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1. WO2020119859 - BREMSSYSTEM MIT MEHREREN DRUCKKOLBEN FÜR EINE ELEKTRISCHE RADANTRIEBSEINHEIT; SOWIE RADANTRIEBSEINHEIT

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Bremssvstem mit mehreren Druckkolben für eine

elektrische Radantriebseinheit; sowie Radantriebseinheit

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für eine elektrische Radantriebseinheit, insbesondere eine rad integrierte Radantriebseinheit (Radnabenantrieb) für ein vorzugsweise zwei-, drei- o-der vierrädriges Kraftfahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Radan triebseinheit mit diesem Bremssystem.

Hinsichtlich elektrischer Antriebe besteht bei elektrischen Radnabenantrieben der Bedarf einer möglichst kompakten Integration der Antriebsbestandteile mit einem entsprechenden Brems system. Des Weiteren ist ein möglichst einfacher Aufbau gewünscht, um den Herstellungs und Montageaufwand einfach zu halten. Bei den umgesetzten Ausführungen sollen die Be standteile aufgrund der relativ hohen Massen entsprechend robust umgesetzt sein.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bremssystem für eine elektrische Radantriebseinheit zur Verfügung zu stellen, das im Aufbau mit möglichst wenigen einzelnen Bestandteilen in möglichst wenigen Montageschritten montierbar ist, wobei gleichzeitig ein kompakter und robuster Aufbau gewährleistet ist.

Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein Bremssystem für eine elektrische Radantriebseinheit (auch als Radnabenantriebseinheit be zeichnet) mit einem fahrzeugrahmenfest anbringbaren Gehäuse, welches Gehäuse einen Flanschbereich sowie einen an dem Flanschbereich befestigten, wellenartigen Radträgerbe reich aufweist, einem mit dem Gehäuse verbundenen ersten Bremsbestandteil, wobei der erste Bremsbestandteil ein unmittelbar an einer radialen Außenseite des Radträgerbereiches angebrachtes erstes Tragteil sowie ein drehfest mit dem ersten Tragteil verbundenes erstes Bremsscheibenelement aufweist, einem relativ zu dem Gehäuse drehbar gelagerten zweiten Bremsbestandteil, wobei der zweite Bremsbestandteil ein zweites Tragteil sowie ein drehfest mit dem zweiten Tragteil verbundenes, zum reibkraftschlüssigen Verbund mit dem ersten Bremsscheibenelement angeordnetes und ausgebildetes, zweites Bremsscheibenelement aufweist, sowie einer hydraulischen, mit einem oder mehreren Druckkolben ausgestatteten Betätigungseinrichtung versehen ist, wobei die Betätigungseinrichtung derart angeordnet ist, dass der Druckkolben oder die Druckkolben in einer radialen Richtung einer Drehachse des zweiten Bremsbestandteils innerhalb der Bremsscheibenelemente angeordnet sind und ein den Druckkolben oder die Druckkolben mit einem der Bremsscheibenelemente verschieblich

koppelndes Schiebeelement sowohl in der radialen Richtung als auch in einer axialen Rich tung der Drehachse beabstandet zu dem ersten Tragteil angeordnet ist / verläuft. Somit ist das Schiebeelement in Umfangsrichtung überlappungsfrei zu dem ersten Tragteil angeordnet.

Durch diese Ausbildung des Bremssystems findet eine möglichst kompakte Schachtelung von Bremsscheibenelementen mit der Betätigungseinrichtung einerseits statt, andererseits ist der Aufbau möglichst einfach gehalten und die einzelnen Bauteile können besonders robust reali siert werden. Vor allem braucht das Schiebeelement nicht mit Öffnungen zum Durchgriff mit einem der Bremsbestandteile ausgestattet werden, wodurch die Festigkeit des Schiebeele mentes und des ersten Tragteils deutlich gesteigert wird. Eine besonders langlebige Ausbil dung des entsprechenden Bremssystems ist die Folge.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfol gend näher erläutert.

Sind mehrere relativ zueinander (axial) verschiebbare erste Bremsscheibenelemente und/oder zweite Bremsscheibenelemente vorgesehen, ist ein hohes Bremsmoment erzeugbar.

Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, wenn zwei erste Bremsscheibenele mente und ein axial zwischen den beiden ersten Bremsscheibenelementen angeordnetes zweites Bremsscheibenelement vorhanden sind, sodass ein guter Kompromiss zwischen der vorhandenen Bauteilanzahl und dem erzielbaren Bremsmoment besteht.

Auch von Vorteil ist es, wenn auf einer dem Schiebeelement abgewandten axialen Seite der Gesamtheit aus Bremsscheibenelementen eine Gegendruckplatte angeordnet ist und die Ge gendruckplatte unmittelbar an der Außenseite des Radträgerbereiches befestigt (insbeson dere axial abgestützt) ist. Dadurch wird der Aufbau weiter vereinfacht.

Ist die Gegendruckplatte in der axialen Richtung durch eine auf dem Radträgerbereich aufge schraubte Mutter fixiert, ergibt sich eine stabile Abstützung der Gegendruckplatte, sodass ein hohes Bremsmoment im Betrieb erzeugbar ist.

In diesem Zusammenhang ist es zusätzlich von Vorteil, wenn die Gegendruckplatte auch axial an dem ersten Tragteil abgestützt ist. Die Gegendruckplatte ist folglich vorzugsweise unmittel bar axial zwischen dem ersten Tragteil und der Mutter eingespannt. Dadurch wird ein noch einfacherer Aufbau erzielt.

Ist ein den oder die Druckkolben aufnehmendes Zylindergehäuse unmittelbar an dem

Flanschbereich befestigt, wird die Montage zusätzlich erleichtert.

Der vorhandene Bauraum wird noch intensiver genutzt, wenn eine das Schiebeelement von den Bremsscheibenelementen wegdrückende Vorspannfeder axial zwischen dem Schiebeele ment und dem ersten Tragteil eingesetzt / eingespannt ist.

Hinsichtlich der weiteren Ausbildung der Bremsscheibenelemente ist es zudem vorteilhaft, wenn das zumindest eine erste Bremsscheibenelement mit einem Reibbelag ausgestattet ist. Alternativ hierzu ist jedoch auch möglich, das zweite Bremsscheibenelement mit einem Reib belag (je erstem Bremsscheibenelement) auszustatten.

Besonders bevorzugt ist das zweite Bremsscheibenelement als reine einteilige Stahlplatte re alisiert und das, zumindest eine erste Bremsscheibenelement, vorzugsweise die beiden ers ten Bremsscheibenelemente jeweils, mit einem Stahlkörper und dem darauf zu dem zweiten Bremsscheibenelement hin aufgebrachten Reibbelag ausgestattet.

Um eine möglichst kompakte Schachtelung mit einem Elektromotor zu ermöglichen, ist es des Weiteren vorteilhaft, wenn ein Wärmeschutzschild radial außerhalb der Bremsscheibenele mente gehäusefest angebracht ist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Radantriebseinheit (Radnabenantriebsein heit) für ein Elektrofahrzeug, wobei diese Radantriebseinheit mit einer Radfelge, einem in der Radfelge aufgenommenen Elektromotor und einem erfindungsgemäßen Bremssystem nach zumindest eine der zuvor beschriebenen Ausführungen ausgestattet ist, wobei der zweite Bremsbestandteil direkt oder indirekt mit der Radfelge drehgekoppelt ist.

In diesem Zusammenhang ist es besonders zweckmäßig, wenn der zweite Bremsbestandteil indirekt über ein Getriebe, besonders bevorzugt ein Planetengetriebe, mit der Radfelge dreh gekoppelt ist.

Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn der Elektromotor axial und/oder radial (vorzugsweise mit seinem Stator) versetzt zu dem Bremssystem angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine kompakte leistungsfähige Radantriebseinheit.

ln anderen Worten ausgedrückt, ist somit eine vorzugsweise vollflächige Mehrkolbenbremse (Bremssystem) für eine E-Wheel-Applikation in einem durchgriffsfreien Design realisiert. Der Innenlamellenträger (erstes Tragteil) und die Anpressplatte (Gegendruckplatte) sind nun an dem Radträger (Radträgerbereich) befestigt. Betätigungsgehäuse (Zylindergehäuse) und Be tätigungselemente (Druckkolben) sind am Radträgerflansch (Flanschbereich) angeordnet. Der Kraftfluss geht über eine Mutter über den Radträger auf den Flansch (Flanschbereich).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammen hang auch prinzipiell verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Bremssystems nach ei nem bevorzugten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Bremssystems nach Fig. 1 , sowie

Fig. 3 eine perspektivische Teilschnittansicht einer das Bremssystem aufweisenden

Radantriebseinheit, wobei das Bremssystem lediglich schematisch dargestellt ist und der prinzipielle Aufbau der Radantriebseinheit verdeutlicht ist.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist der nähere Aufbau des erfindungsgemäßen Bremssystems 1 zu erkennen. Mit Fig. 3 ist zudem der bevorzugte Einsatzbereich dieses Bremssystems 1 veranschaulicht. Das in Fig. 3 lediglich schematisch dargestellte Bremssystem 1 ist gemäß einer bevorzugten Aus führung in einer elektrischen Radantriebseinheit 2 integriert. Die Radantriebseinheit 2 stellt eine Radnabenantriebseinheit 2 dar, wobei sowohl das Bremssystem 1 als auch ein den An trieb bereitstellender Elektromotor 23 innerhalb einer Radfelge 22 für ein Elektrofahrzeug inte griert sind. Die Radfelge 22 ist im Betrieb auf typische Weise über eine Radnabe an einem fahrzeugrahmenfest angebrachten Gehäuse 3 gelagert. Die Radfelge 22 ist über ein zentrales Lager 35 relativ zu dem Gehäuse 3 gelagert.

Die nachfolgenden Richtungsbezeichnungen axial, radial sowie in Umfangsrichtung beziehen sich auf eine zentrale Drehachse 14 der Radfelge 22 / eines zweiten Bremsbestandteils 6b des Bremssystems 1. Unter axialer Richtung ist folglich eine Richtung entlang der Drehachse 14, unter radialer Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 14 und in Umfangsrich tung eine Richtung entlang einer konzentrisch um die Drehachse 14 herum verlaufenden Kreislinie zu verstehen.

Zurückkommend auf Fig. 1 ist die Ausbildung des Gehäuses 3 des Bremssystems 1 / der Radantriebseinheit 2 im Bereich des Bremssystems 1 detailliert zu erkennen. Das Gehäuse 3 ist bei der nachfolgenden Beschreibung dem Bremssystem 1 zugeordnet, es ist jedoch prinzi piell auch gleichzeitig das Gehäuse 3 der Radantriebseinheit 2 und nimmt demnach in einem weiteren Bereich den Elektromotor 23 (inklusive einer Flüssigkeits-Kühleinrichtung 34 für den Elektromotor 23) mit auf. Das Gehäuse 3 bildet einen in Fig. 1 zu erkennenden Aufnahme raum 24 für die Bestandteile des Bremssystems 1 aus. Der Aufnahmeraum 24 ist zu einer ers ten axialen Seite hin durch einen Flanschbereich 4 in Form eines deckelförmigen Flanschele mentes begrenzt. Zu seiner radialen Innenseite ist der Aufnahmeraum 24 durch einen wellen artigen / zapfenartigen Radträgerbereich 5 begrenzt. Der Radträgerbereich 5 ist fest mit dem Flanschbereich 4 verbunden. Der Radträgerbereich 5 bildet somit unmittelbar das Gehäuse 3 mit aus, das, wie bereits erwähnt, im Betrieb fahrzeugrahmenfest angebracht ist. Der Radträ gerbereich 5 ist separat von dem Flanschbereich 4 ausgeformt. Zu einer radialen Außenseite sowie einer dem Flanschbereich 4 abgewandten zweiten axialen Seite ist der Aufnahmeraum 24 durch ein sich in axialer Richtung sowie in radialer Richtung verlaufendes Hauptgehäuse teil 25 begrenzt.

In dem Aufnahmeraum 24 ist ein erster Bremsbestandteil 6a gehäusefest, d. h. fest mit dem Gehäuse 3 und somit im Betrieb fahrzeugrahmenfest angebracht. Mit dem ersten Bremsbe standteil 6a wirkt der zweite Bremsbestandteil 6b zusammen, der im Betrieb rotatorisch mit der Radfelge 22 gekoppelt ist und in einem Bremszustand der Radantriebseinheit 2 reibkraft schlüssig mit dem ersten Bremsbestandteil 6a zur Abbremsung der Radfelge 22 verbunden ist.

Die beiden Bremsbestandteile 6a, 6b weisen jeweils ein Tragteil 8, 10 sowie mindestens ein Bremsscheibenelement 9, 1 1 , das mit dem jeweiligen Tragteil 8, 10 verbunden ist, auf. Dem nach weist der erste Bremsbestandteil 6a ein erstes Tragteil 8 auf, das auch als Innenträger / Innenlamellenträger bezeichnet ist. Dieses erste Tragteil 8 ist mit seiner radialen Innenseite unmittelbar an einer radialen Außenseite 7 des Radträgerbereiches 5 angebracht. Hierfür dient bevorzugt eine als Steckverzahnung ausgebildete Verzahnung 26, die die beiden Be standteile - Radträgerbereich 5 und erstes Tragteil 8 - in Drehrichtung formschlüssig mitei nander verbindet. Auf einer der Verzahnung 26 radial abgewandten Seite bildet das erste

Tragteil 8 einen Hülsenbereich 27 aus, auf dem zwei erste Bremsscheibenelemente 9 relativ zueinander verschieblich, jedoch drehtest, aufgenommen sind. Die beiden ersten Bremsschei benelemente 9 sind im Wesentlichen lamellenartig ausgebildet. Die beiden ersten Brems scheibenelemente 9 weisen einen scheibenförmigen Stahlträger / Stahlkörper 28 sowie einen zu einem zweiten Bremsscheibenelement 1 1 des zweiten Bremsbestandteils 6b hin angeord neten Reibbelag 20 auf. In axialer Richtung entlang der Drehachse 14 gesehen zwischen den beiden ersten Bremsscheibenelementen 9 ist das zweites Bremsscheibenelement 1 1 ange ordnet. Das zweite Bremsscheibenelement 11 ist an einem als Außenträger / Außenlamellen träger ausgebildeten zweiten Tragteil 10 des zweiten Bremsbestandteils 6b drehfest, jedoch in axialer Richtung verschieblich, aufgenommen.

Der zweite Bremsbestandteil 6b ist auf typische Weise relativ zu dem Gehäuse 3 verdrehbar gelagert. Der zweite Bremsbestandteil 6b ist, wie in Fig. 3 schematisch zu erkennen, über ein Planetengetriebe 29 indirekt mit der Radfelge 22 gekoppelt. Das Planetengetriebe 29 ist eben falls in dem Gehäuse 3 aufgenommen. In Fig. 1 ist ein Sonnenrad 30 des Planetengetriebes 29 zu erkennen, welches Sonnenrad 30 fest mit dem zweiten Tragteil 10 verbunden ist.

Zur Betätigung des Bremssystems 1 , d.h. zum reibkraftschlüssigen Verbinden der ersten und zweiten Bremsbestandteile 6a, 6b miteinander, ist auf typische Weise eine hydraulische Betä tigungseinrichtung 13 vorgesehen. Diese hydraulische Betätigungseinrichtung 13 weist ein Zy lindergehäuse 18 auf, das an dem Flanschbereich 4 befestigt ist. Das Zylindergehäuse 18 ist in radialer Richtung außerhalb des Radträgerbereiches 5 angeordnet. Auch ist das Zylinder gehäuse 18 in radialer Richtung innerhalb der Bremsscheibenelemente 9, 11 angeordnet. In axialer Richtung verschiebbar in dem Zylindergehäuse 18 sind mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Druckkolben 12 der Betätigungseinrichtung 13 verschiebbar aufgenom men, wie auch in Fig. 2 zu erkennen. Die Druckkolben 12 sind verschiebefest mit einem Schiebeelement 15 gekoppelt und wirken über dieses Schiebeelement verstellend auf die Re lativposition der ersten und zweiten Bremsbestandteile 6a, 6b ein. Das Schiebeelement 15 dient somit zum Weiterleiten einer (Brems-)Betätigungskraft im Betrieb.

Das Schiebeelement 15 ist erfindungsgemäß entlang seines Verlaufs durchgriffsfrei zu dem ersten Tragteil 8 angeordnet und folglich über seine Erstreckung im Längsschnitt nach Fig. 1 gesehen in axialer Richtung sowie in radialer Richtung beabstandet zu dem ersten Tragteil 8 angeordnet.

Das Schiebeelement 15 verläuft von einem druckkolbenseitigen Ende in radialer Richtung nach außen und ist mit einem radial außenliegenden Ende in radialer Richtung auf gleicher Höhe mit den Bremsscheibenelementen 9, 1 1 angeordnet. Somit ist das Schiebeelement 15 derart ausgeformt, dass es im Betrieb eine durch einen Hydraulikdruck an den Druckkolben 12 erzeugte Bremskraft auf ein endseitig angeordnetes Bremsscheibenelement aus der Ge samtheit an ersten und zweiten Bremsscheibenelementen 9, 11 , hier eines der ersten Brems scheibenelemente 9, überträgt. Bei Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 13 wird somit ein zwischen dem Zylindergehäuse 18 und dem Druckkolben 12 ausgebildeter (mit Dichtung 36 abgedichteter) Druckraum 31 mit Hydraulikdruck beaufschlagt, sodass die Druckkolben 12 in axialer Richtung ausfahren. Dadurch wird das Schiebeelement 15 gegen die Bremsscheiben elemente 9, 1 1 gedrückt und diese gelangen in reibkraftschlüssigen Kontakt miteinander.

Zur Abstützung der durch die Betätigungseinrichtung 13 erzeugten Bremskraft / Betätigungs kraft ist auf einer dem Schiebeelement 15 axial abgewandten Seite in Bezug auf die Gesamt heit der ersten und zweiten Bremsscheibenelemente 9, 11 eine Gegendruckplatte 16 vorgese hen. Die Gegendruckplatte 16 ist auf einer den Druckkolben 12 axial abgewandten Seite des ersten Tragteils 8 angeordnet. Hierbei ist zu erkennen, dass die Gegendruckplatte 16 zu ihrer radialen Innenseite ebenfalls an der Außenseite 7 des Radträgerbereiches 5 fixiert ist. In die ser Ausführung dient eine Mutter 17, die auf einem (Außen-)Gewinde 32 des Radträgerberei ches 5 aufgeschraubt ist, zur axialen Fixierung der Gegendruckplatte 16. Insbesondere ist die Gegendruckplatte 16 in axialer Richtung zwischen dem ersten Tragteil 8 und der Mutter 17 fi xiert. Des Weiteren ist das erste Tragteil 8 zwischen der Gegendruckplatte 16 und einem radi alen Absatz 33 des Radträgerbereiches 5 fixiert.

Auch ist in Fig. 1 gut zu erkennen, dass radial außerhalb der beiden Bremsbestandteile 6a, 6b ein Wärmeschutzschild 21 angebracht ist. Das Wärmeschutzschild 21 erstreckt sich im Auf nahmeraum 24 in axialer Richtung über die gesamte Länge des ersten Bremsbestandteils 6a sowie über den Großteil des zweiten Bremsbestandteils 6b. Das Wärmeschutzschild 21 be deckt die Bremsscheibenelemente 9, 1 1 radial von außen.

Zur Abstützung der Betätigungseinrichtung 13 in einer Ausgangsstellung, die einer geöffneten Stellung des Bremssystems 1 entspricht, ist eine Vorspannfeder 19 vorgesehen. Die Vor spannfeder 19 ist in dieser Ausführung unmittelbar axial zwischen dem Schiebeelement 15 und dem ersten Tragteil 8 sowie radial innerhalb der Bremsscheibenelemente 9, 1 1 angeord net.

Der Vollständigkeit halber sei zudem darauf hingewiesen, dass die Bremsscheibenelemente 9, 11 auch auf umgekehrte Art und Weise umgesetzt sein können. Demnach ist es prinzipiell auch möglich, nicht die ersten Bremsscheibenelemente 9, sondern das zweite Bremsschei benelement 1 1 mit einem Reibbelag 20 zu dem jeweiligen ersten Bremsscheibenelement 9 hin zu versehen.

In anderen Worten ausgedrückt, ist die erfindungsgemäße Anordnung dadurch gekennzeich net, dass der Innenlamellenträger 8 (mit Hilfe einer Verzahnung 26 (o.ä.)) und die Anpress platte 16 direkt am Radträger 5 angebracht werden, während das Betätigungsgehäuse (Zylin dergehäuse 18) sowie die Betätigungselemente (Schiebeelement 15, Druckkolben 12 und Dichtung 36) am Radträgerflansch 4 befestigt werden. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, werden der Innenlamellenträger 8 und die Anpressplatte 16 mit einer Mutter 17 auf dem Radträger 5 fixiert. Die Betätigungskraft über das Lamellenpaket (erste Bremsscheibenelemente 9 (mit Stahlkörper 28 und Reibbelag 20) sowie zweites Bremsscheibenelement 11) wird über diese Mutter 17 abgestützt. Das Bremsmoment wird über die Welle (Sonnenrad 30) kommend vom Planetensatz eingeleitet, von dort auf den Außenlamellenträger 10, dann auf das Lamellenpa ket 9, 11 und den Innenlamellenträger 8 übertragen, der sich auf dem Radträger 5 abstützt. Die Betätigungskraft wird hydraulisch über die Betätigungselemente 12, 15, 36 erzeugt, mit Hilfe des Drucktopfes (Schiebeelement 15) auf das Lamellenpaket 9, 11 übertragen und an der Anpressplatte 16 abgestützt. Von dort geht der Kraftfluss auf die Mutter 17 über den Rad träger 5 zum Radträgerflansch 4. Das Rückstellelement (Vorspannfeder 19) hält die Lamellen 9, 11 im unbetätigten Zustand offen. In Fig. 2 sind die Komponenten in der entsprechenden Montagereihenfolge zu sehen. Es lässt sich erkennen, dass die Bauteile 8 und 15 deutlich ro buster (ohne Durchgriffe) ausgeführt sind. Generell sind sowohl ein Ein- als auch ein Mehr scheibenkonzept denkbar sowie mitdrehende oder stehende Beläge und/oder Stahlmassen.

Bezuqszeichenliste

Bremssystem

Radantriebseinheit

Gehäuse

Flanschbereich

Radträgerbereich

a erster Bremsbestandteil

b zweiter Bremsbestandteil

Außenseite

erstes Tragteil

erstes Bremsscheibenelement

0 zweites Tragteil

1 zweites Bremsscheibenelement

2 Druckkolben

3 Betätigungseinrichtung

4 Drehachse

5 Schiebeelement

6 Gegendruckplatte

7 Mutter

8 Zylindergehäuse

9 Vorspannfeder

0 Reibbelag

1 Wärmeschutzschild

2 Radfelge

3 Elektromotor

4 Aufnahmeraum

5 Hauptgehäuseteil

6 Verzahnung

7 Hülsenbereich

8 Stahlkörper

9 Planetengetriebe

0 Sonnenrad

1 Druckraum

2 Gewinde

3 Absatz

Kühleinrichtung Lager

Dichtung