DE102018222004A1

DE102018222004A1 - Wheel hub transmission of a single wheel drive of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102018222004A1
Application number: DE102018222004.2A
Authority: DE
Inventors: Philipp Rechenbach; Raphael Himmelsbach
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2020-06-18

Abstract

Bei einem Radnabengetriebe (1) eines Einzelradantriebes eines Kraftfahrzeugs ist dieses in einem Radträger (4) angeordnet ist und weist zumindest zwei Planetenstufen (8, 9, 10) auf. Über diese wird eine Eingangsdrehzahl eines das Radnabengetriebe (1) über eine Eingangswelle (11) antreibenden, in dem Radträger (4) angeordneten Elektromotors (2) ins Langsame übersetzt. Dabei steht ein auf der Eingangswelle (11) angeordnetes inneres Zentralrad (12) einer ersten Planetenstufe (8) mit Planetenrädern (15), die auf einem Steg (16) angeordnet sind, in Eingriff. Zur Schaffung eines Radnabengetriebes, mit dem bei geringer Baulänge eine sehr hohe Übersetzung ins Langsame erzielbar ist, soll der Steg (16) der ersten Planetenstufe (8) drehfest in einem am Radträger (4) ausgebildeten Gehäuse (7) angeordnet sein, wobei die Planetenräder (15) der ersten Planetenstufe (8) über ein äußeres Zentralrad (17), das eine Innenverzahnung (18) und eine als Sonnenrad (20) wirkende Außenverzahnung (19) aufweist, Planetenräder (21) einer zweiten Planetenstufe (9) antreibt, die in einem drehfest mit dem Gehäuse (7) verbundenen Hohlrad (23) abgestützt sind. Ein Planetenträger (22) der zweiten Planetenstufe (9) soll dabei mit einer Abtriebswelle (24) verbunden sein.In the case of a wheel hub transmission (1) of a single wheel drive of a motor vehicle, this is arranged in a wheel carrier (4) and has at least two planetary stages (8, 9, 10). An input speed of an electric motor (2), which drives the wheel hub transmission (1) via an input shaft (11) and is arranged in the wheel carrier (4), is translated into slow speed. An inner central wheel (12) of a first planetary stage (8) arranged on the input shaft (11) is in engagement with planet wheels (15) which are arranged on a web (16). To create a wheel hub gear with which a very high translation into slow speed can be achieved with a small overall length, the web (16) of the first planetary stage (8) should be arranged in a rotationally fixed manner in a housing (7) formed on the wheel carrier (4), the planet wheels (15) of the first planetary stage (8) via an outer central gear (17), which has an internal toothing (18) and an external toothing (19) acting as a sun gear (20), drives planetary gears (21) of a second planetary stage (9) which are supported in a non-rotatable ring gear (23) connected to the housing (7). A planet carrier (22) of the second planetary stage (9) should be connected to an output shaft (24).

Description

Die Erfindung betrifft ein Radnabengetriebe eines Einzelradantriebes eines Kraftfahrzeugs, das in einem Radträger angeordnet ist und zumindest zwei Planetenstufen aufweist, über die eine Eingangsdrehzahl eines das Radnabengetriebe über eine Eingangswelle antreibenden, in dem Radträger angeordneten Elektromotors ins Langsame übersetzt wird, wobei ein auf der Eingangswelle angeordnetes inneres Zentralrad einer ersten Planetenstufe mit Planetenrädern, die auf einem Steg angeordnet sind, in Eingriff steht.The invention relates to a wheel hub transmission of a single wheel drive of a motor vehicle, which is arranged in a wheel carrier and has at least two planetary stages, by means of which an input speed of an electric motor which drives the wheel hub transmission via an input shaft and is arranged in the wheel carrier is translated into slow speed, an arranged on the input shaft inner central gear of a first planetary stage with planet gears, which are arranged on a web, is in engagement.

Derartige Radnabengetriebe werden verwendet, um mittels Stirnradstufen und/oder Planetenstufen eine hohe Eingangsdrehzahl, die beispielsweise von einem mit relativ hoher Drehzahl betriebenen Elektromotor stammt, ins Langsame zu übersetzen und dabei das Drehmoment zu erhöhen. Dabei können die Radnabengetriebe als mehrstufige Stirnradgetriebe oder mehrstufige Planetengetriebe ausgebildet sein.Such wheel hub gears are used to translate a high input speed, which originates, for example, from an electric motor operated at a relatively high speed, into slow motion by means of spur gear stages and / or planetary stages, and thereby increase the torque. The wheel hub gear can be designed as a multi-stage spur gear or a multi-stage planetary gear.

Eine der wesentlichen Anforderungen an derartige Radnabengetriebe besteht darin, diese möglichst vollständig innerhalb der axialen Erstreckung des Fahrzeugrades unterzubringen, wofür eine Vorrausetzung ist, dass diese äußerst kompakt ausgebildet sind. Außerdem soll der Elektromotor unmittelbar mit der Eingangswelle verbunden sein, also ohne die Verwendung eines zwischen diesem und der Eingangswelle angeordneten Gelenks. Zusätzlich zum Radnabengetriebe muss folglich in dem Radträger und somit in der axialen Erstreckung des Rades auch der Elektromotor untergebracht werden, wobei der Radträger am Chassis des Fahrzeugs oder an einem Achskörper einer Starrachse angelenkt ist. Ein Vorteil eines Einzelradantriebs gegenüber einer Antriebsvariante mit einem zentralen Elektromotor besteht darin, dass auf ein mechanisches Differential verzichtet werden kann, da diese Funktion elektronisch dargestellt wird.One of the essential requirements for wheel hub transmissions of this type is to accommodate them as completely as possible within the axial extent of the vehicle wheel, for which a prerequisite is that they are of extremely compact design. In addition, the electric motor should be connected directly to the input shaft, that is to say without the use of a joint arranged between the latter and the input shaft. In addition to the wheel hub transmission, the electric motor must consequently also be accommodated in the wheel carrier and thus in the axial extent of the wheel, the wheel carrier being articulated on the chassis of the vehicle or on an axle body of a rigid axle. An advantage of an independent wheel drive compared to a drive variant with a central electric motor is that a mechanical differential can be dispensed with, since this function is represented electronically.

Ein Radnabengetriebe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung ist aus der EP 966 361 B1 bekannt. Dabei weist ein Einzelradantrieb eines Niederflurbusses ein Starrachssystem für elektrische Radnabenantriebe auf. Die elektrisch angetriebenen Räder sind mit Zwillingsreifen versehen. Im Radträger sind die Funktionen zusammengefasst: Elektrisch antreiben, Drehmoment und Drehzahl wandeln, Radlagerung, Betriebs-, Feststell-, Not- und Hilfsbremse sowie Übertragung aller sich ergebender statischer und dynamischer Kräfte und Momente auf die Aufhängung bzw. den Achskörper der Starrachse. Eine Anpassung von Drehmoment und Drehzahl auf die erforderlichen Größen am Rad geschieht durch ein zweistufiges Planetengetriebe. Eine Radlagerung befindet sich zwischen den beiden Planetenstufen, wobei im Rahmen der ersten Planetenstufe eine von einem Elektromotor angetriebene Eingangswelle ein inneres Zentralrad antreibt, das mit auf einem Steg angeordneten Planetenrädern im Eingriff ist. Die Planetenräder laufen in einem feststehenden äußeren Zentralrad um und treiben den Steg an. Die Drehzahl und das Drehmoment des Steges werden auf ein Sonnenrad einer zweiten Planetenstufe übertragen, in der ein Hohlrad feststehend angeordnet und ein Planetenträger mit einer zu einem Radflansch führenden Ausgangswelle verbunden sind.A wheel hub transmission of the type specified in the preamble of claim 1 is known from the EP 966 361 B1 known. A single-wheel drive of a low-floor bus has a rigid axle system for electric wheel hub drives. The electrically driven wheels are equipped with twin tires. The functions are summarized in the wheel carrier: electric drive, torque and speed conversion, wheel bearings, service, parking, emergency and auxiliary brakes as well as transmission of all resulting static and dynamic forces and moments to the suspension or axle body of the rigid axle. The torque and speed are adjusted to the required sizes on the wheel by means of a two-stage planetary gear. A wheel bearing is located between the two planetary stages, and in the context of the first planetary stage an input shaft driven by an electric motor drives an inner central wheel which engages with planetary gears arranged on a web. The planet gears rotate in a fixed outer central gear and drive the web. The speed and the torque of the web are transmitted to a sun gear of a second planetary stage, in which a ring gear is arranged in a fixed manner and a planet carrier is connected to an output shaft leading to a wheel flange.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Radnabengetriebe zu schaffen, mit dem bei geringer Baulänge eine sehr hohe Übersetzung ins Langsame erzielbar ist.It is an object of the present invention to provide a wheel hub transmission with which a very high translation into slow speed can be achieved with a small overall length.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.This object is achieved on the basis of the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The subsequent dependent claims each represent advantageous developments of the invention.

Gemäß der Erfindung ist ein Radnabengetriebe im Rahmen eines Einzelradantriebes eines Kraftfahrzeugs innerhalb eines Radträgers angeordnet und weist zumindest zwei Planetenstufen auf. Über diese Planetenstufen wird eine Eingangsdrehzahl eines das Radnabengetriebe über eine Eingangswelle antreibenden, in dem Radträger angeordneten Elektromotors ins Langsame übersetzt. Der an einem Achskörper einer Starrachse oder am Chassis des Kraftfahrzeugs angelenkte Radträger nimmt somit sowohl das Radnabengetriebe als auch den Elektromotor auf, so dass zwischen Letzterem und der Eingangswelle eine starre Verbindung vorgesehen sein kann. Ein auf der Eingangswelle angeordnetes inneres Zentralrad einer ersten Planetenstufe steht im Eingriff mit Planetenrädern der ersten Planetenstufe. According to the invention, a wheel hub transmission is arranged within the framework of a single wheel drive of a motor vehicle within a wheel carrier and has at least two planetary stages. Via these planetary stages, an input speed of an electric motor which drives the wheel hub transmission via an input shaft and is arranged in the wheel carrier is translated into slow speed. The wheel carrier articulated on an axle body of a rigid axle or on the chassis of the motor vehicle thus receives both the wheel hub transmission and the electric motor, so that a rigid connection can be provided between the latter and the input shaft. An inner central gear of a first planetary stage arranged on the input shaft is in engagement with planetary gears of the first planetary stage.

Erfindungsgemäß ist der Steg der ersten Planetenstufe drehfest in einem am Radträger ausgebildeten Gehäuse angeordnet ist. Dabei treiben die Planetenräder der ersten Planetenstufe ein äußeres Zentralrad an, das eine Doppelfunktion übernimmt und dabei sowohl eine mit den Planetenrädern zusammenwirkende Innenverzahnung als auch eine als Sonnenrad wirkende Außenverzahnung aufweist. Ein Antrieb von Planetenräder einer zweiten Planetenstufe erfolgt über die Außenverzahnung des äußeren Zentralrades, wobei diese Planetenräder in einem drehfest mit dem Gehäuse verbundenen Hohlrad abgestützt sind. Schließlich ist ein Planetenträger der zweiten Planetenstufe mit einer Abtriebswelle verbunden. Abtriebswelle bedeutet in diesem Zusammenhang, dass es sich um ein eine rotative Bewegung übertragendes Element handelt.According to the invention, the web of the first planetary stage is arranged in a rotationally fixed manner in a housing formed on the wheel carrier. The planet gears of the first planetary stage drive an outer central gear, which takes on a double function and has both an internal toothing that interacts with the planet gears and an external toothing that acts as a sun gear. Planetary gears of a second planetary stage are driven via the external toothing of the outer central gear, these planetary gears being supported in a non-rotatable ring gear connected to the housing. Finally, a planet carrier of the second planetary stage is connected to an output shaft. Output shaft in this context means that it is an element that transmits a rotary movement.

Mit einem derartigen durch die beiden Planetenstufen gebildeten Radsatz lässt sich eine sehr hohe Übersetzung erzielen. Die beiden Planetenstufen sind durch die Doppelfunktion des äußeren Zentralrades der ersten Planetenstufe als Sonnenrad der zweiten Planetenstufe derart ineinander geschachtelt, dass die axiale Baulänge des Radnabengetriebes erheblich reduziert werden kann. Zu diesem Zweck ist das äußere Zentralrad sowohl mit einer Innen- als auch einer Außenverzahnung versehen. With such a wheel set formed by the two planetary stages, a very high gear ratio can be achieved. Due to the double function of the outer central gear of the first planetary gear as a sun gear of the second planetary gear, the two planetary gears are nested in one another in such a way that the overall axial length of the wheel hub transmission can be considerably reduced. For this purpose, the outer central wheel is provided with both internal and external teeth.

Demgegenüber weist die Anordnung nach der EP 0966 361 B1 zwei Planetenstufen auf, bei der in einer drehfest mit dem Radträger verbundenen hohlzylindrischen Radachse die Hohlräder der beiden Planetenstufen fixiert sind. Ein Steg der ersten Planetenstufe treibt ein Sonnenrad der zweiten Planetenstufe an, während abtriebsseitig dessen Planetenradträger mit einem Radflansch verbunden ist. Zwischen den beiden Planetenstufen sind eine doppelreihige Radlagerung und eine Scheibenbremse angeordnet. Insgesamt ergibt sich dadurch eine relativ große axiale Baulänge des Radnabengetriebes, was aber wegen der vorgesehenen Verwendung für einen Radantrieb mit einer Zwillingsbereifung nicht als Nachteil angesehen werden dürfte.In contrast, the arrangement according to the EP 0966 361 B1 two planetary gears, in which the hollow gears of the two planetary gears are fixed in a hollow cylindrical wheel axle that is non-rotatably connected to the wheel carrier. A web of the first planetary stage drives a sun gear of the second planetary stage, while its planetary gear carrier is connected on the output side to a wheel flange. A double-row wheel bearing and a disc brake are arranged between the two planetary stages. Overall, this results in a relatively large axial overall length of the wheel hub transmission, which, however, should not be regarded as a disadvantage because of the intended use for a wheel drive with twin tires.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Abtriebswelle über eine das Gehäuse zumindest teilweise radial umschließende Radnabe mit einem Radantriebsflansch verbunden ist. Die das Abtriebsmoment des Radnabengetriebes übertragende Radnabe erstreckt sich somit, ausgehend von dessen Abtrieb gegenläufig zum Antriebsstrang des Radnabengetriebes bis hin zum Radantriebsflansch, so dass das Fahrzeugrad in vorteilhafter Weise im Wesentlichen mittig des Radträgers angeordnet wird.It is further provided that the output shaft is connected to a wheel drive flange via a wheel hub which at least partially radially surrounds the housing. The wheel hub transmitting the output torque of the wheel hub transmission thus extends, starting from its output, in the opposite direction to the drive train of the wheel hub transmission up to the wheel drive flange, so that the vehicle wheel is advantageously arranged essentially in the center of the wheel carrier.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Standübersetzung der ersten Planetenstufe größer ist als eine Standübersetzung der zweiten Planetenstufe. Die Standübersetzungen der beiden übereinander geschachtelten Platenstufen können folglich nicht beliebig gewählt werden. Würde man für die Planetenräder der ersten, also inneren Planetenstufe relativ große Raddurchmesser vorsehen, so wäre dadurch der radiale Raum für die zweite, also äußere Planetenstufe eingeschränkt und die äußeren Planetenräder klein ausgeführt werden. Daher sollte nach Möglichkeit der Betrag der Standübersetzung der inneren Planetenstufe möglichst groß gewählt und der Betrag der Standübersetzung der äußeren Planetenstufe kleiner sein, um eine möglichst hohe Gesamtübersetzung zu erreichen.In a further embodiment of the invention it is provided that a gear ratio of the first planetary stage is greater than a gear ratio of the second planetary stage. The stand translations of the two nested plate levels cannot therefore be chosen arbitrarily. If relatively large wheel diameters were provided for the planet gears of the first, ie inner planetary stage, the radial space for the second, ie outer planetary stage would be restricted and the outer planetary gears would be made small. Therefore, if possible, the amount of the stationary translation of the inner planetary stage should be chosen as large as possible and the amount of the stationary translation of the outer planetary stage should be smaller in order to achieve the highest possible overall translation.

Weiterhin können die beiden Planetenstufen gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung jeweils Räder mit einer Schrägverzahnung aufweisen. Dadurch können eine bessere Laufruhe und eine geringere Geräuschentwicklung erzielt werden. Zwischen den jeweiligen Zahnradpaaren wird mittels der Schrägverzahnung ein kontinuierlicher Übergang in und aus dem Eingriff erzielt.Furthermore, according to one embodiment of the invention, the two planetary stages can each have wheels with helical teeth. This enables better running smoothness and less noise to be achieved. A continuous transition into and out of engagement is achieved between the respective gear pairs by means of the helical teeth.

Außerdem ist vorgesehen, dass den beiden Planetenstufen in Richtung eines Radantriebes eine dritte Übersetzungsstufe nachgeschaltet ist. Mittels dieser dritten Übersetzungsstufe wird ein sehr hohes Gesamtübersetzungsverhältnis erzielt.It is also provided that the two planetary stages are followed by a third transmission stage in the direction of a wheel drive. Using this third gear ratio, a very high overall gear ratio is achieved.

Dabei kann die dritte Übersetzungsstufe als dritte Planetenstufe ausgebildet sein wobei diese mittels eines auf der Abtriebswelle der zweiten Planetenstufe angeordneten Sonnenrades angetrieben wird und dessen Ausgangswelle einerseits drehfest mit dem Planetenradträger und andererseits mit dem Radantriebsflansch verbunden ist. Bei der Ausgangswelle kann es sich um unterschiedliche Ausführungen eines eine Drehbewegung übertragenden Elements, beispielsweise Flansche, hohlzylindrische Abtriebselemente usw., handeln. Eine den beiden Planetenstufen nach geschaltete dritte Planetenstufe dieser Bauart sorgt für eine hohe Gesamtübersetzung.The third transmission stage can be designed as a third planetary stage, which is driven by means of a sun gear arranged on the output shaft of the second planetary stage and whose output shaft is connected on the one hand in a rotationally fixed manner to the planet gear carrier and on the other hand to the wheel drive flange. The output shaft can be different designs of an element that transmits a rotary movement, for example flanges, hollow cylindrical output elements, etc. A third planetary stage of this type connected after the two planetary stages ensures a high overall transmission ratio.

Das erfindungsgemäße Radnabengetriebe lässt sich mit einer Bremseinrichtung kombinieren, indem ein Rotor dieser als Scheiben- oder Lamellenbremse ausgebildeten Bremseinrichtung mit der Ausgangswelle verbunden ist. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, einen Rotor der Scheiben- oder Lamellenbremse mit der Eingangswelle zu verbinden.The wheel hub transmission according to the invention can be combined with a braking device in that a rotor of this braking device, which is designed as a disk or multi-disk brake, is connected to the output shaft. Alternatively, it is possible to connect a rotor of the disc or multi-disc brake to the input shaft.

In weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse, das das Radnabengetriebe aufnimmt, topfförmig ausgebildet ist, wobei eine Hohlradverzahnung der zweiten und dritten Planetenstufe an einer Innenmantelfläche des hohlzylindrischen Abschnittes ausgebildet und dessen Boden mit einem den Elektromotor aufnehmenden Abschnitt des Radträgers verschraubt ist. Dabei kann vom Radträger eine sich axial erstreckende hohlzylindrische Radachse ausgehen, auf der die topfförmige Radnabe über zwei Kegelrollenlager oder Schrägschulterlager in O-Anordnung gelagert ist.In a further embodiment of the invention it is provided that the housing, which receives the wheel hub gear, is pot-shaped, a ring gear toothing of the second and third planetary stages being formed on an inner circumferential surface of the hollow cylindrical section and the bottom of which is screwed to a section of the wheel carrier receiving the electric motor. An axially extending hollow cylindrical wheel axle can extend from the wheel carrier, on which the cup-shaped wheel hub is mounted in an O arrangement via two tapered roller bearings or inclined shoulder bearings.

Schließlich kann das Radnabengetriebe für einen elektrischen Einzelradantrieb einer Vorderachse eines land- oderbauwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeuges vorgesehen sein, wobei der den Elektromotor aufnehmende Radträger an einem zumindest abschnittsweise rohrförmig ausgebildeten Achskörper einer Starrachse angelenkt ist. Dabei kann es sich um eine gelenkte Vorderachse eines derartigen Fahrzeugs handeln.Finally, the wheel hub transmission can be provided for an electric single wheel drive of a front axle of an agricultural or construction work vehicle, the wheel carrier receiving the electric motor being articulated on an axle body of a rigid axle which is tubular at least in sections. This can be a steered front axle of such a vehicle.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs und der von diesem abhängigen Patentansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Patentansprüche nicht beschränken.The invention is not based on the specified combination of the features of the main claim and the claims dependent thereon limited. There are also possibilities to combine individual features with one another, also insofar as they emerge from the patent claims, the following description of preferred embodiments of the invention or directly from the drawings. The reference of the claims to the drawings by using reference numerals is not intended to limit the scope of the claims.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

1 ein Getriebeschema eines erfindungsgemäßen Radnabengetriebes,
2 einen Längsschnitt durch ein gemäß der 1 ausgeführtes Radnabengetriebe,
3 ein im Wesentlichen mit der Anordnung nach der 1 übereinstimmendes Getriebeschema, bei dem zusätzlich eine Scheibenbremse zwischen einem Planetenradträger einer dritten Planetenstufe und einem Gehäuse eines Radträgers angeordnet ist, und
4 ein im Wesentlichen mit der Anordnung nach der 1 übereinstimmendes Getriebeschema, bei dem zusätzlich eine Scheibenbremse zwischen einer Eingangswelle einer ersten Planetenstufe und einem Gehäuse eines Radträgers angeordnet ist.

Advantageous embodiments of the invention, which are explained below, are shown in the drawings. Show it:

1 1 shows a transmission diagram of a wheel hub transmission according to the invention,
2nd a longitudinal section through a according to the 1 executed wheel hub gear,
3rd one essentially with the arrangement according to the 1 Corresponding transmission diagram, in which a disc brake is additionally arranged between a planet carrier of a third planetary stage and a housing of a wheel carrier, and
4th one essentially with the arrangement according to the 1 Corresponding transmission diagram, in which a disc brake is additionally arranged between an input shaft of a first planetary stage and a housing of a wheel carrier.

In den 1 bis 4 ist mit 1 ein Radnabengetriebe bezeichnet, das, wie insbesondere aus den 1, 3 und 4 hervorgeht, eingangsseitig mit einem Elektromotor 2 und ausgangsseitig mit einem Fahrzeugrad 3 verbunden ist. Dabei sind der Elektromotor 2 und das Radnabengetriebe 1 in einem Radträger 4 angeordnet, der, wie die die 2 zeigt, über Gelenke 5 und 6 an einer nicht näher dargestellten Starrachse oder einem Fahrzeugchassis angelenkt sein soll. Mit dem Radträger 4 verschraubt und somit Bestandteil desselben ist ein Gehäuse 7, das topfförmig ausgebildet ist.In the 1 to 4th is 1 with a wheel hub gear, which, as in particular from the 1 , 3rd and 4th emerges on the input side with an electric motor 2nd and on the output side with a vehicle wheel 3rd connected is. Here are the electric motor 2nd and the wheel hub gear 1 in a wheel carrier 4th arranged who like who the 2nd shows about joints 5 and 6 to be articulated on a rigid axle (not shown) or a vehicle chassis. With the wheel carrier 4th screwed and thus part of the same is a housing 7 , which is cup-shaped.

Das Radnabengetriebe 1 besteht aus einer ersten Planetenstufe 8, einer zweiten Planetenstufe 9 und einer dritten Planetenstufe 10. Der Elektromotor 2 treibt eine Eingangswelle 11 der ersten Planetenstufe 8 an, die mit einem inneren Zentralrad 12 versehen ist, wobei dieses mit seiner Verzahnung 13 in eine Verzahnung 14 erster Planetenräder 15 eingreift. Diese ersten Planetenräder 15 sind drehbar auf einem Steg 16 gelagert, wobei der Steg 16 wiederum drehfest mit dem Gehäuse 7 verbunden ist.The wheel hub gear 1 consists of a first planetary stage 8th , a second planetary stage 9 and a third planetary stage 10th . The electric motor 2nd drives an input shaft 11 the first planetary stage 8th with an inner central wheel 12 is provided, this with its teeth 13 in a gear 14 first planet gears 15 intervenes. These first planet gears 15 are rotatable on a bridge 16 stored, the web 16 again rotatably with the housing 7 connected is.

Ein äußeres Zentralrad 17, in dessen Innenverzahnung 18 die Planetenräder 15 eingreifen, weist außerdem an seiner Außenmantelfläche eine Außenverzahnung 19 auf, so dass dieses zusätzlich die Funktion eines Sonnenrades 20 der zweiten Planetenstufe 9 übernimmt und zweite Planetenräder 21 antreibt. Diese zweiten Planetenräder 21 sind zum einen drehbar auf einem Planetenträger 22 angeordnet und kämmen zum anderen mit einem Hohlrad 23, das im Gehäuse 7 fixiert ist.An outer central wheel 17th , in its internal toothing 18th the planet gears 15 engage, also has an external toothing on its outer surface 19th so that this also functions as a sun gear 20th the second planetary stage 9 takes over and second planet gears 21st drives. These second planet gears 21st are rotatable on the one hand on a planet carrier 22 arranged and mesh with another with a ring gear 23 that in the housing 7 is fixed.

Die zweite Planetenstufe 9 treibt über den Planetenträger 22 ab, wobei auf einer von diesem ausgehenden Abtriebswelle 24 ein Sonnenrad 25 der dritten Planetenstufe 10 fixiert ist. Schließlich erfolgt ein Abtrieb von der dritten Planetenstufe 10 über einen Planetenradträger 26 und eine Ausgangswelle 27, wobei sich deren Planetenräder 28 an einem am Gehäuse 7 fixierten Hohlrad 29 abstützen.The second planetary stage 9 drives over the planet carrier 22 from, on an output shaft emanating from this 24th a sun gear 25th the third planetary stage 10th is fixed. Finally, there is an output from the third planetary stage 10th via a planet carrier 26 and an output shaft 27th , with their planet gears 28 on one on the case 7 fixed ring gear 29 support.

Dabei ist, wie die 2 erkennen lässt, die Ausgangswelle 27 als hohlzylindrische Radnabe 30 ausgebildet, die das Gehäuse 7 radial umschließt und an ihrem dem Elektromotor 2 (in 2 demontiert) zugewandten Ende mit einem Radantriebsflansch 31 versehen ist. Dieser Radantriebsflansch 31 dient zur Aufnahme des in den 1, 3 und 4 dargestellten Fahrzeugrades 3, wobei dessen Felge derart geformt sein kann, dass der kompakte Radträger 4 vollständig innerhalb der Erstreckung des Fahrzeugrades 3 liegt.It is like that 2nd reveals the output shaft 27th as a hollow cylindrical wheel hub 30th trained the housing 7 radially encloses and on her the electric motor 2nd (in 2nd dismantled) facing end with a wheel drive flange 31 is provided. This wheel drive flange 31 serves to accommodate the 1 , 3rd and 4th shown vehicle wheel 3rd , whose rim can be shaped such that the compact wheel carrier 4th completely within the extent of the vehicle wheel 3rd lies.

Weiterhin geht aus der 2 hervor, dass von dem Radträger 4 eine hohlzylindrische Radachse 32 ausgeht, an der das Gehäuse 7 befestigt ist und die eine Radlagerung aufnimmt. Die Radlagerung besteht aus zwei Kegelrollenlagern 33 und 34, für die eine O-Anordnung vorgesehen ist. Außerdem verläuft die Eingangswelle 11 durch die hohle Radachse 32 und durch einen Boden 35 des Gehäuses 7.Continues from the 2nd shows that from the wheel carrier 4th a hollow cylindrical wheel axle 32 goes out on the housing 7 is attached and which receives a wheel bearing. The wheel bearing consists of two tapered roller bearings 33 and 34 , for which an O arrangement is provided. The input shaft also runs 11 through the hollow wheel axle 32 and through a floor 35 of the housing 7 .

Die beiden Planetenstufen 8 und 9 sollen mit einer Schrägverzahnung versehen sein, was demnach zunächst die Verzahnung 13 des inneren Zentralrades 12, die Verzahnung 14 der Planetenräder 15 und die Innenverzahnung 18 des äußeren Zentralrades 16 der ersten Planetenstufe 8 betrifft. Innerhalb der zweiten Planetenstufe 9 sind die Außenverzahnung 19 des äußeren Zentralrades 17, eine Verzahnung 36 der Planetenräder 21 und eine Verzahnung 37 des Hohlrades 23 schrägverzahnt ausgebildet. Diese Schrägverzahnung der beiden Planetenstufen 8 und 9 führt dazu, dass Geräusche des Radnabengetriebes 1 deutlich reduziert werden.The two planetary levels 8th and 9 should be provided with helical teeth, which is what the teeth first 13 of the inner central wheel 12 , the gearing 14 the planet gears 15 and the internal teeth 18th of the outer central wheel 16 the first planetary stage 8th concerns. Within the second planetary stage 9 are the external teeth 19th of the outer central wheel 17th , a gearing 36 the planet gears 21st and a gear 37 of the ring gear 23 helically toothed. This helical toothing of the two planetary stages 8th and 9 leads to noise from the wheel hub gear 1 be significantly reduced.

Wie in der 1 durch entsprechende Pfeile 38 und 39 verdeutlicht, heben sich bei einer Auswahl eines vorteilhaften Schrägungswinkels die durch die Schrägverzahnungen entstehenden Axialkräfte am äußeren Zentralrad 17 gegenseitig auf. Alternativ dazu besteht natürlich auch die Möglichkeit, die entsprechenden Räder mit einer Geradverzahnung zu versehen.Like in the 1 by corresponding arrows 38 and 39 illustrates, with a selection of an advantageous helix angle, the axial forces on the outer central wheel caused by the helical gears are raised 17th each other. Alternatively, of course, there is also the possibility of providing the corresponding wheels with straight teeth.

Schließlich zeigen die 3 und 4 unterschiedliche Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Radnabengetriebe 1 mit einer Bremseinrichtung zu versehen. Gemäß der 3 ist eine Bremsscheibe 40 mit der Ausgangswelle 27 verbunden, während gemäß der 4 von der Eingangswelle 11 ein Rotor 41 ausgeht, der eine Bremsscheibe 42 aufnimmt. In beiden Fällen ist ein Bremssattel im Gehäuse 7 bzw. im Radträger 4 vorgesehen. An Stelle einer Scheibenbremse kann natürlich auch eine Lamellenbremse vorgesehen sein. Finally they show 3rd and 4th different possibilities, the wheel hub transmission according to the invention 1 to be provided with a braking device. According to the 3rd is a brake disc 40 with the output shaft 27th connected while according to the 4th from the input shaft 11 a rotor 41 comes out of a brake disc 42 records. In both cases there is a brake caliper in the housing 7 or in the wheel carrier 4th intended. Instead of a disc brake, a multi-disc brake can of course also be provided.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: RadnabengetriebeWheel hub gear
22nd: ElektromotorElectric motor
33rd: FahrzeugradVehicle wheel
44th: RadträgerWheel carrier
55: Gelenk an 4 Joint on 4th
66: Gelenk an 4 Joint on 4th
77: Gehäuse von 4 Housing of 4th
88th: erste Planetenstufefirst planetary stage
99: zweite Planetenstufesecond planetary stage
1010th: dritte Planetenstufethird planetary stage
1111: Eingangswelle von 8 Input shaft of 8th
1212: inneres Zentralrad von 8 inner central wheel of 8th
1313: Verzahnung von 12 Gearing of 12
1414: Verzahnung von 15 Gearing of 15
1515: Planetenräder von 8 Planet gears from 8th
1616: Steg von 8 Footbridge of 8th
1717th: äußeres Zentralrad von 8 outer central wheel of 8th
1818th: Innenverzahnung von 17 Internal teeth from 17th
1919th: Außenverzahnung von 17 External teeth from 17th
2020th: Sonnenrad von 9 Sun gear from 9
2121st: Planetenräder von 9 Planet gears from 9
2222: Planetenträger von 9 Planet carrier from 9
2323: Hohlrad von 9 Ring gear from 9
2424th: Abtriebswelle von 9 Output shaft of 9
2525th: Sonnenrad von 10 Sun gear from 10th
2626: Planetenradträger von 10 Planet carrier from 10th
2727th: AusgangswelleOutput shaft
2828: Planetenräder von 10 Planet gears from 10th
2929: Hohlrad von 10 Ring gear from 10th
3030th: Radnabewheel hub
3131: RadantriebsflanschWheel drive flange
3232: RadachseWheel axle
3333: KegelrollenlagerTapered roller bearings
3434: KegelrollenlagerTapered roller bearings
3535: Boden von 7 Bottom of 7
3636: Verzahnung von 21 Gearing of 21st
3737: Verzahnung von 23 Gearing of 23
3838: Pfeil für wirkende AxialkraftArrow for acting axial force
3939: Pfeil für wirkende AxialkraftArrow for acting axial force
4040: BremsscheibeBrake disc
4141: Rotorrotor
4242: BremsscheibeBrake disc

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 966361 B1 [0004]
EP 0966361 B1 [0010]

Claims

Wheel hub gear (1) of a single wheel drive of a motor vehicle, which is arranged in a wheel carrier (4) and has at least two planetary stages (8, 9, 10), via which an input speed of a drive of the wheel hub gear (1) via an input shaft (11), in the electric motor (2) arranged on the wheel carrier (4) is translated into slow speed, an inner central wheel (12) of a first planetary stage (8) arranged on the input shaft (11) having planet wheels (15) arranged on a web (16) , is engaged, characterized in that the web (16) of the first planetary stage (8) is arranged in a rotationally fixed manner in a housing (7) formed on the wheel carrier (4), that the planet gears (15) of the first planetary stage (8) over one outer central gear (17), which has an internal toothing (18) and an external toothing (19) acting as a sun gear (20), drives planetary gears (21) of a second planetary stage (9) which is connected in a non-rotatable manner to the housing (7) ad (23) are supported, and that a planet carrier (22) of the second planetary stage (9) is connected to an output shaft (24).

Wheel hub gear after Claim 1 , characterized in that the output shaft (24) is at least indirectly connected to a wheel drive flange (31) via a wheel hub (30) which at least partially radially surrounds the housing (7).

Wheel hub gear after Claim 1 , characterized in that a gear ratio of the first planetary stage (8) is greater than a gear ratio of the second planetary stage (9).

Wheel hub gear after Claim 1 , characterized in that the wheels (12, 15, 17, 21, 23) of the two planetary stages (8 and 9) are each provided with helical teeth.

Wheel hub gear after Claim 4 , characterized in that helix angles of the helical gears of the two planetary stages (8 and 9) are designed such that the resulting axial forces are mutually supported on the outer central gear (17).

Wheel hub gear after Claim 1 , characterized in that the two planetary stages (8 and 9) are followed by a third transmission stage in the direction of a wheel drive.

Wheel hub gear after Claim 6 , characterized in that the third transmission stage is designed as a third planetary stage (10), which is driven by means of a sun gear (25) arranged on the output shaft (24) of the second planetary stage (9) and whose output shaft (27) is rotatably on the one hand with the Planet gear carrier (26) and on the other hand is connected to the wheel drive flange (31).

Wheel hub gear after Claim 7 , characterized in that a rotor (41) of a disc or multi-disc brake is connected to the output shaft (27).

Wheel hub gear after Claim 7 , characterized in that a rotor (41) of a disc or multi-disc brake is connected to the input shaft (11).

Wheel hub gear after Claim 7 , characterized in that the housing (7), which receives the wheel hub gear (1), is cup-shaped, a ring gear toothing of the second and third planetary stages (9 and 10) being formed on an inner circumferential surface of the hollow cylindrical housing (7) and the bottom ( 35) is screwed to a portion of the wheel carrier (4) receiving the electric motor (2).

Wheel hub gear after Claim 10 , characterized in that an axially extending hollow cylindrical wheel axle (32) extends from the wheel carrier (4), on which the cup-shaped wheel hub (30) is mounted in an O arrangement via two tapered roller bearings (33 and 34) or inclined shoulder bearings.

Wheel hub gear after Claim 1 , characterized in that the wheel hub gear (1) is provided for an electric single wheel drive of a front axle of an agricultural or construction work vehicle, the wheel carrier (4) receiving the electric motor (2) being articulated on an axle body of a rigid axle which is tubular at least in sections.