JP7416709B2 - ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキ装置、駆動系、商用車および特に電動商用車用の高速ブレーキに関する。

従来の商用車において、駆動機械（例えば内燃機関）はドライブアクスルには取り付けられていない。駆動力は、プロペラシャフトを介して駆動機械からディファレンシャルギアに伝達され、ディファレンシャルギアにおいて個々のホイールハブもしくはホイールリムへの配分が行われる。

さらに、従来のブレーキは一般にホイールハブの内部またはそばに組み込まれる。このためにホイールブレーキは、典型的には制動されるべき車輪と同じ回転速度を有するロータ（ディスクまたはドラム）を有している。

電動車両に関しては、駆動機械はドライブアクスル内に組み込まれてよい。この場合はいわゆるＥアクスルのことである。さらに駆動装置は、可能な限りホイールハブの内部またはそばに組み込まれるべきであることが多い。

図４Ａ～図４Ｃには、従来の駆動系５０の例が示されており、この場合、対向して位置するホイールハブ１３１，１３２にはそれぞれ、（ドライブ）アクスル（車軸）１０１，１０２が結合している。対応するホイールハブ１３１，１３２を制動するために、各アクスル１０１，１０２にはそれぞれ車両ブレーキ１４１，１４２が形成されている。ホイールハブには車輪が取り付けられる。車輪は、必ずしも駆動系に属すものではないが、一般に存在し得るものである。

図４Ａの例では、各アクスル１０１，１０２はそれぞれ電動モータ１１１，１１２により駆動され、この場合、車両ブレーキ１４１，１４２と各電動モータ１１１，１１２との間には、トルクおよび回転速度を変換するために、各１つのトランスミッション１２１，１２２が形成されている。

図４Ｂには、従来の別の駆動系５０が示されており、この場合、両ホイールハブ１３１，１３２の間には車両アクスル１０１，１０２に沿って追加的なディファレンシャルギア１５０が形成されておりかつ別のトランスミッション１２３に結合している。別のトランスミッション１２３は、例示的にディファレンシャルギア１５０の後ろに、ただし依然として電気駆動モータ１１０の手前に位置している。図４Ａに示した例の場合と同様に、図４Ｂの場合も、ホイールハブ１３１，１３２に作用するトルクを直接に制動する各１つの車両ブレーキ１４１，１４２が形成されている。

図４Ｃには、従来の駆動系５０のさらに別の例が示されており、この場合、第１のホイールハブ１３１は組み込まれたブレーキ１４１を有しており、トランスミッション１２１は、第１のホイールハブ１３１と、第１のホイールハブ１３１を駆動する電気駆動モータ１１１との間に配置されている。電気駆動モータ１１１もトランスミッション１２１も、少なくとも部分的に第１のホイールハブ１３１の内部にまたは傍らに組み込まれていてよい。

この場合、図４Ｃに示す駆動系５０は、対向して位置する第２のホイールハブ１３２についても同様に（鏡像対称に）形成されていてよい。

ただしホイールブレーキ１４１，１４２は、（作用するトルクを吸収するために）かなりの規模を有していることがあるため、スペース的に問題がある。Ｅアクスルにおける－電気駆動装置１１０，１１１，１１２を含む－全てのコンポーネントをホイールハブ１３１，１３２の近傍に収納することは不可能であることが多い。

よって、車両ブレーキをいわゆるＥアクスル内に適切に組み込むための適当な解決手段に対する要求が生じる。

前記問題の少なくとも一部は、請求項１記載のブレーキ装置および請求項６記載の駆動系により解決される。各従属請求項は、ブレーキ装置および駆動系の別の有利な構成を定義するものである。

本発明は、商用車用のブレーキ装置であって、駆動系、少なくとも１つの電気駆動モータ、少なくとも１つのトランスミッションおよび少なくとも１つのホイールハブを備えた、ブレーキ装置に関する。当該ブレーキ装置には、駆動系の動力伝達経路に沿って少なくとも１つのホイールハブから見て少なくとも１つのトランスミッションの後方に配置された、少なくとも１つの車両ブレーキが含まれる。よって少なくとも１つの車両ブレーキは、少なくとも１つのトランスミッションと、少なくとも１つの電気駆動装置との間に配設されている。

トランスミッションには、本発明の枠内で、トルクを伝達し、これによりトランスミッションの一方の側には他方の側におけるよりも高いトルクが作用するように構成された、任意のトランスミッションが含まれていてよい。これに相応して、トランスミッションの一方の側には高回転数のドライブアクスルが存在しかつ他方の側には低回転数のドライブアクスルが存在する。複数の実施例では、車両ブレーキは高回転数のドライブアクスルに結合しており、高回転数のドライブアクスルには同時に、ホイールハブに直接に作用するよりも小さなトルクが作用する。より小さなトルクに基づき、少なくとも１つの車両ブレーキもより小型に寸法設定され得、これにより、前記問題の少なくとも一部が解決される。

車両ブレーキとは、本発明の枠内では、商用車の１つの車輪のみを制動するブレーキをも意味するものである。少なくとも１つの車両ブレーキにより車両全体が制動される必要はない。

車両ブレーキは、特に制動作用を機械的な摩擦を介して（例えばブレーキライニングを使用して）生ぜしめる摩擦ブレーキである。ただし、摩擦力をもたらす形式は任意であってよい。よって車両ブレーキには、次のアクチュエータ、すなわち空圧式のアクチュエータ、液圧式のアクチュエータ、電気式のアクチュエータのうちの少なくとも１つが任意に含まれる。これらのアクチュエータは力作用を生ぜしめひいては必要とされる摩擦を発生させる。

任意には、車両ブレーキは駆動系の動力伝達経路に沿って電気駆動モータの前方または後方に配置されている。

任意には、車両ブレーキはパーキングブレーキ機能を有している。したがって制動力は、（例えばばね蓄えシリンダ内の）ばねにより生ぜしめられてもよい。

任意には、ブレーキ装置は、車両ブレーキおよび／または電気駆動機械用の液体冷却手段を有している。

本発明は、駆動系であって、電気駆動モータ、トランスミッションおよび少なくとも１つのホイールハブを備えており、トランスミッションは、電気駆動モータと少なくとも１つのホイールハブとの間に配置されている、駆動系にも関する。さらに駆動系は、上述したブレーキ装置を有している。

任意には、電気駆動モータと少なくとも１つのホイールハブとの間に、ディファレンシャルギアが設けられている。

任意には、２つの電気駆動モータが設けられており（例えばそのうちの１つが少なくとも１つの電気駆動装置である）、２つの電気駆動モータは、ディファレンシャルギア無しでそれぞれホイールハブに結合している。

任意には、車両ブレーキは、電気駆動モータとホイールハブとの間に配設されている。

任意には、トランスミッションはホイールハブ内に組み込まれている。任意には、車両ブレーキおよび／または電気駆動モータも、ホイールハブ内に組み込まれてよい。

任意には、少なくとも１つの電気駆動モータ、少なくとも１つのトランスミッションおよび少なくとも１つの車両ブレーキは、対向して位置するホイールハブの間でアクスルに沿って配設されている。よって実施例には、全コンポーネントを備えたＥアクスルも同様に含まれる。

実施例は、上で定義した各駆動系のうちの１つを備えた車両、特に商用車にも関する。

前記問題の少なくとも一部は、電気駆動装置と車両ブレーキとが両方共、トランスミッションの高速側に結合している一方で、車輪はトランスミッションの反対側に結合していることにより、解決される。これにより、ブレーキおよび駆動装置に作用するトルクレベルが低下させられるため、このようにして電気駆動装置および車両ブレーキを小型化しひいてはコストを節約することができる。結果として、全てのコンポーネントをＥアクスル（アクスルに沿って形成された駆動系）内にコンパクトに組み込むことができる。

本発明の実施例は、複数の異なる実施例の以下の詳細な説明および添付の図面からより良好に理解されるが、これらは本開示の特別な実施形態への限定を意味するものではなく、単に説明および理解のために役立つものであるに過ぎない。

図１Ａ～図１Ｄは、ディファレンシャルギア無しの本発明の実施例を示す図である。 図２Ａ～図２Ｃは、ディファレンシャルギアおよび少なくとも２つのトランスミッションユニットを備えた本発明の実施例を示す図である。 図３Ａ～図３Ｃは、ディファレンシャルギアおよびトランスミッションを備えた本発明の実施例を示す図である。 図４Ａ～図４Ｃは、従来の駆動系の例を示す図である。

図１Ａ～図１Ｄには、商用車の駆動系５０用のブレーキ装置の実施例が示されており、この場合、２つの電気駆動装置１１１，１１２が設けられておりひいてはディファレンシャルギアは一切必要とされない。

以下、位置の記載は常に、駆動系に沿った動力伝達に関係するものであり、必ずしも車両における取付けに関係するものではない。

図１Ａには、第１のホイールハブ１３１を備えた駆動系５０、第１のトランスミッション１２１、第１の車両ブレーキ１４１および第１の電動モータ１１１が示されている。これらのコンポーネントは、第１の車輪（例えば後輪のうちの一方；図１Ａには図示せず）用の第１のドライブアクスル１０１に沿った第１の駆動系を成している。第１の車両ブレーキ１４１は、第１のホイールハブ１３１を制動するように構成されている。図示の実施例では、第１の車両ブレーキ１４１は、第１のトランスミッション１２１と第１の電動モータ１１１との間に配置されている。

同様に第２のホイールハブ１３２には、第２のドライブアクスル１０２を介してやはり第２のトランスミッション１２２、第２の車両ブレーキ１４２および第２の電動モータ１１２が、第２の電動モータ１１２と第２のトランスミッション１２２との間に第２の車両ブレーキ１４２が配置されているように結合されている。第２の車両ブレーキ１４２は、第２のホイールハブ１３２に設けられた車両の車輪を制動するように構成されている。

既述したように、このユニットは、（トランスミッションがトルクを伝達するため）ブレーキ１４１，１４２に対して作用するトルクが、従来のブレーキ装置の場合よりも小さくなっている、という利点をもたらす。ブレーキ１４１，１４２には確かに比較的高い回転数が存在するが、それにもかかわらず車両ブレーキ１４１，１４２は、より小型に寸法設定されていてよい。それというのも、作用するトルクがより小さくなっているからである。

図１Ｂに示す別の実施例では、第１のトランスミッション１２１が第１のホイールハブ１３１内に組み込まれている、もしくはその近傍に配置されている。同様に、第２のトランスミッション１２２も第２のホイールハブ１３２内に組み込まれる。第１の車両ブレーキ１４１および第２の車両ブレーキ１４２は、図示の実施例では依然として、空間的に第１の電動モータ１１１および第２の電動モータ１１２の近傍に配置されている。

図１Ｃに示す実施例では、追加的に第１の車両ブレーキ１４１が、第１のホイールハブ１３１の傍らまたは内部に組み込まれている。同様に第２の車両ブレーキ１４２も、第２のホイールハブ１３２の傍らまたは内部に組み込まれている。第１の電動モータ１１１と第１のホイールハブ１３１との間には依然として第１のアクスル１０１が配設されており、これにより第１の電動モータ１１１は、ホイールハブ１３１の傍らまたは内部には組み込まれていない。同じことが、同様に第２のアクスル１０２により第２のホイールハブ１３２から離間されておりかつ第２のホイールハブ１３２の内部または傍らには組み込まれていない第２の電動モータ１１２にも当てはまる。

車両ブレーキ１４１，１４２は、駆動系５０の伝達経路に沿って電気駆動モータ１１１，１１２の前または後ろに配置され得る。図１Ｄに示す実施例では、車両ブレーキ１４１，１４２が駆動モータ１１１，１１２の後ろに配置されているため、駆動モータ１１１，１１２はそれぞれ、各車両ブレーキ１４１，１４２と各トランスミッション１２１，１２２との間に位置する。このためには例えば、ドライブアクスル１０１，１０２が電気駆動モータ１１１，１１２を貫通して案内されてよい。

この実施例では２つの独立した電気駆動モータ１１１，１１２が設けられていることから、別の実施例ではさらに、電気駆動モータ１１１，１１２をホイールハブ１３１，１３２の内部または傍らに組み込むこともできる。

図２Ａ～図２Ｃには、ディファレンシャルギア１５０および少なくとも２つのトランスミッションユニット１２１，１２２を備えた本発明の別の実施例が示されている。ディファレンシャルギア１５０は、１つの電気駆動モータ１１０しか設ける必要がない、という利点をもたらす。追加的なディファレンシャルギア１５０は、第１のホイールハブ１３１と第２のホイールハブ１３２との間に配設されており、この場合、電動モータ１１０は（ホイールハブ１３１，１３２から見て動力伝達経路に沿って）ディファレンシャルギア１５０の後方に配置されている。

図２Ａ～図２Ｃに示す実施例には、図１Ａ～図１Ｄの場合と同様に、各ホイールハブ１３１，１３２と各車両ブレーキ１４１，１４２との間に形成された第１のトランスミッション１２１および第２のトランスミッション１２２が含まれている。第１の車両ブレーキ１４１および第２の車両ブレーキ１４２は、ディファレンシャルギア１５０と各々のトランスミッション（第１のトランスミッション１２１および第２のトランスミッション１２２）との間に配置されている。

図示の実施例では、電動モータ１１０は１つしか配設されておらず、この場合、車両ブレーキ１４１，１４２は駆動系の動力伝達経路に沿って電動モータ１１０とディファレンシャルギア１５０との間に配設することも、やはり可能である。

図２Ａ～図２Ｃに示した各実施例の間の相違点もやはり、ホイールハブ１３１，１３２へのそれぞれ異なる組込み形式に関係している。図２Ａでは、各ホイールハブ１３１，１３２にはコンポーネント（構成要素）が一切組み込まれていない。図２Ｂに示した実施例では、第１のトランスミッション１２１および第２のトランスミッション１２２はそれぞれ、ホイールハブ１３１，１３２に組み込まれている。図２Ｃに示した実施例ではさらに、第１の車両ブレーキ１４１および第２の車両ブレーキ１４２が、第１もしくは第２のホイールハブ１３１，１３２の傍らまたは内部に組み込まれている。

この場合、個々のコンポーネントの配置順序は変わっておらず、個々のコンポーネントの位置だけがホイールハブ１３１，１３２により近づけられたに過ぎない。図２Ｃに示した実施例では、ディファレンシャルギア１５０は、例えば第１のホイールハブ１３１および第２のホイールハブ１３２から所定の間隔をあけて配置されたままであり、この場合、この間隔は第１および第２のドライブアクスル１０１，１０２により架橋される。

図３Ａ～図３Ｃには、ディファレンシャルギアおよび追加的なトランスミッションを備えた本発明の実施例が示されている。図２Ａ～図２Ｃに示した実施例とは異なり、この場合はディファレンシャルギア１５０と電動モータ１１０との間にそれぞれ追加的な別のトランスミッション１２３が配置されている。追加的な別のトランスミッション１２３には、例えば遊星歯車伝動装置が含まれていてよい。

その他のコンポーネントは全て、図２Ａ～図２Ｃに示した実施例の場合と同様に配置されているため、説明の繰返しは不要である。

説明した全ての実施例において、コンポーネントは全て単一のアクスルに沿って配設されていてよく、この場合のアクスルは、いわゆるＥアクスルを成している。したがって別の実施例では、商用車の駆動系５０はＥアクスルを成すものであってよく、Ｅアクスルの場合は車両アクスルに沿って－外側から内側に向かう方向に見て－最初にホイールハブ１３１，１３２が配置されており、次いでトランスミッションユニット１２１，１２２、次に車両ブレーキ１４１，１４２および電動モータ１１１，１１２、もしくはディファレンシャルギア１５０により車両ブレーキ１４１，１４２から分離された単一の電動モータ１１０が続いて配置されている。

別の実施例では、少なくとも１つの車両ブレーキ１４１，１４２が、駆動系の動力伝達経路に沿って電気駆動機械１１０の後ろに配設されていてもよい。つまり例えば、ドライブアクスルが電動モータ１１０を貫通して延在しており、電動モータ１１０は、少なくとも１つの車両ブレーキ１４１，１４２とホイールハブ１３１，１３２との間に配置されていてもよい。

実施例は、商用車の電気駆動式アクスルに用いられる車両ブレーキにも関係しており、本発明では、トランスミッション１２１，１２２に基づき比較的高速で回転するアクスルは、駆動装置用にもブレーキ１４１，１４２用にも利用される。これにより、小型に寸法設定された電気駆動モータ１１０，１１１，１１２を使用できるだけでなく、車両ブレーキ１４１，１４２も小型化することができる、ということが可能である。それというのも、制動時に加えられるべきトルクが、ホイールハブにブレーキが直接に取り付けられた場合よりも小さくなっているからである。実施例の１つの利点は、高速アクスルの利用に基づき、制動機構内での制動トルクが大幅に低下させられても同じ制動作用が達成され得る、という点にある。これにより、よりコンパクトな車両ブレーキが可能になる。さらに、アクチュエータ性能に関する要求が低くなり、このことは特に、電動モータにより駆動されるブレーキ１４１，１４２にとって有利なことである。

車両ブレーキ１４１，１４２のより具体的な構成は、自由に選択され得る。本発明の実施例は、（電気的なアクチュエータを備えた）電気的に作動させられる車両ブレーキ１４１，１４２だけに限定されるものではない。空圧式の車両ブレーキおよび液圧式の車両ブレーキを使用することも同様に可能である。車両ブレーキ１４１，１４２には、パーキングブレーキ機能も含まれていてよく、この場合、制動力は、例えばばねにより加えられる。

複数の実施例では、車両ブレーキ１４１，１４２は、電気駆動装置１１０，１１１，１１２に比較的接近して配置されているため、車両ブレーキ用および／または電気駆動機械用の液体冷却手段が設けられていてよい。両者は一緒に冷却され得る。

本明細書、請求項および図面に開示した本発明の特徴は、個別でも、任意の組合せにおいても、本発明を実現するために重要なものであり得る。

５０ 駆動系
１０１，１０２ ドライブアクスル
１１０，１１１，１１２ 電気駆動装置
１２１，１２２ トランスミッション
１２３ 別のトランスミッション
１３１，１３２ ホイールハブ
１４１，１４２ 車両ブレーキ
１５０ ディファレンシャルギア

Claims (7)

1. 駆動系（５０）であって、少なくとも１つの電気駆動モータ（１１０，１１１，１１２）、少なくとも１つのトランスミッション（１２１，１２２，１２３）および少なくとも１つのホイールハブ（１３１，１３２）を備えており、前記少なくとも１つのトランスミッション（１２１，１２２，１２３）は、前記少なくとも１つの電気駆動モータ（１１０，１１１，１１２）と前記少なくとも１つのホイールハブ（１３１，１３２）との間に配置されている、駆動系（５０）において、
   前記少なくとも１つの電気駆動モータ（１１０，１１１，１１２）、前記少なくとも１つのトランスミッション（１２１，１２２，１２３）および前記少なくとも１つのホイールハブ（１３１，１３２）を有する前記駆動系（５０）を備えた電動商用車用の高速ブレーキ装置において、
   車両ブレーキ（１４１，１４２）が、前記駆動系（５０）に沿って、前記少なくとも１つのホイールハブ（１３１，１３２）から見て前記トランスミッションの後方で前記少なくとも１つの電気駆動モータ（１１０，１１１，１１２）の前方または後方に配置されており、前記車両ブレーキ（１４１，１４２）は、以下のアクチュエータ、すなわち空圧式のアクチュエータ、電気式のアクチュエータのうちの少なくとも１つを有しており、
   前記車両ブレーキ（１４１，１４２）が、液体冷却手段を有し、ブレーキライニングを使用した機械的摩擦を介して制動作用を生ぜしめるように形成されていることを特徴とし、
   前記少なくとも１つの電気駆動モータ（１１０）と前記少なくとも１つのホイールハブ（１３１，１３２）との間に、ディファレンシャルギア（１５０）が配設されている、駆動系（５０）。
2. 前記少なくとも１つの電気駆動モータ（１１０，１１１，１１２）用の液体冷却手段が設けられている、請求項１記載の駆動系（５０）。
3. 前記車両ブレーキ（１４１，１４２）は、パーキングブレーキ機能を有している、請求項１または２記載の駆動系（５０）。
4. 前記ディファレンシャルギア（１５０）と１つの電気駆動モータ（１１０）との間に、別のトランスミッション（１２３）が配設されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の駆動系（５０）。
5. 前記少なくとも１つのトランスミッション（１２１，１２２，１２３）は、前記少なくとも１つのホイールハブ（１３１，１３２）内に組み込まれている、請求項１から４までのいずれか１項記載の駆動系（５０）。
6. 前記少なくとも１つの電気駆動モータ（１１０，１１１，１１２）、前記少なくとも１つのトランスミッション（１２１，１２２，１２３）および前記少なくとも１つの車両ブレーキ（１４１，１４２）は、対向して位置する前記ホイールハブ（１３１，１３２）の間でアクスルに沿って配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の駆動系（５０）。
7. 請求項１から６までのいずれか１項記載の駆動系（５０）が設けられていることを特徴とする、電動商用車。

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