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Diese
nicht-vorläufige
Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-057453, eingereicht
beim japanischen Patentamt am 2. März, 2005, deren gesamter Inhalt
durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit und genauer
eine Antriebseinheit zum Antreiben eines Fahrzeugs durch einen Motor.
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Beschreibung
des technischen Hintergrunds
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In
den letzten Jahren ist im Hinblick auf Umweltschutz und Kraftstoffausnutzung
ein Fahrzeug, dessen Räder
durch einen Elektromotor angetrieben werden, ins Zentrum des Interesses
gerückt.
Beispiele für
solch ein Fahrzeug schließen
ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug und ein Brennstoffzellenfahrzeug
ein.
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Als
eine der Antriebseinheiten, die in solch einem Fahrzeug befestigt
werden, wurde ein radintegrierter Motor entwickelt. Der radintegrierte
Motor ist ein Antriebsmotor, der innerhalb jedes einzelnen Rads
bereitgestellt ist. Der radintegrierte Motor ermöglicht eine leichte Steuerung
des Drehmoments in jedem einzelnen Rad und soll mit einer schlechten Fahrbahn,
wie einer beschneiten Fahrbahn mit niedriger Reibung, gut zurechtkommen.
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Da
der radintegrierte Motor in einer Position angeordnet ist, wo er
weniger leicht den Luftstrom aufnimmt, der durch die Fahrt des Fahrzeugs
erzeugt wird, benötigt
er jedoch eine wirksame Wärmeableitung.
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Da
der Platz innerhalb des Rads beschränkt ist, kann man darüber nachdenken,
Kühlwasser, Kühlöl oder dergleichen
von einem Kühler,
der an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist, umzuwälzen. Es
ist jedoch beispielsweise erforderlich, ein Stromkabel und ein Sensorsignalkabel
für den
Motor und einen Hydraulikdruck-Übertragungsschlauch
für die
Bremse mit dem radintegrierten Motor von der Fahrzeugkarosserie
aus zu verbinden. Daher ist es schwierig, irgendwelche anderen Schläuche, wie
diejenigen für das
Kühlwasser,
am radintegrierten Motor zu befestigen.
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Die
japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 09-071139 offenbart eine
Technik, die sich auf ein Hybridfahrzeug erstreckt und die es ermöglicht,
eine Wicklung in einem radintegrierten Motor ausreichend zu kühlen, während verhindert
wird, dass eine Antriebseinheit größer wird.
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Diese
Technik zeigt eine Antriebseinheit, die folgendes aufweist: einen
Verbrennungsmotor, eine Getriebewelle zum Übertragen der Drehung vom Verbrennungsmotor,
einen Generator, der mit einem Rotor, der an der Getriebewelle befestigt
ist, einem Stator, der an einem Gehäuse befestigt ist, und einer Spule
ausgestattet ist, einen Elektromotor, der durch zugeführten Strom
angetrieben wird, und eine Bremse, die ein- und ausrückbar bereitgestellt
ist und die, wenn sie eingerückt
ist, die Drehung des Rotors im Generator aushält.
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Die
Bremse ist am Ende der Spule im Generator und an deren Innenumfangsseite
bereitgestellt, und eine Kerbe ist am zylindrischen Bremsenträgerabschnitt
ausgebildet, der die Bremse trägt.
Durch die Kerbe wird Öl,
das bereits gebraucht wurde, um die Bremse zu kühlen, auf die Innenumfangsfläche der
Spule gespritzt. Da diese Struktur eine Kühlung der Spule ermöglicht,
besteht keine Notwendigkeit für
die Bereitstellung einer anderen Kühlvorrichtung in der Spule.
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In
der in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 09-071139
offenbarten Technik wird Öl,
das bereits gebraucht wurde, um die Bremse zu kühlen, auf die Innenumfangsfläche der
Spule gespritzt. Daher wird die Außenseite der Spule nicht ausreichend
gekühlt.
Wenn das Schmieröl
im Inneren der Spule verspritzt wird, kann es außerdem in einen Spaltabschnitt
zwischen dem Rotor und dem Stator gelangen. Falls das Schmieröl in den
Spaltabschnitt zwischen dem Rotor und dem Stator gelangt, entsteht
ein Widerstand beim Scheren des Schmieröls, was den Kraftverlust beim
Drehen des Rotors ungünstigerweise
erhöhen
kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Antriebseinheit
für ein
Fahrzeug, in dem die Kühlleistung
verbessert ist.
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Kurz
gesagt, handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine Antriebseinheit,
die folgendes einschließt:
einen Motorraum, in dem ein Stator und ein Rotor untergebracht sind,
einen Getrieberaum, der in Richtung der Drehachse des Rotors neben
dem Motorraum angeordnet ist und in dem ein Getriebe untergebracht
ist, wobei die Drehung des Rotors auf das Getriebe übertragen
wird; ein Lager zum Tragen der Drehung sowohl des Rotors als auch des
Getriebes; und eine Wand, die zwischen dem Motorraum und dem Getrieberaum
angeordnet ist, um das Lager zu tragen. Die Wand ist mit einer Öffnung versehen,
durch die Schmieröl,
das von dem Getriebe verspritzt wird, auf einen oberen Abschnitt des
Stators gespritzt werden kann.
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Vorzugsweise
ist die Antriebseinheit im Rad eines Fahrzeugs angeordnet.
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Vorzugsweise
ist das Getriebe ein Untersetzungsgetriebe, das die Drehung des
Rotors verlangsamt und die Drehung auf eine Welle überträgt, die das
Rad zum Drehen bringt. Das Untersetzungsgetriebe schließt einen
Zahnkranz ein, der an einer Wand des Getrieberaums befestigt ist,
ein Sonnenrad, auf das die Drehung des Rotors übertragen wird, einen Planetenträger, der
in die Welle gepasst ist, und ein Ritzel mit einer Drehwelle, die
vom Planetenträger
getragen wird und mit dem Sonnenrad und dem Zahnkranz kämmt.
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Vorzugsweise
schließt
die Antriebseinheit ferner eine Kühlrippe ein, die außerhalb
eines Wandabschnitts des Motorraums bereitgestellt ist, wobei das
Schmieröl,
das vom Getriebe durch die Öffnung
gespritzt wird, am Wandabschnitt des Motorraums haftet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das Schmieröl,
das von dem Getriebe, auf das die Drehung übertragen wird, verspritzt
wurde, dadurch zum oberen Abschnitt des Stators gebracht, dass es durch
die Öffnung
gespritzt wird. Daher wird eine bessere Wärmeableitung erreicht.
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Die
oben genannten und weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenschau mit der
begleitenden Zeichnung deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine perspektivische Darstellung einer Antriebseinheit gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein schematischer Querschnitt der Antriebseinheit gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine perspektivische Darstellung, wie ein Getriebegehäuse 545 und
ein Motorgehäuse 544 in 2 zusammengebaut
sind.
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4 ist
eine perspektivische Darstellung eines in 3 dargestellten
Zustands, wobei das Getriebegehäuse 545 weggelassen
wurde.
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5 ist
eine Darstellung, die erklärt,
wie ein Schmierölstrom
durch ein Untersetzungsgetriebe verspritzt wird.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Im
folgenden wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausführlich
mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Gleiche oder ähnliche
Teile in der Zeichnung sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen
und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
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1 ist
eine perspektivische Darstellung einer Antriebseinheit gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 1 dargestellt, schließt die Antriebseinheit ein
Rad 510, einen radintegrierten Motor 520, der
in dem Rad angeordnet ist, und einen Stoßdämpfer 560 ein, der
an der inneren, Fahrzeugkarosserieseite des radintegrierten Motors
angeordnet ist und der entsprechend der vertikalen Bewegung des Rads 510 aus-
oder einfährt.
Der Stoßdämpfer 560 schließt einen
Außenzylinder 564 ein,
in dem Öl, Stickstoffgas
oder dergleichen eingeschlossen ist, eine Pleuelstange 566,
an deren vorderem Ende ein Kolben, der im Außenzylinder gleitet, befestigt
ist, eine Absorberabdeckung 568 zum Abdecken der Pleuelstange
und ein Federblech 562, auf dem eine nicht dargestellte
Spiralfeder angeordnet ist.
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Der
radintegrierte Motor 520 ist mit einem Anschlusskasten 532 ausgestattet,
in dem jeweils ein Anschluss für
das Sensorkabel 534, und die Stromkabel 536, 538 und 540 der
U-Phase, der V-Phase bzw. der W-Phase angeordnet ist, eine Kabelklemme 522 zum
Befestigen der Kabel 534, 536, 538 und 540 an
einem Gehäuse
des radintegrierten Motors 520, einen Bremssattel 550,
in dem Bremsklötze
untergebracht sind, die eine Bremsscheibe in die Mitte nehmen und
auf die sie Druck ausüben,
ein Federbein 592, an dem ein nicht dargestellter unterer
Lenker befestigt ist, und ein Spurstangenbefestigungs-Kugelgelenk 526.
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Eine
Spurstange schiebt das Spurstangenbefestigungs-Kugelgelenk 526 entsprechend
einem Lenkwinkel und dadurch wird das Rad 510 gelenkt.
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Eine Ölpumpe 524,
die Öl
zum Schmieren einer im radintegrierten Motor 520 untergebrachten Getriebebremse
liefert, ist an der Drehachse des radintegrierten Motors 520 bereitgestellt.
Eine Kabelklemme 522 ist in einem Spaltabschnitt zwischen dem
Stoßdämpfer 560 und
der Ölpumpe 524 angeordnet,
wodurch der Verdrahtungsraum kompakt wird.
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Die
Kabelklemme 522 befestigt die Kabel 534, 536, 538 und 540 am
radintegrierten Motor 520 in einem Zwischenabschnitt zwischen
dem Anschlusskasten 532 und einer Ausrüstung an der Fahrzeugkarosserie.
Wenn das Rad gelenkt wird oder wenn der Stoßdämpfer aus- oder einfährt, ist
es möglich,
Spannungen, die auf die Anschlüsse
wirken, die am Anschlusskasten befestigt sind, zu mildern und somit
kommt es weniger leicht zu einem Kabelbruch.
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Außerdem befestigt
die Kabelklemme 522 die Kabel 534, 536, 538 und 540 so,
dass die Längsrichtung
dieser Kabel mit einer Richtung parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs
fluchtet. Somit können sich
Kabelabschnitte von der Kabelklemme 522 zur Fahrzeugkarosserie
während
des Lenkens auf coplanare Weise verformen, und somit ist die Tendenz
zur Ausübung
von Torsionsspannung an die Verdrahtung weniger stark.
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Ein
Lenker, der am Stoßdämpfer befestigt werden
soll, ist an einem oberen Abschnitt eines Gehäuses des radintegrierten Motors 520 bereitgestellt. Dieser
Lenker ist am Außenzylinder 564 des
Stoßdämpfers 560 durch
ein Spannband 580, Muttern 528 und 530 und
einen nicht dargestellten Bolzen befestigt.
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2 ist
ein schematischer Querschnitt der Antriebseinheit gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 1 und 2 dargestellt, schließt das Rad 510 eine
Felge 514 und einen Felgenkranz 512 ein. Ein nicht
dargestellter Reifen ist am Felgenkranzabschnitt 512 befestigt.
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Ein
vorderes Ende der Pleuelstange 566 ist an der nicht dargestellten
Fahrzeugkarosserie befestigt. Das Federbein 592 ist durch
einen Bolzen und eine Mutter am unteren Lenker 590 befestigt.
Ein Raum zwischen der Fahrzeugkarosserie und dem Stoßdämpfer 560 kann
als Verdrahtungsraum verwendet werden, wo ein Sensorkabel und ein
Stromkabel angeordnet werden können.
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Wie
in 2 dargestellt, ist das Gehäuse des radintegrierten Motors 520 in
einen Schenkel integriert, der eine Radnabe drehbar trägt.
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Wie
in 2 dargestellt, schließt der radintegrierte Motor 520 ein
Motorgehäuse 544,
ein Getriebegehäuse 546,
das mittels eines Bolzens am Motorgehäuse 544 befestigt
ist, einen Getriebegehäusedeckel 546,
der das Getriebegehäuse
zur Fahrzeugkarosserieseite hin abdeckt, und einen Motorgehäusedeckel 547,
der durch einen Bolzen 549 am Motorgehäuse 544 befestigt
ist, ein.
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Ein
Kugelgelenk 594 ist am Motorgehäuse 544 befestigt,
und dadurch ist das Motorgehäuse 544 solchermaßen getragen,
dass es eine Winkelverschiebung mit Bezug auf das Federbein 592 entsprechend
dessen vertikaler Bewegung durchführen kann.
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Die
Radfelge 514 ist mittels eines Bolzens 601 an
einer Radnabe befestigt. Ein Bremsrotor 552 ist an der
Radnabe 620 befestigt. Die Radnabe 620 ist mit
Bezug auf ein Motorgehäuse,
das in den Schenkel integriert ist, drehbar getragen, indem Kugellager 611 und 612 zwischen
der Radnabe 620 und dem Motorgehäusedeckel 547 bereitgestellt
sind.
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Der
radintegrierte Motor 520 schließt einen Statorkern 671 ein,
der im Motorgehäuse 544 untergebracht
ist, eine Statorwicklung 672, die um den Statorkern 671 gewickelt
ist, und einen Rotor 673, der im Statorkern 671 untergebracht
ist. Ein Dauermagnet ist im Rotor 673 eingebettet.
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Der
radintegrierte Motor 520 schließt ferner ein Sonnenrad 682 ein,
das in einem Getriebegehäuse 545 untergebracht
ist, einen Zahnkranz 685, einen Planetenträger 684,
ein Ritzel 683 und einen Zapfen 686, der als Drehwelle
des Ritzels 683 dient. Ein Nadellager ist in einer Lücke zwischen
dem Ritzel 683 und dem Zapfen 686 bereitgestellt.
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Eine
Welle des Sonnenrads 682 dreht sich, wenn der Rotor 673 sich
dreht. Die Welle des Sonnenrads 682 ist von einem Kugellager 614 drehbar
in Bezug auf einen Motorgehäusedeckel 547 getragen. Ein
Planetenträger 684 ist
von einem Kugellager 617 drehbar in Bezug auf den Getriebegehäusedeckel 546 getragen.
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Ebenso
ist ein Planetenträger 684 von
einem Kugellager 614 drehbar in Bezug auf die Welle des Sonnenrads 682 getragen
und ist von einem Kugellager 614 drehbar in Bezug auf das
Getriebegehäuse 545 getragen.
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Das
Sonnenrad 682 ist hohl. Eine Welle 710, die mit
der Radnabe 620 und dem Planetenträger in Keileingriff steht,
ist im Sonnenrad 682 angeordnet. Die Welle 710 ist
mit einer Ölleitung 711 auf
der Getriebegehäuseseite
ausgestattet.
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Der
im radintegrierten Motor 520 enthaltene Rotor 673 ist
hohl. Die Getriebebremse verlangsamt die Drehung des radintegrierten
Motors 520 und überträgt die verlangsamte
Drehung auf die Welle 710, die in den hohlen Abschnitt
des Rotors 673 hineinreicht. Die Welle 710 dreht
dann die Radnabe 620 und das Rad 510.
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Die
Bewegung der Getriebebremse wird in einiger Ausführlichkeit beschrieben. Wenn
sich der Rotor 682 dreht, dreht sich das Sonnenrad 682 dementsprechend.
Der Zahnkranz 685 ist am Getriebegehäuse 545 befestigt.
Das Ritzel 683 kämmt
sowohl mit dem Sonnenrad 682 als auch dem Zahnkranz 685.
Wenn das Sonnenrad 682 sich dreht, dreht sich auch das
Ritzel 683 demgemäß. Da der
Zahnkranz 685 am Getriebegehäuse 545 befestigt
ist, dreht sich der Zahnkranz 545 nicht. Daher wird die
Drehung des Sonnenrads 682 verlangsamt, was bewirkt, dass
sich der Planetenträger 684 dreht.
Der Planetenträger 684 steht
mit der Welle 710 im Keileingriff und somit bewirkt die
Drehung des Planetenträgers 684,
dass sich die Radnabe 620 über die Welle 710 dreht,
was eine Drehung des Rads 510 bewirkt.
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Um
den Getriebebremsenabschnitt zu schmieren, ist die Ölpumpe 524 am
Getriebegehäusedeckel 546 befestigt.
Die Ölpumpe 524 saugt Schmieröl, das sich
am Bodenabschnitt des Getriebegehäuses sammelt, durch eine Ölleitung 721,
um dieses zur Ölleitung 711 zu
liefern. Da die Ölpumpe 524 vorzugsweise
von der Welle 710 gedreht wird, die von einem großem Drehmoment
gedreht wird, das nach der Verlangsamung erhalten wird, ist die Ölpumpe 524 so
auf der Welle 710 auf der Fahrzeugkarosserieseite bereitgestellt,
dass sie darüber
vorragt.
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3 ist
eine perspektivische Darstellung, die zeigt, wie ein Getriebegehäuse 545 und
ein Motorgehäuse 544 in 2 zusammengebaut
sind.
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4 ist
eine perspektivische Darstellung, die einen in 3 dargestellten
Zustand zeigt, wobei das Getriebegehäuse 545 entfernt ist.
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Wie
in den 3 und 4 dargestellt, werden das Getriebegehäuse 545 und
das Motorgehäuse 544 durch
Befestigen eines Bolzens, der in ein Bolzenloch 842 eingeführt wurde,
zusammengebaut.
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An
einer Trennwand 820, die am Getriebegehäuse 545 zwischen dem
Getriebegehäuse 545 und dem
Motorgehäuse
angeordnet ist, sind Öffnungen 821 und 822 bereitgestellt,
um das Schmieröl,
das von einer Planetengetriebeeinheit verspritzt wurde, auf den oberen
Abschnitt des Motorgehäuses 544 und
den Außenumfang
der Statorwicklung zu verspritzen.
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Die
Trennwand 820 ist in einem Getrieberaum bereitgestellt,
der die in 2 dargestellten Kugellager 616 und 686 trägt.
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Wenn
das Getriebegehäuse 545 entfernt wird,
ist es möglich
zu sehen, wie der Statorkern 671 im Motorgehäuse 544 untergebracht
ist. Der Statorkern 671 ist durch Bolzen, die in ein Bolzenloch 844 eingeführt sind,
im Motorgehäuse 544 befestigt.
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Am äußeren Abschnitt
des Motorgehäuses 544 sind
ein Lenker 542, der an einem Stoßdämpfer 560 befestigt
werden soll, ein Anschlusskasten 532 zum Anschließen des
Sensorkabels 534 und der Stromkabel 536, 538 bzw. 540 der
U-, V- und W-Phasen, Bolzenlöcher 831 und 832 zum
Befestigen des Bremssattels 550 und ein Verbindungsabschnitt 802 zum
Verbinden des Motorgehäuses 544 mit
dem unteren Lenker 590 bereitgestellt.
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Der
Verbindungsabschnitt 802 ist mit Hohlräumen 806 und 808 versehen,
um das Gewicht zu verringern, einem Loch 804 zum Einpassen
des Kugelgelenks, und Bolzenlöchern 811–814 zum
Befestigen eines Deckels zum Drücken
auf das Kugelgelenk.
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5 ist
ein Darstellung, die erläutert,
wie ein Schmierölstrom
von einem Untersetzungsgetriebe verspritzt wird. In 5 ist
zum leichteren Verständnis
des Wegs des verspritzten Schmieröls ein Wandabschnitt zum Aufrechterhalten
der Stärke
zwischen den Öffnungen 821 und 822 in 3 ist
im Wandabschnitt 820 nicht gezeigt. Statt dessen ist ein charakteristischer
Querschnitt des Öffnungsabschnitts 821 dargestellt.
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Wie
in 5 dargestellt, sind das Motorgehäuse 544,
in dem der Stator und der Rotor untergebracht sind, und das Getriebegehäuse 545,
in dem ein Planetengetriebe untergebracht ist, auf welches die Drehung
des Rotors übertragen
wird, in Richtung der Drehachse des Rotors angrenzend aneinander angeordnet.
Lager 615 und 616 zum Tra gen der Drehung des Rotors 673 des
Planetengetriebes sind von der Wand zwischen dem Motorgehäuse 544 und
dem Getriebegehäuseraum 545 getragen.
Die Wand ist mit Öffnungen 821 zum
Spritzen des Schmieröls,
das von Getriebe verspritzt wurde, auf den oberen Abschnitt des
Stators versehen.
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Der
Planetengetriebesatz ist ein Untersetzungsgetriebe, das die Drehung
des Rotors 673 verlangsamt und die Drehung auf die Welle 710 übertragt,
wodurch das Rad 510 zum Drehen gebracht wird. Das Untersetzungsgetriebe
schließt
einen Zahnkranz 685 ein, der an einer Wand des Getriebegehäuses 545 befestigt
ist, ein Sonnenrad 682, auf das die Drehung des Rotors 673 übertragen
wird, einen Planetenträger 684,
der in die Welle 710 eingepasst ist, und ein Ritzel 683 mit
einer Drehwelle, die vom Planetenträger 684 getragen wird
und mit dem Sonnenrad 682 und dem Zahnkranz 685 kämmt.
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Eine
Kühlrippe 852 ist
außerhalb
eines Wandabschnitts des Motorraums vorgesehen, wobei das Schmieröl, das vom
Planetengetriebe durch die Öffnung 821 gespritzt
wird, am Wandabschnitt des Motorraums haftet.
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Die Ölmenge ist
so eingestellt, dass ein Ölfluidpegel 890 etwas
unter der Innenoberfläche
eines Statorkerns 671 angeordnet ist. Die Ölpumpe 524 saugt
das Schmieröl
beim Ölfluidpegel 890 durch
die Ölleitung 721.
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Ein
Teil des Schmieröls
läuft durch
die Ölleitung 711,
die im mittleren Abschnitt der Welle 710 angeordnet ist,
und durch eine Ölleitung,
die am Planetenträger
bereitgestellt ist, und wird dann durch die Öffnung 821 auf den
Außenumfang
der Statorwicklung 672 gespritzt. Ferner wird ein Teil
des Schmieröls
auch vom Ritzel 683 verspritzt und wird ebenso durch die Öffnung 821 auf
die Statorwicklung und die Innenumfangswand des Motorgehäuses 852 gespritzt.
Daher wird die Wärme
des Schmieröls
durch die Rippe 852 in die Luft abgeleitet.
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Ferner
infiltriert das verspritzte Schmieröl einen Spalt zwischen der
Statorspule und der Wand des Motorgehäuses. Demgemäß wird eine
bessere Wärmeübertragung von
der Statorwicklung auf die Wand des Motorgehäuses erreicht als in dem Fall, dass
der Spalt mit Luft gefüllt
ist. Daher wird die Wärmeableitung
ebenfalls verbessert.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung ausführlich
beschrieben und dargestellt wurde, diente dies selbstverständlich nur
der Erläuterung
und Veranschaulichung und soll keineswegs als Beschränkuug verstanden
werden, da Gedanke und Umfang der vorliegenden Erfindung nur anhand
der beigefügten Ansprüche beschränkt werden.