DE102021205073A1 - Passenger cars with electric rear-wheel drive - Google Patents
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Abstract
Personenkraftwagen mit elektrischem Heckantrieb, mit einem Antriebsystem, enthaltend eine Leistungselektronik 4, einen E-Motor 5, ein Übersetzungsgetriebe 6 und ein Differenzialgetriebe 7, gemeinsam eine E-Achse 2 bildend, und zwei mit dem Differenzialgetriebe 7 verbundene Seitenwellen 8, 18 an deren freien Enden jeweils ein Hinterrad 3 angebracht ist, und einem Bremssystem. Das Bremssystem weist eine Zentralbremse 9 auf, die innerhalb der E-Achse 2 zwischen dem E-Motor 5 und dem Differenzialgetriebe 7 wirkend abgeordnet ist.Passenger car with electric rear-wheel drive, with a drive system containing power electronics 4, an electric motor 5, a transmission gear 6 and a differential gear 7, together forming an electric axle 2, and two side shafts 8, 18 connected to the differential gear 7 on their free ones Ends each have a rear wheel 3 attached, and a braking system. The braking system has a central brake 9 , which is assigned to act within the electric axle 2 between the electric motor 5 and the differential gear 7 .
Description
Die Erfindung betrifft einen Personenkraftwagen mit elektrischem Heckantrieb gemäß dem unabhängigen Anspruch.The invention relates to a passenger car with electric rear-wheel drive according to the independent claim.
Personenkraftwagen (PKW) gemäß der voliegenden Erfindung ist im weitesten Sinne ein mehrspuriges, insbesondere für die Teilnahme am öffentlichen Straßenverkehr zugelassenes Fahrzeug mit eigenem Antrieb zum vorwiegenden Zweck der Personenbeförderung. Dabei kann es sich zum Beispiel auch um ein autonom fahrendes Shuttle-Fahrzueug handeln.In the broadest sense, a passenger car according to the present invention is a multi-lane vehicle with its own drive, which is in particular approved for use on public roads, for the primary purpose of passenger transport. This can also be an autonomous shuttle vehicle, for example.
Bei Personenkraftwagen (PKW), gemäß dem Stand der Technik, ist jedes einzelne Rad mit einer eigenen Bremse gekoppelt. Ein PKW, der üblicherweise vier Räder aufweist hat damit vier einzelne Bremsen. Das Bremssystem und das Antriebssystem sind dabei voneinander getrennt ausgeführte Systeme. Dies gilt sowohl für konventionell als auch für elektrisch angetriebene PKWs. Bei den elektrisch angetriebenen PKWs besteht eine Besonderheit noch darin, dass der Elektromotor (E-Motor) im Generatorbetrieb zusätzlich zu den Radbremsen ein signifikantes und situationsabhängig in der Höhe veränderliches Bremsmoment beisteuern kann.In passenger cars (car), according to the prior art, each wheel is coupled with its own brake. A car, which usually has four wheels, has four individual brakes. The braking system and the drive system are systems that are designed separately from one another. This applies to both conventional and electrically powered cars. A special feature of electrically powered passenger cars is that the electric motor (e-motor) in generator mode can contribute a significant and situation-dependent braking torque in addition to the wheel brakes.
Es ist die Aufgabe der Erfindung für einen elektrisch angetriebene PKW, bei dem der E-Motor auf die Hinterachse wirkt, die Herstellkosten zu senken indem das Bremssystem der angetriebenen Hinterachse vereinfacht wird.The object of the invention for an electrically driven passenger car, in which the electric motor acts on the rear axle, is to reduce the production costs by simplifying the braking system of the driven rear axle.
Diese Aufgabe wird für einen Personenkraftwagen mit elektrischem Heckantrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den rückbezogenen Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved according to claim 1 for a passenger car with electric rear-wheel drive. Advantageous embodiments are described in the dependent claims.
Die Erfindung umfasst einen Personenkraftwagen mit elektrischem Heckantrieb, mit einem Antriebsystem, enthaltend eine Leistungselektronik, einen E-Motor, ein Übersetzungsgetriebe und ein Differenzialgetriebe, gemeinsam eine E-Achse bildend, und zwei mit dem Differenzialgetriebe verbundene Seitenwellen an deren freien Enden jeweils ein Hinterrad angebracht ist, und einem Bremssystem. Indem das Bremssystem eine Zentralbremse aufweist, die innerhalb der E-Achse zwischen dem E-Motor und dem Differenzialgetriebe wirkend angeordnet ist, wird ein elektrisch angetriebener PKW, bei dem der E-Motor auf die Hinterachse wirkt mit vereinfachtem Bremssystem an der angetriebenen Hinterachse bereitgestellt.The invention includes a passenger car with electric rear-wheel drive, with a drive system containing power electronics, an electric motor, a transmission gear and a differential gear, together forming an electric axle, and two side shafts connected to the differential gear, each with a rear wheel attached to their free ends is, and a braking system. Since the braking system has a central brake, which is arranged to act within the electric axis between the electric motor and the differential gear, an electrically powered passenger car in which the electric motor acts on the rear axle is provided with a simplified braking system on the driven rear axle.
Bevorzugt ist die Zentralbremse eine Scheibenbremse mit einer Bremsscheibe und einem Bremssattel.The central brake is preferably a disc brake with a brake disc and a brake caliper.
Vorteilhafterweise ist dabei die Bremsscheibe durch ein Zahnrad des Übersetzungsgetriebes gebildet.Advantageously, the brake disc is formed by a gear of the transmission gear.
Alternativ ist die Bremsscheibe auf einer Rotorwelle des E-Motors, einer Zwischenwelle des Übersetzungsgetriebes oder einem Differenzialeingang des Differenzialgetriebes angeordnet.Alternatively, the brake disc is arranged on a rotor shaft of the electric motor, an intermediate shaft of the transmission or a differential input of the differential gear.
Eine Variante sieht vor, dass die Zentralbremse eine Lamellenbremse ist, die an einem Differenzialeingang des Differenzialgetriebes angeordnet ist.A variant provides that the central brake is a multi-disc brake that is arranged on a differential input of the differential gear.
Vorteilhafterweise weist das Bremssystem zwei Bremskreise auf, die jeweils eine von zwei Vorderradbremsen und die Zentralbremse einschließen.Advantageously, the braking system has two braking circuits, each including one of two front wheel brakes and the central brake.
Gemäß einer Alternative weist das Bremssystem zwei Bremskreise auf, von denen jeweils beide zwei Vorderradbremsen und die Zentralbremse einschließen, wobei die Vorderradbremsen und die Zentralbremse jeweils zwei Bremskolben aufweisen.According to an alternative, the brake system has two brake circuits, both of which include two front wheel brakes and the central brake, the front wheel brakes and the central brake each having two brake pistons.
Bevorzugt weist das Bremssystem zwei Bremskreise auf, die jeweils eine von zwei Vorderradbremsen einschließen und wobei ein weiterer Bremskreis vorhanden ist, mit der Zentralbremse und einem Hinterachsenbremsaktor, der in der E-Achse integriert angeordnet ist.The brake system preferably has two brake circuits, each of which includes one of two front wheel brakes and another brake circuit is present, with the central brake and a rear axle brake actuator, which is integrated into the E-axis.
Bevorzugt weisen die erste Seitenwelle und die zweite Seitenwelle eine gleiche Steifigkeit auf.The first side shaft and the second side shaft preferably have the same rigidity.
Bevorzugt ist die Zentralbremse eine Wirbelstrombremse, die entweder auf der Rotorwelle des E-Motors oder einer Zwischenwelle des Übersetzungsgetriebes angeordnet ist.The central brake is preferably an eddy current brake, which is arranged either on the rotor shaft of the electric motor or on an intermediate shaft of the transmission gear.
Ferner bevorzugt enthält die E-Achse ein internes Steuergerät, das dazu ausgelegt ist, eine Aufteilung einer notwendigen Bremsleistung auf eine Motorbremsung durch den E-Motor und eine Reibbremsung durch die Zentralbremse zu steuern. Dabei kann für den Fall, dass nicht nur die Hinterachse, sondern auch die Vorderräder mit elektromechanischen Brake by wire Bremsen versehen sind, die Steuerung des gesamten Bremssystems des Fahrzeugs, inklusive der Fahrstabilitätsregelung, vorteilhafterweise auf dem Steuergerät der E-Achse laufen.Furthermore, the electric axle preferably contains an internal control unit which is designed to control a division of a necessary braking power between motor braking by the electric motor and friction braking by the central brake. In the event that not only the rear axle, but also the front wheels are equipped with electromechanical brake-by-wire brakes, the control of the entire braking system of the vehicle, including the driving stability control, can advantageously run on the control unit of the e-axle.
Nachfolgend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierzu zeigen:
-
1 -10 verschiedene vorteilhafte Anordnungen der Zentralbremse entlang der E-Achse, -
11 -13 verschiedene Ausführungen der Aufteilung des Bremssystems in Bremskreisen, -
14 eine Ausführung mit integrierter Parkbremsfunktion, -
15 ein erstes Kühlkonzept für die Kühlung der Zentralbremse und -
16 ein zweites Kühlkonzept für die Kühlung der Zentralbremse.
-
1 -10 various advantageous arrangements of the central brake along the E-axis, -
11 -13 different versions of the division of the braking system into braking circuits, -
14 a version with an integrated parking brake function, -
15 a first cooling concept for the cooling of the central brake and -
16 a second cooling concept for cooling the central brake.
In
Ein erfindungsgemäßer PKW 1 mit elektrischem Heckantrieb enthält wie gattungsgleiche Fahrzeuge ein elektrisches Antriebssystem und ein Bremssystem, um die zwei Hinterräder 3 anzutreiben und davon unabhängig, die beiden Vorderräder und die beiden Hinterräder 3 abzubremsen. Das Antriebssystem, enthält eine Leistungselektronik 4, einen E-Motor 5, ein Übersetzungsgetriebe 6, ein Differenzialgetriebe 7 und zwei, die Hinterachse definierende und mit dem Differenzialgetriebe 7 verbundene Seitenwellen 8, 18, an deren freien Enden jeweils eines der Hinterräder 3 angebracht ist. Die das Antriebsmoment des E-Motors 5 auf die Hinterräder 3 übertragenden Bauteile des Antriebssystems bilden gemeinsam eine sogenannte E-Achse 2.Like vehicles of the same type, a passenger car 1 according to the invention with electric rear-wheel drive contains an electric drive system and a braking system to drive the two rear wheels 3 and, independently of this, to brake the two front wheels and the two rear wheels 3 . The drive system contains
Das Bremssystem enthält im Unterschied zum Stand der Technik, in dem jedem der beiden Hinterräder 3 eine Bremse zugeordnet ist, eine Zentralbremse 9, die innerhalb der E-Achse 2 zwischen dem E-Motor 5 und dem Differenzialgetriebe 7 wirkend angeordnet ist. Ein einfaches Weglassen der üblicherweise jeweils auf ein Hinterrad 3 wirkenden Bremsen ist nicht möglich, da der E-Motor 5 im Generatorbetrieb allein nicht die für eine Vollbremsung an den Seitenwellen 8, 18 der Hinterachse erforderliche Bremsleistung erzeugen kann und insbesondere abhängig vom Ladezustand und der Temperatur der Batterie im Extremfall gar kein wirksames Rekuperationsmoment erzeugt wird. Die Zentralbremse 9 bildet vorteilhaft eine funktionale und konstruktive Einheit mit der E-Achse 2, was in
In Abhängigkeit der Bauart der E-Achse 2, das heißt insbesondere der Ausführung des Übersetzungsgetriebes 6 und des Differenzialgetriebes 7, kann die Zentralbremse 9 vorteilhaft an verschiedenen Positionen entlang der E-Achse 2 wirkend angeordnet sein.Depending on the design of the
Gemäß einem zweiten, nicht in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel, ist die Zentralbremse 9 ebenfalls an der Rotorwelle 11, jedoch im Unterscheid zum vorherigen Ausführungsbeispiel innerhalb des E-Achsen-Gehäuses 10 angeordnet. Die Zentralbremse 9 ist hier gegen äußere Einflüsse geschützt, ein Bremsabrieb wird gegenüber der Umwelt zurückgehalten und sie kann durch das Schmiermittel und den Kühlkreislauf der E-Achse 2 aktiv gekühlt werden.According to a second exemplary embodiment, not shown in the drawings, the
In einem dritten vorteilhaften Ausführungsbeispiel, gezeigt in
Ein viertes Ausführungsbeispiel, gezeigt in
In einem fünften Ausführungsbeispiel, dargestellt in
Ein sechstes, nicht in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zu dem vorherigen nur dadurch, dass die Zentralbremse 9 außerhalb des E-Achsen-Gehäuses 10 angeordnet ist.A sixth exemplary embodiment, not shown in the drawings, differs from the previous one only in that the
In einem siebenten Ausführungsbeispiel, dargestellt in
Gemäß einem achten Ausführungsbeispiel, dargestellt in
Im Unterschied zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist das Übersetzungsgetriebe 6 der E-Achse 2 in einem neunten, in
Statt das Zahnrad 17 als Bremsscheibe 13 zu nutzen, kann alternativ, parallel zum Zahnrad 17, am Differenzialeingang 16 eine separate Bremsscheibe 13 angebracht sein.Instead of using the
Bei dem in
Ein in
Eine Anordnung der Zentralbremse 9 auf der Rotorwelle 11 analog zu
Unabhängig davon, ob gemäß dem Stand der Technik jeweils eine Bremse auf ein Hinterrad 3 wirkt oder erfindungsgemäß mittelbar eine Zentralbremse 9 auf beide Hinterräder 3 wirkt, werden an das Bremssystem hohe Anforderungen bezüglich der Funktionssicherheit und der Redundanz gestellt. So ist eine Aufteilung des Bremssystems auf zwei Bremskreise erforderlich und üblich, damit auch beim Ausfall eines Teilsystems noch hinreichend Bremswirkung zur Verfügung steht.Irrespective of whether, according to the prior art, one brake acts on one rear wheel 3 or, according to the invention, a
Die folgenden Ausführungsbeispiele zeigen vorteilhafte Varianten davon, wie eine solche Aufteilung des Bremssystems mit einer Zentralbremse 9 erfolgen kann. Auf eine detaillierte Darstellung von aus dem Stand der Technik bekannter Komponenten des Bremssystems, wie einer Bremspedalerie oder einem ABS Aktor, wird der Übersicht halber verzichtet.The following exemplary embodiments show advantageous variants of how such a division of the braking system with a
In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ist die Zentralbremse 9 analog zu
In
Gemäß der Ausführung in
Ein asymmetrisches Bremsmoment beim Ausfall eines Bremskreises wird vermieden, wenn auch die Vorderradbremsen jeweils zwei Bremskolben aufweisen, welche jeweils den beiden voneinander unabhängigen Bremskreisen zugeordnet sind. Dies ist jedoch eine kostenintensive Lösung.An asymmetrical braking torque in the event of a brake circuit failure is avoided if the front wheel brakes each have two brake pistons, which are each assigned to the two brake circuits that are independent of one another. However, this is an expensive solution.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuerelektronik des Hinterachsenbremsaktor 24 in die Leistungselektronik 4 integriert ist. Dadurch ist eine kostengünstige Ausführung möglich, da für die Steuerelektronik kein separates Gehäuse benötigt wird. Zudem ist dadurch eine optimale Abstimmung der Längsdynamikfunktionen Antreiben und Bremsen, insbesondere auch der Kombination aus Rekuperationsbremsung des E-Motors 5 und unterstützender Reibbremsung der Zentralbremse 9 besonders einfach umzusetzen.It is particularly advantageous if the control electronics of the rear
Analog zu der in
Zur Umsetzung einer Parkbremsfunktion gibt es bei einem Bremssystem mit einer Zentralbremse 9 zwei sinnvolle Varianten.There are two sensible variants for implementing a parking brake function in a braking system with a
Es können die beiden Vorderradbremsen jeweils mit einer elektrischen Parkbremse ausgestattet sein, was nicht in den Zeichnungen dargestellt ist.The two front wheel brakes can each be equipped with an electric parking brake, which is not shown in the drawings.
Vorteilhafter ist, wie in
Die Anordnung der Zentralbremse 9 in der E-Achse 2 stellt auch besondere Anforderungen an den Übertragungspfad zwischen der Zentralbremse 9 und den Hinterrädern 3 dar, welcher deutlich länger ist als bei konventionellen Hinterradbremsen.The arrangement of the
Die Auslegung der Bauteile auf die maximal möglichen Bremsmomente mit entsprechenden Sicherheiten versteht sich von selbst. Für eine gute Systemperformance, Fahrkomfort und Sicherheit ist es besonders vorteilhaft, wenn die beiden Seitenwellen 8, 18 eine ähnliche, insbesondere gleiche Steifigkeit aufweisen. Bei unterschiedlicher Länge der Seitenwellen 8, 18 kann dies durch unterschiedliche Querschnitte kompensiert werden. Zudem ist es vorteilhaft, die Seitenwellen 8, 18 möglichst steif auszuführen, um einerseits den Verdrehwinkel bei einer Vollbremsung gering zu halten und andererseits dynamische Effekte durch hohe Drehmomentgradienten an der Zentralbremse 9, insbesondere auch bei einem ABS Eingriff zu begrenzen. Die Seitenwellen 8, 18 stellen bei Elektrofahrzeugen die wesentliche Steifigkeit des Antriebsstrangs dar. Der E-Motor 5 und im vorliegenden Fall die Zentralbremse 9 bilden das wesentliche Massenträgheitsmoment in Bezug auf die Eigenfrequenz des Antriebssystems. Um die Anregung von Resonanzen durch die Zentralbremse 9, insbesondere bei ABS Bremsungen zu vermeiden, sind das Antriebssystem und das Bremssystem vorteilhaft so auszulegen, dass der Quotient aus Eigenfrequenz des Antriebssystems und die ABS-Regelfrequenz nicht die Werte 0,5, 1, 0,75 oder 2 annimmt. Insbesondere ist ein Abstand von mindestens 0,05 von diesen Verhältniswerten einzuhalten. Besonders vorteilhaft ist es beispielsweise, wenn ein Verhältnis von Antriebssystem-Eigenfrequenz und Bremsen-Regelfrequenz im Bereich von 0,6-0,7 eingestellt wird.The design of the components for the maximum possible braking torques with corresponding safety is self-evident. For good system performance, driving comfort and safety, it is particularly advantageous if the two
Es sind verschiedene Ausführungen der Zentralbremse 9 möglich, insbesondere als trockenlaufende Trommel- bzw. Scheibenbremse oder als nasslaufende Lamellenbremse 19. Besonders vorteilhaft ist dabei die Ausführung als trockenlaufende Scheibenbremse, da diese ein Optimum aus geringem Schleppmoment, hoher Drehmoment-Übertragungsfähigkeit in Bezug auf den notwendigen radialen Bauraum und Regelbarkeit darstellt.Various designs of the
Eine Sonderstellung nimmt die Ausführung der Zentralbremse 9 als Wirbelstrombremse ein. Das maximale Drehmoment einer Wirbelstrombremse ist abhängig von der Drehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit. Deshalb ist es besonders vorteilhaft, die Wirbelstrombremse auf einer Welle mit möglichst hoher Drehzahl anzuordnen, sprich der Rotorwelle oder einer Zwischenwelle, um eine vergleichsweise bessere Wirkung zu erhalten. Ein Vorteil der Kombination aus E-Motor 5 und Wirbelstrombremse liegt darin, dass im niedrigen Geschwindigkeitsbereich, in dem die Wirbelstrombremse weniger Bremsmoment stellen kann, der E-Motor 5 sein maximales Drehmoment zum Bremsen bzw. Rekuperieren einbringen kann. Im hohen Drehzahlbereich ist es genau gegensätzlich. Auch stellt bei dieser Kombination die aktuell mögliche Ladeleistung der Batterie keine Begrenzung der Generatorleistung dar, da die vom im Generatorbetrieb arbeitenden E-Motor 5 gewandelte Energie direkt in der Wirbelstrombremse umgesetzt werden kann.The design of the
Um die Zentralbremse 9 möglichst klein bauen zu können und damit deren Integration in die E-Achse 2 zu erleichtern, ist es sinnvoll, einen möglichst hohen Anteil des Bremsmoments für die Hinterräder 3 durch ein negatives Drehmoment des E-Motors 5 als Motorbremsung bereit zu stellen.In order to be able to build the
Eine optimale Voraussetzung für eine optimale Koordination beider Bremsvarianten bietet die Topologie nach
In Situationen, in denen der Zustand der Fahrzeugbatterie keine hinreichend hohe Ladeleistung zulässt, kann ein für die Auslegung der Zentralbremse 9 angesetzter Mindest-Bremsanteil des E-Motors 5 auch dadurch sichergestellt werden, dass der erzeugte Strom über einen Lastwiderstand in Wärme umgewandelt wird, oder der E-Motor 5 durch die Art der Ansteuerung gezielt in einen schlechten Wirkungsgrad versetzt wird und somit selbst einen erhöhten Anteil an Wärmeenergie aufnimmt.In situations in which the condition of the vehicle battery does not permit a sufficiently high charging power, a minimum braking component of the
Um die verschiedenen Systemkomponenten zu schützen, wird vorgeschlagen, über ein Rechenmodell den thermischen Zustand des E-Motors 5, der Leistungselektronik 4 und der Zentralbremse 9 zu überwachen und eine modellbasierte Vorausschau für die Temperaturen zu implementieren. Über einen Eingriff in das Antriebsmoment kann dann verhindert werden, dass der PKW in einen Geschwindigkeitsbereich beschleunigt wird, aus dem er nicht ohne die Überschreitung einer kritischen Temperaturgrenze sicher wieder abgebremst werden könnte.In order to protect the various system components, it is proposed to use a calculation model to monitor the thermal state of the
Eine besondere Herausforderung stellt die Bereitstellung einer adäquaten Fahrstabilitätsregelung dar, wenn die Hinterräder 3 der Hinterachse nicht radselektiv gebremst werden können.A particular challenge is the provision of adequate driving stability control when the rear wheels 3 of the rear axle cannot be braked wheel-selectively.
Im Fall der ABS Regelung kommt deshalb vorzugsweise eine sogenannte „select low“ Regelstrategie zum Einsatz, bei der der optimale Schlupf der Hinterräder mit dem niedrigsten Haftwert zur Straße für die Seitenwellen 8, 18 eingestellt wird. Nach dem Stand der Technik wird die Schlupfdrehzahl über Drehzahlsensoren an den jeweiligen Rädern gemessen. Dies ist auch bei dem vorliegenden System mit Zentralbremse 9 möglich. Alternativ kann auch auf die Drehzahlsensoren der Seitenwellen 8, 18 verzichtet werden und auf Basis der Sensordaten der Vorderräder sowie der Drehzahl des E-Motors 5, welche über den Rotorlagesensor genau bekannt ist, die Bremsenregelung vorgenommen werden.In the case of ABS control, a so-called “select low” control strategy is therefore preferably used, in which the optimum slip of the rear wheels with the lowest adhesion value to the road for the
Eine Antriebsschlupfregelung ist bei dem vorgestellten Konzept nur in dem Umfang möglich, wie das Antriebsmoment des E-Motors 5 auf einen Wert begrenzt wird, der das angetriebene Hinterrad 3 mit den ungünstigsten Reibverhältnissen nicht zum Durchdrehen bringt. Aufgrund der guten und sehr flinken Regelbarkeit des E-Motors 5 ist dies besser möglich, als bei einem Verbrennungsmotor. Alternativ kann über eine Differenzialsperre 27 bei niedriger Geschwindigkeit auch ein Anfahren mit höherem Drehmoment bei stark unterschiedlichen Reibwerten an den Antriebsrädern ermöglicht werden.In the concept presented, traction control is only possible to the extent that the drive torque of the
Eine weitere Herausforderung bei der Gestaltung von Bremsen besteht in dem Abführen der in Wärme umgewandelten Bremsenergie. Nach dem Stand der Technik sind verschiedene Konzepte für Luft- und Flüssigkeitskühlungen bekannt. Im Fall der Integration einer Zentralbremse 9 in die E-Achse 2 kann es vorteilhaft sein, dasselbe Kühlmedium zu nutzen wie für den E-Motor 5. Besonders sinnvoll ist dies bei einem luftgekühlten E-Motor 5, da hier das Kühlmedium Luft nicht zirkuliert, sondern an die Umwelt abgegeben wird. Die Idee besteht somit darin, die Zentralbremse 9 an der letzten Stelle in den Kühlluftpfad des E-Motor 5 einzubeziehen. Dadurch wird das Kühlsystem, welches primär die Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs kühlen muss, nicht durch die Bremswärme zusätzlich belastet.Another challenge when designing brakes is how to dissipate the braking energy that has been converted into heat. Various concepts for air and liquid cooling are known in the prior art. If a
In
In
Analog zur Luftkühlung kann die Grundidee auch auf Flüssigkeitskühlsysteme angewandt werden, nur, dass hier das Kühlmedium im System zirkuliert.Analogously to air cooling, the basic idea can also be applied to liquid cooling systems, only here the cooling medium circulates in the system.
Die verschiedenen dargelegten Ausführungen für die Zentralbremse 9, die Möglichkeiten deren Anordnung entlang der E-Achse 2, die Variationen der Ausbildung der Bremskreise 21, 22, die verschiedenen Konzepte der Kühlung, die Möglichkeiten der Kombinationen mit einer Parkbremse und die Möglichkeiten der Steuerung der Bremsleistung der Zentralbremse 9 lassen sich untereinander kombinieren und sind nicht auf die konkret aufgezeigten Lösungen beschränkt.The various designs presented for the
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- PKWcar
- 22
- E-AchseE axis
- 33
- Hinterradrear wheel
- 44
- Leistungselektronikpower electronics
- 55
- E-Motorelectric motor
- 66
- Übersetzungsgetriebetransmission gear
- 77
- Differenzialgetriebedifferential gear
- 88th
- erste Seitenwellefirst side wave
- 99
- Zentralbremsecentral brake
- 1010
- E-Achsen-GehäuseE-axis housing
- 1111
- Rotorwellerotor shaft
- 1212
- Zwischenwelleintermediate shaft
- 1313
- Bremsscheibebrake disc
- 1414
- Bremssattelcaliper
- 1515
- Bremsen-Gehäusebrake housing
- 1616
- Differenzialeingangdifferential input
- 1717
- Zahnradgear
- 1818
- zweite Seitenwellesecond side wave
- 1919
- Lamellenbremsedisk brake
- 2020
- Stegweb
- 2121
- erster Bremskreisfirst brake circuit
- 2222
- zweiter Bremskreissecond brake circuit
- 2323
- Bremskraftverstärkerbrake booster
- 2525
- Datenbusdata bus
- 2626
- Hinterachsenbremsaktorrear axle brake actuator
- 2727
- Differenzialsperredifferential lock
- 2828
- LüfterFan
- 2929
- Verzweigungbranch
- 3030
- Partikelfilterparticle filter
- 3131
- weitere Verzweigungfurther branching
- 3232
- Batteriebattery
Claims (11)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
DE102022121624A1 (en) | 2022-08-26 | 2024-02-29 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Vehicle with a drive arrangement with braking device |
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202013011493U1 (en) | 2013-12-30 | 2014-02-20 | Jan Bröcking | Drive concept for increasing drive torques on the vehicle wheels at low driving speeds |
DE102017110941A1 (en) | 2017-05-19 | 2018-11-22 | Lucas Automotive Gmbh | Parking brake system for a motor vehicle and motor vehicle |
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Family Cites Families (7)
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---|---|---|---|---|
DE102006051264A1 (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-08 | Still Gmbh | Industrial truck i.e. fork-lift truck, has drive axis with drive motor for traction drive and brake device for decelerating drive movement of truck, where brake device has eddy current brake, and engine drives generator |
DE102009000712A1 (en) * | 2009-02-09 | 2010-08-12 | Zf Friedrichshafen Ag | Driving axle for electric fork-lift truck, has drive shaft connected with differential gear unit at side of drive device, supported between drive device and brake device, and supported in housing device in region of differential gear unit |
JP5760215B2 (en) * | 2011-01-24 | 2015-08-05 | 株式会社 神崎高級工機製作所 | Axle drive device for work vehicle |
CN106976395A (en) * | 2016-01-15 | 2017-07-25 | 陕西汉德车桥有限公司 | A kind of light-duty single-stage speed reducing electric drive axle |
JP6378219B2 (en) * | 2016-01-22 | 2018-08-22 | トヨタ自動車株式会社 | Motor drive unit |
DE102017124592A1 (en) * | 2017-10-20 | 2019-05-09 | Thyssenkrupp Ag | Electric drive unit and motor vehicle |
CN110182036A (en) * | 2018-12-14 | 2019-08-30 | 华南理工大学 | A kind of integrated form third gear power drive system |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202013011493U1 (en) | 2013-12-30 | 2014-02-20 | Jan Bröcking | Drive concept for increasing drive torques on the vehicle wheels at low driving speeds |
DE102017110941A1 (en) | 2017-05-19 | 2018-11-22 | Lucas Automotive Gmbh | Parking brake system for a motor vehicle and motor vehicle |
DE102020112597A1 (en) | 2020-05-08 | 2021-11-11 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Central control unit for specifying wheel-selective target drive and / or target braking torques |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022121624A1 (en) | 2022-08-26 | 2024-02-29 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Vehicle with a drive arrangement with braking device |
DE102022121622A1 (en) | 2022-08-26 | 2024-02-29 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Vehicle with braking device and method for operating the vehicle |
WO2024041688A1 (en) * | 2022-08-26 | 2024-02-29 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Vehicle with brake device and method for operating the vehicle |
WO2024132018A1 (en) * | 2022-12-20 | 2024-06-27 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Hybrid or fully electrically operable motor vehicle |
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