DE4115932A1 - Elektrischer radnabenantrieb fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Elektrischer radnabenantrieb fuer kraftfahrzeuge

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Description

Der elektrische Radnabenantrieb nach dem Hauptpatent stellt eine starre Verbindung zwischen Motoranker und Rad her. Da­ durch kann das Rad vom Motor und der Motor als Generator wirkend zur Rekuperation der Verzögerungsenergie vom Rad angetrieben werden.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, den Motoranker vom Fahrzeugrad zu trennen, um einerseits bei Stopbremsungen dadurch eine voll wirksame ABS erzielen zu können, daß das infolge der großen Antriebsübersetzung erhebliche Schwung­ moment des Motorankers ausgeschaltet wird und andererseits die Möglichkeit geschaffen wird, daß das Fahrzeugrad bei ausgeschaltetem Elektroantrieb von einem konventionellen Verbrennungsmotor angetrieben wird.
Die Automobilentwicklung geht zwangsläufig in Richtung Elek­ troantrieb. Allerdings sind Batterien, auch deren in Entwick­ lung befindliche Lösungen für einen reinen Elektroantrieb zu schwer und zu aufwendig. Außerdem besteht bei ihrer Anwen­ dung der Nachteil, daß die Verzögerungsenergie beim Bremsen des Fahrzeugs wegen der begrenzten Ladeleistung nur zu einem geringen Teil zum Aufladen der Batterie verwendet werden kann. Dagegen kann die Verzögerungsenergie in vollem Umfang durch einen Schwungmassenspeicher aufgenommen werden, welcher mit E-Motor/Generator ausgerüstet bei Verzögerungsvorgängen vom als Generator arbeitenden Radnabenmotor aufgeladen werden kann und dessen Energie zusätzlich für Beschleunigungsvorgän­ ge und auch für einen reinen Elektroantrieb bei Stadtfahrten benutzt werden kann.
Auf jeden Fall wird ein, allerdings mit erheblich verringer­ tem Schadgasausstoß behafteter kleinvolumiger Verbrennungs­ motor in den nächsten Jahrzehnten bei Kraftfahrzeugen unum­ gänglich bleiben.
Um den Kraftwagen bei ausgeschaltetem Elektromotorantrieb betreiben zu können, muß dafür eine in diesen Antrieb inte­ grierte Einrichtung geschaffen werden, welche andererseits auch bei Beschleunigungsvorgängen die Zuschaltung des von der Batterie oder einem Gyrosystem mit Strom versorgten E-Motors erlaubt und einen reinen Elektroantrieb bei Stadtver­ kehr zuläßt.
Diese Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das Zu- und Abschal­ ten des Radantriebes durch eine durch Federn zu schließende und durch Elektromagneten zu öffnende Bremse bewirkt, welche auf das Außensonnenrad des Planetengetriebes gesetzt ist, wobei in noch weiterer Ausbildung der Erfindung der Ringraum zur Aufnahme der Schaltbremse als gegen das Getriebegehäuse­ innere abgedichteter Trockenraum ausgebildet ist.
In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie gibt den Längsschnitt durch den elektrischen Antrieb eines Kraftwagenrades mit Radaufhängung wieder. In der Abbildung ist mit 1 das bereifte Rad, welches an dem mit 2 1 bezeichneten Radflansch der Radnabenwelle 2 befestigt ist, gekennzeichnet. Mit 3 ist das mit Deckel 3 1 ausgerüstete Motor­ gehäuse, in welchem die Motorwicklungen 4 1 und 4 2, welche beid­ seits des als Ringscheibe ausgebildeten, umlaufenden Ankers 4 3 angeordnet sind, bezeichnet. Das Motor-Drehmoment wird von der, die Radnabenwelle 2 umfassenden und und auf letzterer durch Lager 12 und 13 abgestützten Hohlwelle 7 auf das Zahnrad 8 über­ tragen, welches mit den Planetenrädern 11 kämmt, die sich auf dem an der Zylinderwand des Motorgehäuses festgehaltenen oder umlaufenden Außensonnenrad 10 abstützen. Der übersetzte Abtrieb erfolgt über den Steg 9, der auf der Radnabenwelle 2 sitzt. Die Radnabenwelle ist breit im Motorgehäusedeckel 3 1 durch Lager 5 und im Gehäuse 3 durch Lager 6 abgestützt.
Mit dem Flansch 14 1 ist die mit der Radnabenwelle 2, also mit dem Kraftwagenrad 1 umlaufende, auf ihrer Außenfläche verripp­ te Bremsscheibe 14 verbunden, gegen deren Innenlauffläche beim Bremsen die mit Reibbelag ausgerüstete Belagscheibe 17 gedrückt wird. Letztere sitzt axial frei beweglich auf der Außenverzah­ nung 3 2 des Bremsträgerfortsatzes 3 3 des Motorgehäuses 3. Zu­ sammen mit der Bremsscheibe ist mit dem Flansch 14 1 der Flansch 15 der zum Verbrennungsmotor führenden Antriebswelle 16 mit durch Manschette abgedecktem Antriebsgelenks 18 verschraubt.
Im dargestellten Fahrzustand bei stehendem Motor ist die Bremse dadurch geschlossen, daß die Magnetspule 19 der Bremse stromlos ist. Dadurch ist deren Ringanker 20 frei und die Tellerfedern 21 haben die im Leerlauf der Bremse ebene Federstahlplatte 22 derart gespannt, daß sie über die Rundstahldruckringe 28 und 29 mit unterschiedlichem Durchmesser die die Belagscheibe 17 gegen die Reibfläche der Bremsscheibe 14 drücken und die Bremse feststellen. Im Fahrzustand, also bei strombeaufschlagten Motor­ wicklungen erhält auch die Magnetspule 19 Strom, so daß der Ringanker 20 das Tellerfederpaket 21 in die Ausgangslage zurück­ führt und somit die Federstahlplatte 22 in die Leerlaufstellung gebracht und die Bremse gelöst ist. Bremswirkung wird durch Reduktion der Stromstärke in der Magnetspule 19 bewirkt.
Zum Ein- und Ausschalten des Elektroantriebs ist das in Umfangs­ richtung frei gelagerte Außensonnenrad 10 des Planetengetrie­ bes an seinem der Innenverzahnung gegenüberliegenden Außenum­ fang mit einer Außenverzahnung zur Aufnahme der axial frei be­ weglich gelagerten, beidseitig mit Reibbelag ausgerüsteten Schaltlamelle 30 4 versehen. Die Schaltlamelle ist im eingeschalteten Zustand des Antriebs durch die am Umfang verteilt angeordneten Druckfedern 30 1 zwischen dem ebenfalls axial beweglich, in Um­ fangsrichtung auf einer Gehäuseverzahnung sitzenden Druckring 30 3 und Wand des Gehäusedeckels 3 1 festgehalten.
Wird der Ringmagnet 30 2 unter Strom gesetzt, so wird der Druck­ ring 30 3 gelüftet und die Schaltlamelle in Umfangsrichtung frei gegeben. Der Gehäuseringraum 3 6, in welchem die Schaltelemente untergebracht sind, wir durch Wellendichtungen 30 5 und 30 6 trocken gehalten.
Rad mit Motorgehäuse und Bremse sind an den beiden Lenkern 23 und 24 aufgehängt. Dazu ist das Motorgehäuse 3 mit den zwei Kugel­ bolzen 3 4 und 3 5 ausgerüstet, die in den Kugelschalen 23 1 und 24 1 sitzen. Die beiden Lenker sind am Achsträger 25 angelenkt. Der untere Lenker steht über seinen Fortsatz 24 2 mit der quer zur Fahrtrichtung im Achträger aufgehängten Zugfeder 26 in Verbindung.
Im Motorgehäusedeckel ist gegenüber vom Radflansch 2 1 der Sensor 28 angebracht, der mit einer Recheneinheit in Verbindung steht, die bei Antriebs-und Bremsschlupf Motor- und Bremsbelastung ein­ reguliert.

Claims (3)

1. Elektrischer Radnabenantrieb für Kraftfahrzeuge nach Hauptpatent (P 41 10 638.5), dadurch gekenn­ zeichnet, daß das den Elektromotor (4 1 bis 4 4) mit der Radnabenwelle (2) verbindende Planetengetriebe (8 bis 11) durch eine elektrisch betätigte Kupplung oder Bremse (30 1 bis 30 6) zu- und abgeschaltet wird.
2. Radnabenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Zu- und Abschalten das Außensonnenrad (10) des Planetengetriebes über eine durch Federn (30 1) zu schließende und durch Magneten (30 2) zu öffnende Bremse (30 1 bis 30 6) am Motorgehäuse (3) ab­ gestützt ist.
3. Radnabenantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ringraum (3 6) zur Aufnahme der Schaltbremse (30 1 bis 30 6) als gegen das Getriebege­ häuseinnere abgedichteter Trockenraum ausgebildet ist.
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