Mit dem „Uni Wheel“ – dem Universal Wheel Drive System – wollen Hyundai und Kia das Design zukünftiger Fahrzeuge und Mobilitätslösungen „revolutionieren“. Das Konzept ist ein integriertes Radantriebssystem, bei dem sich die Hauptantriebskomponenten innerhalb der Radnabe befinden. Mit dem Uni Wheel habe man eine völlig neue Struktur für das Antriebssystem entwickelt, so die Unternehmen.
Bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor wird die Kraft des Motors über das Getriebe, die Antriebswellen und Gleichlaufgelenke auf die Räder übertragen. Bei Elektrofahrzeugen werden Motor und Getriebe durch einen Motor und ein Untersetzungsgetriebe ersetzt, aber die Art der Kraftübertragung auf die Räder bleibt dieselbe. Uni Wheel eröffnet hier neue Möglichkeiten: Indem das Untersetzungsgetriebe in die Radnabe wandert und ein kompakter Motor in der Nähe jedes Rads platziert wird, wird die Länge der Antriebswellen reduziert und eine flacher Fahrzeugboden ermöglicht.
Bei Uni Wheel kommt eine spezielle Planetengetriebekonfiguration zum Einsatz, die aus einem Sonnenrad in der Mitte, vier Ritzeln auf jeder Seite und einem umlaufenden Hohlrad besteht. Die vom Motor erzeugte Energie wird auf das Sonnenrad übertragen, welches über die Ritzel dann das Hohlrad dreht. Dieses ist mit dem Rad verbunden und treibt das Fahrzeug an. Die Ritzel sind miteinander verbunden. Aus dieser Verbindung ergibt sich ein Multi-Link-Mechanismus, der eine mehrachsige Bewegung des Uni Wheel erlaubt und verschiedene Arten der Radaufhängung ermöglicht.
Ein herkömmliches Antriebssystem mit einem normalen Gleichlaufgelenk verliert mit der Zeit an Effizienz und Haltbarkeit, da die Biegung der Antriebswelle bei Fahrten über unebene Untergründe zunimmt. Bei Uni Wheel hingegen bleibe die Kraftübertragung unabhängig von der Radbewegung nahezu unverändert, was eine lange Lebensdauer und einen hohen Fahrkomfort gewährleiste, heißt es.
Wenn das Fahrzeug über eine elektronische Luftfederung verfügt, kann die Fahrhöhe angehoben werden, um das Fahrzeug auf unebenen Straßen zu stabilisieren, oder bei hohen Geschwindigkeiten verringert werden, um Leistung und Stabilität zu verbessern.
Durch die Verlegung des Untersetzungsgetriebes in die Radnabe und das hohe Untersetzungsverhältnis liefert Uni Wheel ein hohes Drehmoment. Dadurch kann ein kompakterer Elektromotor eingesetzt werden. „Weil bei ‚Uni Wheel‘ bis zu vier effiziente elektrische Antriebseinheiten einzeln gesteuert werden, eröffnen sich vielfältige Möglichkeiten bei der Drehmomentverteilung. Dies hebt die fahrdynamischen Eigenschaften auf ein neues Niveau und sorgt für ein hohes Maß an Lenk- und Fahrstabilität“, so die Entwickler.
Mehr Platz im Innenraum
Durch das Uni-Wheel-Konzept entsteht im Fahrzeug ein Raum, der den Nutzern bisher nicht zur Verfügung stand. Weil viele Antriebskomponenten in die Radnabe wandern und der Elektromotor kleiner wird, ohne an Leistung einzubüßen, kann der freigewordene Platz als zusätzlicher Laderaum genutzt werden – beispielsweise als größerer Kofferraum oder als „Frunk“ unter der Motorhaube.
Im Hinblick auf vollautonomes Fahren sind neue Sitzkonfigurationen und Aufteilungen des Innenraums möglich – „inklusive einer Abkehr vom konventionellen, auf den Fahrer ausgerichteten Design“. Wird der freigewordene Raum für den Einbau einer größeren Batterie mit mehr Kapazität genutzt, erhöht sich die Reichweite, ohne dass das Fahrzeug größer wird.
Die Entwicklungen, die durch Uni Wheel möglich werden, vergrößern auch den Raum für die Fahrgäste. Die Batterien von Elektroautos sind in der Regel tief in der Karosserie untergebracht, was das Anheben der Fahrzeughöhe erfordert und das Platzangebot im Fahrgastraum beeinträchtigt. Uni Wheel optimiere hingegen die Integration der Batterie und minimiere damit den Verlust an Platz im Innenraum, erklären Hyundai und Kia.
Dies sei besonders für Spezialfahrzeuge wichtig, die einen flachen Boden besitzen, um möglichst viel Platz im Innenraum anbieten zu können. Der durch Uni Wheel ermöglichte flache Boden biete eine hohe Flexibilität und Skalierbarkeit für Spezialfahrzeuge und lasse je nach gewünschter Nutzung die Entwicklung verschiedener Karosserietypen zu.
Neben Fahrzeugen verschiedener Größen soll Uni Wheel auch bei anderen Arten von Mobilitätshilfen wie Rollstühlen, Fahrrädern und Lieferrobotern eingesetzt werden können. Das System ist laut den Entwicklern skalierbar und mit Radgrößen von 4 bis 25 Zoll oder mehr einsetzbar. Durch die Fähigkeit, die Rotationsachse des Rades zu verschieben, seien zudem Mobilitätshilfen möglich, die Treppensteigen „so einfach erscheinen lassen wie Rolltreppenfahren“.
Hyundai und Kia arbeiten daran, die Entwicklung des Systems zu perfektionieren und die Effizienz durch Anpassung des Untersetzungsverhältnisses und eine Verbesserung des Schmier- und Kühlsystems zu steigern.
Draggy meint
Irgendwie wieder massiv überingeneered um am Ende nur falsche Ängste zu kompensieren.
Getriebe und auch noch ein so feines. Trotz allem wieder extrem anfällige Gelenke und Wellen, und viele Extrabauteile.
Ein richtiger Radnabenmotor wäre sehr viel einfacher, je nach Auslegung kräftiger und leichter. Und würde definitiv weniger kosten.
Übersetzung passt man mit Wicklungszahl und Durchmesser an.
Hier nimmt mal viel zu kleine Motoren, was dann zu viel Drehzahl und zu wenig Drehmoment hat und kompensiert dann mit Wellen und Getrieben dann praktisch einen Pfusch mit dem zweiten Pfusch.
Und ungefederte Massen sind da kein Problem, wir haben heute Autos mit Felgen, die 30kg mit Reifen wiegen + 15kg Radnarbe + 10kg Welle + 5kg Bremsscheiben.
Da schreit keiner, aber wenn’s nach Radnabenmotoren geht sind 10kg zu viel.
EVrules meint
Keine Antriebswelle eines normalen PKW wiegt 10kg. Eine 16″ Alu-Felge wiegt etwa 8kg, der Reifen dazu 10-12kg, die Radaufhängung hast auch beim Radnabenmotor-Konzept, die dann massiver ausfallen muss, aufgrund der Masse und wirkenden Kräfte.
Auch auf ein Bremssystem kannst nicht verzichten, je nach Akkuzustand ist die Reku unzuverlässig und kann die Bremsleistung in Notsituationen nicht aufbringen.
Radnabenantriebe in PKW sind und bleiben dynamischer Nonsens, sooft es auch wiederholt und heraufbeschworen wird.
Draggy meint
16 Zoll ist heute das Kleinste auf Kompaktwagen, selbst da geht’s normal bis 18 Zoll rauf, bei irgendwelchen Pseudosportpaketen und „sieht aus wie das pseudo Sportpaket“ gehts heute schon schnell auf 20.
Sauffs und Oberklasse 22 Zoll und mehr.
Teilweise kann man die Räder da kaum noch heben.
Radnarbe ist beim Narbenmotor Teil des Motors selber und muss da nicht zweimal berechnet werden.
Bremsen würde ich sogar Trommelbremsen in den Motor integrieren, dass sie vom Kühlkreislauf profitieren, ohne relevanten Mehraufwand.
Und die Reku ist nicht unzuverlässig sondern gemindert. Unzuverlässig würde bedeuten, dass sie dann eigentlich normal da wäre aber zugällig vermindert wirken würde.
Dirk meint
Radnabengetriebe gibt es seit Jahrzehnten, wo ist da jetzt der Gag? Dass die ein Planetengetriebe verwenden statt Stirnräder?
Ok, das hat interessante Auswirkungen auf den notwendigen Motordurchmesser und damit dessen Masse.
Mitschwenkende Motoren hab ich schon mal irgendwo gesehen.
Aber grosser Nachteil sind die Verluste und der Aufwand bzw. Ausfallgefahr bei den vielen Komponenten. Und billig wird das auch nicht.
Ausserdem machen viele Zahnräder auch viel Geräusch, das lässt sich nur mit grossem Fertigungsaufwand einigermassen reduzieren.
Das is nur was für Spezialfahrzeuge, im PKW völliger Kappes.
derJim meint
Der Gag ist, dass das System eben Radnabenantrieben haushoch überlegen ist, da der Motor keine ungefederte Masse mehr ist und das viele Leid damit verpufft. Dafür gibt es andere Nachteile wie die notwendigen, schwenkbaren Motoren. Ich bin auch gespannt was sie damit noch machen.
EVrules meint
Woher kommt dieser absurde Gefallen daran, die ungefederten Massen im PKW hochzutreiben, mit Radnabenantrieben?
Sofern nicht für Niederflurfahrzeuge gedacht, ists die gleiche Anwendungsthematik wie Wasserstoff verbrennen zu wollen – alles technisch möglich, aber unsinng.
derJim meint
Die Motoren werden im gezeigten Konzept zu gefederten Massen, nicht ungefederten wie bei Radnabenmotoren. Das ist ja auch genau am Anfang die Idee gewesen. Daher auch die Freiheitsgrade in der Höhe und zur Seite. Dazu kann die Motorleistung weit über das gesteigert werden, was mit Radnabenmotoren aktuell möglich ist.
Daniel meint
Bleibt immer noch das Getriebe als zusätzliche ungefederte Masse. Hinzu kommt die Komplexität, sinnlose Geldvernichtung.
derJim meint
Zum Gewicht wird im Video leider nichts gesagt, das stimmt. Mich würde ein Vergleich zum heutigen System mittels Antriebswelle, beiden Gleichlaufgelenken und Radnabe interessieren.
nie wieder Opel meint
Dieses System ist nur für Krankenfahrstuhl, Shuttle oder vergleichbare langsame Anwendungen konzipiert. Die Getriebe haben bei hohen Drehzahlen starke Verluste und Erwärmung, die Einsatz beim PKW ausschließen. Ungefederte Masse wird zu hoch.
derJim meint
Eben nicht, der Motor ist in dem Konzept ja gefederte Masse und das ist genau der Vorteil ggü. Radnabenmotoren. Der Motorbaugröße ist nur durch den Bauraum durch den man ihn schwenken muss begrenzt, nicht durch die maximale Masse. Nachteil ist halt höherer Bauraumbedarf im Radhaus, dafür weniger im Innenraum als Standardmäßig mit Motor->Reduziergetriebe->Differenzial->Antriebswelle->Radnabe.
derJim meint
Die Planetengetriebe im Prius HSD taugen auch für einen extrem langen Betrieb (>300 tkm sind die Regel) und effizient ist der Prius damit auch. Warum meinst du das geht hier nicht? Haben die kein Hyundai etwa keine Ahnung? Dafür sieht das Konzept doch schon recht ausgereift aus und sie haben damit definitiv auch Fahrzeugbau im blick.
Anti-Brumm meint
4 kleine Getriebe direkt im ungefederten Rad. What could possibly go wrong?
Ich bin da skeptisch …
M. meint
Ich habe das Video noch nicht gesehen.
Ist etwas zur Bremslösung bekannt?
Jörg2 meint
Im Video wird zwar die originale Radnabe MIT Scheibenbremse etc. virtuell in allen Einzelteilen ausgebaut, als dann aber kurz danach die Neuerung virtuell angebaut wird, wird die Bremse weggelassen.
Auch so kann man Teile sparen… ;-))
M. meint
Ok! Danke für die Info.
Nur soviel: die meisten Autos können in ~ 3 Sek. oder darunter von 100 auf 0 bremsen, oder darunter.
Das ist die Leistung, die die Bremse haben muss – und bergab auch gerne über längere Zeit einen guten Teil davon. Das muss diese Bremse auch können – immer. Wiederholt.
Die gekannte Radbremse führt das als Wärme ab, das ist (ausreichend dimensioniert) eher simpel.
700 kW (um mal einen Wert zu haben) oder mal eben 20 kWh in 5 Minuten (mit SUV und Wohnanhänger über die Alpen) einspeisen unabhängig vom Akkustand – da bin ich gespannt.
Aber das werden die auf dem Schirm haben.
derJim meint
Es muss weiterhin eine Reibwertbremse geben, alleine schon um genau solche Fälle abdecken zu können. Zumindest wenn sie es wirklich im PKW bringen wollen.
nie wieder Opel meint
Ach, das schafft sogar ein ID.3 mit Trommelbremse problemlos den Wurzenpass runter.
M. meint
Aber genau diese Bremse sehe ich nicht.
Ob Trommel oder Scheibe ist vielleicht nicht so wichtig, aber überhaupt mal geben sollte es sowas schon. Der E-Motor kann sicher in 80% der Fälle einen Großteil der Verzögerungsleistung oder auch die ganze Leistung bringen, aber Abweichungen von 100% sind hier nicht möglich, weil Bäume nicht ausweichen und Fahrradfahrer (wie Fußgänger…) keine Knautschzone haben.
Kokopelli meint
Möchte ich nicht in meinem Auto verbaut haben. Viel zu aufwendig und komplex.
Alleine die Vielzahl an Lagerstellen die bei dem System hinzukommen…
Das kann Kia / Hyundai gerne patentieren.
derJim meint
Wie geil! Ich hoffe sie machen schnell Fortschritte und bringen es später auch nach und nach in die Serienfahrzeuge ein. So ein System ist konkurrenzlos, leider bei Einführung aber auch konkurrenzlos teuer. Ich bin gespannt ob wir das auch irgendwann mal im Massenmarkt sehen. Vielleicht auch eher nur für so Mikrotaxis oder andere spezialanwendungen. Ich bin auf jeden Fall sehr interessiert wie sich das entwickelt :)
Jörg2 meint
Spannende Idee!
Wenn ich das Video richtig verstanden habe, ist aktuell die Höchstgeschwindigkeit begrenzt (?).
Was ich nicht verstanden habe: Wie wird solch Rad gelenkt? (Oder geht das nur an ungelenkten Rädern? Das Video zeigt eher 4-Rad-Antrieb.)
derJim meint
Ab 5:15 sieht man kurz eingelenkte Räder. Nach meinem aktuellen Verständnis müssen dafür die radnahen Motoren über das Lenkgetriebe mit eingelenkt werden, aber sind nicht teil der gefederten Massen (dafür ja die Freiheitsgrade in Höhe und zur Seite). Das ist auch der große Vorteil zu Radnabenantrieben: 1. Geringe gefederte Massen und 2. Die Leistungsdichte ist enorm besser als bei Radnabenmotoren (da sind sie wirklich eher schlecht), weil der Motor selbst eben nicht im Rad untergebracht werden muss und über eine starre Welle angeflanscht wird.
Jörg2 meint
Ja, bei 5:13 sieht man, dass am (in Fahrtrichtung rechten) Vorderrad beim Einlenken der Motor verschoben wird.
Roman meint
Der Antriebsmoter, wird beim Lenken mit geschwenkt. Es braucht als an der Vorderachse mehr Platz als an der Hinterachse
https://www.youtube.com/watch?v=Nd6C0y8xc20&t=312s
Mfg
Mäx meint
Bei 2:52 wird der Aufbau gezeigt, wie er an der Vorderachse aussehen müsste.
Da sieht man eine Staubmanschette zwischen Motor und dem UniWheel.
Hier ist vermutlich eine Art Kugelgelenk wie bei konventionellen Antriebswellen untergebracht.
Allerdings hätte ich gesagt, dass auch hier die Winkel zu groß werden könnten.
Auf alle Fälle spannend, was rauskommt, wenn man sich mal etwas weiter von der Norm wegbewegt.
EdgarW meint
Gut gesehen, danke! :-)
Das Gelenk zum Winkel-Ausgleich nennt sich Kardan-Gelenk. Gern mal wikipeden oder gugeln oder was immer Du magst :-D
EdgarW meint
nach 2. Hinsehen, später im Video scheinen die Motoren mitgeschwenkt zu werden, was etwas … sagen wir „interessant“ aussieht. Es würde viel Bauraum benötigen, ganz besonders bei in Nutzfahrzeugen üblichen hohen maximalen Lenkwinkeln für’s Rangieren in der Stadt bei großen Radständen / Längen. Könnte mit Vierradlenkung ausgeglichen werden, was auch wieder ne Kostenfrage ist. Evtl probiert Hyundai da selbst noch ein wenig rum
Mäx meint
@Edgar
Ach Kugel Kardan alles gleich :p
Quatsch, du hast natürlich völlig Recht, Kardan war das was ich meinte.
Vielleicht ist es eine Kombination aus beiden.
Der Motor schwenkt wohl mit (hatte ich im Video übersehen) und hat dann noch vorne ein Kardan Gelenk.
Weil an der Hinterachse fehlt die Staubmanschette ja komplett, da ist nur die Antriebswelle vom Motor zum UniWheel.
Dirk meint
Kardangelenke kann man da nie nicht verwenden, da sie zu Drehschwingungen führen. Je mehr Winkel, desto mehr Oszillation. Wenn, dann gehen Kardans nur bei geringen Winkeln oder mit 2 winkelversetzten Gelenken.
Oder es sind einem die Schwingungen egal bei niedrigen Geschwindigkeiten – allerdings dreht hier die Welle ja wesentlich schneller als generell üblich, also nada.
Im Fahrzeugbau werden an den Rädern deswegen meist nur Gleichlaufgelenke mit Stern, Kugeln, Käfig und Aussenring verwendet, sieht ähnlich aus wie’n Kugellager.
Oder Tripodengelenke, innen ein 3fach Stern mit 3 kräftigen Wälzlagern, aussen 3 Bahnen.
derJim meint
Die Höchstgeschwindigkeit kann man ja durch eine andere Übersetzung anpassen, man verliert nur etwas Drehmoment. Für 97% der Menschen ist das aber sowieso egal, nur in Schurkenstaaten und Deutschland gibt es kein Tempolimit :D
Sie arbeiten laut Video (3:55) ja noch daran die Effizienz und den Schmiermitteleinsatz weiter zu optimieren, aber es ist bei der Effizienz schon jetzt ziemlich gut (mittellage 92%, stärker eingefedert 96%). Ich denke im Fall geradeaus und mittlerer Federweg gibt es noch einen Nachteil zur normalen Antriebswelle (92%), sonst würden sie das ja vermutlich nicht weiter optimieren wollen. Ich habe mal gelernt, dass man bei Quer eingebauten Motor etwa 3% über das Getriebe verliert, keine Ahnung was da eine Antriebswelle mit zwei Gleichlaufgelenken (CV-Joints) noch hinzufügt. Aber wenn man jetzt mal 1% angesetzt, sind 96% zu 92% jetzt ja schon sehr nah dran. Da kommt man vielleicht noch auf vergleichbare Effizienz und bekommt die anderen benetits on top dazu.
Jörg2 meint
Vielen Dank für eure Erläuterungen und Hinweise!
Ich hatte verstanden, es geht um Vereinfachung und geringeren Bauraum. An einer ungelenkten Achse leuchtet mir das ein. An einer gelenkten Achse entsteht wohl ähnlich hoher Bauaufwand und der Platzbedarf ist auch entsprechend. (Allerdings habe ich den Eindruck, beim Thema „Bauraum sparen“ wurde im Video übertrieben viel in den „Motorraum“ eingebaut.)
Aber ja, immer wieder beeindruckend, wenn über den Tellerrand, „haben wir schon immer so gemacht…“ geguckt wird! Das sowas vom Finalproduzenten kommt und nicht vom „händeringend nach Umsatz und Weiterentwicklung suchenden“ Zulieferer finde ich besonders beachtlich.
Ossisailor meint
Wenn ein 4-Rad-Antrieb gezeigt wurde, wird ja wohl eine Achse gelenkt sein.
Ossisailor meint
War für @Jörg2, und hatte gepostet bevor ich die anderen Antworten gelesen hatte.
Dirk meint
Nö, Knicklenkung geht auch, wie bei Baumaschinen.
Oder Allradlenkung, mit echten Radantrieben kann man die auch wesentlich weiter schwenken. Hier nicht.
Swissli meint
Irgendwie mehr Innovation als T…a in den letzten paar Jahren hervorgebracht hat. Damit nutzt man die Vorteile der Elektromobilität dann wirklich zu 100%. Bleibt zu hoffen, dass diese Entwicklung bald in realen BEV von Hyundai/Kia Einzug hält.
alupo meint
Träum weiter denn das kommt so nie…
Und zu Deinem Schmäh zu T…a: T…a machts schon richtig wenn sie durch innovative Weiterentwicklungen die Kosten senken und das in den Preisen weitergeben. Ohne Kostensenkung sieht das Ergebnis aus wie bei den BEVs von Ford. Und dann wird alles was BEVs betrifft immer weiter hinausgezögert, nicht nur bei Ford, auch bei GM, VW usw… Von Toyota braucht man gar nicht erst zu sprechen. Die reiten auf ihre Hybriden herum.
ferchaue meint
Das gefällt mit technisch nicht. Besser sit ein echter Radnabenmotor ohne Antriebswelle.
derJim meint
Ne, der hat eben die großen Nachteile der stark begrenzten Leistungsdichte und der erheblich höheren, gefederten massen. Das löst diese technische Lösung gut auf, mit dem Nachteil, dass der Motor natürlich dann wieder Radnah untergebracht werden muss.