Die Erfindung betrifft ein Radmodul für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein um einen Lenkwinkel verdrehbares Rad mit einem Radnabenantrieb zum Antrieb des Rades, wobei das Rad über ein Federbein zumindest mittelbar mit einer Karosserie des Kraft fahrzeugs verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Federbein für ein solches Radmodul sowie ein Kraftfahrzeug.

Aus der DE 102017 106826 A1 geht ein Federbein für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs hervor, umfassend ein in einer Karosserie aufgenommenes Federbein lager zur axialen und radialen Abstützung des Federbeins. Das Federbein umfasst ei nen Dämpfer mit einer zumindest teilweise darin aufgenommenen Kolbenstange um fasst, die in einer oberen Linearführung axial geführt und an einem unteren Ende mit einer Radgabel zur Aufnahme eines Rades verbunden ist, wobei die Radgabel in ei ner unteren Linearführung axial geführt und über ein Federelement am Federbeinlager abgestützt ist. Das Federbein weist ferner einen Lenkaktuator zur Verstellung eines Lenkwinkels auf.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Radmodul sowie ein Fe derbein für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs weiterzuentwickeln, und insbe sondere eine platzsparende Ausbildung zu realisieren. Diese Aufgabe wird durch ein Radmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Federbein mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschrei bung sowie den beigefügten Figuren.

Ein erfindungsgemäßes Radmodul für ein Kraftfahrzeug umfasst ein um einen Lenk winkel verdrehbares und zumindest mittelbar antreibbares Rad, wobei das Rad über ein Federbein zumindest mittelbar mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden ist, wobei das Federbein ein Fluidführungselement mit einem stationär festgelegten ersten Element und einem relativ zum ersten Element drehbaren zweiten Element aufweist, wobei das erste Element zumindest mittelbar mit der Karosserie des Kraft fahrzeugs und das zweite Element zumindest mittelbar mit dem Rad verbunden sind, und wobei die beiden Elemente miteinander in Verbindung stehende, durchgehende Ausnehmungen aufweisen, die zur Fluidversorgung des Radnabenantriebs eingerich tet sind.

Das Rad ist vorzugsweise mit einem Radnabenantrieb zum Antrieb des Rades wirk verbunden, welcher das Rad mit einer Drehzahl antreibt. Der Radnabenantrieb ist ins besondere als elektrische Maschine ausgebildet und weist einen Stator sowie einen relativ dazu drehantreibbaren Rotor auf. Der Stator ist zumindest mittelbar mit dem Federbein sowie weiteren Bauteilen zur Radaufhängung verbunden, wobei der Rotor mit dem Rad des Kraftfahrzeugs wirkverbunden ist. Der Radnabenantrieb wird insbe sondere über eine elektrische Leitung mit elektrischer Energie und über eine Fluidlei tung mit einem Fluid, insbesondere einem Kühlmedium versorgt, wobei das Radmodul dazu eingerichtet ist, wenigstens die Fluidversorgung, insbesondere eine Kühlmittel versorgung des Radnabenantriebs in das Innere des Federbeins zu verlegen.

Dadurch wird ein Bauraum im oberen Anbindungsbereich des Federbeins an die Ka rosserie eingespart, da auf aufwendige und Bauraum erfordernde Leitungsführungen in einem das Radmodul aufnehmenden Radkasten verzichtet werden kann. Mit ande ren Worten wird zumindest das Kühlmedium durch das Federbein, insbesondere durch die Ausnehmungen des Fluidführungselements hindurch und anschließend zum Radnabenantrieb geführt. Ferner kann das Fluidführungselement dazu eingerichtet sein, elektrische Leitungen in das Federbein zu integrieren. Weiterhin kann das Fluid führungselement auch seitlich neben dem Federbein angeordnet sein.

Zudem ist das Radmodul derart ausgebildet, dass ein Lenkwinkel bzw. ein Radlenk winkel des jeweiligen Rades von mindestens 135° erreicht wird. Das Rad ist dazu vor zugsweise an einer Radgabel angeordnet, wobei die Radgabel zumindest mittelbar mittels eines Lenkaktuators um bis zu jeweils 90° nach links und rechts um eine Längsachse des Federbeins verdrehbar ist. Der Lenkaktuator ist in einem Fahrzeug innenraum angeordnet und kann die Radgabel derart steuern, dass es zusammen mit dem Rad in einem beliebigen Winkel, und zwar ausgehend von einer in Geradeaus fahrt des Kraftfahrzeugs bis zu jeweils 90° nach links und rechts verschwenkt. Der ge samte Lenkwinkelbereich beträgt somit insgesamt 180°. Es ist aber auch denkbar ei nen größeren Lenkwinkelbereich abzudecken. Sind mehrere Radmodule an den Ach sen des Kraftfahrzeugs angeordnet, ermöglicht eine Verdrehung der Räder um bis zu 90° ein vereinfachtes seitliches beziehungsweise schräges Einparken mit minimaler Platzerfordernis. Mit anderen Worten ist das Kraftfahrzeug dadurch zur Seite oder um die eigene Achse lenkbar. Alternativ ist es auch denkbar, lediglich die Räder der Vor derachse um bis zu 90 Grad zu verschwenken, um das Kraftfahrzeug um einen Dreh punkt, der in der Mitte der Hinterachse angeordnet ist, zu wenden. Analog dazu ist das Kraftfahrzeug um die Front drehbar, wenn nur die Räder der Hinterachse des Kraftfahrzeugs die erfindungsgemäßen Federbeine aufweisen.

Durch die Integration der Fluidführung in das Federbein bzw. in das Fluidführungs element des Federbeins kann das Einstellen des gewünschten Lenkwinkels des Ra des einfacher realisiert werden, da ein Vorhalten von langen Leitungsschleifen, die die Einstellung eines Lenkwinkelbereichs von mindestens 135° ermöglichen, nicht mehr erforderlich ist. Zudem wird ein unerwünschtes Kontaktieren des sich drehenden Ra des mit den sonst außerhalb am Radmodul geführten Leitungen verhindert. Mithin wird der erforderliche Bauraum, der bisher zur Aufnahme der Leitungsschleifen vorge sehen war, reduziert.

Das Fluidführungselement besteht wenigstens aus dem ersten und zweiten Element, wobei entweder das erste Element als Innenring und das zweite Element als Außen ring ausgebildet sind oder das erste Element als Außenring und das zweite Element als Innenring ausgebildet sind. Der Außenring weist dazu einen hülsenförmigen Ab schnitt auf, der den Innenring zumindest teilweise aufnimmt. Vorzugsweise sind räum lich zwischen dem Innenring und dem Außenring Wälzkörper angeordnet, um die bei den Elemente relativ zueinander verdrehbar anzuordnen. Die Wälzkörper bestimmen die Position der beiden Elemente relativ zueinander. Alternativ kann das hier be schriebene Wälzlager auch als Gleitlager ausgeführt sein.

Die Ausnehmungen am Innenring sowie am Außenring sind fluidisch miteinander ver bunden und bevorzugt koaxial zueinander angeordnet. Das bedeutet, dass ein Fluid, beispielsweise eine Kühlflüssigkeit innerhalb der Ausnehmungen geführt sind, wobei das Fluid dabei von einem Ende des Fluidführungselements durch die beiden Aus nehmungen hindurch zum anderen Ende des Fluidführungselements fließen bzw. strömen kann. Zur Abdichtung des Fluidführungselements ist räumlich zwischen dem Innenring und dem Außenring wenigstens ein Dichtelement angeordnet ist. Das jeweilige Dichtele ment kann dabei je nach Anordnung des ersten und zweiten Elements zueinander sowohl radial als auch axial zwischen dem Innen- und Außenring angeordnet sein. Durch den Einsatz mehrerer Dichtelemente kann eine Dichtwirkung des Fluidkanals gegenüber der Außenatmosphäre verbessert werden. Ferner wird der Fluidkanal im Fluidführungselement vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt, sodass eine funkti onsgemäße Kühlung des Radnabenantriebs möglich ist.

Bevorzugt ist am Innenring und/oder am Außenring wenigstens eine Nut zur Aufnah me des jeweiligen Dichtelements angeordnet. Dadurch wird die Position des jeweili gen Dichtelements im Fluidführungselement gesichert und eine optimale Dichtwirkung sichergestellt.

Vorzugsweise ist am Innenring und/oder am Außenring im Bereich der jeweiligen Ausnehmung ein Innengewinde zur Aufnahme einer jeweiligen Leitung ausgebildet. Ein erstes axiales Ende des Fluidführungselements wird durch eine Stirnseite des In nenrings und ein zweites axiales Ende des Fluidführungselements wird durch den Au ßenring bereitgestellt, wobei an den axialen Enden die jeweilige Ausnehmung ausge bildet ist, die sich axial in Richtung des Innenrings bzw. des Außenrings erstreckt. An der nach außen gerichteten, axialen Stirnfläche des Innenrings bzw. des Außenrings ist das jeweilige Innengewinde ausgebildet, das jeweils als Anschluss für eine separa te Leitung, insbesondere für eine Fluidleitung dient. Die Leitung weist jeweils ein Au ßengewinde auf, das komplementär zu dem jeweiligen Innengewinde des Fluidfüh rungselement ausgebildet ist. Mithin ist das Fluidführungselement Teil einer Fluidver sorgung, wobei das Fluidführungselement aufgrund der beiden relativ zueinander ver drehbaren Elemente eine beliebige Verdrehung des Rades relativ zur Karosserie er möglicht.

Das jeweilige Innengewinde ist beispielsweise koaxial zu den Ausnehmungen ange ordnet. Mit anderen Worten ist das jeweilige Innengewinde an einer stirnseitigen Öff nungen des Fluidführungselements angeordnet. Der Innenring und/oder der Außen ring können alternativ derart ausgebildet sein, dass das jeweilige Innengewinde am Innenring und/oder am Außenring in einem Winkel zur Längsachse des Innen- bzw. Außenrings angeordnet ist. Es ist somit denkbar, die Anschlüsse abgewinkelt auszu führen.

Ein erfindungsgemäßes Federbein für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs weist ein Fluidführungselement mit einem stationär festgelegten ersten Element und einem relativ zum ersten Element drehbaren zweiten Element auf, wobei das erste Element zumindest mittelbar mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs und das zweite Element zumindest mittelbar mit dem Rad des Kraftfahrzeugs verbunden sind, und wobei die beiden Elemente miteinander in Verbindung stehende, durchgehende Aus nehmungen aufweisen, die zur Fluidversorgung des Radnabenantriebs eingerichtet sind.

Das Federbein kann Teil eines Radmoduls, bestehend wenigstens aus einem Fahr zeugrad mit einem Radnabenantrieb, einem Federelement sowie einer Radgabel sein. Die Radgabel kann ferner eine Schwinge und eine über eine Lagerung damit verbun dene und schwenkbar dazu angeordnete Gabel umfassen. Das Federbein kann dabei zum einen an der Schwinge und zum anderen an der Gabel befestigt sein. Die Gabel kann zudem an der Karosserie drehbar gelagert sein. Ferner kann das Radmodul ei nen Dämpfer aufweisen, der während der Fahrt als Stoßdämpfer beziehungsweise als Schwingungsdämpfer wirkt und die während der Fahrt erzeugten Schwingungen des Kraftfahrzeugs abklingen lässt.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst mindestens eine Kraftfahrzeugachse mit wengistens zwei der vorher beschriebenen Radmodulen oder mit wengistens zwei der vorher beschriebenen Federbeinen. Das Radmodul und/oder das Federbein kann in einem jeweiligen Radkasten des Kraftfahrzeugs angeordnet sein, der dazu ausge bildet ist. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als Elektrofahrzeug ausgebildet, wobei die jeweiligen das erfindungsgemäße Federbein aufweisenden Räder bevorzugt mit tels eines jeweiligen Radnabenantriebs angetrieben werden. Dabei kann auf eine von außen zugeführte Antriebswelle verzichtet werden, wodurch zum einen der Wirkungs grad des Kraftfahrzeugantriebs erhöht und zum anderen eine Verdrehung des Feder beins in einem relativ großen Lenkwinkelbereich, insbesondere von mindestens 135°, vorzugsweise bezogen auf eine Geradeausfahrtrichtung des Rades um jeweils 90° nach links und nach rechts möglich ist. Der Radnabenantrieb kann sowohl axial an das jeweilige Rad angrenzend angeordnet sein und mittels eines elektrischen Motors angetrieben werden. Alternativ kann der Radnabenantrieb auch innerhalb des Rades beziehungsweise der Felge integriert sein, wodurch der Hohlraum des Rades optimal genutzt wird.

Mindestens eine, vorzugsweise alle Kraftfahrzeugachsen eines Kraftfahrzeugs weisen jeweils zwei Radmodule und/oder mit einem Federbein der vorbeschriebenen Art auf. Dabei sind die Federbeine beispielsweise zumindest teilweise in Dachträgersäulen des Kraftfahrzeugs, insbesondere in den A-Säulen und C-Säulen, aufgenommen bzw. integriert. Vorteilhaft ist dabei die platzsparende Anordnung des jeweiligen Radmoduls sowie des jeweiligen Federbeins in der Karosserie des Kraftfahrzeugs. Dabei sind die Federbeine vorzugsweise senkrecht in der Karosserie angeordnet, wobei alternativ eine der Geometrie und der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs angepasste schräge Anordnung des jeweiligen Federbeins möglich ist.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. In den Figuren sind gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Hierbei zeigt

Figur 1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rad moduls eines Kraftfahrzeugs zur Veranschaulichung der Anordnung ei nes erfindungsgemäßen Federbeins an der Karosserie des Kraftfahr zeugs, und

Figur 2 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Fluidführungselements des Radmoduls gemäß Figur 1.

Gemäß Figur 1 umfasst ein Radmodul für ein hier nicht dargestelltes Kraftfahrzeug ein um einen Lenkwinkel verdrehbares Rad 1 mit einem Radnabenantrieb 2 zum An trieb des Rades 1 , wobei der Radnabenantrieb 2 einen hier nicht dargestellten Elektromotor umfasst. Das Rad 1 ist zum einen an einem Federbein 3 aufgenommen, das das Rad 1 gegenüber einer Karosserie 4 abstützt. Des Weiteren ist das Rad 1 an einer Radgabel 12 angeordnet, wobei die Radgabel 12 mittels eines Lenkaktuators 13 derart betätigbar ist, dass das Rad 1 um bis zu jeweils 90° nach links und rechts um eine Längsachse des Federbeins 3 verdrehbar ist. Somit liegt der gesamte einstellba re Lenkwinkelbereich bei 180°.

Das Kraftfahrzeug kann mehrere Achsen aufweisen, an denen jeweils wenigstens zwei Federbeine 3 angeordnet sind, wobei die Federbeine 3 beispielsweise in einer jeweiligen Dachträgersäule, insbesondere einer A-Säule und/oder einer C-Säule auf genommen sein können. Die Räder 1 jeder Achse des Kraftfahrzeugs werden ge meinsam mit einem im Wesentlichen identischen Winkel beziehungsweise geringen Lenkwinkelunterschied verdreht, wodurch eine Lenkbewegung des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann. Es ist aber auch denkbar, alle Räder 1 um den gleichen Winkel zu verdrehen, wodurch insbesondere Parkmanöver mit einem minimalen Platzbedarf ausgeführt werden können.

Im Federbein 3 ist ein Fluidführungselement 5 mit einem Innenring 6 und einem Au ßenring 7 integriert, wobei der Außenring 7 zumindest mittelbar stationär an der Ka rosserie 4 festgelegt und der Innenring 6 zumindest mittelbar fest mit dem Rad 1 ver bunden sind. Alternativ kann auch der Innenring 6 zumindest mittelbar stationär an der Karosserie 4 festgelegt und der Außenring 7 zumindest mittelbar fest mit dem Rad 1 verbunden sind.

Nach Figur 2 sind der Innenring 6 und der Außenring 7 des Fluidführungselements 5 koaxial zueinander angeordnet, wobei der Außenring 7 einen hülsenförmigen Ab schnitt 7a aufweist, der dazu eingerichtet ist, den Innenring 6 teilweise aufzunehmen. Räumlich zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt 7a des Außenrings 7 sind Wälz körper 11 in jeweiligen Laufbahnen angeordnet, die den Innenring 6 relativ zum Au ßenring 7 positionieren und den am Rad 1 befestigten Innenring 6 relativ zum ortsfes ten Außenring 7 um 360° drehbar lagern. Mithin ist das Fluidführungselement 5 als Wälzlager ausgebildet. Die Rotationsachse 17 des Fluidführungselements 5 kann ko axial zu einer Drehachse des Radmoduls bzw. der Radgabel 12 angeordnet sein. Eine im Wesentlichen parallele Anordnung der Rotationsachse des Fluidführungsele ments 5 zur Rotationsachse des das Rad 1 verdrehenden Radgabel 12 ist ebenfalls denkbar. Durch sowohl den Innenring 6 als auch den Außenring 7 erstrecken sich Ausnehmun gen 9, 10 mit einem definierten Innendurchmesser, wobei die Ausnehmungen 9, 10 koaxial zueinander angeordnet sind und eine definierte Fluidführung, insbesondere eine Kühlmittelführung zwischen einem ersten axialen Ende und einem zweiten axia len Ende des Fluidführungselements 5 durch die Ausnehmungen 9, 10 ermöglichen. Mit anderen Worten stellen der Innenring 6 und der Außenring 7 des Fluidführungs elements 5 jeweils einen Anschluss für Kühlleitungen zur Verfügung. Dazu sind an den axialen Enden des Fluidführungselements 5, das heißt zum einen am Innenring 6 als auch am Außenring 7 im Bereich der jeweiligen Ausnehmung 9, 10 jeweils ein In nengewinde 14 zur Aufnahme einer jeweiligen Leitung ausgebildet. Derartige Leitun gen sind hier nicht dargestellt, jedoch können diese beliebig ausgebildet sein, bei spielsweise als Leitung für Kühlflüssigkeiten. Die Leitungen weisen jeweils ein kom plementär zum jeweiligen Innengewinde 14 ausgebildetes Außengewinde auf, um in geeigneter Weise eine dichte Verbindung zwischen Fluidführungselement 5 und den Leitungen zu ermöglichen.

Des Weiteren sind räumlich zwischen dem Innenring 6 und dem Außenring 7 des Flu idführungselements 5 zwei Dichtelemente 15, 16 angeordnet, wobei das erste Dich telement 15 stirnseitig zwischen dem Innenring 6 und dem Außenring 7 abdichtend angeordnet ist und das zweite Dichtelement 16 radial zwischen dem Innenring 6 und dem Außenring 7 abdichtend angeordnet ist. Beide als Dichtringe ausgebildete Dich telemente 15, 16 sind jeweils in einer am Außenring 7 bzw. am hülsenförmigen Ab schnitt 7a des Außenrings 7 ausgebildeten Nut 8 axial bzw. radial aufgenommen und dichten den Innenraum 18 des Fluidführungselements 5 gegenüber einer Außenat mosphäre ab und verhindern zudem ein Eintreten von Schmutz und/oder unerwünsch ten Flüssigkeiten in den Kühlkreislauf des Radmoduls. Bezuqszeichenliste

1 Rad

2 Radnabenantrieb 3 Federbein

4 Karosserie

5 Fluidführungselement

6 Innenring

7 Außenring 7a Flülsenförmiger Abschnitt

8 Nut

9 Erste Ausnehmung

10 Zweite Ausnehmung 11 Wälzkörper 12 Radgabel

13 Lenkaktuator

14 Innengewinde

15 Erstes Dichtelement

16 Zweites Dichtelement 17 Rotationsachse des Fluidführungselements

18 Innenraum