DE19850169C1 - Antriebsaggregat - Google Patents

Abstract

Antriebsaggregat (5) mit einem Elektromotor (6) und einem koaxial angeordneten Planetengetriebe (7), insbesondere zum Antrieb eines Wankstabilisators in einem Kraftfahrzeug, wobei das Planetengetriebe (7) und der Elektromotor (6) in einem gemeinsamen Gehäuse (8) mit im wesentlichen hohlzylindrischem Querschnitt angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat mit einem Elek­ tromotor und einem koaxial angeordneten Planetengetriebe, insbesondere zum Antrieb eines Wankstabilisators in einem Kraftfahrzeug, wobei das Planetengetriebe und der Elektro­ motor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und wo­ bei das gemeinsame Gehäuse eine Innenverzahnung aufweist.

Es ist bekannt, in Personenkraftwagen sogenannte Wankstabi­ lisatoren einzusetzen, die einer Seitenneigung des Wagen­ aufbaus entgegenwirken, damit beispielsweise beim schnellen Durchfahren von Kurven keine übermäßige Schräglage des Wa­ genaufbaus auftritt.

Ein bekannter Typ eines derartigen Wankstabilisators be­ steht im wesentlichen aus einem Torsionsstab, dessen Mit­ telteil rechtwinklig zur Fahrtrichtung angeordnet und an dem Wagenaufbau drehbar gelagert ist. Die Enden des Tor­ sionsstabs sind dagegen U-förmig in Fahrtrichtung abgewin­ kelt und bilden Zwischenhebel, die mit ihren freien Enden an Achsteilen befestigt sind.

Das Heben eines Rades bzw. eine Seitenneigung des Fahr­ zeugaufbaus verursacht deshalb über die Zwischenhebel eine Verdrehung des Torsionsstabs. Das dadurch entstehende Dreh­ moment führt zu einer Reaktionskraft an den Lagerungspunk­ ten des Torsionsstabes, wodurch der Wagenaufbau entgegen der Seitenneigung zurückgedreht wird.

Darüber hinaus sind aktive Wankstabilisatoren im Entwick­ lungsstadium, bei denen das Mittelteil des Torsionsstabes zweiteilig ausgeführt ist, wobei die beiden Teile des Tor­ sionsstabs über eine aus Elektromotor und Planetengetriebe bestehende Antriebsanordnung gegeneinander verdreht werden. Das Reaktionsmoment des Torsionsstabes ergibt sich hierbei also nicht passiv aus der vorgegebenen Seitenneigung des Fahrzeugaufbaus und der Federcharakteristik des Torsions­ stabes, sondern kann durch eine entsprechende Ansteuerung der Antriebsanordnung nahezu beliebig vorgegeben werden.

Nachteilig bei diesem bekannten Wankstabilisator ist jedoch die Tatsache, daß die Verbindung von Elektromotor und Pla­ netengetriebe durch eine Flanschverbindung erfolgt, was zu einem hohen Platzbedarf der Antriebsanordnung führt. Der vorstehend beschriebene aktive Wankstabilisator läßt sich deshalb nur in wenigen Fahrzeugtypen einsetzen.

Aus der im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten GM 79 01 479 U1 ist ein Getriebe für einen Rohrmo­ tor bekannt, welches als mindestens einstufiges Planetenge­ triebe ausgebildet ist und ein Getriebegehäuse umfaßt. Das Antriebsaggregat aus dieser Druckschrift unterscheidet sich allerdings von der vorliegenden Erfindung dadurch, daß jede Getriebestufe in einem gesonderten Gehäuseteil angeordnet ist, so daß eine beliebige Anzahl von Gehäuseteilen mittels formschlüssiger Verbindungselemente in axialer Richtung hintereinander fügbar sind. Dies hat sich in der Praxis deshalb als nachteilig erwiesen, da die Anzahl von benötig­ ten Bauteilen erhöht wird und zusätzliche Fehlerquellen da­ durch geschaffen werden, da diese einzelnen Bauteile exakt miteinander verbunden werden müssen. Die vorliegende Erfin­ dung ist deshalb vorteilhafterweise so ausgestaltet, daß sie ein einzelnes, gemeinsames Gehäuse aufweist, das unun­ terbrochen ist. Um eine weitere Reduzierung von Bauteilen zu erreichen, ist das erfindungsgemäße Antriebsaggregat so ausgelegt, daß die Innenverzahnung des gemeinsamen Gehäuses die Hohlradverzahnung sämtlicher Stufen des Planetenge­ triebes bildet. Weiterhin weist der Elektromotor eine Aus­ senverzahnung auf, mit der er sich an der Innenverzahnung des gemeinsamen Gehäuses abstützt.

Aus der DE 195 34 788 C1 ist eine Motor-Reduziergetriebe- Anordnung bekannt, die eine Innenverzahnung aufweist und über die Länge eines zylindrischen Joches einstückig ausge­ bildet ist. Dieses Joch umgibt einen Anker und das Plane­ tenrad, wobei die Innenverzahnung mit dem Planetenrad kämmt. Um weitere Variationsmöglichkeiten des Getriebes und einen verbesserten Schutz der innenliegenden Bauteile zu erreichen, hebt sich die vorliegende Erfindung von diesem Stand der Technik dadurch ab, daß die Innenverzahnung des Gehäuses die Hohlradverzahnung sämtlicher Stufen des Plane­ tengetriebes bildet und daß das gemeinsame Gehäuse über dessen Gesamtlänge eine Innenverzahnung aufweist. Weiterhin ist zusätzlich der Elektromotor so ausgestaltet, daß er ei­ ne Außenverzahnung aufweist und sich mit dieser Außenver­ zahnung an der Innenverzahnung des gemeinsamen Gehäuses ab­ stützt.

Um die erwähnten Nachteile bei den bekannten Wankstabilisa­ toren zu vermeiden, liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung zu schaffen, die insbeson­ dere zum Antrieb eines Wankstabilisators geeignet ist und sich durch einen möglichst geringen Platzbedarf auszeich­ net, um die Montage eines Wankstabilisators auch in her­ kömmlichen Personenkraftwagen zu ermöglichen. Weiterhin sollte die Antriebsanordnung möglichst leicht und schnell zusammenzubauen sein und sich durch eine möglichst geringe Anzahl von Bauteilen auszeichnen. Darüber hinaus sollten weitere Fehlerquellen, die durch den Zusammenbau verschie­ dener Bauteile entstehen, vermieden werden. Ferner liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Kosten, das Gewicht und den Montageaufwand der Antriebsanordnung zu verringern.

Diese Aufgabe wird bei einem Antriebsaggregat dadurch ge­ löst, daß die Innenverzahnung des Gehäuses die Hohlradver­ zahnung des Planetengetriebes bildet und daß der Elektromo­ tor eine Außenverzahnung aufweist und sich mit seiner Au­ ßenverzahnung an der Innenverzahnung des gemeinsamen Gehäu­ ses abstützt.

Dies umfaßt insbesondere die technische Lehre, die Verbin­ dung von Elektromotor und Planetengetriebe nicht durch eine Flanschverbindung vorzunehmen, sondern den Elektromotor und das Planetengetriebe stattdessen in einem gemeinsamen Ge­ häuse anzuordnen, um auf eine Flanschverbindung verzichten zu können.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das gemeinsame Gehäuse von Elektromotor und Planetengetriebe eine Innenverzahnung auf, so daß das Gehäuse mit seiner In­ nenverzahnung beispielsweise das Hohlrad des Planetenge­ triebes bildet. Auf diese Weise kann vorteilhaft auf ein separates Hohlrad verzichtet werden, wodurch Kosten, Ge­ wicht und Montageaufwand der erfindungsgemäßen Antriebsan­ ordnung gegenüber herkömmlichen Antriebsanordnungen verrin­ gert werden. Die Innenverzahnung des gemeinsamen Gehäuses kann jedoch auch für eine Drehmomentabstützung der einzel­ nen Baugruppen der Antriebsanordnung verwendet werden. So weist der Elektromotor erfindungsgemäß eine entsprechende Außenverzahnung auf, die in die Innenverzahnung des Gehäu­ ses eingreift und den Elektromotor dadurch gegenüber einer Drehung fixiert. In einer Variante weist auch ein Verbin­ dungsflansch der Antriebsanordnung eine entsprechende Au­ ßenverzahnung auf, die sich an der Innenverzahnung des Ge­ häuses abstützt, wodurch die Verbindung der Antriebsanord­ nung beispielsweise mit dem Torsionsstab eines Wankstabili­ sators die Übertragung relativ großer Drehmomente ermög­ licht. Darüber hinaus ist eine entsprechende Drehmomentab­ stützung auch für andere Baugruppen der Antriebsanordnung möglich, so beispielsweise für eine in die Antriebsanord­ nung integrierte Bremse oder Kupplung.

Hinsichtlich des gemeinsamen Gehäuses von Elektromotor und Planetengetriebe ist zu bemerken, daß die Erfindung nicht auf eine einstückige Herstellung des Gehäuses beschränkt ist. So kann das Gehäuses beispielsweise auch aus mehreren Gehäuseteilen bestehen, die miteinander verbunden sind, wo­ bei die Verbindung der Gehäuseteile beispielsweise dadurch erfolgen kann, daß an den Gehäuseteilen angeformte Gewinde miteinander verschraubt werden. Die Gehäuseteile können je­ doch statt dessen auch miteinander verschweißt oder ver­ schraubt werden. Darüber hinaus ist die Erfindung auch nicht auf hohlzylindrische Gehäuse im engeren Sinne be­ schränkt, sondern auch mit anderen Gehäuseformen realisier­ bar. Es ist lediglich vorteilhaft, einen zylindrischen In­ nenquerschnitt des Gehäuses vorzusehen, damit das Gehäuse mit einer Innenverzahnung versehen werden kann.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zei­ gen:

Fig. 1 einen Wankstabilisator mit einer erfindungsgemä­ ßen Antriebsanordnung sowie

Fig. 2 die Antriebsanordnung des in Fig. 1 gezeigten Wankstabilisators in einer Querschnittsdarstel­ lung.

Der in Fig. 1 gezeigte Wankstabilisator wird in Personen­ kraftwagen eingesetzt und hat die Aufgabe, eine Seitennei­ gung des Fahrzeugaufbaus beispielsweise beim schnellen Durchfahren von Kurven zu verhindern oder zumindest abzu­ schwächen.

Stabilisatoren zur Verringerung der Seitenneigung des Fahr­ zeugaufbaus sind seit längerem bekannt und beispielsweise in LEXIKON DER FAHRZEUGTECHNIK, Deutsche Verlags-Anstalt Stuttgart eingehend beschrieben, so daß die Beschreibung derartiger Stabilisatoren in der vorstehend genannten Ver­ öffentlichung der vorliegenden Patentanmeldung zuzurechnen ist und im folgenden nur kurz auf den besonderen Aufbau des Wankstabilisators eingegangen wird.

Der dargestellte Wankstabilisator weist einen aus zwei Tei­ len 1.1, 1.2 bestehenden Torsionsstab auf, wobei jeweils ein Abschnitt 2.1, 2.2 der beiden Teile 1.1, 1.2 des Tor­ sionsstabes rechtwinklig zur Fahrtrichtung angeordnet und über jeweils einen Aufhängungspunkt 3.1, 3.2 drehbar an dem Fahrzeugaufbau gelagert ist, während ein anderer Abschnitt 4.1, 4.2 in Fahrtrichtung abgewinkelt ist und einen Zwi­ schenhebel bildet, dessen freies Ende jeweils mit einem Achsteil verbunden ist. Zwischen den beiden rechtwinklig zur Fahrtrichtung angeordneten Abschnitten 2.1, 2.2 des Torsionsstabs ist eine Antriebsanordnung 5 angeordnet, wel­ che die beiden Teile des Torsionsstabs gegeneinander ver­ drehen kann.

Beim Anheben eines Rades bzw. bei einer seitlichen Neigung des Fahrzeugaufbaus werden die beiden Teile 1.1, 1.2 des Torsionsstabes über die Zwischenhebel 4.1, 4.2 gegeneinan­ der verdreht. Die Seitenneigung und/oder die Querbeschleu­ nigung des Fahrzeugaufbaus wird hierbei jedoch laufend durch einen Neigungs- bzw. Beschleunigungssensor gemessen und an eine Steuerelektronik weitergeleitet, wobei in den Zeichnungen zur Vereinfachung weder der Sensor noch die Steuerelektronik dargestellt ist. Die Steuerelektronik steuert dann in Abhängigkeit von der gemessenen Seitennei­ gung bzw. Querbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus die An­ triebsanordnung 5 an, woraufhin die beiden Teile 1.1, 1.2 des Torsionsstabes gegeneinander verdreht werden. Hierdurch entsteht ein Drehmoment, das an den Aufhängungspunkten 3.1, 3.2 des Wankstabilisators an dem Fahrzeugaufbau angreift und diesen entgegen der Neigungsrichtung zurückdreht, um die Seitenneigung auszugleichen. Die Steuerung der An­ triebsanordnung 5 des Wankstabilisators in Abhängigkeit von der gemessenen Seitenneigung bzw. Querbeschleunigung des Fahrzeugaufbaus erfolgt hierbei selbstverständlich kontinu­ ierlich, so daß der Eingriff des Wankstabilisators kaum spürbar ist und eine Seitenneigung des Fahrzeugaufbaus im normalen Betrieb des Fahrzeugs stark verringert wird.

Fig. 2 zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Antriebsan­ ordnung 5 für den vorstehend beschriebenen Wankstabilisator in einer Querschnittsdarstellung. Die Antriebsanordnung be­ steht im wesentlichen aus einem nur schematisch dargestell­ ten herkömmlichen Elektromotor 6 und einem dreistufigen Planetengetriebe 7, wobei der Elektromotor 6 und das Plane­ tengetriebe 7 in einem gemeinsamen hohlzylindrischen Gehäu­ se 8 angeordnet sind, so daß die herkömmliche Flanschver­ bindung zwischen dem Elektromotor 6 und dem Planetengetrie­ be 7 entfällt, wodurch der Platzbedarf der Antriebsanord­ nung 5 vorteilhaft verringert wird.

Die Befestigung der Antriebsanordnung 5 an den beiden Tei­ len 2.1, 2.2 des Torsionsstabes erfolgt jeweils durch einen Flansch 9.1, 9.2, wobei der motorseitige Flansch 9.1 mit dem einen Teil 2.1 des Torsionsstabes verschraubt wird und zur Verbindung mit dem Gehäuse 8 der Antriebsanordnung 5 eine Kreisscheibe 10 mit einer Außenverzahnung aufweist, die in eine entsprechende Innenverzahnung in dem Gehäuse 8 eingreift, so daß sich der Flansch 9.1 mit seiner Außenver­ zahnung an der Innenverzahnung des Gehäuses 8 abstützt. Der getriebeseitige Flansch 9.2 ist dagegen in herkömmlicher Weise mit einer Zentralwelle 11 des Planetengetriebes 7 verbunden und wird mit dem anderen Teil 2.2 des Torsions­ stabes verschraubt.

Eine vorteilhafte Alternative zur Flanschverschraubung ist eine Steckwellenverbindung zwischen der Antriebsanordnung 5 einerseits und den beiden Teilen 2.1 und 2.2 des Torsions­ stabes andererseits, wodurch die Flansche 9.1 und 9.2 ent­ fallen können. Diese Steckwellenverbindung kann in bekann­ ter Weise durch eine Steckverzahnung erfolgen. In Fig. 2 sind dies die Verzahnungen 10.1 und 11.1. Anstelle der Steckverzahnung ist auch ein Polygonprofil geeignet.

Die vorstehend erwähnte Innenverzahnung des Gehäuses 8 ist nicht auf den Bereich des motorseitigen Flansches 9.1 be­ schränkt, sondern erstreckt sich über die gesamte Länge des Gehäuses 8.

Zum einen können sich so sämtliche Baugruppe der An­ triebsanordnung 5 außen in der Innenverzahnung des Gehäuses 8 abstützen. So weist beispielsweise auch der Elektromotor 6 eine Außenverzahnung auf, die in die Innenverzahnung des Gehäuses 8 eingreift, wodurch der Elektromotor 6 in dem Ge­ häuse 8 gegenüber einer Verdrehung fixiert wird. Hierdurch kann vorteilhaft auf eine separate Befestigung des Elektro­ motors 6 verzichtet werden.

Zum anderen können auf diese Weise separate Hohlräder für das Planetengetriebe 7 entfallen, da das Gehäuses 8 mit der Innenverzahnung das Hohlrad für sämtliche Planetenräder 12.1, 12.2, 12.3 des Planetengetriebes 7 bildet.

Das Gehäuse 8 weist hierbei über seine gesamte Länge kei­ nerlei Vorsprünge nach innen auf, um eine kostengünstige Herstellung der Innenverzahnung durch Räumen zu ermögli­ chen.

Ein weiterer Vorteil der durchgehenden Innenverzahnung des Gehäuses 8 ist der leichte Zusammenbau der Antriebsanord­ nung. Aufgrund der durchgehenden Innenverzahnung müssen al­ le im gemeinsamen Gehäuse 8 liegenden Teile (mit Ausnahme der Lager) lediglich "aufgefädelt" werden. Die erforderli­ che Drehmomentabstützung ist automatisch für alle Bauteile gegeben. Die Festlegung in axialer Richtung kann in einfa­ cher Weise durch Sprengringe oder Sicherungsringe erfolgen. Mit Ausnahme der elektrischen Leitungen entfallen alle ra­ dialen Bohrungen im gemeinsamen Gehäuse.

Claims (9)

1. Antriebsaggregat mit einem Elektromotor (6) und einem koaxial angeordneten Planetengetriebe (7), insbesondere zum Antrieb eines Wankstabilisators in einem Kraftfahrzeug, wo­ bei das Planetengetriebe (7) und der Elektromotor (6) in einem gemeinsamen Gehäuse (8) angeordnet sind, und wobei das gemeinsame Gehäuse (8) eine Innenverzahnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenverzahnung des Gehäu­ ses (8) die Hohlradverzahnung des Planetengetriebes (7) bildet und daß der Elektromotor (6) eine Außenverzahnung aufweist, mit deren sich an der Innen­ verzahnung des gemeinsamen Gehäuses (8) abstützt.

2. Antriebsaggregat (5) nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (8) einen hohlzylindrischen Quer­ schnitt aufweist, wobei der Außendurchmesser des Elektromo­ tors (6) und des Planetengetriebes (7) im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Gehäuses (8) ist.

3. Antriebsaggregat (5) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (7) mehrere Stufen aufweist und die Innenverzahnung des Gehäu­ ses (8) die Hohlradverzahnung sämtlicher Stufen des Plane­ tengetriebes (7) bildet.

4. Antriebsaggregat (5) nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Planetenträger der Endstufe des Planeten­ getriebes (7) in dem gemeinsamen Gehäuse (8) gelagert ist.

5. Antriebsaggregat (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Planetengetriebe (7) abgewandten Seite ein Flansch (9.1) zur Drehmomentüber­ tragung angeordnet ist, wobei der Flansch (9.1) eine Außen­ verzahnung aufweist und sich mit seiner Außenverzahnung an der Innenverzahnung des Gehäuses (8) abstützt.

6. Antriebsaggregat (5) nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Stirnseite ein Drehmomentstab in das Gehäuse (8) koaxial eingesteckt ist, der das Drehmoment insbesondere an einen Wankstabilisator weiterleitet.

7. Antriebsaggregat (5) nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse (8) von Planetengetriebe (7) und Elektromotor (6) keine nach innen ragenden Vorsprünge aufweist, um die Innenver­ zahnung durch Räumen herstellen zu können.

8. Antriebsaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Innenverzahnung über die gesamte Länge des Gehäuses (8) erstreckt, um eine einfache Montage zu er­ möglichen.

9. Antriebsaggregat (5) nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem gemeinsamen Ge­ häuse (8) von Elektromotor (6) und Planetengetriebe (7) zu­ sätzlich eine Kupplung und/oder eine Bremse angeordnet ist.