DE102020130341A1

DE102020130341A1 - Radmodul für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug mit dem Radmodul

Info

Publication number: DE102020130341A1
Application number: DE102020130341.6A
Authority: DE
Inventors: Aurelien Grauss; Simon ORTMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-05-19

Abstract

Es wird ein Radmodul 2 für ein Fahrzeug 1, z.B. für einen Elektroroller oder Elektroscooter, mit verbessertem Schutz gegen Bremswärme bei einem Bremsvorgang vorgeschlagen. Das Radmodul 2 weist ein Rad 3 mit einer Radfelge 8 und mit einer Radachse 10 auf, wobei die Radfelge 8 drehbar auf der Radachse 10 gelagert ist. Das Radmodul 2 umfasst eine Bremsvorrichtung 15 zum Abbremsen des Rades 3, wobei die Bremsvorrichtung 15 eine Bremsscheibe 17 und einen Bremsbelag 16 umfasst, wobei die Bremsscheibe 17 und der Bremsbelag 16 zur Übertragung einer Bremskraft F1 auf die Radfelge (8) miteinander kontaktierbar sind. Der Bremsbelag 16 ist drehfest mit der Radfelge 8 verbunden. Er ist in einem auf die Radachse 10 bezogenen axialen Abstand A zu der Radfelge 16 angeordnet.

Description

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.
Es ist bekannt bei zweirädrigen Kleinfahrzeugen wie Tretroller, Scooter oder auch Fahrräder Scheiben- oder Trommelbremsen einzusetzen, um ein Rad des Kleinfahrzeugs abzubremsen.
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.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Radmodul der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich durch einen verbesserten Schutz gegen Bremswärme bei einem Bremsvorgang auszeichnet. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Fahrzeug mit dem Radmodul vorzuschlagen.
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.
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 Roller, 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 Fahrrad, insbesondere mit drei oder mehr Rädern ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Transport- oder Lastenrad, insbesondere ein motorisiertes bzw. elektrisch angetriebenes Transport- oder Lastenrad, im Speziellen ein Dreirad- oder Vierrad-Pedelec oder eine Rikscha, insbesondere mit oder ohne Dach, oder ein Kabinenroller sein.
Das Fahrzeug kann ein oder mehrere der Radmodule umfassen. Das Radmodul weist ein Rad auf. Insbesondere ist das Rad ein Vorder- oder Hinterrad des Fahrzeugs. Das Rad umfasst eine Radfelge. Bevorzugt weist das Rad einen Reifen auf, wobei der Reifen auf der Radfelge angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist der Reifen ein mit Luft befüllter und/oder befüllbarer Gummireifen.
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.
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 einen Bremsbelag, z.B. genau einen Bremsbelag, auf. Die Bremsscheibe und der Bremsbelag sind zur Übertragung einer Bremskraft auf die Radfelge miteinander kontaktierbar. Insbesondere werden der Bremsbelag und die Bremsscheibe bei einer Betätigung der Bremsvorrichtung in axialer Richtung relativ zueinander bewegt und reibschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander in Kontakt gebracht, sodass ein Bremsmoment auf das Rad übertagen wird.
Die Bremsvorrichtung weist vorzugsweise einen konzentrischen Bremszylinder auf. Der Bremszylinder ist dazu ausgebildet, die Bremskraft auf die Bremsscheibe umzusetzen. Insbesondere ist der Bremszylinder koaxial und/oder konzentrisch zu der Radachse und/oder zu der Bremsscheibe angeordnet. Vorzugsweise ist der Bremszylinder, insbesondere gemeinsam mit dem Bremsbelag und der Bremsscheibe, auf einer Seite des Rades angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Bremszylinder als ein Nehmerzylinder ausgebildet, welcher über eine Bremsleitung mit einem z.B. durch ein Bremspedal oder Bremshebel betätigbaren Geberzylinder in Wirkverbindung steht. Bei einer Betätigung des Geberzylinders wird eine Fluidsäule, insbesondere eine Hydrauliksäule, in Richtung des Nehmerzylinders verschoben und durch den Bremszylinder in eine mechanische Bewegung umgewandelt.
Vorzugsweise bildet die Bremsscheibe einen metallischen Partner und der Bremsbelag einen Reibpartner. Optional sind die Bremsscheibe und der Bremsbelag derart aufeinander abgestimmt, sodass der Bremsbelag einer höheren Abnutzung unterliegt. Beispielsweise umfasst der Bremsbelag ein Reibmittel der Kategorie „Organic“. Vorzugsweise ist das Reibmittel aus einem organischen Material gefertigt. Bevorzugt umfasst das Reibmittel Fasern aus Glas und/oder Gummi und/oder Karbon und/oder Aramid, insbesondere para-Aramid, welche insbesondere in eine Harzmatrix eingebettet sind. Vorzugsweise ist die Harzmatrix durch ein temperaturresistentes Kunst- oder Naturharz gebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bremsscheibe zur reib- und/oder kraftschlüssigen Kontaktierung des Bremsbelags axial bewegbar. Insbesondere wird die Bremsscheibe bei einer Betätigung der Bremsvorrichtung zur Erzeugung des Bremsmoments mit der Bremskraft beaufschlagt und somit in der axialen Richtung an den Bremsbelag angepresst. Bevorzugt bildet die Bremsscheibe einen axial beweglichen und/oder nicht-rotierbaren bzw. rotationsfesten Bremspartner. Insbesondere ist die Bremsscheibe in Umlaufrichtung drehfest und/oder stationär, wobei sie in axialer Richtung verschiebbar zu der Radachse angeordnet ist. Es ist insbesondere eine vorteilhafte Überlegung der Erfindung, dass durch die axiale Verschiebung der Bremsscheibe nur ein Bremsbelag benötigt wird. Somit kann eine kompakte und bauteilreduzierte Bremsvorrichtung bereitgestellt werden.
Bevorzugt weist der Bremszylinder ein koaxial zu der Radachse angeordnetes Ringgehäuse auf. Optional ist das Ringgehäuse, insbesondere in radialer Richtung, an der Radachse abgestützt. Beispielsweise kann das Ringgehäuse zumindest in Umlaufrichtung formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Radachse verbunden sein.
Vorzugsweise umfasst der Bremszylinder einen axial in dem Ringgehäuse verlagerbaren Ringkolben, welcher an der Bremsscheibe abgestützt ist. Insbesondere kann der Ringkolben unmittelbar oder mittelbar, z.B. über ein Übertragungsbauteil, an der Bremsscheibe abgestützt sein. Bevorzugt weist das Ringgehäuse einen die Drehachse umlaufenden Druckraum auf, welcher in axialer Richtung durch den Ringkolben begrenzt ist. Insbesondere ist der Druckraum fluidtechnisch mit dem Geberzylinder verbunden. Beispielsweise kann der Druckraum mit einem Fluid, insbesondere einer Hydraulikflüssigkeit, befüllt sein. Bei einer Betätigung der Bremsvorrichtung wird der Ringkolben durch einen in dem Druckraum ansteigenden Fluiddruck beaufschlagt, wodurch der Ringkolben die Bremsscheibe axial in Richtung des Bremsbelags verschiebt. Vorzugsweise bildet der Bremszylinder eine Betätigungseinrichtung, welche in vorteilhafter Weise eine gleichmäßig verteilte Bremskraft auf die Bremsscheibe übertragen kann. Insbesondere wird durch die als konzentrischer Bremszylinder ausgebildete Betätigungseinrichtung eine besonders kompakte Ausgestaltung der Bremsvorrichtung realisiert.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bremsscheibe axial zwischen dem Ringkolben und dem Bremsbelag angeordnet ist. Bevorzugt ist/sind die Bremsscheibe und/oder der Ringkolben und/oder das Übertragungsbauteil zur Einleitung des Bremsmoments drehfest mit der Radachse und/oder dem Rahmen und/oder der Radgabel des Fahrzeugs verbunden.
Es ist vorgesehen, dass der Bremsbelag drehfest mit der Radfelge verbunden ist. Bevorzugt ist der Bremsbelag gemeinsam mit dem Rad und/oder mit der Radfelge rotierbar. Besonders bevorzugt rotiert der Bremsbelag in einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs um die Drehachse. Insbesondere bildet der Bremsbelag einen rotierenden und/oder rotierbaren Bremspartner. Im Speziellen verbleibt der Bremsbelag bevorzugt stationär, insbesondere ist er nicht axial bewegbar.
Es ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass der Bremsbelag in einem auf die Radachse bezogenen axialen Abstand zu der Radfelge angeordnet ist. Insbesondere ist der Bremsbelag zu einer axialen Stirnseite der Radfelge in dem axialen Abstand angeordnet. Beispielsweise beträgt der axiale Abstand mindestens 0,2 cm, vorzugsweise mindestens 0,5 cm, insbesondere mindestens 0,7 cm, im Speziellen mindestens 1 cm und/oder maximal 2,5 cm. Somit kann in vorteilhafter Weise die Möglichkeit eines Luftstroms zwischen der Radfelge und dem Bremsbelag geschaffen werden, wobei der Bremsbelag und die Radfelge durch den Luftstrom gekühlt werden können. Insbesondere kann dadurch bei einem Bremsvorgang, z.B. bei dem Anpressen der Bremsscheibe an den Bremsbelag, ein Übergang von Bremswärme von der Bremsvorrichtung auf die Radfelge und/oder auf das Rad durch Luftkühlung reduziert werden. Eine Schädigung der Radfelge und/oder von in dem Rad integrierten Komponenten, wie Lagereinrichtungen, Radantrieb etc., kann in vorteilhafter Weise vermieden werden.
Um den Schutz der Radfelge und/oder der in dem Rad integrierten Komponenten vor der Bremswärme zu vergrößern, kann der Bremsbelag optional aus einem thermisch isolierenden Material gebildet sein. Besonders bevorzugt weist das Material des Bremsbelags einen Wärmeleitkoeffizienten auf, welcher deutlich kleiner als ein Wärmeleitkoeffizient des Materials der Radfelge ist. Beispielsweise weist das Material des Bremsbelags 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. Es wird somit ein Bremsbelag vorgeschlagen, welcher sich durch einen hohen Reibungskoeffizienten und zugleich durch einen niedrigen Wärmeleit- bzw. Wärmeübergangskoeffizienten auszeichnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Bremsbelag ringförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist der Bremsbelag koaxial und/oder konzentrisch zu der Radfelge angeordnet. Optional definiert der Bremsbelag eine die Drehachse umlaufende Ringfläche, welche koaxial und/oder konzentrisch zu der Bremsscheibe und/oder zu der Radfelge und/oder zu der Radachse angeordnet ist. Besonders bevorzugt kontaktiert die Bremsscheibe in dem betätigten Zustand der Bremsvorrichtung flächig mit der Ringfläche.
Es ist insbesondere eine Überlegung der Erfindung, eine Bremsvorrichtung vorzuschlagen, welche sich durch eine verbesserte Bremsleistung auszeichnet. Durch die ringförmige Ausgestaltung des Bremsbelages kann die mit der Bremsscheibe kontaktierende Kontaktfläche erhöht werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Bremsvorrichtung in einfacher Weise an eine Größe des Rades, insbesondere an eine Größe der Radfelge, angepasst werden kann. Hierfür weist der bevorzugt ringförmige Bremsbelag und/oder die Bremsscheibe einen Durchmesser auf, welcher dem Durchmesser der Radfelge, insbesondere deren axialen Stirnseite, entspricht oder im Wesentlichen entspricht. Der Durchmesser des Bremsbelags und/oder der Bremsscheibe kann alternativ kleiner als der Durchmesser der Radfelge sein. Insbesondere baut die Bremsvorrichtung, im Gegensatz zu gewöhnlichen Bremsbacken einer Scheibenbremse, nur geringfügig nach außen auf, sodass eine Gefahr von abstehenden Bauteilen, die sich zudem erhitzen können, deutlich reduziert werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bremsvorrichtung einen Bremsbelagträger aufweist. Vorzugsweise ist der Bremsbelag auf dem Bremsbelagträger angeordnet. Insbesondere trägt der Bremsbelagträger den Bremsbelag. Optional ist der Bremsbelagträger aus einem Material gefertigt, welches thermisch isolierende Eigenschaften aufweist und zugleich hitzebeständig ist. Somit kann der Schutz der Radfelge und/oder der in dem Rad integrierten Komponenten vor der Bremswärme verstärkt werden.
Bevorzugt ist der Bremsbelagträger ringförmig ausgebildet oder er umfasst einen ringförmigen Bereich. Insbesondere ist der Bremsbelagträger und/oder der ringförmige Bereich koaxial und/oder konzentrisch zu der Radfelge und/oder der Radachse angeordnet. Vorzugsweise ist der ringförmige Bremsbelag und/oder der ringförmige Bereich ein Trägerbereich für den Bremsbelag. Insbesondere ist der Bremsbelag in dem Trägerbereich angeordnet, z.B. auf diesen aufgesetzt und/oder in diesem aufgenommen. Prinzipiell kann der Bremsbelag in Umlaufrichtung unterbrochen oder in mehreren Abschnitten in dem Trägerbereich angeordnet sein. Der Trägerbereich kann optional in entsprechender Weise in Umlaufrichtung unterbrochen oder in mehreren Abschnitten ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass der Bremsbelag und/oder der Trägerbereich umlaufend durchgängig ausgebildet sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Bremsbelag mittels des Bremsbelagträgers an der Radfelge, vorzugsweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig, befestigt. Besonders bevorzugt ist der Bremsbelagträger lösbar an der Radfelge befestigt. Vorzugsweise weist der Bremsbelagträger zur Befestigung an der Radfelge mindestens eine, bevorzugt mehrere Bohrungen, zur Hindurchführung eines Befestigungsmittels auf. Die Bohrungen sind bevorzugt in den Trägerbereich eingebracht. Insbesondere sind die Bohrungen in Umlaufrichtung beabstandet zueinander auf einer Kreisbahn um die Drehachse und/oder Radachse angeordnet, wobei die Kreisbahn vorzugsweise koaxial und/oder konzentrisch zu der Radfelge und/oder zu der Bremsscheibe ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Radfelge mindestens eine Befestigungsschnittstelle, bevorzugt mehrere Befestigungsschnittstellen, auf. Die Befestigungsschnittstellen sind vorzugsweise zur Befestigung des Bremsbelagträgers an der Radfelge ausgebildet. Bevorzugt sind die Befestigungsschnittstellen auf einer weiteren Kreisbahn um die Drehachse bzw. Radachse angeordnet, wobei die weitere Kreisbahn vorzugsweise koaxial und/oder konzentrisch zu der Radfelge und/oder zu der Bremsscheibe ist. Insbesondere ist die weitere Kreisbahn an der Radfelge korrespondierend, im Speziellen deckungsgleich, mit der Kreisbahn an dem Bremsbelagträger angeordnet und/oder ausgebildet.
Besondere bevorzugt sind die Befestigungsschnittstellen der Radfelge dazu ausgebildet, den Bremsbelagträger axial beabstandet zu der Radfelge, insbesondere axial beabstand zu der Stirnseite der Radfelge, zu befestigen. Vorzugsweise ist dadurch der Bremsbelag, welcher z.B. in dem Trägerbereich angeordnet ist, in dem axialen Abstand zu der Radfelge angeordnet. Alternativ ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass der Bremsbelagträger mindestens eine Befestigungsschnittstelle aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den Bremsbelagträger beabstandet zu der Radfelge zu befestigen. Beispielsweise ist der Bremsbelagträger 18 in einem Abstand von mindestens 0,1 cm, vorzugsweise von mindestens 0,4 cm, insbesondere von mindestens 0,6 cm, im Speziellen von mindestens 0,9 cm und/oder von maximal 2,4 cm angeordnet.
In einer möglichen konstruktiven Umsetzung der Erfindung sind die Befestigungsschnittstellen der Radfelge als z.B. zylinderförmige Befestigungsdome ausgebildet. Vorzugsweise sind die Befestigungsdome auf der Stirnseite der Radfelge angeordnet, z.B. in diese stoffschlüssig und/oder einmaterialig integriert. Insbesondere ragen die Befestigungsdome von der Stirnseite axial ab. Bevorzugt weist jeder Befestigungsdom ein Innengewinde auf. Durch die Bohrungen in dem Bremsbelagträger und die Befestigungsdome an der Radfelge können beide durch eine Schraub- oder Nietverbindung oder Ähnliches miteinander verbunden werden/sein. Insbesondere ist der Bremsbelagträger über ein oder mehrere Befestigungsmittel, wie z.B. Schrauben, Niete oder Ähnliches, an der Radfelge befestigt. Es ist insbesondere eine vorteilhafte Überlegung der Erfindung, einen Bremsbelag vorzuschlagen, welcher mittels des Bremsbelagträgers besonders einfach in dem axialen Abstand zu der Radfelge montiert und wieder demontiert werden kann. Weiterhin kann durch eine geeignete Wahl des Bremsbelagträgers und dessen thermisch isolierende Eigenschaften zusätzlich eine thermische Isolation gegenüber der Radfelge und der in dem Rad integrierten Komponenten begünstigt werden.
In einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung weist der Bremsbelagträger eine Belüftungseinrichtung auf. Vorzugsweise ist die Belüftungseinrichtung zur Belüftung der Radfelge, insbesondere zur direkten Belüftung der Radfelge, ausgebildet. Insbesondere ist die Belüftungseinrichtung zur Einleitung, Führung und/oder Verstärkung des Luftstroms zwischen dem Bremsbelagträger bzw. dem Bremsbelag und der Radfelge ausgebildet. Optional ist die Belüftungseinrichtung von dem ringförmigen Bereich, insbesondere Trägerbereich, umgeben. Insbesondere ist die Belüftungseinrichtung in einer zentralen Öffnung des ringförmigen Bereichs des Bremsbelagträgers angeordnet, wobei sie an mindestens einer, bevorzugt mehreren Anbindungsstellen an den Bereich angebunden ist. Beispielsweise füllt die Belüftungseinrichtung die Öffnung teilweise aus. Insbesondere weist die Belüftungseinrichtung Durchbrüche und/oder Lüftungsöffnungen auf.
In einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung umfasst die Belüftungseinrichtung mindestens einen, bevorzugt mehrere Abschnitte. Bevorzugt weisen die Abschnitte Segel- und/oder Schaufelgeometrien auf. Im Fahrbetrieb, insbesondere bei rotierendem Rad und somit bei rotierender Radfelge und Bremsbelagträger, kann mittels der Abschnitte ein Luftstrom zu der Radfelge hingeleitet und/oder geführt werden. Bevorzugt kann ein radialer Luftstrom in einen axialen Luftstrom umgelenkt werden. Insbesondere kann der Luftstrom, z.B. durch die Durchbrüche und/oder Lüftungsöffnungen zwischen den Abschnitten untereinander und/oder zwischen den Abschnitten und dem Trägerbereich hindurch, in den axialen Abstand zwischen der Radfelge und dem Bremsbelag geführt und/oder eingeleitet werden. Im Speziellen wird der Luftstrom durch die Abschnitte zu der Radfelge hin geschaufelt. Insbesondere wird der Luftstrom mittels der Abschnitte verstärkt. Vorteilhaft ist, dass die Kühlung der Radfelge und somit der Schutz der Radfelge und der in dem Rad integrieren Komponenten vor der Bremswärme mittels des geführten und/oder eingeleiteten und verstärkten Luftstroms verbessert werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Rad eine insbesondere elektrisch betriebene Antriebsvorrichtung aufweist. Vorzugsweise ist die Antriebsvorrichtung zum Antrieb des Rads ausgebildet und/oder geeignet. Insbesondere ist die Antriebsvorrichtung eine elektrische Maschine. Die Antriebsvorrichtung ist bevorzugt radial innerhalb der Radfelge angeordnet bzw. in diese integriert. Dabei weist die Antriebsvorrichtung insbesondere einen drehfest mit der Radachse verbundenen Stator sowie einen drehfest mit der Radfelge verbundenen Rotor auf. In dem Fahrbetrieb wird ein Antriebsmoment durch die Antriebsvorrichtung erzeugt, welches auf den Rotor und somit auf das Rad wirkt, sodass das Rad um die Drehachse rotiert wird. Bevorzugt bildet die Antriebsvorrichtung eine der in dem Rad integrierten Komponenten. Vorteilhaft ist, dass die Antriebsvorrichtung durch den Luftstrom in dem axialen Abstand zwischen dem Bremsbelag und der Radfelge und optional ergänzend durch die Führung und/oder Leitung und/oder Verstärkung des Luftstroms mittels der Belüftungseinrichtung vor einer Überhitzung durch die Bremswärme geschützt ist. Dadurch kann eine Betriebssicherheit und Lebensdauer der Antriebsvorrichtung deutlich erhöht werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit dem Radmodul gemäß der bisherigen Beschreibung und/oder den Ansprüchen 1 bis 9. Es ist vorgesehen, dass das Fahrzeug ein Elektroroller oder ein Elektroscooter 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 die Radgabel mit einem Lenker des Fahrzeugs verbunden sein, sodass das Radmodul und somit das Fahrzeug gelenkt werden kann.
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;
3 eine perspektivische Draufsicht auf einen Bremsbelagträger einer Bremsvorrichtung des Radmoduls;
4 eine perspektivische Draufsicht auf eine Stirnseite einer Radfelge des Radmoduls.

Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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.
Das Fahrzeug 1 weist eine Radgabel 6 auf, wobei das Radmodul 2 in der Radgabel 6 drehbar gelagert ist. Die Radgabel 6 ist über einen Lenker 7 schwenkbeweglich mit dem Rahmen 5 verbunden, sodass das Radmodul 2 zur Lenkung des Fahrzeugs 1 über den Lenker 7 verschwenkt werden kann.
Das Rad 3 des Radmoduls 2 weist eine Radfelge 8 und einen Reifen 9 auf, wobei der Reifen 9 auf der Radfelge 8 angeordnet ist. Beispielsweise ist die Radfelge 8 als eine Stahl-, Alu- oder Kunststofffelge ausgebildet. Beispielsweise ist der Reifen 9 als ein mit Luft befüllter Gummireifen ausgebildet.
Das Radmodul 3 weist eine Radachse 10 auf, welche mit ihrer Längsachse eine 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.
Die 2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung das Radmodul 2 aus 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Über zwei Lagereinrichtungen 11, z.B. Wälzlager, ist die Radfelge 8 drehbar auf der Radachse 10 gelagert ist. Zum Antrieb des Rades 3 weist das Radmodul 2 eine in die Radfelge 8 integrierte Antriebsvorrichtung 12, z.B. einen 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 8 durch die Antriebsvorrichtung 12 angetrieben wird und das Rad 3 um die Drehachse D rotiert.
Das Radmodul 1 weist eine Bremsvorrichtung 15 auf, welche zur Übertragung eines Bremsmoments auf das Rad 3 dient. Die Bremsvorrichtung 15 ist als eine Reibbremse ausgebildet und auf einer Seite der Radfelge 8 angeordnet und/oder mit der Radfelge 8 wirkverbunden.
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 mit einer axialen Stirnseite der Radfelge 8 drehfest verbunden, 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. Die Bremsvorrichtung 15 umfasst 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.
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.
Die Bremsvorrichtung 15 umfasst ein Übertragungsbauteil 26 zur Übertragung der Bremskraft F1 von dem Ringkolben 22 auf die Bremsscheibe 17. Das Übertragungsbauteil 26 ist als eine koaxial zur Drehachse D angeordnete Ringscheibe ausgebildet, wobei sich der Ringkolben 22 in der axialen Richtung AR an einem Innendurchmesser und die Bremsscheibe 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.
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.
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 Bremsung wird Bremswärme erzeugt, insbesondere können sich an dem Bremsbelag 16 hohe Temperaturen entwickeln, welche zum Überhitzen der in der Radfelge 8 integrierten Antriebsvorrichtung 12 führen können. Zudem kann die Lebensdauer der Antriebsvorrichtung 12 und der Lagereinrichtungen 11 sinken, da deren Materialien bei hohen Temperaturen schneller altern.
Die Bremsvorrichtung 15 weist einen Bremsbelagträger 18 auf, welcher den Bremsbelag 16 trägt. Der Bremsbelagträger 18 ist in der 3 in einer perspektivischen Draufsicht dargestellt. Er ist im Wesentlichen ringförmig, z.B. im Wesentlichen als ein Blechring, ausgebildet. Der Bremsbelagträger 18 weist einen ringförmigen Trägerbereich 19 für den Bremsbelag 16 auf, wobei der Bremsbelag 16 gemäß der 2 auf dem Trägerbereich 19 angeordnet ist. Beispielsweise ist der Bremsbelag 9 stoffschlüssig auf den Trägerbereich 19 aufgebracht.
In dem Trägerbereich 19 sind in Umlaufrichtung beabstandet nacheinander mehrere Bohrungen 27 oder Löcher zur Hindurchführung von Befestigungsmitteln, z.B. Schrauben, eingebracht. Über die Befestigungsmittel ist der Bremsbelagträger 18 gemäß der 2 an der Radfelge 8 befestigt. Der Bremsbelagträger 18 ist so an der Radfelge 8 angeordnet, dass er koaxial und/oder konzentrisch zu der Radfelge 8 angeordnet ist.
Die Radfelge 8 ist in der 4 in einer perspektivischen Draufsicht auf die Stirnseite gezeigt. Sie ist zylinderförmig ausgebildet und umfasst eine Durchgangsöffnung 30 für die Radachse 10 und einen Aufnahmebereich 31 für den Reifen 9 (1). Auf einer koaxialen und/oder konzentrischen Kreisbahn um die Drehachse D sind auf der Stirnseite der Radfelge 8 als Befestigungsdome 33 ausgebildete Befestigungsschnittstellen 32 für die durch die Bohrungen 27 in dem Trägerbereich 19 (3) hindurchsteckbaren Befestigungsmittel angeordnet. Die Befestigungsdome 33 können innenliegende Gewinde zum Eindrehen von Schrauben als Befestigungsmittel aufweisen. Die Befestigungsdome 33 sind zylinderförmig ausgebildet und sitzen auf der Stirnseite der Radfelge 8. Zum Beispiel sind die Befestigungsdome 33 an der Stirnseite befestigt, insbesondere stoffschlüssig in die Stirnseite integriert. Die Befestigungsdome 33 stehen ein Stück von der Stirnseite ab, insbesondere erheben sie sich gegenüber der Stirnseite.
Mittels der Befestigungsdome 33 ist der Bremsbelagträger 18 beabstandet zu der Radfelge 8, insbesondere zu deren Stirnseite, angeordnet. Der Bremsbelagträger 18 ist in einem Abstand von mindestens 0,1 cm, vorzugsweise von mindestens 0,4 cm, insbesondere von mindestens 0,6 cm, im Speziellen von mindestens 0,9 cm und/oder von maximal 2,4 cm angeordnet. Somit ist der in dem Trägerbereich 19 angeordnete Bremsbelag 16 in einem axialen Abstand A (2) zu der Radfelge 8, insbesondere zu deren Stirnseite, angeordnet. Der axiale Abstand A beträgt mindestens 0,2 cm, vorzugsweise mindestens 0,5 cm, insbesondere mindestens 0,7 cm, im Speziellen mindestens 1 cm und/oder maximal 2,5 cm. Die beabstandete Anordnung des Bremsbelagträgers 18 und/oder die Anordnung des Bremsbelags 16 in dem axialen Abstand A hat den Vorteil, dass ein Luftstrom im Fahrbetrieb des Fahrzeugs, insbesondere bei rotierender Radfelge 8 und bei rotierendem Bremsbelagträger 18, zwischen die Stirnseite und den Bremsbelagträger 18 strömen kann. Dadurch kann die Radfelge 8, die dort integrierten Lagereinrichtungen 11 und die Antriebseinrichtung 12, insbesondere bei der Einleitung der Bremswärme geschützt werden.
Wie aus der 3 zu entnehmen, weist der Bremsbelagträger 18 eine Belüftungseinrichtung 28 auf, welche insbesondere zur direkten stirnseitigen Belüftung der Radfelge 8, insbesondere zur Führung, Leitung und/oder Verstärkung des Luftstroms zu der Radfelge 8 hin, ausgebildet ist. Die Belüftungseinrichtung 28 ist in einer Öffnung des im Wesentlichen ringförmigen Bremsbelagträgers 18 angeordnet und/oder von dem Trägerbereich 19 umgeben. Die Belüftungseinrichtung 28 umfasst mehrere, z.B. fünf, Abschnitte 28, z.B. Blechabschnitte, welche Segel- und/oder Schaufelgeometrien aufweisen. Die Abschnitte 29 sind zur Stabilisierung untereinander und mit dem Trägerbereich 19 verbunden. Sie füllen die Öffnung nur teilweise aus, sodass Luft zwischen den Abschnitten 29 hindurchströmen kann. Durch die Segel- und/oder Schaufelgeometrien der Abschnitte 29 wird die Luft im Fahrbetrieb geschaufelt und/oder gelenkt, sodass der Luftstrom verstärkt und zu der Radfelge 8 hingeleitet wird. Somit kann ein radialer Luftstrom in einen axialen Luftstrom umgelenkt werden. Dadurch kann die Belüftung der Radfelge 8 im Fahrbetrieb verbessert und die Kühlung beim Abbremsen des Fahrzeugs verstärkt werden.
Der Bremsbelag 16 und/oder der Bremsbelagträger 18 können zur weiteren Verbesserung des Schutzes gegen die Bremswärme und den damit verbundenen hohen Temperaturen als thermische Isolatoren ausgebildet sind, um die Radfelge 8 und die darin integrierte Antriebsvorrichtung 12 vor der Bremswärme zu isolieren. Hierzu kann der Bremsbelag 16 beispielsweise ein Reibmittel aus einem organischen Werkstoff, wie z.B. Glas-, Gummi- oder Karbonfasern, aufweisen.
Beim Lösen der Bremsvorrichtung 15 wird die Fluidsäule durch eine nicht gezeigte Rückstelleinrichtung der Bremsvorrichtung 15 wieder in Richtung des Geberzylinders verschoben, sodass die Bremsscheibe 17 in der axialen Gegenrichtung GR von dem Bremsbelag 16 wegbewegt wird und/oder bewegbar ist. Hierzu beaufschlagt die Rückstelleinrichtung die Bremsscheibe 17 und somit den Ringkolben 22 in der axialen Gegenrichtung GR mit einer Rückstellkraft F2.
Bezugszeichenliste

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: Trägerbereich
20: Bremszylinder
21: Ringgehäuse
22: Ringkolben
23: Druckraum
24: Dichtmittel
25: Hydraulikanschluss
26: Übertragungsbauteil
27: Bohrungen
28: Belüftungseinrichtung
29: Abschnitte
30: Durchgangsöffnung
31: Aufnahmebereich
32: Befestigungsschnittstellen
33: Befestigungsdome
D: Drehachse
AR: axiale Richtung
GR: axiale Gegenrichtung
F1: Bremskraft
F2: Rückstellkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 20016878 U1 [0003]

Claims

Radmodul (2) für ein Fahrzeug (1), mit einem Rad (3), wobei das Rad (3) eine Radfelge (8) aufweist, mit einer Radachse (10), wobei die Radfelge (8) drehbar auf der Radachse (10) gelagert ist, mit einer Bremsvorrichtung (15) zum Abbremsen des Rades (3), wobei die Bremsvorrichtung (15) eine Bremsscheibe (17) und einen Bremsbelag (16) umfasst, wobei die Bremsscheibe (17) und der Bremsbelag (16) zur Übertragung einer Bremskraft (F1) auf die Radfelge (8) miteinander kontaktierbar sind, wobei der Bremsbelag (16) drehfest mit der Radfelge (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsbelag (16) in einem auf die Radachse (10) bezogenen axialen Abstand (A) zu der Radfelge (8) angeordnet ist.
Radmodul (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsbelag (16) ringförmig ausgebildet ist, wobei der Bremsbelag (16) koaxial und/oder konzentrisch zu der Radfelge (8) angeordnet ist.
Radmodul (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (15) einen Bremsbelagträger (18) aufweist, wobei der Bremsbelag (16) auf dem Bremsbelagträger (18) angeordnet ist und/oder von diesem getragen ist und/oder wobei der Bremsbelag (16) mittels des Bremsbelagträgers (18) an der Radfelge (8) befestigt ist.
Radmodul (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsbelagträger (18) einen ringförmigen Trägerbereich (19) für den Bremsbelag (16) aufweist, wobei in dem ringförmigen Trägerbereich (19) mindestens eine Bohrung (27) zur Befestigung des Bremsbelagträgers (18) an der Radfelge (8) eingebracht ist.
Radmodul (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Radfelge (8) mindestens eine Befestigungsschnittstelle (32) aufweist, wobei die mindestens eine Befestigungsschnittstelle (32) dazu ausgebildet ist, den Bremsbelagträger (18) beabstandet zu der Radfelge (8) zu befestigen, sodass der Bremsbelag (16) in dem axialen Abstand (A) zu der Radfelge (8) angeordnet ist.
Radmodul (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Befestigungsschnittstelle (32) als mindestens ein Befestigungsdom (33) ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Befestigungsdom (33) von der Radfelge (8) axial abragt.
Radmodul (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsbelagträger (18) eine Belüftungseinrichtung (28) zur direkten und/oder verstärkten Belüftung der Radfelge (8) aufweist, wobei die Belüftungseinrichtung (28) von dem ringförmigen Trägerbereich (19) umgeben ist.
Radmodul (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungseinrichtung (28) mindestens einen Abschnitt (29) aufweist, wobei der mindestens eine Abschnitt (29) eine Segel- und/oder Schaufelgeometrie aufweist, wobei mittels des Abschnitts (29) im Fahrbetrieb ein Luftstrom zu der Radfelge (8) und/oder in den axialen Abstand (A) zwischen der Radfelge (8) und dem Bremsbelag (16) führbar, einleitbar und/oder verstärkbar ist.
Radmodul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (3) eine Antriebsvorrichtung (12) zum Antrieb des Rads (3) aufweist, wobei die Antriebsvorrichtung (12) radial innerhalb der Radfelge (8) angeordnet ist und wobei die Antriebsvorrichtung (12) einen drehfest mit der Radachse (10) verbundenen Stator (13) sowie einen drehfest mit der Radfelge (8) verbundenen Rotor (14) aufweist.
Fahrzeug (1) mit dem Radmodul (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Elektroroller oder ein Elektroscooter ist.