DE102009052470B4

DE102009052470B4 - Fahrzeug mit radintegriertem Motor

Info

Publication number: DE102009052470B4
Application number: DE102009052470.3A
Authority: DE
Inventors: Myoung June KIM
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2029-11-10
Also published as: DE102009052470A1; KR20100052072A; US8556012B2; JP2010111387A; US20100116573A1; KR101269928B1; JP5122547B2

Abstract

Fahrzeug mit einem radintegrierten Motor mit einem drehbar an einem Fahrzeugkörper angebrachten Rad (12) und einem in dem Rad (12) zum Antreiben des Rads (12) eingebauten Elektromotor (20), wobei das Fahrzeug weiterhin aufweist:eine Welle (15), die sich vom Rad (12) zum Fahrzeugkörper erstreckt, um zusammen mit dem Rad (12) gedreht zu werden; undeine Bremsvorrichtung (40), die an dem Fahrzeugkörper an einer vom Rad (12) beabstandeten Position zum Bremsen der Welle (15) angebracht ist;wobei die Bremsvorrichtung (40) eine Scheibenbremse ist und einen scheibenförmigen Rotor (41), der mit der Welle (15) verbunden ist und durch eine Stützachse (18) des Fahrzeugkörpers drehbar gestützt wird, und ein Druckelement (42) zum Bremsen des Rotors (41) durch Drücken einer Außenfläche des Rotors (41), umfasst;wobei die Stützachse (18) an dem Fahrzeugkörper befestigt ist und der Rotor (41) durch die Stützachse (18) mit einer dazwischen angeordneten Lagerung (43) drehbar gestützt wird; undwobei der Elektromotor (20) in dem Rad (12) eingebaut ist, um die Achse (15) zum Antreiben des Rads (12) zu drehen und ferner einen an eine Außenfläche der Achse (15) gekoppelten Rotor (21) und einen Stator (22) aufweist, der um den Rotor (21) angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND
Gebiet
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Fahrzeug mit einem radintegriertem Motor, das einen verbesserten Einbau einer Bremsvorrichtung aufweist.
Beschreibung des Stands der Technik
Fahrzeuge, die eine interne Verbrennungsmaschine als Kraftquelle einsetzen, können eine große Anzahl an Bestandteilen aufweisen, wie beispielsweise eine Maschine, Getriebe, Antriebswelle, hydraulisches Bremssystem, Kraftstoffzufuhrvorrichtung, Ansaug- und Abgasvorrichtungen, Kühl- und Schmiervorrichtungen usw. und können auf Grund von Autoabgase Luftverschmutzung verursachen.
Jüngst wurden Fahrzeuge, die einen Elektromotor als Kraftquelle verwenden, aktiv untersucht, um umweltfreundliche Fahrzeuge zu entwickeln. In einem Beispiel offenbart die koreanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-0021702 ein Fahrzeug, bei dem ein Elektromotor in einem Rad eingebaut ist.
Jedoch ist bei dieser Art von Fahrzeug, in der der Elektromotor zum Erzeugen von Antriebskraft innerhalb des Rads eingebaut ist, der Elektromotor in Gestalt und Größe eingeschränkt, da ein Drehzahlminderer und eine Bremsvorrichtung zusätzlich auf engem Raum innerhalb des Rads eingebaut sein können. Es ist problematisch, bei dem Fahrzeug einen Elektromotor mit hoher Kapazität einzubauen, aufgrund des eingeschränkten Innenraums des Rads und das Fahrzeug kann daher nur schwer eine ausreichende Antriebsleistung aufgebracht werden. Außerdem kann aufgrund des hohen Gewichts des Rads die Aufhängung einer stärkeren Belastung ausgesetzt sein, wodurch die Fahrzeugdynamikleistung verschlechtert wird und ein schwacher Luftstrom um die Bremsvorrichtung es erschwert, die während des Bremsens erzeugte Wärme abzuführen.
DE 20 2008 006 887 U1 beschreibt eine Radbaugruppe für ein Schwerfahrzeug, insbesondere Large Dump Truck. Auf der dem jeweiligen Rad abgewandten Seite eines Antriebsmotors ist für jedes der Räder eine Bremsvorrichtung vorgesehen, die ebenso wie der genannte Antriebsmotor sowie das Antriebsgetriebe im Inneren eines im Wesentlichen rotationssymmetrischen Achsgehäuses der Achsanordnung aufgenommen sind. Das genannte Achsgehäuse bildet dabei mit seinen stirnseitigen Enden die Lagerung der Radnabe für ein jeweiliges der Räder, an der das genannte Rad drehbar gelagert ist.
CN 200 997 557 beschreibt einen Radnabenmotor für ein dreirädriges Fahrrad, wobei die Hinterräder des Fahrrads jeweils an den Enden einer Abtriebswelle eines Radnabenmotors angeordnet sind und Bremsvorrichtungen beabstandet von den Rädern an den Abtriebswellen angeordnet sind.
DE 689 03 245 T2 beschreibt ein Fahrzeugaufhängungssystem mit einem Rad, das in einer senkrecht zur Radachse angeordneten Drehebene um die Radachse drehbar ist und einer Dämpfungsmasse, die so angeordnet ist, dass sie die Drehebene umgibt und sich zur Vibrationsdämpfung des Rades um die Radachse herum befindet. Eine Bremsvorrichtung ist außerhalb des Rades angeordnet.
DE 199 61 053 A1 beschreibt einen Einzelradantrieb für ein Rad eines Fahrzeuges, umfassend eine sich auf einem Achskörper einer Achseinheit abstützende Radnabe und eine zur Stützung eines Reifens vorgesehene Radfelge; mit einer elektrischen Antriebsmaschine, umfassend einen, mit der Radnabe in Triebverbindung stehenden Rotor und einen Stator; die elektrische Antriebsmaschine ist wenigstens teilweise innerhalb eines Bereiches, welcher durch die axiale Erstreckung der Radfelge beschrieben wird, angeordnet; der Achskörper umschließt die elektrische Antriebsmaschine in Umfangsrichtung über wenigstens einen Teil von deren axialer Erstreckung.
JP 2005 - 75 189 A beschreibt ein Radmotorsystem, bei welchem ein Radmotor in einem Rad angeordnet ist und welches eine verbesserte Stoßfestigkeit und Vibrationsfahrqualität in Bezug auf den Motor aufweist.
US 2010 / 0 326 748 A1 beschreibt ein kraftbetriebenes Rad für ein Militärfahrzeug, das einen Axialstrom-Elektromotor und eine Nabe aufweist, die funktional mit dem Motor verbunden ist und sich um eine Achse dreht. Der Motor hat ein Abtriebselement, das in der Nabe untergebracht ist, und das Rad hat ein Planetengetriebe, das funktionell zwischen der Nabe und dem Ausgangselement angeordnet ist.
DE 11 64 852 A beschreibt ein elektrisch angetriebenes Treibrad mit einem in seiner Nabe angeordneten Elektromotor und einem Untersetzungsgetriebe, das aus mehreren gleichen Rädertrieben gebildet ist, die von einem auf der Welle des Motors angeordneten und einen mit der Felge des Rades fest verbundenen gemeinsamen Zahnkranz antreibenden gemeinsamen Ritzel parallel geschaltet angetrieben werden.
Deshalb ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug mit einem radintegrierten Motor bereitzustellen, um die Gestaltungsfreiheit eines in einem Rad eingebauten Elektromotors, die dynamische Leistung des Fahrzeugs und die Kühlleistung einer Bremsvorrichtung zu erhöhen.
Zusätzliche Aspekte der Erfindung sind zum Teil in der folgenden Beschreibung dargelegt und sind zum Teil aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch Anwenden von Ausführungsformen der Erfindung erlernt werden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden ein Fahrzeug mit einem radintegrierten Motor mit den im unabhängigen Patentanspruch 1 definierten Merkmalen und ein Fahrzeug mit einem radintegrierten Motor mit den im unabhängigen Patentanspruch 2 definierten Merkmalen bereitgestellt.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus dem abhängigen Unteranspruch.
Figurenliste
Diese und/oder andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich und leichter verstanden, von denen:

1 eine Schnittansicht ist, die den Einbau eines radintegrierten Motors und eine Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verständlich; und
2 eine Schnittansicht ist, die den Einbau eines radiritegrierten Motors und eine Bremsvorrichtung eines Fahrzeugs gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezug wird nun detailliert auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, wobei sich gleiche Bezugsnummern durchwegs auf gleiche Elemente beziehen.
Ein Fahrzeug gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist derart gestaltet, dass ein Elektromotor in jedem der vier Räder eingebaut ist, wodurch ein unabhängiges Antreiben von jedem Rad ermöglicht wird. 1 veranschaulicht ein Beispiel, in dem ein Elektromotor in einem der Räder eingebaut ist.
Wie in 1 dargestellt, ist eine Aufhängung 13 zum Stützen eines Rads 12 in einer stoßabsorbierenden Weise. in einem Radgehäuse 11 eines Fahrzeugkörpers 10 eingebaut. Die Aufhängung 13 ist mit einem Gelenk 14 versehen, um eine mit dem Rad 12 verbundene Achse 15 drehbar zu stützen. Das Rad 12 ist an einer an einem Ende der Achse 15 bereitgestellten scheibenförmigen Radkupplung 15a angebracht. Die Achse 15 wird durch das Gelenk 14 mit einer dazwischen angebrachten Lagerung 17 gestützt. Mit dieser Anordnung wird die Achse 15 gleichzeitig mit der Drehung des Rads 12 gedreht.
Ein Elektromotor 20 ist in dem Rad 12 eingebaut, um die Achse 15 zum Antreiben des Rads 12 zu drehen. Der Elektromotor 20 umfasst einen an eine Außenfläche der Achse 15 gekoppelten Rotor 21 und einen Stator 22, der um den Rotor 21 angeordnet und an das Gelenk 14 gekoppelt ist. Der Stator 22 hat die Form einer Spulenwicklung und wird durch das Empfangen von Strom aus einer Batterie 30 zum Drehen des an die Achse 15 gekoppelten Rotors 21 angeregt.
Obwohl die Ausführungsform den Rotor 21 des Elektromotors 20 direkt an die Achse 15 gekoppelt veranschaulicht, kann ein mit einem Drehzahlminderer (nicht dargestellt) ausgestatteter Elektromotor derart ausgebildet sein, dass ein Ausgangsende des Drehzahlminderers mit der Achse 15 verbunden ist. Eine Steuereinheit 31 zum Steuern des Elektromotors 20 ist bereitgestellt, um die Zufuhr von elektrischem Strom zum Elektromotor 20 während des Fahrens des Fahrzeugs zu steuern, und um regeneratives Bremsen durchzuführen. Durch regeneratives Bremsen erzeugte elektrische Energie wird in der Batterie 30 gespeichert, nachdem sie auf eine Ladungsspannung eingestellt wurde.
Eine Bremsvorrichtung 40 zum Bremsen des Rads 12 ist vom Rad 12 beabstandet. Die Bremsvorrichtung 40 ist in dem Radgehäuse 11 an einer Position einwärts vom Gelenk 14 eingebaut, während sie an der Fahrzeugkarosserie 10 gekoppelt ist. Die mit dem Rad 12 verbundene Achse 15 erstreckt sich zur Bremsvorrichtung 40 (zum Fahrzeugkörper hin) und ist mit der Bremsvorrichtung 40 verbunden. Das heißt, die vom Rad 12 beabstandete Bremsvorrichtung 40 bremst das Rad 12 durch Bremsen der Achse 15.
Die Bremsvorrichtung 40 umfasst einen drehbar an eine Stützwelle 18 des Fahrzeugkörpers 10 gekoppelten Rotor 41, und ein Druckelement 42 zum Drücken des Rotors 41 zur Reibungsbremsung. Der Rotor 41 ist drehbar an eine Außenfläche der Stützwelle 18 mit einer dazwischen geschobenen Lagerung 43 gekoppelt, und die Achse 15 ist mit dem Zentrum des Rotors 41 verbunden. Die Achse 15 zum Verbinden des Rotors 41 und des Rads 12 miteinander umfasst zwei Ablenkungsverbindungen 15b und 15c in Form von Kreuzgelenken. Mit dieser Anordnung kann eine Drehkraft des Rads 12 sanft auf den Rotor 41 der Bremsvorrichtung 40 über die Achse 15 übertragen werden, selbst wenn die Fahrzeugkarosserie 10 während des Fahrens des Fahrzeugs vertikal bewegt wird.
Die Ausführungsform von 1 veranschaulicht die Bremsvorrichtung 40 einer Scheibenbremse in Schwimmsattel-Bauart, umfassend den scheibenförmigen Rotor 41 und das Druckelement 42 zum Drücken von gegenüber liegenden Seiten einer Außenfläche des Rotors 41 unter Verwendung von Reibungsklötzen, wogegen die Ausführungsform von 2 eine Bremsvorrichtung 50 einer Trommelbremse veranschaulicht, umfassend einen trommelförmigen Rotor 51 und ein Druckelement 52 zum Bremsen des Rotors 51 durch Drücken einer Innenfläche des Rotors 51. Diese Bremsvorrichtungen können Druckelemente 41 und 52 vom hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angetriebenen Typ zum Drücken des Rotors 41 und 51 verwenden. Gestaltung und Funktionsweise der Druckelemente der Scheibenbremse oder der Trommelbremse sind bekannt und folglich wird hier von einer detaillierten Beschreibung hiervon abgesehen.
Bei Betrieb der Bremsvorrichtung 40 wird, wenn das Rad 12 durch den Betrieb des Elektromotors 20 gedreht wird, der mit dem Rad 12 über die Achse 15 verbundene Rotor 41 gedreht. Das Bremsen der Achse 15 wird durchgeführt, wenn das Druckelement 42 der Bremsvorrichtung 40 den Rotor 41 bremst, und demgemäß das Bremsen des Rads 12 durchgeführt wird.
Im vorstehend beschriebenen Fahrzeug weist, da die Bremsvorrichtung 40 über die Achse 15 mit dem Rad 12 verbunden ist, während sie vom Rad 12 beabstandet ist, der im Rad 12 eingebaute Elektromotor 20 eine erhöhte Gestaltungsfreiheit auf. Insbesondere kann durch zusätzlichen Platz im Rad 12, der entsteht, weil die Bremsvorrichtung anders als im Stand der Technik, nicht innerhalb des Rads 12 befestigt ist, der Elektromotor 20 mit einer Gestaltungsvielfalt und erhöhter Größe bereitgestellt werden. Demgemäß kann das vorstehend beschriebene Fahrzeug einen Elektromotor 20 mit hoher Kapazität einsetzen.
Außerdem kann, da die Bremsvorrichtung 40 durch den Fahrzeugkörper 10 gestützt wird, die auf die Aufhängung 13 ausgeübte Belastung geringer sein als beim Stand der Technik, was zu einer erhöhten Fahrzeugdynamikleistung führt. Zudem ist die Bremsvorrichtung 40 unter dem Fahrzeug strömender Luft ausgesetzt, wodurch die Kühlleistung verbessert wird.
Wie es aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist ein Fahrzeug mit einem radintegrierten Motor derart ausgestaltet, dass eine Bremsvorrichtung über eine Achse mit einem Rad verbunden ist, während sie vom Rad beabstandet ist, was eine erhöhte Gestaltungsvielfalt eines Elektromotors gewährleistet. Insbesondere ermöglicht ein im Rad geschaffener zusätzlicher Raum Gestaltungsvielfalt und größere Ausgestaltung des Elektromotors.
Ferner wird eine Bremsvorrichtung von einem Fahrzeugkörper gestützt, wobei eine im Vergleich mit dem Stand der Technik reduzierte Belastung auf eine Aufhängung ausgeübt wird und folglich die Fahrzeugdynamikleistung erhöht wird.
Außerdem kann die Bremsvorrichtung leicht durch unter dem Fahrzeug strömende Luft unterstützt bzw. gekühlt werden, wodurch die Kühlleistung verbessert wird.
Obwohl einige Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, ist es dem Fachmann klar, dass Änderungen in diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien und dem Geist der Erfindung, deren Umfang in den Ansprüchen und ihren Entsprechungen definiert ist, abzuweichen.
1

30 BATTERIE
31 STEUEREINHEIT

Claims

Fahrzeug mit einem radintegrierten Motor mit einem drehbar an einem Fahrzeugkörper angebrachten Rad (12) und einem in dem Rad (12) zum Antreiben des Rads (12) eingebauten Elektromotor (20), wobei das Fahrzeug weiterhin aufweist: eine Welle (15), die sich vom Rad (12) zum Fahrzeugkörper erstreckt, um zusammen mit dem Rad (12) gedreht zu werden; und eine Bremsvorrichtung (40), die an dem Fahrzeugkörper an einer vom Rad (12) beabstandeten Position zum Bremsen der Welle (15) angebracht ist; wobei die Bremsvorrichtung (40) eine Scheibenbremse ist und einen scheibenförmigen Rotor (41), der mit der Welle (15) verbunden ist und durch eine Stützachse (18) des Fahrzeugkörpers drehbar gestützt wird, und ein Druckelement (42) zum Bremsen des Rotors (41) durch Drücken einer Außenfläche des Rotors (41), umfasst; wobei die Stützachse (18) an dem Fahrzeugkörper befestigt ist und der Rotor (41) durch die Stützachse (18) mit einer dazwischen angeordneten Lagerung (43) drehbar gestützt wird; und wobei der Elektromotor (20) in dem Rad (12) eingebaut ist, um die Achse (15) zum Antreiben des Rads (12) zu drehen und ferner einen an eine Außenfläche der Achse (15) gekoppelten Rotor (21) und einen Stator (22) aufweist, der um den Rotor (21) angeordnet ist.
Fahrzeug mit einem radintegrierten Motor mit einem drehbar an einem Fahrzeugkörper angebrachten Rad (12) und einem in dem Rad (12) zum Antreiben des Rads (12) eingebauten Elektromotor (20), wobei das Fahrzeug weiterhin aufweist: eine Welle (15), die sich vom Rad (12) zum Fahrzeugkörper erstreckt, um zusammen mit dem Rad (12) gedreht zu werden; und eine Bremsvorrichtung (50), die an dem Fahrzeugkörper an einer vom Rad (12) beabstandeten Position zum Bremsen der Welle (15) angebracht ist; wobei die Bremsvorrichtung (50) eine Trommelbremse ist und einen trommelförmigen Rotor (51), der mit der Welle (15) verbunden ist und durch eine Stützachse (18) des Fahrzeugkörpers drehbar gestützt wird, und ein Druckelement (52) zum Bremsen des Rotors (51) durch Drücken einer Innenfläche des Rotors (51), umfasst; wobei die Stützachse (18) an dem Fahrzeugkörper befestigt ist und der Rotor (51) durch die Stützachse (18) mit einer dazwischen angeordneten Lagerung drehbar gestützt wird; und wobei der Elektromotor (20) in dem Rad (12) eingebaut ist, um die Achse (15) zum Antreiben des Rads (12) zu drehen und ferner einen an eine Außenfläche der Achse (15) gekoppelten Rotor (21) und einen Stator (22) aufweist, der um den Rotor (21) angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Welle (15) mindestens eine Ablenkungsverbindung (15b, 15c) umfasst.