DE202012101434U1 - wheel hub drive - Google Patents
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Abstract
Radnabenantrieb für ein Rad mit einer Drehachse (500), wobei der Radnabenantrieb aufweist: ein als Nabe ausgeführtes Gehäuse (1) und einen Antriebsmotor, der in dem Gehäuse (1) angeordnet ist, gekennzeichnet durch mindestens ein Speichenringelement (20; 120; 220), das als Verbindungselement zu einem Außenumfangsbereich des Rades ausgelegt und an dem Gehäuse (1) befestigt ist.Wheel hub drive for a wheel with an axis of rotation (500), the wheel hub drive comprising: a housing (1) designed as a hub and a drive motor which is arranged in the housing (1), characterized by at least one spoke ring element (20; 120; 220) , which is designed as a connecting element to an outer peripheral area of the wheel and attached to the housing (1).
Description
Die Erfindung betrifft einen Radnabenantrieb für Fahrzeuge und beispielsweise einen solchen Radnabenantrieb, der in der Nabe eines Speichenrades vorgesehen ist. Ein Radnabenantrieb gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch bei anderen Fahrzeugen mit Elektroantrieb oder Elektrohilfsantrieb verwendet werden, auch in solchen Rädern, die keine Speichen aufweisen.The invention relates to a wheel hub drive for vehicles and, for example, such a wheel hub drive, which is provided in the hub of a spoke wheel. However, a wheel hub drive according to the present invention may also be used on other electric powered vehicles or auxiliary electric drive vehicles, even in those wheels that do not have spokes.
Bei derartigen Radnabenantrieben ist die Nabe üblicherweise als zweiteiliges Gehäuse ausgebildet, in derem Inneren sich die Antriebselemente befinden. Die Trennungslinie des Nabengehäuses verläuft üblicherweise senkrecht zur Drehachse des Rades, so dass eine in Fahrtrichtung gesehen linke und rechte Gehäusehälfte ausgebildet ist. Am äußeren Umfang der beiden Gehäusehälften sind, über den Umfang gleichmäßig verteilt, Ausnehmungen vorgesehen, die der Befestigung von Speichen dienen. Die Speichen werden mit einem Ende in den besagten Ausnehmungen befestigt und mit dem anderen Ende an einer Felge, wodurch die Nabe in bekannter Weise im Zentrum der Felge gehalten wird.In such wheel hub drives, the hub is usually formed as a two-part housing, in the interior of which the drive elements are located. The dividing line of the hub shell usually runs perpendicular to the axis of rotation of the wheel, so that seen in the direction of travel left and right half of the housing is formed. On the outer circumference of the two housing halves, evenly distributed over the circumference, recesses are provided, which serve for the attachment of spokes. The spokes are secured at one end in said recesses and at the other end to a rim, whereby the hub is held in a known manner in the center of the rim.
Die Gehäuse derartiger Radnabenantriebe werden, insbesondere wenn sie in großen Stückzahlen produziert werden, in der Regel aus einem Aluminiumdruckguss hergestellt. Problematisch ist hierbei zum einen, dass sich im äußeren Bereich der Gehäusehälften typischerweise Lunker bilden, da die Schmelze, insbesondere bei einem Zentralanguss, der aus wirtschaftlicher Sicht vorzusehen ist, von innen nach außen geschoben wird und dadurch erkaltete Schmelze, Schlacke und Luft sich als Front in diesem Außenbereich ablagern können. Gießtechnisch kann diesem Problem zwar mit sogenannten Gießbohnen begegnet werden. In der Praxis verbleiben jedoch dennoch Lunker und es wird im Außenbereich der Gehäusehälften, in denen die Speichen angeflanscht werden, ein weniger homogenes Materialgefüge erreicht als im Zentralbereich. Dies hat zur Folge, dass die Vorspannung der Speichen bei der Montage zwischen Felge und Nabe bei derartigen Gusskörpern im Hinblick auf die eingeschränkte Festigkeit des Gusskörpers begrenzt werden muss.The housings of such wheel hub drives, in particular if they are produced in large numbers, are usually produced from die-cast aluminum. The problem here is on the one hand that in the outer region of the housing halves typically form voids, since the melt, especially at a central gate, which is provided from an economic point of view, is pushed from the inside out and thereby cooled melt, slag and air as a front can deposit in this outdoor area. Casting technology, this problem can be countered with so-called casting beans. In practice, however, voids remain and it is in the outer region of the housing halves, in which the spokes are flanged, achieved a less homogeneous material structure than in the central region. This has the consequence that the bias of the spokes in the assembly between the rim and hub must be limited in such castings in view of the limited strength of the cast body.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radnabenantrieb der in Rede stehenden Art bereitzustellen, der insbesondere den vorstehend erläuterten Mangel behebt und eine kostengünstige und flexible Fertigung von Radnabenantrieben ermöglicht, die eine wünschenswerte Vorspannung der Speichen bei der Montage in einer Felge ermöglicht.The invention has for its object to provide a wheel hub drive of the kind in question, which in particular eliminates the above-described defect and allows a cost-effective and flexible production of wheel hub drives, which allows a desirable bias of the spokes when mounted in a rim.
Die Lösung dieses technischen Problems ist in Schutzanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.The solution to this technical problem is specified in
Der erfindungsgemäße Radnabenantrieb ist für die Verwendung mit einem eine Drehachse aufweisenden Rad ausgelegt. Er weist ein Gehäuse auf, das als Nabe ausgelegt ist. In dem Gehäuse ist ein Antriebsmotor angeordnet. An dem Gehäuse ist mindestens ein Speichenringelement befestigt. Das Speichenringelement dient als Verbindungselement zu einem Außenumfangsbereich des Rades.The wheel hub drive according to the invention is designed for use with a wheel having a rotation axis. It has a housing which is designed as a hub. In the housing, a drive motor is arranged. At least one spoke ring element is attached to the housing. The spoke ring member serves as a connecting element to an outer peripheral portion of the wheel.
Der Außenumfangsbereich des Rades kann beispielsweise eine Felge sein. Zwischen dem Speichenringelement und der Felge können Speichen vorgesehen sein. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das radial äußere Ende des Speichenringelements auch direkt an der Felge befestigt sein. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das radial äußere Ende des Speichenringelements auch selbst als Felge ausgeführt sein.The outer peripheral portion of the wheel may be, for example, a rim. Spokes may be provided between the spoke ring member and the rim. In another embodiment of the invention, the radially outer end of the spoke ring element can also be attached directly to the rim. In a further embodiment of the invention, the radially outer end of the spoke ring element can also be designed as a rim itself.
Der erfindungsgemäße Radnabenantrieb ist somit insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass das den Elektromotor einschließende Gehäuse einerseits und ein dieses Gehäuse mit einem Außenumfangsbereich des Rades verbindende Speichenringelement andererseits als separate Bauteile ausgeführt sind. Diese Entkoppelung bietet den Vorteil, dass die Materialien und Herstellungsverfahren für das Gehäuse einerseits und das Speichenringelement andererseits den jeweiligen spezifischen Anforderungen optimal angepasst werden können. So kann das Gehäuse in hohen Stückzahlen mit entsprechend geringen Einzelstückkosten für eine Vielzahl ansonsten unterschiedlicher Radnabenantriebe und Anbindungsmöglichkeiten in entsprechenden Rädern kostengünstig gefertigt werden. Es bedarf in diesem Fall nur einer Gussform, die für viele Gestaltungsvarianten verwendet werden kann. Auch die kostengünstige Verwendung von Aluminiumdruckguss ist möglich und führt dazu, dass ein leichtgewichtiges und hinsichtlich der Formgebung variables Gehäuse hergestellt werden kann.The wheel hub drive according to the invention is thus characterized in particular in that the housing enclosing the electric motor on the one hand and a spoke ring element connecting this housing to an outer peripheral area of the wheel on the other hand are designed as separate components. This decoupling offers the advantage that the materials and manufacturing methods for the housing on the one hand and the spoke ring element on the other hand can be optimally adapted to the specific requirements. Thus, the housing can be manufactured inexpensively in large quantities with correspondingly low unit costs for a variety of otherwise different hub drives and connectivity options in appropriate wheels. In this case, only one mold is needed, which can be used for many design variants. The cost-effective use of aluminum die casting is possible and results in that a lightweight and variable in terms of shape housing can be produced.
Andererseits kann das Speichenringelement so ausgeführt werden, dass es die erforderliche Festigkeit zur Anbindung an einer Felge oder zur Befestigung von Speichen aufweist und, je nach Ausführungsform, sogar selbst im Außenumfangsbereich als Felge ausgebildet ist. Den jeweiligen Anforderungen kann durch geeignete Positionsverfahren Rechnung getragen werden. Bei hohen Stückzahlen können entsprechende Massenproduktionsverfahren wie Drücken, Tiefziehen und Stanzen eingesetzt werden. Bei geringen Stückzahlen oder Einzelstückfertigung können Frästeile hergestellt werden.On the other hand, the spoke ring element can be designed so that it has the required strength for connection to a rim or for fixing spokes and, depending on the embodiment, even in the outer peripheral region is formed as a rim. The respective requirements can be met by means of suitable positioning methods. For high volumes corresponding mass production methods such as pressing, deep drawing and punching can be used. For small quantities or single piece production milled parts can be produced.
Das vorstehend erläuterte Prinzip gibt zudem die Möglichkeit, erfindungsgemäße Radnabenantriebe leicht und kostengünstig zu individualisieren. Das oder die Speichenringelemente können hierbei wichtige Designfunktionen übernehmen, entsprechend farblich ausgestaltet sein, Aufschriften oder Prägungen aufweisen, entsprechend oberflächenbehandelt sein, beispielsweise verchromt oder strukturiert, und hinsichtlich der Formgestaltung eine wesentliche Designfunktion übernehmen. Trotz der vielfachen Freiheitsgrade bei der technischen Auslegung bezüglich der Anbindung und Einbindung des Radnabenantriebs in ein Rad einerseits und der vielfachen gestalterischen Freiheitsgrade unter Designaspekten andererseits kann der erfindungsgemäße Radnabenantrieb kostengünstig produziert werden, da die kostenintensiven Bauteile wie das Gehäuse und der darin angeordnete Antriebsmotor in großen Stückzahlen hergestellt werden können.The above-explained principle also gives the possibility to individualize wheel hub drives according to the invention easily and inexpensively. The spoke or ring elements can assume important design functions, be appropriately colored, have inscriptions or embossing, be correspondingly surface-treated, for example, chromed or textured, and assume an essential design function in terms of the shape design. Despite the multiple degrees of freedom in the technical design regarding the connection and integration of the wheel hub drive in a wheel on the one hand and the multiple design degrees of freedom in design aspects of the wheel hub drive according to the invention can be produced inexpensively, since the cost-intensive components such as the housing and the drive motor arranged therein in large quantities can be produced.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse zwei Gehäuseteile auf, die koaxial zu der Achse des Rades angeordnet sind.In an advantageous embodiment of the invention, the housing has two housing parts, which are arranged coaxially to the axis of the wheel.
Die Verbindung des Speichenringelements beziehungsweise der Speichenringelemente mit dem Gehäuse kann durch eine Vielzahl von Befestigungsverfahren bewirkt werden, beispielsweise durch Schrauben, Nieten, Kleben, formschlüssiger Verbindung oder durch eine Kombination zweier oder mehrerer derartiger Befestigungsarten.The connection of the spoke ring element or the spoke ring elements with the housing can be effected by a variety of fastening methods, for example by screws, rivets, gluing, positive connection or by a combination of two or more such types of fastening.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind zwei Speichenringelemente an dem Gehäuse befestigt. Bei einem zweiteiligen Gehäuse mit zwei koaxial zur Drehachse des Rades angeordneten Gehäuseteilen kann hierbei ein Speichenringelement mit einem Gehäuseteil und das andere Speichenringelement mit einem anderen Gehäuseteil verbunden sein. Hierdurch ergibt sich eine symmetrische Anordnung, die kostengünstig herstellbar ist und die vorstehend dargelegten Freiheitsgrade hinsichtlich technischer Auslegung und Gestaltung unter Designaspekten in besonders vorteilhafter Weise bietet.In an advantageous embodiment of the invention, two spoke ring elements are fastened to the housing. In a two-part housing with two housing parts arranged coaxially to the axis of rotation of the wheel, a spoke ring element may be connected to a housing part and the other spoke ring element to another housing part. This results in a symmetrical arrangement, which is inexpensive to produce and the above-mentioned degrees of freedom in terms of technical design and design under design aspects in a particularly advantageous manner.
Zur Aufnahme des motorischen Drehmomentes kann eine Drehmomentstütze koaxial zu der Drehachse angeordnet sein. Diese Drehmomentstütze kann einen Vorsprung aufweisen, der koaxial zur Drehachse angeordnet ist, sich in eine Richtung parallel zur Drehachse erstreckt und dazu ausgelegt ist, in eine Ausnehmung eines Rahmenteils einzugreifen. Rahmenteil im Sinne der Erfindung bedeutet hierbei ein Bauteil desjenigen Fahrzeugs, in das ein Rad, welches den erfindungsgemäßen Radnabenantrieb aufweist, eingebaut wird. Bei einem Drei- oder Vierradfahrzeug kann dies beispielsweise ein Radträger sein. Bei einem Zweiradfahrzeug kann dies ein Teil einer Schwinge oder Gabel sein.To accommodate the motor torque, a torque arm can be arranged coaxially to the axis of rotation. This torque arm can have a projection which is arranged coaxially with the axis of rotation, extends in a direction parallel to the axis of rotation and is adapted to engage in a recess of a frame part. Frame part according to the invention in this case means a component of that vehicle, in which a wheel, which has the wheel hub drive according to the invention, is installed. For example, in a three or four wheeled vehicle, this may be a wheel carrier. In a two-wheeled vehicle, this may be part of a swingarm or fork.
Der Antriebsmotor des erfindungsgemäßen Radnabenantriebs ist vorzugsweise ein Elektromotor mit einem Statorelement, wobei die vorstehend erläuterte Drehmomentstütze eine Innenverzahnung aufweisen kann, die in eine Außenverzahnung des Statorelements eingreift. Das Statorelement kann ein Statorträgerteil und einen eine Wicklung aufweisenden Stator
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Die Darstellung in den Figuren ist zum Zwecke der besseren Übersicht sowie zur Darstellung von entsprechenden Einzelheiten jeweils vergrößert oder verkleinert ausgeführt, so dass insgesamt kein einheitlicher Maßstab eingehalten ist. Zudem sind die Detaillierungen einzelner Bauelemente unterschiedlich ausgeprägt.The invention will be explained below with reference to an embodiment in conjunction with the drawings. The illustration in the figures is designed for the purpose of better clarity and to display corresponding details in each case enlarged or reduced, so that overall no uniform scale is met. In addition, the details of individual components are different.
Im Folgenden wird zunächst der grundsätzliche Aufbau des erfindungsgemäßen Radnabenantriebs anhand der
Nicht näher erläutert werden hier ein Schaltmechanismus
Der Radnabenantrieb weist ein Gehäuse
Die Befestigung der Speichenringelemente
Die Gehäusehälften
Der weitere Aufbau des Radnabenantriebs gemäß den
Wie aus der auseinandergezogenen Darstellung gemäß
Hinsichtlich der Innenkontur weist die Drehmomentstütze
Ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Radnabenantriebs ist in
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Radnabenantriebs ist in
Die Ausführungsformen gemäß den
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNGSUMMARY OF THE REVELATION
Ein Radnabenantrieb für ein Rad mit einer Drehachse weist ein als Nabe ausgeführtes Gehäuse und einen Antriebsmotor auf, der in dem Gehäuse angeordnet ist. Mindestens ein Speichenringelement, das als Verbindungselement zu einem Außenumfangsbereich des Rades ausgelegt ist, ist an dem Gehäuse befestigt.A wheel hub drive for a wheel having a rotation axis has a housing designed as a hub and a drive motor which is arranged in the housing. At least one spoke ring member configured as a connection member to an outer peripheral portion of the wheel is fixed to the housing.
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