DE102023001258A1

DE102023001258A1 - Elektrischer Radnabenantrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen

Info

Publication number: DE102023001258A1
Application number: DE102023001258.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Schmidt; Fabian Schwed; Arthur Adam; Johannes Dehn; Jessica Roosz
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-03-31
Filing date: 2023-03-31
Publication date: 2024-10-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Radnabenantrieb (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Radträger (16), mit einem Radlager (18), welches einen drehfest mit dem Radträger (16) verbundenen, ersten Lagerring (20) und einen um eine Hauptdrehachse (26) relativ zu dem ersten Lagerring (20) drehbaren, zweiten Lagerring (24) aufweist, mit einer elektrischen Maschine (36), welche einen Stator (38) und einen Rotor (40) aufweist, mit einem Statorträger (50), welcher drehfest mit dem Radträger (16) verbunden ist, und mit einem Rotorträger (54), welcher drehfest mit dem Rotor (40) verbunden ist, wobei der Statorträger (50) einen ersten Statorträgerzylinderabschnitt (Z1) aufweist, welcher koaxial, axial überlappend und radial umgebend zu dem Rotor (40) angeordnet ist. Der Rotorträger (54) weist einen koaxial zu dem Rotor (40) und radial innerhalb des Rotors (40) angeordneten, ersten Rotorzylinderabschnitt (Z2) auf. Vorgesehen ist eine Kupplung (K), welche dazu ausgebildet ist, den Rotor (14) drehfest mit dem zweiten Lagerring (24) zu verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Radnabenantrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Der DE 10 2009 035 176 A1 ist ein Radnabenantrieb für ein Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen, mit einer elektrischen Maschine und einem Scheibenbremssystem, die beide radial innerhalb einer Felge angeordnet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Radnabenantrieb für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, so dass ein besonders effizienter Betrieb realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Radnabenantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Radnabenantrieb für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Der elektrische Radnabenantrieb wird auch als Radnabenmotor bezeichnet oder ist als ein Radnabenmotor betreibbar, wobei mittels des elektrischen Radnabenantriebs wenigstens oder genau ein einfach auch als Rad bezeichnetes Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den elektrischen Radnabenantrieb aufweist. Insbesondere weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens eine einfach auch als Achse bezeichnete Fahrzeugachse auf, welche wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder aufweist, von denen ein Fahrzeugrad das zuvor genannte Fahrzeugrad ist. Insbesondere sind die Fahrzeugräder der Fahrzeugachse auf in Fahrzeugquerrichtung des Kraftfahrzeugs einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Fahrzeugräder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Bodenkontaktelemente, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Der auch als erster elektrischer Radnabenantrieb bezeichnete, elektrische Radnabenantrieb ist, insbesondere genau, einem der Fahrzeugräder der Fahrzeugachse zugeordnet, so dass mittels des Radnabenantriebs das Fahrzeugrad, dem der Radnabenantrieb zugeordnet ist, elektrisch angetrieben werden kann. Wenn im Folgenden die Rede von dem Fahrzeugrad oder dem Rad ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, das eine Fahrzeugrad, mithin das mittels des elektrischen Radnabenantriebs antreibbare Fahrzeugrad zu verstehen, welches auch als Antriebsrad bezeichnet wird.
Der elektrische Radnabenantrieb weist einen Radträger und ein Radlager auf, welches einen drehfest mit dem Radträger verbundenen, ersten Lagerring aufweist. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass der erste Lagerring separat von dem Radträger ausgebildet und drehfest mit dem Radträger verbunden ist. Ferner wäre es denkbar, dass der erste Lagerring einstückig mit dem Radträger ausgebildet ist, so dass der Radträger und der erste Lagerring beispielsweise aus einem einzigen Stück gebildet und somit durch einen Monoblock gebildet oder als ein Monoblock ausgebildet sind. Beispielsweise ist der erste Lagerring eine erste Lagerschale oder der erste Lagerring wird auch als erste Lagerschale bezeichnet. Das Radlager weist einen um eine Hauptdrehachse relativ zu dem ersten Lagerring und somit relativ zu dem Radträger drehbaren, zweiten Lagerring auf, welcher beispielsweise eine zweite Lagerschale ist oder auch als zweite Lagerschale bezeichnet wird. Ganz vorzugsweise ist das Radlager als ein Wälzlager ausgebildet, welches Wälzkörper aufweist. Beispielsweise sind die Wälzkörper als Kugeln ausgebildet, so dass das Wälzlager beispielsweise ein Kugellager ist. Dabei weist beispielsweise der erste Lagerring wenigstens eine erste Laufbahn auf, und beispielsweise weist der zweite Lagerring wenigstens eine zweite Laufbahn auf. Insbesondere ist der zweite Lagerring über die Wälzkörper drehbar, das heißt um die Hauptdrehachse relativ zu dem ersten Lagerring drehbar an dem ersten Lagerring gelagert. Beispielsweise sind die Wälzkörper, insbesondere jeweils direkt, an den Laufbahnen abgestützt. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass bei einer um die Hauptdrehachse und relativ zu dem ersten Lagerring erfolgenden Drehung des zweiten Lagerrings die Wälzkörper, insbesondere jeweils direkt, an den Laufbahnen abwälzen.
Der elektrische Radnabenantrieb weist eine elektrische Maschine auf, welche einen Stator und einen Rotor aufweist. Insbesondere ist der Rotor um die Hauptdrehachse relativ zu dem Stator, relativ zu dem ersten Lagerring und relativ zu dem Radträger und vorzugsweise auch relativ zu dem zweiten Lagerring drehbar. Beispielsweise kann der Stator den Rotor antreiben und dadurch um die Hauptdrehachse relativ zu dem Stator drehen. Der elektrische Radnabenantrieb weist außerdem einen Statorträger auf, welcher drehfest mit dem Radträger verbunden ist. Insbesondere ist der Statorträger drehfest mit dem Stator verbunden, welcher beispielsweise durch den Statorträger getragen ist. Der elektrische Radnabenantrieb weist außerdem einen Rotorträger auf, welcher drehfest mit dem Rotor verbunden ist. Somit sind der Rotor und der Rotorträger um die Hauptdrehachse relativ zu dem Statorträger und relativ zu dem Stator drehbar.
Beispielsweise ist das Antriebsrad, insbesondere zerstörungsfrei lösbar, mit dem zweiten Lagerring drehfest verbindbar oder verbunden, so dass sich insbesondere das Antriebsrad mit dem zweiten Lagerring um die Hauptdrehachse relativ zu dem ersten Lagerring und relativ zu dem Radträger mitdrehen kann. Beispielsweise ist der zweite Lagerring von dem Rotor antreibbar und dadurch um die Hauptdrehachse relativ zu dem Radträger drehbar. Da das Antriebsrad drehfest mit dem zweiten Lagerring verbunden oder verbindbar ist, kann der Rotor den zweiten Lagerring und über den zweiten Lagerring das Antriebsrad antreiben und dadurch den zweiten Lagerring und das Antriebsrad um die Hauptdrehachse relativ zu dem Radträger drehen, wodurch das Kraftfahrzeug angetrieben werden kann. Beispielsweise ist der zweite Lagerring, insbesondere permanent, drehfest mit einer Radnabe verbunden, wobei das Antriebsrad, insbesondere zerstörungsfrei lösbar, drehfest mit der Radnabe verbunden oder verbindbar ist. Es ist denkbar, dass der zweite Lagerring und die Radnabe separat voneinander ausgebildet und, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden sind, oder der zweite Lagerring und die Radnabe sind einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet.
Der Statorträger weist einen Statorträgerzylinderabschnitt auf, welcher beispielsweise, insbesondere außenumfangsseitig, zylindrisch ausgebildet ist. Der Statorträgerzylinderabschnitt ist koaxial, axial überlappend und radial umgebend zu dem Rotor angeordnet. Der Rotorträger weist einen koaxial zu dem Rotor und radial innerhalb des Rotors angeordneten, ersten Rotorzylinderabschnitt auf, welcher beispielsweise innenumfangsseitig und/oder außenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet ist.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente wie beispielsweise der erste Lagerring und der Radträger drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die Bauelemente drehfest miteinander verbunden sind, wenn die Bauelemente koaxial zueinander angeordnet sind, insbesondere bezogen auf eine Bauelementdrehachse und/oder auf einer Rotationssymmetrieachse, und wenn die Bauelemente derart miteinander verbunden sind, dass sie stets mit gleicher Winkelgeschwindigkeit insbesondere um die Bauelementdrehachse drehen. Insbesondere kann es sich bei der Bauelementdrehachse um die Hauptdrehachse handeln. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist ein Element drehfest mit einem Gehäuse verbunden, wenn es nicht relativ zu dem Gehäuse verdreht werden kann. Unter dem Merkmal „und in radial überlappend“ ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Zwei, insbesondere zumindest im Wesentlichen rotationssymmetrische, Elemente sind in Bezug auf eine gemeinsame Achse wie beispielsweise die Hauptdrehachse radial überlappend zueinander angeordnet, wenn sie zumindest teilweise in einem Bereich gleicher radialer Koordinaten, insbesondere gleicher Winkelkoordinaten, angeordnet sind. Unter dem Merkmal „und in axial überlappend“ ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Zwei Elemente sind hinsichtlich einer gemeinsamen Achse wie beispielsweise hinsichtlich der Hauptdrehachse axial überlappend zueinander angeordnet, wenn sie zumindest teilweise in einem Bereich gleicher axialer Koordinaten angeordnet sind. Insbesondere ist der erste Lagerring ein radial äußerer und Radträger-fester Lagerring des Radlagers, so dass beispielsweise der erste Lagerring radial, das heißt in radialer Richtung des Radnabenantriebs außerhalb des zweiten Lagerrings angeordnet ist. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Lagerring zumindest teilweise überlappend zu dem zweiten Lagerring angeordnet ist. Somit ist beispielsweise der zweite Lagerring ein radial innerer Lagerring des Radlagers, so dass beispielsweise der zweite Lagerring radial weiter innen als der erste Lagerring angeordnet ist, wobei beispielsweise der zweite Lagerring radial innerhalb des ersten Lagerrings angeordnet ist. Beispielsweise ist der erste Lagerring, insbesondere permanent, drehfest mit einem dritten Lagerring verbunden, an welchem beispielsweise der Rotorträger um die Hauptdrehachse relativ zu dem dritten Lagerring drehbar gelagert ist. Somit ist beispielsweise der dritte Lagerring ein Bestandteil eines Rotorträgerlagers, mittels welchem der Rotorträger und somit der Rotor um die Hauptdrehachse relativ zu dem Radträger drehbar zumindest mittelbar an dem Radträger gelagert sind. Beispielsweise sind der erste Lagerring und der dritte Lagerring separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden, insbesondere drehfest miteinander verbunden und ganz insbesondere permanent drehfest miteinander verbunden, oder aber der erste Lagerring und der dritte Lagerring sind einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet. Dabei kann das Rotorträgerlager einen vierten Lagerring aufweisen, welcher beispielsweise, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotorträger verbunden ist. Dabei können der vierte Lagerring und der Rotorträger einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet sein, oder der vierte Lagerring und der Rotorträger sind separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden. Dabei ist beispielsweise der vierte Lagerring, insbesondere über zweite Wälzkörper, drehbar, das heißt um die Hauptdrehachse relativ zu dem dritten Lagerring drehbar an dem dritten Lagerring gelagert, so dass eine kompakte und reibungsarme Lagerung des Rotorträgers und somit des Rotors dargestellt werden kann.
Um nun einen besonders effizienten Betrieb des elektrischen Radnabenantriebs realisieren zu können, ist erfindungsgemäß eine Kupplung vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, den Rotor drehfest mit dem zweiten Lagerring zu verbinden. Dabei weist die Kupplung eine erste Kupplungshälfte auf, welche radial innerhalb des ersten Rotorzylinderabschnitts angeordnet ist. Hierdurch kann die Kupplung besonders bauraumgünstig in den Radnabenantrieb integriert werden. Insbesondere ist die Kupplung dazu ausgebildet, den Rotor und somit den Rotorträger mit dem zweiten Lagerring drehfest, insbesondere formschlüssig drehfest, zu verbinden. Dabei ist die Kupplung beispielsweise zwischen einem Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar. In dem Koppelzustand ist mittels der Kupplung der Rotor und somit der Rotorträger drehfest mit dem zweiten Lagerring verbunden, so dass insbesondere der Rotor den zweiten Lagerring antreiben und dadurch relativ zu dem Radträger um die Hauptdrehachse drehen kann. In dem Entkoppelzustand gibt die Kupplung den Rotor und somit den Rotorträger für eine um die Hauptdrehachse und relativ zu dem zweiten Lagerring erfolgende Drehung frei, so dass in dem Entkoppelzustand der zweite Lagerring und der Rotor und somit der zweite Lagerring und der Rotorträger um die Hauptdrehachse relativ zueinander drehbar sind. Die Kupplung ist somit eine Abkuppeleinheit oder Trenneinheit, welche auch als Disconnect Unit (DCU) bezeichnet wird. Insbesondere sind der Rotor und somit der Rotorträger in dem Koppelzustand mit dem zweiten Lagerring mittels der ersten Kupplungshälfte drehfest, insbesondere formschlüssig drehfest, verbunden.
Um eine besonders kompakte Bauweise und somit einen besonders effizienten Betrieb des Radnabenantriebs realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der erste Rotorzylinderabschnitt zumindest teilweise axial überlappend zu dem ersten Statorträgerzylinderabschnitt angeordnet ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Rotorträger einen koaxial zu dem Rotor angeordneten, zweiten Rotorzylinderabschnitt auf, welcher beispielsweise innenumfangsseitig und/oder außenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet ist. Der zweite Rotorzylinderabschnitt ist zumindest teilweise axial überlappend zu dem ersten Rotorzylinderabschnitt und radial innerhalb des ersten Rotorzylinderabschnitts angeordnet, so dass insbesondere in axialer Richtung des elektrischen Radnabenantriebs eine besonders geringe Länge und somit eine besonders kompakte Bauweise des elektrischen Radnabenantriebs dargestellt werden können. Somit kann ein besonders effizienter Betrieb dargestellt werden.
Die axiale Richtung des Radnabenantriebs, dessen radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung des Radnabenantriebs verläuft, fällt mit der Hauptdrehachse zusammen. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von der axialen Richtung ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die axiale Richtung des elektrischen Radantriebs zu verstehen. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von der radialen Richtung ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die radiale Richtung des elektrischen Radnabenantriebs zu verstehen.
Um eine besonders kompakte Bauweise mit einem besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die erste Kupplungshälfte radial außerhalb des zweiten Rotorzylinderabschnitts angeordnet ist. Somit ist die erste Kupplungshälfte vorzugsweise radial zwischen dem ersten Rotorzylinderabschnitt und dem zweiten Rotorzylinderabschnitt angeordnet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Rotorlager vorgesehen, welches axial überlappend zu dem zweiten Rotorzylinderabschnitt und radial zwischen dem zweiten Rotorzylinderabschnitt und dem ersten Lagerring angeordnet ist. Hierdurch kann eine bauraumgünstige und reibungsarme Lagerung realisiert werden, so dass ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist. Insbesondere ist vorzugsweise das Rotorlager das zuvor genannte Rotorträgerlager.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Rotorträger einen koaxial zu dem Rotor angeordneten Rotortellerabschnitt aufweist, welcher sich beispielsweise in einer Ebene erstreckt, welche senkrecht zur Hauptdrehachse verläuft. Der Rotortellerabschnitt ist radial, das heißt in radialer Richtung des elektrischen Radnabenantriebs betrachtet, zwischen dem ersten Rotorzylinderabschnitt und dem zweiten Rotorzylinderabschnitt angeordnet, wobei der Rotortellerabschnitt jeweils unmittelbar mit dem ersten Rotorzylinderabschnitt und mit dem zweiten Rotorzylinderabschnitt verbunden ist. Der Rotortellerabschnitt kann separat von dem jeweiligen Rotorzylinderabschnitt ausgebildet und mit dem jeweiligen Rotorzylinderabschnitt verbunden sein, oder aber der Rotortellerabschnitt ist einstückig mit dem jeweiligen Rotorzylinderabschnitt ausgebildet. Ganz insbesondere erstreckt sich beispielsweise der Rotortellerabschnitt in radialer Richtung des Radnabenantriebs nach innen und somit zur Hauptdrehachse hin von dem ersten Rotorzylinderabschnitt weg und insbesondere hin zu dem zweiten Rotorzylinderabschnitt, welcher sich beispielsweise in axialer Richtung des Radnabenantriebs und dabei insbesondere zu dem Radträger hin von dem Rotortellerabschnitt weg erstreckt. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise dargestellt werden, so dass ein besonders effizienter Betrieb gewährleistet werden kann.
Daher hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Rotortellerabschnitt an einem insbesondere in axialer Richtung des Radnabenantriebs von dem Radträger abgewandten Ende des ersten Rotorzylinderabschnitts angeordnet ist, so dass vorzugsweise der erste Rotorzylinderabschnitt insbesondere in axialer Richtung des Radnabenantriebs an dem Rotortellerabschnitt endet. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Rotortellerabschnitt an einem insbesondere in axialer Richtung des Radnabenantriebs von dem Radträger abgewandten Ende des zweiten Rotorzylinderabschnitts angeordnet ist, so dass beispielsweise der zweite Rotorzylinderabschnitt in axialer Richtung des Radnabenantriebs an dem Rotortellerabschnitt endet oder beginnt. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass weder der erste Rotorzylinderabschnitt noch der zweite Rotorzylinderabschnitt sich auf eine in axialer Richtung des von dem Radträger abgewandte Seite des Rotortellerabschnitts erstreckt. Dadurch kann der Bauraumbedarf insbesondere in axialer Richtung des elektrischen Radnabenantriebs besonders geringgehalten werden, so dass ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.
Um eine besonders kompakte Bauweise und einen besonders effizienten Betrieb zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die erste Kupplungshälfte den Rotortellerabschnitt axial, das heißt in axialer Richtung des Radnabenantriebs, insbesondere vollständig, durchdringt.
Um einen besonders effizienten und effektiven Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die erste Kupplungshälfte axial, das heißt in axialer Richtung des Radnabenantriebs und vorzugsweise relativ zu dem Rotorträger, relativ zu dem Rotor, relativ zu dem Stator, relativ zu dem Statorträger und relativ zu dem ersten Lagerring und relativ zu dem zweiten Lagerring, verschiebbar ist, insbesondere zwischen wenigstens einer den Koppelzustand bewirkenden Koppelstellung und wenigstens einer den Entkoppelzustand bewirkenden Entkoppelstellung. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass die erste Kupplungshälfte, insbesondere in der Koppelstellung und in der Entkoppelstellung, den Rotortellerabschnitt axial, das heißt in axialer Richtung des Radnabenantriebs, insbesondere vollständig, durchdringt.
Um einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die elektrische Maschine als eine Axialflussmaschine (AFM) ausgebildet ist, wobei der Rotor in H-Form und als Innenläufer ausgebildet ist.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der elektrische Radnabenantrieb, insbesondere wenigstens oder genau, einen Bremsschuh aufweist, welcher, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Lagerring verbunden ist. Insbesondere kann unter dem Bremsschuh allgemein ein Bremselement verstanden werden, welches beispielsweise der Bestandteil einer Bremse sein kann. Insbesondere kann die Bremse Bestandteil des elektrischen Radnabenantriebs sein. Der Bremsschuh und somit das Bremselement werden auch als erstes Bremselement bezeichnet, wobei, wenn zuvor und im Folgenden die Rede von dem Bremselement ist, darunter, falls nichts anderes angegeben ist, der Bremsschuh zu verstehen ist. Mittels der Bremse und somit mittels des Bremsschuhs kann beispielsweise der zweite Lagerring hinsichtlich um die Hauptdrehachse und relativ zu dem ersten Lagerring erfolgender Drehungen, insbesondere reibschlüssig, abgebremst werden, wodurch insbesondere das Antriebsrad und somit das Kraftfahrzeug insgesamt abgebremst werden können. Ganz vorzugsweise ist die Bremse als eine Reibbremse ausgebildet. Vorzugsweise ist die Bremse eine Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs. Grundsätzlich wäre es denkbar, dass die Bremse eine Scheibenbremse ist, so dass beispielsweise das erste Bremselement ein Bremssattel ist oder einen Bremssattel umfasst.
Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn die Bremse eine Trommelbremse ist. Hierdurch kann insbesondere in axialer Richtung des elektrischen Radnabenantriebs betrachtet eine besonders geringe axiale, mithin in axialer Richtung des elektrischen Radnabenantriebs verlaufende Länge des Radnabenantriebs und somit eine besonders kompakte, axiale Bauweise des Radnabenantriebs dargestellt werden, so dass ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.
Insbesondere ist es möglich, die Bremse in radialer Richtung des elektrischen Radnabenantriebs besonders weit außenliegend zu realisieren, so dass auf kompakte und effiziente Weise eine hohe Bremsleistung realisiert werden kann. Insbesondere ist der Bremsschuh eine statische Bremskomponente der Bremse, wobei die statische Bremskomponente radial weit außen angeordnet sein kann. Insbesondere kann eine vorteilhaft geringe, axiale Länge der Bremse realisiert werden, insbesondere dann, wenn die Bremse eine Trommelbremse ist. Dadurch, dass die Bremse besonders weit außenliegend angeordnet werden kann, insbesondere in radialer Richtung betrachtet, kann eine besonders vorteilhafte Reparatur- und Wartungsfähigkeit realisiert werden, so dass der Radnabenantrieb zeit- und kostengünstig repariert und gewartet werden kann.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der elektrische Radnabenantrieb eine, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Lagerring verbundene Bremstrommel aufweist, welche auch als zweites Bremselement bezeichnet wird. Mittels der Bremstrommel ist unter Zusammenwirken mit dem Bremsschuh der zweite Lagerring hinsichtlich um die Hauptdrehachse und relativ zu dem ersten Lagerring verlaufender Drehungen, insbesondere reibschlüssig, abbremsbar, wodurch insbesondere das Antriebsrad und das Kraftfahrzeug insgesamt abgebremst werden können. Dabei ist es möglich, die Bremstrommel radial besonders weit außen anzuordnen, so dass eine besonders hohe Bremsleistung realisiert und der axiale Bauraumbedarf besonders geringgehalten werden kann. Außerdem kann somit ein besonders effizienter Betrieb dargestellt werden.
Dabei hat es sich zur Realisierung einer besonders geringen axialen Länge und eines besonders effizienten Betriebs als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Bremstrommel zumindest teilweise axial überlappend zu dem Bremsschuh und zumindest teilweise radial außerhalb des Bremsschuhs angeordnet ist.
Offenbart ist auch ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, ausgebildet ist und wenigstens einen erfindungsgemäßen, elektrischen Radnabenantrieb aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des elektrischen Radnabenantriebs gemäß der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines elektrischen Radnabenantriebs für ein Kraftfahrzeug.
Die einzige Fig. zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht einen auch als Radnabenmotor bezeichneten, elektrischen Radnabenantrieb 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Radnabenantrieb 10 aufweist. Das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgend angeordnete Fahrzeugachsen auf, wobei die jeweilige Fahrzeugachse, insbesondere genau, zwei Fahrzeugräder aufweist. Die Fahrzeugräder des Kraftfahrzeugs sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über die Bodenkontaktelemente an dem Boden abgestützt ist, so rollen die Bodenkontaktelemente, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Beispielsweise weist wenigstens eine der Fahrzeugachsen den Radnabenantrieb 10 auf, wobei die wenigstens eine, den Radnabenantrieb 10 aufweisende Fahrzeugachse auch als Antriebsachse bezeichnet wird. Dabei ist der Radnabenantrieb 10 einem ersten der Fahrzeugräder der Antriebsachse zugeordnet, wobei das erste Fahrzeugrad der Antriebsachse auch als erstes Antriebsrad bezeichnet wird, in der Fig. teilweise dargestellt ist und mit 12 bezeichnet ist. Beispielsweise ist einem zweiten der Fahrzeugräder der Antriebsachse ein zweiter Radnabenantrieb zugeordnet, wobei die folgenden und vorigen Ausführungen zum Radnabenantrieb 10 ohne Weiteres auch auf den zweiten Radnabenantrieb übertragen werden können und umgekehrt. Mittels des Radnabenantriebs 10 ist das erste Fahrzeugrad 12 antreibbar, und mittels des zweiten Radnabenantriebs ist das zweite Fahrzeugrad antreibbar, sodass das zweite Fahrzeugrad auch als zweites Antriebsrad bezeichnet wird. Durch Antreiben der Antriebsräder kann das Kraftfahrzeug insgesamt angetrieben werden. Das Fahrzeugrad 12 weist eine Felge 14 auf, auf welcher ein in der Fig. nicht dargestellter Reifen des Fahrzeugrads 12 aufgezogen sein kann.
Aus der Fig. ist erkennbar, dass der Radnabenantrieb 10 einen Radträger 16 aufweist, welcher beispielsweise gelenkig an einem insbesondere als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau des Kraftfahrzeugs angebunden ist, dessen auch als Fahrgastzelle oder Fahrgastraum bezeichneter Innenraum durch den Aufbau gebildet ist. Insbesondere können sich während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs im Innenraum Personen wie beispielsweise die Fahrerin oder der Fahrer des Kraftfahrzeugs aufhalten.
Der Radnabenantrieb 10 weist außerdem ein Radlager 18 auf, welches einen drehfest mit dem Radträger verbundenen, ersten Lagerring 20 aufweist. Bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Lagerring 20 separat von dem Radträger 16 ausgebildet und drehfest mit dem Radträger 16 verbunden. Hierfür ist wenigstens eine Schraube 22 vorgesehen, mittels welcher der Lagerring 20 drehfest mit dem Radträger 16 verbunden ist.
Das Radlager 18 weist außerdem einen zweiten Lagerring 24 auf, welcher um eine Hauptdrehachse 26 relativ zu dem Lagerring 20 und somit relativ zu dem Radträger 16 drehbar ist. Es ist erkennbar, dass die Felge 14 und somit das Fahrzeugrad 12, beispielsweise mittels wenigstens einer oder mehrerer Radschrauben 28, zerstörungsfrei lösbar und dabei drehfest mit dem Lagerring 24 verbunden sind, sodass das Fahrzeugrad 12 mit dem Lagerring 24 um die Hauptdrehachse 26 relativ zu dem Lagerring 20 und relativ zu dem Radträger 16 mitdrehbar ist. Insbesondere ist der Lagerring 24 drehfest mit einer Radnabe 30 verbunden, mit welcher das Fahrzeugrad 12 drehfest und zerstörungsfrei lösbar verbunden ist. Beispielsweise können die Radnabe 30 und der Lagerring 24 einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet sein, oder die Radnabe 30 und der Lagerring 24 sind separat voneinander ausgebildet und drehfest miteinander verbunden.
Der elektrische Radnabenantrieb 10 weist eine Bremse 32 auf, welche ein erstes Bremselement aufweist, das als Bremsschuh 34 bezeichnet wird. Der Bremsschuh 34 ist drehfest mit dem ersten Lagerring 20 und somit mit dem Radträger 16 verbunden, sodass der Lagerring 24 und somit die Radnabe 30 und das Fahrzeugrad 12 um die Hauptdrehachse 26 relativ zu dem Bremsschuh 34 drehbar sind. Mittels der Bremse 32 können der Lagerring 24 und somit die Radnabe 30 und das Fahrzeugrad 12 im Hinblick auf um die Hauptdrehachse 26 und relativ zu dem Radträger 16 und relativ zu dem Lagerring 20 erfolgende Drehungen abgebremst werden, wodurch das Kraftfahrzeug insgesamt abgebremst werden kann.
Der elektrische Radnabenantrieb 10 umfasst außerdem, insbesondere genau, eine elektrische Maschine 36, welche bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel als eine Axialflussmaschine (AFM) ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 36 weist einen Stator 38 und einen Rotor 40 auf, welcher mittels des Stators 38 antreibbar und dadurch um die Hauptdrehachse 26 relativ zu dem Stator 38, relativ zu dem ersten Lagerring 20 und relativ zu dem Radträger 16 und vorliegend auch relativ zu dem zweiten Lagerring 24 drehbar ist. Da die elektrische Maschine 36 bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel als Axialflussmaschine ausgebildet ist, weist der Rotor 40 zwei vorliegend als Rotorscheiben ausgebildete Rotorelemente 42 und 44 auf, welche in axialer Richtung der elektrischen Maschine 36 und somit des Radnabenantriebs 10 insgesamt voneinander beabstandet sind. Die axiale Richtung des Radnabenantriebs 10, dessen radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung des Radnabenantriebs 10 verläuft und durch einen Doppelpfeil 46 veranschaulicht ist, fällt mit der Hauptdrehachse 26 zusammen. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von der axialen Richtung oder von „axial“ ist, so ist damit die axiale Richtung des Radnabenantriebs 10 gemeint, falls nichts anderes angegeben ist. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von der radialen Richtung oder von „radial“ ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, die radiale Richtung des elektrischen Radnabenantriebs 10 zu verstehen. Durch die Rotorelemente 42 und 44 ist in axialer Richtung des Radnabenantriebs 10 eine Aufnahme gebildet, in welcher der Stator 38 angeordnet ist, sodass der Stator 38 in axialer Richtung des Radnabenantriebs 10 zumindest teilweise zwischen den Rotorelementen 42 und 44 angeordnet ist, derart, dass das Rotorelement 42 in eine mit der axialen Richtung zusammenfallende oder parallel zu der axialen Richtung verlaufende und durch einen Pfeil 47 veranschaulichte, erste Richtung, die von dem Rotorelement 42 hin zu dem Rotorelement 44 verläuft, zumindest teilweise durch den Stator 38 überlappt ist. Außerdem ist das Rotorelement 44 in eine mit der axialen Richtung zusammenfallende oder parallel zu der axialen Richtung verlaufende, der ersten Richtung entgegengesetzte und durch einen Pfeil 48 veranschaulichte, zweite Richtung, die von dem Rotorelement 44 zu dem Rotorelement 42 verläuft, zumindest teilweise durch den Stator 38 überlappt.
Die elektrische Maschine 36 weist einen Statorträger 50 auf, welcher beispielsweise separat von dem Stator 38 ausgebildet und drehfest mit dem Stator 38 verbunden ist. Der Statorträger 50 ist drehfest mit dem Radträger 16 verbunden, insbesondere mittels der Schraube 22. Beispielsweise ist oder umfasst der Statorträger 50 ein Gehäuse, durch welches ein Aufnahmeraum 52, insbesondere direkt, begrenzt ist, wobei der Stator 38 und auch der Rotor 40 jeweils zumindest teilweise in dem Aufnahmeraum 52 angeordnet sein können. Insbesondere ist das Gehäuse mittels der Schraube 22 gegen den Radträger 16 geklemmt und somit insbesondere drehfest mit dem Radträger 16 verbunden. Außerdem ist der Bremsschuh 34 drehfest mit dem Statorträger 50 verbunden, sodass der Bremsschuh 34 über den Statorträger 50 drehfest mit dem Radträger 16 verbunden ist.
Die elektrische Maschine 36 weist einen Rotorträger 54 auf, welcher drehfest mit dem Rotor 40 verbunden ist. Insbesondere ist der Rotorträger 54 separat von dem Rotor 40 ausgebildet und drehfest mit dem Rotor 40 verbunden. Bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Rotorelemente 42 und 44 drehfest mit dem Rotorträger 54 verbunden, insbesondere beispielsweise derart, dass die Rotorelemente 42 und 44 separat von dem Rotorträger 54 ausgebildet und drehfest mit dem Rotorträger 54 verbunden sind. Somit ist der Rotor 40 um die Hauptdrehachse relativ zu dem Statorträger 50 drehbar.
Der Statorträger 50 weist einen Statorträgerzylinderabschnitt Z1 auf, welcher vorliegend außenumfangsseitig sowie gegebenenfalls innenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet ist und somit die Form eines geraden Kreiszylinders aufweist. Der Statorträgerzylinderabschnitt Z1 wird auch als erster Zylinderabschnitt bezeichnet, wobei der Statorträgerzylinderabschnitt Z1 koaxial, axial überlappend und radial umgebend zu dem Rotor 40 angeordnet ist. Der Rotorträger 54 weist einen koaxial zu dem Rotor 40 und radial innerhalb des Rotors 40 angeordneten, ersten Rotorzylinderabschnitt Z2 auf, welcher auch als zweiter Zylinderabschnitt bezeichnet wird und innenumfangsseitig sowie gegebenenfalls außenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet ist und somit die Form eines geraden Kreiszylinders aufweist.
Um nun eine besonders kompakte Bauweise des Radnabenantriebs 10 zu realisieren, ist der erste Rotorzylinderabschnitt Z2 zumindest teilweise axial überlappend zu dem ersten Statorträgerzylinderabschnitt Z1 angeordnet.
Der Rotorträger 54 weist einen koaxial zu dem Rotor 40 angeordneten, zweiten Rotorzylinderabschnitt Z3 auf, welcher auch als dritter Zylinderabschnitt bezeichnet wird und zumindest teilweise axial überlappend zu dem ersten Rotorzylinderabschnitt Z2 und radial innerhalb des ersten Rotorzylinderabschnitts Z2 angeordnet ist. Dabei weist der Rotorträger 54 einen koaxial zu dem Rotor 40 angeordneten Rotortellerabschnitt RT auf, welcher radial zwischen dem ersten Rotorzylinderabschnitt Z2 und dem zweiten Rotorzylinderabschnitt Z3 angeordnet und jeweils unmittelbar mit dem ersten Rotorzylinderabschnitt Z2 und mit dem zweiten Rotorzylinderabschnitt Z3 verbunden ist. Der Rotortellerabschnitt RT ist dabei an einem von dem Radträger 16 abgewandten, ersten Ende E1 des ersten Rotorzylinderabschnitts Z2 und an einem von dem Radträger 16 abgewandten, zweiten Ende E2 des zweiten Rotorzylinderabschnitts Z3 angeordnet.
Der Radnabenantrieb 10 weist eine Kupplung K auf, welche eine erste Kupplungshälfte 56 aufweist. Mittels der Kupplung K können der Rotorträger 54 und somit der Rotor 40 drehfest mit dem Lagerring 24 und somit drehfest mit der Radnabe 30 und dem Fahrzeugrad 12 verbunden werden. Die Kupplung K ist somit zwischen einem Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar. In dem Koppelzustand sind mittels der Kupplung K der Rotorträger 54 und somit der Rotor 40 drehfest mit dem Lagerring 24 und somit mit dem Fahrzeugrad 12 verbunden, sodass dann, wenn der Stator 38 den Rotor 40 und somit den Rotorträger 54 antreibt, während sich die Kupplung K in ihrem Koppelzustand befindet, die elektrische Maschine 36 den Lagerring 24 und somit das Fahrzeugrad 12 und in der Folge das Kraftfahrzeug elektrisch antreibt. In dem Entkoppelzustand lässt die Kupplung K um die Hauptdrehachse 26 erfolgende Relativdrehungen zwischen dem Rotor 40 und dem Lagerring 24 und somit zwischen dem Rotorträger 54 und dem Lagerring 24 zu, sodass in dem Entkoppelzustand der Lagerring 24 und somit das Fahrzeugrad 12 von dem Rotor 14 und dem Rotorträger 54 abgekoppelt sind. Allgemein ist unter der ersten Kupplungshälfte 56 ein Kupplungselement zu verstehen, welches relativ zu den Lagerringen 20 und 24, relativ zu dem Rotorträger 54, relativ zu dem Radträger 16 und relativ zu dem Rotor 40 zwischen wenigstens einer den Koppelzustand bewirkenden Koppelstellung und wenigstens einer den Entkoppelzustand bewirkenden Entkoppelstellung, insbesondere translatorisch, bewegbar ist, insbesondere in axialer Richtung des Radnabenantriebs 10. Bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kupplungshälfte 56 beispielsweise ein Pin, mithin ein Stiftelement, welches beispielsweise zumindest über einen Längenbereich außenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet ist. Dabei ist die Kupplungshälfte 56 radial zwischen dem ersten Rotorzylinderabschnitt Z2 und dem zweiten Rotorzylinderabschnitt Z3 angeordnet. In der Fig. befindet sich die Kupplungshälfte 56 in der Koppelstellung. Es ist erkennbar, dass die Kupplungshälfte 56 zumindest in der Koppelstellung und vorzugsweise auch in der Entkoppelstellung den Rotortellerabschnitt RT axial, insbesondere vollständig, durchdringt. Um den Bauraumbedarf besonders gering halten zu können, ist es bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die elektrische Maschine 36 als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist, wobei der Rotor 40 in H-Form und als Innenläufer ausgebildet ist.
In der Fig. ist der Koppelzustand der Kupplung K gezeigt, deren Koppelzustand auch als eingelegter Zustand bezeichnet wird. Der Entkoppelzustand wird auch als ausgelegter Zustand der Kupplung K bezeichnet. Die Kupplung K wird auch als Trenneinheit (DCU - disconnect unit) oder Abkoppeleinheit bezeichnet. Im Koppelzustand ist der Rotor 14 mit der Radnabe 30 insbesondere formschlüssig drehfest verbunden, sodass der Rotor 14 mit der Radnabe 30 rotiert. Im Ausgelegten Zustand ist der Rotor 14 von der Radnabe 30 entkoppelt, sodass der Rotor 14 und die Radnabe 30 um die 26 Hauptdrehachse 26 relativ zueinander drehbar sind. Durch den Entkoppelzustand kann beispielsweise ein sogenannter Segelbetrieb realisiert werden, wodurch Verluste besonders gering gehalten werden können.
Die Bremse 32 weist ein zweites Bremselement in Form einer Bremstrommel 58 auf. Somit ist bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel die Bremse 32 als eine Trommelbremse ausgebildet. Mittels der Bremstrommel 58 kann unter Zusammenwirken der Bremstrommel 58 mit dem Bremsschuh 34 der zweite Lagerring 24 hinsichtlich um die Hauptdrehachse 26 und relativ zu dem ersten Lagerring 20 verlaufender Drehungen abgebremst werden, wodurch das Fahrzeugrad 12 und somit das Kraftfahrzeug insgesamt abgebremst werden können. Die Bremse 32 umfasst dabei einen Aktor 60, mittels welchem der Bremsschuh 34 relativ zu der Bremstrommel 58, insbesondere in radialer Richtung, zwischen wenigstens einer Freigabestellung und wenigstens einer Bremsstellung bewegbar ist. In der Bremsstellung berührt beispielsweise der Bremsschuh 34 die Bremstrommel 58 direkt, wodurch über die Bremstrommel 58 der Lagerring 24 hinsichtlich um die Hauptdrehachse 26 und relativ zu dem Lagerring 20 erfolgender Drehungen, insbesondere reibschlüssig, abgebremst, das heißt relativ zu dem Lagerring 20 abgebremst wird. In der Freigabestellung ist beispielsweise der Bremsschuh 34 von der Bremstrommel 58 beabstandet, wodurch ein durch die Bremse 32 bewirktes Abbremsen des Lagerrings 24 unterbleibt. Erkennbar ist, dass der Aktor 60 axial überlappend zu dem Bremsschuh 34 und der Bremstrommel 58 und radial innerhalb des Bremsschuhs 34 und der Bremstrommel 58 angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders geringe axiale Länge des Radnabenantriebs 10 gewährleistet werden.
Der Kupplungshälfte 56 ist ein Aktor 62 zugeordnet, mittels welchem die Kupplungshälfte 56 aus der Koppelstellung in die Entkoppelstellung und/oder aus der Entkoppelstellung in die Koppelstellung bewegbar ist. Beispielsweise ist der Aktor 62 elektrisch betreibbar.
Beispielsweise umfasst der Aktor 62 eine Welle und ein Ritzel, über welche die Kupplungshälfte 56 aus der Koppelstellung in die Entkoppelstellung und/oder aus der Entkoppelstellung in die Koppelstellung bewegbar ist. Dabei ist beispielsweise ein beispielsweise eine Verzahnung aufweisendes Ausrücklager 64 vorgesehen, über welches beispielsweise die Kupplungshälfte 56 mittels des Aktors 62 aus der Koppelstellung in die Entkoppelstellung und/oder aus der Entkoppelstellung in die Koppelstellung bewegbar ist.
Erkennbar ist, dass der Lagerring 20 axial überlappend zu dem Lagerring 24 und radial außerhalb des Lagerrings 24 angeordnet ist. Dabei sind vorliegend als Kugeln ausgebildete Wälzkörper 65 vorgesehen, über welche der Lagerring 24 drehbar an dem Lagerring 20 gelagert ist. Die Lagerringe 20 und 24 und die Wälzkörper 65 sind beispielsweise Bestandteile eines ersten Lagers L1, welches als ein erstes Wälzlager ausgebildet sein kann. Insbesondere ist das Lager L1 axial mittels Dichtungselementen 66 und 68 abgedichtet, welche beispielsweise als Deckscheiben oder Dichtringe ausgebildet sind. Vorliegend ist das erste Dichtungselement 66 unmittelbar zwischen dem ersten Lagerring 20 und dem zweiten Lagerring 24 angeordnet.
Vorgesehen ist beispielsweise ein zweites Lager in Form eines Rotorlagers L2. Das Rotorlager L2 weist einen dritten Lagerring 70 und einen vierten Lagerring 72 auf. Es ist erkennbar, dass der Lagerring 70 axial überlappend zu dem Lagerring 72 und radial innerhalb des Lagerrings 72 angeordnet ist, wobei der Lagerring 72 über zweite Wälzkörper 74 des Rotorlagers L2 drehbar, das heißt um die Hauptdrehachse 26 relativ zu dem Lagerring 70 drehbar an dem Lagerring 70 gelagert ist. Vorliegend sind die Wälzkörper 74 als Kugeln ausgebildet. Somit ist das Rotorlager L2 als ein zweites Wälzlager ausgebildet. Der dritte Lagerring 70 ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem ersten Lagerring 20 verbunden, insbesondere derart, dass die Lagerringe 70 und 20 einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet sein können, oder die Lagerringe 20 und 70 sind separat voneinander ausgebildet und drehfest miteinander verbunden. Der Lagerring 72 ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotorträger 54 verbunden, sodass der Rotorträger 54 und somit der Rotor 40 über den Lagerring 72 und die Wälzkörper 74 drehbar an dem Lagerring 70 und über diesen drehbar an dem Radträger 16 gelagert sind. Das Rotorlager L2 ist in axialer Richtung beidseitig durch Dichtungselemente 76 abgedichtet, welche beispielsweise als Deckscheiben ausgebildet sind. Es ist erkennbar, dass das Rotorlager L2 axial überlappend zu dem zweiten Rotorzylinderabschnitt Z3 und radial zwischen dem zweiten Rotorzylinderabschnitt Z3 und dem ersten Lagerring 20 angeordnet ist. Vorgesehen ist auch ein weiteres Dichtungselement 78, welches beispielsweise als Radialdichtung ausgebildet ist. Beispielsweise ist das erste Dichtungselement 66 ein erster Dichtring oder wird auch als erster Dichtring bezeichnet. Beispielsweise ist das Dichtungselement 78 ein zweiter Dichtring oder wird auch zweiter Dichtring bezeichnet.
Beispielsweise ist mit dem Lagerring 24 ein Gegenelement 80, insbesondere permanent, drehfest verbunden, mit welchem die Kupplungshälfte 56 in der Koppelstellung, insbesondere formschlüssig, zusammenwirkt, um dadurch den Rotor 40 und somit den Rotorträger 54 drehfest mit dem Lagerring 20 zu verbinden. Das Gegenelement 80 ist beispielsweise als ein geschlitztes Blech ausgebildet, welches beispielsweise zumindest mittelbar an dem Lagerring 24 vorgesehen ist. Das Gegenelement 80 ist beispielsweise eine zweite Kupplungshälfte der Kupplung K oder wird auch als zweite Kupplungshälfte bezeichnet.
Beispielsweise ist mittels der auch als Dichtungen bezeichneten Dichtungselemente 66 und 78 ein Rotorraum abgedichtet. Insbesondere kann das auch als Dichtung bezeichnete Dichtungselement 78 ein Dichtring sein. Beispielsweise ist das Dichtungselement 68 in dem Rotorraum angeordnet. Des Weiteren ist erkennbar, dass die zweite Kupplungshälfte, das heißt das Gegenelement 80 axial überlappend zu und radial innerhalb der Bremstrommel 58 angeordnet ist.
Die, insbesondere permanent, drehfest mit dem zweiten Lagerring 24 verbundene Radnabe 30 weist beispielsweise Gewindebohrungen 82 auf, in welchen jeweils eine der auch als Schrauben bezeichneten Radschrauben 28 aufgenommen ist. Insbesondere ist die jeweilige Radschraube 28 in die jeweilige Gewindebohrung 82, in welcher die jeweilige Radschraube 28 aufgenommen ist, eingeschraubt. Dabei ist es vorgesehen, dass der das Dichtungselement 78 axial überlappend und radial umgebend zu den Gewindebohrungen 82 angeordnet ist. Außerdem ist es beispielsweise vorgesehen, dass der erste Dichtring (Dichtungselement 669 axial überlappend zu dem Stator 38 und/oder axial überlappend zu dem Rotor 40 angeordnet ist. Das Dichtungselement 78 ist beispielsweise, insbesondere radial, unmittelbar zwischen dem Statorträger 50 und dem Gegenelement 80 (zweite Kupplungshälfte) angeordnet ist.
Insgesamt ist erkennbar, dass die erste Kupplungshälfte 56 der Kupplung K radial innerhalb des ersten Rotorzylinderabschnitts Z2 angeordnet ist. Außerdem ist die erste Kupplungshälfte 56 bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel radial außerhalb des zweiten Rotorzylinderabschnitts angeordnet.
Bezugszeichenliste

10: elektrischer Radnabenantrieb
12: Fahrzeugrad
14: Felge
16: Radträger
18: Radlager
20: erster Lagerring
22: Schraube
24: zweiter Lagerring
26: Hauptdrehachse
28: Radschraube
30: Radnabe
32: Bremse
34: Bremsschuh
36: elektrische Maschine
38: Stator
40: Rotor
42: Rotorelement
44: Rotorelement
46: Doppelpfeil
47: Pfeil
48: Pfeil
50: Statorträger
52: Aufnahmeraum
54: Rotorträger
56: Kupplungshälfte
58: Bremstrommel
60: Aktor
62: Aktor
64: Ausrücklager
65: Wälzkörper
66: Dichtungselement
68: Dichtungselement
70: dritter Lagerring
72: vierter Lagerring
74: Wälzkörper
76: Dichtungselement
78: Dichtungselement
80: Gegenelement
82: Gewindebohrung
E1: erstes Ende
E2: zweites Ende
K: Kupplung
L1: erstes Lager
L2: Rotorlager
RT: Rotortellerabschnitt
Z1: Statorträgerzylinderabschnitt
Z2: erster Rotorzylinderabschnitt
Z3: zweiter Rotorzylinderabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009035176 A1 [0002]

Claims

Elektrischer Radnabenantrieb (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Radträger (16), mit einem Radlager (18), welches einen drehfest mit dem Radträger (16) verbundenen, ersten Lagerring (20) und einen um eine Hauptdrehachse (26) relativ zu dem ersten Lagerring (20) und relativ zu dem Radträger (16) drehbaren, zweiten Lagerring (24) aufweist, mit einer elektrischen Maschine (36), welche einen Stator (38) und einen Rotor (40) aufweist, mit einem Statorträger (50), welcher drehfest mit dem Radträger (16) verbunden ist, und mit einem Rotorträger (54), welcher drehfest mit dem Rotor (40) verbunden ist, wobei: - der Statorträger (50) einen ersten Statorträgerzylinderabschnitt (Z1) aufweist, welcher koaxial, axial überlappend und radial umgebend zu dem Rotor (40) angeordnet ist; und - der Rotorträger (54) einen koaxial zu dem Rotor (40) und radial innerhalb des Rotors (40) angeordneten, ersten Rotorzylinderabschnitt (Z2) aufweist; gekennzeichnet durch eine Kupplung (K), welche dazu ausgebildet ist, den Rotor (14) drehfest mit dem zweiten Lagerring (24) zu verbinden, wobei eine erste Kupplungshälfte (56) der Kupplung (K) radial innerhalb des ersten Rotorzylinderabschnitts (Z2) angeordnet ist.
Elektrischer Radnabenantrieb (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rotorzylinderabschnitt (Z2) zumindest teilweise axial überlappend zu dem ersten Statorträgerzylinderabschnitt (Z1) angeordnet ist.
Elektrischer Radnabenantrieb (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (54) einen koaxial zu dem Rotor (40) angeordneten, zweiten Rotorzylinderabschnitt (Z3) aufweist, welcher zumindest teilweise axial überlappend zu dem ersten Rotorzylinderabschnitt (Z2) und radial innerhalb des ersten Rotorzylinderabschnitts (Z2) angeordnet ist.
Elektrischer Radnabenantrieb (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungshälfte (56) radial außerhalb des zweiten Rotorzylinderabschnittes (Z3) angeordnet ist.
Elektrischer Radnabenantrieb (10) nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein Rotorlager (L2), welches axial überlappend zu dem zweiten Rotorzylinderabschnitt (Z3) und radial zwischen dem zweiten Rotorzylinderabschnitt (Z3) und dem ersten Lagerring (20) angeordnet ist.
Elektrischer Radnabenantrieb (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (54) einen koaxial zu dem Rotor (40) angeordneten Rotortellerabschnitt (RT) aufweist, welcher radial zwischen dem ersten Rotorzylinderabschnitt (Z2) und dem zweiten Rotorzylinderabschnitt (Z3) angeordnet und jeweils unmittelbar mit dem ersten Rotorzylinderabschnitt (Z2) und mit dem zweiten Rotorzylinderabschnitt (Z3) verbunden ist.
Elektrischer Radnabenantrieb (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotortellerabschnitt (RT) an einem von dem Radträger (16) abgewandten Ende (E1) des ersten Rotorzylinderabschnittes (Z2) und an einem von dem Radträger (16) abgewandten Ende (E2) des zweiten Rotorzylinderabschnittes (Z3) angeordnet ist.
Elektrischer Radnabenantrieb (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungshälfte (56) den Rotortellerabschnitt (RT) axial durchdringt.
Elektrischer Radnabenantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungshälfte (56) axial verschiebbar ausgebildet ist.
Elektrischer Radnabenantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (36) als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist, wobei der Rotor (40) in H-Form und als Innenläufer ausgebildet ist.
Elektrischer Radnabenantrieb (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - einen Bremsschuh (34), welcher drehfest mit dem ersten Lagerring (20) verbunden ist; und - eine drehfest mit dem zweiten Lagerring (24) verbundene Bremstrommel (58), mittels welcher unter Zusammenwirken mit dem Bremsschuh (34) der zweite Lagerring (24) hinsichtlich um die Hauptdrehachse (26) und relativ zu dem ersten Lagerring (20) verlaufender Drehungen abbremsbar ist.
Elektrischer Radnabenantrieb (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremstrommel (58) zumindest teilweise axial überlappend zu dem Bremsschuh (34) und zumindest teilweise radial außerhalb des Bremsschuhs (34) angeordnet ist.