[go: up one dir, main page]

WO2025114249A1 - Wheel hub motor and drive-steering module - Google Patents

Wheel hub motor and drive-steering module Download PDF

Info

Publication number
WO2025114249A1
WO2025114249A1 PCT/EP2024/083545 EP2024083545W WO2025114249A1 WO 2025114249 A1 WO2025114249 A1 WO 2025114249A1 EP 2024083545 W EP2024083545 W EP 2024083545W WO 2025114249 A1 WO2025114249 A1 WO 2025114249A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wheel hub
brake
hub motor
stator
axial direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/083545
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Jörg Feigel
Paul Linhoff
Alexandru Maftei
Andrei STANICEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102023212039.9A external-priority patent/DE102023212039A1/en
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Publication of WO2025114249A1 publication Critical patent/WO2025114249A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K7/0007—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K2007/0038—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor moving together with the wheel axle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
    • H02K21/222—Flywheel magnetos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1735—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor

Definitions

  • the present invention relates to a wheel hub motor (also called an in-wheel motor) for a wheel of a vehicle, comprising an electric motor and a disc brake.
  • the electric motor comprises a rotor and a stator.
  • the disc brake comprises a brake caliper and a brake disc.
  • the brake caliper comprises a brake actuator protruding from the brake caliper in the axial direction of the electric motor for actuating the brake caliper.
  • the invention further relates to a drive-steering module for a vehicle, comprising such a wheel hub motor.
  • Such a wheel hub motor is known, for example, from WO 2019/139545.
  • the brake disc is arranged concentrically within the rotor and the stator.
  • a bearing system is arranged within the brake disc and connects one axial end of the rotor to a stator plate and a steering knuckle at the other axial end of the wheel hub motor.
  • the stator plate surrounds the brake disc at the sections of the brake disc not covered by the axially projecting brake caliper and brake actuator.
  • GB 2479898 A discloses another wheel hub motor with a disc brake.
  • the disc brake is not axially overlapping the rotor or stator, but rather located at one axial end of the wheel hub motor.
  • Two brake actuators are used, which, offset by 180°, engage the brake disc from the radial inside.
  • wheel hub motors with disc brakes Two other wheel hub motors with disc brakes are known from DE 10 2012 020 816 A1.
  • the disc brake is arranged axially offset relative to the rotor and stator of the electric motor.
  • the disc brake is arranged axially inside the wheel rim and the electric motor is arranged axially outside it, while in another variant, the reverse configuration is implemented.
  • Other wheel hub motors with integrated braking systems are known, for example, from US 9,387,758 B2 and US 2015/0137669 A1, although hydraulic drum brakes are used there in particular.
  • Wheel hub motors in vehicles are widely used, for example, in electric scooters or aircraft wheels, due to their particularly high efficiency and extremely space-saving design.
  • wheel hub motors with integrated friction brakes also fundamentally allow for a significant redesign of the vehicle body and enable new control and steering concepts with large steering angles, which would hardly be possible in a space-efficient manner with a central motor for two- or four-wheel drive.
  • the invention is therefore based on the object of providing a wheel hub motor of the type mentioned above which enables a compact axial height without the braking torque provided by the disc brake having to be significantly reduced.
  • a wheel hub motor according to the invention for a wheel of a vehicle comprising an electric motor and a disc brake, wherein the electric motor comprises a rotor and a stator, wherein the disc brake comprises a brake caliper and a brake disc, and wherein the brake caliper comprises a brake actuator protruding from the brake caliper in the axial direction of the electric motor for actuating the brake caliper, characterized in that the brake disc is arranged outside the stator in the axial direction and the brake actuator is arranged completely or partially inside the stator in the axial direction.
  • the rotor comprises two concentrically arranged permanent magnet groups, wherein a first permanent magnet group is arranged radially inside the stator and a second permanent magnet group is arranged radially outside the stator.
  • the brake actuator is arranged overlapping the permanent magnets of the electric motor in the axial direction.
  • This design allows for more efficient use of installation space than in the prior art while still providing a relatively strong braking effect from the disc brake.
  • the brake actuator is arranged inside the wheel hub motor, i.e. completely or partially inside the stator, it does not protrude axially outwards. This reduces the maximum axial extent (installation height) of the wheel hub motor and makes it significantly easier to use the wheel hub motor for a wide variety of body and steering arrangements, particularly in conjunction with steering arrangements with large maximum steering angles.
  • axial direction refers to the direction parallel to the drive rotation axis of the wheel hub motor.
  • radial direction refers to the direction or distance perpendicular to the drive rotation axis of the wheel hub motor.
  • polar direction refers to a Tangential direction of rotation around the drive rotation axis.
  • the brake disc does not overlap the rotor or stator in the axial direction, but rather adjoins the rotor in the axial direction or is attached to an axial end face of the rotor.
  • the brake caliper was left radially on the outside of the brake disc, but the disc brake was reduced in size overall in order to be able to arrange it axially inside the rotor and stator.
  • the brake actuator is arranged so that it overlaps the stator windings of the electric motor in the axial direction. As previously described, this ensures a lower overall height, since the axial space used by the drive section of the electric motor is also partially used by the disc brake.
  • rotor and stator are to be interpreted narrowly within the scope of this application and refer only to the elements that are directly involved in generating the drive torque of the electric motor, for example, to which the permanent magnets and stator windings are attached or which support them. Therefore, an axle hub, even if formed integrally with the stator, would not be counted as part of the stator in its entirety, but only the section that is directly surrounded by or adjacent to the rotor (e.g., in a drive compartment housing). Accordingly, a wheel rim would not be considered part of the rotor, but only those rotating elements to which permanent magnets are attached or which support them.
  • the brake caliper engages the brake disc from the radial inside.
  • the fact that the brake caliper engages the brake disc from the radial inside leads to a somewhat poorer maximum braking torque for the same brake disc size compared to engaging from the radial outside, since the friction surface has to be reduced for geometric reasons.
  • the combination of features according to the invention makes it possible to keep this disadvantage to a minimum and, in return, to achieve a significant reduction in the maximum axial extent of the wheel hub motor.
  • the brake caliper engages the brake disc from the radial inside, it is easier to arrange the brake actuator, which protrudes from the brake caliper in an axial direction, completely or partially inside the rotor and/or completely or partially inside the stator. Alternatively, it is also possible for the brake caliper to engage the brake disc from the radial outside.
  • the brake actuator generates clamping force electromechanically.
  • the disc brake is an electromechanical disc brake, and not a hydraulic disc brake.
  • the power supply lines of an electromechanical disc brake are mechanically more flexible than the high-pressure hydraulic lines of a hydraulic brake and can therefore be bent more easily, for example, to facilitate the use of the wheel hub motor in a drive-steering module with a large maximum steering angle.
  • the wheel hub motor comprises a wheel rim, with the brake actuator being arranged axially and radially within the wheel rim.
  • the axial extension of the wheel rim provides a frame within which the brake actuator can be readily arranged without, for example, creating a risk of collision with or geometric constraints on elements of a steering arrangement with a large maximum steering angle to be connected to the wheel hub motor.
  • the brake disc is arranged axially within the wheel rim.
  • the axial extension of the wheel rim provides a frame within which the brake disc can be readily arranged without, for example, creating a risk of collision with or geometric constraints on elements of a steering arrangement with a large maximum steering angle to be connected to the wheel hub motor.
  • the brake disc can protrude from the wheel rim by less than 5 cm in the axial direction.
  • the entire disc brake protrudes less than 10 cm beyond the wheel rim in the axial direction, preferably less than 5 cm beyond the wheel rim, and is particularly preferably arranged entirely within the wheel rim in the axial direction.
  • one axial side of the brake caliper or the brake disc can partially protrude beyond the axial extent of the wheel rim.
  • the wheel hub motor preferably comprises a central steering knuckle housing in which power supply lines and/or coolant lines and/or signal lines are routed to the wheel hub motor. This allows the corresponding lines to be routed to the wheel hub motor in a protected manner, particularly in a drive-steering module with a large maximum steering angle.
  • the coolant lines can be cooling water lines. It should be noted here that, unlike hydraulic brake lines, coolant lines typically only transport fluid under low pressure and are therefore mechanically significantly more flexible and can therefore better withstand severe bending.
  • the wheel hub motor comprises a central steering knuckle housing, with the brake caliper connected to a radial outer side of the steering knuckle housing. If the brake caliper engages the brake disc from the inside, this embodiment allows for a stable attachment of the brake caliper together with the brake actuator. At the same time, however, the brake actuator remains in the same axial position in the direction of rotation. Frees up space that can be used for other purposes (e.g. for an electronics unit) in order to reduce the overall height.
  • the wheel hub motor includes at least one electronics unit, preferably comprising an inverter of the electric motor, which is arranged overlapping the brake actuator in the axial direction but offset in the polar direction.
  • the electronics unit further comprises an electronics housing, which is preferably connected to a radial outer side of a steering knuckle housing or is part of the steering knuckle housing.
  • the electronics unit is offset from the brake actuator by at least 90°, preferably by at least 150°, particularly preferably by 180° ⁇ 10°, in the polar direction.
  • the described angular distances refer to the geometric center of the electronics unit and the geometric center of the brake actuator.
  • This configuration has the advantage that the brake actuator (and the brake caliper), as a heat source, is arranged as far as possible from the electronics unit, which is itself a heat source and sensitive to heat. This facilitates cooling of the electronics unit.
  • the rotor preferably comprises a drive chamber housing which forms a drive chamber in which the permanent magnets of the electric motor are arranged, the stator being surrounded by the drive chamber housing on both sides in the axial direction and on the inside and outside in the radial direction.
  • the drive chamber housing can comprise an outer drive chamber housing and an inner drive chamber housing, which are preferably connected by a circumferential static sealing element.
  • the drive chamber housing can have an asymmetrical, hollow U-shaped cross-section radially, with the stator arranged therein also having a corresponding asymmetrical U-shaped cross-section radially.
  • the permanent magnets of the electric motor and the stator windings of the electric motor are then preferably arranged in the region of the radially outer leg of the "U" of the rotor and stator.
  • the rotor comprises two concentrically arranged permanent magnet groups. A first permanent magnet group is arranged radially inside the stator, and a second permanent magnet group is arranged radially outside the stator. This allows for a particularly high drive torque despite the low overall height.
  • the first permanent magnet group can be arranged on a radial outer side of the drive chamber inner housing and the second permanent magnet group can be arranged on a radial inner side of the drive chamber outer housing.
  • the brake actuator and/or the electronics unit are located partially at the same height in the axial direction and radially inward from the drive chamber.
  • This configuration allows for the drive chamber (in particular the part of the drive chamber containing the permanent magnets and stator windings) to be arranged as far radially outward as possible in a space-saving design in order to achieve a high drive torque while simultaneously efficiently utilizing the installation space located radially further inward at the same axial height.
  • two ball bearings are arranged between the rotor and the stator, each of the ball bearings being combined with a sealing strip to provide a dynamic seal.
  • the sealing strips preferably provide a seal for the drive chamber (optionally together with a circumferential static sealing element between an outer drive chamber housing and an inner drive chamber housing), in particular to prevent the ingress of dirt particles (e.g., from the disc brake).
  • simple ball bearings without sealing strips can also be used. Although this is less effective in preventing the ingress of dirt particles, it tends to result in a bearing with a lower braking effect.
  • two ball bearings are arranged between the rotor and the stator, with one ball bearing being located on a radial outer side of the stator and one ball bearing being located on a radial inner side of the stator. This configuration allows for a very stable mounting of the rotor on the stator despite a low overall height.
  • At least one double ball bearing is arranged between the rotor and the stator, preferably two double ball bearings are arranged, wherein the double ball bearing comprises two partial ball bearings arranged one behind the other in the axial direction.
  • Such double ball bearings can have a smaller radial extension while having the same axial extension as a single ball bearing, thereby saving installation space.
  • the brake disc is attached to an axial end of the drive chamber housing, which represents an axially inner end of the rotor.
  • the axially inner end of the rotor here refers to the end of the rotor or wheel motor facing the vehicle or a steering arrangement.
  • a drive-steering module for a vehicle comprising a wheel hub motor according to one of the preceding embodiments and a steering arrangement connected to the wheel hub motor, which is configured to connect the wheel hub motor to a vehicle body and to provide independent steerability of a wheel comprising the wheel hub motor within an angular range of at least ⁇ 60°, preferably of at least ⁇ 75°, and particularly preferably of at least ⁇ 90°.
  • the wheel hub motor according to the invention is particularly suitable for use with such a steering arrangement with a large maximum steering angle, since the wheel hub motor has a particularly low overall height.
  • the extension of the wheel hub motor in the axial direction is essentially determined by the extension of the wheel rim.
  • only the brake caliper or the brake disc can protrude less than 10 cm (preferably less than 5 cm) beyond the wheel rim in the axial direction. This allows a stable design of the steering arrangement without causing a Collision occurs between the steering assembly and the wheel hub motor (e.g. the disc brake).
  • Fig. 1 shows a schematic cross section of an embodiment of a wheel hub motor according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic cross section through a wheel hub motor 1 according to the invention for a wheel of a vehicle, comprising an electric motor and a disc brake 2.
  • the electric motor comprises a rotor 3 and a stator 4.
  • the disc brake 2 includes a brake caliper 5 and a brake disc 6.
  • the brake caliper 5 comprises a brake actuator 7 protruding from the brake caliper 5 in the axial direction of the electric motor for actuating the brake caliper 5.
  • the brake actuator 7 is arranged so as to overlap the rotor 3 and the stator 4 in the axial direction.
  • the brake caliper 5 engages the brake disc 6 from the radial inside.
  • the brake actuator 7 is arranged inside the wheel hub motor 1 and does not protrude outward.
  • the brake actuator 7 is arranged with permanent magnets 8, 9 of the electric motor and stator windings 10 of the electric motor overlapping in the axial direction.
  • the rotor 3 comprises a drive chamber housing 11, 12, which has a drive chamber 13. in which the permanent magnets 8, 9 of the electric motor are arranged.
  • the stator 4 is surrounded in the axial direction from both sides and in the radial direction from the inside and outside by the drive chamber housing 11, 12.
  • the drive chamber housing 11, 12 here comprises a drive chamber outer housing 11 and a drive chamber inner housing 12, which are connected by a circumferential static sealing element 13A.
  • the drive chamber housing 11, 12 has a radially asymmetrical hollow U-shaped cross-section.
  • the stator 4 also has a radially asymmetrical U-shaped cross-section, whose radially outer leg 14 is therefore slightly longer than the radially inner leg 15.
  • the stator windings 10 of the electric motor are arranged in the region of the radially outer leg of the stator 4.
  • the permanent magnets 8, 9 are designed as two concentrically arranged, rotating permanent magnet groups 8, 9.
  • a first permanent magnet group 8 is arranged radially inside the stator 4 on a radial outer side of the drive chamber inner housing 12, and a second permanent magnet group 9 is arranged radially outside the stator 4 on a radial inner side of the drive chamber outer housing 11.
  • An electronics unit 16 (here comprising an inverter 17 of the electric motor) is arranged partially at the same height as the brake actuator 7 in the axial direction but offset in the polar direction. This allows for particularly efficient use of the installation space.
  • the electronics unit 16 further includes an electronics housing 18, which is connected to a radial outer side of a steering knuckle housing 19 or is part of the steering knuckle housing 19.
  • the electronics unit 16 is arranged offset by 180° from the brake actuator 7.
  • the described angular distance refers to the geometric center of the electronics unit and the geometric center of the brake actuator.
  • This design has the advantage that the brake actuator 7 and the brake caliper 5, as a heat source, are arranged as far as possible from the electronics unit 16, which is itself a heat source and sensitive to heat. This facilitates the cooling of the electronics unit 16.
  • the brake actuator 7 and the electronics unit 16 are located in the axial direction partly at the same height and radially inward from the drive chamber 13.
  • Two ball bearings 20, 21 are arranged between the rotor 3 and the stator 4, each of the ball bearings 20, 21 being combined with a sealing strip to provide a dynamic seal.
  • the sealing strips provide a seal for the drive chamber 13 together with the sealing element 13A between the drive chamber outer housing 11 and the drive chamber inner housing 12, in particular to prevent the penetration of dirt particles, e.g. from the disc brake.
  • One ball bearing 21 bears against a radial outer side of the stator 4 and one ball bearing 20 bears against a radial inner side of the stator 4, in particular against the radially inner leg 15.
  • the ball bearings 20, 21 are designed as double ball bearings, each of which comprises two partial ball bearings 22, 23 arranged one behind the other in the axial direction.
  • the disc brake 2 is preferably an electromechanical disc brake, and in particular not a hydraulic disc brake.
  • the power supply lines of an electromechanical disc brake are mechanically more flexible than the high-pressure hydraulic lines of a hydraulic brake and can therefore be bent more easily, for example, to facilitate the use of the wheel hub motor 1 in a drive-steering module with a large maximum steering angle.
  • Power supply lines 24, coolant lines 25, and signal lines are routed to the wheel hub motor 1 in the central steering knuckle housing 19. This allows the corresponding lines to be routed to the wheel hub motor 1 in a protected manner, particularly in a drive-steering module with a large maximum steering angle.
  • the brake calliper 5 is connected to a radial outer side of the steering knuckle housing 19. Since the brake calliper 5 surrounds the brake disc 6 from the inside, this embodiment allows a stable fastening of the brake calliper 5 together with the brake actuator 7. Alternatively, it is also possible for the brake caliper 5 to grip the brake disc 6 from the radial outside.
  • the brake disc 6 is fixed to an axial end of the drive chamber housing 11, 12, which represents an axially inner end of the rotor 3.
  • the wheel hub motor 1 comprises a wheel rim 26, on which a tire 27 is mounted.
  • the brake actuator 7 is arranged axially and radially within the wheel rim 26.
  • the axial extension of the wheel rim 26 provides a frame within which the brake actuator 7 can be readily arranged without, for example, a risk of collision with or a geometric restriction for elements of a steering arrangement with a large maximum steering angle to be connected to the wheel hub motor 1.
  • the brake disc 6 is arranged axially within the wheel rim 26. However, the brake disc can also protrude from the wheel rim 26 in the axial direction, for example, by less than 5 cm.
  • the disc brake 2 protrudes slightly beyond the wheel rim 26 in the axial direction, preferably by less than 5 cm.
  • An axial side of the brake caliper 5 partially protrudes beyond the axial extent of the wheel rim 26, which, however, usually represents little limitation of a steering arrangement to be connected to this small extent.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

The present invention relates to a wheel hub motor (1) for a wheel of a vehicle, comprising an electric motor and a disc brake (2). The electric motor comprises a rotor (3) and a stator (4). The disc brake (2) comprises a brake caliper (5) and a brake disc (6), wherein the brake caliper (5) comprises a brake actuator (7) for actuating the brake caliper (5), said brake actuator projecting from the brake caliper (5) in the axial direction of the electric motor. The aim is to achieve a reduction in structural height without significantly reducing the braking torque of the disc brake. According to the invention, the brake disc (6) is arranged outside the stator (4) in the axial direction, and the brake actuator (7) is arranged entirely or partially within the stator (4) in the axial direction. A drive-steering module comprising such a wheel hub motor (1) is also provided, along with a connected steering arrangement that is configured to enable the wheel to be steered over a large angle range.

Description

Beschreibung Description

Radnabenmotor und Antriebs-Lenkungs-Modul Wheel hub motor and drive-steering module

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radnabenmotor (auch In-Wheel-Motor genannt) für ein Rad eines Fahrzeugs, umfassend einen Elektromotor und eine Scheibenbremse, wobei der Elektromotor einen Rotor und einen Stator umfasst, wobei die Scheibenbremse einen Bremssattel und eine Bremsscheibe umfasst, und wobei der Bremssattel einen in Axialrichtung des Elektromotors vom Bremssattel vorstehenden Bremsaktuator zum Betätigen des Bremssattels umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Antriebs-Lenkungs-Modul für ein Fahrzeug, umfassend einen derartigen Radnabenmotor. The present invention relates to a wheel hub motor (also called an in-wheel motor) for a wheel of a vehicle, comprising an electric motor and a disc brake. The electric motor comprises a rotor and a stator. The disc brake comprises a brake caliper and a brake disc. The brake caliper comprises a brake actuator protruding from the brake caliper in the axial direction of the electric motor for actuating the brake caliper. The invention further relates to a drive-steering module for a vehicle, comprising such a wheel hub motor.

Ein derartiger Radnabenmotor ist beispielweise aus der WO 2019/139545 bekannt. Die Bremsscheibe ist dabei konzentrisch innerhalb des Rotors und des Stators angeordnet. Ein Lagersystem ist innerhalb der Bremsscheibe angeordnet und verbindet ein axiales Ende des Rotors mit einer Statorplatte und einem Achsschenkel am anderen axialen Ende des Radnabenmotors. Die Statorplatte umgreift die Bremsscheibe an ihren nicht vom axial vorspringenden Bremssattel und Bremsaktuator bedeckten Abschnitten der Bremsscheibe. Such a wheel hub motor is known, for example, from WO 2019/139545. The brake disc is arranged concentrically within the rotor and the stator. A bearing system is arranged within the brake disc and connects one axial end of the rotor to a stator plate and a steering knuckle at the other axial end of the wheel hub motor. The stator plate surrounds the brake disc at the sections of the brake disc not covered by the axially projecting brake caliper and brake actuator.

Aus der GB 2479898 A ist ein weiterer Radnabenmotor mit Scheibenbremse bekannt, bei dem jedoch die Scheibenbremse nicht mit dem Rotor oder Stator in Axialrichtung überlappend, sondern an einem axialen Ende des Radnabenmotors angeordnet ist. Es werden zwei Bremsaktuatoren verwendet, die um 180° polar versetzt die Bremsscheibe von radial innen umgreifen. GB 2479898 A discloses another wheel hub motor with a disc brake. However, in this case, the disc brake is not axially overlapping the rotor or stator, but rather located at one axial end of the wheel hub motor. Two brake actuators are used, which, offset by 180°, engage the brake disc from the radial inside.

Aus der DE 10 2012 020 816 A1 sind zwei weitere Radnabenmotoren mit Scheibenbremse bekannt. Die Scheibenbremse ist dabei jeweils axial gegenüber dem Rotor und dem Stator des Elektromotors versetzt angeordnet. In einer Variante ist die Scheibenbremse axial innerhalb und der Elektromotor axial außerhalb der Radfelge angeordnet und in einer anderen Variante ist die umgekehrte Ausgestaltung realisiert. Weitere Radnabenmotoren mit integriertem Bremssystem sind beispielsweise aus der US 9,387,758 B2 und der US 2015/0137669 A1 bekannt, wobei dort aber insbesondere hydraulische Trommelbremsen zu Einsatz kommen. Two other wheel hub motors with disc brakes are known from DE 10 2012 020 816 A1. The disc brake is arranged axially offset relative to the rotor and stator of the electric motor. In one variant, the disc brake is arranged axially inside the wheel rim and the electric motor is arranged axially outside it, while in another variant, the reverse configuration is implemented. Other wheel hub motors with integrated braking systems are known, for example, from US 9,387,758 B2 and US 2015/0137669 A1, although hydraulic drum brakes are used there in particular.

Weitere Radnabenmotoren mit integrierter Radbremse sind aus DE 10 2019 116 264 A1 und DE 10 2013 202 809 A1 bekannt. Further wheel hub motors with integrated wheel brakes are known from DE 10 2019 116 264 A1 and DE 10 2013 202 809 A1.

Radnabenmotoren in Fahrzeugen werden beispielsweise verbreitet in Elektrorollern oder Flugzeugrädern eingesetzt, da sie eine besonders hohe Effizienz aufweisen und eine ausgesprochen platzsparende Bauweise erlauben. Auch für Pkw oder andere Fahrzeuge erlauben derartige Radnabenmotoren mit integrierter Reibungsbremse aber grundsätzlich eine deutliche Umgestaltung der Fahrzeugkarosserie und sowie neue Steuerungs- und Lenkungskonzepte mit großen Lenkwinkeln, die mit einem zentralen Motor zum Zweirad- oder Vierradantrieb kaum raumeffizient möglich wären. Um derartige Konzepte voll ausnutzen zu können, ist es aber noch notwendig die axiale Bauhöhe des Radnabenmotors weiter zu reduzieren. Wheel hub motors in vehicles are widely used, for example, in electric scooters or aircraft wheels, due to their particularly high efficiency and extremely space-saving design. For cars and other vehicles, such wheel hub motors with integrated friction brakes also fundamentally allow for a significant redesign of the vehicle body and enable new control and steering concepts with large steering angles, which would hardly be possible in a space-efficient manner with a central motor for two- or four-wheel drive. To fully utilize such concepts, however, it is still necessary to further reduce the axial height of the wheel hub motor.

Die Lösungen des Standes der Technik weisen aber entweder eine große Bauhöhe auf oder führen zu einer deutlichen Reduktion des von der Scheibenbremse bereitgestellten Bremsmoments aufgrund einer Verkleinerung der Bremsscheibe. However, the state-of-the-art solutions either have a large overall height or lead to a significant reduction in the braking torque provided by the disc brake due to a reduction in the size of the brake disc.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Radnabenmotor eingangs genannter Art bereitzustellen, der eine kompakte axiale Bauhöhe ermöglicht, ohne dass das von der Scheibenbremse bereitgestellte Bremsmoment deutlich reduziert werden muss. The invention is therefore based on the object of providing a wheel hub motor of the type mentioned above which enables a compact axial height without the braking torque provided by the disc brake having to be significantly reduced.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Radnabenmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Antriebs-Lenkungs-Modul nach Anspruch 17 gelöst. Ein erfindungsgemäßer Radnabenmotor für ein Rad eines Fahrzeugs wird demnach bereitgestellt, umfassend einen Elektromotor und eine Scheibenbremse, wobei der Elektromotor einen Rotor und einen Stator umfasst, wobei die Scheibenbremse einen Bremssattel und eine Bremsscheibe umfasst, und wobei der Bremssattel einen in Axialrichtung des Elektromotors vom Bremssattel vorstehenden Bremsaktuator zum Betätigen des Bremssattels umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe in Axialrichtung außerhalb des Stators angeordnet ist und der Bremsaktuator in Axialrichtung vollständig oder teilweise innerhalb des Stators angeordnet ist. Der Rotor umfasst zwei konzentrisch angeordnete Permanentmagnetgruppen, wobei eine erste Permanentmagnetgruppe radial innerhalb des Stators angeordnet ist und eine zweite Permanentmagnetgruppe radial außerhalb des Stators angeordnet ist. Der Bremsaktuator ist mit den Permanentmagneten des Elektromotors in Axialrichtung überlappend angeordnet. According to the invention, this object is achieved by a wheel hub motor having the features of claim 1 and by a drive-steering module according to claim 17. A wheel hub motor according to the invention for a wheel of a vehicle is accordingly provided, comprising an electric motor and a disc brake, wherein the electric motor comprises a rotor and a stator, wherein the disc brake comprises a brake caliper and a brake disc, and wherein the brake caliper comprises a brake actuator protruding from the brake caliper in the axial direction of the electric motor for actuating the brake caliper, characterized in that the brake disc is arranged outside the stator in the axial direction and the brake actuator is arranged completely or partially inside the stator in the axial direction. The rotor comprises two concentrically arranged permanent magnet groups, wherein a first permanent magnet group is arranged radially inside the stator and a second permanent magnet group is arranged radially outside the stator. The brake actuator is arranged overlapping the permanent magnets of the electric motor in the axial direction.

Diese Ausgestaltung erlaubt es, den Bauraum effizienter zu nutzen als im Stand der Technik und dennoch eine verhältnismäßig große Bremswirkung der Scheibenbremse bereitstellen zu können. Dies ist möglich, da die Bremsscheibe in Axialrichtung außerhalb des Stators angeordnet ist und daher auf eine Reduktion des Bremsscheibenradius verzichtet werden kann oder diese zumindest geringer ausfällt. Da der Bremsaktuator im Radnabenmotor innen, also vollständig oder teilweise innerhalb des Stators, angeordnet ist, steht er nicht axial nach außen vor. Hiermit wird die maximale axiale Ausdehnung (Bauhöhe) des Radnabenmotors reduziert und es wird deutlich einfacher den Radnabenmotor für verschiedenste Karosserie- und Lenkungsanordnungen zu verwenden, insbesondere in Verbindung mit Lenkungsanordnungen mit großen maximalen Lenkwinkeln. This design allows for more efficient use of installation space than in the prior art while still providing a relatively strong braking effect from the disc brake. This is possible because the brake disc is arranged axially outside the stator, meaning there is no need to reduce the brake disc radius or the reduction is at least smaller. Because the brake actuator is arranged inside the wheel hub motor, i.e. completely or partially inside the stator, it does not protrude axially outwards. This reduces the maximum axial extent (installation height) of the wheel hub motor and makes it significantly easier to use the wheel hub motor for a wide variety of body and steering arrangements, particularly in conjunction with steering arrangements with large maximum steering angles.

Wenn im Rahmen dieser Anmeldung von „Axialrichtung“ oder „axial“ gesprochen wir, so bezeichnet dies die Richtung parallel zur Antriebsrotationsachse des Radnabenmotors. Entsprechend bezeichnet „Radialrichtung“ oder „radial“ die Richtung bzw. den Abstand senkrecht zur Antriebsrotationsachse des Radnabenmotors. „Polarrichtung“ oder „polar“ bezeichnet schließlich eine tangentiale Umlaufrichtung um die Antriebsrotationsachse. Diese drei Bezeichnungsgruppen entsprechen also Zylinderkoordinaten. When reference is made to "axial direction" or "axial" in this application, this refers to the direction parallel to the drive rotation axis of the wheel hub motor. Similarly, "radial direction" or "radial" refers to the direction or distance perpendicular to the drive rotation axis of the wheel hub motor. Finally, "polar direction" or "polar" refers to a Tangential direction of rotation around the drive rotation axis. These three designation groups therefore correspond to cylindrical coordinates.

Bevorzugt überlappt die Bremsscheibe in Axialrichtung weder den Rotor noch den Stator, sondern schließt in Axialrichtung an den Rotor an bzw. ist an einer axialen Stirnseite des Rotors befestigt. Dies stellt eine möglichst große radiale Ausdehnung der Bremsscheibe sicher und erlaubt es, trotz der Innenanordnung des Bremssattels eine relativ große Reibfläche und damit ein relativ großes maximales Bremsmoment bereitzustellen gegenüber der Lösung gemäß WO 2019/139545A1. Dort wurde der Bremssattel radial außen an der Bremsscheibe belassen, aber dafür die Scheibenbremse insgesamt verkleinert, um diese axial innerhalb des Rotors und des Stators anordnen zu können. Preferably, the brake disc does not overlap the rotor or stator in the axial direction, but rather adjoins the rotor in the axial direction or is attached to an axial end face of the rotor. This ensures the greatest possible radial expansion of the brake disc and, despite the internal arrangement of the brake caliper, allows a relatively large friction surface and thus a relatively large maximum braking torque to be provided compared to the solution according to WO 2019/139545A1. There, the brake caliper was left radially on the outside of the brake disc, but the disc brake was reduced in size overall in order to be able to arrange it axially inside the rotor and stator.

Vorzugsweise ist der Bremsaktuator mit Statorwicklungen des Elektromotors in Axialrichtung überlappend angeordnet. Dies stellt wie zuvor beschrieben eine geringere Bauhöhe sicher, da der axiale Raum, der vom Antriebsabschnitt des Elektromotors verwendet wird, auch teilweise von der Scheibenbremse genutzt wird. Preferably, the brake actuator is arranged so that it overlaps the stator windings of the electric motor in the axial direction. As previously described, this ensures a lower overall height, since the axial space used by the drive section of the electric motor is also partially used by the disc brake.

Die Begriffe Rotor und Stator sind im Rahmen dieser Anmeldung eng auszulegen, und betreffen nur die Elemente, die an der Generierung des Antriebsmoments des Elektromotors direkt beteiligt sind, an denen beispielsweise die Permanentmagneten und Statorwicklungen angebracht sind oder die diese tragen. Eine Achsnabe würde demnach, auch wenn sie einstückig mit dem Stator ausgebildet ist, nicht komplett zum Stator gezählt werden, sondern lediglich der Abschnitt, der vom Rotor direkt umgeben oder benachbart ist (z. B. in einem Antriebsraumgehäuse). Entsprechend würde eine Radfelge nicht zum Rotor gerechnet werden, sondern lediglich diejenigen rotierenden Elemente an denen Permanentmagneten befestigt sind bzw., die diese tragen. The terms rotor and stator are to be interpreted narrowly within the scope of this application and refer only to the elements that are directly involved in generating the drive torque of the electric motor, for example, to which the permanent magnets and stator windings are attached or which support them. Therefore, an axle hub, even if formed integrally with the stator, would not be counted as part of the stator in its entirety, but only the section that is directly surrounded by or adjacent to the rotor (e.g., in a drive compartment housing). Accordingly, a wheel rim would not be considered part of the rotor, but only those rotating elements to which permanent magnets are attached or which support them.

Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. In einer bevorzugten Ausführungsform umgreift der Bremssattel die Bremsscheibe von radial innen. Das der Bremssattel die Bremsscheibe von radial innen umgreift führt bei derselben Bremsscheibengröße zu einem etwas schlechteren maximalen Bremsmoment gegenüber einem Umgreifen von radial außen, da die Reibfläche aus geometrischen Gründen reduziert werden muss. Überraschenderweise erlaubt die erfindungsgemäße Merkmalskombination aber diesen Nachteil gering zu halten und im Gegenzug eine deutliche Verringerung der maximalen axialen Ausdehnung des Radnabenmotors zu erreichen. Da der Bremssattel die Bremsscheibe von radial innen umgreift, ist es einfacher möglich, den in eine axiale Richtung vom Bremssattel vorstehenden Bremsaktuator in axialer Richtung vollständig oder teilweise innerhalb des Rotors und / oder vollständig oder teilweise innerhalb des Stators anzuordnen. Es ist aber alternativ auch möglich, dass der Bremssattel die Bremsscheibe von radial außen umgreift. Preferred embodiments and further developments of the invention can be found in the respective subclaims. In a preferred embodiment, the brake caliper engages the brake disc from the radial inside. The fact that the brake caliper engages the brake disc from the radial inside leads to a somewhat poorer maximum braking torque for the same brake disc size compared to engaging from the radial outside, since the friction surface has to be reduced for geometric reasons. Surprisingly, however, the combination of features according to the invention makes it possible to keep this disadvantage to a minimum and, in return, to achieve a significant reduction in the maximum axial extent of the wheel hub motor. Since the brake caliper engages the brake disc from the radial inside, it is easier to arrange the brake actuator, which protrudes from the brake caliper in an axial direction, completely or partially inside the rotor and/or completely or partially inside the stator. Alternatively, it is also possible for the brake caliper to engage the brake disc from the radial outside.

Bevorzugt erzeugt der Bremsaktuator elektromechanisch Klemmkraft. Es handelt sich dann bei der Scheibenbremse um eine elektromechanische Scheibenbremse, also insbesondere nicht um eine hydraulische Scheibenbremse. Die Stromversorgungsleitungen einer elektromechanischen Scheibenbremse sind mechanisch flexibler als hydraulische Hochdruckleitungen einer hydraulischen Bremse und lassen sich daher leichter verbiegen, um beispielsweise eine Verwendung des Radnabenmotors in einem Antriebs-Lenkungs-Modul mit großem maximalen Lenkwinkel zu erleichtern. Preferably, the brake actuator generates clamping force electromechanically. In this case, the disc brake is an electromechanical disc brake, and not a hydraulic disc brake. The power supply lines of an electromechanical disc brake are mechanically more flexible than the high-pressure hydraulic lines of a hydraulic brake and can therefore be bent more easily, for example, to facilitate the use of the wheel hub motor in a drive-steering module with a large maximum steering angle.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Radnabenmotor eine Radfelge, wobei der Bremsaktuator in Axialrichtung und in Radialrichtung innerhalb der Radfelge angeordnet ist. Die axiale Ausdehnung der Radfelge stellt dabei einen Rahmen bereit, innerhalb dessen der Bremsaktuator ohne weiteres angeordnet werden kann, ohne dass beispielsweise ein Kollisionsrisiko mit oder eine geometrische Einschränkung für Elemente einer mit dem Radnabenmotor zu verbindenden Lenkungsanordnung mit großem maximalen Lenkwinkel besteht. Vorzugsweise ist die Bremsscheibe in Axialrichtung innerhalb der Radfelge angeordnet. Auch hier gilt entsprechend, dass die axiale Ausdehnung der Radfelge einen Rahmen bereitstellt, innerhalb dessen die Bremsscheibe ohne weiteres angeordnet werden kann, ohne dass beispielsweise ein Kollisionsrisiko mit oder eine geometrische Einschränkung für Elemente einer mit dem Radnabenmotor zu verbindenden Lenkungsanordnung mit großem maximalen Lenkwinkel besteht. Alternativ kann die Bremsscheibe die Axialrichtung um weniger als 5 cm aus der Radfelge überstehen. According to a preferred embodiment of the invention, the wheel hub motor comprises a wheel rim, with the brake actuator being arranged axially and radially within the wheel rim. The axial extension of the wheel rim provides a frame within which the brake actuator can be readily arranged without, for example, creating a risk of collision with or geometric constraints on elements of a steering arrangement with a large maximum steering angle to be connected to the wheel hub motor. Preferably, the brake disc is arranged axially within the wheel rim. Here, too, the axial extension of the wheel rim provides a frame within which the brake disc can be readily arranged without, for example, creating a risk of collision with or geometric constraints on elements of a steering arrangement with a large maximum steering angle to be connected to the wheel hub motor. Alternatively, the brake disc can protrude from the wheel rim by less than 5 cm in the axial direction.

In einer Ausführungsform steht die gesamte Scheibenbremse in Axialrichtung um weniger als 10 cm über die Radfelge vor, bevorzugt um weniger als 5 cm über die Radfelge vor und ist besonders bevorzugt in Axialrichtung vollständig innerhalb der Radfelge angeordnet. Hier kann beispielsweise eine axiale Seite des Bremssattels bzw. die Bremsscheibe teilweise über die axiale Ausdehnung der Radfelge hinausragen. In one embodiment, the entire disc brake protrudes less than 10 cm beyond the wheel rim in the axial direction, preferably less than 5 cm beyond the wheel rim, and is particularly preferably arranged entirely within the wheel rim in the axial direction. Here, for example, one axial side of the brake caliper or the brake disc can partially protrude beyond the axial extent of the wheel rim.

Bevorzugt umfasst der Radnabenmotor ein zentrales Achsschenkelgehäuse, in dem Stromversorgungsleitungen und / oder Kühlmittelleitungen und / oder Signalleitungen zum Radnabenmotor geführt sind. Dies erlaub es die entsprechenden Leitungen geschützt zum Radnabenmotor zu führen, insbesondere in einem Antriebs-Lenkungs-Modul mit großem maximalen Lenkwinkel. Die Kühlmittelleitungen können Kühlwasserleitungen sein. Hier sei darauf hingewiesen, dass Kühlmittelleitungen üblicherweise im Gegensatz zu hydraulischen Bremsleitungen nur Flüssigkeit unter Niedrigdruck transportieren und daher mechanisch deutlich flexibler sind und daher auch ein starkes Verbiegen besser überstehen. The wheel hub motor preferably comprises a central steering knuckle housing in which power supply lines and/or coolant lines and/or signal lines are routed to the wheel hub motor. This allows the corresponding lines to be routed to the wheel hub motor in a protected manner, particularly in a drive-steering module with a large maximum steering angle. The coolant lines can be cooling water lines. It should be noted here that, unlike hydraulic brake lines, coolant lines typically only transport fluid under low pressure and are therefore mechanically significantly more flexible and can therefore better withstand severe bending.

In einer Ausführungsform umfasst der Radnabenmotor ein zentrales Achsschenkelgehäuse, wobei der Bremssattel mit einer radialen Außenseite des Achsschenkelgehäuses verbunden ist. Wenn der Bremssattel die Bremsscheibe von innen umgreift, erlaubt diese Ausführungsform eine stabile Befestigung des Bremssattels zusammen mit dem Bremsaktuator. Gleichzeitig bleibt in Umlaufrichtung aber an derselben axialen Position wie dem Bremsaktuator noch Bauraum frei, der anderweitig verwendet werden kann (z. B. für eine Elektronikeinheit), um die die Bauhöhe reduzieren zu können. In one embodiment, the wheel hub motor comprises a central steering knuckle housing, with the brake caliper connected to a radial outer side of the steering knuckle housing. If the brake caliper engages the brake disc from the inside, this embodiment allows for a stable attachment of the brake caliper together with the brake actuator. At the same time, however, the brake actuator remains in the same axial position in the direction of rotation. Frees up space that can be used for other purposes (e.g. for an electronics unit) in order to reduce the overall height.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Radnabenmotor mindestens eine Elektronikeinheit, vorzugsweise umfassend einen Inverter des Elektromotors, die in Axialrichtung überlappend mit dem Bremsaktuator aber in Polarrichtung versetzt angeordnet ist. Dadurch kann der Bauraum besonders effizient genutzt werden. Vorzugsweise umfasst die Elektronikeinheit weiterhin ein Elektronikgehäuse, dass bevorzugt an einer radialen Außenseite eines Achsschenkelgehäuses verbunden oder Teil des Achsschenkelgehäuses ist. In a further preferred embodiment, the wheel hub motor includes at least one electronics unit, preferably comprising an inverter of the electric motor, which is arranged overlapping the brake actuator in the axial direction but offset in the polar direction. This allows for particularly efficient use of the installation space. Preferably, the electronics unit further comprises an electronics housing, which is preferably connected to a radial outer side of a steering knuckle housing or is part of the steering knuckle housing.

Bevorzugt ist die Elektronikeinheit gegenüber dem Bremsaktuator um mindestens 90°, vorzugsweise um mindestens 150°, besonders bevorzugt um 180°±10°, in Polarrichtung versetzt angeordnet. Die beschriebenen Winkelabstände beziehen sich jeweils auf die geometrische Mitte der Elektronikeinheit und die geometrische Mitte des Bremsaktuators. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Bremsaktuator (und der Bremssattel) als Wärmequelle möglichst weit entfernt von der Elektronikeinheit angeordnet ist, die selbst eine Wärmequelle und wärmeempfindlich ist. Dies erleichtert die Kühlung der Elektronikeinheit. Preferably, the electronics unit is offset from the brake actuator by at least 90°, preferably by at least 150°, particularly preferably by 180°±10°, in the polar direction. The described angular distances refer to the geometric center of the electronics unit and the geometric center of the brake actuator. This configuration has the advantage that the brake actuator (and the brake caliper), as a heat source, is arranged as far as possible from the electronics unit, which is itself a heat source and sensitive to heat. This facilitates cooling of the electronics unit.

Vorzugsweise umfasst der Rotor ein Antriebsraumgehäuse, das einen Antriebsraum bildet, in dem die Permanentmagneten des Elektromotors angeordnet sind, wobei der Stator in Axialrichtung von beiden Seiten und in Radialrichtung von innen und von außen durch das Antriebsraumgehäuse umgeben ist. Das Antriebsraumgehäuse kann ein Antriebsraumaußengehäuse und ein Antriebsraum innengehäuse umfassen, die vorzugsweise durch ein umlaufendes statisches Dichtungselement verbunden sind. Das Antriebsraumgehäuse kann radial einen asymmetrischen, hohlen U-Querschnitt aufweisen, wobei der darin angeordnete Stator ebenfalls radial einen entsprechenden asymmetrischen U-Querschnitt aufweist. Vorzugsweise sind die Permanentmagneten des Elektromotors und die Statorwicklungen des Elektromotors dann im Bereich des radial äußeren Schenkels des „U“ von Rotor und Stator angeordnet. Der Rotor umfasst zwei konzentrisch angeordnete Permanentmagnetgruppen. Eine erste Permanentmagnetgruppe ist radial innerhalb des Stators angeordnet und eine zweite Permanentmagnetgruppe ist radial außerhalb des Stators angeordnet. Dies erlaubt trotz geringer Bauhöhe ein besonders hohes Antriebsmoment. The rotor preferably comprises a drive chamber housing which forms a drive chamber in which the permanent magnets of the electric motor are arranged, the stator being surrounded by the drive chamber housing on both sides in the axial direction and on the inside and outside in the radial direction. The drive chamber housing can comprise an outer drive chamber housing and an inner drive chamber housing, which are preferably connected by a circumferential static sealing element. The drive chamber housing can have an asymmetrical, hollow U-shaped cross-section radially, with the stator arranged therein also having a corresponding asymmetrical U-shaped cross-section radially. The permanent magnets of the electric motor and the stator windings of the electric motor are then preferably arranged in the region of the radially outer leg of the "U" of the rotor and stator. The rotor comprises two concentrically arranged permanent magnet groups. A first permanent magnet group is arranged radially inside the stator, and a second permanent magnet group is arranged radially outside the stator. This allows for a particularly high drive torque despite the low overall height.

Beispielsweise kann die erste Permanentmagnetgruppe an einer radialen Außenseite des Antriebsrauminnengehäuses angeordnet sein und die zweite Permanentmagnetgruppe an einer radialen Innenseite des Antriebsraumaußengehäuses angeordnet sein. For example, the first permanent magnet group can be arranged on a radial outer side of the drive chamber inner housing and the second permanent magnet group can be arranged on a radial inner side of the drive chamber outer housing.

In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Bremsaktuator und / oder die Elektronikeinheit in Axialrichtung teilweise auf gleicher Höhe und vom Antriebsraums aus radial innen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es in platzsparender Bauweise den Antriebsraum (insbesondere den Teil des Antriebsraums der Permanentmagneten und Statorwicklungen umfasst) möglichst weit radial außen anzuordnen, um ein hohes Antriebsmoment zu erreichen und gleichzeitig den auf gleicher axialer Höhe radial weiter innen befindlichen Bauraum effizient zu nutzen. In a preferred embodiment, the brake actuator and/or the electronics unit are located partially at the same height in the axial direction and radially inward from the drive chamber. This configuration allows for the drive chamber (in particular the part of the drive chamber containing the permanent magnets and stator windings) to be arranged as far radially outward as possible in a space-saving design in order to achieve a high drive torque while simultaneously efficiently utilizing the installation space located radially further inward at the same axial height.

Bevorzugt sind zwischen dem Rotor und dem Stator zwei Kugellager angeordnet, wobei jedes der Kugellager mit einem Dichtstreifen kombiniert ist, um eine dynamische Dichtung bereitzustellen. Vorzugsweise stellen die Dichtstreifen eine Abdichtung des Antriebsraums bereit (optional zusammen mit einem umlaufenden statischen Dichtungselement zwischen einem Antriebsraumaußengehäuse und einem Antriebsrauminnengehäuse), insbesondere um ein Eindringen von Schmutzpartikeln (z. B. von der Scheibenbremse) zu verhindern. Alternativ können aber auch einfache Kugellager ohne Dichtstreifen verwendet werden. Dadurch kann zwar ein Eindringen von Schmutzpartikeln schlechter verhindert werden, aber es wird tendenziell eine Lagerung mit geringerer Bremswirkung. Preferably, two ball bearings are arranged between the rotor and the stator, each of the ball bearings being combined with a sealing strip to provide a dynamic seal. The sealing strips preferably provide a seal for the drive chamber (optionally together with a circumferential static sealing element between an outer drive chamber housing and an inner drive chamber housing), in particular to prevent the ingress of dirt particles (e.g., from the disc brake). Alternatively, simple ball bearings without sealing strips can also be used. Although this is less effective in preventing the ingress of dirt particles, it tends to result in a bearing with a lower braking effect.

In einer Ausführungsform sind zwischen dem Rotor und dem Stator zwei Kugellager angeordnet, wobei ein Kugellager an einer radialen Außenseite des Stators und ein Kugellager an einer radialen Innenseite des Stators anliegt. Diese Ausgestaltung erlaubt es trotz einer niedrigen Bauhöhe eine sehr stabile Lagerung des Rotors am Stator bereitzustellen. In one embodiment, two ball bearings are arranged between the rotor and the stator, with one ball bearing being located on a radial outer side of the stator and one ball bearing being located on a radial inner side of the stator. This configuration allows for a very stable mounting of the rotor on the stator despite a low overall height.

Es ist bevorzugt, wenn zwischen dem Rotor und dem Stator mindestens ein Doppelkugellager angeordnet ist, vorzugsweise zwei Doppelkugellager angeordnet sind, wobei das Doppelkugellager zwei in Axialrichtung hintereinander angeordnete Teilkugellager umfasst. Derartige Doppelkugellager können bei gleicher axialer Ausdehnung wie ein Einzelkugellager eine kleinere radiale Ausdehnung aufweisen, wodurch Bauraum eingespart wird. It is preferred if at least one double ball bearing is arranged between the rotor and the stator, preferably two double ball bearings are arranged, wherein the double ball bearing comprises two partial ball bearings arranged one behind the other in the axial direction. Such double ball bearings can have a smaller radial extension while having the same axial extension as a single ball bearing, thereby saving installation space.

Vorzugsweise ist die Bremsscheibe an einem axialen Ende des Antriebsraumgehäuses befestigt, das ein axial inneres Ende des Rotors darstellt. Dadurch kann die Bremsscheibe in Radialrichtung möglichst groß ausgebildet sein und die Scheibenbremse ein hohes maximales Bremsmoment bereitstellen. Das axial innere Ende des Rotors bezeichnet hier das dem Fahrzeug bzw. einer Lenkungsanordnung zugewandte Ende des Rotors bzw. des Radmotors. Preferably, the brake disc is attached to an axial end of the drive chamber housing, which represents an axially inner end of the rotor. This allows the brake disc to be as large as possible in the radial direction, and the disc brake to provide a high maximum braking torque. The axially inner end of the rotor here refers to the end of the rotor or wheel motor facing the vehicle or a steering arrangement.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein Antriebs-Lenkungs-Modul für ein Fahrzeug gelöst, umfassend einen Radnabenmotor nach einer der vorstehenden Ausführungsformen sowie eine mit dem Radnabenmotor verbundene Lenkungsanordnung, die dazu eingerichtet ist, den Radnabenmotor mit einer Fahrzeugkarosserie zu verbinden und eine unabhängige Lenkbarkeit eines den Radnabenmotor umfassenden Rads in einem Winkelbereich von mindestens ± 60°, bevorzugt von mindestens ± 75° und besonders bevorzugt von mindestens ± 90°, bereitzustellen. Der erfindungsgemäße Radnabenmotor ist besonders geeignet für eine Verwendung mit einer derartigen Lenkungsanordnung mit großem maximalen Lenkwinkel, da der Radnabenmotor eine besonders geringe Bauhöhe aufweist. Insbesondere ist die Ausdehnung des Radnabenmotors in Axialrichtung im Wesentlichen durch die Ausdehnung der Radfelge gegeben. Je nach Ausführungsform kann lediglich der Bremssattel bzw. die Bremsscheibe um weniger als 10 cm (vorzugsweise weniger als 5 cm) über die Radfelge in Axialrichtung überstehen. Dadurch ist eine stabile Ausgestaltung der Lenkungsanordnung möglich, ohne dass es bei großen Lenkwinkeln zu einer Kollision zwischen der Lenkungsanordnung und dem Radnabenmotor (z. B. der Scheibenbremse) kommt. The object of the invention is also achieved by a drive-steering module for a vehicle, comprising a wheel hub motor according to one of the preceding embodiments and a steering arrangement connected to the wheel hub motor, which is configured to connect the wheel hub motor to a vehicle body and to provide independent steerability of a wheel comprising the wheel hub motor within an angular range of at least ± 60°, preferably of at least ± 75°, and particularly preferably of at least ± 90°. The wheel hub motor according to the invention is particularly suitable for use with such a steering arrangement with a large maximum steering angle, since the wheel hub motor has a particularly low overall height. In particular, the extension of the wheel hub motor in the axial direction is essentially determined by the extension of the wheel rim. Depending on the embodiment, only the brake caliper or the brake disc can protrude less than 10 cm (preferably less than 5 cm) beyond the wheel rim in the axial direction. This allows a stable design of the steering arrangement without causing a Collision occurs between the steering assembly and the wheel hub motor (e.g. the disc brake).

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele und den angefügten Ansprüchen. Further details of the invention emerge from the description of the illustrated embodiments and the appended claims.

Die Zeichnung zeigt: The drawing shows:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Radnabenmotors. Fig. 1 shows a schematic cross section of an embodiment of a wheel hub motor according to the invention.

Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen im Wesentlichen gleiche Teile in oder an diesen Ausführungsformen. Zur besseren Verdeutlichung der Erfindung sind die in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen jedoch nicht immer maßstabsgerecht gezeichnet. In the following detailed description of preferred embodiments, like reference numerals designate substantially similar parts in or on these embodiments. However, to better illustrate the invention, the preferred embodiments illustrated in the figures are not always drawn to scale.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Radnabenmotor 1 für ein Rad eines Fahrzeugs, umfassend einen Elektromotor und eine Scheibenbremse 2. Der Elektromotor umfasst einen Rotor 3 und einen Stator 4. Fig. 1 shows a schematic cross section through a wheel hub motor 1 according to the invention for a wheel of a vehicle, comprising an electric motor and a disc brake 2. The electric motor comprises a rotor 3 and a stator 4.

Die Scheibenbremse 2 beinhaltet einen Bremssattel 5 und eine Bremsscheibe 6.The disc brake 2 includes a brake caliper 5 and a brake disc 6.

Der Bremssattel 5 umfasst einen in Axialrichtung des Elektromotors vom Bremssattel 5 vorstehenden Bremsaktuator 7 zum Betätigen des Bremssattels 5. Der Bremsaktuator 7 ist mit dem Rotor 3 und dem Stator 4 in Axialrichtung überlappend angeordnet. Der Bremssattel 5 umgreift die Bremsscheibe 6 von radial innen. Der Bremsaktuator 7 ist im Radnabenmotor 1 innen angeordnet und steht nicht nach außen vor. The brake caliper 5 comprises a brake actuator 7 protruding from the brake caliper 5 in the axial direction of the electric motor for actuating the brake caliper 5. The brake actuator 7 is arranged so as to overlap the rotor 3 and the stator 4 in the axial direction. The brake caliper 5 engages the brake disc 6 from the radial inside. The brake actuator 7 is arranged inside the wheel hub motor 1 and does not protrude outward.

Der Bremsaktuator 7 ist mit Permanentmagneten 8, 9 des Elektromotors und Statorwicklungen 10 des Elektromotors in Axialrichtung überlappend angeordnet. Der Rotor 3 umfasst ein Antriebsraumgehäuse 11 , 12, das einen Antriebsraum 13 bildet, in dem die Permanentmagneten 8, 9 des Elektromotors angeordnet sind. Der Stator 4 ist in Axialrichtung von beiden Seiten und in Radialrichtung von innen und von außen durch das Antriebsraumgehäuse 11 , 12 umgeben. Das Antriebsraumgehäuse 11 , 12 umfasst hier ein Antriebsraumaußengehäuse 11 und ein Antriebsraum innengehäuse 12, die durch ein um laufendes statisches Dichtungselement 13A verbunden sind. Das Antriebsraumgehäuse 11 , 12 weist radial einen asymmetrischen hohlen U-Querschnitt auf. Der Stator 4 weist ebenfalls radial einen asymmetrischen U-Querschnitt auf, dessen radial äußerer Schenkel 14 ist also etwas verlängert gegenüber dem radial inneren Schenkel 15. Die Statorwicklungen 10 des Elektromotors sind im Bereich des radial äußeren Schenkels des Stators 4 angeordnet. The brake actuator 7 is arranged with permanent magnets 8, 9 of the electric motor and stator windings 10 of the electric motor overlapping in the axial direction. The rotor 3 comprises a drive chamber housing 11, 12, which has a drive chamber 13. in which the permanent magnets 8, 9 of the electric motor are arranged. The stator 4 is surrounded in the axial direction from both sides and in the radial direction from the inside and outside by the drive chamber housing 11, 12. The drive chamber housing 11, 12 here comprises a drive chamber outer housing 11 and a drive chamber inner housing 12, which are connected by a circumferential static sealing element 13A. The drive chamber housing 11, 12 has a radially asymmetrical hollow U-shaped cross-section. The stator 4 also has a radially asymmetrical U-shaped cross-section, whose radially outer leg 14 is therefore slightly longer than the radially inner leg 15. The stator windings 10 of the electric motor are arranged in the region of the radially outer leg of the stator 4.

Die Permanentmagneten 8, 9 sind als zwei konzentrisch angeordnete, um laufende Permanentmagnetgruppen 8, 9 ausgebildet. Eine erste Permanentmagnetgruppe 8 ist radial innerhalb des Stators 4 an einer radialen Außenseite des Antriebsraum innengehäuses 12 angeordnet und eine zweite Permanentmagnetgruppe 9 ist radial außerhalb des Stators 4 an einer radialen Innenseite des Antriebsraumaußengehäuses 11 angeordnet. The permanent magnets 8, 9 are designed as two concentrically arranged, rotating permanent magnet groups 8, 9. A first permanent magnet group 8 is arranged radially inside the stator 4 on a radial outer side of the drive chamber inner housing 12, and a second permanent magnet group 9 is arranged radially outside the stator 4 on a radial inner side of the drive chamber outer housing 11.

Eine Elektronikeinheit 16 (hier umfassend einen Inverter 17 des Elektromotors) ist in Axialrichtung teilweise auf gleicher Höhe wie der Bremsaktuator 7 aber in Polarrichtung versetzt angeordnet. Dadurch kann der Bauraum besonders effizient genutzt werden. Die Elektronikeinheit 16 beinhaltet weiterhin ein Elektronikgehäuse 18, dass an einer radialen Außenseite eines Achsschenkelgehäuses 19 verbunden oder Teil des Achsschenkelgehäuses 19 ist. An electronics unit 16 (here comprising an inverter 17 of the electric motor) is arranged partially at the same height as the brake actuator 7 in the axial direction but offset in the polar direction. This allows for particularly efficient use of the installation space. The electronics unit 16 further includes an electronics housing 18, which is connected to a radial outer side of a steering knuckle housing 19 or is part of the steering knuckle housing 19.

Die Elektronikeinheit 16 ist gegenüber dem Bremsaktuator 7 um 180° versetzt angeordnet. Der beschriebene Winkelabstand bezieht sich auf die geometrische Mitte der Elektronikeinheit und die geometrische Mitte des Bremsaktuators. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Bremsaktuator 7 und der Bremssattel 5 als Wärmequelle möglichst weit entfernt von der Elektronikeinheit 16 angeordnet ist, die selbst eine Wärmequelle und wärmeempfindlich ist. Dies erleichtert die Kühlung der Elektronikeinheit 16. Der Bremsaktuator 7 und die Elektronikeinheit 16 befinden sich in Axialrichtung teilweise auf gleicher Höhe und vom Antriebsraums 13 aus radial innen. The electronics unit 16 is arranged offset by 180° from the brake actuator 7. The described angular distance refers to the geometric center of the electronics unit and the geometric center of the brake actuator. This design has the advantage that the brake actuator 7 and the brake caliper 5, as a heat source, are arranged as far as possible from the electronics unit 16, which is itself a heat source and sensitive to heat. This facilitates the cooling of the electronics unit 16. The brake actuator 7 and the electronics unit 16 are located in the axial direction partly at the same height and radially inward from the drive chamber 13.

Zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 4 sind zwei Kugellager 20, 21 angeordnet, wobei jedes der Kugellager 20, 21 mit einem Dichtstreifen kombiniert ist, um eine dynamische Dichtung bereitzustellen. Die Dichtstreifen stellen eine Abdichtung des Antriebsraums 13 bereit zusammen mit dem Dichtungselement 13A zwischen den Antriebsraumaußengehäuse 11 und dem Antriebsraum innengehäuse 12, insbesondere um ein Eindringen von Schmutzpartikeln z. B. von der Scheibenbremse zu verhindern. Ein Kugellager 21 liegt an einer radialen Außenseite des Stators 4 an und ein Kugellager 20 liegt an einer radialen Innenseite des Stators 4 an, insbesondere an dem radial inneren Schenkel 15. Die Kugellager 20, 21 sind als Doppelkugellager ausgebildet, die jeweils in Axialrichtung zwei hintereinander angeordnete Teilkugellager 22, 23 umfassen. Two ball bearings 20, 21 are arranged between the rotor 3 and the stator 4, each of the ball bearings 20, 21 being combined with a sealing strip to provide a dynamic seal. The sealing strips provide a seal for the drive chamber 13 together with the sealing element 13A between the drive chamber outer housing 11 and the drive chamber inner housing 12, in particular to prevent the penetration of dirt particles, e.g. from the disc brake. One ball bearing 21 bears against a radial outer side of the stator 4 and one ball bearing 20 bears against a radial inner side of the stator 4, in particular against the radially inner leg 15. The ball bearings 20, 21 are designed as double ball bearings, each of which comprises two partial ball bearings 22, 23 arranged one behind the other in the axial direction.

Bei der Scheibenbremse 2 handelt es sich vorzugsweise um eine elektromechanische Scheibenbremse, also insbesondere nicht um eine hydraulische Scheibenbremse. Die Stromversorgungsleitungen einer elektromechanischen Scheibenbremse sind mechanisch flexibler als hydraulische Hochdruckleitungen einer hydraulischen Bremse und lassen sich daher leichter verbiegen, um beispielsweise eine Verwendung des Radnabenmotors 1 in einem Antriebs-Lenkungs-Modul mit großem maximalen Lenkwinkel zu erleichtern. The disc brake 2 is preferably an electromechanical disc brake, and in particular not a hydraulic disc brake. The power supply lines of an electromechanical disc brake are mechanically more flexible than the high-pressure hydraulic lines of a hydraulic brake and can therefore be bent more easily, for example, to facilitate the use of the wheel hub motor 1 in a drive-steering module with a large maximum steering angle.

In dem zentralen Achsschenkelgehäuse 19 sind Stromversorgungsleitungen 24, Kühlmittelleitungen 25 und Signalleitungen (nicht explizit dargestellt) zum Radnabenmotor 1 geführt. Dies erlaub es die entsprechenden Leitungen geschützt zum Radnabenmotor 1 zu führen, insbesondere in einem Antriebs-Lenkungs-Modul mit großem maximalen Lenkwinkel. Power supply lines 24, coolant lines 25, and signal lines (not explicitly shown) are routed to the wheel hub motor 1 in the central steering knuckle housing 19. This allows the corresponding lines to be routed to the wheel hub motor 1 in a protected manner, particularly in a drive-steering module with a large maximum steering angle.

Der Bremssattel 5 ist mit einer radialen Außenseite des Achsschenkelgehäuses 19 verbunden. Da der Bremssattel 5 die Bremsscheibe 6 von innen umgreift, erlaubt diese Ausführungsform eine stabile Befestigung des Bremssattels 5 zusammen mit dem Bremsaktuator 7. Es ist aber alternativ auch möglich, dass der Bremssattel 5 die Bremsscheibe 6 von radial außen umgreift. The brake calliper 5 is connected to a radial outer side of the steering knuckle housing 19. Since the brake calliper 5 surrounds the brake disc 6 from the inside, this embodiment allows a stable fastening of the brake calliper 5 together with the brake actuator 7. Alternatively, it is also possible for the brake caliper 5 to grip the brake disc 6 from the radial outside.

Die Bremsscheibe 6 ist an einem axialen Ende des Antriebsraumgehäuses 11 , 12 befestigt, dass ein axial inneres Ende des Rotors 3 darstellt. The brake disc 6 is fixed to an axial end of the drive chamber housing 11, 12, which represents an axially inner end of the rotor 3.

Der Radnabenmotor 1 umfasst eine Radfelge 26, auf der hier ein Reifen 27 montiert ist. Der Bremsaktuator 7 ist in Axialrichtung und in Radialrichtung innerhalb der Radfelge 26 angeordnet. Die axiale Ausdehnung der Radfelge 26 stellt dabei einen Rahmen bereit, innerhalb dessen der Bremsaktuator 7 ohne weiteres angeordnet werden kann, ohne dass beispielsweise ein Kollisionsrisiko mit oder eine geometrische Einschränkung für Elemente einer mit dem Radnabenmotor 1 zu verbindenden Lenkungsanordnung mit großem maximalen Lenkwinkel besteht. Die Bremsscheibe 6 ist hier in Axialrichtung innerhalb der Radfelge 26 angeordnet. Die Bremsscheibe kann aber die Axialrichtung auch beispielsweise um weniger als 5 cm aus der Radfelge 26 überstehen. The wheel hub motor 1 comprises a wheel rim 26, on which a tire 27 is mounted. The brake actuator 7 is arranged axially and radially within the wheel rim 26. The axial extension of the wheel rim 26 provides a frame within which the brake actuator 7 can be readily arranged without, for example, a risk of collision with or a geometric restriction for elements of a steering arrangement with a large maximum steering angle to be connected to the wheel hub motor 1. The brake disc 6 is arranged axially within the wheel rim 26. However, the brake disc can also protrude from the wheel rim 26 in the axial direction, for example, by less than 5 cm.

Die Scheibenbremse 2 steht hier in Axialrichtung geringfügig über die Radfelge 26 über, bevorzugt um weniger als 5 cm. Eine axiale Seite des Bremssattels 5 steht hier teilweise über die axiale Ausdehnung der Radfelge 26 über, was jedoch in diesem geringen Umfang üblicherweise kaum eine Einschränkung einer zu verbindenden Lenkungsanordnung darstellt. The disc brake 2 protrudes slightly beyond the wheel rim 26 in the axial direction, preferably by less than 5 cm. An axial side of the brake caliper 5 partially protrudes beyond the axial extent of the wheel rim 26, which, however, usually represents little limitation of a steering arrangement to be connected to this small extent.

Bezugszeichenliste List of reference symbols

1 Radnabenmotor 1 wheel hub motor

2 Scheibenbremse 2 disc brakes

3 Rotor 3 Rotor

4 Stator 4 Stator

5 Bremssattel 5 brake caliper

6 Bremsscheibe 6 brake disc

7 Bremsaktuator 7 Brake actuator

8 Permanentmagneten 8 permanent magnets

9 Permanentmagneten 9 permanent magnets

10 Statorwicklungen 10 stator windings

11 Antriebsraumgehäuse, Antriebsraumaußengehäuse11 Drive compartment housing, drive compartment outer housing

12 Antriebsraumgehäuse, Antriebsraum innengehäuse12 Drive compartment housing, drive compartment inner housing

13 Antriebsraum 13 Drive room

13A Dichtungselement 13A Sealing element

14 radial äußerer Schenkel 14 radial outer leg

15 radial innerer Schenkel 15 radial inner leg

16 Elektronikeinheit 16 Electronic unit

17 Inverter 17 inverters

18 Elektronikgehäuse 18 electronics housings

19 Achsschenkelgehäuse 19 Steering knuckle housing

20 Kugellager 20 ball bearings

21 Kugellager 21 ball bearings

22 Teilkugellager 22 partial ball bearings

23 Teilkugellager 23 partial ball bearings

24 Stromversorgungsleitung 24 Power supply line

25 Kühlmittelleitung 25 Coolant line

26 Radfelge 26 wheel rim

27 Reifen 27 tires

Claims

Patentansprüche Patent claims 1 . Radnabenmotor (1 ) für ein Rad eines Fahrzeugs, umfassend einen Elektromotor und eine Scheibenbremse (2), wobei der Elektromotor einen Rotor (3) und einen Stator (4) umfasst, wobei die Scheibenbremse (2) einen Bremssattel (5) und eine Bremsscheibe (6) umfasst, und wobei der Bremssattel (5) einen in Axialrichtung des Elektromotors vom Bremssattel (5) vorstehenden Bremsaktuator (7) zum Betätigen des Bremssattels (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (6) in Axialrichtung außerhalb des Stators (4) angeordnet ist und der Bremsaktuator (7) in Axialrichtung vollständig oder teilweise innerhalb des Stators (4) angeordnet ist, wobei der Rotor (3) zwei konzentrisch angeordnete Permanentmagnetgruppen (8, 9) umfasst, und wobei eine erste Permanentmagnetgruppe (8) radial innerhalb des Stators (4) angeordnet ist und eine zweite Permanentmagnetgruppe (9) radial außerhalb des Stators (4) angeordnet ist, und wobei der Bremsaktuator (7) mit den Permanentmagneten (8, 9) des Elektromotors in Axialrichtung überlappend angeordnet ist. 1 . Wheel hub motor (1) for a wheel of a vehicle, comprising an electric motor and a disc brake (2), wherein the electric motor comprises a rotor (3) and a stator (4), wherein the disc brake (2) comprises a brake caliper (5) and a brake disc (6), and wherein the brake caliper (5) comprises a brake actuator (7) protruding from the brake caliper (5) in the axial direction of the electric motor for actuating the brake caliper (5), characterized in that the brake disc (6) is arranged axially outside the stator (4) and the brake actuator (7) is arranged axially completely or partially inside the stator (4), wherein the rotor (3) comprises two concentrically arranged permanent magnet groups (8, 9), and wherein a first permanent magnet group (8) is arranged radially inside the stator (4) and a second permanent magnet group (9) is arranged radially outside the stator (4), and wherein the brake actuator (7) is connected to the permanent magnets (8, 9) of the Electric motor is arranged overlapping in the axial direction. 2. Radnabenmotor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bremssattel (5) die Bremsscheibe (6) von radial innen umgreift. 2. Wheel hub motor (1) according to claim 1, characterized in that the brake calliper (5) engages around the brake disc (6) from the radial inside. 3. Radnabenmotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsaktuator (7) elektromechanisch Klemmkraft erzeugt. 3. Wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the brake actuator (7) generates clamping force electromechanically. 4. Radnabenmotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radnabenmotor (1 ) eine Radfelge (26) umfasst, wobei der Bremsaktuator (7) in Axialrichtung und in Radialrichtung innerhalb der Radfelge (26) angeordnet ist. 4. Wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the wheel hub motor (1) comprises a wheel rim (26), wherein the brake actuator (7) is arranged in the axial direction and in the radial direction within the wheel rim (26). 5. Radnabenmotor (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (6) in Axialrichtung innerhalb der Radfelge (26) angeordnet ist. 5. Wheel hub motor (1) according to claim 4, characterized in that the brake disc (6) is arranged in the axial direction within the wheel rim (26). 6. Radnabenmotor (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Scheibenbremse (2) in Axialrichtung um weniger als 10 cm über die Radfelge (26) vorsteht, bevorzugt um weniger als 5 cm über die Radfelge (26) vorsteht und besonders bevorzugt in Axialrichtung vollständig innerhalb der Radfelge (26) angeordnet ist. 6. Wheel hub motor (1) according to claim 4 or 5, characterized in that the entire disc brake (2) protrudes in the axial direction by less than 10 cm beyond the wheel rim (26), preferably protrudes by less than 5 cm beyond the wheel rim (26) and particularly preferably is arranged completely within the wheel rim (26) in the axial direction. 7. Radnabenmotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radnabenmotor (1 ) ein zentrales Achsschenkelgehäuse (19) umfasst, in dem Stromversorgungsleitungen (24) und / oder Kühlmittelleitungen (26) und / oder Signalleitungen zum Radnabenmotor (1 ) geführt sind. 7. Wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the wheel hub motor (1) comprises a central steering knuckle housing (19) in which power supply lines (24) and/or coolant lines (26) and/or signal lines are guided to the wheel hub motor (1). 8. Radnabenmotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radnabenmotor (1 ) ein zentrales Achsschenkelgehäuse (19) umfasst, wobei der Bremssattel (5) mit einer radialen Außenseite des Achsschenkelgehäuses (19) verbunden ist. 8. Wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the wheel hub motor (1) comprises a central steering knuckle housing (19), wherein the brake caliper (5) is connected to a radial outer side of the steering knuckle housing (19). 9. Radnabenmotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radnabenmotor mindestens eine Elektronikeinheit (16) beinhaltet, vorzugsweise umfassend einen Inverter (17) des Elektromotors, die in Axialrichtung überlappend mit dem Bremsaktuator (7) aber in Polarrichtung versetzt angeordnet ist. 9. Wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the wheel hub motor includes at least one electronic unit (16), preferably comprising an inverter (17) of the electric motor, which is arranged overlapping the brake actuator (7) in the axial direction but offset in the polar direction. 10. Radnabenmotor (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (16) gegenüber dem Bremsaktuator (7) um mindestens 90°, vorzugsweise um mindestens 150°, besonders bevorzugt um 180°±10°, in Polarrichtung versetzt angeordnet ist. 10. Wheel hub motor (1) according to claim 9, characterized in that the electronic unit (16) is arranged offset in the polar direction relative to the brake actuator (7) by at least 90°, preferably by at least 150°, particularly preferably by 180°±10°. 11 . Radnabenmotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) ein Antriebsraumgehäuse (11 , 12) umfasst, das einen Antriebsraum (13) bildet, in dem die Permanentmagneten (8, 9) des Elektromotors angeordnet sind, wobei der Stator (4) in Axialrichtung von beiden Seiten und in Radialrichtung von innen und von außen durch das Antriebsraumgehäuse (11 , 12) umgeben ist. 11. Wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (3) comprises a drive chamber housing (11, 12) which forms a drive chamber (13) in which the permanent magnets (8, 9) of the electric motor are arranged, the stator (4) being surrounded by the drive chamber housing (11, 12) in the axial direction from both sides and in the radial direction from the inside and from the outside. 12. Radnabenmotor (1 ) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der Bremsaktuator (7) und / oder die Elektronikeinheit (16) in Axialrichtung teilweise auf gleicher Höhe und vom Antriebsraums (13) aus radial innen befindet. 12. Wheel hub motor (1) according to claim 11, characterized in that the brake actuator (7) and/or the electronic unit (16) are located partly at the same height in the axial direction and radially inward from the drive chamber (13). 13. Radnabenmotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rotor (3) und dem Stator (4) zwei Kugellager (20, 21 ) angeordnet sind, wobei jedes der Kugellager (20, 21 ) mit einem Dichtstreifen kombiniert ist, um eine dynamische Dichtung bereitzustellen. 13. Wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that two ball bearings (20, 21) are arranged between the rotor (3) and the stator (4), each of the ball bearings (20, 21) being combined with a sealing strip to provide a dynamic seal. 14. Radnabenmotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rotor (3) und dem Stator (4) zwei Kugellager (20, 21 ) angeordnet sind, wobei ein Kugellager (21 ) an einer radialen Außenseite des Stators (4) und ein Kugellager (20) an einer radialen Innenseite des Stators (4) anliegt. 14. Wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that two ball bearings (20, 21) are arranged between the rotor (3) and the stator (4), wherein one ball bearing (21) bears against a radial outer side of the stator (4) and one ball bearing (20) bears against a radial inner side of the stator (4). 15. Radnabenmotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rotor (3) und dem Stator (4) mindestens ein Doppelkugellager (20, 21 ) angeordnet ist, vorzugsweise zwei Doppelkugellager (20, 21 ) angeordnet sind, wobei das Doppelkugellager (20, 21 ) zwei in Axialrichtung hintereinander angeordnete Teilkugellager (22, 23) umfasst. 15. Wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one double ball bearing (20, 21) is arranged between the rotor (3) and the stator (4), preferably two double ball bearings (20, 21) are arranged, wherein the double ball bearing (20, 21) comprises two partial ball bearings (22, 23) arranged one behind the other in the axial direction. 16. Radnabenmotor (1 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsscheibe (6) an einem axialen Ende des Antriebsraumgehäuses (11 , 12) befestigt ist, das ein axial inneres Ende des Rotors (3) darstellt. 16. Wheel hub motor (1) according to one of claims 11 to 15, characterized in that the brake disc (6) is fastened to an axial end of the drive chamber housing (11, 12), which represents an axially inner end of the rotor (3). 17. Antriebs-Lenkungs-Modul für ein Fahrzeug, umfassend einen Radnabenmotor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche sowie eine mit dem Radnabenmotor (1 ) verbundenen Lenkungsanordnung, die dazu eingerichtet ist, den Radnabenmotor (1 ) mit einer Fahrzeugkarosserie zu verbinden und eine unabhängige Lenkbarkeit eines den Radnabenmotor (1 ) umfassenden Rads in einem Winkelbereich von mindestens ± 60°, bevorzugt von mindestens ± 75° und besonders bevorzugt von mindestens ± 90°, bereitzustellen. 17. Drive-steering module for a vehicle, comprising a wheel hub motor (1) according to one of the preceding claims and a steering arrangement connected to the wheel hub motor (1), which is designed to connect the wheel hub motor (1) to a vehicle body and to provide independent steerability of a wheel comprising the wheel hub motor (1) in an angular range of at least ± 60°, preferably of at least ± 75° and particularly preferably of at least ± 90°.
PCT/EP2024/083545 2023-11-29 2024-11-26 Wheel hub motor and drive-steering module Pending WO2025114249A1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP23465565.2 2023-11-29
EP23465565 2023-11-29
DE102023212039.9A DE102023212039A1 (en) 2023-11-29 2023-11-30 Wheel hub motor and drive-steering module
DE102023212039.9 2023-11-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025114249A1 true WO2025114249A1 (en) 2025-06-05

Family

ID=93655944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2024/083545 Pending WO2025114249A1 (en) 2023-11-29 2024-11-26 Wheel hub motor and drive-steering module

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2025114249A1 (en)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060158050A1 (en) * 2005-01-19 2006-07-20 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha In-wheel motor
US8008817B2 (en) * 2006-07-07 2011-08-30 Evo Electric Ltd. Wheel-mounted electrical machine
GB2479898A (en) 2010-04-28 2011-11-02 Protean Holdings Corp Electric motor having an annular brake disc and two braking devices
DE102012020816A1 (en) 2011-10-21 2013-04-25 Mando Corporation In a wheel arranged engine system
DE102013202809A1 (en) 2012-03-12 2013-09-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Actuating device for a torque transmission device
US20150137669A1 (en) 2012-05-29 2015-05-21 ELAPHE pogonske tehnologije, d.o.o. Mechanical system for a simple and accurate to assemble in-wheel electric motor
US9387758B2 (en) 2011-08-12 2016-07-12 E-Traction Europe B.V. In-wheel motor with brake
WO2019139545A1 (en) 2018-01-09 2019-07-18 Elaphe Propulsion Technologies Ltd. In-wheel electric motor maintenance integration
US20200391547A1 (en) * 2019-06-17 2020-12-17 Hyundai Mobis Co., Ltd. In-wheel motor unit
DE102019116264A1 (en) 2019-06-14 2020-12-17 Gkn Automotive Limited ELECTROMOTORIC DRIVE WHEEL ARRANGEMENT FOR A MOTOR VEHICLE
CN213705155U (en) * 2020-08-17 2021-07-16 陆继荣 Special coreless hub motor for electric automobile
WO2023203953A1 (en) * 2022-04-19 2023-10-26 株式会社デンソー Wheel drive device

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060158050A1 (en) * 2005-01-19 2006-07-20 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha In-wheel motor
US8008817B2 (en) * 2006-07-07 2011-08-30 Evo Electric Ltd. Wheel-mounted electrical machine
GB2479898A (en) 2010-04-28 2011-11-02 Protean Holdings Corp Electric motor having an annular brake disc and two braking devices
US9387758B2 (en) 2011-08-12 2016-07-12 E-Traction Europe B.V. In-wheel motor with brake
DE102012020816A1 (en) 2011-10-21 2013-04-25 Mando Corporation In a wheel arranged engine system
DE102013202809A1 (en) 2012-03-12 2013-09-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Actuating device for a torque transmission device
US20150137669A1 (en) 2012-05-29 2015-05-21 ELAPHE pogonske tehnologije, d.o.o. Mechanical system for a simple and accurate to assemble in-wheel electric motor
WO2019139545A1 (en) 2018-01-09 2019-07-18 Elaphe Propulsion Technologies Ltd. In-wheel electric motor maintenance integration
DE102019116264A1 (en) 2019-06-14 2020-12-17 Gkn Automotive Limited ELECTROMOTORIC DRIVE WHEEL ARRANGEMENT FOR A MOTOR VEHICLE
US20200391547A1 (en) * 2019-06-17 2020-12-17 Hyundai Mobis Co., Ltd. In-wheel motor unit
CN213705155U (en) * 2020-08-17 2021-07-16 陆继荣 Special coreless hub motor for electric automobile
WO2023203953A1 (en) * 2022-04-19 2023-10-26 株式会社デンソー Wheel drive device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0706461B1 (en) Drive unit
EP2852517B1 (en) Bearing arrangement in an axial drive
DE102009035176A1 (en) Wheel hub drive for motor vehicle e.g. passenger car, has disk brake system including brake caliper that is arranged in recess, where recess is provided in stator of electric machine
EP3225449B1 (en) Wheel hub drive assembly
EP2736748B1 (en) Drive unit and vehicle axle for an electric vehicle
AT520430B1 (en) Vehicle with an electric drive
DE102016222844A1 (en) Friction-optimized electric drive system
DE102020107570A1 (en) Drive arrangement for an electric drive axle with two motors
DE102020202843A1 (en) Electromechanical brake pressure generator with a screw drive arrangement
DE102022004575B3 (en) Electric wheel hub drive for a motor vehicle
DE4217414C2 (en) Axle bearings, in particular wheel axle bearings for motor vehicles
DE102008017262A1 (en) Rotating connector for e.g. angular ball bearing, utilized as pivot bearing e.g. in construction of articulated bus, has electrical coil that is fixedly connected to outer bearing ring and magnets that are connected to inner bearing ring
WO2024199838A1 (en) Electric wheel hub drive for a motor vehicle
DE102023001261A1 (en) Wheel hub drive device
WO2025114249A1 (en) Wheel hub motor and drive-steering module
DE102023212039A1 (en) Wheel hub motor and drive-steering module
DE102024001297A1 (en) Wheel hub drive for a motor vehicle and motor vehicle
DE102023001258A1 (en) Electric wheel hub drive for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle
DE69702547T2 (en) Vehicle transmissions are equipped with an electrical retarder
DE102023004500A1 (en) Wheel hub drive for a motor vehicle
DE19602119C1 (en) Single wheel drive for electrically powered vehicle, esp. for low level rail vehicle, e.g. tram
DE102023004706B3 (en) Wheel hub drive for a motor vehicle and motor vehicle
DE102023004692A1 (en) Wheel hub drive for a motor vehicle
DE102023004701A1 (en) Wheel hub drive device for a motor vehicle
DE102024000354A1 (en) Wheel hub drive for a motor vehicle and motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24813163

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1