DE112009003757B4

DE112009003757B4 - Radantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE112009003757B4
Application number: DE112009003757.7T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Murata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2018-05-03
Anticipated expiration: 2029-10-10
Also published as: CN102256823B; WO2010073802A2; JP5272711B2; DE112009003757T5; US20110247887A1; US8616314B2; CN102256823A; WO2010073802A3; JP2010143544A

Abstract

Radantriebsvorrichtung (10) mit einem von einer Fahrzeugkarosserie über eine Aufhängung getragenen zylindrischen Innengehäuse (18), einem von dem zylindrischen Innengehäuse (18) relativ zu diesem drehbeweglich getragenen Rad (14), einem auf dem Rad (14) sitzenden Reifen (16), einem Elektromotor (40), der einen am zylindrischen Innengehäuse (18) angebrachten Stator (44) und einen am Rad (14) angebrachten Rotor (42) aufweist, einem Bremssattel (32), der am Innengehäuse (18) angebracht ist und Bremsklötze umfasst, und einer ringförmigen Bremsscheibe (52), die am Rad (14) angebracht und so ausgebildet ist, dass sie zur Bremsung von den Bremsklötzen innenumfangsseitig geklemmt wird, dadurch gekennzeichnet, dassdas Rad (14), in Richtung der Drehachse des Rades (14) von der Innenseite zur Außenseite der Fahrzeugkarosserie hin gesehen, geteilt ist in:ein innenliegendes Hauptkörperteil (60, 62) mit einem Horn, gegen das der Reifen (16) innenseitig anliegt, undein Außenteil (64) mit einem Horn, gegen das der Reifen (16) außenseitig anliegt,der Rotor (42) an der Innenumfangsseite des Hauptkörperteils (60, 62) angebracht ist,die Bremsscheibe (52) einen Außendurchmesser hat, der kleiner ist als der Innenumfang des Außenteils (64), unddas Außenteil (64) und die Bremsscheibe (52) an der Außenseite des Hauptkörperteils (60, 62) angebracht sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Radantriebsvorrichtung und im Besonderen auf eine Radantriebsvorrichtung der Bauart mit Direktantrieb und Außenrotor, bei der ein Elektromotor in ein Rad integriert ist.
STAND DER TECHNIK
Es ist z.B. aus der JP 2004-115014 A bekannt, zum Antrieb eines Fahrzeugs ein Rad mit Hilfe eines Radnabenmotors anzutreiben. Diese Radantriebsvorrichtung verwendet ein System mit Direktantrieb und Außenrotor. Der Radnabenmotor hat innenumfangsseitig einen Stator, der an einem Radträgerelement angebracht ist, das als ein Gehäuse dient, und außenumfangsseitig einen Rotor, der am Rad angebracht ist, wodurch der Stator und der Rotor gegenüberliegend angeordnet sind. Bei dieser Radantriebsvorrichtung ist der Rotor in das Rad integriert und wird die Drehung des Radnabenmotors direkt auf das Rad übertragen.
Bei der in der JP 2004-115014 A offenbarten Radantriebsvorrichtung ist das Rad, an dem der Rotor angebracht ist, zylindrisch geformt und hat an seinen beiden axialen Enden jeweils ein Horn, wodurch die Hörner mit dem Radkörper einstückig ausgebildet sind und radial nach außen ragen. Des Weiteren ist das Gehäuse, an dem der Stator befestigt ist, zylindrisch geformt. Das Gehäuse weist innenumfangsseitig einen Befestigungsabschnitt auf, an dem ein Aufhängungsarm, eine Spurstange und dergleichen befestigt sind.
Da der Rotor in das Rad integriert ist, muss bei einem derartigen Aufbau der Radantriebsvorrichtung das gesamte Rad mit dem Rotor ausgebaut werden, wenn ein Radwechsel aufgrund einer außenseitigen Beschädigung des Radkörpers oder dergleichen erforderlich ist. Des Weiteren sind am Gehäuse, an dem der Stator befestigt ist, Aufhängungsteile angebracht. Vor einem Reifenwechsel muss daher das Rad von der Aufhängung getrennt und mit dem Elektromotor und dem Reifen abgebaut werden. Bei der in der JP 2004-115014 A offenbarten Radantriebsvorrichtung erfordert ein Reifenwechsel daher große Sorgfalt und ist nur schwer durchführbar.
Die WO 2005/000621 A1 offenbart eine Radantriebsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Elektromotor der Radantriebsvorrichtung ist in einem Raum zwischen einem von einer Aufhängung getragenen Innengehäuse, einem radial außerhalb des Innengehäuses angeordneten Außengehäuse und einer axial außenseitig an das Außengehäuse angeschraubten Nabe angeordnet. Das Außengehäuse und die Nabe sind am Innengehäuse drehbeweglich gelagert. An der Außenseite der Nabe sind radial außenseitig ein Rad und radial innenseitig eine Bremsscheibe befestigt. Das Außengehäuse, die Nabe und die Bremsscheibe drehen sich daher mit dem Rad. Ein die Bremsscheibe klemmender Bremssattel ist am Innengehäuse befestigt. Die radial innenseitige Anordnung der Bremsscheibe an der Nabe gestattet es, das radial außenseitig an der Nabe befestigte Rad abzumontieren. Das einen Reifen tragende Rad ist wie in der JP 2004-115014 A einteilig gestaltet.
Schließlich ist aus der DE 811914 B ein Scheibenrad mit geteilter Felge für luftbereifte Fahrzeuge bekannt.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radantriebsvorrichtung bereitzustellen, die einen einfacheren Rad- und Reifenwechsel gestattet.
Diese Aufgabe der Erfindung wird gemäß einem Aspekt durch eine Radantriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, die ein zylindrisches Innengehäuse, das von einer Fahrzeugkarosserie über eine Aufhängung getragen wird, ein Rad, das von dem zylindrischen Innengehäuse relativ zu diesem drehbeweglich getragen wird, einen auf dem Rad sitzenden Reifen, einen Elektromotor mit einem an dem zylindrischen Innengehäuse angebrachten Stator und einen am Rad angebrachten Rotor, einen am Innengehäuse angebrachten Bremssattel mit Bremsklötzen, und eine am Rad angebrachte ringförmige Bremsscheibe, die zur Bremsung von den Bremsklötzen innenumfangsseitig geklemmt wird, aufweist. Das Rad ist, in Richtung der Drehachse des Rades von der Innenseite zur Außenseite der Fahrzeugkarosserie hin gesehen, in ein innenliegendes Hauptkörperteil mit einem Horn, gegen das der Reifen innenseitig anliegt, und ein Außenteil mit einem Horn, gegen das der Reifen außenseitig anliegt, geteilt. Der Rotor ist an der Innenumfangsseite des Hauptkörperteils angebracht. Die Bremsscheibe hat einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innenumfang des Außenteils. Des Weiteren sind das Außenteil und die Bremsscheibe an der Außenseite des Hauptkörperteils angebracht.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist das Rad in wenigstens zwei Teile geteilt, nämlich in das Hauptkörperteil und das Außenteil. Da das Rad teilbar ist, ist es möglich, nur das Außenteil des Rades zu entfernen. Des Weiteren ist es möglich, das Außenteil am Hauptkörperteil anzubringen, während der Rotor am Hauptkörperteil des Rades befestigt bleibt. Gemäß dem Aspekt der Erfindung ist es möglich, das Außenteil, das leichter beschädigt wird als der Hauptkörperteil des Rades, auszutauschen, ohne den Rotor vom Hauptkörperteil des Rades abzubauen. Weiter ist durch den Ausbau lediglich des Außenteils ein Reifenwechsel möglich, ohne das Antriebsrad von der Fahrzeugkarosserie abnehmen zu müssen. Gemäß dem Aspekt der Erfindung ist der Austausch der Radantriebsvorrichtung leichter durchführbar.
Darüber hinaus kann das Außenteil am Hauptkörperteil angebracht oder vom Hauptkörperteil abgenommen werden, ohne dass es mit der am Hauptkörperteil angebrachten Bremsscheibe in Kontakt kommt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Radantriebsvorrichtung gemäß dem vorangegangen Aspekt vorgesehen, wobei das Hauptkörperteil aufweist: ein Mittelteil mit einer Seitenrippe, die sich entlang des gesamten Innenumfangs des Mittelteils zur Drehachse des Rades hin erstreckt; und ein Innenteil mit einer Seitenrippe, die sich entlang des gesamten Innenumfangs des Innenteils zur Drehachse des Rades hin erstreckt.
Gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung sind Komponenten des Elektromotors innerhalb des zwischen der Seitenrippe des Mittelteils und der Seitenrippe des Innenteils ausgebildeten Raums aufgenommen. Des Weiteren erstrecken sich die Seitenrippen entlang des gesamten Innenumfangs des Hauptkörperteils zur Drehachse des Rades hin und ist der Elektromotor zwischen diesen Rippen aufgenommen. Daher wird Montagetauglichkeit der Elektromotorkomponenten und Radkomponenten verbessert und kann die Ringsteifigkeit oder Ringstabilität des Hauptkörperteils des Rades erhöht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Radantriebsvorrichtung gemäß dem vorangegangenen Aspekt vorgesehen, wobei das Mittelteil mit dem Innenteil zur Ausbildung des Hauptkörperteils an Positionen verbunden sind, die von der Drehachse des Rades aus außerhalb des größten Außenumfangs des Rotors liegen.
Gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung sind das Mittelteil und das Innenteil beispielsweise mittels Schrauben an einer Position außerhalb des Außendurchmessers des Rotors miteinander verbunden. Da es nicht erforderlich ist, am Rad Befestigungslöcher in Richtung der Drehachse an einer Position in der Nähe des Rotors auszubilden, kann die Breite des gesamten Rads in Breitenrichtung der Fahrzeugkarosserie verkleinert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Radantriebsvorrichtung gemäß den vorangegangenen Aspekten vorgesehen, wobei das Hauptkörperteil eine Vielzahl von Öffnungen hat, die entlang des ringförmigen Spulenendes des Stators und in Richtung der Drehachse zum ringförmigen Spulenende hin ausgebildet sind und Kühlfluid aufnehmen können, und wobei die größten Außendurchmesser der Öffnungen um die Drehachse herum kleiner sind als der größte Außendurchmesser des ringförmigen Spulenendes des Stators um die Drehachse herum.
Gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung laufen die Öffnungen mit dem sich drehenden Rad um und kommunizieren mit einer in einem Raum eingeschlossenen Kühlfluidkammer. Das Kühlfluid tritt in die Öffnungen ein. Das Kühlfluid wird von den Öffnungen mit einer Drehung des Rades nach oben befördert und sammelt sich aufgrund der durch die Drehung bewirkten Zentrifugalkraft auf den Außenumfangsseiten der Öffnungen um die Drehachse herum. Die Außenumfangsseiten der Öffnungen liegen innerhalb des größten Außenumfangs des ringförmigen Spulenendes des Stators, wodurch sich das an den Außenumfangsseiten der Öffnungen sammelnde Kühlfluid zum ringförmigen Spulenende des Stators hin bewegt. Das Kühlfluid wird daher zum gesamten Umfang des ringförmigen Spulenendes hin verdrängt, wodurch eine hohe Kühlleistung erzielt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Radantriebsvorrichtung gemäß dem vorangegangenen Aspekt vorgesehen, wobei eine Gruppe der Vielzahl von Öffnungen in der Seitenrippe des Innenteils entlang des ringförmigen Spulenendes des Stators und eine andere Gruppe der Vielzahl von Öffnungen in der Seitenrippe des Mittelteils entlang des ringförmigen Spulenendes des Stators ausgebildet ist.
Gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung fließt das Kühlfluid aus den Öffnungen auf der Innen- und Außenseite in Richtung der Drehachse zu den ringförmigen Spulenenden hin. Somit können die ringförmigen Spulenenden auf beiden Seiten des Stators problemlos gekühlt werden, wodurch die Kühlung wirksamer wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Radantriebsvorrichtung gemäß dem vorangegangenen Aspekt vorgesehen, wobei sie weiter aufweist: Lager, die zwischen den Seitenrippen und dem Innengehäuse angeordnet sind und das Rad relativ zum Innengehäuse drehbeweglich tragen; und Dichtungen, die zwischen den Seitenrippen und dem Innengehäuse angeordnet sind und Spalte zwischen dem Rad und dem Innengehäuse abdichten.
Gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung sind die Lager und die Dichtungen zwischen den Seitenrippen des Rades und dem Innengehäuse angeordnet. Daher können die relativen Umfangsgeschwindigkeiten der Lager und Dichtungen klein gehalten werden, wodurch die Lebensdauer der Lager und Dichtungen erhöht und deren Zuverlässigkeit verbessert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Radantriebsvorrichtung gemäß den vorangegangenen Aspekten vorgesehen, wobei das Innengehäuse weiter aufweist: eine Innenumfangsrippe, die sich entlang des gesamten Innenumfangs des Innengehäuses zur Drehachse des Rades hin erstreckt und die Befestigungsabschnitte für eine Aufhängung und für den Bremssattel integriert.
Gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung kann trotz einer hohen Belastung auf die Befestigungsabschnitte durch die Innenumfangsrippe, die die Befestigungsabschnitte für die Aufhängung und für den Bremssattel integriert, die Biegesteifigkeit oder Ringstabilität des Innengehäuses sichergestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Radantriebsvorrichtung gemäß den vorangegangenen Aspekten vorgesehen, wobei das Innengehäuse weiter aufweist: eine Außenumfangsrippe, die sich entlang des gesamten Außenumfangs des Innengehäuses vom Außenumfang aus nach außen erstreckt.
Gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung wird durch die Außenumfangsrippe, die einen Teil des Innengehäuses bildet, die Ringsteifigkeit des Innengehäuses erhöht.
Weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verständlich.
Figurenliste

1A ist eine perspektivische Darstellung, die ein Rad zeigt, das mit einer Radantriebsvorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist.
1B ist eine perspektivische Darstellung, die das mit der Radantriebsvorrichtung der Ausführungsform der Erfindung ausgestattete Rad zeigt.
2 ist eine perspektivische Radialschnittdarstellung, die einen wesentlichen Teil der Radantriebsvorrichtung der Ausführungsform zeigt.
3 ist eine vergrößerte perspektivische Radialschnittdarstellung, die einen wesentlichen Teil der Radantriebsvorrichtung der Ausführungsform zeigt.
4 ist eine vergrößerte Radialschnittdarstellung in einer anderen Ebene als in 3, die einen wesentlichen Abschnitt der Radantriebsvorrichtung der Ausführungsform zeigt.
5 ist eine von der Außenseite eines Fahrzeugs aus erhaltene Seitenansicht der Radantriebsvorrichtung der Ausführungsform.
6 ist eine explosionsartige Radialschnittdarstellung, die einen wesentlichen Teil der Radantriebsvorrichtung der Ausführungsform zeigt.
7A ist eine explosionsartige Radialschnittdarstellung, die einen wesentlichen Teil der Radantriebsvorrichtung der Ausführungsform zeigt.
7B ist eine explosionsartige Radialschnittdarstellung, die einen wesentlichen Teil der Radantriebsvorrichtung der Ausführungsform zeigt.
8A ist eine Darstellung, die den Aufbau eines Innengehäuses der Radantriebsvorrichtung der Ausführungsform zeigt.
8B ist eine Darstellung, die den Aufbau des Innengehäuses der Radantriebsvorrichtung der Ausführungsform zeigt.

BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Anhand der 1A bis 8B werden im Folgenden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
1A und 1B sind perspektivische Darstellungen zur Erläuterung eines mit einer Radantriebsvorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgestatteten Antriebsrades 12. 1A ergibt sich von der Innenseite eines Fahrzeugs, 1B von der Außenseite des Fahrzeugs. 2 ist eine perspektivische Radialschnittdarstellung, die einen wesentlichen Teil der Radantriebsvorrichtung 10 der Ausführungsform zeigt.
Die Radantriebsvorrichtung 10 dieser Ausführungsform ist in einem Antriebsrad eines Fahrzeugs angeordnet, um das Antriebsrad anzutreiben. Die Radantriebsvorrichtung kommt bei einem Elektrofahrzeug zum Einsatz, das mit einem im Rad eingebauten Elektromotor als Antriebskraftquelle ausgestattet ist. Da die Antriebsräder identisch aufgebaut sind, wird im Folgenden nur eines der Antriebsräder erläutert. Der Aufbau ist für Vorder- und/oder Hinterräder geeignet.
Die Radantriebsvorrichtung 10 bildet ein Antriebsrad und umfasst ein Rad 14 aus Aluminium oder Eisen und einen Reifen 16 aus Gummi. Das Rad 14 und der Reifen 16 sind zylindrisch und als ein relativ zur Fahrzeugkarosserie drehbewegliches Drehteil ausgebildet. Innerhalb des Zylinders ist ein Innengehäuse 18 angeordnet. Das Innengehäuse 18 ist zylindrisch ausgebildet und relativ zur Fahrzeugkarosserie drehfest.
An der Innenumfangsfläche des Innengehäuses 18 sind ein Aufhängungsarmbefestigungsabschnitt 24 zur Befestigung eines Endes eines oberen Arms 20, der eine Aufhängung bildet, über ein Kugelgelenk, ein Aufhängungsarmbefestigungsabschnitt 26 zur Befestigung eines Endes eines unteren Arms 22, der eine Aufhängung bildet, über ein Kugelgelenk, ein Spurstangenbefestigungsabschnitt 30 zur Befestigung einer Spurstange 28 über ein Kugelgelenk und ein Bremssattelbefestigungsabschnitt 34 zur Befestigung eines Bremssattel 34 ausgebildet. Die anderen Enden der Aufhängungsarme 20 und 22 sind über Buchsen oder dergleichen in der Weise mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, dass die Aufhängungsarme vertikal schwingen können. Das Innengehäuse 18 ist ein über die Aufhängung von der Fahrzeugkarosserie getragener Achsschenkel oder Radträger. Das Rad 14 wird über Radiallager 36 und 38 vom Innengehäuse 18 relativ zu diesem drehbeweglich getragen. Die Radiallager 36 und 38 fungieren als sogenannte Achslager.
Die Radantriebsvorrichtung 10 umfasst einen Elektromotor 40, der als eine im Antriebsrad 12 vorgesehene Antriebskraftquelle dient. Der Elektromotor 40 ist an der Innenumfangsseite des Rades 14 angeordnet und umfasst einen aus einem ringförmigen Dauermagneten gebildeten Rotor 42 und einen durch Wickeln einer Spule um einen Eisenkern gebildeten Stator 44. Der Rotor 42 ist am Innenumfang des Rades 14 befestigt. Des Weiteren ist der Stator 44 an der Außenumfangsfläche des Innengehäuses 18 befestigt. Das Innengehäuse 18 und das Rad 14 bilden einen Raum 46, in dem der Rotor 42 und der Stator 44 aufgenommen sind. Der Rotor 42 und der Stator 44 sind in dem vorstehend genannten Raum 46 mit einem kleinen radialen Spiel gegenüberliegend angeordnet. Die oben erwähnten Radiallager 36 und 38 fungieren dabei als Elektromotorlager.
Der Raum 46 zwischen dem Innengehäuse 18 und dem Rad 14 ist an seinen axialen Endbereichen durch Öldichtungen 48 und 50 hermetisch abgedichtet. Im Raum 46 ist ein Kühl- und Schmieröl hermetisch eingeschlossen. Der Raum 46 ist ringförmig.
In einem tiefer gelegenen Bereich des Raums 46 sammelt sich Öl. Das Öl fließt im Raum 46 zum ringförmigen Spulenende 44a des Stators 44, um das ringförmige Spulenende 44a zu kühlen, oder zu den Radiallagern 36 und 38, um diese zu schmieren.
Die Ölkammer ist in einem Teil des Raums 46 ausgebildet oder im gesamten Raum 46 ausgebildet, der von einem vom Rotor 42 beanspruchten Bereich; einem vom Stator 44 beanspruchten Bereich; einem von einer Seitenrippe 72, dem Rotor 42 und dem Stator 44 eingeschlossenen Bereich; einem von der Seitenrippe 72, dem Rotor 42 und dem Stator 44 eingeschlossenen Bereich; einem vom Innengehäuse 18, dem Lager 36 und dem Stator 44 eingeschlossenen Bereich in der Nähe des ringförmigen Spulenendes 44a; einem vom Innengehäuse 18, dem Lager 38 und dem Stator 44 eingeschlossenen Bereich in der Nähe des ringförmigen Spulenendes 44a; einem vom Lager 36 und der Öldichtung 48 eingeschlossenen Bereich; einem vom Lager 38 und der Öldichtung 50 eingeschlossenen Bereich; einem vom Lager 36 beanspruchten Bereich; einem vom Lager 38 beanspruchten Bereich; und verschiedenen Spalten zwischen den vorgenannten Komponenten, z. B. einem Spalt zwischen dem Stator 44 und der Seitenrippe 72 und einem Spalt zwischen dem Stator und einem Mittelteil, definiert wird.
Die Spule des Stators 44 ist über eine Schaltvorrichtung an eine Fahrzeugbatterie angeschlossen. Wenn die Schaltvorrichtung über eine in der Fahrzeugkarosserie vorgesehene Steuerung zur Stromversorgung angesteuert wird, wird von der Batterie Strom zugeführt, wodurch die Spule erregt wird. Der Rotor 42 wird durch eine zwischen Rotor 42 und Stator 44 erzeugte elektromagnetische Kraft in Drehung gesetzt, wenn die Spule erregt wird.
Am Rad 14 ist eine Bremsscheibe 52 einer Bremsvorrichtung angeschraubt. Die Bremsscheibe 52 hat die Form einer Ringscheibe und wird von Bremsklötzen, die im Bremssattel 32 angeordnet sind, der am Innengehäuse der Bremsscheibe 52 befestigt ist, auf der Innenumfangsseite festgeklemmt oder freigegeben. Die Bremsscheibe 52 dreht sich mit dem Rad 14 und stoppt, wenn sie von den Bremsklötzen des Bremssattels 32 festgeklemmt wird.
Wenn der Stator 44 des Elektromotors 40 erregt wird, wird der Rotor 42 durch eine in Abhängigkeit vom Erregungszustand zwischen dem Stator 44 und dem Rotor 42 erzeugte elektromagnetische Kraft in Drehung gesetzt. Das Rad 14 und der Reifen 16 drehen sich dabei gemeinsam mit dem Rotor 42. Die eine Drehrichtung des Elektromotors 40 entspricht dem Vorwärtsantrieb, während die andere Drehrichtung dem Rückwärtsantrieb entspricht.
Die Radantriebsvorrichtung 10 überträgt die Drehung des Elektromotors 30 direkt auf das Rad 14. Es wird somit ein Antriebsstrang der Bauart mit Direktantrieb und Außenrotor realisiert, der das Antriebsrad 12 in Drehung setzt, das das Rad 14, den Reifen 16 und die Bremsscheibe 52 umfasst.
Wie bereits erwähnt, ist der Rotor 42 des Elektromotors 30 am Rad 14 der Radantriebsvorrichtung 10 der Ausführungsform befestigt. Wie ebenfalls bereits erwähnt, ist der Stator 44 des Elektromotors 30 am Innengehäuse 18 befestigt und sind die Aufhängungsarme 20 und 22, die Spurstange 28 und der Bremssattel 32 über die Befestigungsabschnitte 24, 26, 30 und 34 am Innengehäuse 18 befestigt.
Wenn der Rotor 42 in das Rad 14 integriert und das Rad 14 einstückig ausgebildet ist, muss zur Reparatur eines Schadens an der Außenoberfläche des Rades daher nicht nur das Rad sondern auch der Rotor 42 abgebaut werden. Oder es muss das gesamte Antriebsrad 12 einschließlich des Rades 14 und des Elektromotors 40 von der Aufhängung getrennt und ausgebaut werden, wenn der Aufbau so ist, dass das Rad 14 zusammen mit dem Reifen 16 von der Fahrzeugkarosserie abgenommen werden muss, um den Reifen 16 durch eine Demontage desselben vom Rad 14 wechseln zu können.
In den Fällen, in denen das Rad 14 einstückig ausgebildet und der Rotor 42 nicht so einfach vom Rad getrennt werden kann, oder in denen ein Reifenwechsel die Demontage des Antriebsrads 12 von der Fahrzeugkarosserie erfordert, wird die Handhabung dadurch erschwert, dass der Austausch des Rades 14 zusätzlich zum Reifen 16 lange dauert und anstrengend ist.
Die Radantriebsvorrichtung 10 der Ausführungsform hat daher einen Aufbau, der diesen Nachteil beseitigt. Anhand von 3 bis 8 werden im Folgenden die Merkmale der Ausführungsform beschrieben.
3 ist eine vergrößerte perspektivische Radialschnittdarstellung, die das Rad 14 und das Innengehäuse 18 zeigt, die die wesentlichen Teile der Radantriebsvorrichtung 10 der Ausführungsform bilden. 4 ist eine vergrößerte Radialschnittdarstellung, die das Rad 14 und das Innengehäuse 18, die die wesentlichen Teile der Radantriebsvorrichtung der Ausführungsform bilden, in einer von 3 verschiedenen Ebene zeigt. 5 ist eine in Querrichtung des Fahrzeugs von außen gesehene Seitenansicht des Rades 14 und des Innengehäuses 18 der Radantriebsvorrichtung 10 der Ausführungsform. 6 ist eine Radialschnittansicht, die das Rad 14, das Innengehäuse 18 und den Reifen 16, die die wesentlichen Teile der Radantriebsvorrichtung 10 der Ausführungsform bilden, explosionsartig zeigt.
Das Rad 14 hat einen dreiteiligen Aufbau, der in Richtung der Drehachse betrachtet aus drei Teilen gebildet ist, d. h. aus einem Mittelteil 60, einem innerhalb des Mittelteils 60 befindlichen Innenteil 62 und einem außerhalb des Mittelteils 60 befindlichen Außenteil 64. Das Mittelteil 60 ist im Wesentlichen zylindrisch geformt und hat einen Durchmesser, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Reifens 16 entspricht. Das Innenteil 62 entspricht einem Hornteil, gegen das eine Außenfläche des Reifens 16 anliegt und das zur Montage des Reifens 16 abgestuft ausgebildet ist. Das Außenteil 64 entspricht einem Hornteil, gegen das die andere Außenfläche des Reifens 16 anliegt und das zur Montage des Reifens 16 abgestuft ausgebildet ist. Das Mittelteil 60 und das Innenteil 64 haben entsprechende Formen, die eine Aneinanderfügung ermöglichen.
Im Besonderen hat das Mittelteil 60 einen zylindrischen Abschnitt 60a, eine an den zylindrischen Abschnitt 60a außenseitig angrenzende Seitenrippe 60b und einen an den zylindrischen Abschnitt 60a innenseitig angrenzenden dicken Abschnitt 60c. Das Mittelteil 60 ist durch die Reihenanordnung der Seitenrippe 60b, des zylindrischen Abschnitts 60a und des dicken Abschnitts 60c von außen nach innen gebildet. Der zylindrische Abschnitt 60a hat einen Rotoraufnahmeabschnitt 66, der den Rotor 42 aufnimmt und hält und einen Teil des Raums 46 belegt. Der zylindrische Abschnitt 60a fungiert als ein Außengehäuse des Rotors 42. Die Seitenrippe 60b erstreckt sich von der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 60a aus zur Drehachse hin und entlang des gesamten Innenumfangs des Mittelteils 60. Der dicke Abschnitt 60c ist so geformt, dass er vom Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 60a aus nach außen ragt und der Außendurchmesser des dicken Abschnitts 60c größer ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 60a.
Der Außendurchmesser des Mittelteils 60 nimmt in eine Richtung von der Seitenrippe 60b über den zylindrischen Abschnitt 60a zum dicken Abschnitt 60c hin nach und nach zu. Der oben erwähnte Rotor 42 ist um die gesamte Innenumfangsfläche des Mittelteils 60 herum im Rotoraufnahmeabschnitt 66 des zylindrischen Abschnitts 60a befestigt. Der Rotor 42 wird im Rotoraufnahmeabschnitt 66 befestigt, indem er in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie von innen nach außen in Richtung der Drehachse in den Rotoraufnahmeabschnitt 66 eingesetzt wird.
Im dicken Abschnitt 60c sind in Richtung der Drehachse zum Mittelteil 60 hin Befestigungslöcher 70 ausgebildet. Eine Vielzahl von Befestigungslöchern 70 sind in vorgegebenen Abständen entlang des gesamten Umfangs des dicken Abschnitts 60c ausgebildet. Des Weiteren hat das Innenteil 62 eine Seitenrippe 72, die sich von der Innenumfangsfläche des Innenteils 62 aus entgegengesetzt zum Rotoraufnahmeabschnitt 66 des Mittelteils 60 zur Drehachse hin erstreckt. Die Seitenrippe 72 ist entlang der gesamten Innenumfangsfläche des Innenteils 62 ausgebildet. Ein Befestigungsloch 74 durchdringt in Richtung der Drehachse das Innenteil 62. Das Befestigungsloch 74 ist in Richtung der Drehachse vom Rotoraufnahmeabschnitt 66 des Mittelteils 60 entfernt auf der Außenumfangsseite des Innenteils 62 ausgebildet. Die Befestigungslöcher 74 sind in Richtung der Drehachse in Flucht mit den Befestigungslöchern 70 und in vorgegebenen Abständen entlang des gesamten Umfangs des Innenteils 62 angeordnet.
Das Mittelteil 60 und das Innenteil 62 sind beispielsweise mittels Schrauben 76, die in den Befestigungslöchern 70 und 74 aufgenommen sind, aneinander befestigt. Sobald das Mittelteil 60 und das Innenteil 62 verschraubt sind, sind die Seitenrippe 60b des Mittelteils 60 und die Seitenrippe 72 des Innenteils 62 gegenüberliegend angeordnet und bilden den Raum 46. Wie erwähnt, ist der Rotor 42 im Rotoraufnahmeabschnitt 66 befestigt.
In der Seitenrippe 60b sind in Richtung der Drehachse zum Mittelteil 60 hin Befestigungslöcher 78 ausgebildet. Die Befestigungslöcher 78 sind in vorgegebenen Abständen entlang des gesamten Umfangs der Seitenrippe 60b ausgebildet. Das Außenteil 64 durchdringende Befestigungslöcher 80 sind in Richtung der Drehachse ausgebildet. Die Befestigungslöcher 80 sind in Richtung der Drehachse den Befestigungslöchern 78 gegenüberliegend in vorgegebenen Abständen entlang des gesamten Umfangs des Außenteils 64 ausgebildet. Die Befestigungslöcher 80 sind in Vorsprüngen 82 ausgebildet, die in vorgegebenen Abständen von der Innenumfangsfläche des Außenteils 64 zur Drehachse hin ragen. Das Mittelteil 60 und das Außenteil 64 sind mittels Schrauben 84, die in den Befestigungslöchern 78 und 80 aufgenommen sind, aneinander befestigt.
In der Seitenrippe 60b sind Befestigungslöcher 86 in Richtung der Drehachse zur Außenseite der Fahrzeugkarosserie hin offen. Die Befestigungslöcher 86 sind in vorgegebenen Abständen entlang des gesamten Umfangs der Seitenrippe 60b in Positionen, in denen keine Befestigungslöcher 78 zur Befestigung des Rades vorhanden sind, ausgebildet. Befestigungslöcher 88, die eine Bremsscheibe 52 durchdringen, sind in Richtung der Drehachse offen. Eine Vielzahl von Befestigungslöchern 88 sind in Richtung der Drehachse in vorgegebenen Abständen entlang des gesamten Umfangs der Bremsscheibe 52 in Flucht mit den Befestigungslöchern 86 ausgebildet. Die Befestigungslöcher 88 sind in Bremsscheibenbefestigungsabschnitten 90 ausgebildet, die an der Außenumfangsfläche der Bremsscheibe 52 in eine Richtung radial nach außen ausgebildet sind. Die Bremsscheibe 52 ist mittels Schrauben 92, die in den Befestigungslöchern 86 und 88 aufgenommen sind, unter Zwischenschaltung von Abstandhaltern 94 zwischen den Befestigungslöchern 86 und 88 am Mittelteil 60 befestigt.
Das Außenteil 64 und die Bremsscheibe 52 sind so gestaltet, dass sie in Richtung der Drehachse einander nicht behindern. Der Außendurchmesser der Bremsscheibe 52 ist kleiner als der kleinste Innendurchmesser des Außenteils 64, und der kleinste Innendurchmesser des Außenteils 64 ist größer als der Außendurchmesser der Bremsscheibe 52. Im Besonderen ist der kleinste Innendurchmesser der Vorsprünge 82 des Außenteils 64 größer als der Durchmesser der Außenumfangsfläche der Bremsscheibe 52 ausschließlich der Bremsscheibenbefestigungsabschnitte 90. Der größte Außendurchmesser der Bremsscheibenbefestigungsabschnitte 90 ist kleiner als der Innendurchmesser des Außenteils ausschließlich der Vorsprünge 82. Das Außenteil 64 kann in einem Zustand, in dem die Bremsscheibe 52 am Mittelteil 60 befestigt ist, am Mittelteil 60 befestigt oder vom Mittelteil 60 abgenommen werden. Gleichzeitig kann die Bremsscheibe 52 in einem Zustand, in dem das Außenteil 64 am Mittelteil 60 befestigt ist, am Mittelteil 60 befestigt oder vom Mittelteil 60 abgenommen werden. Wie bereits erwähnt, ist das Rad 14 in Richtung der Drehachse in drei Teile geteilt, d. h. das Mittelteil 60, das Innenteil 62 und das Außenteil 64; weiter ist das Außenteil 64 durch die Schrauben 84 am Mittelteil 60 befestigt. Dementsprechend kann das Außenteil 64 unter Aufrechterhaltung der Verbindung zwischen dem Mittelteil 60 und dem Innenteil 62 vom Mittelteil 60 entfernt oder am Mittelteil 60 befestigt werden.
Wie bereits erwähnt, ist das Innenteil 62 durch die Schrauben 76 am Mittelteil 60 befestigt. Das Mittelteil 60 und das Innenteil 62 werden miteinander verbunden oder voneinander getrennt, indem die Schrauben 76 angezogen oder gelöst werden. Dementsprechend kann das Innenteil 62 unter Aufrechterhaltung der Verbindung zwischen dem Mittelteil 60 und dem Außenteil 64 vom Mittelteil 60 entfernt oder am Mittelteil 60 befestigt werden.
Wie bereits erwähnt, ist der Rotor 42 des Elektromotors 40 am Mittelteil 60 des Rades 14 befestigt. Daher kann das Außenteil 64 vom Mittelteil 60 entfernt werden, ohne den Rotor 42 von der Fahrzeugkarosserie und einem fahrzeugkarosserieseitigen Abschnitt des Rades 14 entfernen zu müssen. Des Weiteren kann das Innenteil 62 vom Mittelteil 60 abgebaut werden, ohne den Rotor 42 vom Rad 14 entfernen zu müssen.
Verglichen mit dem Mittelteil 60 besteht beim Außenteil 64 eher die Gefahr der Kollision mit einem Randstein und einer daraus resultierenden Beschädigung. Falls das Außenteil 64 ausgetauscht werden muss, kann es jedoch problemlos ausgetauscht werden, ohne den Rotor 42 vom Rad entfernen zu müssen. Dagegen sind das Innenteil 62 und das Außenteil 64 gefährdet, von Steinen, die während der Fahrt des Fahrzeugs hoch geschleudert werden, getroffen zu werden. Falls das Innenteil 62 ausgetauscht werden muss, kann es aber nach einem Abbau des Antriebsrads 12 vom Fahrzeug problemlos ausgetauscht werden, ohne den Rotor 42 vom Antriebsrad entfernen zu müssen.
Das Außenteil 64 und das Innenteil 62 werden über das Mittelteil 60 miteinander verbunden und in Anlage an den Außenflächen des Reifens 16 gebracht, um den Reifen 16 zu montieren. Der Innendurchmesser des Reifens 16 stimmt im Wesentlichen mit dem Außendurchmesser des Mittelteils 60 überein. Wenn das Außenteil 64 vom Mittelteil 60 abgebaut wird, verliert der Reifen daher den Halt durch das Außenteil 64 und kann vom Mittelteil 60 in Richtung der Drehachse herunter gezogen werden. Dabei ist es nicht notwendig, das Antriebsrad 12 von der Fahrzeugkarosserie abzubauen. Daher kann der Reifen 16 problemlos gewechselt werden, indem einzig das Außenteil 64 vom Rad 14 abgebaut wird, ohne das Antriebsrad 12 von Fahrzeugkarosserie abnehmen zu müssen. Um das Antriebsrad 12 von der Fahrzeugkarosserie abzunehmen, muss das Innengehäuse 18 des Antriebsrads 12 von der Aufhängung getrennt werden. Gemäß der Ausführungsform ist es aber nicht erforderlich, das Innengehäuse von beispielsweise der Aufhängung zu trennen und das Antriebsrad zu entfernen.
Dadurch kann für den Fall, dass das Innenteil 62, das Außenteil 64 und der Reifen 16 ausgetauscht werden müssen, der Austausch erfolgen, ohne den Elektromotor 40 zerlegen und das Antriebsrad 12 entfernen zu müssen. Daher ist der Austausch einfacher und schneller durchführbar, wodurch die Handhabung erleichtert wird. Da es nicht notwendig ist, den Elektromotor 40 zu zerlegen, ist es auch nicht erforderlich, einen Nullpunkt einzustellen und eine Steuerungssoftware umzuschreiben, was für den Zusammenbau des Elektromotors unverzichtbar wäre. Unter diesem Gesichtspunkt wird der Austausch des Innenteils 62, des Außenteils 64 und des Reifens 16 daher ebenfalls erleichtert.
In der Ausführungsform ist die Bremsscheibe 52 drehfest am Mittelteil 60 des Rades 14 angebracht. Die Bremsscheibe 52 hat die Form einer hohlen Scheibe und wird durch den Bremssattel 32 innenumfangsseitig festgeklemmt oder freigegeben. Es ist nicht erforderlich, den Bremssattel 32 vom Innengehäuse 18 und die Bremsscheibe 52 vom Rad 14 abzunehmen, um das Außenteil 64 vom Mittelteil 60 abzubauen. Da es nicht erforderlich ist, das Bremssystem zu zerlegen, wird die Durchführbarkeit des Austauschs verbessert.
Des Weiteren ist die am Mittelteil 60 befestigte Bremsscheibe 52 so geformt, dass sie in Richtung der Drehachse nicht mit dem Außenteil 64 kollidiert. Der Außendurchmesser der Bremsscheibe 52 ist kleiner als der Innendurchmesser des Außenteils 64. Es kann verhindert werden, dass das Außenteil 64 mit der am Mittelteil 60 befestigten Bremsscheibe 52 in Kontakt kommt, wenn das Außenteil 64 am Mittelteil 60 des Rades 14 befestigt oder vom Mittelteil 60 des Rades 64 abgebaut wird. Wie bereits erwähnt, kann die Bremsscheibe 52 am Rad 14 und der Bremssattel 32 am Innengehäuse 18 befestigt bleiben, wenn das Außenteil 64 am Mittelteil 60 befestigt oder vom Mittelteil 60 abgebaut wird, so dass das Bremssystem nicht zerlegt werden muss. Daher wird der Austausch des Außenteils 64 leichter durchführbar.
Der Innendurchmesser des Reifens 16 stimmt im Wesentlichen mit dem Außendurchmesser des Mittelteils 60 überein und ist größer als der Innendurchmesser des Außenteils 64 in der Nähe des Mittelteils 60. Der Innendurchmesser des Reifens 16 ist daher größer als der Außendurchmesser der Bremsscheibe 52. Somit kann verhindert werden, dass der Innenumfang des Reifens 16 mit der Bremsscheibe 52 in Kontakt kommt, wenn der Reifen 16 auf den Außenumfang des Rades 14 montiert oder vom Außenumfang des Rades 14 abmontiert wird. Wie bereits erwähnt, kann die Bremsscheibe 52 am Rad 14 und des Weiteren der Bremssattel 32 am Innengehäuse 18 befestigt bleiben, wenn der Reifen 16 auf das Mittelteil 60 montiert oder vom Mittelteil 16 abmontiert wird, so dass das Bremssystem nicht zerlegt werden muss. Daher wird der Austausch des Reifens 16 leichter durchführbar.
Wenn das Mittelteil 60 und das Innenteil 62 verschraubt werden, werden die Seitenrippe 60b des Mittelteils 60 und die Seitenrippe 72 des Innenteils 62 gegenüberliegend angeordnet, wodurch sie den Raum 46 zur Aufnahme des Elektromotors 40 ausbilden. Der Rotor 42 ist dabei im Rotoraufnahmeabschnitt 66 befestigt. In der Ausführungsform wird der Elektromotor 40 über die Seitenrippen 60b und 72 als ein Elektromotorgehäuse im Raum 46 gehalten. Daher wird die Montage des Elektromotors in das Antriebsrad 12 effizienter.
Des Weiteren erstrecken sich die Seitenrippen 60b und 72 von den Innenumfangsflächen des Mittelteils 60 und des Innenteils 62 aus zur Drehachse hin und um den gesamten Umfang der Innenumfangsflächen herum. Durch diesen Aufbau kann im Vergleich zu einem Aufbau, bei dem keine Seitenrippen 60b und 72 vorgesehen sind, verhindert werden, dass das Rad 14 in radialer Richtung verformt wird. Daher kann die Ringsteifigkeit oder Ringstabilität des Rades 14 gewährleistet werden, indem eine Verformung des Rades 14 in radialer Richtung verhindert wird. Im Ergebnis wird eine Änderung des Spalts oder Spiels zwischen dem Rotor 42 und dem Stator 44 verhindert, wodurch eine Drehmomentschwankung des Elektromotors 40 begrenzt wird.
Wie bereits erwähnt, nehmen die Durchmesser der Seitenrippe 60b, des zylindrischen Abschnitts 60a und des dicken Abschnitts 60c in dieser Reihenfolge nach und nach zu. Der zylindrische Abschnitt 60a des Mittelteils 60 hat den Rotoraufnahmeabschnitt 66, der im Raum 46 enthalten ist, zur Aufnahme und zum Halten des Rotors 42. Zum Einbau des Elektromotors in das Antriebsrad 12 kann der Rotor 42 daher dadurch am Rotoraufnahmeabschnitt 66 befestigt werden, indem er in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie von innen nach außen in Richtung der Drehachse in das Mittelteil 60 eingesetzt wird. Daher wird die Durchführbarkeit des Einbaus des Rotors 42 erleichtert. Der Innendurchmesser des Mittelteils 60 kann in Richtung der Drehachse nach und nach zu- oder abnehmen. Beispielsweise sind für die Herstellung des Mittelteils 60 zwei Formwerkzeuge ausreichend, die in Richtung der Drehachse teilbar sind. Daher kann die Produktivität der Radantriebsvorrichtung durch eine einfache Herstellung des Mittelteils 60 erhöht werden.
Wie bereits erwähnt, werden das Mittelteil 60 und das Innenteil 62 aneinander befestigt, indem die Schrauben 76 in die Befestigungslöcher 70 und 74, die in den vorgegebenen Abständen um den gesamten Umfang herum vorgesehen sind, eingeführt und eingeschraubt werden. Die Befestigungslöcher 70 und 74 sind außerhalb des Rotoraufnahmeabschnitts 66 des Mittelteils 60 angeordnet. Daher sind die Schrauben, die das Mittelteil 60 an dem Innenteil 62 befestigen, außerhalb des im Rotoraufnahmeabschnitt 66 befestigten Rotors 42 angeordnet.
Es ist nicht erforderlich, die Befestigungslöcher 70 und 74 zum Verschrauben des Mittelteils 60 und des Innenteils 62 in der Nähe des Rotors 42 und des Rotoraufnahmeabschnitts 66 in Richtung der Drehachse auszubilden. Stattdessen reicht es, die Befestigungslöcher 70 und 72 radial außerhalb des Rotors 42 und des Rotoraufnahmeabschnitts 66 auszubilden. Gemäß der Ausführungsform kann daher die gesamte Breite des Rades 14 in Breitenrichtung des Fahrzeugs verkleinert werden. Daher ist die Radantriebsvorrichtung 10 für einen schmalen Reifen 16 geeignet. Alternativ dazu kann die Länge des Rotors 42 und des Rotoraufnahmeabschnitts 66 so weit als möglich vergrößert werden. Daher kann die Leistungsfähigkeit des Elektromotors erhöht werden, ohne die gesamte Breite des Rades 14 zu vergrößern.
Des Weiteren wird das Rad 14 über die Radiallager 36 und 38 vom Innengehäuse 18 relativ zu diesem drehbeweglich gehalten. Wie bereits erwähnt, ist der Raum 46 zwischen dem Innengehäuse 18, das den Elektromotor 40 hält, und dem Rad 14 an den Endabschnitten in Richtung der Drehachse durch die Öldichtungen 48 und 50 hermetisch abgedichtet. Die Radiallager 36 und 38 und die Öldichtungen 48 und 50 sind jeweils an einer Position in der Nähe der kleinsten Durchmesser der Seitenrippen 60b und 72 vorgesehen.
Bei diesem Aufbau kann der Drehradius der Drehteile, die die Radiallager 36 und 38 und die Öldichtungen 48 und 50 enthalten und die sich drehen, wenn sich das Antriebsrad 12 dreht, minimiert werden. Da die Umfangsgeschwindigkeiten der Drehteile minimal gehalten werden können, halten die Radiallager länger und kann die Zuverlässigkeit der Öldichtungen 48 und 50 erhöht werden. Wie bereits erwähnt, wird die Ringsteifigkeit oder Ringstabilität des Rades 14 durch die Seitenrippen 60b und 72 gewährleistet, sind Positionsabweichungen der Radiallager 36 und 38 und der Öldichtungen 48 und 50 begrenzt und kann die Abdichtung durch Verhinderung einer Verkürzung der Lebensdauern gewährleistet werden.
7A ist eine explosionsartige Radialschnittdarstellung, die einen wesentlichen Teil der Radantriebsvorrichtung der Ausführungsform zeigt. 7A und 7B sind Teilschnittteilansichten, die durch einen Radialschnitt des Rades 14 und des Innengehäuses 18 und Trennen des Innenteils 62 und des Mittelteil 60 die Radantriebsvorrichtung 10 der Ausführungsform zeigen. 7A zeigt die Außenseite des Innenteils 62, 7B zeigt die Innenseite des Außenteils 64.
Wie bereits erwähnt, ist der Raum 46 zwischen dem Innengehäuse 18 und dem Rad 14 in etwa ringförmig und hermetisch abgedichtet, um Öl einzuschließen. Der Raum 46 bildet daher eine Ölkammer, wobei sich das Öl in einem tiefer gelegenen Bereich des Raums 46 sammelt. Es ist daher notwendig, das im tiefer gelegenen Bereich des Raums 46 gesammelte Öl nach oben zu führen, um einen höher gelegenen Bereich des Raums 46, der den Stator 44 enthält, insbesondere dessen höher gelegenen Abschnitt, zu kühlen, da der Stator 44 am Innengehäuse befestigt ist, das sich nicht dreht.
In der Ausführungsform hat die am Innenteil 62 ausgebildete Seitenrippe 72 eine Vielzahl von in Richtung der Drehachse ausgebildeten Öffnungen 100. Die Öffnungen 100 grenzen an das ringförmige Spulenende 44a des Stators 44 an, wenn das Innenteil 62 an das Mittelteil 60 geschraubt ist, um den Raum 46 auszubilden. Die Öffnungen 100 sind jeweils in der Art einer Aussparung in Richtung der Drehachse ausgebildet und zum ringförmigen Spulenende 44a hin offen. Die Vielzahl der Öffnungen 100 sind entlang des Umfangs der Seitenrippe 72 des Innenteils 62 sowie entlang des ringförmigen Spulenendes 44a des Stators 44 in vorgegebenen Abständen angeordnet. Wenn eine oder mehrere der Öffnungen 100 während der Drehung des Rades 14 in eine tiefer gelegene Position kommt oder kommen, kommuniziert die eine oder kommunizieren die mehreren der Öffnungen 100 mit dem tiefer gelegenen Bereich des Raums 46, in dem sich das Öl sammelt. Der Durchmesser der Außenumfangsseiten der Öffnungen 100 um die Drehachse herum ist kleiner als der Außendurchmesser des ringförmigen Spulenendes 44a um die Drehachse herum. Aufgrund dieses Unterschieds ist der größte Außendurchmesser der Öffnungen 100 kleiner als der größte Außendurchmesser des Stators 44 um die Drehachse herum.
Gemäß 7A sind in der Seitenrippe 60b des Mittelteils 60 eine Vielzahl von in Richtung der Drehachse offenen Öffnungen 102 ausgebildet. Die Öffnungen 102 grenzen an das ringförmige Spulenende 44b des am Innengehäuse 18 befestigten Stators 18 an, wenn das Innenteil 62 mittels der Schrauben 84 am Mittelteil 60 befestigt ist. Die Öffnungen 102 sind in Richtung der Drehachse ausgespart und zum ringförmigen Spulenende 44b hin offen. Die Vielzahl der Öffnungen 102 sind entlang des Umfangs der Seitenrippe 60b des Mittelteils 60 sowie entlang des ringförmigen Spulenendes 44b des Stators 44 in vorgegebenen Abständen angeordnet. Wenn eine oder mehrere der Öffnungen 102 während der Drehung des Rades 14 in eine tiefer gelegene Position kommt oder kommen, kommuniziert die eine oder kommunizieren die mehreren der Öffnungen 102 mit dem tiefer gelegenen Bereich des Raums 46, in dem sich das Öl sammelt. Der Durchmesser der Außenumfangsseiten der Öffnungen 102 im Mittelteil 60 ist kleiner als der Außendurchmesser des ringförmigen Spulenendes 44b. Aufgrund dieses Unterschieds ist der größte Außendurchmesser der Öffnungen 102 kleiner als der größte Außendurchmesser des Stators 44.
Bei diesem Aufbau drehen sich die Öffnungen 100 und 102 mit dem Rad mit und kommunizieren mit dem tiefer gelegenen Bereich des Raums 46 in Verbindung, in dem sich das Öl sammelt, wenn sie während der Drehung des Rades 14 in den tiefer gelegenen Bereich kommen. Aus dem tiefer gelegenen Bereich des Raums 46, in dem sich das Öl befindet und der mit den Öffnungen kommuniziert, fließt das Öl als Kühlfluid in die Öffnungen 100 und 102. Nachdem das Öl in die Öffnungen 100 und 102 eingeflossen ist, bewegen sich diese Öffnungen mit der weiteren Drehung des Rades 14 nach oben. Dabei wird das Öl in den Öffnungen 100 und 102 mit einer Drehung des Rades 14 mitgenommen, wobei es sich aufgrund der durch die Drehung des Rades hervorgerufenen Zentrifugalkräfte in den Öffnungen an deren Außenumfangsseiten konzentriert.
Die Außenumfangsseiten der Öffnungen 100 und 102 liegen innerhalb der größten Außendurchmesser der ringförmigen Spulenenden 44a und 44b des Stators 44, und die äußersten Umfangsenden der ringförmigen Spulenenden 44a und 44b liegen außerhalb der Außenumfangsseiten der Öffnungen 100 und 102. Ein Teil oder das gesamte Öl, das sich an den Außenumfangsseiten der Öffnungen 100 und 102 konzentriert, bewegt sich über die Öffnungsflächen der Öffnungen 100 und 102 durch die Zentrifugalkraft zu den ringförmigen Spulenenden 44a und 44b hin. Das so aus den Öffnungen 100 und 102 verdrängte Öl wird über die ringförmigen Spulenenden 44a und 44b geschleudert. Danach fällt das Öl durch den Spalt oder das Spiel zwischen dem Stator 44 und dem Rotor 42, einen Spalt zwischen dem ringförmigen Spulenende 44a und der Seitenrippe 72 und/oder einem Spalt zwischen dem ringförmigen Spulenende 44b und der Seitenrippe 60b wieder nach unten, wodurch es sich schließlich wieder in dem tiefer gelegenen Bereich des Raums 46 sammelt.
Da das von den Öffnungen 100 und 102 nach oben mitgenommene Öl durch die Zentrifugalkraft des Rades 14 zu den ringförmigen Spulenenden 44a und 44b des Stators 44 hin gefördert werden kann, wird es einfach, das Öl über den gesamten Umfang einschließlich der ringförmigen Spulenenden 44a und 44b im höher gelegenen Bereich des Raums 46 zu verteilen. Daher kann der Stator in dem höher gelegenen Bereich des Raums 46 ausreichend gekühlt werden, wodurch die an den ringförmigen Spulenenden 44a und 44b des Stators 44 erzeugte Wärme effizient auf das Innengehäuse 18 und das Rad 14 übertragen und die Kühleffizienz des Stators 44 erhöht wird.
Die Außenumfangsseiten der Öffnungen 100 und 102 sind vorzugsweise so ausgebildet, dass die Bohrung der Öffnungen 100 und 102 von dem in der Nähe der Fahrzeugkarosserie befindlichen Boden zur Öffnungsfläche konisch zunimmt. Diese Gestaltung bewirkt, dass sich das am Außenumfangsende der Öffnungen 100 und 102 konzentrierte Öl problemlos zu den ringförmigen Spulenenden 44a und 44b des Stators 44 hin bewegt.
Des Weiteren wird das Öl im Raum 46 zu den Radiallagern 36 und 38 gefördert, über die das Rad 14 relativ zum Innengehäuse 18 drehbeweglich ist. Die Radiallager 36 und 38 können durch das Öl im Raum 46 geschmiert werden, wodurch die Drehbeweglichkeit des Rades 14 relativ zum Innengehäuse 18 sichergestellt ist.
Wie bereits erwähnt, sind das Mittelteil 60 und das Innenteil 62 des Rades 14 durch die Schrauben 76 aneinander befestigt. Der Elektromotor 40 ist im Raum 46 zwischen dem Rad 14 und dem Innengehäuse 18 aufgenommen, in dem auch das Öl abgedichtet aufgenommen ist. Um die Abdichtung des Raums 46 sicherzustellen, muss verhindert werden, dass durch die Befestigungslöcher 70 und 74 und die daran angrenzenden Kontaktflächen des Mittelteils 60 und des Innenteils 62 Öl aus dem Raum 46 heraus oder fremde Stoffe, z. B. Wasser, von außen in den Raum 46 hinein fließen.
Daher sind in der Nähe der Befestigungslöcher 70 und 74 des Mittelteils 60 und des Innenteils 62 jeweils O-Ringe 110 und 112 vorgesehen. Der O-Ring 110 ist ein gummiartiges Element zur Abdichtung des Raums 46 gegenüber den Befestigungslöchern 70 und 74 und den Kontaktflächen des Mittelteils 60 und Innenteils 62 in der Nähe der Befestigungslöcher 70 und 74. Der O-Ring 112 ist ein gummiartiges Element zur Abdichtung der Befestigungslöcher 70 und 74 gegenüber der Außenumgebung und der Kontaktflächen des Mittelteils 60 und Innenteils 62.
Wenn das Mittelteil 60 und das Innenteil 62 durch die Schrauben 76, die in den Befestigungslöchern 70 und 74, aufgenommen sind, aneinander befestigt sind, ist der Raum 46 durch den O-Ring 110 gegenüber den Befestigungslöchern 70 und 74 und so weiter und die Befestigungslöcher 70 und 74 durch den O-Ring 112 gegenüber der Außenumgebung abgedichtet. Daher kann durch die O-Ringe 110 und 112 verhindert werden, dass Öl nach außen und Fremdstoffe von außen nach innen in den Raum 46 fließen.
8a und 8b sind Darstellungen, die den Aufbau des Innengehäuses 18 der Radantriebsvorrichtung 10 der Ausführungsform zeigen. 8A zeigt die Außenseite des Innengehäuses 18, 8B zeigt die Innenseite des Innengehäuses 18.
Wie bereits erwähnt, sind die Aufhängungsarme 20 und 22, die Spurstange 28 und der Bremssattel 32 über die Befestigungsabschnitte 24, 26, 30 und 34 am Innengehäuse 18 befestigt. Die Aufhängungsbefestigungsabschnitte 24 und 26, der Spurstangenbefestigungsabschnitt 30 und der Bremssattelbefestigungsabschnitt 34 sind am Innenumfang des Innengehäuses 18 ausgebildet. Die Befestigungsabschnitte 24, 26, 30 und 34 können daher aufgrund der Aktionen der Aufhängungsarme 20 und 22, der Spurstange 28 und des Bremssattels 32 eine hohe Belastung erfahren. Um einen korrekten Drehantrieb des Antriebsrads 12 zu erhalten, muss daher eine hohe Ringsteifigkeit oder Ringstabilität nicht nur auf der Seite des Rades 14 sondern auch auf der Seite des Innengehäuses 18 gewährleistet sein.
Diesbezüglich ist eine von der Innenumfangsfläche des Innengehäuses 18 zur Drehachse hin ragende Innenumfangsrippe 120 vorgesehen. Die Innenumfangsrippe 120 ist entlang des gesamten Innenumfangs des Innengehäuses 18 an einer Position relativ nahe der Außenseite der Fahrzeugkarosserie an der Innenumfangsfläche des Innengehäuses 18 ausgebildet. Die Innenumfangsrippe 120 verbindet in Umfangsrichtung sämtliche Befestigungsabschnitte 24, 26, 30 und 34 an einer Position relativ nahe der Außenseite der Fahrzeugkarosserie an der Innenumfangsfläche des Innengehäuses 18. Die Befestigungsabschnitte 24, 26, 30 und 34 sind über die Innenumfangsrippe 120 miteinander verbunden.
Durch die am Innengehäuse 18 ausgebildete Innenumfangsrippe 120 ist eine radiale Verformung im Vergleich zu einem Aufbau ohne die Innenumfangsrippe 120 unwahrscheinlich. Da die Innenumfangsrippe 120 die Befestigungsabschnitte 24, 26, 30 und 34 verbindet, kann auch für den Fall, dass die Befestigungsabschnitte durch die Aktionen der Aufhängungsarme 20 und 22, der Spurstange 28 und des Bremssattels 32, die mit dem oder den jeweiligen Befestigungsabschnitten verbunden sind, eine hohe Belastung erfahren, eine belastungsbedingte Verformung des Innengehäuses 18 verhindert werden.
Des Weiteren ist an der Außenumfangsfläche des Innengehäuses 120 eine radial nach außen ragende Außenumfangsrippe 122 vorgesehen. Die Rippe 122 ist entlang des gesamten Außenumfangs des Innengehäuses 18 an einer Position relativ nahe der Innenseite der Fahrzeugkarosserie an der Außenumfangsfläche des Innengehäuses 18 ausgebildet. Die Rippe 122 fungiert als ein Vorsprung zur Festlegung der Position des an der Außenumfangsfläche des Innengehäuses 18 angebrachten Stators 44. Verglichen mit einem Aufbau ohne die Rippe 122 ist eine radiale Verformung des Innengehäuses 18 unwahrscheinlich.
Gemäß der Ausführungsform kann die Ringsteifigkeit oder Ringstabilität des Innengehäuses 18 durch die Versteifung des Innengehäuses 18 durch die Rippen 120 und 122 gewährleistet werden. Im Ergebnis kann eine aus einer Verformung des Innengehäuses 18 resultierende Änderung des Spalts oder Spiels zwischen dem Rotor 42 und dem Stator 44 verhindert werden. Gleichzeitig kann das Abdichtvermögen der Öldichtungen 48 und 50 durch Verhinderung einer Verkürzung der Lebensdauern der Radiallager 36 und 38 sichergestellt werden.
Die oben erwähnten Rippen 120 und 122 sind an der Innen- bzw. Außenumfangsfläche des Innengehäuses 18 ausgebildet. Diese Rippen 120 und 122 sind vorzugsweise an einer zur Außen- bzw. Innenseite der Fahrzeugkarosserie nächst liegenden Position ausgebildet, um die Ringsteifigkeit oder Ringstabilität des Innengehäuses 18 weiter zu erhöhen.
In der Ausführungsform ist die Rippe 122 nächstliegend zur Innenseite der Fahrzeugkarosserie auf der Außenumfangsfläche des Innengehäuses 18 ausgebildet. Die Rippe 122 kann aber entweder auf der der Außen- oder Innenseite des Innengehäuses 18 ausgebildet sein. Ungeachtet ob auf der Außenseite oder Innenseite, sind die Ringsteifigkeiten oder Ringstabilitäten des Innengehäuses 18 dieselben. Wenn die Rippe 122 auf der Innenumfangsfläche des Innengehäuses 18 ausgebildet ist, kann der Innendurchmesser der Rippe 122 des Innengehäuses 18 jedoch so klein werden, dass die Rippe 122 möglicherweise mit den Aufhängungsarmen 20, 22 und der Spurstange 28 in Kontakt kommt, die mit den Befestigungsabschnitten 24, 26 und 30 an der Position näher der Außenseite der Fahrzeugkarosserie und auf der Innenumfangsfläche des Innengehäuses 18 verbunden sind, wenn das Antriebsrad relativ zur Fahrzeugkarosserie versetzt wird (wandert).
Da die Rippe 122 am Außenumfang näher zur Fahrzeugkarosserieseite des Innengehäuses 18 ausgebildet ist, wird der Innendurchmesser des Innengehäuses auf der Fahrzeugkarosserieseite nicht durch die Rippe 122 beeinträchtigt, wodurch genügend Abstand zwischen dem Innengehäuse 18 und den Aufhängungsarmen 20, 22 und der Spurstange 28 erhalten bleibt. Daher werden die Aktionen der Aufhängungsarme 20, 22 und der Spurstange 28 nicht begrenzt.
Des Weiteren fungiert die auf der Außenfläche des Innengehäuses 18 ausgebildete Rippe 122 als ein Element, das die Position des Stators 44 in Richtung der Drehachse festlegt. Es ist daher nicht notwendig, zusätzlich ein spezielles Element zur Festlegung der Position des Stators 44 relativ zum Innengehäuse 18 in Richtung der Drehachse vorzusehen.
Die Übereinstimmung zwischen den Ansprüchen und der oben beschriebenen Ausführungsform hinsichtlich Terminologie ist wie folgt. Das „Hauptkörperteil“ entspricht dem Mittelteil 60 und dem Innenteil 62; das „Radanbauteil“ der Bremsscheibe 52, dem Bremssattel 32 und dergleichen; die „Seitenrippe“ den Rippen 60b und 72; die „Dichtung“ den Öldichtungen 48 und 50; die „Innenumfangsrippe“ der Rippe 120; und die „Außenumfangsrippe“ der Rippe 122. Des Weiteren entspricht die „Kühlfluidkammer“ der Ölkammer im Raum 46.
Das Antriebsrad 12, in die die Radantriebsvorrichtung eingebaut ist, ist nicht auf ein zu lenkendes Rad begrenzt, mit dem eine Spurstange verbunden ist, sondern kann auch ein ungelenktes Rad sein.
Wie bereits erwähnt, hat das Rad 14 einen dreiteiligen Aufbau, der aus drei Abschnitten oder Teilen gebildet ist, nämlich dem Mittelteil 60, dem Innenteil 62 und dem Außenteil 64; das Mittelteil 60 und das Innenteil 62 können aber auch zusammengefasst werden, um einen zweiteiligen Aufbau zu erhalten. Auch in diesem Fall kann das Außenteil 64 so gestaltet sein, dass es von den anderen Teilen des Rades 14 abgenommen werden kann, ohne mit der Bremsscheibe 52 in Kontakt zu kommen.

Claims

Radantriebsvorrichtung (10) mit einem von einer Fahrzeugkarosserie über eine Aufhängung getragenen zylindrischen Innengehäuse (18), einem von dem zylindrischen Innengehäuse (18) relativ zu diesem drehbeweglich getragenen Rad (14), einem auf dem Rad (14) sitzenden Reifen (16), einem Elektromotor (40), der einen am zylindrischen Innengehäuse (18) angebrachten Stator (44) und einen am Rad (14) angebrachten Rotor (42) aufweist, einem Bremssattel (32), der am Innengehäuse (18) angebracht ist und Bremsklötze umfasst, und einer ringförmigen Bremsscheibe (52), die am Rad (14) angebracht und so ausgebildet ist, dass sie zur Bremsung von den Bremsklötzen innenumfangsseitig geklemmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (14), in Richtung der Drehachse des Rades (14) von der Innenseite zur Außenseite der Fahrzeugkarosserie hin gesehen, geteilt ist in: ein innenliegendes Hauptkörperteil (60, 62) mit einem Horn, gegen das der Reifen (16) innenseitig anliegt, und ein Außenteil (64) mit einem Horn, gegen das der Reifen (16) außenseitig anliegt, der Rotor (42) an der Innenumfangsseite des Hauptkörperteils (60, 62) angebracht ist, die Bremsscheibe (52) einen Außendurchmesser hat, der kleiner ist als der Innenumfang des Außenteils (64), und das Außenteil (64) und die Bremsscheibe (52) an der Außenseite des Hauptkörperteils (60, 62) angebracht sind.
Radantriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Hauptkörperteil (60, 62) aufweist: ein Mittelteil (60) mit einer Rippe (60b), die sich entlang des gesamten Innenumfang des Mittelteils (60) zur Drehachse des Rades (14) hin erstreckt, und ein Innenteil (62) mit einer Rippe (72), die sich entlang des gesamten Innenumfangs des Innenteils (62) zur Drehachse des Rades (14) hin erstreckt, und wobei der Elektromotor (40) zwischen diesen Rippen (60b, 72) aufgenommen ist.
Radantriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei das Mittelteil (60) und das Innenteil (62) zur Bildung des Hauptkörperteils (60, 62) an Positionen, die von der Drehachse des Rades (14) aus außerhalb des größten Außenumfangs des Rotors (42) liegen, miteinander verbunden sind.
Radantriebsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Hauptkörperteil (60, 62) eine Vielzahl von Öffnungen (100, 102) hat, die entlang des ringförmigen Spulenendes des Stators (44) und in Richtung der Drehachse zum ringförmigen Spulenende hin ausgebildet sind und Kühlfluid aufnehmen können,und wobei der größte Außendurchmesser der Öffnungen (100, 102) um die Drehachse herum kleiner ist als der der größte Außendurchmesser des ringförmigen Spulenendes des Stators (44) um die Drehachse herum.
Radantriebsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Gruppe (100) der Vielzahl von Öffnungen (100, 102) in der Rippe (72) des Innenteils (62) entlang des ringförmigen Spulenendes des Stators (44) ausgebildet ist, und wobei eine andere Gruppe (102) der Vielzahl von Öffnungen (100, 102) in der Rippe (60b) des Mittelteils (60) entlang des ringförmigen Spulenendes des Stators (44) ausgebildet ist.
Radantriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, mit weiter: Lagern (36, 38), die zwischen den Rippen (72, 60b) und dem Innengehäuse (18) angeordnet sind und das Rad (14) relativ zum Innengehäuse (18) drehbeweglich tragen, und Dichtungen (48, 50), die zwischen den Rippen (72, 60b) und dem Innengehäuse (18) angeordnet sind und Spalte zwischen dem Rad (14) und dem Innengehäuse (18) abdichten.
Radantriebsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Innengehäuse (18) weiter aufweist: eine Innenumfangsrippe (120), die sich entlang des gesamten Innenumfangs des Innengehäuses (18) zur Drehachse des Rades (14) hin erstreckt und einen Befestigungsabschnitt für die Aufhängung und für den Bremssattel (32) aufweist.
Radantriebsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Innengehäuse (18) weiter aufweist: eine Außenumfangsrippe (122), die sich entlang des gesamten Außenumfangs des Innengehäuses (18) vom Außenumfang aus nach außen erstreckt.