DE102012216130A1 - Wheel hub drive for wheel of motor car e.g. bicycle, has electric drive motor having gear box that is arranged radially inside of rotor and stator formed of space - Google Patents

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Thomas Mehlis
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Abstract

The wheel hub drive (12) has an electric drive motor (14) with a rotor (24) that is coaxially arranged to a stator (22). A gear box (16) of drive motor is accommodated in a housing (18) in downstream manner. The gear box within the drive motor is arranged radially inside of the rotor and the stator formed of space (32). A control and/or a regulating device are provided to control the wheel hub drive. Independent claims are included for the following: (1) a wheel for motor car; and (2) a modular system for construction of wheel hub drive.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radnabenantrieb für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrischen Antriebsmotor, der einen Stator und einen koaxial zum Stator angeordneten Rotor aufweist, mit einem dem Antriebsmotor nachgeschalteten Getriebe und mit einem den Antriebsmotor und/oder das Getriebe einhausenden Gehäuse.The invention relates to a wheel hub drive for a wheel of a motor vehicle, comprising an electric drive motor having a stator and a rotor arranged coaxially with the stator, with a drive connected downstream of the drive motor and with a housing housing the drive motor and / or the transmission.

Unter einem Radnabenantrieb wird im Allgemeinen ein Antrieb verstanden, der im eingebauten Zustand die Radnabe des entsprechenden Rades trägt. Dieser Antrieb weist heutzutage in der Regel einen Elektromotor als Antriebsmotor auf.Under a wheel hub drive is generally understood a drive that carries the wheel hub of the corresponding wheel in the installed state. This drive has nowadays usually an electric motor as a drive motor.

Aus der DE 10 2011 011 010 A1 ist ein Radnabenantrieb mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem dem Antriebsmotor nachgeschalteten Getriebe sowie ein entsprechendes Rad mit einem solchen Antrieb bekannt. Der eingehauste Antriebsmotor ist auf der Drehachse größtenteils axial außerhalb der Felge des Rades angeordnet, das Getriebe axial zwischen dem Motor und einem felgenseitigen Radlagerabschnitt des Rades. Ein derartiger Radnabenantrieb kann zwar aufgrund des zwischengeschalteten Getriebes relativ drehmomentstark sein, baut jedoch axial recht groß.From the DE 10 2011 011 010 A1 is a wheel hub drive with an electric drive motor and a drive motor downstream transmission and a corresponding wheel with such a drive known. The encased drive motor is arranged on the axis of rotation largely axially outside the rim of the wheel, the transmission axially between the engine and a rim-side wheel bearing portion of the wheel. Although such a wheel hub drive may be due to the intermediate gear relatively strong torque, but builds axially quite large.

Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Radnabenantrieb mit einem Getriebe bereit zu stellen, der drehmomentstark, aber gleichzeitig leicht und dabei kompakt ist.It is the object of the invention to provide a wheel hub drive with a transmission that is high-torque, but at the same time lightweight and compact.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. The object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims, which individually or in combination may represent an aspect of the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Radnabenantrieb ist vorgesehen, dass das Getriebe innerhalb des Antriebsmotors (Traktionsmotors) in einem radial innerhalb von dem Rotor (dem Läufer) und dem Stator (dem Ständer) ausgebildeten Freiraum angeordnet ist. Der Rotor und der Stator bilden im Antriebsmotor einen gemeinsamen Axialbereich. Dabei kann sich dieser Axialbereich über die gesamte axiale Länge von Rotor und Stator erstrecken oder nur ein axialer Überlapp sein. Der Freiraum befindet sich entweder komplett innerhalb von Rotor und/oder Stator, also auf voller axialer Länge von Rotor und/oder Stator in diesen beiden Elementen, oder er reicht zumindest in den Axialbereich von Rotor und/oder Stator hinein. Bei beiden Alternativen ist der Freiraum jedoch radial innerhalb von Rotor und Stator ausgebildet. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere ein Zweirad, beispielsweise ein Elektroscooter, mit entsprechenden Rädern. Der Antriebsmotor kann insbesondere motorisch wie generatorisch genutzt werden, ist also ein Motorgenerator. In the wheel hub drive according to the invention it is provided that the transmission is arranged within the drive motor (traction motor) in a free space formed radially inside of the rotor (the rotor) and the stator (the stator). The rotor and the stator form a common axial region in the drive motor. In this case, this axial region can extend over the entire axial length of the rotor and stator or be only an axial overlap. The free space is either completely within the rotor and / or stator, so at full axial length of the rotor and / or stator in these two elements, or it extends at least in the axial region of the rotor and / or stator. In both alternatives, however, the clearance is formed radially within the rotor and stator. The motor vehicle is in particular a two-wheeler, for example an electric scooter, with corresponding wheels. The drive motor can be used in particular as a motor or as a generator, ie it is a motor generator.

Durch die Anordnung des Getriebes in einem radial innerhalb von Rotor und Stator ausgebildeten Freiraum baut der Radnabenantrieb (insbesondere in axialer Richtung) kleiner und kann auch leichter sein. Bei einem entsprechenden Getriebe kann ein kleinerer höher drehender Antriebsmotor eingesetzt werden. Durch die kleinere Bauform des Motors werden weniger Magnete und weniger Kupfer benötigt, wodurch sich die Kosten verringern.The arrangement of the transmission in a space formed radially inside the rotor and stator of the wheel hub drive (especially in the axial direction) builds smaller and can also be lighter. In a corresponding transmission, a smaller higher-speed drive motor can be used. The smaller size of the motor means fewer magnets and less copper, which reduces costs.

Das Gehäuse haust bei dem Radnabenantrieb sowohl den Antriebsmotor als auch das Getriebe ein. Das Gehäuse ist vorzugsweise als öffenbares Gehäuse ausgebildet. Es bildet optional auch eine Felge des Rades zum Tragen des entsprechenden Reifens. Dazu ist das Gehäuse zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem mit der Achse verbundenen ersten Teil und einem mit der Felge (und der Nabe) verbundenen zweiten Teil.The housing houses both the drive motor and the gearbox in the wheel hub drive. The housing is preferably designed as an openable housing. It also optionally forms a rim of the wheel to support the corresponding tire. For this purpose, the housing is formed in two parts and consists of a first part connected to the axle and a second part connected to the rim (and the hub).

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Getriebe als Getriebe mit veränderbarer Übersetzung ausgebildet ist. Auch bei einem kleineren Antriebsmotor kann ein hoher Drehzahlbereich des Rades durch den Antrieb abgedeckt werden. According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the transmission is designed as a transmission with variable transmission. Even with a smaller drive motor, a high speed range of the wheel can be covered by the drive.

In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Ausgestaltung ist das Getriebe als manuell schaltbares Getriebe mit mehreren Schaltstufen (Gängen) ausgebildet oder als Automatikgetriebe mit mehreren Übersetzungsstufen ausgebildet. Ein Automatikgetriebe, auch automatisiertes Schaltgetriebe oder automatisches Schaltgetriebe genannt, ist ein herkömmliches Schaltgetriebe, das um automatisierte Schaltkomponenten erweitert ist. Der grundsätzliche Unterschied zu einem Schaltgetriebe (einem manuell schaltbaren Getriebe) besteht darin, dass der Gangwechsel nicht vom Fahrer des Fahrzeugs durchgeführt wird, sondern durch Aktuatoren.In a preferred embodiment of this embodiment, the transmission is designed as a manually shiftable transmission with multiple shift stages (gears) or designed as an automatic transmission with multiple gear ratios. An automatic transmission, also called automated manual transmission or automatic transmission, is a conventional manual transmission, which is extended by automated switching components. The fundamental difference to a manual transmission (a manually shiftable transmission) is that the gear change is not performed by the driver of the vehicle, but by actuators.

Insbesondere ist das Getriebe als Lastschaltgetriebe ausgebildet. Ein Lastschaltgetriebe ist eine spezielle Form des Getriebes, bei dem die Übersetzung unter Last, also während der Fahrt, ohne Unterbrechung des Drehmoments geändert werden kann. Dadurch können auch während des Schaltvorganges Vortriebskräfte übertragen werden, das Fahrzeug kann auch während des Schaltvorganges weiterbeschleunigen, es ergeben sich deshalb beim Schaltvorgang keine Komforteinbußen. Beim Schalten eines Ganges wird ein Schaltelement des alten Ganges geöffnet und gleichzeitig ein anderes Schaltelement des neuen Ganges geschlossen.In particular, the transmission is designed as a power shift transmission. A power shift transmission is a special form of transmission in which the gear ratio under load, so while driving, can be changed without interrupting the torque. As a result, propulsive forces can also be transmitted during the switching process, the vehicle can accelerate even during the switching process, it therefore results in the switching process no loss of comfort. When switching a gear, a switching element of the old gear is opened and closed at the same time another switching element of the new gear.

Das Getriebe (egal ob manuell zu betätigendes Schaltgetriebe oder Automatikgetriebe) weist insbesondere genau zwei Schaltstufen oder genau zwei Übersetzungsstufen auf. Ein Getriebe mit veränderbarer Übersetzung, das nur zwei Schalt- oder Übersetzungsstufen (zwei Gänge) aufweist, kann verhältnismäßig klein sein und ermöglicht doch eine höhere Steigfähigkeit des entsprechenden Fahrzeugs, eine höhere Beschleunigung beim Anfahren und eine relativ hoher Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Auf der anderen Seite ist ein solches 2-gängiges Getriebe verhältnismäßig einfach aufbaubar.The transmission (regardless of whether manually operated manual or automatic transmission) has in particular exactly two switching stages or exactly two gear ratios. A variable ratio transmission having only two shift speeds (two speeds) may be relatively small, yet allows a higher climbing ability of the corresponding vehicle, a higher acceleration on starting and a relatively high final speed of the vehicle. On the other hand, such a 2-speed transmission is relatively easy to assemble.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Radnabenantrieb weiterhin ein Gehäuseteil des Gehäuses, insbesondere einen Gehäusedeckel, auf, das den Freiraum axial abschließt und dessen Außenfläche als Kühlfläche ausgebildet ist. Das Gehäuseteil bietet optional Platz für Elektronikkomponenten, beispielsweise Steuergeräte wie ein Motorsteuergerät und/oder ein Getriebesteuergerät. Dadurch können der Antriebsmotor, eventuell integrierte Elektronikkomponenten und auch die im Freiraum einliegenden Komponenten, insbesondere das Getriebe, gekühlt werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the wheel hub drive further comprises a housing part of the housing, in particular a housing cover, which axially closes off the free space and whose outer surface is formed as a cooling surface. The housing part optionally offers space for electronic components, such as control devices such as an engine control unit and / or a transmission control unit. As a result, the drive motor, possibly integrated electronic components and also the components in the free space, in particular the transmission, can be cooled.

Generell kann der elektrische Antriebsmotor eines Radnabenantriebs als Innenläufer oder als Außenläufer ausgebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der elektrische Antriebsmotor jedoch als Innläufer ausgebildet. In general, the electric drive motor of a wheel hub drive can be designed as an internal rotor or as an external rotor. According to a preferred embodiment of the invention, however, the electric drive motor is designed as an inert rotor.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Radnabenantrieb eine Bremseinrichtung auf. Diese Bremseinrichtung ist insbesondere ebenfalls in dem Freiraum angeordnet. Unter der Bremseinrichtung ist in diesem Fall nicht der als Rekuperationsbremse wirkende Antriebsmotor zu verstehen, sondern eine motorunabhängige Bremseinrichtung. Diese Bremseinrichtung ist bevorzugt als Trommelbremse oder Scheibenbremse ausgebildet.According to yet another preferred embodiment of the invention, the wheel hub drive on a braking device. This braking device is also arranged in particular in the free space. In this case, the braking device is not to be understood as the drive motor acting as a recuperation brake, but rather as an engine-independent braking device. This braking device is preferably designed as a drum brake or disc brake.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Radnabenantrieb eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Radnabenantriebs, wobei diese Steuer- und/oder Regeleinrichtung insbesondere ebenfalls in dem Freiraum angeordnet ist. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann dabei ein Motorsteuergerät, ein Getriebesteuergerät und/oder ein diesen beiden Steuergeräten übergeordnetes Steuergerät aufweisen.According to yet another preferred embodiment of the invention, the wheel hub drive has a control and / or regulating device for controlling and / or regulating the wheel hub drive, wherein this control and / or regulating device is also arranged in particular in the free space. The control and / or regulating device may have an engine control unit, a transmission control unit and / or a control unit which is superordinate to these two control units.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Rad für ein Kraftfahrzeug mit einem Reifen, einer den Reifen tragenden Felge und einem vorstehend genannten Radnabenantrieb, der die Felge bildet oder innerhalb der Felge angeordnet ist, wobei das Getriebe des Radnabenantriebs vollständig innerhalb eines von der Axialausdehnung der Felge begrenzten Axialbereichs angeordnet ist. Dieses Rad baut besonders schmal.The invention further relates to a wheel for a motor vehicle with a tire, a rim carrying the tire and an above-mentioned wheel hub drive, which forms the rim or is disposed within the rim, wherein the transmission of the wheel hub drive completely within an axial region bounded by the axial extent of the rim is arranged. This bike is very narrow.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Modulsystem zum Aufbau eines vorstehend genannten Radnabenantriebs nach dem Baukasten-Prinzip. Dieses Modulsystem weist mindestens einen elektrischen Antriebsmotor auf, der einen Freiraum zur Montage von einem modulartig aufgebauten Getriebe aus einer Gruppe von verschiedenen modulartigen Getrieben ausbildet, mindestens zwei unterschiedlichen modulartigen Getriebe und ein Gehäuse zum Einhausen des Antriebsmotors und des Getriebes. Das Modulsystem ist eine Art Baukastensystem, bei dem die unterschiedlichen modulartigen Getriebe in den immer gleichartigen Freiraum montiert werden können. Optional kann mit diesem Modulsystem auch ein getriebeloser Radnabenantrieb aufgebaut werden, indem statt eines Getriebes ein direktes 1:1-Übertragungselement (zum Beispiel ein einfacher Hebel) in dem Freiraum zwischen die Getriebeantriebs- und Getriebeabtriebsanschlusselemente des Antriebsstrangs zwischengeschaltet wird. The invention further relates to a modular system for the construction of an above-mentioned wheel hub drive according to the modular principle. This modular system comprises at least one electric drive motor which provides clearance for mounting a modular transmission of a group of different modular transmissions, at least two different modular transmissions and a housing for housing the drive motor and the transmission. The modular system is a kind of modular system, in which the different modular gearboxes can be mounted in the always same free space. Optionally, with this module system, a gearless wheel hub drive can be constructed by instead of a transmission, a direct 1: 1 transmission element (for example, a simple lever) is interposed in the space between the Getriebeantriebs- and Getriebeabtriebsanschlusselemente the drive train.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings with reference to preferred embodiments, wherein the features shown below, both individually and in combination may represent an aspect of the invention. Show it:

1: eine Schnittansicht durch ein Rad mit einem Radnabenantrieb gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 1 FIG. 2 is a sectional view of a wheel with a wheel hub drive according to a first embodiment of the invention; FIG.

2: eine Schnittansicht durch ein Rad mit einem Radnabenantrieb gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, 2 FIG. 2: a sectional view through a wheel with a wheel hub drive according to a second embodiment of the invention, FIG.

3: eine Schnittansicht durch ein Rad mit einem Radnabenantrieb gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung und, 3 FIG. 2: a sectional view through a wheel with a wheel hub drive according to a third embodiment of the invention and FIG.

4: eine Schnittansicht durch ein Rad mit einem mittels Modulsystems erstellten Radnabenantrieb bei dem das modulartig aufgebauten Getriebe durch eine direkte Verbindung von An- und Abtrieb ersetzt wurde. 4 FIG. 2: a sectional view through a wheel with a wheel hub drive produced by means of a modular system in which the modular transmission has been replaced by a direct connection of input and output.

Die 1 zeigt eine Schnittansicht durch ein Rad 10 eines Kraftfahrzeugs mit einem Radnabenantrieb 12. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein zweispuriges Kraftfahrzeug wie ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein einspuriges Fahrzeug (ein Zweirad) wie ein S-Pedelec, ein Elektroscooter, ein Elektromotorrad oder ein ähnliches Fahrzeug sein. Das hier gezeigte Rad 10 ist ein Rad eines Zweirades, also ein Zweirad-Rad. The 1 shows a sectional view through a wheel 10 a motor vehicle with a wheel hub drive 12 , The motor vehicle may be, for example, a two-lane motor vehicle such as a passenger car or a truck or a one-lane vehicle (a two-wheeled vehicle) such as an S-pedelec, an electric scooter, an electric motorcycle or a similar vehicle. The wheel shown here 10 is a bike of a two-wheeler, so a two-wheeler.

Der Radnabenantrieb 12 umfasst einem elektrischen Antriebsmotor 14, ein dem Antriebsmotor 14 im Antriebsstrang nachgeschaltetes Getriebe 16, ein den Antriebsmotor 14 und das Getriebe 16 einhausendes Gehäuse 18, welches gleichzeitig eine Felge 20 des Rades 10 bildet. Der elektrische Antriebsmotor 14 weist einen außenliegenden Stator 22 und einen koaxial zum Stator 22 angeordneten innenliegenden Rotor 24 auf, ist also als ein Innenläufer ausgebildet. In dem Antriebsmotor 14 ist um einen eine Achse 26 und eine Nabe 28 beherbergenden Axialbereich 30 herum ein Freiraum 32 (Hohlraum) ausgebildet, in dem das Getriebe 16 angeordnet ist. Das Getriebe 16 ist also innerhalb des Antriebsmotors 14 in dem radial innerhalb von dem Rotor 24 und dem Stator 22 ausgebildeten Freiraum 32 angeordnet.The wheel hub drive 12 includes an electric drive motor 14 , a drive motor 14 in the drive train downstream transmission 16 , a drive motor 14 and the gearbox 16 housing housing 18 , which at the same time a rim 20 of the wheel 10 forms. The electric drive motor 14 has an external stator 22 and one coaxial with the stator 22 arranged inboard rotor 24 on, so it is designed as an internal rotor. In the drive motor 14 is about an axis 26 and a hub 28 harboring axial area 30 a free space around 32 (Cavity) formed in which the transmission 16 is arranged. The gear 16 So it is inside the drive motor 14 in the radially inside of the rotor 24 and the stator 22 trained free space 32 arranged.

Die Felge 20 wird von einem mit der Nabe 28 drehfest verbundenen Teil 33 des Gehäuses 18 gebildet und trägt an ihrem Außenumfang einen zugehörigen Reifen 34 des Rades 10. Ein anderer Teil 35 des Gehäuses 18 ist mit der Achse 26 drehfest verbunden und trägt den Stator 22 des Antriebsmotors 14. Dieser andere Gehäuseteil 35 bietet in seinem Inneren Bauraum (in Form eines Hohlraumes) für Elektronikkomponenten des Radnabenantriebs 12, beispielsweise eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung seiner Funktionen. Die beiden Teile 33, 35 des Gehäuses 18 sind gegeneinander verdrehbar gelagert. Der Radnabenantrieb 12 baut axial (also entlang der Achse 26) dadurch sehr schmal, da der Stator 22 und der Rotor 24 des Antriebsmotors 14 sowie das Getriebe 16 vollständig innerhalb eines von der Axialausdehnung der Felge 20 begrenzten Axialbereichs A angeordnet ist.The rim 20 is from one with the hub 28 rotatably connected part 33 of the housing 18 formed and carries on its outer periphery an associated tire 34 of the wheel 10 , Another part 35 of the housing 18 is with the axis 26 rotatably connected and carries the stator 22 of the drive motor 14 , This other housing part 35 offers in its interior space (in the form of a cavity) for electronic components of the wheel hub drive 12 For example, a control and / or regulating device for controlling and / or regulating its functions. The two parts 33 . 35 of the housing 18 are rotatably mounted against each other. The wheel hub drive 12 builds axially (ie along the axis 26 ) very narrow because of the stator 22 and the rotor 24 of the drive motor 14 as well as the transmission 16 completely within one of the axial extent of the rim 20 limited axial region A is arranged.

Das Getriebe 16 ist als Getriebe 16 mit veränderbarer Übersetzung, genauer gesagt als ein Lastschaltgetriebe 36 ausgebildet. Das Lastschaltgetriebe 36 ist eine spezielle Form eines schaltbaren Getriebes 16, bei dem die Übersetzung unter Last, also während der Fahrt, ohne Unterbrechung des Drehmoments geändert werden kann. The gear 16 is as a transmission 16 with variable ratio, more specifically as a powershift transmission 36 educated. The power shift transmission 36 is a special form of a switchable gearbox 16 in which the gear ratio under load, so while driving, without changing the torque can be changed.

Das Lastschaltgetriebe 36 setzt sich aus einem schaltbaren Planetensatz 38 eines Planetengetriebes sowie aus einem form- und reibschlüssigen Kupplungssystem 40 zusammen. Die Betätigung des Lastschaltgetriebes 36 erfolgt beispielsweise elektromechanisch mit Hilfe einer Schiebemuffe 42 mit Wippe 44, die durch einen Aktuator 46 angetrieben wird. Die Schiebemuffe 42 greift dabei entweder in Kupplungsverzahnungen 48 und erzeugt eine Anpresskraft auf eine Druckplatte 50 einer als Lamellenkupplung ausgebildeten Kupplung 52 des Kupplungssystems 40. Durch einen im Kupplungssystem 40 eingesetzten Freilauf 54 wird eine Zugkraftunterbrechung deutlich reduziert oder sogar komplett vermieden. The power shift transmission 36 consists of a switchable planetary gear set 38 a planetary gear and a positive and frictional coupling system 40 together. The operation of the power shift transmission 36 takes place, for example, electromechanically by means of a sliding sleeve 42 with seesaw 44 by an actuator 46 is driven. The sliding sleeve 42 engages either in clutch teeth 48 and generates a pressing force on a printing plate 50 a trained as a multi-plate clutch clutch 52 of the coupling system 40 , By one in the coupling system 40 used freewheel 54 is a traction interruption significantly reduced or even completely avoided.

Im gezeigten ersten Zustand sind die Kupplungsverzahnungen 48 durch die Schiebemuffe 42 geschlossen. Die Drehmomentübertragung erfolgt somit rein formschlüssig. Der Freilauf 54 ist überbrückt. In the first state shown are the coupling teeth 48 through the sliding sleeve 42 closed. The torque transmission is thus purely positive. The freewheel 54 is bypassed.

Beim Gangwechsel (nicht gezeigt) werden zuerst die Kupplungsverzahnungen 48 durch eine Verschiebung der Schiebemuffe in Richtung der Kupplung 52 geöffnet. Die Drehmomentübertragung erfolgt nun vom Träger des Planetensatzes 38 zum äußeren Lamellenträger über den Freilauf 54 reibschlüssig. Wird nun die Druckplatte 50 durch die Schiebemuffe 42 gedrückt, wird die Kupplung 52 geschlossen (nicht gezeigt). In diesem Zustand wird das Drehmoment direkt über die Kupplung 52 übertragen. Weil die Kupplung 52 schneller rotiert als der Träger des Planetensatzes 38 befindet sich der Freilauf 54 im Überholbetrieb. Der Antriebsmotor 14 ist direkt verbunden mit der Felge 20 des angetriebenen Rads 10.When changing gear (not shown), first the clutch teeth 48 by a displacement of the sliding sleeve in the direction of the coupling 52 open. The torque transmission is now carried by the carrier of the planetary gear set 38 to the outer plate carrier over the freewheel 54 friction. Now the pressure plate 50 through the sliding sleeve 42 pressed, the clutch becomes 52 closed (not shown). In this state, the torque is transmitted directly through the clutch 52 transfer. Because the clutch 52 rotates faster than the carrier of the planetary gear set 38 is the freewheel 54 in overtaking. The drive motor 14 is directly connected to the rim 20 of the driven wheel 10 ,

Alternativ ist es prinzipiell denkbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung ebenfalls in dem Freiraum 32 angeordnet ist.Alternatively, it is in principle conceivable that the control and / or regulating device also in the free space 32 is arranged.

Der Radnabenantrieb der 2 ist im Wesentlichen gleich aufgebaut, wie der Radnabenantrieb 12 der 1, sodass hier nur auf die Unterschiede zum Antrieb 12 der 1 eingegangen wird. Bei der Ausführungsform der 2 weist der Radnabenantrieb 12 eine als Scheibenbremse ausgebildete Bremseinrichtung 56 auf. Dazu ist außen an dem die Felge 20 bildenden Teil des Gehäuses 18 eine Bremsscheibe angebracht.The wheel hub drive of 2 is essentially the same structure as the wheel hub drive 12 of the 1 , so here only on the differences to the drive 12 of the 1 will be received. In the embodiment of the 2 has the wheel hub drive 12 a trained as a disc brake device 56 on. This is the outside of the rim 20 forming part of the housing 18 a brake disc attached.

Beim Radnabenantrieb 12 der 3 ist ein simples eingängiges Getriebe 16 eingebaut, nämlich ein Planetensatz, der dem Planetensatz der 2 entspricht. Das Getriebe 16 ist zwar nicht schaltbar, weist jedoch eine gewisse Übersetzung auf.With the wheel hub drive 12 of the 3 is a simple catchy gearbox 16 installed, namely a planetary gear set, the planetary gear of the 2 equivalent. The gear 16 Although not switchable, but has a certain translation.

Der Freiraum 32 und die Antriebs- und Abtriebsanschlüsse für das Getriebe 16 sind bei den Rädern 10 beziehungsweise Radnabenantrieben 12 der 1, 2 und 3 identisch gestaltet, da die Radnabenantriebe 12 mittels eines Modulsystems nach dem Baukasten-Prinzip erstellt sind. Dieses Modulsystem weist neben elektrischen Antriebsmotoren 14, die je einen Freiraum 32 zur Montage von je einem modulartigen Getriebe 16 aus einer Gruppe von verschiedenen modulartigen Getrieben 16 aufweisen auch mindestens zwei unterschiedliche modulartige Getriebe 16 auf. Im gezeigten Beispiel also das mehrgängige Getriebe der 1 und 2 sowie das eingängige Getriebe 16 der 3.The open space 32 and the drive and output connections for the transmission 16 are at the wheels 10 or wheel hub drives 12 of the 1 . 2 and 3 identically designed, since the wheel hub drives 12 are created by a modular system according to the modular principle. This module system has in addition to electric drive motors 14 which ever have a free space 32 for mounting of a modular gearbox 16 from a group of different modular gearboxes 16 also have at least two different modular gearboxes 16 on. In the example shown so the multi-speed transmission of 1 and 2 as well as the catchy transmission 16 of the 3 ,

Es ergeben sich folgende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik:
Durch die Integration des Getriebes 16 in den Radnabenantrieb radial innerhalb von Rotor 24 und Stator des Antriebsmotors 14 kann auch ein schwächerer, höher drehender Motor 14 eingesetzt werden, wodurch der Antrieb 12 insgesamt leichter werden kann. Alternativ kann auch ein mehrgängiges Getriebe (insbesondere 2-Gang-Getriebe) integriert werden, um die Steigfähigkeit des Kraftfahrzeugs und die Beschleunigung beim Anfahren zu erhöhen und/oder die Maximalgeschwindigkeit zu steigern. Durch die „kleinere“ Bauform das Motors 14 werden weniger Magnete und Kupfer benötigt, wodurch geringere Kosten entstehen.There are the following advantages over the prior art:
Through the integration of the transmission 16 in the wheel hub drive radially inside the rotor 24 and stator of the drive motor 14 can also be a weaker, higher rotating engine 14 be used, causing the drive 12 overall can be easier. Alternatively, a multi-speed transmission (in particular 2-speed transmission) integrated be to increase the climbing ability of the motor vehicle and the acceleration during startup and / or to increase the maximum speed. Due to the "smaller" design of the engine 14 Less magnets and copper are needed, resulting in lower costs.

Beim Radnabenantrieb der 4 ist statt eines Getriebes ein simpler Hebel 58 eingebaut. Damit ist dieser Radnabenantrieb 12 als solches zwar nicht mehr ein Antrieb 12, der dem Erfindungsgedanken entspricht, aber er ist aus einer Komponente des zuvor erwähnten Modulsystems zum Aufbau von Radnabenantrieben 12 mit entsprechenden Getrieben 16 erstellt und kann daher als zusätzliche Alternative dieses Systems angesehen werden.When wheel hub drive the 4 is a simple lever instead of a gearbox 58 built-in. This is this wheel hub drive 12 as such no longer a drive 12 which corresponds to the inventive idea, but it is made of a component of the aforementioned module system for building wheel hub drives 12 with appropriate gearboxes 16 and can therefore be considered as an additional alternative to this system.

In den gezeigten Beispielen ist der Motor 14 konkret als Innenläufer ausgeführt. Innerhalb des Rotors 24 ist das ein- oder mehrgängige Getriebe 16 zur Drehmomentsteigerung integriert. Zusätzlich ist ein modularer Aufbau nach dem Baukastenprinzip vorgesehen, in dem verschiedene Getriebelösungen (zum Beispiel Planetenstufe einfach, Planetenstufe schaltbar, etc.) und der Direktantrieb möglich sind. Im Baukasten sind ebenfalls Lösungen mit Scheiben- und Trommenbremse denkbar. Durch die Innenläuferkonstruktion ist die Kühlung des Stators 22 über Luft oder Wasser einfacher und effizienter zu realisieren. Mit einer geeigneten lnnenkonstruktion der Felge 20 im Zusammenspiel mit der Außenkontur des Stators 22 oder Statorgehäuses lässt sich eine Luftströmung für eine bessere Kühlung realisieren.In the examples shown, the engine is 14 specifically designed as an internal rotor. Inside the rotor 24 is the single or multiple gearbox 16 integrated for torque increase. In addition, a modular design according to the modular principle is provided, in which various transmission solutions (for example planetary stage simple, planetary stage switchable, etc.) and the direct drive are possible. In the modular system, solutions with disc and tachometer brakes are also conceivable. Due to the internal rotor design is the cooling of the stator 22 to make it easier and more efficient via air or water. With a suitable internal construction of the rim 20 in interaction with the outer contour of the stator 22 or stator housing can realize an air flow for better cooling.

Die Motoranordnung direkt In der Radnabe 28 ermöglicht eine steifere Verbindung von der Motorwelle zur Straße. Die Regelbarkeit des Antriebs 12 ist dadurch verbessert.The engine assembly directly in the wheel hub 28 allows a stiffer connection from the motor shaft to the road. The controllability of the drive 12 is improved.

Konstruktionsbedingt Ist es möglich die Elektronik für den Antrieb 12 (insbesondere die Steuergeräte) ebenfalls In der dem Radnabenantrieb 12 unterzubringen. Mit einem geeigneten Aufbau der Elektronik kann die Außenseite des Gehäuses 18 als Kühlfläche genutzt werden.By design Is it possible the electronics for the drive 12 (especially the control units) also in the wheel hub drive 12 accommodate. With a suitable construction of the electronics can be the outside of the housing 18 be used as a cooling surface.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Rad wheel
1212
Radnabenantrieb wheel hub drive
1414
Antriebsmotor  drive motor
1616
Getriebe transmission
1818
Gehäuse casing
2020
Felge rim
2222
Stator (Ständer) Stator
2424
Rotor (Läufer) Rotor (runner)
2626
Achse  axis
2828
Nabe hub
3030
Axialbereich axial
3232
Freiraum free space
3333
Gehäuseteil housing part
3434
Reifen tires
3535
Gehäuseteil housing part
3636
Lastschaltgetriebe power shift
3838
Planetensatz  planetary set
4040
Kupplungssystem coupling system
4242
Schiebemuffe sliding sleeve
4444
Wippe seesaw
4646
Aktuator actuator
4848
Kupplungsverzahnung coupling teeth
5050
Druckplatte printing plate
5252
Kupplung clutch
5454
Freilauf freewheel
5656
Bremseinrichtung braking means
5656
Hebel lever
AA
Axialbereich axial

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011011010 A1 [0003] DE 102011011010 A1 [0003]

Claims (10)

Radnabenantrieb (12) für ein Rad (10) eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrischen Antriebsmotor (14), der einen Stator (22) und einen koaxial zum Stator (22) angeordneten Rotor (24) aufweist, mit einem dem Antriebsmotor (14) nachgeschalteten Getriebe (16) und mit einem den Antriebsmotor (14) und/oder das Getriebe (16) einhausenden Gehäuse (18), dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (16) innerhalb des Antriebsmotors (14) in einem radial innerhalb von dem Rotor (24) und dem Stator (22) ausgebildeten Freiraum (32) angeordnet ist.Wheel hub drive ( 12 ) for a wheel ( 10 ) of a motor vehicle, with an electric drive motor ( 14 ), which has a stator ( 22 ) and one coaxial to the stator ( 22 ) arranged rotor ( 24 ), with a drive motor ( 14 ) downstream transmission ( 16 ) and with a drive motor ( 14 ) and / or the transmission ( 16 ) housing ( 18 ), characterized in that the transmission ( 16 ) within the drive motor ( 14 ) in a radially inside of the rotor ( 24 ) and the stator ( 22 ) free space ( 32 ) is arranged. Radnabenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (16) als Getriebe (16) mit veränderbarer Übersetzung ausgebildet ist.Hub wheel drive according to claim 1, characterized in that the transmission ( 16 ) as a transmission ( 16 ) is designed with variable translation. Radnabenantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das das Getriebe (16) als manuell schaltbares Getriebe mit mehreren Schaltstufen oder als Automatikgetriebe mit mehreren Übersetzungsstufen ausgebildet ist.Hub wheel drive according to claim 2, characterized in that the transmission ( 16 ) is designed as a manually shiftable transmission with multiple shift stages or as an automatic transmission with multiple gear ratios. Radnabenantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (16) als Lastschaltgetriebe (36) ausgebildet ist.Hub wheel drive according to claim 2 or 3, characterized in that the transmission ( 16 ) as a power shift transmission ( 36 ) is trained. Radnabenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Gehäuseteil (35) des Gehäuses, insbesondere einen Gehäusedeckel, das den Freiraum (32) axial abschließt und dessen Außenfläche als Kühlfläche ausgebildet ist. Hub drive according to one of claims 1 to 4, characterized by a housing part ( 35 ) of the housing, in particular a housing cover, the free space ( 32 ) axially terminates and whose outer surface is formed as a cooling surface. Radnabenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antriebsmotor (14) als Innläufer ausgebildet ist.Hub wheel drive according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electric drive motor ( 14 ) is designed as an inert rotor. Radnabenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Bremseinrichtung (56).Hub drive according to one of claims 1 to 6, characterized by a braking device ( 56 ). Radnabenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Radnabenantriebs, wobei diese Steuer- und/oder Regeleinrichtung insbesondere ebenfalls in dem Freiraum (32) angeordnet ist.Wheel hub drive according to one of claims 1 to 7, characterized by a control and / or regulating device for controlling and / or regulating the wheel hub drive, wherein this control and / or regulating device is also in particular in the free space ( 32 ) is arranged. Rad (10) für ein Kraftfahrzeug mit einem Reifen (34), einer den Reifen (34) tragenden Felge (20) und einem die Felge (20) bildenden oder innerhalb der Felge (20) angeordneten Radnabenantrieb (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Getriebe (16) des Radnabenantriebs (12) vollständig innerhalb eines von der Axialausdehnung der Felge (20) begrenzten Axialbereichs (A) angeordnet ist.Wheel ( 10 ) for a motor vehicle with a tire ( 34 ), one of the tires ( 34 ) carrying rim ( 20 ) and a rim ( 20 ) forming or inside the rim ( 20 ) arranged wheel hub drive ( 12 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the transmission ( 16 ) of the wheel hub drive ( 12 completely within one of the axial extent of the rim ( 20 ) limited axial region (A) is arranged. Modulsystem zum Aufbau eines Radnabenantriebs (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit mindestens einem elektrischen Antriebsmotor (14), der einen Freiraum (32) zur Montage von einem modulartigen Getriebe (16) aus einer Gruppe von verschiedenen modulartigen Getrieben (16) ausbildet, mit mindestens zwei unterschiedlichen modulartigen Getrieben (16) und mit einem Gehäuse (18) zum Einhausen des Antriebsmotors (14) und des Getriebes (16).Modular system for constructing a wheel hub drive ( 12 ) according to one of claims 1 to 8, with at least one electric drive motor ( 14 ), which has a free space ( 32 ) for mounting a modular transmission ( 16 ) from a group of different modular transmissions ( 16 ), with at least two different modular gears ( 16 ) and with a housing ( 18 ) for housing the drive motor ( 14 ) and the transmission ( 16 ).
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