DE102021120847B4 - wheel hub motor - Google Patents

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Abstract

Radnabenmotoren werden bei Elektrofahrzeugen eingesetzt und ermöglichen eine besonders kompakte Integration in das Fahrzeug. Bekannt sind derartige Radnabenmotoren beispielsweise bei eScootern. Dabei weisen derartige Radnabenmotoren einen Elektromotor auf, wobei der Elektromotor koaxial zu dem zugehörigen Rad angeordnet ist. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Radnabenmotor vorzuschlagen, welcher sich durch besondere Funktionseigenschaften auszeichnet. Hierzu wird ein Radnabenmotor 1 vorgeschlagen mit einem Elektromotor 2, wobei der Elektromotor 2 koaxial zu einer Hauptdrehachse 100 angeordnet ist, mit einem Rad 5, wobei das Rad 5 koaxial zu der Hauptdrehachse 100 angeordnet ist, mit einer Getriebeeinrichtung 8, wobei die Getriebeeinrichtung 8 eine Eingangswelle 9 und eine Ausgangswelle 10 aufweist, wobei die Eingangswelle 9 mit dem Elektromotor 2 und die Ausgangswelle 10 mit dem Rad 5 drehfest verbunden sind, wobei die Getriebeeinrichtung 8 als ein Zweiganggetriebe ausgebildet ist.Wheel hub motors are used in electric vehicles and enable particularly compact integration into the vehicle. Wheel hub motors of this type are known, for example, in e-scooters. In this case, wheel hub motors of this type have an electric motor, the electric motor being arranged coaxially with the associated wheel. It is the object of the present invention to propose a wheel hub motor which is characterized by special functional properties. For this purpose, a wheel hub motor 1 is proposed with an electric motor 2, with the electric motor 2 being arranged coaxially to a main axis of rotation 100, with a wheel 5, with the wheel 5 being arranged coaxially with the main axis of rotation 100, with a transmission device 8, with the transmission device 8 having a Input shaft 9 and an output shaft 10, the input shaft 9 being non-rotatably connected to the electric motor 2 and the output shaft 10 to the wheel 5, the transmission device 8 being designed as a two-speed transmission.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radnabenmotor des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a wheel hub motor of the preamble of claim 1.

Radnabenmotoren werden bei Elektrofahrzeugen eingesetzt und ermöglichen eine besonders kompakte Integration in das Fahrzeug. Bekannt sind derartige Radnabenmotoren beispielsweise bei eScootern. Dabei weisen derartige Radnabenmotoren einen Elektromotor auf, wobei der Elektromotor koaxial zu dem zugehörigen Rad angeordnet ist.Wheel hub motors are used in electric vehicles and enable particularly compact integration into the vehicle. Wheel hub motors of this type are known, for example, in e-scooters. In this case, wheel hub motors of this type have an electric motor, the electric motor being arranged coaxially with the associated wheel.

Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 10 2019 116 423 B4 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, ein Radmodul mit einem integrierten Elektromotor sowie mit einer integrierten Bremseinrichtung. Das Radmodul wird beispielsweise in einem eScooter eingesetzt.For example, the reference discloses DE 10 2019 116 423 B4 , which probably forms the closest prior art, a wheel module with an integrated electric motor and with an integrated braking device. The wheel module is used in an e-scooter, for example.

Die US 2020 / 0 384 856 A1 zeigt einen Radnabenmotor mit einem Elektromotor und einem Rad, das koaxial zur Hauptdrehachse des Motors angeordnet ist. Offenbart ist auch eine Getriebeeinrichtung, die als Zweiganggetriebe ausgebildet ist und die eine mit dem Elektromotor verbundene Eingangswelle und eine mit dem Rad verbindbare Ausgangswelle aufweist. Eine derartige Ausführung ist auch in der AT 512 942 A4 offenbart. Die CN 1 08 953 518 A zeigt zusätzlich zwei Bremseinrichtungen.The U.S. 2020/0 384 856 A1 shows a wheel hub motor with an electric motor and a wheel which is arranged coaxially to the main axis of rotation of the motor. Also disclosed is a transmission device which is designed as a two-speed transmission and has an input shaft connected to the electric motor and an output shaft which can be connected to the wheel. Such an embodiment is also in the AT 512 942 A4 disclosed. The CN 1 08 953 518 A additionally shows two braking devices.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Radnabenmotor vorzuschlagen, welcher sich durch besondere Funktionseigenschaften auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch einen Radnabenmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.It is the object of the present invention to propose a wheel hub motor which is characterized by special functional properties. This object is achieved by a wheel hub motor having the features of claim 1. Preferred or advantageous exemplary embodiments of the invention result from the dependent claims, the following description and the attached figures.

Gegenstand der Erfindung ist ein Radnabenmotor, wobei der Radnabenmotor für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, geeignet und/oder ausgebildet ist. The subject matter of the invention is a wheel hub motor, the wheel hub motor being suitable and/or designed for a vehicle, in particular for an electric vehicle.

Das Fahrzeug ist bevorzugt als ein Elektrokleinstfahrzeug, insbesondere ein Elektroroller oder Elektroscooter, ausgebildet ist. Insbesondere sind unter Elektrokleinstfahrzeuge Fahrzeuge ohne Sitz oder selbstbalancierende Fahrzeuge mit oder ohne Sitz zu verstehen. Insbesondere ist das Fahrzeug als ein ein- oder mehrspuriges Fahrzeug ausgebildet. Das Fahrzeug weist vorzugsweise mindestens ein Rad auf. Mit nur einem Rad kann das Fahrzeug als ein elektrisches Einrad, z.B. als ein sogenanntes Monowheel oder Solowheel ausgebildet sein. Mit zwei oder mehr Rädern ist das Fahrzeug bevorzugt als ein Roller, insbesondere als ein Elektromotorrad, als ein Elektromotorroller, als ein Elektroroller, Elektrotretroller, Elektroscooter, z.B. E-Scooter, als ein Segway, Hoverboard, o.ä. ausgebildet. Alternativ kann das Fahrzeug als ein Fahrrad, insbesondere als ein Elektrofahrrad, z.B. als ein Pedelec oder als ein E-Bike ausgebildet sein. Das Fahrzeug kann alternativ als ein mehrspuriges Fahrrad, insbesondere mit drei oder mehr Rädern ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Transport- oder Lastenrad, insbesondere ein motorisiertes bzw. elektrisch angetriebenes Transport- oder Lastenrad, im Speziellen ein Dreirad- oder Vierrad-Pedelec oder eine Rikscha, insbesondere mit oder ohne Dach, oder ein Kabinenroller sein. Insbesondere kann das Fahrzeug einen Radnabenmotor, zwei Radnabenmotoren, im Speziellen an einer gemeinsamen Achse, oder mehr Radnabenmotoren aufweisen.The vehicle is preferably designed as a small electric vehicle, in particular an electric scooter or electric scooter. In particular, light electric vehicles are vehicles without a seat or self-balancing vehicles with or without a seat. In particular, the vehicle is designed as a single-track or multi-track vehicle. The vehicle preferably has at least one wheel. With only one wheel, the vehicle can be designed as an electric unicycle, e.g. as a so-called monowheel or solowheel. With two or more wheels, the vehicle is preferably designed as a scooter, in particular as an electric motorcycle, as an electric scooter, as an electric scooter, electric kick scooter, electric scooter, e.g. e-scooter, as a Segway, hoverboard, or the like. Alternatively, the vehicle can be designed as a bicycle, in particular as an electric bicycle, e.g. as a pedelec or as an e-bike. Alternatively, the vehicle can be designed as a multi-track bicycle, in particular with three or more wheels. For example, the vehicle can be a transport or cargo bike, in particular a motorized or electrically driven transport or cargo bike, in particular a three-wheel or four-wheel pedelec or a rickshaw, in particular with or without a roof, or a cabin scooter. In particular, the vehicle can have one wheel hub motor, two wheel hub motors, specifically on a common axle, or more wheel hub motors.

Der Radnabenmotor weist einen Elektromotor auf, wobei der Elektromotor koaxial zu einer Hauptdrehachse des Radnabenmotors angeordnet ist. Insbesondere sind Rotor und Stator des Elektromotors koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptdrehachse positioniert.The wheel hub motor has an electric motor, the electric motor being arranged coaxially to a main axis of rotation of the wheel hub motor. In particular, the rotor and stator of the electric motor are positioned coaxially and/or concentrically to the main axis of rotation.

Ferner weist der Radnabenmotor ein Rad auf, wobei das Rad koaxial zu der Hauptdrehachse angeordnet ist. Über das Rad wird das Antriebsdrehmoment des Elektromotors auf die Straße übertragen.Furthermore, the wheel hub motor has a wheel, the wheel being arranged coaxially to the main axis of rotation. The driving torque of the electric motor is transmitted to the road via the wheel.

Der Radnabenmotor weist eine Getriebeeinrichtung auf, wobei die Getriebeeinrichtung eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle umfasst. Zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle kann eine Übersetzung, welche auch als eine 1:1 Übertragung oder als eine Untersetzung ausgebildet sein kann, umgesetzt werden. Die Eingangswelle ist mit dem Elektromotor und die Ausgangswelle ist mit dem Rad drehfest verbunden. Wird somit ein Antriebsdrehmoment von dem Elektromotor erzeugt, wird dieses über die Eingangswelle eingeleitet, über die Getriebeeinrichtung umgesetzt und über die Ausgangswelle zu dem Rad geleitet.The wheel hub motor has a transmission device, the transmission device comprising an input shaft and an output shaft. A transmission, which can also be in the form of a 1:1 transmission or a reduction, can be implemented between the input shaft and the output shaft. The input shaft is non-rotatably connected to the electric motor and the output shaft is connected to the wheel. If a drive torque is thus generated by the electric motor, this is introduced via the input shaft, converted via the transmission device and sent to the wheel via the output shaft.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Getriebeeinrichtung als ein Zweiganggetriebe ausgebildet ist. Insbesondere umfasst die Getriebeeinrichtung einen ersten Gang und einen zweiten Gang. Mit dieser Ausgestaltung wird erreicht, dass ein Benutzer des Radnabenmotors zwischen zwei unterschiedlichen Übersetzungen des ersten und des zweiten Gangs wählen kann, so dass die Funktionalitäten des Radnabenmotors erweitert sind. Alternativ hierzu werden die Gänge automatisch eingestellt.In the context of the invention, it is proposed that the transmission device be designed as a two-speed transmission. In particular, the transmission device includes a first gear and a second gear. What is achieved with this configuration is that a user of the wheel hub motor can choose between two different translations of the first and second gear, so that the functionalities of the wheel hub motor are expanded. Alternatively, the gears are adjusted automatically.

Die erste und die zweite Bremseinrichtung bilden eine Hauptbremseinrichtung des Radnabenmotors. Insbesondere ist keine weitere Bremseinrichtung an dem Radnabenmotor vorgesehen. Für den ersten Gang ist die erste Bremseinrichtung aktiviert und die zweite Bremseinrichtung deaktiviert, so dass das erste Hohlrad fest steht und das zweite Hohlrad frei drehen kann. Für den zweiten Gang ist die erste Bremseinrichtung deaktiviert und die zweite Bremseinrichtung aktiviert, so dass das erste Hohlrad frei drehen kann und das zweite Hohlrad fest steht. Für einen Bremsvorgang in dem ersten Gang wird ergänzend die zweite Bremseinrichtung aktiviert. Für einen Bremsvorgang in dem zweiten Gang wird ergänzend die erste Bremseinrichtung aktiviert. Der Bremszustand des Radnabenmotors wird somit dadurch gebildet, dass beide Bremseinrichtungen aktiviert sind und/oder beide Hohlräder fest stehen. Bevorzugt sind bei dieser Weiterbildung beide Bremseinrichtungen als reibschlüssige Bremseinrichtungen ausgebildet. Der Radnabenmotor kann optional ergänzend einen Parkzustand einnehmen, indem beide Bremseinrichtungen aktiviert sind.The first and the second braking device form a main braking device of the wheel hub motors. In particular, no further braking device is provided on the wheel hub motor. For first gear, the first braking device is activated and the second braking device is deactivated, so that the first ring gear is fixed and the second ring gear can rotate freely. For the second gear, the first braking device is deactivated and the second braking device is activated, so that the first ring gear can rotate freely and the second ring gear is stationary. For a braking process in first gear, the second braking device is additionally activated. For a braking process in the second gear, the first braking device is additionally activated. The braking state of the wheel hub motor is thus formed in that both braking devices are activated and/or both ring gears are stationary. In this further development, both braking devices are preferably designed as friction-locking braking devices. Optionally, the wheel hub motor can also assume a parked state by activating both braking devices.

Nachdem die erste Bremseinrichtung zum Abbremsen des Radnabenmotors aus dem zweiten Gang und die zweite Bremseinrichtung zum Abbremsen des Radnabenmotors aus dem ersten Gang genutzt wird, kann die zweite Bremseinrichtung als Zusatzbremse leichter und/oder schwächer als die erste Bremseinrichtung als Hauptbremse ausgebildet sein. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass in dem zweiten Gang höhere Geschwindigkeiten gefahren werden, so dass mehr kinetische Energie über die erste Bremseinrichtung abgebaut werden muss, verglichen zu der Situation von dem ersten Gang. Somit kann die die zweite Bremseinrichtung z.B. leichter oder mit einem kleineren Durchmesser im Vergleich zu der ersten Bremseinrichtung ausgebildet sein. Insbesondere kann eine Maximalbremskraft bei der zweiten Bremseinrichtung kleiner als bei der ersten Bremseinrichtung ausgebildet sein.After the first braking device is used to brake the wheel hub motor from the second gear and the second braking device is used to brake the wheel hub motor from the first gear, the second braking device as an additional brake can be designed to be lighter and/or weaker than the first braking device as the main brake. This is based on the consideration that higher speeds are driven in second gear, so that more kinetic energy has to be dissipated via the first braking device compared to the situation in first gear. Thus, the second braking device can, for example, be designed lighter or with a smaller diameter compared to the first braking device. In particular, a maximum braking force in the second braking device can be smaller than in the first braking device.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist die Getriebeeinrichtung eine erste Planetenstufe auf, welche zur Umsetzung des ersten Gangs ausgebildet ist. Ferner weist die Getriebestufe eine zweite Planetenstufe auf, wobei die zweite Planetenstufe zur Umsetzung des zweiten Gangs ausgebildet ist. Der erste und der zweite Gang unterscheiden sich in der Übersetzung. Insbesondere wird für den ersten Gang ein erster Momentenpfad über die erste Planetenstufe zu der Ausgangswelle und für den zweiten Gang ein zweiter Momentenpfad über die zweite Planetenstufe umgesetzt. Je nach Wahl des Momentenpfads wird der erste oder der zweite Gang eingestellt.In a preferred constructional embodiment of the invention, the transmission device has a first planetary stage, which is designed to convert the first gear. Furthermore, the gear stage has a second planetary stage, the second planetary stage being designed to implement the second gear. The first and second gear differ in translation. In particular, a first torque path is implemented via the first planetary stage to the output shaft for the first gear, and a second torque path is implemented via the second planetary stage for the second gear. Depending on the choice of torque path, first or second gear is set.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Planetenstufe ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträgerabschnitt mit einer Mehrzahl von ersten Planetenräder sowie ein erstes Hohlrad auf. Das erste Sonnenrad ist drehfest mit der Eingangswelle verbunden. Insbesondere ist das erste Sonnenrad als ein Festrad auf der Eingangswelle ausgebildet. Der erste Planetenträgerabschnitt ist mit der Ausgangswelle drehfest verbunden. Somit kann das Antriebsmoment bei dem ersten Momentenpfad über das erste Sonnenrad eingeleitet und über den ersten Planetenträgerabschnitt zu der Ausgangswelle ausgeleitet werden. Insbesondere ist das erste Hohlrad drehbar in dem Radnabenmotor angeordnet.In a preferred constructional embodiment of the invention, the first planetary stage has a first sun gear, a first planetary carrier section with a plurality of first planetary gears, and a first ring gear. The first sun gear is non-rotatably connected to the input shaft. In particular, the first sun gear is designed as a fixed gear on the input shaft. The first planet carrier section is non-rotatably connected to the output shaft. Thus, in the first torque path, the drive torque can be introduced via the first sun gear and can be dissipated via the first planetary carrier section to the output shaft. In particular, the first ring gear is rotatably arranged in the wheel hub motor.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Radnabenmotor eine erste Bremseinrichtung auf, wobei die erste Bremseinrichtung zum Abbremsen des ersten Rads ausgebildet ist. Dadurch, dass das erste Hohlrad abgebremst wird, wird der erste Momentenpfad von dem ersten Sonnenrad zu dem ersten Planetenträgerabschnitt geschlossen und es kann ein Antriebsdrehmoment übertragen werden. Die erste Bremseinrichtung kann als eine reibschlüssige Bremseinrichtung ausgebildet sein, alternativ hierzu kann diese auch als eine formschlüssige Bremseinrichtung ausgebildet sein.In a preferred development of the invention, the wheel hub motor has a first braking device, the first braking device being designed to brake the first wheel. Because the first ring gear is braked, the first torque path from the first sun gear to the first planet carrier section is closed and a drive torque can be transmitted. The first braking device can be embodied as a friction-locking braking device; alternatively, it can also be embodied as a positive-locking braking device.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung weist die zweite Planetenstufe ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträgerabschnitt mit einer Mehrzahl von zweiten Planetenräder sowie ein zweites Hohlrad auf. Das zweite Sonnenrad ist drehfest mit der Eingangswelle verbunden. Insbesondere ist das zweite Sonnenrad als ein Festrad auf der Eingangswelle ausgebildet. Der zweite Planetenträgerabschnitt ist mit der Ausgangswelle drehfest verbunden. Somit kann das Antriebsmoment bei dem zweiten Momentenpfad über das zweite Sonnenrad eingeleitet und über den zweiten Planetenträgerabschnitt zu der Ausgangswelle ausgeleitet werden. Insbesondere ist das zweite Hohlrad drehbar in dem Radnabenmotor angeordnet.In a preferred constructive realization of the invention, the second planetary stage has a second sun gear, a second planetary carrier section with a plurality of second planetary gears, and a second ring gear. The second sun gear is non-rotatably connected to the input shaft. In particular, the second sun gear is designed as a fixed gear on the input shaft. The second planet carrier section is non-rotatably connected to the output shaft. Thus, in the second torque path, the drive torque can be introduced via the second sun gear and discharged via the second planetary carrier section to the output shaft. In particular, the second ring gear is rotatably arranged in the wheel hub motor.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Radnabenmotor eine zweite Bremseinrichtung auf, wobei die zweite Bremseinrichtung zum Abbremsen des zweiten Rads ausgebildet ist. Dadurch, dass das zweite Hohlrad abgebremst wird, wird der zweite Momentenpfad von dem zweiten Sonnenrad zu dem zweiten Planetenträgerabschnitt geschlossen und es kann ein Antriebsdrehmoment übertragen werden. Die zweite Bremseinrichtung kann als eine reibschlüssige Bremseinrichtung ausgebildet sein, alternativ hierzu kann diese auch als eine formschlüssige Bremseinrichtung ausgebildet sein.In a preferred development of the invention, the wheel hub motor has a second braking device, the second braking device being designed to brake the second wheel. Because the second ring gear is braked, the second torque path from the second sun gear to the second planet carrier section is closed and a drive torque can be transmitted. The second braking device can be embodied as a friction-locking braking device; alternatively, it can also be embodied as a positive-locking braking device.

Es ist besonders bevorzugt, dass der erste und der zweite Planetenträgerabschnitt einen gemeinsamen Planetenträger bilden. Damit kann die Ausgangswelle mit diesem gemeinsamen Planetenträger drehfest verbunden werden, so dass in dem gemeinsamen Planetenträger der erste Momentenpfad und der zweite Momentenpfad zusammengeführt wird.It is particularly preferred that the first and the second planet carrier section form a common planet carrier. With that can the output shaft can be connected in a rotationally fixed manner to this common planet carrier, so that the first torque path and the second torque path are combined in the common planet carrier.

Es ist besonders bevorzugt, dass der Elektromotor als ein Innenläufer ausgebildet ist. Prinzipiell wäre es möglich, dass dieser als ein Außenläufer realisiert ist, durch die Ausbildung als Innenläufer ist die Überleitung von dem Antriebsmoment auf die Eingangswelle und damit auf das erste und das zweite Sonnenrad konstruktiv einfach umzusetzen.It is particularly preferred that the electric motor is designed as an internal rotor. In principle, it would be possible for this to be implemented as an external rotor; by designing it as an internal rotor, the transfer of the drive torque to the input shaft and thus to the first and second sun gears can be implemented in a structurally simple manner.

Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weist der das Rad eine Felgeneinrichtung auf, wobei die Felgeneinrichtung drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist oder diese bildet. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der Elektromotor, die Getriebeeinrichtung in dem Axialabschnitt der Felgeneinrichtung angeordnet sind. Dadurch wird ein besonders kompakter Radnabenmotor geschaffen.In a preferred implementation of the invention, the wheel has a rim device, the rim device being non-rotatably connected to the output shaft or forming it. Provision is preferably made for the electric motor and the transmission device to be arranged in the axial section of the rim device. This creates a particularly compact wheel hub motor.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figur. Diese zeigt:

  • 1 ein schematisches Blockdiagramm von einem Radnabenmotor als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Further features, advantages and effects of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment of the invention and the attached figure. This shows:
  • 1 12 is a schematic block diagram of an in-wheel motor as an embodiment of the invention.

Die 1 zeigt in einem schematischen Blockdiagramm einen Radnabenmotor 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Radnabenmotor 1 kann beispielsweise als ein angetriebenes Rad von einem Elektroscooter oder dergleichen ausgebildet sein.The 1 shows a wheel hub motor 1 as an embodiment of the invention in a schematic block diagram. The wheel hub motor 1 can be designed, for example, as a driven wheel of an electric scooter or the like.

Der Radnabenmotor weist einen Elektromotor 2 auf, wobei der Elektromotor 2 einen Rotor 3 und einem Stator 4 aufweist. Der Elektromotor 2 ist als ein Innenläufer ausgebildet, so dass der Rotor 3 radial innerhalb von dem Stator 4 angeordnet ist.The wheel hub motor has an electric motor 2 , the electric motor 2 having a rotor 3 and a stator 4 . The electric motor 2 is designed as an internal rotor, so that the rotor 3 is arranged radially inside the stator 4 .

Ferner weist der Radnabenmotor ein Rad 5 auf, wobei das Rad 5 eine Felgeneinrichtung 6 umfasst, welche stark schematisiert dargestellt ist, auf die ein Reifen 7 aufgezogen ist.Furthermore, the wheel hub motor has a wheel 5, the wheel 5 comprising a rim device 6, which is shown in a highly schematic manner, on which a tire 7 is mounted.

Der Radnabenmotor 1 weist eine Getriebeeinrichtung 8 auf, wobei die Getriebeeinrichtung axial betrachtet zwischen dem Elektromotor 2 und der Felgeneinrichtung 6 angeordnet ist. Die Getriebeeinrichtung 8 weist eine Eingangswelle 9 sowie eine Ausgangswelle 10 auf. Die Eingangswellen 9 ist drehfest mit dem Rotor 3 des Elektromotors 2 verbunden. Die Ausgangswelle 10 ist drehfest mit dem Rad 5, insbesondere mit der Felgeneinrichtung 6 verbunden oder wird durch diese gebildet. Somit ist die Eingangswellen 9 ein Eingangsorgan in die Getriebeeinrichtung 8 und die Ausgangswelle 10 ist ein Ausgangsorgan aus der Getriebeeinrichtung 8. Eingangswelle 9 und Ausgangswelle 10 definieren eine Hauptdrehachse 100.The wheel hub motor 1 has a transmission device 8 , the transmission device being arranged between the electric motor 2 and the wheel rim device 6 when viewed axially. The transmission device 8 has an input shaft 9 and an output shaft 10 . The input shaft 9 is connected to the rotor 3 of the electric motor 2 in a torque-proof manner. The output shaft 10 is non-rotatably connected to the wheel 5, in particular to the rim device 6, or is formed by this. Thus, the input shaft 9 is an input element in the transmission device 8 and the output shaft 10 is an output element from the transmission device 8. Input shaft 9 and output shaft 10 define a main axis of rotation 100.

Die Getriebeeinrichtung 8 ist als ein Zweiganggetriebe ausgebildet und weist eine erste Planetenstufe 11 sowie eine zweite Planetenstufe 12 auf. Die Planetenstufe 11, 12 sind koaxial, jedoch axial versetzt zueinander angeordnet.The transmission device 8 is designed as a two-speed transmission and has a first planetary stage 11 and a second planetary stage 12 . The planetary stages 11, 12 are arranged coaxially, but axially offset from one another.

Die erste Planetenstufe 11 weist ein erstes Sonnenrad 13, einen ersten Planetenträgerabschnitt 14 mit einer Mehrzahl drehbar darauf auf einem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser angeordneten, ersten Planetenrädern 15 sowie ein erstes Hohlrad 16 auf. Das erste Hohlrad 16 ist drehbar in dem Radnabenmotor 1 gelagert. Die ersten Planetenräder 15 kämmen zum einen mit dem ersten Sonnenrad 13 und zum andern mit dem Hohlrad 16. Ferner umfasst die erste Planetenstufe 11 eine erste Bremseinrichtung 17, wobei die erste Bremseinrichtung 17 ausgebildet ist, das erste Hohlrad 16 abzubremsen bzw. stationär/fest zu setzen. Die erste Bremseinrichtung 17 kann als eine reibschlüssige und/oder formschlüssige Bremseinrichtung ausgebildet sein.The first planetary stage 11 has a first sun gear 13 , a first planet carrier section 14 with a plurality of first planetary gears 15 rotatably arranged thereon on a common pitch circle diameter, and a first ring gear 16 . The first ring gear 16 is mounted rotatably in the wheel hub motor 1 . The first planet gears 15 mesh with the first sun gear 13 and with the ring gear 16. The first planetary stage 11 also includes a first braking device 17, the first braking device 17 being designed to brake the first ring gear 16 or to keep it stationary/fixed set. The first braking device 17 can be designed as a frictional and/or form-fitting braking device.

Die zweite Planetenstufe 12 weist ein zweites Sonnenrad 18, einen zweiten Planetenträgerabschnitt 19 mit einer Mehrzahl drehbar darauf auf einem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser angeordneten zweiten Planetenrädern 20 sowie ein zweites Hohlrad 21 auf. Das zweite Sonnenrad 18 ist mit der Eingangswelle 9 drehfest verbunden. Die zweiten Planetenräder 20 kämmen zum einen mit dem zweiten Sonnenrad 18 und zum andern mit dem zweiten Hohlrad 21. Das zweite Hohlrad 21 ist in dem Radnabenmotor 1 drehbar gelagert. Die zweite Planetenstufe 12 weist ferner eine zweite Bremseinrichtung 22 auf, welche ausgebildet ist, das zweite Hohlrad 21 zu bremsen. Die zweite Bremseinrichtung 22 kann formschlüssig und/oder reibschlüssig ausgebildet sein. Die Verzahnungen in der ersten und/oder zweiten Planetenstufe 11, 12 können beispielsweise als eine Geradverzahnung, insbesondere als eine Evolventenverzahnung ausgebildet sein.The second planetary stage 12 has a second sun gear 18 , a second planet carrier section 19 with a plurality of second planet gears 20 arranged rotatably thereon on a common pitch circle diameter, and a second ring gear 21 . The second sun wheel 18 is non-rotatably connected to the input shaft 9 . The second planet gears 20 mesh on the one hand with the second sun gear 18 and on the other hand with the second ring gear 21. The second ring gear 21 is rotatably mounted in the wheel hub motor 1. The second planetary stage 12 also has a second braking device 22 which is designed to brake the second ring gear 21 . The second braking device 22 can be designed in a form-fitting and/or friction-fitting manner. The toothing in the first and/or second planetary stage 11, 12 can be designed, for example, as a straight toothing, in particular as an involute toothing.

Der erste Planetenträgerabschnitt 14 und der zweite Planetenträgerabschnitte 19 sind miteinander drehfest verbunden und optional auf der Eingangswelle 9 drehbar gelagert. Der erste Planetenträgerabschnitt 14 und der zweite Planetenträgerabschnitt 19 bilden einen gemeinsamen Planetenträger 23, wobei der gemeinsame Planetenträger 23 drehfest mit der Ausgangswelle 10 verbunden ist oder diese bildet.The first planetary carrier section 14 and the second planetary carrier section 19 are connected to one another in a rotationally fixed manner and are optionally rotatably mounted on the input shaft 9 . The first planetary carrier section 14 and the second planetary carrier section 19 form a common planetary carrier 23, the common planetary carrier 23 being non-rotatably connected to the output shaft 10 or forming it.

Zur Umsetzung von einem ersten Gang, welcher üblicherweise für eine niedrige Geschwindigkeit und/oder für ein hohes Startdrehmoment gewählt wird, wird die erste Bremseinrichtung 17 geschlossen/aktiviert, so dass das erste Hohlrad 16 feststeht und das zweite Hohlrad 21 frei dreht. Die zweite Bremseinrichtung 22 ist dagegen geöffnet/deaktiviert. Hieraus ergibt sich ein erster Momentenpfad, welcher ausgehend von der Eingangswelle 9 über das erste Sonnenrad 13, die ersten Planetenräder 15, den ersten Planetenträgerabschnitt 14 und somit über den gemeinsamen Planetenträger 23 zu der Ausgangswelle 10 führt.To implement a first gear, which is usually for a low speed and/or is selected for a high starting torque, the first braking device 17 is closed/activated so that the first ring gear 16 is stationary and the second ring gear 21 rotates freely. The second braking device 22, on the other hand, is opened/deactivated. This results in a first torque path which, starting from the input shaft 9 via the first sun gear 13, the first planetary gears 15, the first planetary carrier section 14 and thus via the common planetary carrier 23, leads to the output shaft 10.

Für einen zweiten Gang, welcher üblicherweise für eine hohe Geschwindigkeit und/oder für ein niedriges Drehmoment eingesetzt wird, wird die erste Bremseinrichtung 17 geöffnet/deaktiviert und die zweite Bremseinrichtung 22 geschlossen/aktiviert, so dass das zweite Hohlrad 21 feststeht und das erste Hohlrad 16 frei dreht. Ein zweite Momentenpfad läuft dann ausgehend von der Eingangswelle 9 über das zweite Sonnenrad 18, die zweiten Planetenräder 20 zu dem zweiten Planetenträgerabschnitt 19 und somit zu dem gemeinsamen Planetenträger 23, welcher das umgesetzte Antriebsdrehmoment an die Ausgangswelle 10 weiterleitet.For a second gear, which is usually used for a high speed and/or for a low torque, the first brake device 17 is opened/deactivated and the second brake device 22 is closed/activated, so that the second ring gear 21 is fixed and the first ring gear 16 spins freely. A second torque path then runs from the input shaft 9 via the second sun gear 18, the second planet gears 20 to the second planet carrier section 19 and thus to the common planet carrier 23, which transmits the converted drive torque to the output shaft 10.

Neben der Funktion der Gangwahl können die Bremseinrichtungen 17, 22 als weitere Funktion eine Bremsfunktion umsetzen. In diesem Fall sind die Bremseinrichtungen 17, 22 als Reibbremsen ausgebildet. Gemeinsam bilden die Bremseinrichtungen 17, 22 eine Hauptbremseinrichtung zum Abbremsen des Radnabenmotors 1:

  • Soweit aus dem ersten Gang abgebremst werden soll, wobei die erste Bremseinrichtung 17 bereits geschlossen ist und zunächst die zweite Bremseinrichtung 22 geöffnet ist, kann dies durch eine Aktivierung der zweiten Bremseinrichtung 22 erfolgen. Soweit aus dem zweiten Gang abgebremst werden soll, wobei die zweite Bremseinrichtung 22 geschlossen ist und zunächst die erste Bremseinrichtung 17 geöffnet ist, kann ein Bremsvorgang durch Schließen der ersten Bremseinrichtung 17 eingeleitet werden. In dem finalen Bremszustand, insbesondere mit stehendem Rad 5, sind sowohl die erste Bremseinrichtung 17 als auch die zweite Bremseinrichtung 22 geschlossen, so dass das erste und das zweite Hohlrad 16, 21 feststeht und die Getriebeeinrichtung 8 blockiert ist.
In addition to the function of gear selection, the braking devices 17, 22 can implement a braking function as a further function. In this case, the braking devices 17, 22 are designed as friction brakes. Together, the braking devices 17, 22 form a main braking device for braking the wheel hub motor 1:
  • If braking is to be carried out from the first gear, with the first braking device 17 already being closed and the second braking device 22 being open first, this can be done by activating the second braking device 22 . If braking is to be carried out from the second gear, with the second braking device 22 being closed and first the first braking device 17 being open, a braking process can be initiated by closing the first braking device 17 . In the final braking state, in particular with the wheel 5 stationary, both the first braking device 17 and the second braking device 22 are closed, so that the first and the second ring gear 16, 21 are fixed and the transmission device 8 is blocked.

Der Radnabenmotor weist somit ein Zweigang-Planetengetriebe auf, dessen Hohlräder 16, 21 drehbar gelagert sind und jeweils an einer Bremseneinrichtung 17, 22 angeschlossen sind. Diese Baugruppe ist in einem Rad 5 mit integrierten Antrieb implementiert. Durch die Anordnung der zweiten Planetenstufe 12 und der zweiten Bremseinrichtung 22 als eine Zusatzbremse, sowie der Anschluss der ersten Bremsvorrichtung 17 als Hauptbremse auf das Hohlrad 16 wird eine Zweigang-Getriebeeinheit implementiert, die eine sowieso vorhandene Hauptbremse als Schalteinheit mitverwenden kann.The wheel hub motor thus has a two-speed planetary gear whose ring gears 16, 21 are rotatably mounted and are each connected to a brake device 17, 22. This module is implemented in a wheel 5 with an integrated drive. The arrangement of the second planetary stage 12 and the second braking device 22 as an additional brake, as well as the connection of the first braking device 17 as the main brake to the ring gear 16, implements a two-speed transmission unit that can also use an existing main brake as a switching unit.

Die Bremsenergie, die eine Bremse abfangen muss, vervierfacht sich bei jeder Verdoppelung der Fahrgeschwindigkeit. Also, ein Fahrzeug, das eine separate Bremse hat, die nur für Geschwindigkeiten bis maximal 25% der maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit abfangen muss, benötigt für diesen Bremsvorgang eine Bremse die 16-mal weniger Energie abfangen muss, verglichen mit einem Bremsvorgang aus der maximalen Geschwindigkeit. Da die Energieanforderung sich direkt an der Masse der Bremsscheibe widergespiegelt, kann die zweite Bremseinrichtung 22 als Zusatzbremse wesentlich kleiner ausgelegt werden als die erste Bremseinrichtung 17 als Hauptbremse. Für die Bremsvorgänge wird jeweils der Drehzahlunterschied genutzt, der zwischen den Hohlrädern 16, 21 vorhanden ist. Kommen beide Hohlräder 16, 21 zum Stillstand kann sich die Getriebeeinrichtung 8 bzw. das Rad 5 nicht mehr drehen. Beide Bremseinrichtungen sollten - wenn möglich - außen platziert werden, damit der Fahrtwind für Kühlung verwendet werden kann.The braking energy that a brake has to absorb quadruples every time the driving speed doubles. So, a vehicle that has a separate brake that only has to absorb for speeds up to a maximum of 25% of the maximum vehicle speed requires a brake that has to absorb 16 times less energy for this braking process, compared to braking from maximum speed. Since the energy requirement is directly reflected in the mass of the brake disc, the second braking device 22 as an additional brake can be designed to be significantly smaller than the first braking device 17 as the main brake. The speed difference between the ring gears 16, 21 is used for the braking processes. If both ring gears 16, 21 come to a standstill, the transmission device 8 or the wheel 5 can no longer rotate. Both braking devices should - if possible - be placed outside so that the airflow can be used for cooling.

Bezugszeichenlistereference list

11
Radnabenmotorwheel hub motor
22
Elektromotorelectric motor
33
Rotorrotor
44
Statorstator
55
Radwheel
66
Felgeneinrichtungrim setup
77
ReifenTires
88th
Getriebeeinrichtunggear mechanism
99
Eingangswelleinput shaft
1010
Ausgangswelleoutput shaft
1111
erste Planetenstufefirst planetary stage
1212
zweite Planetenstufesecond planetary stage
1313
erstes Sonnenradfirst sun gear
1414
erster Planetenträgerabschnittfirst planet carrier section
1515
erste Planetenräderfirst planet gears
1616
erstes Hohlradfirst ring gear
1717
erste Bremseinrichtungfirst braking device
1818
zweites Sonnenradsecond sun wheel
1919
zweiter Planetenträgerabschnittsecond planet carrier section
2020
zweite Planetenrädersecond planet gears
2121
zweites Hohlradsecond ring gear
2222
zweite Bremseinrichtungsecond braking device
100100
Hauptdrehachsemain axis of rotation

Claims (9)

Radnabenmotor (1) mit einem Elektromotor (2), wobei der Elektromotor (2) koaxial zu einer Hauptdrehachse (100) angeordnet ist, mit einem Rad (5), wobei das Rad (5) koaxial zu der Hauptdrehachse (100) angeordnet ist, mit einer Getriebeeinrichtung (8), wobei die Getriebeeinrichtung (8) eine Eingangswelle (9) und eine Ausgangswelle (10) aufweist, wobei die Eingangswelle (9) mit dem Elektromotor (2) und die Ausgangswelle (10) mit dem Rad (5) drehfest verbunden sind, wobei die Getriebeeinrichtung (8) als ein Zweiganggetriebe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste und eine zweite Bremseinrichtung (17, 22) gemeinsam eine Hauptbremsanordnung zum Abbremsen von dem Radnabenmotor (1) bilden.Wheel hub motor (1) with an electric motor (2), the electric motor (2) being arranged coaxially to a main axis of rotation (100), with a wheel (5), the wheel (5) being arranged coaxially to the main axis of rotation (100), with a transmission device (8), the transmission device (8) having an input shaft (9) and an output shaft (10), the input shaft (9) being connected to the electric motor (2) and the output shaft (10) being connected to the wheel (5) are non-rotatably connected, the transmission device (8) being designed as a two-speed transmission, characterized in that a first and a second brake device (17, 22) together form a main brake arrangement for braking the wheel hub motor (1). Radnabenmotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung (8) eine erste Planetenstufe (11) aufweist, wobei die erste Planetenstufe (11) zur Umsetzung eines ersten Gangs ausgebildet und/oder dass die Getriebeeinrichtung (8) eine zweite Planetenstufe (12) aufweist, wobei die zweite Planetenstufe (12) zur Umsetzung eines zweiten Gangs ausgebildet ist.Wheel hub motor (1) after claim 1 , characterized in that the transmission device (8) has a first planetary stage (11), the first planetary stage (11) being designed to convert a first gear and/or that the transmission device (8) has a second planetary stage (12), the second planetary stage (12) is designed to implement a second gear. Radnabenmotor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Planetenstufe (11) ein erstes Sonnenrad (13), einen ersten Planetenträgerabschnitt (14) mit einer Mehrzahl von ersten Planetenrädern (15) sowie ein erstes Hohlrad (16) aufweist, wobei das erste Sonnenrad (13) mit der Eingangswelle (9) und der erste Planetenträgerabschnitt (14) mit der Ausgangswelle (10) drehfest verbunden sind.Wheel hub motor (1) after claim 2 , characterized in that the first planetary stage (11) has a first sun gear (13), a first planet carrier section (14) with a plurality of first planet gears (15) and a first ring gear (16), the first sun gear (13) with the input shaft (9) and the first planet carrier section (14) are non-rotatably connected to the output shaft (10). Radnabenmotor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bremseinrichtung (17) zum Abbremsen des ersten Hohlrads (16) ausgebildet ist.Wheel hub motor (1) after claim 3 , characterized in that the first braking device (17) for braking the first ring gear (16) is designed. Radnabenmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Planetenstufe (12) ein zweites Sonnenrad (18), einen zweiten Planetenträgerabschnitt (19) mit einer Mehrzahl von zweiten Planetenrädern (20) sowie ein zweites Hohlrad (21) aufweist, wobei das zweite Sonnenrad (18) mit der Eingangswelle (9) und der zweite Planetenträgerabschnitt (19) mit der Ausgangswelle (10) drehfest verbunden sind.Wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims 2 until 4 , characterized in that the second planetary stage (12) has a second sun gear (18), a second planet carrier section (19) with a plurality of second planet gears (20) and a second ring gear (21), the second sun gear (18) with the input shaft (9) and the second planet carrier section (19) are non-rotatably connected to the output shaft (10). Radnabenmotor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bremseinrichtung (22) zum Abbremsen des zweiten Hohlrads (21) ausgebildet ist.Wheel hub motor (1) after claim 5 , characterized in that the second braking device (22) for braking the second ring gear (21) is designed. Radnabenmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Planetenträgerabschnitt (14, 19) einen gemeinsamen Planetenträger (23) bilden.Wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims 2 until 6 , characterized in that the first and the second planet carrier section (14, 19) form a common planet carrier (23). Radnabenmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) als ein Innenläufer ausgebildet ist.Wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (2) is designed as an internal rotor. Radnabenmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Felgeneinrichtung (6), wobei der Elektromotor (2) und die Getriebeeinrichtung (2) in dem Axialabschnitt der Felgeneinrichtung (6) angeordnet sind.Wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims, characterized by a rim device (6), the electric motor (2) and the gear device (2) being arranged in the axial section of the rim device (6).
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