Felge mit Elektromotorelement

Beschreibung

Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Felge mit einem Elektromotorelement, insbesondere Stator oder Rotor, bestehend aus einem Felgenteller, einem an einem Felgenband ausgebildeten Tiefbett und zwei am Felgenband jeweils axial endseitig ausgebildeten Felgenhörnern, wobei ein radial verlaufendes Teilstück des Felgentellers radial endseitig in ein am Felgenband befestigtes, zylindrisches oder konisches Endstück übergeht.

Stand der Technik Hintergrund der Erfindung

Felgen kommen regelmäßig bei Fahrzeugen zum Einsatz, da deren Radnaben mit dem Reifen verbunden werden müssen. Bisher wurden an Felgen keine großen Raumanforderungen gestellt, da innerhalb des Reifenraumes Brems- anordnungen und Radlager üblicherweise leicht Platz fanden.

Dies ändert sich in Sachen Elektromobilität. Bei Radnabenmotoren oder radnahen Antrieben muss der Felgeninnenraum einen maximalen Bauraum zur Verfügung stellen. Insbesondere bei Radnabenmotoren ist das erzeugte Drehmo- ment sehr stark vom Felgendurchmesser abhängig. Je größer der Durchmesser sein kann, desto größer wird auch das Drehmoment. Jedoch erlauben die am Markt befindlichen Fahrzeuge keine Vergrößerung der Räder und des Radkastens, weil die Änderungen damit zu tiefgreifend und teuer wären. Aus DE 3904 009 A1 ist eine zusammengesetzte Felge bekannt, die aus Aluminiumstreben und einem Stahlfelgenband besteht. Die Streben sind am Tiefbett des Felgenbandes angeschraubt. Daher bildet die Verschraubung eine äußerst platzeinnehmende Vorrichtung, die aber notwendig ist, um eine Befestigung am Tiefbett zuzulassen.

Auch bei einer Aluminiumfelge der Fig. 1 ist ein Elektromotorelement 20, wie zum Beispiel, ein Stator oder Rotor nicht ohne weiteres installierbar. Der Raum 1 1 ist aufgrund der Ausdehnung der Aluminiumstreben 14 nicht zugänglich. Ansonsten weist die gezeigte Felge auch die üblichen Felgenhörner 13,12 auf, sowie einen Anschlussbereich mit den Schraubenlöchern 15.

Bei herkömmlichen Stahlfelgen, wie in Fig.2 gezeigt, verhindert der am Tiefbett 23 verschweißte Felgenteller 24 (Schweißnaht 26), obwohl er aus Stahl vergleichsweise dünn gefertigt werden kann, dennoch eine vorteilhafte Anordnung des Elektromotorelementes 20 im Raum 21. Die Felgenhörner 22 sind auch am Stahlfelgenband ausgebildet.

Aufgabenstellung

Zusammenfassung der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung ist daher eine herkömmliche Felge derart weiterzubilden, dass ohne Nachteile bei der Stabilität oder der Herstellung hinnehmen zu müssen, mehr Bauraum für einen Elektromotor geschaffen werden kann.

Die Aufgabe wird durch eine Felge der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Außendurchmesser des zylindrischen oder konischen Endstücks größer ist, als der kleinste Innendurchmesser des Tiefbetts, wobei der Innendurchmesser von der der Rotationsachse zugewandten Innenfläche des Tiefbetts bemessen ist und dabei die Rotationsachse schneidet. Das Tiefbett wird gewöhnlicherweise auch als Felgenbett bezeichnet, mit anderen Worten, Tiefbett und Felgenbett sind identisch. Erfindungsgemäß ist die Felge mit einem Elektromotorelement kombiniert, insbesondere zu diesem benachbart, wie zum Beispiel Stator oder Rotor. Die Felge besteht aus einem Felgenteller, einem an einem Felgenband ausgebildeten Tiefbett und zwei am Felgenband jeweils axial endseitig ausgebildeten Felgenhörnern.

Das Elektromotorelement ist das Bauteil eines Elektromotors, welches die größten Außendurchmesser aufweist im Vergleich zu anderen Bauteilen des Motors. Es soll dem Tiefbett so nahe wie möglich kommen ohne technische Probleme zu verursachen. Der Spalt zwischen Tiefbett und Elektromotorele- ment muss entsprechend ausgelegt werden. Beispielsweise beträgt der Außendurchmesser in etwa 90 bis 96 Prozent oder etwa 90 bis 98 Prozent des kleinsten Innendurchmesser des Tiefbetts.

Bei dem Elektromotorelement kann es ich um einen Stator oder um einen Rotor handeln. Somit könnte es sich bei dem Elektromotor beispielsweise um einen außendrehenden oder innendrehenden Radnabenmotor handeln.

Der Felgenteller weist einen Anschlussbereich auf, der mit der Radnabe, zum Beispiel mittels Schrauben, verbindbar ist. Ferner bildet der Felgenteller einen Boden der Felge, wobei der Felgenteller durchaus Aussparungen aufweisen kann und sowohl aus Stahl als auch aus Aluminium gefertigt sein kann. Der Anschlussbereich wird dabei idealerweise vom Elektromotorelement zumindest teilweise radial umfasst, wobei der Anschlussbereich mit einem radial verlaufendem Teilstück über ein konisch oder in ähnlicher Weise geformtes Mittei- stück verbunden ist, wobei das Mittelstück aus dem Elektromotorelement axial herausragt, womit das radial verlaufende Teilstück eine axiale Beabstandung zum Elektromotorelement einnehmen kann. Ferner geht ein radial verlaufendes Teilstück des Felgentellers radial endseitig in ein am Felgenband befestigtes, zylindrisches oder konisches Endstück über. Mittels des zylindrischen oder konischen Endstücks wird das Felgenband radial abgestützt und sämtliche vom Reifen nicht kompensierten Kräfte auf die Rad- nabe übertragen.

Das Tiefbett ist ein Bestandteil des Felgenbandes und bildet eine radial zur Achse hin gerichtete Ausbuchtung aus. Das Tiefbett liegt einem der beiden Felgenhörner meist näher, wobei dies das Felgenteller seitige Felgenhorn oder das dem Felgenteller gegenüberliegende Felgenhorn sein kann. Die Felgenhörner bilden axiale Begrenzungen für den aufzuziehenden Reifen und sind an das Felgenband angeformt oder gehen materialschlüssig in dieses über. Im Längsschnitt entlang der Rotationsachse bilden sie im Wesentlichen eine S- Form aus.

Dadurch dass der Außendurchmesser des zylindrischen oder konischen Endstücks größer ist, als der kleinste Innendurchmesser des Tiefbetts, wird der Felgenteller in Bezug auf das Felgenband größer ausgelegt. Der Außendurchmesser des zylindrischen Endstücks kann Werte annehmen, die zwischen dem kleinsten Innenradius und den Innenradien des übrigen Felgenbandes liegen, wie zum Beispiel dem Innenradius der Felgenhörner. Damit wird zwar mehr Material aufgewendet, aber es wird auch mehr Steifigkeit erzielt, da das Felgenband sowohl durch das Tiefbett, als auch separat durch den Felgenteller, radial stabilisiert wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Befestigung des zylindrischen oder konischen Endstücks des Felgentellers am Felgenband nunmehr vom Tiefbett weg verlagert werden kann. Es entsteht mehr Bauraum radial innenliegend und auch axial zum Tiefbett, der nicht mehr durch den Felgenteller, sondern durch die Innenmaße des Tiefbetts, insbesondere dessen kleinstem Innenradius, begrenzt ist. Auf diese Weise stehen für den Elektromotor ein großer axialer aber insbesondere auch radialer Bauraum zur Verfügung, der vorteilhaft zur Erzeugung eines großen Drehmomentes genutzt werden kann. Vorteilhafterweise ist das zylindrische oder konische Endstück an einem axial zwischen Tiefbett und Felgenteller seitigem Felgenhorn angeordneten Teilabschnitt des Felgenbandes befestigt. Auf diese Weise ist der gewonnene Bau- räum sehr groß, insbesondere, wenn das radial verlaufende Teilstück nahezu ausschließlich radial verläuft und ein großer Spalt zum Tiefbett gebildet werden kann. In jedem Fall stellt eine Befestigung des Endstückes des Felgentellers axial außen am Felgenhorn bereits Bauraum zur Verfügung. Alternativ kann das Endstück auch an einem radial verlaufenden Teilstück des Tiefbetts ange- ordnet sein und dabei zumindest teilweise von der Zylinderform abweichen und beispielsweise eine konische Form ausbilden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Elektromotorelement sowohl dem Tiefbett radial, als auch dam radial verlaufenden Teilstück des Felgentel- lers axial gegenüberliegend angeordnet. Damit wird die Größe des Elektromotorelements axial allein durch den Felgenteller und radial durch das Tiefbett begrenzt.

Bevorzugt weist das ringförmig ausgebildete Elektromotorelement im Längs- schnitt entlang der Rotationsachse (R) eine rechteckige Form auf. Sowohl als Rotor oder auch als Stator ausgeführt, entstehen hier herstellungstechnische Vorteile, da geometrisch einfache Strukturen eine elektrische, strukturelle Einfachheit nach sich ziehen. Beispielsweise muss ein ringförmiger Stator nicht über die Ringform hinaus dem Tiefbett speziell angepasst werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Befestigung des Endstücks am Felgenband materialschlüssig, kraftschlüssig oder formschlüssig. Eine Schweißnaht könnte den Felgenteller und das Felgenband materialschlüssig verbinden. Ein Formschluss wäre durch eine Verschraubung des Felgenbandes mit dem Felgenteller gegeben. Sofern die Schraube oder ein anderes bolzenartiges Befestigungsmittel den Felgenteller nicht berührt, kann auch eine kraftschlüssige Befestigung umgesetzt werden. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, dass das Felgenhorn das radial verlaufende Teilstück des Felgentellers zumindest teilweise oder ganz umfasst. Damit werden axiale Verläufe des Teilstücks unterbunden und nochmals mehr axialer Bauraum zur Verfügung gestellt. Ferner wirkt sich die axial außen liegende Position des Felgenhorns positiv aus, da der Felgenteller, ähnlich wie ein Büchsenboden axial in der Felge weit außen angesiedelt ist.

Vorteilhafterweise stützt sich das Felgenhorn auf dem zylindrischen Endstück ab. Dies erlaubt aufgrund der erhöhten Steifigkeit der Felge eine geringere Wandstärke des Felgentellers und/oder des Felgenbandes, wie zum Beispiel 2 bis 4 Millimeter. Der Felgenteller könnte beispielsweise eine Dicke von 4 Millimeter aufweisen, der vorteilhafte Bereich liegt bei (3,5mm bis 5 mm). Das Felgenband könnte beispielsweise eine dicke von 3 Millimeter aufweisen, der vorteilhafte Bereich liegt bei (3,5mm bis 5 mm).

Der zwischen Tiefbett und Felgenhorn angeordnete Teilabschnitt des Felgenbandes wird bevorzugt sowohl radial, als auch axial zwischen dem Tiefbett und dem Felgenteller seitigen Felgenhorn angeordnet. Somit bietet er eine gute Befestigungsmöglichkeit für den Felgenteller, der zumindest teilweise auch die Funktion des Felgenhorns und/oder des Felgenbandes übernehmen kann.

Der gewonnene Raum für das Elektromotorelement, beziehungsweise das E- lektromotorelement selbst, wird idealerweise von dem zwischen Tiefbett und Felgenteller seifigem Felgenhorn angeordnete Teilabschnitt des Felgenbandes zumindest teilweise radial umfasst. Gleichzeitig kann der Felgenteller radial innenliegend wiederum vom Elektromotorelement seinerseits zumindest teilweise radial umfasst werden, womit das Elektromotorelement sehr gut durch die Felge geschützt ist. Vorteilhafterweise ist das radial verlaufende Teilstück in der Nähe des Endstücks dem Tiefenbett axial gegenüber angeordnet. Gleichzeitig wird das Tiefbett zum Felgenteller axial weiter beabstandet. Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 eine Aluminiumfelge mit einem Elektromotorelement im Längsschnitt entlang der Rotationsachse,

Fig. 2 eine Stahlfelge mit einem Elektromotorelement im Längsschnitt entlang der Rotationsachse gemäß dem Stand der Technik, und

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Felge mit E- lektromotorelement im Längsschnitt entlang der Rotationsachse.

Ausführungsbeispiel

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Felge mit Elektromotorelement 30 im Längsschnitt entlang der Rotationsachse R.

Das Felgenband 39 erstreckt sich vom Felgenteller 34 seitigen Felgenhorn 37 bis zum gegenüberliegenden Felgenhorn 32. Dazwischen bildet das Felgenband als radiale Vertiefung ein Tiefbett 33 aus, das für das Aufziehen eines Reifens erforderlich ist, aber der Felge auch Steifigkeit verleiht.

Am Teilabschnitt 31 des Felgenbandes 39, welches zwischen dem Felgenhorn 37 und dem Tiefbett 33 angeordnet ist, ist das zylindrische Endstück 36 mit einer in Umfangsrichtung umlaufenden Schweißnaht am Teilabschnitt 31 befes- tigt. Das zylindrische Endstück 36 geht direkt in ein ausschließlich radial verlaufendes Teilstück 38 über. Alternativ kann der Übergang durch eine radiale Rundung beschrieben werden, welche durch einen oder mehrere Radien festgelegt ist.

Das Felgenhorn 37 stützt sich auf dem zylindrischen Endstück 36 ab, womit ein weiterer Grad an Steifigkeit generiert wird.

Das radial verlaufende Teilstück 38 geht in einen Anschlussbereich mit Befesti- gungslöchern 35 über, der innerhalb des Elektromotorelementes 30 liegt.

Je gerader und dünner das radial verlaufende Teilstück 38 ist, desto mehr axialer Bauraum ist vorhanden und desto breiter kann das Elektromotorelement 30 ausgelegt werden. Nunmehr kann auch der Raum genutzt werden, der vom Teilstück 36 umfasst wird. Außerdem ist das Tiefbett 33 einlagig und kann auch axial unabhängig vom Felgenteller 34 angeordnet werden, falls die Anwendung dies erfordern sollte.

Das Elektromotorelement 30 kann eine Wasserkühlung beinhalten, wie zum Beispiel, radial außenseitig umlaufende Kühlleitungen, die mit einem Kühlmittel (z.B. Wasser) geflutet werden, um Wärmeenergie abzuführen. Ist das Elektromotorelement 30 als Stator ausgeführt, so entsteht die abzuführende Wärme in den Statorspulen, die radial von den in Umfangsrichtung verlaufenden Kühlkanälen umfasst werden.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Felge mit einem Elektromotorelement, insbesondere Stator oder Rotor, bestehend aus einem Felgenteller, einem an einem Felgenband ausgebildeten Tiefbett und zwei am Felgenband jeweils axial endseitig ausgebildeten Felgenhörnern, wobei ein radial verlaufen- des Teilstück des Felgentellers radial endseitig in ein am Felgenband befestigtes, zylindrisches Endstück übergeht. Eine herkömmliche Felge soll derart weitergebildet werden, dass ohne Nachteile bei der Stabilität oder der Herstellung hinnehmen zu müssen mehr Bauraum für einen Elektromotor entstehen kann. Dazu wird der Außendurchmesser des zylindrischen Endstücks größer ausgelegt, als der kleinste Innendurchmesser des Tiefbetts. Damit wird zwar mehr Material aufgewendet, aber es wird auch mehr Steifigkeit erzielt, da das Felgenband sowohl durch das Tiefbett, als auch separat durch den Felgenteller, radial stabilisiert wird. Ferner entsteht mehr Baurum um das Tiefbett herum.

Bezugszeichenliste

Rotationsachse 10 Stator

gewonnener Raum 12 Felgenhorn

Felgenhorn 14 Strebe

Befestigungslöcher

Stator 21 gewonnener Raum

Felgenhorn 23 Tiefbett

Felgenteller 25 Befestigungslöcher

Schweißverbindung

Stator 31 Teilabschnitt des Felgenbandes

Felgenhorn 33 Tiefbett

Felgenteller 35 Befestigungslöcher

zylindrisches Endstück 37 Felgenteller seitiges Felgenhorn radial verlaufendes Teilstück 39 Felgenband