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Die Erfindung betrifft eine Bremsanordnung für einen Radnabenantrieb eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Radnabenantrieb mit der Bremsanordnung.
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Es sind Bremsanordnungen für einen elektrischen Radantrieb bekannt, welche üblicherweise als Trommel- oder Scheibenbremse ausgebildet sind und eine Bremskraft auf das angetriebene Rad übertragen. Der elektrische Antrieb sowie die Bremsanordnung sind dabei in der Regel benachbart zueinander in das Fahrzeugrad integriert, wobei bei einem Bremsvorgang eine Wärmeübertragung von der Bremsanordnung auf den Antrieb stattfindet und sich schädlich auf die Funktion des Antriebs auswirken kann.
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Die Druckschrift
DE 2109372 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart einen Einzelrad-Antrieb für schwere Nutzfahrzeuge mit einem in einer Radnabe oder einer Achse des Fahrzeuges angeordneten Elektromotor als Antriebsmaschine und einem mit diesem verbundenen Untersetzungsgetriebe, wobei das Untersetzungsgetriebe als zweistufiges Planetengetriebe ausgebildet ist, dessen erster Radsatz über das Sonnenrad und eine Hohlwelle mit der Antriebsmaschine und dessen zweiter Radsatz über seinen Steg mit der Radnabe verbunden ist, wobei das die beiden Radsätze verbindende Sonnenrad des zweiten Radsatzes über eine die Hohlwelle und den Antriebsmotor durchgreifende Welle mit einer Bremseinrichtung gekoppelt ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bremsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch verringerte thermische Belastung auszeichnet. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung einen Radnabenantrieb mit der Bremsanordnung vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Bremsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Radnabenantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Bremsanordnung, welche für einen Radnabenantrieb eines Fahrzeugs ausgebildet und/oder geeignet ist. Bevorzugt dient die Bremsanordnung als eine Betriebsbremse zum Abbremsen des Fahrzeugs. Alternativ oder optional ergänzend kann die Bremsanordnung jedoch auch als eine Feststellbremse und/oder Notbremse dienen. Insbesondere ist die Bremsanordnung innerhalb eines Fahrzeugrades angeordnet und/oder in den Radnabenantrieb integriert. Im Speziellen ist das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug, insbesondere ein elektromotorisch betriebenes Kraftfahrzeug.
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Die Bremsanordnung weist einen Gehäuseabschnitt auf, welcher zur Festlegung an einem Fahrzeugrahmen des Fahrzeugs ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die Bremsanordnung über den Gehäuseabschnitt mittelbar oder unmittelbar an einer Radaufhängung des Fahrzeugrads befestigt.
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Die Bremsanordnung weist eine Antriebswelle auf, welche zur Übertragung eines Antriebsmoments auf ein Fahrzeugrad ausgebildet und/oder geeignet ist. Prinzipiell kann die Antriebswelle unmittelbar mit dem Fahrzeugrad verbunden sein, sodass das Antriebsmoment direkt auf das Fahrzeugrad übertragen wird. Bevorzugt jedoch ist die Antriebswelle über mindestens oder genau eine Getriebestufe mit dem Fahrzeugrad verbunden, sodass das Antriebsmoment über die mindestens eine Getriebestufe auf das Fahrzeugrad übersetzt wird. Besonders bevorzugt ist die Antriebswelle als eine Hohlwelle ausgebildet.
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Die Antriebswelle ist in den Gehäuseabschnitt geführt und relativ zu dem Gehäuseabschnitt um eine Hauptdrehachse rotierbar. Insbesondere weist der Gehäuseabschnitt eine zentrale Öffnung auf, durch welche die Antriebswelle geführt und/oder gelagert ist. Bevorzugt ist die Antriebswelle zumindest in radialer Richtung an dem Gehäuseabschnitt, insbesondere der Öffnung, drehbar gelagert. Hierzu kann die Bremsanordnung mindestens oder genau eine Lagereinrichtung, vorzugsweise ein Wälzlager, aufweisen.
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Die Bremsanordnung weist eine Bremseinheit auf, welche zur Erzeugung eines Bremsmoments ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die Bremseinheit als eine Lamellen- oder Scheibenbremse ausgebildet. Die Bremseinheit weist einen feststehenden und einen rotierenden Bremspartner auf, wobei der feststehende Bremspartner drehfest mit dem Gehäuseabschnitt und der rotierende Bremspartner drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Insbesondere bei einem Fahrbetrieb wird die Antriebswelle um die Hauptdrehachse angetrieben, wobei der rotierende Bremspartner relativ zu dem feststehenden Bremspartner in Umlaufrichtung durch die Antriebswelle mitgenommen wird.
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Die Bremsanordnung weist eine Betätigungseinheit auf, welche zur Übertragung einer Bremskraft auf die Bremseinheit ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere sind der feststehende und der rotierende Bremspartner bei einer Betätigung durch die Betätigungseinheit in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse relativ zueinander bewegbar, sodass die beiden Bremspartner miteinander kontaktiert werden können. Die Betätigungseinheit weist ein Übertragungsbauteil auf, welches zwischen einer Bremsposition und einer Freigabeposition bewegbar ist. Das Übertragungsbauteil kann zur Übertragung der Bremskraft wahlweise an dem rotierenden oder dem feststehenden Bremspartner abgestützt sein.
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Bei einem Bremsvorgang wird das Übertragungsorgan mit der Bremskraft beaufschlagt und von der Freigabeposition in die Bremsposition überführt. Dabei werden der feststehende und der rotierende Bremspartner in axialer Richtung mit der Bremskraft beaufschlagt, sodass diese aneinander gepresst werden. Somit ist in der Bremsposition ein Reibschluss zwischen den beiden Bremspartnern erzeugt, sodass das Bremsmoment auf die Antriebswelle zur Abbremsung des Fahrzeugrades übertragen wird. Bei einem Freigabevorgang wird die Bremskraft reduziert und das Übertragungsorgan von der Bremsposition in die Freigabeposition zurückgestellt. Insbesondere weisen der feststehende und/oder der rotierende Bremspartner mindestens einen Reibbelag auf.
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Vorzugsweise definiert der Gehäuseabschnitt einen ringförmigen Aufnahmeraum, welcher zur Aufnahme der Bremseinheit und optional der Betätigungseinheit dient. Der Gehäuseabschnitt kann hierzu beispielsweise topfförmig oder glockenförmig ausgestaltet sein. Der Aufnahmeraum kann in einer axialen Richtung durch einen Gehäusedeckel verschlossen sein. Im Speziellen kann die Betätigungseinheit in oder an dem Gehäusedeckel festgelegt sein. Des Weiteren kann die Bremsanordnung einen rohrförmigen Radträger zur Aufnahme von mindestens einem Radlager aufweisen. Insbesondere ist der Radträger drehfest mit dem Gehäuseabschnitt und/oder dem Gehäusedeckel verbunden. Bevorzugt ist der Radträger durch die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle geführt und koaxial und/oder konzentrisch zu dieser angeordnet. Eine mit dem Fahrzeugrad drehverbundene Stützwelle kann durch den Radträger geführt und über das mindestens eine Radlager radial an diesem abgestützt sein.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der feststehende Bremspartner mindestens oder genau einen Kühlkanal aufweist, welcher zur Führung eines Kühlmittels ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere dient der Kühlkanal zur Kühlung der Bremseinheit, insbesondere des feststehenden Bremspartners, während des Bremsvorgangs. Hierzu wird der Kühlkanal mit dem Kühlmittel durströmt, wobei ein Wärmeabtransport durch das Kühlmittel erfolgt. Insbesondere ist der Kühlkanal in einen Kühlmittelkreislauf eingebunden, wobei das Kühlmittel in dem Kühlmittelkreislauf und somit in dem Kühlkanal zirkuliert. Das Kühlmittel ist vorzugsweise ein flüssiges Kühlmittel, wie z.B. Wasser. Hierzu ist der Kühlkanal vorzugsweise fluiddicht ausgestaltet. Im Speziellen weist der feststehende Bremspartner mehrere, vorzugsweise genau zwei, Bremskanäle auf, wobei die Bremskanäle strömungstechnisch miteinander verbunden oder voneinander getrennt innerhalb des feststehenden Bremspartners verlaufen können.
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Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere, dass durch die Kühlung der Bremseinheit, deren thermische Belastung deutlich reduziert werden kann und zugleich die Lebensdauer der Bremseinheit sowie deren umliegenden Komponenten erhöht wird. Zugleich kann die Wärmeenergie, welche beim Bremsen entsteht, direkt zurückgewonnen werden und beispielsweise zur Unterstützung einer Heizung des Fahrzeugs verwendet werden. Durch die Anordnung von Kühlkanälen in dem feststehenden Bremspartner, kann die Bremseinheit besonders effizient gekühlt werden.
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In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Kühlkanal einen Eingang und einen Ausgang aufweist. Insbesondere bildet der Eingang einen Vorlauf und der Ausgang einen Rücklauf für das Kühlmittel. Bevorzugt sind der Eingang und der Ausgang getrennt voneinander angeordnet und über den Kühlkanal strömungstechnisch miteinander verbunden. Der Kühlkanal ist dabei zwischen dem Eingang und dem Ausgang geschlossen und/oder ununterbrochen ausgebildet. Besonders bevorzugt dienen der Eingang und der Ausgang jeweils zum Anschluss einer Kühlmittelleitung. Beispielsweise können der Eingang und der Ausgang hierzu jeweils als eine Bohrung ausgebildet sein. Es ist somit eine Überlegung der Erfindung einen Kühlkanal vorzuschlagen, welcher sich durch eine besonders einfache Ausgestaltung auszeichnet.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Gehäuseabschnitt mindestens oder genau eine Eingangsöffnung und mindestens oder genau eine Ausgangsöffnung aufweist. Vorzugsweise dienen die Eingangsöffnung und die Ausgangsöffnung jeweils zur Durchführung der Kühlmittelleitungen. Insbesondere ist die Eingangsöffnung gegenüber dem Eingang derart in den Gehäuseabschnitt eingebracht, sodass die zugehörige Kühlmittelleitung über die Eingangsöffnung strömungstechnisch mit dem Eingang des Kühlkanals verbindbar ist. Insbesondere ist die Ausgangsöffnung gegenüber dem Ausgang derart in den Gehäuseabschnitt eingebracht, sodass die zugehörige Kühlmittelleitung über die Ausgangsöffnung strömungstechnisch mit dem Ausgang des Kühlkanals verbindbar ist. Bevorzugt sind die Eingangsöffnung und die Ausgangsöffnung in eine radiale Außenseite des Gehäuseabschnitts eingebracht. Somit wird eine Bremsanordnung vorgeschlagen, welche sich durch einen besonders einfachen Anschluss des Kühlkanals sowie einen kompakten Aufbau auszeichnet.
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In einer weiteren konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der feststehende Bremspartner eine bewegliche Anpressplatte und eine stationäre Anpressplatte aufweist, wobei die bewegliche Anpressplatte relativ zu dem Gehäuseabschnitt in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse verschiebbar ist und die stationäre Anpressplatte fest an dem Gehäuseabschnitt fixiert ist. Insbesondere sind die beiden Anpressplatten jeweils als Ringscheibe ausgebildet, welche in Bezug auf die Hauptdrehachse koaxial zueinander in dem Aufnahmeraum des Gehäuseabschnitts angeordnet sind. Insbesondere ist das Übertragungsbauteil an der beweglichen Anpressplatte abgestützt und/oder abstützbar. Vorzugsweise sind die bewegliche und die stationäre Anpressplatte drehfest mit dem Gehäuseabschnitt verbunden. Beispielsweise ist die stationäre Anpressplatte formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Gehäuseabschnitt verbunden. Beispielsweise ist die axial bewegliche Anpressplatte über eine Rückstellfeder und/oder eine Formschlusskontur und/oder über ein Trägerbauteil drehfest mit dem Gehäuseabschnitt verbunden.
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Gemäß dieser Ausführungsform weist der rotierende Bremspartner eine zwischen den beiden Anpressplatten angeordnete Bremsscheibe auf. Vorzugsweise ist die Bremsscheibe in Umlaufrichtung drehfest und in axialer Richtung verschiebbar mit der Antriebswelle verbunden. Insbesondere ist die Bremsscheibe in der Form eines Lamellenträgers ausgebildet, welcher beidseitig jeweils einen Bremsbelag, als Reibbelag, aufweist. Im Speziellen weist die Antriebswelle an ihrem Außenumfang eine Mitnahmekontur auf, wobei die Bremsscheibe über die Mitnahmekontur in Umlaufrichtung formschlüssig in Eingriff steht. Bei dem Bremsvorgang wird die bewegliche Anpressplatte durch das Übertragungsbauteil axial verschoben, wobei die Bremsscheibe reibschlüssig zwischen den beiden Anpressplatten zusammengepresst wird, sodass das Bremsmoment erzeugt und auf die Antriebswelle übertragen wird.
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In einer bevorzugten Konkretisierung ist vorgesehen, dass mindestens oder genau eine der beiden Anpressplatten den Kühlkanal aufweist. Dabei weist die den Kühlkanal aufweisende Anpressplatte an einem Außenumfang den Eingang und den Ausgang auf, wobei der Kühlkanal zwischen dem Eingang und dem Ausgang um die Hauptdrehachse umlaufend verläuft. Besonders bevorzugt sind der Eingang und der Ausgang in Umlaufrichtung derart benachbart zueinander angeordnet sind, sodass sich der Kühlkanal über mehr als 315 Grad, vorzugsweise mehr als 335 Grad, vorzugsweise mehr als 355 Grad in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse zwischen dem Eingang und dem Ausgang erstreckt. Insbesondere sind der Eingang und der Ausgang als zwei radial verlaufende Bohrungen ausgebildet. Im Speziellen verläuft der Kühlkanal mittig zwischen einem Innenumfang und einem Außenumfang der entsprechenden Anpressplatte. Somit wird eine Anpressplatte vorgeschlagen, welche nahezu über ihren gesamten Umfang gleichmäßig gekühlt werden kann.
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In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die eine Anpressplatte den Kühlkanal aufweist und dass die andere Anpressplatte einen weiteren Kühlkanal aufweist, wobei die beiden Kühlkanäle strömungstechnisch voneinander getrennt sind und jeweils einen separaten Eingang und Ausgang aufweisen. Insbesondere verlaufen die beiden Kühlkanäle parallel zueinander um die Hauptdrehachse. Insbesondere sind die Kühlkanäle der beiden Anpressplatten gemeinsam in den Kühlmittelkreislauf eingebunden. Dabei können die beiden Kühlkanäle nacheinander, also sozusagen „in Reihe geschaltet“, durch das Kühlmittel durchströmt werden. Alternativ können die beiden Kühlkanäle jedoch auch zugleich, also sozusagen „parallel geschaltet“, durch das Kühlmittel durchströmt werden. Somit wird eine Bremseinheit vorgeschlagen, welche sich durch eine besonders hohe Kühlleistung auszeichnet.
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In einer konkreten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die bewegliche Anpressplatte den Kühlkanal aufweist, wobei die Eingangsöffnung und die Ausgangsöffnung gegenüber der beweglichen Anpressplatte in den Gehäuseabschnitt eingebracht und jeweils als Langlöcher ausgebildet sind, welche sich in axialer Richtung auf die Hauptdrehachse erstrecken. Besonders bevorzugt sind die Kühlmittelleitungen zum Anschluss der beweglichen Anpressplatte an den Kühlmittelkreislauf flexibel ausgebildet. Insbesondere weisen die beiden als Langlöcher ausgebildeten Öffnungen eine axiale Erstreckung auf, welche mindestens oder genau einer maximal axial verschiebbaren Strecke der beweglichen Bremsscheibe entspricht. Bevorzugt sind der Eingang und der Ausgang bei dem Brems- bzw. Freigabevorgang durch die Langlöcher vollständig aufgedeckt, sodass diese dauerhaft frei zugänglich sind. Somit kann sichergestellt werden, dass die Kühlmittelleitungen während einer Bewegung der beweglichen Anpressplatte nicht beschädigt oder gequetscht werden.
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In einer weiteren konkreten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der stationäre Anpressabschnitt den weiteren Kühlkanal aufweist, wobei eine weitere Eingangsbohrung und eine weitere Ausgangsbohrung gegenüber der stationären Anpressplatte in den Gehäuseabschnitt, insbesondere fluchtend, eingebracht sind und jeweils als eine Durchgangsbohrung ausgebildet sind. Die Kühlmittelleitungen zum Anschluss der stationären Anpressplatte an den Kühlmittelkreislauf können wahlweise als starre oder flexible Kühlleitung ausgebildet sein. Im Speziellen sind die die Eingangsöffnung und die weitere Eingangsöffnung sowie die Ausgangöffnung und die weitere Ausgangsöffnung in Umlaufrichtung gleichauf in den Gehäuseabschnitt eingebracht.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft einen Radnabenantrieb mit der Bremsanordnung wie diese bereits zuvor beschrieben wurde. Insbesondere dient der Radnabenantrieb zum Bremsen und zum Antrieb des Fahrzeugrades. Vorzugsweise ist der Radnabentrieb radial innerhalb einer Felge des Fahrzeugrads angeordnet. Der Radnabenantrieb weist eine elektrische Antriebseinheit auf, welche zur Erzeugung eines Antriebsmoments ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Antriebswelle ist dabei antriebstechnisch mit der elektrischen Antriebseinheit verbunden. Insbesondere ist die elektrische Antriebseinheit als ein Elektromotor ausgebildet. Bevorzugt ist der Elektromotor, insbesondere ein Rotor, unmittelbar mit der Antriebswelle verbunden. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Elektromotor über die mindestens eine Getriebestufe mit der Antriebswelle getriebetechnisch verbunden ist. Bevorzugt weist der Radnabenantrieb hierzu eine Getriebeeinheit zur Bildung der mindestens einen Getriebestufe auf, wobei die Antriebswelle vorzugsweise einen Antrieb für die Getriebeeinheit bildet. Insbesondere ist die Getriebeeinheit als ein Zahnradgetriebe, beispielsweise als ein Stirnradgetriebe oder ein Planetengetriebe, ausgebildet.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Radnabenantrieb ein Antriebsgehäuse aufweist, welches zur Aufnahme der Antriebseinheit ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist das Antriebsgehäuse mehrteilig ausgebildet, wobei der Gehäuseabschnitt einen Bestandteil des Antriebsgehäuses bildet. Insbesondere ist die Antriebseinheit benachbart zu der Bremseinheit angeordnet, wobei die Bremseinheit und die Antriebseinheit über den Gehäuseabschnitt räumlich voneinander getrennt sind. Insbesondere weist der Gehäuseabschnitt eine Trennwand auf, welche sich zwischen der Bremseinheit und der Antriebseinheit radial nach innen erstreckt. Besonders bevorzugt weist die Trennwand die zentrale Öffnung zur Durchführung der Antriebswelle auf, wobei der stationäre Bremspartner an der Trennwand anliegt. Durch die Kühlung des stationären Anpressabschnitts kann somit eine Wärmeübertragung von der Bremseinheit auf die Antriebseinheit deutlich reduziert werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 in einer schematischen Schnittdarstellung einen Radnabenantrieb für ein Fahrzeugrad eines Fahrzeugs als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine Bremsanordnung des Radnabenantriebs aus 1 in einer perspektivischen Darstellung;
- 3 die Bremsanordnung aus 1 in einer perspektivischen Schnittdarstellung als ein weiteres Ausführungsbeispiels der Erfindung;
- 4 die Bremsanordnung aus 1 in einer weiteren perspektivischen Darstellung.
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Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Radnabenantrieb 1 für ein Fahrzeugrad 2 eines Fahrzeugs als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beispielsweise ist das Fahrzeug als ein Elektromobil oder ein Elektroauto ausgebildet. Der Radnabenantrieb 1 dient dabei zum Antrieb und zum Bremsen des Fahrzeugrads 2. Beispielsweise weist das Fahrzeug mindesten zwei, vorzugsweise genau vier, Fahrzeugräder, welche über einen separaten Radnabenantrieb angetrieben bzw. abgebremst werden können.
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Das Fahrzeugrad 2 weist eine Radfelge 3 sowie einen auf der Radfelge 3 angeordneten Reifen 4 auf, wobei der Radnabenantrieb 1 radial innerhalb der Radfelge 3 angeordnet und mit dieser wirkverbunden ist. In einem Fahrbetrieb wird die Radfelge 3 durch den Radnabenantrieb 1 angetrieben, wobei die Radfelge 3 um eine Hauptdrehachse H rotiert.
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Hierzu weist der Radnabenantrieb 1 eine Antriebseinheit 5, nur schematisch angedeutet, auf, welche zur Übertragung eines Antriebsmoments auf die Radfelge 3 mit einer Antriebswelle 6 antriebstechnisch verbunden ist. Die Antriebswelle 6 ist als eine Hohlwelle ausgebildet, welche koaxial zu der Hauptdrehachse H angeordnet ist. Beispielsweise ist die Antriebseinheit 5 als ein Elektromotor ausgebildet, wobei der Elektromotor einen Rotor 7 und einen Stator 8 aufweist. Zur Übertragung des Antriebsmoments kann der Rotor 7 drehfest an einem Außenumfang der Antriebswelle 6 montiert sein.
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Der Radnabenantrieb 1 weist zudem eine Getriebeeinheit 9, schematisch angedeutet, auf, welche zur Übersetzung des Antriebsmoments von der Antriebseinheit 5 auf die Radfelge 3 dient. Dabei bildet die Antriebswelle 6 einen Eingang in die Getriebeeinheit 9 und die Radfelge 3 einen Ausgang aus der Getriebeeinheit 9. Die Antriebswelle 6 weist dabei endseitig einen Zahnradabschnitt 10 zur Bildung einer Getriebestufe mit einem Getrieberad, nicht dargestellt, der Getriebeeinheit 9 auf, wobei die Antriebswelle 6 zu Bildung des Zahnradabschnitts 10 endseitig an ihrem Außenumfang eine Verzahnung, z.B. eine Schrägverzahnung, trägt. Beispielsweise ist die Getriebeeinheit 9 als ein Planetengetriebe ausgebildet, wobei der Zahnradabschnitt 10 ein Sonnenrad für das Planetengetriebe bildet. Ein Momentenpfad des Antriebsmoments verläuft somit von der Antriebseinheit 5 über die Antriebswelle 6 und die Getriebeeinheit 9 auf das Fahrzeugrad 2.
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Ferner weist der Radnabenantrieb 1 eine Bremsanordnung 11 auf, wobei die Bremsanordnung 11 zur Übertragung eines Bremsmoments auf die Antriebswelle 6 dient. Dabei sind die Bremsanordnung 11, die Antriebseinheit 5 und die Getriebeeinheit 9 in Bezug auf die Hauptdrehachse H koaxial zueinander angeordnet, wobei die Antriebswelle 6 in axialer Richtung abschnittsweise durch die Getriebeeinheit 9, die Antriebseinheit 5 und die Bremsanordnung 11 geführt ist.
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Die Bremsanordnung 11 weist eine Bremseinheit 12 zur Erzeugung des Bremsmoments auf. Die Bremsanordnung 11 weist einen Gehäuseabschnitt 13 auf, wobei die Bremseinheit 12 innerhalb des Gehäuseabschnitts 13 in einem Aufnahmeraum 14 aufgenommen ist. Der Gehäuseabschnitt 13 ist beispielsweise topfförmig ausgebildet, wobei der Aufnahmeraum 14 in einer axialen Richtung AR geöffnet und in einer axialen Gegenrichtung GR durch eine Trennwand 15 gegenüber der Antriebseinheit 5 begrenzt ist. Dabei bildet der Gehäuseabschnitt 13 zugleich einen Teil eines Antriebsgehäuses 16, welches zur Aufnahme der Antriebseinheit 5 dient. Das Antriebsgehäuse 16 ist somit mehrteilig ausgebildet, wobei der Gehäuseabschnitt 13 das Antriebsgehäuse 16 in der axialen Richtung AR begrenzt. Die Bremseinheit 12 und die Antriebseinheit 5 sind somit durch die Trennwand 15 räumlich voneinander getrennt. Zur Durchführung der Antriebswelle 6 in den Aufnahmeraum 14 des Gehäuseabschnitts 13 weist die Trennwand 15 eine zentrale Öffnung 17 auf. Die Antriebswelle 6 ist dabei über eine Lagereinrichtung 18 an einem Innenumfang der Öffnung 17 drehbar gelagert, wobei die Lagereinrichtung 18 beispielsweise als ein Kugellager ausgebildet ist.
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Die Bremseinheit 12 weist einen feststehenden Bremspartner 19 und einen rotierenden Bremspartner 20 auf, wobei der feststehende Bremspartner 19 drehfest mit dem Gehäuseabschnitt 13 und der rotierende Bremspartner 20 drehfest mit der Antriebswelle 6 verbunden ist. Der feststehende Bremspartner 19 ist dabei durch eine bewegliche und eine stationäre Anpressplatte 21a, b gebildet, wobei die beiden Anpressplatten 21a, b jeweils als eine die Hauptdrehachse H umlaufende Ringscheibe ausgebildet sind. Der rotierende Bremspartner 20 ist als eine die Hauptdrehachse H umlaufende Bremsscheibe 22 ausgebildet, welche axial zwischen den beiden Anpressplatten 21a, b angeordnet ist.
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Die bewegliche Anpressplatte 21a ist in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse H axial verschiebbar und in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse H drehfest mit dem Gehäuseabschnitt 13 verbunden. Hierzu weist die Bremseinheit 12 einen Befestigungsflansch 23 und eine Wellfeder 24, als eine Rückstellfeder, auf, wobei die bewegliche Anpressplatte 21a über die Wellfeder 24 drehfest mit dem Befestigungsflansch 23 verbunden ist. Der Befestigungsflansch 23 ist dabei fest mit dem Gehäuseabschnitt 13, z.B. über eine Schraubverbindung, verbunden. Somit ist die bewegliche Anpressplatte 21a axial verschiebbar und trotzdem über die Wellfeder 24 in Umlaufrichtung gegen ein Verdrehen gesichert, sodass ein Moment in Umlaufrichtung übertragen werden kann. Beispielsweise ist die Verbindung zwischen der Wellfeder 24 und dem Befestigungsflansch 23 und/oder der beweglichen Anpressplatte 21a als eine Nietverbindung realisiert. Die Wellfeder 24 beaufschlagt die bewegliche Anpressplatte 21a in der axialen Richtung AR mit einer Rückstellkraft F1.
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Die stationäre Anpressplatte 21b ist an dem Gehäuseabschnitt 13, insbesondere ähnlich einer sekundären Schwungmasse eines Zweimassenschwungrads, fixiert. Dabei ist die Anpressplatte 21b zumindest in der axialen Gegenrichtung GR an der Trennwand 15 abgestützt und an dieser montiert. Beispielsweise kann die stationäre Anpressplatte 21b über eine Niet- oder Schraubverbindung mit dem Gehäuseabschnitt 13 verbunden sein.
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Die Bremsscheibe 22 ist ähnlich eines Lamellenträgers ausgebildet und weist beidseitig jeweils einen Bremsbelag 25 auf. Die Bremsscheibe 22 kann über eine Mitnahmekontur, beispielsweise in Form einer Steckverzahnung, mit der Antriebswelle 6 drehfest verbunden und axial verschiebbar angeordnet sein. Bei einem Bremsvorgang wird die Bremsscheibe 22 zwischen den beiden Anpressplatten 21a, b zusammengepresst, sodass ein Reibschluss zwischen den beiden Anpressplatten 21a, b und dem jeweils zugehörigen Bremsbelag 25 erzeugt ist.
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Die Bremsanordnung 11 weist eine Betätigungseinheit 26 auf, welche zur Betätigung der Bremseinheit 12 dient. Die Betätigungseinheit 26 weist hierzu mindestens einen hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Bremszylinder 27 sowie ein als Drucktopf ausgebildetes Übertragungsbauteil 28 auf. Das Übertragungsbauteil 28 ist zur Übertragung einer in der axialen Gegenrichtung GR gerichteten Bremskraft F2 auf die Bremseinheit 12, einerseits mit dem Bremszylinder 27 wirkverbunden und andererseits an der beweglichen Anpressplatte 21a abgestützt und/oder abstützbar ist. Das Übertragungsbauteil 28 ist dabei innerhalb des Aufnahmeraums 14, insbesondere radial innerhalb des Befestigungsflansches 23 bzw. der Wellfeder 24, zwischen einer Freigabeposition FP und einer Bremsposition BP axial bewegbar angeordnet.
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Die Bremsanordnung 11 weist einen Rampenmechanismus 29 auf, welcher zur Einstellung eines Luftspiels zwischen dem Übertragungsbauteil 28 und der beweglichen Anpressplatte 21a dient. Der Rampenmechanismus 29 ist innerhalb des Aufnahmeraums 14 angeordnet, wobei der Rampenmechanismus 29 einen Anschlag für das Übertragungsbauteil 29 in der axialen Richtung AR definiert. Der Rampenmechanismus 29 ist beispielsweise durch zwei gegeneinander verdrehbare Ringe gebebildet ist, welche über eine rampenähnliche Kontur miteinander in Eingriff stehen.
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Ferner weist die Bremsanordnung 11 einen Gehäusedeckel 30 für den Gehäuseabschnitt 13 auf, wobei der Gehäusedeckel 30 den Aufnahmeraum 14 in der axialen Richtung AR begrenzt. Der Gehäusedeckel 30 ist beispielsweise stirnseitig an den Gehäuseabschnitt 13 angeschraubt, wobei die Betätigungseinheit 26, insbesondere der mindestens eine Bremszylinder 27, und/oder der Rampenmechanismus 29 an dem Gehäusedeckel 30 festgelegt sind.
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Zudem weist die Bremsanordnung 11 einen als Hohlwelle ausgebildeten Radträger 31 auf, wobei das Fahrzeugrad 2 an dem Radträger 31 drehbar abgestützt ist. Hierzu weist das Fahrzeugrad 2 eine Stützwelle 32, schematisch angedeutet, auf, wobei die Stützwelle 32 koaxial durch den Radträger 31 geführt und über mindestens eine Radlager 33, schematisch angedeutet, an einem Innenumfang des Radträgers 31 abgestützt ist. Der Radträger 31 ist wiederum koaxial durch die Antriebswelle 6 geführt und in der axialen Richtung AR drehfest an dem Gehäusedeckel 30 festgelegt.
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In einem Fahrbetrieb treibt die Antriebseinheit 5 die Antriebswelle 6 an, wobei das Antriebsmoment über die Getriebeeinheit 9 auf das Fahrzeugrad 2 übersetzt wird. Das Fahrzeugrad 2 wird somit um die Hauptdrehachse H angetrieben, wobei die Stützwelle 32 relativ zu dem Radträger 31 um die Hauptdrehachse H rotiert. Zum Abbremsen des Fahrzeugrads 2 wird die Bremseinheit 12 durch die Betätigungseinheit 26 betätigt bzw. mit der Bremskraft F2 beaufschlagt. Hierzu wird das Übertragungsbauteil 28 durch den Bremszylinder 27 in der axialen Gegenrichtung GR von der Freigabeposition FP in die Bremsposition BP überführt. Dabei wird die Bremskraft F2 über die bewegliche Anpressplatte 21a auf die Bremsscheibe 22 übertragen, wodurch die Bremsscheibe 22 axial verschoben und zwischen den beiden Anpressplatten 21a, b eingepresst wird. Das dadurch erzeugte Bremsmoment wird über die Antriebswelle 6 und die Getriebeeinheit 9 auf das Fahrzeugrad 2 übertragen, sodass das Fahrzeugrad 2 abgebremst wird. Zur Freigabe des Fahrzeugrades 2 wird die Betätigungseinheit 26 deaktiviert, wobei die Wellfeder 24 das Übertragungsbauteil 28 selbsttätig von der Bremsposition BP in die Freigabeposition FP zurückstellt und die Bremseinheit 12 geöffnet wird.
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2 zeigt die Bremsanordnung 11 in einer perspektivischen Darstellung. Die Betätigungseinheit 26 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei der Bremszylinder 27 auf, welche in Bezug auf die Hauptdrehachse H diametral einander gegenüberliegend angeordnet auf das Übertragungsbauteil 28 einwirken. Der Gehäusedeckel 30 weist je Bremszylinder 27 jeweils eine Aufnahmeöffnung 34 auf, wobei die beiden Bremszylinder 27 jeweils durch die zugehörige Aufnahmeöffnung 34 durchgesteckt und formschlüssig gehalten sind.
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Der Gehäuseabschnitt 13 weist mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Durchbrüche 35 auf, wobei der Befestigungsflansch 23 zur Festlegung an dem Gehäuseabschnitt 13 abschnittsweise radial durch die Durchbrüche 35 hindurch ragt und an dem Gehäuseabschnitt 23 angeschraubt ist.
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3 zeigt die Bremsanordnung 11 in einer perspektivischen Schnittdarstellung als ein weiteres Ausführungsbeispiels der Erfindung. Bei aktuellen Bremsanordnungen läuft eine Stahlmasse der Bremse auf sehr großem Durchmesser direkt neben dem Stator und dem Rotor der Antriebseinheit. Beim Bremsen entwickelt diese extreme Wärme, welche an die umgebenden Trägerbauteile abgegeben wird. Dies kann zu einer Beschädigungen der Magnete des Rotors führen und damit zur Beschädigung des E-Motors der Antriebseinheit.
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Die Aufgabe liegt darin, eine möglichst einfache Bremseinheit 12 vorzuschlagen, wobei die Wärmeenergie die beim Bremsen entsteht direkt zurückgewonnen werden kann. Hierbei kann die Rückgewinnung in der thermischen Auslegung der Bremsanordnung 11 berücksichtigt werden. Die Bremseinheit 12 ist dabei, wie bereits zuvor beschrieben, in der Art einer Standard-Kupplung aufgebaut, wobei die thermischen Massen der Anpressplatten 21a, b von einem Kühlmittel, z.B. Kühlflüssigkeit oder Wasser, durchströmt werden. Hierzu weisen die beiden Anpressplatten 21a, b jeweils einen Kühlkanal 36a, b auf, welche zur Führung des Kühlmittels dienen.
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4 zeigt die Bremsanordnung 11 in einer weiteren perspektivischen Darstellung. Die bewegliche Anpressplatte 21a, hier durch den Gehäuseabschnitt 13 verdeckt, weist einen Eingang E und einen Ausgang A auf, wobei der Eingang E einen Eintritt für das Kühlmittel in und der Ausgang A einen Austritt für das Kühlmittel aus den Kühlkanal 36b, wie in 3 beschrieben, bildet. Der Eingang E und der Ausgang A sind jeweils durch eine radial in die Anpressplatte 21a eingebrachte Bohrung gebildet, wobei der Kühlkanal 21a in einer Umfangsrichtung U von dem Eingang E zu dem Ausgang A die Hauptdrehachse H umläuft und diese strömungstechnisch miteinander verbindet.
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Der Gehäuseabschnitt 13 weist eine Eingangsöffnung 37a und eine Austrittsöffnung 37b auf, wobei die Eingangsöffnung 37a gegenüber dem Eingang E und die Austrittsöffnung 37b gegenüber dem Ausgang A in den Gehäuseabschnitt 13 eingebracht sind. Die Eingangsöffnung 37a und die Ausgangsöffnung 37b dienen jeweils zur Durchführung einer Kühlmittelleitung durch den Gehäuseabschnitt 13, wobei der Kühlkanal 36a über den Eingang E mit einer Kühlmittelleitung und über den Ausgang A mit einer weiteren Kühlmittelleitung strömungstechnisch in einen Kühlmittelkreislauf eingebunden ist. Analog hierzu weist der Kühlkanal 36b der stationären Anpressplatte 21b einen weiteren Eingang sowie einen weiteren Ausgang, nicht dargestellt, auf, welche über eine weitere Eingangsöffnung und eine weitere Ausgangsöffnung zum Anschluss durch jeweils weitere Kühlmittelleitungen entsprechend zugänglich sind. Dabei erfolgt ein Austausch von Kühlmittel über die Kühlmittelleitungen, die an die jeweilige Anpressplatte 21a, b angeschlossen sind.
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Damit die bewegliche Anpressplatte 21a axial verschoben werden kann, sind die Eingangsöffnung 37a und die Ausgangsöffnung 37b jeweils als ein axial ausgerichtetes Langloch ausgebildet, wobei die Kühlmittelleitungen entsprechend als flexible Schläuche ausgebildet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radnabenantrieb
- 2
- Fahrzeugrad
- 3
- Radfelge
- 4
- Reifen
- 5
- Antriebseinheit
- 6
- Antriebswelle
- 7
- Rotor
- 8
- Stator
- 9
- Getriebeeinheit
- 10
- Zahnradabschnitt
- 11
- Bremsanordnung
- 12
- Bremseinheit
- 13
- Gehäuseabschnitt
- 14
- Aufnahmeraum
- 15
- Trennwand
- 16
- Antriebsgehäuse
- 17
- Öffnung
- 18
- Lagereinrichtung
- 19
- feststehender Bremspartner
- 20
- rotierender Bremspartner
- 21a
- bewegliche Anpressplatte
- 21b
- stationäre Anpressplatte
- 22
- Bremsscheibe
- 23
- Befestigungsflansch
- 24
- Wellfeder
- 25
- Bremsbelag
- 26
- Betätigungseinheit
- 27
- Bremszylinder
- 28
- Übertragungsbauteil
- 29
- Rampenmechanismus
- 30
- Gehäusedeckel
- 31
- Radträger
- 32
- Stützwelle
- 33
- Radlager
- 34
- Aufnahmeöffnungen
- 35
- Durchbrüche
- 36a, b
- Kühlkanäle
- 37a, b
- Ein-/Ausgangsöffnung
- A
- Ausgang
- E
- Eingang
- H
- Hauptdrehachse
- U
- Umfangsrichtung
- AR
- axiale Richtung
- GR
- axiale Gegenrichtung
- FP
- Freigabeposition
- BP
- Bremsposition
- F1
- Rückstellkraft
- F2
- Bremskraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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