DE102017100769A1 - wheel hub drive - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radnabenantrieb zum Antrieb eines Rades (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen elektrischen Antriebsmotor (2) mit einem Stator (3) sowie einem Rotor (4) und ein Planetengetriebe (5), wobei der Antriebsmotor (2) und das Planetengetriebe (5) in einem Gehäuse (6) räumlich innerhalb des Rades (1) angeordnet sind, wobei das Planetengetriebe (5) mindestens einen Stufenplanetensatz (7) mit mehreren drehbar an einem Planetenträger (8) gelagerten Stufenplanetenräder (9) umfasst, wobei jedes Stufenplanetenrad (9) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Stufenrad (9a, 9b) aufweist, wobei das erste Stufenrad (9a) mit einer Sonne (10) im Zahneingriff steht, und wobei das zweite Stufenrad (9b) mit einem Hohlrad (11) im Zahneingriff steht. Ferner betrifft die Erfindung ein Rad mit einem Radnabenantrieb.The invention relates to a wheel hub drive for driving a wheel (1) of a motor vehicle, comprising an electric drive motor (2) with a stator (3) and a rotor (4) and a planetary gear (5), wherein the drive motor (2) and the planetary gear (5) in a housing (6) spatially within the wheel (1) are arranged, wherein the planetary gear (5) at least one step planetary set (7) with a plurality of rotatably mounted on a planet carrier (8) stage planetary gears (9), each Stufenplanetenrad (9) a first and a second non-rotatably interconnected step wheel (9a, 9b), wherein the first stage wheel (9a) with a sun (10) is in meshing engagement, and wherein the second step wheel (9b) with a ring gear (11) is in meshing. Furthermore, the invention relates to a wheel with a wheel hub drive.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radnabenantrieb zum Antrieb eines Rades eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen elektrischen Antriebsmotor und ein Planetengetriebe, wobei der Antriebsmotor und das Planetengetriebe in einem Gehäuse räumlich innerhalb des Rades angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Rad mit einem Radnabenantrieb.The invention relates to a wheel hub drive for driving a wheel of a motor vehicle, comprising an electric drive motor and a planetary gear, wherein the drive motor and the planetary gear are arranged in a housing spatially within the wheel. Furthermore, the invention relates to a wheel with a wheel hub drive.

Unter einem Radnabenantrieb wird im Allgemeinen ein Antrieb verstanden, der im eingebauten Zustand die Radnabe des entsprechenden Rades trägt. Dieser Antrieb weist 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 usually has an electric motor as a drive motor.

Aus der DE 10 2012 216 132 A1 geht ein Radnabenantrieb für den Antrieb eines Rades eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebsstrang, der einen elektrischen Antriebsmotor und ein Getriebe aufweist, hervor. Das Getriebe ist als manuell oder automatisch schaltbares Getriebe zur Drehmomentwandlung mit mindestens zwei Gängen ausgebildet. Der Antriebsmotor und das Getriebe werden von einem Gehäuse eingehaust.From the DE 10 2012 216 132 A1 is a wheel hub drive for driving a wheel of a motor vehicle, with a drive train having an electric drive motor and a gear out. The transmission is designed as a manually or automatically switchable transmission for torque conversion with at least two gears. The drive motor and the gearbox are enclosed by a housing.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Radnabenantrieb zum Antrieb eines Rades weiterzuentwickeln und insbesondere eine kompakte Bauweise mit hoher Übersetzung zu realisieren.The object of the present invention is to develop a wheel hub drive for driving a wheel and in particular to realize a compact design with high translation.

Der erfindungsgemäße Radnabenantrieb zum Antrieb eines Rades eines Kraftfahrzeugs umfasst einen elektrischen Antriebsmotor mit einem Stator sowie einem Rotor und ein Planetengetriebe, wobei der Antriebsmotor und das Planetengetriebe in einem Gehäuse räumlich innerhalb des Rades angeordnet sind, wobei ferner das Planetengetriebe mindestens einen Stufenplanetensatz mit mehreren drehbar an einem Planetenträger gelagerten Stufenplanetenräder umfasst, wobei jedes Stufenplanetenrad ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Stufenrad aufweist, wobei das erste Stufenrad mit einer Sonne im Zahneingriff steht, und wobei das zweite Stufenrad mit einem Hohlrad im Zahneingriff steht.The wheel hub drive according to the invention for driving a wheel of a motor vehicle comprises an electric drive motor with a stator and a rotor and a planetary gear, wherein the drive motor and the planetary gear are arranged in a housing spatially within the wheel, further wherein the planetary gear at least one step planetary set with a plurality of rotatable a stepped planetary gear mounted on a planetary carrier, each stepped planetary gear having first and second rotatably interconnected stepwheels, the first stepwheel meshing with a sun, and wherein the second stepwheel is meshed with a ring gear.

Insbesondere ist das Planetengetriebe radial innerhalb des Antriebsmotors angeordnet. Ferner hat das Planetengetriebe einen besonders geringen Bauraumbedarf in radialer und axialer Richtung, wobei gleichzeitig eine hohe Übersetzung ermöglicht wird. Das Gehäuse ist vorzugsweise im Rad des Kraftfahrzeugs integriert. Dadurch, dass der Antriebsmotor als innenlaufende elektrische Maschine ausgebildet ist, kann die im Betrieb entstehende Verlustwärme besonders gut abgeführt werden.In particular, the planetary gear is arranged radially within the drive motor. Furthermore, the planetary gear has a particularly low space requirement in the radial and axial directions, at the same time a high translation is possible. The housing is preferably integrated in the wheel of the motor vehicle. Characterized in that the drive motor is designed as an internal electric machine, the resulting heat loss during operation can be particularly well dissipated.

Zwei miteinander kämmende oder im Zahneingriff stehende Zahnräder sind zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl von dem einen Zahnrad auf das andere Zahnrad vorgesehen. Unter einem „Zahnrad“ ist beispielsweise ein Sonnenrad, ein Hohlrad sowie ein Stufenrad eines Stufenplanetenrads zu verstehen.Two intermeshing or meshing gears are provided for transmitting torque and rotational speed from one gear to the other gear. Under a "gear" is for example a sun gear, a ring gear and a stepped wheel of a Stufenplanetenrads to understand.

Der Antriebsmotor kann sowohl als Motor aber ebenso auch als Generator betrieben werden, wobei der Betrieb als Motor elektrische Energie bedarf und der Betrieb als Generator elektrische Energie erzeugt. Die benötigte beziehungsweis erzeugte elektrische Energie wird vorzugsweise in einem elektrischen Energiespeicher, insbesondere in einem Akkumulator eingespeist.The drive motor can be operated both as a motor but also as a generator, the operation as a motor requires electrical energy and the operation as a generator generates electrical energy. The required electrical energy generated by the relationship is preferably fed into an electrical energy store, in particular in an accumulator.

Vorzugsweise ist der Planetenträger zumindest mittelbar drehfest mit einer Felge des Rades verbunden. Mit anderen Worten ist der Planetenträger mit der Felge des Rades wirkverbunden. Das bedeutet dass der Planetenträger direkt mit der Felge verbunden sein kann, oder sich zwischen dem Planetenträger und der Felge noch weitere Elemente befinden, beispielsweise eine Radnabe, die die Felge aufnimmt.Preferably, the planetary carrier is at least indirectly rotatably connected to a rim of the wheel. In other words, the planet carrier is operatively connected to the rim of the wheel. This means that the planet carrier can be connected directly to the rim, or there are other elements between the planet carrier and the rim, for example a wheel hub which receives the rim.

Bevorzugt ist das Hohlrad stationär an dem Gehäuse festgelegt. Mithin ist das Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse verbunden. Ferner bevorzugt ist die Sonne drehfest mit dem Rotor verbunden. Somit dient die Sonne in einem Motorbetrieb des Antriebsmotors als Antrieb für das Planetengetriebe.Preferably, the ring gear is fixed stationarily on the housing. Thus, the ring gear is rotatably connected to the housing. Further preferably, the sun is rotatably connected to the rotor. Thus, the sun is used in a motor operation of the drive motor as a drive for the planetary gear.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sonne über eine Kupplung drehfest mit dem Gehäuse verbindbar. Unter einer Kupplung ist ein Schaltelement zu verstehen, das je nach Betätigungszustand, eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen zulassen oder eine feste Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments beziehungsweise einer Drehbewegung bereitstellen kann.According to a preferred embodiment, the sun is rotatably connected via a coupling with the housing. Under a clutch is a switching element to understand that allow depending on the operating state, a relative movement between two components or can provide a fixed connection for transmitting a torque or rotational movement.

Insbesondere ist die Kupplung als Bremse vorgesehen. Unter einer Bremse ist dabei bevorzugt ein reibschlüssiges Schaltelement zu verstehen, welches auf der einen Seiten mit einem feststehenden Element, nämlich dem Gehäuse, und auf einer anderen Seite mit einem rotierbaren Element, nämlich der Sonne, verbunden ist. Bevorzugt wird über einen Aktuator eine Kraft auf die Verbindungsstelle eingeleitet, wodurch eine Reibkraft entsteht, durch welche beispielsweise eine Drehbewegung der Sonne gegen das Gehäuse abgestützt und somit die Drehbewegung gehemmt beziehungsweise verhindert wird. Der Aktuator zum Betätigen der Bremse kann hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgeführt sein.In particular, the clutch is provided as a brake. Under a brake is preferably a frictional switching element to understand, which is connected on one side with a fixed element, namely the housing, and on another side with a rotatable element, namely the sun. Preferably, a force is introduced via an actuator to the connection point, whereby a frictional force arises, by which, for example, a rotational movement of the sun is supported against the housing and thus inhibits or prevents the rotational movement. The actuator for actuating the brake can be designed to be hydraulically, electromechanically, electromagnetically or pneumatically actuated, for example.

Im Folgenden ist unter einer nicht betätigten Bremse eine geöffnete Bremse zu verstehen. Dies bedeutet, dass sich die Sonne im Freilauf befindet, das heißt, dass die Bremse keinen Einfluss auf die Drehzahl der Sonne nimmt. Bei betätigter beziehungsweise geschlossener Bremse erfolgt eine Reduzierung der Drehzahl der Sonne. Je nach Anwendung kann die Reduzierung der Drehzahl der Sonne bis hin zum Stillstand erfolgen. Dies bedeutet dann, dass eine feste Verbindung zwischen der Sonne und dem Gehäuse herstellbar ist. Alternativ dazu sind auch Ausführungen denkbar, bei denen die Bremse im betätigten Zustand geöffnet und im nicht betätigten Zustand geschlossen ist. Hereinafter, a non-actuated brake is understood to mean an opened brake. This means that the sun is in free-running, that is, the brake does not affect the speed of the sun. When the brake is applied or closed, the speed of the sun is reduced. Depending on the application, the reduction of the speed of the sun can take place down to standstill. This then means that a firm connection between the sun and the housing can be produced. Alternatively, embodiments are conceivable in which the brake is opened in the actuated state and closed in the non-actuated state.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist auch eine formschlüssige Bremse denkbar. Bei formschlüssigen Verbindungen erfolgt eine drehfeste Verbindung zweier Bauteile aufgrund eines Eingriffs von Konturen der zu verbindenden Bauteile. Formschlüssige Verbindungen weisen insbesondere den Vorteil auf, dass sie bei vergleichsweise geringen Abmessungen und Gewicht hohe Kräfte und Momente übertragen können. Darüber hinaus ist die aufzubringende Energie für die Verbindungsherstellung wesentlich geringer, als bei reibschlüssigen Verbindungen, wodurch beispielsweise der Aktuator kleiner ausgelegt werden kann.In a further alternative embodiment, a positive brake is also conceivable. In positive connections, a rotationally fixed connection of two components takes place due to an engagement of contours of the components to be connected. Positive connections have the particular advantage that they can transmit high forces and moments with comparatively small dimensions and weight. In addition, the energy to be applied for the connection is much lower than in frictional connections, whereby, for example, the actuator can be made smaller.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine schematische Schnittansicht durch ein Rad, das einen Radnabenantrieb aufweist.Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to the single figure. The single FIGURE shows a schematic sectional view through a wheel having a wheel hub drive.

Gemäß der einzigen Figur weist ein erfindungsgemäßes Rad 1 eines - hier nicht dargestellten - Kraftfahrzeugs einen Radnabenantrieb mit einem elektrischen Antriebsmotor 2 und einem Planetengetriebe 5 auf, die in einem Gehäuse 6 räumlich innerhalb des Rades 1 angeordnet sind. Der Antriebsmotor 2 umfasst einen gehäusefesten Stator 3 sowie einen radial innerhalb des Stators 3 angeordneten Rotor 4. Das Rad 1 umfasst eine Felge 12, auf der ein Reifen 14 angeordnet ist. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein zweispuriges Kraftfahrzeug wie ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein einspuriges Fahrzeug wie ein S-Pedelec, ein Elektroscooter, ein Elektromotorrad oder ein ähnliches Fahrzeug sein.According to the single figure, an inventive wheel 1 a motor vehicle - not shown here - a wheel hub drive with an electric drive motor 2 and a planetary gear 5 on that in a housing 6 spatially within the wheel 1 are arranged. The drive motor 2 includes a housing-fixed stator 3 and a radially inside of the stator 3 arranged rotor 4 , The wheel 1 includes a rim 12 on which a tire 14 is arranged. The motor vehicle may be, for example, a two-lane motor vehicle such as a passenger car or a truck or a single-lane vehicle such as an S-pedelec, an electric scooter, an electric motorcycle or a similar vehicle.

Ferner umfasst das Planetengetriebe 5 einen Stufenplanetensatz 7 mit mehreren drehbar an einem Planetenträger 8 gelagerten Stufenplanetenräder 9, wobei jedes Stufenplanetenrad 9 ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Stufenrad 9a, 9b aufweist. Der Planetenträger 8 ist drehfest mit der Felge 12 des Rades 1 verbunden. Das erste Stufenrad 9a steht mit einer Sonne 10 des Planetengetriebes 5 im Zahneingriff. Die Sonne 10 ist drehfest mit dem Rotor 4 verbunden. Ferner ist die Sonne 10 über eine Kupplung 13 drehfest mit dem Gehäuse 6 verbindbar, wobei die Kupplung vorliegend als reibschlüssige Bremse ausgebildet ist. Das zweite Stufenrad 9b steht mit einem Hohlrad 11 des Planetengetriebes 5 im Zahneingriff. Das Hohlrad 11 ist stationär an dem Gehäuse 6 festgelegt und somit drehfest mit dem Gehäuse 6 verbunden.Furthermore, the planetary gear comprises 5 a stepped planetary set 7 with several rotatable on a planet carrier 8th stored stepped planet gears 9 where each stepped planetary gear 9 a first and a second rotatably connected to each other Stufenrad 9a . 9b having. The planet carrier 8th is rotatable with the rim 12 of the wheel 1 connected. The first step wheel 9a is standing with a sun 10 of the planetary gear 5 in the tooth mesh. The sun 10 is non-rotatable with the rotor 4 connected. Further, the sun is 10 via a clutch 13 rotatably with the housing 6 connectable, wherein the clutch is designed here as a frictional brake. The second step wheel 9b stands with a ring gear 11 of the planetary gear 5 in the tooth mesh. The ring gear 11 is stationary on the housing 6 fixed and thus rotationally fixed to the housing 6 connected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Radwheel
22
Antriebsmotordrive motor
33
Statorstator
44
Rotorrotor
55
Planetengetriebeplanetary gear
66
Gehäusecasing
77
StufenplanetensatzStepped planet set
88th
Planetenträgerplanet carrier
99
StufenplanetenradStufenplanetenrad
9a, 9b9a, 9b
Stufenradstep gear
1010
SonneSun
1111
Hohlradring gear
1212
Felgerim
1313
Kupplungclutch
1414
Reifentires

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012216132 A1 [0003]DE 102012216132 A1 [0003]

Claims (9)

Radnabenantrieb zum Antrieb eines Rades (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen elektrischen Antriebsmotor (2) mit einem Stator (3) sowie einem Rotor (4) und ein Planetengetriebe (5), wobei der Antriebsmotor (2) und das Planetengetriebe (5) in einem Gehäuse (6) räumlich innerhalb des Rades (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (5) mindestens einen Stufenplanetensatz (7) mit mehreren drehbar an einem Planetenträger (8) gelagerten Stufenplanetenräder (9) umfasst, wobei jedes Stufenplanetenrad (9) ein erstes und ein zweites drehfest miteinander verbundenes Stufenrad (9a, 9b) aufweist, wobei das erste Stufenrad (9a) mit einer Sonne (10) im Zahneingriff steht, und wobei das zweite Stufenrad (9b) mit einem Hohlrad (11) im Zahneingriff steht.Wheel hub drive for driving a wheel (1) of a motor vehicle, comprising an electric drive motor (2) with a stator (3) and a rotor (4) and a planetary gear (5), wherein the drive motor (2) and the planetary gear (5) in a housing (6) spatially within the wheel (1) are arranged, characterized in that the planetary gear (5) at least one stepped planetary gear set (7) with a plurality of rotatably mounted on a planet carrier (8) stage planetary gears (9), each Stufenplanetenrad ( 9) has a first and a second non-rotatably connected step wheel (9a, 9b), wherein the first stage wheel (9a) is in mesh with a sun (10), and wherein the second step wheel (9b) with a ring gear (11) in Tooth engagement is. Radnabenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (8) zumindest mittelbar drehfest mit einer Felge (12) des Rades (1) verbunden ist.Wheel hub drive to Claim 1 , characterized in that the planet carrier (8) at least indirectly rotatably connected to a rim (12) of the wheel (1) is connected. Radnabenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (11) stationär an dem Gehäuse (6) festgelegt ist.Wheel hub drive according to one of the preceding claims, characterized in that the ring gear (11) is fixed stationarily on the housing (6). Radnabenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonne (10) drehfest mit dem Rotor (4) verbunden ist.Wheel hub drive according to one of the preceding claims, characterized in that the sun (10) is non-rotatably connected to the rotor (4). Radnabenantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonne (10) über eine Kupplung (13) drehfest mit dem Gehäuse (6) verbindbar ist.Wheel hub drive according to one of the preceding claims, characterized in that the sun (10) via a coupling (13) rotatably connected to the housing (6) is connectable. Radnabenantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (13) als Bremse vorgesehen ist.Wheel hub drive to Claim 5 , characterized in that the clutch (13) is provided as a brake. Radnabenantrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (13) reibschlüssig ausgebildet ist.Wheel hub drive according to one of Claims 5 to 6 , characterized in that the coupling (13) is frictionally engaged. Radnabenantrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (13) formschlüssig ausgebildet ist.Wheel hub drive according to one of Claims 5 to 6 , characterized in that the coupling (13) is formed positively. Rad (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Reifen (14), einer den Reifen (14) tragenden Felge (12) und einem Radnabenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8.A wheel (1) for a motor vehicle having a tire (14), a rim (12) carrying the tire (14) and a wheel hub drive according to any one of Claims 1 to 8th ,
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