WO2024120802A1 - Electric wheel hub drive - Google Patents

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WO2024120802A1
WO2024120802A1 PCT/EP2023/082238 EP2023082238W WO2024120802A1 WO 2024120802 A1 WO2024120802 A1 WO 2024120802A1 EP 2023082238 W EP2023082238 W EP 2023082238W WO 2024120802 A1 WO2024120802 A1 WO 2024120802A1
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WO
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carrier
rotor
bearing
ring
rotationally fixed
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/082238
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German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Schmidt
Arthur Adam
Fabian Schwed
Johannes Dehn
Jessica Roosz
Original Assignee
Mercedes-Benz Group AG
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Publication date
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/02—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of clutch
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
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    • B60K2007/0038—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor moving together with the wheel axle
    • 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
    • B60K2007/0092—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor axle being coaxial to the wheel axle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/42—Clutches or brakes
    • B60Y2400/421—Dog type clutches or brakes

Definitions

  • the invention relates to an electric wheel hub drive according to the preamble of claim 1.
  • a disconnect unit can be used in an electric wheel hub drive for a motor vehicle. This can have a sliding sleeve that requires a suitable running surface.
  • Electric wheel hub drives are known, for example, from JP 2020 - 128 134 A and DE 102022 000 035 A1.
  • US 2020/0287495 A1 describes a control device for an electric motor having a first set of coil windings arranged to form a first sub-motor and a second set of coil windings arranged to form a second sub-motor, wherein the current flow in the first set of coil windings is controlled using a first pulse width modulation (PWM) with a first switching sequence and the current flow in the second set of coil windings is controlled using a second PWM with a second switching sequence, the control device comprising means arranged to measure the current flow in each of the first set of coil windings, wherein after determining that the sum of the current flow in the first set of coil windings is substantially non-zero, the first PWM values are derived from voltage values used to generate the second PWM.
  • PWM pulse width modulation
  • the invention is based on the object of specifying a novel electric wheel hub drive.
  • the object is achieved according to the invention by an electric wheel hub drive with the features of claim 1.
  • rotationally fixed is used as follows: Two elements are connected to one another in a rotationally fixed manner if they are arranged coaxially to one another (relative to their axis of rotation or relative to an axis of rotational symmetry) and if they are connected to one another in such a way that they always rotate at the same angular velocity. An element is connected to a housing in a rotationally fixed manner if it cannot be rotated relative to the housing.
  • radially overlapping is used as follows: Two (in particular substantially rotationally symmetrical) elements are arranged radially overlapping with respect to a common axis if they are at least partially arranged in a region of the same radial coordinates (in particular and the same angular coordinates).
  • axially overlapping is used as follows: Two elements are arranged axially overlapping with respect to a common axis if they are each at least partially arranged in a region of the same axial coordinates.
  • radially within is used as follows: A first element is arranged radially within a second element with respect to a common axis when the first element is arranged in a region of smaller radii than the second element.
  • an electric wheel hub drive for a motor vehicle with a wheel carrier, with a wheel bearing, which has a first bearing ring connected to the wheel carrier in a rotationally fixed manner and a second bearing ring arranged to rotate with respect to a main axis of rotation, with an electric machine, which has a stator and a rotor arranged to rotate about the main axis of rotation, with a stator carrier, which is connected to the wheel carrier in a rotationally fixed manner, with a rotor carrier, which is connected to the rotor in a rotationally fixed manner and is mounted to rotate with respect to the wheel carrier.
  • a separating clutch which has a first clutch half connected to the rotor carrier in a rotationally fixed manner and a second clutch half connected to the rotor carrier in a rotationally fixed manner. has a second coupling half connected to the second bearing ring, wherein the first coupling half is arranged to be axially displaceable relative to an outer bearing shell of a rotor bearing.
  • the first coupling half is radially surrounded and arranged to at least partially axially overlap the outer bearing shell of the rotor bearing.
  • the outer bearing shell of the rotor bearing is also referred to below as a third bearing ring.
  • an axial displacement device which is designed to axially displace the first coupling half, wherein the axial displacement device has a pinion which is arranged axially between the first coupling half and the wheel carrier.
  • the pinion is arranged radially overlapping, i.e. at least partially in a region of equal radii, to the first clutch half.
  • the axial displacement device has a first ramp ring coupled to the pinion via a tooth engagement and a second ramp ring connected to the stator carrier in a rotationally fixed manner via a groove in the stator carrier, wherein the ramp rings are arranged axially adjacent to one another and have respective ramps which are designed and engaged with one another such that a rotation of the first ramp ring relative to the second ramp ring causes an axial displacement of the second ramp ring.
  • a servomotor which is arranged on a side of the wheel carrier facing away from the first and second coupling halves, wherein a shaft is connected in a rotationally fixed manner to a rotor of the servomotor and in a rotationally fixed manner to the pinion.
  • the second ramp ring is connected in a rotationally fixed manner to a shift fork, which engages in a groove of the first clutch half.
  • a return spring acting parallel to the main axis of rotation is provided, which is arranged such that it is supported on the one hand on the second ramp ring and on the other hand directly or indirectly on the rotor carrier.
  • a rotation axis of the servo motor is arranged parallel to the main rotation axis.
  • the wheel carrier has a bore, wherein the shaft is guided through the bore.
  • a cover is provided which is arranged above the actuator on its side facing away from the wheel carrier.
  • a separating clutch in the sense of the present invention comprises two clutch halves (for example as a claw clutch or form-fitting clutch; alternatively, a multi-disk clutch or a friction clutch can also be used).
  • the term "separating clutch” can also include a sliding sleeve formed by the first clutch half, wherein the second clutch half of the separating clutch is advantageously directly connected to the brake disk carrier in a rotationally fixed manner or is formed by it.
  • the second clutch half can, however, also be designed as a separate claw toothing, which is also connected to the second bearing ring in a rotationally fixed manner.
  • clutch actuator includes all components that are located upstream of the first clutch half: actuator, adjusting shaft, pinion, axial displacement device (comprising the pinion, a first ramp ring, a second ramp ring, and possibly balls in between).
  • the function of the running surface for the first clutch half is advantageously integrated into the rotor bearing, so that little additional installation space is required.
  • the outer surface of the rotor bearing can also form the running surface for the first clutch half. This saves weight, costs and installation space.
  • Fig. 1 shows a schematic view of an electric wheel hub drive for a motor vehicle
  • Fig. 2 is a schematic detailed view of the electric wheel hub drive. Corresponding parts are provided with the same reference numerals in all figures.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an electric wheel hub drive 1 for a motor vehicle with a wheel carrier 2, with an electric machine 3 which has a stator 4 and a rotor 5 arranged to rotate about a main axis of rotation A, with a stator carrier 6 which is connected in a rotationally fixed manner to the wheel carrier 2, with a rotor carrier 7 which is connected in a rotationally fixed manner to the rotor 5 and is rotatably mounted relative to the wheel carrier 2, wherein the stator carrier 6 has a plate section 8 and a cylinder section 9, wherein the cylinder section 9 is arranged radially outside the plate section 8.
  • the plate section 8 has a first passage 10 for a shaft 11 of a servomotor 12 of a separating clutch 13, wherein the separating clutch 13 is arranged radially inside the cylinder section 9.
  • the plate section 8 has second passages 14 for screw connections 15, which are designed to connect the plate section 8 to the wheel carrier 2 in a rotationally fixed manner.
  • the second passages 14 are arranged substantially in a region of the same radii as the first passage 10.
  • the cylinder section 9 has at least one channel 16 which is designed to receive a coolant.
  • a rotor bearing 17 is provided for the rotational support of the rotor 5 and is arranged radially inside and axially overlapping the channel 16.
  • the separating clutch 13 further comprises a second ramp ring 18 arranged radially inside the cylinder section 9, wherein the ramp ring
  • the cylinder section 9 has at least one groove 19 on its radially inner side, which runs parallel to the main axis of rotation A, wherein the ramp ring 18 is connected to at least one pin 20, which is inserted into one of the grooves
  • the cylinder section 9 has on its radially outer side a sealing surface for a seal 21, in particular a radial seal, opposite the rotor carrier 7.
  • the sealing surface is arranged axially between the stator 4 and a brake disc 22.
  • the rotor bearing 17 is part of a combined bearing 28, which further includes a wheel bearing 29, wherein the combined bearing 28 has a third bearing ring 30 designed as an outer bearing shell, a first bearing ring 31 designed as a middle bearing shell and a second bearing ring 32 designed as an inner bearing shell, wherein a plurality of rolling elements 33 are arranged between the third bearing ring 30 (the outer bearing shell) and the first bearing ring 31 (the middle bearing shell), which form the rotor bearing 17, wherein a plurality of rolling elements 33 are arranged between the first bearing ring 31 (the middle bearing shell) and the second bearing ring 32 (the inner bearing shell), which form the wheel bearing 29.
  • the brake disc 22 can be designed as an inside-out brake disc and arranged on a brake disc carrier 23 which is connected in a rotationally fixed manner to a rim 24.
  • the rim 24 and the brake disc carrier 23 are connected in a rotationally fixed manner to the second bearing ring 32 (the inner bearing shell) of the wheel bearing 29 via a plurality of wheel bolts 27.
  • a further radial seal 25 can be arranged between the brake disc carrier 23 and the rotor carrier 7.
  • the ramp ring 18 is connected to a first coupling half 46, which is mounted axially displaceably in a respective passage 37 in the rotor carrier 7 and is designed for optional engagement with a second coupling half 47.
  • the second coupling half 47 is connected in a rotationally fixed manner to the second bearing ring 32 of the wheel bearing 29.
  • the first coupling half 46 is axially displaceable and arranged radially surrounding and at least partially axially overlapping the third bearing ring 30 designed as the outer bearing shell of the rotor bearing 17.
  • the rotor carrier 7 has a ring section, wherein the ring section is arranged radially surrounding and axially overlapping the third bearing ring 30 and wherein the third bearing ring is directly connected to the ring section in a rotationally fixed manner.
  • the first coupling half 46 is slide-mounted directly on the ring section.
  • the second coupling half 47 is directly connected in a rotationally fixed manner to the brake disk carrier 23, which in turn is advantageously directly connected in a rotationally fixed manner to the second bearing ring 32.
  • a pinion 34 is arranged on the shaft 11 and is connected to the second ramp ring 18 via a first ramp ring 35 with teeth.
  • a brake caliper 38 with brake pads 39 is also arranged on the wheel carrier 2.
  • the brake caliper 38 can be designed as an internal brake caliper 38.
  • the wheel carrier 2, the brake calliper 38, the brake pads 39, the stator 4, the stator carrier 6, the actuator 12, the shaft 11, the pinion 34 and the first bearing ring 31 do not rotate with the rim 24.
  • the brake disc 22, the brake disc carrier 23 and the second bearing ring 32 always rotate together with the rim 24.
  • the rotor carrier 7, the rotor 5, the first coupling half 46 and the third bearing ring 30 (the outer bearing shell) only rotate with the rim 24 when the separating clutch 13 is engaged, i.e. when the first coupling half 46 is connected in a rotationally fixed manner to the second coupling half 47.
  • the electrical machine 3 can be designed as an axial flux machine.
  • a first seal 21 can be provided which is arranged coaxially to the rotor carrier 7 in such a way that a first intermediate gap between the rotor carrier 7 and the stator carrier 6 is filled by the first seal 21.
  • a second seal 25 or further radial seal 25 can be arranged coaxially to the rotor carrier 7, such that a second intermediate gap between the rotor carrier 7 and the brake disk carrier 23 is filled by the second seal 25.
  • the second seal 25 can be arranged axially on a side of the first seal 21 facing away from the wheel carrier 2.
  • the second seal 25 can be arranged radially inside the stator 4, that is to say in particular radially inside the region of magnets arranged in the stator 4.
  • the first seal 21 can be arranged radially inside the rotor 5, that is to say in particular radially inside the region of magnets arranged in the rotor 5.
  • a first connection point for connecting the brake disc carrier 23 to the second bearing ring 32 can be arranged radially inside the second seal 25.
  • the brake disc 22, which is connected in a rotationally fixed manner to the brake disc carrier 23, can be arranged axially with respect to the main axis of rotation A on a side of the first seal 21 opposite the second seal 25.
  • a third seal 40 can be arranged coaxially to the rotor carrier 7, such that a third intermediate gap between the middle bearing shell, or the first bearing ring 31, and the inner bearing shell, or the second bearing ring 32, is filled by the third seal 40.
  • the stator carrier 6 has the cylinder section 9, which is sealed by means of the first seal 21 from a first disk-shaped part 41 of the rotor carrier 7, which, viewed axially, lies on one side of the stator 4.
  • the rotor carrier 7 also has a cylindrical part 42 and a second disk-shaped part 43 connected to the cylindrical part 42, which is sealed from the brake disk carrier 23 by means of the second seal 25.
  • the brake disk carrier 23 has a tight connection point to the second bearing ring 32 (the inner bearing shell).
  • the second bearing ring 32 (the inner bearing shell) is sealed from the first bearing ring (the middle bearing shell) by means of the third seal 40.
  • the first bearing ring 31 has the tight second connection point to the stator carrier 6.
  • a fourth seal 44 can be provided between the second bearing ring 32 and the first bearing ring 31 on the side of the wheel bearing 29 axially opposite the third seal 40.
  • the first bearing ring 31 can be designed as a single, one-piece bearing shell which forms both a radially outer bearing ring of the wheel bearing 29 and a radially inner bearing ring of the rotor bearing 17.
  • the first bearing ring 31 can also be designed as two rotationally connected bearing shells (or bearing rings), one of which is a radially outer part of the wheel bearing 29 and the other a radially inner part of the rotor bearing 17.
  • FIG. 2 is a schematic detailed view of the electric wheel hub drive 1.
  • the separating clutch 13 has the first coupling half 46 which is rotationally connected to the rotor carrier 7.
  • the first coupling half advantageously comprises a sliding sleeve.
  • the separating clutch 13 has the second clutch half 47 which is rotationally connected to the second bearing ring 32.
  • the second clutch half 47 is thus also rotationally connected to the rim 24.
  • a servomotor 12 of the separating clutch 13 is advantageously arranged directly on the wheel carrier 2.
  • a cover 49 of the servomotor 12, which functions as a housing of the servomotor 12, is advantageously fastened to the wheel carrier 2 with screws.
  • the servomotor 12 is advantageously arranged on a side of the wheel carrier 2 facing away from the first and second coupling halves 46, 47, wherein the servomotor 12 advantageously protrudes at least partially into a recess in the wheel carrier 2.
  • An axis of rotation B of the shaft 11 can be arranged parallel to the main axis of rotation A.
  • the shaft 11 is connected in a rotationally fixed manner to a servomotor rotor of the servomotor 12.
  • the wheel carrier 2 advantageously has a bore 48, with the shaft 11 being guided through the bore 48.
  • the bore 48 can be aligned with the passage 10.
  • the plate section 8 is advantageously arranged on a side of the wheel carrier 2 facing away from the servo motor 12, wherein the plate section 8 has the passage 10 through which the shaft 11 is guided.
  • an axial displacement device 26 is arranged on a side of the wheel carrier 2 facing away from the servo motor 12, which is designed to convert a rotational movement of the shaft 11 into an axial movement parallel to the main axis of rotation A.
  • the axial displacement device 26 has the pinion 34, which is rotationally fixedly connected to the shaft 11.
  • the axial displacement device 26 further comprises the first ramp ring 35 coupled to the pinion 34 via a tooth engagement and the second ramp ring 18 connected to the stator carrier 6 in a rotationally fixed manner via the groove 19 of the stator carrier 6.
  • the first ramp ring 35 and the second ramp ring 18 are advantageously arranged radially inside the cylinder section 9 and axially overlapping therewith.
  • the entire axial displacement device 26 is particularly advantageously arranged radially inside the cylinder section 9 and axially overlapping therewith.
  • the second ramp ring 18 has a shift fork 50 which engages in a groove of the first clutch half 46.
  • the first coupling half advantageously penetrates one or more passages 37 in the rotor carrier 7, whereby the first coupling half 46 is also connected to the rotor carrier 7 in a rotationally fixed manner, so that the first coupling half 46 can rotate together with the rotor carrier 7 while the second ramp ring 18 does not rotate, whereby the first coupling half can, however, be moved axially together with the second ramp ring 18.
  • a rotation of the shaft 11 causes a rotation of the first ramp ring 35 via the pinion 34 and the gearing, which causes an axial movement of the second ramp ring 18 and the first coupling half 46.
  • this engages or disengages from the second coupling half 47 accordingly and thus couples the rotor carrier 7 with the brake disk carrier 23 or decouples the rotor carrier 7 from the brake disk carrier 23.
  • the cover 49 is arranged above the actuator 12.
  • the first clutch half 46 is arranged in the area of engagement of the shift fork 50 in a circular manner and coaxially to the main axis of rotation A.
  • the first clutch half advantageously has a claw toothing which can be brought into engagement with a corresponding claw toothing of the second clutch half 47 on a side of the rotor carrier 7 facing away from the shift fork.
  • the first bearing ring 31 also forms a radially inner bearing ring of the rotor bearing 17, wherein the radially outer bearing ring of the rotor bearing 17 (namely the third bearing ring 30) is connected in a rotationally fixed manner to the rotor carrier 7.
  • a return spring 51 acting parallel to the main axis of rotation A can be provided, which is arranged such that it is supported on the one hand on the second ramp ring 18 and on the other hand on the rotor carrier 7.
  • the components of the separating clutch 13 which are arranged upstream of the first clutch half 46, i.e. the actuator 12, the shaft 11, the pinion 34 and the axial displacement device 26 (comprising the pinion 34, the first ramp ring 35, the second ramp ring 18, and optionally balls located between the ramp rings 35, 18), can be referred to together as an actuator.

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Abstract

The invention relates to an electric wheel hub drive (1) for a motor vehicle, comprising a hub carrier (2), a wheel bearing (29) that includes a first bearing ring (31), which is connected to the hub carrier (2) for conjoint rotation therewith, and a second bearing ring (32), which is arranged for rotation relative to a main axis of rotation (A), further comprising an electric machine (3) that includes a stator (4) and a rotor (5), which is arranged for rotation about the main axis of rotation (A), also comprising a stator support (6), which is connected to the hub carrier (2) for conjoint rotation therewith, and a rotor support (7), which is connected to the rotor (5) for conjoint rotation therewith and is mounted for rotation relative to the hub carrier (2), wherein a disconnect clutch (13) includes a first clutch half (46), which is connected to the rotor support (7) for conjoint rotation therewith, and a second clutch half (47), which is connected to the second bearing ring (32) for conjoint rotation therewith, a first clutch half (46) of the disconnect clutch (13) being axially movably arranged on an outer bearing shell of a rotor bearing (17).

Description

Elektrischer Radnabenantrieb Electric wheel hub drive
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Radnabenantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to an electric wheel hub drive according to the preamble of claim 1.
Bei einem elektrischen Radnabenantrieb für ein Kraftfahrzeug kann eine Trennkupplung (Disconnect-Einheit) verwendet werden. Diese kann eine Schiebemuffe aufweisen, die eine passende Lauffläche benötigt. A disconnect unit can be used in an electric wheel hub drive for a motor vehicle. This can have a sliding sleeve that requires a suitable running surface.
Elektrische Radnabenantriebe sind zum Beispiel aus der JP 2020 - 128 134 A und der DE 102022 000 035 A1 bekannt. Electric wheel hub drives are known, for example, from JP 2020 - 128 134 A and DE 102022 000 035 A1.
US 2020 / 0287495 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung für einen Elektromotor mit einem ersten Satz von Spulenwicklungen, die angeordnet sind, um einen ersten Teilmotor zu bilden, und einem zweiten Satz von Spulenwicklungen, die angeordnet sind, um einen zweiten Teilmotor zu bilden, wobei der Stromfluss in dem ersten Satz von Spulenwicklungen unter Verwendung einer ersten Pulsweitenmodulation (PWM) mit einer ersten Schaltsequenz gesteuert wird und der Stromfluss in dem zweiten Satz von Spulenwicklungen unter Verwendung einer zweiten PWM mit einer zweiten Schaltsequenz gesteuert wird, wobei die Steuervorrichtung Mittel umfasst, die angeordnet sind, um den Stromfluss in jeder des ersten Satzes von Spulenwicklungen zu messen, wobei nach der Feststellung, dass die Summe des Stromflusses in dem ersten Satz von Spulenwicklungen im Wesentlichen nicht null ist, die ersten PWM-Werte von Spannungswerten abgeleitet werden, die verwendet werden, um die zweite PWM zu erzeugen. US 2020/0287495 A1 describes a control device for an electric motor having a first set of coil windings arranged to form a first sub-motor and a second set of coil windings arranged to form a second sub-motor, wherein the current flow in the first set of coil windings is controlled using a first pulse width modulation (PWM) with a first switching sequence and the current flow in the second set of coil windings is controlled using a second PWM with a second switching sequence, the control device comprising means arranged to measure the current flow in each of the first set of coil windings, wherein after determining that the sum of the current flow in the first set of coil windings is substantially non-zero, the first PWM values are derived from voltage values used to generate the second PWM.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen neuartigen elektrischen Radnabenantrieb anzugeben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen elektrischen Radnabenantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. The invention is based on the object of specifying a novel electric wheel hub drive. The object is achieved according to the invention by an electric wheel hub drive with the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung wird der Begriff „drehfest“ wie folgt verwendet: Zwei Elemente sind drehfest miteinander verbunden, wenn sie koaxial zueinander angeordnet sind (bezogen auf ihre Drehachse oder bezogen auf eine Rotationssymmetrieachse) und wenn sie derart miteinander verbunden sind, dass sie immer mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen. Ein Element ist drehfest mit einem Gehäuse verbunden, wenn es nicht gegenüber dem Gehäuse verdreht werden kann. In the context of the present application, the term "rotationally fixed" is used as follows: Two elements are connected to one another in a rotationally fixed manner if they are arranged coaxially to one another (relative to their axis of rotation or relative to an axis of rotational symmetry) and if they are connected to one another in such a way that they always rotate at the same angular velocity. An element is connected to a housing in a rotationally fixed manner if it cannot be rotated relative to the housing.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung wird der Begriff „radial überlappend“ wie folgt verwendet: Zwei (insbesondere im wesentlichen rotationssymmetrische) Elemente sind in Bezug auf eine gemeinsame Achse radial überlappend angeordnet, wenn sie zumindest jeweils teilweise in einem Bereich gleicher radialer Koordinaten (insbesondere und gleicher Winkelkoordinaten) angeordnet sind. In the context of the present application, the term "radially overlapping" is used as follows: Two (in particular substantially rotationally symmetrical) elements are arranged radially overlapping with respect to a common axis if they are at least partially arranged in a region of the same radial coordinates (in particular and the same angular coordinates).
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung wird der Begriff „axial überlappend“ wie folgt verwendet: Zwei Elemente sind hinsichtlich einer gemeinsamen Achse axial überlappend angeordnet, wenn sie zumindest jeweils teilweise in einem Bereich gleicher axialer Koordinaten angeordnet sind. In the context of the present application, the term “axially overlapping” is used as follows: Two elements are arranged axially overlapping with respect to a common axis if they are each at least partially arranged in a region of the same axial coordinates.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung wird der Begriff „radial innerhalb“ wie folgt verwendet: Ein erstes Element ist, bezogen auf eine gemeinsame Achse, radial innerhalb eines zweiten Elementes angeordnet, wenn das erste Element in einem Bereich kleinerer Radien als das zweite Element angeordnet ist. In the context of the present application, the term "radially within" is used as follows: A first element is arranged radially within a second element with respect to a common axis when the first element is arranged in a region of smaller radii than the second element.
Erfindungsgemäß wird ein elektrischer Radnabenantrieb für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, mit einem Radträger, mit einem Radlager, welches einen drehfest mit dem Radträger verbundenen ersten Lagerring und einen drehbar zu einer Hauptdrehachse angeordneten zweiten Lagerring aufweist, mit einer elektrischen Maschine, welche einen Stator und einen um die Hauptdrehachse drehbar angeordneten Rotor aufweist, mit einem Statorträger, welcher drehfest mit dem Radträger verbunden ist, mit einem Rotorträger, welcher drehfest mit dem Rotor verbunden und drehbar gegenüber dem Radträger gelagert ist. Erfindungsgemäß ist eine Trennkupplung vorgesehen, welche eine drehfest mit dem Rotorträger verbundene erste Kupplungshälfte sowie eine drehfest mit dem zweiten Lagerring verbundene zweite Kupplungshälfte aufweist, wobei die erste Kupplungshälfte axial verschiebbar zu einer äußeren Lagerschale eines Rotorlagers angeordnet ist. Die erste Kupplungshälfte ist erfindungsgemäß radial umgeben und zumindest teilweise axial überlappend zu der äußeren Lagerschale des Rotorlagers angeordnet. Die äußere Lagerschalte des Rotorlagers wird im Folgenden auch als ein dritter Lagerring bezeichnet. According to the invention, an electric wheel hub drive for a motor vehicle is proposed, with a wheel carrier, with a wheel bearing, which has a first bearing ring connected to the wheel carrier in a rotationally fixed manner and a second bearing ring arranged to rotate with respect to a main axis of rotation, with an electric machine, which has a stator and a rotor arranged to rotate about the main axis of rotation, with a stator carrier, which is connected to the wheel carrier in a rotationally fixed manner, with a rotor carrier, which is connected to the rotor in a rotationally fixed manner and is mounted to rotate with respect to the wheel carrier. According to the invention, a separating clutch is provided, which has a first clutch half connected to the rotor carrier in a rotationally fixed manner and a second clutch half connected to the rotor carrier in a rotationally fixed manner. has a second coupling half connected to the second bearing ring, wherein the first coupling half is arranged to be axially displaceable relative to an outer bearing shell of a rotor bearing. According to the invention, the first coupling half is radially surrounded and arranged to at least partially axially overlap the outer bearing shell of the rotor bearing. The outer bearing shell of the rotor bearing is also referred to below as a third bearing ring.
In einer Ausführungsform ist eine Axialverschiebungsvorrichtung vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, die erste Kupplungshälfte axial zu verschieben, wobei die Axialverschiebungsvorrichtung ein Ritzel aufweist, welches axial zwischen der ersten Kupplungshälfte und dem Radträger angeordnet ist. In one embodiment, an axial displacement device is provided which is designed to axially displace the first coupling half, wherein the axial displacement device has a pinion which is arranged axially between the first coupling half and the wheel carrier.
In einer Ausführungsform ist das Ritzel radial überlappend, d.h. zumindest teilweise in einem Bereich gleicher Radien, zu der ersten Kupplungshälfte angeordnet. In one embodiment, the pinion is arranged radially overlapping, i.e. at least partially in a region of equal radii, to the first clutch half.
In einer Ausführungsform weist die Axialverschiebungsvorrichtung einen über einen Zahneingriff mit dem Ritzel gekoppelten ersten Rampenring sowie einen über eine Nut des Statorträgers drehfest mit dem Statorträger verbundenen zweiten Rampenring auf, wobei die Rampenringe axial benachbart zueinander angeordnet sind und jeweilige Rampen aufweisen, die so ausgebildet und miteinander im Eingriff sind, dass eine Verdrehung des ersten Rampenringes gegenüber dem zweiten Rampenring eine axiale Verschiebung des zweiten Rampenringes bewirkt. In one embodiment, the axial displacement device has a first ramp ring coupled to the pinion via a tooth engagement and a second ramp ring connected to the stator carrier in a rotationally fixed manner via a groove in the stator carrier, wherein the ramp rings are arranged axially adjacent to one another and have respective ramps which are designed and engaged with one another such that a rotation of the first ramp ring relative to the second ramp ring causes an axial displacement of the second ramp ring.
In einer Ausführungsform ist ein Stellmotor vorgesehen, welcher auf einer der ersten und zweiten Kupplungshälfte abgewandten Seite des Radträgers angeordnet ist, wobei eine Welle drehfest mit einem Rotor des Stellmotors und drehfest mit dem Ritzel verbunden ist. In one embodiment, a servomotor is provided which is arranged on a side of the wheel carrier facing away from the first and second coupling halves, wherein a shaft is connected in a rotationally fixed manner to a rotor of the servomotor and in a rotationally fixed manner to the pinion.
In einer Ausführungsform ist der zweite Rampenring drehfest mit einer Schaltgabel verbunden, welche in eine Nut der ersten Kupplungshälfte eingreift. In one embodiment, the second ramp ring is connected in a rotationally fixed manner to a shift fork, which engages in a groove of the first clutch half.
In einer Ausführungsform ist eine parallel zu der Hauptdrehachse wirkende Rückstellfeder vorgesehen, welche derart angeordnet ist, dass sie sich einerseits an dem zweiten Rampenring, andererseits unmittelbar oder mittelbar an dem Rotorträger abstützt. In one embodiment, a return spring acting parallel to the main axis of rotation is provided, which is arranged such that it is supported on the one hand on the second ramp ring and on the other hand directly or indirectly on the rotor carrier.
In einer Ausführungsform ist eine Drehachse des Stellmotors parallel zu der Hauptdrehachse angeordnet. In einer Ausführungsform weist der Radträger eine Bohrung auf, wobei die Welle durch die Bohrung hindurchgeführt ist. In one embodiment, a rotation axis of the servo motor is arranged parallel to the main rotation axis. In one embodiment, the wheel carrier has a bore, wherein the shaft is guided through the bore.
In einer Ausführungsform ist eine Abdeckung vorgesehen, die über dem Stellmotor auf dessen vom Radträger abgewandter Seite angeordnet ist. In one embodiment, a cover is provided which is arranged above the actuator on its side facing away from the wheel carrier.
Eine Trennkupplung im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst zwei Kupplungshälften (beispielsweise als Klauenkupplung oder Formschlusskupplung; alternativ kann auch eine Lamellenkupplung oder eine Reibschlusskupplung verwendet werden). Der Begriff „Trennkupplung“ kann außerdem eine durch die erste Kupplungshälfte mitausgebildete Schiebemuffe mit umfassen, wobei die zweite Kupplungshälfte der Trennkupplung vorteilhaft unmittelbar drehfest mit dem Bremsscheibenträger verbunden ist oder durch diesen ausgebildet wird. Die zweite Kupplungshälfte kann jedoch auch als separate Klauenverzahnung ausgebildet sein, die auch drehfest mit dem zweiten Lagerring verbunden ist. A separating clutch in the sense of the present invention comprises two clutch halves (for example as a claw clutch or form-fitting clutch; alternatively, a multi-disk clutch or a friction clutch can also be used). The term "separating clutch" can also include a sliding sleeve formed by the first clutch half, wherein the second clutch half of the separating clutch is advantageously directly connected to the brake disk carrier in a rotationally fixed manner or is formed by it. The second clutch half can, however, also be designed as a separate claw toothing, which is also connected to the second bearing ring in a rotationally fixed manner.
Der Begriff „Aktuator der Trennkupplung“ umfasst alle Komponenten, die der ersten Kupplungshälfte vorgelagert sind: Stellmotor, Verstellwelle, Ritzel, Axialverschiebungsvorrichtung (aufweisend das Ritzel, einen ersten Rampenring, einen zweiten Rampenring, gegebenenfalls dazwischenliegende Kugeln). The term “clutch actuator” includes all components that are located upstream of the first clutch half: actuator, adjusting shaft, pinion, axial displacement device (comprising the pinion, a first ramp ring, a second ramp ring, and possibly balls in between).
Vorteilhaft wird die Funktion der Lauffläche für die erste Kupplungshälfte im Rotorlager integriert, so dass wenig zusätzlicher Bauraum benötigt wird. Dabei kann die Außenfläche des Rotorlagers gleichzeitig die Lauffläche für die erste Kupplungshälfte bilden. Auf diese Weise werden Gewicht, Kosten und Bauraum gespart. The function of the running surface for the first clutch half is advantageously integrated into the rotor bearing, so that little additional installation space is required. The outer surface of the rotor bearing can also form the running surface for the first clutch half. This saves weight, costs and installation space.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen: Showing:
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines elektrischen Radnabenantriebs für ein Kraftfahrzeug, und Fig. 1 shows a schematic view of an electric wheel hub drive for a motor vehicle, and
Fig. 2 eine schematische Detailansicht des elektrischen Radnabenantriebs. Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 2 is a schematic detailed view of the electric wheel hub drive. Corresponding parts are provided with the same reference numerals in all figures.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines elektrischen Radnabenantriebs 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem Radträger 2, mit einer elektrischen Maschine 3, welche einen Stator 4 und einen um eine Hauptdrehachse A drehbar angeordneten Rotor 5 aufweist, mit einem Statorträger 6, welcher drehfest mit dem Radträger 2 verbunden ist, mit einem Rotorträger 7, welcher drehfest mit dem Rotor 5 verbunden und drehbar gegenüber dem Radträger 2 gelagert ist, wobei der Statorträger 6 einen Tellerabschnitt 8 und einen Zylinderabschnitt 9 aufweist, wobei der Zylinderabschnitt 9 radial außerhalb des Tellerabschnittes 8 angeordnet ist. Der Tellerabschnitt 8 weist eine erste Durchführung 10 für eine Welle 11 eines Stellmotors 12 einer Trennkupplung 13 auf, wobei die Trennkupplung 13 radial innerhalb des Zylinderabschnittes 9 angeordnet ist. Figure 1 shows a schematic view of an electric wheel hub drive 1 for a motor vehicle with a wheel carrier 2, with an electric machine 3 which has a stator 4 and a rotor 5 arranged to rotate about a main axis of rotation A, with a stator carrier 6 which is connected in a rotationally fixed manner to the wheel carrier 2, with a rotor carrier 7 which is connected in a rotationally fixed manner to the rotor 5 and is rotatably mounted relative to the wheel carrier 2, wherein the stator carrier 6 has a plate section 8 and a cylinder section 9, wherein the cylinder section 9 is arranged radially outside the plate section 8. The plate section 8 has a first passage 10 for a shaft 11 of a servomotor 12 of a separating clutch 13, wherein the separating clutch 13 is arranged radially inside the cylinder section 9.
In einer Ausführungsform weist der Tellerabschnitt 8 zweite Durchführungen 14 für Verschraubungen 15 auf, die dazu ausgebildet sind, den Tellerabschnitt 8 drehfest mit dem Radträger 2 zu verbinden. In one embodiment, the plate section 8 has second passages 14 for screw connections 15, which are designed to connect the plate section 8 to the wheel carrier 2 in a rotationally fixed manner.
In einer Ausführungsform sind die zweiten Durchführungen 14 im Wesentlichen in einem Bereich gleicher Radien wie die erste Durchführung 10 angeordnet. In one embodiment, the second passages 14 are arranged substantially in a region of the same radii as the first passage 10.
In einer Ausführungsform weist der Zylinderabschnitt 9 mindestens einen Kanal 16 auf, welcher zur Aufnahme eines Kühlmittels ausgebildet ist. In one embodiment, the cylinder section 9 has at least one channel 16 which is designed to receive a coolant.
In einer Ausführungsform ist ein Rotorlager 17 zur rotatorischen Lagerung des Rotors 5 vorgesehen und radial innerhalb und axial überlappend zu dem Kanal 16 angeordnet. In one embodiment, a rotor bearing 17 is provided for the rotational support of the rotor 5 and is arranged radially inside and axially overlapping the channel 16.
In einer Ausführungsform weist die Trennkupplung 13 ferner einen radial innerhalb des Zylinderabschnittes 9 angeordneten zweiten Rampenring 18 auf, wobei der RampenringIn one embodiment, the separating clutch 13 further comprises a second ramp ring 18 arranged radially inside the cylinder section 9, wherein the ramp ring
18 drehfest mit dem Zylinderabschnitt 9 verbunden und axial gegenüber dem Zylinderabschnitt 9 verschiebbar ist. 18 is connected in a rotationally fixed manner to the cylinder section 9 and is axially displaceable relative to the cylinder section 9.
In einer Ausführungsform weist der Zylinderabschnitt 9 an seiner radial inneren Seite mindestens eine Nut 19 auf, die parallel zu der Hauptdrehachse A verläuft, wobei der Rampenring 18 mit mindestens einem Stift 20 verbunden ist, der jeweils in eine der NutenIn one embodiment, the cylinder section 9 has at least one groove 19 on its radially inner side, which runs parallel to the main axis of rotation A, wherein the ramp ring 18 is connected to at least one pin 20, which is inserted into one of the grooves
19 eingreift. In einer Ausführungsform weist der Zylinderabschnitt 9 an seiner radial äußeren Seite eine Dichtfläche für eine Dichtung 21, insbesondere eine Radialdichtung, gegenüber dem Rotorträger 7 auf. 19 intervenes. In one embodiment, the cylinder section 9 has on its radially outer side a sealing surface for a seal 21, in particular a radial seal, opposite the rotor carrier 7.
In einer Ausführungsform ist die Dichtfläche axial zwischen dem Stator 4 und einer Bremsscheibe 22 angeordnet. In one embodiment, the sealing surface is arranged axially between the stator 4 and a brake disc 22.
Das Rotorlager 17 ist Teil eines kombinierten Lagers 28, das ferner ein Radlager 29 beinhaltet, wobei das kombinierte Lager 28 einen als eine äußere Lagerschale ausgebildeten dritten Lagerring 30, einen als eine mittlere Lagerschale ausgebildeten ersten Lagerring 31 und einen als eine innere Lagerschale ausgebildeten zweiten Lagerring 32 aufweist, wobei zwischen dem dritten Lagerring 30 (der äußeren Lagerschale) und dem ersten Lagerring 31 (der mittleren Lagerschale), die das Rotorlager 17 bilden, eine Mehrzahl von Wälzkörpern 33 angeordnet ist, wobei zwischen dem ersten Lagerring 31 (der mittleren Lagerschale) und dem zweiten Lagerring 32 (der inneren Lagerschale), die das Radlager 29 bilden, eine Mehrzahl von Wälzkörpern 33 angeordnet ist. The rotor bearing 17 is part of a combined bearing 28, which further includes a wheel bearing 29, wherein the combined bearing 28 has a third bearing ring 30 designed as an outer bearing shell, a first bearing ring 31 designed as a middle bearing shell and a second bearing ring 32 designed as an inner bearing shell, wherein a plurality of rolling elements 33 are arranged between the third bearing ring 30 (the outer bearing shell) and the first bearing ring 31 (the middle bearing shell), which form the rotor bearing 17, wherein a plurality of rolling elements 33 are arranged between the first bearing ring 31 (the middle bearing shell) and the second bearing ring 32 (the inner bearing shell), which form the wheel bearing 29.
Die Bremsscheibe 22 kann als eine Inside-Out-Bremsscheibe ausgebildet und an einem Bremsscheibenträger 23 angeordnet sein, der mit einer Felge 24 drehfest verbunden ist. Die Felge 24 und der Bremsscheibenträger 23 sind über mehrere Radschrauben 27 drehfest mit zweiten Lagerring 32 (der inneren Lagerschale) des Radlagers 29 verbunden. The brake disc 22 can be designed as an inside-out brake disc and arranged on a brake disc carrier 23 which is connected in a rotationally fixed manner to a rim 24. The rim 24 and the brake disc carrier 23 are connected in a rotationally fixed manner to the second bearing ring 32 (the inner bearing shell) of the wheel bearing 29 via a plurality of wheel bolts 27.
Eine weitere Radialdichtung 25 kann zwischen dem Bremsscheibenträger 23 und dem Rotorträger 7 angeordnet sein. A further radial seal 25 can be arranged between the brake disc carrier 23 and the rotor carrier 7.
Der Rampenring 18 ist mit einer ersten Kupplungshälfte 46 verbunden, die axial verschiebbar in einer jeweiligen Durchführung 37 im Rotorträger 7 gelagert und zum optionalen Eingriff mit einer zweiten Kupplungshälfte 47 ausgebildet ist. Die zweite Kupplungshälfte 47 ist drehfest mit dem zweiten Lagerring 32 des Radlagers 29 verbunden. The ramp ring 18 is connected to a first coupling half 46, which is mounted axially displaceably in a respective passage 37 in the rotor carrier 7 and is designed for optional engagement with a second coupling half 47. The second coupling half 47 is connected in a rotationally fixed manner to the second bearing ring 32 of the wheel bearing 29.
Vorteilhaft ist die erste Kupplungshälfte 46 axial verschiebbar sowie radial umgebend und zumindest teilweise axial überlappend zu dem als äußere Lagerschale des Rotorlagers 17 ausgebildeten dritten Lagerring 30 angeordnet. Besonders vorteilhaft weist der Rotorträger 7 einen Ringabschnitt auf, wobei der Ringabschnitt radial umgebend und axial überlappend zu dem dritten Lagerring 30 angeordnet ist und wobei der dritte Lagerring unmittelbar mit dem Ringabschnitt drehfest verbunden ist. Vorteilhaft ist die erste Kupplungshälfte 46 unmittelbar auf dem Ringabschnitt gleitgelagert. Advantageously, the first coupling half 46 is axially displaceable and arranged radially surrounding and at least partially axially overlapping the third bearing ring 30 designed as the outer bearing shell of the rotor bearing 17. Particularly advantageously, the rotor carrier 7 has a ring section, wherein the ring section is arranged radially surrounding and axially overlapping the third bearing ring 30 and wherein the third bearing ring is directly connected to the ring section in a rotationally fixed manner. Advantageously, the first coupling half 46 is slide-mounted directly on the ring section.
Vorteilhaft ist die zweite Kupplungshälfte 47 unmittelbar drehfest mit dem Bremsscheibenträger 23 verbunden, der seinerseits vorteilhaft unmittelbar drehfest mit dem zweiten Lagerring 32 verbunden ist. Advantageously, the second coupling half 47 is directly connected in a rotationally fixed manner to the brake disk carrier 23, which in turn is advantageously directly connected in a rotationally fixed manner to the second bearing ring 32.
An der Welle 11 ist ferner ein Ritzel 34 angeordnet, das über einen ersten Rampenring 35 mit Verzahnung mit dem zweiten Rampenring 18 in Verbindung steht. Furthermore, a pinion 34 is arranged on the shaft 11 and is connected to the second ramp ring 18 via a first ramp ring 35 with teeth.
Am Radträger 2 ist ferner ein Bremssattel 38 mit Bremsklötzen 39 angeordnet. Der Bremssattel 38 kann als ein innenliegender Bremssattel 38 ausgebildet sein. A brake caliper 38 with brake pads 39 is also arranged on the wheel carrier 2. The brake caliper 38 can be designed as an internal brake caliper 38.
Der Radträger 2, der Bremssattel 38, die Bremsklötze 39, der Stator 4, der Statorträger 6, der Stellmotor 12, die Welle 11, das Ritzel 34 und der erste Lagerring 31 rotieren nicht mit der Felge 24. The wheel carrier 2, the brake calliper 38, the brake pads 39, the stator 4, the stator carrier 6, the actuator 12, the shaft 11, the pinion 34 and the first bearing ring 31 do not rotate with the rim 24.
Die Bremsscheibe 22, der Bremsscheibenträger 23 und der zweite Lagerring 32 rotieren immer zusammen mit der Felge 24. The brake disc 22, the brake disc carrier 23 and the second bearing ring 32 always rotate together with the rim 24.
Der Rotorträger 7, der Rotor 5, die erste Kupplungshälfte 46 und der dritte Lagerring 30 (die äußere Lagerschale) rotieren nur dann mit der Felge 24, wenn die Trennkupplung 13 eingelegt ist, wenn also die erste Kupplungshälfte 46 drehfest mit der zweiten Kupplungshälfte 47 verbunden ist. The rotor carrier 7, the rotor 5, the first coupling half 46 and the third bearing ring 30 (the outer bearing shell) only rotate with the rim 24 when the separating clutch 13 is engaged, i.e. when the first coupling half 46 is connected in a rotationally fixed manner to the second coupling half 47.
Die elektrische Maschine 3 kann als eine Axialflussmaschine ausgebildet sein. The electrical machine 3 can be designed as an axial flux machine.
Zu einer Abdichtung eines Rotorraumes, insbesondere eines Zwischenraumes zwischen dem Rotor 5 und dem Stator 4, kann eine erste Dichtung 21 vorgesehen sein, welche koaxial zu dem Rotorträger 7 angeordnet ist, derart, dass ein erster Zwischenspalt zwischen dem Rotorträger 7 und dem Statorträger 6 durch die erste Dichtung 21 ausgefüllt wird. Eine zweite Dichtung 25 oder weitere Radialdichtung 25 kann koaxial zu dem Rotorträger 7 angeordnet sein, derart, dass ein zweiter Zwischenspalt zwischen dem Rotorträger 7 und dem Bremsscheibenträger 23 durch die zweite Dichtung 25 ausgefüllt wird. To seal a rotor space, in particular an intermediate space between the rotor 5 and the stator 4, a first seal 21 can be provided which is arranged coaxially to the rotor carrier 7 in such a way that a first intermediate gap between the rotor carrier 7 and the stator carrier 6 is filled by the first seal 21. A second seal 25 or further radial seal 25 can be arranged coaxially to the rotor carrier 7, such that a second intermediate gap between the rotor carrier 7 and the brake disk carrier 23 is filled by the second seal 25.
Hinsichtlich der Hauptdrehachse A kann die zweite Dichtung 25 axial auf einer dem Radträger 2 abgewandten Seite der ersten Dichtung 21 angeordnet sein. With respect to the main axis of rotation A, the second seal 25 can be arranged axially on a side of the first seal 21 facing away from the wheel carrier 2.
Die zweite Dichtung 25 kann radial innerhalb des Stators 4, das heißt insbesondere radial innerhalb des Bereichs von im Stator 4 angeordneten Magneten, angeordnet sein. The second seal 25 can be arranged radially inside the stator 4, that is to say in particular radially inside the region of magnets arranged in the stator 4.
Die erste Dichtung 21 kann radial innerhalb des Rotors 5, das heißt insbesondere radial innerhalb des Bereichs von im Rotor 5 angeordneten Magneten, angeordnet sein. The first seal 21 can be arranged radially inside the rotor 5, that is to say in particular radially inside the region of magnets arranged in the rotor 5.
Eine erste Verbindungsstelle zur Verbindung des Bremsscheibenträgers 23 mit den zweiten Lagerring 32 kann radial innerhalb der zweiten Dichtung 25 angeordnet sein. A first connection point for connecting the brake disc carrier 23 to the second bearing ring 32 can be arranged radially inside the second seal 25.
Die Bremsscheibe 22, welche drehfest mit dem Bremsscheibenträger 23 verbunden ist, kann hinsichtlich der Hauptdrehachse A axial auf einer der zweiten Dichtung 25 gegenüberliegenden Seite der ersten Dichtung 21 angeordnet sein. The brake disc 22, which is connected in a rotationally fixed manner to the brake disc carrier 23, can be arranged axially with respect to the main axis of rotation A on a side of the first seal 21 opposite the second seal 25.
Ferner kann eine dritte Dichtung 40 koaxial zu dem Rotorträger 7 angeordnet sein, derart, dass ein dritter Zwischenspalt zwischen der mittleren Lagerschale, beziehungsweise dem ersten Lagerring 31 , und der inneren Lagerschale, beziehungsweise dem zweiten Lagerring 32, durch die dritte Dichtung 40 ausgefüllt wird. Furthermore, a third seal 40 can be arranged coaxially to the rotor carrier 7, such that a third intermediate gap between the middle bearing shell, or the first bearing ring 31, and the inner bearing shell, or the second bearing ring 32, is filled by the third seal 40.
Ferner kann eine zweite Verbindungsstelle zur dichten Verbindung des ersten Lagerringes 31 mit dem Statorträger 6 bestehen. Damit ist der Rotorraum abgeschlossen: der Statorträger 6 weist den Zylinderabschnitt 9 auf, der mittels der ersten Dichtung 21 gegenüber einem ersten scheibenförmigen Teil 41 des Rotorträgers 7, der axial betrachtet auf einer Seite des Stators 4 liegt, abgedichtet ist. Der Rotorträger 7 weist ferner einen zylindrischen Teil 42 und einen mit dem zylindrischen Teil 42 verbundenen zweiten scheibenförmigen Teil 43 auf, der gegenüber dem Bremsscheibenträger 23 mittels der zweiten Dichtung 25 abgedichtet ist. Der Bremsscheibenträger 23 weist eine dichte Verbindungsstelle zur dem zweiten Lagerring 32 (der inneren Lagerschale) auf. Der zweite Lagerring 32 (die innere Lagerschale) ist mittels der dritten Dichtung 40 gegenüber der dem ersten Lagerring (der mittleren Lagerschale) abgedichtet. Der erste Lagerring 31 weist die dichte zweite Verbindungsstelle zum Statorträger 6 auf. Ferner kann eine vierte Dichtung 44 zwischen dem zweiten Lagerring 32 und dem ersten Lagerring 31 auf der der dritten Dichtung 40 axial gegenüberliegenden Seite des Radlagers 29 vorgesehen sein. Furthermore, there can be a second connection point for the tight connection of the first bearing ring 31 to the stator carrier 6. This closes off the rotor space: the stator carrier 6 has the cylinder section 9, which is sealed by means of the first seal 21 from a first disk-shaped part 41 of the rotor carrier 7, which, viewed axially, lies on one side of the stator 4. The rotor carrier 7 also has a cylindrical part 42 and a second disk-shaped part 43 connected to the cylindrical part 42, which is sealed from the brake disk carrier 23 by means of the second seal 25. The brake disk carrier 23 has a tight connection point to the second bearing ring 32 (the inner bearing shell). The second bearing ring 32 (the inner bearing shell) is sealed from the first bearing ring (the middle bearing shell) by means of the third seal 40. The first bearing ring 31 has the tight second connection point to the stator carrier 6. Furthermore, a fourth seal 44 can be provided between the second bearing ring 32 and the first bearing ring 31 on the side of the wheel bearing 29 axially opposite the third seal 40.
Der erste Lagerring 31 kann als eine einzige, einstückige Lagerschale ausgebildet sein, die sowohl einen radial äußeren Lagerring des Radlagers 29 als auch einen radial inneren Lagerring des Rotorlagers 17 ausbildet. Alternativ kann der erste Lagerring 31 auch als zwei drehtest miteinander verbundene Lagerschalen (beziehungsweise Lagerringe) ausgebildet sein, von denen eine ein radial äußerer Teil des Radlagers 29 und die andere ein radial innerer Teil des Rotorlagers 17 ist. The first bearing ring 31 can be designed as a single, one-piece bearing shell which forms both a radially outer bearing ring of the wheel bearing 29 and a radially inner bearing ring of the rotor bearing 17. Alternatively, the first bearing ring 31 can also be designed as two rotationally connected bearing shells (or bearing rings), one of which is a radially outer part of the wheel bearing 29 and the other a radially inner part of the rotor bearing 17.
Figur 2 ist eine schematische Detailansicht des elektrischen Radnabenantriebs 1. Figure 2 is a schematic detailed view of the electric wheel hub drive 1.
Die Trennkupplung 13 weist die drehtest mit dem Rotorträger 7 verbundene erste Kupplungshälfte 46 auf. The separating clutch 13 has the first coupling half 46 which is rotationally connected to the rotor carrier 7.
Die erste Kupplungshälfte umfasst vorteilhaft eine Schiebemuffe. The first coupling half advantageously comprises a sliding sleeve.
Ferner weist die Trennkupplung 13 die drehtest mit dem zweiten Lagerring 32 verbundene zweite Kupplungshälfte 47 auf. Die zweite Kupplungshälfte 47 ist somit auch drehtest mit der Felge 24 verbunden. Furthermore, the separating clutch 13 has the second clutch half 47 which is rotationally connected to the second bearing ring 32. The second clutch half 47 is thus also rotationally connected to the rim 24.
Ein Stellmotor 12 der Trennkupplung 13 ist vorteilhaft unmittelbar an dem Radträger 2 angeordnet. Eine Abdeckung 49 des Stellmotors 12, die als ein Gehäuse des Stellmotors 12 fungiert, ist vorteilhaft mit Schrauben an dem Radträger 2 befestigt. Der Stellmotor 12 ist vorteilhaft auf einer der ersten und zweiten Kupplungshälfte 46, 47 abgewandten Seite des Radträgers 2 angeordnet, wobei der Stellmotor 12 vorteilhaft zumindest teilweise in eine Ausnehmung in dem Radträger 2 ragt. A servomotor 12 of the separating clutch 13 is advantageously arranged directly on the wheel carrier 2. A cover 49 of the servomotor 12, which functions as a housing of the servomotor 12, is advantageously fastened to the wheel carrier 2 with screws. The servomotor 12 is advantageously arranged on a side of the wheel carrier 2 facing away from the first and second coupling halves 46, 47, wherein the servomotor 12 advantageously protrudes at least partially into a recess in the wheel carrier 2.
Eine Drehachse B der Welle 11 kann parallel zu der Hauptdrehachse A angeordnet sein. An axis of rotation B of the shaft 11 can be arranged parallel to the main axis of rotation A.
Die Welle 11 ist drehfest mit einem Stellmotor-Rotor des Stellmotors 12 verbunden. Der Radträger 2 weist vorteilhaft eine Bohrung 48 auf, wobei die Welle 11 durch die Bohrung 48 hindurchgeführt ist. Die Bohrung 48 kann mit der Durchführung 10 fluchten. Der Tellerabschnitt 8 ist vorteilhaft auf einer dem Stellmotor 12 abgewandten Seite des Radträgers 2 angeordnet, wobei der Tellerabschnitt 8 die Durchführung 10 aufweist, durch welche die Welle 11 hindurchgeführt ist. The shaft 11 is connected in a rotationally fixed manner to a servomotor rotor of the servomotor 12. The wheel carrier 2 advantageously has a bore 48, with the shaft 11 being guided through the bore 48. The bore 48 can be aligned with the passage 10. The plate section 8 is advantageously arranged on a side of the wheel carrier 2 facing away from the servo motor 12, wherein the plate section 8 has the passage 10 through which the shaft 11 is guided.
Vorteilhaft ist eine Axialverschiebungsvorrichtung 26 auf einer dem Stellmotor 12 abgewandten Seite des Radträgers 2 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, eine Drehbewegung der Welle 11 in eine Axialbewegung parallel zu der Hauptdrehachse A umzuwandeln. Advantageously, an axial displacement device 26 is arranged on a side of the wheel carrier 2 facing away from the servo motor 12, which is designed to convert a rotational movement of the shaft 11 into an axial movement parallel to the main axis of rotation A.
Die Axialverschiebungsvorrichtung 26 weist das Ritzel 34 auf, welches drehfest mit der Welle 11 verbunden ist. The axial displacement device 26 has the pinion 34, which is rotationally fixedly connected to the shaft 11.
Die Axialverschiebungsvorrichtung 26 weist ferner den über einen Zahneingriff mit dem Ritzel 34 gekoppelten ersten Rampenring 35 sowie den über die Nut 19 des Statorträgers 6 drehfest mit dem Statorträger 6 verbundenen zweiten Rampenring 18 auf. The axial displacement device 26 further comprises the first ramp ring 35 coupled to the pinion 34 via a tooth engagement and the second ramp ring 18 connected to the stator carrier 6 in a rotationally fixed manner via the groove 19 of the stator carrier 6.
Der erste Rampenring 35 und der zweite Rampenring 18 sind vorteilhaft radial innerhalb des Zylinderabschnittes 9 und axial überlappend zu diesem angeordnet. Besonders vorteilhaft ist die gesamte Axialverschiebungsvorrichtung 26 radial innerhalb des Zylinderabschnittes 9 und axial überlappend zu diesem angeordnet. The first ramp ring 35 and the second ramp ring 18 are advantageously arranged radially inside the cylinder section 9 and axially overlapping therewith. The entire axial displacement device 26 is particularly advantageously arranged radially inside the cylinder section 9 and axially overlapping therewith.
Der zweite Rampenring 18 weist eine Schaltgabel 50 auf, die in eine Nut der ersten Kupplungshälfte 46 eingreift. The second ramp ring 18 has a shift fork 50 which engages in a groove of the first clutch half 46.
Die erste Kupplungshälfte durchdringt vorteilhaft eine oder mehrere Durchführungen 37 in dem Rotorträger 7, wodurch die erste Kupplungshälfte 46 auch drehfest mit dem Rotorträger 7 verbunden ist, so dass die erste Kupplungshälfte 46 mit dem Rotorträger 7 zusammen rotieren kann während der zweite Rampenring 18 nicht rotiert, wobei die erste Kupplungshälfte jedoch zusammen mit dem zweiten Rampenring 18 axial bewegt werden kann. The first coupling half advantageously penetrates one or more passages 37 in the rotor carrier 7, whereby the first coupling half 46 is also connected to the rotor carrier 7 in a rotationally fixed manner, so that the first coupling half 46 can rotate together with the rotor carrier 7 while the second ramp ring 18 does not rotate, whereby the first coupling half can, however, be moved axially together with the second ramp ring 18.
Ein Verdrehen der Welle 11 bewirkt über das Ritzel 34 und die Verzahnung ein Verdrehen des ersten Rampenringes 35, wodurch eine Axialbewegung des zweiten Rampenringes 18 und der ersten Kupplungshälfte 46 bewirkt wird. Diese rückt abhängig von der Drehrichtung der Welle 11 dementsprechend in die zweite Kupplungshälfte 47 ein oder aus dieser aus und kuppelt so den Rotorträger 7 mit dem Bremsscheibenträger 23 beziehungsweise entkoppelt den Rotorträger 7 vom Bremsscheibenträger 23. Ferner ist die Abdeckung 49 über dem Stellmotor 12 angeordnet. A rotation of the shaft 11 causes a rotation of the first ramp ring 35 via the pinion 34 and the gearing, which causes an axial movement of the second ramp ring 18 and the first coupling half 46. Depending on the direction of rotation of the shaft 11, this engages or disengages from the second coupling half 47 accordingly and thus couples the rotor carrier 7 with the brake disk carrier 23 or decouples the rotor carrier 7 from the brake disk carrier 23. Furthermore, the cover 49 is arranged above the actuator 12.
Die erste Kupplungshälfte 46 ist im Bereich des Eingriffs der Schaltgabel 50 kreisrund und koaxial zur Hauptdrehachse A angeordnet. Die erste Kupplungshälfte weist vorteilhaft eine Klauenverzahnung auf, die auf einer der Schaltgabel abgewandten Seite des Rotorträgers 7 mit einer entsprechenden Klauenverzahnung der zweiten Kupplungshälfte 47 in Eingriff gebracht werden kann. The first clutch half 46 is arranged in the area of engagement of the shift fork 50 in a circular manner and coaxially to the main axis of rotation A. The first clutch half advantageously has a claw toothing which can be brought into engagement with a corresponding claw toothing of the second clutch half 47 on a side of the rotor carrier 7 facing away from the shift fork.
Vorteilhaft bildet der erste Lagerring 31 auch einen radial inneren Lagerring des Rotorlagers 17 aus, wobei der radial äußere Lagerring des Rotorlagers 17 (nämlich der dritte Lagerring 30) drehfest mit dem Rotorträger 7 verbunden ist. Advantageously, the first bearing ring 31 also forms a radially inner bearing ring of the rotor bearing 17, wherein the radially outer bearing ring of the rotor bearing 17 (namely the third bearing ring 30) is connected in a rotationally fixed manner to the rotor carrier 7.
Ferner kann eine parallel zu der Hauptdrehachse A wirkende Rückstellfeder 51 vorgesehen sein, welche derart angeordnet ist, dass sie sich einerseits an dem zweiten Rampenring 18, andererseits an dem Rotorträger 7 abstützt. Furthermore, a return spring 51 acting parallel to the main axis of rotation A can be provided, which is arranged such that it is supported on the one hand on the second ramp ring 18 and on the other hand on the rotor carrier 7.
Die Komponenten der Trennkupplung 13, die der ersten Kupplungshälfte 46 vorgelagert sind, das heißt der Stellmotor 12, die Welle 11 , das Ritzel 34 und die Axialverschiebungsvorrichtung 26 (aufweisend das Ritzel 34, den ersten Rampenring 35, den zweiten Rampenring 18, gegebenenfalls zwischen den Rampenringen 35, 18 liegende Kugeln), können zusammen als Aktuator bezeichnet werden. The components of the separating clutch 13 which are arranged upstream of the first clutch half 46, i.e. the actuator 12, the shaft 11, the pinion 34 and the axial displacement device 26 (comprising the pinion 34, the first ramp ring 35, the second ramp ring 18, and optionally balls located between the ramp rings 35, 18), can be referred to together as an actuator.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 elektrischer Radnabenantrieb 1 electric wheel hub drive
2 Radträger 2 wheel carriers
3 elektrische Maschine 3 electric machine
4 Stator 4 Stator
5 Rotor 5 Rotor
6 Statorträger 6 Stator carrier
7 Rotorträger 7 Rotor carrier
8 Tellerabschnitt 8 Plate section
9 Zylinderabschnitt 9 Cylinder section
10 Durchführung 10 Implementation
11 Welle 11 Wave
12 Stellmotor 12 Actuator
13 Trennkupplung 13 Separating clutch
14 Durchführung 14 Implementation
15 Verschraubung 15 Screw connection
16 Kanal 16 Channel
17 Rotorlager 17 Rotor bearings
18 Rampenring 18 Ramp ring
19 Nut 19 grooves
20 Stift 20 pen
21 Dichtung, erste Dichtung 21 Seal, first seal
22 Bremsscheibe 22 Brake disc
23 Bremsscheibenträger 23 Brake disc carrier
24 Felge 24 rim
25 weitere Radialdichtung, zweite Dichtung25 additional radial seal, second seal
26 Axialverschiebungsvorrichtung 26 Axial displacement device
27 Radschraube 27 Wheel bolt
28 kombiniertes Lager 28 combined warehouse
29 Radlager 29 Wheel bearings
30 dritter Lagerring 30 third bearing ring
31 erster Lagerring 31 first bearing ring
32 zweiter Lagerring 32 second bearing ring
33 Wälzkörper 34 Ritzel 33 rolling elements 34 pinions
35 Rampenring 35 Ramp ring
37 Durchführung 37 Implementation
38 Bremssattel 38 Brake caliper
39 Bremsklotz 39 Brake pad
40 dritte Dichtung 40 third seal
41 erster scheibenförmiger Teil41 first disc-shaped part
42 zylindrischer Teil 42 cylindrical part
43 zweiter scheibenförmiger Teil43 second disc-shaped part
44 vierte Dichtung 44 fourth seal
46 erste Kupplungshälfte 46 first coupling half
47 zweite Kupplungshälfte 47 second coupling half
48 Bohrung 48 Bore
49 Abdeckung 49 Cover
50 Schaltgabel 50 Shift fork
51 Rückstellfeder 51 Return spring
A Hauptdrehachse A Main axis of rotation
B Drehachse B axis of rotation

Claims

Patentansprüche Elektrischer Radnabenantrieb (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Radträger (2), mit einem Radlager (29), welches einen drehfest mit dem Radträger (2) verbundenen ersten Lagerring (31) und einen drehbar zu einer Hauptdrehachse (A) angeordneten zweiten Lagerring (32) aufweist, mit einer elektrischen Maschine (3), welche einen Stator (4) und einen um die Hauptdrehachse (A) drehbar angeordneten Rotor (5) aufweist, mit einem Statorträger (6), welcher drehfest mit dem Radträger (2) verbunden ist, mit einem Rotorträger (7), welcher drehfest mit dem Rotor (5) verbunden und drehbar gegenüber dem Radträger (2) gelagert ist, gekennzeichnet durch eine Trennkupplung (13), welche eine drehfest mit dem Rotorträger (7) verbundene erste Kupplungshälfte (46) sowie eine drehfest mit dem zweiten Lagerring (32) verbundene zweite Kupplungshälfte (47) aufweist, wobei die erste Kupplungshälfte (46) axial verschiebbar sowie radial umgebend und zumindest teilweise axial überlappend zu einem als eine äußere Lagerschale eines Rotorlagers (17) ausgebildeten dritten Lagerring (30) angeordnet ist. Elektrischer Radnabenantrieb (1) nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Axialverschiebungsvorrichtung (26), welche dazu ausgebildet ist, die erste Kupplungshälfte (46) axial zu verschieben, wobei die Axialverschiebungsvorrichtung (26) ein Ritzel (34) aufweist, welches axial zwischen der ersten Kupplungshälfte (46) und dem Radträger (2) angeordnet ist. Elektrischer Radnabenantrieb (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (34) radial überlappend zu der ersten Kupplungshälfte (46) angeordnet ist. Elektrischer Radnabenantrieb (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialverschiebungsvorrichtung einen über einen Zahneingriff mit dem Ritzel (34) gekoppelten ersten Rampenring (35) sowie einen über eine Nut (19) des Statorträgers (6) drehfest mit dem Statorträger (6) verbundenen zweiten Rampenring (18) aufweist, wobei die Rampenringe (18, 35) axial benachbart zueinander angeordnet sind und jeweilige Rampen aufweisen, die so ausgebildet und miteinander im Eingriff sind, dass eine Verdrehung des ersten Rampenringes (35) gegenüber dem zweiten Rampenring (18) eine axiale Verschiebung des zweiten Rampenringes (18) bewirkt. Elektrischer Radnabenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch einen Stellmotor (12), welcher auf einer der ersten und zweiten Kupplungshälfte (46, 47) abgewandten Seite des Radträgers (2) angeordnet ist, wobei eine Welle (11) drehfest mit einem Rotor des Stellmotors (12) und drehfest mit dem Ritzel (34) verbunden ist. Elektrischer Radnabenantrieb (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rampenring (18) eine Schaltgabel (50) aufweist, welche in eine Nut der ersten Kupplungshälfte (46) eingreift. Elektrischer Radnabenantrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine parallel zu der Hauptdrehachse (A) wirkende Rückstellfeder (51), welche derart angeordnet ist, dass sie sich einerseits an dem zweiten Rampenring (18), andererseits an dem Rotorträger (7) abstützt. Elektrischer Radnabenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse (B) des Stellmotors (12) parallel zu der Hauptdrehachse (A) angeordnet ist. Elektrischer Radnabenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Radträger (2) eine Bohrung (48) aufweist, wobei die Welle (11) durch die Bohrung (48) hindurchgeführt ist. Elektrischer Radnabenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch eine Abdeckung (49), die über dem Stellmotor (12) auf dessen vom Radträger (2) abgewandter Seite angeordnet ist. Electric wheel hub drive (1) for a motor vehicle with a wheel carrier (2), with a wheel bearing (29) which has a first bearing ring (31) connected to the wheel carrier (2) in a rotationally fixed manner and a second bearing ring (32) arranged to rotate relative to a main axis of rotation (A), with an electric machine (3) which has a stator (4) and a rotor (5) arranged to rotate about the main axis of rotation (A), with a stator carrier (6) which is connected to the wheel carrier (2) in a rotationally fixed manner, with a rotor carrier (7) which is connected to the rotor (5) in a rotationally fixed manner and is mounted rotatably relative to the wheel carrier (2), characterized by a separating clutch (13) which has a first coupling half (46) connected to the rotor carrier (7) in a rotationally fixed manner and a second coupling half (47) connected to the second bearing ring (32) in a rotationally fixed manner, wherein the first coupling half (46) is axially displaceable and radially surrounding and at least partially axially overlapping with a bearing ring (32) which is designed as an outer bearing shell of a Rotor bearing (17) is arranged in a third bearing ring (30). Electric wheel hub drive (1) according to claim 1, characterized by an axial displacement device (26) which is designed to axially displace the first coupling half (46), wherein the axial displacement device (26) has a pinion (34) which is arranged axially between the first coupling half (46) and the wheel carrier (2). Electric wheel hub drive (1) according to claim 2, characterized in that the pinion (34) is arranged radially overlapping the first coupling half (46). Electric wheel hub drive (1) according to claim 2 or 3, characterized in that the axial displacement device has a first ramp ring (35) coupled to the pinion (34) via a tooth engagement and a second ramp ring (18) connected to the stator carrier (6) in a rotationally fixed manner via a groove (19) of the stator carrier (6), wherein the ramp rings (18, 35) are arranged axially adjacent to one another and have respective ramps which are designed and engaged with one another in such a way that a rotation of the first ramp ring (35) relative to the second ramp ring (18) causes an axial displacement of the second ramp ring (18). Electric wheel hub drive (1) according to one of claims 2 to 4, characterized by a servomotor (12) which is arranged on a side of the wheel carrier (2) facing away from the first and second coupling halves (46, 47), wherein a shaft (11) is connected in a rotationally fixed manner to a rotor of the servomotor (12) and in a rotationally fixed manner to the pinion (34). Electric wheel hub drive (1) according to claim 4 or 5, characterized in that the second ramp ring (18) has a shift fork (50) which engages in a groove of the first coupling half (46). Electric wheel hub drive (1) according to one of the preceding claims, characterized by a return spring (51) which acts parallel to the main axis of rotation (A) and which is arranged in such a way that it is supported on the one hand on the second ramp ring (18) and on the other hand on the rotor carrier (7). Electric wheel hub drive (1) according to one of claims 5 to 7, characterized in that a rotation axis (B) of the servomotor (12) is arranged parallel to the main rotation axis (A). Electric wheel hub drive (1) according to one of claims 5 to 8, characterized in that the wheel carrier (2) has a bore (48), the shaft (11) being guided through the bore (48). Electric wheel hub drive (1) according to one of claims 5 to 9, characterized by a cover (49) which is arranged above the servomotor (12) on its side facing away from the wheel carrier (2).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9403429B2 (en) * 2009-12-16 2016-08-02 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Motorized hub including coupling and uncoupling means
JP2020128134A (en) 2019-02-08 2020-08-27 Ntn株式会社 Vehicular power device and bearing device for wheel with electricity generator
US20200287495A1 (en) 2017-11-10 2020-09-10 Protean Electric Limited A control device
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