DE102022004536A1

DE102022004536A1 - Bremssystem für ein Fahrzeug und Radbremsvorrichtung

Info

Publication number: DE102022004536A1
Application number: DE102022004536.2A
Authority: DE
Inventors: Alexander von Gaisberg-Helfenberg; Timo Schmidt; Jochen Haefner
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-12-05
Filing date: 2022-12-05
Publication date: 2024-06-06
Also published as: WO2024120801A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug, vorzugsweise ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, umfassend eine Bremse (5) für mindestens ein Fahrzeugrad (13). Bei einem Bremssystem, welches ohne eine zusätzliche Bremshydraulik auskommt, ist die Bremse (5) zur Erzeugung einer Bremskraft mit einer eine Reibung in der Bremse bewirkenden viskosen Flüssigkeit (9) befüllt und die mit der viskosen Flüssigkeit (9) befüllte Bremse (5) in einem abgekapselten Behältnis (3) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug, vorzugsweise ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, umfassend eine Bremse für mindestens ein Fahrzeugrad sowie eine Radbremseinrichtung.
Aus der DE-AS 1 215 013 ist eine Dauerbremse für Kraftfahrzeuge, insbesondere für schwere Lastkraftwagen, bekannt. Als Dauerbremse wird eine hydrodynamische Bremse verwendet, welche an einem Differentialgetriebe einer Fahrzeugachse angeordnet ist. Am Tellerrand des Differentialgetriebes ist ein ins Schnelle übersetzender Zahnantrieb angeordnet, welcher einen Rotor der hydrodynamischen Bremse zur Förderung einer Bremsflüssigkeit antreibt. Zur Regelung der Bremsleistung schöpft ein verstellbares Schöpfrohr die Bremse bis zu einem gewünschten Durchmesser frei. Die Bremswirkung wird dabei durch den Druck der in der Bremse befindlichen Bremsflüssigkeit eingestellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bremssystem für ein Fahrzeug und eine Radbremsvorrichtung anzugeben, welche ohne eine zusätzliche Bremshydraulik auskommen.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Figur dargestellt ist.
Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das eingangs erläuterte Bremssystem umfasst zur Erzeugung einer Bremskraft eine Bremse für mindestens ein Fahrzeugrad, wobei die Bremse mit einer eine Reibung in der Bremse bewirkenden viskosen Flüssigkeit befüllt ist, wobei die mit der viskosen Flüssigkeit befüllte Bremse in einem abgekapselten Behältnis angeordnet ist. Durch die Anordnung der Flüssigkeit in einem vollständig verschlossenen Behältnis wird auf eine zusätzliche Bremshydraulik verzichtet, wodurch Bauvolumen und Gewicht des Bremssystems reduziert wird. Da die Bremse durch die Befüllung der Bremse mit der viskosen Flüssigkeit auf Grund der bei einer Bewegung der Flüssigkeit auftretenden Trägheit mittels einer Flüssigkeitsreibung an deren Wänden wirkt, arbeitet diese verschleißfrei und gibt keine Partikel an die Umgebung ab. Ein Austausch der viskosen Flüssigkeit ist somit nicht notwendig.
Vorteilhafterweise weist die Bremse mehrere ineinandergreifende Zwischenwände auf, wobei die Viskosität der sich zwischen den Zwischenwänden ausbreitenden Flüssigkeit in Abhängigkeit vom Abstand der sich gegenüberliegenden Zwischenwände gewählt ist. Über den Abstand der Zwischenwände zueinander wird die Flüssigkeitsreibung und somit ein Bremsmoment der Bremse bestimmt.
In einer Ausgestaltung ist die Bremse nahe an einer elektrischen Antriebseinheit des Rades angeordnet und vorzugsweise integraler Bestandteil der Antriebseinheit. Somit lässt sich eine kompakte Antriebs-/Bremseinheit herstellen, die wenig Bauraum beansprucht. Außerdem wird durch die Positionierung der Bremse nahe der Antriebseinheit die radseitig ungefederte Masse reduziert, was den Fahrkomfort des Fahrzeuges erhöht.
In einer Variante ist an der Antriebseinheit ein Getriebe angeordnet, welches zum Auslösen der Bremswirkung mit der elektrischen Antriebseinheit und einem Hilfsantrieb gekoppelt ist. Der Hilfsantrieb hat dabei die Aufgabe, die Bremswirkung einzuleiten oder zu unterbinden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Radbremsvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend eine in einem Gehäuse angeordnete, mit einer viskosen Flüssigkeit befüllten Bremse, wobei das Gehäuse drehfest mit einer Radwelle verbunden ist und die Radwelle von einer Hohlwelle antreibbar ist, die mit einer elektrischen Antriebseinheit gekoppelt ist. Eine solche Radbremsvorrichtung kommt ohne eine zusätzliche Bremshydraulik aus, was die Herstellungskosten reduziert. Da sich im Betrieb Gehäuse, Antriebswelle und Abtriebswelle mit gleicher Drehzahl drehen, ergibt sich bei gelöster Bremse null Bremsmoment, da keine Flüssigkeitsreibung auftritt. Durch die Flüssigkeitsreibung, die durch die Scherwirkung in der viskosen Flüssigkeit hervorgerufen wird, ergibt sich eine Drehzahldifferenz zwischen Radwelle und Hohlwelle, was an dem Rad eine Bremswirkung auslöst.
Es ist von Vorteil, wenn in dem die Bremse aufweisendem Gehäuse ein Getriebe positioniert ist, welches zur Aufbringung einer Verzögerungskraft über eine sich partiell außen an der Hohlwelle erstreckenden Hilfshohlwelle mit einem Hilfsantrieb verbunden ist. Somit kann die Bremswirkung durch eine einfache konstruktive Maßnahme ausgelöst werden.
In einer Ausgestaltung ist das Getriebe als Planetenrad-Getriebe ausgebildet, dessen Sonne mit der von der elektrischen Antriebseinheit verbundenen Hohlwelle gekoppelt ist, während das Gehäuse dessen Hohlrad trägt und der Planetenradträger mit der von dem Hilfsantrieb betätigten Hilfshohlwelle verbunden ist. Planetenradgetriebe sind hinlänglich bekannt und werden in großen Stückzahlen in der Massenproduktion hergestellt. Somit sind diese besonders preisgünstig, was die Herstellungskosten der Radbremsvorrichtung reduziert.
In einer Variante weist die Bremse mehrere kammartig ineinandergreifende Zwischenwände auf, wobei die Viskosität der sich zwischen den Zwischenwänden ausbreitenden Flüssigkeit in Abhängigkeit vom Abstand der sich gegenüberliegenden Zwischenwände gewählt ist. Die kammartig ineinandergreifenden Zwischenwände erhöhen die Wirkfläche für die Flüssigkeitsreibung auf kleinem Bauraum, wodurch die Leistungsfähigkeit der Radbremsvorrichtung erhöht wird.
In einer Ausführungsform sind die koaxial verlaufenden Wellen gegeneinander und/oder gegen das Gehäuse drehbar abgestützt. Dadurch können alle Wellen und das Gehäuse beliebig gegeneinander verdreht werden, was die Funktionsfähigkeit der Radbremsvorrichtung bei kleinem Bauraum unterstützt.
Vorteilhafterweise ist das Planetengetriebe über eine mit der Hilfshohlwelle gekuppelten Kupplung fallweise drehfest am Gehäuse gelagert. Dadurch lässt sich bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ein ungebremster treibender Fahrbetrieb ausführen, bei welchem der elektrische Hochvoltantrieb des Fahrzeuges sich in einem Rekuperationsmodus befindet. Dies trifft insbesondere bei Bergabfahrten auf.
Vorteilhafterweise ist das angetriebene Rad aerodynamisch gestaltet. Dies Ist möglich, da eine Anforderung zur Kühlung der Radbremsvorrichtung entfällt. Das Fahrzeug hat somit eine höhere Reichweite und eine bessere Effizienz.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bremssystems mit einer Radbremsvorrichtung.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Bremssystems eines Fahrzeuges in Form einer Radbremsvorrichtung dargestellt. Die Radbremsvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 3, in welchem die Bremse 5 und ein Getriebe 7 angeordnet sind. Das Gehäuse 3 ist mit einer viskosen Flüssigkeit 9 vollständig gefüllt und gegenüber der Umgebung vollständig abgekapselt, so dass die viskose Flüssigkeit 9 nicht austreten kann. Die Bremse 5 besteht aus mehreren als kammartige Zwischenwände ineinandergreifenden Lamellen 11, zwischen welchen sich die viskose Flüssigkeit 9 ausdehnt.
Die Bremse 5 ist drehfest mit einer ein Rad 13 des Fahrzeuges antreibenden Radvollwelle 15 verbunden. Das Gehäuse 3 ist auf der Radvollwelle 15 mittels eines Wälzlagers drehbar gelagert. Um die Radvollwelle 15 erstreckt sich eine Hohlwelle 19, die von einer elektrischen Antriebseinheit 17 angetrieben wird. Dabei ist die Hohlwelle 19 mit der Sonne 21 eines Planetenradgetriebes 23 gekoppelt, deren Hohlrad 25 von dem Gehäuse 3 getragen wird. Der Planetenradträger 27 des Planetenradgetriebes 23 ist mit einer Hilfshohlwelle 29 verbunden, welche wiederum die Hohlwelle 19 umgreift und von einer elektromechanisch aktuierten Hilfsbremse 31 bremsend angetrieben werden kann. Die Radvollwelle 15, die Hohlwelle 19 und die Hilfshohlwelle 29 sind gegeneinander sowie gegen das Gehäuse 3 mit den Wälzlagern 33 abgestützt und bilden ein koaxiales System.
Im Betrieb des Fahrzeuges wird ein Drehmoment, welches von der elektrischen Antriebseinheit 17 erzeugt wird, von der als Abtriebswelle ausgebildeten Hohlwelle 19 an die Radvollwelle 15 weitergegeben, wodurch ein Rad 13 angetrieben wird. Die Radvollwelle 15 dreht sich dabei mit der Drehzahl der Hohlwelle 19. Die Drehzahldifferenz ist Null. Beim Bremsen, welches durch das Betätigen eines Bremspedals durch den Fahrer des Fahrzeuges oder durch ein automatisch durch das Bremssystem generiertes Signal ausgelöst wird, wird der Planetenradträger 27 mittels der Hilfsbremse 31 verzögert. Die Verzögerung erfolgt durch die Aktivierung der Hilfsbremse 31 durch das Bremssignal. Das Verzögerungsmoment wird über die Hilfshohlwelle 29 an den Planetenradträger 27 des Planetenradgetriebes 23 übertragen. Dabei erzeugt die sich zwischen den Lamellen 11 ausdehnende viskose Flüssigkeit an den Lamellen eine Flüssigkeitsreibung, welche die Drehbewegung der Radwelle 15 verlangsamt. Dadurch entsteht eine Differenzdrehzahl zwischen der Radwelle 15 und dem Gehäuse 3, was zur Bildung eines Bremsmoments zwischen der Hohlwelle 19 und der Radvollwelle 15 führt, wodurch das Rad 13 abgebremst wird.
Durch eine innerhalb des Gehäuses 3 angeordnete Kupplung 35, deren erste Kupplungsscheibe 37 mit der Hilfshohlwelle 29 und deren zweite Kupplungsscheibe 39 drehfest mit dem Gehäuse 3 verbunden ist, ist während eines treibenden Fahrbetriebes des durch einen Elektroantrieb angetriebenen Fahrzeuges der Planetenradträger 15 fest an das Gehäuse 3 gekuppelt. Somit kann das Fahrzeug weiterrollen, ohne abgebremst zu werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1215013 [0002]

Claims

Bremssystem für ein Fahrzeug, vorzugsweise ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, umfassend eine Bremse (5) für mindestens ein Fahrzeugrad (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (5) zur Erzeugung einer Bremskraft mit einer eine Reibung in der Bremse (5) bewirkenden viskosen Flüssigkeit (9) befüllt ist und die mit der viskosen Flüssigkeit (9) befüllte Bremse (5) in einem abgekapselten Behältnis (3) angeordnet ist.
Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (5) mehrere ineinandergreifende Zwischenwände (11) aufweist, wobei die Viskosität der sich zwischen den Zwischenwänden (11) ausbreitenden Flüssigkeit (9) in Abhängigkeit vom Abstand der sich gegenüberliegenden Zwischenwände (11) gewählt ist.
Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (9) nahe einer elektrischen Antriebseinheit (17) angeordnet ist, vorzugsweise integraler Bestandteil der Antriebseinheit (17) ist.
Bremssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Antriebseinheit (17) ein Getriebe (23) angeordnet ist, welches zum Auslösen der Bremswirkung mit der elektrischen Antriebseinheit (17) und einem Hilfsantrieb (31) gekoppelt ist.
Radbremsvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend eine in einem Gehäuse (3) angeordnete, mit einer viskosen Flüssigkeit (9) befüllten Bremse (5), wobei das Gehäuse (3) drehfest mit einer Radwelle (15) verbunden ist, wobei die Radwelle (15) von einer Hohlwelle (19) antreibbar ist, die mit einer elektrischen Antriebseinheit (17) gekoppelt ist.
Radbremsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem die Bremse (5) umfassenden Gehäuse (3) ein Getriebe (23) positioniert ist, welches zur Aufbringung einer Verzögerungskraft über einen sich partiell außen an der Hohlwelle (19) erstreckenden Hilfshohlwelle (29) mit einem Hilfsantrieb (31) verbunden ist.
Radbremsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Planetenrad-Getriebe (23) ausgebildet ist, dessen Sonne (21) mit der von der elektrischen Antriebseinheit (17) verbundenen Hohlwelle (19) gekoppelt ist, während das Gehäuse (3) dessen Hohlrad (25) trägt und der Planetenradträger (27) mit der von dem Hilfsantrieb (31) betätigten Hilfshohlwelle (29) verbunden ist.
Radbremsvorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (5) mehrere kammartig ineinandergreifende Zwischenwände (11) aufweist, wobei die Viskosität der sich zwischen den Zwischenwänden (11) ausbreitenden Flüssigkeit (9) in Abhängigkeit vom Abstand der sich gegenüberliegenden Zwischenwände (11) gewählt ist.
Radbremsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die koaxial verlaufenden Wellen (15, 19, 29) gegeneinander und/oder gegen das Gehäuse (3) drehbar abgestützt sind.
Radbremsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenradgetriebe (23) im antriebsfreien Fahrbetrieb über eine mit der Hilfshohlwelle (29) gekuppelten Zustand der Kupplung (35) drehfest am Gehäuse (3) gelagert ist.