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Automotive - 2017-03-03

Der kompakte Radnabenantrieb stellt sowohl hohes Drehmoment als auch ausrei-chende Höchstgeschwindigkeit bereit.

NSK hat einen Fahrzeug-Demonstrator entwickelt, der erstmals mit einem elektrischen Radnaben-Getriebemotor ausgestattet ist. Auf der Basis dieses Prototypen wird NSK nun Kernkomponenten des Antriebs zur Serienreife entwickeln – zum Beispiel die Radlagereinheit mit integriertem Reduktionsgetriebe und die Freilaufkupplung. Auch die Nadellager sowie spezielle korrosionsgeschützte Lager sollen für die Serienproduktion weiterentwickelt werden. 
 

In Zukunft werden neben Autos mit Verbrennungsmotor auch deutlich mehr Hybrid- und Elektrofahrzeuge sowie Pkws mit Brennstoffzellenantrieb auf der Straße unterwegs sein. Die Antriebssysteme werden also vielfältiger. Deshalb richtet sich die Aufmerksamkeit der Fahrzeugentwickler auf Motoren, die ins Rad integriert und unabhängig von der Karosseriestruktur in unterschiedliche Antriebskonzepte eingebunden werden können.

Ein solcher Radnabenantrieb bietet diverse Vorteile. Er reduziert das Fahrzeuggewicht, weil ein Zentralantrieb und wesentliche Komponenten der Kraftübertragung entfallen. Die Fahrzeugdesigner erhalten mehr Freiheiten und können den Innenraum des Autos vergrößern. Die Antriebsleistung kann – ähnlich wie beim Torque Vectoring – individuell für jedes Rad geregelt und übertragen werden.

Auf diese Weise werden Fahrkomfort, Sicherheit und Umweltverträglichkeit des Fahrzeugs gesteigert. Deshalb befassen sich aktuell viele Forscher und Entwickler damit, diesem Antriebskonzept zum Durchbruch zu verhelfen.

Die größte Herausforderung bestand bislang darin, einerseits das Drehmoment aufzubringen, das für Beschleunigung und Bergfahrten benötigt wird, und andererseits eine ausreichende Höchstgeschwindigkeit zu erreichen.

Auf der Grundlage dieser Anforderung hat NSK eine Radnaben- Getriebemotoreinheit entwickelt, die zwei separate Elektromotoren über ein eigens dafür entwickeltes Getriebe verbindet (Bild 1). Das Getriebe besteht aus zwei Planetenradsätzen. Die Einheit kann sowohl hohes Drehmoment bereitstellen als auch hohe Geschwindigkeiten gewährleisten. Zugleich ist der Motor so kompakt, dass er in einem 16-Zoll-Rad Platz findet.

Zu den zentralen Eigenschaften des Getriebes gehört ein sanfter Gangwechsel auch während eines Beschleunigungsvorgangs. Erreicht wird dies durch die Regelung von Drehzahl und Drehmoment der beiden Antriebe. Im großen Gang drehen die beiden Motoren in dieselbe Richtung. Nach dem Umschalten in die kleinere Untersetzung drehen die Motoren in entgegengesetzte Richtungen, da der Schaltvorgang in Verbindung mit der Kinematik des Planetenradsatzes eine gleichgerichtete Drehrichtung am Abtrieb gewährleistet.

Der von NSK entwickelte und gebaute Fahrzeug-Demonstrator (Bild 2), der von dem neuen Radnaben-Getriebemotor angetrieben wird, beweist eindeutig die hohe Leistungsfähigkeit und Praxistauglichkeit dieses Antriebskonzept. Zugleich ist er – bislang – einzigartig in der gesamten Automobilindustrie.

The demonstration vehicle used by NSK to prove the superior performance of the transmission-equipped wheel hub motor

Der von NSK entwickelten Radnabenantrieb (auf Englisch):

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