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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Bremsvorrichtung so mit einem Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs koppelbar ist, dass eine Betätigung der Bremsvorrichtung ein Abbremsen des Fahrzeugrads bewirkt, wobei die Bremsvorrichtung ein hydraulisches Ausrücksystem mit einem Zentralausrücker umfasst, welcher eine Reibeinrichtung so aktuiert, dass diese in einem bremsenden und nicht bremsenden Betriebszustand überführbar ist und der Zentralausrücker ferner ein Zentralausrückergehäuse mit einem ringförmigen Zentralausrückerkolbenraum aufweist, in dem durch eine dem Zentralausrückerkolbenraum zuführbaren Hydraulikflüssigkeit ein Zentralausrückerkolben axial bewegbar aufgenommen ist, wobei der Zentralausrücker wenigsten eine Zentralausrückerkolbendichtung aufweist, die den Zentralausrückerkolben gegen den Zentralausrückerkolbenraum abdichtet, und der Zentralausrücker und die Reibeinrichtung in einem Bremsengehäuse aufgenommen sind. Die Erfindung betrifft ferner einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
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Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegel-raddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2-Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.
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Es gibt bei derartigen Achsantriebssträngen ein anhaltendes Bedürfnis, eine Vielzahl von verschiedenen Betriebsmodi für den Fahrer oder eine Fahrzeugsteuerung bereitzustellen um ein Höchstmaß an energetischer Effizienz, Komfort und Sicherheit bereitzustellen.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Bremsvorrichtung für einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, der bei einem möglichst einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweist. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zu realisieren, der eine Vielzahl von verschiedenen Betriebsmodi vorhält.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bremsvorrichtung für einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei die Bremsvorrichtung so mit einem Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs koppelbar ist, dass eine Betätigung der Bremsvorrichtung ein Abbremsen des Fahrzeugrads bewirkt, wobei die Bremsvorrichtung ein hydraulisches Ausrücksystem mit einem Zentralausrücker umfasst, welcher eine Reibeinrichtung so aktuiert, dass diese in einem bremsenden und nicht bremsenden Betriebszustand überführbar ist und der Zentralausrücker ferner ein Zentralausrückergehäuse mit einem ringförmigen Zentralausrückerkolbenraum aufweist, in dem durch eine dem Zentralausrückerkolbenraum zuführbaren Hydraulikflüssigkeit ein Zentralausrückerkolben axial bewegbar aufgenommen ist, wobei der Zentralausrücker wenigsten eine Zentralausrückerkolbendichtung aufweist, die den Zentralausrückerkolben gegen den Zentralausrückerkolbenraum abdichtet, und
der Zentralausrücker und die Reibeinrichtung in einem Bremsengehäuse aufgenommen sind, wobei das Bremsengehäuse zweiteilig ausgebildet ist, umfassend ein topfartiges erstes Gehäuseteil und ein zweites deckelartiges zweites Gehäuseteil, welches das erste topfartige Gehäuseteil zumindest abschnittsweise abdeckt, wobei das erste topfartige Gehäuseteil das Zentralausrückergehäuse des Zentralausrückers bildet.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass auf ein separates Zentralausrückergehäuse verzichtet werden kann, was sowohl Kosten- als auch Montagevorteile mit sich bringt. Das topfartige Gehäuseteil ist bevorzugt einstückig ausgeformt, so dass dieses keine unnötigen Dichtungsstellen aufweist und hierdurch insbesondere auch für eine nasslaufende Reibeinrichtung geeignet ist, da entsprechende Dichtungsmaßnahmen auf ein Mindestmaß reduziert werden können. Zur Aufnahme des Zentralausrückerkolbens kann das erste topfartige Gehäuseteil beispielsweise eine ringförmig umlaufende Nut aufweisen, in der der Zentralausrückerkolben axial versetzbar geführt ist.
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Das Bremsgehäuse verhindert insbesondere auch, dass Abrieb aus der Reibvorrichtung in die Umwelt gelangen kann, was zu geringeren Umweltbelastungen im Betrieb der Bremsvorrichtungen beiträgt. Ferner können Bremsgeräusche durch das Gehäuse gut gedämpft werden.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Der Zentralausrücker zur Betätigung der Bremsvorrichtung ist bevorzugt zum Einsatz in einem hydraulischen Ausrücksystem vorgesehen. Ein hydraulisches Ausrücksystem verfügt in der Regel über einen Geberzylinder, der den am Geberzylinder erzeugten Druck über eine hydraulische Druckleitung an den Nehmerzylinder, im vorliegenden Fall einem Zentralausrücker, überträgt. Der hydraulische Druck kann insbesondere auch mittels eines sogg. Powerpacks bereitgestellt werden, welches aus einer Hydraulikpumpe und einem von der Hydraulikpumpe beaufschlagbaren hydraulischen Druckspeicher besteht. Hierbei kann dann eine Druckkammer des Nehmerzylinders beispielsweise auch von einem Geberzylinder, der mittels eines Elektromotors von einem Steuergerät gesteuert wird, oder von einer Hydraulikpumpe, gegebenenfalls unter Mitwirkung eines Druckspeichers, hydraulisch druckbeaufschlagt sein. In vorteilhafter Weise kann ein sogenanntes Powerpack eingesetzt werden, das über eine insbesondere zentrale Hydraulikpumpe und entsprechenden Ventilen mehrere Druckkreisläufe schaltet.
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Das hydraulische Ausrücksystem betätigt somit besonders bevorzugt eine Reibeinrichtung einer Bremsvorrichtung hydraulisch durch Beaufschlagung des Geberzylinders. Dies kann - wie erläutert - entweder mittels eines Aktors, der von einem Steuergerät gesteuert wird, erfolgen oder beispielsweise durch eine manuelle Betätigung durch den Fahrer mittels eines Bremspedals.
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Der Zentralausrücker ist besonders bevorzugt in einem Kupplungssystem für Kraftfahrzeuge einsetzbar. Das Kupplungssystem kann hierbei die Funktion haben, die antreibende Motorseite in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges schaltbar von der Getriebeseite zu kuppeln bzw. zu entkuppeln und so beispielsweise einen Gangwechsel des Getriebes während der Fahrt zu ermöglichen und den antreibenden Motor hierdurch in einem bevorzugten Drehzahl-/ Drehmomentenbereich betreiben zu können, oder einen elektrischen Motor bzw. eine Verbrennungskraftmaschine aus einem Antriebsstrang aus bzw. in einen Antriebsstrang einzukuppeln.
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Ein Kupplungssystem im Sinne dieser Anmeldung kann auch ein Bremssystem sein, wobei dann wenigstens ein Teil der drehmomentübertragenden Reibvorrichtung drehfest ausgeführt ist.
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Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.
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Ein Zentralausrücker weist ein Zentralausrückergehäuse auf. Das Zentralausrückergehäuse hat die Funktion Bauteile des Zentralausrückers wie insbesondere den beweglichen Zentralausrückerkolben aufzunehmen und vor äußeren mechanischen oder chemischen Einflüssen zu schützen. Ferner besitzt das Zentralausrückergehäuse die Funktion, eine einfache Montage und Fixierung des Zentralausrückers innerhalb des Antriebsstrangs zu erlauben. Das Zentralausrückergehäuse kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Bevorzugt kann das Zentralausrückergehäuse aus einem Kunststoff, einem metallischen Werkstoff und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Der in dem Zentralausrückergehäuse ausgeformte Zentralausrückerkolbenraum dient der Aufnahme sowie der Führung des linearbeweglich in dem Zentralausrückergehäuse gelagerten Zentralausrückerkolben.
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Bevorzugt ist das Zentralausrückergehäuse einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem erste topfartige Gehäuseteil ausgebildet.
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Der Zentralausrücker besitzt ferner einen Zentralausrückerkolben. Der Zentralausrückerkolben hat die Funktion eine hydraulische Druckbeaufschlagung in eine lineare Verschiebung des Zentralausrückerkolbens umzuwandeln, wobei diese bewirkt, dass das Kupplungssystem von einem eingekuppelten Betriebszustand in einen ausgekuppelten Betriebszustand überführbar ist. Der Zentralausrücker kann über einen ringförmigen Zentralausrückerkolben oder mehrere Zentralausrückerkolben (Mehrkolbenausrücker) verfügen.
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Des Weiteren verfügt der Zentralausrücker über wenigstens eine Zentralausrückerkolbendichtung. Die Zentralausrückerkolbendichtung dichtet den linearbeweglich geführten Zentralausrückerkolben gegenüber dem den Zentralausrückerkolben aufnehmenden Zentralausrückergehäuse ab. Die Zentralausrückkolbendichtung kann insbesondere als Dichtring ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist es, dass die Zentralausrückerkolbendichtung aus einem elastischen, insbesondere bevorzugt gummielastischen Material geformt ist. Das elastische Material kann bevorzugt ganz oder teilweise aus einem Elastomer bestehen, wobei wiederum bevorzugt die Elastomere ausgewählt sind aus der Gruppe der Vulkanisate von Naturkautschuk und Silikonkautschuk.
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Die Hydraulikflüssigkeit hat in einem hydraulischen Ausrücksystem eines Kraftfahrzeugs die Funktion, Energie in Form von Druck möglichst verlustfrei beispielsweise innerhalb eines Brems- und/oder Kupplungssystems eines Fahrzeugs zu übertragen. Neben dieser Hauptaufgabe kann die Hydraulikflüssigkeit insbesondere auch die Schmierung und den Korrosionsschutz für die beweglichen Teile und die Metall-oberflächen des hydraulischen Ausrücksystems bereitstellen. Außerdem kann sie insbesondere auch Verunreinigungen (beispielsweise durch Abrieb), Wasser und Luft sowie Verlustwärme abführen.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Zentralausrückerkolben und/oder das Zentralausrückergehäuse aus einem Kunststoff geformt sind/ist. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass der Zentralausrücker kostengünstig gefertigt und besonders gewichtsoptimiert ausgestaltet werden kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bremsengehäuse von einer Welle durchgriffen ist, welche drehmomentübertragend mit der Reibeinrichtung der Bremsvorrichtung verbunden ist, wobei die Welle gegenüber dem topfartigen ersten Gehäuseteil mittels eines ersten Wälzlagers gelagert ist und ein erster Lagersitz des ersten Wälzlagers an dem ersten topfartigen Gehäuseteil ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass der Grad der System integration an dem ersten Gehäuseteil weiter gesteigert werden kann, indem das erste Gehäuseteil neben dem Zentralausrücker auch einen Lagersitz für ein erstes Wälzlager bereitstellt.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Welle gegenüber dem topfartigen ersten Gehäuseteil mittels eines zweiten Wälzlagers gelagert ist, und ein zweiter Lagersitz des zweiten Wälzlagers an dem zweiten deckelartigen Gehäuseteil ausgebildet ist, was ebenfalls zu einer verbesserten System integration in der Bremsvorrichtung beiträgt.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das deckelartige, zweite Gehäuseteil durch ein Motorgehäuse einer elektrischen Maschine gebildet ist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass auf die Bereitstellung eines separaten Deckels zum Verschließen des ersten, topfartigen Gehäuseteils verzichtet werden kann, was ebenfalls zu einer kostengünstigen Ausbildung der Bremsvorrichtung beitragen kann.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das erste, topfartige Gehäuseteil aus einem Blech geformt ist. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass das erste Gehäuseteil umgeformt werden kann, was fertigungstechnisch besonders günstig ist.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Reibeinrichtung als eine Lamellenbremse ausgebildet ist, wodurch eine besonders günstige Bremswirkung der Bremsvorrichtung erzielbar ist.
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Eine Lamellenbremse hat die Funktion, eine lösbare, kraftschlüssige Verbindung zwischen einer Kupplungseingangswelle und einer Kupplungsausgangswelle zur Abstützung eines Drehmoments herzustellen. Die abwechselnd zueinander angeordneten Innenlamellen und Außenlamellen des Lammellenpakets können hierzu über ein axiales Verschieben und Zusammenpressen über ihre jeweiligen Reibbeläge durch einen Einkupplungsvorgang in einen kraftschlüssigen bzw. reibschlüssigen Kontakt gebracht werden, so dass sich die Innenlamellen relativ zu den Außenlamellen reibbehaftet um die gemeinsame Drehachse des entsprechenden Lamellenpakets drehen oder bei einem vollständigen Reibschluss zueinander drehfest angeordnet sind.
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Werden die Innenlamellen und Außenlamellen hingegen durch einen Auskupplungsvorgang axial voneinander weggeschoben, so besteht kein kraftschlüssiger Kontakt mehr zwischen den Innenlamellen und den Außenlamellen so dass sich diese frei gegeneinander drehen können und folglich kein Dreh- bzw. Bremsmoment zwischen den Innenlamellen und den Außenlamellen übertragen wird.
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In einer möglichen Ausführung einer derartigen Lamellenbremse kann die Kupplungseingangswelle verdrehstarr mit dem Außenlamellenträger der Lamellenkupplung verbunden sein. Mittels einer Innenverzahnung des Außenlamellenträgers werden dann alle Außenlamellen axial frei beweglich geführt. Die durch die Verzahnung des Innenlamellenträgers ebenfalls axial frei beweglich geführten Innenlamellen sind dann abwechselnd zwischen den Außenlamellen angeordnet. Damit werden alle Innenlamellen verdrehstarr mit der Kupplungsausgangswelle verbunden. Wenn die Lamellenkupplung durch die Betätigung des Zentralausrückers geschlossen wird, entsteht Reibung zwischen den Außen- und Innenlamellen. Aus den entstehenden Reibkräften resultiert ein Kraftfluss vom Außenlamellenträger zum Innenlamellenträger, was die Drehmomentübertragung von der Kupplungseingangswelle zur Kupplungsausgangswelle ermöglicht. Bei unbetätigtem Zentralausrücker trennen sich die Innenlamellen und die Außenlamellen je nach Konstruktion entweder durch die Wirkung einer Feder oder - bei nasslaufenden Lamellenbremsen - durch den Öldurchfluss zwischen den Lamellen.
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Eine Lamellenbremse hat im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die Funktion, eine lösbare, kraftschlüssige Verbindung zwischen einer Kupplungseingangswelle und einer Kupplungsausgangswelle zur Abstützung eines Dreh- bzw. Bremsmoments herzustellen
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Eine Lamellenbremse besteht in der Regel aus wenigstens zwei Innen- und/oder zwei Außenlamellen. Die Innenlamellen sind bevorzugt drehfest an einem Innenlamellenträger angeordnet und die Außenlamellen bevorzugt drehfest an einem Außenlamellenträger. Der Innenlamellenträger ist insbesondere mit einer Kupplungsausgangswelle und der Außenlamellenträger insbesondere mit einer Kupplungseingangswelle verbunden oder umgekehrt.
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Die Innenlamellen und Außenlamellen bilden das Lamellenpaket der Lamellenbremse. In dem Lamellenpaket sind bevorzugt eine Mehrzahl von Innenlamellen und Außenlamellen in der Regel in axialer Richtung abwechselnd zueinander angeordnet. Das durch die Lamellenbremse übertragbare Dreh- bzw. Bremsmoment zwischen den Innenlamellen und Außenlamellen kann durch die Anzahl der und Ausgestaltung der Innenlamellen und Außenlamellen eingestellt werden.
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Die Innenlamellen haben die Funktion, ein Drehmoment insbesondere kraftschlüssig bzw. reibschlüssig von den Außenlamellen auf den Innenlamellenträger zu übertragen. Die Innenlamellen können insbesondere als kreisringförmige Scheiben ausgebildet sein. Die Innenlamellen können drehfest mit dem Innenlamellenträger der Lamellenbremse verbunden sein. Es kann ferner vorgesehen sein, dass sich die Innenlamellen, beispielsweise über eine entsprechende Verzahnung in axialer Richtung gegenüber dem Innenlamellenträger verschieben lassen, um den Reibschluss mit den Außenlamellen herzustellen.
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Die Außenlamellen haben die Funktion, ein Drehmoment insbesondere kraftschlüssig bzw. reibschlüssig von den Innenlamellen auf den Außenlamellenträger zu übertragen. Die Außenlamellen können insbesondere als kreisringförmige Scheiben ausgebildet sein. Die Außenlamellen können drehfest mit dem Außenlamellenträger der Lamellenkupplung verbunden sein. Es kann ferner vorgesehen sein, dass sich die Außenlamellen, beispielsweise über eine entsprechende Verzahnung in axialer Richtung gegenüber dem Außenlamellenträger verschieben lassen, um den Reibschluss mit den Innenlamellen herzustellen. Der Außenlamellenträger kann beispielsweise als Außenlamellenkupplungskorb ausgebildet sein.
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Die Lamellenbremse kann bevorzugt eine Feder umfassen. Die Feder hat die Aufgabe, die Innenlamellen und die Außenlamellen federkraftbewirkt in eine vordefinierte Position zueinander zu bewegen. Üblicherweise entspricht diese vordefinierte Position einem „normally open“ oder „normally closed“ Betriebszustand der Lamellenbremse, was bedeutet, dass bei einer Nichtbetätigung des Zentralausrückers die Innenlamellen und die Außenlamellen durch die Feder entweder gegeneinander verpresst oder gelöst sind.
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Die Lamellenbremse wird von dem Zentralausrücker betätigt. Der Zentralausrücker hat hierbei die Funktion, einen Bremsvorgang der Lamellenbremse zu bewirken. Dieser Bremsvorgang kann insbesondere das Einkuppeln und/oder das Auskuppeln der Lamellenbremse sein. Da teilweise hohe Kräfte zum Ein- bzw. Auskuppeln der Lamellenbremse notwendig sein können, kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Zentralausrücker mittels hydraulischer Hilfskraftunterstützung aktuiert werden kann.
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Ferner kann die Lamellenbremse auch einen Sschaltkolben besitzen. Der Schaltkolben hat die Funktion, die von dem Zentralausrücker vorgegebenen Ein- bzw. Auskupplungsvorgänge in eine axiale Verschiebung der Innenlamellen und/oder der Außenlamellen zum Zwecke des Herstellens eines Reibschlusses beim Einkuppeln oder Lösen eines Reibschlusses beim Auskuppeln der Lamellenbremse umzuwandeln.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Innenlamellen und/oder die Außenlamellen als Stahllamellen ausgebildet sind/ist. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Innenlamellen und/oder die Außenlamellen eine Steckverzahnung aufweisen.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Innenlamellen in einem Innenlamellenträger und/oder die Außenlamellen in einem Außenlamellenträger aufgenommen sind.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Welle einen axial verlaufenden ersten Fluidkanal und einen davon abzweigenden, sich in radialer Richtung nach außen durch die Welle erstreckenden zweiten Fluidkanal aufweist, an dessen Ausgang ein Kühlfluid zur Kühlung der Reibeinrichtung in die Bremsvorrichtung eintreten kann, wobei das erste, topfartige Gehäuseteil eine erste Anschlussöffnung zum Einlass des Kühlfluids in den ersten Fluidkanal der Welle aufweist, als auch eine zweite Anschlussöffnung zum Auslass des Kühlfluids aus der Bremsvorrichtung bereitstellt.
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Hierdurch kann erreicht werden, dass die Bremsvorrichtung auf effektive Weise gekühlt werden kann. Ferner ist es möglich, die Bremsvorrichtung mit einer nasslaufenden Reibvorrichtung auszuführen. Die Abgeführte Wäre kann innerhalb eines Fahrzeugs dann beispielsweise auch zur Klimatisierung der Fahrgastzelle genutzt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch einen elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem dazu drehbaren Rotor zum Antrieb wenigstens eines Fahrzeugrads des Kraftfahrzeugs, und einer Bremsvorrichtung, die so mit dem Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs koppelbar ist, dass eine Betätigung der Bremsvorrichtung ein Abbremsen des Fahrzeugrads bewirkt, wobei die Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7 ausgebildet ist.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass der Rotor der elektrischen Maschine und die Welle der Bremsvorrichtung koaxial zueinander verlaufen. Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass der Rotor der elektrischen Maschine permanent drehmomentübertragend mit der Welle der Bremsvorrichtung verbunden ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Achsantriebsstrang und einer Bremsvorrichtung in einer schematischen Blockschaltdarstellung,
- 2 ein Achsantriebsstrang mit einer Bremsvorrichtung in einer schematischen Blockschaltdarstellung,
- 3 eine Bremsvorrichtung in einer Axialschnittdarstellung,
- 4 eine Detailansicht auf den Zentralausrücker in einer Axialschnittdarstellung.
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Die 1 zeigt eine Bremsvorrichtung 1 in einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeugs 3, wobei die Bremsvorrichtung 1 so mit einem Fahrzeugrad 4 des Kraftfahrzeugs 3 koppelbar ist, dass eine Betätigung der Bremsvorrichtung 1 ein Abbremsen des Fahrzeugrads 4 bewirkt.
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Hierzu besitzt die Bremsvorrichtung 1, wie in der 2 zu sehen, ein hydraulisches Ausrücksystem 5 mit einem Zentralausrücker 6, welcher eine Reibeinrichtung 7 so aktuiert, dass diese in einem bremsenden und nicht bremsenden Betriebszustand überführbar ist.
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Der Zentralausrücker 6 weist ein Zentralausrückergehäuse 8 mit einem ringförmigen Zentralausrückerkolbenraum 9 auf, in dem durch eine dem Zentralausrückerkolbenraum 9 zuführbaren Hydraulikflüssigkeit 10 ein Zentralausrückerkolben 11 axial bewegbar aufgenommen ist, wobei der Zentralausrücker 6 wenigsten eine Zentralausrückerkolbendichtung 12 aufweist, die den Zentralausrückerkolben 11 gegen den Zentralausrückerkolbenraum 9 abdichtet, was sich gut anhand der Darstellung der 3 nachvollziehen lässt.
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Der Zentralausrücker 6 und die Reibeinrichtung 7 sind in einem Bremsengehäuse 13 aufgenommen, wobei das Bremsengehäuse 13 zweiteilig ausgebildet ist, umfassend ein topfartiges erstes Gehäuseteil 14 und ein zweites deckelartiges zweites Gehäuseteil 15, welches das erste topfartige Gehäuseteil 15 zumindest abschnittsweise abdeckt. Wie in den 2-3 dargestellt, ist das deckelartige, zweite Gehäuseteil 15 durch ein Motorgehäuse 19 einer elektrischen Maschine 20 gebildet ist. Das erste topfartige Gehäuseteil 14 ist aus einem Blech umgeformt und bildet dabei das Zentralausrückergehäuse 8 des Zentralausrückers 6.
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In das einteilige, erste topfartige Gehäuseteil 14 der Bremsvorrichtung 1 ist der Zentralausrückerkolbenraum 9 des Zentralausrückers 6 eingearbeitet. Das erste Gehäuseteil 14 bildet somit das Zentralausrückergehäuse 8 aus. Dieser Zentralausrückerkolbenraum 9 ist als koaxialer Ring ausgeführt, in welchem der Zentralausrückerkolben 11 axial versetzbar geführt ist. Am Außendurchmesser des ersten, topfartigen Gehäuseteils 14 sind mehrere Durchgangslöcher angeordnet, durch welche das erste Gehäuseteil 14 mittels Befestigungsschrauben 31 mit dem zweiten, deckelartigen Gehäuseteil 15 der elektrischen Maschine 20 verbunden ist. Die Befestigungsschrauben 31 nehmen im Betrieb wirkende axiale Kräfte auf und leiten diese in den das zweite Gehäuseteil 15 der elektrischen Maschine 20 weiter. In der Nähe der Befestigungsschrauben 31 ist in dem zweiten Gehäuseteil 15 der elektrischen Maschine 20 eine O-Ringnut mit einer Dichtung 32 angeordnet. Dieser dient zur Abdichtung des Nassraums Bremsvorrichtung 1 gegenüber der Umwelt.
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Mittels zylindrischer Dome 42, welche in dem zweiten Gehäuseteil 15 der elektrischen Maschine 20 eingearbeitet sind, wird das Lamellenpaket der Lamellenbremse axial in Richtung der elektrischen Maschine 20 positioniert und abgestützt. Die Außenfläche der zylindrischen Dome 42 stützt über die im Außenlamellenträger 38 angeordnete Gegengeometrie das im Betrieb wirkende Drehmoment ab und leitet dieses in das zweite Gehäuseteil der elektrischen Antriebsmaschine 20 weiter. Über Befestigungsschrauben 33 ist der Außenlamellenträger 38 mit dem zweiten Gehäuseteil 15 der elektrischen Maschine 20 verbunden und axial gesichert.
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Das Bremsengehäuse 13 wird von einer Welle 16 durchgriffen, welche drehmomentübertragend mit der Reibeinrichtung 7 der Bremsvorrichtung 1 verbunden ist, wobei die Welle 16 gegenüber dem topfartigen ersten Gehäuseteil 14 mittels eines ersten Wälzlagers 17 gelagert ist und ein erster Lagersitz 18 des ersten Wälzlagers 17 an dem ersten topfartigen Gehäuseteil 14 ausgebildet ist. Die Welle 16 ist ferner gegenüber dem topfartigen ersten Gehäuseteil 14 mittels eines zweiten Wälzlagers 21 gelagert und ein zweiter Lagersitz 22 des zweiten Wälzlagers 21 ist entsprechend an dem zweiten deckelartigen Gehäuseteil 15 ausgebildet. Der Rotor 30 der elektrischen Maschine 20 und die Welle 16 der Bremsvorrichtung 1 verlaufen koaxial zueinander und der Rotor 30 der elektrischen Maschine 20 ist permanent drehmomentübertragend mit der Welle 16 der Bremsvorrichtung 1 verbunden.
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In der 3 ist ferner gezeigt, dass die Reibeinrichtung 7 als eine Lamellenbremse ausgebildet ist. Was der 3 auch entnommen werden kann, ist, dass die Welle 16 einen koaxial verlaufenden ersten Fluidkanal 23 und einen davon abzweigenden, sich in radialer Richtung nach außen durch die Welle 16 erstreckenden zweiten Fluidkanal 24 aufweist, an dessen Ausgang 25 ein Kühlfluid 26 zur Kühlung der Reibeinrichtung 7 in die Bremsvorrichtung 1 eintreten kann, wobei das erste, topfartige Gehäuseteil 14 eine erste Anschlussöffnung 27 zum Einlass des Kühlfluids 26 in den ersten Fluidkanal 23 der Welle 16 aufweist, als auch eine zweite Anschlussöffnung 28 zum Auslass des Kühlfluids 26 aus der Bremsvorrichtung 1 bereitstellt. Dies ermöglicht den Fluidtransfer zwischen der Kühlfluidleitung 40 über die Fluidkanäle 23,24 weiter zum Innendurchmesser des Innenlamellenträgers 37. Im Innenlamellenträger 37 sind Bohrungen angeordnet, durch welche das Kühlfluid 26 das Lamellenpaket der Lamellenbremse gelangen kann. Über in den Außenlamellenträger 38 angeordneten Bohrungen gelangt das Kühlfluid 26 an die Innenwandung desersten, topfartigen Gehäuseteils 14. Von dort gelangt das Kühlfluid 26 zur Leitung 41, durch welche das Kühlfluid 26 aus dem Bremsgehäuse 13 abgeführt wird.
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Die Welle 16 der Bremsvorrichtung 1 ist über eine Verzahnung 35 mit der Rotorwelle 34 der elektrischen Maschine 20 derart verbunden, dass sowohl Drehzahl als auch Drehmoment übertragen werden kann. Im Motorgehäuse 19 der elektrischen Maschine 20 ist die Lagerung der Welle 16 der Bremsvorrichtung 1 angeordnet. Des Weiteren ist im selben Bauteil ein Gleitband 36 angeordnet.
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In der 4 ist der Rückstellmechanismus des Zentralausrückers 6 im Detail dargestellt. Auf dem axial feststehenden und nicht rotierenden Außenlamellenträger 38 ist das Abstützblech 45 der Vorlastfeder 44 angeordnet. In das Abstützblech 45 sind Dome zur Positionierung des Innendurchmessers der als Schraubenfeder ausgeführten Vorlastfeder 44 angeordnet. In dem Zentralausrückerkolben 11 ist eine zylinderförmige Aufnahme 43 für die Vorlastfeder 44 angeordnet. Im Bereich der zylinderförmigen Aufnahme 43 ist die Geometrie unterbrochen, mit der der Zentralausrückerkolben 11 auf das Lamellenpaket der Lamellenbremse drückt. Der Abstand zwischen Abstützblech 45, Vorlastfeder 44 und der Oberkante des Zentralausrückerkolbens 11 definiert den maximalen Ausrückweg des Zentralausrückerkolbens 11. Bei Betätigung muss zusätzlich zu der für die Erzeugung des Bremsmoments notwendigen Axialkraft die Axialkraft zur Überwindung der Federkraft der Vorlastfedern 44 aufgebracht werden. Wird keine Axialkraft zur Erzeugung eines Bremsmoments angefordert, drücken die Vorlastfeder 44 den Zentralausrückerkolben 11 weg vom Lamellenpaket. Hierbei ist in den Zentralausrückerkolben 11 ein Anschlag eingearbeitet, der mit dem ersten Gehäuseteil 14 bei einem definierten Weg in Kontakt geht und somit den maximalen Abstand des Zentralausrückerkolbens 11 relativ zum Lamellenpaket begrenzt.
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Die in dieser Anmeldung benutzten Begriffe „radial“, „axial“, „tangential“ und „Umfangsrichtung“ beziehen sich immer auf die Rotationsachse der Welle der Bremsvorrichtung. Die Begriffe „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „oberhalb“ und „unterhalb“ dienen hier nur dazu, um zu verdeutlichen, welche Bereiche der Abbildungen gerade im Text beschrieben werden. Die spätere Ausführung der Erfindung kann auch anders angeordnet werden. Die Erfindung ist ferner nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremsvorrichtung
- 2
- Achsantriebsstrang
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Fahrzeugrad
- 5
- Ausrücksystem
- 6
- Zentralausrücker
- 7
- Reibeinrichtung
- 8
- Zentralausrückergehäuse
- 9
- Zentralausrückerkolbenraum
- 10
- Hydraulikflüssigkeit
- 11
- Zentralausrückerkolben
- 12
- Zentralausrückerkolbendichtung
- 13
- Bremsengehäuse
- 14
- Gehäuseteil
- 15
- Gehäuseteil
- 16
- Welle
- 17
- Wälzlager
- 18
- Lagersitz
- 19
- Motorgehäuse
- 20
- elektrische Maschine
- 21
- Wälzlager
- 22
- Lagersitz
- 23
- Fluidkanal
- 24
- Fluidkanal
- 25
- Ausgang
- 26
- Kühlfluid
- 27
- Anschlussöffnung
- 28
- Anschlussöffnung
- 29
- Stator
- 30
- Rotor
- 31
- Befestigungsschraube
- 32
- Dichtung
- 33
- Befestigungsschraube
- 34
- Rotorwelle
- 35
- Verzahnung
- 36
- Gleitband
- 37
- Innenlamellenträger
- 38
- Außenlamellenträger
- 39
- Druckleitung
- 40
- Kühlfluidleitung
- 41
- Kühlfluidleitung
- 42
- zylindrischer Dom
- 43
- Aufnahme
- 44
- Vorlastfeder
- 45
- Abstützblech
