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Die vorliegende Erfindung betrifft die Abbremsung einer rotierenden Achse, insbesondere einer Antriebsachse in einem Automobil, insbesondere in einem BEV (battery electric vehicle, batterieelektrisches Fahrzeug), insbesondere also die Abbremsung eines Automobils.
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Aus der täglichen Praxis ist es bekannt, zur Abbremsung einer Achse eine herkömmliche Scheibenbremse zu nutzen. Hierbei wird die Achse drehfest mit einer Bremsscheibe gekoppelt. Bei Bedarf einer Abbremsung greifen Bremsklötze reibend an der Bremsscheibe an, um die Achse abzubremsen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verbesserungen im Hinblick auf die Abbremsung einer Achse anzugeben.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Bremsanordnung gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die Bremsanordnung dient bzw. ist eingerichtet für eine abzubremsende Achse, d.h. zum Abbremsen der Drehung der Achse um deren Mittellängsachse. Die Achse ist insbesondere Teil eines Fahrwerks / Antriebsstrangs eines Fahrzeuges. Z.B. handelt es sich um eine angetriebene oder nicht angetriebene Radachse bzw. eine mit diesen drehgekoppelte Achse. Die Kopplung kann z.B. über weitere Achsen, Getriebe, Kupplungen usw. erfolgen. Die Bremsanordnung bewirkt die Abbremsung der Achse, also der Aufbringung eines Bremsmoments auf die Achse. Die Achse ist insbesondere eine solche eines batterieelektrischen Fahrzeugs.
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Die Bremsanordnung enthält ein Gehäuse. Das Gehäuse umschließt einen Innenraum. Die Bremsanordnung enthält einen Grundkörper Dieser bildet eine mechanische Trag- oder Grundstruktur für die restliche Bremsanordnung und ist z.B. fest mit einem Fahrzeugteil verbunden, um das Bremsmoment der Achse aufzunehmen bzw. abzuleiten.
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Die Bremsanordnung enthält eine Welle. Die Welle ist am Grundkörper drehbar um ihre Mittellängsachse gelagert und dabei insbesondere in Axialrichtung am Grundkörper festgelegt. Die Welle verläuft zumindest teilweise im Innenraum. Die Welle weist einen Anschlussflansch auf. Dieser ist außen am Gehäuse zugänglich und steht zumindest in einer gewünschten Brems-Drehrichtung drehfest mit der Achse in Verbindung. Mit anderen Worten ist die Antriebsachse über den Anschlussflansch mit der Welle drehfest koppelbar, zumindest zur Übertragung eines Bremsmoments von der Bremsanordnung auf die Antriebsachse. „Weist auf“ ist dabei also weit zu verstehen und umfasst jegliche Art von Kopplung in Bezug auf das Bremsmoment.
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Der Anschlussflansch kann also auch indirekt mit der Welle verbunden sein, zum Beispiel über eine Umlenkung, ein Übersetzungsgetriebe usw. Im einfachsten Fall weist jedoch insbesondere die Welle selbst direkt den Anschlussflansch auf. D.h. der Anschlussflansch ist ein Flanschende der Welle.
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Die Bremsanordnung enthält eine Bremsscheibe. Die Bremsscheibe befindet sich im Innenraum und ist gegenüber dem Grundkörper, also relativ zu diesem, axial verschiebbar. „Axial“ bezieht sich hierbei auf die Mittellängsachse / Drehachse der Welle und Bremsscheibe. Die Bremsscheibe ist außerdem drehfest auf der Welle gelagert. Entscheidend ist hierbei die axiale Verschiebbarkeit der Bremsscheibe gegenüber dem Grundkörper. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Bremsscheibe auf der Welle selbst axial fixiert ist und zusammen mit der Welle im Grundkörper bzw. relativ zu diesem axial verschiebbar ist. Insbesondere gilt jedoch, dass die Welle axial fixiert im Grundkörper gelagert ist und die Bremsscheibe axial verschiebbar auf der / relativ zur Welle gelagert ist.
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Der Grundkörper weist im Innenraum eine erste Bremsfläche auf. Die Bremsscheibe ist aufgrund ihrer axialen Verschiebbarkeit in Axialrichtung an die Bremsfläche anfahrbar und von dieser abhebbar. Eine Flächennormale der in der Regel ebenen Bremsfläche weist also in Axialrichtung. Das Anfahren der Bremsscheibe an die Bremsfläche erfolgt durch deren oben genannte Axialverschiebung gegenüber dem Grundkörper, insbesondere auf der Welle bzw. gegenüber oder relativ zur Welle.
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Die Bremsanordnung enthält eine zweite Bremsfläche. Diese liegt bezüglich der ersten Bremsfläche in Axialrichtung gesehen jenseits der Bremsscheibe, also auf deren anderer Flachseite. Außerdem ist die zweite Bremsfläche in Axialrichtung gegenüber dem / relativ zum Grundkörper beweglich gelagert bzw. verschiebbar. Auch die Flächennormale der zweiten - in der Regel auch ebenen - Bremsfläche zeigt in Axialrichtung, jedoch entgegen der Flächennormale der ersten Bremsfläche. Mit anderen Worten sind die beiden Bremsflächen bezüglich der Bremsscheibe gegenüber bzw. beidseitig der Bremsscheibe angeordnet und einander zugewandt, um die Bremsscheibe zangenartig zwischen sich einzuschließen. Mit anderen Worten erfolgt gemäß der Bremsanordnung beim Bremsvorgang also ein reibendes Einklemmen der Bremsscheibe zwischen erster und zweiter Bremsfläche.
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Die Bremsanordnung enthält einen Linearantrieb. Dieser greift zwischen dem Grundkörper und der zweiten Bremsfläche an, das heißt, bewirkt die Bewegung der zweiten Bremsfläche relativ zum Grundkörper. Der Linearantrieb ist dazu eingerichtet, die zweite Bremsfläche in Axialrichtung relativ zum Grundkörper gegen die Bremsscheibe anzufahren (bzw. von dieser zu entfernen). Durch Druck auf die Bremsscheibe in Axialrichtung auf die erste Bremsfläche hin ist der Linearantrieb auch dazu eingerichtet, die Bremsscheibe in Axialrichtung gegen die erste Bremsfläche anzufahren, indem also die gesamte Bremsscheibe axial verschoben wird.
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Der Linearantrieb arbeitet dabei in Axialrichtung, insbesondere ausschließlich in Axialrichtung, angetrieben. Mit anderen Worten wirkt ein Antrieb bzw. Aktor in Axialrichtung auf die zweite Bremsfläche ein, um diese anzutreiben bzw. zu bewegen. Insbesondere ist der Linearantrieb auch dazu eingerichtet, die zweite Bremsfläche aktiv in Gegenrichtung zu bewegen, d.h. von der Bremsscheibe zu entfernen. Insbesondere existiert dabei auch ein Rückstellmittel, um die Bremsscheibe axial von der ersten Bremsfläche abzuheben, z.B. durch Federkraft.
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So entstehen Lüftspiele beidseits der Bremsscheibe zu beiden Bremsflächen, wenn keine Bremswirkung erwünscht ist. Ein Rückstellmittel ist jedoch nicht zwingend nötig: Wenn die Gegenmaterialscheibe z.B. von einem Lineartrieb in Form eines elektromechanischen Aktors von der Bremsscheibe zurückgezogen wird, dreht sich die Bremsscheibe auch durch ihre Rotation frei.
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Die Bremsanordnung enthält einen Kühlleiter. Der Kühlleiter ist insbesondere ein Kühlkanal, der von einem Kühlmittel durchströmbar ist. Der Kühlleiter ist dazu eingerichtet, Wärme aus seiner Umgebung aufzunehmen und von dort abzutransportieren. Der Kühlleiter ist wenigstens mit beiden Bremsflächen thermisch gekoppelt und dazu eingerichtet, beim Abbremsen der sich drehenden Bremsscheibe an den Bremsflächen (und der Bremsscheibe) entstehende Wärme wenigstens von den beiden Bremsflächen bzw. aus der Umgebung der Bremsflächen (Gehäuse / Grundkörper) abzuführen. „Wenigstens“ bedeutet, dass der Kühlleiter auch mit weiteren Teilen / Bereichen der Bremsanordnung / des Gehäuses / des Grundkörpers thermisch gekoppelt sein kann, so dass auch von dort noch Wärme abgeführt werden kann. Das Bremsen ist der Vorgang, wenn die Bremsfläche und Bremsscheibe aneinander reiben. Die entstehende Wärme ist die entsprechende Reibungswärme. „Der Kühlleiter“ im Sinne der vorliegenden Anmeldung kann hierbei mehrere Teilabschnitte aufweisen bzw. kann es sich bei „dem Kühlleiter“ auch um mehrere einzelne Kühlleiter handeln, welche entsprechend Wärme von den beiden Bremsflächen oder sonstigen Stellen der Bremsanordnung ableiten.
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Insbesondere sind auch mehrere einzelne erste und zweite Bremsflächen möglich, die sich jeweils bezüglich der Bremsscheibe in Axialrichtung gegenüberliegen. Die Bremsscheibe wird dann an mehreren Stellen abgebremst.
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Insbesondere ist der Lineartrieb bzw. ein Teil dessen möglichst gut wärmeleitend, um Wärme von der zweiten Bremsfläche zu einem entfernten Ort wegzuführen an dem die Wärme dann vom Kühlleiter abgeführt werden kann. Mit anderen Worten bildet sich also beim Bremsen ein Wärmefluss von der zweiten Bremsfläche über den (einen Teil des) Lineartrieb zum Kühlleiter.
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Die Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen:
- Es ist davon auszugehen, dass zukünftige Gesetze eine Limitierung der Feinstaubbelastung durch Automobile vorsehen. Daher wird nach einer Lösung gesucht, die Emission der Bremsstaubpartikel an die Umwelt zu verhindern. Gleichzeitig ist eine Nutzung der Abwärme beim Bremsen in einem System, z.B. einem Automobil, wünschenswert. So kann im Automobil z.B. eine Reichweitenverlängerung bzw. Effizienzsteigerung erzielt werden. Dies geschieht dadurch, dass keine oder weniger Wärme im Fahrzeug durch die Umsetzung elektrischer oder sonstiger notwendig Energie erzeugt werden muss. Wärme wird zum Beispiel benötigt, um die Fahrbatterie eines Elektromobils (BEV) zu heizen, den Fahr-Elektromotor vorzuheizen oder einen Fahrgastraum zu heizen.
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Die Erfindung beruht auch auf der Erkenntnis, dass diese Überlegungen nicht nur auf Automobile bzw. deren Antriebsstrang / Fahrwerk, sondern jegliche Achsen, Antriebsstränge bzw. Antriebsachsen anwendbar sind, welche ggf. abzubremsen sind. Das entsprechende Erfindungskonzept ist daher auf jegliche abzubremsende Achse anwendbar ist, insbesondere jedoch auf Fahr- oder Antriebs-Achsen in einem elektromotorisch angetriebenen Elektromobil.
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Gemäß der Erfindung ist es möglich, für die abzubremsende Achse die Bremsstaub-Emission zu verringern, siehe unten die Kapselung durch das Gehäuse. Auch ist es möglich, eine Systemeffizienz im System mit der Achse / Bremsanordnung zu steigern, indem an der Kühlleitung die aus der Bremsanordnung beim Bremsen abgeführte Wärme zur Verfügung steht und genutzt werden kann.
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Insbesondere ist in einem Elektrofahrzeug die entsprechend entstehende Wärme auch bei „voller“ Batterie zusätzlich nutzbar. Eine alternativ durch einen Bremsgenerator in elektrische Energie umgesetzte Bremsleistung / Bremsenergie wäre dagegen nicht mehr elektrisch speicherbar.
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Gemäß der Erfindung wird an einer Achse, zum Beispiel einem Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs, die Bremsanordnung als ergänzendes Bremssystem angebracht.
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Bei der Achse kann es sich um die Antriebsachse oder auch um eine Fahrzeugachse ohne Antrieb handeln. Die Bremsanordnung ergänzt dann insbesondere eine Rekuperation des Elektromotors in Fahrsituationen, in denen die Rekuperation nicht die vollständige / keine Bremsenergie aufnehmen kann. Das sind zum Beispiel Fahrsituationen mit niedriger Geschwindigkeit / Drehzahl bzw. Halten zum Stillstand oder Bremsvorgänge bei niedriger Temperatur. Der Vorteil einer zusätzlichen, (gekapselten) Bremse (also der Bremsanordnung) ist es, dass die Bremsenergie als Wärme an ein Thermo-Management im System weitergegeben werden kann (ohne dass die Energie zwischendurch in der Batterie gespeichert werden muss). Zudem werden im Fall der Kapselung Bremsstaubpartikel nicht an die Umwelt abgegeben.
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Bei der Bremsanordnung handelt es sich um ein Scheibenbremssystem, bei dem die drehende Bremsscheibe axial verschiebbar auf der Welle, insbesondere einer Verzahnung, gelagert wird. Insbesondere mit Hilfe einer Gegenmaterialscheibe (insbesondere mit zweiter Bremsfläche, siehe unten), die axial betätigt wird, wird die Bremsscheibe axial an das Gehäuse (Grundkörper, erste Bremsfläche) gedrückt. In (unter) diesem Körper und der Reibfläche zum Gehäuse (erste Bremsfläche) sind insbesondere Kühlkanäle angebracht (allgemein: Kühlleiter), die von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden und zum Beispiel mit dem Kühlkreislauf eines Thermo-Managements verbunden sind.
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Gemäß der Erfindung ergibt sich insbesondere ein gekapseltes, ergänzendes Bremssystem, axial betätigt, mit Kühlkanälen im Gehäuse.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Teilabschnitt des Kühlleiters, insbesondere der gesamte Kühlleiter, im Grundkörper eingebettet. Insbesondere handelt es sich um Ausnehmungen / Bohrungen / Ausfräsungen usw. im Grundkörper. Mit anderen Worten verläuft der Kühlleiter im Inneren des Grundkörpers. Insbesondere verläuft dieser in einem jeweils thermisch günstig an die Bremsflächen gekoppelten Wärme-Pfad, insbesondere in der Nähe der beiden oder wenigstens einer der Bremsflächen. So kann beim Bremsvorgang an den Bremsflächen entstehende Wärme besonders effektiv durch den Kühlleiter abgeführt und weiterverwendet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft daher zumindest ein Teilabschnitt des Kühlleiters, insbesondere der gesamte Kühlleiter, im Bereich der ersten Bremsfläche. „Im Bereich“ ist so zu verstehen, dass dieser konstruktiv in einem die Bremsfläche aufweisenden / tragenden Körper, z.B. dem Grundkörper, so dicht bzw. nahe wie möglich an oder unter der Bremsfläche verläuft. Dies bedeutet, dass der Kühlleiter so nahe an / „unter“ der Bremsfläche platziert ist, dass die Festigkeitsanforderungen des Körpers möglichst gerade noch ausreichend erfüllt sind, um ausreichend mechanische Stabilität des Körpers bzw. der Bremsflächen zu gewährleisten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die erste und/oder die zweite Bremsfläche in Umfangsrichtung vollständig ringförmig um die Mittellängsachse herum. Die zweite Bremsfläche ist insbesondere Teil der Oberfläche einer axial verschiebbaren und in Umfangsrichtung am Grundkörper drehfixierten Gegenmaterialscheibe des Linearantriebs. Mit anderen Worten dient der restliche Linearantrieb dazu, die Gegenmaterialscheibe gegen die Bremsscheibe anzudrücken. Insbesondere ist die erste und zweite Bremsfläche daher ein Kreisring konzentrisch zur Mittellängsachse und in einer Ebene quer zur Mittellängsachse. Die Verschiebung der zweiten Bremsfläche wird durch einen eigentlichen Antrieb / Aktor des Linearantriebs bewirkt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Teilabschnitt des Kühlleiters an - insbesondere in / innerhalb - einem relativ zum Grundkörper beweglichen Abschnitt des Lineartriebs angeordnet. Dieser Abschnitt kann z.B. ein beweglicher Druckkolben eines hydraulischen Linearantriebs und / oder auch die oben genannte Gegenmaterialscheibe sein. Hier kann Wärme besonders effektiv von der zweiten Bremsfläche abgeführt werden.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist also zumindest ein Teilabschnitt des Kühlleiters an - insbesondere in / innerhalb - einer die zweite Bremsfläche aufweisenden Gegenmaterialscheibe des Lineartriebs angeordnet. Mit anderen Worten befindet sich der Kühlleiter also insbesondere innerhalb des Lineartriebs / Gegenmaterialscheibe.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lineartrieb hydraulisch, insbesondere ausschließlich hydraulisch, betätigt. So kann zum Beispiel auf eine separate Elektrik/ Stellmotoren etc. verzichtet werden. Insbesondere bei einer vollflächigen Anpressung der zweiten Bremsfläche an die Bremsscheibe (zweite Bremsfläche erstreckt sich vollständig in Umfangsrichtung um die Mittellängsachse, z.B. in Form eines Kreisrings) kann es von Vorteil sein, eine Hydraulik mit mehreren Kolben zu verwenden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse in Bezug auf anfallenden Bremsstaub staubdicht gegenüber einem das Gehäuse umgebenden Außenraum ausgeführt. Mit anderen Worten wird so verhindert, dass Bremsstaub die Bremsanordnung bzw. das Gehäuse verlässt. Bremsstaub fällt zum Beispiel durch Abrieb der Bremsscheibe oder des Materials an den Bremsflächen an, insbesondere von Bremsklötzen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Grundkörper zumindest ein Teil des Gehäuses oder umgekehrt (Gehäuse ist zumindest ein Teil des Grundkörpers). Insbesondere sind Gehäuse und Grundkörper identisch. Das Gehäuse dient somit insbesondere auch als mechanischer Rahmen / Halter / Träger der restlichen Bremsanordnung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Bremsanordnung wenigstens einen - insbesondere auswechselbaren - Bremsbelag. Dabei gilt: Wenigstens einer der Bremsbeläge ist ein Teil des Grundkörpers. Mit anderen Worten ist ein Teil des Grundkörpers als Bremsbelag ausgeführt. Der Bremsbelag bildet damit die erste Bremsfläche bzw. zumindest einen Teil der ersten Bremsfläche. Mit anderen Worten ist zum Beispiel ein Bremsbelag an dem Grundkörper angeordnet, wird jedoch im Sinne der Anmeldung als Teil des Grundkörpers verstanden. Der entsprechende Bremsbelag ist zum Beispiel als Bremsklotz ausgeführt, welcher untere anderem auch auswechselbar sein kann, sodass dieser zum Beispiel bei Verschleiß ersetzbar ist.
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Alternativ oder zusätzlich weist wenigstens einer der Bremsbeläge die zweite Bremsfläche auf bzw. bildet zumindest einen Teil der zweiten Bremsfläche. Insbesondere ist der Bremsbelag als oben genannte Gegenmaterialscheibe oder Teil dieser ausgeführt. Mit anderen Worten weist insbesondere die Gegenmaterialscheibe den Bremsbelag auf bzw. der Bremsbelag ist ein Teil der Gegenmaterialscheibe. Wie oben wird also die Einheit aus Bremsbelag und eigentlicher Gegenmaterialscheibe als „Gegenmaterialscheibe" im Sinne der vorliegenden Anmeldung verstanden.
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Alternativ oder zusätzlich ist wenigstens einer der Bremsbeläge ein Teil der Bremsscheibe und zur Anlage an der ersten und oder der zweiten Bremsfläche eingerichtet. Auch hier gilt, dass der Bremsbelag zum Beispiel auf einer eigentlichen Bremsscheibe aufgebracht ist, im Sinne der Erfindung jedoch als Teil der Bremsscheibe zu verstehen ist. Insbesondere Bremsbeläge an der Bremsscheibe können thermisch isolierend bzw. thermisch möglichst schlecht leitend ausgeführt werden. Die beim Bremsen entstehende Wärme wird somit möglichst wenig an die Scheibe abgeleitet, sondern wird an die erste / zweite Bremsfläche abgeleitet und kann von dort über den Kühlleiter abtransportiert werden. Die Bremsscheibe wird somit thermisch möglichst wenig belastet.
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Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
- 1 eine Bremsanordnung im Querschnitt,
- 2 einen Ausschnitt aus einer alternativen Bremsanordnung in einer Darstellung gemäß 1.
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1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Fahrzeug 2, hier einem batterieelektrischen Fahrzeug in Form eines Personenkraftwagens. Dargestellt ist lediglich eine Achse 4 sowie eine Bremsanordnung 6 Fahrzeugs 2. Die Achse 4 ist eine Fahrachse (motorisch betrieben oder nicht), die mit den Rädern des Fahrzeugs 2 in Moment-Verbindung steht. Um das Fahrzeug 2 abzubremsen, kann die Achse 4 abgebremst werden.
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Die Bremsanordnung 6 dient zur Abbremsung der Achse 4. Die Bremsanordnung 6 enthält ein Gehäuse 8. Die Bremsanordnung 6 weist einen Grundkörper 9 auf, der hier durch das Gehäuse 8 gebildet ist. Das Gehäuse 8 ist also identisch zu dem Grundkörper 9. Der Grundkörper ist also zumindest ein Teil, nämlich der mechanisch tragende Teil des Gehäuses 8. Der Grundkörper 9 bildet einen mechanisch stabilen Grundrahmen für die restliche Bremsanordnung 6, um die beim Bremsen entstehenden Bremskräfte aufzunehmen. Der Grundkörper 9 ist hierzu fest an einem nicht dargestellten Rahmen des Fahrzeugs 2 befestigt. Das Gehäuse 8 umschließt einen Innenraum 11 der Bremsanordnung 6.
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An dem Gehäuse 8 und an dem Grundkörper 9 ist eine Welle 10 der Bremsanordnung 6 mit Hilfe von Lagern 12 gelagert. Dabei ist die Welle 10 um ihre Mittellängsachse 14 relativ zum Gehäuse 8 / Grundkörper 9 drehbar, in Axialrichtung der Mittellängsachse 14 jedoch festgelegt. Sicherungsringe 15 sichern bzw. halten die Lager 12.
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Die Welle 10 ist drehfest mit der Achse 4 verbunden und damit mit dem Antrieb bzw. den Rädern des Fahrzeugs 2. Hierzu weist sie einen außerhalb des Gehäuses 8 zugänglichen Anschlussflansch 13 auf. Die Welle 10 besitzt im Innenraum 11 eine Verzahnung 16. Die Welle 10 stellt also eine Anbindung der Bremsanordnung 6 in Richtung Antrieb dar.
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Die Bremsanordnung 6 enthält weiterhin eine Bremsscheibe 18 im Innenraum 11. Die Bremsscheibe 18 ist auf der Verzahnung 16 bzw. vermittels dieser auf der Welle 10 gelagert, sodass beide drehfest miteinander verbunden sind. Jedoch ist die Bremsscheibe 18 in Axialrichtung (in und entgegen der Richtung des Pfeils 20) auf der Welle 10 und damit innerhalb des Gehäuses 8 bzw. relativ zum Gehäuse 8 verschiebbar. Ein an der Bremsscheibe 18 bewirktes Bremsmoment ist daher über die Verzahnung 16, Welle 10, Anschlussflansch 13 und Achse 4 an das Fahrzeug 2 bzw. dessen Räder / Motor übertragbar. Eine axiale Bewegung der Bremsscheibe 18 auf der Welle 10 ist also zugelassen. Auf der Bremsscheibe 18 ist radial außen an beiden Flachseiten, also in Axialrichtung jeweils ein Bremsbelag 22a,b angebracht, der sich jeweils als Kreisring in Umfangsrichtung um die Mittellängsachse 14 erstreckt. Im Sinne der Anmeldung gilt der Bremsbelag 22a,b als Teil der Bremsscheibe 18. Die Bremsscheibe 18 ist also eine rotierende, axial verschiebbare Scheibe. Die Bremsbeläge 22a,b sind also Reibbeläge. Die Verzahnung 16 ist also zwischen der Bremsscheibe 18 und der Welle 10 angeordnet und dient zur Bremsmoment-Übertragung.
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Die Bremsanordnung 6 enthält weiterhin einen Lineartrieb 24. Dieser enthält eine Gegenmaterialscheibe 26 sowie einen im Grundkörper 9 verschiebbar angeordneten bzw. angebrachten Hydraulikzylinder 28. Über einen hier rein hydraulischen Antrieb 30 und den rein in Radialrichtung bezüglich der Mittellängsachse 14 beweglichen Hydraulikzylinder 28 kann die Gegenmaterialscheibe 26 (in oder entgegen der Richtung des Pfeils 20) verschoben werden. Die Gegenmaterialscheibe 26 führt dabei eine Bewegung aus, die ausschließlich eine Axialkomponente beinhaltet. Der Antrieb 30 ist also eine Betätigungseinheit. Die Gegenmaterialscheibe 26 übernimmt hier die Funktion eines Bremspads:
- Bei einer Betätigung des Antriebs 30 erfolgt eine Bewegung der Gegenmaterialscheibe 26 in Richtung des Pfeils 20. In der Folge fährt die Gegenmaterialscheibe 26 in Axialrichtung bzw. in Richtung des Pfeils 20 an den Bremsbelag 22b an. Hierdurch wird also ein Lüftspiel zwischen Gegenmaterialscheibe 26 und Bremsbelag 22b bzw. der Bremsscheibe 18 aufgebraucht. Bei einer weiteren Bewegung in Richtung des Pfeils 20 schiebt die Gegenmaterialscheibe 26 die gesamte Bremsscheibe 18 relativ zur Welle 10 ebenfalls in Richtung des Pfeils 20, bis der Bremsbelag 22a bzw. die Bremsscheibe 18 mit einer ersten Bremsfläche 36a am Grundkörper 9 in Berührung kommt bzw. an dieser angedrückt wird / bremsend reibt.
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Ein Abschnitt einer Oberfläche 38 der Gegenmaterialscheibe 26 wirkt dabei als zweite Bremsfläche 36b, die ebenfalls bremsend an der Bremsscheibe 18 (deren Bremsbelag 22b) reibt. Mit anderen Worten wird so auch das Lüftspiel zwischen Bremsscheibe 18 und Grundkörper 9 aufgebraucht. Durch weitere Bewegung der Gegenmaterialscheibe 26 in Richtung des Pfeils 20 wird der Reibdruck auf die Bremsflächen 36a,b erhöht und die Bremswirkung der Bremsanordnung 6 verstärkt, d.h. die Welle 10 und damit die Achse 4 immer stärker abgebremst. Die zweite Bremsfläche 36b ist also ein der Bremsscheibe 18 zugewandter Oberflächenabschnitt der Gegenmaterialscheibe 26.
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Um die Bremskraft an das Gehäuse 8 bzw. den Grundkörper 9 abzuleiten, ist die Gegenmaterialscheibe 26 über eine Führung 32 in Form einer weiteren Verzahnung axial in oder entgegen des Pfeils 20 verschiebbar, jedoch in Umfangsrichtung drehfixiert.
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Die Bremsflächen 36a,b sind im Innenraum 11 angeordnet. Die zweite Bremsfläche 36b liegt also bezüglich der ersten Bremsfläche 36a in Axialrichtung (Mittellängsachse 14) jenseits der Bremsscheibe 18. Die Bremsfläche 36b ist also gegenüber dem Grundkörper 9 in axialer Richtung beweglich gelagert.
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Der Lineartrieb 24 greift also zwischen dem Grundkörper 9 und der zweiten Bremsfläche 36b an und ist in axialer Richtung angetrieben. Der Lineartrieb 24 ist also dazu eingerichtet, die zweite Bremsfläche 36b in axialer Richtung (Pfeil 20) relativ zum Grundkörper 9 gegen die Bremsscheibe 18 anzufahren und damit die Bremsscheibe 18 in axialer Richtung gegen die erste Bremsfläche 36a anzufahren.
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Im Grundkörper 9 sind Kühlleiter 40, hier in Form von Kühlkanälen, integriert. Diese sind hier jeweils in der Nähe bzw. in einem wegführenden thermischen Pfad für Bremswärme der jeweiligen ersten und zweiten Bremsfläche 36a angebracht. Weitere Kühlleiter 40 sind hier in der Gegenmaterialscheibe 26 integriert. Wärme, die durch den Reibkontakt der Bremsbeläge 22a,b an den Bremsflächen 36a,b entsteht, wird über die Kühlleiter 40 im Grundkörper 9 bzw. dem Gehäuse 8 und der Gegenmaterialscheibe 26 abgeleitet bzw. weitergeleitet, was durch Pfeile 42 angedeutet ist. Die Wärme wird dabei zum Beispiel zu einem nicht dargestellten Wärmemanagement des Fahrzeuges 2 geführt und dort weiterverarbeitet bzw. genutzt.
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Der Kühlleiter 40 ist also mit beiden Bremsflächen 36a,b thermisch gekoppelt und dazu eingerichtet, beim Bremsen entstehende Wärme von den beiden Bremsflächen 36a,b abzuführen. Jeweilige Teilabschnitte 48a des Kühlleiters 40 sind im Grundkörper 9 eingebettet. Der Teilabschnitt 48a verläuft dabei im Bereich der ersten Bremsfläche 36a, d.h. ausreichend nahe an der Bremsfläche 36a, um möglichst viel entstehende Wärme aufzunehmen. Jedoch weit genug entfernt, um noch genügend Materialstärke des Grundkörpers 9 zu belassen, damit dieser die mechanischen und thermischen Belastungen beim Bremsen an der ersten Bremsfläche 36a dauerhaft aufnehmen kann. Der Teilabschnitt 48b des Kühlleiters 40 ist in einer Komponente des Lineartriebs 42, hier der Gegenmaterialscheibe 26 angeordnet. Auch hier gilt hinsichtlich der Anordnung „im Bereich“ das oben Gesagte in Bezug auf Kompromiss zwischen thermischer Ankopplung und mechanischer Belastbarkeit.
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Aufgrund einer Dichtung 44 ist der Innenraum 11 gegenüber einem Außenraum 46 der Bremsanordnung 6 dicht gegen Bremsstaub (nicht dargestellt) ausgeführt / abgedichtet. Bremsstaub entsteht bei Bremsvorgängen, zum Beispiel durch Abrieb der Bremsbeläge 22a,b. Entstehender Bremsstaub kann somit nicht in die Umgebung bzw. den Außenraum 46 der Bremsanordnung 6 gelangen. Die Dichtung 44 ist hier ein Radialwellen-Dichtring.
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In 1 sind die Bremsbeläge 22a,b also Teile der Bremsscheibe 18 und zur Anlage an der ersten und zweiten Bremsfläche 36a,b eingerichtet.
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2 zeigt eine alternative Variante bzw. Ausführungsform der Bremsanordnung 6. Hier sind die Bremsbeläge 22a,b nicht an der Bremsscheibe 18 befestigt. Ein alternativer Bremsbelag 22a ist dagegen am Grundkörper 9 angebracht bzw. bildet einen Teil des Grundkörpers 9. Die erste Bremsfläche 36a ist dann durch die Oberfläche des Bremsbelags 22a gebildet.
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Der Bremsbelag 22b ist an der Gegenmaterialscheibe 26 angebracht bzw. bildet einen Teil dieser Gegenmaterialscheibe 26. Die zweite Bremsfläche 36b ist somit durch die Oberfläche des Bremsbelages 22b gebildet. Die Bremsscheibe 18 tritt dann direkt in Kontakt mit den jeweiligen Bremsflächen 36a,b (ohne dass diese selbst nochmals Bremsbeläge trägt / aufweist).
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In 2 ist also der erste Bremsbelag 22a ein Teil des Grundkörpers 9 und bildet die erste Bremsfläche 36a. Der Bremsbelag 22b weist die zweite Bremsfläche 36b auf und ist ein Teil der Gegenmaterialscheibe 26. Damit weist auch die Gegenmaterialscheibe 26 die zweite Bremsfläche 36b auf.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Fahrzeug
- 4
- Achse
- 6
- Bremsanordnung
- 8
- Gehäuse
- 9
- Grundkörper
- 10
- Welle
- 11
- Innenraum
- 12
- Lager
- 13
- Anschlussflansch
- 14
- Mittellängsachse
- 15
- Sicherungsring
- 16
- Verzahnung
- 18
- Bremsscheibe
- 20
- Pfeil
- 22a,b
- Bremsbelag
- 24
- Lineartrieb
- 26
- Gegenmaterialscheibe
- 28
- Hydraulikzylinder
- 30
- Antrieb
- 32
- Führung
- 36a,b
- erste, zweite Bremsfläche
- 38
- Oberfläche
- 40
- Kühlleiter
- 42
- Pfeil
- 44
- Dichtung
- 46
- Außenraum
- 48a,b
- Teilabschnitt (Kühlleiter)
