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Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für eine Radnabenantriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1. Die Erfindung betriff weiterhin eine Radnabenantriebsanordnung mit einer Bremsvorrichtung.
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Bei einem Fahrzeug, insbesondere Fahrzeug mit einem elektrischen Radnabenantrieb, ein sog. E-Wheel Drive, kommen oftmals Bremsen mit Lamellen zum Einsatz, um das Fahrzeug abzubremsen.
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Beispielsweise beschreibt die
DE 10 2012 200 668 A1 ein Radantrieb an einer Fahrzeugachse, mit einer angetriebenen an einem Radnabenträger drehbar gelagerten Radnabe und mit zumindest einer hydraulisch betätigten Lamellenbremse zum Abbremsen der Radnabe. Eine Außenlamelle ist als ein sich drehender Teil der Lamellenbremse drehfest und axial verschiebebar an der Radnabe angeordnet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsvorrichtung vorzuschlagen, die bauraumsparend und besser in eine Radnabenantriebsanordnung integriert ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Bremsvorrichtung für eine Radnabenantriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Radnabenantriebsanordnung mit der Bremsvorrichtung gemäß dem Anspruch 7 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß wird eine Bremsvorrichtung für eine Radnabenantriebsanordnung, insbesondere für ein Fahrzeug mit einem elektrischen Radnabenantrieb, vorgeschlagen. Bevorzugt weist die Radnabenantriebsanordnung einen Elektromotor zum Antreiben eines Fahrzeugrades auf, wobei die Bremsvorrichtung zum Abbremsen des Fahrzeugrades ausgebildet ist. Im Speziellen ist die Bremsvorrichtung als eine Lamellenbremse ausgebildet.
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Die Bremsvorrichtung weist ein Gehäuseabschnitt zum Anordnen der Bremsvorrichtung an der Radnabenantriebsanordnung. Insbesondere ist der Gehäuseabschnitt mit einem Radnabenantriebsgehäuse kraftschlüssig verbunden und/oder in dem Radnabenantriebsgehäuse integriert. Insbesondere bildet der Gehäuseabschnitt einen Bauraum in der Radnabenantriebsanordnung in der die Bremsvorrichtung ausgebildet ist. Alternativ oder optional ergänzend ist der Gehäuseabschnitt zum Abschließen eines Bauraums der Radnabenantriebsanordnung, beispielsweise dem Bauraum für den Elektromotor, ausgebildet.
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Die Bremsvorrichtung weist einen Lamellenträger zum Tragen einer Lamellenscheibe, insbesondere einer Bremsscheibe, auf. Der Lamellenträger definiert eine Hauptachse, wobei vorzugsweise der Lamellenträger mit der Lamellenscheibe rotationssymmetrisch um die Hauptachse ausgebildet sind. Der Lamellenträger weist vorzugsweise zum Tragen der Lamellenscheibe eine Verzahnung auf, wobei die Verzahnung zum formschlüssigen Verbinden mit der Lamellenscheibe ausgebildet ist. Alternativ oder optional ergänzend greift der Lamellenträger über eine Wellenfeder in die Lamellenscheibe ein.
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Insbesondere weist die Lamellenscheibe zwei Reibflächen auf, wobei die Reibflächen vorzugsweise ringförmig in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse ausgebildet sind, und wobei die zwei Reibflächen zueinander abgewandt auf der Lamellenscheibe angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Lamellenscheibe aus Metall, beispielsweise Stahl, gefertigt.
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Die Bremsvorrichtung weist ein oder mehrere Belagsträger zum Tragen eines Bremsbelags auf. Insbesondere ist der Bremsbelag mit dem Belagsträger stoffschlüssig, beispielsweise über eine Klebstoffverbindung, verbunden. Der Belagsträger ist vorzugsweise als ein ringförmiger Träger ausgebildet, wobei der Bremsbelag auf dem Belagsträger vorzugsweise umlaufend ausgebildet und auf einer radialen Seitenfläche des Belagsträgers angeordnet ist. Der Bremsbelag weist vorzugsweise eine Mischzusammensetzung, beispielsweise eine Metall-Graphit-Zusammensetzung, auf.
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Der mindestens eine Belagsträger ist an dem Gehäuseabschnitt wirkverbunden angeordnet. Vorzugsweise stützt sich der Belagsträger in zumindest eine axiale Richtung in Bezug auf die Hauptachse an dem Gehäuseabschnitt ab.
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Der Bremsbelag ist ausgebildet eine Bremskraft in die Lamellenscheibe zum Abbremsen des Lamellenträgers einzuleiten. Als Bremskraft ist vorzugsweise die Kraft zu verstehen, welche zum Abbremsen des Lamellenträgers führt. Die Bremskraft kann vorzugsweise als eine Spannkraft des Bremsbelags gegen die Lamellenscheibe verstanden werden, wobei beispielsweise zum Abbremsen Bewegungsenergie durch Reibung in Wärme umgewandelt wird. Die Bremskraft ist vorzugsweise in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse über den Bremsbelag in die Lamellenscheibe einleitbar, wobei vorzugsweise die Bremskraft über den umlaufenden Bremsbelag in mindestens eine der beiden ringförmigen Reibflächen der Lamellenscheibe einleitbar ist.
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Die Bremsvorrichtung weist eine Hydraulikeinrichtung zur Erzeugung der Bremskraft auf. Die Hydraulikeinrichtung erzeugt die Bremskraft vorzugsweise über einen Druckunterschied eines Fluids, insbesondere Öl. Vorzugsweise ist die Bremsvorrichtung für die Radnabenantriebsanordnung als eine hydraulisch betätigbare Lamellenbremse ausgebildet. Beispielsweise kann die Bremsvorrichtung durch eine hydraulische Betätigung, z.B. Bremspedal, betätigt werden.
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Die von der Hydraulikeinrichtung erzeuge Bremskraft ist über einen Drucktopf zu dem mindestens einen Belagsträger übertragbar und/oder wird übertragen. Der Drucktopf ist vorzugsweise tellerförmig ausgebildet und koaxial und/oder konzentrisch in Bezug auf die Hauptachse angeordnet. Der Drucktopf weist vorzugsweise einen Innen- und einen Außendurchmesser auf, wobei der Belagsträger an dem Außenumfang des Drucktopfes angrenzend angeordnet und die Hydraulikeinrichtung an dem Innendurchmesser des Drucktopfes angrenzend angeordnet ist. Der Drucktopf überträgt vorzugsweise die Bremskraft in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse von der Hydraulikeinrichtung auf den Belagsträger. Insbesondere ist der Drucktopf als eine federelastische Scheibe ausgebildet, wobei die Bremskraft von dem Drucktopf umlaufend auf den Belagsträger übertragen wird und/oder übertragbar ist. Beispielsweise drückt der Drucktopf auf eine radiale Rückseitenfläche des Belagsträgers, wobei auf der abgewandten radialen Seitenfläche der Bremsbelag auf die eine Reibfläche der Lamellenscheibe pressbar ist.
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Erfindungsgemäß ist der Lamellenträger als ein Innenlamellenträger ausgebildet. Insbesondere ist der Innenlamellenträger als ein sich drehender Teil der Bremsvorrichtung ausgebildet. Bevorzugt rotiert der Innenlamellenträger zusammen mit der Lamellenscheibe um die Hauptachse, wobei vorzugsweise der mindestens eine Belagsträger als ein stationäres Teil der Bremsvorrichtung ausgebildet ist. Der Innenlamellenträger ist vorzugsweise innerhalb der Lamellenscheibe angeordnet, wobei der Innenlamellenträger vorzugsweise tellerförmig ausgebildet ist und in einen radialen Innendurchmesser der Lamellenscheibe eingreift.
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Vorteilhaft ist, dass durch den Innenlamellenträger ein bauraumsparender Aufbau der Bremsvorrichtung geschaffen wird. Durch die kompakte Bauweise der Bremsvorrichtung ist eine verbesserte Integration in eine Radnabenantriebsanordnung möglich, sodass die Bremsvorrichtung mit dem Radnabenantriebsanordnung innerhalb eines Fahrzeugrades durch einen kompakten Aufbau, insbesondere in axialer Ausdehnung, unterbringbar ist. Weiter vorteilhaft ist, dass die Bremsvorrichtung die sich drehenden Teile reduziert, sodass eine kostengünstige und wartungsarme Bremsvorrichtung mit einer ausreichenden Bremsleistung geschaffen ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lamellenscheibe mit dem Innenlamellenträger drehfest verbunden. Die Lamellenscheibe ist in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse zwischen einem ersten Belagsträger und einem zweiten Belagsträger verschiebbar angeordnet. Insbesondere ist eine Position der Lamellenscheibe auf dem Innenlamellenträger in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse veränderbar. Vorzugsweise ist die drehfeste Verbindung und die veränderbare axiale Position der Lamellenscheibe auf dem Innenlamellenträger durch die Verzahnung und/oder die Wellenfeder ausgebildet. Beispielsweise weist die Verzahnung axial verlaufende Zähne auf, wobei die Zähne umlaufen an dem Innenlamellenträger angeordnet sind. Beispielsweise greifen die Zähne des Innenlamellenträgers in eine Gegenkontur der Lamellenscheibe ein und befestigen die Lamellenscheibe drehfest an dem Innenlamellenträger.
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Der erste Belagsträger ist zum Einleiten der Bremskraft gegen die Lamellenscheibe in axialer Richtung pressbar. Insbesondere drückt der Drucktopf den ersten Belagsträger gegen die Lamellenscheibe, wobei der Bremsbelag des ersten Belagsträgers die Bremskraft in die Lamellenscheibe einleitet.
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Der zweite Belagsträger ist an dem Gehäuseabschnitt entgegen der Bremskraft abstützend angeordnet. Insbesondere stützt sich der zweite Belagsträger in axialer Richtung an dem Gehäuseabschnitt ab. Bevorzugt ist der zweite Belagsträger kraftschlüssig mit dem Gehäuseabschnitt verbunden. Im Speziellen ist der zweite Belagsträger positionsfest an dem Gehäuseabschnitt angeordnet.
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Insbesondre drückt der erste Belagsträger in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse gegen die Lamellenscheibe, wobei die Lamellenscheibe gegen den positionsfesten zweiten Belagsträger verschiebbar ist, wobei die Lamellenscheibe zwischen den Bremsbelägen des ersten und des zweiten Belagsträgers eingeklemmt wird und/oder einklemmbar ist.
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Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, dass die Lamellenscheibe beispielsweise beim Freilaufen sich in axialer Richtung von dem zweiten Belagsträger lösen kann, sodass die Lamellenscheibe reibungsfrei rotierbar ist.
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In einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung der Erfindung weist die Hydraulikeinrichtung mindestens einen Kolben und einen Druckraum auf, wobei der Kolben im Druckraum ausrückbar aufgenommen ist. Der Druckraum ist vorzugsweise als ein hydraulischer Zylinder zur Aufnahme einer Fluidsäule, insbesondere Öl, ausgebildet. Insbesondere ist die Fluidsäule über eine Druckanschluss in den Druckraum verschiebbar. Der Kolben ist ausrückbar im Druckraum aufgenommen, wobei vorzugsweise der Kolben beim Ausrücken sich an dem Druckraum abstützt und/oder anläuft. Vorzugsweise weist die Hydraulikeinrichtung eine Dichtung auf, wobei die Dichtung an dem Kolben und/oder dem Druckraum zum Abdichten angeordnet ist.
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Die Bremskraft ist durch eine Hubbewegung des Kolbens gegen den Drucktopf in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse betätigbar. Vorzugsweise ist der Druckraum zum Durchführen der Hubbewegung einseitig geöffnet. Insbesondere drückt der Kolben beim Ausrücken aus dem Druckraum in axialer Richtung gegen zumindest einen Innendurchmesserabschnitt des Drucktopfes. Im Speziellen weist die Hydraulikeinrichtung einen zweiten Kolben und einen zweiten Druckraum auf, wobei der zweite Kolben gegen einen zweiten Innendurchmesserabschnitt des Drucktopfes bewegbar ist. Vorzugsweise ist der erste und der zweite Kolben achsensymmetrisch in Bezug auf die Hauptachse ausgebildet, wobei eine gleichmäßige Hubbewegung des ersten und des zweiten Kolbens gegen den Drucktopf in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse ausübbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Bremsvorrichtung eine Vorlasteinrichtung zum Vorspannen des Drucktopfes auf. Die Vorlasteinrichtung weist vorzugsweise eine oder Federelemente zum Erzeugen und/oder Speichern einer Vorspannkraft auf, wobei die Federelemente vorzugsweise an dem Drucktopf abstützt. Die Vorspanneinrichtung wirkt in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse der Hubbewegung des Kolbens entgegen. Beispielsweise wird das Federelement beim Ausrücken des Kolbens aus dem Druckraum durch das axiale Verschieben des Drucktopfes gespannt, wobei bei Freigabe der Bremsvorrichtung der Drucktopf durch die gespeicherte Vorspannkraft des Federelements den Kolben zurück in den Druckraum schiebt.
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In dieser bevorzugten Ausführungsform weist die Bremsvorrichtung einen Außenmitnehmerkranz zum Aufnehmen des mindestens einen Belagsträger auf. Der Außenmitnehmerkranz ist vorzugsweise koaxial und/oder konzentrisch zur Hauptachse ausgebildet, wobei der Außenmitnehmerkranz vorzugsweise in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse um den Innenlamellenträger angeordnet ist. Der Außenmitnehmerkranz bildet vorzugsweise ein drehfestes Gegenstück zum Innenlamellenträger, wobei der mindestens eine Belagsträger an dem Außenmitnehmerkranz angeordnet ist. Bevorzugt ist der den ersten und den zweiten Belagsträger an dem Außenmitnehmerkranz angeordnet, wobei der erste Belagsträger in axialer Richtung verschiebbar an dem Außenmitnehmerkranz angeordnet ist. Der zweite Belagsträger ist vorzugsweise positionsfest an dem Außenmitnehmerkranz angeordnet und steht dem ersten Belagsträger in axialer Richtung gegenüber, wobei die Lamellenscheibe zwischen beiden Belagsträgern rotierbar um die Hauptachse angeordnet ist. Der zweite Belagsträger stützt sich vorzugsweise in radialer Richtung an dem Außenmitnehmerkranz ab, wobei der Außenmitnehmerkranz vorzugsweise durch kraftschlüssige Verbindung, z.B. eine Schaubverbindung, mit dem Gehäuseabschnitt verbunden ist. Beispielsweise stützt der zweite Belagsträger beim Abbremsen der Lamellenscheibe sich an dem Außenmitnehmerkranz in radialer und axialer Richtung ab, wobei der Außenmitnehmerkranz momentübertragend an dem Gehäuseabschnitt angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Bremsvorrichtung einen Radträger auf. Der Radträger ist vorzugsweise zum axialen Abschließen der Bremsvorrichtung und/oder des Gehäuseabschnitts scheiben- und/oder tellerförmig ausgebildet. Der Radträger ist vorzugsweise mit dem Gehäuseabschnitt kraft- und/oder formschlüssig verbunden, wobei der Radträger zum Aufnehmen des Fahrzeugrades ausgebildet ist.
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Der Außenmitnehmerkranz weist mehrere Befestigungselemente und der Radträger weist mehrere Zentrierkonturen auf. Die Befestigungselemente und die Zentrierkonturen sind zum kraftschlüssigen Verbinden des Außenmitnehmerkranzes mit dem Radträger ausgebildet. Die Befestigungselemente sind vorzugsweise als radial ausgebildete Anschraublaschen ausgebildet, wobei die Zentrierkonturen vorzugsweise als Zentrierdome in axialer Richtung ausgebildet sind, wobei vorzugsweise die Anschraublaschen zwischen den Zentrierdomen positionierbar sind, wobei vorzugsweise ein kraftschlüssiges Verbindungsmittel, z.B. eine Schaube, den Außenmitnehmerkranz mit dem Radträger verbindet.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist die Bremsvorrichtung eine Federeinrichtung zum Erzeugen einer Rückstellkraft des mindestens einen Belagsträgers auf. Die Federeinrichtung weist vorzugsweise eine Blattfeder oder eine Wellenfeder zum Erzeugen der Rückstellkraft auf, wobei vorzugsweise die Rückstellkraft auf den ersten Belagsträger wirkt.
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Der mindestens eine Belagsträger ist mit dem Gehäuseabschnitt über die Federeinrichtung wirkend verbunden. Insbesondere ist der erste Belagsträger über die Federeinrichtung tragend an dem Gehäuseabschnitt angeordnet, wobei vorzugsweise der erste Belagsträger axial verschiebbar ist.
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Die Rückstellkraft der Federeinrichtung wirkt der Bremskraft zum Lösen des Bremsbelages von der Lamellenscheibe entgegen. Vorzugsweise wird die Federeinrichtung beim Abbremsen der Lamellenscheibe gespannt, wobei die Rückstellkraft aufgebaut wird. Bevorzugt weist die Federeinrichtung mehrere Blattfedern oder Wellenfedern auf, wobei die Blatt- oder Wellenfedern um die Hauptachse umlaufend angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Blatt- oder Wellenfedern gleichmäßig an dem Gehäuseabschnitt um die Hauptachse angeordnet. Beispielsweise sind zwei Blatt- oder Wellenfedern um 180 Grad, insbesondere drei um 120 Grad, versetzt um die Hauptachse angeordnet. Vorteilhaft ist, dass die mehreren Blatt- oder Wellenfedern der Federeinrichtung die Rückstellkraft gleichmäßig überträgt und ein gleichmäßiges Lösen des Bremsbelags von der Lamellenscheibe ermöglicht.
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Die Blatt- oder Wellenfedern ist vorzugsweise zur Momentenübertragung vom ersten Belagsträger auf den Gehäuseabschnitt ausgebildet. Die Blatt- oder Wellenfedern sind vorzugsweise umlaufend derart angeordnet, dass ein Moment beim Abbremsen der Lamellenscheibe aufgenommen wird, insbesondere unabhängig einer Drehrichtung der Lamellenscheibe. Beispielsweise sind die Blatt- oder Wellenfedern abwechselnd nach einer Drehrichtung orientiert an dem Gehäuseabschnitt angeordnet. Vorteilhaft ist, dass die Blatt- oder Wellenfedern beim Umkehren der Drehrichtung der Lamellenscheibe, z.B. beim Rückwärtsfahren des Fahrzeuges, nicht beschädigt werden, z.B. durch knicken der Blattfeder, da die abwechselt angeordneten Blatt- oder Wellenfedern sich gegenseitig stützen.
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Erfindungsgemäß weist eine Radnabenantriebsanordnung die beschriebene Bremsvorrichtung auf. Die Radnabenantriebsanordnung ist vorzugsweise als ein elektrischer Radnabenantrieb für ein Fahrzeug ausgebildet, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, wobei die Radnabenantriebsanordnung an einem oder allen Rädern, vorzugsweise an vier Rädern, des Fahrzeuges zum Antreiben des Fahrzeuges angeordnet ist. Die Radnabenantriebsanordnung weist vorzugsweise einen Elektromotor zum Erzeugen eines Antriebsmoments auf. Die Radnabenantriebsanordnung ist vorzugsweise innerhalb des Rades, insbesondere innerhalb einer Radfelge, des Fahrzeuges verbaut.
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Vorzugsweise weist die Radnabenantriebsanordnung eine Radlagerträger zum Aufnehmen von ein oder mehreren Radlagereinrichtungen auf. Die Radlagerträger ist vorzugsweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Radträger verbunden. Vorzugsweise definiert der Radlagerträger die Hauptachse.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Radnabenantriebsanordnung ein Sonnenradabschnitt zum Eingreifen in ein Planetengetriebe und die Bremsvorrichtung einen Kopplungsabschnitt auf. Das Planetengetriebe umfasst vorzugsweise ein Hohlrad und einen Planetenträger zum Tragen mehrerer Planetenräder, wobei vorzugsweise der Sonnenradabschnitt in die mehreren Planetenräder eingreifbar ist und wobei der Sonnenradabschnitt mit dem Planetenträger und dem Hohlrad zur Drehmomentübersetzung wirkverbunden ist.
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Der Sonnenradabschnitt ist vorzugsweise mit dem Elektromotor gekoppelt, wobei der Sonnenradabschnitt vorzugsweise eine Antriebsachse für den Elektromotor bildet. Der Sonnenradabschnitt ist mit einem Rad der Radnabenantriebsanordnung wirkverbunden. Der Sonnenradabschnitt treibt vorzugsweise das Planetengetriebe an, wobei ein Abtrieb des Planetengetriebes, insbesondere der Planetenträger, mit dem Rad zum Antreiben des Fahrzeuges wirkverbunden ist. Der Sonnenradabschnitt ist vorzugsweise koaxial und/oder konzentrisch zur Hauptachse ausgebildet. Im Speziellen ist der Sonnenradabschnitt in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse auf einer Antriebsseite der Radnabenantriebsanordnung mit dem Elektromotor und dem Planetengetriebe positioniert, wobei der Kopplungsabschnitt in axialer Gegenrichtung in Bezug auf die Hauptachse auf einer Bremsenseite der Radnabenantriebsanordnung mit der Bremsvorrichtung positioniert ist.
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Der Kopplungsabschnitt ist mit dem Innenlamellenträger zum Übertragen eines Bremsmoments verbunden. Der Kopplungsabschnitt ist vorzugsweise kraftschlüssig mit dem Innenlamellenträger, insbesondere durch eine Schaubverbindung, verbunden. Der Kopplungsabschnitt ist vorzugsweise koaxial und/oder konzentrisch zur Hauptachse ausgebildet, wobei der Kopplungsabschnitt vorzugsweise einen Ein- und/oder Ausgang für die Bremsvorrichtung zur Übertragung des Bremsmoments bildet.
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Der Sonnenradabschnitt ist mit dem Kopplungsabschnitt zum Einleiten des Bremsmoments in das Rad stoffschlüssig verbunden. Insbesondere ist der Sonnenradabschnitt mit dem Kopplungsabschnitt als eine Hohlwelle ausgebildet, wobei die Hohlwelle vorzugsweise mit dem Innenlamellenträger zum Abbremsen und dem Elektromotor zum Antreiben des Rades verbunden ist und mit einer Verzahnung in das Planetengetriebe zum Drehmomentübersetzen eingreift. Der Sonnenradabschnitt und der Kopplungsabschnitt sind vorzugsweise aus Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt und insbesondere durch eine einteilige Ausgestaltung stoffschlüssig verbunden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Kopplungsabschnitt mit dem Sonnenradabschnitt konzentrisch und/oder koaxial zu der Hauptachse ausgebildet. Die Kopplungsabschnitt und der Sonnenradabschnitt sind vorzugsweise rotierbar in der Radnabenantriebsanordnung aufgenommen. Der Kopplungsabschnitt ist, insbesondere rotierbar, an dem Gehäuseabschnitt über eine Wälzlagereinrichtung in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse abstützt. Die Wälzlagereinrichtung ist beispielsweise als ein Rillenkugellager und/oder Schrägkugellager und/oder Rollenlager ausgebildet, wobei die Wälzlagereinrichtung vorzugsweise den Kopplungsabschnitt und den Sonnenradabschnitt lagernd trägt. Beispielsweise bildet die Wälzkörpereinrichtung eine gemeinsame Lagerung für den Kopplungsabschnittes mit Innenlamellenträger und für den Sonnenradabschnitt des Planetengetriebes.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 in einer schematischen Schnittdarstellung eine Bremsvorrichtung für eine Radnabenantriebsanordnung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2a einen Außenmitnehmerkranz der Bremsvorrichtung aus 1 als ein alternatives Ausführungsbeispiel;
- 2b einen Radträger der Bremsvorrichtung aus 1 als ein alternatives Ausführungsbeispiel;
- 3 die Bremsvorrichtung aus 1 in einer perspektivischen Schnittdarstellung als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Bremsvorrichtung 2 für Radnabenantriebsanordnung 1 eines Fahrzeugs als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beispielsweise ist das Fahrzeug als ein Elektromobil oder ein Elektroauto ausgebildet. Der Radnabenantriebsanordnung 1 dient dabei zum Antrieb und zum Bremsen eines Fahrzeugrads. Beispielsweise weist das Fahrzeug mindesten zwei, vorzugsweise genau vier, Fahrzeugräder, welche über einen separaten Radnabenantriebanordnung angetrieben bzw. abgebremst werden können.
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Die Bremsvorrichtung 2 weist ein Gehäuseabschnitt 3 zum Unterbringen der Bremsvorrichtung 2 und zum Tragen der Bremsvorrichtung 2 an der Radnabenantriebsanordnung 1 auf. Der Gehäuseabschnitt 3 ist teller- und/oder topfförmig ausgebildet und um eine Hauptachse H ausgebildet. Beispielsweise ist der Gehäuseabschnitt 3 rotationssymmetrisch um die Hauptachse H ausgebildet, wobei die Hauptachse H beispielsweise durch eine Antriebswelle (nicht gezeigt) für das Fahrzeugrad definiert ist. Der Gehäuseabschnitt 3 ist zum Anflanschen der Bremsvorrichtung 2 an die Radantriebsanordnung 1 ausgebildet. Der Gehäuseabschnitt 3 ist auf einer seiner radialen Seiten geöffnet, wobei ein Radträger 4 die geöffnete Seite abschließt.
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Der Radträger 4 ist zum Tragen des Fahrzeugrades (nicht gezeigt) ausgebildet. Der Radträger 4 ist tellerförmig und/oder in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H ausgebildet. Beispielsweise ist der Radträger 4 rotationssymmetrisch um die Hauptachse H ausgebildet. Zum Tragen der Fahrzeugrades ist ein Radlagerträger 5 mit dem Radträger 4 verbunden, wobei der Radlagerträger 5 sich in axialer Richtung auf der Hauptachse H erstreckt und senkrecht an den Radträger 4 angeflanscht und/oder angeordnet ist. Der Radlagerträger 5 ist zum Aufnehmen von Radlagern (nicht gezeigt) hohl ausgebildet und konzentrisch und/oder koaxial zur Hauptachse H ausgebildet. Die Antriebswelle (nicht gezeigt) verläuft zum Antreiben des Fahrzeugrades durch den Radlagerträger 5, wobei die Antriebswelle sich zumindest in radialer Richtung über die Radlager an dem Radlagerträger 5 abstützt.
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Die Bremsvorrichtung 2 weist eine Hydraulikeinrichtung 6 zum Erzeugen einer Bremskraft F zum Bremsen des Fahrzeugrades. Die Hydraulikeinrichtung 6 weist einen Druckraum 7 und einen Kolben 8 auf, wobei der Kolben 8 in dem Druckraum 7 aufgenommen ist und in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H aus dem einseitig geöffneten Druckraum 7 verschiebbar ist, wobei der Kolben 8 sich an dem Druckraum 7 beim Ausrücken abstützt. Das Ausrücken kann als eine Hubbewegung verstanden werden und wirkt gleichgerichtet zur Bremskraft F.
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Der Druckraum 7 weist einen Druckanschluss 9 auf, wobei der Druckanschluss 9 zum Verschieben einer Fluidsäule, z.B. Öl, von einem Geberzylinder (nicht gezeigt) mit dem Druckraum 7 verbunden ist. Der Druckraum 7 ist an dem Radträger 4 angeordnet, wobei der Druckraum 7 sich beim der Hubbewegung des Kolbens 8 in axialer Richtung an dem Radträger 4 abstützt. Die Hydraulikeinrichtung 6 weist eine Dichtung 10 auf, wobei die Dichtung 10 an dem Kolben 8 angeordnet ist, wobei die Dichtung 10 beim Ausrücken des Kolben 8 an dem Druckraum 7 anläuft und abdichtet. Alternativ und/oder optional Ergänzend ist die Dichtung 10 an dem Druckraum 7 angeordnet und läuft am Kolben 8 an. In der 1 weist die Bremsvorrichtung 2 zwei Hydraulikvorrichtung 6 auf, wobei die beiden Hydraulikeinrichtung 6 um 180 Grad versetzt zur Hauptachse H auf dem Radträger 4 angeordnet sind.
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Die Bremsvorrichtung 2 weist eine Lamellenscheibe 11 auf, wobei die Lamellenscheibe 11 rotationssymmetrisch um die Hauptachse H ausgebildet ist und rotierbar um die Hauptachse H an einem Lamellenträger 12 angeordnet ist. Die Lamellenscheibe 11 ist drehfest mit dem Lamellenträger 12 verbunden, wobei die Lamellenscheibe 11 axial beweglich von dem Lamellenträger 12 aufgenommen ist. Die Lamellenscheibe 11 ist als Reibungspartner für ein oder mehrere Bremsbeläge 14a,b ausgebildet. Der Lamellenträger 12 ist mit einem Kopplungsabschnitt 31 drehfest verbunden. Der Kopplungsabschnitt 31 ist koaxial und/oder konzentrisch zur Hauptachse H ausgebildet und bildet mit dem Lamellenträger 12 und der Lamellenscheibe 11 die rotierbaren Bauteile der Bremsvorrichtung 2. Der Kopplungsabschnitt 31 stützt sich beim Rotieren in radialer Richtung über eine Wälzlagereinrichtung 32 an dem Gehäuseabschnitt 3 ab.
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Die Bremsbeläge 14a,b werden von einem Belagsträger 13a,b getragen und sind stoffschlüssig mit dem Belagsträger 13a,b, z.B. durch eine Klebstoffverbindung, verbunden. Die Bremsbeläge 14a,b sind an radialen Reibflächen 15a,b der Lamellenscheibe 11 angeordnet, um die Bremskraft F in die Lamellenscheibe 11 einzuleiten. Die Belagsträger 13a,b und die Bremsbeläge 14a,b sind zum umlaufenden Einleiten der Bremskraft F in die Lamellenscheibe 11 ringförmig ausgebildet und koaxial und/oder konzentrisch innerhalb des Gehäuseabschnittes 3 angeordnet.
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Der erste Belagsträger 13a ist in axialer Richtung zwischen der ersten Reibfläche 15a und einem Drucktopf 16 angeordnet. Der Drucktopf 16 ist zum Übertragen der Bremskraft F mit dem ersten Belagsträger 13a und der Hydraulikeinrichtung 6 wirkverbunden. Der Drucktopf 16 ist tellerförmig ausgebildet und koaxial und/oder konzentrisch zur Hauptachse H angeordnet. Der erste Belagsträger 13a liegt mit dem ersten Bremsbelag 14a an der Lamellenscheibe 11 an, wobei der Drucktopf 16 die Bremskraft F über eine Rückseitenfläche des ersten Belagsträgers 13a in axialer Richtung überträgt. Mit andern Worten, schiebt der Drucktopf 16 den ersten Belagsträger 13a auf die Lamellenscheibe 11, wobei der erste Bremsbelag 14a auf die erste Reibfläche 15a aufpressbar ist, um die Bremskraft F in die Lamellenscheibe 11 zum Bremsen des Fahrzeugrades einzuleiten.
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In dem Ausführungsbeispiel in 1 ist der Lamellenträger 12 als ein Innenlamellenträger 12 ausgebildet. Der Innenlamellenträger 12 trägt die Lamellenscheibe 11 an einem Innendurchmesser der Lamellenscheibe 11, wobei die Lamellenscheibe 11 drehfest mit dem Innenlamellenträger 12 verbunden ist. Der Lamellenscheibe 11 und der Innenlamellenträger 12 weisen eine Verzahnung auf, wobei die Verzahnung zum formschlüssigen Verbinden der Lamellenscheibe 11 mit dem Innenlamellenträger 12 ausgebildet ist. Die Lamellenscheibe 11 ist axial verschiebbar an dem Innenlamellenträger 12 abgeordnet, sodass die Reibflächen 15a,b beim Rotieren der Lamellenscheibe 11 von den Bremsbelägen 14a,b lösenbar sind und/oder freilaufen können.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt die Bremsvorrichtung 2 mit einem Außenmitnehmerkranz 17 zum Tragen der beiden Belagsträger 13a,b. Der Außenmitnehmerkranz 17 ist mit dem Gehäuseabschnitt 3 form- und kraftschlüssig, z.B. durch eine Schaubverbindung und eine Aufnahmekontur, verbunden. Der zweite Belagsträger 13b stützt sich beim Abbremsen der Lamellenscheibe 11 über den Außenmitnehmerkranz 17 an dem Gehäuseabschnitt 3 in radialer und axialer Richtung ab. Beispielsweis ist der zweite Belagsträger 13b positionsfest zwischen einem radialen Abschnitt des Außenmitnehmerkranz 17 und der Lamellenscheibe 11 angeordnet. Der Außenmitnehmerkranz 17 stützt die beiden Belagsträger 13a,b beim Abbremsen der Lamellenscheibe 11 ab, wobei ein Moment vom Außenmitnehmerkranz 17 übertragbar ist und auf den Gehäuseabschnitt 3 wirkt.
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In dem Ausführungsbeispiel in 1 weist die Bremsvorrichtung 2 eine Vorlasteinrichtung 18 zum Vorspannen des Drucktopfes 16 auf. Die Vorspanneinrichtung 18 weist mehrere Federelemente 19, z.B. Druckfedern, auf, wobei die Federelemente 19, um die Hauptachse H verteilt, umlaufend angeordnet sind. Die Federelemente 19 sind zum Aufbauen und Speichern einer Vorspannkraft in axialer Richtung ausgebildet, wobei die Vorspannkraft der Hubbewegung des Kolbens 8 entgegenwirkt. Der Drucktopf 16 liegt mit seinem Innendurchmesser zwischen dem Kolben 8 und dem Federelementen 19 an, wobei die Hubbewegung des Kolbens 8 den Drucktopf 16 axial verschiebt und die gegenüberliegenden Federelemente 19 spannt. Beispielsweise schiebt der der Drucktopf 16 den Kolben 8 durch die anliegende Vorspannkraft wieder in den Druckraum 7 zurück.
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Die 2a zeigt den Außenmitnehmerkranz 17 in einem alternativen Ausführungsbeispiel, wobei der Außenmitnehmerkranz 17 als ein im Wesentlichen ringförmiger Kranz mit einer Aufnahmeverzahnung 20 zum Aufnehmen der beiden Belagsträger 13a,b ausgebildet ist. Der Außenmitnehmerkranz 17 weist mehrere Befestigungselemente 21 auf, wobei die Befestigungselemente 21 sich in radialer Richtung erstecken und eine Durchgangsöffnung 22 zum kraftschlüssigen Verbinden, z.B. durch eine Schaubverbindung, aufweist. Die Befestigungselemente weisen eine seitliche Stützkontur 23 um die Durchgangsöffnung 22 auf, wobei die Stützkonturen 23 keil- und/oder trapezförmig in radialer Richtung ausgebildet sind.
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Die 2b zeigt den Radträger 4 in einem Ausführungsbeispiel, wobei der Radträger 4 mehrere Zentrierkonturen 24 aufweist. Die Zentrierkonturen 24 sind auf einer radialen Seite des Radträgers 4 im Bereich des Außenumfangs angeordnet, wobei die Zentrierkonturen 24 stoffschlüssig mit dem Radlagerträger 4 verbunden sind. Der Radträger 4 weist eine Aufnahmeöffnung 25 zum Aufnehmen des Radlagerträgers 5 und zwei Verbindungsöffnungen 26 zum Befestigen von zwei Hydraulikeinrichtung 6 auf. Die Aufnahmeöffnung 25 ist zentriert in den Radträger 4 eingebracht, wobei die Hauptachse H durch die Durchgangsöffnung 25 verlaufbar ist.
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Die Verbindungsöffnungen 26 sind um die Hauptachse H gespiegelt angeordnet. Die Druckräume 7 sind an den Verbindungsöffnungen 26 anordbar, wobei die Druckanschlüsse 9 durch die Verbindungsöffnungen 26 erstreckbar sind.
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Die Zentrierkonturen 24 und die Befestigungselemente 21 sind zum formschlüssigen Verbinden des Außenmitnehmerkranz 17 mit dem Radträger 4 ausgebildet. Die Stützkonturen 23 der Befestigungselemente 21 greifen in die Zentrierkonturen 24 ein und zentrieren den Außenmitnehmerkranz 17 am Radträger 4. Beispielsweise stützt sich jedes Befestigungselement 21 an zwei Zentrierkonturen 24 in radialer Richtung ab, wobei eine Schraubverbindung durch die Durchgangsöffnungen 22 positionierbar ist und den Außenmitnehmerkranz 17 an dem Radträger kraftschlüssig befestigt.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird das Moment beim Bremsen über den Außenmitnehmerkranz 17 in den Radträger 4 geleitet, wobei beispielsweise der Radträger 4 mit dem Fahrzeug und/oder Fahrzeugkarosserie verbunden ist.
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Die 3 zeigt die Bremsvorrichtung 2 in einer perspektivischen Schnittdarstellung als ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei die Bremsvorrichtung 2 eine Federeinrichtung 27 zum Erzeugen einer Rückstellkraft des ersten Belagsträgers 13a aufweist. Die Federeinrichtung 27 weist mehrere Blattfedern 28 auf, wobei die Blattfedern 28 an dem ersten Belagsträger 13a und dem Gehäuseabschnitt 3 angeordnet sind. Beispielsweise sind mehrere Federeinrichtungen 27 um die Hauptachse H laufend mit dem ersten Belagsträger 13a verbunden.
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Mehrere Blattfedern 28 sind flächig miteinander verbunden, wobei die Blattfedern 28 in axialer Richtung spannbar sind. Beim Einleiten der Bremskraft F ist der erste Belagsträger 13a mit dem ersten Bremsbelag 14a auf die Lamellenscheibe 11 aufpressbar, wobei die Rückstellkraft durch die Federeinrichtung 27 aufbaubar ist, wobei die Rückstellkraft der Bremskraft F entgegengerichtet wirkt, wobei der erste Bremsbelag 14a von der Lamellenscheibe 11 lösbar ist.
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Die 3 zeigt die Bremsvorrichtung 2 mit dem zweiten Belagsträger 13b, wobei der zweite Belagsträger 13b direkt an dem Gehäuseabschnitt 3 angeordnet ist. Der zweite Belagsträger 13b stützt sich zumindest in einer axialen Richtung und in radialer Richtung an dem Gehäuseabschnitt 3 ab. In der anderen axialen Richtung verhindert die Lamellenscheibe 11 das axiale verschieben des zweiten Belagsträgers 13b. Beim Abbremsen wird beispielsweise die Lamellenscheibe 11 auf den zweiten Bremsbelag 14b gepresst und klemmt den zweiten Belagsträger 13b zwischen Gehäuseabschnitt 3 und Lamellenscheibe 11 ein.
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Die Radnabenantriebsanordnung 1 weist einen Hohlwelle 29 auf, wobei die Hohlwelle 29 koaxial und/oder konzentrisch zur Hauptachse H angeordnet und um den Radlagerträger 5 rotierbar ausgebildet ist. Die Hohlwelle 29 weist einen Sonnenradabschnitt 30 auf, wobei der Sonnenradabschnitt 30 in ein Planetengetriebe (nicht gezeigt) zur Drehmomentübersetzung eingreift. Die Bremsvorrichtung 2 weist den Kopplungsabschnitt 31 zum Befestigen des Innenlamellenträgers 12 auf. Der Kopplungsabschnitt 31 und der Sonnenradabschnitt 30 sind als die Hohlwelle 29 ausgebildet, wobei der Kopplungsabschnitt 31 und der Sonnenradabschnitt 30 stoffschlüssig miteinander verbunden als die einteilig Hohlwelle 29 ausgebildet sind. Die Hohlwelle 29 ist mit einem Elektromotor (nicht gezeigt) koppelbar, wobei die Hohlwelle 29 durch den Elektromotor antreibbar ist. Die Hohlwelle 29 kann auch als eine Antriebswelle des Elektromotors verstanden werden, wobei die Bremsreinrichtung 2 zum Abbremsen der Hohlwelle 29 ausgebildet ist. Ein Abtrieb der Radnabenantriebsanordnung 1 kann beispielsweise über einen Planententräger (nicht gezeigt) des Planetengetriebes verwirklicht werden, wobei der Planetenträger mit dem Fahrzeugrad zum Antreiben oder Abbremsen wirkverbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radnabenantriebsanordnung
- 2
- Bremsvorrichtung
- 3
- Gehäuseabschnitt
- 4
- Radträger
- 5
- Radlagerträger
- 6
- Hydraulikeinrichtung
- 7
- Druckraum
- 8
- Kolben
- 9
- Druckanschluss
- 10
- Dichtung
- 11
- Lamellenscheibe
- 12
- Lamellenträger
- 13a
- erster Belagsträger
- 13b
- zweiter Belagsträger
- 14a
- erster Bremsbelag
- 14b
- zweiter Bremsbelag
- 15a
- erste Reibfläche
- 15b
- zweite Reibfläche
- 16
- Drucktopf
- 17
- Außenmitnehmerkranz
- 18
- Vorspanneinrichtung
- 19
- Federelement
- 20
- Aufnahmeverzahnung
- 21
- Befestigungselement
- 22
- Durchgangsöffnung
- 23
- Stützkontur
- 24
- Zentrierkontur
- 25
- Aufnahmeöffnung
- 26
- Verbindungsöffnung
- 27
- Federeinrichtung
- 28
- Blattfeder
- 29
- Hohlwelle
- 30
- Sonnenradabschnitt
- 31
- Kopplungsabschnitt
- 32
- Wälzlagereinrichtung
- F
- Bremskraft
- H
- Hauptachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012200668 A1 [0003]