Bremsvorrichtung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bremsvorrichtung, einen

Antriebsstrang, ein Nutzfahrzeug und insbesondere auf eine

Hochgeschwindigkeitsbremse für elektrisch betriebene Nutzfahrzeuge.

In konventionellen Nutzfahrzeugen sind die Antriebsmaschinen (zum Beispiel interne Verbrennungsmotoren) nicht auf einer Antriebsachse installiert. Die Antriebskraft wird mittels einer Kardanwelle von der Antriebsmaschine zu einem Differentialgetriebe übertragen, wo eine Verzweigungen auf die einzelnen Radnaben bzw. Felgen erfolgt.

Außerdem werden konventionelle Bremsen üblicherweise in oder bei der Radnabe integriert. Dazu haben Radbremsen typischerweise einen Rotor (eine Scheibe oder eine Trommel), die eine gleiche Rotationsgeschwindigkeit aufweisen wie das zu bremsende Rad.

Für elektrisch betriebene Fahrzeuge kann die Antriebsmaschine in der Antriebsachse integriert werden. Hierbei handelt es sich um eine sogenannte E-Achsen. Häufig sollen außerdem die Antriebe möglichst in oder bei der Radnabe integriert werden.

Fig. 4A bis 4C zeigen Beispiele für einen konventionellen Antriebsstrang 50, wobei an gegenüberliegenden Radnaben 131 , 132 jeweils eine (Antriebs-) Achse 101 , 102 koppelt. Auf jeder der Achsen 101 , 102 ist jeweils eine Fahrzeugbremse 141 , 142 ausgebildet, um die entsprechende Radnabe 131 , 132 zu bremsen. Auf den Radnaben sind Räder zu montieren, die nicht zwingenderweise zum Antriebsstrang gerechnet werden - jedoch im Allgemeinen vorhanden sein können. In dem Beispiel der Fig. 4A wird jede Achse 101 , 102 durch einen jeweiligen

Elektromotor 111 , 112 angetrieben, wobei zwischen den Fahrzeugbremsen 141 , 142 und dem jeweiligen Elektromotor 111 , 112 jeweils ein Getriebe 121 , 122 ausgebildet ist, um eine Drehmoment und eine Drehgeschwindigkeit zu transformieren. Fig. 4B zeigt einen weiteren konventionellen Antriebsstrang 50, wobei hier ein zusätzliches Differentialgetriebe 150 entlang der Fahrzeugachsen 101 , 102 zwischen den beiden Radnaben 131 , 132 ausgebildet ist und an ein weiteres Getriebe 123 koppelt. Das weitere Getriebe 123 befinden sich beispielhaft hinter dem

Differentialgetriebe 150, aber noch vor dem elektrische Antriebsmotor 110. Wie auch in dem Beispiel der Fig. 4A, ist in der Fig. 4B jeweils einem Fahrzeugbremse 141 , 142 ausgebildet, die direkt das auf den Radnaben 131 , 132 wirkende Drehmoment bremst. Die Fig. 4C zeigt ein weiteres Beispiel für einen konventionellen Antriebsstrang 50, wobei eine erste Radnaben 131 eine integrierte Bremse 141 aufweist und ein Getriebe 121 zwischen der ersten Radnabe 131 und dem die erste Radnaben 131 antreibenden elektrischen Antriebsmotor 111 angeordnet ist. Sowohl der elektrische Antriebsmotor 111 als auch das Getriebe 121 können zumindest teilweise in oder an der ersten Radnabe 131 integriert sein.

Der in der Fig. 4C dargestellte Antriebsstrang 50 kann dann auch für die

gegenüberliegende, zweite Radnabe 132 in gleicher weise (spiegelsymmetrisch) ausgebildet sein.

Da jedoch die Radbremsen 141 , 142 einen beträchtlichen Umfang aufweisen können (um die wirkenden Drehmomente aufzunehmen), gibt es ein Platzproblem. Es ist häufig nicht möglich, alle Komponenten - bis hin zum elektrischen Antrieb 110, 111 , 112 - auf der E-Achse nahe der Radnaben 131 , 132 unterzubringen.

Daher besteht ein Bedarf nach geeigneten Lösungen, um die Fahrzeugbremse in geeigneter Weise in den sogenannten E-Achsen zu integrieren.

Zumindest ein Teil der oben genannten Probleme wird durch eine Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Antriebsstrang nach Anspruch 6 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für die Bremsvorrichtung und des Antriebsstranges. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bremsvorrichtung für ein Nutzfahrzeug mit einem Antriebsstrang, zumindest einem elektrischen Antriebsmotor, zumindest einem Getriebe und zumindest einer Radnabe. Die Bremsvorrichtung umfasst zumindest eine Fahrzeugbremse, die entlang des Antriebsstranges von der zumindest einen Radnabe aus hinter dem zumindest einen Getriebe angeordnet ist. Somit ist die zumindest eine Fahrzeugbremse zwischen dem zumindest einen Getriebe und dem zumindest einen elektrischen Antrieb ausgebildet.

Das Getriebe kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein beliebiges Getriebe umfassen, welches ausgebildet ist, um ein Drehmoment zu übersetzen, sodass auf der einen Seite des Getriebes ein höheres Drehmoment wirkt als auf der anderen Seite. Dementsprechend gibt es auf der einen Seite des Getriebes eine Antriebswelle hoher Drehzahl und auf der anderen Seite eine Antriebswelle niedrigerer Drehzahl. Die Fahrzeugbremse koppelt gemäß Ausführungsbeispielen an die Antriebswelle hoher Drehzahl, wo gleichzeitig ein geringeres Drehmoment wirkt als direkt an der Radnabe. Wegen des geringeren Drehmomentes kann die zumindest eine Fahrzeugbremse kleiner dimensioniert werden, wodurch zumindest ein Teil der oben genannten Problem gelöst werden. Unter eine Fahrzeugbremse soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine

Bremse verstanden werden, die nur ein Rad des Nutzfahrzeuges bremst. Es muss nicht das gesamte Fahrzeug durch die zumindest eine Fahrzeugbremse gebremst werden.

Bei der Fahrzeugbremse soll es sich insbesondere um eine Reibungsbremse handeln, die die Bremswirkung über eine mechanische Reibung bewirkt (z.B. unter Nutzung von Bremsbelägen). Jedoch soll die Art, wodurch die Reibungskraft aufgebracht wird, beliebig sein. So umfasst die Fahrzeugbremse optional zumindest einen der folgenden Aktuatoren: einen pneumatischen Aktuator, einen hydraulischen Aktuator, einen elektrischen Aktuator. Diese Aktuatoren bewirken eine Kraftwirkung und erzeugen somit die erforderliche Reibung.

Optional ist die Fahrzeugbremsen entlang des Antriebsstranges vor oder hinter dem elektrischen Antriebsmotor angeordnet. Optional umfasst die Fahrzeugbremse eine Parkbremsfunktion. Daher kann die

Bremskraft auch durch eine Feder (z.B. in einem Federspeicherzylinder) verursacht werden.

Optional umfasst die Bremsvorrichtung eine Flüssigkeitskühlung für die

Fahrzeugbremse und/oder die elektrische Antriebsmaschine.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Antriebsstrang mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem Getriebe und zumindest einer Radnabe, wobei das Getriebe zwischen dem elektrischen Antriebsmotor und der zumindest einen Radnabe angeordnet ist. Außerdem umfasst der Antriebsstrang eine der zuvor beschriebenen Bremsvorrichtung. Optional ist zwischen dem elektrischen Antriebsmotor und der zumindest einen

Radnabe ein Differenzialgetriebe vorhanden.

Optional sind zwei elektrische Antriebsmotoren vorhanden (der zumindest eine elektrische Antrieb ist z.B. einer davon), die ohne ein Differentialgetriebe an jeweils eine Radnabe koppeln.

Optional ist die Fahrzeugbremse zwischen dem elektrischen Antriebsmotor und der Radnabe angeordnet. Optional ist das/die Getriebe in der/den Radnabe(n) integriert. Optional kann/können auch die Fahrzeugbremse(n) und/oder der elektrische Antriebsmotor in der/die

Radnabe(n) integriert werden.

Optional sind der zumindest eine elektrische Antriebsmotor, das zumindest eine

Getriebe und die zumindest eine Fahrzeugbremse entlang einer Achse zwischen gegenüberliegenden Radnaben angeordnet sind. Ausführungsbeispiele umfassen somit ebenfalls eine E-Achse mit allen Komponenten. Ausführungsbeispiele beziehen sich auch auf ein Fahrzeug, insbesondere auf ein Nutzfahrzeug, mit einem der zuvor definierten Antriebssträngen.

Zumindest ein Teil der oben genannten Probleme wird dadurch gelöst, dass sowohl der elektrische Antrieb als auch die Fahrzeugbremse an die Flochgeschwindigkeitsseite des Getriebes koppeln, während die Räder an die gegenüberliegende Seite des Getriebes koppeln. Da dadurch das auf die Bremse und die Antriebe wirkende Drehmoment- Niveau abgesenkt wird, können auf diese Weise die elektrischen Antriebe und die Fahrzeugbremsen verkleinert und somit Kosten gespart werden. Als Resultat können alle Komponenten in kompakter Weise in eine E-Achse (einen Antriebsstrang, der entlang eine Achse ausgebildet ist) integriert werden.

Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränken, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.

Fig. 1 A-1 D zeigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ohne ein

Differentialgetriebe.

Fig. 2A-2C zeigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit einem

Differentialgetriebe und zumindest zwei Getriebeeinheiten.

Fig. 3A-3C zeigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit einem

Differentialgetriebe und einem Getriebe.

Fig. 1A-1 D zeigen Ausführungsbeispiel einer Bremsvorrichtung für einen

Antriebsstrang 50 von Nutzfahrzeugen, wobei zwei elektrische Antriebe 111 , 112 vorhanden sind und daher kein Differentialgetriebe benötigt wird. Die Ortsangaben sollen sich im Folgenden immer auf den Kraftfluss entlang des Antriebsstranges beziehen und nicht notwendigerweise auf die Anbringung im

Fahrzeug. Fig. 1A zeigt einen Antriebsstrang 50 mit einer ersten Radnabe 131 , ein erstes Getriebe 121 , eine erste Fahrzeugbremse 141 und einen ersten Elektromotor 111. Diese

Komponenten stellen einen ersten Antriebsstrang entlang einer ersten Antriebsachse 101 für ein erstes Rad dar (zum Beispiel eines der Flinterräder; nicht gezeigt in der Fig. 1A). Die erste Fahrzeugbremse 141 ist ausgebildet, um die erste Radnabe 131 zu bremsen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Fahrzeugbremse 141 zwischen dem ersten Getriebe 121 und dem ersten Elektromotor 111 angeordnet.

In gleicher weise koppeln an eine zweiten Radnabe 132 über eine zweite

Antriebsachse 102 ebenfalls ein zweites Getriebe 122, eine zweite Fahrzeugbremse 142 und ein zweiter Elektromotor 112, und zwar derart, dass zwischen dem zweiten Elektromotor 112 und dem zweiten Getriebe 122 die zweite Fahrzeugbremse 142 angeordnet ist. Die zweite Fahrzeugbremse 142 ist ausgebildet, um ein Rad des Fahrzeuges an der zweiten Radnabe 132 zu bremsen.

Wie bereits erwähnt bietet diese Anordnung den Vorteil, dass das Drehmoment an der Bremse 141 , 142 kleiner ist als bei konventionellen Bremsvorrichtungen (da das Getriebe die Drehmomente übersetzt). Dort sind zwar höhere Drehzahlen vorhanden, die Fahrzeugbremsen 141 , 142 können aber trotzdem kleiner dimensioniert sein, da das wirkende Drehmoment kleiner ist.

Die Fig. 1 B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem das erste Getriebe 141 in der ersten Radnabe 131 integriert bzw. in dessen Nähe angeordnet ist. Ebenso wird das zweites Getriebe 122 in die zweites Radnabe 132 integriert. Die erste

Fahrzeugbremse 141 und die zweites Fahrzeugbremse 142 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel immer noch räumlich in der Nähe des ersten Elektromotors 111 und des zweiten Elektromotors 112 angeordnet.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 C ist zusätzlich die erste Fahrzeugbremse 141 an oder in der ersten Radnabe 131 integriert. Ebenso ist die zweites Fahrzeugbremse 142 an oder in der zweites Radnabe 132 integriert. Zwischen dem ersten Elektromotor 111 und der ersten Radnabe 131 ist immer noch eine ersten Achse 101 ausgebildet, sodass der erste Elektromotor 111 nicht an oder in der Radnabe 131 integriert ist. Gleiches gilt für den zweiten Elektromotor 112, der von der zweites Radnabe 132 ebenfalls durch eine zweites Achse 102 beanstandet ist und nicht in oder an der zweites Radnabe 132 integriert ist. Die Fahrzeugbremsen 141 , 142 können entlang des Antriebsstranges 50 vor oder hinter den elektrischen Antriebsmotoren 111 , 112 angeordnet werden. Fig. 1 D zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Fahrzeugbremsen 141 , 142 hinter den

Antriebsmotoren 111 , 112 angeordnet sind, sodass die Antriebsmotoren 111 , 112 jeweils zwischen der jeweiligen Fahrzeugbremse 141 , 142 und dem jeweiligen Getriebe 121 , 122 sind. Dazu können beispielsweise die Antriebswellen 101 , 102 durch die elektrischen Antriebsmotoren 111 , 112 hindurchgeführt werden.

Da in diesem Ausführungsbeispiel zwei unabhängige elektrische Antriebsmotoren 111 , 112 vorhanden sind, können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele auch noch die elektrischen Antriebsmotoren 111 , 112 in oder an den Radnabe 131 , 132 integriert werden.

Fig. 2A-2C zeigen weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit einem Differentialgetriebe 150 und zumindest zwei Getriebeeinheiten 121 , 122. Das

Differentialgetriebe 150 bietet den Vorteil, dass nur ein elektrische Antriebsmotor 110 vorhanden sein braucht. Das zusätzliche Differenzialgetriebe 150 ist zwischen der ersten Radnabe 131 und der zweiten Radnabe 132 ausgebildet, wobei der Elektromotor 110 hinter dem Differentialgetriebe 150 angeordnet ist (entlang des Kraftflusses von den Radnaben 131 , 132 aus betrachtet).

Die Ausführungsbeispiele aus den Fig. 2A-2C umfassen wie in den Fig. 1A-1 D ein ersten Getriebe 121 und ein zweites Getriebe 122, die zwischen der jeweiligen

Radnabe 131 , 132 und der jeweiligen Fahrzeugbremse 141 und 142 ausgebildet sind. Die erste Fahrzeugbremse 141 und die zweite Fahrzeugbremse 142 sind zwischen dem Differentialgetriebe 150 und dem jeweiligen Getriebe (dem ersten Getriebe 121 und dem zweiten Getriebe 122) angeordnet. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist nur ein Elektromotor 110 ausgebildet, wobei es ebenfalls möglich ist, dass die Fahrzeugbremsen 141 , 142 entlang des

Antriebsstranges zwischen dem Elektromotor 110 und dem Differenzialgetriebe 150 ausgebildet werden.

Der Unterschied zwischen den Ausführungsbeispielen aus den Fig. 2A-2C betrifft wieder die verschiedenen Integrationsmöglichkeiten in den Radnaben 131 , 132. In der Fig. 2A ist keines der Komponenten in der jeweiligen Radnabe 131 , 132 integriert. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2B ist das erste Getriebe 141 und das zweite

Getriebe 122 in der jeweiligen Radnabe 131 , 132 integriert. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2C ist außerdem die erste Fahrzeugbremse 141 und die zweite

Fahrzeugbremse 142 an oder in der ersten bzw. zweiten Radnabe 131 , 132 integriert.

Die Reihenfolge der einzelnen Komponenten ist dabei gleichgeblieben, lediglich die Positionen der einzelnen Komponenten wurde näher an die Radnaben 131 , 132 gesetzt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2C bleibt das Differentialgetriebe 150 beispielsweise in einem Abstand von der ersten Radnabe 131 und zweiten Radnabe 132 angeordnet, wobei der Abstand durch die erste und zweite Antriebswelle 101 , 102 überbrückt wird.

Fig. 3A-3C zeigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit einem

Differentialgetriebe und einem zusätzlichen Getriebe. Im Unterschied zu den

Ausführungsbeispielen der Fig. 2A-2C sind hier zwischen dem Differentialgetriebe 150 und dem Elektromotor 110 jeweils ein zusätzliches weiteres Getriebe 123 angeordnet. Das zusätzliche weitere Getriebe 123 kann beispielsweise ein Planetengetriebe umfassen.

Alle weiteren Komponenten sind in der gleichen Weise angeordnet, wie es in den Ausführungsbeispielen der Fig. 2A-2C gezeigt ist, sodass eine wiederholte

Beschreibung nicht erforderlich ist.

In allen beschriebenen Ausführungsbeispielen können alle Komponenten entlang einer einzigen Achse ausgebildet sein, die dann eine sogenannte E-Achse darstellt. Daher kann gemäß weiterer Ausführungsbeispielen der Antriebsstrang 50 des Nutzfahrzeugs eine E-Achsen darstellen, bei dem entlang der Fahrzeugachse - von außen nach innen gesehen - zunächst die Radnaben 131 , 132 angeordnet sind, daran anschließend die Getriebeeinheiten 121 , 122, gefolgt von den Fahrzeugbremsen 141 , 142 und den Elektromotoren 111 , 112 bzw. nur ein Elektromotor 110 folgt, der von den

Fahrzeugbremsen 141 , 142 durch ein Differentialgetriebe 150 getrennt ist.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann zumindest eine Fahrzeugbremse 141 , 142 entlang des Antriebsstranges hinter der elektrischen Antriebsmaschinen 110

ausgebildet sein. So kann zum Beispiel eine Antriebswelle durch den Elektromotor 110 hindurch verlaufen und der Elektromotor 110 kann zwischen der zumindest einen Fahrzeugbremse 141 , 142 und der/den Radnaben 131 , 132 angeordnet sein.

Ausführungsbeispiele beziehen sich auch auf Fahrzeugbremsen für elektrisch

angetriebene Achsen von Nutzfahrzeugen, wobei gemäß der vorliegenden Erfindung die Welle, die sich mit der höheren Geschwindigkeit infolge des Getriebes 131 , 132 dreht, sowohl für den Antrieb als auch für die Bremse 141 , 142 genutzt wird. Dadurch wird es möglich, dass nicht nur ein klein-dimensionierter elektrischer Antriebsmotor 110, 111 , 112 verwendet werden kann, sondern auch die Fahrzeugbremse(n) 141 , 142 verkleinert werden kann, da die bei der Bremsung aufzubringenden Drehmomente kleiner sind als wenn die Bremse direkt auf der Radnabe installiert werden würde. Ein Vorteil von Ausführungsbeispielen besteht darin, dass unter Nutzung der

Flochgeschwindigkeitswelle die gleiche Bremswirkung erzielt werden kann - jedoch mit einem signifikant verringerten Bremsdrehmoment innerhalb des Bremsmechanismus. Dadurch wird eine kompaktere Fahrzeugbremse ermöglicht. Außerdem sind die

Anforderungen hinsichtlich der Aktuator-Performance geringer, was insbesondere vorteilhaft für Bremsen 141 , 142 ist, die durch einen elektrischen Motorbetrieb

angetrieben werden. Die konkrete Ausgestaltung der Fahrzeugbremsen 141 , 142 kann frei gewählt werden. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sollen nicht nur auf elektrisch betriebene Fahrzeugbremsen 141 , 142 (mit elektrischen Aktuatoren) eingeschränkt werden. Es ist ebenfalls möglich pneumatische Fahrzeugbremsen und hydraulische Fahrzeugbremsen einzusetzen. Die Fahrzeugbremse 141 , 142 kann auch eine

Parkbremsfunktion umfassen, wobei die Bremskraft beispielsweise durch eine Feder aufgebracht wird. Da gemäß Ausführungsbeispielen die Fahrzeugbremse 141 , 142 dichter an den elektrischen Antrieben 110, 111 , 112 angeordnet ist, kann eine Flüssigkeitskühlung für die Fahrzeugbremse und/oder für die elektrische Antriebsmaschine vorgesehen sein. Beide können zusammen gekühlt werden. Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

BEZUGSZEICHENLISTE

50 Antriebsstrang

101, 102 Antriebswellen 110,111,112 elektrische Antriebe

121, 122 Getriebe

123 weiteres Getriebe

131, 132 Radnaben

141,142 Fahrzeugbremsen 150 Differenzialgetriebe