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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrwerk bereitzustellen, welches kompakt aufgebaut ist sowie eine stabile Radaufnahme und einen effizienten Radantrieb ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug gelöst, wobei das Fahrwerk Folgendes umfasst:
mindestens einen Radträger zur drehbaren Lagerung eines Rads des Fahrwerks;
ein oder mehrere Lenkerelemente zur beweglichen Festlegung des Radträgers an einer tragenden Struktur des Kraftfahrzeugs;
einen Elektromotor zum Antreiben des Rads, wobei der Elektromotor einen relativ zu dem Radträger drehfesten Stator und einen relativ zu dem Radträger drehbaren Rotor umfasst,
wobei der Radträger ein Gehäuse zur Aufnahme des Stators des Elektromotors umfasst oder bildet und/oder
wobei das Rad eine Felge umfasst, an welcher der Rotor des Elektromotors drehfest festgelegt ist.
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Günstig kann es sein, wenn die Felge ein Felgenbett umfasst, wobei der Rotor drehfest an dem Felgenbett festgelegt ist.
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Ein elektromagnetisch wirksamer Statorteil des Stators ragt vorzugsweise in einen Zwischenraum hinein, welcher zwischen einem Felgenbett der Felge und dem Rotor gebildet ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass der Rotor in einen Zwischenraum hineinragt, welcher zwischen zwei in radialer Richtung aufeinanderfolgend und beabstandet voneinander angeordneten elektromagnetisch wirksamen Statorteilen des Stators gebildet ist.
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Der Stator und der Rotor sind vorzugsweise derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass der Stator den Rotor umgreift und/oder dass der Rotor den Stator umgreift.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Rotor und der Stator jeweils zumindest abschnittsweise im Wesentlichen C-förmig bezüglich eines radialen Querschnitts ausgebildet sind und dabei ineinander eingreifen.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn das Fahrwerk ein Lagerelement umfasst, welches drehfest an einem Felgenbett der Felge festgelegt ist und drehbar an dem Radträger gelagert ist.
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Das Lagerelement umfasst vorzugsweise den Rotor.
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Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass der Rotor an dem Lagerelement festgelegt ist.
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Der Rotor ist insbesondere der elektromagnetisch wirksame Rotor.
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Günstig kann es sein, wenn das Lagerelement zwei ringförmige Lagerbereiche umfasst, mittels welchen das Lagerelement drehbar an dem Radträger gelagert ist.
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In axialer Richtung zwischen den zwei ringförmigen Lagerbereichen ist vorzugsweise der Rotor angeordnet und/oder ausgebildet.
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Die Bezeichnungen ”in axialer Richtung” und ”in radialer Richtung” beziehen sich dabei insbesondere auf eine Rotationsachse des Rads.
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Günstig kann es sein, wenn das Lagerelement mittels einer radial außenliegenden Seite des Lagerelements an einer radial innenliegenden Seite des Radträgers, insbesondere des Stators, gelagert ist.
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Insbesondere sind ein oder mehrere ringförmige Lagerbereiche vorgesehen, welche insbesondere ein oder mehrere Kugellager umfassen.
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Als Wälzkörper dienende Kugeln des Kugellagers liegen insbesondere radial außen an dem Lagerelement und radial innen an dem Radträger an.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn ein Lagerelement des Fahrwerks gleichzeitig sowohl der drehbaren Lagerung des Rads an dem Radträger als auch der drehbaren Lagerung des Rotors an dem Stator dient.
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Das Lagerelement ist insbesondere einstückig ausgebildet.
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Günstig kann es sein, wenn das Lagerelement zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgebildet ist.
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An einem Ende des Lagerelements, insbesondere bezogen auf die axiale Richtung, ist vorzugsweise eine sich in radialer Richtung nach innen und/oder nach außen erstreckende Ringscheibe angeordnet.
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An dieser Ringscheibe ist insbesondere das Felgenbett der Felge festgelegt.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass an dieser Ringscheibe ein Abschnitt des Lagerelements angeordnet und/oder ausgebildet ist, welcher einen in radialer Richtung innenliegenden Statorteil des Stators, abschnittsweise oder vollständig in radialer Richtung innenliegend umgreift.
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Günstig kann es sein, wenn das Fahrwerk eine Bremsvorrichtung umfasst, welche eine ringförmige Bremsscheibe und einen Bremssattel umfasst. Die Bremsscheibe ist vorzugsweise drehfest an einem Felgenbett der Felge festgelegt. Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Bremssattel drehfest an dem Radträger festgelegt ist.
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Der Bremssattel umgreift die Bremsscheibe vorzugsweise in radialer Richtung von innen nach außen, insbesondere bezogen auf die Rotationsachse des Rads.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse des Radträgers kraftübertragend ausgebildet ist und/oder einen Abschnitt eines Lastpfads, insbesondere eines einzigen Lastpfads, bildet, welcher den Radträger mit der tragenden Struktur verbindet. Sämtliche Kräfte und Momente werden somit vorzugsweise zumindest abschnittsweise ausschließlich über das Gehäuse von dem Rad und der Felge einerseits auf den Radträger andererseits übertragen.
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Vorteilhaft kann es ein, wenn der Radträger eine ringförmige Lenkeraufnahme zur Festlegung der Lenkerelemente umfasst.
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Die Lenkeraufnahme ist insbesondere im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet.
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Vorzugsweise ist die Lenkeraufnahme im Wesentlichen konzentrisch um die Rotationsachse des Rads angeordnet und/oder ausgebildet.
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Der Radträger und/oder die Felge, insbesondere ein Felgenbett der Felge, und/oder ein Elektromotor sind vorzugsweise ringförmig und/oder hohl ausgebildet, insbesondere derart, dass in einem Bereich der Rotationsachse des Rads innerhalb des Rads keine Bauteile oder zumindest keine kraftübertragenden Bauteile angeordnet sind.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Bereich der Rotationsachse des Rads innerhalb des Rads der Aufnahme und/oder Anordnung und/oder Integration von nicht fahrwerksspezifischen Komponenten dient, beispielsweise zur Aufnahme und/oder Anordnung und/oder Integration einer oder mehrerer Messvorrichtungen und/oder Elektronikkomponenten, insbesondere Leistungselektronikkomponenten.
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Das Fahrwerk umfasst vorzugsweise eine Dämpfungsvorrichtung und/oder eine Federvorrichtung, insbesondere mindestens ein Feder-Dämpfer-Bein. Die Dämpfungsvorrichtung und/oder die Federvorrichtung greifen vorzugsweise jeweils einerseits an der tragenden Struktur des Kraftfahrzeugs und andererseits an dem Radträger, insbesondere dem Gehäuse des Elektromotors, an.
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Das Fahrwerk umfasst insbesondere zwei Räder, welche Bestandteil einer Mehrlenkerachse, vorzugsweise einer Fünf-Lenker-Hinterachse, sind.
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Lenkerelemente des Fahrwerks sind insbesondere Dreiecksquerlenker, vorzugsweise Doppeldreiecksquerlenker.
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Günstig kann es sein, wenn das Felgenbett mit dem Rotor verschraubt und/oder thermisch isolierend und/oder federnd und/oder gedämpft mit dem Rotor verbunden ist.
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Vorzugsweise umfasst das Fahrwerk einen in eine Radnabe integrierten Direktantrieb und/oder zusätzliche aktive Fahrwerkssysteme.
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Die Radlagerfunktionen werden vorzugsweise von dem Motorenlager übernommen.
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Vorzugsweise sind ein oder mehrere Lagerbereiche mit Wellenscheiben zur Lagerabstützung versehen, wodurch insbesondere ein geringes Spiel ermöglich werden kann.
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Günstig kann es sein, wenn ein oder mehrere Lagerbereiche metallische Lager, insbesondere aus höherfesten Stählen, umfassen oder hieraus gebildet sind.
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Vorzugsweise ist eine Schmierung mit Fett vorgesehen, welche insbesondere auf eine gesamte Lebensdauer des Fahrwerks ausgelegt ist.
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Günstig kann es sein, wenn ein oder mehrere Lagerbereiche mittels einer Dichtung, insbesondere einer Spaltdichtung, zur Umgebung hin abgedichtet sind, beispielsweise um den Stator vor einer unerwünschten Verschmutzung mit Schmiermittel, beispielsweise Fett oder Öl, zu schützen. Ein oder mehrere Lagerbereiche können alternativ oder ergänzend Kunststofflager aufweisen, insbesondere aus einem chemisch beständigen Kunststoff.
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Günstig kann es sein, wenn die Felge ein metallisches Material umfasst oder hieraus gebildet ist. Insbesondere kann als metallisches Material Magnesium oder eine Magnesiumlegierung oder Aluminium oder eine Aluminiumlegierung vorgesehen sein.
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Eine in radialer Richtung verlaufende Felgenoberfläche ist vorzugsweise eben und/oder geschlossen ausgebildet, insbesondere im Wesentlichen kreisringförmig in Umfangsrichtung geschlossen und/oder mit einer einzigen zentralen Öffnung versehen.
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Hierdurch kann vorzugsweise ein Luftwiderstand des Rads reduziert werden, insbesondere durch Vermeidung von unerwünschten Strömungsablösungen an Felgenspeichen der Felge.
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Eine leere und/oder hohle Radnabe kann insbesondere folgende Vorteile bieten:
Bei der Validierung eines Fahrwerks können insbesondere Messgeräte in unmittelbarer Radnähe, beispielsweise als schwingende Elemente, positioniert sein. Hierdurch können Prüfstandsmessungen vorzugsweise mit Echtzeitmessungen ergänzt werden, insbesondere um genauere Messergebnisse zu erzielen.
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Bei Reparaturen ergibt sich vorzugsweise eine einfachere Zugänglichkeit.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Freiraum zum Verbauen von Zusatzkomponenten, insbesondere einer Leistungselektronik, genutzt wird.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass drehfest an dem Radträger festgelegte und/oder nicht mit dem Rad mitdrehende Bildschirme in der leeren und/oder hohlen Radnabe vorgesehen sind. Hierdurch kann insbesondere ein optimiertes Design erzielt werden.
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Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
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In den Figuren zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Fahrwerksachse eines Fahrwerks;
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2 eine schematische Seitenansicht der Fahrwerksachse aus 1;
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3 eine schematische Draufsicht von oben auf die Fahrwerksachse aus 1;
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4 eine schematische Schnittdarstellung durch die Fahrwerksachse aus 1, mit Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 4 in 2;
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5 einen schematischen vertikalen Querschnitt durch ein Rad der Fahrwerksachse samt eines Radträgers zur Aufnahme des Rads und eines Elektromotors zum Antreiben desselben;
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6 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VI in 5.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine in den 1 bis 6 dargestellte Ausführungsform eines als Ganzes mit 100 bezeichneten Fahrwerks ist insbesondere Bestandteil eines Kraftfahrzeugs 102, beispielsweise eines Personenkraftwagens oder Lastkraftwagens.
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Das Fahrwerk 100 umfasst insbesondere eine oder mehrere Fahrwerksachsen 104, welche zur Aufnahme und/oder Lagerung von jeweils zwei Rädern 106 dienen.
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Das Fahrwerk 100 umfasst insbesondere eine Einzelradaufhängung, bei welcher jedes Rad 106 im Wesentlichen unabhängig von den anderen Rädern 106 an einer (nicht dargestellten) tragenden Struktur des Fahrzeugs 102 angeordnet ist.
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Lediglich ein Stabilisator 108 dient vorzugsweise zur mechanischen Kopplung der Räder 106 einer Fahrwerksachse 104.
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Bei der in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform des Fahrwerks 100 ist jedes Rad 106 vorzugsweise mittels zweier Lenkerelemente 110, insbesondere Dreiecksquerlenkerelemente, schwenkbar an der tragenden Struktur des Kraftfahrzeugs 102 gelagert.
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Die Lenkerelemente 110 sind insbesondere an einem Ende mit der tragenden Struktur des Kraftfahrzeugs 102 verbunden. Ein weiteres Ende, welches dem Rad 106 zugewandt ist, greift vorzugsweise an einem Radträger 112 an.
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Der Radträger 112 dient insbesondere der drehbaren Aufnahme des Rads 106.
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Der Radträger 112 ist beispielsweise im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet, wobei an einem bezüglich der Schwerkraftrichtung g oberen Hochpunkt sowie an einem unteren Tiefpunkt des Radträgers 112 die beiden Lenkerelemente 110 angreifen.
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Ferner ist an dem Radträger 112 vorzugsweise ein Bremssattel 114 einer Bremsvorrichtung 116 des Fahrwerks 100 drehfest festgelegt.
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Zur federnden und/oder gedämpften Lagerung des Rads 106 an der tragenden Struktur des Kraftfahrzeugs 102 umfasst das Fahrwerk 100 insbesondere eine Federvorrichtung 118 und/oder eine Dämpfungsvorrichtung 120, welche insbesondere kombiniert als ein Feder-Dämpfer-Bein 122 ausgebildet sind.
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Das Feder-Dämpfer-Bein 122 ist insbesondere an einem Ende an dem Radträger 112 und am anderen Ende an der tragenden Struktur des Kraftfahrzeugs 102 festgelegt.
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Das Rad 106 umfasst vorzugsweise eine Felge 124, welche ein Felgenbett 126 umfasst.
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Das Felgenbett 126 dient insbesondere der Aufnahme eines Reifens 128 des Rads 106.
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Das Felgenbett 126 ist insbesondere mit einem Lagerelement 130 zur drehbaren Lagerung des Rads 106 an dem Radträger 112 versehen oder verbunden.
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Das Lagerelement 130 ist insbesondere in einem oder mehreren Lagerbereichen 132 an dem Radträger 112 drehbar gelagert.
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Jeder Lagerbereich 132 ist vorzugsweise im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, wobei insbesondere als Wälzkörper dienende Kugeln 134 zwischen dem Lagerelement 130 und dem Radträger 112 bewegbar aufgenommen sind.
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Das Fahrwerk 100 umfasst ferner einen Antriebsmotor 136, welcher insbesondere als Elektromotor 138 ausgebildet ist. Insbesondere ist jedem Rad 106 ein separater Elektromotor 138 zugeordnet.
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Der Elektromotor 138 umfasst insbesondere einen Stator 140 und einen Rotor 142.
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Der Stator 140 ist insbesondere an dem Radträger 112 angeordnet.
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Der Radträger 112 umfasst hierzu insbesondere ein Gehäuse 144, in welchem der Stator 140 drehfest festgelegt ist.
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Das Gehäuse 144 ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und weist einen C-förmigen Querschnitt auf.
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Das Gehäuse 144 ist vorzugsweise ringförmig umlaufend bezüglich einer Rotationsachse 146 des Rads 106 in axialer Richtung geöffnet ausgebildet.
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Das Gehäuse 144 umgibt somit insbesondere einen Innenraum 148, welcher in einer parallel zur Rotationsachse 146 verlaufenden Richtung einseitig zugänglich ist.
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Eine radial innenliegende Wandung 150, welche insbesondere im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet ist, sowie eine radial außenliegende Wandung 152, welche insbesondere im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet ist, dienen vorzugsweise der Aufnahme von jeweils einem Statorteil 154 des Stators 140.
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Die Statorteile 154 sind dabei insbesondere dem Innenraum 148 zugewandt angeordnet.
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Zwischen den beiden Statorteilen 154 ist ein Zwischenraum 156 gebildet, welcher somit Teil des Innenraums 148 des Gehäuses 144 ist.
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In diesen Zwischenraum 156 zwischen den beiden Statorteilen 154 und somit in den Innenraum 148 zwischen den beiden Wandungen 150, 152 ragt vorzugsweise der Rotor 142 des Elektromotors 138 hinein.
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Der Rotor 142 ist dabei insbesondere an einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitt des Lagerelements 130 angeordnet und/oder ausgebildet.
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Insbesondere ist der Rotor 142 zwischen den zwei Lagerbereichen 132 zur Lagerung des Lagerelements 130 an dem Radträger 112 angeordnet und/oder ausgebildet.
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Der Rotor 142 bezeichnet vorzugsweise lediglich den elektromagnetisch wirksamen rotierenden Teil des Elektromotors 138 und nicht den gesamten rotierenden Teil des Rads 106.
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Das Lagerelement 130 kann beispielsweise einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.
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Insbesondere das den Rotor 142 aufweisende und/oder tragende Teil kann ein separates Bauteil sein.
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Vorzugsweise ist das Lagerelement 130 zumindest teilweise einstückig mit der Felge 124 ausgebildet.
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Das Lagerelement 130 ragt vorzugsweise an einem Ende des Felgenbetts 126 in radialer Richtung nach innen. Ferner ragt das Lagerelement 130 oder ein Bestandteil desselben vorzugsweise in axialer Richtung in das Gehäuse 144 hinein.
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Das Lagerelement 130 kann selbst vorzugsweise ein Gehäuse 158 bilden oder Bestandteil hiervon sein.
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Das Gehäuse 158 ist insbesondere durch das Rad 106 gebildet.
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Insbesondere ist das Gehäuse 158 des Rads 106 durch das Lagerelement 130 und das Felgenbett 126 der Felge 124 gebildet. Das Gehäuse 158 umgibt vorzugsweise einen Innenraum 160, in welchen in axialer Richtung ein Statorteil 154 des Stators 140 hineinragt.
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Das Gehäuse 158 ist vorzugsweise im Querschnitt C-förmig ausgebildet.
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Die beiden Gehäuse 144, 158 sind somit vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie ineinandergreifen. Hierdurch kann vorzugsweise ein kompakter Aufbau des Elektromotors 138 ermöglicht werden.
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Günstig kann es ferner sein, wenn einer oder beide Statorteile 154 des Stators 140 in einen Zwischenraum 162 hineinragt, wobei der Zwischenraum 162 Bestandteil des Innenraums 160 des Gehäuses 158 ist und insbesondere von dem Lagerelement 130, dem Rotor 142 und/oder dem Felgenbett 126 umgeben ist.
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Wie insbesondere 4 zu entnehmen ist, ist an dem Felgenbett 126 eines jeden Rads 106 ferner vorzugsweise eine Bremsscheibe 164 festgelegt.
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Die Bremsscheibe 164 ist dabei insbesondere an einem dem Lagerelement 130 gegenüberliegenden Ende des Felgenbetts 126 angeordnet, beispielsweise festgeschraubt.
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Die Bremsscheibe 164 ragt insbesondere in radialer Richtung von dem Felgenbett 126 nach innen.
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Der Bremssattel 114 umgreift die Bremsscheibe 164 in radialer Richtung von innen nach außen.
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Insbesondere zur stabilen und wartungsfreundlichen Verbindung der einzelnen Bauteile können Schraubverbindungen 166 vorgesehen sein.
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Beispielsweise sind mehrere Bauteile des Gehäuses 144, des Gehäuses 158, des Radträgers 112 und/oder des Lagerelements 130 miteinander verschraubt.
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Durch die Integration des Elektromotors 138 in den Radträger 112 und die Felge 124 kann insbesondere ein besonders kompakter Aufbau des Fahrwerks 100 realisiert werden. Zudem kann zugleich eine stabile Radaufnahme und ein effizienter Radantrieb realisiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrwerk
- 102
- Kraftfahrzeug
- 104
- Fahrwerksachse
- 106
- Rad
- 108
- Stabilisator
- 110
- Lenkerelement
- 112
- Radträger
- 114
- Bremssattel
- 116
- Bremsvorrichtung
- 118
- Federvorrichtung
- 120
- Dämpfungsvorrichtung
- 122
- Feder-Dämpfer-Bein
- 124
- Felge
- 126
- Felgenbett
- 128
- Reifen
- 130
- Lagerelement
- 132
- Lagerbereich
- 134
- Kugel
- 136
- Antriebsmotor
- 138
- Elektromotor
- 140
- Stator
- 142
- Rotor
- 144
- Gehäuse
- 146
- Rotationsachse
- 148
- Innenraum
- 150
- radial innenliegende Wandung
- 152
- radial außenliegende Wandung
- 154
- Statorteil
- 156
- Zwischenraum
- 158
- Gehäuse
- 160
- Innenraum
- 162
- Zwischenraum
- 164
- Bremsscheibe
- 166
- Schraubverbindung
