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Die Erfindung betrifft ein Radmodul Fernfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrzeug mit diesem Radmodul.
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Im Rahmen der Elektrifizierung des Nahverkehrs werden Mikromobilitätsfahrzeuge vorgeschlagen, welche mindestens einen Elektromotor zum Antrieb aufweisen. Eine bereits in existierenden Scootern eingesetzte Lösung sieht vor, den Elektromotor in dem Rad zu integrieren und somit als Radnabenantrieb umzusetzen. Neben dem Antrieb benötigen die Mikromobilitätsfahrzeuge auch Bremsanlagen, welche auf die passiven oder angetriebenen Räder wirken. Die dazugehörige Bremsanlage ist oftmals eine übliche Felgen-, Trommel- oder Scheibenbremse, wie bei Fahrrädern.
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Beispielsweise beschreibt die Druckschrift
DE 200 16 878 U1 einen Tretroller mit einer Bremseinrichtung, die als eine hydraulisch aktivierbare Scheibenbremse ausgebildet ist. Die Bremseinrichtung weist eine mit einem Rad drehfest verbundene Bremsscheibe und einen fest mit dem Rahmen des Tretrollers verbundenen Bremssattel auf, wobei der Bremssattel auf die Bremsscheibe wirkende Bremsbeläge enthält.
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Oftmals ist vorgesehen, dass die Bremsanlage auf das Rad wirkt, welches über den Elektromotor angetrieben wird. In ersten Ansätzen der Umsetzung wirken derartige Räder mit Elektromotor und Bremsanlage stark improvisiert, da zwar die Hauptfunktionen, nämlich der Antrieb und das Abbremsen, umgesetzt sind, Nebenfunktionen, wie zum Beispiel Schmutzsicherheit, kompakter Aufbau etc. noch nicht ausreichend berücksichtigt sind. Derartige E-Scooter sind aus dem Straßenverkehr bekannt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Radmodul für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches neben den Hauptfunktionen mindestens eine Nebenfunktion verbessert.
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Diese Aufgabe wird durch ein Radmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Radmodul, welches für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Radmodul kann als ein Vorderradmodul oder als ein Hinterradmodul des Fahrzeugs ausgebildet sein.
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Insbesondere ist das Fahrzeug als ein ein- oder mehrspuriges Fahrzeug, ausgebildet. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ausgebildet. Bevorzugt ist das Fahrzeug als ein Klein- oder Kleinstfahrzeug oder als ein Elektromobil ausgebildet. Das Fahrzeug weist vorzugsweise mindestens ein Radmodul auf. Mit nur einem Radmodul kann das Fahrzeug als ein elektrisches Einrad, z.B. als ein sogenanntes Monowheel oder Solowheel ausgebildet sein. Mit zwei oder mehr Radmodulen und/oder Rädern ist das Fahrzeug bevorzugt als ein Roller, insbesondere als ein Elektromotorrad, als ein Elektromotorroller, als ein Elektroroller, Elektrotretroller, Elektroscooter, z.B. E-Scooter, als ein Segway, Hoverboard, Kickboard, Skateboard, Longboard o.ä. ausgebildet. Alternativ kann das Fahrzeug als ein Fahrrad, insbesondere als ein Elektrofahrrad, z.B. als ein Pedelec oder als ein E-Bike ausgebildet sein. Das Fahrzeug kann alternativ als ein mehrspuriges Fahrrad, insbesondere mit drei oder mehr Rädern ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Transport- oder Lastenrad, insbesondere ein motorisiertes bzw. elektrisch angetriebenes Transport- oder Lastenrad, im Speziellen ein Dreirad- oder Vierrad-Pedelec oder eine Rikscha, insbesondere mit oder ohne Dach, oder ein Kabinenroller sein. Das Fahrzeug weist mindestens ein derartiges Radmodul auf.
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Das Radmodul weist ein Rad auf, wobei das Rad insbesondere durch eine Felge und einen Reifen gebildet sein kann. Das Rad kann auch als eine Walze, insbesondere als eine Kunststoffwalze, wie diese zum Beispiel bei Skateboards zum Einsatz kommen, gebildet sein.
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Das Radmodul weist einen Bremsabschnitt auf, wobei der Bremsabschnitt die Funktion hat, bei Aktivierung des Bremsabschnitts das Rad des Radmoduls abzubremsen. Hierzu ist der Bremsabschnitt mit dem Rad wirkverbunden. Der Bremsabschnitt weist einen stationären Bremspartner auf, welcher mit einem Chassis oder einem Fahrwerk oder einer Achslagerung oder einer Wellenlagerung für das Rad verbunden oder verbindbar ist. Ferner weist der Bremsabschnitt einen rotierenden Bremspartner auf, welcher mit dem Rad drehfest verbunden ist. Der stationäre Bremspartner und der rotierende Bremspartner können einen Reibschluss aufbauen, so dass das Rad abgebremst ist.
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Zudem ist vorgesehen, dass der stationäre Bremspartner mit einem ersten Seitenflächenabschnitt des Radmoduls verbunden ist. Der erste Seitenflächenabschnitt ist insbesondere ein erster Flächenabschnitt ausgebildet, welcher auf einer axialen Stirnseite des Rads angeordnet ist. Vorzugsweise ist der erste Seitenflächenabschnitt kreisförmig oder zumindest kreisringförmig ausgebildet. Das Radmodul weist ein Antriebsabschnitt auf, wobei der Antriebsabschnitt die Funktion hat, das Rad des Radmoduls anzutreiben und/oder mit einem Antriebsmoment zu beaufschlagen. Der Antriebsabschnitt weist einen Elektromotor auf, welcher ein Antriebsmoment für den Antriebsabschnitt zur Verfügung stellt. Der Elektromotor weist einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor relativ zu dem Stator drehbar ausgebildet ist.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Elektromotor als ein Innenläufer ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend ist der Rotor koaxial und/oder konzentrisch radial innenliegend zu dem Stator angeordnet. Insbesondere ist der Rotor in dem Stator positioniert. Ferner ist der Stator mit einem zweiten Seitenflächenabschnitt des Radmoduls verbunden. Der zweite Seitenflächenabschnitt ist insbesondere als ein zweiter Flächenabschnitt ausgebildet, welcher auf einer anderen axialen Stirnseite des Rads wie der erste Seitenflächenabschnitt angeordnet ist. Vorzugsweise ist der zweite Seitenflächenabschnitt kreisförmig oder zumindest kreisringförmig ausgebildet.
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Es ist bevorzugt vorgesehen, dass in einer axialen Draufsicht auf das Radmodul der erste und der zweite Seitenflächenabschnitt überlappend ausgebildet sind. Beispielsweise bilden der erste Seitenflächenabschnitt und der zweite Seitenflächenabschnitt jeweils einen seitlichen Deckelabschnitt und/oder einen Sichtabschnitt für das Radmodul.
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Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist zum einen, dass das Rad beidseitig durch die zwei Seitenflächenabschnitte abgedeckt und somit vor Verunreinigungen oder Beschädigungen geschützt ist. Ferner ergibt sich durch die seitlichen Abdeckungen ein optisch symmetrisches Bild des Radmoduls welches vom Benutzer als qualitätssteigernd wahrgenommen wird. Beispielsweise kann ein mit wenigstens zwei der Radmodule ausgestattetes Fahrzeug baugleiche Radmodule auf einer Achse verwenden, da diese von beiden axialen Seiten gleich gestaltet werden können. Auf diese Weise kann auf unterschiedliche Ausführungen des Radmoduls in Abhängigkeit der Einbauposition verzichtet werden. Auch bei dem Einbau von nur einem Radmodul an einer Achse des Fahrzeugs, ergibt sich der Vorteil, dass das Fahrzeug symmetrisch aussieht und/oder auf beiden Seiten gleichermaßen empfindlich in Bezug auf Verunreinigungen oder Beschädigungen ist.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Radmodul ein Statorgehäuse auf. In dem Statorgehäuse ist der Stator angeordnet. Das Statorgehäuse kann beispielsweise als ein Metallgehäuse oder Blechgehäuse ausgebildet sein. Vorzugsweise bildet das Statorgehäuse einen Statorträger aus, wobei der Stator an dem Statorträger befestigt ist. Aus. Das Statorgehäuse bildet den zweiten Seitenflächenabschnitt aus, insbesondere ist der zweite Seitenflächenabschnitt ein integraler Bestandteil des Statorgehäuses. Beispielsweise ist das Statorgehäuse an der Achse des Radmoduls drehfest angeordnet und bildet einen einseitig, in axialer Richtung geöffneten Topf, wobei in dem Topf, insbesondere am radial äußeren Topfrand der Stator angeordnet ist. Insbesondere ist der Stator in einem Eckbereich des Statorgehäuses angeordnet, welcher durch einen Topfboden und eine Topfrand gebildet ist. Der Topfboden geht bevorzugt in den zweiten Seitenflächenabschnitt über und/oder bildet diesen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Rotor des Elektromotors über einen Übertragungsabschnitt mit dem Rad getrieblich verbunden. Der Übertragungsabschnitt ist zwischen dem Antriebsabschnitt und dem Bremsabschnitt angeordnet. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Abtrieb von dem Elektromotor in Richtung des Bremsabschnitts gerichtet ist. Dies hat den Vorteil, dass der Abtrieb in dem Radmodul in Bezug auf die axiale Richtung mittig angeordnet ist. Dies unterstreicht die Idee, dass beide axiale Seiten des Radmoduls symmetrisch oder zumindest ähnlich aufgebaut sein sollen.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung ist der Übertragungsabschnitt als eine drehfeste Verbindung zwischen dem Rotor und dem Rad ausgebildet. In dieser Ausgestaltung ergibt sich eine 1: 1 -Übertragung des Antriebsmoments von dem Elektromotor auf das Rad.
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Bei anderen Ausgestaltungen ist der Übertragungsabschnitt als ein Übersetzungsgetriebe ausgebildet. Vorzugsweise ist die Drehzahl des Übersetzungsgetriebes am Eingang des Übersetzungsgetriebes größer als am Ausgang des Übersetzungsgetriebes. Hierdurch kann ein höheres Drehmoment am Rad erreicht werden, zudem kann die Drehzahl des Elektromotors reduziert werden. Prinzipiell kann das Übersetzungsgetriebe beliebig, wie zum Beispiel als ein Stufengetriebe, ausgebildet sein.
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Besonders bevorzugt ist jedoch, dass das Übersetzungsgetriebe als eine Planetenstufe realisiert ist, da diese besonders platzsparend in dem Radmodul integriert werden kann. Die Planetenstufe weist einen Sonnenradabschnitt auf, wobei der Sonnenradabschnitt mit dem Rotor drehfest verbunden ist oder durch die Rotorwelle gebildet ist. Insbesondere ist der Sonnenradabschnitt als eine Hohlwelle ausgebildet. Zudem weist die Planetenstufe einen Planetenträger auf, wobei auf dem Planetenträger eine Mehrzahl von Planetenrädern drehbar angeordnet ist. Die Planetenräder kämmen jeweils mit dem Sonnenradabschnitt. Die Planetenstufe hat zudem ein Hohlrad, wobei das Hohlrad stationär angeordnet ist. Die Planetenräder kämmen mit dem Hohlrad. Das Hohlrad ist besonders bevorzugt an dem Statorgehäuse festgelegt, insbesondere formschlüssig in Umlaufrichtung drehgesichert und z.B. mit einem Sicherungsring gesichert. Der Planetenträger ist getrieblich, vorzugsweise drehfest mit dem Rad verbunden.
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Vorzugsweise umfasst der Übertragungsabschnitt einen Mitnehmerkranz, welcher drehfest mit dem Rad verbunden ist. Der Mitnehmerkranz ist in Umlaufrichtung formschlüssig mit dem Planetenträger verbunden. Dagegen ist es besonders bevorzugt, dass sich der Mitnehmerkranz in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung frei zu dem Planetenträger bewegen kann, so dass Vibrationen, welche über das Rad eingeleitet werden nicht in Richtung des Elektromotors weitergeführt oder zumindest reduziert weitergeleitet werden, so dass dieser geschützt ist. In gleicher Weise wird dadurch erreicht, dass Vibrationen von dem Elektromotor nicht oder zumindest nur reduziert über den Mitnehmerkranz in das Rad eingeleitet werden.
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Zur Kopplung weist der Mitnehmerkranz Kopplungsorgane und der Planetenträger Aufnahmeorgane auf. Beispielsweise sind die Kopplungsorgane des Mitnehmerkranzes als axial auskragend Stege oder Laschen ausgebildet, die Aufnahmeorgane sind dagegen als Durchbrüche in dem Planetenträger ausgebildet, in die die Kopplungsorgane eingeführt sind. Durch diese Ausgestaltung kann sich der Mitnehmerkranz relativ zu dem Planetenträger in axialer und radialer Richtung ausreichend frei bewegen, dagegen erfolgt eine formschlüssige Kopplung in Umlaufrichtung.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist einer der Bremspartner eine Bremsscheibe und der andere Bremspartner einen Bremsbelag auf. Die Bremsscheibe und/oder der Bremsbelag weisen gegebenenfalls jeweils eine umlaufende Bremsfläche auf. Insbesondere ist die Bremsfläche als eine Kreisringfläche ausgebildet. Die Bremsfläche, insbesondere die Kreisringfläche, kann durchgängig umlaufend um eine Hauptachse des Radmoduls ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann diese in Umlaufrichtung unterbrochen realisiert sein, wobei jedoch die umlaufende Grundform, insbesondere Kreisringform, erhalten bleibt. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, den Bremsabschnitt in einem rotationssymmetrischen Design umzusetzen, so dass der erste Seitenflächenabschnitt und insbesondere beide Seitenflächenabschnitte technisch begründet sind. Die Bremsscheibe ist vorzugsweise als eine Metallscheibe oder als ein Metallring ausgebildet. Der Bremsbelag ist weicher als die Bremsscheibe ausgebildet.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der stationäre Bremspartner die Bremsscheibe und eine Aktoreinrichtung zum axialen Verschieben der Bremsscheibe auf. Im Betrieb wird die Bremsscheibe durch die Aktoreinrichtung in axialer Richtung verschoben, so dass die Bremsscheibe mit dem Bremsbelag in einen reibschlüssigen Kontakt kommt, wobei der Bremsabschnitt aktiviert wird und das Rad abgebremst wird.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist die Aktoreinrichtung als eine Hydraulikeinrichtung ausgebildet. Die Hydraulikeinrichtung ist somit zur hydraulischen Aktivierung des Bremsabschnitts ausgebildet. Beispielsweise kann die Hydraulikeinrichtung durch einen Bremshebel des Fahrzeuges betätigt werden und den Bremsabschnitt aktivieren, sodass das Rad abgebremst werden kann. Besonders bevorzugt kann die Hydraulikeinrichtung einen Ringraum und einen Ringkolben aufweisen, wobei der Ringkolben in dem Ringraum angeordnet ist. In dem Ringraum ist eine Hydraulikflüssigkeit zur Betätigung des Ringkolbens angeordnet. Der Ringraum und der Ringkolben sind umlaufend zu der Hauptachse ausgebildet.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weisen der erste Seitenflächenabschnitt und der zweite Seitenflächenabschnitt jeweils den gleichen, insbesondere einen optisch gleichen oder zumindest einen ähnlichen, Außendurchmesser und/oder Innendurchmesser auf, so dass sich ein symmetrisches Erscheinungsbild ergibt. Bei einer bevorzugten Weiterbildung weisen die Seitenflächenabschnitte Designelemente auf, wobei die Designelemente der beiden Seitenflächenabschnitte gleich ausgebildet sind. Die Designelemente können ausgewählt sein aus der folgenden Gruppe: Kühlrippen, insbesondere konzentrische Kühlrippen oder Kühlrippen, welche sich in Fahrtrichtung erstrecken, Streben und/oder Speichen, welche sich in radialer Richtung erstrecken, Oberflächengestaltung etc. Die Ausgestaltung und die Weiterbildung unterstreichen die erfinderische Grundidee, ein Radmodul mit einem symmetrischen Erscheinungsbild zu schaffen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung wird durch ein Fahrzeug, wie dies zuvor beschrieben wurde, gebildet, wobei dieses mindestens ein Radmodul aufweist, wie dieses zuvor beschrieben wurde.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 eine dreidimensionale Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Radmodul als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische, dreidimensionale Längsschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels für ein Radmodul für das Fahrzeug in der 1;
- 3 b eine schematische dreidimensionale Darstellung des Planetenträgers aus der 2;
- 3 b eine schematische dreidimensionale Darstellung des Mitnehmerkranzes aus der 2.
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Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer dreidimensionalen Darstellung ein Fahrzeug 1, wobei das Fahrzeug 1 als ein Elektroroller, Elektrotretroller oder Elektroscooter, auch als sogenannter E-Scooter bekannt, ausgebildet ist. Das Fahrzeug 1 weist ein Radmodul 2 mit einem Rad 3 auf, welches ein Vorderrad des Fahrzeugs 1 bildet. Das Radmodul 2 ist in der 2 in einer dreidimensionalen Darstellung gezeigt. Das Radmodul 2 dient insbesondere zum elektrischen Antrieb des Fahrzeugs 1. Zudem weist das Fahrzeug 1 ein, insbesondere antriebsloses, Hinterrad 4 auf, welches an einem Fahrzeugrahmen 5 des Fahrzeugs 1 drehbar gelagert ist.
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Das Fahrzeug 1 weist eine Radgabel 6 auf, wobei das Radmodul 2 in der Radgabel 6 gelagert ist. Die Radgabel 6 ist über einen Lenker 7 schwenkbeweglich mit dem Fahrzeugrahmen 5 verbunden, sodass das Radmodul 2 zur Lenkung des Fahrzeugs 1 über den Lenker 7 verschwenkt werden kann.
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Das Rad 3 des Radmoduls 2 weist eine Felge 8 und einen Reifen 9 auf, wobei der Reifen 9 auf der Felge 8 angeordnet ist. Beispielsweise ist die Felge 8 als eine Stahl-, Alu- oder Kunststofffelge ausgebildet. Beispielsweise ist der Reifen 9 als ein mit Luft befüllter Gummireifen ausgebildet.
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Das Radmodul 3 weist eine Radachse 10 auf, welche mit ihrer Längsachse eine Hauptachse H definiert. Das Rad 3 ist mit seiner Rotationsachse koaxial zu der Radachse 10 angeordnet. Die Radachse 10 ist an der Radgabel 6 festgelegt, wobei die Felge 8 drehbar auf der Radachse 10 gelagert ist.
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Die 2 zeigt einen Längsschnitt entlang der Hauptachse H durch das Radmodul 2 in einer schematischen dreidimensionalen Ansicht.
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Zum Antrieb des Rades 3 weist das Radmodul 2 einen Antriebsabschnitt 11 mit einem einen in der Felge 8 integrierten Elektromotor 12 auf. Die Elektromotor 12 weist einen drehfest mit der Radachse 10 verbundenen Stator 13 auf. Zudem weist der Elektromotor 12 einen über einen Übertragungsabschnitt 14 getrieblich mit der Felge 8 verbundenen Rotor 15 auf. In einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 wird die Felge 8 durch den Elektromotor 12 angetrieben, wobei das Rad 3 um die Hauptachse H rotiert.
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Das Radmodul 2 weist einen Bremsabschnitt 16 auf, welcher zur Übertragung eines Bremsmoments auf das Rad 3 dient. Der Bremsabschnitt 15 ist als eine Reibbremse ausgebildet und auf einer Seite der Felge 8 angeordnet. Der Bremsabschnitt 14 weist einen stationären Bremspartner mit einer Bremsscheibe 17 und einen rotierenden Bremspartner mit einem ringförmigen, insbesondere die Hauptachse H umlaufenden, Bremsbelag 18 auf, wobei der Bremsbelag 18 und die Bremsscheibe 17 in Bezug auf die Hauptachse H koaxial zueinander angeordnet sind. Der Bremsbelag 18 ist in Bezug auf die Hauptachse H an einer axialen Stirnseite der Felge 8 drehfest montiert, sodass der Bremsbelag 18 im Fahrbetrieb durch die Felge 8 mitgenommen wird und um die Hauptachse H rotiert. Die Bremsscheibe 17 ist in einer axialen Richtung AR zu dem Bremsbelag 18 hin und in einer axialen Gegenrichtung GR von dem Bremsbelag 18 weg bewegbar. In Umlaufrichtung um die Hauptachse H ist die Bremsscheibe 17 drehfest mit der Radachse 10 oder der Radgabel 6 gekoppelt.
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In einem betätigten Zustand des Bremsabschnitts 16 kontaktiert die Bremsscheibe 17 mit dem Bremsbelag 18, sodass ein Reibschluss gebildet wird, um das rotierende Rad 3 durch Reibung zwischen der Bremsscheibe 17 und dem Bremsbelag 18 abzubremsen.
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Der Bremsabschnitt 16 weist eine Bremseinheit 19 auf, wobei die Bremseinheit 19 den gabelfesten Teil des Bremsabschnitts bildet, insbesondere trägt die Bremseinheit 19 die Bremsscheibe 17 und verschiebt diese in axialer Richtung AR und Gegenrichtung GR.
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Die Bremseinheit 19 weist ein Gehäuse 20 auf, wobei das Gehäuse 20 koaxial zu der Hauptachse H angeordnet und drehfest an der Radgabel 6 angeordnet ist. Die Bremseinheit 19 weist eine Hydraulikeinrichtung 21 als Aktoreinrichtung auf, wobei die Hydraulikeinrichtung 21 in dem Gehäuse 20 angeordnet, insbesondere integriert ist.
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Die Hydraulikeinrichtung 21 weist einen Anschluss (nicht gezeigt) auf, über den sie mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt werden kann. Der Anschluss ist mit einem Ringraum 22 als Druckraum strömungstechnisch verbunden, wobei der Ringraum 22 einen Zylinder der Hydraulikeinrichtung 21 bildet. Der Ringraum 22 ist koaxial zu der Hauptachse H angeordnet. In dem Ringraum 22 ist ein Ringkolben 23 angeordnet, wobei der Ringkolben 23 in dem Ringraum 22 als Zylinder hydraulisch in axialer Richtung AR verschoben werden kann. Der Ringkolben 23 ist in axialer Richtung zweiteilig ausgebildet.
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Das Gehäuse 20 weist einen Aufnahmeabschnitt 24 zur Aufnahme der Radachse 10 auf. Ferner weist das Gehäuse 20 eine Außenwand 25 auf, wobei die Außenwand 25 den Ringraum 22 radial außen begrenzt. Der Aufnahmeabschnitt 24 sowie die Außenwand 25 sind als einstückiger Gehäusegrundkörper des Gehäuses 20 ausgebildet.
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Die Bremseinheit 19 weist eine Bremskörpereinrichtung 26 auf, wobei die Bremskörpereinrichtung 26 die Bremsscheibe 17 trägt und gemeinsam mit dieser in axialer Richtung AR bzw. in axialer Gegenrichtung GR durch die Hydraulikeinrichtung 21 verschoben wird. Die Bremskörpereinrichtung 26 weist eine Kraftverteilungsplatte 27 auf, wobei diese aus Stabilitätsgründen als ein Topf mit einem Kragen ausgebildet ist. In einem radialen Innenbereich liegt die Kraftverteilungsplatte 27 auf dem Ringkolben 23 auf, so dass die Kraftverteilungsplatte 27 bei einer axialen Bewegung des Ringkolbens 23 mitgeführt wird. Die Bremskörpereinrichtung 26 weist einen Bremsgrundkörper 28 auf, wobei der Bremsgrundkörper 28 die Bremsscheibe 17 trägt. Der Bremsgrundkörper 28 ist mit der Kraftverteilungsplatte 27 verbunden, so dass bei der axialen Bewegung der Bremsgrundkörper 28 und damit die Bremsscheibe 17 in axialer Richtung AR mitgeführt wird.
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Die Bremseinheit 19, insbesondere die Bremskörpereinrichtung 26 und im Speziellen der Bremsgrundkörper 28 bildet einen ersten Seitenflächenabschnitt 29 aus, wobei der erste Seitenflächenabschnitt 29 als eine Ringfläche ausgebildet ist, welche radial innen bei dem Gehäuse 20 oder - alternativ - bei der Radachse 10 beginnt und radial außen bis zu einem Innenumfang der Felge 8 reicht. Alternativ oder ergänzend ist der erste Seitenflächenabschnitt 29 als ein Kreisring oder kreisringförmig ausgebildet. Der erste Seitenflächenabschnitt 29 bildet einen Deckelabschnitt und/oder einen Sichtabschnitt für das Radmodul 2 und/oder für die Felge 8.
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Der Antriebsabschnitt 11 ist auf der axial gegenüberliegenden Seite zu dem Bremsabschnitt 16 angeordnet. Der Elektromotor 12 ist als ein Innenläufer ausgebildet, wobei der Stator 13 radial außen zu dem Rotor 14 angeordnet ist. Der Antriebsabschnitt 11 ist auf der axialen Stirnseite durch einen zweiten Seitenflächenabschnitt 30 abgeschlossen. Der zweite Seitenflächenabschnitt 30 erstreckt sich in einer Radialebene zu der Hauptachse H. Der zweite Seitenflächenabschnitt 30 ist axial gegenüberliegend zu dem ersten Seitenflächenabschnitt 29 angeordnet. In gleicher Weise wie der erste Seitenflächenabschnitt 29 ist auch der zweite Seitenflächenabschnitt 30 als eine Ringfläche ausgebildet. Diese beginnt bei der Radachse 10 und erstreckt sich radial außen bis zu einem Innenumfang der Felge 8. Alternativ oder ergänzend ist der zweite Seitenflächenabschnitt 30 als ein Kreisring oder kreisringförmig ausgebildet. Der zweite Seitenflächenabschnitt 30 bildet einen Deckelabschnitt und/oder einen Sichtabschnitt für das Radmodul 2 und/oder für die Felge 8. Der erste und der zweite Seitenflächenabschnitt 29, 30 weisen den gleichen oder zumindest einen ähnlichen Außendurchmesser und/oder einen gleichen oder zumindest einen ähnlichen Innendurchmesser auf. Beispielsweise können der erste und der zweite Seitenflächenabschnitt 29, 30 in der Gestaltung ähnlich oder identisch ausgebildet sein, so dass das Radmodul 2 symmetrisch ist bzw. wirkt.
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Der zweite Seitenflächenabschnitt 30 ist als ein Teilabschnitt von einem Statorgehäuse 31 ausgebildet. Das Statorgehäuse ist als ein Topf mit einem Topfboden 32, der sich in einer Radialebene zu der Hauptachse H erstreckt, und einem Topfrand 33, der sich koaxial zu der Hauptachse H erstreckt, ausgebildet. Der Stator 13 liegt mit seinem Außenumfang an dem Statorgehäuse 31, insbesondere an dem Topfrand 33, an und mit seiner axialen Stirnseite an dem Statorgehäuse 31, insbesondere an dem Topfboden 32, an. Beispielsweise ist in dem Statorgehäuse 31 ein nicht dargestellter Statorträger zur Aufnahme des Stators 13 angeordnet. Der Topfboden 32 bildet den zweiten Seitenflächenabschnitt 30 und stützt sich radial innenseitig an der Radachse 10 ab.
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Der Rotor 14 ist drehfest mit einer Rotorwelle 34 verbunden, wobei die Rotorwelle 34 als eine Hohlwelle ausgebildet ist und koaxial und/oder konzentrisch zu der Radachse 10 angeordnet ist. Die Rotorwelle 34 ist über eine erste Lageranordnung 35 drehbar auf der Radachse 10 angeordnet. Die erste Lageranordnung 35 weist beispielsweise zwei Lagereinrichtungen auf, welche als Kugellager ausgebildet sind.
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Die Rotorwelle 34 ist drehfest mit einem Sonnenradabschnitt 36 verbunden und bei diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Sonnenradabschnitt 36 ausgebildet. Die Rotorwelle 34 bildet damit einen Eingang in den Übertragungsabschnitt 14.
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Der Übertragungsabschnitt 14 ist axial in Bezug auf die Hauptachse H zwischen dem Antriebsabschnitt 11 und dem Bremsabschnitt 16 angeordnet. Der Übertragungsabschnitt 14 dient zur Übertragung des Antriebsmoments von dem Elektromotor 12 auf das Rad 3. Der Übertragungsabschnitt 14 weist ein Übersetzungsgetriebe auf, welches als eine Planetenstufe ausgebildet ist. Das Übersetzungsgetriebe ist so ausgelegt, dass eine höhere Drehzahl am Eingang und/oder an der Rotorwelle 34 auf eine niedrigere Drehzahl am Ausgang und/oder an dem Rad 3 übersetzt wird.
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Die Planetenstufe weist neben dem Sonnenradabschnitt 36 einen Planetenträger 37, Planetenräder 38, welche auf dem Planetenträger 37 drehbar angeordnet sind, sowie ein Hohlrad 39 auf. Das Hohlrad 39 ist drehfest, beispielsweise formschlüssig in Umlaufrichtung und in axialer Richtung mit einem Sicherungsring gesichert, in dem Statorgehäuse 31 als Statorträger aufgenommen. Der Sonnenradabschnitt 36 bildet somit den Eingang, der Planetenträger 37 den Ausgang der Planetenstufe.
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Zur Kopplung des Planetenträgers 37 mit dem Rad 3 ist ein Mitnehmerkranz 40 vorgesehen, welcher drehfest mit der Felge 8 verbunden ist und mit dem Planetenträger 37 in Umlaufrichtung formschlüssig gekoppelt ist. Funktional betrachtet weisen der Planetenträger 37 und der Mitnehmerkranz 40 eine formschlüssige Verbindung Umlaufrichtung auf, wobei die Kopplung zwischen Planetenträger 37 Mitnehmerkranz 40 in axialer Richtung und auch in radialer Richtung frei ist, so dass Vibrationen sowohl von dem Elektromotor 12 zu dem Rad 3 als von dem Rad 3 zum Elektromotor 12 gedämpft werden. Die Felge 8 und/oder das Rad 3 ist über eine zweite Lageranordnung 41 auf der Radachse 10 gelagert. Die zweite Lageranordnung 41 weist beispielhaft zwei Lagereinrichtungen auf, welche als Kugellager ausgebildet sind.
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In der 3 a ist der Planetenträger 37 mit dem Planetenrädern 38 dargestellt, in der 3 b der Mitnehmerkranz 40 jeweils in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung gezeigt. Der Planetenträger 37 weist drei Aufnahmeorgane 42 auf, welche als Durchgangsöffnungen ausgebildet sind, die in axialer Richtung verlaufen. Der Mitnehmerkranz 40 weist dagegen drei Kopplungsorgane 43 auf, welche als Laschen oder Stege ausgebildet sind, die in axialer Richtung verlaufen. Die Aufnahmeorgane 42 und die Kopplungsorgane 43 sind Komplementär ausgebildet, so dass der Planetenträger 37 auf dem Mitnehmerkranz 40 aufgesteckt werden kann und - wie bereits beschrieben - eine formschlüssige Kopplung in Umlaufrichtung zwischen dem Planetenträger 37 und dem Mitnehmerkranz 40 gebildet ist.
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Somit ist aus den 3 a, b abzuleiten, wie der Mitnehmerkranz 40 durch den Planetenträger 37 durchgreift und dadurch drehgesichert ist. Durch die Durchgangsöffnungen einerseits und Laschen andererseits kann das Antriebsmoment übertragen werden. Ferner sind Anschraubbohrungen 44 vom Mitnehmerkranz 40 zur Befestigung des Mitnehmerkranz es 40 an der Felge 8 dargestellt. In der radialen Richtung ist Spiel zwischen den Laschen vom Mitnehmerkranz 40 und den Aussparungen/Durchgangsöffnungen vom Planetenträger 37 vorgesehen, damit eine radiale Entkopplung erfolgt. Dadurch werden die Schwingungen des Rades 3 an den Planetenträger 37 nicht weitergeleitet. Aus Fertigungsgründen sollen die Planetenräder 38 auch in radialen Richtung frei bleiben, da ihre radiale Position schon durch das Hohlrad 39 und den Sonnenradabschnitt 36 gegeben ist. Ansonsten müsste eine sehr genaue bzw. teure Fertigung vom Planetensatz vorgesehen werden. Ohne radialer Freiheitsgrad wäre die Position der Planetenräder 38 sogenannt überbestim mt.
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Der dargestellte Planetenträger 37 besteht aus einer Konstruktion mit zwei Blechen, die zusammengeschweißt wurden, damit ein Gehäuse gebildet wird. Stifte und Planetenräder 38 werden durch Sicherungsringe gesichert. Vorliegend wurden Kugellager zwischen Planetenrädern 38 und den Stiften eingebaut, allerdings wäre es auch denkbar gewesen, Nadellager einzubauen. Die Verzahnung kann wahlweise - nach Auslegung - aus Kunststoff oder aus Metall sein. Eine Schrägverzahnung würde zu weniger Geräusch als eine gerade Verzahnung führen.
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Ein weiterer Vorteil von der Entkopplung der Felge 3 vom Rotor 15 ist, dass der Rotor 15 deutlicher ruhiger drehen wird. Dadurch kann ein engeres Spiel zwischen Rotor 15 und Stator 13 vorgesehen werden, was den Wirkungsgrad von dem Elektromotor 12 erhöht. Mit einem Innenläufer sind weniger Magneten als mit einem Außenläufer enthalten, was sich auf die Fertigungskosten positiv auswirken kann. Das Statorgehäuse 31 als Statorträger muss stabil genug gestaltet werden, da er das Antriebsmoment übertragen bzw. abstützen wird. Damit dient er gleichzeitig als ein fester Schutz für den Elektromotor 12 und für die Felge 8.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Radmodul
- 3
- Rad
- 4
- Hinterrad
- 5
- Fahrzeugrahmen
- 6
- Radgabel
- 7
- Lenker
- 8
- Felge
- 9
- Reifen
- 10
- Radachse
- 11
- Antriebsabschnitt
- 12
- Elektromotor
- 13
- Stator
- 14
- Übertragungsabschnitt
- 15
- Rotor
- 16
- Bremsabschnitt
- 17
- Bremsscheibe
- 18
- Bremsbelag
- 19
- Bremseinheit
- 20
- Gehäuse
- 21
- Hydraulikeinrichtung
- 22
- Ringraum
- 23
- Ringkolben
- 24
- Aufnahmeabschnitt
- 25
- Außenwand
- 26
- Bremskörpereinrichtung
- 27
- Kraftverteilungsplatte
- 28
- Bremsgrundkörper
- 29
- erster Seitenflächenabschnitt
- 30
- zweiter Seitenflächenabschnitt
- 31
- Statorgehäuse
- 32
- Topfboden
- 33
- Topfrand
- 34
- Rotorwelle
- 35
- erste Lageranordnung
- 36
- Sonnenradabschnitt
- 37
- Planetenträger
- 38
- Planetenräder
- 39
- Hohlrad
- 40
- Mitnehmerkranz
- 41
- zweite Lageranordnung
- 42
- Aufnahmeorgane
- 43
- Kopplungsorgane
- 44
- Anschraubbohrungen
- H
- Hauptachse
- AR
- axiale Richtung
- GR
- axiale Gegenrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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