DE102013112804A1 - Drive unit for a light vehicle - Google Patents
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Abstract
Eine Antriebseinheit für ein Leichtfahrzeug der Klasse L hat eine Elektromotor-Getriebe-Einheit (12) und eine Motorhalterung (20), wobei die Motorhalterung (20) einen Zentralbereich (42) mit zwei Rahmen-Anschlagbereichen (22, 24) aufweist. Der Zentralbereich (42) weist einen sich zwischen den Anschlagbereichen erstreckenden Wärmekontaktsteg (23) auf, der eine Wärmeaufnahmefläche (25) aufweist, die mit einer am Umfang eines Motorgehäuses (27) der Elektromotor-Getriebe-Einheit (12) angeordneten Wärmeabgabefläche (29) in Kontakt steht. Der Rahmen-Anschlagbereich (22, 24) hat eine Antriebsbefestigungsbohrung (31) mit einem sich zwischen Motorhalterung (20) und Motorgehäuse (27) erstreckenden Befestigungsmittel, wobei die Antriebsbefestigungsbohrung (31) in einer Richtung quer zur Erstreckung eines Bereichs der Wärmeaufnahmefläche (25) verläuft.A drive unit for a class L light vehicle has an electric motor-gear unit (12) and a motor mount (20), the motor mount (20) having a central area (42) with two frame stop areas (22, 24). The central area (42) has a heat contact web (23) which extends between the stop areas and has a heat-absorbing surface (25) which is connected to a heat-dissipating surface (29) arranged on the periphery of a motor housing (27) of the electric motor-gear unit (12). is in contact. The frame stop area (22, 24) has a drive fastening bore (31) with a fastening means extending between the motor mount (20) and the motor housing (27), the drive fastening bore (31) in a direction transverse to the extent of a region of the heat absorption surface (25). runs.
Description
Die Anmeldung betrifft eine Antriebseinheit für ein Leichtfahrzeug der Klasse L mit einer Elektromotor-Getriebe-Einheit und mit einer Motorhalterung.The application relates to a drive unit for a light vehicle of the class L with an electric motor-gear unit and with a motor mount.
Der Begriff „Leichtfahrzeuge der Klasse L” erfasst ein breites Spektrum unterschiedlicher Fahrzeugtypen mit zwei, drei oder vier Rädern, z. B. zwei- und dreirädrige Kleinkrafträder, zwei- und dreirädrige Krafträder und Krafträder mit Beiwagen.The term 'light L-category vehicles' covers a wide range of different types of vehicles with two, three or four wheels, e.g. B. two- and three-wheel mopeds, two- and three-wheeled motorcycles and motorcycles with sidecar.
Die Typgenehmigungsanforderungen für Fahrzeuge der Klasse L sind derzeit in der
Leichtfahrzeuge der Klasse L, oder auch kurz ”Leichtfahrzeug”, unterscheiden sich von anderen Fahrzeugen dadurch, daß Wert auf konsequenten Leichtbau gelegt wird, um die Reichweite bei gesetzlich geregelter maximaler Leistung zu maximieren. Für einen Konstrukteur eines solchen Leichtfahrzeugs stellt sich somit die Aufgabe, einen vorgegebenen elektrischen Antrieb in einen möglichst leicht auszuführenden Rahmen des Fahrzeugs zu integrieren, der auch das Fahrwerk trägt, um dieses mit dem Antrieb anzutreiben.L-category light vehicles, or "light vehicle" for short, differ from other vehicles in that they place emphasis on consistent lightweight construction to maximize range with legally regulated maximum power. Thus, for a designer of such a light vehicle, the task arises of integrating a given electric drive into a frame of the vehicle which is as easy as possible to carry, which also carries the running gear in order to drive it with the drive.
Die Anmeldung stellt einen elektrischen Antrieb für ein solches Leichtfahrzeug bereit, der besonders einfach in einen bestehenden Rahmen integriert werden kann, indem die an einem Zentralbereich der Motorhalterung vorgesehenen zwei Rahmen-Anschlagbereiche unmittelbar mit Rahmenbereichen des Fahrzeugs verbunden werden. Dazu kann ein Rahmen-Anschlagbereich per Klebung in einen Kunststoff-Komposit-Rahmen eingebunden werden. Alternativ dazu kann der Rahmen-Anschlagbereich auch per Schweißung oder Lötung in einen aus Metall bestehen Rahmen integriert werden.The application provides an electric drive for such a light vehicle that is particularly easy to integrate into an existing frame by connecting the two frame stop portions provided at a central portion of the engine mount directly to frame portions of the vehicle. For this purpose, a frame stop area can be bonded by gluing in a plastic composite frame. Alternatively, the frame stop area can also be integrated by welding or soldering into a metal frame.
Die Motorhalterung hat dazu einen Zentralbereich mit zwei Rahmen-Anschlagbereichen, wobei der Zentralbereich einen sich zwischen den Anschlagbereichen erstreckenden Wärmekontaktsteg aufweist.The motor mount has for this purpose a central area with two frame abutment areas, wherein the central area has a heat contact web extending between the abutment areas.
Eine besonders vorteilhafte Gestaltung ergibt sich dabei, wenn die Motorhalterung so im Rahmen angeordnet wird, daß sich Flächenbereiche von Wärmeaufnahmefläche und Wärmeabgabefläche unter der Elektromotor-Getriebe-Einheit befinden. Dadurch wird das Eigenwicht der Elektromotor-Getriebe-Einheit von der Motorhalterung getragen, ohne die Befestigungsmittel zu belasten. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn sich Flächenbereiche von Wärmeaufnahmefläche und Wärmeabgabefläche zwischen der Elektromotor-Getriebe-Einheit und einem weiteren Abtriebselement befinden.A particularly advantageous design results when the motor mount is arranged in the frame so that surface areas of heat receiving surface and heat transfer surface are located under the electric motor-gear unit. Thereby, the self-weight of the electric motor-gear unit is supported by the motor mount, without burdening the fasteners. Furthermore, it is advantageous if surface areas of the heat-absorbing surface and the heat-dissipating surface are located between the electric-motor-gear unit and a further output element.
Der Zentralbereich weist dabei einen sich zwischen den Anschlagbereichen erstreckenden Wärmekontaktsteg auf. Der Wärmekontaktsteg ist dabei als mechanische Verstärkung der Motorhalterung ausgeführt, so daß diese als tragender Bestandteil des Rahmens vorgesehen werden kann. Ein damit angefertigtes Fahrzeug fällt somit leichter als andere Fahrzeuge mit gleicher Leistung aus.The central region has a heat contact web extending between the stop regions. The thermal contact web is designed as a mechanical reinforcement of the motor mount, so that it can be provided as a supporting part of the frame. A vehicle made with it is thus easier than other vehicles with the same performance.
Die Anmeldung sieht eine Wärmeaufnahmefläche an dem Kontaktsteg vor, die mit einer am Umfang eines Motorgehäuses der Elektromotor-Getriebe-Einheit angeordneten Wärmeabgabefläche in Kontakt steht. Durch dieses Merkmal werden zwei Funktionen bewerkstelligt, nämlich einmal eine verbesserte Wärmeableitung der Elektromotor-Getriebe-Einheit an die Motorhalterung und damit an die Umwelt, und zum anderen eine verbesserte Stabilität des Fahrzeugs. Gerade bei Leichtfahrzeugen stellt sich die Problematik, daß die Anforderungen an eine Stabilität und Festigkeit des Rahmens der Anforderung eines Leichtbaus zuwiderlaufen.The application provides a heat receiving surface on the contact land, which is in contact with a arranged on the circumference of a motor housing of the electric motor-gear unit heat transfer surface. By this feature, two functions are accomplished, namely, once an improved heat dissipation of the electric motor-gear unit to the engine mount and thus to the environment, and on the other hand, an improved stability of the vehicle. Especially in light vehicles, the problem arises that the requirements for stability and strength of the frame contradict the requirement of a lightweight construction.
Mit der Gestaltung der Anmeldung kann der Elektromotor fest an der Motorhalterung befestigt werden, ohne daß zusätzliche Halterungen benötigt werden. Die Umfangsfläche des Motorgehäuses, die sich um die Wellen der Elektromotor-Getriebe-Einheit herum erstreckt, überträgt deren Drehmomente zuverlässig auf die Motorhalterung, von wo aus sie in den Rahmen des Fahrzeugs eingeleitet werden. Die flächige Ausbildung der Befestigung des Motorgehäuses in der Motorhalterung stellt dabei sicher, daß Scherkräfte in Richtung einer Motorwelle, Drehmomente in Umfangsrichtung und Kippmomente in einer Richtung quer zur Motorwelle zuverlässig übertragen werden, ohne eine übermäßige punktuelle Belastung des Motorgehäuses oder der Motorhalterung zu erfordern.With the design of the application of the electric motor can be firmly attached to the motor mount without additional brackets are needed. The peripheral surface of the motor housing, which extends around the shafts of the electric motor-gear unit, transmits their torques reliably to the engine mount, from where they are introduced into the frame of the vehicle. The planar design of the attachment of the motor housing in the motor mount ensures that shear forces in the direction of a motor shaft, torques in the circumferential direction and tilting moments in a direction transverse to the motor shaft are reliably transmitted without requiring excessive punctual loading of the motor housing or the motor mount.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführung, bei der die Wärmeaufnahmefläche und Wärmeabgabefläche als Passflächenkombination ausgebildet sind, weil sich dabei ein Kraftübergang mit geringer lokaler Flächenpressung einstellt, anders als bei einer Befestigung der Elektromotor-Getriebeeinheit an einzelnen Schraubstellen. Dies ermöglicht es, insbesondere das Gehäuse der Elektromotor-Getriebe-Einheit besonders leicht auszuführen, wobei Lagerungen im Inneren der Elektromotor-Getriebe-Einheit einfach über ihren Umfang verteilt mit dem Motorgehäuse verbunden werden können, und nicht mit diskreten Lagerböcken, wie bei schweren Antriebseinheiten.Particularly advantageous is an embodiment in which the heat receiving surface and heat dissipation surface are formed as a mating surface combination, because this creates a force transfer with low local surface pressure, unlike a mounting of the electric motor gear unit to individual screw points. This makes it possible in particular to carry out the housing of the electric motor-gear unit particularly easily, wherein bearings inside the electric motor-gear unit can be connected to the motor housing simply distributed over its circumference, and not with discrete bearing blocks, as in the case of heavy drive units.
Ein Anschlagbereich oder beide Anschlagbereiche haben jeweils eine Antriebsbefestigungsbohrung mit einem sich zwischen Motorhalterung und Motorgehäuse erstreckenden Befestigungsmittel zur dauerhaften Verbindung zwischen Elektromotor-Getriebe-Einheit insbesondere mit einer Schraubenverbindung, wobei die Antriebsbefestigungsbohrung in einer Richtung quer zur Erstreckung der Wärmeübergangsfläche verläuft. Dabei kann die Antriebsbefestigungsbohrung in einer Richtung quer zur Erstreckung auch eines Bereichs der Wärmeaufnahmefläche verlaufen, wenn diese gekrümmt ist, während sie zu anderen Bereichen parallel verläuft. Durch diese Gestaltung wird sichergestellt, daß die Befestigungsmittel die Wärmeaufnahmefläche und die Wärmeabgabefläche zusammenziehen, was den Wärmeübergang und die Stabilität der Anordnung verbessert. A stop region or both stop regions each have a drive attachment bore with a fastening means extending between the motor mount and motor housing for permanent connection between the electric motor and gear unit, in particular with a screw connection, wherein the drive attachment bore extends in a direction transverse to the extension of the heat transfer surface. In this case, the drive mounting hole may extend in a direction transverse to the extension of a portion of the heat receiving surface when it is curved while it is parallel to other areas. This design ensures that the fasteners contract the heat-receiving surface and the heat-dissipating surface, which improves the heat transfer and the stability of the assembly.
Wenn die Wärmeaufnahmefläche und die Wärmeabgabefläche bezüglich einer Längsachse der Elektromotor-Getriebe-Einheit eine gemeinsame Krümmung aufweisen, dann ergibt sich eine erhöhte Stabilität der Verbindung mit der Motorhalterung, weil Querkräfte auf das Motorgehäuse, wie sie beim Einleiten von Drehmoment in die Motorhalterung entstehen in eine Kombination von Quer- und Normalkräften in Bezug auf die Wärmeaufnahmefläche und die Wärmeabgabefläche umgewandelt werden. Die Normalkräfte können dabei unmittelbar von der Motorhalterung aufgenommen werden, ohne daß dafür Kräfte von den Befestigungsmitteln aufgenommen werden brauchen.If the heat receiving surface and the heat transfer surface with respect to a longitudinal axis of the electric motor-gear unit have a common curvature, then there is an increased stability of the connection with the motor mount, because lateral forces on the motor housing, as they arise when introducing torque into the motor mount in a Combination of transverse and normal forces with respect to the heat receiving surface and the heat transfer surface are converted. The normal forces can be absorbed directly by the motor mount, without that forces need to be absorbed by the fasteners.
Eine besonders vorteilhafte Gestaltung ergibt sich dabei, wenn die Motorhalterung so im Rahmen angeordnet ist, daß sich Flächenbereiche von Wärmeaufnahmefläche und Wärmeabgabefläche unter der Elektromotor-Getriebe-Einheit befinden. Dadurch wird das Eigenwicht der Elektromotor-Getriebe-Einheit von der Motorhalterung getragen, ohne die Befestigungsmittel zu belasten. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn sich Flächenbereiche von Wärmeaufnahmefläche und Wärmeabgabefläche zwischen der Elektromotor-Getriebe-Einheit und einem weiteren Abtriebselement befinden. Dadurch werden Kräfte zum Erzeugen eines Abtriebsmoments der Elektromotor-Getriebe-Einheit in die Motorhalterung eingeleitet, ohne die Befestigungsmittel zu belasten. Diese Gestaltung bietet sich an, wenn Antriebskräfte mit einem Zugmittel von einer Ausgangswelle der Elektromotor-Getriebe-Einheit auf ein angetriebenes Rad des Fahrwerks übertragen werden, insbesondere mit einer Kette oder mit einem Zahnriemen.A particularly advantageous design results when the motor mount is arranged in the frame so that surface areas of heat receiving surface and heat transfer surface are located under the electric motor-gear unit. Thereby, the self-weight of the electric motor-gear unit is supported by the motor mount, without burdening the fasteners. Furthermore, it is advantageous if surface areas of the heat-absorbing surface and heat-dissipating surface are located between the electric-motor-gear unit and a further output element. As a result, forces for generating an output torque of the electric motor-gear unit are introduced into the motor mount, without burdening the fasteners. This design is useful when driving forces are transmitted with a traction means from an output shaft of the electric motor-gear unit to a driven wheel of the chassis, in particular with a chain or with a toothed belt.
Bei einer Antriebseinheit, bei der die Elektromotor-Getriebe-Einheit einen Elektromotor aufweist, der im Bereich der Wärmeabgabefläche angeordnet ist, ergibt sich dabei eine besonders gute Kühlungswirkung. Häufig ist es so, daß bei elektrischen Antriebseinheiten der Elektromotor in der Mitte zwischen einer mechanischen Getriebeinheit und einer elektrischen Steuereinheit angeordnet ist. Bei dieser Anordnung lässt sich eine gute Kühlung der außen angeordneten Einheiten erreichen, wobei aber die Kühlung des zentralen Elektromotors leidet. Die Anmeldung verbessert diese Problematik, und zwar besonders für einen Elektromotor, der als Innenläufer ausgeführt ist, wobei die Statorwicklungen im Bereich der Wärmeabgabefläche angeordnet sind.In a drive unit in which the electric motor / gear unit has an electric motor which is arranged in the region of the heat discharge surface, this results in a particularly good cooling effect. It is often the case that in electric drive units, the electric motor is arranged in the middle between a mechanical transmission unit and an electrical control unit. In this arrangement, a good cooling of the units arranged on the outside can be achieved, but the cooling of the central electric motor suffers. The application improves this problem, especially for an electric motor, which is designed as an internal rotor, wherein the stator windings are arranged in the region of the heat delivery surface.
Es ist auch möglich, ein Getriebe der Elektromotor-Getriebe-Einheit ein Getriebe im Bereich der Wärmeabgabefläche anzuordnen, wodurch die sonst problematische Kühlung des Getriebes verbessert wird.It is also possible to arrange a transmission of the electric motor-gear unit, a transmission in the region of the heat delivery surface, whereby the otherwise problematic cooling of the transmission is improved.
Zur weiteren Verbesserung der Kühlung wird bei in radialer Richtung innenliegender Wärmeaufnahmefläche der Wärmekontaktsteg auf der äußeren Seite mit Kühlrippen versehen.To further improve the cooling, the heat contact web is provided on the outer side with cooling ribs in the radial direction of internal heat receiving surface.
Wenn die sich die Kühlrippen dabei in Richtung des Wärmekontaktstegs erstrecken, dann wird die Stabilität der Motorhalterung nicht wesentlich beeinträchtigt, weil das Flächenträgheitsmoment des Querschnitts des Motorhalters für ein Biegemoment entlang des Verlaufs des Wärmekontaktstegs nicht wesentlich vermindert wird, obwohl die für die Kühlung relevante äußere Oberfläche des Wärmekontaktstegs signifikant vergrößert ist.If the cooling fins extend in the direction of the thermal contact web, then the stability of the motor mount is not significantly affected, because the moment of inertia of the cross section of the motor holder for a bending moment along the course of the heat contact web is not significantly reduced, although the relevant for the cooling outer surface of the thermal contact web is significantly increased.
Ungeachtet der radialen Wärmeübertragung von der Elektromotor-Getriebe-Einheit auf die Motorhalterung kann auch eine axiale Wärmeübertragung von der Elektromotor-Getriebe-Einheit auf die Motorhalterung erfolgen, und zwar sowohl von nur einer Seite als auch von beiden Seiten. Bei einer solchen formschlüssig mit der Motorhalterung ausgebildeten Elektromotor-Getriebe-Einheit werden auch seitliche Kippkräfte der Elektromotor-Getriebe-Einheit auf die Motorhalterung übertragen, ohne die Befestigungsmittel zu belasten. Dadurch können diese kleiner als üblich ausfallen, was das Gewicht der Anordnung verringert.Notwithstanding the radial transfer of heat from the electric motor-gear unit to the engine mount, axial heat transfer from the electric motor-gear unit to the engine mount can be made, both from one side only and from both sides. In such a form-fitting with the engine mount formed electric motor-gear unit and lateral tilting forces of the electric motor-gear unit are transmitted to the motor mount without burdening the fasteners. As a result, they can be smaller than usual, which reduces the weight of the arrangement.
Die Wärmeübertragung kann durch Vorsehen von Wärmeleitpaste an den jeweiligen Kontaktstellen weiter verbessert werden.The heat transfer can be further improved by providing thermal paste at the respective contact points.
Der Gegenstand der Anmeldung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den anliegenden Figuren veranschaulicht.The subject of the application is illustrated by means of embodiments in the accompanying figures.
Es zeigenShow it
Die in den Figuren dargestellte Elektromotor-Getriebe-Einheit
Der Fahrradrahmen
Wie man deutlich erkennt, ist das Sattelrohr
Nun auf die
Im dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die ebenen Anschlussflächen, an denen das jeweilige Anschlussteil
Der Neigungswinkel kann beispielsweise bei 30 Grad Neigung gegenüber einer rechtwinklig zur Längsachse des Rohres
Das Motorhalterung
Die Motorhalterung
Die Antriebsbefestigungsbohrungen
Wie man weiter in
Die Elektromotor-Getriebe-Einheit
Bei der konkreten Anordnung im Fahrradrahmen
Wie man in
Darüber hinaus ist die Kurbelwelle
Zusätzlich hat die Elektromotor-Getriebe-Einheit
Abhängig vom Einsatzzweck des Motorhalterung
Wie man in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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