DE102014217974B4 - Antriebsrad mit Elektro-Radnabenmotor für Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebsrad (1) mit einem Elektro-Radnabenmotor (2) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen um eine Radnabe (3) angeordneten und drehfest mit dieser verbundenen Stator (4) und einen um den Stator (4) angeordneten und relativ zu diesem drehbar gelagerten Rotor (5) zum Antrieb einer drehfest mit dem Rotor (5) verbundenen Radfelge (6). Zwischen der Radnabe (3) und dem Stator (4) sind wenigstens zwei Energiespeicher (7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h) zur Abgabe elektrischer Energie für den Betrieb des Elektro-Radnabenmotors (2) angeordnet, die jeweils derart ringsegmentförmig ausgebildet sind, dass die Energiespeicher (7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h) aneinander liegend einen geschlossenen Ring um die Radnabe (3) bilden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsrad mit einem Elektro-Radnabenmotor für Kraftfahrzeuge, insbesondere für hybridelektrische Fahrzeuge und/oder Elektrofahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die DE 602 04 761 T2 zeigt einen drehenden elektrischen Motor mit einem ringförmigen Permanentmagnetrotor sowie einem Stator mit einer Mehrzahl von ringförmig angeordneten Elektromagneten, wobei Wicklungen der Elektromagnete ausgewählt mit Energie versorgt werden, um magnetische Pole abwechselnder Polarität zu bilden. Des Weiteren ist eine Mehrzahl von getrennten Leistungsmodulen vorgesehen, von denen jedes einem Elektromagneten entspricht und diesen mit Energie versorgt. Dabei sind die Leistungsmodule zwischen einer Radnabe und dem Stator angeordnet und umfassen zylinderförmige Batterien.
  • Die DE 197 08 058 A1 offenbart ein muskelkraftbetriebenes Radfahrzeug, insbesondere einen Rollstuhl, mit einem Antriebsrad, in das ein elektrischer Außenläufermotor integriert ist, der zwischen einer stationären Radaufnahmeeinrichtung und rotierenden Rad-Funktionsteilen gekoppelt und zur Abgabe eines zusätzlichen Drehmomentes über eine Steuerung ansteuerbar ist. Die an ihrem Außenumfang mit dem Stator des Ausläufermotors bestückte Radaufnahmeeinrichtung umschließt einen konzentrisch um einen Nabenabschnitt geführten Kreisringraum, in dem die Steuerung sowie ein Akkumulator und/oder eine Batterie angeordnet sind, während der sich über ein Kugellager auf der Radaufnahmeeinrichtung abstützende Rotor des Außenläufermotors mit den rotierenden Rad-Funktionseinheiten verbunden ist.
  • Die US 2010 / 0 212 980 A1 zeigt ein Antriebsrad mit einer feststehenden Achse, auf der ein Elektromotor aufsitzt, an dessen Rotor wiederum das eigentliche Rad befestigt ist. Im Bereich des Rades sind des Weiteren Batterien vorgesehen, die entweder in einem fest mit der Achse verbundenen Kasten angeordnet sein können oder aber in Batteriekästen, die zwischen den Speichen des Rades befestigt sind und mit diesem mit rotieren. In jedem Fall sind die Batterien radial außerhalb des Elektromotors angeordnet.
  • Die DE 29 808 758 U1 beschreibt ein Elektrofahrzeug mit wenigstens einer elektrischen Antriebseinrichtung sowie wenigstens einer Energieversorgungs-Einrichtung für die Antriebseinrichtung. Die Energieversorgungs-Einrichtung ist hierbei an einem Rad angeordnet und zwar innerhalb eines virtuellen Zylinders, der im Wesentlichen durch die Abmessung des Rades bestimmt ist. Hierbei ist die Energieversorgungs-Einrichtung in Form von Batterien stets radial außerhalb der Antriebseinrichtung angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen sind Batterien gezeigt, die als Segmente eines Ringzylinders ausgestaltet und fest mit der Achse verbunden sind, auf der das Rad aufsitzt. Diese Batterien sind jeweils unterhalb der Achse angeordnet, um den Schwerpunkt des Rades und somit des Fahrzeugs möglichst niedrig zu halten.
  • Antriebsräder mit Elektro-Radnabenmotoren für Kraftfahrzeuge sind allgemein bekannt. Der Elektro-Radnabenmotor erlaubt es, eine Antriebskraft ohne Zwischenschaltung eines Getriebes auf das Antriebsrad zu übertragen. Gegenüber einem klassischen Antriebsstrang, der je nach Ausprägung notwendige Komponenten wie Schalt- oder Automatikgetriebe, Kardanwelle, Differentialgetriebe und/oder Antriebswellen umfasst, zeichnet sich der Antrieb mittels Radnabenmotor durch eine wesentlich kompaktere Bauweise aus. Ferner ergeben sich mit Hilfe des Radnabenmotors ganz neue und verschiedenartige Möglichkeiten, den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs auszulegen, zum Beispiel als Hybridantrieb oder Allrad-Elektroantrieb.
  • Beispielsweise ist aus der EP 2 149 470 A1 ein Elektro-Radnabenmotor für ein Kraftfahrzeug bekannt, der einen an einer Fahrzeugachse befestigten Stator und einen an einer Fahrzeugfelge angeordneten Rotor umfasst.
  • Außerdem offenbart die EP 2 423 094 A2 ein Antriebsrad mit einem Elektro-Radnabenmotor für ein Elektrofahrzeug, bei dem die zum Betrieb des Elektro-Radnabenmotors notwendigen Batterien an Speichen einer Radfelge angeordnet sind. Der Radnabenmotor sitzt im Zentrum des Antriebsrads und treibt die Radfelge einschließlich der Speichen rotatorisch an.
  • In der DE 102 14 878 A1 ist weiterhin ein Golfwagen beschrieben, bei dem dessen Laufräder elektromotorisch angetrieben werden. Der Elektromotor, der ein Nabenmotor oder ein außermittig angeordneter Motor sein kann, der über ein Ritzel auf einen Innenzahnkranz des Laufrads wirkt, sowie wenigstens eine Batterie sind im Inneren des Laufrads angeordnet.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Antriebsrad mit einem Elektro-Radnabenmotor für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die sich durch eine besonders kompakte und hochintegrierte Bauweise auszeichnen, mit der insbesondere eine Reduzierung der Herstellungskosten sowie des Gewichts des Kraftfahrzeugs erreichbar ist. Darüber hinaus sollen das Antriebsrad sowie das Kraftfahrzeug einen energieeffizienten Fahrbetrieb ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Antriebsrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
  • Erfindungsgemäß umfasst ein Antriebsrad mit einem Elektro-Radnabenmotor für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein hybridelektrisches Kraftfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug, einen um eine Radnabe des Antriebsrads angeordneten und drehfest mit dieser verbundenen Stator des Elektro-Nabenmotors. Des Weiteren ist um den Stator ein Rotor des Elektro-Radnabenmotors angeordnet, der relativ zum Stator drehbar gelagert ist. Mit anderen Worten sind der Stator sowie der Rotor jeweils im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, wobei der Rotor den Stator vollumfänglich umgibt. Der Rotor dient dem Antrieb einer drehfest mit dem Rotor verbundenen Radfelge des Antriebsrads. Es sind zwischen der Radnabe und dem Stator wenigstens zwei Energiespeicher zur Abgabe elektrischer Energie für den Betrieb des Elektro-Radnabenmotors angeordnet, die gemäß der Erfindung jeweils derart ringsegmentförmig ausgebildet sind, dass die Energiespeicher aneinander liegend einen geschlossenen Ring um die Radnabe bilden.
  • Besonders bevorzugt kann der Energiespeicher ein wiederaufladbarer Akkumulator sein. Er kann jedoch auch eine Batterie oder ein sonstiger bereits bekannter Energiespeicher sein, der wenigstens zur Abgabe elektrischer Energie an den Elektro-Radnabenmotor geeignet ist. Bevorzugt ist der Energiespeicher jedoch auch in der Lage, zugeführte elektrische Energie in einer beliebigen Form zu speichern, zum Beispiel wenn das hybridelektrische Kraftfahrzeug oder das Elektrofahrzeug mit einer fahrzeugexternen elektrischen Ladestation verbunden ist oder während eines Rekuperationsbetriebs des Antriebsrads, bei dem beispielsweise Bremsenergie bei einem Bremsvorgang des Antriebsrads in elektrische Energie zurückgewonnen wird.
  • Das erfindungsgemäße Antriebsrad zeichnet sich durch eine besonders kompakte und hochintegrierte Bauweise aus, da alle zum Antrieb des Antriebsrads erforderlichen Komponenten, insbesondere der Elektro-Radnabenmotor sowie die Energiespeicher, als Komponenten des Antriebsrads ausgebildet sind. So kann das Antriebsrad einschließlich des Elektro-Radnabenmotors sowie der Energiespeicher komplett vormontiert werden und ist zur anschließenden Montage am Kraftfahrzeug lediglich über die Radnabe mit einer Fahrzeugradachse zu verbinden. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Antriebsrad einen energieeffizienten Betrieb, da lediglich der Rotor des Elektro-Radnabenmotors und die mit diesem verbundene Radfelge rotatorisch angetrieben, das heißt rotatorisch beschleunigt, werden. Die zwischen dem rotatorisch feststehenden Stator und der rotatorisch feststehenden Radnabe angeordneten Energiespeicher sind hingegen bei einer Fortbewegung des Kraftfahrzeugs lediglich linear zu beschleunigen und nicht zusätzlich noch rotatorisch.
  • Eine besonders kompakte und hochintegrierte Bauweise des erfindungsgemäßen Antriebsrads ergibt sich, da die wenigstens zwei zwischen der Radnabe und dem Stator angeordneten Energiespeicher jeweils derart ringsegmentförmig ausgebildet sind, dass sie aneinander liegend einen geschlossenen Ring um die Radnabe bilden. Hierzu können die Energiespeicher im Wesentlichen als im Querschnitt betrachtet V-förmige Ringsegmente ausgebildet sein, die aneinander gelegt einen Ring bilden, der die Radnabe vollumfänglich umgibt.
  • Erfindungsgemäß bildet eine Innenumfangs-fläche des Stators eine Außenwandung jedes Energiespeichers. Wie bereits weiter oben erwähnt wurde, weist der Stator, da er im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, eine Innenumfangsfläche und eine Außenumfangsfläche auf, wobei die Innenumfangsfläche bevorzugt die Außenwandung jedes Energiespeichers bildet. Diese Ausgestaltung erlaubt neben einer kompakteren Bauweise des Antriebsrads ebenso eine Verringerung seines Gewichts, da die Innenumfangsfläche des Stator gleichzeitig sowohl eine Wandung für den Stator als auch eine Wandung für den Energiespeicher bildet.
  • Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass eine Außenumfangsfläche der Radnabe eine Innenwandung jedes Energiespeichers bildet. Auch die Radnabe ist, wie bereits vorstehend erwähnt wurde, im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und weist eine Außenumfangsfläche sowie eine Innenumfangsfläche auf. Diese Ausgestaltung erlaubt neben einer kompakteren Bauweise des Antriebsrads ebenso eine Verringerung seines Gewichts, da die Außenumfangsfläche der Nabe gleichzeitig sowohl eine Wandung für die Radnabe als auch eine Wandung für den Energiespeicher bildet. Die Innenumfangsfläche der Radnabe kann zur Befestigung des Antriebsrads an dem Kraftfahrzeug auf eine Fahrzeugradachse aufgesteckt und mit dieser drehfest verbunden werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens eine Leistungssteuereinrichtung zur Steuerung der elektrischen Speisung des Elektro-Radnabenmotors aus jedem Energiespeicher an einem oder mehreren Energiespeichern angebracht. Eine Kabelführung zwischen der Leistungssteuereinrichtung, dem Elektro-Radnabenmotor und dem bzw. den Energiespeichern kann somit vollständig am Antriebsrad erfolgen.
  • Eine besonders bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Rotor mittels wenigstens einer zwischen dem Rotor und dem Stator angeordneten Lagereinheit, beispielsweise einem Wälzlager, drehbar auf einer Außenumfangsfläche des (im Wesentlichen ringförmigen) Stators gelagert ist. Auf diese Weise lässt sich das erfindungsgemäße Antriebsrad noch kompakter und leichter bauen, da auf eine zusätzliche drehbare Lagerung des Rotors an der Radnabe verzichtet werden kann.
  • In einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet der Rotor die Radfelge des Antriebsrads. Hierdurch lässt sich das Gewicht des Antriebsrads weiter verringern, da keine zusätzliche Radfelge für das Antriebsrad bereitgestellt werden muss. Dementsprechend ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass auf einer Außenumfangsfläche des Rotors ein Gummireifen drehfest angebracht ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein hybridelektrisches Kraftfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug, wenigstens ein Antriebsrad nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen auf. Bezüglich der Vorteile des derart ausgebildeten Kraftfahrzeugs sei an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Antriebsrad verwiesen, die sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gelten.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:
    • 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Antriebsrads gemäß der Erfindung und
    • 2 eine Querschnittsansicht des Antriebsrads aus 1 von vorne gesehen entlang der in 1 dargestellten Linie A-A.
  • In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
  • 1 stellt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Antriebsrads 1 mit einem Elektro-Radnabenmotor 2 für ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) gemäß der Erfindung dar. Wie in 1 zu sehen ist, umfasst das Antriebsrad 1 eine ringförmige Radnabe 3, um die herum ein ringförmiger Stator 4 angeordnet ist. Der Stator 4 ist drehfest mit der Radnabe verbunden. Des Weiteren ist um den Stator 4 ein ringförmiger Rotor 5 angeordnet. Der Rotor 5 ist relativ zum Stator 4 drehbar gelagert. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel des Antriebsrads 1 ist der Rotor 5 gleichzeitig als Radfelge 6 ausgebildet. Mit anderen Worten bilden der Rotor 5 und die Radfelge 6 bei dem in 1 dargestellten Antriebsrad 1 eine einstückige Einheit. Die Radfelge 6 könnte jedoch auch als separate Komponente ausgebildet sein, die in diesem Falle drehfest mit dem Rotor 5 verbunden wäre.
  • Des Weiteren ist in 1 zu erkennen, dass zwischen der Radnabe 3 und dem Stator 4 insgesamt acht Energiespeicher 7, im Einzelnen 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g und 7h, zur Abgabe elektrischer Energie für den Betrieb des Elektro-Radnabenmotors 2 angeordnet sind. Bei dem in 1 gezeigten Antriebsrad 1 handelt es sich bei den Energiespeichern 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g und 7h jeweils um wiederaufladbare Akkumulatoren. Jeder einzelne Energiespeicher 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g und 7h ist in seinem in der Seitenansicht der 1 zu sehenden Querschnitt jeweils ringsegmentförmig bzw. V-förmig ausgebildet. Aneinander liegend, wie in 1 dargestellt ist, bilden die einzelnen Energiespeicher 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g und 7h einen um die Radnabe 3 herum angeordneten, geschlossenen Ring, der die Radnabe 3 vollumfänglich umgibt.
  • Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Antriebsrads 1 bildet eine Innenumfangsfläche des ringförmigen Stators 4 gleichzeitig eine Außenwandung 8 jedes Energiespeichers 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g und 7h. Ferner bildet bei dem dargestellten Antriebsrad 1 eine Außenumfangsfläche der ringförmigen Radnabe 3 eine Innenwandung 9 jedes Energiespeichers 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g und 7h.
  • 2 stellt eine Querschnittsansicht des Antriebsrads 1 aus 1 von vorne gesehen entlang der in 1 dargestellten Linie A-A dar. In 2 ist eine Leistungssteuereinrichtung 10 zur Steuerung der elektrischen Speisung des Elektro-Radnabenmotors 2 aus jedem Energiespeicher 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g und 7h zu erkennen. Die Leistungssteuereinrichtung 10 kann an einem oder mehreren Energiespeichern 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g und 7h angebracht sein.
  • Ferner ist in 2 zu erkennen, dass der Rotor 5 mittels zweier zwischen dem Rotor 5 und dem Stator 4 angeordneter ringförmiger Lagereinheiten 11, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Kugellager ausgebildet sind, drehbar auf einer Außenumfangsfläche des ringförmigen Stators 4 gelagert ist. Die Lagereinheiten 11 sind bevorzugt Wälzlagereinheiten, wobei diese jedoch nicht auf das in 2 gezeigte Kugellager beschränkt sind.
  • Da bei dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Antriebsrads 1 der Rotor 5 gleichzeitig die Radfelge 6 bildet, ist bevorzugter Weise ein Gummireifen 12 drehfest unmittelbar auf einer Außenumfangsfläche des Rotors 5 angebracht.
  • Das Antriebsrad 1 kann mit seiner ringförmigen Radnabe 3 auf eine Fahrzeugradachse (nicht dargestellt) aufgesteckt und mit dieser drehfest verbunden werden.
  • Das erfindungsgemäße Antriebsrad und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug wurden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Antriebsrad sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sind jedoch nicht auf die hierin offenbarte Ausführungsform beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.
  • In bevorzugter Ausführung wird das erfindungsgemäße Antriebsrad mit einem Elektro-Radnabenmotor zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines hybridelektrischen Kraftfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, verwendet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsrad
    2
    Elektro-Radnabenmotor
    3
    Radnabe
    4
    Stator
    5
    Rotor
    6
    Radfelge
    7
    Energiespeicher
    8
    Außenwandung von 7
    9
    Innenwandung von 7
    10
    Leistungssteuereinrichtung
    11
    Lagereinheit
    12
    Gummireifen

Claims (7)

  1. Antriebsrad mit einem Elektro-Radnabenmotor (2) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen um eine Radnabe (3) angeordneten und drehfest mit dieser verbundenen Stator (4) und einen um den Stator (4) angeordneten und relativ zu diesem drehbar gelagerten Rotor (5) zum Antrieb einer drehfest mit dem Rotor (5) verbundenen Radfelge (6), wobei zwischen der Radnabe (3) und dem Stator (4) wenigstens zwei Energiespeicher (7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h) zur Abgabe elektrischer Energie für den Betrieb des Elektro-Radnabenmotors (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicher (7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h) jeweils derart ringsegmentförmig ausgebildet sind, dass sie aneinander liegend einen geschlossenen Ring um die Radnabe (3) bilden, wobei eine Innenumfangsfläche des Stators (4) eine Außenwandung (8) jedes Energiespeichers (7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h) bildet und/oder eine Außenumfangsfläche der Radnabe (3) eine Innenwandung (9) jedes Energiespeichers (7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h) bildet.
  2. Antriebsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h) ein wiederaufladbarer Akkumulator oder eine Batterie ist.
  3. Antriebsrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Leistungssteuereinrichtung (10) zur Steuerung der elektrischen Speisung des Elektro-Radnabenmotors (2) aus jedem Energiespeicher (7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h) an einem oder mehreren Energiespeichern (7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h) angebracht ist.
  4. Antriebsrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) mittels wenigstens einer zwischen dem Rotor (5) und dem Stator (4) angeordneten Lagereinheit (11) drehbar auf einer Außenumfangsfläche des Stators (4) gelagert ist.
  5. Antriebsrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) die Radfelge (6) bildet.
  6. Antriebsrad nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Außenumfangsfläche des Rotors (5) ein Gummireifen (12) drehfest angebracht ist.
  7. Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Antriebsrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10005352B2 (en) * 2014-09-15 2018-06-26 Ford Global Technologies, Llc Electrical bicycle modular powertrain
DE102016008150A1 (de) 2016-07-04 2018-01-04 Christian Martin Erdmann Verfahren, Vorrichtung und Produkt eines Hocheffizienz-Triebstrangs für CO2-minimierte Hochleistungsantriebe in mobilen Anwendungen
DE102016222511A1 (de) * 2016-11-16 2018-05-17 Robert Bosch Gmbh Verkehrsschnittstellentransportvorrichtung
US11427450B2 (en) * 2018-06-01 2022-08-30 Hyster-Yale Group, Inc. Lift truck having advantageous design elements
EP3811502A1 (de) 2018-06-19 2021-04-28 Mubea Carbo Tech GmbH Radanordnung mit einem radnabenmotor
EP3769989A1 (de) * 2019-07-22 2021-01-27 Solaredge Technologies Ltd. Elektrischer hilfsantriebsmotor für fahrzeuge
NO346537B1 (en) * 2021-02-11 2022-09-26 Punda As Wheel assembly for a unitractor and a unitractor comprising said wheel assembly
IT202100008204A1 (it) * 2021-04-01 2022-10-01 Def Tech Sas Di Cimino Gabriella & C Veicolo a due ruote autostabilizzante con corpo centrale perfezionato

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19708058A1 (de) 1997-02-28 1998-09-03 Bock Orthopaed Ind Muskelbetriebenes Radfahrzeug
DE29808758U1 (de) 1998-05-14 1999-09-23 Heliodet GmbH Entwicklung mechanischer Systeme, 80639 München Elektrofahrzeug
DE10214878A1 (de) 2002-04-04 2003-10-23 Alber Antriebstechnik Gmbh Golfwagen
DE60204761T2 (de) 2001-03-05 2006-05-18 Degussa Ag Verfahren zur epoxidierung von olefinen
EP2149470A1 (de) 2008-07-30 2010-02-03 Sport-Service-Lorinser Sportliche Autoausrüstung GmbH Elektro-Radnabenmotor für Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeug
US20100212980A1 (en) 2007-11-07 2010-08-26 Hua Wang Power wheel
EP2423094A2 (de) 2010-08-31 2012-02-29 Chiu-Hsiang Lo Elektrisches Rad für elektrische Fahrzeuge

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5212026A (en) * 1991-10-04 1993-05-18 Mitchell Danny E Circular battery for flywheel
US6802385B2 (en) * 2002-05-16 2004-10-12 Wavecrest Laboratories, Llc Electrically powered vehicles having motor and power supply contained within wheels
US20030228516A1 (en) * 2002-06-07 2003-12-11 Mcdermott Patrick P. Comformable battery
TWI414454B (zh) * 2011-03-11 2013-11-11 Chiu Hsiang Lo Electric wheel hub motor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19708058A1 (de) 1997-02-28 1998-09-03 Bock Orthopaed Ind Muskelbetriebenes Radfahrzeug
DE29808758U1 (de) 1998-05-14 1999-09-23 Heliodet GmbH Entwicklung mechanischer Systeme, 80639 München Elektrofahrzeug
DE60204761T2 (de) 2001-03-05 2006-05-18 Degussa Ag Verfahren zur epoxidierung von olefinen
DE10214878A1 (de) 2002-04-04 2003-10-23 Alber Antriebstechnik Gmbh Golfwagen
US20100212980A1 (en) 2007-11-07 2010-08-26 Hua Wang Power wheel
EP2149470A1 (de) 2008-07-30 2010-02-03 Sport-Service-Lorinser Sportliche Autoausrüstung GmbH Elektro-Radnabenmotor für Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeug
EP2423094A2 (de) 2010-08-31 2012-02-29 Chiu-Hsiang Lo Elektrisches Rad für elektrische Fahrzeuge

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