KR20200128573A

KR20200128573A - 브레이크 장치

Info

Publication number: KR20200128573A
Application number: KR1020207029340A
Authority: KR
Inventors: 후바 네메트
Original assignee: 크노르-브렘제 시스테메 퓌어 누츠파조이게 게엠베하
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-11-13
Also published as: WO2019179726A1; CN111867903A; EP3768561A1; JP2021516189A; US20210024048A1; DE102018106479A1; JP7416709B2; EP3768561B1

Abstract

적어도 하나의 전기 구동 모터(110, 111, 112), 적어도 하나의 변속기(121, 122, 123) 및 적어도 하나의 휠 허브(131, 132)를 포함하는 구동 트레인(50)을 구비한 상용차용 브레이크 장치는 차량 브레이크(141, 142)를 포함하고, 상기 차량 브레이크는 적어도 하나의 휠 허브(131, 132)에서 볼 때 구동 트레인(50)을 따라 변속기 뒤에 배치된다.

Description

브레이크 장치

본 발명은 브레이크 장치, 구동 트레인, 상용차 및 특히 전기 작동 상용차용 고속 브레이크에 관한 것이다.

종래의 상용차에서는 구동 기계(예를 들어 내연 기관)가 구동축에 설치되지 않는다. 구동력은 카르단 샤프트(cardan shaft)에 의해 구동 기계로부터 차동 기어로 전달되며, 여기서 개별 휠 허브 또는 림으로 분기된다.

또한, 종래의 브레이크는 통상적으로 휠 허브 내에 또는 근처에 통합된다. 또한, 휠 브레이크는 일반적으로 제동할 휠과 동일한 회전 속도를 갖는 회전자(디스크 또는 드럼)를 갖는다.

전기 작동 차량의 경우에 구동 기계는 구동축에 통합될 수 있다. 이는, 소위 E-축이다. 흔히 구동 장치는 또한 가능한 한 휠 허브 내에 또는 근처에 통합되어야 한다.

도 4a 내지 4c는 종래의 구동 트레인(50)의 예를 도시하고, 이 경우 맞은 편에 놓이는 휠 허브들(131, 132)에 각각, (구동-)축(101, 102)이 결합한다. 대응하는 휠 허브(131, 132)를 제동하기 위해, 각각의 축(101, 102)에 차량 브레이크(141, 142)가 각각 형성된다. 구동 트레인에 반드시 포함되지는 않지만 일반적으로 존재할 수 있는 휠은 휠 허브에 장착되어야 한다.

도 4a의 예에서, 각각의 축(101, 102)은 관련 전기 모터(111, 112)에 의해 구동되며, 토크 및 회전 속도를 변환하기 위해, 차량 브레이크(141, 142)와 관련 전기 모터(111, 112) 사이에 각각 변속기(121, 122)가 형성된다.

도 4b는 다른 종래의 구동 트레인(50)을 도시하고, 여기에서 추가 차동 기어(150)가 차축(101, 102)을 따라 2개의 휠 허브(131, 132) 사이에 형성되고 다른 변속기(123)에 결합한다. 다른 변속기(123)는 예를 들어 차동 기어(150) 뒤에 위치하지만, 여전히 전기 구동 모터(110) 앞에 위치한다. 도 4a의 예에서와 같이, 도 4B에도 각각 차량 브레이크(141, 142)가 형성되고, 상기 차량 브레이크는 휠 허브(131, 132)에 작용하는 토크를 직접 제동한다.

도 4c는 종래의 구동 트레인(50)의 다른 예를 도시하고, 이 경우 제1 휠 허브(131)는 통합된 브레이크(141)를 갖고, 제1 휠 허브(131)와 제1 휠 허브(131)를 구동하는 전기 구동 모터(111) 사이에 변속기(121)가 배치된다. 전기 구동 모터(111)와 변속기(121) 모두 적어도 부분적으로 제1 휠 허브(131) 내에 또는 상에 통합될 수 있다.

도 4c에 도시된 구동 트레인(50)은 또한 맞은 편에 놓이는 제2 휠 허브(132)에 대해서도 동일한 방식(거울 대칭)으로 형성될 수 있다.

그러나 휠 브레이크(141, 142)는 (작용하는 토크를 흡수하기 위해) 상당한 크기를 가질 수 있기 때문에, 공간 문제가 발생한다. 휠 허브(131, 132) 근처의 E-축에 전기 구동 장치(110, 111, 112)를 포함한 모든 구성 요소를 배치하는 것은 종종 불가능하다.

따라서 소위 E-축에 차량 브레이크를 적절한 방식으로 통합하기 위한 적절한 해결 방법이 필요하다.

상기 문제들 중 적어도 일부는 청구항 제1항에 따른 브레이크 장치 및 청구항 제6항에 따른 구동 트레인에 의해 해결된다. 종속 청구항들은 브레이크 장치 및 구동 트레인의 다른 바람직한 실시예를 한정한다.

본 발명은, 구동 트레인, 적어도 하나의 전기 구동 모터, 적어도 하나의 변속기 및 적어도 하나의 휠 허브를 포함하는 상용차용 브레이크 장치에 관한 것이다. 브레이크 장치는, 적어도 하나의 차량 브레이크를 포함하고, 상기 차량 브레이크는, 적어도 하나의 휠 허브에서 볼 때, 구동 트레인을 따라 적어도 하나의 변속기 뒤에 배치된다. 이로써, 적어도 하나의 차량 브레이크는, 적어도 하나의 변속기와 적어도 하나의 전기 구동 장치 사이에 형성된다.

본 발명의 범위에서, 변속기는, 변속기의 한쪽에 다른 쪽보다 높은 토크가 작용하도록 토크를 변환하도록 설계되는 임의의 변속기를 포함할 수 있다. 따라서 변속기의 한쪽에는 높은 회전 속도의 구동 샤프트가 있고, 다른 쪽에는 더 낮은 회전 속도의 구동 샤프트가 있다. 실시예에 따르면, 차량 브레이크는 높은 회전 속도의 고속 구동 샤프트에 결합하며, 거기에는 동시에 휠 허브에 직접 작용하는 것보다 낮은 토크가 작용한다. 더 낮은 토크로 인해, 적어도 하나의 차량 브레이크는 더 작게 치수 설정될 수 있고, 이로써 위에 언급한 문제 중 적어도 일부가 해결된다.

본 발명의 범위에서, 차량 브레이크는 상용차의 하나의 휠만을 제동하는 브레이크를 의미하는 것으로도 이해되어야 한다. 전체 차량이 적어도 하나의 차량 브레이크에 의해 제동되지 않아도 된다.

차량 브레이크는 (예를 들어 브레이크 라이닝을 사용하여) 기계적 마찰을 통해 제동 작용을 일으키는 마찰 브레이크이다. 그러나 마찰력이 가해지는 방식은 임의적이어야 한다. 따라서 차량 브레이크는 선택적으로, 공압 액추에이터, 유압 액추에이터, 전기 액추에이터 중 적어도 하나를 포함한다. 이러한 액추에이터는, 힘 작용을 야기하여 필요한 마찰을 생성한다.

선택적으로 차량 브레이크는, 구동 트레인을 따라 전기 구동 모터의 앞 또는 뒤에 배치된다.

선택적으로 차량 브레이크는, 주차 브레이크 기능을 포함한다. 따라서 제동력은 (예를 들어 스프링 로드 실린더 내의) 스프링에 의해서도 야기될 수 있다.

선택적으로 브레이크 장치는, 차량 브레이크 및/또는 전기 구동 기계를 위한 유체 냉각 시스템을 포함한다.

본 발명은 또한, 전기 구동 모터, 변속기 및 적어도 하나의 휠 허브를 포함하는 구동 트레인에 관한 것으로, 상기 변속기는, 전기 구동 모터와 적어도 하나의 휠 허브 사이에 배치된다. 또한, 구동 트레인은, 전술한 브레이크 장치 중 하나를 포함한다.

선택적으로, 전기 구동 모터와 적어도 하나의 휠 허브 사이에, 차동 기어가 제공된다.

선택적으로, 2개의 전기 구동 모터가 제공될 수 있으며 (적어도 하나의 전기 구동 장치는 예를 들어 그 중 하나이다), 상기 구동 모터들은, 차동 기어 없이 각각의 휠 허브에 결합한다.

선택적으로 차량 브레이크는, 전기 구동 모터와 휠 허브 사이에 배치된다.

선택적으로 변속기(들)는, 휠 허브(들) 내에 통합된다. 선택적으로, 차량 브레이크(들) 및/또는 전기 구동 모터도, 휠 허브(들) 내에 통합될 수 있다.

선택적으로, 적어도 하나의 전기 구동 모터, 적어도 하나의 변속기 및 적어도 하나의 차량 브레이크는, 맞은 편에 놓이는 휠 허브들 사이에 축을 따라 배치된다. 이로써 실시예들은 마찬가지로, 모든 구성 요소들이 있는 E-축을 포함한다.

실시예들은 또한, 앞에 한정된 구동 트레인 중 하나를 포함하는 차량, 특히 상용차에 관한 것이다.

전술한 문제 중 적어도 일부는, 전기 구동 장치와 차량 브레이크 모두 변속기의 고속 쪽에 결합하는 한편, 휠들은 변속기의 반대쪽에 결합함으로써 해결된다. 이로 인해 브레이크와 구동 장치에 작용하는 토크 레벨이 감소하기 때문에, 이러한 방식으로 전기 구동 장치와 차량 브레이크가 축소될 수 있어 비용이 절약될 수 있다. 그 결과 모든 구성 요소를 콤팩트하게 E-축(축을 따라 형성된 구동 트레인)에 통합할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 이하의 상세한 설명 및 다양한 실시예들의 첨부된 도면으로부터 더 잘 이해되지만, 이들은 본 공개 내용을 특정 실시예로 제한하는 것으로 파악되어서는 안 되며, 단지 설명 및 이해를 위한 것이다.

도 1a 내지 도 1d는 차동 기어가 없는 본 발명의 실시예를 도시한 도면.
도 2a 내지 도 2c는 차동 기어 및 적어도 2개의 변속기 유닛이 있는 본 발명의 실시예를 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3c는 차동 기어 및 변속기가 있는 본 발명의 실시예를 도시한 도면.

도 1a 내지 도 1d는 상용차의 구동 트레인(50)을 위한 브레이크 장치의 실시예를 도시하며, 2개의 전기 구동 장치(111, 112)가 존재하고, 따라서 차동 기어가 필요하지 않다.

이하 위치 표시는, 항상 구동 트레인을 따른 힘 흐름과 관련되고, 당연히 차량 내에 설치와 관련되는 것은 아니다.

도 1a는, 제1 휠 허브(131), 제1 변속기(121), 제1 차량 브레이크(141) 및 제1 전기 모터(111)를 포함하는 구동 트레인(50)을 도시한다. 이러한 구성 요소들은 제1 휠(예를 들어 후방 휠 중 하나; 도 1a에 도시되지 않음)을 위한 제1 구동축(101)을 따르는 제1 구동 트레인을 의미한다. 제1 차량 브레이크(141)는, 제1 휠 허브(131)를 제동하도록 설계된다. 도시된 실시예에서 제1 차량 브레이크(141)는 제1 변속기(121)와 제1 전기 모터(111) 사이에 배치된다.

동일한 방식으로, 제2 차량 브레이크(142)가 제2 전기 모터(112)와 제2 변속기(122) 사이에 배치되는 방식으로, 제2 휠 허브(132)에 제2 구동축(102)을 통해, 마찬가지로 제2 변속기(122), 제2 차량 브레이크(142) 및 제2 전기 모터(112)가 결합한다. 제2 차량 브레이크(142)는, 제2 휠 허브(132)에서 차량의 휠을 제동하도록 설계된다.

전술한 바와 같이 이러한 배치는, (변속기가 토크를 변환하기 때문에) 브레이크(141, 142) 상의 토크가 종래의 브레이크 장치보다 작다는 장점을 제공한다. 거기에 더 높은 회전 속도가 거기에 존재하지만, 작용하는 토크는 더 작기 때문에, 차량 브레이크(141, 142)는 그럼에도 불구하고 더 작게 치수 설정될 수 있다.

도 1b는, 제1 변속기(141)가 제1 휠 허브(131) 내에 통합되거나 그것의 근처에 배치되는 다른 실시예를 도시한다. 제2 변속기(122) 또한 제2 휠 허브(132) 내에 통합된다. 도시된 실시예에서, 제1 차량 브레이크(141)와 제2 차량 브레이크(142)는 여전히 공간적으로 제1 전기 모터(111)와 제2 전기 모터(112)의 근처에 배치된다.

도 1c의 실시예에서, 추가로 제1 차량 브레이크(141)는 제1 휠 허브(131) 상에 또는 내에 통합된다. 또한, 제2 차량 브레이크(142)는 제2 휠 허브(132) 상에 또는 내에 통합된다. 제1 전기 모터(111)와 제1 휠 허브(131) 사이에 여전히 제1 축(101)이 형성되어, 제1 전기 모터(111)가 휠 허브(131) 상에 또는 내에 통합되지 않는다. 제2 축(102)에 의해 마찬가지로 제2 휠 허브(132)로부터 이격되고 제2 휠 허브(132) 내에 또는 상에 통합되지 않은 제2 전기 모터(112)에도 동일하게 적용된다.

차량 브레이크(141, 142)는 구동 트레인(50)을 따라 전기 구동 모터(111, 112)의 앞 또는 뒤에 배치될 수 있다. 도 1d는, 차량 브레이크(141, 142)가 구동 모터(111, 112) 뒤에 배치되어, 구동 모터(111, 112)가 각각 관련 차량 브레이크(141, 142)와 관련 변속기(121, 122) 사이에 있는 실시예를 도시한다. 또한, 예를 들어 구동 샤프트(101, 102)는 전기 구동 모터(111, 112)를 통과할 수 있다.

이 실시예에서 2개의 독립적인 전기 구동 모터(111, 112)가 존재하기 때문에, 다른 실시예에 따라 전기 구동 모터(111, 112)도 휠 허브(131, 132) 내에 또는 상에 통합될 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 차동 기어(150) 및 적어도 2개의 변속기 유닛(121, 122)이 있는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 차동 기어(150)는, 하나의 전기 구동 모터(110)만이 제공되면 되는 장점을 제공한다. 추가 차동 기어(150)는 제1 휠 허브(131)와 제2 휠 허브(132) 사이에 형성되고, 전기 모터(110)는 차동 기어(150) 뒤에 배치된다[휠 허브(131, 132)에서 볼 때 힘 흐름을 따라).

도 2a 내지 도 2c의 실시예는 도 1a 내지 도 1d에서와 같이, 관련 휠 허브(131, 132)와 관련 차량 브레이크(141, 142) 사이에 형성된 제1 변속기(121) 및 제2 변속기(122)를 포함한다. 제1 차량 브레이크(141)와 제2 차량 브레이크(142)는 차동 기어(150)와 관련 변속기[제1 변속기(121) 및 제2 변속기(122)] 사이에 배치된다.

도시된 실시예에서, 하나의 전기 모터(110)만이 형성되고, 차량 브레이크(141, 142)는 전기 모터(110)와 차동 기어(150) 사이에 구동 트레인을 따라 형성되는 것도 가능하다.

도 2a 내지 도 2c의 실시예들 사이의 차이점은 또한 휠 허브(131, 132) 내에 다양한 통합 가능성과 관련된다. 도 2a에서, 구성 요소들 중 어느 것도 관련 휠 허브(131, 132) 내에 통합되지 않는다. 도 2b의 실시예에서, 제1 변속기(141) 및 제2 변속기(122)가 관련 휠 허브(131, 132) 내에 통합된다. 도 2c의 실시예에서는, 제1 차량 브레이크(141) 및 제2 차량 브레이크(142)가 또한 제1 및 제2 휠 허브(131, 132) 상에 또는 내에 통합된다.

개별 구성 요소의 순서는 변하지 않으며, 개별 구성 요소들의 위치만 휠 허브(131, 132)에 더 가깝게 배치된다. 도 2c의 실시예에서, 차동 기어(150)는 예를 들어 제1 휠 허브(131) 및 제2 휠 허브(132)로부터 이격되어 배치되며, 이 경우 거리는 제1 및 제2 구동 샤프트(101, 102)에 의해 연결된다.

도 3a 내지 도 3c는 차동 기어 및 추가 변속기를 포함하는 본 발명의 실시예를 도시한다. 도 2a 내지 도 2c의 실시예와 달리, 추가의 다른 변속기(123)가 각각 차동 기어(150)와 전기 모터(110) 사이에 배치된다. 추가의 다른 변속기(123)는 예를 들어 유성 기어를 포함할 수 있다.

다른 모든 구성 요소는 도 2a 내지 도 2c의 실시예들에 도시된 것과 동일한 방식으로 배치되므로, 반복되는 설명은 불필요하다.

전술한 모든 실시예에서, 모든 구성 요소는, 소위 E-축인 하나의 축을 따라 형성될 수 있다. 따라서 추가 실시예들에 따르면, 상용차의 구동 트레인(50)은 E-축이 될 수 있고, 상기 구동 트레인에서 먼저 휠 허브(131, 132)가 (외부에서 내부를 향해 볼 때) 차축을 따라 배치되고, 이어서 변속기 유닛(121, 122), 그리고 이어서 차량 브레이크(141, 142)와 전기 모터(111, 112) 또는 하나의 전기 모터(110)만이 뒤따르며, 상기 전기 모터는 차동 기어(150)에 의해 차량 브레이크(141, 142)로부터 분리된다.

다른 실시예에서, 적어도 하나의 차량 브레이크(141, 142)가 구동 트레인을 따라 전기 구동 기계(110) 뒤에 형성될 수 있다. 예를 들어, 전기 모터(110)를 통해 구동 샤프트가 연장될 수 있고, 전기 모터(110)는 적어도 하나의 차량 브레이크(141, 142)와 휠 허브(들)(131, 132) 사이에 배치될 수 있다.

실시예들은 또한 상용차의 전기 구동 축을 위한 차량 브레이크에 관한 것으로, 본 발명에 따른 변속기(131, 132)로 인해, 더 높은 속도로 회전하는 샤프트가 구동 장치 및 브레이크(141, 142) 모두에 이용된다. 이로써, 작게 치수 설정된 전기 구동 모터(110, 111, 112)가 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량 브레이크(들)(141, 142)도 소형화될 수 있는데, 그 이유는 제동 시 가해질 토크는 휠 허브에 직접 브레이크가 설치될 경우보다 작기 때문이다. 실시예들의 장점은, 고속 샤프트를 사용하여 동일한 제동 효과가, 그러나 제동 메커니즘 내에서 상당히 감소한 제동 토크에 의해 달성될 수 있다는 것이다. 이로 인해 더 콤팩트한 차량 브레이크가 가능해진다. 또한, 액추에이터 성능과 관련된 요구 사항은 더 적으며, 이는 특히 전기 엔진 작동에 의해 구동되는 브레이크(141, 142)에 특히 바람직하다.

차량 브레이크(141, 142)의 구체적인 디자인은 자유롭게 선택될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 (전기 액추에이터로) 전기적으로 작동되는 차량 브레이크(141, 142)로 제한되어서는 안 된다. 공압식 차량 브레이크와 유압식 차량 브레이크가 사용될 수도 있다. 차량 브레이크(141, 142)는 주차 브레이크 기능도 포함할 수 있으며, 제동력은 예를 들어 스프링에 의해 가해진다.

실시예들에 따르면, 차량 브레이크(141, 142)는 전기 구동 장치(110, 111, 112)에 더 가깝게 배치되기 때문에, 차량 브레이크 및/또는 전기 구동 기계를 위한 유체 냉각 시스템이 제공될 수 있다. 상기 두 개가 함께 냉각될 수 있다.

상세한 설명, 청구 범위 및 도면에 개시된 본 발명의 특징들은 개별적으로 및 임의의 조합으로 본 발명을 실현하는데 필수적일 수 있다.

50: 구동 트레인 101, 102: 구동 샤프트
110, 111, 112: 전기 구동 장치 121, 122: 변속기
123: 다른 변속기 131, 132: 휠 허브
141, 142: 차량 브레이크 150: 차동 기어

Claims

적어도 하나의 전기 구동 모터(110, 111, 112), 적어도 하나의 변속기(121, 122, 123) 및 적어도 하나의 휠 허브(131, 132)를 포함하는 구동 트레인(50)을 구비한 상용차용 브레이크 장치에 있어서,
상기 적어도 하나의 휠 허브(131, 132)에서 볼 때, 상기 구동 트레인(50)을 따라 변속기 뒤에 배치되는 차량 브레이크(141, 142)를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
제1항에 있어서,
상기 차량 브레이크(141, 142)는 상기 구동 트레인(50)을 따라 상기 적어도 하나의 전기 구동 모터(110, 111, 112)의 앞 또는 뒤에 배치되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 차량 브레이크(141, 142)는, 공압 액추에이터, 유압 액추에이터, 전기 액추에이터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량 브레이크(141, 142) 및/또는 상기 적어도 하나의 전기 구동 기계(110, 111, 112)를 위한 유체 냉각 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량 브레이크(141, 142)는 주차 브레이크 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
적어도 하나의 전기 구동 모터(110, 111, 112), 적어도 하나의 변속기(121, 122, 123) 및 적어도 하나의 휠 허브(131, 132)를 포함하는 구동 트레인(50)으로서, 상기 적어도 하나의 변속기(121, 122, 123)는, 상기 적어도 하나의 전기 구동 모터(110, 111, 112)와 상기 적어도 하나의 휠 허브(131, 132) 사이에 배치되는 것인, 구동 트레인에 있어서,
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 브레이크 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제6항에 있어서,
적어도 하나의 전기 구동 모터(110)와 상기 적어도 하나의 휠 허브(131, 132) 사이에 차동 기어(150)가 제공되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제7항에 있어서,
상기 차동 기어(150)와 상기 전기 구동 모터(110) 사이에 다른 변속기(123)가 형성되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제6항에 있어서,
차동 기어 없이 차축의 각각의 휠 허브(131, 132)에 결합하는 2개의 전기 구동 모터(111, 112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전기 구동 모터(110, 111, 112)와 상기 적어도 하나의 휠 허브(131, 132) 사이에 차량 브레이크(141, 142)가 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 변속기(121, 122, 123)는 상기 적어도 하나의 휠 허브(131, 132) 내에 통합되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전기 구동 모터(110, 111, 112), 상기 적어도 하나의 변속기(121, 122, 123) 및 상기 적어도 하나의 차량 브레이크(141, 142)는, 맞은 편에 놓이는 휠 허브들(131, 132) 사이에 축을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 트레인.
차량으로서,
제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 구동 트레인(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량, 특히 상용차.