DE102022111122A1

DE102022111122A1 - Elektrofahrzeug sowie Retardermodul für das Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102022111122A1
Application number: DE102022111122.9A
Authority: DE
Inventors: Simon ORTMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-05-05
Filing date: 2022-05-05
Publication date: 2023-11-09
Also published as: WO2023213345A1

Abstract

Für Busse und LKWs ab einem gewissen Gewicht verlangen die gesetzlichen Anforderungen und die technische Sicherheit eine Dauerbremse oder Hilfsbremse. Es wird ein Elektrofahrzeug 1 mit einem elektrischen Antriebsmotor 2 zur Erzeugung eines Antriebsmoments vorgeschlagen, mit einer Kardanwelle 6 zur Übertragung des Antriebsmoments in dem Elektrofahrzeug 1, und mit einem Retardermodul 7 zum Abbremsen der Kardanwelle 6, wobei das Retardermodul 7 ein reibschlüssiges Abbremsen der Kardanwelle 6 umsetzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Retardermodul für das Elektrofahrzeug.
Für Busse und LKWs ab einem gewissen Gewicht verlangen die gesetzlichen Anforderungen und die technische Sicherheit eine Dauerbremse oder Hilfsbremse. Umgesetzt wird diese oftmals durch Wirbelstrombremsen oder hydraulische Retarder. Bei einer Dauerbremse auf Wirbelstrombasis wird durch ein Magentfeld induziert gebremst. Bei hydraulischen Partnern werden Schleppmomente durch eine hydraulische Flüssigkeit eingebracht, um die Funktion der DAuerbremse bzw. Hilfsbremse umzusetzen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine angepasste Lösung für eine Dauerbremse und/oder Hilfsbremse für ein Elektrofahrzeug vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Retardermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Gegenstand der Erfindung ist ein Elektrofahrzeug, wobei das Elektrofahrzeug einen elektrischen Antriebsmotor zur Erzeugung eines Antriebsmoments für das Elektrofahrzeug aufweist. Bevorzugt ist das Elektrofahrzeug als ein BEV (batterieelektrisches Fahrzeug) ausgebildet. Insbesondere ist das Elektrofahrzeug als ein Lastkraftwagen oder Bus, insbesondere Reisebus für mehr als 30 Personen ausgebildet. Beispielsweise weist das Elektrofahrzeug ein beladenes Gesamtgewicht von mehr als 10t, insbesondere mehr als 20t auf.
Der elektrische Antriebsmotor kann eine Mehrzahl von Einzelmotoren oder nur einen einzelnen Elektromotor umfassen, um das Antriebsmoment zu erzeugen. Insbesondere weist der elektrische Antriebsmotor eine Leistung von mehr als 100 kW, im Speziellen von mehr als 200 kW auf.
Das Elektrofahrzeug weist eine Kardanwelle zur Übertragung des Antriebsmoments oder eines Teils des Antriebsmoments auf die angetriebenen Räder, insbesondere hintere Räder des Elektrofahrzeugs auf. Die Kardanwelle erstreckt sich in Längsrichtung des Fahrzeugs und rotiert im Betrieb um eine Rotationsachse.
Vorzugsweise weist das Elektrofahrzeug einen Mittelmotor als elektrischen Antriebsmotor auf. Insbesondere ist der Mittelmotor in Längsrichtung des Fahrzeugs zwischen der Vorderachse und mindestens einer hinteren Achse angeordnet. In einem Antriebsstrang des Elektrofahrzeugs können vor oder nach der Kardanwelle Differentialeinrichtungen und/oder Verteilergetriebe angeordnet sein.
Erfindungsgemäß weist das Elektrofahrzeug ein Retardermodul zum Abbremsen der Kardanwelle auf. Das Retardermodul ist insbesondere als eine Dauerbremse und/oder als eine Hilfsbremse ausgebildet. Insbesondere erfüllt das Retardermodul die gesetzlichen Anforderungen an eine derartige Dauerbremse und/oder Hilfsbremse. Es wird vorgeschlagen, dass das Retardermodul ein reibschlüssiges Abbremsen der Kardanwelle umsetzt.
Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass bislang bekannte Konzepte für eine Dauerbremse bzw. Hilfsbremse bei Elektrofahrzeugen deutliche Nachteile aufweisen. Bei Dauerbremsen auf Wirbelsturmbasis wird durch das Magnetfeld induziert gebremst, so dass Strom angelegt werden muss und dabei kostbare Energie aus der Batterie verbraucht wird. Dieser Strom erwärmt eine Dauerbremsscheibe, die luftgekühlt wird, wobei die eingebrachte elektrische Energie und auch die Bremsenergie verloren geht. Bei Elektrofahrzeugen muss der Strom für das Bremsen aus der Batterie gezogen werden, so dass die Reichweite des Elektrofahrzeugs reduziert wird.
Bei hydraulischen Retardern besteht das Problem, dass Schleppmomente erzeugt werden und dass das hydraulische System mitgeschleppt werden muss, was ebenfalls kostbare Energie aus der Batterie verbraucht. Ferner fallen bei dem Übergang von Verbrennungsmotoren zu elektrischen Antriebsmotoren hydraulische Retarder zusammen mit den hydraulischen Anfahrkupplungen weg, so dass der systemtechnische Aufwand für ausschließliche hydraulische Retarder ohne Anfahrtskupplungen hoch wäre.
Die Rekuperation alleine, die durch das Elektrofahrzeug prinzipiell möglich ist, ist nicht ausreichend, da bei Bergabfahrten massive Bremsleistung entstehen, die der Batterie zusetzen könnten. Bei voller Batterie wäre zudem keine Dauerbremse mehr möglich.
Das reibschlüssige Retardermodul hat den Vorteil, das es sehr einfach aufgebaut ist, keine unnötige Energie verschwendet wird und mit der Rekuperation von dem elektrischen Antriebsmotor gekoppelt werden kann oder gekoppelt ist, so dass beide Systeme komplementär oder ergänzend als Dauerbremse und/oder Hilfsbremse eingesetzt werden können. Damit ist eine angepasste Lösung für eiene Dauerbremse und/oder Hilfsbremse für ein Elektrofahrzeug geschaffen.
Bei einer bevorzugten Umsetzung weist das Retardermodul mindestens oder genau eine Lamellenbremse zum reibschüssigen Abbremsen der Kardanwelle auf. Insbesondere ist die Lamellenbremse koaxial zu der Kardanwelle und/oder Rotationsachse angeordnet. Das Retardermodul, insbesondere die Lamellenbremse, weist mindestens oder genau ein inneres Lamellenpaket mit inneren Lamellen und mindestens oder genau ein äusseres Lamellenpaket mit äuseren Lamellen auf. Vorzugsweise erstrecken sich die inneren und/oder die äusseren Lamellen in einer Radialebene zu der Kardanwelle und/oder der Rotationsachse der Kardanwelle. Das innere Lamellenpaket, insbesondere die inneren Lamellen, ist/sind drehfest an der Kardanwelle angeordnet. Das äussere Lamellenpaket, insbesondere die äußeren Lamellen, sind in dem Elektrofahrzeug abgestützt. Beispielsweise kann das äußere Lamellenpaket insbesondere mittelbar an einem Chassis abgestützt sein. In axialer Richtung der Rotationsachse und/oder der Kardanwelle sind die inneren Lamellen und die äußeren Lamellen abwechselnd angeordnet. Besonders bevorzugt können die Lamellen oder eine Teilmenge der Lamellen Reibbeläge tragen, so dass die inneren und äußeren Lamellen in Reibschluss treten können.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Retardermodul eine Aktoreinrichtungauf, wobei die Aktoreinrichtung die Lamellenbremse betätigt. Die Aktoreinrichtung kann penumatisch oder hydraulisch ausgebildet sein. In der Ausbildung als hydraulische Aktoreinrichtung kann diese hydraulisch über einen Aktuator in dem Elektrofahrzeug versorgt werden. In der pneumatischen Ausgestaltung kann ein, insbesondere in dem Elektrofahrzeug ohnehin vorhandener Druckluftspeicher werden, so dass das Retardermodul kostengünstig integriert werden kann. Dem ohnehin vorhandenen Druckluftspeicher, wie dieser beispielsweise für das Fahrwerk eingesetzt wird, kann eine weitere Funktion, nämlich die Funktion der Versorgung der Dauerbremse und/oder Hilfsbremse zugeordnet werden. Vorzugsweise weist das Elektrofahrzeug einen entsprechenden Druckluftspeicher auf. Besonders bevorzugt werden die Lamellenpakete in axialer Richtung beidseitig durch die Aktoreinrichtung mit einer Bremskraft beaufschlagt, um das Retardermodul besonders effektiv und leistungsfähig umzusetzen.
Besonders bevorzugt ist die Aktoreinrichtung ringförmig und/oder koaxial zu der Kardanwelle und/oder zu der Rotationsachse ausgebildet. Besondere bevorzugt ist die Aktoreinrichtung als ein Ringzylinder-Kolbensystem realisiert. Beispielsweise kann die Aktoreinrichtung einen Ringzylinder und/oder Ringkolben aufweisen oder die Aktoreinrichtung ist durch eine Mehrzahl von ringförmig und/oder koaxial angeordneten Einzelzylinder-Einzelkolbeneinrichtungen umgesetzt. Durch diese Ausbildungen kann das Retardermodul konstruktiv besonders einfach realisiert werden.
Bei einer bevorzugen Ausgestaltung weist das Elektrofahrzeug eine Mediumkühleinrichtung zur Kühlung das Retardermodul, insbesondere der Lamellenpakete und im Speziellen der Lamellen auf. Die Mediumkühleinrichtung weist ein Kühlmedium auf, wobei das Kühlmedium beispielsweise als Öl ausgebildet ist. Insbesondere ist das Kühlmedium in einem körperlichen Kontakt mit den Lamellenpaketen, im Speziellen mit den Lamellen. Die Medienkühleinrichtung ist ausgebildet, die beim reibschlüssigen Abbremsen der Kardanwelle entstehende Wärmeenergie von dem Retardermodul abzutransportieren. Vorzugsweise weist das Elektrofahrzeug eine Thermomanagementanordnung auf, wobei die Thermomanagementanordnung ausgebildet ist, die Wärmeenergie wieder zu verwerten und für den Fall, dass die Wärmeenergie nicht weiterverwertet kann, optional die Wärmeenergie z.B. durch einen Kühler in die Umgebung abzugeben. Die Thermomanagementanordnung kann beispielsweise ausgebildet sein, die Wärmeenergie zu verwenden, um die Batterie des Elektrofahrzeugs auf Betriebstemperatur zu bringen oder zu halten oder das Fahrerhaus für den Fahrer zu temperieren.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung weist das Retardermodul ein Gehäuse auf. Das Gehäuse ist ringförmig und/oder koaxial zu der Kardanwelle und/oder zu der Rotationsachse angeordnet. Das Gehäuse ist in dem Elektrofahrzeug abgestützt, um das Bremsmoment von dem Retardermodul ableitet zu können. Alternativ oder ergänzend ist das Gehäuse an der Kardanwelle z.B. über Lagereinrichtungen drehbar gelagert.
Bevorzugt bildet das Gehäuse einen inneren und einen äußeren Ringraum aus, wobei das Kühlmedium der Mediumkühleinrichtung von dem inneren Ringraum über die Lamellenpakete, insbesondere über die Lamellen, in den äußeren Ringraumgeführt wird. Die Ringräume können eine beliebige Form einnehmen. Durch die Führung des Kühlmediums wird erreicht, dass die Lamellenpakete, insbesondere die Lamellen, geschmiert werden, und zum andern die zwischen den Lamellen entstehende Wärmeenergie vom Entstehungsort abgeführt wird.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung weist das Retardermodul einen äußeren Lamellenträger zur Aufnahme des äußeren Lamellenpakets auf. Insbesondere ist das äußere Lamellenpaket in Umlaufrichtung um die Kardanwelle/oder um die Rotationsachse drehfest an dem äußeren Lamellenträger angeordnet. Der äußere Lamellenträger weist Durchgangsöffnungen zwischen den äußeren Lamellen des äußeren Lamellenpakets für das Kühlmedium auf.
Der äußere Ringraum ist bei dieser Umsetzung zwischen dem äußeren Lamellenträger und dem Gehäuse ausgebildet. Durch diese konstruktive Ausgestaltung zum einen erreicht, dass das Kühlmedium zwischen den äußeren Lamellen des äußeren Lamellenpakets durchfließt und das äußere Lamellenpaket und das daran angrenzend innere Lamellenpaket gekühlt und/oder geschmiert wird. Ferner wird über den äußeren Ringraum der äußere Lamellenträger gekühlt, so dass hier ein weiterer Abtransport der Wärmeenergie stattfindet.
Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weist das Retardermodul eine Rückstelleinrichtung zur Rückstellung der Lamellenbremse in einen reibungsfreien oder zumindest reibungsarmen Zustand auf. Durch die Rückstelleinrichtung wird sichergestellt, dass im ungebremsten Zustand des Retardermoduls keine oder nur wenige Reibungsverluste durch das Retardermodul erzeugt werden. Insbesondere ist die Rückstelleinrichtung ausgebildet, die inneren und die äußeren Lamellen voneinander zu trennen, insbesondere zu beabstanden.
Bei einer einfachen konstruktiven Ausgestaltung weist die Rückstelleinrichtung eine Mehrzahl von Rückstellfedern auf, welche ausgebildet sind, die Lamellenpakete, insbesondere die inneren und äußeren Lamellen voneinander zu trennen. Die Rückstellfedern sind insbesondere als Druckfedern ausgebildet, welche in axialer Richtung zu der Kardanwelle und/oder Rotationsachse wirken.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Retardermodul, wobei das Retardermodul für das Elektrofahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist, wie dies zuvor beschrieben wurde und/oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Es ist vorgesehen, dass das Retardermodul zum reibschlüssigen Abbremsen der Kardanwelle ausgebildet ist. Insbesondere ist das Retardermodul ausgebildet, wie dies zuvor beschrieben wurde.
Somit betrifft die Erfindung insbesondere eine Lamellenbremse, die um eine zentrale Kardanwelle eingesetzt wird. Insbesondere wird eine bestimmte Architektur des Elektrofahrzeugs eigesetzt, wobei es sich um einen LKW mit einem Zentralmotor / einer E-Achse, die über ein Differential und etwaiges Verteilergetriebe verschaltet zwei oder mehr Räder bedient, handelt.
Die Lamellenbremse wird um die Kardanwelle herum angeordnet, wobei die inneren Lamellen mit der Kardanwelle drehen. Über ein pneumatisches oder hydraulisches System wird das oder die Lamellenpakete zusammengedrückt und ein Bremsmoment wird eingebracht, dass den Antriebsstrang und damit auch die Räder einbremst. Diese Dauerbremse kann mit einer Rekuperation durch den Elektromotor gekoppelt werden, sodass beide Systeme komplementär oder ergänzend funktionieren. Im gezeigten System soll außerdem die ins System eingebrachte Wärme durch ein Kühlmedium (Öl) abgeführt werden. Dieses Medium kann im Thermomanagement des Fahrzeuges dazu eingesetzt werden, die Batterie auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen, den Innenraum des Fahrers zu konditionieren und/oder eine Wärmepumpe zu betreiben oder kann, sollte diese Energie in keiner Form benötigt werden, über den Kühler abgegeben werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Diese zeigen:

1 eine schematische Draufsicht auf ein Elektrofahrzeug als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 ein schematischer Längsschnitt durch ein Retardermodul für das Elektrofahrzeug in der 1.

Die 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Elektrofahrzeug 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Elektrofahrzeug 1 ist insbesondere als ein BEV - Lkw/ Heavy-Duty Fahrzeug ausgebildet. Beispielsweise ist das Elektrofahrzeug 1 als ein Lastkraftwagen oder als ein Personenbus, insbesondere als ein Reisebus ausgebildet. Beispielsweise weist das Elektrofahrzeug eine beladene Gesamtmasse größer als 10 t auf.
Das Elektrofahrzeug 1 weist einen elektrischen Antriebsmotor 2 auf, wobei der elektrische Antriebsmotor 2 als ein Mittelmotor ausgebildet ist. Das Elektrofahrzeug 1 weist einen insbesondere gelenkte Vorderachse 3 sowie mindestens eine hintere Achse 4 auf, wobei der Antriebsmotor 2 zwischen den Achsen 3 und 4 oder auf der Vorderachse 3, jedoch vor der hinteren Achse 4 angeordnet ist.
Das Elektrofahrzeug 1 kann Getriebe- und/oder Differentialeinrichtungen 5 aufweisen, welche in dem Antriebsstrang des Elektrofahrzeugs 1 üblicher Weise verteilt sind. Die Übertragung des Antriebsmoments von dem Antriebsmotor 2 zu der hinteren Achse 4 erfolgt über eine mittig angeordnete und in Längsrichtung des Elektrofahrzeugs 1 verlaufende Kardanwelle 6. Um das Antriebsmoment von dem Antriebsmotor 2 zu übertragen dreht sich die Kardanwelle 6 im Betrieb um eine Rotationsachse 100.
Das Elektrofahrzeug 1 weist ein Retardermodul 7 auf, wobei das Retardermodul 7 unmittelbar mit der Kardanwelle 6 zusammenwirkt und beispielsweise am Anfang der Kardanwelle 6 oder am Ende der Kardanwelle 6 oder an einer anderen, beliebigen Position angeordnet sein kann.
Die 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch das Retardermodul 7, welches unmittelbar auf die Kardanwelle 6 aufgesetzt ist. Das Retardermodul 7 weist eine Lamellenbremse 8 auf, wobei die Lamellenbremse 8 die Kardanwelle 6 als einen Bremspartner reibschlüssig abbremsen kann. Insbesondere ist das Retardermodul 7 als eine Dauerbremse und/oder als eine Hilfsbremse für das Elektrofahrzeug 1 ausgebildet. Der andere Bremspartner der Lamellen Bremse 8 wird durch einen fahrzeugfesten Bremspartner gebildet, beispielsweise kann sich das Retardermodul 7 an dem Chassis oder an anderen Komponenten des Elektrofahrzeugs 1 abstützen.
Die Lamellenbremse 8 weist ein inneres Lamellenpaket 9 und ein äußeres Lamellenpaket 10 auf. Das innere Lamellenpaket 9 weist eine Mehrzahl von inneren Lamellen 11, das äußere Lamellenpaket 10 weist eine Mehrzahl von äußeren Lamellen 12 auf, wobei die inneren Lamellen 11 und die äußeren Lamellen 12 entlang der Rotationsachse 100 und/oder entlang der Kardanwelle 6 abwechselnd angeordnet sind.
Das innere Lamellenpaket 9 ist in Umlaufrichtung um die Kardanwelle 6 und/oder die Rotationsachse 100 drehfest mit der Kardanwelle 6 verbunden. Dagegen sind die inneren Lamellen 11 in axialer Richtung verschieben angeordnet. Die inneren Lamellen 11 tragen beidseitig einen in axialer Richtung weisende Reibbelag 13. Die äußeren Lamellen 12 und/oder das äußere Lamellenpaket 10 sind/ist drehfest zu dem Elektrofahrzeug 1 angeordnet, wobei die äußeren Lamellen 12 ebenfalls axial verschiebbar angeordnet sind. Die inneren Lamellen 11 und die äußeren Lamellen 12 erstrecken sich in einer Radialebene zu der Kardanwelle 6 und/oder zu der Rotationsachse 100. Für ein reibschlüssiges Abbremsen der Kardanwelle 6 werden das erste Lamellenpaket 9 und das äußere Lamellenpaket 10 mit einer axial wirkenden Bremskraft 101 beaufschlagt. Die Bremskraft 101 ist von beiden axialen Richtungen wirkend ausgebildet. Beispielsweise weist das Retardermodul 7 eine Aktoreinrichtung 14 auf, wobei die Aktoreinrichtung 14 ausgebildet ist die Lamellenbremse 8 zu betätigen, um das reibschlüssige Abbremsen zu erreichen. Die Aktoreinrichtung 14 kann pneumatische oder hydraulisch ausgebildet sein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Aktoreinrichtung 14 auf jeder Seite einen Ringzylinder 15 auf, in dem ein Ringkolben 16 in axialer Richtung bewegt gelagert ist und gegenüber einem Ringzylinderraum 17 über Dichtungen 18 fluiddicht abgedichtet ist. Der Ringzylinderraum 17 kann durch Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit mit einem Arbeitsdruck beaufschlagt werden, so dass die Ringkolben 16 in axialer Richtung verschoben werden und mit der Bremskraft 101 gegen die Lamellenpakete 9, 10 drücken, um das reibschlüssigen Abbremsen der Kardanwelle 6 zu erreichen.
Das Retardermodul 7 weist eine Mediumkühleinrichtung 19 auf, wobei die Mediumkühleinrichtung 19 ausgebildet ist, das Retardermodul 7, insbesondere die Lamellenpakete 9, 10 und im Speziellen die Einzellamellen 11, 12 zu kühlen und/oder zu schmieren. Hierzu verwendet die Mediumkühleinrichtung 19 ein Kühlmedium, welches, welches die Lamellen 11, 12 unmittelbar kühlt.
Das Retardermodul 7 weist ein Gehäuse 20 auf, wobei das Gehäuse 20 einen Gehäuseboden 21 und einen Gehäusetopf 22 aufweist, welche gemeinsam einen abgedichteten Gehäuseraum 23 um die Kardanwelle 6 bilden. Das Gehäuse 20 ist über Lagereinrichtungen 24, ausgebildet in diesem Ausführungsbeispiel als Kugellagereinrichtungen, auf der Kardanwelle 6 drehbar angeordnet. Das Gehäuse 20 ist ausgebildet, das Bremsmoment von dem Retardermodul 7 an das Elektrofahrzeug 1 weiterzuleiten. Der Gehäuseraum 23 ist über berührende Dichtungseinrichtungen 25, welche jeweils endseitig zu dem Gehäuse 20 angeordnet sind und welche die Lagereinrichtungen 24 in dem Gehäuseraum 23 mit einschließen, abgedichtet.
Das Gehäuse 20 weist einen inneren Ringraum 26 und einen äußeren Ringraum 27 auf, wobei die Mediumkühleinrichtung 19 ausgebildet ist, das Kühlmedium von dem inneren Ringraum 26 über die Lamellenpakete 9, 10 und insbesondere die Lamellen 11, 12 zu dem äußeren Ringraum 27 zu transportieren. Von dort aus kann das Kühlmedium abtransportiert und gegebenenfalls gekühlt werden.
Das Retardermodul 7 weist einen äußeren Lamellenträger 28 auf, wobei der äußere Lamellenträger 28 bei diesem Ausführungsbeispiel mit dem Gehäuseboden 21 fest verbunden oder einstückig ausgebildet ist. Zum einen trägt der äußere Lamellenträger 28 die äußeren Lamellen 12 des äußeren Lamellenpakets 10. Zum andern begrenzt der äußere Lamellenträger 28 den äußeren Ringraum 27 in radialer Richtung zu der Rotationsachse 10 nach innen. Der äußere Ringraum 27 ist radial nach außen durch das Gehäuse 20, insbesondere durch den Gehäusetopf 22 begrenzt. Dadurch, dass der äußere Lamellenträger 28 einen Teil zur Begrenzung des äußeren Ringraum 27 bildet, wird ergänzend zu dem unmittelbaren Wärmeabtransport durch den körperlichen Kontakt zwischen dem Kühlmedium und den Lamellenpakete 9, 10 weiterhin eine ein indirekter Wärmeabtransport durch den äußeren Lamellenträger 28 gefördert.
In dem äußeren Lamellenträger 28 sind Durchgangsöffnungen 29 eingebracht, so dass das Kühlmedium durch die Lamellen 11, 12 und nachfolgend durch die Durchgangsöffnungen 29 in den äußeren Ringraum 27 gelangen kann.
Das Elektrofahrzeug 1 weist eine Thermomanagementanordnung 30 auf, wobei aus den Retardermodul 7 durch das Abbremsen erzeugte und über die Mediumkühleinrichtung 19 abgeführte Wärmeenergie über eine Schnittstelle 31 dem Thermomanagementanordnung 30 zur Verfügung gestellt werden kann. Die Schnittstelle 31 kann als eine mechanische oder sonstige Schnittstelle ausgebildet sein. Die Thermomanagementanordnung 30 kann die Wärmeenergie vorteilhafterweise zur Temperierung einer Batterie 32 des Elektrofahrzeugs 1 zur Versorgung des Antriebsmotors 2 und/oder zur Temperierung des Fahrgastraums für den Fahrer eingesetzt werden. Nur im schlechtesten Fall wird die abgeleitete Wärmeenergie durch die Thermomanagementanordnung 30 zum Beispiel durch einen Kühler an die Umgebung abgegeben.
Das Retardermodul 7 weist eine Rückstelleinrichtung 33 zur Rückstellung der Lamellenbremse 8 auf. Hierdurch wird die Lamellenbremse 8 in einen reibungsfreien oder zumindest reibungsarmen Zustand überführt. Die Rückstelleinrichtung 33 weist eine Mehrzahl von Rückstellfedern 34 auf, wobei die Rückstellfedern 34 die Lamellenpakete 9, 10 und insbesondere die Lamellen 11, 12 voneinander trennen. Insbesondere ist die Rückstelleinrichtung 33 an einem Innenumfang des Retardermodul 7 angeordnet. Die Rückstelleinrichtung 33 wirkt insbesondere nur auf das innere Lamellenpaket 9 und/oder auf die inneren Lamellen 11, um diese voneinander zu beabstanden. Die Rückstelleinrichtung 33 ist drehfest zu der Kardanwelle 6 angeordnet und über weitere Lagereinrichtungen 35 gegenüber dem stationären Teil des Retardermoduls 7 gelagert.
Auf die Kardanwelle (oder Zentralwelle vor einem Differential) 6 wird die Lamellenbremse 8 aufgesetzt, die im Wesentlichen aus einem Gehäusedeckel als Gehäuseboden 21 und einer Gehäuseschale als Gehäusetopf 22 besteht. Diese sind miteinander über eine Zentrierung und eine Abdichtung verbunden und bilden im inneren den Gehäuseraum 23 aus. Dieses Gehäuse 20 wird auf der Kardanwelle 6 gelagert, durch Lagereinrichtungen 24 und abgedichtet durch Radialwellendichtringe Dichtungseinrichtungen 25. Das System kann, wie gezeigt durch eine Schulter und einen Sicherungsring räumlich gesichert werden, oder auf eine andere entsprechende und dem Stand der Technik entsprechende Art und Weise. Das Gehäuse 20 verfügt (nicht im Bild gezeigt) über eine Drehmomentstütze (ähnlich einem Motorlager), um das Bremsmoment am Chassis des Elektrofahrzeus oder einem anderen Teil des Antriebstranges abzustützen. Schrauben sichern die beiden Gehäusehälften des Gehäuses 20 zueinander.
Im inneren Bereich wird eine Geometrie gezeigt, dies entspricht einer Passfeder oder einem ähnlichen System, welches hier genutzt wird um eine Innenverzahnung zu realisieren. Diese Innenverzahnung könnte natürlich auch direkt in die Welle eingebracht sein. Die Innenverzahnung fasst in den inneren Bereich von inneren Lamellen 11 ein, sodass diese sich mit der Kardanwelle drehen. In einer Geometrie die dem Gehäusedeckel/Gehäuseboden 21/äußeren Lamellenträger 28 zugeordnet ist, wird eine Aussenverzahnung angebracht. In diese Aussenverzahnung greifen die stehenden, äußeren Lamellen 12 ein. Zwischen den Lamellen 11, 12 sind Reibbeläge 13 angeordnet. Die Geometrie mit der Aussenverzahnung im Gehäuse 20 zeichnet sich durch Bohrungen als Durchgangsöffnungen 29 aus, die ermöglichen, dass Öl welches durch das Lamellenpaket 9, 10 gedrückt wird, nach aussen gefördert wird. Hier ist ein sogenannter Auffangraum als äußerer Ringraum 27 vorgesehen, in welchem das nun erwärmte Öl nach unten fließen kann und dann abgepumpt werden kann. Das Öl wird räumlich innen am inneren Ringraum 26 eingeleitet, sodass die Lagereinrichtungen 24 und Lamellen 11, 12 von innen mit kühlem bzw. gut temperiertem Öl versorgt werden. Das heiße Öl wird direkt nach Erwärmung abgepumpt um die Wärmeenergie wie oben erwähnt, anderweitig verwenden zu können.
Die Aktuierung der Lamellenbremse 8 wird von zwei konzentrischen oder mehreren kreisförmigen Kolbensystemen als Aktoreinrichtung 14 von beiden Seiten vorgenommen. Diese werden entweder hydraulisch über einen Aktuator versorgt, oder über den im LKW vorhandenen Druckluftspeicher pneumatisch betrieben. Die Kolbensysteme zeichnen sich durch eine einfache Bauweise aus, mit einfachen Gehäusen und Dichtungen. Diese werden z.B. axial durch das Gehäuse 20 mit Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit versorgt.
In 2 gezeigt ist auch die Rückstelleinrichtung 33, um ein sicheres Lösen des Bremsmomentes zu gewährleisten und dafür zu sorgen, dass im Normalbetrieb (nicht bremsend) wenig bis kein Schleppmoment erzeugt wird. Die Rückstelleinrichtung weist die Rückstellfedern 35, Shims 36 und Nadellager als weitere Lagereinrichtungen 34 auf, die um einen Federhalter 37 herum angeordnet sind.
Die gezeigte Lösung ist so gestaltet, dass sich alle Kräfte im Inneren der Lösung abstützen. Es wird also keine Axialkraft auf die Lagereinrichtungen 25 oder die Kardanwelle 6 eingebracht. Lediglich das Bremsmoment muss wie oben erwähnt am Chassis abgestützt werden um ein Mitdrehen der Lösung zu verhindern.
Bezugszeichenliste

1: Elektrofahrzeug
2: elektrischer Antriebsmotor
3: Vorderachse
4: hintere Achse
5: Getriebe- und/oder Differentialeinrichtungen
6: Kardanwelle
7: Retardermodul
8: Lamellenbremse
9: inneres Lamellenpaket
10: äusseres Lamellenpaket
11: innere Lamellen
12: äußere Lamellen
13: Reibbelag
14: Aktoreinrichtung
15: Ringzylinder
16: Ringkolben
17: Ringzylinderraum
18: Dichtungen
19: Mediumkühleinrichtung
20: Gehäuse
21: Gehäuseboden
22: Gehäusetopf
23: Gehäuseraum
24: Lagereinrichtungen
25: Dichtungseinrichtungen
26: äußeren Ringraum
27: inneren Ringraum
28: äußerer Lamellenträger
29: Durchgangsöffnungen
30: Thermomanagementanordnung
31: Schnittstelle des Retardermoduls/der Mediumkühleinrichtung
32: Batterie des Elektrofahrzeugs 1
33: Rückstelleinrichtung
34: Rückstellfedern
35: weitere Lagereinrichtung
36: Shims
37: Federhalter
100: Rotationsachse
101: Bremskraft

Claims

Elektrofahrzeug (1) mit einem elektrischen Antriebsmotor (2) zur Erzeugung eines Antriebsmoments, mit einer Kardanwelle (6) zur Übertragung des Antriebsmoments in dem Elektrofahrzeug (1), gekennzeichnet durch ein Retardermodul (7) zum Abbremsen der Kardanwelle (6), wobei das Retardermodul (7) ein reibschlüssiges Abbremsen der Kardanwelle (6) umsetzt.
Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Retardermodul (7) eine Lamellenbremse (8) mit einem inneren und einem äusseren Lamellenpaket (8, 9) umfasst, wobei das innere Lamellenpaket (8) mit der Kardanwelle (6) drehfest verbunden ist und das äußere Lamellenpaket (9) in dem Elektrofahrzeug (1) abgestützt ist, wobei das innere und das äußere Lamellenpaket (8, 9) in Reibschluss treten können, um das Abbremsen der Kardanwelle (6) umzusetzen.
Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Retardermodul (7) eine Aktoreinrichtung (14) zur Betätigung der Lamellenbremse (8) aufweist, wobei die Aktoreinrichtung (14) pneumatisch oder hydraulisch ausgebildet ist.
Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinrichtung (14) ringförmig und/oder koaxial zu der Kardanwelle (6) ausgebildet ist.
Elektrofahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Retardermodul (7) eine Mediumkühleinrichtung (19) mit einem Kühlmedium zur Ableitung von durch das Abbremsen erzeugter Wärmeenergie des Retardmoduls (7) und dass das Elektrofahrzeug (1) eine Thermomanagementanordnung (32) zur Abführung und Weiterverwertung der Wärmeenergie aufweist.
Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Retardermodul (7) ein Gehäuse (20) aufweist, wobei das Gehäuse (20) mit dem zweiten Lamellenpaket (9) drehfest verbunden ist und/oder in dem Elektrofahrzeug (1) abgestützt ist, wobei in dem Gehäuse (20) ein innerer Ringraum (26) und ein äußerer Ringraum (27) vorgesehen ist, wobei das Kühlmedium von dem inneren Ringraum (26) über die Lamellenpakete (8,9) zu dem äußere Ringraum (27) geführt ist.
Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Retardermodul (7) einen äußeren Lamellenträger (28) zur Aufnahme des äußeren Lamellenpakets (9) aufweist, wobei der äußere Lamellenträger (28) Durchgangsöffnungen (29) zwischen äußeren Lamellen (12) des äußeren Lamellenpakets (9) für das Kühlmedium aufweist, wobei der äußere Ringraum (27) zwischen dem äußeren Lamellenträger (28) und dem Gehäuse (20) ausgebildet ist.
Elektrofahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Retardermodul eine Rückstelleinrichtung (33) zur Rückstellung der Lamellenbremse (8) in einen reibungsfreien oder zumindest reibungsarmen Zustand aufweist.
Elektrofahrzeug (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung (33) eine Mehrzahl von Rückstellfedern (34) aufweist, wobei die Rückstellfedern (34) ausgebildet sind, die Lamellenpakete (8, 9) voneinander zu trennen.
Retardermodul (7) für das Elektrofahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zum reibschlüssigen Abbremsen der Kardanwelle (6) ausgebildet ist.