WO2024199815A1

WO2024199815A1 - Radnabenantriebsvorrichtung für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2024199815A1
Application number: PCT/EP2024/054056
Authority: WO
Inventors: Michael Schmidt; Fabian Schwed; Johannes Dehn; Arthur Adam; Jessica Roosz
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-03-31
Filing date: 2024-02-16
Publication date: 2024-10-03
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: DE102023001261A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radnabenantriebsvorrichtung (1) mit einem Radträger (5), mit einem Radlager (6), welches eine mit dem Radträger (5) drehfest verbundene erste Lagerschale (61) und eine koaxial und drehbar zur ersten Lagerschale (61) angeordnete zweite Lagerschale (62) aufweist, mit einer elektrischen Maschine (3), die einen Rotor (31) und einen mit dem Radträger (5) drehfest verbundenen Stator (32) aufweist, und mit einer Bremsvorrichtung (4). Dabei ist die elektrische Maschine (3) als ein Außenläufer ausgebildet, und ein Reibbereich (43) der Bremsvorrichtung (4) ist axial zwischen dem Radträger (5) und dem Stator (32) angeordnet.

Description

Radnabenantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Radnabenantriebsvorrichtung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Radnabenantriebsvorrichtung.

Eine Radnabenantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ist aus der DE 10 2009 035 176 A1 bekannt. Um eine Bremsvorrichtung, hier ein Scheibenbremssystem, und eine elektrische Maschine radial innerhalb einer Felge anordnen zu können, wird es in der genannten Schrift vorgeschlagen, dass ein Stator der elektrischen Maschine in seinem Umfang eine Aussparung aufweist, in welcher ein Bremssattel des Scheibenbremssystems angeordnet ist. Der Nachteil des Aufbaus ist hier die sehr komplexe Verschachtelung der Bauelemente. Außerdem kann der Stator nicht vollständig umlaufend ausgebildet werden kann, was jedoch an sich wünschenswert wäre.

Ferner ist aus der gattungsgemäßen JP 2005 - 75 006 A eine Radnabenantriebsvorrichtung bekannt, bei der eine Trommelbremse axial neben einer elektrischen Maschine angeordnet ist.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, dass prinzipielle Konzept der JP 2005 - 75 006 A dahingehend weiterzubilden, dass ein besonders kompakter Aufbau möglich wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Radnabenantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen im Anspruch 1 , und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Radnabenantriebsvorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Ferner ist ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Radnabenantriebsvorrichtung angegeben, welches die Aufgabe ebenfalls löst.

Bei der erfindungsgemäßen Radnabenantriebsvorrichtung ist es so, dass diese vergleichbar wie die Radnabenantriebsvorrichtung im gattungsgemäßen Stand der Technik einen Radträger, ein Radlager, eine elektrische Maschine sowie eine Bremsvorrichtung umfasst. Dabei ist hier der Radträger drehfest mit einer ersten Lagerschale eines Radlagers verbunden, welches außerdem eine zweite drehbar zur ersten Lagerschale angeordnete zweite Lagerschale aufweist. Die elektrische Maschine umfasst einen Rotor und einen mit dem Radträger drehfest verbundenen Stator. Eine Drehachse des Rotors wird als eine Hauptdrehachse der Radnabenantriebsvorrichtung bezeichnet. Hinsichtlich der Hauptdrehachse sind die erste Lagerschale und die zweite Lagerschale radial innerhalb des Stators angeordnet.

Die Bremsvorrichtung weist einen Reibbereich auf. Die Bremsvorrichtung weist ein drehfest mit der zweiten Lagerschale verbundenes erstes Bremselement sowie ein drehfest mit der ersten Lagerschale verbundenes zweites Bremselement auf. In dem Reibbereich können das erste Bremselement und das zweite Bremselement in reibende Anlage gebracht werden, so dass das Rad mittels der Bremsvorrichtung abgebremst werden kann.

Die Radnabenantriebsvorrichtung weist ein drehfest mit der zweiten Lagerschale verbundenes Rad auf, welches seinerseits eine Radscheibe und eine Felge aufweist. Hinsichtlich einer Einbaulage in dem Kraftfahrzeug bildet die Radscheibe einen axial äußeren, also von einer axialen Kraftfahrzeugmitte wegweisenden, Abschluss des Rades. Die Radscheibe erstreckt sich, bezogen auf die Hauptantriebsachse, in radialer Richtung ausgehend von der zweiten Lagerschale hin zu der Felge.

Die elektrische Maschine ist als ein Außenläufer ausgebildet. Dies bedeutet, dass ein Rotorträger, an welchem der Rotor gehalten und abgestützt ist, zumindest abschnittsweise radial außerhalb zu dem Stator und zugleich axial überlapend zu dem Stator angeordnet ist.

Falls die elektrische Maschine z.B. als Axialflussmaschine ausgebildet ist, kann der Rotorträgerabschnitt den Stator umgreifen. Er kann hierfür beispielsweise ein im Querschnitt auf einer Seite seiner Rotationsachse U-förmig ausgebildet sein, sodass der „Boden“ des U als ein Abschnitt des Rotorträgers radial außerhalb des Stators zu liegen kommt. An den Schenkeln des U wären dann die beiden Teile des bei einer solchen Axialflussmaschine typischen geteilten Rotors angeordnet.

Im Sinne der Erfindung sind zwei Elemente dann drehfest miteinander verbunden, wenn sie koaxial zueinander angeordnet sind, beispielsweise bezogen auf ihre Drehachse oder bezogen auf eine Rotationssymmetrieachse, und wenn sie derart miteinander verbunden sind, dass sie immer mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen. Ein Element ist dann drehfest mit einem feststehenden Teil verbunden, wenn es nicht gegenüber diesem feststehenden Teil verdreht werden kann.

Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass die elektrische Maschine hinsichtlich einer auf die Hauptdrehachse bezogenen axialen Richtung zwischen dem Reibbereich der Bremsvorrichtung und der Radscheibe angeordnet ist. Der Reibbereich und vorteilhaft das erste Bremselement und das zweite Bremselement sind somit bezogen auf einen eingebauten Zustand in dem Kraftfahrzeug auf einer der axialen Kraftfahrzeugmitte zugewandten Seite der elektrischen Maschine angeordnet.

Die Begriffe „axial“, „radial“ und „axiale Richtung“ beziehen sich dabei immer auf die Hauptdrehachse der Radnabenantriebsvorrichtung. Der Rotor ist vorteilhaft koaxial zu dem Radlager angeordnet.

Unter radial überlappend wird dabei verstanden, dass zwei, insbesondere im Wesentlichen rotationssymmetrische, Elemente in Bezug auf eine gemeinsame Achse radial überlappend angeordnet sind, welche zumindest jeweils teilweise in einen Bereich gleicher radialer Koordinaten, und insbesondere gleicher Winkelkoordinaten, hineinragen. Dem gleichen Verständnis folgend kann unter axial überlappend verstanden werden, dass zwei Elemente hinsichtlich einer gemeinsamen Achse immer dann axial überlappend angeordnet sind, wenn sie zumindest jeweils teilweise in einen Bereich gleicher axialer Koordinaten hineinragen.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Radnabenantriebsvorrichtung hat nun den Vorteil, dass er sich außerordentlich kompakt realisieren lässt. Gleichzeitig wird mit der bei einem abmontiertem Rad in axialer Richtung hinter der elektrischen Maschine liegenden Bremsvorrichtung ein Aufbau erreicht, bei welchem keine radiale Verschachtelung von Bremsvorrichtung und elektrischer Maschine ineinander notwendig ist.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung der Radnabenantriebsvorrichtung der Erfindung kann es vorgesehen, dass die Bremsvorrichtung als eine Trommelbremse ausgebildet ist. Ein Bremsschuh dieser Trommelbremse kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung hiervon radial außerhalb des Stators angeordnet sein. Die Bremsvorrichtung weist also im Vergleich zum feststehenden Teil der elektrischen Maschine einen größeren Außendurchmesser auf.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Radnabenantriebsvorrichtung gemäß der Erfindung kann es ferner vorsehen, dass eine Bremsschuhhalterung der Trommelbremse zumindest teilweise radial überlappend zu dem Stator angeordnet ist. Die Bremsschuhhalterung befindet sich also gesehen von der Hauptdrehachse aus zumindest teilweise auf demselben Radius wie der Stator, sodass diese in axialer Richtung gesehen, und hier soll wieder der Blick bei abmontiertem Rad in axialer Richtung auf die Radnabenantriebsvorrichtung gewählt werden, hinter dem Stator bzw. der elektrischen Maschine verschwindet. Dies ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau in radialer Richtung.

Eine weitere Ausgestaltung der Radnabenantriebsvorrichtung gemäß der Erfindung kann es außerdem vorsehen, dass eine Bremstrommel mittels einer Bremstrommelhalterung mit der zweiten Lagerschale und damit der Radnabe drehfest verbunden ist. Die Bremstrommel der Trommelbremse ist dabei mittels einer Bremstrommelhalterung unter Umgehung eines Rotorträgers der elektrischen Maschine drehfest mit der zweiten Lagerschale verbunden. In dieser Ausgestaltungsvariante umgreift die Bremstrommelhalterung also die elektrische Maschine bzw. deren Stator und Rotor von außen her und bildet damit, insbesondere bei einer schiebenförmigen bzw. tellerartigen Ausgestaltung eines radial sich erstreckenden Abschnitts dieser Bremstrommelhalterung, eine Art Schutzscheibe für die elektrische Maschine bei abgenommenem Rad. In einem sich in axialer Richtung erstreckenden Abschnitt der Bremstrommelhalterung kann sie dann die elektrische Maschine von außen umgreifen und auch hier entsprechend schützen. Die Bremstrommelhalterung kann insgesamt also topfförmig ausgestaltet werden und den Stator der elektrischen Maschine gemäß der Erfindung nach außen hin komplett umschließen. Eine alternative Ausgestaltung der Radnabenantriebsvorrichtung gemäß der Erfindung hierzu sieht dagegen vor, dass eine Bremstrommel der Trommelbremse mittels eines Rotorträgers der elektrischen Maschine drehtest mit der zweiten Lagerschale verbunden ist, derart, dass hinsichtlich eines von der zweiten Lagerschalte zu der Bremstrommel verlaufenden Drehmomentenstromes der Rotorträger zwischen der zweiten Lagerschale und der Bremstrommel angeordnet ist. Bei dieser Variante ist der Rotorträger also permanent drehtest mit der Bremstrommel verbunden, wobei der Rotorträger selbst drehtest mit der Radnabe, und damit der zweiten Lagerschale, in Verbindung steht.

Besonders effizient wird die Radnabenantriebsvorrichtung gemäß der Erfindung dann, wenn eine drehbar zu der ersten Lagerschale und drehbar zu der zweiten Lagerschale angeordnete dritte Lagerschale vorgesehen ist, welche axial überlappend zu und radial außerhalb der ersten Lagerschale angeordnet ist, und welche drehtest mit dem Rotor verbunden ist. Bei dieser besonders günstigen Ausgestaltung der Radnabenantriebsvorrichtung ist also zusätzlich zu dem Radlager ein Rotorlager mit vorgesehen, sodass der Rotor drehbeweglich gegenüber dem Radlager und damit sowohl gegenüber dem Radträger als auch der Radnabe ist.

Dieser Aufbau ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der Radnabenantriebsvorrichtung gemäß der Erfindung ferner vorgesehen ist, dass eine Kupplung dazu ausgebildet ist, die dritte Lagerschale drehfest mit der zweiten Lagerschale zu verbinden. Eine solche Kupplung oder Trennkupplung kann also genutzt werden, um bei Bedarf die zweite und die dritte Lagerschale drehfest zu verbinden oder zu trennen, wobei dann auch der Rotor entsprechend mit der zweiten Lagerschale und damit mit dem Rad drehfest verbunden oder von diesem getrennt wird. Über diesen Aufbau lässt sich die elektrische Maschine also bei Bedarf innerhalb der Radnabenantriebsvorrichtung von dem Rad abkoppeln und mit dem Rad koppeln. Dabei sind eine erste Kupplungshälfte und eine zweite Kupplungshälfte Teil dieser Kupplung, wobei eine Kupplungshälfte im Sinne der hier vorliegenden Erfindung immer als Verzahnung oder Lamellenpaket ausgebildet sein kann. Es liegt also eine formschlüssig oder reibschlüssig funktionierende Kupplung vor. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können die Kupplungshälften dabei radial innerhalb der Bremstrommel und/oder einer Bremstrommelhalterung angeordnet sein. Sie liegen damit im Inneren des Aufbaus.

Dies gilt insbesondere für den oben beschriebenen Aufbau mit einer tellerartigen oder topfartigen Bremstrommelhalterung, welche dann auch die Kupplungshälften umschließt. Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung kann es dementsprechend vorgesehen sein, dass die Kupplungshälften axial zwischen einem Tellerabschnitt der Bremstrommelhalterung und einem den Rotor mit der dritten Lagerschale verbindenden tellerförmig ausgebildeten Rotorträgerabschnitt angeordnet sind. Die beiden tellerförmig ausgebildeten Verbindungen bzw. Halterungen erstrecken sich dabei von radial innen nach radial außen und können ferner einzelne in Axialrichtung verlaufende Abschnitte aufweisen. Dabei ist axial zwischen diesen beiden tellerartigen sich radial erstreckenden Abschnitten die Kupplung eingeschlossen, sodass diese in einem kompakten Aufbau gut geschützt in der Radnabenantriebsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsvariante zu liegen kommt.

Wie oben bereits angedeutet kann die elektrische Maschine vorzugsweise als Axialflussmaschine ausgebildet sein, wobei ein Abschnitt des Rotorträgers radial außerhalb des Stators und axial überlappend zu dem Stator angeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Radnabenantriebsvorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Radnabenantriebsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung; und

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Radnabenantriebsvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

In der Darstellung der Figur 1 ist eine Radnabenantriebsvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug schematisch angedeutet. Dabei ist lediglich ein Teil ihres Aufbaus oberhalb einer Hauptdrehachse HA dargestellt. Die Radnabenantriebsvorrichtung 1 umfasst dabei im Wesentlichen ein Rad 2, eine elektrische Maschine 3, welche als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist, und eine Bremsvorrichtung 4. Sie umfasst einen Radträger 5 und zusätzlich ein Radlager 6. Das Radlager 6 weist dabei eine erste Lagerschale 61 sowie eine drehbar zu dieser ersten Lagerschale 61 angeordnete zweite Lagerschale 62, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über Wälzkörper gegeneinander abgestützt sind, auf. Die zweite Lagerschale 62 befindet sich dabei in radialer Richtung r, bezogen auf die Hauptdrehachse HA, innerhalb der ersten Lagerschale 61. Die zweite Lagerschale 62 bildet an ihrem in einer axialen Richtung a gesehenen linken Ende in der Darstellung der Figur 1 eine Radnabe 15 aus und ist in einem Befestigungsbereich zur Befestigung eines Rades 2 mit dem solchen über eine angedeutete Radschraube 9 verbunden.

Der Begriff der axialen Richtung a bezieht sich dabei auf die Hauptdrehachse HA.

Das Rad 2 weist eine Felge 21 und eine drehfest mit der Felge 21 verbundene Radscheibe 22 auf. Die Felge 21 und die Radscheibe 22 sind permanent drehfest miteinander verbunden und können einstückig miteinander ausgebildet sein. In einem montierten Zustand an einem Kraftfahrzeug ist die Radscheibe 22 ein axial äußerer Teil des Rades 2.

Die Radscheibe 22 ist somit hinsichtlich der axialen Richtung a auf einer einer axialen Kraftfahrzeugmitte abgewandten Seite der elektrischen Maschine 3 angeordnet.

Die elektrische Maschine 3 ist hinsichtlich der axialen Richtung a zwischen der Radscheibe 2 und einem Reibbereich 43 der Bremsvorrichtung 4 angeordnet.

Die elektrische Maschine 3 ist besonders vorteilhaft als Axialflussmaschine in Form eines Außenläufers ausgebildet. Ein Stator 32 der elektrischen Maschine 3 ist dabei über eine Statorhalterung 11 drehfest mit dem Radträger 5 verbunden. Ein Rotor 31 der elektrischen Maschine 3 ist, wie bei Axialflussmaschinen typisch, zweigeteilt ausgeführt. Die beiden Teile des Rotors 31 sind über den Rotorträger 16 miteinander verbunden. Axial zwischen den beiden Teilen des Rotors 31 ist der Stator 32 angeordnet. Zumindest ein Abschnitt des Rotorträgers 16 ist hinsichtlich der axialen Richtung a axial überlappend zu dem Stator 5 und radial außerhalb des Stators 5 angeordnet. Der genannte Abschnitt des Rotorträgers 16 ist vorteilhaft zylinderförmig ausgebildet. Der Rotorträger 16 selbst ist über einen im Wesentlichen scheibenförmigen Rotorträgerabschnitt 10 drehfest mit der zweiten Lagerschale 62 bzw. der Radnabe 15 und damit mit der Radscheibe 22 beziehungsweise mit dem Rad 2 verbunden. Die drehfeste Verbindung zu der Radnabe 15 bzw. zu dem Rad 2 über den Rotorträgerabschnitt 10 nutzt neben dem Rotorträger 16 auch eine Bremstrommel 41 , welche über eine Bremstrommelhalterung 7 mit dem hinsichtlich der axialen Richtung a axial benachbarten Rotorträger 16 verbunden ist.

Hinsichtlich der auf die Hauptdrehachse HA bezogene radiale Richtung r sind die erste Lagerschale 61 und die zweite Lagerschale 62 radial innerhalb des Stators 32 sowie radial innerhalb des Rotors 31 sowie radial innerhalb des Reibbereiches 43 angeordnet. Vorteilhaft ist das Radlager 6 axial überlappend zu dem Stator 32 angeordnet.

Die Radscheibe 22 ist ein im wesentlichen tellerförmiger Teil des Rades 2, welcher sich ausgehend von der Radnabe 15 nach radial außen zu der Felge 21 hin erstreckt. Die Felge 21 ist ein im wesentlichen zylinderförmiger Teil des Rades 2.

In diesem Fall befindet sich dabei axial zwischen der Radnabe 15 und der Radscheibe 22 des Rades 2 außerdem der Rotorträgerabschnitt 10 des Rotorträgers 16, weicher drehfest mit der Radnabe 15 und damit mit der zweiten Lagerschale 62 verbunden ist.

Der Rotorträgerabschnitt 10 erstreckt sich ausgehend von der Radnabe 15 nach radial außen und weist im Wesentlichen eine Teller- oder Scheibenform auf. Der Rotorträgerabschnitt 10 ist, zumindest in einem radial mit einer Radschraube 9 überlappenden Bereich, vorteilhaft axial zwischen der Radscheibe 22 und der Radnabe 15 angeordnet.

Die Bremsvorrichtung 4 kann wie im Ausführungsbeispiel gezeigt als Trommelbremse ausgeführt sein. Die Bremsvorrichtung kann aber auch zum Beispiel als Scheibenbremse ausgeführt sein. Der Reibbereich 43 der Bremsvorrichtung 4 ist axial zwischen dem Radträger 5 und einem Stator 32 der elektrischen Maschine 3 angeordnet. In einem eingebauten Zustand in dem Kraftfahrzeug ist der Reibbereich 43 hinsichtlich der axialen Richtung a zwischen der axialen Fahrzeugmitte und der elektrischen Maschine 3 angeordnet. In den Ausführungsbeispielen ist die Bremsvorrichtung 4 als Trommelbremse ausgebildet. Sie umfasst die Bremstrommel 41 als ein erstes Bremselement und einen Bremsschuh 42 als ein zweites Bremselement. In an sich bekannter Art und Weise wird dieser Bremsschuh 42 drehfest an dem Radträger 5 gehalten. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist er über eine Bremsschuhhalterung 8 drehfest mit dem Radträger 5 verbunden. Die Anbindung des Bremsschuhs 42, wobei in der Praxis typischerweise zwei oder mehr derartige Bremsschuhe 42 vorgesehen sein können, erfolgt dann gelenkig und mit einem Aktuator in der Art, dass die Bremsschuhe 42 auf ihrem Durchmesser radial nach außen bewegt werden können, um bei Bedarf Reibung zwischen dem Bremsschuh 42 und der inneren Oberfläche der Bremstrommel 41 zu erzeugen. Die Bremstrommel 41 ist drehfest mit dem Rad verbunden.

Hinsichtlich der axialen Richtung a sind also, der Reibbereich 43, die elektrische Maschine 3, der Rotorträgerabschnitt 10 und die Radscheibe 22 in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet. Der Radträger 5 stellt dabei einen Teil einer Trägerstruktur für das Rad 2 dar. Der Radträger 5 ist hinsichtlich der axialen Richtung a auf einer der elektrischen Maschine 3 abgewandten Seite des Reibbereiches 43 angeordnet.

Die Befestigung der ersten Lagerschale 61 an dem Radträger 5 kann nun vorzugsweise über eine angedeutete Schraube 12 erfolgen, sodass das Radlager 6 über diese Schraube 12 mit dem Radträger 5 verschraubt ist. Ein mit 18 bezeichneter erster Ringabschnitt des Radträgers 5 wird dadurch mit einem zweiten Ringabschnitt 19, welcher Teil der ersten Lagerschale 61 ist, drehfest verbunden.

Dieser sehr kompakt und mit einfach zugänglichen Bauteilen, die einen geringen Grad der Verschachtelung untereinander aufweisen, ausgestaltete Aufbau der Radnabenantriebsvorrichtung 1 , wie er in der Darstellung der Figur 1 zu erkennen ist, lässt sich nun noch um eine weitere Funktionalität erweitern. Ein solcher Aufbau ist in der Darstellung der Figur 2 zu erkennen. Der Aufbau in der Figur 2 ist dabei, soweit er dem der Figur 1 entspricht, mit denselben Bezugszeichen versehen und weist dieselben Funktionalitäten auf. Nachfolgend wird daher lediglich auf die Unterschiede der beiden Ausführungsvarianten der Radnabenantriebsvorrichtung 1 im Detail eingegangen. Ein erstes Detail, welches hier anders gestaltet ist, ist es, dass zusätzlich ein Rotorlager 13 vorgesehen ist, über welches der Rotor 31 gegenüber dem Radträger 5 und damit dem Stator 32 gelagert ist. Die Lagerung des Rotors 31 wird also nicht wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 vom Radlager 6 mit übernommen.

Das Rotorlager 13 ist separat zu dem Radlager 6 ausgebildet. Vorteilhaft ist das Rotorlager 13 hinsichtlich der axialen Richtung a radial umgebend und axial zumindest teilweise überlappend zu dem Radlager 6 angeordnet.

Das Rotorlager 13 steht nun über einen modifizierten Rotorträgerabschnitt 101 mit dem Rotor 31 in Verbindung, welcher bei dem hier dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Radnabenantriebsvorrichtung 1 nun nicht mehr permanent drehfest mit der zweiten Lagerschale 62 des Radlagers 6 verbunden ist. Vielmehr ist der Rotor 31 über den modifizierten Rotorträgerabschnitt 101 drehfest mit einer dritten Lagerschale 131 des Rotorlagers 13 verbunden. Diese dritte Lagerschale 131 des Rotorlagers 13 stützt sich dabei vorzugsweise von radial außen auf der ersten Lagerschale 61 des Rotorlagers 6 über Wälzkörper ab.

Die ersten Lagerschale 61 wird bei diesem Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels also zur mittleren Lagerschale, welche radial außen zusammen mit der dritten Lagerschale 131 das Rotorlager 13 und radial innen zusammen mit der zweiten Lagerschale 62 das Radlager 6 ausbildet. Durch diese Doppelnutzung der ersten Lagerschale 61 werden Bauraum und Bauteile eingespart. Die erste Lagerschale 61 umfasst somit einen radial äußeren Lagerring des Radlagers 6. Die erste Lagerschale 61 umfasst zugleich einen radial inneren Lagerring des Rotorlagers 13.

Der modifizierte Rotorträgerabschnitt 101 ist im Wesentlichen tellerförmig ausgebildet und ist hinsichtlich der axialen Richtung a zwischen der Radscheibe 22 und dem Stator angeordnet.

Der Rotor 31 der elektrischen Maschine 3 kann sich über das Rotorlager 13 nun frei sowohl um seinen mit dem Radträger 5 verbundenen Stator 32 als auch um die zweite Lagerschale 62 und damit um die Radnabe 15 und das Rad 2 drehen. Die Entkopplung von der zweiten Lagerschale 62 und damit von dem Rad 2 kann in bestimmten Fahrsituationen des Kraftfahrzeuges sinnvoll sein, um ein Mitschleppen der elektrischen Maschine 3 zum Beispiel bei einem ausrollenden Kraftfahrzeug zu vermeiden.

Um über die elektrische Maschine 3 nun jedoch Antriebsleistung auf das Rad 2 übertragen zu können, oder um oder Bremsleistung zur Rekuperation von dem Rad 2 hin zu der elektrischen Maschine 3 übertragen zu können, ist eine Kupplung bzw. Trennkupplung 14 vorgesehen.

Diese Kupplung 14 umfasst zwei Kupplungshälften 141, 142. Eine erste Kupplungshälfte 141 der Kupplungshälften ist dabei mit der dritten Lagerschale 131 permanent drehfest verbunden. Die erste Kupplungshälfte 141 ist drehfest mit dem modifizierten Rotorträgerabschnitt 101 verbunden.

Eine zweite Kupplungshälfte 142 der Kupplungshälften ist permanent drehfest mit der zweiten Lagerschale 62 verbunden.

Die zweite Kupplungshälfte 142 ist vorteilhaft über eine modifizierte Bremstrommelhalterung 71 mit der zweiten Lagerschale 62 beziehungsweise mit der Radnabe 15 drehfest verbunden. Die modifizierte Bremstrommelhalterung 71 weist dabei einen Tellerabschnitt 72 auf, welcher in radialer Richtung r abschnittsweise parallel zu der dem modifizierten Rotorträgerabschnitt 101 verläuft. Die modifizierte Bremstrommelhalterung 71 weist auch einen Zylinderabschnitt 73 auf, welcher radial außerhalb des Rotorträgers 16 angeordnet ist und bis zur Bremstrommel 41 reicht. Der Tellerabschnitt 72 der modifizierten Bremstrommelhalterung 71 ist bei der Ausführung gemäß Fig. 2 hinsichtlich der axialen Richtung a axial zwischen der Radscheibe 22 und der Radnabe 15 drehfest gehalten.

Beide Kupplungshälften 141 , 142 liegen hinsichtlich der axialer Richtung a axial zwischen dem Tellerabschnitt 72 und dem modifizierten Rotorträgerabschnitt 101.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist außerdem eine axial verschiebbare Schaltmuffe 143 schematisch angedeutet, über welche sich die beiden Kupplungshälften 141 , 142 bei Bedarf koppeln oder voneinander trennen lassen. Die beiden Kupplungshälften 141 , 142 können beispielsweise eine Verzahnung aufweisen. Die Kupplung 14 kann also als formschlüssig wirkende Kupplung 14 ausgebildet sein. Alternativ kann die Kupplung 14 auch als eine reibschlüssig wirkende Kupplung, zum Beispiel als eine Lamellenkupplung, ausgebildet sein. Im Prinzip wäre auch eine Kombination aus formschlüssiger und reibschlüssiger Kupplung denkbar, beispielsweise eine über Reibelemente synchronisierte Klauenkupplung.

Alles in allem entsteht so, mit oder ohne die Kupplung 14 zum Verbinden und Trennen der elektrischen Maschine 3 mit dem Rad 2 bzw. der Radnabe 15, mit welcher das Rad 2 verbunden oder verbindbar ist, ein sehr kompakter Aufbau mit einer hohen Funktionalität und einfachen Bauteilen, welche nicht über komplexe Aussparungen in zumindest einem der Bauteile miteinander verschachtelt sind.

Bezugszeichenliste

1 Radnabenantriebsvorrichtung

2 Rad

21 Felge

22 Radscheibe

3 elektrische Maschine

31 Rotor

32 Stator

4 Bremsvorrichtung

41 Bremstrommel

42 Bremsschuh

43 Reibbereich

5 Radträger

6 Radlager

61 erste Lagerschale

62 zweite Lagerschale

7 Bremstrommelhalterung

71 modifizierte Bremstrommelhalterung

72 Tellerabschnitt

73 Zylinderabschnitt

8 Bremsschuhhalterung

9 Radschraube

10 Rotorträgerabschnitt

101 modfizierter Rotorträgerabschnitt

11 Statorverbindung

12 Schraube

13 Rotorlager

131 dritte Lagerschale

14 Kupplung

141 erste Kupplungshälfte

142 zweite Kupplungshälfte

143 Schaltmuffe 15 Radnabe

16 Rotorträger

18 erster Ringabschnitt (von 5)

19 zweiter Ringabschnitt (von 61)

20 Kupplungsverbindung

HA Hauptdrehachse r radiale Richtung a axiale Richtung

Claims

Patentansprüche

1. Radnabenantriebsvorrichtung (1) für eine Kraftfahrzeug mit einem Radträger (5), mit einem Radlager (6), welches eine mit dem Radträger (5) drehfest verbundene erste Lagerschale (61) und eine hinsichtlich einer Hauptdrehachse (HA) koaxial und drehbar zur ersten Lagerschale (61) angeordnete zweite Lagerschale (62) aufweist, wobei die erste Lagerschale (61) und die zweite Lagerschale (62) hinsichtlich der Hauptdrehachse (HA) radial innerhalb des Stators (32) angeordnet sind, mit einem drehfest mit der zweiten Lagerschale (62) verbundenen Rad (2), welches eine Felge (21) und eine sich hinsichtlich der Hauptdrehachse (HA) in radialer Richtung (r) zwischen der zweiten Lagerschale (62) und der Felge (21) erstreckende Radscheibe (22) aufweist, mit einer elektrischen Maschine (3), die einen Rotor (31) und einen mit dem Radträger (5) drehfest verbundenen Stator (32) aufweist, und mit einer Bremsvorrichtung (4), welche einen Reibbereich (43) aufweist, wobei die elektrische Maschine (3) als ein Außenläufer ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) hinsichtlich einer auf die Hauptdrehachse (HA) bezogenen axialen Richtung (a) zwischen dem Reibbereich (43) der Bremsvorrichtung (4) und der Radscheibe (22) angeordnet ist.

2. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (4) als eine Trommelbremse ausgebildet ist.

3. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremsschuh (42) der Trommelbremse hinsichtlich der Hauptdrehachse (HA) radial außerhalb des Stators (32) angeordnet ist.

4. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremsschuhhalterung (8) der Trommelbremse hinsichtlich der Hauptdrehachse (HA) zumindest teilweise radial überlappend zu dem Stator (32) angeordnet ist.

5. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremstrommel (41) der Trommelbremse mittels einer Bremstrommelhalterung (7) unter Umgehung eines Rotorträgers (16) der elektrischen Maschine (3) drehtest mit der zweiten Lagerschale (62) verbunden ist.

6. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremstrommel (41) der Trommelbremse mittels eines Rotorträgers (16) der elektrischen Maschine (3) drehtest mit der zweiten Lagerschale (62) verbunden ist, derart, dass hinsichtlich eines von der zweiten Lagerschalte (62) zu der Bremstrommel (41) verlaufenden Drehmomentenstromes der Rotorträger zwischen der zweiten Lagerschale (62) und der Bremstrommel (41) angeordnet ist.

7. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine drehbar zu der ersten Lagerschale (61) und drehbar zu der zweiten Lagerschale (62) koaxial zu der Hauptdrehachse (HA) angeordnete dritte Lagerschale (131), welche hinsichtlich der Hauptdrehachse (HA) axial überlappend zu und radial außerhalb der ersten Lagerschale (61) angeordnet ist, und welche drehfest mit dem Rotor (31) verbunden ist.

8. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Lagerschale (131) radial innerhalb des Stators (32) angeordnet ist.

9. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Kupplung (14), welche dazu ausgebildet ist, die dritte Lagerschale (131) drehtest mit der zweiten Lagerschale (62) zu verbinden, und welche eine erste Kupplungshälfte (141) und eine zweite Kupplungshälfte (142) aufweist, wobei die Kupplungshälften (141 , 142) hinsichtlich der axialen Richtung (a) auf einer dem Reibbereich (43) abgewandten Seite der elektrischen Maschine (3) angeordnet sind.

10. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungshälften (141, 142) hinsichtlich der Hauptdrehachse (HA) radial innerhalb des Reibbereiches (43) angeordnet sind.

11. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungshälften (141 , 142) hinsichtlich der axialen Richtung (a) zwischen einem Tellerabschnitt (72) der Bremstrommelhalterung (71) und einem den Rotor (31) mit der dritten Lagerschale (131) verbindenden tellerförmig ausgebildeten Rotorträgerabschnitt (101) angeordnet ist.

12. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist, wobei ein Abschnitt eines Rotorträgers (16) hinsichtlich der Hauptdrehachse (HA) radial außerhalb des Stators (32) und axial überlappend zu dem Stator (32) angeordnet ist.

13. Kraftfahrzeug mit einer Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.