WO2024199816A1

WO2024199816A1 - Radnabenantriebsvorrichtung für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2024199816A1
Application number: PCT/EP2024/054058
Authority: WO
Inventors: Fabian Schwed; Michael Schmidt; 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: DE102023001274A1

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 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, mit einer Bremsvorrichtung (4), welche einen drehfest mit dem Radträger (5) verbundenen Bremssattel (42) und eine drehfest mit der zweiten Lagerschale (62) verbundene Bremsscheibe (41) aufweist, wobei der Bremssattel (42) radial überlappend zu dem Stator (42) und axial auf einer dem Radträger (5) abgewandten Seite des Stators(42) angeordnet ist. Dabei ist die elektrische Maschine (3) als eine Axialflussmaschine ausgebildet, wobei der Rotor (31) eine H-Form aufweist, und wobei eine Statorverbindung (11) radial außerhalb der Bremsscheibe (41) angeordnet ist.

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.

Die CN 1 10667 369 A, die CN 1 10 481 305 A und die CN 2 09 037 379 U zeigen jeweils eine Radnabenantriebsvorrichtung, bei welcher eine als Axialflussmaschine ausgebildete elektrische Maschine axial neben einer Scheibenbremse angeordnet ist.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, dass prinzipielle Konzept aus der DE 102009 035 176 A1 dahingehend weiterzubilden, dass ein einfacherer Aufbau mit einer vollständigen elektrischen Maschine 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 und eine drehbar zur ersten Lagerschale angeordnete zweite Lagerschale ist mit einer Bremsscheibe drehfest verbunden. Die elektrische Maschine umfasst einen Rotor und einen mit dem Radträger drehfest verbundenen Stator, sie ist als Axialflussmaschine ausgebildet. Eine Drehachse des Rotors wird dabei als eine Hauptdrehachse bezeichnet.

Die Radnabenantriebsvorrichtung umfasst ein Rad, welches drehfest mit der zweiten Lagerschale verbunden ist und welches seinerseits eine Radscheibe und eine Felge aufweist. Mit dem Begriff „Radscheibe“ ist der im Wesentlichen tellerförmige Teil des Rades gemeint, welcher hinsichtlich der auf die Hauptdrehachse bezogenen axialen Richtung axial außen angeordnet ist. Mit „axial außen“ ist hinsichtlich eines gedachten eingebauten Zustandes in dem Kraftfahrzeug eine am weitesten von einer Fahrzeugmitte entfernte Seite der Radnabenantriebsvorrichtung gemeint.

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.

Ferner ist ein Bremssattel hinsichtlich der Hauptdrehachse radial überlappend zu dem Stator der elektrischen Maschine und gleichzeitig axial zwischen der Radscheibe und dem Stator angeordnet. Bei einem Blick von axial außen auf die Radnabenantriebsvorrichtung, bevor eine Felge montiert wird, liegt die elektrische Maschine also hinter der Bremsvorrichtung. Die Begriffe „axial“ und „radial“ beziehen sich dabei immer auf die Hauptdrehachse der Radnabenantriebsvorrichtung, welche zugleich die Drehachse des Rotors ist. Diese Hauptdrehachse gibt die axiale Richtung vor.

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 soll 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.

Erfindungsgemäß eine Statorverbindung, die zur drehfesten Verbindung des Stators mit dem Radträger ausgebildet ist, radial außerhalb der Bremsscheibe angeordnet. Mit der „Statorverbindung“ ist also ein Statorträger oder ein Abschnitt eines Statorträgers gemeint. Mittels des Statorträgers beziehungsweise mittels der Statorverbindung ist der Stator drehfest mit dem Radträger verbunden. Die Statorverbindung ist vorteilhaft zumindest derjenige Teil des Statorträgers, der axial überlappend und zugleich radial außerhalb des Stators angeordnet ist. Die Statorverbindung weist vorteilhaft eine Zylinderform auf, die koaxial zu der Hauptdrehachse angeordnet ist. Die Statorverbindung hat einen größeren Durchmesser als ein maximaler Durchmesser der Bremsscheibe der Bremsvorrichtung.

Vorteilhaft weist der Rotor der elektrischen Maschine eine H-Form auf. Der Rotor bzw. sein Rotorträger, also dasjenige Bauteil, das die beiden elektromagnetisch wirksamen Teile des Rotors trägt, umgreift den Stator axial von beiden Seiten. Der Rotor weist zwei, vorteilhaft tellerförmige, Teile auf, die drehfest miteinander verbunden sind und zwischen denen, hinsichtlich der axialen Richtung, der Stator angeordnet ist.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Radnabenantriebsvorrichtung hat den Vorteil, dass er sich außerordentlich kompakt realisieren lässt. Gleichzeitig wird mit der axial vor der elektrischen Maschine liegenden Bremsvorrichtung ein Aufbau erreicht, bei welchem keine Verschachtelung von Bremsvorrichtung und elektrischer Maschine ineinander notwendig ist. Die Bremsvorrichtung ist bei einem demontierten Rad gut zugänglich. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Zylinderabschnitt eines Rotorträgers axial überlappend zu dem Stator und radial innerhalb des Stators angeordnet ist. Der Zylinderabschnitt des Rotorträgers ist koaxial zu der Hauptdrehachse angeordnet und hat einen geringeren Durchmesser als ein minimaler Durchmesser des Stators. Der Zylinderabschnitt des Rotorträgers hat besonders vorteilhaft einen geringeren Durchmesser als ein minimaler Durchmesser der Bremsscheibe.

Eine weitere sehr vorteilhafte Weiterbildung der Radnabenantriebsvorrichtung gemäß der Erfindung kann es nun ferner vorsehen, dass neben den bereits beschriebenen Bauteilen eine Felge, eine Radscheibe und eine Bremsscheibenverbindung vorgesehen sind. Radscheibe und Felge sind üblicherweise einteilig ausgeführt und bilden das Rad. Über wenigstens eine Radschraube zur Befestigung der Radscheibe an der zweiten Lagerschale beziehungsweise an der an ihr ausgebildeten Radnabe kann dann sowohl die Radscheibe als auch die Bremsscheibenverbindung, als auch ein Tellerabschnitt des Rotorträgers durchdrungen werden.

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 drehfest 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 positioniert 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 zu verbinden oder zu trennen, wobei dann auch der Rotor entsprechend mit der zweiten Lagerschale und damit der Radscheibe verbunden oder von dieser getrennt wird. Über diesen Aufbau lässt sich die elektrische Maschine also innerhalb der Radnabenantriebsvorrichtung von dem Rad abkoppeln. Gemäß der angesprochenen vorteilhaften Weiterbildung unter Verwendung der Kupplung ist dabei vorgesehen, dass eine erste Kupplungshälfte und eine zweite Kupplungshälfte Teil dieser Kupplung sind, 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. Ferner ist es bei dieser Ausgestaltung der Radnabenantriebsvorrichtung nun vorgesehen, dass die Kupplungshälften axial überlappend zu dem Rotor und radial innerhalb des Stators angeordnet sind. Die Kupplung liegt also weitgehend innerhalb der elektrischen Maschine, so dass der Bereich der Bremsvorrichtung unverändert bleiben kann.

Gemäß einer sehr günstigen Ausgestaltung kann es ferner vorgesehen sein, dass die Kupplungshälften radial innerhalb des Bremssattels und radial innerhalb der Bremsscheibe angeordnet sind. Bei, unabhängig davon, ob die Kupplung vorhanden ist oder nicht, unverändertem Aufbau der Bremsvorrichtung bleibt die Kupplung so durch die Bremsvorrichtung hindurch bei abmontierter Felge für eventuelle Wartungsarbeiten zugänglich.

Ferner kann es vorgesehen sein, dass eine Kupplungsverbindung radial zwischen der dritten Lagerschale und der elektrischen Maschine angeordnet ist. Vorteilhaft ist die Kupplungsverbindung auch radial zwischen der dritten Lagerschalte und der Bremsvorrichtung angeordnet. Die Kupplungsverbindung verbindet die eine der Kupplungshälften drehfest mit der zweiten Lagerschale bzw. der Radnabe. Sie liegt also in dem zuvor genannten Freiraum, um die Kupplung für Wartungen erreichbar zu halten.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung der Radnabenantriebsvorrichtung gemäß der Erfindung kann es nun ferner vorgesehen sein, dass eine Bremssattelverbindung, welche dazu ausgebildet ist, den Bremssattel drehfest mit dem Radträger zu verbinden, radial außerhalb des Stators und axial überlappend zu dem Stator angeordnet ist. Die Bremssattelverbindung ist also außerhalb des Stators angeordnet und verbindet den Bremssattel der Bremsvorrichtung drehfest mit dem Radträger, sodass die beim Bremsen auftretenden Bremsmomente an den Radträger weitergeleitet werden. Dieser kompakte Aufbau lässt sich gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung nochmals weiter optimieren, wenn es zusätzlich vorgesehen wird, dass die Bremssattelverbindung und die Statorverbindung als ein Bauteil ausgeführt sind.

Vorteilhaft weist die Bremssattelverbindung eine Zylinderform auf. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann es bei der Radnabenantriebsvorrichtung gemäß der Erfindung außerdem vorgesehen sein, dass wenigstens eine Schraube zur Befestigung der ersten Lagerschale an dem Radträger vorgesehen ist, wobei diese sowohl einen ersten Ringabschnitt des Radträgers als auch einen zweiten Ringabschnitt der ersten Lagerhälfte durchdringt. Die erste Lagerschale des Radlagers weist also einen zweiten Ringabschnitt auf, welcher mit einem ersten Ringabschnitt des Radträgers über die wenigstens eine Schraube entsprechend verbunden 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 durch eine Radnabenantriebsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung; und

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch eine 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 eine elektrische Maschine 3, welche als Axialflussmaschine ausgebildet ist, und eine Bremsvorrichtung 4. Sie umfasst ferner einen Radträger 5 und 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. 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 ist drehfest über eine Bremsscheibenverbindung 7 mit einer Bremsscheibe 41 der Bremsvorrichtung 4 verbunden. Ein die Bremsscheibe 41 von radial außen umgreifender Bremssattel 42 ist drehtest über eine Bremssattelverbindung 17 mit dem Radträger 5 verbunden. Die Bremssattelverbindung 17 überspannt also in axialer Richtung a die elektrische Maschine 3 und liegt in radialer Richtung r außerhalb derselben. Die Bremssattelverbindung 17 bildet dabei in ein und demselben Bauteil gleichzeitig eine Statorverbindung 11 aus. Diese verbindet einen Stator 32 der elektrischen Maschine 3 drehtest mit dem Radträger 5.

Die Bremsscheibe 41 ist vorteilhaft bezogen auf die Hauptdrehachse HA radial überlappend zu dem Stator 32 angeordnet.

Die zweite Lagerschale 62 bildet an ihrem in axialer Richtung a gesehenen linken Ende in der Darstellung der Figur 1 eine Radnabe 15 aus und ist in deren Bereich mit einer Radscheibe 21 über eine angedeutete Radschraube 9 drehfest verbunden. Die Radscheibe 21 und eine Felge 23 sind Bestandteile eines Rades 2.

Die Radscheibe 21 ist dabei ein im Wesentlichen tellerförmiger Teil des Rades 2, der sich aus gehend von Radnabe 15 nach radial außen zu der Felge 23 hin erstreckt. Radscheibe 21 und Felge 23 sind in der Regel auf bekannte Weise zusammen einstückig ausgebildet.

Dabei bezeichnet ein Radsitz 8 eine Fläche, an welcher die Radscheibe 21 über die Radschrauben 9 mit der Radnabe 15 verbunden ist. In diesem Fall befindet sich dabei zwischen der Radnabe 15 und der Radscheibe 21 außerdem ein Tellerabschnitt 22 eines Rotorträgers 10. Der Tellerabschnitt 22 ist drehfest mit der Radnabe 15 und damit mit der zweiten Lagerschale 62 verbunden. Die Bremscheibenverbindung 7 ist ebenfalls drehfest mit der Radnabe 15 sowie mit dem Rotorträger 10 verbunden.

Der Rotorträger 10 trägt einen Rotor 31 der elektrischen Maschine 3. Dieser Rotorträger 10 ist dabei so angeordnet, dass er den Stator 32 der elektrischen Maschine 3 von radial innen umgreift. Der Rotor 31 bzw. seine beiden von dem Rotorträger 10 getragen Teile haben dabei zusammen mit dem Rotorträger 10 eine H-Form. In der Darstellung der Figur 1 , ebenso wie in der nachfolgenden Darstellung der Figur 2, ist von dieser H-Form dabei darstellungsbedingt immer nur die oberhalb der Hauptdrehachse HA liegende Hälfte zu erkennen, sodass diese also U-förmig erscheint. Der Rotorträger 10 weist einen Zylinderabschnitt 16 auf, welcher axial überlappend zu dem Stator 32 angeordnet ist. Der Zylinderabschnitt 16 und der Tellerabschnitt 22 sind drehtest miteinander verbunden. Tellerabschnitt 22 und Zylinderabschnitt 16 können dabei einstückig ausgebildet sein, es wäre jedoch auch eine mehrteilige Ausführung denkbar. Der Tellerabschnitt 22 kann auch als ein unterbrochener Teller ausgebildet sein, zum Beispiel in Form von einzelnen Speichen.

Der Zylinderabschnitt 16 des Rotorträgers ist vorteilhaft radial innerhalb des Stators 32 sowie axial überlappend zu dem Stator 32 angeordnet. Das bedeutet, dass die elektrische Maschine 3 als ein Innenläufer ausgebildet ist.

Der Rotor 31 weist zwei Teile auf, die axial beabstandet voneinander sind. Axial zwischen den beiden Teilen ist der Stator 32 angeordnet. Beide Teile des Rotors 31 sind an dem Axialfluss der elektrischen Maschine 3 beteiligt. Zum Beispiel weisen beide Teile des Rotors 31 Magnete auf.

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 dazu mit einem zweiten Ringabschnitt 19, welcher Teil der ersten Lagerschale 61 ist entsprechend verschraubt.

Bei der Radnabenantriebsvorrichtung sind hinsichtlich der auf die Hauptdrehachse HA bezogenen axialen Richtung vorteilhaft die Radscheibe 21, die Bremsscheibe 41 und der Stator 32 in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet. Bei einer gedachten Einbaulage der Radnabenantriebsvorrichtung 1 in dem Kraftfahrzeug, sind hinsichtlich der auf die Hauptdrehachse HA bezogenen axialen Richtung vorteilhaft die Radscheibe 21, die Bremsscheibe 41 , der Stator 32 und eine axiale Kraftfahrzeugmitte in der genannten Reihenfolge nacheinander angeordnet. Das heißt, dass die Radscheibe 21 im in dem Kraftfahrzeug eingebauten Zustand der von der axialen Kraftfahrzeugmitte abgewandte Teil des Rades 2 ist.

Dieser sehr kompakte 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, welche ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zeigt. 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 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel anders gestaltet ist, ist ein zusätzlich vorgesehenes Rotorlager 13, über welches der Rotor 31 mittelbar gegenüber dem Radträger 5 und damit dem Stator 32 gelagert ist. Die Lagerung des Rotors 31 wird also nicht wie bisher vom Radlager 6 mit übernommen. Dieses Rotorlager 13 steht nun über einen modifizierten Rotorträger 10 mit dem Rotor 31 in Verbindung, welcher bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Radnabenantriebsvorrichtung 1 nun nicht mehr drehfest mit der zweiten Lagerschale 62 des Radlagers 6 bzw. der Radnabe 15 verbunden ist. Vielmehr ist der Rotor 31 über den modifizierten Rotorträger 10 drehfest mit einer dritten Lagerschale 131 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 also zur mittleren Lagerschale, welche radial außen zusammen mit der dritten Lagerschale 131 das Rotorlager 13 ausbildet und welches 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 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel somit einen radial äußeren Lagerring des Radlagers 6 sowie einen radial inneren Lagerring des Rotorlagers 13.

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 die Felge 23 drehen. Diese Entkopplung kann in bestimmten Fahrsituationen sinnvoll sein, um ein Mitschleppen des Rotors 31 der elektrischen Maschine 3 zu vermeiden. Um über die elektrische Maschine 3 nun jedoch Antriebs- oder Bremsleistung auf die Radscheibe 21 übertragen zu können, ist eine Kupplung bzw. Trennkupplung 14 vorgesehen. Diese Kupplung 14 umfasst zwei Kupplungshälften 141 , 142. Die erste Kupplungshälfte 141 ist dabei mit der dritten Lagerschale 131 und dem Rotorträger 10 drehtest verbunden, die zweite Kupplungshälfte 142 ist mit der zweiten Lagerschale 62 bzw. der Radnabe 15 drehtest verbunden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist außerdem eine 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 oder, in einer Ausführungsform ohne Schaltmuffe 143, Lamellen aufweisen. Die Kupplung 14 kann also als formschlüssig oder reibschlüssig wirkende Kupplung 14 ausgebildet sein. Im Prinzip wäre auch eine Kombination hiervon denkbar, beispielsweise eine über Reibelemente synchronisierte Klauenkupplung.

Um den kompakten Aufbau zu gewährleisten, liegt die Kupplung 14 mit ihren Kupplungshälften 141 , 142 dabei radial innerhalb der elektrischen Maschine 3, wobei zumindest deren Rotor 31 die Kupplung 14 bezüglich der axialen Richtung a zumindest teilweise überlappt.

Das Rotorlager 13 und das Radlager 6 sind dabei vorzugsweise so angeordnet, dass sie sich in axialer Richtung a teilweise, aber vorzugsweise nicht ganz, überlappen. Dabei ist das Rotorlager 13 typischerweise in axialer Richtung a kleiner ausgestaltet und im Bereich der gemeinsam genutzten ersten Lagerschale 61 verbleibt genügend Bauraum für die drehfeste Befestigung über dem zweiten Ringabschnitt 19 an dem Radträger 5. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die dritte Lagerschale 131 außerdem in axialer Richtung a so angeordnet, dass sie das Radlager 6 auf der dem Radträger 5 abgewandten Seite überragt. Genau in diesem Bereich zwischen der modifizierten Rotorverbindung 10 und dem in axialer Richtung a linken Ende des Rotorlagers 13 befindet sich nun die Kupplung 14 in dem Freiraum zwischen einem Abschnitt des modifizierten Rotorträgers 10 und der äußeren dritten Lagerschale 31. Die zweite Kupplungshälfte 142 ist dabei über eine in axialer Richtung a verlaufende Kupplungsverbindung 20 mit der Radnabe 15 und damit mit der zweiten Lagerschale 62 verbunden, wobei diese Kupplungsverbindung 20 wiederum zylindrisch als Einbauteil oder durch entsprechende Speichen oder einen zumindest partiell durchbrochenen Zylinder realisiert werden kann. Die Kupplungsverbindung 20 liegt dabei radial innerhalb der elektrischen Maschine 3 sowie der Bremsvorrichtung 4. Sie befindet sich radial außerhalb des Rotorlagers 13 bzw. der dritten Lagerschale 131. Alles in allem entsteht so, mit oder ohne Kupplung 14 zum Verbinden und Trennen des Rotors 31 mit der Radscheibe 21 bzw. der Radnabe 15 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

3 elektrische Maschine

4 Bremsvorrichtung

5 Radträger

6 Radlager

7 Bremsscheibenverbindung

8 Radsitz

9 Radschraube

10 Rotorträger

11 Statorverbindung

12 Schraube

13 Rotorlager

14 Kupplung

15 Radnabe

16 Zylinderabschnitt

17 Bremssattelverbindung

18 erster Ringabschnitt (von 5)

19 zweiter Ringabschnitt (von 61)

20 Kupplungsverbindung

21 Radscheibe

22 Tellerabschnitt

23 Felge

31 Rotor

32 Stator

41 Bremsscheibe

42 Bremssattel

61 erste Lagerschale

62 zweite Lagerschale

131 dritte Lagerschale

141 erste Kupplungshälfte 142 zweite Kupplungshälfte

143 Schaltmuffe

HA Hauptdrehachse r radiale Richtung a axiale Richtung

Claims

Patentansprüche

1. Radnabenantriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Radträger (5), mit einem Radlager (6), welches eine mit dem Radträger (5) drehfest verbundene erste Lagerschale (61) und drehbar zur ersten Lagerschale (61) sowie drehbar um eine Hauptdrehachse (HA) angeordnete zweite Lagerschale (62) aufweist, mit einem drehfest mit der zweiten Lagerschale (62) verbundenen Rad (2), welches eine Radscheibe (21) und eine Felge (23) aufweist, mit einer elektrischen Maschine (3), die einen Rotor (31) und einen mit dem Radträger (5) drehfest verbundenen Stator (32) aufweist, mit einer Bremsvorrichtung (4), welche einen drehfest mit dem Radträger (5) verbundenen Bremssattel (42) und eine drehfest mit der zweiten Lagerschale (62) verbundene Bremsscheibe (41) aufweist, wobei der Bremssattel (42) hinsichtlich der Hauptdrehachse (HA) radial überlappend zu dem Stator (32) und axial zwischen der Radscheibe (21) und dem Stator (32) angeordnet ist, wobei die elektrische Maschine (3) als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Statorverbindung (11), die zur drehfesten Verbindung des Stators (32) mit dem Radträger (5) ausgebildet ist, hinsichtlich der Hauptdrehachse (HA) radial außerhalb der Bremsscheibe (41) angeordnet ist.

2. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen Zylinderabschnitt (16) eines Rotorträgers (10), wobei der Zylinderabschnitt (16) hinsichtlich der Hauptdrehachse (HA) radial innerhalb des Stators (32) sowie axial überlappend zu dem Stator (32) angeordnet ist.

3. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Bremsscheibenverbindung (7), wobei wenigstens eine Radschraube (9) zur Befestigung der Radscheibe (21) an der zweiten Lagerschale (62) vorgesehen ist, welche sowohl die Radscheibe (21), als auch die Bremsscheibenverbindung (7), als auch einen Tellerabschnitt (22) des Rotorträgers (10) durchdringt.

4. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine drehbar zu der ersten Lagerschale (61) und drehbar zu der zweiten Lagerschale (62) angeordnete dritte Lagerschale (131), welche axial überlappend zu der ersten Lagerschale (61) und radial außerhalb der ersten Lagerschale (61) angeordnet ist, und welche drehtest mit dem Rotor (31) verbunden ist.

5. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, 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) axial überlappend zu dem Rotor (31) und radial innerhalb des Stators (32) angeordnet sind.

6. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungshälften (141 , 142) radial innerhalb des Bremssattels (42) und radial innerhalb der Bremsscheibe (41) angeordnet sind.

7. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplungsverbindung (20), die zur Anbindung der Kupplung (14) an die zweite Lagerschale (62) ausgebildet ist, radial zwischen der dritten Lagerschale (131) und dem Rotor (31) der elektrischen Maschine (3) angeordnet ist.

8. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremssattelverbindung (17), welche dazu ausgebildet ist, den Bremssattel (42) drehtest mit dem Radträger (5) zu verbinden, radial außerhalb des Stators (32) und axial überlappend zu dem Stator (32) angeordnet ist.

9. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremssattelverbindung (17) und die Statorverbindung (11) als ein Bauteil ausgeführt sind.

10. Radnabenantriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schraube (12), zur Befestigung der ersten Lagerschale (61) an dem Radträger (5), sowohl einen ersten Ringabschnitt (18) des Radträgers (5) als auch einen zweiten Ringabschnitt (19) der ersten Lagerhälfte (61) durchdringt.

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