WO2019170513A1 - Elektrische fahrzeugachsenvorrichtung - Google Patents

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WO2019170513A1
WO2019170513A1 PCT/EP2019/054991 EP2019054991W WO2019170513A1 WO 2019170513 A1 WO2019170513 A1 WO 2019170513A1 EP 2019054991 W EP2019054991 W EP 2019054991W WO 2019170513 A1 WO2019170513 A1 WO 2019170513A1
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brake
wheel
vehicle axle
rotor
vehicle
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PCT/EP2019/054991
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Jochen Fassnacht
Norbert Mueller
Simon Trautmann
Arno Schaumann
Klaus Beulich
Armin Verhagen
Laszlo Boros
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60Y2400/80Differentials
    • B60Y2400/804Torque vectoring arrangements

Definitions

  • the invention relates to an electrical vehicle axle device.
  • Integrated electric axes conventionally include an electric machine, a transmission and a control electronics in an overall concept. This not only covers all drive functions, but also a part of the braking functions.
  • regenerative braking that is, when the accelerator pedal is released, the vehicle is braked to a stop by the electric machine and even locked on gentle slopes without the need for brake pedal operation. Also driving dynamics functions of
  • Brake control system are partially adopted by the drive, such as. Torque vectoring, eABS etc.
  • the environmental influences include, for example, corrosion, a
  • the thermal management involves dissipating the frictional heat to the environment, whereby the heat energy is usually lost in this case.
  • a conventional brake system has a relatively high mass, which is predetermined by its minimum heat capacity.
  • the brake system has a high space requirement, which also limits a rim design.
  • DE 10 2013 204 766 A1 discloses an electric vehicle axle device having at least one vehicle axle to which vehicle wheels can be attached, and wherein the electric vehicle axle device has a transmission connected to the vehicle axle. Furthermore, the vehicle axle device has an electric motor, which with the
  • Vehicle axle and connected to the vehicle axle vehicle wheels.
  • vehicle axle electrical device has a
  • Power electronics wherein the power electronics comprises an inverter which is connected to the electric motor, for feeding the electric motor with electrical energy.
  • the present invention provides an electric vehicle axle device having a vehicle axle to which vehicle wheels are attachable, having at least one electric machine by which torque is transferable to the vehicle axle, with power electronics for supplying the at least one electrical machine with electrical energy, with a first Braking device, which is designed to decelerate a first vehicle wheel, with a second braking device, which is adapted to delay a second vehicle wheel, and with at least one housing, in which at least the at least one electric machine, the first
  • Braking device and the second brake device are arranged.
  • An idea of the present invention is, by integration of the
  • Braking device in the vehicle electrical axle device i. by arranging the at least one electric machine, the first one
  • Braking device and the second braking device in the housing of the vehicle electrical axle device improved electrical
  • Vehicle axle device to provide, which is not exposed to environmental influences such as corrosion, water film formation or fine dust emission.
  • Vehicle axle device allows, thus having both the drive and the braking device as a unit.
  • the braking device By the arrangement of the braking device in the housing of the vehicle electrical axle device, the braking device is thus self-contained, i. is not directly cooled by an ambient air, which can be avoided due to the environmental disadvantages disadvantages.
  • a heat loss of the braking device can, for example, for a
  • Vehicle air conditioning or battery temperature control can be used.
  • the braking device can be controlled against an engine torque of the electric machine to generate waste heat for air conditioning, whereby, for example, a separate heating element can be omitted.
  • the integrated braking device advantageously does not require its own control unit, but can be controlled by a control unit of the electric vehicle axle device. Furthermore, can
  • Vehicle axle device integrated i. be realized by the braking device.
  • Vehicle axle is coupled to a transmission connected to the vehicle axle, wherein the at least one electric machine, the transmission, the first brake device and the second brake device are arranged in the at least one housing.
  • an electric vehicle axle device in which all the essential components relating to drive and brake, i. the electric machine, the transmission and the braking device are combined in one package.
  • the transmission for transmitting the torque to the vehicle axle is coupled to a differential gear, wherein the first brake device is arranged on a first output shaft of the differential gear, and wherein the second brake device is arranged on a second output shaft of the differential gear ,
  • a first vehicle wheel and a second vehicle wheel can be delayed independently of each other by the first braking device and thereby realized by the first and second braking device driving dynamics functions such as torque vectoring or eABS.
  • the differential gear, the first brake device and the second brake device are arranged in the at least one housing, wherein the
  • Differential gear is formed by a self-locking differential gear, in particular by a Torsen differential gear.
  • Braking device at the respective differential outputs can be made immediately via the electric machine and then supported by the slower integrated brakes on the differential output fast wheel dynamic torque interventions immediately on the electric machine.
  • the provision of the self-locking differential gear, in particular of the Torsen differential gear, causes engine and braking torques of a control device of the electric vehicle axle device are controlled such that a wheel-individual effect of the integrated brakes and braking devices is greatly enhanced.
  • a differential torque between the first brake device and the second brake device is thus significantly higher than a maximum
  • the first brake device has a rotatably connected to the first output shaft of the differential gear rotor, a first brake plate, a second brake plate and an actuator, wherein the rotor between the first brake plate and the second brake plate is arranged the actuator is adapted to press the brake plates against the rotor or to move it away from the rotor.
  • a differential gear rotatably connected rotor having a first brake plate, a second brake plate and an actuator, wherein the rotor between the first brake plate and the second brake plate is arranged, wherein the actuator is adapted to press the brake plates to the rotor or away from the rotor move.
  • a structurally simple braking device can be provided in a compact design in an advantageous manner.
  • the electric vehicle axle device has wheel-specific drive units, wherein a first wheel-individual drive unit has a first electric machine, a first transmission and the first brake device, which are arranged in a first housing, wherein on an output shaft of the first transmission the first vehicle wheel is attachable, and wherein the first brake device is adapted to delay the first vehicle wheel.
  • a wheel-individual drive unit which has an electric machine, a brake device and a transmission in a single package, whereby a brake system that is additional to the electrical vehicle axle device can be dispensed with.
  • a second wheel-individual drive unit has a second electric machine, a second transmission and the second brake device, which are arranged in a second housing, wherein on an output shaft of the second transmission, the second vehicle is attachable, and wherein the second
  • Braking device is designed to delay the second vehicle.
  • a wheel-individual drive unit which has an electric machine, a braking device and a transmission in a single package, whereby a braking system that is additional to the electric vehicle axle device can be dispensed with.
  • the first brake device and the second brake device are respectively arranged in the electric machine, in the transmission or between the electric machine and the transmission.
  • the electric vehicle axle device has wheel-specific drive units, wherein a first wheel-individual drive unit has a first electric machine and a first brake device, which are arranged in a first housing, wherein a first vehicle wheel is connected to an output shaft of the first electric machine attachable, the first
  • Braking device is adapted to delay the first vehicle wheel, and wherein a second wheel-individual drive unit, a second electrical
  • Machine and a second braking device which are arranged in a second housing, wherein on an output shaft of the second electric machine, a second vehicle wheel is attachable, wherein the second
  • Braking device is designed to delay the second vehicle.
  • a first wheel-individual drive unit and a second wheel-individual drive unit can be provided which have only one electrical machine and one brake device, advantageously eliminating one transmission.
  • the first brake device is arranged on an output shaft of the first electric machine, wherein the first brake device has a rotor rotatably connected to the output shaft of the first electric machine
  • a structurally simple braking device can be provided in a compact design in an advantageous manner.
  • the second braking device on an output shaft of the second electrical
  • the second brake means comprises a rotatably connected to the output shaft of the second electric machine rotor, a first brake plate, a second brake plate and an actuator, wherein the rotor between the first brake plate and the second brake plate is arranged, wherein the actuator thereto is designed to press the brake plates to the rotor or to move away from the rotor.
  • the actuator has an electrically or hydraulically actuated piston, which is designed to the first brake plate directly or via a first
  • the rotor is arranged on the output shaft at least partially axially displaceable, and wherein the rotor can be pressed by an axial movement of the first brake plate on the second brake plate.
  • a second spring element is arranged, which is adapted to space the first brake plate and the second brake plate from each other.
  • Embodiments of the invention mediate. They illustrate
  • Fig. 1 is a longitudinal sectional view of an electrical
  • Vehicle axle device according to a preferred
  • FIG. 2 is a schematic illustration of an electric vehicle axle device connected to respective vehicle wheels according to the preferred embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a schematic illustration of an electric vehicle axle device connected to respective vehicle wheels according to another preferred embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a schematic illustration of the vehicle axle electrical device disposed on a rear axle of a vehicle according to the preferred embodiment of the invention
  • Fig. 5 is a schematic representation of the electrical shown in Fig. 2
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a first wheel-individual drive unit and a wheel-individual drive unit of the electric vehicle axle device according to a further preferred development of the invention.
  • FIG. 7 shows a longitudinal sectional view of a wheel-individual drive unit of the electric vehicle axle device according to a further preferred development of the invention.
  • FIG. 8 shows a longitudinal sectional view of a wheel-individual drive unit of the electric vehicle axle device according to a further preferred development of the invention
  • FIG. 9 shows a longitudinal sectional view of a wheel-individual drive unit of the electric vehicle axle device according to a further preferred development of the invention.
  • FIG. 10 shows a longitudinal sectional view of a wheel-individual drive unit of the electric vehicle axle device according to a further preferred development of the invention
  • 11 is a schematic representation of at a rear axle of a
  • Fig. 12 is a schematic representation of the first and second wheel individual
  • Fig. 1 shows a longitudinal sectional view of an electrical
  • Vehicle axle device according to a preferred embodiment of the invention.
  • the electric vehicle axle device 1 has a vehicle axle 10 to which vehicle wheels (not shown in FIG. 1) can be attached.
  • the electric vehicle axle device 1 furthermore has an electric machine 16, by means of which a torque M can be transmitted to the vehicle axle 10.
  • the vehicle axle electrical device 1 has power electronics (not shown in FIG. 1) for supplying the electric machine 16 with electric power.
  • the electric vehicle axle device 1 has a first brake device 22 and a second brake device 24, which are designed to decelerate respective vehicle wheels.
  • the vehicle axle electrical device 1 has a housing 26 in which the electric machine 16, the first brake device 22 and the second
  • Braking device 24 are arranged.
  • the electric machine 16 is coupled to transmit a torque M to the vehicle axle 10 with a transmission 30 connected to the vehicle axle 10.
  • the transmission 30 is also disposed in the housing 26.
  • the electric vehicle axle device 1 further includes a differential gear 34.
  • the differential gear 34 is coupled to the transmission 30.
  • At a first output shaft 34a of the differential gear 34 is the first
  • Braking device 22 is arranged. On a second output shaft 34b of the differential gear 34, the second brake device 24 is arranged.
  • the differential gear 34 is also disposed in the housing 26 of the vehicle axle electrical device 1.
  • the first brake device 22 has a rotatably connected to the first output shaft 34a of the differential gear 34 rotor 36, a first brake plate 40, a second brake plate 44 and an actuator 48.
  • the rotor 36 is disposed between the first brake plate 40 and the second brake plate 44.
  • the actuator 48 is configured to press the brake plates 40, 44 against the rotor 36 or to move away from the rotor 36.
  • the actuator 48 is preferably formed by an electrically actuated piston, through which the first brake plate 40 can be acted upon by an axial force.
  • the rotor 36 is further arranged on the output shaft of the electric machine at least partially axially displaceable.
  • the actuator may, for example, have a hydraulically actuable piston or, further alternatively, a spring element, such as, for example, a plate spring, may be arranged between the actuator and the first brake plate 40.
  • a spring element 56 which is adapted to the first brake plate 40 and the second brake plate 44 from each other
  • the second brake device 24 has a second drive shaft 34b of the differential gear 34 rotatably connected rotor 38, a first
  • Brake plate 42 Brake plate 42, a second brake plate 46 and an actuator 50.
  • the rotor 38 is disposed between the first brake plate 42 and the second brake plate 46.
  • the actuator 50 is configured to press the brake plates 42, 46 against the rotor 38 or move it away from the rotor 38.
  • the actuator 50 is preferably formed by an electrically actuable piston.
  • the actuator 50 may be formed, for example, by a hydraulically actuable piston.
  • the actuator is configured to apply an axial force to the first brake plate 42.
  • the actuator 50 can act on the first brake plate 42 with an axial force, for example, via a spring element (not shown in FIG. 1).
  • the rotor 38 is arranged on the output shaft of the differential gear 34 at least partially axially displaceable. Further, the rotor 38 can be pressed by an axial movement of the first brake plate 42 on the second brake plate 46.
  • a spring element 58 is further arranged, which is adapted to space the first brake plate 42 and the second brake plate 46 from each other.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an electric vehicle axle device connected to respective vehicle wheels according to the preferred embodiment of the invention.
  • the vehicle axle electrical device 1 is attached to a first vehicle wheel 12a and a second vehicle wheel 12b in the present illustration. Furthermore, the power electronics 20 for supplying the electrical machine with electrical energy is shown.
  • the first brake device 22 is disposed at a first differential output of the (not shown in Fig. 2) differential gear.
  • the second brake device 24 is at another
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an electric vehicle axle device connected to respective vehicle wheels according to a further preferred embodiment of the invention.
  • the differential gear through a
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the electrical vehicle axle device arranged on a rear axle of a vehicle according to the preferred embodiment of the invention.
  • the electric vehicle axle device 1 shown in FIG. 2 is disposed on the rear axle of a motor vehicle in the present embodiment.
  • a conventional brake system On a front axle of the motor vehicle, a conventional brake system is arranged.
  • a first vehicle wheel 9a of the front axle On a first vehicle wheel 9a of the front axle, a first conventional braking device 8a is arranged.
  • a second conventional braking device 8b On a second vehicle wheel 9b of the front axle, a second conventional braking device 8b is arranged.
  • Vehicle axle device 1 is thus on any axis of the
  • Motor vehicle can be arranged, wherein on the other axis, for example, a conventional braking device or a conventional brake system is used.
  • FIG. 5 is a schematic illustration of the vehicle axle electrical device shown in FIG. 2 on a rear axle and the vehicle axle electrical device shown in FIG. 3 on a front axle of FIG
  • the electric vehicle axle device shown in Fig. 2 On the rear axle of the motor vehicle, the electric vehicle axle device shown in Fig. 2 is arranged. On the front axle, the vehicle axle device 1 shown in FIG. 3 is arranged.
  • the motor vehicle shown in Fig. 5 thus has two electrical
  • Vehicle axle devices wherein the arranged at the front axle of the vehicle electrical axle device has a torso differential and the Rear axle mounted vehicle electrical axle device preferably comprises a conventional differential gear.
  • FIG. 6 shows a longitudinal sectional view of a first wheel-individual drive unit and a wheel-individual drive unit of the electric drive
  • the electric vehicle axle device 1 has in the present
  • Embodiment wheel-individual drive units 11a, 11b A first wheel-individual drive unit 11a, which is shown in detail in FIG. 6, has a first electric machine 16, a first transmission 28 and a first brake device 22. The aforementioned components are arranged in the first housing 26. A vehicle wheel (not shown in FIG. 6) can be attached to an output shaft 30a of the first transmission 30.
  • Brake device 22 is configured to delay the first vehicle wheel.
  • a second wheel-individual drive unit 11b is shown in Fig. 6 approach. This has a mirror-symmetrical to the first wheel-individual drive unit 11a construction and is arranged adjacent thereto.
  • the first brake device 22 is disposed between the electric machine 16 and the transmission 30.
  • FIG. 7 shows a longitudinal sectional view of a wheel-individual drive unit of the electric vehicle axle device according to a further preferred development of the invention.
  • Embodiment of the in Fig. 6 essentially in that the transmission 130 is formed by a planetary gear.
  • the output shaft of the electric machine 16 forms an input shaft of the transmission 130.
  • An output shaft of the transmission 130 is disposed along the same axis as the input shaft.
  • the first brake device 22 is disposed between the electric machine 16 and the transmission 130.
  • FIG. 8 shows a longitudinal sectional view of a wheel-individual drive unit of the electric vehicle axle device according to a further preferred development of the invention.
  • the second wheel-specific wheel drive unit 211b shown in FIG. 8 essentially differs from the wheel-individual drive unit shown in FIG. 6 in that the second brake device 24 is not arranged on a transmission side of the electric machine 18, but on an oppositely disposed side of the electric machine 18 is.
  • FIG. 9 shows a longitudinal sectional view of a wheel-individual drive unit of the electric vehicle axle device according to a further preferred development of the invention.
  • the electric vehicle axle device 1 has a first wheel-individual drive unit 311a and a second wheel-individual drive unit (not shown in FIG. 9).
  • the first wheel-individual drive unit 311 a has a first electric machine 16 and a first brake device 22.
  • the first electric machine 16 and the first brake device 22 are arranged in a housing 26.
  • a vehicle wheel (not shown in FIG. 9) can be attached to an output shaft 16a of the first electric machine 16.
  • the first brake device 22 is configured to decelerate the first vehicle wheel.
  • the second wheel-specific drive unit (not shown in FIG. 9) is arranged mirror-symmetrically to the first wheel-individual drive unit 311a in the electric vehicle axle device and has identical characteristics
  • the electric machine 16 and the first brake device 22 have an identical structure as in the embodiment shown in Fig. 6 and are therefore not described in detail.
  • Wheel-individual drive unit 311a has no transmission and is thus adapted to drive the respective vehicle wheel directly by means of the output shaft of the electric machine 16.
  • the first brake device 22 is disposed between the electric machine 16 and the vehicle wheel (not shown in FIG. 9) in the housing 26 of the first wheel-individual drive unit 311a.
  • FIG. 10 shows a longitudinal sectional view of a wheel-individual drive unit of the electric vehicle axle device according to a further preferred development of the invention.
  • FIG. 10 differs from that of FIG.
  • Embodiment of Fig. 9 substantially by the arrangement of the first braking device 22 on an opposite side of the electrical
  • Machine 16 i. on a side of the electric machine 16 opposite to a vehicle wheel.
  • FIG. 11 shows a schematic illustration of wheel-individual drive units of the vehicle-mounted vehicle axle device arranged on a rear axle of a motor vehicle and of a conventional brake system of a front axle according to a further preferred embodiment of the invention
  • two wheel-individual drive units are arranged as shown for example in FIG. 6 on a rear axle of the motor vehicle.
  • Braking device 24 are arranged between the electric machine and the transmission of the respective wheel-individual drive units 11a, 11b.
  • first brake device 22 and the second brake device 24 may, for example, as indicated by the dashed areas on a Differential output of the respective wheel-individual drive units 11a, 11b to be arranged.
  • a first conventional braking device 8a On a first vehicle wheel 9a of the front axle, a first conventional braking device 8a is arranged. On a second vehicle wheel 9b of the front axle, a second conventional braking device 8b is arranged.
  • FIG. 12 shows a schematic representation of first and second wheel-individual drive units on a rear axle and first and second wheel-individual drive units on a front axle of a motor vehicle according to a further preferred development of the invention.
  • wheel-individual drive units 11a, 11b are respectively arranged on the rear axle and on the front axle.
  • the wheel-individual drive units correspond to the wheel-individual drive unit 311a shown in FIG. 9 or their mirror-inverted version to the respective other vehicle wheel.
  • the first wheel-individual drive unit 11a is arranged on a first vehicle wheel 13a on a rear axle of the motor vehicle. On a second vehicle wheel 13b, the second wheel-individual drive unit 11b is arranged.
  • the second wheel-individual drive unit 11b is connected to the second vehicle wheel 12b.
  • a shape, size, and / or nature of the components of the vehicle electrical axle device may be altered.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung (1), mit einer Fahrzeugachse (10), an welcher Fahrzeugräder (12a, 12b) anbringbar sind; mit zumindest einer elektrischen Maschine (16, 18), durch welche ein Drehmoment (M) auf die Fahrzeugachse (10) übertragbar ist; mit einer Leistungselektronik (20) zum Versorgen der zumindest einen elektrischen Maschine (16, 18) mit elektrischer Energie; mit einer ersten Bremseinrichtung (22), welche dazu ausgebildet ist, ein erstes Fahrzeugrad (12a) zu verzögern; mit einer zweiten Bremseinrichtung (24), welche dazu ausgebildet ist, ein zweites Fahrzeugrad (12b) zu verzögern; und mit zumindest einem Gehäuse (26, 28), in welchem zumindest die zumindest eine elektrische Maschine (16, 18), die erste Bremseinrichtung (22) und die zweite Bremseinrichtung (24)angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Titel
Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung.
Stand der Technik
Integrierte elektrische Achsen beinhalten herkömmlicherweise eine elektrische Maschine, ein Getriebe und eine Ansteuerelektronik in einem Gesamtkonzept. Damit werden nicht nur alle Antriebsfunktionen abgedeckt, sondern auch ein Teil der Bremsfunktionen.
Ein Beispiel hierfür ist das regenerative Bremsen, d.h., bei einem Loslassen des Gaspedals wird das Fahrzeug von der elektrischen Maschine bis zum Stillstand gebremst und sogar an leichten Steigungen festgehalten, ohne dass hierfür eine Bremspedalbetätigung erforderlich ist. Auch Fahrdynamikfunktionen des
Bremsreglersystems werden teilweise durch den Antrieb übernommen, wie z.B. Torque Vektoring, eABS usw.
Obwohl ein Teil der Bremsfunktionen mit dem Antrieb abgedeckt wird, existieren heute dennoch zwei getrennte Systeme für Antrieb und Bremse. Diese besitzen jeweils eigene elektrische Steuergeräte sowie eigene Konzepte für Packaging, Thermomanagement, Service, Diagnose, Sicherheit, Rückfallebenen,
Stromversorgung und Sensorik.
Selbst wenn diese beiden Systeme von demselben Lieferanten stammen, werden diese getrennt in Zusammenarbeit mit dem OEM in das Fahrzeug- Gesamtkonzept integriert. Die eingesetzten Entwicklungsumgebungen sind dabei meist unterschiedlich. Eine abgesicherte Kommunikation zwischen den Systemen und Steuergeräten ist zwingend erforderlich. Dabei können höhere Signallaufzeiten negative Auswirkungen auf verteilte Funktionen, wie z.B. einer Stabilisierung durch Motor- und Bremseingriffe oder Bilanzierungen zwischen Rekuperation und
Reibbremse, aufweisen. Des Weiteren ist zu beachten, dass ein herkömmliches Bremssystem heutiger Kraftfahrzeuge offene, luftgekühlte Reibelemente aufweist, welche Umwelteinflüssen ausgesetzt ist und ein dediziertes
Thermomanagement erfordert.
Die Umwelteinflüsse beinhalten beispielsweise eine Korrosion, eine
Wasserfilmbildung auf der Bremsscheibe sowie eine Feinstaubemission aufgrund der offenen Bauart des Bremssystems. Das Thermomanagement umfasst das Abführen der Reibwärme an die Umgebung, wobei die Wärmeenergie hierbei in der Regel verloren geht.
Des Weiteren weist ein herkömmliches Bremssystem eine relative hohe Masse auf, welche durch seine Mindest-Wärmekapazität vorgegeben ist. Darüber hinaus weist das Bremssystem einen hohen Raumbedarf auf, welcher ebenfalls ein Felgendesign einschränkt.
DE 10 2013 204 766 Al offenbart eine elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung, welche wenigstens eine Fahrzeugachse aufweist, an welcher Fahrzeugräder anbringbar sind, und wobei die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung ein Getriebe aufweist, welches mit der Fahrzeugachse verbunden ist. Ferner weist die Fahrzeugachsenvorrichtung einen Elektromotor auf, welcher mit dem
Getriebe gekoppelt ist, zum Übertragen eines Drehmoments auf die
Fahrzeugachse und die mit der Fahrzeugachse verbundenen Fahrzeugräder. Überdies weist die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung eine
Leistungselektronik auf, wobei die Leistungselektronik einen Inverter aufweist, welcher mit dem Elektromotor verbunden ist, zum Speisen des Elektromotors mit elektrischer Energie.
Es besteht somit ein Bedarf, eine elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung vorzusehen, welche geringere Kosten für Entwicklung, Material und Logistik aufweist, und welche Umwelteinflüssen nicht ausgesetzt ist sowie eine geringere Komplexität aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung mit einer Fahrzeugachse, an welcher Fahrzeugräder anbringbar sind, mit zumindest einer elektrischen Maschine, durch welche ein Drehmoment auf die Fahrzeugachse übertragbar ist, mit einer Leistungselektronik zum Versorgen der zumindest einen elektrischen Maschine mit elektrischer Energie, mit einer ersten Bremseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, ein erstes Fahrzeugrad zu verzögern, mit einer zweiten Bremseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, ein zweites Fahrzeugrad zu verzögern, und mit zumindest einem Gehäuse, in welchem zumindest die zumindest eine elektrische Maschine, die erste
Bremseinrichtung und die zweite Bremseinrichtung angeordnet sind.
Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Integration der
Bremseinrichtung in die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung, d.h. durch das Anordnen der zumindest einen elektrischen Maschine, der ersten
Bremseinrichtung und der zweiten Bremseinrichtung in dem Gehäuse der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung eine verbesserte elektrische
Fahrzeugachsenvorrichtung vorzusehen, welche keinen Umwelteinflüssen wie Korrosion, Wasserfilmbildung bzw. Feinstaubemission ausgesetzt ist.
Zudem wird ein kostengünstiges Packaging der elektrischen
Fahrzeugachsenvorrichtung ermöglicht, die somit sowohl den Antrieb als auch die Bremseinrichtung als Einheit aufweist.
Durch die Anordnung der Bremseinrichtung in dem Gehäuse der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung ist die Bremseinrichtung somit in sich geschlossen, d.h. wird nicht direkt von einer Umgebungsluft gekühlt, wodurch die aufgrund von Umwelteinflüssen entstehenden Nachteile vermieden werden können.
Eine Verlustwärme der Bremseinrichtung kann beispielsweise für eine
Fahrzeugklimatisierung oder eine Batterietemperierung genutzt werden. Optional kann die Bremseinrichtung beispielsweise gegen ein Motormoment der elektrischen Maschine angesteuert werden, um Abwärme für eine Klimatisierung zu erzeugen, wodurch beispielsweise ein separates Heizelement entfallen kann.
Zudem benötigt die integrierte Bremseinrichtung in vorteilhafter Weise kein eigenes Steuergerät, sondern kann von einem Steuergerät der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung angesteuert werden. Des Weiteren kann
beispielsweise eine Parkbremsfunktion in die elektrische
Fahrzeugachsenvorrichtung integriert, d.h. durch die Bremseinrichtung realisiert werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zumindest eine elektrische Maschine zum Übertragen eines Drehmoments auf die
Fahrzeugachse mit einem mit der Fahrzeugachse verbundenen Getriebe gekoppelt ist, wobei die zumindest eine elektrische Maschine, das Getriebe, die erste Bremseinrichtung und die zweite Bremseinrichtung in dem zumindest einen Gehäuse angeordnet sind.
Somit kann in vorteilhafter Weise eine elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung bereitgestellt werden, bei welcher sämtliche wesentlichen Komponenten bezüglich Antrieb und Bremse, d.h. die elektrische Maschine, das Getriebe und die Bremseinrichtung, in einem Package kombiniert sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Getriebe zum Übertragen des Drehmoments auf die Fahrzeugachse mit einem Differentialgetriebe gekoppelt ist, wobei an einer ersten Abtriebswelle des Differentialgetriebes die erste Bremseinrichtung angeordnet ist, und wobei an einer zweiten Abtriebswelle des Differentialgetriebes die zweite Bremseinrichtung angeordnet ist. Somit können in vorteilhafter Weise durch die erste Bremseinrichtung ein erstes Fahrzeugrad und durch die zweite Bremseinrichtung ein zweites Fahrzeugrad unabhängig voneinander verzögert werden und dadurch durch die erste und zweite Bremseinrichtung Fahrdynamikfunktionen wie z.B. Torque Vektoring oder eABS realisiert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Differentialgetriebe, die erste Bremseinrichtung und die zweite Bremseinrichtung in dem zumindest einen Gehäuse angeordnet sind, wobei das
Differentialgetriebe durch ein Selbstsperrdifferentialgetriebe, insbesondere durch ein Torsen-Ausgleichsgetriebe, ausgebildet ist.
Durch die Anordnung der ersten Bremseinrichtung und der zweiten
Bremseinrichtung an den jeweiligen Differentialausgängen können schnelle fahrdynamische Radmomenteneingriffe sofort über die elektrische Maschine gestellt und dann radindividuell durch die langsameren integrierten Bremsen am Differentialausgang unterstützt werden.
Das Bereitstellen des Selbstsperrdifferentialgetriebes, insbesondere des Torsen- Ausgleichsgetriebes, bewirkt, dass Motor- und Bremsmomente von einem Steuergerät der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung derart ansteuerbar sind, dass eine radindividuelle Wirkung der integrierten Bremsen bzw. der Bremseinrichtungen stark verstärkt wird.
Insbesondere ist ein Differenzmoment zwischen der ersten Bremseinrichtung und der zweiten Bremseinrichtung somit deutlich höher als ein maximales
Bremsmoment einer Bremse.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Bremseinrichtung einen mit der ersten Abtriebswelle des Differentialgetriebes drehfest verbundenen Rotor, eine erste Bremsplatte, eine zweite Bremsplatte und einen Aktuator aufweist, wobei der Rotor zwischen der ersten Bremsplatte und der zweiten Bremsplatte angeordnet ist, wobei der Aktuator dazu ausgebildet ist, die Bremsplatten an den Rotor anzupressen oder von dem Rotor weg zu bewegen. Somit kann in vorteilhafter Weise eine konstruktiv einfache Bremseinrichtung in kompakter Bauform bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Bremseinrichtung einen mit der zweiten Abtriebswelle des
Differentialgetriebes drehfest verbundenen Rotor, eine erste Bremsplatte, eine zweite Bremsplatte und einen Aktuator aufweist, wobei der Rotor zwischen der ersten Bremsplatte und der zweiten Bremsplatte angeordnet ist, wobei der Aktuator dazu ausgebildet ist, die Bremsplatten an den Rotor anzupressen oder von dem Rotor weg zu bewegen.
Somit kann in vorteilhafter Weise eine konstruktiv einfache Bremseinrichtung in kompakter Bauform bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung radindividuelle Antriebseinheiten aufweist, wobei eine erste radindividuelle Antriebseinheit eine erste elektrische Maschine, ein erstes Getriebe und die erste Bremseinrichtung aufweist, welche in einem ersten Gehäuse angeordnet sind, wobei an einer Abtriebswelle des ersten Getriebes das erste Fahrzeugrad anbringbar ist, und wobei die erste Bremseinrichtung dazu ausgebildet ist, das erste Fahrzeugrad zu verzögern.
Somit kann in vorteilhafter Weise eine radindividuelle Antriebseinheit bereitgestellt werden, welche eine elektrische Maschine, eine Bremseinrichtung und ein Getriebe in einem einzelnen Package aufweist, wodurch ein zu der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung zusätzliches Bremssystem entfallen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine zweite radindividuelle Antriebseinheit eine zweite elektrische Maschine, ein zweites Getriebe und die zweite Bremseinrichtung aufweist, welche in einem zweiten Gehäuse angeordnet sind, wobei an einer Abtriebswelle des zweiten Getriebes das zweite Fahrzeugrad anbringbar ist, und wobei die zweite
Bremseinrichtung dazu ausgebildet ist, das zweite Fahrzeugrad zu verzögern. Somit kann in vorteilhafter Weise eine radindividuelle Antriebseinheit bereitgestellt werden, welche eine elektrische Maschine, eine Bremseinrichtung und ein Getriebe in einem einzelnen Package aufweist, wodurch ein zu der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung zusätzliches Bremssystem entfallen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Bremseinrichtung und die zweite Bremseinrichtung jeweils in der elektrischen Maschine, in dem Getriebe oder zwischen der elektrischen Maschine und dem Getriebe angeordnet sind. Es besteht somit in vorteilhafter weise die Flexibilität der Anordnung der jeweiligen Bremseinrichtungen an einer geeigneten Stelle in dem Gehäuse der jeweiligen radindividuellen Antriebseinheit, wodurch ein effizientes Design bzw. eine effiziente Bauraumausnutzung realisierbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung radindividuelle Antriebseinheiten aufweist, wobei eine erste radindividuelle Antriebseinheit eine erste elektrische Maschine und eine erste Bremseinrichtung aufweist, welche in einem ersten Gehäuse angeordnet sind, wobei an einer Abtriebswelle der ersten elektrischen Maschine ein erstes Fahrzeugrad anbringbar ist, wobei die erste
Bremseinrichtung dazu ausgebildet ist, das erste Fahrzeugrad zu verzögern, und wobei eine zweite radindividuelle Antriebseinheit eine zweite elektrische
Maschine und eine zweite Bremseinrichtung aufweist, welche in einem zweiten Gehäuse angeordnet sind, wobei an einer Abtriebswelle der zweiten elektrischen Maschine ein zweites Fahrzeugrad anbringbar ist, wobei die zweite
Bremseinrichtung dazu ausgebildet ist, das zweite Fahrzeugrad zu verzögern. Somit können in vorteilhafter Weise eine erste radindividuelle Antriebseinheit und eine zweite radindividuelle Antriebseinheit bereitgestellt werden, welche lediglich eine elektrische Maschine und eine Bremseinrichtung aufweisen, wobei in vorteilhafter Weise ein Getriebe entfällt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Bremseinrichtung an einer Abtriebswelle der ersten elektrischen Maschine angeordnet ist, wobei die erste Bremseinrichtung einen mit der Abtriebswelle der ersten elektrischen Maschine drehfest verbundenen Rotor, eine erste
Bremsplatte, eine zweite Bremsplatte und einen Aktuator aufweist, wobei der Rotor zwischen der ersten Bremsplatte und der zweiten Bremsplatte angeordnet ist, wobei der Aktuator dazu ausgebildet ist, die Bremsplatten an den Rotor anzupressen oder von dem Rotor weg zu bewegen. Somit kann in vorteilhafter Weise eine konstruktiv einfache Bremseinrichtung in kompakter Bauform bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Bremseinrichtung an einer Abtriebswelle der zweiten elektrischen
Maschine angeordnet ist, wobei die zweite Bremseinrichtung einen mit der Abtriebswelle der zweiten elektrischen Maschine drehfest verbundenen Rotor, eine erste Bremsplatte, eine zweite Bremsplatte und einen Aktuator aufweist, wobei der Rotor zwischen der ersten Bremsplatte und der zweiten Bremsplatte angeordnet ist, wobei der Aktuator dazu ausgebildet ist, die Bremsplatten an den Rotor anzupressen oder von dem Rotor weg zu bewegen. Somit kann in vorteilhafter Weise eine konstruktiv einfache Bremseinrichtung in kompakter Bauform bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Aktuator einen elektrisch oder hydraulisch betätigbaren Kolben aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, die erste Bremsplatte direkt oder über ein erstes
Federelement mit einer Axialkraft zu beaufschlagen, wobei der Rotor auf der Abtriebswelle zumindest abschnittsweise axialverschiebbar angeordnet ist, und wobei der Rotor durch eine Axialbewegung der ersten Bremsplatte auf die zweite Bremsplatte anpressbar ist.
Durch die Axialverschiebbarkeit des Rotors auf der Abtriebswelle der
elektrischen Maschine ist dieser somit in vorteilhafter Weise an die beiden Bremsplatten anpressbar, da der Rotor durch die erste Bremsplatte axial verschoben und damit gegen die zweite Bremsplatte anpressbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen der ersten Bremsplatte und der zweiten Bremsplatte ein zweites Federelement angeordnet ist, welches dazu ausgebildet ist, die erste Bremsplatte und die zweite Bremsplatte voneinander zu beabstanden. Das Vorsehen einer solchen Rückstellfeder ermöglicht somit eine Rückstellung der jeweiligen Bremsplatten in eine Ausgangsposition, in welcher keine Bremswirkung auf den Rotor angewendet wird.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der
Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen
Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer elektrischen
Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer mit jeweiligen Fahrzeugrädern verbundenen elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer mit jeweiligen Fahrzeugrädern verbundenen elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 4 eine schematische Darstellung der an einer Hinterachse eines Fahrzeugs angeordneten elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der in Fig. 2 gezeigten elektrischen
Fahrzeugachsenvorrichtung an einer Hinterachse und der in Fig. 3 gezeigten elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung an einer Vorderachse eines Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 eine Längsschnittansicht einer ersten radindividuellen Antriebseinheit und einer radindividuellen Antriebseinheit der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung;
Fig. 7 eine Längsschnittansicht einer radindividuellen Antriebseinheit der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung;
Fig. 8 eine Längsschnittansicht einer radindividuellen Antriebseinheit der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung;
Fig. 9 eine Längsschnittansicht einer radindividuellen Antriebseinheit der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung;
Fig. 10 eine Längsschnittansicht einer radindividuellen Antriebseinheit der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung;
Fig. 11 eine schematische Darstellung von an einer Hinterachse eines
Kraftfahrzeugs angeordneten radindividuellen Antriebseinheiten der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung sowie eines herkömmlichen Bremssystems einer Vorderachse gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 12 eine schematische Darstellung erster und zweiter radindividueller
Antriebseinheiten an einer Hinterachse sowie erster und zweiter radindividueller Antriebseinheiten an einer Vorderachse eines Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung.
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts
Gegenteiliges angegeben ist.
Fig. 1 zeigt eine Längsschnittansicht einer elektrischen
Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung 1 weist eine Fahrzeugachse 10 auf, an welcher (in Fig. 1 nicht gezeigte) Fahrzeugräder anbringbar sind. Die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung 1 weist des Weiteren eine elektrische Maschine 16 auf, durch welche ein Drehmoment M auf die Fahrzeugachse 10 übertragbar ist. Ferner weist die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung 1 eine (in Fig. 1 nicht gezeigte) Leistungselektronik zum Versorgen der elektrischen Maschine 16 mit elektrischer Energie auf.
Des Weiteren weist die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung 1 eine erste Bremseinrichtung 22 und eine zweite Bremseinrichtung 24 auf, welche dazu ausgebildet sind, jeweilige Fahrzeugräder zu verzögern. Zusätzlich weist die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung 1 ein Gehäuse 26 auf, in welchem die elektrische Maschine 16, die erste Bremseinrichtung 22 und die zweite
Bremseinrichtung 24 angeordnet sind.
Die elektrische Maschine 16 ist zum Übertragen eines Drehmoments M auf die Fahrzeugachse 10 mit einem mit der Fahrzeugachse 10 verbundenen Getriebe 30 gekoppelt. Das Getriebe 30 ist ebenfalls in dem Gehäuse 26 angeordnet. Die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung 1 weist ferner ein Differentialgetriebe 34 auf. Das Differentialgetriebe 34 ist mit dem Getriebe 30 gekoppelt. An einer ersten Abtriebswelle 34a des Differentialgetriebes 34 ist die erste
Bremseinrichtung 22 angeordnet. An einer zweiten Abtriebswelle 34b des Differentialgetriebes 34 ist die zweite Bremseinrichtung 24 angeordnet.
Das Differentialgetriebe 34 ist ebenfalls in dem Gehäuse 26 der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung 1 angeordnet.
Die erste Bremseinrichtung 22 weist einen mit der ersten Abtriebswelle 34a des Differentialgetriebes 34 drehfest verbundenen Rotor 36, eine erste Bremsplatte 40, eine zweite Bremsplatte 44 und einen Aktuator 48 auf. Der Rotor 36 ist zwischen der ersten Bremsplatte 40 und der zweiten Bremsplatte 44 angeordnet. Der Aktuator 48 ist dazu ausgebildet, die Bremsplatten 40, 44 an den Rotor 36 anzupressen oder von dem Rotor 36 weg zu bewegen.
Der Aktuator 48 ist vorzugsweise durch einen elektrisch betätigbaren Kolben ausgebildet, durch welchen die erste Bremsplatte 40 mit einer Axialkraft beaufschlagbar ist. Der Rotor 36 ist ferner auf der Abtriebswelle der elektrischen Maschine zumindest abschnittsweise axial verschiebbar angeordnet.
Der Rotor 36 ist dadurch durch eine Axialbewegung der ersten Bremsplatte 40 auf die zweite Bremsplatte 44 anpressbar. Alternativ kann der Aktuator beispielsweise einen hydraulisch betätigbaren Kolben aufweisen oder ferner alternativ kann zwischen dem Aktuator und der ersten Bremsplatte 40 ein Federelement wie beispielsweise eine Tellerfeder angeordnet sein.
Zwischen der ersten Bremsplatte und der zweiten Bremsplatte 44 ist des
Weiteren ein Federelement 56 angeordnet, welches dazu ausgebildet ist, die erste Bremsplatte 40 und die zweite Bremsplatte 44 voneinander zu
beabstanden.
Die zweite Bremseinrichtung 24 weist einen mit der zweiten Abtriebswelle 34b des Differentialgetriebes 34 drehfest verbundenen Rotor 38, eine erste
Bremsplatte 42, eine zweite Bremsplatte 46 und einen Aktuator 50 auf. Der Rotor 38 ist zwischen der ersten Bremsplatte 42 und der zweiten Bremsplatte 46 angeordnet. Ferner ist der Aktuator 50 dazu ausgebildet, die Bremsplatten 42, 46 an den Rotor 38 anzupressen oder von dem Rotor 38 weg zu bewegen.
Der Aktuator 50 ist vorzugsweise durch einen elektrisch betätigbaren Kolben ausgebildet. Alternativ kann der Aktuator 50 beispielsweise durch einen hydraulisch betätigbaren Kolben ausgebildet sein. Der Aktuator ist dazu ausgebildet, die erste Bremsplatte 42 mit einer Axialkraft zu beaufschlagen.
Alternativ kann der Aktuator 50 beispielsweise über ein (in Fig. 1 nicht gezeigtes) Federelement die erste Bremsplatte 42 mit einer Axialkraft beaufschlagen. Der Rotor 38 ist auf der Abtriebswelle des Differentialgetriebes 34 zumindest abschnittsweise axial verschiebbar angeordnet. Ferner ist der Rotor 38 durch eine Axialbewegung der ersten Bremsplatte 42 auf die zweite Bremsplatte 46 anpressbar.
Zwischen der ersten Bremsplatte 42 und der zweiten Bremsplatte 46 ist ferner ein Federelement 58 angeordnet, welches dazu ausgebildet ist, die erste Bremsplatte 42 und die zweite Bremsplatte 46 voneinander zu beabstanden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer mit jeweiligen Fahrzeugrädern verbundenen elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung 1 ist in der vorliegenden Darstellung an ein erstes Fahrzeugrad 12a und an ein zweites Fahrzeugrad 12b angebracht. Ferner ist die Leistungselektronik 20 zum Versorgen der elektrischen Maschine mit elektrischer Energie gezeigt. Die erste Bremseinrichtung 22 ist an einem ersten Differentialausgang des (in Fig. 2 nicht gezeigten) Differentialgetriebes angeordnet. Die zweite Bremseinrichtung 24 ist an einem weiteren
Differentialausgang des Differentialgetriebes angeordnet.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer mit jeweiligen Fahrzeugrädern verbundenen elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Differentialgetriebe durch ein
Selbstsperrdifferentialgetriebe, insbesondere durch ein Torsen- Ausgleichsgetriebe, ausgebildet.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der an einer Hinterachse eines Fahrzeugs angeordneten elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die in Fig. 2 gezeigte elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung 1 ist in der vorliegenden Ausführungsform an der Hinterachse eines Kraftfahrzeugs angeordnet. An einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs ist ein herkömmliches Bremssystem angeordnet. An einem ersten Fahrzeugrad 9a der Vorderachse ist eine erste herkömmliche Bremseinrichtung 8a angeordnet. An einem zweiten Fahrzeugrad 9b der Vorderachse ist eine zweite herkömmliche Bremseinrichtung 8b angeordnet.
Die an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs angeordnete elektrische
Fahrzeugachsenvorrichtung 1 ist somit an einer beliebigen Achse des
Kraftfahrzeugs anordbar, wobei an der anderen Achse beispielsweise eine herkömmliche Bremseinrichtung bzw. ein herkömmliches Bremssystem verwendbar ist.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der in Fig. 2 gezeigten elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung an einer Hinterachse und der in Fig. 3 gezeigten elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung an einer Vorderachse eines
Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
An der Hinterachse des Kraftfahrzeugs ist die in Fig. 2 gezeigte elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung angeordnet. An der Vorderachse ist die in Fig. 3 gezeigte elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung 1 angeordnet. Das in Fig. 5 gezeigte Kraftfahrzeug weist somit zwei elektrische
Fahrzeugachsenvorrichtungen auf, wobei die an der Vorderachse angeordnete elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung ein Torsen- Differential aufweist und die an der Hinterachse angeordnete elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung vorzugsweise ein herkömmliches Differentialgetriebe aufweist.
Fig. 6 zeigt eine Längsschnittansicht einer ersten radindividuellen Antriebseinheit und einer radindividuellen Antriebseinheit der elektrischen
Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung.
Die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung 1 weist in der vorliegenden
Ausführungsform radindividuelle Antriebseinheiten 11a, 11b auf. Eine erste radindividuelle Antriebseinheit 11a, welche in Fig. 6 im Detail dargestellt ist, weist eine erste elektrische Maschine 16, ein erstes Getriebe 28 und eine erste Bremseinrichtung 22 auf. Vorstehend genannte Komponenten sind in dem ersten Gehäuse 26 angeordnet. An einer Abtriebswelle 30a des ersten Getriebes 30 ist ein (in Fig. 6 nicht dargestelltes) Fahrzeugrad anbringbar. Die erste
Bremseinrichtung 22 ist dazu ausgebildet, das erste Fahrzeugrad zu verzögern.
Eine zweite radindividuelle Antriebseinheit 11b ist in Fig. 6 ansatzweise dargestellt. Diese weist einen zu der ersten radindividuellen Antriebseinheit 11a spiegelsymmetrischen Aufbau auf und ist zu dieser benachbart angeordnet.
Die bezüglich der ersten radindividuellen Antriebseinheit 11a gezeigten
Komponenten sind in der zweiten radindividuellen Antriebseinheit 11b ebenso enthalten und weisen die gleiche Funktionalität auf. Die erste Bremseinrichtung 22 ist zwischen der elektrischen Maschine 16 und dem Getriebe 30 angeordnet.
Fig. 7 zeigt eine Längsschnittansicht einer radindividuellen Antriebseinheit der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung.
Die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der
Ausführungsform der in Fig. 6 im Wesentlichen dadurch, dass das Getriebe 130 durch ein Planetengetriebe ausgebildet ist. Die Abtriebswelle der elektrischen Maschine 16 bildet hierbei eine Eingangswelle des Getriebes 130. Eine Ausgangswelle bzw. Abtriebswelle des Getriebes 130 ist entlang der gleichen Achse als die Eingangswelle angeordnet. Somit kann in vorteilhafter Weise ein kompakter Aufbau der radindividuellen Antriebseinheit lila realisiert werden. Die erste Bremseinrichtung 22 ist zwischen der elektrischen Maschine 16 und dem Getriebe 130 angeordnet.
Fig. 8 zeigt eine Längsschnittansicht einer radindividuellen Antriebseinheit der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung.
Die in Fig. 8 gezeigte zweite radindividuelle Radantriebseinheit 211b unterscheidet sich von der in Fig. 6 gezeigten radindividuellen Antriebseinheit im Wesentlichen dadurch, dass die zweite Bremseinrichtung 24 nicht auf einer Getriebeseite der elektrischen Maschine 18, sondern an einer entgegengesetzt angeordneten Seite der elektrischen Maschine 18 angeordnet ist.
Fig. 9 zeigt eine Längsschnittansicht einer radindividuellen Antriebseinheit der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung.
Die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung 1 weist eine erste radindividuelle Antriebseinheit 311a und eine zweite (in Fig. 9 nicht gezeigte) radindividuelle Antriebseinheit auf. Die erste radindividuelle Antriebseinheit 311a weist eine erste elektrische Maschine 16 und eine erste Bremseinrichtung 22 auf.
Die erste elektrische Maschine 16 und die erste Bremseinrichtung 22 sind in einem Gehäuse 26 angeordnet. An einer Abtriebswelle 16a der ersten elektrischen Maschine 16 ist ein (in Fig. 9 nicht gezeigtes) Fahrzeugrad anbringbar. Die erste Bremseinrichtung 22 ist dazu ausgebildet, das erste Fahrzeugrad zu verzögern.
Die zweite (in Fig. 9 nicht gezeigte) radindividuelle Antriebseinheit ist in der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung spiegelsymmetrisch zu der ersten radindividuellen Antriebseinheit 311a angeordnet und weist identische
Komponenten auf. Die elektrische Maschine 16 und die erste Bremseinrichtung 22 weisen einen identischen Aufbau wie in der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform auf und werden daher nicht näher beschrieben. Die in Fig. 9 gezeigte erste
radindividuelle Antriebseinheit 311a weist kein Getriebe auf und ist somit dazu ausgebildet, das jeweilige Fahrzeugrad direkt mittels der Abtriebswelle der elektrischen Maschine 16 anzutreiben.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Bremseinrichtung 22 zwischen der elektrischen Maschine 16 und dem (in Fig. 9 nicht gezeigten) Fahrzeugrad in dem Gehäuse 26 der ersten radindividuellen Antriebseinheit 311a angeordnet.
Fig. 10 zeigt eine Längsschnittansicht einer radindividuellen Antriebseinheit der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung.
Die in Fig. 10 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der
Ausführungsform der Fig. 9 im Wesentlichen durch die Anordnung der ersten Bremseinrichtung 22 an einer entgegengesetzten Seite der elektrischen
Maschine 16, d.h. an einer zu einem Fahrzeugrad entgegengesetzten Seite der elektrischen Maschine 16.
Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung von an einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs angeordneten radindividuellen Antriebseinheiten der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung sowie eines herkömmlichen Bremssystems einer Vorderachse gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
In der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform sind an einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs zwei radindividuelle Antriebseinheiten wie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt angeordnet. Die erste Bremseinrichtung 22 und die zweite
Bremseinrichtung 24 sind dabei zwischen der elektrischen Maschine und dem Getriebe der jeweiligen radindividuellen Antriebseinheiten 11a, 11b angeordnet.
Alternativ können die erste Bremseinrichtung 22 und die zweite Bremseinrichtung 24 beispielsweise wie durch die gestrichelten Flächen angedeutet an einem Differentialausgang der jeweiligen radindividuellen Antriebseinheiten 11a, 11b angeordnet sein.
An einem ersten Fahrzeugrad 9a der Vorderachse ist eine erste herkömmliche Bremseinrichtung 8a angeordnet. An einem zweiten Fahrzeugrad 9b der Vorderachse ist eine zweite herkömmliche Bremseinrichtung 8b angeordnet.
Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung erster und zweiter radindividueller Antriebseinheiten an einer Hinterachse sowie erster und zweiter radindividueller Antriebseinheiten an einer Vorderachse eines Kraftfahrzeugs gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung.
In der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform sind an der Hinterachse als auch an der Vorderachse jeweils radindividuelle Antriebseinheiten 11a, 11b angeordnet. Die radindividuellen Antriebseinheiten entsprechen der in Fig. 9 gezeigten radindividuellen Antriebseinheit 311a bzw. deren spiegelverkehrte Ausführung an dem jeweiligen anderen Fahrzeugrad.
An einem ersten Fahrzeugrad 13a an einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs ist dabei die erste radindividuelle Antriebseinheit 11a angeordnet. An einem zweiten Fahrzeugrad 13b ist die zweite radindividuelle Antriebseinheit 11b angeordnet.
An einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs ist die erste radindividuelle
Antriebseinheit 11a mit einem ersten Fahrzeugrad 12a verbunden. Die zweite radindividuelle Antriebseinheit 11b ist mit dem zweiten Fahrzeugrad 12b verbunden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise können eine Form, Abmessung und/oder eine Beschaffenheit der Komponenten der elektrischen Fahrzeugachsenvorrichtung abgeändert werden.

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung (1 ), mit einer Fahrzeugachse (10), an welcher Fahrzeugräder (12a, 12b) anbringbar sind; mit zumindest einer elektrischen Maschine (16, 18), durch welche ein Drehmoment (M) auf die Fahrzeugachse (10) übertragbar ist; mit einer Leistungselektronik (20) zum Versorgen der zumindest einen elektrischen Maschine (16, 18) mit elektrischer Energie; mit einer ersten Bremseinrichtung (22), welche dazu ausgebildet ist, ein erstes Fahrzeugrad (12a) zu verzögern; mit einer zweiten Bremseinrichtung (24), welche dazu ausgebildet ist, ein zweites
Fahrzeugrad (12b) zu verzögern; und mit zumindest einem Gehäuse (26,
28), in welchem zumindest die zumindest eine elektrische Maschine (16,
18), die erste Bremseinrichtung (22) und die zweite Bremseinrichtung (24) angeordnet sind.
2. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass die zumindest eine elektrische Maschine (16, 18) zum Übertragen eines Drehmoments (M) auf die Fahrzeugachse (10) mit einem mit der Fahrzeugachse (10) verbundenen Getriebe (30, 32) gekoppelt ist, wobei die zumindest eine elektrische Maschine (16, 18), das Getriebe (30, 32), die erste Bremseinrichtung (22) und die zweite Bremseinrichtung (24) in dem zumindest einen Gehäuse (26, 28) angeordnet sind.
3. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das Getriebe (30, 32) zum Übertragen des
Drehmoments (M) auf die Fahrzeugachse (10) mit einem Differentialgetriebe (34) gekoppelt ist, wobei an einer ersten Abtriebswelle (34a) des
Differentialgetriebes (34) die erste Bremseinrichtung (22) angeordnet ist, und wobei an einer zweiten Abtriebswelle (34b) des Differentialgetriebes (34) die zweite Bremseinrichtung (24) angeordnet ist.
4. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (34), die erste
Bremseinrichtung (22) und die zweite Bremseinrichtung (24) in dem zumindest einen Gehäuse (26) angeordnet sind, wobei das
Differentialgetriebe (34) durch ein Selbstsperrdifferentialgetriebe,
insbesondere durch ein Torsen-Ausgleichsgetriebe ausgebildet ist.
5. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bremseinrichtung (22) einen mit der ersten Abtriebswelle (34a) des Differentialgetriebes (34) drehfest verbundenen Rotor (36), eine erste Bremsplatte (40), eine zweite Bremsplatte (44) und einen Aktuator (48) aufweist, wobei der Rotor (36) zwischen der ersten Bremsplatte (40) und der zweiten Bremsplatte (44) angeordnet ist, wobei der Aktuator (48) dazu ausgebildet ist, die Bremsplatten (40, 44) an den Rotor (36) anzupressen oder von dem Rotor (36) weg zu bewegen.
6. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bremseinrichtung (24) einen mit der zweiten Abtriebswelle (34b) des Differentialgetriebes (34) drehfest verbundenen Rotor (38), eine erste Bremsplatte (42), eine zweite
Bremsplatte (46) und einen Aktuator (50) aufweist, wobei der Rotor (38) zwischen der ersten Bremsplatte (42) und der zweiten Bremsplatte (46) angeordnet ist, wobei der Aktuator (50) dazu ausgebildet ist, die
Bremsplatten (42, 46) an den Rotor (38) anzupressen oder von dem Rotor (38) weg zu bewegen.
7. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung (1 ) radindividuelle Antriebseinheiten (1 1a, 1 11 a, 21 1a, 311 , 411 a, 11 b) aufweist, wobei eine erste radindividuelle Antriebseinheit (1 1 a, ) eine erste elektrische Maschine (16), ein erstes Getriebe (30) und die erste Bremseinrichtung (22) aufweist, welche in einem ersten Gehäuse (26) angeordnet sind, wobei an einer Abtriebswelle (30a) des ersten Getriebes (30) das erste Fahrzeugrad (12a) anbringbar ist, und wobei die erste Bremseinrichtung (22) dazu ausgebildet ist, das erste Fahrzeugrad (12a) zu verzögern.
8. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite radindividuelle Antriebseinheit (11 b) eine zweite elektrische Maschine (18), ein zweites Getriebe (30) und die zweite Bremseinrichtung (24) aufweist, welche in einem zweiten Gehäuse (32) angeordnet sind, wobei an einer Abtriebswelle (30a) des zweiten Getriebes (32) das zweite Fahrzeugrad (12b) anbringbar ist, und wobei die zweite Bremseinrichtung (24) dazu ausgebildet ist, das zweite Fahrzeugrad (12b) zu verzögern.
9. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bremseinrichtung (22) und die zweite Bremseinrichtung (24) jeweils in der elektrischen Maschine (16, 18), in dem Getriebe (30, 32) oder zwischen der elektrischen Maschine (16, 18) und dem Getriebe (30, 32) angeordnet sind.
10. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass die elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung (1 ) radindividuelle Antriebseinheiten (31 1a, 411 a) aufweist, wobei eine erste radindividuelle Antriebseinheit (31 1a, 411 a) eine erste elektrische Maschine (16) und die erste Bremseinrichtung (22) aufweist, welche in einem ersten Gehäuse (26) angeordnet sind, wobei an einer Abtriebswelle (16a) der ersten elektrischen Maschine (16) ein erstes Fahrzeugrad (12a) anbringbar ist, wobei die erste Bremseinrichtung (22) dazu ausgebildet ist, das erste Fahrzeugrad (12a) zu verzögern, und wobei eine zweite radindividuelle Antriebseinheit (11 1 b) eine zweite elektrische Maschine (18) und die zweite Bremseinrichtung (24) aufweist, welche in einem zweiten Gehäuse (28) angeordnet sind, wobei an einer Abtriebswelle (18a) der zweiten
elektrischen Maschine (18) ein zweites Fahrzeugrad (12b) anbringbar ist, wobei die zweite Bremseinrichtung (24) dazu ausgebildet ist, das zweite Fahrzeugrad (12a) zu verzögern.
1 1. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bremseinrichtung (22) an einer Abtriebswelle (16a) der ersten elektrischen Maschine (16) angeordnet ist, wobei die erste Bremseinrichtung (22) einen mit der Abtriebswelle (16a) der ersten elektrischen Maschine (16) drehtest verbundenen Rotor (36), eine erste Bremsplatte (40), eine zweite Bremsplatte (44) und einen Aktuator (48) aufweist, wobei der Rotor (36) zwischen der ersten Bremsplatte (40) und der zweiten Bremsplatte (44) angeordnet ist, wobei der Aktuator (48) dazu ausgebildet ist, die Bremsplatten (40, 44) an den Rotor (36) anzupressen oder von dem Rotor (36) weg zu bewegen.
12. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bremseinrichtung (24) an einer Abtriebswelle (18a) der zweiten elektrischen Maschine (18) angeordnet ist, wobei die zweite Bremseinrichtung (24) einen mit der Abtriebswelle (18a) der zweiten elektrischen Maschine (18) drehtest verbundenen Rotor (38), eine erste Bremsplatte (42), eine zweite Bremsplatte (46) und einen Aktuator (50) aufweist, wobei der Rotor (38) zwischen der ersten Bremsplatte (42) und der zweiten Bremsplatte (46) angeordnet ist, wobei der Aktuator (50) dazu ausgebildet ist, die Bremsplatten (42, 46) an den Rotor (38) anzupressen oder von dem Rotor (38) weg zu bewegen.
13. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (48, 50) einen elektrisch oder hydraulisch betätigbaren Kolben aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, die erste Bremsplatte (40, 42) mit einer Axialkraft zu beaufschlagen, wobei der Rotor (36, 38) auf der Abtriebswelle zumindest abschnittsweise axialverschiebbar angeordnet ist, und wobei der Rotor (36, 38) durch eine Axialbewegung der ersten Bremsplatte (40, 42) auf die zweite Bremsplatte (44, 46) anpressbar ist.
14. Elektrische Fahrzeugachsenvorrichtung nach einem der Anspruch 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Bremsplatte (40, 42) und der zweiten Bremsplatte (44, 46) ein Federelement (56, 58) angeordnet ist, welches dazu ausgebildet ist, die erste Bremsplatte (40, 42) und die zweite Bremsplatte (44, 46) voneinander zu beabstanden.
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