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Zitierte Anmeldung
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Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der Anmeldung für ein Erfindungspatent mit dem Titel „Radnabenmotor-Antriebssystem und Kraftfahrzeug“, die am 13. November 2018 in China unter der Anmeldenummer 201811348660.3 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kraftfahrzeuge wie etwa Elektrofahrzeuge, insbesondere betrifft sie ein Radnabenmotor-Antriebssystem für Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeuge umfassend das Radnabenmotor-Antriebssystem.
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Hintergrund der Erfindung
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Neue Energiefahrzeuge wie Elektrofahrzeuge nach dem Stand der Technik verwenden immer noch einen zentralen Antriebsmotor, eine Kupplung, ein Getriebe mit zwei oder drei Gängen, ein Differentialgetriebe und Getriebewellen, die ein Antriebssystem zum Übertragen von Antriebskraft/Drehmoment auf die Antriebsräder bilden, was zu einem zu langen Übertragungsweg der Antriebskraft/des Drehmoments und somit zu einem hohen Leistungsverlust und einer geringen Effizienz des Antriebssystems führt, wodurch die Reichweite der neuen Energiefahrzeuge wesentlich beeinträchtigt wird.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf den oben beschriebenen Nachteilen des Standes der Technik gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Radnabenmotor-Antriebssystem für ein neues Energiefahrzeug bereitzustellen, das den Übertragungsweg der Antriebskraft/des Drehmoments auf die Antriebsräder im Vergleich zu Antriebssystemen nach dem Stand der Technik verkürzt. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit dem oben genannten Radnabenmotor-Antriebssystem bereitzustellen.
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Um die oben genannten Aufgaben der Erfindung zu lösen, wird in der vorliegenden Erfindung die nachfolgende technische Lösung verwendet.
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Die vorliegende Erfindung stellt das unten beschriebene Radnabenmotor-Antriebssystem bereit, wobei das Radnabenmotor-Antriebssystem Folgendes umfasst: einen Antriebsmotor, wobei der Antriebsmotor einen Stator und einen Rotor, der sich auf der radial inneren Seite des Stators befindet und relativ zu dem Stator drehbar ist, umfasst; einen Rotorhalter, wobei der Rotorhalter den Rotor von der radial inneren Seite stützt und an dem Rotor befestigt ist; ein Planetenrad-Untersetzungsgetriebe, wobei das Planetenrad-Untersetzungsgetriebe eine Sonnenradwelle, die an dem Rotorhalter befestigt ist und sich mit dem Rotorhalter mitdrehen kann, eine Vielzahl von Planetenrädern, die sich auf der radial äußeren Seite der Sonnenradwelle befindet, einen an der Vielzahl von Planetenrädern angeordneten Planetenträger und einen Zahnkranz, der sich auf der radial äußeren Seite der Planetenräder befindet, umfasst; und eine Abtriebswelle, wobei die Abtriebswelle und der Planetenträger aneinander befestigt sind, wobei die Antriebskraft/das Drehmoment nacheinander über den Rotor, den Rotorhalter, die Sonnenradwelle, die Planetenräder und den Planetenträger auf die Abtriebswelle übertragen wird, um die Radnabe anzutreiben.
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Vorzugsweise umfasst die Abtriebswelle einen Flanschabschnitt und einen von der Mitte des Flanschabschnitts sich in Richtung einer axialen Seite erstreckenden Wellenabschnitt, wobei der Flanschabschnitt und der Planetenträger aneinander befestigt sind, wobei das Radnabenmotor-Antriebssystem ferner ein von der radial äußeren Seite auf den Wellenabschnitt aufgeschobenes Radlager umfasst und wobei der Antriebsmotor, das Planetenrad-Untersetzungsgetriebe, das Radlager und die Abtriebswelle koaxial angeordnet sind.
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Noch bevorzugter ist das Planetenrad-Untersetzungsgetriebe als Ganzes auf der radial inneren Seite des Stators angeordnet und ein Abschnitt der Sonnenradwelle, die Vielzahl von Planetenrädern, der Planetenträger und der Zahnkranz des Planetenrad-Untersetzungsgetriebes sind auf der axial anderen Seite des Rotors angeordnet.
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Noch bevorzugter ist die Sonnenradwelle eine Hohlwelle, wobei sich der Wellenabschnitt in die Sonnenradwelle erstreckt und das Radlager innerhalb der Sonnenradwelle angeordnet ist.
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Noch bevorzugter umfasst das Radnabenmotor-Antriebssystem ferner eine Achsschenkelhülse, wobei die Achsschenkelhülse zwischen der Sonnenradwelle und dem Radlager angeordnet ist.
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Noch bevorzugter ist das Radlager ein Kugellager.
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Vorzugsweise umfasst das Radnabenmotor-Antriebssystem ferner ein Gehäuse und einen Gehäusedeckel, die aneinander montiert sind, wobei das Gehäuse und der Gehäusedeckel einen Einbauraum umschließen und wobei der Antriebsmotor innerhalb des Einbauraums aufgenommen und der Stator an dem Gehäuse befestigt ist.
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Noch bevorzugter ist das Planetenrad-Untersetzungsgetriebe außerhalb des Einbauraums angeordnet, wobei die Sonnenradwelle in der axialen Richtung sowohl das Gehäuse als auch den Gehäusedeckel überlappt, an der Sonnenradwelle zwischen dem Gehäuse und dem Gehäusedeckel ein Stützlager für die Sonnenradwelle angeordnet ist und der Zahnkranz an dem Gehäuse befestigt ist.
Noch bevorzugter ist in dem radialen Spalt zwischen der Sonnenradwelle und dem Gehäuse sowie in dem radialen Spalt zwischen der Sonnenradwelle und dem Gehäusedeckel jeweils eine Dichtungsbaugruppe angeordnet.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Kraftfahrzeug wie nachfolgend beschrieben bereit, wobei die Räder des Kraftfahrzeugs ein Radnabenmotor-Antriebssystem nach einer der oben beschriebenen technischen Lösungen umfassen.
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Mittels der obigen technischen Lösung stellt die vorliegende Erfindung ein neuartiges Radnabenmotor-Antriebssystem und ein das Radnabenmotor-Antriebssystem umfassendes Kraftfahrzeug bereit, wobei das Radnabenmotor-Antriebssystem bewirkt, dass die Antriebskraft/das Drehmoment nacheinander über den Rotor, den Rotorträger, die Sonnenradwelle des Planetenrad-Untersetzungsgetriebes, das Planetengetriebe und den Planetenträger des Antriebsmotors im Rad auf die Abtriebswelle übertragen wird, um die Radnabe und somit schließlich das Rad anzutreiben. Auf diese Weise ist bei einem Kraftfahrzeug, das das obige Radnabenmotor-Antriebssystem umfasst, der Übertragungsweg der Antriebskraft/des Drehmoments kürzer als der Übertragungsweg der Antriebskraft/des Drehmoments bei einem Kraftfahrzeug nach dem Stand der Technik, womit die Effizienz des Antriebssystems erhöht und der Leistungsverlust verringert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Radnabenmotor-Antriebssystems nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. In der vorliegenden Beschreibung beziehen sich „axial“, „radial“ und „in Umfangsrichtung“ jeweils auf die axiale Richtung, die radiale Richtung und die Umfangsrichtung des Gehäuses des Radnabenmotor-Antriebssystems, und die axial eine Seite bezieht sich auf die rechte Seite der 1, während sich die axial andere Seite auf die linke Seite der 1 bezieht. Des Weiteren bezieht sich der Kraftaufnahmepunkt des Rades auf die Projektion des Schnittpunkts zwischen der Radmittelebene und der Radmittelachse auf die Bodenberührungsfläche des Reifens.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst das Radnabenmotor-Antriebssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 1, einen Gehäusedeckel 2, einen Antriebsmotor 3, einen Rotorhalter 4, ein Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 5 und eine Abtriebswelle 6, die aneinander montiert sind.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind das Gehäuse 1 und der Gehäusedeckel 2 insgesamt zylinderförmig ausgebildet. Das Gehäuse 1 ist mit einer Öffnung zur axial einen Seite hin ausgebildet und befindet sich auf der axial anderen Seite des Gehäusedeckels 2. Der Gehäusedeckel 2 ist so an das Gehäuse 1 montiert, dass er die Öffnung des Gehäuses 1 abdeckt, sodass das Gehäuse 1 und der Gehäusedeckel 2 einen Einbauraum S umschließen. Der der Öffnung gegenüberliegende Boden des Gehäuses 1 ist gebogen ausgebildet, und auch der Gehäusedeckel 2 ist gebogen ausgebildet, sodass die Größe des Einbauraums S zwischen dem Gehäuse 1 und dem Gehäusedeckel 2 in axialer Richtung A von der radial äußeren Seite zur radial inneren Seite abnimmt. Zusätzlich weisen sowohl das Gehäuse 1 als auch der Gehäusedeckel 2 in der Mitte ein Durchgangsloch auf, durch das die nachfolgend beschriebenen Komponenten wie etwa die Sonnenradwelle 51 durchgehen können.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Antriebsmotor 3 als Ganzes innerhalb des Einbauraums S aufgenommen. Der Antriebsmotor 3 umfasst einen Stator 31 und einen Rotor 32, die jeweils kreisförmig ausgebildet sind.
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Insbesondere befindet sich der Stator 31 auf der radial inneren Seite des Gehäuses 1 und ist an dem Gehäuse 1 befestigt, wobei zwischen dem Stator 31 und der Peripherie des Gehäuses 1 vorzugsweise eine Kühlbaugruppe angeordnet ist, um die Temperatur des Stators 31 während des Betriebs des Antriebsmotors 3 zu verringern.
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Der Rotor 32 befindet sich auf der radial inneren Seite des Stators 31 und ist dem Stator 31 in der radialen Richtung R gegenüberliegend angeordnet. Der Rotor 32 kann sich relativ zu dem Stator 31 drehen, sodass der Rotor 32, wenn der Stator 31 ein ringförmiges Magnetfeld erzeugt, sich in dem Magnetfeld drehen kann.
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In der vorliegenden Ausführungsform dient der Rotorhalter 4 zum Stützen des Rotors 32, er weist eine zylindrische Form auf, und der Rotorhalter 4 umfasst einen peripheren Abschnitt 41 und einen radialen Abschnitt 42.
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Insbesondere erstreckt sich der periphere Abschnitt 41 entlang der axialen Richtung A und der Umfangsrichtung, und der periphere Abschnitt 41 ist von der radial inneren Seite an dem Rotor 32 befestigt, um den Rotor 32 zu stützen. Die Länge des peripheren Abschnitts 41 in der axialen Richtung A ist im Wesentlichen gleich der Länge des Rotors 32 in der axialen Richtung A.
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Der radiale Abschnitt 42 erstreckt sich vom in axialer Richtung A zentralen Abschnitt des peripheren Abschnitts 41 zur radial inneren Seite und ragt aus dem Einbauraum S heraus, um an der unten beschriebenen Sonnenradwelle 51 befestigt zu werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform befindet sich das Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 5 als Ganzes außerhalb des Einbauraums S, der durch das Gehäuse 1 und den Gehäusedeckel 2 umschlossen wird, und das Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 5 ist als Ganzes auf der radial inneren Seite des Stators 31 angeordnet, wobei das Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 5 und der Antriebsmotor 3 koaxial angeordnet sind. Ferner umfasst das Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 5 eine Sonnenradwelle 51, eine Vielzahl von Planetenrädern 52, einen Planetenträger 53 und einen Zahnkranz 54, die aneinander montiert sind, wobei ein Abschnitt der Sonnenradwelle 51, die Vielzahl von Planetenrädern 52, der Planetenträger 53 und der Zahnkranz 54 jeweils auf der axial anderen Seite des Rotors 32 angeordnet sind. Das heißt, alle anderen Strukturen des Planetenrad-Untersetzungsgetriebes 5 mit Ausnahme des anderen Abschnitts der Sonnenradwelle 51 sind auf der axial anderen Seite des Rotors 32 angeordnet. Auf diese Weise kann das Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 5 mit mehr Öl befüllt werden, was für verbesserte Schmierung und Kühlung sorgt.
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Insbesondere ist die Sonnenradwelle 51 eine Hohlwelle, und die Sonnenradwelle 51 erstreckt sich entlang der axialen Richtung A durch das Durchgangsloch in der Mitte des Gehäuses 1 und des Gehäusedeckels 2, sodass die Sonnenradwelle 51 sowohl das Gehäuse 1 als auch den Gehäusedeckel 2 in der axialen Richtung A überlappt. In dem radialen Spalt zwischen der Sonnenradwelle 51 und dem Gehäuse 1 und dem Gehäusedeckel 2 sind zwei in der axialen Richtung A ausgerichtete Sonnenradwellen-Stützlagern 51a und zwei in der axialen Richtung A ausgerichtete Dichtungsbaugruppen 51b angeordnet. Die beiden Sonnenradwellen-Stützlager 51a dienen zum Stützen der Sonnenradwelle 51 in der radialen Richtung R. Die beiden Dichtungsbaugruppen 51b weisen jeweils eine ringförmige Form und einen relativ kleinen Innendurchmesser auf, weshalb die beiden Dichtungsbaugruppen 51b durch Presspassung an die Sonnenradwelle 51 montiert werden können, was für eine sehr geringe Exzentrizität zur Sonnenradwelle 51 sorgt. Darüber hinaus ist ein der Vielzahl von Planetenrädern 52 gegenüberliegender Abschnitt der Sonnenradwelle 51 mit Zähnen ausgebildet, die entlang der Umfangsrichtung kontinuierlich angeordnet sind. Eine Vielzahl von Planetenrädern 52 befindet sich auf der radial äußeren Seite der Sonnenradwelle 51 und ist entlang der Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt, wobei jedes Planetenrad 52 mit Zähnen ausgebildet ist, die in Eingriff mit den Zähnen der Sonnenradwelle 51 stehen, sodass bei Drehung der Sonnenradwelle 51 jedes Planetenrad 52 um seine eigene Mittelachse gedreht werden kann und die Sonnenradwelle 51 umlaufen kann.
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Der Planetenträger 53 befindet sich auf der radial äußeren Seite der Sonnenradwelle 51, und während der Planetenträger 53 an der Vielzahl von Planetenrädern 52 montiert ist (wie etwa an der Mittelachse jedes Planetengetriebes 52 befestigt ist), ist er gleichzeitig an der Abtriebswelle 6 befestigt. Während die Planetenräder 52 ihre Umdrehung ausführen, können sie den Planetenträger 53 in Drehung versetzen und somit auch die Abtriebswelle 6 drehen.
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Der Zahnkranz 54 befindet sich auf der radial äußeren Seite der Vielzahl von Planetenrädern 52 und ist an dem Gehäuse 1 befestigt, wobei zwischen dem Zahnkranz 54 und der Sonnenradwelle 51 eine Bahn ausgebildet ist, auf der sich die Vielzahl von Planetenrädern 52 drehen kann, und der Zahnkranz 54 ist mit Zähnen ausgebildet, die in Eingriff mit den Zähnen der Vielzahl von Planetenrädern 52 stehen.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Abtriebswelle 6 eine Flanschwelle, und die Abtriebswelle 6 umfasst einen Flanschabschnitt 61 und einen Wellenabschnitt 62, die einstückig ausgeformt sind, und die Abtriebswelle 6 und das Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 5 sind koaxial angeordnet.
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Der Flanschabschnitt 61 ist scheibenförmig ausgebildet und erstreckt sich von dem Wellenabschnitt 62 zur radial äußeren Seite, wobei der Flanschabschnitt 61 mit einem Befestigungselement an dem Planetenträger 53 befestigt ist, sodass sich die Abtriebswelle 6 als Ganzes bei Drehung des Planetenträgers 53 mitdrehen kann. Der Wellenabschnitt 62 ragt von der Mitte des Flanschabschnitts 61 zur axialen Seite vor und erstreckt sich entlang der axialen Richtung in die hohle Sonnenradwelle 51.
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Das Radlager 62a ist von der radial äußeren Seite auf den Wellenabschnitt 62 aufgeschoben, und das Radlager 62a ist koaxial mit dem Antriebsmotor 3 und dem Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 5 angeordnet. Des Weiteren ist das Radlager 62a in der Sonnenradwelle 51 angeordnet. Somit kann die Projektion des Mittelpunkts des Radlagers 62a auf die Bodenberührungsfläche des Reifens so angeordnet werden, dass sie im Wesentlichen mit dem Kraftaufnahmepunkt des Rades übereinstimmt, was zu erhöhter Stabilität beiträgt.
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In der vorliegenden Ausführungsform kann das Radlager 62a durch Zusammenwirken der Radlager-Verriegelungsmutter 62b mit dem Flanschabschnitt 61 an dem Wellenabschnitt 62 montiert werden. Des Weiteren handelt es sich bei dem Radlager 62a um ein Kugellager, vorzugsweise um ein zweireihiges Kugellager, wodurch die Reibung während des Betriebs des Radlagers 62a verringert und die Effizienz des Antriebssystems erhöht wird.
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Durch Verwenden der obigen Struktur kann in einem Aspekt bewirkt werden, dass die Antriebskraft/das Drehmoment aus dem Radnabenmotor-Antriebssystem nacheinander über den Rotor 32, den Rotorhalter 4, die Sonnenradwelle 51, das Planetenrad 52 und den Planetenträger 53 auf die Abtriebswelle 6 übertragen wird, um die Radnabe und somit schließlich das Rad anzutreiben. Somit treibt der Antriebsmotor 3 anstatt über ein Getriebe und eine Antriebswelle, die bei herkömmlichen Ausgestaltungen außerhalb des Rades angeordnet sind, unmittelbar das Rad eines Kraftfahrzeugs an, sodass gegenüber Antriebssystemen von Kraftfahrzeugen nach dem Stand der Technik der Übertragungsweg der Antriebskraft/des Drehmoments verkürzt ist, was für eine erhöhte Effizienz des Antriebssystems und einen verringerten Energieverlust bei der Übertragung sorgt. In einem weiteren Aspekt sind der Antriebsmotor 3, das Planetenrad-Untersetzungsgetriebe 5, das Radlagers 62a und die Abtriebswelle 6 koaxial angeordnet, wodurch der Platzbedarf des Radnabenmotor-Antriebssystems erheblich reduziert werden kann, darüber hinaus ist das Radnabenmotor-Antriebssystem in das Rad integriert, was die Konfiguration des Fahrzeugs erleichtert und die Auswirkungen auf den Fahrzeuginnenraum bei Unebenheiten und Richtungsänderungen des Fahrzeugs reduziert.
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In der vorliegenden Ausführungsform kann das Radnabenmotor-Antriebssystem ferner eine Achsschenkelhülse 7, einen Sensor 8 und ein Bremssystem 9 umfassen. Die Achsschenkelhülse 7 befindet sich zwischen der Sonnenradwelle 51 und dem Radlager 62a, sodass durch Zusammenwirken mit anderen Komponenten der Achsschenkelbaugruppe eine Richtungsänderung des Rades erreicht wird.
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Der Sensor 8 ist innerhalb des Einbauraums S und an dem Gehäusedeckel 2 angeordnet, wobei der Sensor 8 zum Überwachen von Parametern wie der Drehzahl des Antriebsmotors 3 dient.
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Das Bremssystem 9 befindet sich auf einer axialen Seite der Sonnenradwelle 51 und auf der radial inneren Seite des Gehäusedeckels 2, wobei das Bremssystem 9 eine Bremstrommel 91 und eine Bremsscheibe 92 umfasst, die von der radial äußeren Seite auf die Achsschenkelhülse 7 aufgeschoben sind, wobei die Bremstrommel 91 und die Bremsscheibe 92 in der axialen Richtung einander gegenüberliegend angeordnet sind und so zusammenwirken, dass sie das Radnabenmotor-Antriebssystem abbremsen können.
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Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Kraftfahrzeug bereit, wobei das Rad des Kraftfahrzeugs ein Radnabenmotor-Antriebssystem mit der oben beschriebenen Struktur umfasst.
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Oben wurde ein Ausführungsbeispiel des Radnabenmotor-Antriebssystems nach der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben, es muss jedoch noch Folgendes ergänzt werden:
- Das Radnabenmotor-Antriebssystem nach der vorliegenden Erfindung kann ferner andere erforderliche Komponenten umfassen, die in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht erläutert wurden.
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Beispielsweise können zusätzlich zu der oben beschriebenen Dichtungsbaugruppe 51b an erforderlichen Stellen in dem Radnabenmotor-Antriebssystem auch andere Dichtungsbaugruppen angeordnet sein, beispielsweise kann zwischen dem Flanschabschnitt 61 der Abtriebswelle 6 und dem Gehäuse 1 eine Dichtungsbaugruppe 101 angeordnet sein, und zwischen dem Flanschabschnitt 61 und der Sonnenradwelle 51 kann ebenfalls eine Dichtungsbaugruppe 102 angeordnet sein. Die Hauptfunktion der Dichtungsbaugruppen 101, 102 besteht darin, verschiedene Räume im Antriebssystem abzutrennen, sodass Medien wie etwa Öl nicht zwischen den durch die Dichtungsbaugruppen 101, 102 getrennten Räumen zirkulieren.
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Des Weiteren kann in dem axialen Spalt zwischen dem Gehäuse 1 und dem Planetenträger 53 ein Schubrollenlager 103 angeordnet sein, um den Planetenträger 53 in der axialen Richtung A zu stützen.
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Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die in den obigen Ausführungsbeispielen erläuterten spezifischen Ausführungsformen beschränkt, vielmehr sollen jegliche Kombinationen von technischen Merkmalen, die den Patentansprüchen der vorliegenden Erfindung entsprechen, unter den Schutzumfang der Erfindung fallen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Gehäusedeckel
- 3
- Antriebsmotor
- 31
- Stator
- 32
- Rotor
- 4
- Rotorträger
- 41
- Peripherer Abschnitt
- 42
- Radialer Abschnitt
- 5
- Planetenrad-Untersetzungsgetriebe
- 51
- Sonnenradwelle
- 51a
- Sonnenradwellen-Stützlager
- 51b
- Dichtungsbaugruppe
- 52
- Planetenrad
- 53
- Planetenträger
- 54
- Zahnkranz
- 6
- Abtriebswelle
- 61
- Flanschabschnitt
- 62
- Wellenabschnitt
- 62a
- Radlager
- 62b
- Radlager-Verriegelungsmutter
- 7
- Achsschenkelhülse
- 8
- Sensor
- 9
- Bremssystem
- 91
- Bremstrommel
- 92
- Bremsscheibe
- 101, 102
- Dichtungsbaugruppe
- 103
- Schubrollenlager
- S
- Einbauraum
- A
- Axiale Richtung
- R
- Radiale Richtung
