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Die Erfindung betrifft ein Radmodul für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit dem Radmodul.
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Es ist bekannt bei zweirädrigen Kleinfahrzeugen wie Tretroller, Scooter oder auch Fahrräder Scheiben- oder Trommelbremsen einzusetzen, um ein Rad des Kleinfahrzeugs abzubremsen.
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Beispielsweise beschreibt die Druckschrift
DE 200 16 878 U1 einen Tretroller mit einer Bremseinrichtung, die als eine hydraulisch aktivierbare Scheibenbremse ausgebildet ist. Die Bremseinrichtung weist eine mit einem Rad drehfest verbundene Bremsscheibe und einen fest mit dem Rahmen des Tretrollers verbundenen Bremssattel auf, wobei der Bremssattel auf die Bremsscheibe wirkende Bremsbeläge enthält.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Radmodul der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich durch eine besonders hohe Betriebssicherheit auszeichnet. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Fahrzeug mit dem Radmodul vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Radmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 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 ein Radmodul, welches für ein Fahrzeug ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist das Fahrzeug als ein ein- oder mehrspuriges Fahrzeug, ausgebildet. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ausgebildet. Bevorzugt ist das Fahrzeug als ein Klein- oder Kleinstfahrzeug oder als ein Elektromobil ausgebildet. Das Fahrzeug weist vorzugsweise mindestens ein Radmodul und/oder Rad auf. Mit nur einem Radmodul und/oder Rad kann das Fahrzeug als ein elektrisches Einrad, z.B. als ein sogenanntes Monowheel oder Solowheel ausgebildet sein. Mit zwei oder mehr Radmodulen und/oder Rädern ist das Fahrzeug bevorzugt als ein elektrisches Zweirad, insbesondere als ein Elektromotorrad, als ein Elektromotorroller, als ein Elektroroller, Elektrotretroller, Elektroscooter, z.B. E-Scooter, als ein Segway, Hoverboard, Kickboard, Skateboard, Longboard o.ä. ausgebildet. Alternativ kann das Fahrzeug als ein Fahrrad, insbesondere als ein Elektrofahrrad, z.B. als ein Pedelec oder als ein E-Bike ausgebildet sein. Das Fahrzeug kann alternativ als ein mehrspuriges Fahrzeug, insbesondere mit drei oder mehr Rädern ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Transport- oder Lastenrad, insbesondere ein motorisiertes bzw. elektrisch angetriebenes Transport- oder Lastenrad, im Speziellen ein Dreirad- oder Vierrad-Pedelec oder eine Rikscha, insbesondere mit oder ohne Dach, oder ein Kabinenroller sein.
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Das Radmodul weist ein Rad auf. Insbesondere ist das Rad ein Vorder- oder Hinterrad des Fahrzeugs. Das Rad umfasst eine Radfelge und bevorzugt einen Reifen, wobei der Reifen auf der Radfelge angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist der Reifen ein mit Luft befüllter und/oder befüllbarer Gummireifen.
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Das Radmodul weist eine Radachse auf. Insbesondere ist die Radachse eine feststehende Achse, welche fest mit einem Rahmen oder einer Radgabel des Fahrzeugs verbunden und/oder verbindbar ist. Die Radfelge ist auf der Radachse drehbar gelagert. Die Radachse definiert insbesondere eine Drehachse, um welche das Rad bzw. die Radfelge während eines Fahrbetriebes rotiert. Vorzugsweise ist hierfür mindestens oder genau eine Lagereinrichtung, vorzugsweise genau zwei Lagereinrichtungen, vorgesehen. Bevorzugt ist die mindestens eine Lagereinrichtung als ein Wälzlager ausgebildet.
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Das Radmodul weist eine Bremsvorrichtung auf, welche zum Abbremsen des Rades ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die Bremsvorrichtung als eine hydraulisch betätigbare Bremsvorrichtung ausgebildet. Die Bremsvorrichtung weist eine Bremsscheibe und genau einen Bremsbelag auf, wobei die Bremsscheibe und der Bremsbelag zur Übertragung einer Bremskraft auf die Radfelge miteinander kontaktierbar sind. Insbesondere werden bei einer Betätigung der Bremsvorrichtung, der Bremsbelag und die Bremsscheibe in axialer Richtung relativ zueinander bewegt und reibschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander in Kontakt gebracht, sodass ein Bremsmoment auf das Rad übertagen wird. Vorzugsweise bildet die Bremsscheibe einen metallischen Partner und der Bremsbelag einen Reibpartner. Im Speziellen sind die Bremsscheibe und der Bremsbelag derart aufeinander abgestimmt, sodass der Bremsbelag einer höheren Abnutzung unterliegt.
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Der Bremsbelag ist drehfest mit der Radfelge verbunden. Insbesondere ist der Bremsbelag an einer axialen Stirnseite der Radfelge angeordnet. Insbesondere bedeckt der Bremsbelag zumindest abschnittsweise eine Außenseite der Radfelge. Prinzipiell kann der Bremsbelag in Umlaufrichtung unterbrochen oder in mehreren Abschnitten auf der Radfelge angeordnet sein. Besonders bevorzugt jedoch ist der Bremsbelag umlaufend durchgängig ausgebildet.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Bremsbelag und der Radfelge mindestens oder genau eine Isolationsschicht angeordnet ist, welche zur thermischen Isolation in Richtung der Radfelge ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere reduziert die Isolationsschicht einen Wärmeübergang von der Bremsvorrichtung, insbesondere bei einem Bremsvorgang, auf das Rad. Vorzugsweise weist die Isolationsschicht einen Wärmeleitkoeffizienten auf, welcher deutlich kleiner als ein Wärmeleitkoeffizient des Materials der Radfelge und/oder des Bremsbelags ist. Beispielsweise weist die Isolationsschicht einen Wärmeleitkoeffizienten von weniger als 10 W/(m*K), vorzugsweise weniger als 1 W/(m*K), im Speziellen weniger als 0,5 W/(m*K) auf. Insbesondere ist die Isolationsschicht durch einen thermisch isolierenden Verbundwerkstoff, vorzugsweise aus einem organischen- und/oder anorganischen Material und/oder einem hitzeresistenten Kunststoff und/oder einer Keramik, gebildet. Der Bremsbelag weist ein Reibmittel mit metallischen und/oder keramischen Anteil auf. Insbesondere weist der Bremsbelag ein Reibmittel der Kategorie „Semi-Metallic“, „Low-Metallic“ oder „Ceramic“ auf. Insbesondere weist der Bremsbelag einen Metallanteil von mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 30%, im Speziellen mehr als 60% auf. Beispielsweise ist der Bremsbelag als ein Sinterbelag ausgebildet.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Bremsbelag durch den metallischen und/oder keramischen Anteil deutlich höheren Temperaturen standhalten kann. Somit weist der Bremsbelag gegenüber Bremsbelägen mit organischen Materialien eine deutlich höhere thermische Stabilität auf. Zudem wird die Radfelge durch die Isolationsschicht thermisch isoliert, sodass die Radfelge von der Bremsanlage thermisch entkoppelt werden kann. Somit können die Radfelge selbst sowie darin angeordnete Komponenten, wie Lagereinrichtungen, Radantrieb etc., vor Überhitzung geschützt werden, wodurch die Betriebssicherheit des Radmoduls verbessert wird.
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In einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Isolationsschicht durch ein separates Isolationsbauteil gebildet ist. Insbesondere ist das Isolationsbauteil formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Radfelge und/oder dem Bremsbelag verbunden. Vorzugsweise ist das Isolationsbauteil als ein plattenförmiges Bauteil, z.B. eine Scheibe oder Blech, oder eine Folie oder dergleichen ausgebildet. Bevorzugt weist die durch das Isolationsbauteil gebildete Isolationsschicht eine Schichtdicke von weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm, im Speziellen weniger als 0,5 mm auf. Somit wird eine Isolationsschicht vorgeschlagen, welche besonders einfach zu montieren ist und sich zudem durch einen niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten auszeichnet. Zudem kann die Isolationsschicht geometrisch besonders einfach an den Bremsbelag und/oder die Radfelge angepasst werden, sodass eine besonders hohe thermische Isolation realisiert werden kann.
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In einer alternativen oder optional ergänzenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Isolationsschicht oder eine weitere Isolationsschicht durch eine thermisch isolierende Beschichtung gebildet ist. Insbesondere ist die Beschichtung unmittelbar auf den Bremsbelag und/oder die Radfelge und/oder ein weiteres Bauteil, wie z.B.
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Bremsbelagträger, aufgetragen. Beispielsweise ist die Beschichtung als ein Lack ausgebildet. Alternativ kann der Bremsbelag auf die Felge aufgeklebt sein. Beispielsweise kann hierzu ein Klebstoff verwendet werden, welcher thermisch isolierende Eigenschaften aufweist und/oder mit einem thermisch isolierenden Additiv versetzt ist und somit die Beschichtung bildet. Bevorzugt weist die Beschichtung eine Schichtdicke von weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0,5 mm, im Speziellen von weniger als 0,1 mm auf. Somit wird eine Isolationsschicht vorgeschlagen, welche besonders einfach auf eine oder mehrere Oberflächen aufgetragen werden kann. Zudem kann die Bremsvorrichtung durch die thermisch isolierende Beschichtung hinsichtlich Bauraum und/oder Bauteilanzahl optimiert werden. Zudem kann durch eine Kombination aus Isolationsbauteil und Beschichtung die thermische Isolation deutlich verbessert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Bremsvorrichtung einen Bremsbelagträger aufweist, welcher insbesondere den Bremsbelag trägt. Der Bremsbelag ist über den Bremsbelagträger an der Radfelge, vorzugsweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig, befestigt und/oder befestigbar. Besonders bevorzugt ist der Bremsbelagträger lösbar, insbesondere über eine Schraubverbindung, an der Radfelge befestigt. Im Speziellen ist der Bremsbelagträger über ein oder mehrere Befestigungsmittel, wie z.B. Schrauben, Niete oder ähnliches, an der Radfelge befestigt. Es ist somit eine Überlegung der Erfindung einen Bremsbelag vorzuschlagen, welcher besonders einfach an der Radfelge montiert und wieder demontier werden kann.
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In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Isolationsschicht zwischen der Radfelge und dem Bremsbelagträger angeordnet ist. Insbesondere ist die Isolationsschicht an der Radfelge und/oder an dem Bremsbelagträger festgelegt. Alternativ ist die Isolationsschicht oder optional ergänzend eine weitere Isolationsschicht zwischen dem Bremsbelagträger und dem Bremsbelag angeordnet ist. Insbesondere ist die Isolationsschicht an dem Bremsbelag und/oder an dem Bremsbelagträger festgelegt. Bevorzugt ist die Isolationsschicht durch das Isolationsbauteil oder die Beschichtung bzw. die weitere Isolationsschicht durch ein weiteres Isolationsbauteil oder eine weitere Beschichtung gebildet.
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Alternativ ist die Isolationsschicht oder optional ergänzend eine weitere Isolationsschicht durch den Bremsbelagträger gebildet. Insbesondere ist der Bremsbelagträger aus dem thermisch isolierenden Verbundwerkstoff gefertigt. In der einfachsten Ausführung ist die Isolationsschicht ausschließlich durch den Bremsbelagträger gebildet. In einem Zweischichtaufbau ist vorgesehen, dass zusätzlich eine zweite Isolationsschicht zwischen dem Bremsbelagträger und der Radfelge oder dem Bremsbelag angeordnet ist. In einem Dreischichtaufbau ist vorgesehen, dass zusätzlich die zweite Isolationsschicht zwischen dem Bremsbelagträger und der Radfelge und eine dritte Isolationsschicht zwischen dem Bremsbelagträger und dem Bremsbelag angeordnet ist. Somit wird eine Bremsvorrichtung vorgeschlagen, welche sich durch eine besonders hohe thermische Isolation auszeichnet.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bremsbelag ringförmig ausgebildet ist und in Bezug auf die Radachse koaxial und/oder konzentrisch zu der Radfelge angeordnet ist. Insbesondere definiert der Bremsbelag eine die Drehachse umlaufende Ringfläche, welche koaxial und/oder konzentrisch zu der Bremsscheibe und/oder der Radfelge und/oder der Radachse angeordnet ist. Besonders bevorzugt kontaktiert die Bremsscheibe in dem betätigten Zustand der Bremsvorrichtung flächig mit der Ringfläche. Vorzugsweise ist der Bremsbelagträger als ein ringförmiger Bremsbelagträger ausgebildet.
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Alternativ oder optional ergänzend ist vorgesehen, dass die mindestens eine Isolationsschicht ringförmig ausgebildet ist und in Bezug auf die Radachse koaxial und/oder konzentrisch zu der Radfelge und/oder dem Bremsbelag angeordnet ist. Insbesondere definiert die mindestens eine Isolationsschicht eine die Drehachse umlaufende Ringfläche, welche in Umfangsrichtung durchgängig oder abschnittsweise unterbrochen ausgebildet sein kann. Besonders bevorzugt liegt der Bremsbelag bzw. der Bremsbelagträger bzw. die Radfelge flächig an der mindestens einen Isolationsschicht an.
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In einer bevorzugten Umsetzung ist vorgesehen, dass die Bremsscheibe zur Kontaktierung des Bremsbelags axial bewegbar ist, wobei der Bremsbelag axial stationär an der Radfelge verbleibt. Insbesondere ist die Bremsscheibe in Umlaufrichtung drehfest und in axialer Richtung verschiebbar zu der Radachse angeordnet. Besonders bevorzugt rotiert der Bremsbelag in einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs um die Drehachse, wobei die Bremsscheibe in Umlaufrichtung stationär verbleibt. Bei einer Betätigung der Bremsvorrichtung wird die Bremsscheibe zur Erzeugung des Bremsmoments mit einer Bremskraft beaufschlagt und somit in einer axialen Richtung an den Bremsbelag gepresst. Durch die axiale Verschiebung der Bremsscheibe wird nur noch ein Bremsbelag benötigt wird. Somit wird eine kompakte und bauteilreduzierte Bremsvorrichtung vorgeschlagen. Zudem wird insbesondere für kleine Reifendurchmesser eine einfache Anbindung an die Radfelge ermöglicht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Rad eine, insbesondere elektrisch betriebene, Antriebsvorrichtung aufweist, welche zum Antrieb des Rads ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die Antriebsvorrichtung eine elektrische Maschine. Die Antriebsvorrichtung ist radial innerhalb der Radfelge angeordnet bzw. in diese integriert. Dabei weist die Antriebsvorrichtung einen drehfest mit der Radachse verbundenen Stator sowie einen drehfest mit der Radfelge verbundenen Rotor auf. In einem Fahrbetrieb ist ein Antriebsmoment durch die Antriebsvorrichtung erzeugt, welches auf den Rotor und somit das Rad wirkt, sodass das Rad um die Drehachse angetrieben wird. Insbesondere wird durch die mindestens eine Isolationsschicht, die Antriebsvorrichtung vor einer Überhitzung geschützt, wodurch die Betriebssicherheit und die Lebensdauer der Antriebsvorrichtung deutlich erhöht werden kann.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit dem Radmodul wie dieses bereits zuvor beschrieben wurde. Es ist vorgesehen, dass das Fahrzeug ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Elektroklein- oder Elektrokleinstfahrzeug, ist. Insbesondere weist das Fahrzeug genau ein Radmodul auf, wobei das Radmodul wahlweise für ein Vorder- oder Hinterrad des Fahrzeugs dient. Bevorzugt ist das Radmodul über die Radachse an der Radgabel oder dem Rahmen festgelegt ist. Im Speziellen kann das Radmodul mit einem Lenksystem des Fahrzeugs verbunden sein, sodass das Radmodul und somit das Fahrzeug gelenkt werden kann.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 eine dreidimensionale Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Radmodul als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Schnittdarstellung des Radmoduls aus 1 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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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 dreidimensionalen Darstellung ein Fahrzeug 1, wobei das Fahrzeug 1 als ein Elektroroller, Elektrotretroller oder Elektroscooter, auch als sogenannter E-Scooter bekannt, ausgebildet ist. Das Fahrzeug 1 weist ein Radmodul 2 mit einem Rad 3 auf, welches ein Vorderrad des Fahrzeugs 1 bildet. Das Radmodul 2 dient insbesondere zum elektrischen Antrieb des Fahrzeugs 1. Zudem weist das Fahrzeug 1 ein, insbesondere antriebsloses, Hinterrad 4 auf, welches an einem Fahrzeugrahmen 5 des Fahrzeugs 1 drehbar gelagert ist.
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Das Fahrzeug 1 weist eine Radgabel 6 auf, wobei das Radmodul 2 in der Radgabel 6 drehbar gelagert ist. Die Radgabel 6 ist über einen Lenker 7 schwenkbeweglich mit dem Rahmen 5 verbunden, sodass das Radmodul 2 zur Lenkung des Fahrzeugs 1 über den Lenker 7 verschwenkt werden kann.
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2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung das Radmodul 2 aus 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Rad 3 des Radmoduls 2 weist eine Radfelge 8 und einen Reifen 9 auf, wobei der Reifen 9 auf der Radfelge 8 angeordnet ist. Beispielsweise ist die Radfelge 8 als eine Stahl-, Alu- oder Kunststofffelge ausgebildet. Beispielsweise ist der Reifen 9 als ein mit Luft befüllter Gummireifen ausgebildet.
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Das Radmodul 3 weist eine Radachse 10 auf, welche mit ihrer Längsachse eine Drehachse D definiert. Das Rad 3 ist koaxial zu Drehachse D auf der Radachse 10 angeordnet. Die Radachse 10 ist an der Radgabel 6 festgelegt, wobei die Radfelge 8 über zwei Lagereinrichtungen 11, z.B. Wälzlager, drehbar auf der Radachse 10 gelagert ist.
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Zum Antrieb des Rades 3 weist das Radmodul 2 eine in die Radfelge 8 integrierte Antriebsvorrichtung 12, z.B. ein Elektromotor, auf. Die Antriebsvorrichtung 12 weist einen drehfest mit der Radachse 10 verbundenen Stator 13 auf, welcher in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse D zwischen den beiden Lagereinrichtungen 11 angeordnet ist. Zudem weist die Antriebsvorrichtung 12 einen drehfest mit der Radfelge 8 verbundenen Rotor 14 auf. In einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 wird ein Antriebsmoment zwischen dem Stator 13 und dem Rotor 14 erzeugt, sodass die Radfelge 11 durch die Antriebsvorrichtung 12 angetrieben wird und das Rad 3 um die Drehachse D rotiert.
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Das Radmodul 1 weist eine Bremsvorrichtung 15 auf, welche zur Übertragung eines Bremsmoments auf das Rad 3 dient. Die Bremsvorrichtung 7 ist als eine Reibbremse ausgebildet und auf einer Seite der Radfelge 8 angeordnet und/oder mit der Radfelge 8 wirkverbunden.
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Die Bremsvorrichtung 15 weist einen ringförmigen, insbesondere die Drehachse D umlaufenden, Bremsbelag 16 sowie eine Bremsscheibe 17 auf, wobei der Bremsbelag 16 und die Bremsscheibe 17 in Bezug auf die Drehachse D koaxial zueinander angeordnet sind. Der Bremsbelag 16 ist in Bezug auf die Drehachse D an einer axialen Stirnseite der Radfelge 8 drehfest montiert, sodass der Bremsbelag 16 im Fahrbetrieb durch die Radfelge 8 mitgenommen wird und um die Drehachse D rotiert. Die Bremsscheibe 17 ist in einer axialen Richtung AR zu dem Bremsbelag 16 hin und in einer axialen Gegenrichtung GR von dem Bremsbelag 16 weg bewegbar. In Umlaufrichtung um die Drehachse D ist die Bremsscheibe 17 drehfest mit der Radachse 10 gekoppelt.
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Die Bremsvorrichtung 15 weist einen Bremsbelagträger 18 auf, welcher den Bremsbelag 16 an der Radfelge 8 trägt. Beispielsweise ist der Bremsbelag 9 stoffschlüssig auf den Bremsbelagträger 10 aufgebracht. Der Bremsbelagträger 19 ist ringförmig, z.B. als ein Blechring, ausgebildet und an der Radfelge 2 über Befestigungsmittel 19, insbesondere über mehrere Schrauben, befestigt. Der Bremsbelagträger 19 ist so an der Radfelge 8 angeordnet, dass er koaxial und/oder konzentrisch zu der Radfelge 8 ausgerichtet ist.
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Ferner umfasst die Bremsvorrichtung 15 einen konzentrischen Bremszylinder 20 zur Umsetzung einer Bremskraft F1 auf die Bremsscheibe 17. Der Bremszylinder 20 ist beispielsweise hydraulisch betätigbar, wobei der Bremszylinder 20 hierzu als ein sogenannter Nehmerzylinder ausgebildet ist und mit einem Geberzylinder, nicht dargestellt, über eine hydraulische Strecke fluidtechnisch verbunden ist.
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Der Bremszylinder 20 weist ein Ringgehäuse 21 und einen Ringkolben 22 auf, wobei der Ringkolben 22 in dem Ringgehäuse 21 axial verschiebbar aufgenommen ist. Das Ringgehäuse 21 ist auf der Radachse 10 aufgenommen und kann beispielsweise über eine Steckverzahnung oder eine Presspassung drehfest mit der Radachse 10 verbunden sein. Das Ringgehäuse 21 weist einen die Drehachse D umlaufenden Druckraum 23 auf, welcher mit einem Fluid, beispielsweise mit einem Hydrauliköl, befüllt ist. Der Druckraum 23 ist in der axialen Richtung AR durch den Ringkolben 22 begrenzt und über ein an dem Ringkolben 22 angeordnetes Dichtmittel 24, z.B. ein Nutdichtring, abgedichtet. Zudem weist das Ringgehäuse 21 einen radial eingebrachten Hydraulikanschluss 25 zum Anschluss des Geberzylinders, insbesondere einer Bremsleitung, auf.
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Die Bremsvorrichtung 15 weist ein Übertragungsbauteil 26 zur Übertragung der Bremskraft F1 von dem Ringkolben 22 auf die Bremsscheibe 17 auf. Das Übertragungsbauteil 26 ist als ein koaxial zur Drehachse D angeordneter Drucktopf ausgebildet, wobei sich der Ringkolben 22 in der axialen Richtung AR an einem Innendurchmesser und die Bremsscheibe 17 in der axialen Gegenrichtung GR an einem Außendurchmesser des Übertragungsbauteils 26 abstützt. Hierzu ist die Bremsscheibe 17 ringförmig ausgebildet und in Bezug auf die Drehachse D koaxial und/oder konzentrisch zu dem Übertragungsbauteil 26 und/oder dem Bremszylinder 20 angeordnet.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Bremsvorrichtung 15 zusätzlich ein ringförmiges Kontaktblech 27, z.B. ein Stahlblech, auf, welches an einer axialen Stirnseite der Bremsscheibe 17 angeordnet ist. Das Kontaktblech 17 dient zur Kontaktierung mit dem Bremsbelag 16 und kann als ein Verschleißteil in einfacher Weise ausgetauscht werden. Hierzu ist das Kontaktblech 17 über mehrere Sicherungsmittel 28 mit der Bremsscheibe 17 lösbar verbunden.
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Bei einer Betätigung der Bremsvorrichtung 15 wird eine Fluidsäule von dem Geberzylinder in Richtung des Bremszylinders 20 verschoben, wobei Fluid über den Hydraulikanschluss in die Druckkammer 23 strömt und der Ringkolben 22 mit einem Fluiddruck beaufschlagt wird. Der Ringkolben 22 führt daraufhin einen Hub in der axialen Richtung AR aus und überträgt die durch den Fluiddruck erzeugt Bremskraft F1 über das Übertragungsbauteil 26 auf die Bremsscheibe 17. Dadurch wird die Bremsscheibe 17 axial in Richtung der Radfelge 8 verschoben, an den Bremsbelag 16 angelegt und/oder an diesen angepresst.
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In dem betätigten Zustand der Bremsvorrichtung 15, kontaktiert die Bremsscheibe 17 mit dem Bremsbelag 16, sodass das Bremsmoment durch einen Reibschluss gebildet wird um das rotierende Rad 3 durch Reibung zwischen der Bremsscheibe 17 und dem Bremsbelag 16 abzubremsen. Bei einer starken Bremsung entwickeln sich, insbesondere an dem Bremsbelag 16, hohe Temperaturen, welche zum Überhitzen der Antriebsvorrichtung 12 führen können. Zudem kann die Lebensdauer sinken, da die Materialien in der Antriebsvorrichtung 12 bei hohen Temperaturen schneller altern.
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Der Bremsbelag 16 weist beispielsweise ein Reibmittel mit Metallanteilen in der Belagsmischung auf. Beispielsweise ist der Bremsbelag 16 als ein Sinterbelag ausgebildet. Der Bremsbelag 16 weist somit eine besonders hohe thermische Stabilität auf, wobei der Bremsbelag 16 jedoch im Vergleich zu beispielsweise organischen Belägen einen hohen Wärmedurchgangskoeffizienten aufweist und somit als thermischer Isolator ungeeignet ist.
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Es wird daher vorgeschlagen, eine thermische Isolationsschicht 29 zwischen der Radfelge 8 und dem Bremsbelagträger 18 anzuordnen, welche zur thermischen Entkopplung der Bremsvorrichtung 15 gegenüber der Radfelge 8 dient. Somit wird die Wärme, die beim Bremsvorgang entsteht, nicht zu der Antriebseinrichtung 12 weitergeleitet, sodass ein Überhitzen bzw. Leistungsverlust der Antriebseinrichtung 12 verhindert wird. Beispielsweise weist die Isolationsschicht 29 einen Werkstoff auf, welcher sich durch einen im Vergleich zum Bremsbelag 16 besonders niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten auszeichnet. Hierzu kann die Isolationsschicht 29 beispielsweise aus einem Verbundwerkstoff gefertigt sein, welcher beispielsweise organische und/oder anorganische Bestandteile, wie z.B. Sand, Stein, Kalk oder dergleichen aufweist. Alternativ oder optional ergänzend kann die Isolationsschicht 29 jedoch auch aus einem wärmebeständigen Kunststoff oder Keramik gefertigt sein.
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Die thermische Isolationsschicht 29 kann als ein separates Isolationsbauteil ausgebildet sein, welches zwischen der Radfelge 8 und dem Bremsbelagträger 18 verliersicher eingelegt ist. Beispielsweise ist das Isolationsbauteil 29 als eine ringförmige Folie, Scheibe, Blech oder dergleichen ausgebildet. Als Folie ausgebildet, kann das Isolationsbauteil 29 beispielsweise als eine laminierte wärmebeständige Glasfaserfolie ausgebildet sein. Als Ringscheibe ausgebildet, kann das Isolationsbauteil 29 beispielweise aus Glasfaser oder Glaswollefilz mit einer Matrix auf Kieselsäurebasis oder Calciumsilikat, oder aus wärmebeständigen Epoxidharz oder ungesättigten Polyesterharz gefertigt sein. Das Isolationsbauteil 29 kontaktiert einerseits mit einer ersten Ringfläche in der axialen Richtung AR flächig mit der Felge 8 und mit einer zweiten Ringfläche in der axialen Gegenrichtung GR flächig mit dem Bremsbelagträger 18. Beispielsweise ist die Geometrie des Isolationsbauteils 29 so angepasst, dass die Felge 8 bzw. die Antriebseinrichtung 12 möglichst gut thermisch isoliert werden.
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Alternativ kann die Isolationsschicht 29 jedoch auch als eine thermisch isolierende Beschichtung, z.B. ein Lack, ausgebildet sein. Die Beschichtung kann dabei auf eine oder mehrere Oberflächen am Bremsbelag 16, am Bremsbelagträger 18 und/oder einem anderen Element zwischen dem Bremsbelag 16 und der Antriebseinrichtung 12 aufgebracht werden. Alternativ oder optional ergänzend kann der Bremsbelagträger 18 aus einem thermisch isolierenden Material gefertigt sein, sodass der Bremsbelagträger 18 die Isolationsschicht 29 oder eine weitere Isolationsschicht bildet.
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Beim Lösen der Bremsvorrichtung 15, wird die Fluidsäule wieder in Richtung des Geberzylinders verschoben, sodass die Bremsscheibe 17 in der axialen Gegenrichtung GR von dem Bremsbelag 16 weg bewegt wird und/oder bewegbar ist. Die Bremsvorrichtung 15 weist mehrere in Umfangsrichtung verteilte Rückstellfedern 30 auf, welche die Bremsscheibe 17 und somit den Ringkolben 22 in der axialen Gegenrichtung GR mit einer Rückstellkraft F2 beaufschlagen. Die Rückstellfedern 29 sind dabei jeweils in der axialen Richtung AR an dem Ringgehäuse 21 und in der axialen Gegenrichtung GR an der Bremsscheibe 17 abgestützt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Radmodul
- 3
- Rad
- 4
- Hinterrad
- 5
- Rahmen
- 6
- Radgabel
- 7
- Lenker
- 8
- Radfelge
- 9
- Reifen
- 10
- Radachse
- 11
- Lagereinrichtungen
- 12
- Antriebsvorrichtung
- 13
- Stator
- 14
- Rotor
- 15
- Bremsvorrichtung
- 16
- Bremsbelag
- 17
- Bremsscheibe
- 18
- Bremsbelagträger
- 19
- Befestigungsm ittel
- 20
- Bremszylinder
- 21
- Ringgehäuse
- 22
- Ringkolben
- 23
- Druckraum
- 24
- Dichtmittel
- 25
- Hydraulikanschluss
- 26
- Übertragungsbauteil
- 27
- Kontaktblech
- 28
- Sicherungsmittel
- 29
- Isolationsschicht
- 30
- Rückstellfedern
- D
- Drehachse
- AR
- axiale Richtung
- GR
- axiale Gegenrichtung
- F1
- Bremskraft
- F2
- Rückstellkraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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