DE102024001206A1 - Wheel hub drive for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Radnabenantrieb (10), mit einem Radträger (12), mit einer Radlagereinrichtung (14), welche eine drehfest mit dem Radträger (12) verbundene erste Lagerschale (16) sowie eine koaxial und drehbar zu der ersten Lagerschale (16) und radial außerhalb der ersten Lagerschale (16) angeordnete zweite Lagerschale (18) aufweist, mit einem Fahrzeugrad (30), welches eine Felge (32) sowie eine Radscheibe (34) aufweist, welche drehfest mit der zweiten Lagerschale (18) verbunden ist, mit einer elektrischen Maschine (38), welche einen Rotor (42) und einen Stator (40) aufweist, mit einem Statorträger (44), welcher einen Statorträgerabschnitt (46) aufweist, welcher radial innerhalb der ersten Lagerschale (16) angeordnet ist und Kanäle (48) für elektrische Leitungen (50) sowie Kühlkanäle (54) aufweist, wobei die elektrische Maschine (38) als eine außenlaufende Axialflussmaschine ausgebildet ist, wobei der Stator (40) auf einer dem Radträger (12) abgewandten axialen Seite (S1) der Radlagereinrichtung (14) angeordnet ist.The invention relates to a wheel hub drive (10), with a wheel carrier (12), with a wheel bearing device (14) which has a first bearing shell (16) connected to the wheel carrier (12) in a rotationally fixed manner and a second bearing shell (18) arranged coaxially and rotatably to the first bearing shell (16) and radially outside the first bearing shell (16), with a vehicle wheel (30) which has a rim (32) and a wheel disk (34) which is connected to the second bearing shell (18) in a rotationally fixed manner, with an electrical machine (38) which has a rotor (42) and a stator (40), with a stator carrier (44) which has a stator carrier section (46) which is arranged radially inside the first bearing shell (16) and has channels (48) for electrical lines (50) and cooling channels (54), wherein the electrical machine (38) is designed as an external axial flow machine, wherein the stator (40) is mounted on a wheel carrier (12) facing away from the axial side (S1) of the wheel bearing device (14).
Description
Die Erfindung betrifft einen Radnabenantrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a wheel hub drive for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
Ein solcher, auch als Radnabenantriebsvorrichtung oder Radnabenantriebseinrichtung bezeichneter Radnabenantrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, ist beispielsweise bereits der
Der Radnabenantrieb weist einen Radträger und eine Radlagereinrichtung auf, welcher eine drehfest mit dem Radträger verbundene erste Lagerschale sowie eine zweite Lagerschale aufweist. Die zweite Lagerschale ist koaxial und drehbar zu der ersten Lagerschale angeordnet. Außerdem ist die zweite Lagerschale radial außerhalb der ersten Lagerschale angeordnet. Der Radnabenantrieb weist auch ein einfach auch als Rad bezeichnetes Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs auf, wobei das Fahrzeugrad eine Felge sowie eine separat beziehungsweise getrennt von der Felge ausgebildete Radscheibe aufweist. Die Radscheibe ist drehfest mit der zweiten Lagerschale verbunden. Der Radnabenantrieb weist auch eine elektrische Maschine auf, welche einen Rotor und einen Stator aufweist. Vorgesehen ist ein Statorträger, welcher dazu ausgebildet ist, den Stator drehfest an dem Radträger zu halten. Der Statorträger weist einen Statorträgerabschnitt auf, welcher radial innerhalb der ersten Lagerschale angeordnet ist. Der Statorträgerabschnitt weist Kanäle für elektrischen Leitungen sowie Kühlkanäle auf.The wheel hub drive has a wheel carrier and a wheel bearing device, which has a first bearing shell connected to the wheel carrier in a rotationally fixed manner and a second bearing shell. The second bearing shell is arranged coaxially and rotatably to the first bearing shell. In addition, the second bearing shell is arranged radially outside the first bearing shell. The wheel hub drive also has a vehicle wheel of the motor vehicle, also simply referred to as a wheel, wherein the vehicle wheel has a rim and a wheel disk formed separately or apart from the rim. The wheel disk is connected to the second bearing shell in a rotationally fixed manner. The wheel hub drive also has an electric machine, which has a rotor and a stator. A stator carrier is provided, which is designed to hold the stator to the wheel carrier in a rotationally fixed manner. The stator carrier has a stator carrier section, which is arranged radially inside the first bearing shell. The stator carrier section has channels for electrical lines and cooling channels.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Radnabenantrieb der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders kompakte Bauweise des Radnabenantriebs realisiert werden kann.The object of the present invention is to further develop a wheel hub drive of the type mentioned at the outset in such a way that a particularly compact design of the wheel hub drive can be realized.
Diese Aufgabe wird durch einen Radnabenantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in dem abhängigen Anspruch angegeben.This object is achieved by a wheel hub drive with the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient further developments of the invention are specified in the dependent claim.
Um einen Radnabenantrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders kompakte Bauweise des Radnabenantriebs realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die elektrische Maschine als eine außenlaufende Axialflussmaschine ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die elektrische Maschine als ein Außenläufer, mithin als eine Außenläufermaschine ausgebildet, wobei die elektrische Maschine auch als eine Axialflussmaschine ausgebildet ist. Die Axialflussmaschine wird auch als Axialflussmotor (AFM) bezeichnet. Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Stator auf einer dem Radträger insbesondere in axialer Richtung des Radnabenantriebs, dessen radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung des Radnabenantriebs verläuft, abgewandten axialen Seite der Radlagervorrichtung angeordnet ist.In order to further develop a wheel hub drive of the type specified in the preamble of claim 1 in such a way that a particularly compact design of the wheel hub drive can be realized, it is provided according to the invention that the electrical machine is designed as an externally running axial flux machine. In other words, the electrical machine is designed as an external rotor, and therefore as an external rotor machine, whereby the electrical machine is also designed as an axial flux machine. The axial flux machine is also referred to as an axial flux motor (AFM). Furthermore, it is provided according to the invention that the stator is arranged on an axial side of the wheel bearing device facing away from the wheel carrier, in particular in the axial direction of the wheel hub drive, the radial direction of which runs perpendicular to the axial direction of the wheel hub drive.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht eines Radnabenantriebs für ein Kraftfahrzeug; und -
2 eine schematische Querschnittsansicht des Radnabenantriebs entlang einer in1 gezeigten Schnittebene A-A.
-
1 a schematic longitudinal sectional view of a wheel hub drive for a motor vehicle; and -
2 a schematic cross-sectional view of the wheel hub drive along a1 shown cutting plane AA.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols.
Die Radlagereinrichtung 14 weist erste Wälzkörper 26 auf, welche eine erste Wälzkörperreihe bilden. Die Radlagereinrichtung 14 weist zweite Wälzkörper 28 auf, welche eine zweite Wälzkörperreihe bilden. Die Wälzkörperreihen sind in axialer Richtung des Radnabenantriebs 10 und somit entlang der Drehachse 20 betrachtet aufeinanderfolgend, das heißt nacheinander angeordnet. Die Lagerschale 16 bildet eine erste Laufbahn für die Wälzkörper 26 und 28, und die Lagerschale 18 bildet eine zweite Laufbahn für die Wälzkörper 26 und 28. Dreht sich die Lagerschale 18 um die Drehachse 20 relativ zu der Lagerschale 16 und relativ zu dem Radträger 12, so wälzen die Wälzkörper 26 und 28, insbesondere jeweils direkt, an den Laufbahnen ab.The
Der Radnabenantrieb 10 weist außerdem ein einfach auch als Rad bezeichnetes Fahrzeugrad 30 auf. Das Fahrzeugrad 30 ist ein Bodenkontaktelement des Kraftfahrzeugs, welches in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs nach unten hin über das Bodenkontaktelement an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten hin über das Bodenkontaktelement an dem Boden abgestützt ist, so rollt das Bodenkontaktelement, insbesondere direkt, an dem Boden ab. Das Fahrzeugrad 30 weist eine Felge 32 und eine Radscheibe 34 auf, welche separat, das heißt getrennt von der Felge 32 ausgebildet und, insbesondere permanent, drehfest mit der Felge 32 verbunden ist. Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeugrad 30 außerdem eine separat von der Felge 32 und separat von der Radscheibe 34 ausgebildete Zierblende 36 auf. Die Zierblende 36 ist beispielsweise, insbesondere permanent, drehfest mit der Felge 32 und über diese, insbesondere permanent, drehfest mit der Radscheibe 34 verbunden. In axialer Richtung des Radnabenantriebs 10 und weg von dem Radträger 12 betrachtet ist zumindest ein jeweiliger Teilbereich der Felge 32 und der Radscheibe 34 durch die Zierblende 36 überlappt und somit überdeckt, mithin verkleidet.The
Die Radscheibe 34 ist, insbesondere permanent, drehfest mit der zweiten Lagerschale 18 verbunden. Beispielsweise ist die Radscheibe 34 separat von der Lagerschale 18 ausgebildet und, insbesondere permanent, drehfest mit der Lagerschale 18 verbunden.The
Der Radnabenantrieb 10 weist außerdem eine elektrische Maschine 38 auf, welche einen Stator 40 und einen Rotor 42 aufweist. Der Rotor 42 ist mittels des Stators 40 antreibbar und dadurch um die Drehachse 20 relativ zu dem Stator 40 und auch relativ zu dem Radträger 12 drehbar. Der Stator 40 ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem Radträger 12 verbunden. Der Rotor 42 ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem Fahrzeugrad 30 verbunden, sodass das Fahrzeugrad 30 mit dem Rotor 42 um die Drehachse 20 relativ zu dem Stator 40 und relativ zu dem Radträger 12 mitdrehbar ist. Somit kann durch Antreiben des Rotors 42 das Fahrzeugrad 30 angetrieben und somit um die Drehachse 20 relativ zu dem Stator 40 und relativ zu dem Radträger 12 und auch relativ zu der Lagerschale 16 gedreht werden.The
Der Radnabenantrieb 10 weist einen auch als Statorhalter bezeichneten Statorträger 44 auf, welcher dazu ausgebildet ist, den Stator 40, insbesondere permanent, drehfest an dem Radträger 12 zu halten. Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Stator 40 mittels des Statorträgers 44, insbesondere permanent, drehfest mit dem Radträger 12 verbunden. Hierfür sind der Stator 40 und der Statorträger 44, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden. Beispielsweise sind der Stator 40 und der Statorträger 44 separat voneinander ausgebildet und, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden. Erkennbar ist, dass der Rotor 42 und somit die elektrische Maschine 38 und die Radlagereinrichtung 14 und somit die Lagerschalen 16 und 18 allesamt koaxial zueinander angeordnet sind. Die Drehachse 20 ist somit eine auch als Hauptdrehachse bezeichnete Drehachse, um die sowohl der Rotor 42 als auch das Fahrzeugrad 30 relativ zu dem Radträger 12, relativ zu dem Stator 40, relativ zu dem Statorträger 44 und relativ zu der Lagerschale 16 drehbar sind.The
Wie aus
Der Statorträgerabschnitt 46 weist auch Kühlkanäle 54 auf. Erkennbar ist, dass die Kanäle 48 und die Kühlkanäle 54 innerhalb des Statorträgerabschnitts 46 verlaufen. Der jeweilige Kühlkanal 54 ist von einem beispielsweise gasförmigen oder aber flüssigen Kühlmittel durchströmbar, wie es vorzugsweise ein Bestandteil des Radnabenantriebs 10 ist. Über den jeweiligen Kühlkanal 54 kann der Stator 40 mit dem Kühlmittel versorgt und/oder über den jeweiligen Kühlkanal 54 kann das Kühlmittel von dem Stator 40 abgeführt werden. Mittels des Kühlmittels kann der Stator 40 gekühlt werden.The
Der jeweilige Kühlkanal 54 weist beispielsweise einen jeweiligen Anschluss 56 auf, über welchen beispielsweise der jeweilige Kühlkanal 54 mit einem jeweiligen weiteren, von dem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal flüssig verbindbar ist. Dadurch kann beispielsweise über den jeweiligen Anschluss 56 das Kühlmittel von dem jeweiligen Kühlkanal 54 in den jeweiligen weiteren Kühlkanal strömen und/oder umgekehrt.The
Die elektrische Maschine 38 weist des Weiteren einen auch als Rotorhalter bezeichneten Rotorträger 58 auf, welcher beispielsweise, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotor 42 verbunden ist. Beispielsweise umfasst der Rotor 42 Magnete, insbesondere Permanentmagnete, mittels welchen beispielsweise ein magnetische Fluss zum Antreiben des Rotors 42 erzeugbar ist oder erzeugt wird. Beispielsweise sind die Magnete, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotorträger 58 verbunden. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Magnete separat von dem Rotorträger 58 ausgebildet und, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotorträger 58 verbunden.The
Um nun eine besonders bauraumgünstige Bauweise des Radnabenantriebs 10 realisieren zu können, ist die elektrische Maschine 38 als eine außenlaufende Axialflussmaschine ausgebildet. Dabei weist der Rotor 42 zwei Rotorelemente 60 und 62 auf, welche in axialer Richtung des Radnabenantriebs 10 aufeinanderfolgend und voneinander beabstandet angeordnet sind. Zumindest ein Teil T des Stators 40 ist in axialer Richtung des Radnabenantriebs 10 zwischen den Rotorelementen 60 und 62 angeordnet, derart, dass das Rotorelement 60 in axialer Richtung des Radnabenantriebs 10 und hin zu dem Rotorelement 62 betrachtet zumindest teilweise durch den Teil T überlappt, das heißt überdeckt ist, und dass das Rotorelement 62 in axialer Richtung des Radnabenantriebs 10 und hin zu dem Rotorelement 60 betrachtet zumindest teilweise durch den Teil T überlappt, das heißt überdeckt ist. Beispielsweise ist oder umfasst das Rotorelement 60 wenigstens oder genau einen ersten der Magnete des Rotors 42. Alternativ oder zusätzlich ist oder umfasst beispielsweise das Rotorelement 62 wenigstens oder genau einen zweiten der Magnete des Rotors 42. Das jeweilige Rotorelement 60, 62 ist beispielsweise separat von dem Rotorträger 58 ausgebildet und, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotorträger 58 verbunden. Beispielsweise ist oder bildet der Rotorträger 58 ein Rotorgehäuse, in welchem die Rotorelemente 60 und 62 angeordnet sind.In order to be able to realize a particularly space-efficient design of the
Des Weiteren ist es vorgesehen, dass der Stator 40 auf einer dem Radträger 12 in axialer Richtung des Radnabenantriebs 10 abgewandten axialen Seite S1 der Radlagereinrichtung 14 angeordnet ist.Furthermore, it is provided that the
Aus
Erkennbar ist, dass beispielsweise der Statorträgerabschnitt 46 ein Leitungsführungsgehäuse ist, welches in die innere, erste Lagerschale 16 eingesetzt ist. In dem Leitungsführungsgehäuse verlaufen die Kühlkanäle 54, die Kanäle 48 und vorliegend der dritte Kanal 64. Denkbar ist, dass Kühlmittel direkt durch den jeweiligen Kühlkanal 54 hindurchströmt und somit auf seinem Weg durch den jeweiligen Kühlkanal 54 eine jeweilige, den jeweiligen Kühlkanal 54 direkt begrenzende, innenumfangsseitige Mantelfläche des Statorträgerabschnitts 46 berührt. Alternativ ist es denkbar, dass in wenigstens einem der Kühlkanäle 54 ein separat von dem Statorträgerabschnitt 46 ausgebildetes Leitungselement ausgebildet ist, welches von dem Kühlmittel durchströmbar ist. Entsprechendes gilt für den jeweiligen Kanal 48. Die jeweilige elektrische Leitung 50 ist beispielsweise eine jeweilige Hochvolt-Leitung, sodass beispielsweise der jeweilige Anschluss 52 ein jeweiliger Hochvolt-Anschluss (HV-Anschluss) ist. Ferner ist es denkbar, dass die jeweilige Leitung 50 für sich alleine betrachtet biegeschlaff ist. Denkbar ist, den Statorträgerabschnitt 46 mit den Kanälen 48 herzustellen und erst daraufhin die jeweilige Leitung 50 durch den jeweiligen Kanal 48 hindurchzuverlegen. Alternativ wäre es denkbar, die jeweilige Leitung 50 in den jeweiligen Kanal 48 einzugießen und/oder die jeweilige Leitung 50 mit dem Statorträgerabschnitt 46 zu umgießen, sodass beispielsweise bei einer insbesondere durch Gießen erfolgenden Herstellung des Statorträgerabschnitts 46 die jeweilige Leitung 50 von dem Statorträgerabschnitt 46 umgossen wird. Somit wird beispielsweise der Statorträgerabschnitt 46 bei seiner insbesondere durch Gießen erfolgenden Herstellung an die jeweilige Leitung 50 angegossen beziehungsweise um die jeweilige Leitung 50 herumgegossen.It can be seen that, for example, the
Erkennbar ist, dass der Statorträger 44 einen zweiten Statorträgerabschnitt 66 aufweist, welcher sich zumindest im Wesentlichen in einer Ebene erstreckt, die senkrecht zur axialen Richtung des Radnabenantriebs 10 verläuft. Der Statorträgerabschnitt 46 erstreckt sich in axialer Richtung des Radnabenantriebs 10 von dem Statorträgerabschnitt 66 weg und hin zu dem Radträger 12. Grundsätzlich wäre es denkbar, dass die Statorträgerabschnitte 46 und 66 einstückig miteinander ausgebildet sind, mithin aus einem einzigen Stück gebildet sind. Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist es jedoch vorgesehen, dass die Statorträgerabschnitte 46 und 66 separat voneinander ausgebildet und, insbesondere permanent, drehfest miteinander verbunden sind.It can be seen that the
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Radnabenantrieb 10 eine Bremsvorrichtung 68 auf, welche als eine Reibbremse und dabei als eine Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist beziehungsweise als Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs fungiert. Vorliegend ist die Bremsvorrichtung 68 als eine Scheibenbremse ausgebildet. Die Bremsvorrichtung 68 weist ein beispielsweise als Bremssattel ausgebildetes, erstes Bremselement 70 auf, welches, insbesondere permanent, drehfest mit dem Radträger 12 verbunden ist. Die Bremsvorrichtung 68 weist außerdem ein vorliegend als Bremsscheibe ausgebildetes zweites Bremselement 72 auf, welches, insbesondere permanent, drehfest mit der Lagerschale 18 und somit mit dem Fahrzeugrad 30 verbunden ist. Die Bremselemente 70 und 72 sind Reibelemente, die in, insbesondere direktes, reibendes Zusammenwirken bringbar sind, um hierdurch die Lagerschale 18 und in das Fahrzeugrad 30 insbesondere im Hinblick auf deren um die Drehachse 20 und relativ zu dem Radträger 12 erfolgende Drehungen abzubremsen. Beispielsweise sind die Bremselemente 70 und 72 durch, insbesondere hydraulisches, Betätigen der Bremsvorrichtung 68 in das zuvor genannte, reibende Zusammenwirken bringbar. Wie aus
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- RadnabenantriebWheel hub drive
- 1212
- RadträgerWheel carrier
- 1414
- RadlagereinrichtungWheel bearing device
- 1616
- erste Lagerschalefirst bearing shell
- 1818
- zweite Lagerschalesecond bearing shell
- 2020
- DrehachseRotation axis
- 2222
- DoppelpfeilDouble arrow
- 2424
- DoppelpfeilDouble arrow
- 2626
- erster Wälzkörperfirst rolling element
- 2828
- zweiter Wälzkörpersecond rolling element
- 3030
- FahrzeugradVehicle wheel
- 3232
- Felgerim
- 3434
- RadscheibeWheel disc
- 3636
- ZierblendeDecorative panel
- 3838
- elektrische Maschineelectric machine
- 4040
- Statorstator
- 4242
- RotorgehäuseRotor housing
- 4444
- StatorträgerStator carrier
- 4646
- StatorträgerabschnittStator carrier section
- 4848
- Kanalchannel
- 5050
- elektrische Leitungelectrical line
- 5252
- AnschlussConnection
- 5454
- KühlkanalCooling channel
- 5656
- AnschlussConnection
- 5858
- RotorträgerRotor carrier
- 6060
- RotorelementRotor element
- 6262
- RotorelementRotor element
- 6464
- dritter Kanalthird channel
- 6666
- zweiter Statorträgerabschnittsecond stator carrier section
- 6868
- BremsvorrichtungBraking device
- 7070
- erstes Bremselementfirst brake element
- 7272
- zweites Bremselementsecond brake element
- 5151
- SeitePage
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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2024
- 2024-04-16 DE DE102024001206.0A patent/DE102024001206A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
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