DE19513736A1

DE19513736A1 - Antriebseinheit

Info

Publication number: DE19513736A1
Application number: DE1995113736
Authority: DE
Inventors: Yasuharu Katsuno
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 1995-10-12
Also published as: JPH07279825A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit zum Bereitstellen einer Antriebskraft zum Antrieb eines Fahrzeugs oder dergl.

Die am meisten verbreitete Antriebseinheit für Fahrzeuge ist von einem Konstruktionstyp, bei dem Kraftstoff innerhalb eines Motors wie in einem Benzinmotor oder Dieselmotor zu verbrennen, um eine Antriebskraft bereitzustellen. Im begrenzten Umfang wird auch ein Typ bei dem zum Antrieb eines elektrischen Motors eine Batterie angewandt wird, welcher einen Rotor enthält in dem ein Permanentmagnet aufgenommen ist und der einen Stator geformt aus einem Kern und einem Draht, welcher um diesen Kern gewickelt ist, enthält.

Für den Typ der konstruiert ist um Kraftstoff innerhalb eines Motors zu verbrennen um die Antriebskraft bereitzustellen, sind die Kraftstoffvorkommen jedoch begrenzt und es besteht das Problem, daß die Umwelt durch Abgase oder dergl. verschmutzt wird. Ein Elektrofahrzeug das einen Elektromotor benutzt, wird in begrenztem Umfang benutzt. Jedoch ist der Platz im Innenraum eng aufgrund des Platzbedarfs der Batterie, die an dem Elektrofahrzeug befestigt ist, und die Antriebseigenschaften sowie der Wirkungsgrad zum Antrieb des Fahrzeugs sind aufgrund des großen Gewichts der Batterie schlecht. Insbesondere wenn ein AC-Servomotor als Elektromotor benutzt wird, wird ein Mechanismus von Regelungssystemen benötigt, die die Position des Rotors nachweisen und die ein magnetisches Feld zur Drehung des Stators bilden. Folglich sind erhöhte Kosten unvermeidbar.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinheit von einfacher Konstruktion bereitzustellen, bei der negative Effekte auf die Umwelt vermieden werden und bei der der Gebrauch einer Batterie mit großem Gewicht unnötig ist, wobei eine Verbesserung der Antriebseigenschaften und des Wirkungsgrades er möglicht wird.

Um diese Aufgabe zu lösen, wird gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Antriebseinheit bereitgestellt, die enthält: einen Läufer getragen von einem stationären Gehäuse, so daß keine Drehung um eine Achse jedoch eine Bewegung in einer axialen Richtung möglich ist, ein Laufmagnet befestigt auf einem äußeren Umfang oder einem inneren Umfang des Läufers und mehrere Pole auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordnet habend, ein Planetenradträger drehbar gelagert in dem Gehäuse zur Drehung um dieselbe Achse, wie die des Läufers, mehrere Planetenräder angeordnet gegenüber dem Laufmagneten außerhalb oder innerhalb des Läufers und gelagert in dem Planetenradträger zur Drehung um eine Achse parallel zu der Achse der Drehung des Planetenradträgers, mehrere Planetenmagneten jeweils befestigt an den äußeren Umfängen der Planetenräder und jeder mehrerer Pole auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordnet habend, mehrere Planetenzahnräder kooaxial an den Planetenräder befestigt, und ein stationäres Zahnrad (Sonnenrad) befestigt an dem Gehäuse und direkt oder indirekt in die Planetenzahnräder greifend, wobei bei der Antriebseinheit das Verhältnis der Anzahl an Polen des Laufmagneten zu der Anzahl an Polen des Planetenmagneten gleich dem Verhältnis der Anzahl der Zähne des stationären Zahnrads zu der Anzahl der Zähne des Planetenzahnrads ist.

Durch die obere Anordnung kann der Planetenradträger durch eine abstoßende Kraft und eine anziehende Kraft zwischen dem Laufmagneten und jedem der Planetenmagneten durch eine Bewegung des Läufers in Drehung gesetzt werden, so daß eine Ausgabe gemäß der Größe der Bewegung des Läufers von dem Planetenradträger bereitgestellt wird. Weil somit Kraftstoff wie Benzin nicht benötigt wird, ist es mög lich, die Probleme der begrenzten Resourcen und der Umweltverschmutzung effektiv zu handhaben. Da zusätzlich eine Lieferquelle für Energie wie eine Batterie zur normalen Einspeisung der Antriebsenergie nicht nötig ist, ist es möglich, den Antriebswirkungsgrad zu verbessern.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Antriebseinheit zusätzlich zu der ersten Ausführungsform mehrere erste in die Planetenzahnräder greifende leerlaufende Zahnräder und mehrere zweite in erste leerlaufende Zahnräder und das stationäre Zahnrad greifende leerlaufende Zahnräder, wobei die ersten und die zweiten leerlaufenden Zahnräder zwischen dem Planetenzahnrad und dem stationären Zahnrad angeordnet sind.

Durch die zweite Ausführungsform ist es möglich, ein größeres drehendes Drehmoment an dem Planetenradträger aufzubringen um eine größere Ausgabe im Vergleich zu einer Antriebseinheit, bei welcher die Planetenzahnräder direkt in das stationäre Getriebe eingreifen, bereitzustellen.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Antriebseinheit des weiteren ein magnetisches Polstück befestigt an einem magnetischen Pol des Laufmagneten und/oder des Planetenmagneten.

Durch diese dritte Ausführungsform kann der magnetische Fluß gesammelt werden, so daß die anziehende und abstoßende Kraft vergrößert wird, wodurch eine vergrößerte magnetische Flußdichte erzeugt wird, um eine größere Ausgabe bereitzustellen.

Gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Planetenrollen in dem Rollenradträger angeordnet, so daß die Phasen der Planetenmagnete jeweils auf dem Umfang angrenzend an den Planetenradträger gegeneinander versetzt sind.

Durch die vierte Ausführungsform wird das Drehmoment einer Umdrehung gemittelt und stabilisiert, was eine runde Umdrehung des Planetenradträgers ohne Vibrationen möglich macht.

Gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich ein Magnetisierer zum Magnetisieren des Laufmagneten und/oder ein Magnetisierer zum Magnetisieren der Planetenmagneten in dem Gehäuse befestigt.

Mit der fünften Ausführungsform ergibt sich, daß, wenn der Laufmagnet oder der Planetenmagnet demagnetisiert ist, so daß sich die Ausgabe verringert, der Magnetisierer mit einer externen Magnetisierungs-Leistungseinspeisung verbunden werden kann, um leicht den demagnetisierten Magneten zu magnetisieren, um die Ausgabe wiederzugewinnen ohne daß es nötig ist, eine Energiequelle wie Treibstoff z. B. Benzin oder eine Batterie auf dem Fahrzeug oder dergl. zu befestigen.

Gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jeder der Pol des Laufmagneten und/oder des Planetenmagneten als ein herausragender Pol gebildet.

Bei der sechsten Ausführungsform kann die Lücke zwischen dem Laufmagneten und dem Planetenmagneten zu einem kleineren Wert gewählt werden, wodurch die anziehende und abstoßende Kraft vergrößert wird, um eine größere Ausgabe bereitzustellen.

Gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Antriebseinheit desweiteren zwischen dem Laufmagneten und dem Planetenmagneten ein magnetisches Fluid.

Mit der siebten Ausführungsform kann der magnetische Fluß zwischen den Laufmagneten und jedem der Planetenmagneten vergrößert werden, wodurch die anziehende und abstoßende Kraft vergrößert wird, um eine größere Ausgabe bereitzustellen.

Die oberen und andere Gegenstände, Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung werden klarer aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen werden.

Fig. 1 ist eine Vertikalschnittansicht einer Antriebseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 mit einem Läufer, der in einen Planetenradträger eingesetzt ist;

Fig. 3A und B sind Diagramme die eine Betriebsanalyse darstellen;

Fig. 4A bis 4C sind Diagramme die den Betriebszustand erläutern;

Fig. 5 ist eine Vertikalschnittansicht einer Antriebseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 7-7 in Fig. 5 mit einem Läufer, der in den Planetenradträger eingesetzt ist;

Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 8-8 in Fig. 5;

Fig. 9A und 9B sind Diagramme, die eine Betriebsanalyse darstellen;

Fig. 10 ist eine Schnittansicht wie in Fig. 7, wobei eine dritte Ausführungsform dargestellt wird;

Fig. 11 ist eine Schnittansicht wie in Fig. 7, wobei eine vierte Ausführungsform dargestellt wird;

Fig. 12 ist eine Schnittansicht wie in Fig. 7, wobei eine fünfte Ausführungsform dargestellt wird;

Fig. 13 ist eine vertikale Schnittansicht einer Antriebseinheit gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Fig. 14 ist eine Schnittansicht genommen entlang der Linie 14-14 in Fig. 13.

Die vorliegende Erfindung wird nun durch bevorzugte Ausführungsformen in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen erläutert werden.

Zuerst mit Bezug zu den Fig. 1 und 2 beinhaltet eine Antriebseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform einen Läufer 23₁, welcher von einer in einem stationären Gehäuse 21₁ montierten Führungsstange 22₁ getragen wird, so daß keine Rotation um seine Achse jedoch eine Bewegung in axialer Richtung möglich ist, einem Laufmagneten 24₁, welcher fest an dem äußeren Rand des Läufers 23₁ angeordnet ist und welcher mehrere auf dem Umfang getrennt voneinander angeordnete Pole besitzt, einen von dem Gehäuse 21₁ getragenen Planetenradträger 25₁, welcher um dieselbe Achse wie die des Läufers 23₁ rotieren kann, mehrere (z. B. neun) Planetenräder 26, welche von dem Planetenradträger 25₁ getragen werden, so daß eine Rotation um eine Achse parallel zu der Achse der Rotation des Planetenradträgers 25₁ an einer Position gegenüber dem Laufmagneten 24₁ außerhalb des Läufers 23₁ möglich ist, mehrere Planetenmagneten 27₁, welche am äußeren Umfang der Planetenräder 26 fixiert sind und welche mehrere auf dem Umfang entfernt voneinander angeordnete Pole besitzt, mehrere Planeten zahnräder 28, welche koaxial zu den Planetenrädern 26 fixiert sind und ein Sonnenrad 29₁ als ein stationäres Zahnrad, welches in einer Art an dem Gehäuse 21 ₁ fixiert ist, daß es direkt in die Planetenzahnräder 28 greift. Eine Stößelstange 30, welche fest mit dem Läufer 23₁ verbunden ist, bewegt sich in axialer Richtung vorwärts (seitlich in der Ansicht von Fig. 1) beispielsweise in operativer Verbindung mit einem Beschleunigungspedal (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs und erzeugt somit eine Leistung gemäß der Größe an Vorwärtsbewegung, die von der Antriebswelle 31₁ vollständig durch den Planetenradträger 25₁ geliefert wird.

Das Gehäuse 21₁ beinhaltet einen zylindrischen Gehäusekörper 32₁, eine scheibenartige Endplatte 33₁, die mit dem rückseitigen Ende des Gehäusekörpers 32₁ durch mehrere Schrauben (Bolzen) 35 verbunden ist und eine scheibenförmige Endplatte 34₁, die mit dem vorderen Ende des Gehäusekörpers 32₁ durch mehrere Schrauben 36 verbunden ist. Die Endplatte 33₁ hat ein Durchgangsloch 37₁, welches koaxial in einem Mittelteil derselben vorgesehen ist und auch die Endplatte 34₁ hat ein Durchgangsloch 38, welches koaxiaI in einem Mittelteil derselben vorgesehen ist. Die Führungsstange 22₁ ist als ein Zylinder mit Boden ausgebildet, wobei das vordere Ende geschlossen ist und sie mit ihrem rückseitigen Ende mit der Endplatte 33₁ durch mehrere Schrauben 39 in solcher Art verbunden ist, daß sie koaxial zu dem Durchgangsloch 37₁ ist.

Der Läufer 23₁ ist zylindrisch geformt und die Führungsstange 22₁ ist relativ zu dem Läufer 23₁ gleitbar eingepaßt. Zusätzlich sind am äußeren Umfang der Führungsstange 22₁ an drei Stellen, die auf dem Umfang entfernt voneinander angeordnet sind, sich axial erstreckende Kugellaufrillen vorgesehen. In dem inneren Umfang des Läufers 23₁ sind, korrespondierend zu den Kugellaufrillen 40, Kugellaufrillen 41 vorgesehen. Mehrere Kugeln 42 sind rollbar zwischen den Kugellaufrillen 40 bzw. den korrespondierenden Kugellaufrillen 41 plaziert. Ein Halter 43 ist an dem äußeren Umfang der Führungsstange 22₁ an einer Stelle in der Nähe seines hinteren Endes angebracht und der Halter 44 ist an dem inneren Umfang des Läufers 23₁ an einem Ort in der Nähe seines vorderen Endes angebracht. Mehrere zwischen den Kugellaufrillen 40 und 41 plazierte Kugeln 42 werden zwischen den Haltern 43 und 44 aufbewahrt. Somit wird der Läufer 23₁ von der Führungsstange 22₁ getragen, wobei keine Rotation um die Achse aber eine Bewegung in axialer Richtung möglich ist. Die Größe der axialen Bewegung des Läufers 23₁ relativ zu der Führungsstange 22₁ wird durch die Anzahl der Kugeln 42, die zwischen den Haltern 43 und 44 aufbewahrt sind, bestimmt.

Verlängerungslöcher 45 sind in einem Teil der Führungsstange 22₁ vorgesehen, die in der Nähe ihres vorderen Endes ist und zwar an drei Punkten auf dem Umfang mit gleichem Abstand voneinander angeordnet, um sich auf dem Umfang versetzt voneinander von den Kugellaufrillen 41 axial zu erstrecken. Eine Verbindungsplatte 46 ist an dem vorderen Ende der Stößelstange 30 befestigt und koaxial in die Führungsstange 22₁ an dem Durchgangsloch 37₁ in der Endplatte 33₁ eingesetzt. Die Verbindungsplatte hat drei Verbindungsarme 46a, die nach außen durch die verlängerten Löcher 45 hervorstehen. Die äußeren Enden der Verbindungsarme 46a sind mit dem vorderen Ende des Läufers 23₁ durch einen Ring und einen Sprengring 48 fest verbunden. Somit bewegt sich der Läufer 23₁ axial aufgrund der axialen Bewegung der Stößelstange 30.

Der Laufmagnet 24₁ hat eine zylindrische Form und besitzt N-Pole N_S und S-Pole S_S, die abwechselnd voneinander beispielsweise an 18 Punkten, die sich in gleichem Abstand voneinander auf dem Umfang befinden vorgesehen sind. Des weiteren enthält er einen Eisen- oder Seltene-Erden-Magnet, welcher eine hervorragende Remanenz flußdichte und eine ausgezeichnete Koerzitivkraft besitzt. Der Laufmagnet 24₁ ist an dem äußeren Umfang des Läufers 23₁ gesichert.

Der Planetenradträger 25₁ beinhaltet eine erste Unterstützungsplatte 51₁ und eine zweite Unterstützungsplatte 52₁, welche durch Verbindungsvorrichtungen 53₁ an mehreren beispielsweise neun auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordneten Punkten mit der ersten Unterstützungsplatte 51₁ verbunden ist. Die erste Unterstützungsplatte 51₁ ist als eine Scheibe ausgebildet, die in ihrem Mittelteil ein Loch 50 besitzt, dessen Durchmesser eine Einführung des Laufmagneten 24₁ erlaubt, um die Führungsstange 22₁ zu umgeben. Der Planetenradträger 25₁ kann aus einem nichtmagnetischen Material wie einer Aluminiumlegierung bestehen.

Jeder der Planetenräder 26 ist zwischen den angefügten Verbindungseinrichtungen 53₁ der Planetenradträger 25₁ angeordnet und hat eine Achse, die parallel zum Planetenradträger 25₁ verläuft. Jedes der Planetenräder 26 ist an ihrem eigenen Ende durch die erste Unterstützungsplatte 51₁ durch Lager 54 drehbar gelagert. Das andere Ende jedes der Planetenräder 26 ragt drehbar durch die zweite Unterstützungsplatte 52₁ und die Lager 55 sind zwischen der zweiten Unterstützungsplatte 52₁ und jedem der Planetenräder 26 eingesetzt.

Jeder der Planetenmagnete 27₁ besitzt eine zylindrische Form wobei N-Pole N_R und S- Pole S_R abwechselnd beispielsweise an vier auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordneten Punkten vorgesehen sind. Genau wie der Laufmagnet 24₁ besitzen die Planetenmagneten 27₁ einen Eisen- oder Seltene-Erden-Magneten, der eine hervorragende Remanenzflußdichte und eine ausgezeichnete Koerzitivkraft besitzt. Jeder der Planetenmagneten 27₁ ist mit dem äußeren Umfang des entsprechenden Planetenrads 26 zwischen der ersten und zweiten Unterstützungsplatte 51₁ und 52₁ des Planetenradträgers 25₁ befestigt. Desweiteren ist der Planetenmagnet 27₁ durch den äußeren Umfang des Planetenrades 26 in einer Phase gesichert, in der die N-Pole N_S des an dem Läufer 23₁ befestigten Führungsmagneten 24₁ sich zentral zwischen den N- und S-Polen N_R und S_R des Planetenmagneten 27₁ befinden.

Ein Zylinder 56 ist an seinem Basisende mit der Endplatte 34₁ des Gehäuses 21₁ durch mehrere Kopplungsschrauben (Bolzen) 57 in solcher Weise verbunden, daß das Basisende koaxial mit dem Durchgangsloch 38, welches in der Endplatte 34₁ vorgesehen ist, verbunden ist. Das Sonnenrad 29₁ ist um den äußeren Umfang des Zy linders 56 an seinem anderen Ende vorgesehen. Die Planetenzahnräder 28, welche mit dem Sonnenrad 29₁ ineinandergreifen, sind mit den Enden der Planetenräder 26, die jeweils von der zweiten Unterstützungsplatte 52₁ der Planetenradträger 25₁ hervorstehen, befestigt. Desweiteren wird das Verhältnis der Anzahl der Zähne der Planetenzahnräder 28 zu der Anzahl der Zähne des Sonnenrads 29₁ gleich dem Verhältnis (4, 5) der Anzahl an Polen (18 Pole) des Laufmagneten 24₁ zu der Anzahl der Pole (vier Pole) des Planetenmagneten 27₁ gewählt. Beispielsweise wird die Anzahl der Zähne des Sonnenrads 29₁ zu 126 gewählt, während die Anzahl der Zähne der Planetenzahnräder 28 zu 28 gewählt wird.

Das Basisende der Antriebswelle 31₁, welche koaxial innerhalb des Zylinders 56 angeordnet ist und welches teilweise aus der Endplatte 34₁ des Gehäuses 21₁ hervorsteht, ist mit einem Mittelteil der zweiten Unterstützungsplatte 52₁ des Planetenradträgers 25₁ durch mehrere Schrauben (Bolzen) 58, mit einem Paar von Lagern 59, 59 zwischen der Antriebswelle 31₁ und dem Zylinder 56 eingesetzt, be festigt.

Die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform wird nun erläutert. In einem Zustand, in dem die Stößelstange 30 sich in ihrer zurückgezogensten Position befindet und der Laufmagnet 24₁ nicht wie in Fig. 1 in den Planetenradträger 25₁ eingefügt ist, befinden sich der magnetische Pol des Laufmagneten 24₁ und die magnetischen Pole jedes der Planetenmagneten 27₁ in Phasen wie sie in Fig. 2 gezeigt sind, d. h. in Phasen, wo die Endpole N_S des Laufmagneten 24₁ sich zentral zwischen den N- und S-Polen N_R und S_R jedes der Planetenmagneten 27₁ befindet. Falls die Stößelstange 30 als Antwort auf ein Betätigen des Beschleunigungspedals in dem Zustand seiner ursprünglichen Position vorwärts bewegt wird, wird der Laufmagnet 24₁ in eine entgegengesetzte Beziehung zu den Planetenmagneten 27₁ der Planetenräder 26 gebracht als Antwort auf die Vorwärtsbewegung des Läufers 23₁. Der Laufmagnet 24₁ ist nicht drehbar, während die Planetenmagneten 27₁ drehbar auf dem Planetenradträger 25₁ gehalten werden. Somit wird ein Drehmoment in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn bei einer Ansicht wie in Fig. 2 an jeden der Planetenmagneten 27₁ angelegt, d. h. zu jedem der Planetenräder 26 sowohl durch eine abstoßende Kraft der N-Pole N_R des Planetenmagneten 27₁ gegen die N-Pole N_S des Laufmagneten 24₁ als auch durch eine anziehende Kraft der S-Pole S_R des Planetenmagneten 27₁ zu den N-Polen N_S des Laufmagneten 24₁.

In einem Zustand der ursprünglichen Position wirkt eine anziehende Kraft F₁ und eine abstoßende Kraft F₂ an jedes der Planetenzahnräder 26 wie es in Fig. 3A gezeigt ist. Falls jede dieser Kräfte F₁ und F₂ zu einer Komponente Fy in tangentialer Richtung an dem Punkt an dem das Sonnenrad 29₁ und die Planetenzahnräder 28 ineinandergreifen und einer Komponente Fx in normaler Richtung führt, erreicht das meiste der Kraft der Komponente Fy in tangentialer Richtung eine Zahnfläche auf dem Rollkreis des Sonnenrads 29₁ und folglich eine Kraft zum Bewegen der Planetenzahnräder 28 im Uhrzeigersinn bei Ansicht wie in den Fig. 3A und 3B, d. h. eine Kraft zum Bewegen des Planetenradträgers 25₁ im Uhrzeigersinn ist so klein als daß sie vernachlässigbar ist. Im Gegensatz dazu wird die Komponente Fx in normaler Richtung eine Kraft zum Bewegen der Planetenzahnräder 28 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn bei einer Ansicht wie in Fig. 3A und 3B, so daß sich die Planetenzahnräder 28 in entgegengesetztem Uhrzeigersinn um das Sonnenrad 29₁ bewegen, während es sich um seine eigene Achse dreht und somit verursacht, daß der Planetenradträger 25₁ um einen Winkel entgegen dem Uhrzeigersinn versetzt wird.

In einem Zustand, in welchem der Planetenradträger 25₁ in dieser Art um 10° um seine ursprüngliche Position versetzt ist, wie es in Fig. 4A gezeigt ist, befinden sich der S- Pol S_R des Planetenmagneten 27₁ zwischen dem N-Pol N_S und dem S-Pol S_S des Laufmagneten 24₁, so daß eine Kraft an jedem der Planetenzahnräder 26 angreift, wie es in Fig. 4B gezeigt ist. Da die meiste Kraft der Komponente Fy in tangentialer Richtung an die Zahnfläche des Rollkreises des Sonnenrads 29₁ angreift, wird verhindert, daß sich der Planetenradträger 25₁ im Uhrzeigersinn dreht und die Komponente Fx in normaler Richtung wird zu einer Kraft, die eine Bewegung der Planetenzahnräder 28 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn, wie es die Fig. 3A und 3B zeigen, erlaubt, so daß die Planetenzahnräder 28 sich in entgegengesetzten Uhrzeigersinn um das Sonnenrad 29₁ drehen, während es sich um seine eigene Achse dreht und somit eine Versetzung um einen Winkel entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn des Planetenradträgers 25₁ verursacht.

Auf diese Art und Weise dreht sich das Planetenrad 26 um das Sonnenrad 29₁ im entgegengesetzten Uhrzeigersinn, wie es in Fig. 4C gezeigt ist, während es sich um seine eigene Achse dreht, hintereinander von seiner ursprünglichen Position, die in Fig. 4B gezeigt ist, zu einem 20°-Zustand und von seiner ursprünglichen Position, wie sie in Fig. 4C gezeigt ist, zu einer 30°-Position, wobei der Planetenradträger 25₁ im entgegengesetzten Uhrzeigersinn gedreht wird, so daß eine Rotationsleistung von der mit dem Planetenradträger 25₁ verbundenen Antriebswelle 31₁ geliefert wird.

Desweiteren wird die Größe der anziehenden und abstoßenden Kraft, die an jedem der Planetenmagneten 27₁ angreift, d. h. die Kraft des drehenden Antriebs des Planetenradträgers 25₁, der die Planetenmagneten 27₁ trägt, vergrößert, um eine Größe der axialen Superposition des Laufmagneten 24₁ und jedem der Planetenmagneten 27₁. Die Ausgabe, die der Größe der Vorwärtsbewegung des Läufers 23₁ welche der Größe des betätigten Beschleunigungspedals proportional ist, entspricht, kann durch die Antriebswelle 31₁ geliefert werden.

Auf diese Art und Weise ermöglicht die Antriebseinheit eine Antriebskraft, die der Größe der Vorwärtsbewegung, die durch die Größe der Vorwärtsbewegung des Läufers 23₁ gesteuert wird, entspricht, ohne den Gebrauch von Treibstoff und ohne daß eine normale Einspeisung an elektrischer Leistung nötig wäre. Als ein Resultat ist es möglich, nachteilige Effekte auf die Umwelt zu vermeiden; Platz in einem Teil des Fahrzeugs zu schaffen, da weitgehend kein Platzbedarf wie zum Befestigen einer Batterie für eine normale Einspeisung an elektrischer Leistung benötigt wird und weiterhin das Antriebsverhalten und den Wirkungsgrad des Fahrzeugs zu verbessern. Zusätzlich ist ein kompliziertes Regelungssystem nicht notwendig, wodurch es möglich ist die Kosten zu verringern.

Ein magnetisches Fluid kann in das geschlossen ausgeführte Gehäuse 21₁ gefüllt werden, so daß es zwischen dem Laufmagneten 24₁ und jedem der Planetenmagnete 27₁ gelangen kann. Das magnetische Fluid kann ein ferromagnetisches Material sein wie z. B. ein Magnetit, das durch seine Verarbeitung als feines Puder beispielsweise der Ordnung 100 hergestellt wird, und welches einer Oberflächenbehandlung mit einem grenzflächenaktiven Stoff unterzogen wird, sowie aufgelöst in einer Flüssigkeit wie einem Ester oder einem Öl vorliegen. Somit macht das Dazwischenliegen des magnetischen Fluids zwischen dem Laufmagnet 24₁ und jedem der Planetenmagneten 27₁ es möglich, einen vergrößerten magnetischen Fluß zu erzeugen, um die anziehende und abstoßende Kraft zwischen dem Laufmagnet 24₁ und jedem der Planetenmagneten 27₁ zu vergrößern und somit eine größere Ausgabe bereitzustellen.

In einer ersten Ausführungsform ist sowohl der Laufmagnet 24₁ als auch die Planetenmagneten 27₁ in einer ganzen (integralen) zylindrischen Form. Alternativ kann ein Magnet, der auf seinem Umfang in mehrere Teile unterteilt ist, durch den äußeren Umfang des Läufers 23₁ gesichert sein, um als ein Laufmagnet benutzt zu werden und ein Magnet, der in seinem Umfang in mehrere Teile unterteilt ist kann durch den äußeren Umfang der Planetenräder 26 gesichert werden, um als ein Planetenmagnet benutzt zu werden. Desweiteren können mehrere leerlaufende Zahnräder, die mit den Planetenzahnrädern 28 ineinandergreifen drehbar auf dem Planetenradträger 25₁ getragen werden und in das stationäre Getriebe, das am inneren Umfang des Zylinders 56 vorgesehen ist, greifen.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun mit Bezug zu den Fig. 5 bis 9 erläutert werden.

Als erstes mit Bezug zu Fig. 5 beinhaltet eine Antriebseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform einen Läufer 23₁, welcher von einer Führungsstange 22₂, die in einem stationären Gehäuse 21₂ befestigt ist, so daß er nicht um eine Achse rotieren, sich aber in axialer Richtung bewegen kann, getragen, einen Laufmagneten 24₂, der fest mit dem äußeren Umfang des Läufers 23₁ verbunden ist und mehrere Pole besitzt, die entfernt voneinander auf dem Umfang liegen, ein Planetenradträger 25₁, der von dem Gehäuse 21₁ getragen wird, so daß eine Drehung um dieselbe Achse wie die Führungsstange 22₁ möglich ist, mehrere z. B. zwölf Planetenräder 26, welche auf dem Umfang in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind, an Positionen gegenüber dem Laufmagnet 24₂ außerhalb des Läufers 23₁ und welche von dem Planetenradträger 25₂ getragen werden, so daß eine Drehung um eine Achse parallel zu der Achse der Drehung des Planetenradträgers 25₂ möglich ist, mehrere Planetenmagneten 27₂, die an den äußeren Umfängen der Planetenräder 26 fixiert sind und mehrere Pole besitzt, die auf dem Umfang entfernt voneinander angeordnet sind, mehrere Planetenzahnräder 28, die koaxial an den Planetenrädern 26 befestigt sind, mehrere der ersten leerlaufenden Zahnräder 61, die jeweils in die Planetenzahnräder 28 greifen, mehrere der zweiten leerlaufenden Zahnräder 62, die in die ersten leerlaufenden Zahnräder 61 greifen, ein Sonnenrad 29₁ als ein mit dem Gehäuse 21₂ fixiertes stationäres Getriebe und welches herkömmlich in die zweiten leerlaufenden Zahnräder 62 greift, ein Antriebszahnrad 63, welches fest an dem Planetenradträger 25₂ befestigt ist, ein Antriebszahnrad 64, das an einer Antriebswelle 31₂ vorgesehen ist und welche in das Antriebszahnrad 63 greift, mehrere Magnetisierer 65 zum Magnetisieren des Laufmagneten 24₂ und mehrere Magnetisierer 66 zum Magnetisieren der Planetenmagneten 27₂.

Das Gehäuse 21₂ beinhaltet einen gestuften zylindrischen Gehäusekörper 32₂, eine scheibenartige Endplatte 33₂, die an das hintere Ende des Gehäusekörpers 32₂ durch mehrere Schrauben (Bolzen) 35 befestigt ist und eine scheibenartige Endplatte 34₂, die mit dem vorderen Ende des Gehäusekörpers 32₂ durch mehrere Schrauben (Bolzen) 36 befestigt ist. Die Endplatte 33₂ besitzt ein Durchgangsloch 37₂, welches koaxial bei einem mittleren Teil derselben vorgesehen ist und auch die Endplatte 34₂ besitzt einen zylindrischen Vorsprung 67, welcher koaxial an einem mittleren Teil derselben vorge sehen ist. Die Führungsstange 22₂ beinhaltet eine Stange 69, die koaxial mit einem geschlossenen vorderen Ende einer zylindrischen Einheit mit Boden verbunden ist. Das hintere Ende der zylindrischen Einheit mit Boden 68 ist mit der Endplatte 33₂ durch mehrere Kopplungsschrauben 39 in solcher Art und Weise fixiert, daß es koaxial mit dem Durchgangsloch 37₂ verbunden ist und das vordere Ende der Stange 69 ist in dem Vorsprung 67 eingepaßt und von diesem unterstützt.

Mit Bezug zu Fig. 6 sind axial verlaufende Kugellaufrillen 40 an dem äußeren Umfang des bodenhabenden Zylinders 68 der Führungsstange 22₂ an drei auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander befindlichen Punkten vorgesehen und mehrere Kugellaufrillen 41 sind an dem inneren Umfang des Läufers 23₁ vorgesehen. Mehrere Kugeln 42 sind rollbar zwischen jeder der Kugellaufrillen 40 und der entsprechenden Kugellaufrillen 41 plaziert und werden von einem Halter 43, der über dem äußeren Umfang der Führungsstange 22₂ an einer Position in der Nähe seines hinteren Endes angepaßt ist und durch einen Halter 44, der den inneren Umfang des Läufers 23₁ an einer Position in der Nähe seines vorderen Endes angepaßt ist, gehalten. Somit wird der Läufer 23₁ von der Führungsstange 22₂ getragen, so daß keine Rotation um seine Achse jedoch eine Bewegung in axialer Richtung möglich ist.

Eine Verbindungsplatte 46 ist mit dem vorderen Ende einer Stößelstange verbunden, die koaxial in den bodenhabenden Zylinder 68 der Führungsstange 22₂ durch ein Durchgangsloch 37₂ in der Endplatte 33₂ eingeführt ist. Sie besitzt Verbindungsarme 46a, welche an Punkten gleichen Abstands auf dem Umfang vorgesehen sind, um sich durch die verlängerten Löcher 45 zu erstrecken, die in dem bodenhabenden Zylinder 68 vorgesehen sind und sind fest mit dem vorderen Ende des Läufers 23₁ verbunden.

Der Laufmagnet 24₂ besitzt eine zylindrische Form und herausragende N-Pole 69 _N und herausragende S-Pole 69- _S sind alternativ vorgesehen z. B. an 18 auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordneten Punkten und beinhaltet einen Eisen-, Neodym- oder Seltene-Erden-Metall-Magneten, der eine hervorragende Rema nenzflußdichte und eine hervorragende Koerzitivkraft hat. Der Laufmagnet 24₂ ist mit dem äußeren Umfang des Läufers 23₁ gesichert.

Jeder der Magnetisierer 65 beinhaltet ein Kernjoch 70 und eine Magnetisierungsspule 71, die um das Kernjoch 70 gewickelt ist. Die Magnetisierer sind eingebettet und fixiert in einer zylindrischen Unterstützung aus Kunststoff in einer Anordnung, so daß die inneren Enden ihrer Kernjoche 70 gegenüber den herausragenden Polen 69 _N und 69 _S des Laufmagneten 24₂ auf dem Läufer 23₁, welcher sich in seiner zurückgezogensten Position befindet, sind. Die Unterstützung 72 ist eingepaßt und fixiert in den Gehäusekörper 32₂ des Gehäuses 21₂.

Auch mit Bezug zu Fig. 7 beinhaltet der Planetenradträger 25₂ eine erste Unterstützungsplatte 51₂, welche als eine Scheibe geformt ist und welche an ihrem Mittelteil ein Loch 50₂ von einem Durchmesser hat, der ein Einfügen des Laufmagnets 24₁ erlaubt und welche den bodenhabenden Zylinder 68 der Führungsstange 22₂ umgibt sowie eine zweite Unterstützungsplatte 52₂ gegenüber der ersten Unterstützungsplatte 51₁ an einem Ort entsprechend dem vorderen geschlossenen Ende des bodenhabenden Zylinder 68 und mit der ersten Unterstützungsplatte 51₁ durch Verbindungsvor richtungen 53₂ an mehreren, beispielsweise 12 auf dem Umfang in gleichen Abständen voneinander plazierten Punkten, verbunden ist. Der Planetenradträger 25₁ kann aus einem nichtmagnetischen Material, wie z. B. einer Aluminiumlegierung bestehen. Ein Unterstützungsrohr 73 ist mit seinem Basisende an ein Mittelteil der zweiten Unterstützungsplatte 52₂ durch mehrere Kopplungsschrauben (Bolzen) 74 befestigt, um die Stange 69 der Führungsstange 22₁ koaxial zu umgeben. Ein Paar an Lagern, 75, 75 ist zwischen dem Unterstützungsrohr 73 und der Stange 79 gelegen. Somit wird der Planetenradträger 25₂ von dem Gehäuse 21₂ getragen, so daß eine Rotation um dieselbe Achse wie die Achse der Laufbewegung des Läufers 23₁ möglich ist.

Jede der Planetenräder 26 ist zwischen dem Planetenradträger 25₂ und jeder der Verbindungsteile 53₂ angeordnet, so daß sie eine Achse parallel zu dem Planetenradträger 25₂ haben. Jede der Planetenräder 26 wird von einem Ende auf der ersten Unterstützungsplatte 51₂ mit dazwischengelegenen Lagern 54 drehbar gelagert und drehbar an einem anderen Ende durch die zweite Unterstützungsplatte 52₂ verlängert mit zwischen der zweiten Unterstützungsplatte 52₂ und jedem der Planetenräder 26 gelegenen Lagern 55.

Jeder der Planetenmagneten 27₂ besitzt eine zylindrische Form, wobei N-Pole N_R und S-Pole S_R abwechselnd voneinander beispielsweise an vier auf dem Umfang im gleichen Abstand voneinander gelegenen Punkten vorgesehen sind, hat, und einen Eisen- oder Seltene-Erden-Metall-Magneten beinhalten, der eine hervorragende Remanenzflußdichte und eine ausgezeichnete Koerzitivkraft besitzt, genau wie der Laufmagnet 24₂. Jeder der Planetenmagneten 27₂ ist an dem äußeren Umfang der entsprechenden Planetenräder 26 zwischen der ersten und zweiten Unterstützungsplatte 51₂ und 52₂ des Planetenradträgers 25₂ befestigt.

Desweiteren sind die Planetenmagneten 27₂ an dem äußeren Umfang der Planetenräder 26 in solcher Art befestigt, daß die vier auf dem Umfang angefügten Planetenmagneten 27₂ sich in aufeinanderfolgenden Phasen um 45° entlang einer Seite des Umfangs versetzt befinden.

Jeder der Magnetisierer enthält ein Kernjoch 77 und eine Magnetisierungsspule 78, die um das Kernjoch 77 gewickelt ist und in eine zylindrische Unterstützung aus Kunststoff eingebettet und fixiert ist. Die Magnetisierer 66 sind so angeordnet, daß die inneren Enden des Kernjochs 70 des Paares der Magnetisierer 66, 66 gleichzeitig den herausragenden Polen 76 _N und 76 _S der Planetenmagneten 27₂ die sich mit Abstand auf einem Umfang befinden, gegenüberliegen. Die Unterstützung 79 ist eingepaßt und fixiert in den Gehäusekörper 32₂ des Gehäuses 21₂.

Ein Zylinder 81 umgibt das Unterstützungsrohr 73 koaxial und ist mit seinem Basisende mit der Endplatte 34₂ des Gehäuses 21₂ durch mehrere Kopplungsschrauben 82 verbunden und das Sonnenrad 29₂ ist um den äußeren Umfang des anderen Endes des Zylinders 81 vorgesehen.

Auch mit Bezug zu Fig. 8 ist eine ringartige erste Abdeckungsplatte 83 zwischen der zweiten Unterstützungsplatte 25₂ des Planetenradträgers 25₂ und dem Sonnenrad 29₂ vorgesehen, wobei seine Kante am inneren Umfang mit dem äußeren Umfang des Un terstützungsrohrs 73 verbunden ist. Die erste Abdeckungsplatte 83 ist an der zweiten Unterstützungsplatte 25₂ durch mehrere Schrauben 84 befestigt. Eine ringförmige zweite Bedeckungsplatte 85 ist mit Abstand von der ersten Bedeckungsplatte 83 an der gegenüberliegenden Seite von der zweiten Unterstützungsplatte 52₂ vorgesehen um den Zylinder 81 zu umgeben und ist an der ersten Bedeckungsplatte 83 durch mehrere Schrauben 86 befestigt.

Die Planetenzahnräder 28 sind mit den Enden der Räder 26 der zweiten Unterstützungsplatte 52₂ des Planetenradträgers 25₂ hervorstreckend befestigt, so daß sie zwischen der ersten Abdeckplatte 83 und der zweiten Unterstützungsplatte 52₂ angeordnet sind. Die erste Abdeckplatte 83 besitzt Durchgangslöcher 87, die radial darin außerhalb der Planetenzahnräder 28 vorgesehen sind und es sind Unter stützungsstangen 88 vorgesehen, um sich durch die Durchgangslöcher 87 zu erstrecken und an ihren gegenüberliegenden Enden an der zweiten Unterstützungsplatte 52₂ und er zweiten Abdeckplatte 85 befestigt zu sein. Ein erstes leerlaufendes Zahnrad 61 wird von jedem der Unterstützungsstangen 88, die sich durch das Durchgangsloch 87 erstrecken, drehbar getragen und jedes der Planetenzahnräder 28 greift mit einem Ende in das entsprechende des ersten leerlaufenden Zahnrads 61 ineinander. Desweiteren ist jeder der Unterstützungsstangen 89 koaxial mit dem Planetenrad 26 an seinen gegenüberliegenden Enden mit jeweils der ersten Abdeckplatte 83 und der zweiten Abdeckplatte 85 befestigt, und zweite leerlaufende Zahnräder 62 sind zwischen der ersten und zweiten Abdeckplatte 83 und 85 angeordnet und jeder wird drehbar von der Unterstützungsstange 89 getragen. Die zweiten leerlaufenden Zahnräder 62 greifen mit den anderen Enden der ersten leerlaufenden Zahnräder 61 und mit dem Sonnenrad 29₂ ineinander.

Hier ist das Verhältnis der Anzahl an Zähnen der Planetenzahnräder 28 zu der Anzahl der Zähne des Sonnenrades 29₂ gleich dem Verhältnis (4, 5) der Anzahl an Polen (18 Pole) des Laufmagnets 24₂ zu der Anzahl an Polen (4 Pole) des Planetenmagneten 27₂ gewählt. Ist beispielsweise die Anzahl an Zähnen des Sonnenrads 29₂ zu 144 gewählt, wird die Anzahl an Zähnen der Planetenzahnräder 28 zu 32 gewählt wird. Desweiteren ist das Spiel zwischen dem Sonnenrad 29₂ und den Planetenzahnrädern 28 klein im Vergleich mit der Lücke zwischen den herausragenden Polen 69 _N und 69 _S des Laufmagnets 24₂ und den herausragenden Polen 76 _N und 76 _S des Planetenmagneten 27₂, so daß eine Überlagerung zwischen dem Laufmagneten 24₂ und dem Planetenmagneten 27₂ nicht erzeugt werden kann.

Ein Antriebsgetriebe 63 ist mit der inneren Kante des Umfangs der zweiten Abdeckplatte 85 durch mehrere Schrauben 90 fest verbunden und in einer zylindrischen Form ausgebildet, um den Zylinder 81 zu umgeben. Das Antriebszahnrad 63 greift mit einem Antriebszahnrad 64 welches integral auf der Antriebswelle 31₂ vorgesehen ist ineinander.

Ein erstes Abdeckelement 91 ist an einer inneren Fläche der Endplatte 34₂ des Gehäuses 21₂ durch mehrere Schrauben 92 befestigt und ein zweites Abdeckelement 93 ist wiederum mit dem ersten Abdeckelement 92 durch mehrere Schrauben 94 befestigt. Die Antriebswelle 31₂ wird drehbar auf den ersten und zweiten Abdeckelementen 91 und 93 mit Lagern 95, 95 dazwischen getragen, so daß ein Ende desselben in die Endplatte 34₂ vorsteht. Das Antriebszahnrad 64 ist an der Antriebswelle 31₂ vorgesehen, so daß es seitwärts von den ersten und zweiten Abdeckelementen 91 und 93 hervorsteht und es greift in das Antriebszahnrad 63.

Der Betrieb der zweiten Ausführungsform wird nun erläutert. Wenn die Stößelstange 30 als Antwort auf ein Betätigen des Beschleunigungspedals nach vorne bewegt wird, wird der Laufmagnet 24₂ als Antwort auf die Vorwärtsbewegung des Läufers 23₁ in eine gegenüberliegende Beziehung zu den Planetenmagneten 27₂ der Planetenräder 26 gebracht. Der Laufmagnet 24₂ ist nicht drehbar während die Planetenmagneten 27₂ drehbar von dem Planetenradträger 25₂ getragen werden. Somit setzt ein Drehmoment in entgegengesetztem Uhrzeigersinn, bei einer Ansicht wie in Fig. 6, an jedem der Planetenmagneten 27₂ an, d. h. an jedem der Planetenräder 26 durch eine abstoßende Kraft der herausragenden Pole 76 _N des Planetenmagneten 27₂ gegen die herausragenden Pole 69 _N des Laufmagnets 24₂ wie auch durch eine anziehende Kraft der herausragenden Pole 76 _S des Planetenmagneten 27₂ zu den herausragenden Polen 69 _N des Laufmagnets 24₂.

Im Zustand der ursprünglichen Position wirken anziehende und abstoßende Kräfte F₁ und F₂ an jedem der zweiten leerlaufenden Zahnräder 26, die mit dem Sonnenrad 29₂ ineinandergreifen, wie in Fig. 9A gezeigt. Falls jede dieser Kräfte F₁ und F₂ zu einer Komponente Fy in tangentialer Richtung an einem Ineinanderfaßpunkt zwischen dem Sonnenrad 29₂ und dem zweiten leerlaufenden Zahnrad 62 führt und zu einer Komponente Fx in normaler Richtung erhält das meiste der Kraft der Komponente Fy in tangentialer Richtung die Zahnflächen des Rollkreises des Sonnenrads 29₂ und folglich ist eine Kraft für die Bewegung des Planetenradträgers 25₂ im Uhrzeigersinn in Fig. 6 so klein, daß sie vernachlässigbar ist. Im Gegensatz dazu wird die Komponente Fx in normaler Richtung eine Kraft, die die Planetenzahnräder 28 in entgegengesetztem Uhrzeigersinn, bei Ansicht wie in Fig. 6, bewegt. Desweiteren wirkt eine Kraft P in entgegengesetztem Uhrzeigersinn an das zweite leerlaufende Zahnrad 62 von den Planetenzahnrädern 28 durch das erste leerlaufende Zahnrad 61. Somit drehen sich die Planetenräder 26 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn relativ zu dem Läufer 23₁ und verursachen somit eine Winkelversetzung des Planetenradträgers 25₂ in entgegengesetztem Uhrzeigersinn durch Aufnahme eines großen Drehmoments.

In einem Zustand, in welchem der Planetenradträger 25₂ auf diese Art und Weise um 10° aus seiner ursprünglichen Position gedreht wurde, ermöglicht die Komponente Fy in tangentialer Richtung den Planetenradträger im Uhrzeigersinn zu drehen, weil das meiste der Kraft die Zahnflächen auf dem Rollkreis des Sonnenrads 29₂ erhalten wird und die Komponente Fx in normaler Richtung eine Kraft wird, die eine Bewegung des zweiten leerlaufenden Zahnrads 62 in entgegengesetztem Uhrzeigersinn, bei Ansicht wie in Fig. 6, erlaubt. Da desweiteren die Kraft P im entgegengesetzten Uhrzeigersinn an das zweite leerlaufende Zahnrad 62 von den Planetenzahnrädern 28 durch das erste leerlaufende Zahnrad 61 angreift, drehen sich die Planetenräder 28 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn bei Ansicht wie in Fig. 6, relativ zu dem Läufer 23₁ und verursachen dadurch, daß der Planetenradträger 25₂ winkelversetzt wird.

Auf diese Art und Weise wird der Planetenradträger 25₂ entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn gedreht wodurch eine Drehleistung von der Antriebswelle 31₂ geliefert wird, durch ein Ineinandergreifen des mit dem Planetenradträger 25₂ fest verbundenen Antriebszahnrads 63 und dem Antriebszahnrad 64.

Desweiteren wird die Größe der anziehenden und abstoßenden Kraft, die an jedem der Planetenmagneten 27₂ angreift, d. h. die Kraft des Drehantriebs des Planetenradträgers 25₂, der die Planetenmagneten 27₂ trägt, vergrößert um eine Größe der axialen Superposition des Laufmagnets 24₂ und jedem der Planetenmagneten 27₂. Die Ausgabe die der Größe an Vorwärtsbewegung des Läufers 23₁, welche proportional zu der Größe des betätigten Beschleunigungspedals ist, entspricht, kann von der Antriebswelle 31₂ geliefert werden.

Gemäß der zweiten Ausführungsform sind die Planetenmagneten 27₂ mit dem äußeren Umfang der Planetenräder 26 in solcher Weise verbunden, daß die vier auf dem Umfang angebrachten Planetenmagneten 27₂ in aufeinanderfolgenden Phasen um 45° bezüglich der Umfangseite versetzt lokalisiert sind, so daß das Drehmoment bei einer Drehung im Vergleich zu Planetenmagneten, die alle in derselben Phase befestigt sind gemittelt und stabilisiert wird. Somit dreht sich der Planetenradträger 25₂ ruhig mit weinigen Vibrationen und auch die Antriebswelle 31₂ wird ruhig gedreht. Da zusätzlich der Laufmagnet 24₂ mehrere herausragende Pole 69 _N und 69 _S, die auf seinem Umfang vorgesehen sind, hat und der Planetenmagnet 27₂ mehrere auf seinem Umfang vorgesehene herausragende Pole 76 _N und 76 _S hat, ist es möglich, die Lücke zwischen den Polen kleiner zu wählen, um die anziehenden und abstoßenden Kräfte zu vergrößern und dadurch eine größere Ausgabe durch die Antriebswelle 31₂ bereitzu stellen.

Wenn die Remanenzflußdichte des Laufmagneten 24₂ verkleinert worden ist, wird der Laufmagnet 24₂ durch die Magnetisierer 65 bezüglich den herausragenden Polen 69 _N und 69 _S in einem Zustand magnetisiert, in welchem die Stößelstange 30 bis zu ihrer Rückzuggrenze zurückgezogen worden ist (der Zustand ist in Fig. 5 gezeigt). Wenn die Remanenzflußdichte des Planetenmagneten 27₂ erniedrigt worden ist, werden die Planetenmagneten 27₂ durch die Magnetisierer 66 in einem Zustand magnetisiert, in welchem die Stößelstange 30 bis zu ihrer Rückziehgrenze zurückgezogen worden ist (auch dieser Zustand wird in Fig. 5 gezeigt). Bei einer solchen Magnetisierung sind die 12 Planetenmagneten 27₂ in zwei Gruppen aufgeteilt, in welchen die Planetenmagneten 27₂ auf dem Umfang mit Platz voneinander angeordnet sind, und die Hälfte der herausragenden Pole 76 _N und 76 _S der Planetenmagneten 27₂ in einer Gruppe wird als erstes magnetisiert und dann wird die Hälfte der herausragenden Pole 76 _N und 76 _S der Planetenmagneten 27₂ der anderen Gruppe magnetisiert. Daraufhin wird die verbleibende Hälfte der herausragenden Pole 76 _N und 76 _S der Planetenmagneten 27₂ der ersten Gruppe und die verbleibende Hälfte der herausragenden Pole 76 _N und 76 _S der Planetenmagneten 27₂ der anderen Gruppe magnetisiert. Bei einer solchen Magnetisierung des Laufmagnets 24₂ und der Planetenmagneten 27₂ können die Magnetisierer mit einer Magnetisierungs-Leistungsquelle verbunden werden, die außerhalb des Fahrzeugs bereitgestellt wird und die Positionierung der Planetenmagneten 27₂ durch die Drehung des Planetenradträgers 25₂ kann durch einen Motor und einen nicht gezeigten Codierer ausgeführt werden.

Ein magnetisches Fluid kann in das geschlossen ausgeführte Gehäuse 21₂ gefüllt werden, so daß das magnetische Fluid zwischen dem Laufmagnet 24₂ und jedem der Planetenmagneten 27₂ gelangen kann. Dies macht es möglich, einen erhöhten magnetischen Fluß bereitzustellen, um die abstoßende und anziehende Kraft zwischen dem Laufmagnet 24₂ und jedem der Planetenmagneten 27₂ zu erhöhen, wodurch eine größere Ausgabe bereitgestellt wird.

In der zweiten Ausführungsform kann ein Magnet, der in seinem Umfang in mehrere Teile unterteilt ist, an dem äußeren Umfang des Läufers 23₁ befestigt werden, um als ein Laufmagnet benutzt zu werden und ein Magnet, der in seinem Umfang in mehrere Teile unterteilt ist, kann mit den äußeren Umfängen der Planetenräder 26 befestigt werden, um als Planetenmagnet benutzt zu werden. Der Laufmagnet 24₂ kann durch einen Alnicomagnet oder dergl. bereitgestellt werden, so daß er eine hervorragende magnetische Flußdichte und eine hervorragende Koerzitivkraft hat, und der Planetenmagnet 27₂ kann durch einen Seltene-Erden-Metall-Magneten bereitgestellt werden, so daß er auch eine hervorragende magnetische Flußdichte und eine hervorragende Koerzitivkraft hat. Desweiteren kann der Laufmagnet 24₂ von einem Material, welches eine schwache Koerzitivkraft besitzt, ausgebildet sein und der Planetenmagnet 27₂ kann durch ein Material, welches eine hervorragende Koerzitivkraft hat, bereitgestellt werden. In diesem Fall wird nur der Laufmagnet 24₂ demagnetisiert und folglich wird nur der Laufmagnet 24₂ durch die Magnetisierer 65 magnetisiert werden. Der Planetenmagnet 27₂ wird geringfügig demagnetisiert und folglich ist der Magnetisierer 66 nicht erforderlich.

Fig. 10 stellt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der die Teile oder Komponenten, die denen in den oben beschriebenen Ausführungsformen entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

In einem zylindrischen Laufmagneten 24₂, der herausragende N-Pole 69 _N und herausragende S-Pole 69 _S, die abwechselnd voneinander z. B. an 18 auf dem Umfang in gleichem Abstand angeordneten Punkten vorgesehen sind, hat, sind jeweils magnetische Polteile 97 _N und 97 _S mit den herausragenden Polen 69 _N und 69 _S verbunden, um Letztere zu bedecken. Andererseits sind in jedem der zylindrischen Planetenmagneten 27₂ bei denen abwechselnd z. B. an vier auf dem Umfang mit gleichem Abstand voneinander angeordneten Punkten herausragende N-Pole 69 _N und herausragende S-Pole 69 _S vorgesehen sind, magnetische Polteile 98 _N und 98 _S mit den herausragenden Polen 76 _N und 76 _S verbunden, um Letztere jeweils zu bedecken.

In einer solchen Konstruktion ist es möglich, den magnetischen Fluß zu sammeln, so daß die anziehende und abstoßend Kraft zwischen dem Laufmagnet 24₂ und jedem der Planetenmagneten 27₂ vergrößert wird, wodurch sich die magnetische Flußdichte vergrößert.

Fig. 11 stellt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In dieser vierten Ausführungsform sind magnetische Polteile 99 _N und 99 _S in einem zylindrischen Laufmagneten 24₂ bei dem abwechselnd beispielsweise an 18 auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordneten Punkten herausragende N-Pole 69 _N und herausragende S-Pole 69 _S vorgesehen sind, mit den herausragenden Polen 69 _N und 69 _S befestigt, um außerhalb von den herausragenden Polen 69 _N und 69 _S hervorzustehen.

Sogar gemäß der vierten Ausführungsform ist es möglich, den magnetischen Fluß zu sammeln, so daß die anziehende und abstoßende Kraft zwischen dem Laufmagnet 24₂ und jedem der Planetenmagneten 27₂ vergrößert wird, wodurch die magnetische Flußdichte sich vergrößert, um eine größere Ausgabe bereitzustellen.

Fig. 12 stellt eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In dieser fünften Ausführungsform wird ein Laufmagnet 24₃ von einer zahnradartigen Form gebildet, die abwechselnd voneinander z. B. an 12 auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordneten Punkten herausragende N-Pole 100 _N und her ausragende S-Pole 100 _S vorgesehen hat, und befestigt mit dem äußeren Umfang des Läufers 23₁ ist. Andererseits werden die Planetenräder 26 drehbar auf dem Planetenradträger 25₂ an acht auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordneten Punkten drehbar getragen und zahnradartige Planetenmagneten 27₃ sind an den äußeren Umfängen der Planetenräder 26 jeweils befestigt und jeder hat abwechselnd z. B. an acht auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordneten Punkten herausragende N-Pole und herausragende S-Pole vorgesehen.

Gemäß der fünften Ausführungsform ist es möglich, die Lücke zwischen dem Laufmagneten 24₃ und jedem der Planetenmagneten 27₃ kleiner zu wählen, wodurch es erlaubt wird ein stabiles Drehmoment an den Planetenradträger 25₂ anzulegen.

Fig. 13 und 14 stellen eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Eine Antriebseinheit der sechsten Ausführungsform beinhaltet einen Läufer 23₂, der von einem stationären Gehäuse 21₃ getragen wird, so daß keine Rotation um eine Achse jedoch eine Bewegung in axialer Richtung möglich ist, einen Laufmagneten 24₄, der in einem inneren Umfang des Läufers 23₂ vorgesehen ist, ein Planetenradträger 25₃, welcher in dem Gehäuse 21₃ getragen wird, so daß eine Rotation um dieselbe Achse wie die des Läufers 23₂ möglich ist, mehrere z. B. neun Rollen 26, die von dem Planetenradträger 25₃ getragen werden, so daß eine Drehung um eine Achse parallel zu der Achse der Rotation des Planetenradträgers 25₃ möglich ist an einer Position gegenüber dem Laufmagneten 24₄ innerhalb des Läufers 23₂, mehrere Planetenmagneten 27₁, die an den äußeren Umfängen der Planetenräder 26 befestigt sind und jeder mehrere Pole, die auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind, besitzt, mehrere Planetenzahnräder 28, die koaxial mit den Plane tenrädern 26 befestigt sind und ein Ringzahnrad als ein stationäres Zahnrad befestigt an dem Gehäuse 21₃ und direkt in die Planetenzahnräder 28 greifend.

Das Gehäuse 21₃ beinhaltet eine Seitenplatte 105, die im Schnitt im wesentlichen Ω- förmig ist, eine Bodenplatte 106, die das offene untere Ende der Seitenplatte 105 schließt und Endplatten 107 und 108, die die Enden der Seitenplatte 105 und der Bodenplatte 106 schließen.

Der Läufer 23₂ beinhaltet einen zylindrischen Teil 23a und einen unterstützenden Teil 23b, ganz mit dem zylindrischen Teil 23a in gegenüberliegender Position zu der Bodenplatte 106 des Gehäuses 21₃ verbunden. Desweiteren erstrecken sich ein Paar paaallele Führungsschienen 103, 103 von der einen Endplatte 107 zu der anderen Endplatte 108 und sind an der Bodenplatte 106 des Gehäuses 21₃ befestigt. Zwei Sets von Paaren der Führungsteile 104 sind fest auf dem Unterstützungsteil 23b des Läufers 23₂ befestigt und auf die Führungsschienen 103, 103 eingesetzt. Somit ist der Läufer 23₂ in axialer Richtung des zylindrischen Teils 23a bewegbar, während er auf den Führungsschienen 103, 103 geführt wird. Desweiteren ist eine Stößelstange 30 bewegbar vorgesehen, um sich durch die Endplatte 107 zu erstrecken und mit dem Läufer 23₂ verbunden zu sein.

Der Laufmagnet 24₄ beinhaltet ein magnetisches N-Polstück 110 _N und ein magnetisches S-Polstück 110 _S, welche im Querschnitt von viereckigen Stangen gebildet werden und alternativ in den inneren Umfang des zylindrischen Teils 23a des Läufers 23₂ z. B. an 18 auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordneten Punkten eingelassen sind.

Der Planetenradträger 25₃ beinhaltet erste und zweite scheibenartige Unterstützungsplatten 51₃ und 52₃, die in den zylindrischen Teil 23a des Läufers 23₂ einsetzbar sind und durch ein zylindrisches Verbindungsteil 53₃ miteinander verbunden sind. Der Planetenradträger 25₃ wird aus einem nichtmagnetischen Material wie einer Aluminiumlegierung oder dergl. gebildet. Desweiteren sind radial eingesetzte halbkreisförmige Aussparungen 111 in dem äußeren Umfang des Verbindungsteils 53₃ an neun auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordneten Punkten vorgesehen.

Eine Antriebswelle 31₃ ist an seinem mittleren Teil mit dem Planetenradträger 25₃ befestigt, um koaxial durch den Planetenradträger 25₃ zu ragen. Die Antriebswelle 31₃ wird drehbar an einem Ende derselben in der Endplatte 107 des Gehäuses 21₃, mit dazwischengesetzten Lagern 112 getragen, und ihr anderes Ende erstreckt sich drehbar durch die Endplatte 108 des Gehäuses 21₃ um nach außen hervorzustehen mit Lagern 130 zwischen die Endplatte 108 und der Antriebswelle 21₃ eingesetzt.

Jede der Planetenräder 26 ist in einer der Aussparungen des Planetenradträgers 25₃ angeordnet und hat eine Achse parallel zu dem Planetenradträger 25₃. Jedes der Planetenräder 26 ist drehbar auf der ersten Unterstützungsplatte 51₃ mit Lagern 54 dazwischen gelagert und das andere Ende erstreckt sich drehbar durch die zweite Unterstützungsplatte 52₃, wobei Lager 55 zwischen der zweiten Unterstützungsplatte 52₃ und jeder der Planetenräder 26 eingesetzt sind, um von diesen hervorzustehen.

Jeder der Planetenmagneten 27₁ ist in zylindrischer Form und hat abwechselnd beispielsweise auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordneten Punkten N-Pole N_R und S-Pole S_R vorgesehen, und ist an jedem der Planetenräder 26 befestigt. Desweiteren ist jeder der Planetenmagneten 27₁ mit den Planetenrädern 26 befestigt in einer Phase, in der das magnetische Polstück 110 _N des Laufmagneten 24₄, welcher auf dem Läufer 23₂ vorgesehen ist, zentral zwischen dem N-Pol N_R und dem S-Pol S_R von jedem Planetenmagneten 27₁ angeordnet ist.

Ein Ringzahnrad 29₃ ist durch mehrere Kopplungsschrauben 114 mit der Endplatte 108 des Gehäuses 21₃ verbunden, um die Antriebswelle 21₃ koaxial zu umgeben und Planetenzahnräder 28, die in das Ringzahnrad 29₃ greifen, sind an den Enden der Planetenräder 26 herausstehend aus der zweiten Unterstützungsplatte 52₃ des Planetenradträgers 25₃ befestigt. Desweiteren ist das Verhältnis der Anzahl an Zähne der Planetenzahnräder 28 zu der Anzahl an Zähnen des Ringzahnrads 29₃ gleich dem Verhältnis (4, 5) der Anzahl an Polen (18 Pole) des Laufmagneten 24₄ zu der Anzahl an Polen (4 Pole) des Planetenmagneten 27₁ gewählt.

Sogar mit der sechsten Ausführungsform ist es möglich, eine Ausgabe bereitzustellen, die der Größe der Bewegung des Läufers 23₂ entspricht, durch die Ausgabe 21₃, indem die Größe der Bewegung des Läufers 23₂ durch die Stößelstange 30 geregelt wird.

Ein magnetisches Fluid kann in das geschlossen ausgeführte Gehäuse 21₁ gefüllt werden, so daß das magnetische Fluid zwischen den Laufmagneten 24₄ und jedem der Planetenmagneten 27₁ gelangen kann. Dies ermöglicht es, den magnetischen Fluß zu erhöhen, um die abstoßende und anziehende Kraft zwischen dem Laufmagneten 24₄ und jedem der Planetenmagneten 27₁ zu erhöhen und dadurch eine größere Ausgabe bereitzustellen.

Auch wenn die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben worden sind, wird sie so verstanden, daß die vorliegende Erfindung nicht durch die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt ist und verschiedenste Modifikationen in der Konstruktion können vorgenommen werden, ohne den Geist und die Weite der Erfindung definiert durch die Ansprüche zu verlassen.

Beispielsweise ist die Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur für Fahrzeuge anwendbar, sondern auch allgemein als eine Antriebseinheit zum Antrieb eines Dynamos, eines Luftverdichters, einer hydraulischen Pumpe oder dergl.

Claims

1. Eine Antriebseinheit, die enthält:
einen Läufer (23) getragen von einem stationären Gehäuse, so daß keine Drehung um eine Achse jedoch eine Bewegung in einer axialen Richtung möglich ist, ein Laufmagnet (24) befestigt auf einem äußeren Umfang oder einem inneren Umfang des Läufers (23) und mehrere Pole auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordnet habend,
ein Planetenradträger (25) drehbar gelagert in dem Gehäuse zur Drehung um dieselbe Achse, wie die des Läufers (23),
mehrere Planetenräder (26) angeordnet gegenüber dem Laufmagneten (24) außerhalb oder innerhalb des Läufers (23) und gelagert in dem Planetenradträger (25) zur Drehung um eine Achse parallel zu der Achse der Drehung des Planetenradträgers (25),
mehrere Planetenmagneten (27) jeweils befestigt an den äußeren Umfängen der Planetenräder (26) und jeder mehrerer Pole auf dem Umfang in gleichem Abstand voneinander angeordnet habend,
mehrere Planetenzahnräder (28) kooaxial an den Planetenräder (26) befestigt, und ein stationäres Zahnrad (Sonnenrad) (29) befestigt an dem Gehäuse und direkt oder indirekt in die Planetenzahnräder (28) greifend,
wobei bei der Antriebseinheit das Verhältnis der Anzahl an Polen des Laufmagneten (24) zu der Anzahl an Polen des Planetenmagneten (27) gleich dem Verhältnis der Anzahl der Zähne des stationären Zahnrads (29) zu der Anzahl der Zähne des Planetenzahnrads (28) ist.

2. Antriebseinheit gemäß Anspruch 1, die desweiteren enthält:
mehrere erste in die Planetenzahnräder (28) greifende leerlaufende Zahnräder und mehrere zweite in erste leerlaufende Zahnräder und das stationäre Zahnrad greifende leerlaufende Zahnräder, wobei die ersten und die zweiten leerlaufenden Zahnräder zwischen dem Planetenzahnrad (28) und dem stationären Zahnrad (29) angeordnet sind.

3. Antriebseinheit gemäß Anspruch 1 oder 2, die desweiteren ein magnetisches Polteil befestigt an einem magnetischen Pol des Laufmagneten und/oder des Planetenmagneten enthält.

4. Antriebseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Planetenrollen (26) in dem Planetenradträger angeordnet sind, so daß die Phasen der Planetenmagnete (27) jeweils auf dem Umfang angrenzend an den Planetenradträger gegeneinander versetzt sind.

5. Antriebseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der ein Magnetisierer zum Magnetisieren des Laufmagneten (24) und/oder ein Magnetisierer zum Magnetisieren der Planetenmagneten (27) in dem Gehäuse befestigt ist.

6. Antriebseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der jeder der Pole des Laufmagneten (24) und/oder des Planetenmagneten (27) als ein herausragender Pol gebildet wird.

7. Antriebseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die desweiteren zwischen dem Laufmagneten und dem Planetenmagneten ein magnetisches Fluid enthält.