DE102018126957A1

DE102018126957A1 - Bremssystem, Achsträgereinheit für ein niederfluriges Fahrzeug, niederfluriges Fahrzeug mit einer derartigen Achsträgereinheit und Antriebseinheit

Info

Publication number: DE102018126957A1
Application number: DE102018126957.9A
Authority: DE
Inventors: Jannick Dominik Herbert Altherr; Marcel Philipp Mayer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2019-10-02
Also published as: DE102018126959A1; CN111867688B; CN111867688A; DE112019001641A5; WO2019185092A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem (30) mit einem um eine Drehachse (D) drehbaren Drehelement (5) und einer Bremseinrichtung (10) zum Bremsen des Drehelements (5), wobei die Bremseinrichtung (10) ein erstes Bremselement (13) aufweist, das zwischen einer Ruhestellung, in der eine ringförmige Bremsfläche (14) des ersten Bremselements (13) konzentrisch zu der Drehachse (D) des Drehelements (5) und entfernt von dem Drehelement (5) angeordnet ist, in eine Bremsstellung bewegbar ist, in der die Bremsfläche (14) des ersten Bremselements (13) in Anlage mit dem Drehelement (5) oder mit einem drehfest mit dem Drehelement (5) verbundenen zweiten Bremselement (9) steht, wobei auf dem zweiten Bremselement (9) oder auf dem Drehelement (5), insbesondere auf dem Rad, ein Bremsbelag (33) angeordnet ist, wobei die Bremsfläche (14) des ersten Bremselements (13) in der Bremsstellung in Anlage mit dem Bremsbelag (33) steht. Ferner betrifft die Erfindung eine Achsträgereinheit (4) für ein niederfluriges Fahrzeug, insbesondere für ein Skateboard, mit einem derartigen Bremssystem (30), wobei das Drehelement (5) des Bremssystems als Rad ausgebildet ist, und ein niederfluriges Fahrzeug (1) mit einer derartigen Achsträgereinheit (4). Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Antriebseinheit mit einem derartigen Bremssystem (30).

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem mit einem um eine Drehachse drehbaren Drehelement und einer Bremseinrichtung zum Bremsen des Drehelements, wobei die Bremseinrichtung ein erstes Bremselement aufweist, das zwischen einer Ruhestellung, in der eine ringförmige Bremsfläche des ersten Bremselements konzentrisch zu der Drehachse des Drehelements und entfernt von dem Drehelement angeordnet ist, in eine Bremsstellung bewegbar ist, in der die Bremsfläche des ersten Bremselements in Anlage mit dem Drehelement oder mit einem drehfest mit dem Drehelement verbundenen zweiten Bremselement steht. Zudem betrifft die Erfindung eine Achsträgereinheit für ein niederfluriges Fahrzeug, insbesondere für ein Skateboard, mit mindestens einem um eine Drehachse drehbaren Rad und einer Bremseinrichtung zum Bremsen des Rades, wobei die Bremseinrichtung ein erstes Bremselement aufweist, das zwischen einer Ruhestellung, in der eine ringförmige Bremsfläche des ersten Bremselements konzentrisch zu der Drehachse des Rades und entfernt von dem Rad angeordnet ist, in eine Bremsstellung bewegbar ist, in der die Bremsfläche des ersten Bremselements in Anlage mit dem Rad oder mit einem drehfest mit dem Rad verbundenen zweiten Bremselement steht. Ferner betrifft die Erfindung ein niederfluriges Fahrzeug mit einer derartigen Achsträgereinheit. Die Erfindung befasst sich auch mit einer Antriebseinheit mit einem zuvor genannten Bremssystem, wobei das Drehelement des Bremssystems als Antriebselement, insbesondere Antriebsrad oder Antriebsritzel ausgebildet ist.
Ein als Skateboard ausgebildetes niederfluriges Fahrzeug ist beispielsweise aus der US 6 659 480 B1 bekannt. Dieses Skateboard weist als Hinterachse eine Achsträgereinheit mit zwei Rädern auf, an der eine Bremseinrichtung zum Bremsen der Räder angeordnet ist. Jedem Rad ist ein Bremselement zugeordnet, das eine ringförmige Bremsfläche aufweist, die in einer Ruhestellung des Bremselements entfernt von dem jeweiligen Rad angeordnet ist. Über einen schwenkbaren Hebel ist das Bremselement in eine Bremsstellung bewegbar, in welcher das Bremselement an einem mit dem jeweiligen Rad drehfest verbundenen weiteren Bremselement anliegt.
Bei dem Bremssystem dieses Skateboards kann es zu größerer Wärmentwicklung an dem zweiten Bremselement bzw. dem Rad kommen. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann von Nachteil, wenn innerhalb des Rads temperaturempfindliche Vorrichtungen angeordnet sind oder wenn das zweite Bremselement ein Teil eines Elektromotors ist, der das Rad antreibt. Dabei kann es zu unerwünschten Überhitzungen der temperaturempfindlichen Vorrichtungen bzw. des Elektromotors kommen. Hierdurch wird die Lebensdauer des Elektromotors bzw. des Fahrzeugs beeinträchtigt.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, ein Bremssystem, insbesondere für ein niederfluriges Fahrzeug anzugeben, das eine erhöhte Lebensdauer ermöglicht.
Bei einem Bremssystem der eingangs genannten Art und bei einer Achsträgereinheit der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass auf dem zweiten Bremselement oder auf dem Drehelement ein Bremsbelag angeordnet ist, wobei die Bremsfläche des ersten Bremselements in der Bremsstellung in Anlage mit dem Bremsbelag steht.
Gemäß der Erfindung ist auf dem zweiten Bremselement oder auf dem Drehelement, insbesondere auf dem Rad, ein Bremsbelag angeordnet, wobei die Bremsfläche des ersten Bremselements in der Bremsstellung in Anlage mit dem Bremsbelag steht. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Wärmeentwicklung beim Bremsen im Wesentlichen an der Bremsfläche des ersten Bremselements entsteht, die in Kontakt mit dem Bremsbelag an dem zweiten Bremselement ist. Somit kann die Beaufschlagung des Drehelements mit beim Bremsen entstehender Wärme reduziert werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn an dem Drehelement eine wärmeempfindliche Vorrichtung, beispielsweise ein Sensor, ein Akku oder eine elektrische Schaltung, oder eine weitere Wärmequelle vorgesehen sind, wie beispielsweise ein Motor zum Antrieb des Drehelements.
Der Bremsbelag des zweiten Bremselements weist bevorzugt ein Reibmittel auf, welches sich beim Bremsen aufgrund der Reibung beim Kontakt mit dem korrespondierenden ersten Bremselement abnutzt.
Bevorzugt ist der Bremsbelag des zweiten Bremselements ringförmig oder zylinderförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Bremsbelag konzentrisch zu der Drehachse des Drehelements angeordnet, so dass die Wirkfläche zwischen der Bremsfläche des ersten Bremselements und dem Bremsbelag des zweiten Bremselement beim Bremsen möglichst groß ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Bremsbelag des zweiten Bremselements segmentiert ausgebildet. Beispielsweise kann der Bremsbelag derart segmentiert sein, dass ein oder mehrere Ringsegmente umfasst.
Bevorzugt ist es, wenn an dem ersten Bremselement kein Bremsbelag vorgesehen ist, so dass die beim Bremsen entstehende Wärme fast vollständig in das erste Bremselement eingeleitet wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Bremsbelag bevorzugt lösbar mit dem zweiten Bremselement verbunden, sodass ein Austausch eines abgenutzten Bremsbelags möglich ist. Der Bremsbelag ist bevorzugt formschlüssig mit den zweiten Bremselement verbunden.
Bevorzugt ist das erste Bremselement hydraulisch zwischen der Ruhestellung und der Bremsstellung bewegbar. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird das erste Bremselement zur Bewegung zwischen der Ruhestellung und der Bremsstellung mit hydraulischem Druck beaufschlagt, wodurch eine gleichmäßigere Verteilung der zum Bremsen erforderlichen Druckkraft ermöglicht wird. Hierdurch wird auch die in das Rad bzw. in das an dem Rad vorgesehene zweite Bremselement eingeleitete Kraft gleichmäßiger verteilt. Die Gefahr einer Überbeanspruchung einzelner Bereiche des Rades oder der Radlagerung kann auf diese Weise verringert werden. Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit eines vorzeitigen Ausfalls des Radlagers reduziert und die Lebensdauer des Fahrzeugs erhöht.
Bevorzugt kann das erste Bremselement sowohl hydraulisch aus der Ruhestellung in die Bremsstellung als auch aus der Bremsstellung in die Ruhestellung bewegt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das erste Bremselement hydraulisch aus der Ruhestellung in die Bremsstellung bewegbar ist und die Bremseinrichtung ein Rückstellelement aufweist, über welches das erste Bremselement aus der Bremsstellung zurück in die Ruhestellung bewegbar ist. Ein solches Rückstellelement kann beispielswiese als Federelement ausgebildet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Bremselement mit einem hohlzylindrischen Bremskolben verbunden ist, der in einem Gehäuse gelagert ist, das einen hohlzylindrischen Innenraum zur Aufnahme einer Hydraulikflüssigkeit aufweist. Eine derartige Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass im Vergleich zu einer Bremseinrichtung, die einen Hebel oder Hebelmechanismus zum Betätigen des ersten Bremselements aufweist, ein geringerer Bauraum erforderlich ist. Das Gehäuse kann konzentrisch zu der Drehachse des Rades und/oder konzentrisch zu einem Achsabschnitt der Achsträgereinheit angeordnet sein. Optional kann das erste Bremselement einstückig mit dem Bremskolben ausgebildet sein.
Alternativ bevorzugt ist das erste Bremselement elektromotorisch zwischen der Ruhestellung und der Bremsstellung bewegbar.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das erste Bremselement ringförmig ausgebildet ist und an einer Innenkontur erste Formschlusselemente, insbesondere mehrere Zähne oder Keile, aufweist, die derart mit korrespondierenden zweiten Formschlusselementen an einer Außenkontur des Gehäuses zusammenwirken, dass das erste Bremselement gegen eine Drehung um die Drehachse gesichert und parallel zu der Drehachse bewegbar ist. Hierdurch kann auf konstruktiv einfache Weise eine Drehsicherung des ersten Bremselements gegenüber dem Gehäuse bei gleichzeitiger axialer Beweglichkeit ermöglicht werden. Die Außenkontur des Gehäuses kann in einem mit dem ersten Bremselement zusammenwirkenden Bereich nach Art einer Keilwelle oder einer Kerbverzahnung ausgestaltet sein.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse auf einen Achsabschnitt des Bremssystems oder der Achsträgereinheit geklemmt ist, so dass keine Verbindungselemente zur Verbindung des Gehäuses mit dem Achsabschnitt notwendig sind. Hierdurch kann die Anzahl der zum Zusammenbau erforderlichen Teile gesenkt werden, wodurch sich auch die Materialkosten reduzieren. Bevorzugt ist das Gehäuse alternativ oder zusätzlich auf einen Statorabschnitt eines Motors geklemmt, über welchen das Drehelement antreibbar ist.
Bevorzugt weist der Achsabschnitt einen nicht-rotationssymmetrischen Querschnitt auf, so dass das Gehäuse gegen ein Verdrehen um den Achsabschnitt gesichert ist. Hierdurch kann verhindert werden, dass sich das Gehäuse der Bremseinrichtung unerwünscht gegenüber dem Achsabschnitt verdreht und es kann ein beim Bremsen des Rades auftretende Drehmoment aufgenommen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Achsabschnitt eine Stirnverzahnung aufweisen, die in Eingriff mit einer korrespondierenden Verzahnung an dem Gehäuse steht, um ein Verdrehen um den Achsabschnitt zu verhindern. Eine solche Stirnverzahnung kann beispielsweise an einem Anschlag des Achsabschnitts angeordnet sein, an welchem des Gehäuse der Bremseinrichtung anliegt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das zweite Bremselement ein Gehäuseteil eines Motors, insbesondere eines Elektromotors, zum Antrieb des Drehelements, insbesondere Rads, ist. Die Reibfläche für das mechanische Bremsen des Drehelements, insbesondere Rads, ist somit ein Bereich des Gehäuseteils des Motors. Auf dem Gehäuseteil kann eine Oberflächenstrukturierung vorgesehen sein, die das Ableiten beim Bremsen entstehender Wärme fördert, beispielsweise Kühlrippen. Bevorzugt ist der Motor derart angeordnet, dass der Motor eine Bewegung des Rades gegenüber einem Achsabschnitt des Bremssystems oder der Achsträgereinheit bewirken kann. Der Motor kann beispielsweise als Radnabenantrieb, insbesondere als Direktantrieb, ausgebildet sein.
Besonders bevorzugt ist der Motor als ein Außenläufermotor ausgebildet und/oder weist einen Außenrotor auf, wobei der Außenrotor mit dem Gehäuseteil drehfest verbunden ist. Vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuseteil als eine Rotorhülse ausgebildet ist, welche den Außenrotor trägt oder darstellt. Die Rotorhülse kann dabei ein tragendes, stabilisierendes und drehbares Element bilden, um die einwirkenden Kräfte des Drehelements, insbesondere Rads, aufnehmen zu können. Alternativ bevorzugt ist das Gehäuseteil von dem Drehelement, insbesondere Rad, lösbar, so dass das Gehäuseteil von dem Drehelement, insbesondere Rad, getrennt werden kann, um das Gehäuseteil beispielsweise bei einem Verschleiß durch das Bremsen ersetzen zu können.
Bevorzugt ist der Motor zumindest teilweise innerhalb des Drehelements, insbesondere Rads, angeordnet, so dass bei einem Bremssystem bzw. einer Achsträgereinheit mit zwei Rädern der Bereich zwischen den beiden Rädern zur Anordnung anderer Komponenten genutzt werden kann.
Bevorzugt weist das erste Bremselement mindestens eine Belüftungsbohrung auf. Eine derartige Belüftungsbohrung vergrößert die Oberfläche des ersten Bremselements und kann den Wärmeübergang von dem ersten Bremselement an die Umgebungsluft erleichtern.
Bevorzugt verläuft die Belüftungsbohrung in einer Richtung, die parallel zu der Drehachse des Drehelements ausgerichtet ist.
Bevorzugt ist die mindestens eine Belüftungsbohrung als Durchgangsbohrung in dem ersten Bremselement ausgebildet, so dass Umgebungsluft von zwei Öffnungsseiten der Durchgangsbohrung in diese eindringen kann und die Luftzirkulation durch die Belüftungsbohrung nochmals verbessert wird.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das erste Bremselement mehrere Belüftungsbohrungen umfasst. Bevorzugt sind die Belüftungsbohrungen mit unterschiedlichem Querschnitt ausgebildet. Besonders bevorzugt weist eine erste Belüftungsbohrung, die näher an der Drehachse angeordnet ist, eine größere Querschnittsfläche auf als eine zweite Belüftungsbohrung, die weiter entfernt von der Drehachse angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich kann die Belüftungseinrichtung des ersten Bremselements eine oder mehrere Kühlrippen aufweisen, wodurch die Oberfläche des ersten Bremselement ebenfalls vergrößert wird.
Als vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung erwiesen, bei welcher das Gehäuse eine Öffnung aufweist, durch die ein Kabel im Wesentlichen parallel zu der Drehachse führbar ist. Durch die Öffnung kann ein Kabel zur Versorgung und/oder Steuerung eines zumindest teilweise innerhalb des Rades angeordneten Motors, insbesondere Elektromotors, angeordnet werden. Es ist nicht erforderlich, dass die Achsträgereinheit einen hohlen Achsabschnitt, beispielsweise nach Art einer Hohlwelle, aufweist, durch welche Kabel zur Versorgung und/oder Steuerung des Motors geführt werden. Dies bietet den Vorteil, dass eine robustere Achsträgereinheit mit einem massiven Achsabschnitt verwendet werden kann.
Bevorzugt weist die Achsträgereinheit zwei um die Drehachse drehbare Räder und zwei Bremseinrichtungen zum Bremsen der Räder auf. Jedes der Räder kann einen eigenen Motor zum Antrieb des jeweiligen Rads umfassen. Die Motoren sind bevorzugt wie vorstehend beschrieben ausgebildet.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein niederfluriges Fahrzeug mit einer vorstehend beschriebenen Achsträgereinheit. Das niederflurige Fahrzeug ist bevorzugt als Skateboard, Kickboard oder Tretroller ausgebildet.
Bei dem niederflurigen Fahrzeug können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie im Zusammenhang mit dem Bremssystem bzw. der Achsträgereinheit beschrieben worden sind.
Das niederflurige Fahrzeug weist bevorzugt einen Grundkörper auf, an dem ein oder mehrere Achsträgereinheiten angebunden sind. Der Grundkörper kann beispielsweise als Brett oder Platte ausgebildet sein. Der Grundkörper kann eine Standfläche für einen Benutzer des niederflurigen Fahrzeugs bereitstellen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Antriebseinheit mit einem zuvor beschriebenen Bremssystem, wobei das Drehelement des Bremssystems als Antriebselement, insbesondere Antriebsrad oder Antriebsritzel ausgebildet ist.
Bei der Antriebseinheit können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie im Zusammenhang mit dem Bremssystem bzw. der Achsträgereinheit beschrieben worden sind. Eine derartige Antriebseinheit kann beispielsweise in einer industriellen Anlage, beispielsweise einer Fertigungsanlage, einem Roboter oder einer Förderanlage, Anwendung finden.
Das Antriebsrad oder Antriebsritzel ist bevorzugt mit einem Motor, insbesondere Elektromotor, verbunden, welcher derart angeordnet ist, dass der Motor eine Bewegung des Antriebsrads oder Antriebsritzels gegenüber einem Achsabschnitt des Bremssystems bewirken kann. Der Motor kann beispielsweise als Radnabenantrieb, insbesondere als Direktantrieb, ausgebildet sein.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden. Hierin zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen niederflurigen Fahrzeugs in einer schematischen Aufsicht;
2 eine beispielhafte Achsträgereinheit mit einem Bremssystem in einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Darstellung;
3 eine erste Schnittdarstellung durch ein Rad der Achsträgereinheit nach 2, wobei die Schnittebene die Drehachse des Rades enthält;
4 eine zweite Schnittdarstellung durch ein Rad der Achsträgereinheit nach 2, wobei die Schnittebene um einen vorgegebenen Winkel gegenüber der Schnittebene nach 3 gedreht ist;
5 eine dritte Schnittdarstellung durch ein Rad der Achsträgereinheit nach 2, wobei die Schnittebene senkrecht zu der Drehachse des Rades angeordnet ist;
6 ein Ausführungsbeispiel einer Achsträgereinheit gemäß der Erfindung mit einem erfindungsgemäßen Bremssystem in einer Schnittdarstellung durch ein Drehelement, wobei die Schnittebene die Drehachse des Drehelements enthält; und
7 das Bremssystem nach 6 in einer Explosionsdarstellung.

In der 1 ist eine schematische Aufsicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen niederflurigen Fahrzeugs 1 gezeigt, welches als Skateboard ausgebildet ist. Das Fahrzeug 1 weist einen Grundkörper 2 auf, der als Brett ausgestaltet ist und einer Oberseite eine Standfläche 3 für einen Benutzer des Fahrzeugs 1 bereitstellt. An einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite des Grundkörpers 2 sind genau zwei Achsträgereinheiten 4 angeordnet, die zweispurig ausgebildet sind, d.h. dass jede Achsträgereinheit 4 genau zwei Räder 5 umfasst. Die Räder 5 sind bei dem Ausführungsbeispiel als Rollen, z.B. als Hartgummirollen oder Polyurethanrollen ausgebildet. Die Achsträgereinheiten 4 weisen jeweils zwei Achsabschnitte 6 auf, wobei jeder Achsabschnitt 6 jeweils eines der Räder 5 trägt. Die Achsträgereinheiten 4 sind jeweils über eine Neigeeinrichtung 7 mit dem Grundkörper 3 verbunden. Diese Neigeeinrichtungen 7 erlauben eine Neigung oder Verschwenkung der Achsträgereinheiten 4 relativ zu dem Grundkörper 2, so dass das Fahrzeug 1 durch eine Gewichtsverlagerung des Fahrers auf der Standfläche 3 in eine Kurvenfahrt verbracht werden kann.
Die 2 zeigt eine Ausgestaltung einer Achsträgereinheit 4, die bei dem niederflurigen Fahrzeug 1 gemäß 1 beispielsweise als Hinterachse zum Einsatz kommen kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Achsträgereinheit 4 als Vorderachse des Fahrzeugs 1 Verwendung finden. Die Achsträgereinheit 4 weist zwei um eine Drehachse D drehbare Räder 5 auf, wobei jedem der beiden Räder 5 eine Bremseinrichtung 10 zum Bremsen des jeweiligen Rades 5 zugeordnet ist. Die Räder 5 sind jeweils an einer eines zweier Achsabschnitte 6 der Achsträgereinheit 4 drehbar angeordnet. Die Bremseinrichtung 10 umfasst ein erstes Bremselement 13, das zwischen einer in 2, 3 und 4 gezeigten Ruhestellung, in der eine ringförmige Bremsfläche des ersten Bremselements 13 konzentrisch zu der Drehachse D des Rades 5 und entfernt von dem Rad 5 angeordnet ist, in eine Bremsstellung bewegbar ist, in der die Bremsfläche 14 des ersten Bremselements 13 in Anlage mit einem drehfest mit dem Rad 5 verbundenen zweiten Bremselement 9 steht. In der Ruhestellung ist die Bremsfläche 14 des ersten Bremselements 13 von dem Rad 5 beabstandet, so dass das erste Bremselement keine, die Drehbewegung des Rades 5 verzögernde Wirkung entfalten kann. Befindet sich die Bremsfläche 14 des ersten Bremselements 13 hingegen in Anlage mit dem zweiten Bremselement 9, so kann eine Drehbewegung des Rads 5 über die ringförmige Bremsfläche verzögert werden.
Insofern umfasst die Achsträgereinheit 4 zwei Bremssysteme 30, bei denen das Drehelement jeweils als Rad 5 ausgebildet ist.
Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der zum Bremsen erforderlichen Druckkraft zu erreichen, ist das erste Bremselement 13 hydraulisch zwischen der Ruhestellung und der Bremsstellung bewegbar. Hierdurch kann die Gefahr einer Überbeanspruchung einzelner Bereiche des Rades 5 oder der Radlagerung verringert werden, so dass erhöhte Lebensdauer des Fahrzeugs erreicht werden kann. Die Bremsfläche 14 ist dabei durch einen Bremsbelag gebildet, der auf dem ersten Bremselement 13 angeordnet ist.
Wie der Darstellung in 3 entnommen werden kann, ist die Bremseinrichtung 10 nach Art einer hydraulischen Kupplungsbremse ausgebildet. Die Bremseinrichtung 10 weist einen mit dem ersten Bremselement 13 verbundenen hohlzylindrischen Bremskolben 12 auf, der in einem Gehäuse 11 gelagert ist, das einen hohlzylindrischen Innenraum 11.1 zur Aufnahme einer Hydraulikflüssigkeit aufweist. Der Innenraum 11.1 über ein mit dem Bremskolben 12 verbundenes Dichtelement 15 abgedichtet. Das Gehäuse 11 ist auf den Achsabschnitt 6 der Achsträgereinheit 4 geklemmt und konzentrisch zu der Drehachse D des Rades bzw. zu dem Achsabschnitt 6 angeordnet. An der dem Rad 5 zugewandten Seite des Gehäuses 11 ist ein Federelement 16 angeordnet, über welches ein unerwünschtes Hinausgeleiten des Bremskolbens 12 aus dem Gehäuse 11 verhindert wird. Das Federelement 16 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet.
Das zweite Bremselement 9 ist ein drehfest mit dem Rad verbundenes Gehäuseteil eines Motors 8, der zum Antrieb des Rades 5 vorgesehen ist. Der Motor 8 ist als Elektromotor ausgebildet und weist einen fest mit dem Achsabschnitt 6 verbundenen Stator sowie einen gegenüber dem Stator drehbaren Rotor auf, der mit dem zweiten Bremselement 9 und dem Rad drehfest verbunden ist. Zur drehbaren Lagerung des Rades 5 und des zweiten Bremselements 9 sind ein erstes Lager 20 an einer Innenseite des Rades 5 und ein zweites Lager 21 an einer Außenseite des Rades 5 vorgesehen. Das erste Lager 20 und/oder das zweite Lager 21 sind als Wälzlager ausgestaltet. Der Motor 8 ist im Wesentlichen innerhalb des Rades 5 angeordnet. Ferner weist das Gehäuse 11 eine Öffnung 17 auf, durch die ein Kabel 18 parallel zu der Drehachse D geführt ist, welches in 3 lediglich teilweise dargestellt ist. Über das Kabel 18 kann der Motor 8 mit elektrischer Energie versorgt und/oder elektrisch angesteuert werden. Bei der Montage der Achsträgereinheit 4 wird zunächst die Bremseinrichtung 10 auf den Achsabschnitt 6 aufgeschoben bis das Gehäuse in Anlage mit einem Anschlag des Achsabschnitts steht, vgl. 4. In einem nachfolgenden Schritt wird der Motor 8 ggf. zusammen mit dem Rad 5 auf den Achsabschnitt 6 geschoben bis der Motor 8 in Anlage mit dem Gehäuse 11 der Bremseinrichtung 10 steht. Im montierten Zustand ist ein ringförmiger Anschlagsbereich des Motors 8 in einem Aufnahmebereich an der Innenkontur des Gehäuses 11 aufgenommen.
Über die im Innenraum 11.1 vorhandene Hydraulikflüssigkeit kann ein hydraulischer Druck auf den Bremskolben 12 und damit das erste Bremselement 13 ausgeübt werden. Wie der Darstellung in 4 entnommen werden kann, weist das Gehäuse 11 zur Einleitung der Hydraulikflüssigkeit einen Flüssigkeitsanschluss 19 auf. Ferner ist ein Entlüftungsanschluss 22 vorgesehen.
In der 5 ist eine Schnittdarstellung durch ein Rad 5 der Achsträgereinheit 4 gezeigt, wobei die Schnittebene senkrecht zu der Drehachse D des Rades 5 angeordnet ist. Es ist erkennbar, dass die ringförmige Bremsfläche 14 des ersten Bremselements 13 konzentrisch zu der Drehachse D des Rades 5 angeordnet ist. Die Bremsfläche kann beispielsweise als Bremsbelag ausgebildet sein, der auf der dem zweiten Bremselement 9 zugewandten Oberfläche des ersten Bremselements 13 angeordnet ist. Das erste Bremselement 13 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und weist an einer dem Gehäuse 11 zugewandten Innenkontur erste Formschlusselemente 24 auf. Diese Formschlusselemente 24 sind als in Umfangsrichtung der Innenkontur benachbarte Zähne ausgebildet und korrespondieren mit zweiten Formschlusselementen 23, die an einer Außenkontur des Gehäuses 11 vorgesehen sind. Über die ersten und zweiten Formschlusselemente 23, 24 wird eine Verdrehsicherung erreicht, die ein unerwünschtes Verdrehen des ersten Bremselements 13 gegenüber dem Gehäuse 11 verhindert. Die ersten und zweiten Formschlusselemente 23, 24 ermöglichen gleichzeitig eine geführte Bewegung des ersten Bremselements 13 gegenüber dem Gehäuse 11 in einer Richtung parallel zu der Drehachse D des Rades 5.
Der das Rad 5 aufnehmende Achsabschnitt 6 weist ferner einen nicht-rotationssymmetrischen Querschnitt auf, was den Vorteil mit sich bringt, dass das Gehäuse 11 gegen ein Verdrehen um den Achsabschnitt 6 gesichert ist.
Die 6 und 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Bremssystems 30 gemäß der Erfindung. Das Bremssystem 30 gemäß 6 kann als Teil einer Achsträgereinheit 4 vorgesehen sein, die bei dem niederflurigen Fahrzeug 1 gemäß 1 beispielsweise als Hinterachse zum Einsatz kommen kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Achsträgereinheit 4 als Vorderachse des Fahrzeugs 1 Verwendung finden.
Das Bremssystem 30 weist ein um eine Drehachse D drehbares Drehelement, auf welches als Rad ausgebildet ist. Das Rad 5 ist an einem Achsabschnitt 6 des Bremssystems 30 drehbar angeordnet. Ein weiterer Bestandteil des Bremssystems 30 ist eine Bremseinrichtung 10 mit einem ersten Bremselement 13, das zwischen einer in 6 gezeigten Ruhestellung, in der eine ringförmige Bremsfläche 14 des ersten Bremselements 13 konzentrisch zu der Drehachse D des Rades 5 und entfernt von dem Rad 5 angeordnet ist, in eine Bremsstellung bewegbar ist, in der die Bremsfläche 14 des ersten Bremselements 13 in Anlage mit einem drehfest mit dem Rad 5 verbundenen zweiten Bremselement 9 steht. In der Ruhestellung ist die Bremsfläche 14 des ersten Bremselements 13 von dem Rad 5 beabstandet, so dass das erste Bremselement 9 keine, die Drehbewegung des Rades 5 verzögernde Wirkung entfalten kann. Befindet sich die Bremsfläche 14 des ersten Brennelements 13 hingegen in Anlage mit dem zweiten Bremselement 9, so kann eine Drehbewegung des Rads 5 über die ringförmige Bremsfläche 14 verzögert werden.
Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der zum Bremsen erforderlichen Druckkraft zu erreichen, ist das erste Bremselement 13 hydraulisch zwischen der Ruhestellung und der Bremsstellung bewegbar. Das erste Bremselement 13 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und weist an einer dem Gehäuse 11 zugewandten Innenkontur erste Formschlusselemente 24 auf. Diese Formschlusselemente 24 sind als in Umfangsrichtung der Innenkontur benachbarte Zähne ausgebildet und korrespondieren mit zweiten Formschlusselementen 23, die an einer Außenkontur des Gehäuses 11 vorgesehen sind. Über die ersten und zweiten Formschlusselemente 23, 24 wird eine Verdrehsicherung erreicht, die ein unerwünschtes Verdrehen des ersten Bremselements 13 gegenüber dem Gehäuse 11 verhindert. Die ersten und zweiten Formschlusselemente 23, 24 ermöglichen gleichzeitig eine geführte Bewegung des ersten Bremselements 13 gegenüber dem Gehäuse 11 in einer Richtung parallel zu der Drehachse D des Rads 5.
Das Bremssystem 30 entspricht im Wesentlichen dem in 2-5 gezeigten Bremssystem, mit dem Unterschied, dass an dem ersten Bremselement 9 kein Bremsbelag angeordnet ist. Ein Bremsbelag 33 ist allerdings auf einer dem ersten Bremselement 13 zugewandten Oberfläche des zweiten Bremselements 9 angeordnet. Der Bremsbelag 33 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und in einer ringförmigen Ausnehmung des zweiten Bremselements 9 aufgenommen. Die Verbindung zwischen dem Bremsbelag 33 und dem zweiten Bremselement 9 ist lösbar, so dass der Bremsbelag 33 bei Bedarf, z.B. bei Erreichen eines gewissen Abnutzungsgrads, ausgewechselt werden kann.
Ferner ist das erste Bremselement 13 bei dem Ausführungsbeispiel nach 6 und 7 einstückig mit dem Bremskolben 12 ausgebildet.
Der Bremsbelag 33 umfasst ein Reibmittel, dass in der Bremsstellung des ersten Bremselements 13 in Kontakt mit der Bremsfläche 14 des ersten Bremselements 13 steht. Durch Reibung zwischen der Bremsfläche 14 und dem Bremsbelag 33 beim Bremsen kommt es zu einer Wärmeentwicklung im Wesentlichen an der Bremsfläche 14 des ersten Bremselements 13. Eine weitere Wärmequelle stellt ein Motor 8 zum Antrieb des Rads 4 dar. Der Motor 8 ist als Elektromotor ausgebildet und weist einen fest mit dem Achsabschnitt 6 verbundenen Stator sowie einen gegenüber dem Stator drehbaren Rotor auf, der mit dem zweiten Bremselement 9 und dem Rad drehfest verbunden ist, vgl. auch die entsprechende Beschreibung zu dem in 2-g gezeigten Bremssystem.
Um das Abführen der beim Bremsen entstehenden Wärme von dem ersten Bremselement 13 an die Umgebungsluft zu fördern, ist das erste Bremselement aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise einem Metall, insbesondere Stahl, ausgebildet. Ferner sind in dem ersten Bremselement 13 Belüftungsbohrungen 31, 32 vorgesehen, welche die Oberfläche des ersten Bremselements 13 vergrößern und dadurch den Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft verbessern. Die Belüftungsbohrungen 31, 32 verlaufen in einer Richtung, die parallel zu der Drehachse D des Rad 5 ausgerichtet ist. Ferner sind die Belüftungsbohrungen 31, 32 als Durchgangsbohrungen in dem ersten Bremselement 13 ausgestaltet, so dass in der in 6 gezeigten Ruhestellung des ersten Bremselements 13 Luft durch zwei Bohrungsöffnungen in die Durchgangsbohrung strömen kann. In der Bremsstellung ist eine Belüftung der Durchgangsbohrung durch eine Bohrungsöffnung an der dem zweiten Bremselement 9 abgewandten Seite des ersten Bremselements 13 möglich.
Die Belüftungsbohrungen 31, 32 sind auf mehreren virtuellen Kreislinien angeordnet, die konzentrisch um die Drehachse D angeordnet ist. Hierbei weisen die Belüftungsbohrungen 31, 32 unterschiedliche Bohrungsquerschnitte auf. Belüftungsbohrungen 31, 32, die auf derselben virtuellen Kreislinie angeordnet sind haben bevorzugt einen identischen Bohrungsquerschnitt. Besonders bevorzugt ist der Bohrungsquerschnitt der Belüftungsbohrungen 31, die näher an der Drehachse D angeordnet sind größer als der Bohrungsquerschnitt der Belüftungsbohrungen, die weiter entfernt von der Drehachse D angeordnet sind.
Das vorstehend beschriebene niederflurige Fahrzeug 1 in Form eines Skateboards umfasst eine Achsträgereinheit 4 mit mindestens einem um eine Drehachse D drehbaren Drehelement 5 und einer Bremseinrichtung 10 zum Bremsen des Drehelements 5, wobei die Bremseinrichtung 10 ein erstes Bremselement 13 aufweist, das zwischen einer Ruhestellung, in der eine ringförmige Bremsfläche 14 des ersten Bremselements 13 konzentrisch zu der Drehachse D des Drehelements 5 und entfernt von dem Rad 5 angeordnet ist, in eine Bremsstellung bewegbar ist, in der die Bremsfläche 14 des ersten Bremselements 13 in Anlage mit dem Rad 5 oder einem drehfest mit dem Rad 5 verbundenen zweiten Bremselement 9 steht, wobei auf dem zweiten Bremselement 9 oder auf dem Drehelement 5 ein Bremsbelag 33 angeordnet ist, wobei die Bremsfläche 14 des ersten Bremselements 13 in der Bremsstellung in Anlage mit dem Bremsbelag 33 steht.
Gemäß einer Abwandlung des gezeigten Ausführungsbeispiels kann das beschriebene Bremssystem 30 Teil einer Antriebseinheit sein, die ein als Antriebsrad oder Antriebsritzel ausgebildetes Drehelement aufweist. Solche Antriebseinheiten können beispielsweise in industriellen Anlagen, insbesondere in Fertigungsanlagen, Fertigungsrobotern oder Förderanlagen, zur Anwendung kommen.
Bezugszeichenliste

1: Niederfluriges Fahrzeug
2: Grundkörper
3: Standfläche
4: Achsträgereinheit
5: Rad
6: Achsabschnitt
7: Neigeeinrichtung
8: Motor
9: zweites Bremselement
10: Bremseinrichtung
11: Gehäuse
11.1: Innenraum
12: Bremskolben
13: erstes Bremselement
14: Bremsfläche
15: Dichtelement
16: Federelement
17: Öffnung
18: Kabel
19: Flüssigkeitsanschluss
20: Lager
21: Lager
22: Entlüftungsanschluss
23: Formschlusselement
24: Formschlusselement
30: Bremssystem
31: Belüftungsbohrung
32: Belüftungsbohrung
33: Bremsbelag
D: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6659480 B1 [0002]

Claims

Bremssystem (30) mit einem um eine Drehachse (D) drehbaren Drehelement (5) und einer Bremseinrichtung (10) zum Bremsen des Drehelements (5), wobei die Bremseinrichtung (10) ein erstes Bremselement (13) aufweist, das zwischen einer Ruhestellung, in der eine ringförmige Bremsfläche (14) des ersten Bremselements (13) konzentrisch zu der Drehachse (D) des Drehelements (5) und entfernt von dem Drehelement (5) angeordnet ist, in eine Bremsstellung bewegbar ist, in der die Bremsfläche (14) des ersten Bremselements (13) in Anlage mit dem Drehelement (5) oder mit einem drehfest mit dem Drehelement (5) verbundenen zweiten Bremselement (9) steht, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem zweiten Bremselement (9) oder auf dem Drehelement (5) ein Bremsbelag (33) angeordnet ist, wobei die Bremsfläche (14) des ersten Bremselements (13) in der Bremsstellung in Anlage mit dem Bremsbelag (33) steht.
Bremssystem (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bremselement (13) hydraulisch zwischen der Ruhestellung und der Bremsstellung bewegbar ist.
Bremssystem (30) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bremselement (13) mit einem hohlzylindrischen Bremskolben (12) verbunden ist, der in einem Gehäuse (11) gelagert ist, das einen hohlzylindrischen Innenraum (15) zur Aufnahme einer Hydraulikflüssigkeit aufweist.
Bremssystem (30) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bremselement (13) ringförmig ausgebildet ist und an einer Innenkontur erste Formschlusselemente (24), insbesondere mehrere Zähne oder Keile, aufweist, die derart mit korrespondierenden zweiten Formschlusselementen (23) an einer Außenkontur des Gehäuses (11) zusammenwirken, dass das erste Bremselement (13) gegen eine Drehung um die Drehachse (D) gesichert und parallel zu der Drehachse (D) bewegbar ist.
Bremssystem (30) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) auf einen Achsabschnitt (6) des Bremssystems geklemmt ist.
Bremssystem (30) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsabschnitt (6) einen nicht-rotationssymmetrischen Querschnitt aufweist, so dass das Gehäuse (11) gegen ein Verdrehen um den Achsabschnitt (6) gesichert ist; und/oder dass der Achsabschnitt (6) eine Stirnverzahnung aufweist, die in Eingriff mit einer korrespondierenden Verzahnung an dem Gehäuse (11) steht, um ein Verdrehen um den Achsabschnitt (6) zu verhindern.
Bremssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bremselement (9) ein Gehäuseteil eines Motors (8) zum Antrieb des Drehelements (5) ist.
Bremssystem (30) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (8) zumindest teilweise innerhalb des Drehelements (5) angeordnet ist.
Bremssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bremselement (13) mindestens eine Belüftungsbohrung (31, 32) aufweist.
Bremssystem (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungsbohrung (31, 32) in einer Richtung verläuft, die parallel zu der Drehachse (D) des Drehelements (5) ausgerichtet ist.
Bremssystem (30) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Belüftungsbohrung (31, 32) als Durchgangsbohrung in dem ersten Bremselement (13) ausgebildet ist.
Bremssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bremselement mehrere Belüftungsbohrungen (31, 32) umfasst, die mit unterschiedlichem Querschnitt ausgebildet sind, wobei eine erste Belüftungsbohrung (31), die näher an der Drehachse (D) angeordnet ist, eine größere Querschnittsfläche aufweist als eine zweite Belüftungsbohrung (32), die weiter entfernt von der Drehachse (D) angeordnet ist.
Bremssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) eine Öffnung (17) aufweist, durch die ein Kabel (18) im Wesentlichen parallel zu der Drehachse (D) führbar ist.
Achsträgereinheit (4) für ein niederfluriges Fahrzeug, insbesondere für ein Skateboard, mit einem Bremssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Drehelement (5) des Bremssystems als Rad ausgebildet ist.
Achsträgereinheit nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch zwei als Räder ausgebildete, um die Drehachse (D) drehbare Drehelemente (5) und zwei Bremseinrichtungen (10) zum Bremsen der Räder.
Niederfluriges Fahrzeug (1), insbesondere Skateboard, mit einer Achsträgereinheit (4) nach einem der Ansprüche 14 oder 15.
Antriebseinheit mit einem Bremssystem (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Drehelement (5) des Bremssystems (30) als Antriebselement, insbesondere Antriebsrad oder Antriebsritzel, ausgebildet ist.