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Die Erfindung betrifft einen Radnabenantrieb zum Antrieb eines Rades eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen elektrischen Antriebsmotor mit einem Stator sowie einem Rotor.
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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.
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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.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Radnabenantrieb zum Antrieb eines Rades weiterzuentwickeln und insbesondere eine kompakte Bauweise mit einer hohen Wartungsfreundlichkeit zu realisieren.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Radnabenantrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Der erfindungsgemäße Radnabenantrieb zum Antrieb eines Rades eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Bremse, einen elektrischen Antriebsmotor mit einem Stator sowie einem Rotor und ein Planetengetriebe, wobei die Bremse, der Antriebsmotor und das Planetengetriebe räumlich innerhalb des Rades angeordnet sind, wobei ferner das Planetengetriebe an einer inneren Seite des Rades zum Kraftfahrzeug hin angeordnet ist, wobei die Bremse an einer äußeren Seite des Rades vom Kraftfahrzeug weg angeordnet ist, und wobei die Bremse axial in Reihe mit dem Planetengetriebe angeordnet ist.
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Insbesondere ist das Planetengetriebe radial innerhalb des Antriebsmotors angeordnet. Ferner hat das Planetengetriebe einen besonders geringen Bauraumbedarf in radialer und axialer Richtung. Bevorzugt werden der Antriebsmotor und das Getriebe von einem Gehäuse eingehaust. 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.
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Der Antriebsmotor kann sowohl als Motor aber ebenso auch als Generator betrieben werden, wobei der Betrieb als Motor elektrischer 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.
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Unter einer Bremse ist insbesondere ein reibschlüssiges Schaltelement zu verstehen, welches auf der einen Seiten mit einem feststehenden Element und auf einer anderen Seite mit einem rotierbaren Element, nämlich dem Rad, verbunden ist. Bevorzugt wird über einen Aktuator eine Kraft auf die Verbindungsstelle der Bremse eingeleitet, wodurch eine Reibkraft entsteht, durch welche beispielsweise eine Drehbewegung des Rades gegen das feststehende Element abgestützt und somit die Drehbewegung gehemmt beziehungsweise verhindert wird. Der Aktuator zum Betätigen der Bremse kann mechanisch, hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die Bremse als Trommelbremse ausgebildet. Durch die Anordnung der Bremse an einer äußeren Seite des Rades wird insbesondere die Wartungsfreundlichkeit aufgrund der besseren Zugänglichkeit verbessert.
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Im Folgenden ist unter einer nicht betätigten Bremse eine geöffnete Bremse zu verstehen. Dies bedeutet, dass die Bremse keinen Einfluss auf die Drehzahl des Rades nimmt. Bei betätigter beziehungsweise geschlossener Bremse erfolgt eine Reduzierung der Drehzahl des Rades. Je nach Anwendung kann die Reduzierung der Drehzahl des Rades bis hin zum Stillstand erfolgen. Dies bedeutet dann, dass eine feste Verbindung zwischen dem Rad und dem feststehenden Bauteil herstellbar ist. Alternativ dazu sind auch Ausführungen denkbar, bei denen die Bremse im betätigten Zustand geöffnet und im nicht betätigten Zustand geschlossen ist.
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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.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Planetengetriebe mindestens einen Planetensatz mit mehreren drehbar an einem Planetenträger gelagerten Planetenrädern umfasst, wobei jedes Planetenrad mit einer Sonne und mit einem Hohlrad im Zahneingriff steht. Mithin kämmt jedes Planetenrad des Planetensatzes radial zwischen der Sonne und dem Hohlrad.
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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“ sind die Sonne, das Hohlrad sowie das Planetenrad zu verstehen.
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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.
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Bevorzugt ist das Hohlrad stationär festgelegt. Insbesondere 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.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bremse in einem dem Planetengetriebe vorgelagerten Raum angeordnet, wobei der dem Planetengetriebe vorgelagerte Raum über mindestens ein Lagerelement mit Dichtung von dem Planetengetriebe abgetrennt ist. Mithin sind die Bremse und das Planetengetriebe zwar axial benachbart jedoch räumlich voneinander getrennt innerhalb des Rades angeordnet. Die räumliche Trennung erfolgt über das Lagerelement, wobei das Lagerelement vorzugsweise beidseitig durch eine jeweilige Dichtung abgedichtet ist. Die Dichtungen sind im Lagerelement integriert und somit bauraumneutral untergebracht.
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Vorzugsweise ist der Stator über eine Stützstruktur an dem Lagerelement abgestützt, wobei die Bremse zumindest mittelbar mit der Stützstruktur verbunden ist. Insbesondere ist die Stützstruktur Teil der Einhausung. Mittels Stützstruktur wird die Steifigkeit und Anbindung des Lagerelements erhöht.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt
- 1 eine vereinfachte schematische Schnittansicht durch ein Rad, das einen Radnabenantrieb gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel aufweist, und
- 2 eine vereinfachte schematische Schnittansicht durch ein Rad, das einen Radnabenantrieb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel aufweist.
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Gemäß der 1 und 2 weist ein erfindungsgemäßes Rad 1 eines - hier nicht dargestellten - Kraftfahrzeugs einen Radnabenantrieb mit einem elektrischen Antriebsmotor 2, einer Bremse 13 und einem Planetengetriebe 5 auf, die in einem Gehäuse 6 räumlich innerhalb des Rades 1 angeordnet sind. 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.
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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 Planetengetriebe 5 ist an einer inneren Seite A des Rades 1 zum Kraftfahrzeug hin angeordnet, wobei die Bremse 13 an einer äußeren Seite B des Rades 1 vom Kraftfahrzeug weg angeordnet ist. Die Bremse 13 ist axial in Reihe mit dem Planetengetriebe 5 angeordnet. Ferner ist die Bremse 13 in einem dem Planetengetriebe 5 vorgelagerten Raum 15 angeordnet, wobei der dem Planetengetriebe 5 vorgelagerte Raum 15 über mindestens ein Lagerelement 16 von dem Planetengetriebe 5 abgetrennt ist. Das Lagerelement 16 ist zweireihig ausgebildet und umfasst zwei Dichtungen 17. Der Stator 3 ist über eine Stützstruktur 18 an dem Lagerelement 16 abgestützt, wobei die Bremse 13 zumindest mittelbar mit der Stützstruktur 18 verbunden ist.
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Ferner umfasst das Planetengetriebe 5 einen Planetensatz 7 mit mehreren drehbar an einem Planetenträger 8 gelagerten Planetenrädern 9, wobei jedes Planetenrad 9 mit einer Sonne 10 und mit einem Hohlrad 11 im Zahneingriff steht. Der Planetenträger 8 ist drehfest mit der Felge 12 des Rades 1 verbunden. Demgegenüber ist die Sonne 10 drehfest mit dem Rotor 4 verbunden.
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Gemäß 1 ist das Hohlrad 11 stationär an der Stützstruktur 18 festgelegt und somit drehfest mit der Stützstruktur 18 verbunden. Die Stützstruktur 18 ist über den Stator 3 mit dem Gehäuse 6 verbunden.
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Nach 2 ist das Hohlrad 11 stationär an dem Gehäuse 6 festgelegt und somit unmittelbar und drehfest mit dem Gehäuse 6 verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rad
- 2
- Antriebsmotor
- 3
- Stator
- 4
- Rotor
- 5
- Planetengetriebe
- 6
- Gehäuse
- 7
- Planetensatz
- 8
- Planetenträger
- 9
- Planetenrad
- 10
- Sonne
- 11
- Hohlrad
- 12
- Felge
- 13
- Bremse
- 14
- Reifen
- 15
- vorgelagerter Raum
- 16
- Lagerelement
- 17
- Dichtung
- 18
- Stützstruktur
- A
- innere Seite
- B
- äußere Seite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012216132 A1 [0003]
