Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für eine Radnabenantriebsanordnung.

Die Erfindung betriff weiterhin eine Radnabenantriebsanordnung mit einer Bremsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.

Kraftfahrzeuge mit hybridisiertem/ elektrifiziertem Antriebstrang können mit Hilfe der E-Maschine Beschleunigen und Abbremsen. Beim Bremsvorgang wird hierbei die E- Maschine generatorisch betrieben und die rekuperierte Energie zum Laden des Akkus verwendet. Aus Sicherheitsgründen wird jedoch weiterhin eine zweite, mechanische Bremsvorrichtung benötigt. Bei radnahen Antrieben (Radnabenmotor/elektrische Achse) ergibt sich hierbei eine erschwerte Bauraumsituation. Zudem ist es wünschenswert, die mechanische Bremse lebensdauerfest auszulegen, da die Demontage der Bremse im Servicefall erschwert sein kann.

Bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Fahrzeug mit einem elektrischen Radnabenantrieb, einem sogenannten E-Wheel Drive, kommen oftmals Bremsen mit Lamellen zum Einsatz, um das Fahrzeug abzubremsen. Es sind aber auch Bremsen in der Ausführung als Scheibenbremse mit Schwimmsattel, Scheibenbremse mit Festsattel, Trommelbremse und Mehrscheibenbremse bekannt.

Beispielsweise beschreibt die DE 102012200668 A1 einen Radantrieb an einer Fahrzeugachse, mit einer angetriebenen und an einem Radnabenträger drehbar gelagerten Radnabe und mit zumindest einer hydraulisch betätigten Lamellenbremse zum Abbremsen der Radnabe. Eine Außenlamelle ist als ein sich drehender Teil der Lamellenbremse drehfest und axial verschiebbar an der Radnabe angeordnet.

Aus der DE 102019 120409 A1 ist eine Bremsvorrichtung für eine Radnabenantriebsanordnung bekannt, bei der die gegenüber der Umfangsrichtung feststehenden Bremspartner Kühlkanäle aufweisen. Der axial bewegliche Bremspartner wird über Bremszylinder betätigt. Der in Umfangsrichtung bewegliche Bremspartner ist als Lamellenträger ausgebildet. Aus der DE 102019 118503 A1 ist eine Bremsvorrichtung für eine Radnabenantriebsanordnung bekannt, bei der eine Innenlamelle als ein sich drehender Teil der Lamellenbremse drehtest und axial verschiebbar an der Radnabe angeordnet ist.

Bei derartigen mechanischen Bremsen ist der in der Umfangsrichtung bewegliche Bremspartner regelmäßig über eine formschlüssige Verbindung, z. B. eine Keilverzahnung an einer Nabe, mit einer Antriebswelle verbunden. Sobald die Bremse betätigt und ein Drehmoment über die Nabe zur Antriebswelle geleitet wird, kommt es in der Verzahnung zwischen Nabe und Antriebswelle zu Reibkräften (Verschiebereibung). Diese Reibkräfte verhindern eine Verschiebung der Nabe gegenüber der Antriebswelle entlang der axialen Richtung, so dass für den zur Drehmomentübertragung vorgesehenen Reibkontakt zwischen dem beweglichen Reibpartner und dem stehenden Reibpartner nur eine reduzierte Anpresskraft zur Verfügung steht. Zudem kann eine Schiefstellung des beweglichen Bremspartners auftreten, durch die eine ungleichmäßige Krafteinleitung sowie ggf. Geräusche auftreten können.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lindern. Insbesondere soll eine Bremsvorrichtung vorgeschlagen werden, die eine Übertragung einer gleichmäßig verteilten und möglichst nicht reduzierten Anpresskraft ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. Es wird eine Bremsvorrichtung für eine Radnabenantriebsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Radnabenantrieb, vorgeschlagen. Bevorzugt weist die Radnabenantriebsanordnung einen elektrischen Antrieb zum Antreiben eines Rads des Kraftfahrzeugs auf, wobei die Bremsvorrichtung zum Abbremsen dieses Rads ausgebildet ist.

Die Radnabenantriebsanordnung weist zumindest eine Antriebswelle mit einer sich entlang einer axialen Richtung erstreckenden Drehachse auf. Die Bremsvorrichtung umfasst zumindest einen Gehäuseabschnitt zum Anordnen der Bremsvorrichtung an der Radnabenantriebsanordnung. Weiter umfasst die Bremsvorrichtung in dem Gehäuseabschnitt, zur Anordnung auf der Antriebswelle, koaxial zur Drehachse sowie entlang der axialen Richtung nebeneinander angeordnet zumindest ein erstes Element, eine Bremsscheibe sowie ein zweites Element. Die Bremsscheibe weist zumindest ein gegenüber einer Umfangsrichtung formschlüssig mit der Antriebswelle verbindbares Nabenteil, ein mit dem Nabenteil drehfest verbundenes Trägerelement sowie an dem Trägerelement jeweils einen dem ersten Element und dem zweiten Element zugewandten Belag zur Kontaktierung der Elemente auf. Die Bremsvorrichtung weist eine Betätigungseinrichtung zur Verlagerung des ersten Elements entlang der axialen Richtung hin zu dem zweiten Element auf. Das Trägerelement ist zumindest in einem Bereich zwischen den Belägen und dem Nabenteil (nur) in der axialen Richtung elastisch verformbar.

Insbesondere sind die Elemente (im Wesentlichen) drehfest mit dem Gehäuseabschnitt verbunden. Die Bremsscheibe ist gegenüber den Elementen und gegenüber dem Gehäuseabschnitt drehbar in der Bremsvorrichtung angeordnet und über das Nabenteil gegenüber der Umfangsrichtung drehfest mit der Antriebswelle verbindbar. Über die Betätigung der Betätigungseinrichtung ist die Bremsscheibe einstellbar zwischen den Elementen klemmbar, so dass ein Drehmoment über die Elemente an dem Gehäuseabschnitt abstützbar ist. Damit kann über die Bremsvorrichtung ein Drehmoment der Antriebswelle über die Bremsscheibe übertragen und über die Elemente an dem Gehäuseabschnitt abgestützt werden, so dass die Antriebswelle bei betätigter Bremsvorrichtung abgebremst werden kann. Die mit der Antriebswelle gegenüber der Umfangsrichtung drehbar in dem Gehäuseabschnitt angeordneten Komponenten sind das Nabenteil, ein Trägerelement und ggf. Befestigungselemente zur Verbindung des Trägerelements mit dem Nabenteil.

Das Trägerelement ermöglicht eine Verschiebung der Beläge entlang der axialen Richtung relativ zum Nabenteil beim Betätigen der Bremsvorrichtung durch die Betätigungseinrichtung.

Beim Betätigen der Bremsvorrichtung wird ein in der Umfangsrichtung wirkendes Drehmoment zwischen dem Nabenteil und der Antriebswelle übertragen, wobei zwischen Nabenteil und Antriebswelle, z. B. in einer dort vorliegenden Keilverzahnung, Reibkräfte (Verschiebereibung) auftreten. Diese Reibkräfte haben zur Folge, dass der Reibkontakt zwischen einem an dem Nabenteil angebundenen und formsteif ausgeführten Bauteil und dem gegenüber der axialen Richtung feststehenden zweiten Element nur mit einer reduzierten Anpresskraft beaufschlagt werden könnte.

Aufgrund des in der axialen Richtung verformbaren Trägerelements, das an dem Nabenteil angebunden ist, können die Beläge ohne Verschiebereibung entlang der axialen Richtung verlagert werden, wobei insbesondere zusätzlich Winkelversätze oder Bauteilschiefstellungen durch das elastisch verformbare Trägerelement ausgeglichen werden können. Damit können eine aufgrund der Schiefstellung auftretende ungleichmäßige Krafteinleitung sowie Geräusche verhindert werden.

Infolge der Verhinderung von Verschiebereibung beim Betätigen der Bremse muss insbesondere kein Verlust von Anpresskraft hingenommen werden, so dass auch eine verbesserte Regelbarkeit der Anpresskraft erreicht werden kann.

Damit kann insbesondere eine über Lebensdauer wartungsfreie Bremsvorrichtung realisiert werden.

Insbesondere ist das Trägerelement ein Federblech, das zumindest gegenüber der axialen Richtung verformbar ist. Das Trägerelement ist über mindestens eine Verbindung, bevorzugt über eine Mehrzahl von entlang der Umfangsrichtung verteilten Verbindungen, mit dem Nabenteil verbunden.

Die Verbindung ist insbesondere eine Nietverbindung. Es sind aber auch andere Verbindungsarten, Schraubverbindung, Schweißverbindung, etc., möglich.

Insbesondere sind die Beläge von der mindestens einen Verbindung in einer radialen Richtung beabstandet angeordnet, wobei der Bereich sich entlang der Umfangsrichtung umlaufend und in der radialen Richtung zumindest zwischen der mindestens einen Verbindung und den Belägen erstreckt. Innerhalb des (räumlichen) Bereichs ist das Trägerelement elastisch verformbar ausgeführt, insbesondere verformbar in der axialen Richtung. Damit können die Beläge mit dem die Beläge tragenden Abschnitten des Trägerelements entlang der axialen Richtung gegenüber dem Nabenteil und/ oder der mindestens einen Verbindung und/ oder dem über die Verbindung an dem Nabenteil angebundenen Abschnitt des Trägerelements verlagert werden.

Insbesondere ist das Trägerelement zumindest teilweise kreissegmentförmig ausgeführt. Insbesondere sind die einzelnen Kreissegmente jeweils durch einen zumindest in einer radialen Richtung verlaufenden Spalt entlang der Umfangsrichtung beabstandet voneinander angeordnet. Insbesondere erstreckt sich der Spalt von einem äußeren Umfang des Trägerelements bis hinein in den Bereich, allerdings bevorzugt nicht bis hin zu einem inneren Umfang, so dass das Trägerelement über einen kreisringförmigen Abschnitt an dem Nabenteil angeordnet ist.

Die Bremsscheibe besteht zumindest aus dem Nabenteil, dem Trägerelement sowie den Belägen, z. B. Belagpads und/ oder Belagringen. Die Beläge sind formschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Trägerelement verbunden. Das Trägerelement kann dabei mit radialen Spalten ausgeführt sein, um die Beläge flexibler anzubinden (z. B. zum Ausgleich von Toleranzen/Schiefstellungen der Beläge gegenüber den Elementen). Das Trägerelement ist in der axialen Richtung weich bzw. elastisch verformbar, so dass Verschiebreibungseffekte zwischen Nabenteil und Antriebswelle minimiert werden können (verbesserte Regelbarkeit der Betätigungseinrichtung, keine Betätigungskraftverlust). Weiterhin kann durch ein zusätzliches Blech oder das Trägerelement selbst eine Belagfederung realisiert werden, die ein gleichmäßiges Tragen der Beläge ermöglicht und ebenfalls dazu beiträgt, Schiefstellungen auszugleichen. Das Trägerelement ist insbesondere formschlüssig (z. B. über Niete) mit dem Nabenteil verbunden.

Das Nabenteil und die Elemente sind insbesondere formstabile, also bei den üblichen Betriebsbedingungen der Bremsvorrichtung nicht verformbare Bauteile. Demgegenüber ist das Trägerelement zumindest gegenüber der axialen Richtung elastisch verformbar.

Insbesondere stützt sich das zweite Element an dem Gehäuseabschnitt gegenüber der axialen Richtung ab. Insbesondere stützt sich das zweite Element über einen, insbesondere in der Umfangsrichtung umlaufend ausgeführten, Nocken des Gehäuseabschnitts an dem Gehäuseabschnitt ab.

Insbesondere stützt sich das zweite Element über einen Nockenring an dem Gehäuseabschnitt ab.

Insbesondere ist der Nocken bzw. der Nockenring an der Kontaktfläche mit dem zweiten Element ballig ausgeführt, so dass eine Kippbewegung des zweiten Elements zum Ausgleich von Verformungs- und/ oder Topfungseffekten möglich ist.

Insbesondere weist der Nockenring eine Kontaktfläche zur Kontaktierung des zweiten Elements auf, wobei der Nockenring eine erste Rampe aufweist, die mit einer zweiten Rampe am Gehäuseabschnitt zusammenwirkt, so dass bei einer Verdrehung des Nockenrings gegenüber dem Gehäuseabschnitt die Kontaktfläche entlang der axialen Richtung verlagerbar ist. Sowohl am Nockenring als auch am Gehäuseabschnitt können Rampen mit einer Steigung ausgebildet sein. Durch Relativverdrehung von Nockenring zum Gehäuseabschnitt resultiert so ein Hub in der axialen Richtung. In Kombination mit einem von außerhalb des Gehäuseabschnitts zugänglichen Spindeltrieb (zur Einleitung der Relativverdrehung) kann ein Verschleiß der Beläge im Betrieb der Bremseinrichtung kompensiert werden. Insbesondere ist zumindest ein Element (bevorzugt das erste oder das zweite oder beide Elemente) über mindestens eine Blattfeder mit dem Gehäuseabschnitt verbunden. Die Blattfeder erstreckt sich zwischen dem Gehäuseabschnitt und dem jeweiligen Element insbesondere im Wesentlichen entlang der Umfangsrichtung. Über die Blattfeder kann z. B. eine Zentrierung des Elements gegenüber der Drehachse erreicht werden, so dass eine Verschiebereibung zwischen dem Gehäuseabschnitt und dem Element verhindert werden kann. Weiter kann über eine Blattfeder eine gegenüber der axialen Richtung spielfreie, z. B. vorgespannte Anordnung des Elements, z. B. an oder gegenüber dem Gehäuseabschnitt und/ oder an oder gegenüber der Betätigungseinrichtung gewährleistet werden. Anstatt der mindestens einen Blattfeder kann auch eine Wellfeder eingesetzt werden.

Insbesondere ist eine Masse zumindest eines Elements (bevorzugt jedes Elements) um einen Faktor von mindestens 1 ,5, bevorzugt von mindestens 2,0, besonders bevorzugt von 2,5, größer ist als eine Masse des Trägerelements.

Die thermische Masse der Bremseinrichtung wird hier durch zwei (nicht rotierende) Elemente, bevorzugt Stahlplatten, realisiert, wobei jeweils eine auf jeder Seite der Bremsscheibe (des Trägerelements) angeordnet ist.

Insbesondere ist das erste Element über mindestens eine Blattfeder gegenüber der axialen Richtung verschiebbar gegenüber dem Gehäuseabschnitt angebunden. Die mindestens eine Blattfeder übernimmt insbesondere die Drehmomentübertragung zum Gehäuseabschnitt und ermöglicht eine spielfreie Anbindung zwischen Element und Gehäuseabschnitt und/oder der Betätigungseinrichtung, wodurch Geräusche vermieden werden können.

Die Einbaulage der mindesten einen Blattfeder ist möglichst so zu wählen, dass eine Mitte der Blattfeder zwischen dem Befestigungspunkt der Blattfeder an dem Element und dem Befestigungspunkt am Gehäuseabschnitt in der Reibebene (Kontakt Belag/Stahlplatte) liegt, um Geräuschphänomenen vorzubeugen. Das zweite Element ist gegenüber der axialen Richtung über den Gehäuseabschnitt, einen Nocken oder über einen verstellbaren Nockenring positioniert. Die Drehmomentübertragung von zweitem Element zum Gehäuse kann alternativ über Blattfedern oder formschlüssig über den Nockenring erfolgen. Über den Nockenring kann die axiale Einbaulage des zweiten Elements angepasst werden, wodurch die Materialstärke (thermische Masse) frei wählbar und an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden kann.

Insbesondere ist zumindest ein Belag kreissegmentförmig oder kreisringförmig ausgebildet. Bei einer kreissegmentförmigen Ausgestaltung können mehrere der jeweiligen Belagskomponenten entlang der Umfangsrichtung verteilt vorgesehen sein.

Der Belag ist insbesondere form- oder stoffschlüssig mit dem Trägerelement verbunden und kann als Segment oder als Kreissegment oder als Kreisring (also umlaufend) ausgeführt sein. Hierdurch kann sowohl die spezifische Belastung, die Verformbarkeit gegenüber der axialen Richtung als auch das Verschleißvolumen des Belags beeinflusst werden.

Insbesondere weist die Betätigungseinrichtung einen Einkolbenausrücker, einen Mehrkolbenausrücker oder einen hydraulisch betätigbaren Kreisringzylinder mit einem Kreisringkolben auf. Die Betätigungseinrichtung kann hydraulisch oder elektrisch betätigbar sein. Derartige Betätigungseinrichtungen sind z. B. zur Betätigung von Bremsvorrichtungen und/ oder Reibungskupplungen grundsätzlich bekannt.

Sind mehrere Kolben vorgesehen, können diese entlang der Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sein.

Die Betätigungseinrichtung kann im Gehäuseabschnitt integriert oder zumindest teilweise außerhalb des Gehäuseabschnitts angeordnet sein.

Bei einer Betätigung der Betätigungseinrichtung wird ein Kolben mit Druck (z. B. hydraulisch oder aber durch elektromechanische Verlagerung) beaufschlagt und entlang der axialen Richtung verschoben, so dass eine Anpresskraft der Betätigungseinrichtung auf das erste Element wirkt. Die Bremsscheibe bzw. das Trägerelement mit den Belägen wird durch das erste Element gegen das zweite Element gepresst und so eingeklemmt. Die Betätigungs- bzw. Anpresskraft wird über den mindestens einen Kolben und den zugehörigen Zylinder und letztendlich über den Gehäuseabschnitt abgestützt. Dazu kann ein Zylinder der Betätigungseinrichtung in einer Wandung des Gehäuseabschnitts eingeschraubt oder anders integriert bzw. befestigt angeordnet sein.

Die Betätigungseinrichtung umfasst insbesondere einen Zylinder, einen darin beweglichen Kolben und eine Dichtung zwischen Kolben und Zylinder. Die Rückstellkraft auf den Kolben, also zur Verschiebung des Kolbens weg von dem ersten Element, kann aus der Dichtung selbst hervorgehen oder der Kolben kann über ein am ersten Element angeordnetes Federelement zurückgedrückt werden.

Der Kolben oder der Ausrücker können an einer Kontaktfläche zum ersten Element ballig ausgeführt sein, so dass eine leichte Kippbewegung des Kolbens, des Ausrückers und/ oder des ersten Elements zum Ausgleich von Verformungs- bzw. Topfungseffekten ermöglicht wird.

Die Bremsvorrichtung kann eine Hydraulikeinrichtung zur Erzeugung der Bremskraft bzw. Anpresskraft aufweisen. Die Hydraulikeinrichtung erzeugt die Bremskraft vorzugsweise über einen Druckunterschied eines Fluids, insbesondere Öl. Vorzugsweise ist die Bremsvorrichtung für die Radnabenantriebsanordnung als eine hydraulisch betätigbare Bremse ausgebildet. Beispielsweise kann die Bremsvorrichtung durch eine hydraulische Betätigung, z.B. Bremspedal, betätigt werden.

Alternativ kann eine elektromechanische wirkende Betätigungseinrichtung vorgesehen sein, wobei der Kolben bzw. Ausrücker über einen elektrischen Motor verlagert wird, z. B. über eine bekannte Schrägscheibe. Der Motor kann dabei innerhalb oder auch außerhalb des Gehäuseabschnitts angeordnet sein.

Die von der Betätigungseinrichtung erzeugte Anpresskraft/ Bremskraft kann z. B. über einen Drucktopf zu dem mindestens einen ersten Element übertragbar sein und/oder übertragen werden. Der Drucktopf ist vorzugsweise tellerförmig ausgebildet und koaxial und/oder konzentrisch in Bezug auf die Drehachse angeordnet. Der Drucktopf weist vorzugsweise einen Innen- und einen Außendurchmesser auf, wobei das erste Element an dem Außendurchmesser des Drucktopfes angrenzend angeordnet und die Hydraulikeinrichtung an dem Innendurchmesser des Drucktopfes angrenzend angeordnet ist. Der Drucktopf überträgt vorzugsweise die Bremskraft in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse von der Hydraulikeinrichtung auf das erste Element. Insbesondere ist der Drucktopf als eine federelastische Scheibe ausgebildet, wobei die Bremskraft von dem Drucktopf umlaufend auf das erste Element übertragen wird und/oder übertragbar ist. Beispielsweise drückt der Drucktopf auf eine in die axiale Richtung weisende Rückseitenfläche des ersten Elements, wobei mit der davon abgewandten (Vorder-)Seitenfläche der auf dem Trägerelement angeordnete Belag kontaktierbar ist.

Es kann eine bekannte Vorspanneinrichtung zum Vorspannen des Drucktopfes vorgesehen sein. Die Vorspanneinrichtung weist vorzugsweise eine oder mehrere Federelemente zum Erzeugen und/ oder Speichern einer Vorspannkraft auf, wobei das Federelemente sich vorzugsweise an dem Drucktopf abstützt. Die Vorspanneinrichtung wirkt in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse der Hubbewegung eines Kolbens der Betätigungseinrichtung entgegen. Beispielsweise wird das Federelement beim Ausrücken des Kolbens aus dem Zylinder durch das axiale Verschieben des Drucktopfes gespannt, wobei bei Freigabe der Bremsvorrichtung der Drucktopf durch die gespeicherte Vorspannkraft des Federelements den Kolben zurück in den Zylinder schiebt.

Das zweite Element ist an dem Gehäuseabschnitt entgegen der Bremskraft abstützend angeordnet. Insbesondere stützt sich das zweite Element in axialer Richtung an dem Gehäuseabschnitt ab. Bevorzugt ist das zweite Element kraftschlüssig mit dem Gehäuseabschnitt verbunden. Insbesondere ist das zweite Element positionsfest an dem Gehäuseabschnitt angeordnet.

Insbesondere drückt das erste Element in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse gegen die Bremsscheibe bzw. gegen die Beläge des Trägerelements, wobei die Beläge bzw. das Trägerelement gegen das positionsfeste zweite Element verschiebbar sind, wobei die Beläge zwischen dem ersten und dem zweiten Element eingeklemmt werden und/oder einklemmbar sind.

Es wird weiter eine Radnabenantriebsanordnung vorgeschlagen, zumindest umfassend einen elektrischen Antrieb und eine davon antreibbare Antriebswelle mit einer sich entlang einer axialen Richtung erstreckenden Drehachse zur Verbindung mit (nur) einem Rad eines Kraftfahrzeuges, wobei der elektrische Antrieb und zumindest teilweise die Antriebswelle in einem Gehäuse angeordnet sind. Die Radnabenantriebsanordnung weist die beschriebene Bremsvorrichtung zum bedarfsweisen Abbremsen der Antriebswelle auf.

Die Bremsvorrichtung kann über den Gehäuseabschnitt an der Radnabenantriebsanordnung angeordnet werden. Insbesondere ist der Gehäuseabschnitt mit einem Gehäuse der Radnabenantriebsanordnung verbunden und/ oder in dem Gehäuse des Radnabenantriebs zumindest teilweise oder vollständig integriert. Insbesondere bildet der Gehäuseabschnitt einen Bauraum in der Radnabenantriebsanordnung, in der die Bremsvorrichtung ausgebildet ist. Alternativ oder optional ergänzend ist der Gehäuseabschnitt zum Abschließen eines Bauraums der Radnabenantriebsanordnung, beispielsweise dem Bauraum für den Antrieb, ausgebildet.

Die Radnabenantriebsanordnung ist insbesondere als ein elektrischer Radnabenantrieb für ein Kraftfahrzeug ausgebildet, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, wobei die Radnabenantriebsanordnung an einem oder jeweils an jedem Rad, vorzugsweise an (allen) vier Rädern, des Kraftfahrzeuges zum Antreiben des Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Die Radnabenantriebsanordnung weist vorzugsweise einen elektrischen Antrieb (eine elektrische Maschine) zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments auf. Die Radnabenantriebsanordnung ist vorzugsweise innerhalb des Rades, insbesondere innerhalb einer Radfelge, des Kraftfahrzeuges verbaut bzw. verbaubar.

Die Radnabenantriebsanordnung kann in bekannter Weise ein Getriebe umfassen, über das der elektrische Antrieb mit der Antriebswelle verbunden ist. Die Ausführungen zu der Bremsvorrichtung gelten insbesondere für die Radantriebsvorrichtung und umgekehrt.

Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach Vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

Fig. 1 : ein Kraftfahrzeug mit einer Radnabenantriebsanordnung in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt und einen vergrößerten Ausschnitt der Bremsvorrichtung in einer Seitenansicht im Schnitt;

Fig. 2: die Bremsvorrichtung nach Fig. 1 in einer Seitenansicht im Schnitt; Fig. 3: eine Bremsscheibe der Bremsvorrichtung nach Fig. 2, in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 4: die Bremsscheibe nach Fig. 3 in einer Seitenansicht im Schnitt,

Fig. 5: eine andere Ausführungsvariante einer Bremsvorrichtung in einer

Seitenansicht im Schnitt; und

Fig. 6: die Bremsvorrichtung nach Fig. 5 mit einem Antrieb der

Betätigungseinrichtung in einer perspektivischen Ansicht.

Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 23 mit einer Radnabenantriebsanordnung 2 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt und einen vergrößerten Ausschnitt der Bremsvorrichtung 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. Das Kraftfahrzeug 23 ist als ein Elektromobil oder ein Elektroauto ausgebildet. Der Radnabenantriebsanordnung 2 dient dabei zum Antrieb und zum Bremsen eines Rads 22 des Kraftfahrzeuges 23. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug 23 mindesten zwei, vorzugsweise genau vier Räder 22 auf, die jeweils über eine separaten Radnabenantriebanordnung 2 angetrieben bzw. abgebremst werden können.

Die Radnabenantriebsanordnung 2 umfasst einen elektrischen Antrieb 21 und eine davon antreibbare Antriebswelle 3 mit einer sich entlang einer axialen Richtung 4 erstreckenden Drehachse 5 zur Verbindung mit einem Rad 22 des Kraftfahrzeuges 23, wobei der elektrische Antrieb 21 und die Antriebswelle 3 in dem Gehäuse 24 der Radnabenantriebsanordnung 2 angeordnet sind. Die Radnabenantriebsanordnung 2 weist die Bremsvorrichtung 1 zum bedarfsweisen Abbremsen der Antriebswelle 3 auf.

Die Bremsvorrichtung 1 weist einen Gehäuseabschnitt 6 zum Unterbringen der Bremsvorrichtung 1 und zum Tragen der Bremsvorrichtung 1 an der Radnabenantriebsanordnung 2 auf. Der Gehäuseabschnitt 6 ist teller- und/oder topfförmig ausgebildet und um eine Drehachse 5 ausgebildet. Beispielsweise ist der Gehäuseabschnitt 6 rotationssymmetrisch um die Drehachse 5 ausgebildet, wobei die Drehachse 5 koaxial zu der Antriebswelle 3 der Radnabenantriebsanordnung 2 und des Rades 22 angeordnet ist. Der Gehäuseabschnitt 6 ist zum Anflanschen der Bremsvorrichtung 1 an die Radnabenantriebsanordnung 2 ausgebildet. Der Gehäuseabschnitt 6 ist in der radialen Richtung 26 nach außen teilweise offen ausgeführt (siehe auch Fig. 6). Die Anordnung und Ausführung eines Gehäuseabschnitts 6 an der Radantriebsanordnung ist grundsätzlich bekannt.

Fig. 2 zeigt die Bremsvorrichtung 1 nach Fig. 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Bremsvorrichtung 1 umfasst zumindest einen Gehäuseabschnitt 6 zum Anordnen der Bremsvorrichtung 1 an der Radnabenantriebsanordnung 2. Weiter umfasst die Bremsvorrichtung 1 in dem Gehäuseabschnitt 6, zur Anordnung auf der Antriebswelle 3, koaxial zur Drehachse 5 sowie entlang der axialen Richtung 4 nebeneinander angeordnet zumindest ein erstes Element 7, eine Bremsscheibe 8 sowie ein zweites Element 9. Die Bremsscheibe 8 weist zumindest ein gegenüber einer Umfangsrichtung 14 formschlüssig mit der Antriebswelle 3 verbindbares Nabenteil 13, ein mit dem Nabenteil 13 drehfest verbundenes Trägerelement 12 sowie an dem Trägerelement 12 jeweils einen dem ersten Element 7 und dem zweiten Element 9 zugewandten Belag 10 zur Kontaktierung der Elemente 7, 9 auf. Die Bremsvorrichtung 1 weist eine Betätigungseinrichtung 11 zur Verlagerung des ersten Elements 7 entlang der axialen Richtung 4 hin zu dem zweiten Element 9 auf. Das Trägerelement 12 ist zumindest in einem Bereich 35 zwischen den Belägen 10 und dem Nabenteil 13 (nur) in der axialen Richtung 4 elastisch verformbar.

Die Elemente 7, 9 sind im Wesentlichen drehfest mit dem Gehäuseabschnitt 6 verbunden. Die Bremsscheibe 8 ist gegenüber den Elementen 7, 9 und gegenüber dem Gehäuseabschnitt 6 drehbar in der Bremsvorrichtung 1 angeordnet und über das Nabenteil 13 gegenüber der Umfangsrichtung 14 drehfest mit der Antriebswelle 3 verbunden. Über die Betätigung der Betätigungseinrichtung 11 ist die Bremsscheibe 8 einstellbar zwischen den Elementen 7, 9 klemmbar, so dass ein Drehmoment über die Elemente 7, 9 an dem Gehäuseabschnitt 6 abstützbar ist. Damit kann über die Bremsvorrichtung 1 ein Drehmoment der Antriebswelle 3 über die Bremsscheibe 8 übertragen und über die Elemente 7, 9 an dem Gehäuseabschnitt 6 abgestützt werden, so dass die Antriebswelle 3 bei betätigter Bremsvorrichtung 1 abgebremst werden kann. Die mit der Antriebswelle 3 gegenüber der Umfangsrichtung 14 drehbar in dem Gehäuseabschnitt 6 angeordneten Komponenten sind das Nabenteil 13, ein Trägerelement 12 und ggf. Befestigungselemente 28 zur Verbindung des Trägerelements 12 mit dem Nabenteil 13.

Das Trägerelement 12 ermöglicht beim Betätigen der Bremsvorrichtung 1 durch die Betätigungseinrichtung 11 eine Verschiebung der Beläge 10 entlang der axialen Richtung 4 relativ zum Nabenteil 13.

Beim Betätigen der Bremsvorrichtung 1 wird ein in der Umfangsrichtung 14 wirkendes Drehmoment zwischen dem Nabenteil 13 und der Antriebswelle 3 übertragen, wobei zwischen Nabenteil 13 und Antriebswelle 3 in der dort vorliegenden Keilverzahnung 27 Reibkräfte (Verschiebereibung) auftreten. Diese Reibkräfte haben zur Folge, dass der Reibkontakt zwischen einem, an dem Nabenteil 13 angebundenen und formsteif ausgeführten Bauteil und dem gegenüber der axialen Richtung 4 feststehenden zweiten Element 9 nur mit einer reduzierten Anpresskraft beaufschlagt werden könnte.

Aufgrund des in der axialen Richtung 4 verformbaren Trägerelements 12, das an dem Nabenteil 13 angebunden ist, können die Beläge 10 ohne Verschiebereibung entlang der axialen Richtung 4 verlagert werden, wobei insbesondere zusätzlich Winkelversätze oder Bauteilschiefstellungen durch das elastisch verformbare Trägerelement 12 ausgeglichen werden können. Damit können eine aufgrund der Schiefstellung auftretende ungleichmäßige Krafteinleitung sowie Geräusche verhindert werden.

Das Nabenteil 13 und die Elemente 7, 9 sind formstabile, also bei den üblichen Betriebsbedingungen der Bremsvorrichtung 1 nicht verformbare Bauteile. Demgegenüber ist das Trägerelement 12 zumindest gegenüber der axialen Richtung 4 elastisch verformbar.

Das zweite Element 9 stützt sich an dem Gehäuseabschnitt 6 gegenüber der axialen Richtung 4 ab. Das zweite Element 9 stützt sich dabei über einen Nockenring 29 an dem Gehäuseabschnitt 6 ab. Der Nockenring 29 ist an der Kontaktfläche 36 mit dem zweiten Element 9 ballig ausgeführt, so dass eine Kippbewegung des zweiten Elements 9 zum Ausgleich von Verformungs- und/ oder Topfungseffekten möglich ist.

Der Nockenring 29 weist eine Kontaktfläche 36 zur Kontaktierung des zweiten Elements 9 auf, wobei der Nockenring 29 eine erste Rampe 33 (nur angedeutet) aufweist, die mit einer zweiten Rampe 34 (nur angedeutet) am Gehäuseabschnitt 6 zusammenwirkt, so dass bei einer Verdrehung des Nockenrings 29 gegenüber dem Gehäuseabschnitt 6 die Kontaktfläche 36 entlang der axialen Richtung 4 verlagerbar ist. Sowohl am Nockenring 29 als auch am Gehäuseabschnitt 6 sind also Rampen 33, 34 mit einer Steigung ausgebildet. Durch Relativverdrehung vom Nockenring 29 zum Gehäuseabschnitt 6 resultiert so ein Hub in der axialen Richtung 4. In Kombination mit einem von außerhalb des Gehäuseabschnitts 6 zugänglichen Spindeltrieb (zur Einleitung der Relativverdrehung) kann ein Verschleiß der Beläge 10 im Betrieb der Bremseinrichtung 1 kompensiert werden.

Beide Elemente 7, 9 sind über jeweils mindestens eine Blattfeder 18 (nur angedeutet) mit dem Gehäuseabschnitt 6 verbunden. Die Blattfeder 18 erstreckt sich zwischen dem Gehäuseabschnitt 6 und dem jeweiligen Element 7, 9 im Wesentlichen entlang der Umfangsrichtung 14. Über die Blattfeder 18 kann z. B. eine Zentrierung des Elements 7, 9 gegenüber der Drehachse 5 erreicht werden, so dass eine Verschiebereibung zwischen dem Gehäuseabschnitt 6 und dem Element 7, 9 verhindert werden kann. Weiter kann über eine Blattfeder 18 eine gegenüber der axialen Richtung 4 spielfreie, z. B. vorgespannte Anordnung des Elements 7, 9, z. B. an oder gegenüber dem Gehäuseabschnitt 6 und/ oder an oder gegenüber der Betätigungseinrichtung 11 gewährleistet werden.

Die thermische Masse der Bremseinrichtung 1 wird durch zwei (nicht rotierende) Elemente 7, 9 realisiert, wobei jeweils eine auf jeder Seite der Bremsscheibe 8, also des Trägerelements 12 angeordnet ist.

Das zweite Element 9 ist gegenüber der axialen Richtung 4 über einen, sich am Gehäuseabschnitt 6 abstützenden, verstellbaren Nockenring 29 positioniert. Die Drehmomentübertragung von zweitem Element 9 zum Gehäuseabschnitt 6 kann über Blattfedern 18 oder formschlüssig über den Nockenring 29 erfolgen. Über den Nockenring 29 kann die axiale Einbaulage des zweiten Elements 9 angepasst werden, wodurch die Materialstärke des zweiten Elements 9 (thermische Masse) frei wählbar und an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden kann.

Die Betätigungseinrichtung 11 weist einen hydraulisch betätigbaren Kreisring-Zylinder 31 mit einem Kreisring-Kolben 30 auf. Die Betätigungseinrichtung 11, umfassend den Kanal 16 zur Zuführung des hydraulischen Fluids zum Zylinder 31 , den Kolben 30 sowie den Zylinder 31 , ist im Gehäuseabschnitt 6 integriert angeordnet.

Bei einer Betätigung der Betätigungseinrichtung 11 wird der Kolben 30 mit Druck beaufschlagt und entlang der axialen Richtung 4 verschoben, so dass eine Anpresskraft der Betätigungseinrichtung 11 auf das erste Element 7 wirkt. Die Bremsscheibe 8 bzw. das Trägerelement 12 mit den Belägen 10 wird durch das erste Element 7 gegen das zweite Element 9 gepresst und so eingeklemmt. Die Betätigungs- bzw. Anpresskraft wird über den Kolben 30 und den zugehörigen Zylinder 31 und letztendlich über den Gehäuseabschnitt 6 abgestützt.

Die Betätigungseinrichtung 11 umfasst den Zylinder 31, den darin beweglichen Kolben 30 und eine Dichtung 32 zwischen Kolben 30 und Zylinder 31. Die Rückstellkraft auf den Kolben 30, also zur Verschiebung des Kolbens 30 weg von dem ersten Element 7, kann aus der Dichtung 32 selbst hervorgehen oder der Kolben 30 kann über ein am ersten Element 7 angeordnetes Federelement oder durch die am Gehäuseabschnitt angeordnete Blattfeder 18 zurückgedrückt bzw. zurückgezogen werden.

Die von der Betätigungseinrichtung 11 erzeugte Anpresskraft/ Bremskraft wird über einen Drucktopf 17 auf das erste Element 7 übertragen. Der Drucktopf 17 ist tellerförmig ausgebildet und koaxial in Bezug auf die Drehachse 5 angeordnet. Der Drucktopf 17 weist einen Innendurchmesser 19 und einen Außendurchmesser 20 auf, wobei das erste Element 7 an dem Außendurchmesser 20 des Drucktopfes 17 angrenzend angeordnet und der Kolben 30 an dem Innendurchmesser 19 des Drucktopfes 17 angrenzend angeordnet ist. Der Drucktopf 17 überträgt die Bremskraft in axialer Richtung 4 in Bezug auf die Drehachse 5 von der Flydraulikeinrichtung auf das erste Element 7. Der Drucktopf 17 drückt auf eine in die axiale Richtung 4 weisende Rückseitenfläche des ersten Elements 7, wobei mit der davon abgewandten (Vorder-)Seitenfläche der auf dem Trägerelement 12 angeordnete Belag 10 kontaktierbar ist.

Fig. 3 zeigt eine Bremsscheibe 8 der Bremsvorrichtung 1 nach Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht. Fig. 4 zeigt die Bremsscheibe 8 nach Fig. 3 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Figuren 3 und 4werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 und 2 wird verwiesen.

Das Trägerelement 12 kann ein Federblech sein, das zumindest gegenüber der axialen Richtung 4 verformbar ist.

Das Trägerelement 12 ist über eine Mehrzahl von entlang der Umfangsrichtung 14 verteilten Verbindungen 15 mit dem Nabenteil 13 verbunden. Die Verbindung 15 ist eine Nietverbindung.

Die Beläge 10 sind von den Verbindungen 15 in einer radialen Richtung 26 beabstandet angeordnet, wobei der Bereich 35 sich entlang der Umfangsrichtung 14 umlaufend und in der radialen Richtung 26 zwischen den Verbindungen 15 und den Belägen 10 erstreckt. Innerhalb des (räumlichen) Bereichs 35 ist das Trägerelement 12 elastisch in der axialen Richtung 4 verformbar ausgeführt. Damit können die Beläge 10 mit dem die Beläge 10 tragenden Abschnitten des Trägerelements 12 entlang der axialen Richtung 4 gegenüber dem Nabenteil 13 und den Verbindungen 15 und dem über die Verbindungen 15 an dem Nabenteil 13 angebundenen Abschnitt des Trägerelements 12 verlagert werden.

Das Trägerelement 12 ist zumindest teilweise kreissegmentförmig ausgeführt. Die einzelnen Kreissegmente 37 jeweils durch einen zumindest in einer radialen Richtung 26 verlaufenden Spalt 38 entlang der Umfangsrichtung 14 beabstandet voneinander angeordnet. Der Spalt 38 erstreckt sich von einem äußeren Umfang des Trägerelements 12 bis hinein in den Bereich 35, allerdings nicht bis hin zu einem inneren Umfang, so dass das Trägerelement 12 über einen kreisringförmigen Abschnitt an dem Nabenteil 13 angeordnet ist. Die Bremsscheibe 8 besteht aus dem Nabenteil 13, dem Trägerelement 12, den Befestigungselementen 28 sowie den Belägen 10, z. B. Belagpads und/ oder Belagringen. Die Beläge 10 sind formschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Trägerelement 12 verbunden. Das Trägerelement 12 ist dabei mit radialen Spalten 38 ausgeführt, um die Beläge 10 flexibler anzubinden (z. B. zum Ausgleich von Toleranzen/Schiefstellungen der Beläge 10 gegenüber den Elementen 7, 9). Das Trägerelement 12 ist in der axialen Richtung 4 weich bzw. elastisch verformbar, so dass Verschiebereibungseffekte zwischen Nabenteil 13 und Antriebswelle 3 minimiert werden können (verbesserte Regelbarkeit der Betätigungseinrichtung 11 , kein Betätigungskraftverlust).

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsvariante einer Bremsvorrichtung 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. Fig. 6 zeigt die Bremsvorrichtung 1 nach Fig. 5 mit einem Antrieb der Betätigungseinrichtung 11 in einer perspektivischen Ansicht. Die Fig. 5 und 6 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 4 wird verwiesen.

Bei dieser Ausführungsvariante ist eine elektromechanisch wirkende Betätigungseinrichtung 11 vorgesehen, wobei der Kolben 30 bzw. Ausrücker über einen elektrischen Motor 25 verlagert wird, z. B. über eine bekannte Schrägscheibe. Der Motor 25 ist außerhalb des Gehäuseabschnitts 6 angeordnet.

Die Betätigungseinrichtung 11 weist einen Einkolbenausrücker auf. Die Betätigungseinrichtung 11 wird elektrisch betätigt.

Die Betätigungseinrichtung 11 ist teilweise im Gehäuseabschnitt 6 integriert und teilweise außerhalb des Gehäuseabschnitts 6 angeordnet. Bei einer Betätigung der Betätigungseinrichtung 11 wird ein Kolben 30 mit Druck (durch elektromechanische Verlagerung) beaufschlagt und entlang der axialen Richtung 4 verschoben, so dass eine Anpresskraft der Betätigungseinrichtung 11 auf das erste Element 7 wirkt. Die Bremsscheibe 8 bzw. das Trägerelement 12 wird durch das erste Element 7 gegen das zweite Element 9 gepresst und so die Bremsscheibe 8 dazwischen eingeklemmt. Die Betätigungs- bzw. Anpresskraft wird über den einen Kolben 30 und den zugehörigen Zylinder 31 und letztendlich über den Gehäuseabschnitt 6 abgestützt. Dazu ist der Zylinder 31 der Betätigungseinrichtung 11 in der Wandung des Gehäuseabschnitts 6 eingeschraubt bzw. darin befestigt angeordnet.

Die Betätigungseinrichtung 11 umfasst einen Zylinder 31 , einen darin beweglichen Kolben 30 und eine Dichtung 32 zwischen Kolben 30 und Zylinder 31. Die Rückstellkraft auf den Kolben 30, also zur Verschiebung des Kolbens 30 weg von dem ersten Element 7, geht aus der Dichtung 32 selbst hervor.

Das zweite Element 9 stützt sich an dem Gehäuseabschnitt 6 gegenüber der axialen Richtung 4 ab. Dabei stützt sich das zweite Element 9 über einen, in der Umfangsrichtung 14 umlaufend ausgeführten, Nockenring 29 des Gehäuseabschnitts 6 an dem Gehäuseabschnitt 6 ab. Der Nockenring 29 ist an der Kontaktfläche mit dem zweiten Element 9 ballig ausgeführt, so dass eine Kippbewegung des zweiten Elements 9 zum Ausgleich von Verformungs- und/ oder Topfungseffekten möglich ist.

Bezuqszeichenliste Bremsvorrichtung Radnabenantriebsanordnung Antriebswelle axiale Richtung Drehachse Gehäuseabschnitt erstes Element Bremsscheibe zweites Element Belag Betätigungseinrichtung Trägerelement Nabenteil Umfangsrichtung Verbindung Kanal Drucktopf Blattfeder Innendurchmesser Außendurchmesser Antrieb Rad Kraftfahrzeug Gehäuse Motor radiale Richtung Keilverzahnung Befestigungselement Nockenring Kolben Zylinder Dichtung erste Rampe zweite Rampe Bereich Kontaktfläche Kreissegment Spalt