-
Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit dieser Bremsvorrichtung.
-
Typische Bremsanlagen umfassen einen oder mehr Scheibenbremsvorrichtungen, welche üblicherweise radnah angeordnet sind. Die Scheibenbremsvorrichtungen weisen üblicherweise eine Bremsscheibe auf, welche im Reibbereich eine Oberfläche aus dem Grundmaterial der Bremsscheibe hat. Für eine verbesserte Kühlung können derartige Bremsscheiben beispielsweise gelocht sein oder andere Durchbrüche aufweisen.
-
Die Druckschrift
EP 0 944 509 A1 offenbart eine Aufhängungs- und Bremseinheit für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, wobei die Einheit ein Aufhängungsverbindungselement mit einer oberen und einer unteren Befestigungsvorrichtung für Haltevorrichtungen des Verbindungselements und eine Nabe enthält, die so an dem Aufhängungsverbindungselement befestigt ist, dass sie relativ zu diesem drehbar ist, wobei die Nabe eine Anbringung für das Rad bildet, wobei die Einheit ferner eine Bremsscheibe enthält, die so angebracht ist, dass sie sich mit der Nabe dreht, und außerdem so angebracht ist, dass sie eine eingeschränkte Bewegung auf der Nabe in eine Richtung im wesentlichen parallel zu der Achse, um die sich die Nabe dreht, ausführen kann, wobei die Einheit ferner an einander abgewandten Seiten der Scheibe angeordnete Reibmaterialbeläge und eine Kolben- und Zylindereinheit hat, die betätigbar ist, um die Beläge mit einander abgewandten Seitenflächen der Scheibe in Kontakt zu drücken, um die Nabe und somit das Rad abzubremsen. Bei Ausführungsbeispielen sind auch zwei Bremsscheiben vorgesehen. Aus der
DE 101 25 208 A1 ist eine Bremsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Weiterer Stand der Technik ist in der
DE 101 21 433 A1 , der
DE 20 43 714 A sowie der
DE 34 46 872 A1 angegeben.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsvorrichtung mit verbesserten Betriebseigenschaften vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch eine Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit der Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Bremsvorrichtung, wobei die Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Fahrzeug ist insbesondere als ein Hybridfahrzeug oder besonders bevorzugt als ein reines Elektrofahrzeug (BEV) ausgebildet. Das Fahrzeug ist beispielsweise als ein Personenkraftwagen, Kleinbus, Kleinlaster oder dergleichen realisiert. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug der Klasse M1 oder N1 entsprechend Verordnung (EU)
2018/858 zugeordnet. Insbesondere ist das Fahrzeug als Straßenfahrzeug ausgebildet und/oder für den Straßenverkehr zugelassen und/oder geeignet. Beispielsweise kann das Fahrzeug eine Höchstgeschwindigkeit von mehr als 80 km/h, vorzugsweise mehr als 120 km/h und insbesondere mehr als 140 km/h erreichen. In der allgemeinsten Ausprägung der Erfindung kann das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor und/oder eine elektrische Antriebsmaschine zur Erzeugung eines Traktionsmoments und/Antriebsmoments für das Fahrzeug aufweisen. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug als ein Hybridfahrzeug oder als ein reines Elektrofahrzeug ausgebildet.
-
Die Bremsvorrichtung weist eine Mehrzahl von Bremsscheiben auf, wobei die Bremsscheiben mit einem ersten Bremspartner koppelbar ist. Die Bremsscheiben können beispielsweise mit einer Welle als ersten Bremspartner koppelbar sein oder eine Welle integral aufweisen. Über die Bremsscheiben kann ein Drehmoment, insbesondere Antriebsdrehmoment, in die Bremsvorrichtung eingeleitet werden und/oder ein Bremsmoment von der Bremsvorrichtung ausgeleitet werden. Insbesondere rotieren die Bremsscheiben im Fahrbetrieb des Fahrzeugs.
-
Die Bremsscheiben sind koaxial zueinander angeordnet und parallel zueinander ausgerichtet. Besonders bevorzugt weist Bremsvorrichtung genau zwei Bremsscheiben auf.
-
Die Bremsscheiben weisen jeweils eine Nabe und einen Bremsring auf. Über die Nabe erfolgt eine Kopplung der Bremsscheibe mit dem ersten Bremspartner. Insbesondere kann in der Nabe eine Welle zur Kopplung mit dem ersten Bremspartner lösbar oder unlösbar angeordnet sein. Im Speziellen kann die Nabe mit der Welle einteilig ausgebildet sein.
-
Die Bremsvorrichtung weist einen Bremssattel auf, wobei der Bremssattel eine Aktorik zur Betätigung der Bremsvorrichtung bildet. Die Bremsscheiben, insbesondere die Bremsringe sind in dem Bremssattel zumindest abschnittsweise angeordnet, wobei die Bremsringe in dem Bremssattel über eine reibende, insbesondere reibschlüssige Kopplung abgebremst werden können. Der Bremssattel ist mit einem zweiten Bremspartner koppelbar.
-
Der Bremssattel weist eine feststehende Bremsbacke und eine verschiebbare Bremsbacke auf. Insbesondere ist der Bremssattel als ein Festbremssattel und/oder stationärer Bremssattel ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Bremssattel an dem zweiten Bremspartner insbesondere in axialer Richtung verschiebefest angeordnet und/oder anordenbar und/oder weist entsprechende Schnittstellen zur verschiebefesten Anordnung an dem zweiten Bremspartner auf.
-
Um den Bremsringen ausreichend Spielraum in axialer Richtung zur Positionierung relativ zu dem Bremssattel, insbesondere zu der feststehenden Bremsbacke, zu ermöglichen, sind die Bremsringe relativ zu dem Bremssattel, insbesondere relativ zu der feststehenden Bremsbacke in axialer Richtung bewegbar, insbesondere verschiebbar und/oder auslenkbar und/oder schwimmend, angeordnet. Bei dem Bremsvorgang müssen die Bremsringe in Reibung, insbesondere Reibschluss mit der feststehenden Bremsbacke oder anderen Bremsbacken in Richtung der feststehenden Bremsbacke treten. Bei einem Lösen der Bremsvorrichtung muss dagegen eine Beabstandung der Bremsringe in Gegenrichtung zu der feststehenden Bremsbacke möglich sein, um ein Weiterbremsen oder ein Schleifen zu verhindern. Nachdem der Bremssattel und/oder die feststehende Bremsbacke in axialer Richtung verschiebefest ausgebildet ist, wird diese Beabstandung jeweils durch den bewegbaren Bremsring umgesetzt.
-
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass bei mindestens eine der Bremsscheiben, einige der Bremsscheiben oder alle Bremsscheiben der Bremsvorrichtung der Bremsring relativ zu der Nabe in axialer Richtung verschiebbar ausgebildet ist, um in reibenden Kontakt mit den Bremsbacken, insbesondere mit der benachbarten Bremsbacke in Richtung der feststehenden Bremsbacke zu kommen.
-
Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zugrunde, dass und insbesondere bei der Verwendung der Bremsvorrichtung in einem Abschnitt des Antriebsstrangs des Fahrzeugs, in dem die Drehzahl getriebetechnisch bedingt höher ist als am Rad, es vorteilhaft ist, kleinere Durchmesser für die Bremsscheibe zu verwenden, da die aufzuwendenden Bremsmomente aufgrund der höheren Drehzahl in diesem Abschnitt des Antriebsstrangs kleiner sind. Alternativ ist es vorteilhaft, Bremsvorrichtungen mit einem kleineren Durchmesser aus Bauraum Gründen zu verwenden. Die Verwendung von einer Bremsscheibe mit einem kleineren Durchmesser führt jedoch zu dem Problem, dass die Bremswärme sich nur auf den kleineren Durchmesser verteilt und abgeführt werden muss. Um diesen Konflikt zu entschärfen, wird vorgeschlagen, die Anzahl der Reibkontakt dadurch zu erhöhen, dass eine Mehrzahl von Bremsscheiben eingesetzt wird. Hierdurch wird die Verteilung der Bremswärme auf mehrere Bremsscheiben umgesetzt und dadurch die Betriebseigenschaften der Bremsvorrichtung verbessert.
-
Durch die Verwendung eines Bremssattels mit einer feststehenden Bremsbacke kann dagegen Systemtechnik eingespart werden. Insbesondere ist der Bremssattel als eine einseitige Aktorik, z. B. als ein Ein-Kolben-System, insbesondere als ein Ein-Kolben-Festbremssattel ausgebildet, welche nur auf die verschiebbare Bremsbacke wirkt. Hierdurch wird Systemtechnik, Komponenten und damit Fertigungskosten auf der Seite der feststehenden Bremsbacke eingespart.
-
Um die Relativbewegung zwischen dem Bremsring und dem Bremssattel zu ermöglichen, wird eine Verschiebbarkeit zwischen der Nabe und dem Bremsring bei mindestens einem der Bremsscheibe vorgeschlagen. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Weise die Notwendigkeit einer Verschiebung der gesamten Bremsscheibe relativ zu dem Bremssattel, insbesondere zu der feststehenden Bremsbacke zumindest verringert werden.
-
Es ist bevorzugt, dass die Bremsscheibe eine Federeinrichtung aufweist. Die Federeinrichtung ist zwischen der Nabe und dem Bremsring angeordnet und ermöglicht eine Verschiebung des Bremsrings relativ zu der Nabe in axialer Richtung, wobei die Verschiebung elastisch ausgeführt ist, so dass der Bremsring stets in eine Grundposition zurückgeführt wird. Die Verschiebung wird somit - auch mehrfach und reversibel - über die Federeinrichtung ermöglicht, welche eine Auslenkung des Bremsrings in axialer Richtung zu dem Bremssattel erlaubt.
-
Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weist die Federeinrichtung eine Mehrzahl von Blattfederelementen auf, wobei die Blattfederelemente radial innen mit der Nabe und radial außen mit dem Bremsring verbunden sind. Beispielsweise sind die Blattfederelemente T-förmig ausgebildet, wobei diese mit dem stehenden Schenkel mit der Nabe und mit dem liegenden Schenkel mit dem Bremsring verbunden sind, so dass eine in beide Drehrichtungen symmetrische Anbindung der Nabe an den Bremsring vorliegt. Die Blattfederelemente können in der Grundposition der Bremsscheibe plan ausgebildet sein und werden bei einer axialen Verschiebung von dem Bremsring relativ zu der Nabe ausgelenkt. Durch die kostengünstige und stabile Ausbildung der Federeinrichtung ist eine wartungsarme Integration der Bremsvorrichtung in das Fahrzeug möglich.
-
Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Bremsvorrichtung eine Welle auf, wobei die mindestens eine, einige Bremsscheiben oder alle Bremsscheiben auf der Welle axial verschiebbar angeordnet ist bzw. sind. Damit kann die jeweilige Bremsscheibe in der Gesamtheit in axialer Richtung verschoben werden, so dass auch der Bremsring in axialer Richtung verschiebbar ausgebildet ist. Die axiale Verschiebung auf der Welle kann beispielsweise dadurch umgesetzt sein, dass die Nabe und die Welle gemeinsam eine Steckverbindung in axialer Richtung bilden. Dadurch ist die Nabe und damit die Bremsscheibe in Umlaufrichtung formschlüssig mit der Welle verbunden und in axialer Richtung verschiebbar.
-
Besonders bevorzugt sind die Bremsscheiben relativ zueinander und/oder relativ zu dem Bremssattel in axialer Richtung verschiebbar ausgebildet und/oder angeordnet. Somit ist es besonders bevorzugt, dass sich die Bremsscheiben über die Verschiebbarkeit auf der Welle selbstständig axial positionieren und optional ergänzend über eine jeweilige Federeinrichtung in den Bremsscheiben, wie diese zuvor beschrieben wurde, insbesondere hochdynamisch an die benötigte Position ausgelenkt werden können.
-
Es ist somit besonders bevorzugt, dass die axiale Bewegbarkeit sowohl durch die Federeinrichtung als auch die axiale Verschiebbarkeit der Bremsscheibe relativ zu der Welle umgesetzt wird. Durch die axiale Verschiebbarkeit können insbesondere größere, z.B. auch verschleißbedingte Abstände zwischen der Bremsscheibe und der in Richtung der feststehenden Bremsbacke benachbarten Bremsbacke kompensiert werden, wobei durch die axiale Bewegbarkeit über die Federeinrichtung kleinere Abstände hochdynamisch kompensieren kann.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Bremsvorrichtung mindestens eine Zwischenbremsbacke auf wobei die Zwischenbremsbacke in axialer Richtung verschiebbar in dem Bremssattel aufgenommen ist und zwischen zwei Bremsscheiben angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform wird ein Bremsvorgang so eingeleitet, dass die verschiebbare Bremsbacke auf eine erste der Bremsscheiben aufgefahren wird, diese in axialer Richtung über die axiale Verschiebbarkeit auf der Welle und/oder über die Federeinrichtung bewegt wird, und gegen die Zwischenbremsbacke drückt. Die Zwischenbremsbacke wird dabei in axialer Richtung verschoben und drückt gegen die benachbarte Bremsscheibe. Die benachbarte Bremsscheibe wird in axialer Richtung über die axiale Verschiebbarkeit auf der Welle und/oder über die Federeinrichtung bewegt und drückt gegen die feststehende Bremsbacke. Optional können auch weitere Bremsscheiben und Zwischenbremsbacke in der Bremsvorrichtung angeordnet sein, wobei sich in einem Stapel die Bremsscheiben und die Zwischenbremsbacke abwechseln. Für den Fall, dass aufgrund des kleineren Durchmessers der Bremsscheibe die Bremskraft nicht ausreichen ist, können mehrere der Bremsscheiben verwendet werden, welche analog zu der ersten, beschriebenen Bremsscheibe ausgebildet sind. Auf diese Weise kann eine sehr kompakte und zugleich starke Bremsvorrichtung gebildet werden.
-
Es ist besonders bevorzugt, dass die Reibflächen der Bremsbacken, insbesondere der feststehenden Bremsbacke, der verschiebbaren Bremsbacke und/oder der Zwischenbremsbacke kleiner als 360° ausgebildet sind. Insbesondere sind diese auf ein Winkelsegment von <180°, vorzugsweise kleiner als 90° beschränkt. Durch diese Ausbildung wird erreicht, dass die Bremsscheiben nicht vollflächig abgedeckt werden, sondern über den offenen Bereich die Möglichkeit haben, die Bremswärme abzugeben. Dies ist somit eine Maßnahme, um die Ableitung der Bremswärme zu erhöhen und damit die Betriebseigenschaften der Bremsvorrichtung zu verbessern.
-
Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Bremsscheibe Reibbelagsegmente aufweist, wobei die Reibbelagsegmente auf dem Bremsring angeordnet sind. Die Reibbelagsegmente treten in reibenden und/oder reibschlüssigen Kontakt mit dem Bremssattel. Die Reibbelagsegmente sind insbesondere aus einem anderen Material ausgebildet wie der Bremsring.
-
Es wird ferner vorgeschlagen, dass zwischen den Reibbelagsegmenten in Umlaufrichtung Kühlbereiche angeordnet sind. Die Kühlbereiche sind insbesondere frei von Reibbelag. Die Kühlbereiche können zwischen den Reibbelagsegmenten abschnittsweise vorgesehen sein, bevorzugt sind die Kühlbereiche zwischen den Reibbelagsegmenten durchgängig ausgebildet. Die Kühlbereiche können als Leerbereiche realisiert sein, alternativ sind diese durch ein Material gebildet, welche eine bessere Wärmeableitfähigkeit wie das Material der Reibbelagsegmente aufweist.
-
Insbesondere durch die Verkleinerung des Durchmessers ergibt sich das Problem, dass die Bremswärme über die Bremsscheiben schlechter abgeleitet werden kann. Die Ableitung kann durch den Einsatz der passivgekühlten Reibbelagsegmente kompensiert werden. Im Ergebnis führt dies zu einer Bremsvorrichtung, welches sich durch verbesserte Betriebseigenschaften auszeichnet.
-
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Reibbelagsegmente auf dem mindestens einen Bremsring stoffschlüssig befestigt. Durch die stoffschlüssige Befestigung kann die Bremsscheibe besonders kostengünstig hergestellt werden. Die stoffschlüssige Befestigung führt auch zu einem Materialverbund zwischen den Reibbelagsegmenten und dem Bremsring, so dass der Wärmeabtransport von den Reibbelagsegmenten zu dem Bremsring verbessert ist.
-
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der mindestens eine Bremsring eine Stützstruktur auf, wobei die Stützstruktur eine formschlüssige Stütze für die Reibbelagsegmente bildet. Die formschlüssige Stütze wird insbesondere in Umlaufrichtung gebildet, da in der Umlaufrichtung die Hauptbelastung beim Bremsvorgang entsteht. Beispielsweise liegen die Reibbelagsegmente entlang einer Linie, welche in radialer Richtung zu der Bremsscheibe ausgerichtet ist, an, um die formschlüssige Stütze in Umlaufrichtung zu bilden. Alternativ oder ergänzend liegen die Reibbelagsegmente in radialer Richtung an der Stützstruktur an, um zum einen Fliehkräfte, welche auf die Reibbelagsegmente wirken, abzustützen. Zum anderen kann der Bremsvorgang in Verbindung mit der Anlage der Reibbelagsegmente in Umlaufrichtung an der Stützstruktur zu einer Radialkraft nach außen auf die Reibbelagsegmente führen, welche dann durch die Stützstruktur aufgenommen werden kann.
-
Besonders bevorzugt ist die Kombination der stoffschlüssigen Befestigung mit dem Einsatz der Stützstruktur, um eine belastungsgerechte Anbringung der Reibbelagsegmente zu erreichen.
-
Es ist besonders bevorzugt, dass die Reibbelagsegmente jeweils als Kreisringsegmente ausgebildet sind, wobei sich der Außenumfang und/oder die seitlichen Begrenzungen an der Stützstruktur abstützen. Die Kreisringsegmente sind voneinander insbesondere durch in Radialrichtung verlaufende Lücken beabstandet, wobei in den Lücken die Stützstruktur angeordnet ist.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, wie dies zuvor beschrieben wurde, wobei das Fahrzeug mindestens eine Bremsvorrichtung aufweist, wie diese zuvor beschrieben wurde. Die Bremsvorrichtung kann beispielsweise radselektiv oder achsenselektiv angeordnet sein. So kann den einzelnen Rädern, insbesondere den angetriebenen Rädern und/oder den nicht-angetriebenen Rädern, jeweils eine derartige Bremsvorrichtung zugeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass einer Fahrzeugachse in der Gesamtheit eine entsprechende Bremsvorrichtung zugeordnet ist, welche auf beide Räder der Fahrzeugachse wirkt. Die Fahrzeugachse kann als eine angetriebene oder als eine passive Fahrzeugachse ausgebildet sein.
-
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Fahrzeug eine Antriebsanordnung auf, wobei die Bremsvorrichtung in der Antriebsanordnung als eine Zentralbremse ausgebildet ist. Insbesondere wirkt die Bremsvorrichtung auf alle Räder des Fahrzeugs, welche von der Antriebsanordnung angetrieben werden und/oder antreibbar sind. Insbesondere wirkt die Zentralbremse auf mindestens oder genau zwei angetriebene Räder des Fahrzeugs, wobei die mindestens oder genau zwei angetriebenen Räder des Fahrzeugs insbesondere auf zwei Längsseiten des Fahrzeugs verteilt sind.
-
Die Bremsvorrichtung ist insbesondere als eine dynamische Bremsvorrichtung und/oder als eine Bremsvorrichtung für eine Betätigung im Fahrbetrieb des Fahrzeugs ausgebildet. Insbesondere ist die Bremsvorrichtung nicht als eine Feststellbremse oder zumindest nicht als eine reine Feststellbremse ausgebildet.
-
Bei einer möglichen Ausgestaltung weist die Antriebsanordnung eine elektrische Antriebsmaschine, insbesondere einen Elektromotor, zur Erzeugung eines Antriebsmoments für das Fahrzeug auf. Es kann vorgesehen sein, dass die elektrische Antriebsmaschine die einzige Traktionsmaschine für das Fahrzeug bildet. Alternativ hierzu weist das Fahrzeug noch weitere Traktionsmaschinen, zum Beispiel weitere elektrische Antriebsmaschinen und/oder einen Verbrennungsmotor zur Erzeugung des Antriebsmoments auf. Bevorzugt stellt die Antriebsanordnung mindestens 20%, insbesondere mindestens 40% und im Speziellen mindestens 80% des Antriebsmoments für das Fahrzeug zur Verfügung.
-
Die elektrische Antriebsmaschine ist bevorzugt zwei angetriebenen Rädern, vorzugsweise einer gemeinsamen Achse zugeordnet. Bei anderen Ausführungsformen kann die elektrische Antriebsmaschine auch allen angetriebenen Rädern und/oder Rädern des Fahrzeugs zugeordnet sein und/oder als ein Allradantrieb ausgebildet sein.
-
Die Antriebsanordnung weist ein Übersetzungsgetriebe zur Übersetzung des Antriebsmoments auf. Besonders bevorzugt erfolgt eine Übersetzung vom Schnellen ins Langsame, umgangssprachlich auch als Untersetzung bezeichnet. Das Übersetzungsgetriebe ist zur Ausgabe von einem übersetzten Antriebsmoment auf Basis des Antriebsmoments von der elektrischen Antriebsmaschine in Richtung von dem mindestens einem angetriebenen Rad des Fahrzeugs ausgebildet. Beispielsweise weist das Übersetzungsgetriebe einen Getriebeausgang auf, über den das übersetzte Antriebsmoment in Richtung des mindestens einen angetriebenen Rads des Fahrzeugs ausgegeben wird. Optional ist dem Übersetzungsgetriebe ein Verteilungsgetriebe, insbesondere ein Differenzial, und/oder ein Summationsgetriebe zur Vereinigung des übersetzen Antriebsmoments mit anderen Antriebsmomenten nachgeschaltet.
-
Die elektrische Antriebsmaschine und das Übersetzungsgetriebe sind insbesondere als eine elektrische Achse ausgebildet.
-
Ausgehend von der Bremsvorrichtung läuft ein Bremsmomentenpfad zu dem mindestens einen angetriebenen Rad. Somit wird durch die Bremsvorrichtung das Bremsmoment erzeugt und über den Bremsmomentenpfad zu dem mindestens einen angetriebenen Rad geleitet.
-
Die Bremsvorrichtung ist in dem Bremsmomentenpfad bevorzugt vor dem Übersetzungsgetriebe angeordnet. Damit befindet sich die Bremsvorrichtung in der Antriebsanordnung in einem Abschnitt, in dem das Antriebsmoment noch nicht von dem Übersetzungsgetriebe übersetzt ist. In der bevorzugten Ausgestaltung ist dabei die Drehzahl der Bremsvorrichtung höher als die Drehzahl an dem Getriebeausgang und/oder an dem angetriebenen Rad. Besonders bevorzugt ist die Bremsvorrichtung somit antriebsmaschinenah und nicht radnah angeordnet. Diese Position führt zu zwei möglichen Vorteilen: Die Bremsvorrichtung wird in einem Bereich, in dem die Drehzahl durch das Übersetzungsgetriebe noch nicht übersetzt ist und somit höher ist als an dem angetriebenen Rad und/oder am Getriebeausgang angeordnet. Hierdurch reduziert sich das von der Bremsvorrichtung aufzubringende Bremsmoment.
-
Durch die motornahe Position kann die Bremsvorrichtung einfacher gekapselt werden, so dass keine Schadstoffe in die Umwelt austreten können. Damit erfüllt die Antriebsanordnung, insbesondere die Bremsvorrichtung einfacher die Anforderungen an die Beschränkung der zulässigen Emission von Feinstoffpartikeln. Optional ist die Bremsvorrichtung gekapselt ausgebildet.
-
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die elektrische Antriebsmaschine eine Rotorwelle auf, wobei die Bremsvorrichtung mit der Rotorwelle in einem Bremsbereitschaftszustand oder dauerhaft drehzwangsgekoppelt, bevorzugt drehfest verbunden ist. Alternativ oder ergänzend wird beansprucht, dass die Bremsvorrichtung mit der Motordrehzahl der Antriebsmaschine betrieben wird.
-
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung verläuft der Bremsmomentenpfad über die elektrische Antriebsmaschine, wobei die Bremsvorrichtung in dem Bremsmomentenpfad vor der elektrischen Antriebsmaschine angeordnet ist. Somit wird das Bremsmoment von der Bremsvorrichtung in den Bremsmomentenpfad eingeleitet, über die elektrische Antriebsmaschine und über das Übersetzungsgetriebe und insbesondere über den Getriebeausgang nachfolgend zu dem mindestens einen angetriebenen Rad geleitet. Besonders bevorzugt ist die Rotorwelle mit einer axialen Seite - wahlweise unmittelbar oder gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von weiteren Komponenten - mit der Bremsvorrichtung drehzwangsgekoppelt, bevorzugt drehfest verbunden und mit der anderen Seite - wahlweise unmittelbar oder gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von weiteren Komponenten - mit dem Übersetzungsgetriebe drehzwangsgekoppelt, bevorzugt drehfest verbunden.
-
Antriebstechnisch betrachtet ist die elektrische Antriebsmaschine bei dieser Weiterbildung zwischen der Bremsvorrichtung und dem Übersetzungsgetriebe angeordnet. Durch diese Anordnung kann die Bremsvorrichtung besonders einfach integriert werden, da in den Antriebsmomentenpfad nicht eingegriffen werden muss. Vielmehr kann die Bremsvorrichtung auf einer Seite der Antriebsmaschine und das Übersetzungsgetriebe auf der anderen Seite der Antriebsmaschine angeordnet werden.
-
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Bremsvorrichtung in dem Antriebsmomentenpfad zwischen der Antriebsmaschine und dem Übersetzungsgetriebe angeordnet. Insbesondere wirkt die Bremsvorrichtung auf eine Verbindungswelle oder ein Verbindungswellenabschnitt zwischen der Antriebsmaschine und dem Übersetzungsgetriebe. In dieser Konstellation kann die Antriebsanordnung besonders kompakt umgesetzt werden.
-
Bei weiteren Alternativen ist die Bremsvorrichtung im Antriebsmomentenpfad hinter dem Übersetzungsgetriebe angeordnet. Insbesondere kann die Bremsvorrichtung im Antriebsmomentenpfad zwischen dem Übersetzungsgetriebe und einer Differentialeinrichtung angeordnet sein.
-
Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist die Bremsvorrichtung außerhalb des Antriebsmomentenpfads angeordnet. Insbesondere bildet der Getriebeeingang des Übersetzungsgetriebes einen Knotenpunkt, wobei sich der Antriebsmomentenpfad und der Bremsmomentenpfad in dem Knotenpunkt erstmalig treffen. Konstruktiv betrachtet ist auf der einen axialen Seite des Übersetzungsgetriebes die Antriebsmaschine und auf der anderen Seite des Übersetzungsgetriebes die Bremsvorrichtung angeordnet. Von der elektrischen Antriebsmaschine läuft zum einen ein Antriebsmomentenpfad zu dem mindestens einen angetriebenen Rad. Ferner verläuft in dieser Weiterbildung ein Antriebsmomentenzweigpfad von der Antriebsmaschine unübersetzt durchgeschleift oder übersetzt durch das Übersetzungsgetriebe zu der Bremsvorrichtung, wobei auch ein Antriebsmoment auf die Bremsvorrichtung übertragbar ist. In Bezug auf den Antriebsmomentenzweigpfad bildet die Bremsvorrichtung einen Endpunkt oder eine Sackgasse, da das Antriebsmoment der elektrischen Antriebsmaschine durch die Bremsvorrichtung nicht durchgeleitet wird. Insbesondere bildet die Bremsvorrichtung einen Sackgassenpfad für den Antriebsmomentenzweigpfad.
-
Besonders bevorzugt ist der Antriebsstrang als eine elektrische Achse ausgebildet, wobei die Bremsvorrichtung als Zusatzmodul an der elektrischen Achse angeordnet ist. Die Bremsvorrichtung ist bevorzugt koaxial zu der Rotorachse der elektrischen Achse angeordnet. Die elektrische Achse umfasst bevorzugt das Übersetzungsgetriebe. Die Bremsvorrichtung kann auf das unübersetzte Antriebsdrehmoment wirken und/oder mit der Rotordrehzahl betrieben werden. Alternativ kann die Bremsvorrichtung auf das übersetzte Antriebsmoment wirken und insbesondere mit der Ausgangsdrehzahl des Übersetzungsgetriebes betrieben werden.
-
Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung sind die Bremsvorrichtung und die Rotorwelle koaxial zu der Hauptdrehachse angeordnet, wobei die Bremsvorrichtung eine Bremsdrehachse aufweist, welche koaxial zur Drehachse der Rotorwelle ausgerichtet ist. Durch diese Realisierung kann die Antriebsanordnung besonders kompakt ausgebildet werden, so dass der Integrationsaufwand verringert wird und die Betriebseigenschaften verbessert werden.
-
Das Fahrzeug weist bevorzugt eine Betriebsbremse auf, wobei die Bremsvorrichtung als eine Komplementärbremse zu der Betriebsbremse und/oder ergänzende Bremsvorrichtung zu der Betriebsbremse ausgebildet ist. Damit wird eine besonders vorteilhafte Anwendung der Antriebsanordnung vorgeschlagen:
- Bevorzugt ist die Betriebsbremse bei dem Fahrzeug als eine Reibungsbremse, insbesondere als eine trockene Reibungsbremse, im Speziellen als Scheiben- und/oder Trommelbremse ausgebildet.
-
Bei im urbanen Straßenverkehr üblichen Verzögerungen wird der überwiegende Teil der Bremsaufgabe von der Reibungsbremse oder der Rekuperationsbremse übernommen. Kurz vor Stillstand des Fahrzeugs ist der Einsatz der Rekuperationsbremse technisch nicht sinnvoll, hier liefert die Reibungsbremse entweder den Hauptteil oder den kompletten Anteil der benötigten Bremsleistung.
-
Bei dem Fahrzeug mit der elektrischen Antriebsmaschine fehlt das kaschierende Geräusch der Verbrennungsmaschine, bei Hybridfahrzeugen ist der Verbrennungsmotor ggf. deaktiviert. Bisher nicht relevante Betriebsgeräusche des Fahrzeugs werden vom Fahrer wahrgenommen und können als störend empfunden werden. Somit führt eine Reduktion der Geräuschemission zu einer Verbesserung der Betriebseigenschaften.
-
Aus den Regularien (beispielhafterweise der UNECE 13H für die Fahrzeugklasse M1) ergeben sich zudem strenge Sicherheitsanforderungen an die Betriebsbremse hinsichtlich Gefahrenbremsung, Heißbremswirkung und Ausfallsicherheit. Zukünftig ist mit weiteren Anforderungen zu rechnen, hervorzuheben ist hier die Beschränkung der zulässigen Emission von Feinstaubpartikeln der Bremsen.
-
Aus diesem Spannungsfeld kann ein Zielkonflikt abgeleitet werden: Die Reibungsbremse muss sowohl in der Lage sein, die Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, ein wertiges akustisches Verhalten aufweisen und gleichzeitig muss die Emission von Feinstaubpartikeln reduziert werden. Im Notbremsfall sind Bremsgeräusche dagegen vernachlässigbar. Hier liegt der Fokus lediglich auf der Vermeidung von Unfällen, also Sach- und oder Personenschäden.
-
Dieser Zielkonflikt wird durch das Fahrzeug mit der Antriebsanordnung umfassend die Bremsvorrichtung entschärft: Die Bremsvorrichtung als Komplementärbremse und/oder redundante Bremsvorrichtung greift z.B. im urbanen Umfeld da ein, wo die Reibungsbremse den Zielkonflikt nicht mehr auflösen kann und/oder die Rekuperationsbremse nicht mehr einsetzbar ist. Dabei ist sie emissionsfrei und/oder besitzt ein positives akustisches Verhalten.
-
Da die Bremsvorrichtung als Komplementärbremse und/oder ergänzende Bremsvorrichtung weiterhin eine konventionelle Betriebsbremse (Beispielhafterweise ausgeführt als Scheiben- oder Trommelbremse) erfordert, verbleiben die sicherheitsrelevanten Anforderungen weiterhin bei der Betriebsbremse, insbesondere bei der Reibungsbremse. Damit werden die Betriebseigenschaften der Antriebsanordnung und/oder des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Sicherheitsanforderungen und/oder der Umweltanforderungen verbessert.
-
Gegen Ende des Verzögerungsvorgangs kann die Hauptbremsverzögerung von der Betriebsbremse erzeugt werden. Diese muss sowohl für sichere, kontrollierte Gefahrenbremsungen aus hoher Geschwindigkeit mit kurzem Bremsweg ausgelegt sein, als auch bei Bremsungen aus geringerer Geschwindigkeit keine vom Fahrer als störend wahrgenommene Geräusche erzeugen. Da bei Bremsungen aus niedrigeren Geschwindigkeiten die Bremsvorrichtung die Reibungsbremse ersetzen kann, können sich Hersteller von Reibungsbremsen in ihren Optimierungsbemühungen auf kontrollierte Gefahrenbremsungen fokussieren und erhalten bei dem Fahrzeug mit der Antriebsanordnung neue Handlungsspielräume. Bei Gefahrenbremsungen ist das akustische Verhalten im Vergleich zu alltäglichen Bremsungen im urbanen Verkehr von untergeordneter Bedeutung. Da die Bremsvorrichtung bevorzugt keinen Anspruch auf eine Sicherheitsfunktion erhebt - die Betriebsbremse bleibt weiterhin erhalten und voll einsatzfähig - kann diese vor dem Übersetzungsgetriebe angeordnet werden.
-
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Fahrzeug eine Bremsmanagementeinrichtung zur Kontrolle der Betriebsbremse und der Bremsvorrichtung auf.
-
Die Bremsmanagementeinrichtung ist bevorzugt ausgebildet, einen Notbremszustand umzusetzen, wobei in dem Notbremszustand die Betriebsbremse, insbesondere die Reibungsbremse, das Fahrzeug zum Stillstand bringt, wobei in dem Notbremszustand mindestens die Hauptbremsverzögerung oder die ausschließliche Bremsverzögerung durch die Reibungsbremse der Betriebsbremse umgesetzt wird. Dadurch sind alle Sicherheitsanforderungen erfüllt.
-
Alternativ oder ergänzend ist die Bremsmanagementeinrichtung ausgebildet, einen Rekuperationsbremszustand umzusetzen, wobei mindestens ein Teil der Bremsverzögerung durch einen Rekuperationsbremsung der Rekuperationsbremse umgesetzt wird. Dadurch wird ein umweltbewusstes und komfortables Fahren umgesetzt.
-
Alternativ oder ergänzend ist die Bremsmanagementeinrichtung ausgebildet, einen Komfortbremszustand umzusetzen, wobei die Hauptbremsverzögerung durch die Bremsvorrichtung erfolgt, um das Fahrzeug zum Stillstand zu bringen. Insbesondere ist die Bremsmanagementeinrichtung ausgebildet, den Komfortbremszustand bei Geschwindigkeiten von weniger als 20 km/h, insbesondere von weniger als 15 km/h und/oder bereits in einem Bereich größer als 10 km/h umzusetzen. In diesen Geschwindigkeitszuständen kann die Rekuperationsbremsung nicht mehr effektiv arbeiten, wobei insbesondere statt der Reibungsbremse die Bremsvorrichtung eingesetzt wird. In dem Komfortbremszustand wird erreicht, dass die Abbremsung des Fahrzeugs zum Stillstand ohne oder nur mit geringer Geräuschemission umgesetzt wird, da diese vollständig oder weitgehend durch die Bremsvorrichtung umgesetzt wird.
-
Ein optionaler Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs mit der Antriebsanordnung wie diese zuvor beschrieben wurden, wobei durch die Bremsmanagementeinrichtung mindestens einer der Betriebszustände umgesetzt wird.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Antriebsanordnung mit einer Bremsvorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2a, b, c verschiedene Ausführungsbeispiele der Antriebsanordnung aus der 1;
- 3 eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Bremsvorrichtung, wie diese z.B. in dem Fahrzeug und/oder Antriebsanordnung der vorhergehenden Figuren eingesetzt werden kann;
- 4 a, b, c eine schematische Draufsicht auf die Bremsvorrichtung der 3 und zwei Schnittansichten entlang der Schnittlinien A- A sowie B - B;
- 5 a, b eine schematische Querschnittdarstellung der Bremsvorrichtung der 3 entlang der Schnittlinie C - C und eine Längsschnittdarstellung.
-
Die 1 zeigt in einem schematischen Blockdiagramm eine Antriebsanordnung 1 für ein Fahrzeug 2. Das Fahrzeug 2 ist beispielsweise als ein Personenkraftwagen ausgebildet. Insbesondere ist das Fahrzeug 2 als ein Elektrofahrzeug realisiert. Die Antriebsanordnung 1 weist eine elektrische Antriebsmaschine 3 auf, wobei die elektrische Antriebsmaschine 3 zur Erzeugung eines Antriebsmoments für das Fahrzeug 2 ausgebildet ist. Insbesondere ist die Antriebsmaschine 3 als ein Elektromotor ausgebildet. Optional kann die Antriebsmaschine 3 als Generator eingesetzt werden.
-
Die Antriebsanordnung 1 weist ein Übersetzungsgetriebe 4 auf, welches ausgebildet ist, das Antriebsmoment von der Antriebsmaschine 3 zu übersetzen und zwar „vom Schnellen ins Langsame“. Das Übersetzungsgetriebe 4 weist einen Getriebeausgang 5 und einen Getriebeeingang 6 auf, wobei die Drehzahl an den Getriebeausgang 5 kleiner ist als an dem Getriebeeingang 6.
-
Das Fahrzeug 2 weist mindestens ein angetriebenes Rad 7 auf. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeug 2 zwei angetriebene Räder 7 einer gemeinsamen Achse 8 auf. Das von dem Übersetzungsgetriebe 4 erzeugte übersetzte Antriebsmoment wird in Richtung der angetriebenen Räder 7 geleitet. Beispielsweise kann noch ein Differenzial 9 im Momentenfluss zwischengeschaltet sein. Alternativ hierzu ist nur ein angetriebenes Rad 7 vorgesehen, wobei die Antriebsanordnung 1 als ein Einzelradantrieb ausgebildet ist. Es ist auch möglich, dass das Antriebsmoment auf angetriebene Räder 7 unterschiedlicher Achsen 8 verteilt wird.
-
Es wird ein Antriebsmomentenpfad 103 gebildet, welcher ausgehend von der Antriebsmaschine 3 in den Getriebeeingang 6 und/oder das Übersetzungsgetriebe 4 läuft und nachfolgend insbesondere über den Getriebeausgang 5 zu den angetriebenen Rädern 7 führt.
-
Optional ist eine Antriebskopplungseinrichtung 40 a, b vorgesehen, wobei die Antriebskopplungseinrichtung 40 a, b ausgebildet ist, den Antriebsmomentenpfad 103 hinter der Antriebsmaschine 3 zu trennen. Damit kann die Antriebsmaschine 3 rotieren ohne, dass ein Antriebsmoment auf den Getriebeausgang 5 oder auf die angetriebenen Räder 7 übertragen werden. In der 1 sind zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele für die Position der Antriebskopplungseinrichtung 40 a, b gezeigt. Alternativ hierzu kann die Antriebskopplungseinrichtung bei weiteren Ausführungsbeispielen in dem Übersetzungsgetriebe 4 oder nach dem Differenzial 9 angeordnet sein. Die Antriebskopplungseinrichtung 40 a ist zwischen der Antriebsmaschine 3 und dem Übersetzungsgetriebe 4 angeordnet. Für den Fall, dass die Bremsvorrichtung 10 b verwendet wird, ist die Bremsvorrichtung 10 b im Antriebsmomentenpfad 103 vor der Antriebskopplungseinrichtung 40 a angeordnet. Die Antriebskopplungseinrichtung 40 b ist im Antriebsmomentenpfad 103 hinter dem Getriebeausgang 5 angeordnet.
-
Die Antriebsanordnung 1 weist eine Bremsvorrichtung 10 a, b, c auf, welche ausgebildet ist an oder für das oder die angetriebenen Räder 7 ein Bremsmoment zu erzeugen und über einen jeweiligen Bremsmomentenpfad 100 a, b, c zu den angetriebenen Rädern 7 zu leiten. In der 1 sind drei unterschiedliche Ausführungsbeispiele für die Position der Bremsvorrichtung 10 a, b, c sowie für die Bremsmomentenpfade 100 a, b, c gezeigt, welche alternativ ausgewählt werden.
-
Die Bremsvorrichtung 10 a, b, c ist insbesondere als eine dynamische Bremse ausgebildet und nicht auf die Funktion einer Feststellbremse beschränkt. Insbesondere kann bestimmungsgemäß durch die Bremsvorrichtung 10 a, b, c das Fahrzeug 1 von einer Fahrgeschwindigkeit zum Beispiel größer als 20 km/h bis auf den Stillstand abgebremst werden.
-
Die Bremsmomentenpfade 100 a, b, c verlaufen jeweils über das Übersetzungsgetriebe 4, wobei die Bremsvorrichtung 10 a, b, c in Bezug auf den jeweiligen Bremsmomentenpfad 100 a, b, c in Momentenflussrichtung des Bremsmoments jeweils vor dem Übersetzungsgetriebe 4 angeordnet ist.
-
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Bremsvorrichtung 10 a in dem Bremsmomentenpfad 100 a vor der elektrischen Antriebsmaschine 3 angeordnet. Der Bremsmomentenpfad 100 a verläuft somit von der Bremsvorrichtung 10 a, welche das Bremsmoment erzeugt, über die elektrische Antriebsmaschine 3, nachfolgend über das Übersetzungsgetriebe 4 und mindestens einen angetriebenen Rad 7.
-
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Bremsvorrichtung 10 b in dem Antriebsmomentenpfad 103 zwischen der Antriebsmaschine 3 und dem Übersetzungsgetriebe 4 angeordnet. Der Bremsmomentenpfad 100 b verläuft somit von der Bremsvorrichtung 10 b, welche das Bremsmoment erzeugt, über das Übersetzungsgetriebe 4 zu dem mindestens einen angetriebenen Rad 7. Die Antriebsmaschine 3 ist außerhalb des Bremsmomentenpfads 100 b angeordnet.
-
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Bremsvorrichtung 10 c in dem Bremsmomentenpfad 100 c in Bezug auf das Übersetzungsgetriebe 4 auf einer anderen axialen Seite wie die Antriebsmaschine 3 angeordnet. Der Bremsmomentenpfad 100 c verläuft somit von der Bremsvorrichtung 10 c, welche das Bremsmoment erzeugt, über das Übersetzungsgetriebe 4 zu dem mindestens einen angetriebenen Rad 7. Die Antriebsmaschine 3 ist außerhalb des Bremsmomentenpfads 100 c angeordnet.
-
Den drei Positionen der Bremsvorrichtung 10 a, b, c ist gemeinsam, dass die Bremsvorrichtung 10 a, b, c mit der Motordrehzahl der Antriebsmaschine 3 betrieben wird oder zumindest mit einer Drehzahl, die nicht über das Übersetzungsgetriebe 4 erzeugt wird. Ferner wird das Bremsmoment auf zwei angetriebene Räder übertragen, so dass die Bremsvorrichtung 10a, b, c als eine Zentralbremse ausgebildet ist.
-
Die Bremsvorrichtung 10 a, b, c kann optional jeweils eine Bremskopplungseinrichtung 39 a, b, c aufweisen, welche eine Abkopplung der jeweiligen Bremsvorrichtung 10 a, b, c von dem Antriebsmomentenpfad 103 und/oder aus dem jeweiligen Bremsmomentenpfad 100 a, b, c ermöglicht. Die Bremskopplungseinrichtung 39 a, b, c ist beispielsweise als eine Synchronisierungseinrichtung ausgebildet, so dass die Bremskopplungseinrichtung 39 a, b, c wahlweise in einen Bremsbereitschaftszustand oder in einen Freilaufzustand gesetzt werden kann. In dem Bremsbereitschaftszustand ist die Bremsvorrichtung 10 a, b, c eingekoppelt und dreht sich bremsbereit mit. In dem Freigabezustand ist die Bremsvorrichtung 10 a, b, c ausgekoppelt, so dass etwaige Schleppmomente durch rotierende Massen der Bremsvorrichtung 10 a, b, c verringert werden.
-
Neben der Bremsvorrichtung 10 a, b, c weist das Fahrzeug 2 optional eine Betriebsbremse 16 auf, wobei die Betriebsbremse 16 eine Reibungsbremse 17 umfasst, welche beispielsweise radnah als eine Scheibenbremse oder als eine Trommelbremse ausgebildet ist. Das Fahrzeug 2 weist optional eine Rekuperationsbremse 18 auf, welche durch die Antriebsmaschine 3 in einem Generatorbetrieb umgesetzt wird. Die Rekuperationsbremse 18 kann gemeinsam, aber auch unabhängig von der Betriebsbremse 16 sein.
-
Mit der Betriebsbremse 16 verfügt das Fahrzeug 2 über ein zugelassenes Verzögerungssystem. Die Bremsvorrichtung 10 a, b, c ist beispielsweise als eine Komplementärbremse und/oder als eine ergänzende Bremsvorrichtung zu der Betriebsbremse 16 ausgebildet, welche keine sicherheitsrelevanten Funktionen, sondern in Bezug auf die Abbremsung des Fahrzeugs eine Komfortfunktion einnimmt.
-
Die Antriebsanordnung 1 weist optional eine Bremsmanagementeinrichtung 19 auf, wobei die Bremsmanagementeinrichtung 19 ausgebildet ist, die Betriebsbremse 16, die optionale Rekuperationsbremse 18 und die Bremsvorrichtung 10 a, b, c anzusteuern. Die Bremsmanagementeinrichtung 19 kann beispielsweise als eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung und/oder als eine analoge Schalteinrichtung ausgebildet sein. Die Bremsmanagementeinrichtung 19 ist ausgebildet, in einem Notbremszustand, wenn eine hohe Bremsverzögerung erforderlich ist, die Betriebsbremse 16 und insbesondere die Reibungsbremse 17 anzusteuern, so dass diese die Hauptbremsverzögerung übernimmt. Somit ist in dem Notbremszustand sichergestellt, dass die sicherheitsrelevante Betriebsbremse 16 die Notbremsung umsetzt.
-
Ferner ist die Bremsmanagementeinrichtung 19 ausgebildet, in einem Rekuperationsbremszustand maßgeblich die Bremsverzögerung durch die Rekuperationsbremse 18 umzusetzen. Hierdurch wird das Energiemanagement des Fahrzeugs 2 verbessert.
-
Die Bremsmanagementeinrichtung 19 ist ausgebildet, in einem Komfortbremszustand die Bremsvorrichtung 10 a, b, c und die Betriebsbremse 16 derart anzusteuern, dass die Hauptbremsverzögerung maßgeblich oder ausschließlich durch die Bremsvorrichtung 10 a, b, c erfolgt. Beispielsweise ist die Bremsmanagementeinrichtung 19 ausgebildet, insbesondere den Komfortbremszustand bei dem Abbremsen des Fahrzeugs bei kleineren Geschwindigkeiten unter 20 km/h, insbesondere kleiner als 10 km/h ohne die Betriebsbremse 16, insbesondere ohne die Reibungsbremse 17 und/oder ausschließlich durch die Bremsvorrichtung 10 a, b, c umzusetzen. Optional ergänzend kann die Rekuperationsbremse 18 den Komfortbremszustand unterstützen. Hintergrund dieser Bremsstrategie des Komfortbremszustands ist, dass in den langsamen Geschwindigkeitszuständen die Rekuperationsbremse 18 nicht mehr effektiv arbeitet, wobei zugleich der Einsatz der akustisch nachteiligen Reibungsbremse 17 vermieden wird.
-
Alternativ oder ergänzend ist die Bremsmanagementeinrichtung 19 ausgebildet, die Bremskopplungseinrichtung 39 a, b, c zu kontrollieren und den Freilaufzustand oder den Bremsbereitschaftszustand anzusteuern.
-
Die Positionierung der Bremsvorrichtung 10 a, b, c vor dem Übersetzungsgetriebe 4 ist vorteilhaft, da sich diese so direkt mit Motordrehzahl ansteuern lässt. Dies ermöglich bei üblichen Anwendungen größere Drehzahlen bei kleineren Momenten.
-
Die 2 a zeigt das erste Ausführungsbeispiel mit der Bremsvorrichtung 10 a in einer schematisierten, alternativen Darstellung.
-
Die Antriebsmaschine 3 weist eine Rotorwelle 11 auf, wobei die Rotorwelle 11 drehgekoppelt und/oder drehfest mit der Bremsvorrichtung 10a verbunden ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in der 2a ist eine Bremsdrehachse 101 koaxial zu einer Rotordrehachse 102 der Rotorwelle 11 ausgerichtet. Die Bremsvorrichtung 10 a ist mit der Rotorwelle 11 stets oder für den Fall, dass die Bremsvorrichtung 10 a die Bremskopplungseinrichtung 39 a aufweist, zumindest in dem Bremsbereitschaftszustand dauerhaft mit der Rotorwelle 11 drehgekoppelt und/oder drehfest verbunden. Auf einer zu der Bremsvorrichtung 10a gegenüberliegenden, axialen Seite der Rotorwelle 11 ist diese mit dem Getriebeeingang 6 des Übersetzungsgetriebes 4 drehfest verbunden. Somit steht die Rotorwelle 11 und damit die Antriebsmaschine 3 auf einer axialen Seite mit der Bremsvorrichtung 10 a und auf der anderen axialen Seite mit dem Übersetzungsgetriebe 4 in Wirkverbindung. Diese Positionierung ermöglicht eine besonders einfache Integration und Auslegung der Bremsvorrichtung 10 a und/oder der Antriebsanordnung 1. der Bremsmomentenpfad 100 a verläuft somit von der Bremsvorrichtung 10 a über die Antriebsmaschine 3, das Übersetzungsgetriebe 4 zu dem Getriebeausgang 5.
-
Die Antriebsanordnung 1 weist das Zusatzmodul 12 a auf, wobei das Zusatzmodul 12 a ein Modulgehäuse 13 aufweist, wobei die Bremsvorrichtung 10 a durch das Modulgehäuse 13 gekapselt ist. Die Antriebsanordnung 1 weist ferner ein Hauptgehäuse 14 auf, wobei in dem Hauptgehäuse 14 mindestens die Antriebsmaschine 3 und optional ergänzend das Übersetzungsgetriebe 4 angeordnet sind. Das Hauptgehäuse 14 kann damit eine elektrische Achse umschließen. Das Zusatzmodul 12 a und/oder das Modulgehäuse 13 ist trennbar mit dem Hauptgehäuse 14 verbunden. Somit kann das Zusatzmodul 12 a zu Wartungszwecken oder zu Nachrüstzwecken in einfacher Weise mit dem Hauptgehäuse 14 und damit mit der elektrischen Antriebsmaschine 3 gekoppelt werden.
-
Ferner wird ein Antriebsmomentengegenpfad 104 gebildet, welcher insbesondere in Gegenrichtung zu dem Antriebsmomentenpfad 103 verläuft und von der elektrischen Antriebsmaschine 3 über die Rotorwelle 11 in das Zusatzmodul 12 a und/oder in die Bremsvorrichtung 10 a läuft. Für diesen Antriebsmomentengegenpfad 104 bildet das Zusatzmodul 12 a und/oder die Bremsvorrichtung 10 a ein Sackgassenmodul und/oder einen Endpunkt. Insbesondere weist das Zusatzmodul 12 a und/oder die Bremsvorrichtung 10 a nur eine einzige und/oder gemeinsame Drehmomentschnittstelle 15 auf, welche als Ausgang für das Bremsmoment und/oder als Eingang für das Antriebsmoment von der Antriebsmaschine 3 ausgebildet ist.
-
Optional ergänzend kann das Fahrzeug 2 die Bremskopplungseinrichtung 39 a und/oder die Antriebskopplungseinrichtung 40 a, b aufweisen. Diese sind aus grafischen Gründen nicht gezeigt.
-
Die Bremsmanagementeinrichtung 19 ist signaltechnisch mit der optionalen Rekuperationsbremse 18, der Bremsvorrichtung 10 a sowie mit der Betriebsbremse 16 verbunden. Die Temperaturmanagementeinrichtung 20 ist signaltechnisch mit der Bremsvorrichtung 10 a und optional ergänzend mit der Antriebskopplungseinrichtung 40 a, b oder in anderer Ausführung und/oder mit der Antriebsmaschine 3 verbunden. Die Schwingungsmanagementeinrichtung 38 ist signaltechnisch mit der Bremsvorrichtung 10 a verbunden.
-
Die 2 b zeigt das zweite Ausführungsbeispiel mit der Bremsvorrichtung 10 b in einer schematisierten, alternativen Darstellung.
-
Die Antriebsmaschine 3 weist die Rotorwelle 11 auf, wobei die Rotorwelle 11 drehgekoppelt und/oder drehfest mit der Bremsvorrichtung 10 b verbunden ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in der 2b ist eine Bremsdrehachse 101 koaxial zu einer Rotordrehachse 102 der Rotorwelle 11 ausgerichtet. Die Bremsvorrichtung 10 b ist mit der Rotorwelle 11 stets oder für den Fall, dass die Bremsvorrichtung 10 b die Bremskopplungseinrichtung 39 b aufweist, zumindest in dem Bremsbereitschaftszustand dauerhaft mit der Rotorwelle 11 drehgekoppelt und/oder drehfest verbunden. Die Bremsvorrichtung 10 b ist in Bezug auf den Antriebsmomentenpfad 103 nach der Antriebsmaschine 3 und vor dem Übersetzungsgetriebe 4 angeordnet. Beispielsweise kann die Bremsvorrichtung 10 b in dem Hauptgehäuse 4 integriert sein. Diese Positionierung ermöglicht eine besonders kompakte Integration und Auslegung der Bremsvorrichtung 10 b und/oder der Antriebsanordnung 1. Der Bremsmomentenpfad 100 b verläuft somit von der Bremsvorrichtung 10 b über das Übersetzungsgetriebe 4 zu dem Getriebeausgang 5.
-
Optional ergänzend kann das Fahrzeug 2 die Bremskopplungseinrichtung 39 b und/oder die Antriebskopplungseinrichtung 40 b oder eine andere Antriebskopplungseinrichtung aufweisen. Diese sind aus grafischen Gründen nicht gezeigt.
-
Die Bremsmanagementeinrichtung 19 ist signaltechnisch mit der optionalen Rekuperationsbremse 18, der Bremsvorrichtung 10 b sowie mit der Betriebsbremse 16 verbunden.
-
Die 2 c zeigt das dritte Ausführungsbeispiel mit der Bremsvorrichtung 10 c in einer schematisierten, alternativen Darstellung.
-
Die Antriebsmaschine 3 weist die Rotorwelle 11 auf, wobei die Rotorwelle 11 drehgekoppelt und/oder drehfest über das Übersetzungsgetriebe 4 mit der Bremsvorrichtung 10a verbunden ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in der 2c ist die Bremsdrehachse 101 koaxial zu einer Rotordrehachse 102 der Rotorwelle 11 ausgerichtet. Die Bremsvorrichtung 10 c ist mit der Rotorwelle 11 stets oder für den Fall, dass die Bremsvorrichtung 10 c die Bremskopplungseinrichtung 39 c aufweist, zumindest in dem Bremsbereitschaftszustand dauerhaft mit der Rotorwelle 11 drehgekoppelt und/oder drehfest verbunden. Das Übersetzungsgetriebe 4 ist in Bezug auf die Rotordrehachse 102 und/oder die Bremsdrehachse 101 zwischen der Antriebsmaschine 3 und der Bremsvorrichtung 10 c angeordnet. Somit steht das Übersetzungsgetriebe 4 mit der einen axialen Seite mit der Antriebsmaschine 3 und mit der anderen axialen Seite mit der Bremsvorrichtung 10 c in Wirkverbindung. Insbesondere rotiert die Bremsvorrichtung 10 c mit der Drehzahl der Antriebsmaschine 3.
-
Diese Positionierung ermöglicht eine besonders einfache Integration und Auslegung der Bremsvorrichtung 10 c und/oder der Antriebsanordnung 1. Der Bremsmomentenpfad 100 c verläuft somit von der Bremsvorrichtung 10 c über das Übersetzungsgetriebe 4 zu dem Getriebeausgang 5.
-
Die Antriebsanordnung 1 weist das Zusatzmodul 12 c auf, wobei das Zusatzmodul 12 c ein Modulgehäuse 13 aufweist, wobei die Bremsvorrichtung 10 a in dem Modulgehäuse 13 gekapselt ist. Die Antriebsanordnung 1 weist ferner das Hauptgehäuse 14 auf, wobei in dem Hauptgehäuse 14 mindestens das Übersetzungsgetriebe 4 und optional ergänzend die Antriebsmaschine 3 angeordnet sind. Das Zusatzmodul 12 c und/oder das Modulgehäuse 13 ist trennbar mit dem Hauptgehäuse 14 verbunden. Somit kann das Zusatzmodul 12 c zu Wartungszwecken oder zu Nachrüstzwecken in einfacher Weise mit dem Hauptgehäuse 14 und damit mit dem Übersetzungsgetriebe 4 und/oder der elektrischen Antriebsmaschine 3 gekoppelt werden.
-
Ferner wird ein Antriebsmomentenzweigpfad 105 gebildet, welcher von dem Antriebsmomentenpfad 103 abzweigt und von der elektrischen Antriebsmaschine 3 über das Übersetzungstriebe 4 in das Zusatzmodul 12 c und/oder in die Bremsvorrichtung 10 d läuft. Für diesen Antriebsmomentenzweigpfad 105 bildet das Zusatzmodul 12 c und/oder die Bremsvorrichtung 10 c ein Sackgassenmodul und/oder einen Endpunkt. Insbesondere weist das Zusatzmodul 12 c und/oder die Bremsvorrichtung 10 c nur eine einzige und/oder gemeinsame Drehmomentschnittstelle 15 auf, welche als Ausgang für das Bremsmoment und/oder als Eingang für das Antriebsmoment von der Antriebsmaschine 3 und/oder dem Übersetzungsgetriebe ausgebildet ist.
-
Optional ergänzend kann das Fahrzeug 2 die Bremskopplungseinrichtung 39 c und/oder die Antriebskopplungseinrichtung 40 a, b andere Antriebskopplungseinrichtungen aufweisen. Diese sind aus grafischen Gründen nicht gezeigt.
-
Die Bremsmanagementeinrichtung 19 ist signaltechnisch mit der optionalen Rekuperationsbremse 18, der Bremsvorrichtung 10 c sowie mit der Betriebsbremse 16 verbunden.
-
Die 2 a zeigt das erste Ausführungsbeispiel mit der Bremsvorrichtung 10 a in einer schematisierten, alternativen Darstellung.
-
Die Antriebsmaschine 3 weist eine Rotorwelle 11 auf, wobei die Rotorwelle 11 drehgekoppelt und/oder drehfest mit der Bremsvorrichtung 10a verbunden ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in der 2a ist eine Bremsdrehachse 101 koaxial zu einer Rotordrehachse 102 der Rotorwelle 11 ausgerichtet. Die Bremsvorrichtung 10 a ist mit der Rotorwelle 11 stets oder für den Fall, dass die Bremsvorrichtung 10 a die Bremskopplungseinrichtung 39 a aufweist, zumindest in dem Bremsbereitschaftszustand dauerhaft mit der Rotorwelle 11 drehgekoppelt und/oder drehfest verbunden.
-
Auf einer zu der Bremsvorrichtung 10a gegenüberliegenden, axialen Seite der Rotorwelle 11 ist diese mit dem Getriebeeingang 6 des Übersetzungsgetriebes 4 drehfest verbunden. Somit steht die Rotorwelle 11 und damit die Antriebsmaschine 3 auf einer axialen Seite mit der Bremsvorrichtung 10 a und auf der anderen axialen Seite mit dem Übersetzungsgetriebe 4 in Wirkverbindung. Diese Positionierung ermöglicht eine besonders einfache Integration und Auslegung der Bremsvorrichtung 10 a und/oder der Antriebsanordnung 1. der Bremsmomentenpfad 100 a verläuft somit von der Bremsvorrichtung 10 a über die Antriebsmaschine 3, das Übersetzungsgetriebe 4 zu dem Getriebeausgang 5.
-
Die Antriebsanordnung 1 weist das Zusatzmodul 12 a auf, wobei das Zusatzmodul 12 a ein Modulgehäuse 13 aufweist, wobei die Bremsvorrichtung 10 a durch das Modulgehäuse 13 gekapselt ist. Die Antriebsanordnung 1 weist ferner ein Hauptgehäuse 14 auf, wobei in dem Hauptgehäuse 14 mindestens die Antriebsmaschine 3 und optional ergänzend das Übersetzungsgetriebe 4 angeordnet sind. Das Hauptgehäuse 14 kann damit eine elektrische Achse umschließen. Das Zusatzmodul 12 a und/oder das Modulgehäuse 13 ist trennbar mit dem Hauptgehäuse 14 verbunden. Somit kann das Zusatzmodul 12 a zu Wartungszwecken oder zu Nachrüstzwecken in einfacher Weise mit dem Hauptgehäuse 14 und damit mit der elektrischen Antriebsmaschine 3 gekoppelt werden.
-
Ferner wird ein Antriebsmomentengegenpfad 104 gebildet, welcher insbesondere in Gegenrichtung zu dem Antriebsmomentenpfad 103 verläuft und von der elektrischen Antriebsmaschine 3 über die Rotorwelle 11 in das Zusatzmodul 12 a und/oder in die Bremsvorrichtung 10 a läuft. Für diesen Antriebsmomentengegenpfad 104 bildet das Zusatzmodul 12 a und/oder die Bremsvorrichtung 10 a ein Sackgassenmodul und/oder einen Endpunkt. Insbesondere weist das Zusatzmodul 12 a und/oder die Bremsvorrichtung 10 a nur eine einzige und/oder gemeinsame Drehmomentschnittstelle 15 auf, welche als Ausgang für das Bremsmoment und/oder als Eingang für das Antriebsmoment von der Antriebsmaschine 3 ausgebildet ist.
-
Optional ergänzend kann das Fahrzeug 2 die Bremskopplungseinrichtung 39 a und/oder die Antriebskopplungseinrichtung 40 a, b aufweisen. Diese sind aus grafischen Gründen nicht gezeigt.
-
Die Bremsmanagementeinrichtung 19 ist signaltechnisch mit der optionalen Rekuperationsbremse 18, der Bremsvorrichtung 10 a sowie mit der Betriebsbremse 16 verbunden.
-
Die 2 b zeigt das zweite Ausführungsbeispiel mit der Bremsvorrichtung 10 b in einer schematisierten, alternativen Darstellung.
-
Die Antriebsmaschine 3 weist die Rotorwelle 11 auf, wobei die Rotorwelle 11 drehgekoppelt und/oder drehfest mit der Bremsvorrichtung 10 b verbunden ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in der 2b ist eine Bremsdrehachse 101 koaxial zu einer Rotordrehachse 102 der Rotorwelle 11 ausgerichtet. Die Bremsvorrichtung 10 b ist mit der Rotorwelle 11 stets oder für den Fall, dass die Bremsvorrichtung 10 b die Bremskopplungseinrichtung 39 b aufweist, zumindest in dem Bremsbereitschaftszustand dauerhaft mit der Rotorwelle 11 drehgekoppelt und/oder drehfest verbunden. Die Bremsvorrichtung 10 b ist in Bezug auf den Antriebsmomentenpfad 103 nach der Antriebsmaschine 3 und vor dem Übersetzungsgetriebe 4 angeordnet. Beispielsweise kann die Bremsvorrichtung 10 b in dem Hauptgehäuse 4 integriert sein. Diese Positionierung ermöglicht eine besonders kompakte Integration und Auslegung der Bremsvorrichtung 10 b und/oder der Antriebsanordnung 1. Der Bremsmomentenpfad 100 b verläuft somit von der Bremsvorrichtung 10 b über das Übersetzungsgetriebe 4 zu dem Getriebeausgang 5.
-
Optional ergänzend kann das Fahrzeug 2 die Bremskopplungseinrichtung 39 b und/oder die Antriebskopplungseinrichtung 40 b oder eine andere Antriebskopplungseinrichtung aufweisen. Diese sind aus grafischen Gründen nicht gezeigt.
-
Die Bremsmanagementeinrichtung 19 ist signaltechnisch mit der optionalen Rekuperationsbremse 18, der Bremsvorrichtung 10 b sowie mit der Betriebsbremse 16 verbunden.
-
Die 2 c zeigt das dritte Ausführungsbeispiel mit der Bremsvorrichtung 10 c in einer schematisierten, alternativen Darstellung.
-
Die Antriebsmaschine 3 weist die Rotorwelle 11 auf, wobei die Rotorwelle 11 drehgekoppelt und/oder drehfest über das Übersetzungsgetriebe 4 mit der Bremsvorrichtung 10a verbunden ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in der 2c ist die Bremsdrehachse 101 koaxial zu einer Rotordrehachse 102 der Rotorwelle 11 ausgerichtet. Die Bremsvorrichtung 10 c ist mit der Rotorwelle 11 stets oder für den Fall, dass die Bremsvorrichtung 10 c die Bremskopplungseinrichtung 39 c aufweist, zumindest in dem Bremsbereitschaftszustand dauerhaft mit der Rotorwelle 11 drehgekoppelt und/oder drehfest verbunden. Das Übersetzungsgetriebe 4 ist in Bezug auf die Rotordrehachse 102 und/oder die Bremsdrehachse 101 zwischen der Antriebsmaschine 3 und der Bremsvorrichtung 10 c angeordnet. Somit steht das Übersetzungsgetriebe 4 mit der einen axialen Seite mit der Antriebsmaschine 3 und mit der anderen axialen Seite mit der Bremsvorrichtung 10 c in Wirkverbindung. Insbesondere rotiert die Bremsvorrichtung 10 c mit der Drehzahl der Antriebsmaschine 3.
-
Diese Positionierung ermöglicht eine besonders einfache Integration und Auslegung der Bremsvorrichtung 10 c und/oder der Antriebsanordnung 1. Der Bremsmomentenpfad 100 c verläuft somit von der Bremsvorrichtung 10 c über das Übersetzungsgetriebe 4 zu dem Getriebeausgang 5.
-
Die Antriebsanordnung 1 weist das Zusatzmodul 12 c auf, wobei das Zusatzmodul 12 c ein Modulgehäuse 13 aufweist, wobei die Bremsvorrichtung 10 a in dem Modulgehäuse 13 gekapselt ist. Die Antriebsanordnung 1 weist ferner das Hauptgehäuse 14 auf, wobei in dem Hauptgehäuse 14 mindestens das Übersetzungsgetriebe 4 und optional ergänzend die Antriebsmaschine 3 angeordnet sind. Das Zusatzmodul 12 c und/oder das Modulgehäuse 13 ist trennbar mit dem Hauptgehäuse 14 verbunden. Somit kann das Zusatzmodul 12 c zu Wartungszwecken oder zu Nachrüstzwecken in einfacher Weise mit dem Hauptgehäuse 14 und damit mit dem Übersetzungsgetriebe 4 und/oder der elektrischen Antriebsmaschine 3 gekoppelt werden.
-
Ferner wird ein Antriebsmomentenzweigpfad 105 gebildet, welcher von dem Antriebsmomentenpfad 103 abzweigt und von der elektrischen Antriebsmaschine 3 über das Übersetzungstriebe 4 in das Zusatzmodul 12 c und/oder in die Bremsvorrichtung 10 d läuft. Für diesen Antriebsmomentenzweigpfad 105 bildet das Zusatzmodul 12 c und/oder die Bremsvorrichtung 10 c ein Sackgassenmodul und/oder einen Endpunkt. Insbesondere weist das Zusatzmodul 12 c und/oder die Bremsvorrichtung 10 c nur eine einzige und/oder gemeinsame Drehmomentschnittstelle 15 auf, welche als Ausgang für das Bremsmoment und/oder als Eingang für das Antriebsmoment von der Antriebsmaschine 3 und/oder dem Übersetzungsgetriebe ausgebildet ist.
-
Optional ergänzend kann das Fahrzeug 2 die Bremskopplungseinrichtung 39 c und/oder die Antriebskopplungseinrichtung 40 a, b andere Antriebskopplungseinrichtungen aufweisen. Diese sind aus grafischen Gründen nicht gezeigt.
-
Die Bremsmanagementeinrichtung 19 ist signaltechnisch mit der optionalen Rekuperationsbremse 18, der Bremsvorrichtung 10 c sowie mit der Betriebsbremse 16 verbunden.
-
Die 3 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung die Bremsvorrichtung 10 a, b, c wie diese in der zuvor dargestellten Antriebsanordnung 1 und/oder in dem Fahrzeug 2 integriert werden kann. Bei der Bremsvorrichtung 10 b ist die Rotorwelle 11 ggf. zum Übersetzungsgetriebe 4 durchgeschleift.
-
Die Bremsvorrichtung 10 a, b, c weist eine Mehrzahl, in diesem Ausführungsbeispiel zwei Bremsscheiben 21 a, b auf. Die Bremsscheiben 21 a, b sind koaxial zueinander und zu der Drehachse der Bremsvorrichtung 10 a, b, c ausgerichtet. Die Bremsscheiben 21 a, b sind mit der Rotorwelle und/oder einer beliebigen Welle als ersten Bremspartner koppelbar. Die Bremsscheiben 21 a, b stellen somit die Drehmomentschnittstelle 15 bereit. Jede der Bremsscheiben 21 a, b weist eine Nabe 22 a, b sowie einen Bremsring 24 a, b auf. Auf dem Bremsring 24 a, b sind Reibbelagsegmente 25 a, b als Reibbelag angeordnet, welche sich in Umlaufrichtung um die Hauptdrehachse 106 oder der Drehachse der Bremsvorrichtung 10 a b, c erstrecken. In diesem Ausführungsbeispiel stellt die Nabe 22a, b eine Steckaufnahme 34 a, b für eine Welle, insbesondere die Rotorwelle 11 bereit. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die Nabe 22 a, b auch einstückig oder mehrstückig mit einer oder der Welle ausgebildet sein. Die Ausbildung als Steckaufnahme 34 a, b, welche in Umlaufrichtung formschlüssig ausgebildet ist, ermöglicht eine axiale Verschiebung der Bremsscheiben 21 a, b auf der Welle, insbesondere der Rotorwelle 11. Die Bremsscheiben 21 a, b sind in einem Bremssattel 26 aufgenommen.
-
Zwischen der Nabe 22 a, b und dem Bremsring 24 a, b ist jeweils eine Federeinrichtung 23 a, b angeordnet. Die Bremsscheiben 21a, b drehen insbesondere mit der Drehzahl der Rotorwelle 11.
-
Die Federeinrichtung 23 a, b verbindet jeweils die Nabe 22 a, b mit dem Bremsring 24 a, b und ist so ausgebildet, dass der Bremsring 24a, b in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse 106 oder der Drehachse der Bremsvorrichtung 10 a, b, c relativ zu der Nabe 22 a, b verschoben werden kann. Insbesondere ist die Verschiebung rückstellend und/oder reversibel ausgebildet, so dass die Bremsscheibe 21 a, b ohne äußere Kräfte in eine Grundposition oder -stellung zurückkommt, insbesondere zurückfedert.
-
Wie sich aus der Zusammenschau der 4a, b, c zeigt, weist die Bremsvorrichtung 10 a, b, c den Bremssattel 26 auf, wobei in dem Bremsbackensattel 26 eine feststehende Bremsbacke 27 stationär angeordnet ist. Der Bremsbackensattel 26 ist somit als ein Festsattel ausgebildet. Ferner weist die Bremsvorrichtung 10 eine verschiebbare Bremsbacke 28 auf, wobei die verschiebbare Bremsbacke 28 in axialer Richtung verschiebbar in dem Bremsbackensattel 26 aufgenommen ist. Ferner weist der Bremssattel 26 eine Zwischenbremsbacke 20 auf, wobei die Zwischenbremsbacke 20 zwischen den Bremsscheiben 21 a, b in dem Bremssattel 26 in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist.
-
Durch eine axiale Verschiebung der verschiebbaren Bremsbacke 28 in Richtung des Bremsbackensattels 26 wird zunächst der Bremsring 24a und/oder die Bremsscheibe 21a in axialer Richtung gegen die Zwischenbremsbacke 20 gedrückt. Diese wird in axialer Richtung verschoben und drückt gegen die Bremsscheibe 21b und/oder den Bremsring 24b. Dieser drückt dann gegen die feststehende Bremsbacke 27. Bei einer weiteren Beaufschlagung von Druck oder einer Bremskraft auf die verschiebbare Bremsbacke 28 gehen die Bremsscheiben 21a, b, insbesondere die Bremsringe 24 a, b, mit den Reibbelagsegmenten 25a, b in einen Reibschluss mit der feststehenden Bremsbacke 27, der Zwischenbremsbacke 20 und der verschiebbaren Bremsbacke 28.
-
Die Federeinrichtung 23 a, b erlaubt es, dass der Bremssattel 26 und insbesondere die feststehende Bremsbacke 27 stationär verbleibt und sowohl die Bremsringe 24 a, b als auch die verschiebbare Bremsbacke 28 unter Zwischenschaltung der Zwischenbremsbacke 20 gegen den Bremssattel 26 und/oder die feststehende Bremsbacke 27 gedrückt werden können. Für den Fall, dass die Bremsscheiben 21 a, b über die Steckaufnahme 34 a, b an der Welle, insbesondere der Rotorwelle 11, angeordnet sind, wird die axiale Verschiebung durch ein Zusammenspiel von der Steckaufnahme 34 a, b und den Federeinrichtungen 23 a, b umgesetzt.
-
Die Bremsvorrichtung 10 a, b, c ist als ein Trockenbremssystem ausgebildet, so dass kein Kühlmittel zwischen den Bremsbacken 20, 27, 28 und den Bremsringen 24 a, b vorhanden ist.
-
Die Bremsvorrichtung 10 a, c weist einen hydraulischen Aktor 35 auf, wobei der hydraulische Aktor 35 ausgebildet ist, die Bremsvorrichtung 10 a, b, c zu betätigen. Insbesondere drückt der Aktor 35 gegen die verschiebbare Bremsbacke 28.
-
Der Bremssattel 27 und/oder die Bremsvorrichtung 10 a, b, c und/oder das Modulgehäuse 13 kann mit dem zweiten Bremspartner, wie zum Beispiel dem Hauptgehäuse 14, drehfest und insbesondere auch in axialer Richtung verschiebefest verbunden werden.
-
Die 5 a, b zeigen eine schematische Querschnittdarstellung sowie eine Längsschnittdarstellung der Bremsvorrichtung 10 a, b, c, welche gemeinsam mit der 3 und 4a beschrieben wird. Aus den Darstellungen ist insbesondere zu entnehmen, dass die Federeinrichtung 23a, b aus einer Mehrzahl, hier drei, von Blattfederelementen 33 a, b besteht oder diese aufweist, wobei die Blattfederelemente 33 a, b T-förmig ausgebildet sind und radial innen mit dem stehenden Schenkel des „T“ mit der Nabe 22 a, b und radial außen an den freien Endpunkten des liegenden Schenkels des „T“ mit dem Bremsring 24a, b verbunden sind. Durch diese Verbindung ist es möglich, dass der Bremsring 24a, b in axialer Richtung über die Blattfederelemente 33 a, b relativ zu der Nabe 22a, b ausgelenkt werden kann.
-
Auf den Figuren kann man somit die Nabe 22 a, b mit Verzahnung der Steckaufnahme 34 a, b zu einer Antriebsachse, wie der Rotorwelle 11 erkennen. An der Nabe 22a, b sind vorzugsweise drei Blattfedern als Blattfederelemente 33 a, b befestigt, die eine T-Form aufweisen und somit in beide Drehrichtungen „gezogen“ werden. Diese sind wiederum an den Bremsringen 24 a, b, befestigt und erlauben eine flexible Anbindung der Bremsscheiben 21 a, b bzw. der Bremsringe 24a, b an die Antriebsachse. Dieser Aufbau hat den Vorteil, dass die Bremsscheiben 21a, b durch die axial-flexible Anbindung möglichst parallel zwischen die Bremsbacken 20, 27, 28 gedrückt werden kann und Form- und Lagetoleranzen zwischen den Bauteilen ausgeglichen werden können.
-
An der Bremsscheibe 21a, b sind auf beiden Stirnseiten in einer ringförmigen Anordnung die Reibbelagsegmente 25 a, b befestigt. Diese kommen bei einer axialen Verschiebung in den Kontakt mit der axial-verschiebbaren Bremsbacke 27 und der axialfesten Bremsbacke 28 sowie der Zwischenbremsbacke 20.
-
Die Reibbelagsegmente 25 a, b wechseln sich in Umlaufrichtung mit Kühlbereichen 29 ab, welche in radialer Richtung zur Drehachse der Bremsscheiben 21 a, b ausgerichtet sind. Durch die Kühlbereiche 29 wird die Wärmeabgabe in die Umgebung verbessert. Die Reibbelagsegmente 25 a, b sind auf dem jeweiligen Bremsring 24 a, b der Bremsscheibe 21 a, b beispielsweise stoffschlüssig befestigt.
-
Optional weist der jeweilige Bremsring 24 a, b eine Stützstruktur 30 auf, wobei die Stützstruktur 30 die Reibbelagsegmente 25 a, b einzeln aufnimmt und in Umlaufrichtung und/oder in mindestens eine Radialrichtung abstützt. Hierfür weist die Stützstruktur 30 in den Kühlbereiche 29 radial verlaufende Stege 31 und in Umlaufrichtung verlaufende Stege 32 auf, welche radial an den Reibbelagsegmenten 25 a, b anliegen. Die Reibbelagsegmente 25 a, b sind kreisringsegmentförmig ausgebildet.
-
Der Bremssattel 26 und/oder die Bremsbacken 20, 27, 28 erstrecken sich nur über ein Winkelsegment, welches kleiner als 90° ist, so dass hierdurch ein verbesserter Abtransport der Bremswärme im Vergleich zu einer 360°-Überdeckung ermöglicht wird.
-
Zwischen der axial-verschiebbaren Bremsbacke 28, der Zwischenbremsbacke 20 und der festen Bremsbacke 20, 27, 28 wirken eine oder vorzugsweise mehrere Druckfedern, die dafür sorgen, dass das Lüftspiel ausreichend groß ist und die Bremsscheiben 21 a, b mit den Bremsbelägen 25 a, b frei drehen können.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsanordnung
- 2
- Fahrzeug
- 3
- elektrische Antriebsmaschine
- 4
- Übersetzungsgetriebe
- 5
- Getriebeausgang
- 6
- Getriebeeingang
- 7
- angetriebene Räder
- 8
- Achse
- 9
- Differenzial
- 10 a, b, c
- Bremsvorrichtung
- 11
- Rotorwelle
- 12 a, c
- Zusatzmodul
- 13
- Modulgehäuse
- 14
- Hauptgehäuse
- 15
- Drehmomentschnittstelle
- 16
- Betriebsbremse
- 17
- Reibungsbremse
- 18
- Rekuperationsbremse
- 19
- Bremsmanagementeinrichtung
- 20
- Zwischenbremsbacke
- 21 a, b
- Bremsscheibe
- 22a, b
- Nabe
- 23a, b
- Federeinrichtung
- 24a, b
- Bremsring
- 25a, b
- Reibbelagsegmente
- 26
- Bremssattel
- 27
- feststehende Bremsbacke
- 28
- verschiebbare Bremsbacke
- 29
- Kühlbereiche
- 30
- Stützstruktur
- 31
- radial verlaufende Stege
- 32
- in Umlaufrichtung verlaufende Stege
- 33a, b
- Blattfederelemente
- 34 a, b
- Steckaufnahme
- 39a, b, c
- Bremskopplungseinrichtung
- 40 a, b
- Antriebskopplungseinrichtung
- 100 a, b, c
- Bremsmomentenpfad
- 101
- Bremsdrehachse
- 102
- Rotordrehachse
- 103
- Antriebsmomentenpfad
- 104
- Antriebsmomentengegenpfad
- 105
- Antriebsmomentenzweigpfad
