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Die
Erfindung betrifft eine Radbaugruppe für ein Kraftfahrzeug,
mit einer um eine Radachse drehbar gelagerten Radnabe, an welcher
eine Felge eines Rades festlegbar ist, wobei eine elektrische Maschine
zumindest bereichsweise in einem Teil eines Radraums zwischen der
Radnabe und der Felge angeordnet ist. Hierbei weist die elektrische
Maschine einen an einem drehfesten Fahrzeugteil festgelegten Stator
und einen über eine Mitnehmereinrichtung mit der Felge
und der Radnabe bewegungsgekoppelten Rotor auf. In einem anderen
Teil des Radraums ist zwischen der Radnabe und der Felge eine Bremseinrichtung
angeordnet.
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Die
DE 199 48 224 C1 beschreibt
eine Radbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, mit einer um eine Radachse
drehbar gelagerten Radnabe, an welcher eine Felge eines Rades festgelegt
ist. In einem Radraum zwischen der Radnabe und der Felge sind eine
elektrische Maschine und eine Bremseinrichtung angeordnet. Die elektrische
Maschine umfasst einen hohlzylindrisch ausgebildeten Stator, welcher an
einem drehfesten Fahrzeugteil festgelegt ist. Ein als Außenläufer
ausgebildeter Rotor umgibt den Stator außenumfangsseitig.
Eine Halterung zum Halten des Rotors ist zusammen mit der Felge
mittels Radschrauben an der Radnabe festgelegt. Der Rotor umschließt
eine mechanische Bremseinrichtung konzentrisch, welche in einem
Teil des Radraums zwischen der Radnabe und der Felge angeordnet
ist.
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Bei
der Radbaugruppe gemäß dem Stand der Technik sind
Wartungsarbeiten an der Bremseinrichtung vergleichsweise aufwändig,
da die elektrische Maschine zumindest teilweise demontiert werden
muss, um eine uneingeschränkte Zugänglichkeit zu
der Bremseinrichtung zu ermöglichen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Radbaugruppe der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei welcher eine Zugänglichkeit
zu der Bremseinrichtung verbessert ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Radbaugruppe
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen
angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Radbaugruppe für ein
Kraftfahrzeug weist eine um eine Radachse drehbar gelagerte Radnabe
auf, an welcher eine Felge eines Rades festlegbar ist. Hierbei ist
eine elektrische Maschine zumindest bereichsweise in einem Teil
eines Radraums zwischen der Radnabe und der Felge angeordnet, wobei
die elektrische. Maschine einen an einem drehfesten Fahrzeugteil
festgelegten Stator und einen über eine Mitnehmereinrichtung
mit der Felge und der Radnabe bewegungsgekoppelten Rotor aufweist.
In einem anderen Teil des Radraums ist zwischen der Radnabe und
der Felge eine Bremseinrichtung angeordnet, wobei die Mitnehmereinrichtung
radial außerhalb der Bremseinrichtung angeordnet ist.
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Dadurch
kann die Bremseinrichtung besonders einfach zugänglich
gemacht werden, indem die Felge von der Radnabe gelöst
wird. Weder bei einem Wechsel der Felge noch bei Wartungsarbeiten
an der Bremseinrichtung oder bei einem Wechsel der Bremseinrichtung
muss die elektrische Maschine demontiert werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Mitnehmereinrichtung wenigstens einen axial des Rotors
angeordneten Mitnehmerzapfen umfasst, welcher mit einer korrespondierenden
Aussparung der Felge in Eingriff zu bringen ist. Dadurch ist ein
besonders einfach zu lösendes formschlüssiges
Verbinden des Rotors mit der Felge ermöglicht, welches
ein Übertragen von Drehmomenten und Kräften zwischen
Rotor und Felge erleichtert.
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Des
Weiteren kann bei dem axialen Anordnen des oder der Mitnehmerzapfen
ein Außendurchmesser des Rotors besonders groß sein,
wobei der Rotor bis nahe an ein Felgenbett der Felge heranreichend
ausgebildet werden kann. Dadurch kann die elektrische Maschine eine
besonders hohe Leistung generieren. Des Weiteren ist durch die Mitnehmerzapfen,
welche in die korrespondierenden Aussparungen in der Felge in Eingriff
zu bringen sind, eine besonders kostengünstige Mitnehmereinrichtung
geschaffen. Auch ist die Felge besonders einfach an der Radnabe
festzulegen.
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In
einer ergänzenden oder alternativen Ausgestaltung der Erfindung
kann die Mitnehmereinrichtung wenigstens einen radial über
den Rotor überstehenden Zahn umfassen, welcher mit einem
an der Felge angeordneten korrespondierenden Zahn in Anlage oder
mit einer korrespondierenden Aussparung in der Felge in Eingriff
zu bringen ist. Dadurch ist ein besonders sicheres formschlüssiges
Verbinden des Rotors mit der Felge nach Art einer Keilwellenverbindung
ermöglicht, durch welches sich Kräfte und Drehmomente
besonders gut zwischen Rotor und Felge übertragen lassen.
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Des
Weiteren können Komponenten der Radbaugruppe wie die Bremseinrichtung,
die Radnabe, der Wellenstumpf und/oder das Radlager hierbei baugleich
einer Radbaugruppe ausgebildet sein, bei welcher in dem Teil des
Radraums zwischen der Radnabe und der Felge keine elektrische Maschine angeordnet
ist. Ein Warten und/oder Austauschen von Verschleißteilen, beispielsweise
einer Bremsscheibe und/oder eines Bremssattels der Bremseinrichtung
kann ohne ein Demontieren der elektrischen Maschine erfolgen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der an der Felge
angeordnete korrespondierende Zahn einstückig mit der Felge
ausgebildet. Dadurch ist eine besonders belastbare Verbindung des
korrespondierenden Zahns mit der Felge geschaffen.
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Des
Weiteren hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine axiale Länge
des Zahns einer axialen Länge des Felgenbetts der Felge
zumindest im Wesentlichen gleich ist. Durch das Schaffen einer vergleichsweise
großen Anlagefläche zwischen dem rotorseitigen
Zahn und dem felgenseitigen Zahn ist hierbei ein besonders gleichmäßiges
Verteilen von zwischen dem Rotor und der Felge wirkenden Kräften
und Drehmomenten ermöglicht.
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Des
Weiteren ist es von Vorteil, wenn zumindest eine von einander zugewandten
Außenkanten der Zähne gegenüber der Radachse
zu einer kraftfahrzeugfernen Außenseite des Rads hin geneigt ausgebildet
ist. Dadurch ist ein besonders einfaches Anbringen und Demontieren
der Felge ermöglicht, da mit zunehmendem Aufschieben der
Felge ein zunehmend stärkerer Kraftschluss zwischen den
in Anlage gebrachten Zähnen ausgebildet ist.
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Von
Vorteil ist es weiterhin, wenn wenigstens zwei Komponenten der Mitnehmereinrichtung
bezüglich des Rotors gleichmäßig beabstandet
angeordnet sind. So können die axial des Rotors angeordneten Mitnehmerzapfen
und/oder die radial über den Rotor überstehenden
Zähne zu einem besonders gleichmäßigen
außenumfangsseitigen Verteilen der zwischen dem Rotor und
der Felge übertragenen Kräfte und Drehmomente
führen. Dadurch kann insbesondere sichergestellt werden,
dass eine ständige Anlage des radial über den
Rotor überstehenden Zahns mit dem korrespondierenden Zahn
an der Felge gegeben ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Mitnehmereinrichtung
rotorseitig und/oder felgenseitig ein Dämpfungselement
auf. So können die radial über den Rotor überstehenden Zähne
und/oder die korrespondierenden an der Felge angeordneten Zähne
eine Gummierung aufweisen, welche zum Ausgleichen von Stößen
geeignet ist, welche von einer Fahrbahn auf das Rad übertragen
werden. Ebenso können durch die Dämpfungselemente
Drehmomentschwankungen beim Antreiben des Rades mittels der elektrischen
Maschine ausgeglichen und Geräusche gedämpft werden.
Die gleichen Vorteile hat ein Gummieren der axial des Rotors angeordneten
Mitnehmerzapfen und/oder der korrespondierenden Aussparungen in
der Felge.
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Weiterhin
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Mitnehmereinrichtung
rotorseitig einstückig mit dem Rotor ausgebildet ist. Dadurch
ist einerseits ein besonders sicheres Festlegen der Mitnehmerzapfen
und/oder der radial über den Rotor überstehenden
Zähne an dem Rotor erreicht. Andererseits ist so ein Montageaufwand
eines nachträglichen Anbringens der Mitnehmereinrichtung
an dem Rotor verringert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
elektrische Maschine als Außenläufermaschine ausgebildet,
wobei der Stator und/oder der Rotor hohlzylindrisch ausgebildet
sind. Dadurch ist einerseits ein besonders großer Durchmesser
des Rotors geschaffen, welcher ein besonders leistungsfähiges
Antreiben des Rades ermöglicht. Des Weiteren ist innerhalb
des hohlzylindrisch ausgebildeten Stators ausreichend Bauraum zum Anordnen
der Bremseinrichtung in der Radbaugruppe geschaffen.
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Von
Vorteil ist es weiterhin, wenn ein, insbesondere einstückig
mit dem Stator ausgebildetes, Anschlusselement zum Festlegen des
Stators an dem drehfesten Fahrzeugteil einen Lochkranz umfasst.
Dadurch ist ein besonders sicheres und genaues Festlegen des Stators
an dem drehfesten Fahrzeugteil ermöglicht. Ist das Anschlusselement
einstückig mit dem Stator ausgebildet, so entfällt
in vorteilhafter Weise die Montage eines weiteren Bauteils.
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Schließlich
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die elektrische Maschine
als Zusammenbau in dem Teil des Radraums anzuordnen ist. So kann
die elektrische Maschine vormontiert werden, bevor sie an dem drehfesten
Fahrzeugteil festgelegt wird. Hierdurch ist eine besonders hohe
Passgenauigkeit der elektrischen Maschine in dem Teil des Radraums
erreichbar. Ebenso kann ein zwischen dem Stator und dem Rotor ausgebildeter
Luftspalt besonders genau eingestellt werden.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche
Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung einer Radbaugruppe in Richtung einer Radachse,
wobei in einem Teil eines Radraums zwischen einer Radnabe und einer
Felge eine elektrische Maschine angeordnet ist, wobei in einem anderen
Teil des Radraums eine Bremseinrichtung angeordnet ist, und wobei
radial über einen Rotor der elektrischen Maschine überstehende
Zähne mit korrespondierenden, an der Felge angeordneten
Zähnen in Anlage gebracht sind; und
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2 einen
Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der
Radbaugruppe gemäß 1, wobei
anstelle der miteinander in Anlage gebrachten Zähne an
dem Rotor axial Mitnehmerzapfen angeordnet sind, welche mit korrespondierenden Aussparungen
in der Felge in Eingriff gebracht sind.
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1 zeigt
eine obere Hälfte einer mittig entlang einer Radachse A
geschnittenen Radbaugruppe 10. Die Radbaugruppe 10 umfasst
eine um die Radachse A drehbar gelagerte Radnabe 12, an
welcher mittels Befestigungsschrauben 14 eine Felge 16 eines
Rades festgelegt ist. Die Radnabe 12 ist mittels zweier
axial beabstandet angeordneter Radlager 18 an einem koaxial
der Radachse A sich erstreckenden Wellenstumpf 20 gelagert.
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An
der Radnabe 12 ist mittels der Befestigungsschrauben 14 des
Weiteren eine Bremseinrichtung 22 festgelegt, welche vorliegend
als Scheibenbremse mit einem Bremssattel 24 und einer Bremsscheibe 26 ausgebildet
ist. In einem äußeren Teil eines Radraums zwischen
der Radnabe 12 und der Felge 16 ist eine elektrische
Maschine 28 angeordnet. Die elektrische Maschine 28 ist
als Außenläufermaschine ausgebildet und weist
einen hohlzylindrisch ausgebildeten Stator 30 und einen
relativ zu dem Stator 30 bewegbaren, außen liegenden
Rotor 32 auf.
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Zwischen
dem Stator 30 und dem Rotor 32 ist ein Luftspalt 34 ausgebildet.
Der Rotor 32 ist an dem Stator 30 über
axial außerhalb des Stators 30 angeordnete Dünnringlager 36 gelagert.
Mittels der Dünnringlager 36 ist eine Gleitlagerung
des Rotors 32 an dem Stator 30 geschaffen. Die
elektrische Maschine 28 ist vollständig in den äußeren
Teil des Radraums zwischen der Felge 16 und der Radnabe 12 integriert.
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Ein
Anschlusselement zum Festlegen des Stators 30 an einem
drehfesten Fahrzeugteil 38 umfasst vorliegend einen Lochkranz 40. Über
den Lochkranz 40, welcher mittels Befestigungsschrauben 14 an
dem drehfesten Fahrzeugteil 38 festgelegt ist, ist es ermöglicht,
die elektrische Maschine 28 als vormontierten Zusammenbau,
welcher den Stator 30 und den Rotor 32 umfasst,
in dem äußeren Teil des Radraums anzuordnen.
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Der
Lochkranz 40 stellt somit eine definierte Schnittstelle
dar, mittels welcher ein besonders passgenaues Verbinden der elektrischen
Maschine 28 mit dem drehfesten Fahrzeugteil 38 ermöglicht
ist. Das den Lochkranz 40 umfassende Anschlusselement zum
Festlegen des Stators 30 an dem drehfesten Fahrzeugteil 38 kann
auch einstückig mit dem Stator 30 ausgebildet
sein. Insbesondere kann das Anschlusselement Teil eines Gehäuses
des Stators 30 sein.
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Gemäß dem
in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Radgruppe 10 umfasst
eine Mitnehmereinrichtung zum Koppeln von Bewegungen der Felge 16 und
des Rotors 32 eine Mehrzahl von radial über den
Rotor 32 überstehenden Zähnen 42. Der
außenumfangsseitig an einem Gehäuse des Rotors 32 angeordnete,
in 1 gezeigte Zahn 42 ist einstückig
mit dem Gehäuse des Rotors 32 ausgebildet. Alternativ
kann vorgesehen sein, die Zähne 42 nachträglich
an dem Gehäuse des Rotors 32 anzubringen.
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Gemäß 1 sind
die Zähne 42 mit korrespondierenden, an der Felge 16 angeordneten
Zähnen 44 in Anlage gebracht.
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Selbstverständlich
kann in einer alternativen Ausführungsform der Radbaugruppe 10 vorgesehen sein,
dass zum formschlüssigen Verbinden des Rotors 32 mit
der Felge 16 der rotorseitige Zahn 42 mit einer
vorliegend nicht gezeigten korrespondierenden Aussparung in der
Felge 16 in Eingriff gebracht ist.
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Durch
ein außenumfangsseitig gleichmäßig beabstandetes
Anordnen von mindestens zwei Zähnen 42 an dem
Rotor 32, welche mit zwei felgenseitigen, korrespondierenden
Zähnen 44 in Anlage gebracht sind, kann sichergestellt
werden, dass eine dauerhafte Anlage des Zahns 42 und des
korrespondierenden Zahns 44 gegeben ist. Des Weiteren können
so Kräfte und Drehmomente besonders gleichmäßig
verteilt zwischen dem Rotor 32 und der Felge 16 übertragen
werden.
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Durch
das Anordnen der die Zähne 42, 44 umfassenden
Mitnehmereinrichtung radial außerhalb der Bremseinrichtung 22 ist
eine Zugänglichkeit zu der Bremseinrichtung 22 gewährleistet,
welche ein besonders einfaches Warten des Bremssattels 24 und/oder
der Bremsscheibe 26 ermöglicht. Selbstverständlich
kann die vorliegend als Scheibenbremse ausgebildete Bremseinrichtung 22 in
alternativen Ausführungsformen der Radbaugruppe 10 auch
als Trommelbremse oder andere mechanische Bremseinrichtung 22 ausgebildet
sein.
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Die
Zähne 42, 44 weisen eine axiale Länge auf,
welche einer axialen Länge eines Felgenbetts 46 der
Felge 16 im Wesentlichen gleich ist. Dadurch ist eine besonders
große Anlagefläche der Zähne 42, 44 aneinander
gegeben.
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Selbstverständlich
ist es alternativ vorstellbar, die axiale Länge der Zähne 42, 44 so
zu bemessen, dass die der axialen Länge des Rotors 32 zumindest
im Wesentlichen gleich ist.
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In 1 ist
des Weiteren erkennbar, dass einander zugewandte Außenkanten
der Zähne 42, 44 gegenüber der
Radachse A zu einer kraftfahrzeugfernen Außenseite des
Rads hin geneigt ausgebildet sind. Durch das angeschrägte
Ausbilden der Zähne 42, 44 ist ein Montieren
der Felge 16 besonders einfach durchführbar. Die
Felge 16 wird hierbei unter Bildung eines Formschlusses
mittels der die Zähne 42, 44 umfassenden
Mitnehmereinrichtung mit dem Rotor 32 verbunden.
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Anschließend
wird die Felge 16 mittels der Befestigungsschrauben 14 an
der Radnabe 12 kraftschlüssig festgelegt. So entsteht
eine form- und kraftschlüssige Einheit, welche ein besonders
gutes Übertragen von Kräften und Drehmomenten
zwischen der elektrischen Maschine 28 und der Felge 16 ermöglicht.
Des Weiteren muss so beim Demontieren der Felge 16 die
elektrische Maschine 28 nicht ausgebaut werden und der
Rotor 32 und der Stator 30 müssen nicht
voneinander getrennt werden.
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Aus 1 ist
erkennbar, dass die Zähne 42, 44 an den
einander zugewandten Außenkanten Dämpfungselemente 48 in
Form einer elastischen Gummierung aufweisen. Auf diese Weise können Stöße,
welche von einer Fahrbahn auf das Rad übertragen werden
so gedämpft werden, dass Stoßbelastungen der elektrischen
Maschine 28 minimiert sind. Ebenso dienen die Dämpfungselemente 48 einem Ausgleichen
von Drehmomentschwankungen beim Antreiben der Felge 16 mittels
des Rotors 32 und bewirken ein Dämpfen von Geräuschen.
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Zum
Integrieren der elektrischen Maschine 28 in den äußeren
Teil des Radraums zwischen der Felge 16 und der Radnabe 12 ist
an serienmäßigen Komponenten der Radbaugruppe 10 lediglich
das drehfeste Fahrzeugteil 38, welches vorliegend als Radträger
ausgebildet ist, zum Anbinden des Lochkranzes 40 anzupassen. Übrige
Komponenten der Radbaugruppe 10 wie die Bremseinrichtung 22,
die Radnabe 12, die Radlager 18, der Wellenstumpf 20, sowie
Komponenten eines Fahrwerks, von welchem in 1 ein Fahrwerkslenker 50 gezeigt
ist, können serienmäßigen Komponenten
baugleich sein. Dasselbe gilt für vorliegend nicht gezeigte
Komponenten des Fahrwerks wie Federn, Dämpfer, Fahrschemel und
dergleichen.
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2 zeigt
eine alternative Ausführungsform der Radbaugruppe 10,
bei welcher die radial außerhalb der Bremseinrichtung 22 angeordnete
Mitnehmereinrichtung Mitnehmerzapfen 52 umfasst. Der in 2 gezeigte
Mitnehmerzapfen 52 ist axial des Rotors 32 an
dem Gehäuse des Rotors 32 angeordnet und ist mit
einer korrespondierenden Aussparung 54 in der Felge 16 in
Eingriff gebracht.
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Zum
besonders wirkungsvollen und gleichmäßigen Übertragen
von Drehmomenten und Kräften zwischen dem Rotor 32 und
der Felge 16 ist eine Mehrzahl von Mitnehmerzapfen 52 voneinander gleichmäßig
beabstandet an dem Gehäuse des Rotors 32 angeordnet.
Die Mitnehmerzapfen 52 können nachträglich
an den Rotor 32 angebracht sein oder bereits beim Fertigen
des Rotors 32 einstückig mit diesem ausgebildet
werden.
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Der
Mitnehmerzapfen 52 und die Aussparung 54 weisen
vorliegend eine Gummierung zum Dämpfen von Stößen,
zum Ausgleichen von Drehmomentschwankungen der elektrischen Maschine 28 und
zum Dämpfen von Geräuschen auf. Durch das axiale
Anordnen der Mitnehmerzapfen 52 an dem Rotor 32 kann
ein Durchmesser des Rotors 32 so bemessen werden, dass
der Rotor 32 außenumfangsseitig besonders nahe
an das Felgenbett 46 der Felge 16 heranreicht.
Dadurch kann mittels der elektrischen Maschine 28 eine
besonders hohe Leistung generiert werden. Übrige Elemente
der in 2 gezeigten alternativen Ausführungsform
der Radbaugruppe 10 entsprechen den in 1 gezeigten
Elementen.
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Durch
eine vierfache Lagerung, nämlich den beiden Radlagern 18 und
den beiden Dünnringlagern 36, ergibt sich die
Gefahr einer Überbestimmtheit. Diese Gefahr kann dadurch
umgangen werden, dass der Mitnehmerzapfen 52 derart gestaltet
ist, dass er axial und radial Spiel zur Felge 16 aufweist
und nur Kräfte in Umfangsrichtung übertragen kann.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann daraus, dass von der Straße
kommende Kräfte direkt von den Radlagern 18 aufgenommen
werden und somit die elektrische Maschine 28 nicht belasten.
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Hauptlasten
zwischen dem Rad und der Fahrbahn werden bei den in 1 und 2 gezeigten
Radbaugruppen 10 von der Radnabe 12 und der Felge 16 aufgenommen.
Das Übertragen von Drehmomenten und Kräften zwischen
dem Rotor 32 und der Felge 16 ist durch die lösbaren,
formschlüssigen Verbindungen zwischen dem Rotor 32 und
der Felge 16 gewährleistet, ohne dass zum Warten
der Bremseinrichtung 22 ein Ausbauen der elektrischen Maschine 28 vorzunehmen
ist.
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- 10
- Radbaugruppe
- 12
- Radnabe
- 14
- Befestigungsschraube
- 16
- Felge
- 18
- Radlager
- 20
- Wellenstumpf
- 22
- Bremseinrichtung
- 24
- Bremssattel
- 26
- Bremsscheibe
- 28
- elektrische
Maschine
- 30
- Stator
- 32
- Rotor
- 34
- Luftspalt
- 36
- Dünnringlager
- 38
- Fahrzeugteil
- 40
- Lochkranz
- 42
- Zahn
- 44
- korrespondierender
Zahn
- 46
- Felgenbett
- 48
- Dämpfungselement
- 50
- Fahrwerkslenker
- 52
- Mitnehmerzapfen
- 54
- Aussparung
- A
- Radachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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