DE19709576A1

DE19709576A1 - Rim concept for twin wheels of vehicles

Info

Publication number: DE19709576A1
Application number: DE1997109576
Authority: DE
Inventors: Michael Roske
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-03-08
Filing date: 1997-03-08
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2017-03-09
Also published as: DE19709576B4

Abstract

A rim concept for twin wheels of vehicles with one rim for an outer wheel (1) and one for an inner wheel (2), each welded with a rim key (4), is described. The rim keys have locking teeth on the inside which engage with counter-teeth on a wheel hub (3). The two rim keys lie with edge faces against each other and support themselves against these faces. The locking teeth of both rim keys are in the region of these edge faces. The rim of the outer wheel is centred relative to the wheel axle by cylindrical rim-centring. The rim of the inner wheel is centred relative to the axle by a centring cone (11) or cylinder (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Felgenkonzept für Zwil lingsräder für ein Fahrzeug.The invention relates to a rim concept for Zwil roller wheels for a vehicle.

Bei den meisten üblichen Felgenkonzepten erfolgt die Kraftübertragung von der Radnabe durch Reibschluß. Dabei liegen üblicherweise die Felgenschüssel und die Radnabe an Anschlagsflächen in einer Ebene senkrecht zur Radachse an einander an. Felgenschüssel und Radnabe sind in der Regel miteinander verschraubt. Über diese Anschlagsflächen wird die Kraft reibschlüssig übertragen. Nachteilig an diesem Konzept ist, daß dabei viel Bauraum in radialer Richtung wegen der Anschlagsflächen verschenkt wird.With most common rim concepts, this is done Power transmission from the wheel hub by friction. Here usually the rim bowl and the wheel hub Stop surfaces in a plane perpendicular to the wheel axis each other. Rim bowl and wheel hub are usually screwed together. About these stop surfaces transfer the force frictionally. Disadvantage of this The concept is that there is a lot of space in the radial direction is given away because of the stop surfaces.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Felgen konzept für Zwillingsräder zu schaffen, das eine möglichst hohe Bauraumausnutzung innerhalb der Felgenschüssel ermög licht.The invention has for its object a rims concept for twin wheels to create the one as possible high space utilization within the rim bowl enables light.

Diese Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen Felgenkonzept gelöst.This task comes with one, including the distinctive Features of the main claim, generic Rims concept solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Felgenkonzept für Zwillings räder für Fahrzeuge sind jeweils eine Felgenschüssel mit einer Felge für ein äußeres Rad und einer Felge für ein inneres Rad verschweißt. Die Felgenschüsseln besitzen an ihrer Innenseite jeweils eine Mitnahmeverzahnung, die in eine gegengleiche Verzahnung auf einer Radnabe eingreift. Damit wird die Radantriebskraft formschlüssig auf die Fel gen übertragen. Die oben beschriebenen Anschlagsflächen von Felgenschüssel und Radnabe zur reibschlüssigen Kraftüber tragung in der Ebene senkrecht zur Radachse, die viel Bau raum in radialer Richtung beanspruchen, entfallen auf diese Weise. Die Felgenschüsseln können in radialer Richtung sehr flach gebaut werden.In the rim concept for twins according to the invention wheels for vehicles are each a rim bowl with a rim for an outer wheel and a rim for a welded inner wheel. The rim bowls have on a drive toothing on the inside, which in an opposing toothing engages on a wheel hub. So that the wheel drive force is positively on the field gene transferred. The abutment surfaces of Rim bowl and wheel hub for frictional power transmission bearing in the plane perpendicular to the wheel axis, which is much construction They take up space in the radial direction Wise. The rim dishes can be very radial be built flat.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegen die beiden Felgenschüssel mit jeweils einer Stirn fläche aneinander und stützen sich gegeneinander an diesen Stirnflächen ab. Ein Vorteil dieses Konzeptes, jeweils eine Felgenschüssel mit jeweils einer Felge für das äußere oder innere Rad zu verschweißen, besteht darin, daß das Zwil lingsrad zum Auswuchten oder Montieren in die beiden Ein zelräder zerlegt werden kann.In an advantageous embodiment of the invention are the two rim bowls with one forehead each face each other and lean against each other End faces. One advantage of this concept, one each Rim bowl with one rim each for the outer or Welding the inner wheel is that the Zwil ling wheel for balancing or mounting in the two on can be disassembled.

Vorzugsweise ist die Mitnahmeverzahnung der beiden Felgenschüsseln jeweils in dem Bereich ihre aneinander an liegenden Stirnflächen angebracht.The drive teeth of the two are preferably Rim bowls in the area of each other end faces attached.

Vorteilhaft wird die Felge des äußeren Rades über eine zylindrische Felgenzentrierung relativ zur Radachse zen triert.The rim of the outer wheel is advantageous over a cylindrical rim centering relative to the wheel axis zen trated.

Vorzugsweise wird die Felge des inneren Rades über einen Zentrierkegel oder einen Zentrierzylinder, der an einem Anschlag anstößt, relativ zur Radachse zentriert. Preferably, the rim of the inner wheel is over a centering cone or a centering cylinder attached to abuts a stop, centered relative to the wheel axis.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verspannen Schraubenbolzen, die durch Löcher in einem Flansch in der Felgenschüssel des äußeren Rades gesteckt werden, beide Felgenschüsseln gegen einen Zentrierkegel oder gegen einen Anschlag auf der Innenseite des inneren Rades. Damit verspannen die Schraubenbolzen die Felgen schüsseln des äußeren Rades und des inneren Rades axial gegeneinander. Die von der Fahrzeugmitte aus nach außen wirkenden Seitenführungskräfte werden damit für das äußere Rad direkt von einer Anzahl Schraubenbolzen auf die Radnabe übertragen. Die nach außen gerichteten Seitenführungskräfte des inneren Rades werden von diesem auf das äußere Rad durch Abstützen der Stirnfläche der Mitnahmeverzahnung des inneren Rades auf der der Mitnahmeverzahnung des äußeren Rades und dann durch die Schraubenbolzen auf die Radnabe übertragen. Die nach innen, in Richtung Fahrzeugmitte, ge richteten Seitenführungskräfte werden in umgekehrter Weise über den Zentrierkegel oder den Anschlag bei der Ausführung mit Zentrierzylinder, auf die Radnabe übertragen. Durch die axiale Verspannung beider Felgenschüsseln zwischen den Schraubenbolzen und dem Zentrierkegel, bzw. Anschlag und die radiale Abstützung über je eine Zentrierung an den Fel genschüsseln des äußeren und inneren Rades werden die Mo mente aus den Seitenführungskräften in beiden Richtungen aufgenommen.In an advantageous embodiment of the invention brace bolts that pass through holes in one Flange inserted in the rim bowl of the outer wheel both rim cups against a centering cone or against a stop on the inside of the inside Wheel. The bolts then tighten the rims bowl of the outer wheel and the inner wheel axially against each other. The outside from the center of the vehicle acting cornering forces are thus for the outside Wheel directly from a number of bolts to the wheel hub transfer. The outward cornering forces of the inner wheel are from this to the outer wheel by supporting the end face of the driving teeth of the inner wheel on the drive teeth of the outer Wheel and then through the bolts onto the wheel hub transfer. The inside, towards the center of the vehicle, ge Directed cornering forces are reversed via the centering cone or the stop in the version with centering cylinder, transferred to the wheel hub. Through the axial bracing of both rim wells between the Bolt and the centering cone, or stop and the radial support via a centering on the rim The bowls of the outer and inner wheel become the Mo elements from the cornering forces in both directions added.

Vorzugsweise werden die Mitnahmeverzahnungen der Fel genschüsseln durch Drückwalzen spanlos angeformt. Dadurch wird die Herstellung der Felgenschüsseln kostengünstig ge staltet.The drive teeth of the fel g bowls formed without cutting by spinning rollers. Thereby the manufacture of the rim bowls is inexpensive ge shapes.

An der gesamten Felgenschüssel werden nur die Zentrie rungen, die Stirnflächen der Mitnahmeverzahnungen und die Bohrungen für die Schraubenbolzen spanabhebend hergestellt.On the entire rim bowl only the center stanchions, the end faces of the driving teeth and the Bores for the screw bolts machined.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Felgenschüsseln des äußeren Rades und des inne ren Rades zunächst als Gleichteile mit einem Radbolzen flansch zum Abstützen der Schraubenbolzen durch Drückwalzen hergestellt. Im weiteren wird bei der Fertigung der Felgen schüssel des inneren Rades der Radbolzenflansch abgesto chen.In an advantageous embodiment of the invention the rim bowls of the outer wheel and the inner Ren wheel initially as identical parts with a wheel stud flange for supporting the bolts by spinning rollers produced. Furthermore, in the manufacture of the rims bowl of the inner wheel of the wheel bolt flange repelled chen.

Vorzugsweise wird dieses Felgenkonzept zur Unterbrin gung eines oder mehrerer Radnabenmotoren innerhalb einer Radnabe angewendet. Radnabenmotoren können beispielsweise in Nahverkehrsbussen eingesetzt werden. Da bei diesem An trieb die sonst üblichen Achsbrückengehäuse für Achstrieb und Differential entfallen, können Busse mit sehr niedrigen Flurhöhen gebaut werden. Bei den bisherigen Antriebskonzep ten für Niederflurbusse mit elektrischem Einzelradantrieb erweist sich allerdings die große axiale Baulänge des Elek tromotors als nachteiligt, da er den Durchgang im Flur des Busses auf Höhe der Räder einengt. Die nahezu vollständige Integration des Antriebsmotors in der Radnabe ermöglicht eine maximale Durchgangsbreite im Flur des Busses auf Höhe der Räder, die nur noch durch die Radkästen, d. h. im We sentlichen die Breite der Räder beeinträchtigt wird.This rim concept is preferably used as accommodation one or more wheel hub motors within one Wheel hub applied. Wheel hub motors can for example be used in local buses. Because with this type drove the usual axle bridge housings for axle drives and differential are eliminated, buses with very low Corridor heights to be built. With the previous drive concept for low-floor buses with electric single-wheel drive however, the large axial length of the Elek has been proven tromotors as disadvantageous, since it has the passage in the hallway of the Buses at the level of the wheels constrict. The almost complete Integration of the drive motor in the wheel hub enables a maximum passage width in the corridor of the bus at height the wheels, which are only through the wheel arches, d. H. in the We considerably the width of the wheels is affected.

Vorzugsweise wird dieses Felgenkonzept zur Unterbrin gung eines elektrischen Einzelradantriebs für ein Fahrzeug angewendet, bei dem die Antriebsleistung von mehreren Elek tromotoren über ein Stirnradsammelgetriebe zusammengefaßt wird und ein nachgeschaltetes Planetengetriebe die Drehzahl und das Drehmoment an die erforderliche Raddrehzahl und das Raddrehmoment anpaßt. Die einzelnen, kleineren Elektromoto ren haben eine geringere axiale Baulänge, so daß die gesam te Antriebseinheit weniger weit in Richtung Innenraum des Busses hineinragt. Die Aufteilung der Antriebsleistung des Einzelradantriebs auf mehrere Elektromotoren mit kleinerer Leistung, die kürzer bauen als leistungsstärkere Motoren, bietet neben der Reduzierung der Gesamtbaulänge des Einzel radantriebs auch noch weitere Vorteile:
Bei Ausfall eines Antriebsmotors im Radkopf ist trotzdem ein Betrieb mit den verbleibenden Motoren möglich.This rim concept is preferably used to accommodate an electric single-wheel drive for a vehicle in which the drive power of several electric motors is combined via a spur gear transmission and a downstream planetary gear adjusts the speed and torque to the required wheel speed and wheel torque. The individual, smaller Elektromoto ren have a smaller axial length, so that the whole drive unit protrudes less far towards the interior of the bus. The distribution of the drive power of the single-wheel drive to several electric motors with lower power, which are shorter than more powerful motors, offers other advantages in addition to the reduction in the overall length of the single-wheel drive:
In the event of a drive motor failure in the wheel head, operation with the remaining motors is still possible.

Des weiteren entstehen Kostenvorteile durch Verwendung von Motoren, die in der Leistungsklasse von PKW-Antriebsmotoren liegen und dadurch in Großserie produziert werden.Furthermore, cost advantages arise from using Engines in the performance class of car drive engines and are therefore produced in large series.

In einer Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt:
einen Schnitt durch eine Felgenanordnung, innerhalb derer ein Radnabenmotor untergebracht ist, der als elektrischer Einzelradantrieb mit mehreren Motoren ausgebildet ist und dem ein Stirnradsammelgetriebe zum Zusammengeführen der Antriebsleistungen der Motoren und ein Planetengetriebe nachgeschaltet ist.An embodiment of the invention is shown in a drawing. The figure shows:
a section through a rim assembly, within which a wheel hub motor is housed, which is designed as an electric single-wheel drive with several motors and which is followed by a spur gear transmission for combining the drive power of the motors and a planetary gear.

In einer Ausgestaltung der Erfindung werden die Felgen vom äußeren Rad 1 und vom inneren Rad 2 je mit einer Fel genschüssel 4 verschweißt und mit je einer Mitnahmeverzah nung 10 versehen. Dies erlaubt nach der Demontage des Zwil lingsrades ein Montieren und Wuchten der Einzelräder. Die Mitnahmeverzahnungen 10 greifen in das Gegenstück auf der Radnabe 3. Durch diese formschlüssige Verbindung werden Antriebs- und Bremsmomente vom Radnabenantrieb auf die Zwillingsreifen übertragen. Die Felge des äußeren Rades 1 wird über die zylindrische Felgenzentrierung 7 und die Fel ge des inneren Rades 2 über den Zentrierkegel 11 (oberer Lupenausschnitt in der Figur) oder den Zentrierzylinder 12 (unterer Lupenausschnitt in der Figur), relativ zur Rad drehachse, zentriert. Die von der Fahrzeugmitte aus nach außen wirkenden Seitenführungskräfte werden für das äußere Rad 1 direkt von einer Anzahl Schraubenbolzen 5 auf die Radnabe 3 übertragen. Die nach außen gerichteten Seitenfüh rungskräfte des inneren Rades 2 werden von diesem auf das äußere Rad 1 durch Abstützen der Stirnfläche der Mitnahme verzahnung 10 des inneren Rades 2 auf der der Mitnahmever zahnung 10 des äußeren Rades 1 und dann durch die Schrau benbolzen 5 auf die Radnabe 3 übertragen. Die nach innen, in Richtung Fahrzeugmitte, gerichteten Seitenführungskräfte werden in umgekehrter Weise über den Zentrierkegel 11 oder den Anschlag 13 bei der Ausführung mit Zentrierzylinder 12, auf die Radnabe 3 übertragen. Durch die axiale Verspannung beider Felgenschüsseln 4 zwischen den Schraubenbolzen 5 und dem Zentrierkegel 11, bzw. Anschlag 13 und die radiale Ab stützung über je eine Zentrierung an den Felgenschüsseln 4 des äußeren 1 und inneren Rades 2 werden die Momente aus den Seitenführungskräften in beiden Richtungen aufgenommen. Um die Herstellung der Felgenschüsseln kostengünstig zu gestalten sind die Mitnahmeverzahnungen 10 durch Drückwal zen spanlos angeformt. Dadurch ist an der gesamten Felgen schüssel als spanende Bearbeitung nur das Herstellen der Zentrierungen 7 und 11, bzw. 7 und 12 mit Anschlag 13, die Stirnflächen der Mitnahmeverzahnungen 10 , sowie das Bohren für die Schraubenbolzen vorgesehen. Für das innere und äu ßere Rad werden zwei gleiche Radschüsseln mit Radbolzen flansch durch Drückwalzen hergestellt. Die Felgenschüssel 4 für das innere Rad 2 wird durch das Abstechen des Flansches aus der Felgenschüssel 4 des äußeren Rades 1 hergestellt. Ein derartiges Felgenkonzept findet bei einem elektrischen Einzelradantrieb für Fahrzeuge Anwendung. Die gesamte An triebseinheit ist dabei in der Radnabe 3 untergebracht und ragt dabei kaum noch axial nach innen über die Felgenbreite hinaus. In Richtung Fahrzeugmitte ragt im wesentlichen nur ein Befestigungsflansch 9 aus der Felge, der zum Befestigen des Radkopfes am Achskörper dient. Mehrere als Radnabenmo toren 8 ausgebildete Elektromotoren treiben ein Stirnrad sammelgetriebe 6, das über eine Welle mit dem Sonnenrad eines Planetengetriebes 14 verbunden ist. Das Hohlrad des Planetengetriebes 14 steht fest. Der Planetenträger treibt über eine Radnabe 3 die zwei Felgenschüsseln 4. Die Radla gerung 15, die die Radnabe 3 drehbar lagert, ist axial zwi schen den Radnabenmotoren 8 und Planetengetriebe 14 ange bracht. In one embodiment of the invention, the rims of the outer wheel 1 and of the inner wheel 2 are each welded to a rim 4 and each provided with a driving toothing 10 . After dismantling the twin wheel, this allows the individual wheels to be assembled and balanced. The driving teeth 10 engage in the counterpart on the wheel hub 3 . This positive connection transmits drive and braking torques from the wheel hub drive to the twin tires. The rim of the outer wheel 1 is centered via the cylindrical rim centering 7 and the rim ge of the inner wheel 2 via the centering cone 11 (upper magnifying glass section in the figure) or the centering cylinder 12 (lower magnifying glass section in the figure) relative to the wheel axis of rotation. The cornering forces acting outwards from the center of the vehicle are transmitted for the outer wheel 1 directly from a number of bolts 5 to the wheel hub 3 . The outward Seitenfüh approximate forces of the inner wheel 2 are from this on the outer wheel 1 by supporting the end face of the driving toothing 10 of the inner wheel 2 on the Mitnahmver toothing 10 of the outer wheel 1 and then benbolzen by the screw 5 on the wheel hub 3 transferred. The cornering forces directed inwards, towards the center of the vehicle, are transmitted in the opposite manner to the wheel hub 3 via the centering cone 11 or the stop 13 in the embodiment with centering cylinder 12 . Due to the axial bracing of both rim flanges 4 between the bolts 5 and the centering cone 11 , or stop 13 and the radial support from centering on the rim flanges 4 of the outer 1 and inner wheel 2 , the moments from the cornering forces are absorbed in both directions . In order to make the manufacture of the rim bowls inexpensive, the driving teeth 10 are formed without cutting by spinning rollers. This is on the entire rim bowl as machining only the manufacture of the centering 7 and 11 , or 7 and 12 with stop 13 , the end faces of the driving teeth 10 , and drilling for the bolts provided. For the inner and outer wheel, two identical wheel disks with wheel bolt flanges are produced by spinning rollers. The rim bowl 4 for the inner wheel 2 is produced by parting the flange from the rim bowl 4 of the outer wheel 1 . Such a rim concept is used in an electric single wheel drive for vehicles. The entire drive unit is housed in the wheel hub 3 and hardly protrudes axially inward beyond the rim width. In the direction of the center of the vehicle, essentially only one fastening flange 9 protrudes from the rim, which is used to fasten the wheel head to the axle body. Several electric motors designed as wheel hub motors 8 drive a spur gear collective gear 6 , which is connected via a shaft to the sun gear of a planetary gear 14 . The ring gear of the planetary gear 14 is fixed. The planet carrier drives the two rim disks 4 via a wheel hub 3 . The Radla tion 15 , which rotatably supports the wheel hub 3 , is axially between the wheel hub motors 8 and planetary gear 14 is introduced .

Reference list

11

Äußeres Rad
Outer wheel

22nd

Inneres Rad
Inner wheel

33rd

Radnabe
wheel hub

44th

Felgenschüssel
Rim bowl

55

Schraubenbolzen
Bolts

66

Stirnradsammelgetriebe
Helical gear transmission

77

Felgenzentrierung
Rim centering

88th

Radnabenmotor
Wheel hub motor

99

Befestigungsflansch
Mounting flange

1010th

Mitnahmeverzahnung
Drive teeth

1111

Zentrierkegel
Centering cone

1212th

Zentrierzylinder
Centering cylinder

1313

Anschlag
attack

1414

Planetengetriebe
Planetary gear

1515

Radlagerung
Wheel bearings

Claims

1. Rim concept for twin wheels for vehicles with a rim for an outer wheel ( 1 ), a rim for an inner wheel ( 2 ), each of which is welded to a rim bowl ( 4 ), characterized in that the rim bowls ( 4 ) on it Each have a drive toothing ( 10 ) on the inside, which engages in an opposite toothing on a wheel hub ( 3 ).

2. Rim concept according to claim 1, characterized in that the two rim wells ( 4 ) lie against each other with one end face and are supported against each other on these end faces.

3. rim concept according to claim 1 and 2, characterized in that the driving toothing ( 10 ) of the two rim wells ( 4 ) in each case in the area of their abutting end faces is attached.

4. rim concept according to claim 1, characterized in that the rim of the outer wheel ( 1 ) on a cylindrical rim gene centering ( 7 ) is centered relative to the wheel axis.

5. rim concept according to claim 1, characterized in that the rim of the inner wheel ( 2 ) via a centering cone ( 11 ) or a centering cylinder 12 is centered relative to the wheel axis.

6. Rim concept according to claim 1, characterized in that bolts ( 5 ), which are inserted through holes in a flange in the rim bowl ( 4 ) of the outer wheel ( 1 ), the two rim bowls ( 4 ) against a centering cone ( 11 ) or brace against a stop ( 13 ) on the inside of the inner wheel ( 2 ) and thus axially brace the rim dishes of the outer wheel ( 1 ) and the inner wheel ( 2 ).

7. rim concept according to claim 1, characterized in that the driving teeth ( 10 ) of the rim bowls ( 4 ) are formed without cutting by spinning rollers.

8. A rim concept according to claim 1, characterized in that the rim flanges ( 4 ) of the outer wheel ( 1 ) and the inner wheel ( 2 ) are initially produced as identical parts with a wheel bolt flange for supporting screw bolts ( 5 ) by pressing and furthermore, the wheel bolt flange is tapped to produce the rim bowl ( 4 ) of the inner wheel ( 2 ).

9. rim concept according to claim 1, characterized in that it is used to accommodate one or more wheel hub motors ( 8 ) within a wheel hub ( 3 ).

10. rim concept according to claim 1, characterized in that it is used for accommodating an electric single-wheel drive for a vehicle in which the power transmission Stung of several electric motors via a spur gear collection ( 6 ) is summarized and a downstream planetary gear ( 14 ) the speed and adapts the torque to the required wheel speed and the wheel torque.