor, der mit mehreren
parallel angeordneten Zylinder-Kolbeneinheiten, wobei
die Trieb-Welle von einer mit ihr schwenkbar gekoppelten Taumelscheibe
umschlossen ist, mit der die Kolben über eine gelenkige Gleit-Kupplung
verbunden sind.
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Ein ähnliches
Gerät ist
bekannt durch
DE 4139 186 .
Bei diesem ist die Taumelscheibe auf einem von der Trieb-Welle getragenen
Kugelkörper schwenkbar
geführt
und in radialem Abstand mit der Trieb-Welle gekoppelt.
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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.
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Ein
Brems-System, wobei die Taumelscheibe mit Begleitelemente (Arbeitszylinder,
Kolben, Ventil-Steuerung, etc.) als Bremse direkt eingesetzt wird, wobei
ein Bremseffekt lediglich durch eine Kontrollierte Fluid-Strömung in
Arbeitszylinder durch einen Verbindungs-Kanal erreicht wird, ist
nicht bekannt.
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Der
in den Patentansprüchen
1 bis 69 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Brems-Vorrichtung
für Fahrräder oder
Motorräder
zu schaffen, das sehr komfortabel ist, das in der Lage ist, sehr
genau die Brems-Kraft zu dosieren, leicht zu steuern ist und das
ohne herkömmliche
Scheiben-Reibungs-Effekt auskommt.
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Dieses
Problem wird mit den in den Patentansprüchen 1 bis 69 aufgeführten Merkmalen
gelöst.
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Vorteile
der Erfindung sind:
- – nahezu verschleißfreies
Betrieb,
- – sehr
langlebig,
- – exakt
steuerbar,
- – schonend
für den
Fahrradreifen und die Felge,
- – Bremseffekte
wie bei einem perfektem analogem ABS-System erzielbar,
- – leicht
steuerbar,
- – kann
auch ohne Bremsverstärker
z.B. in Motorrädern
eingesetzt
werden.
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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 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
Fahrrad oder das Motorrad nicht zum stehen bringen, zumindest nicht
so schnell, wie man sich wünschen
würde.
Die Bremse, die in diese Erfindung hier beschrieben wird, ist nahezu
eine perfekte Lösung
für alle
Probleme, die mit einem herkömmlichen Brems-System
verbunden sind.
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Bei
diesem Brems-System ist sogar ein ähnlicher Effekt wie beim ABS-Systeme zu beobachten. Diese
Bremse selber kann eine weitgehend bessere ABS-Wirkung erreichen
kann als das ABS-System selbst. Während bei einem herkömmlichen
ABS-System eine bestimmte Anzahl an Impulsen pro Sekunde an die
Räder sendet,
um die Blockierung durch diese Impulse und während der Impulsdauer aufzuheben. Das
Rad beginnt sich zu „zittern", weil es mehrere Male
pro Sekunde wechselweise blockiert und wieder losgelassen wird.
Die Bremswirkung und das Lenkverhalten des Rads werden immer besser,
je höher
die Impulszahl pro Sekunde ist. Die herkömmlichen ABS-Systeme schaffen
es leider nicht eine sehr hohe Impuls-Anzahl pro Sekunde zu realisieren.
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Die
Erfindung hier kann aber analog den Bremsvorgang steuern, was mit
einem ABS-System mit unendlich viele Impulse pro Sekunde vergleichbar
wäre.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand der 1 bis 22 erläutert. Es
zeigen:
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1 die
neuartige Brems-Vorrichtung, mit der Taumelscheibe und dem Teller,
der mit Hilfe von Hebel mit den Kolben gelenkartig gekoppelt ist,
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2 bis 6 Varianten
mit einem kleinen Exzentriker, der mit dem Laufrad kraftschlüssig gekoppelt
ist,
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7 einen
C- oder U-Förmig
gebauten Druckkammer, die mit Flüssigkeit
gefüllt
ist, die mit zwei Enden, einen Wander-Kolben und einen Exzentriker
ausgestattet ist,
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8 einen
U- oder C-Förmigen
Druckkammer, zwischen deren Enden die Taumelscheibe in dem Spalt
des Wandler-Kolbens eingeführt
ist,
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9 den
Einbau des Systems in einem Fahrrad,
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10 eine
Variante, wobei das Ventil nicht in dem Druckkammer-Verbindungskanal
eingebaut ist, sondern in der Nähe
des Bremshebels und durch Hydraulik-Leitungen mit den Druckkammern
verbunden ist,
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11 die
Taumelscheibe, die in zwei oder mehrere Teilen trennbar ist, die
mit einander zu einer kompakten Scheibe verbindbar sind,
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12 eine
Steuerung, die mit dem Elektroventil (15) gekoppelt ist,
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13 die
Steuerung, die mit einem regelbaren Signal-Generator gekoppelt ist,
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14 eine
Variante mit mehrere Taumelscheiben, die hintereinander reihenweise
mit der Radachse fest oder abnehmbar gekoppelt sind,
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15 eine
Variante, wobei der Druckkammer/Druckzylinder U- oder C-Förmig gebaut ist, wobei an beiden
Enden jeweils ein Kolben angebracht ist,
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16 eine
Variante, wobei anstatt von Kolben, elastische Membranen oder Gummi-Wände oder
elastische Wände
an der Stellen wo sich der Kolben sein müssten, eingebaut sind,
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17 eine
Variante mit eine elektrorheologische Flüssigkeit,
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18 eine
Variante mit eine magnetorheologische Flüssigkeit,
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19 das
Brems-Energiegewinnungs-System,
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20 ein
Brems-Energiegewinnungs-System, wobei der Kolben oder der Wandlerkolben
mit einem Kanal ausgestattet ist, der eine Luftströmung zu
einem Pressluft-Vorratsbehälter
ableitet,
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21 eine
Variante, wobei anstatt von Kugeln in dem Lager, kleine Konusse,
die abgestumpft sind, eingebaut sind,
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22 eine
Variante, wobei der Wandler-Kolben mit einem Verbindungskanal ausgestattet ist,
in dem das Ventil eingebaut ist.
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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 Räder) erzeugt
und daher findet nur eine geringe Energie-Umwandlung in Hitze statt.
Es besteht sogar noch die Möglichkeit
einer Energie-Rückgewinnung
bzw. die Brems-Energie kann relativ leicht in elektrische Energie
umgewandelt werden und diese gespeichert werden.
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Das
Brems-System widerspricht nicht den physikalischen Gesetzte, wobei
eine Bremsung mit Energie-Umwandlung erfolgt. Die kinetische Energie des
Fahrrads wird hier ebenfalls in Wärme umgewandelt, jedoch die
Bremsteile dieses Brems-Systems, ausser den Rädern natürlich, sind nicht oder nur
sehr gering davon betroffen.
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Das
System ist nicht sehr kompliziert gebaut, jedoch hier wird eine
relativ vereinfachte Form dargestellt. Es besteht aus einer Taumelscheibe 1,
die auch Steuerscheibe oder Taumelbrems-Scheibe genannt werden kann,
die nicht rechtwinklig sondern etwas schräg mit der Rad-Drehachse 2 gekoppelt
ist. Sie muss nicht unbedingt schräg sein, wenn die nicht von
beiden Seiten abgetastet wird, jedoch deren Kontaktfläche muss
schräg
oder winkelgeneigt gebaut sein, sodass sie eine Taumelbewegung während der
Drehung absolviert. Diese Scheibe kann fest mit der Achse 2 gekoppelt
oder abnehmbar z.B. durch Schrauben oder Nieten befestigt. Am besten soll
sie fest mit dem Rad 9 gekoppelt werden, bzw. eine Einheit
bilden. Falls es doch mal zum Verschleiß kommen soll, dann kann sie
zusätzlich
vom Werk aus, mit einer Zusatz-Platte 3 gekoppelt werden,
die austauschbar ist. Die schräge
Anordnung der Taumelscheibe oder zumindest deren Kontaktfläche trägt dazu
bei, dass eine steuerbare Kraftübertragung
machbar ist. Dadurch, dass die Taumelscheibe mit dem Rad direkt
oder indirekt gekoppelt ist, wobei dessen Drehkraft auf ihr übertragen
wird, eine Bremsung der Taumelscheibe würde das Rad auch bremsen. Auf
der freien Oberfläche 4 der
Taumelscheibe wird ein Teller 5 gelegt, der mit Kugellager 6 ausgestattet
ist. Der Teller hat die Form eines Ringes und ist sehr stabil gebaut.
Er ist in mit einem Gelenk 11 ausgestattet, durch den er
mit der Kolben gekoppelt ist. Der Kolben befindet sich in dem Zylinder/Druckkammer 12,
der/die mit dem Fahrrad-/Motorradrahmen gekoppelt ist. Das Gelenk
erlaubt eine Schwenkung des Tellers innerhalb eines Winkelbereichs
in eine beliebige Richtung. Jedoch eine Drehung des Tellers wird
direkt von den Kolben blockiert. Als Gelenke können dafür auch Kardan-Gelenke verwendet werden,
die in beliebige Richtungen schwenkbar sind. Die Befestigung für die Druckkammer
kann in einem Bereich aus einem Gummi-Teil bestehen, der eventuelle
Vibrationen dämpfen
soll. Der Gummibereich kann auch einer massiven Gummischeibe bestehen,
der sandwischartig zwischen zwei Platten eingebaut ist. Mit dem
Teller 5 ist mindestens ein Kolben 8 verbunden.
Am besten sind es mehrere Kolben, die an verschiedene Stellen mit
dem Teller, vorzugsweise mit dem Teller-Rand gekoppelt sind. Die Kolben
sind diametral paarweise auf jede Seite der Taumelscheibe angeordnet.
Es können
auch eine ungerade Anzahl von Kolben verwendet werden, jedoch sie
müssen
in gleichen Abstand von einander geometrisch auf dem Teller verteilt
werden. Die Verbindung erfolgt direkt durch Kugeln 27 oder
durch Hebel 10, die sowohl mit den Kolben auch mit dem Teller-Rand gelenkartig
gekoppelt sind. Das Gelenk soll z.B. ein Kugelgelenk sein, weil
der Teller im Vergleich zu dem Kolben in beliebige Richtung innerhalb eines
Raum-Winkelbereichs schwenkt. Diese Schwenk-Bewegung soll durch das Gelenk nicht
verhindert werden. Der Kolben ist in einem Druckkammer oder Druckzylinder/Arbeitszylinder 12 eingebaut. Die
Druckzylinder 12 sind mit einander verbunden und die Flüssigkeit 13 kann
von einem auf den anderen sich wandern. Die Druckzylinder und die
Kolben können
zweifach, dreifach oder mehr eingebaut werden. Die Befestigungspunkte
an dem Teller-Rand müssen
gleichmäßig verteilt
sein. Wenn z.B. zwei Kolben eingebaut werden sollen, dann müssen die sie
unter 180°,
bzw. diametral auf dem Teller angeordnet mit dem Teller befestigt
werden. Bei drei Kolben sind es dann 120°. Viel mehr Kolben sollten nicht eingebaut
werden, weil das System dann komplizierter wird. Die Druckzylinder
sind mit der Fahrrad-/Motorradrahmen mechanisch gekoppelt und sie
drehen sich nicht mit dem Rad mit. Durch einen Verbindungs-Kanal 14 sind
sie mit einander gekoppelt, wobei die Flüssigkeit von einem Zylinder
auf den anderen wandern kann. An den Kanal/Flüssigkeitswanderkanal 14 befindet
sich ein Ventil 7 oder ein Elektroventil 15. Das
Elektroventil kann ein Elektromagnetventil oder ein Piezoventil
sein und es steuert den Flüssigkeits-Strom
in dem Flüssigkeitswanderkanal. Ein
Elektroventil wäre
bevorzugt in einem Motorrad einzubauen, weil dort auch eine stabile
Energie-Quelle 49 vorhanden ist. Der Teller gleitet durch die
Kugellager 6 auf der Oberfläche der Taumelscheibe 1.
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In
der 1 ist eine einfache Variante dieses Systems dargestellt
worden. Die Taumelscheibe 1 ist mit dem Laufrad in dem
Zentrum gekoppelt. Sie weist ein Loch auf, in dem des zentralen
Teils (Nabenbereich) des Rads eingeführt ist. Die Taumelscheibe
ist ringförmig
gebaut und dreht sich mit dem Rad mit. Die Taumelscheibe ist schließlich direkt
mit dem Rad gekoppelt und ersetzt die herkömmliche Brems-Scheibe. Der
gelagerte Teller 5 gleitet über die Oberfläche 4 der
Taumelscheibe, ohne dass er sich dabei dreht. Durch die schräge Anordnung
der Taumelscheibe, wird auf den nicht mitdrehend liegenden Teller
eine Taumelbewegung erzeugt, die die Kolben, die mit dem Teller
gelenkartig gekoppelt sind, hin und her schwenkt. Wenn der „positiver
Bereich" in der
nähe der
Kolben kommt, dann schiebt er diese zurück. Der „negativer Bereich" zieht den Kolben
wieder in Richtung der Taumelscheibe. Der Teller kann den Kolben
zwar schieben, aber aus der erste Sicht, ziehen kann sie sie nicht
unbedingt. Das Ziehen der Kolben erfolgt dadurch, dass der Teller
gegen der Taumelscheibe durch das Gelenk in der Mitte gedrückt wird.
Jede Kraft auf dem gegenüberliegenden Kolben
wird spiegelverkehrt auf die andere Kolben übertragen. Eine Schiebekraft
auf der anderen Seite bedeutet eine Anziehungskraft auf dieser Seite,
sodass der Kolben gezogen wird. Der Teller kann in der Mitte mit
einem Kardan-Gelenk gekoppelt werden, der in beliebige Richtung
innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs schwenkbar ist. Der Teller
dreht sich zwar nicht, aber er macht die Taumelbewegung mit. Die
Kugellager sorgen für
ein verlustfreies Gleiten des Tellers auf der Taumelscheibe. Die
Flüssigkeit
in den Druckzylindern 13 wird durch die Kolbenbewegung
ebenfalls in Bewegung gesetzt. Diese wandert von einem Zylinder
auf den anderen, je nachdem welche Druckkraft auf den Kolben wirkt.
Dadurch, dass die Befestigungspunkte der Hebel der Kolben aus Kugelgelenke
bestehen, ist eine Schwenkung in energetischer Hinsicht nahezu verlustfrei.
Ein Verbindungs-Kanal 14 verbindet die Zylinder/Druckkammer 12 mit
einander. Egal wie viele Zylinder verwendet werden, alle Kanäle können in
einem Zentral-Bereich mit einander gekoppelt werden. In diesem Bereich
ist ein Ventil 7 oder ein Elektroventil 15 eingebaut,
das die Flüssigkeitsströmung steuern
kann. Es müssen nicht
viele Ventile eingebaut werden. Ein solches pro Rad 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
hin und her gezogen werden kann.
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Auf
der Taumelscheibe können
konzentrisch angeordnete Rillen 29 eingebaut werden, auf
denen die Kugel des Kugellagers sich bewegen können. Das Prinzip dieses Systems
ist nicht zu kompliziert. Wenn das Ventil 7 offen ist,
dann fliesst die Flüssigkeit
durch die Kolbenbewegung von einem Zylinder 12 auf den
anderen über
den Flüssigkeitswanderkanal 14.
Die Flüssigkeitsmenge
kann sehr gering sein und die Kolben 8 relativ klein gebaut
werden. Je schneller das Fahrrad fährt, desto schneller drehen sich
die Taumelscheiben, die an jedem Rad, bzw. jede Radachse 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 hin und her. Der Innendurchmesser des Kanals
kann so gewählt
werden, dass er Flüssigkeitsströmungen bis 30.000
UpM nicht verhindert. Dadurch kann das Brems-System auch für extrem
schnelle Motorräder (wie
z.B. Rennmotorräder)
geeignet sein.
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Sobald
das Ventil die Flüssigkeitsströmung zu
verhindern beginnt, dann erhöht
sich die Widerstand in dem Verbindungs-Kanal und die Flüssigkeit kann
nur durch Druckerhöhung
in dem Kanal fließen. Das
erzeugt eine Kraft auf dem Teller 5, die der Taumelbewegungen
entgegenwirkt, wobei eine Bremskraft auf der Taumelscheibe ausgeübt wird.
Wenn das Gelenk es erlauben würde,
dann würde
der Teller sich mitdrehen. Die Widerstand und damit die Bremsung
der Taumelbewegung 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 Taumelbewegung wird auf diese Weise gedämpft. Wenn das Ventil zu ist,
dann findet keine Flüssigkeitsströmung mehr
statt und die Neigungswinkel des Tellers starr bleibt. Die Kolben
erlauben nicht dass der Teller seine Winkel im Bezug auf Kolben ändert. Dadurch
dass der Teller sich nicht drehen kann (weil das Gelenk es nicht
erlaubt), wird die Taumelscheibe blockiert. Die Taumelscheibe übt eine Kraft
auf dem Teller aus, die ihn zu schieben versucht. Die Distanz zwischen
dem Teller und der Taumelscheibe bleibt aber stets unverändert, dank
des Gelenks, das den Teller gegen die Taumelscheibe presst. Eine
stabiles Gehäuse 20 und
gelagerte Begrenzungs-Platten verhindern zusätzlich, dass die Bremsteile
auseinander gehen oder sie sich von einander entfernen.
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Das
Brems-System kann sowohl bei langsame als auch bei schnelleren Fahrrädern eingebaut werden.
Bei langsamen Fahrräder
(Citybikes, Mountainbikes) kann die Winkelneigung der Taumelscheibe
relativ schräg
angeordnet sein. Je kleiner der Neigungswinkel, desto schnellere
Fahrräder
oder Motorräder
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.
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Auch
schnelle Ventile können
eingebaut werden, die durch Piezo-Technik angetrieben werden. In diesem
Fall erzeugt ein Signal-Generator 21 elektrische Signale
mit regelbare Frequenz und Amplitude, wobei das Piezoventil 22 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.
Diese Steuerungen, die solche Schaltungen aufweisen, nennt man auch
Phasenanschnittsteuerung. Ähnlich
wird hier die mechanische Kraft in feinen „Paketen" dosiert auf der Stange übertragen.
Die Impuls-Frequenz kann von dem Brems-Hebel 40 aus gesteuert
werden. Vorteilhaft ist hier, dass das Ventil nicht einen Zwischenzustand aufweisen
muss. Wenn man den Brems-Hebel nicht betätigt, dann bleibt das Piezoventil
einfach offen und die Flüssigkeit
strömt
ungehindert in dem Verbindungs-Kanal 14. 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 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
Taumelscheibe 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
dessen das Ventil zu bleibt. Praktisch je länger bei jedem Schließzyklus
das Ventil zu bleibt, desto stärker
ist die Bremskraft.
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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. Die elektrischen Varianten werden vorzugsweise im Motorrad-Bereich
eingebaut, während
die mechanischen mit Ventilen in Fahrrad-Bereich zu verwenden sind.
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In
den 2 bis 6 sind Varianten dargestellt
worden, bei der anstatt einer Taumelscheibe ein Exzentriker 17 eingebaut
ist. Der Exzentriker ist nur leicht exzentrisch angeordnet und wird
mit einer Hülse 18 umgehüllt, die
innen gelagert ist. Mit der Hülse sind
die Kolben gekoppelt. Die Verbindung erfolgt z.B. durch eine Kugel 27,
die in einem Pfannengelenk in die Kolbenwand eingebaut werden kann.
Die Druckzylinder 12 sind diametral um den Exzentriker angeordnet.
Sobald der Exzentriker einen Kolben in dem Zylinder hinein schiebt,
dann wird die Flüssigkeit durch
den Verbindungskanal 14 in dem gegenüber liegenden Zylinder strömen und
dort den Kolben nach aussen schieben. Dieser Vorgang läuft so permanent,
bis das Ventil den Weg der Flüssigkeit
teilweise oder komplett versperrt. Wenn der Kanal nur teilweise
versperrt wird, dann wir eine Dämpfungskraft
erzeugt, die die Kolbenbewegung langsamer macht. Dadurch wird eine
Bremskraft erzeugt, die auf dem Exzentriker wirkt.
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Der
Exzentriker kann auch in Form einer Hülse gebaut werden, wobei die
Bremselemente in den Raum 55 in dem Exzentriker eingebaut
werden können.
Die exzentrische Fläche
würde dann
von innen abgetastet werden. Das ganze System würde perfekt in dem Radnaben-Bereich
passen, wobei die Radnaben-Hülle
den Exzentriker bilden würde
(2).
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Die 7 zeigt
eine C-förmigen
Druckkammer 38, der viele Vorteile aufweist. Hier wird
anstatt von zwei Kolben, nur ein Kolben, der hier als Wandler-Kolben 36 bezeichnet
wird, eingebaut. Dieser Wandler-Kolben weist einen Spalt 37 auf,
der in der Mitte eingebaut ist. Die C-förmige Druckkammer 38 weist
zwei Kammer-Enden 35 auf, an denen der Wandlerkolben eingeführt ist.
Er verbindet diese beiden Enden mit einander. In der Spalt 37 zwischen seinen
Wänden 19 ist
der Exzentriker 17 eingeführt. Die Hülse 18 des Exzentrikers
berührt
höchstens
einen der Wände,
weil diese ein wenig breiter von einander angeordnet sind, als der
Aussen-Durchmesser der Hülse
beträgt.
Das ist absichtlich so gewählt,
um eine reibungsloses Gleiten zu ermöglichen. Die exzentrische Bewegung
des Exzentrikers schiebt den Wandler-Kolben hin und her und bringt
die Flüssigkeit
in die Kammer in Bewegung. Die Krümmung der Kammer hat Vorteile,
weil in diesem Fall den Verbindungskanal praktisch die gekrümmte Kammer
bildet. Das Ventil ist in der Mitte der Kammer eingebaut.
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In
der 8 ist eine Variante dargestellt worden, die ähnlich wie
die aus der 7 gebaut ist, jedoch hier anstatt
des Exzentrikers eine Taumelscheibe 1 eingebaut ist. Die
Taumelscheibe 1, anstatt einer herkömmlichen Brems-Scheibe, ist
mit der Radachse oder mit der Radnabe oder mit dem Laufrad 9 direkt, fest
oder abnehmbar gekoppelt. Wenn sie abnehmbar gekoppelt sein sollte,
dann sollte die Verbindung durch Schrauben oder Einschnapp-Verschlüsse erfolgen.
Die Kontaktoberfläche 4 kann
glatt gebaut oder mit konzentrisch angeordneten Rillen 29 versehen
sein. Die statisch eingebaute Druckkammer (Druckzylinder oder Arbeitszylinder) 38,
die U- oder C-Förmig
gebaut ist, die mit einer Flüssigkeit 13 gefüllt ist,
weist zwei Enden 35 und einem Verbindungskanal 14 auf.
Die Flüssigkeit
wird druckübertragend von einem
Ende der Druckkammer auf das andere wandern. Der Wandler-Kolben 36,
der in den U- oder C-Förmigen
Druckkammer-Enden 35 eingeführt ist und der die beiden
Enden der Druckkammer mit einander verbindet, weist einen Spalt 37 auf,
in der die Taumelscheibe teilweise eingeführt ist. Der Spalt bildet mindestens
zwei gegenüber
liegende Wände 19, zwischen
denen die Taumelscheibe sich taumelnd dreht. In den Wänden 19 ist
jeweils ein Lager eingebaut. Die Lager berühren gleitend die beiden Flächen 4 der
Taumelscheibe 1, wobei die Taumelbewegung der Taumelscheibe
den Kolben in die Druckammer 38, vorzugsweise parallel
zu der Raddrehachse in eine hin- und her Schwenkbewegung versetzt.
Auch hier ist ein mechanisches Ventil 7 oder Elektroventil 15 vorhanden,
das in dem Verbindungs-Kanal 14 eingebaut ist, das die
Intensität
der Flüssigkeitsströmung zwischen
den Druckkammern stufenlos oder stufenweise steuern kann, und das
diese Flüssigkeitsströmung beim
Schliessen komplett unterbrechen kann, wobei dann der Wandler-Kolben
sich nicht mehr bewegen kann und die Taumelscheibe eine feste Winkelneigung
beibehält.
Dadurch werden die Drehbewegungen der Taumelscheibe blockiert und
eine Bremskraft auf das Rad übermittelt.
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Das
Ventil muss nicht in dem Druckkammer-Verbindungskanal eingebaut
werden, sondern alternativ in der Nähe des Bremshebels eingebaut werden
und durch Hydraulik-Leitungen 41 mit den Druckkammern gekoppelt
sein (10).
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Um
die Taumelscheibe leichter auch nachträglich in Fahrrädern einzubauen,
kann sie in zwei oder mehrere Teilen trennbar sein, die mit einander zu
einer kompakten Scheibe verbindbar sind (11). Die
Scheibe kann in zwei Hälften
geteilt sein, die durch Schrauben (vorzugsweise Inbus-Schrauben)
verbunden sind.
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Bei
Motorrädern
ist es vorteilhaft ein Elektroventil einzubauen, wobei auch eine
Steuerung 26, die mit dem Elektroventil 15 gekoppelt
ist, eingebaut werden kann (12). Selbstverständlich können auch bei
Motorrädern
mechanische Ventile ohne elektrische Steuerung eingebaut werden.
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Anderseits
auch Fahrräder
weisen heutzutage aufladbare Energie-Quellen auf, die den Einsatz von
elektrischen Steuerungen ermöglichen.
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Die
Steuerung kann mit einem regelbaren Signal-Generator 21 gekoppelt
werden, der einstellbare elektrische Impulse oder Wechselströme erzeugt, wodurch
elektrisch steuerbare Elemente, vorzugsweise das Elektroventil gesteuert
wird (13). Hier können auch Phasenanschnitt-Steuerungen
eingebaut werden, die ähnlich
wie die Steuergeräte
mit Thyristor-Schaltungen
funktionieren. Ein Wechselstromsignal wird zuerst in Phasen geschnitten,
die dann zu dem Elektroventil geleitet werden. Das ermöglicht eine
dosierte Bremskraft durch eine Phasenschnitt-Steuerung des Ventils.
Das Ventil muss in diesem Fall nicht einen Zwischenstand halten
können.
Er soll lediglich den Verbindungskanal zuschließen können. Die Zwischen-Stände des
Ventils werden durch eine hohe Impuls-Anzahl erzeugt, die das Ventil
erreichen. Das Ventil beginnt sich zu schliessen und bevor das passiert,
wird es wieder elektrisch entlastet, sodass es sich zu öffnen anfängt. Die
Flüssigkeitsströmung wird
dabei nicht ganz unterbrochen sondern lediglich mehr oder weniger
gebremst, was zu einer fein dosierbaren Bremskraft führt.
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Das
System kann auch mit mehrere Taumelscheiben ausgestattet werden,
die hintereinander reihenweise mit der Radachse 2 fest
oder abnehmbar gekoppelt sind, wobei dementsprechende Druckzylinder
und Kolben zwischen den Scheiben eingebaut sind, die in Drehachsen-Richtung hin und
her schwenkbar sind (14). Dazwischen sind die Kugellager,
Teller, Kolben- und Arbeitszylinder-Systeme eingebaut. Die Flüssigkeit
fliesst hier nur waagerecht, bzw. in der Drehachsenrichtung. Die
Ventile sollen gleichzeitig arbeiten und mehrere Kanäle simultan
schliessen oder öffnen.
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Bei
den Varianten, wobei die Druckkammer U- oder C-Förmig gebaut ist, muss nicht
unbedingt ein Wandlerkolben eingebaut werden. An beiden Enden kann
jeweils ein Kolben angebracht werden (15). Die
Kolben sind durch den Kanal 14 mit einander kraftschlüssig verbunden.
Sobald einer der Kolben durch die Taumelscheibe geschoben wird, bewegt
sich der andere Kolben gleichzeitig Richtung Taumelscheibe.
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Die
Kolben sollen anstatt durch Hebel direkt mit Kugellager gekoppelt
werden, die auf der Taumelscheibe gleitend berühren und von der die Schwenkbewegung
aufnehmen, die dann die Flüssigkeit
in Bewegung setzt. Diese Variante wäre einfacher, stabiler und
nahezu wartungsfrei.
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Vorzugsweise
bei Fahrrädern
kann man anstatt von Kolben, elastische Membranen oder Gummi-Wände oder
elastische Wände
an der Stellen wo sich der Kolben sein müssten, einbauen (16). Diese
Membranen können
Faltkreise aufweisen und sie übertragen
die Druckkraft von einen Druckkammer auf den anderen. Die Membranen
können
mit jeweils einen Metall-Platte 50 ausgestattet werden,
die gelagert ist und auf der Taumelscheibe gleitet. Die elastische
Wände oder
Membranen, können
mit Verstärkungs-Fasern
ausgestattet sind. Diese Wände schliessen
die Zylinder-Öffnungen
und werden durch den Druck, aufgrund der Bewegung der schrägen Taumelscheibe,
die Flüssigkeit
hin und her strömen lassen.
Sobald das Ventil geschlossen wird, fliesst keine Flüssigkeit
mehr und die Membranen halten die Stellung. Dadurch werden die Drehbewegungen
der Taumelscheibe komplett durch das Brems-System blockiert. Die
Lager können
auf dem Teller oder auf der Taumelscheibe eingebaut werden. Das
würde keine
rolle spielen.
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Anstatt
des Ventils oder Elektroventils kann eine elektrorheologische 43 Flüssigkeit,
die den Zylinder oder zumindest den Verbindungs-Kanal befüllt, angebracht
werden. In diesem Fall sind ein oder mehrere Elektroden 42 notwendig,
die den Aggregatszustand der Flüssigkeit
durch elektrische Spannung von Flüssig auf Fest und umgekehrt
steuern können.
Selbstverständlich
gehört
auch eine Energie-Quelle und eine Steuerung 45 dazu, die
mit den Elektroden gekoppelt ist (17). Das
gleiche funktioniert auch mit einer elektrorheologische Flüssigkeit 45,
die von zwei oder mehrere Elektroden 46 gesteuert wird.
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
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 in dem Verbindungs-Kanal 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. 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. Nachteil ist der Energieverbrauch,
daher für Fahrräder nicht
unbedingt interessant. Für
Motorräder
kann jedoch diese Variante sich leicht etablieren.
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Die 18 zeigt
ein System, wobei anstatt des Ventils oder Elektroventils eine magnetorheologische
Flüssigkeit 46,
die die Druckkammer oder zumindest den Verbindungs-Kanal befüllt, verwendet wird.
Hier sind ein oder mehrere Elektromagneten 44 notwendig,
die den Aggregatszustand der Flüssigkeit durch
Magnetfeld von Flüssig
auf Fest und umgekehrt, ähnlich
wie bei der elektrorheologische Flüssigkeit, steuern. Elektromagneten 44,
gesteuert durch eine Steuerung 45 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 von der Magnetfeld-Stärke abhängig.
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Die
Variante, wobei die Taumelscheibe von beiden Seiten abgetastet wird,
ist sehr robust. Ein Kapsel-Gehäuse 20 umhüllt nahezu
komplett die Taumelscheibe 1. Die andere Seite des Gehäuses ist fest
oder abnehmbar z.B. durch Schrauben mit den Fahrradrahmen gekoppelt.
In dem Gehäuse
ist das Kolben-System eingebaut. Es können Z.B. zwei Kolben eingebaut
werden, die den gleichen Kreissektor der Taumelscheibe von beiden
Seiten abtasten, bzw. durch ein Kugellager 6 berühren. Optimal
sind auch Systeme mit vier oder sechs Kolben geeignet. In letzen
Fall wären
jeweils drei Kolben unter 120° – Winkel
auf jede Seite der Taumelscheibe verteilt. Sobald die Taumelscheibe
sich dreht, dann schiebt sie die Kolben durch ihre winkelgeneigte
Anordnung, 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 die Winkelneigungen
der Taumelscheibe eine art „Wellen-Bewegung" auf den Kolben bewirkt. 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
Taumelscheibe und als Ergebnis wird immer mehr Dämpfungs-/Brems-Kraft auf der
Taumelscheibe 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 Motorrad würde
das exzellente Eigenschaften mitbringen. Die Bremse geht nicht kaputt
auch wenn sie länger
betätigt.
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Ein
Vorteil dieses Systems ist auch die Tatsache, dass die Bremskraft
wirklich sehr fein dosiert werden kann. Auch die Steuerung über ABS
oder andere Stabilisierungs-Systeme bei Motorrädern 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 trotzdem drehen. Also
das Motorrad oder das Fahrrad wäre
dann selbstverständlich
lenkbar weil das Rad nicht blockiert wäre und weil es sich drehen
würde.
Das wäre ähnlich wie
ein ABS-System mit eine unendlich hohen Brems-Impuls-Frequenz.
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Das
Gefäß oder der
Kanal, in dem die Flüssigkeit
sich befindet, kann U- oder
C- Förmig
gebaut, wobei die beiden Enden in der nähe der Taumelscheiben-Flächen (beidseitig)
sich befinden. Die Druckkammer umschließt ein Teil der Taumelscheibe ohne
sie zu berühren
und bringt die Kolben an jede Seite der Scheibe in Kontakt mit den
Taumelscheiben-Flächen.
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Das
Ventil kann auch von einem kleinen Schrittmotor (bei Motorrädern), der
durch ein Mini-Getriebe mit dem Ventil gekoppelt ist, angetrieben werden.
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.
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Das
Fahrrad kann sehr effektiv mit einem Energiegewinnungs-System, das
aus mindestens einer Elektromagnet-Spule 47, die statisch
eingebaut ist und einem Dauermagneten 39, der in form eines
freilaufenden Kolbens oder als Teil eines Kolbens in dem Flüssigkeitskanal
eingebaut ist, der durch seine hin- und her wandern ein elektrischen
Strom in die Spule induziert, der in einem Energie-Speicher-System weitergeleitet
wird, ausgestattet werden (19).
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Anstatt
von Flüssigkeit
kann auch einfach Luft verwendet werden. Ähnlich wie bei der Flüssigkeit
würde dabei
Luft durch den Verbindungskanal gepresst und dessen Druck durch
das Ventil gesteuert. Die Verwendung von Luft bringt einige Vorteile mit
sich: das System wird leichter und einfacher. Nachteile sind ebenfalls
dabei: das System ist nur für Fahrräder oder
sehr leichte Motorräder
geeignet. Nebenbei tritt auch ein Gummi-Effekt auf, weil die Luft komprimierbar
ist und die Bremse möglicherweise nicht
sofort mit voller Kraft angreifen kann. Durch die Verwendung von
relativ breiten Druckkammern kann das Problem minimiert werden.
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In
der 20 ist ein Brems-Energiegewinnungs-System in Verbindung
mit der Luft-Druckvariante dargestellt worden, wobei der Kolben
oder der Wandlerkolben mit einem Kolben-Kanal 51 ausgestattet
ist, der bei erreichen einer Endposition und einer hohen Luftdruck,
eine Luftströmung
von dem Druckkammer nach aussen ableitet, vorzugsweise zu einem
Pressluft-Vorratsbehälter 52,
der mit der Druckkammer durch eine Druckleitung 53 gekoppelt ist.
Jedes Mal wenn ein Bremsvorgang geführt wird, wird Luft komprimiert
und in einem Druckluftbehälter eingeleitet.
Der Druckluft kann später
für die
Startphase des Fahrrads durch einen Pressluftmotor in Drehmoment
umgewandelt werden und das Fahrrad bewegen.
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Die 21 zeigt
eine Variante, wobei anstatt von Kugeln in dem Lager, kleine Konusse 28,
die abgestumpft sind, eingebaut sind. Die Lagerelemente, die die
Form eines Kegels oder Kegelstumpfes aufweisen, sind radial auf
der Taumelscheibe oder auf dem Teller eingebaut. Der Konus-Winkel
sollte so gewählt
werden, dass der Konus einen Kreis fährt, der kleiner oder genau
so gross, wie die Taumelscheibe ist. Auch die Oberfläche/Kontaktfläche der
Taumelscheibe und/oder die des Tellers sollten leicht konusartig
geneigt gebaut werden. Dadurch wäre
die Drehbewegung sehr stabil.
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Die 22 zeigt
ein System, wobei der Verbindungskanal (51/14)
direkt in den Wandler-Kolben 36 integriert ist. Das Ventil 7 oder
ein Elektroventil befindet sich ebenfalls in dem Kolben. Diese Variante
ist sehr einfach und kann optimal in einem Fahrrad eingebaut werden.
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Das
Ventil kann so ausgelegt werden, dass es durch Ziehen oder Drücken zu
betätigen
ist. Auch durch Einsatz von Hebeln, kann man sehr gut das Ventil
mit einem Zugseil 16 koppeln.
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In
allen Varianten, die hier dargestellt worden sind, sind die Kräfte, die
auf den Kolben wirken, stark abhängig
von dem Fahrrad/Motorradgewicht, das Gewicht des Fahrers, Winkelneigung
der Taumelscheibe und deren Größe. Das
Ventil oder 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 Fahrrad oder Motorrad eine
hohe Geschwindigkeit aufweist. In diesem Fall wäre unabhängig von der auf dem Bremshebel
oder das Bremspedal ausgeübte
Kraft, wenn eine bestimmte 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).
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Die
Druckkammer können
so gebaut werden, dass nur wenig Flüssigkeit hin und her gepresst wird.
Der Verbindungs-Kanal, 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 Brems-System kann ausser in Fahrrädern und
Motorräder
auch 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.
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Mit
kleinen Modifizierungen kann diese Bremse auch als Rotationsbremse
konzipiert werden. Sie wäre
optimal für
alle Vorrichtungen oder Geräten
geeignet, die bisher Rotationsbremsen verwenden. Angefangen bei
Laptop-Displays, die aufklappbar sind, bis zu Schubladen, Hauben,
Fächern,
etc., einfach überall,
wo eine gleichmässige
und ruhige Bewegung erzielt werden soll, kann diese Bremse verwendet
werden.
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- 1
- Taumelscheibe/Steuerscheibe
- 2
- Rad-Drehachse
- 3
- Zusatz-Platte
- 4
- Taumelscheiben
Oberfläche
- 5
- Teller
- 6
- Kugellager
- 7
- Ventil
- 8
- Kolben
- 9
- Rad
- 10
- Hebel
- 11
- Gelenk/Kugelgelenk
- 12
- Druckkammer,
Druckzylinder, Arbeitszylinder
- 13
- Flüssigkeit
- 14
- Verbindungs-Kanal
- 15
- Elektroventil
- 16
- Zugseil
- 17
- Exzentriker
- 18
- Hülse
- 19
- Spalt-Wände
- 20
- Gehäuse
- 21
- Signal-Generator
- 22
- Piezoventil
- 23
- Brems-Hebel
- 24
- Kapsel-Gehäuse
- 25
- Gehäuse Öffnung
- 26
- Steuerung
- 27
- Kugel
- 28
- Konus
- 29
- Rillen
- 30
- elastische
Wände oder
Membranen
- 31
- Verstärkungs-Fasern
- 32
- Fahrradrahmen
- 33
- Pleuelstangen
- 34
- Schwenk-Gelenk
- 35
- Druckkammer-Enden
- 36
- Wandler-Kolben
- 37
- Nut
oder Spalt in den Wandler-Kolben
- 38
- C-Förmige Druckkammer
- 39
- Dauermagnet
- 40
- Bremshebel
- 41
- Hydraulik-Leitungen
- 42
- Elektroden
- 43
- elektrorheologische
Flüssigkeit
- 44
- Elektromagneten
- 45
- Steuerung
für den
Aggregatszustand
- 46
- magnetorheologische
Flüssigkeit
- 47
- Elektromagnetspule
(für Energiegewinn)
- 48
- Regler
- 49
- Energie-Quelle
- 50
- Metall-Platte
- 51
- Kolben-Kanal
- 52
- Pressluft-Vorratsbehälter
- 53
- Druckleitung
- 54
- Speichen
- 55
- Raum
im Exzentriker