DE19928247B4

DE19928247B4 - Motor mit Kühlsystem

Info

Publication number: DE19928247B4
Application number: DE19928247A
Authority: DE
Inventors: Masaki Yokohama Nakano
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2019-06-22
Also published as: US6114784A; DE19928247A1; JP2000014086A; JP3559891B2

Abstract

Motor, aufweisend:
– ein Motorgehäuse (41);
– einen Stator (20) von zylindrischer Form, der am Motorgehäuse (41) befestigt ist;
– einen inneren Rotor (10), der drehbar innerhalb des Stators (20) angeordnet ist;
– ein äußerer Rotor (30) drehbar um den Stator (20) angeordnet ist, wobei der innere Rotor (10), der Stator (20) und der äußere Rotor (30) konzentrisch angeordnet sind; und
– eine Mehrzahl von Bolzen (43) zum Befestigen des Stators (20) am Motorgehäuse (41),
dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlsystem vorgesehen ist, das eine Mehrzahl von Paaren von Kühlkanälen (80), die im Stator (20) ausgeformt sind; eine Kühlmitteleinlaßöffnung (85) zum Einleiten von Kühlmittel in die Kühlkanäle (80); eine Kühlmitteauslaßöffnung (86) zum Ableiten von Kühlmittel von den Kühlkanälen (80), wobei die Kühlmitteleinlaßöffnung (85) und die Kühlmittelauslaßöffnung (86) an einem axialen Ende des inneren Rotors (10) vorgesehen und mit den Kühlkanälen (80) verbunden sind; einen...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. ( DE 40 23 791 A1 )

Es wurde eine Vielzahl von Motoren mit Kühlsystemen vorgeschlagen, die sich in der praktischen Verwendung befinden. Ein typischer Motor mit einem Luftkühl-System ist in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. H9-46984 offenbart.

Es ist jedoch erwünscht, mehrschichtige Motoren zu kühlen, die große Mengen an Wärme produzieren. Obwohl eine der wirksamen Kühlverfahren darin besteht, den mehrschichtigen Motor durch Umlauf eines Kühlmittels, wie beispielsweise Wasser, durch einen Stator hindurch zu kühlen, bereitet der mehrschichtige Motor aufgrund seines Aufbaus Schwierigkeiten bei der Verwendung eines Flüssigkeitskühlsystems auf. Daher ist es notwendig, ein neues Flüssigkeitskühlsystem vorzuschlagen, das bei einem mehrschichtigen Motor mit einem Stator sowie inneren und äußeren Rotoren wirksam funktioniert, die konzentrisch auf einer Motorachse angeordnet sind.

DE 40 23 791 A1 , US 3,462,626 und DE 17 51 388 C2 zeigen jeweils eine elektrische Maschine mit einem Stator und zwei Rotoren.

DE 41 07 399 A1 und EP 0 503 093 A1 zeigen jeweils einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, wobei in dem Stator Ausnehmungen zum Führen von Kühlmittel vorgesehen sind.

DE 297 07 172 U1 , DE 196 27 029 A1 und EP 0 560 993 B1 zeigen jeweils eine elektrische Maschine mit einer Kühlanordnung im Gehäuse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor der eingangs genannten Art zu verbessern, derart, daß eine Reduzierung der Größe des Motors erzielt wird.

Die Aufgabe wird bei einem Motor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch einen Motor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Motors sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine Ansicht eines Querschnitts eines Hybrid-Antriebsystems, das einen Motor mit einem Kühlsystem nach einem Ausführungsbeispiel verwendet,
2 eine Ansicht im Querschnitt, in der der Motor mit dem Kühlsystem nach dem Ausführungsbeispiel dargestellt ist,
3 eine Draufsicht in Richtung III der 2,
4 eine Ansicht im Querschnitt entlang der Richtung der Pfeile im wesentlichen entlang der Linie IV-IV der 2,
5 eine Ansicht im Querschnitt in Richtung der Pfeile im wesentlichen entlang der Linie V-V der 2,
6 eine Ansicht im Querschnitt in Richtung der Pfeile im wesentlichen entlang der Linie VI-VI der 2,
7 eine Ansicht im Querschnitt in der Richtung der Pfeile im wesentlichen entlang der Linie VII-VII der 2,
8 eine Ansicht im Querschnitt in Richtung der Pfeile im wesentlichen entlang der Linie VIII-VIII der 2 und
9 eine Ansicht im Querschnitt, in der ein beim Hybrid-Antriebsystem verwendetes Planetengetriebe dargestellt ist.
Es wird auf die 1 bis 9 Bezug genommen, in denen ein Ausführungsbeispiel eines Motors mit einem Kühlsystem gezeigt ist.
1 zeigt ein Hybrid-Antriebsystem für ein Fahrzeug, wobei das System einen mehrschichtigen Motor mit einem Kühlsystem, eine Antriebsmaschine 2, ein Planetengetriebe 3, ein Untersetzungsgetriebe 4 und ein Differentialgetriebe 5 umfaßt. Der mehrschichtige Motor 1, die Antriebsmaschine 2 und das Planetengetriebe 3 sind auf einer ersten axialen Linie O ₁ der 1 angeordnet. Das Untersetzungsgetriebe 4 ist auf einer zweiten axialen Linie O ₂ parallel zur ersten axialen Linie O ₁ angeordnet. Das Differentialgetriebe 5 ist auf einer dritten axialen Linie O ₂ der 1 zur ersten axialen Linie O ₁ angeordnet. Ein Ausgangsmoment, das von der Antriebsmaschine 2 und/oder dem mehrschichtigen Motor 1 abgegeben wird, wird über ein Ausgangsgetriebe 35 und das Untersetzungsgetriebe 4 auf ein Endgetriebe 18 des Differentialgetriebes 5 übertragen. Das an das Endgetriebe 18 übertragene Moment wird über das Differentialgetriebe 5 an rechte und linke Räder übertragen.
Eine Zwischenwelle 36 des Untersetzungsgetriebes 4 ist mit einem primären Untersetzungsgetriebe 16 verbunden, das mit dem Ausgangsgetriebe 35 kämmt, einem sekundären Untersetzungsgetriebe 17, das mit dem Endgetriebe 18 des Differentialgetriebes 5 kämmt, und einem Parkgetriebe 19, das während einer Zeitspanne, in der das Fahrzeug geparkt ist, festgestellt ist.
Der mehrschichtige Motor 1 weist einen Aufbau mit mehrfachen Rotoren auf, bei dem ein innerer Rotor 10 und ein äußerer Rotor 30 und ein zylindrischer Stator 20 konzentrisch derart angeordnet sind, daß der innere Rotor 10 innerhalb des zylindrischen Stators 20 mit einem ersten vorbestimmten Abstand dazwischen angeordnet ist und der äußere Rotor 30 außerhalb des zylindrischen Stators 20 mit einem zweiten vorbestimmten Abstand dazwischen angeordnet ist. Der innere Rotor 10 besteht aus einer zylindri schen inneren Rotorwelle 11, die drehbar am Motorgehäuse 41 über Lager gelagert ist, und einer Vielzahl von Permanentmagneten 38, die um die innere Rotorwelle 11 befestigt sind. Der äußere Rotor 30 besteht aus einer zylindrischen äußeren Rotortrommel 13, die drehbar über Lager am Motorgehäuse 41 gelagert ist und einer Vielzahl von Permanentmagenten 38, die an einer Innenfläche der äußeren Rotortrommel 11 befestigt sind. Der Stator 20 besteht aus einer Vielzahl von Kernstahlplatten 21, die in einer axialen Richtung laminiert sind, und einer Vielzahl von Spulen 15, die um die Kernstahlplatten 21 gewickelt sind. Die Spulen 15 des Stators 20 sind an sowohl den inneren als auch den äußeren Rotor 10 und 30 angepaßt. Beim Durchströmen eines komplexen Stromes durch jede Spule 15, um ein sich drehendes Magnetfeld an den inneren und äußeren Rotoren 10 und 30 zu erzeugen, wirkt der mehrschichtige Motor 1 als Motor. Umgekehrt wirkt der mehrschichtige Motor 1 beim Drehen der inneren und äußeren Rotoren 10 und 30 als Generator. Diese Anordnung des mehrschichtigen Motors 1 ermöglicht es, daß dessen Größe verkleinert und dessen Stromverluste unterdrückt werden können.
Das Planetengetriebe 3 umfaßt ein Sonnenrad 31, eine Vielzahl von Ritzeln 32, die mit dem Sonnenrad 31 kämmen, einen Planetenträger 34, der drehbar die Ritzel 32 über Ritzelwellen 39 lagert, und einen Zahnkranz 33, der mit den Ritzeln (Planetenrädern) 32 kämmt. Das Sonnenrad 31, der Träger 34 und der Zahnkranz 33 sind konzentrisch angeordnet, um eine dreischichtige Mehrfachwellenanordnung zu bilden. Das Sonnenrad 31 ist mit dem inneren Rotor 10 verbunden. Der Träger 34 ist mit einer Kurbelwelle der Antriebsmaschine 2 über eine Ausgangswelle 24 der Antriebsmaschine und einem Schwungraddämpfer 26 verbunden. Der Zahnkranz 33 ist mit dem äußeren Rotor 30 und einem Ausgangsgetriebe 35 verbunden. An einem rückwärtigen Ende der Kurbelwelle ist mittels Bolzen 29 eine Antriebsplatte 49 befestigt.
Da der äußere Rotor 30 mit dem Ausgangsgetriebe 35 über den Zahnkranz 33 verbunden ist, wirkt ein hohes Moment vom äußeren Rotor 30 direkt auf eine Ausgangsgetriebewelle 40, die am Ausgangsgetriebe 35 befestigt ist, wenn das Fahrzeug zum Fahren anfängt. Des weiteren wird eine regenerative Energieerzeugung auf wirksame Weise ausgeführt, wenn das Moment vom Ausgangsgetriebe 35 beim Verzögern des Fahrzeugs direkt auf den äußeren Rotor 30 wirkt.
Wenn eine elektromagnetische Kupplung 6 in einen ausgerückten Zustand versetzt wird, wird das Moment der Antriebsmaschine 2 durch die Kurbelwelle, die Antriebsplatte 49, den Schwungraddämpfer 26 und die Motorausgangswelle 24 an den Träger 34 übertragen und durch die Ritzel 32 an das Sonnenrad 31 und den Zahnkranz 33 verteilt. Während dieser Zeitspanne wird eine Drehgeschwindigkeit und ein Moment des Ausgangsgetriebes 35 durch die geeignete Funktion der inneren und äußeren Rotoren 10 und 30 als Motor oder Generator gesteuert. Die Antriebsmaschine 2 wird durch Drehen der Kurbelwelle durch die Funktion des mehrschichtigen Motors 1, insbesondere durch Betätigen des inneren Rotors 10 als Motor gestartet.
Wenn die elektromagnetische Kupplung 6 in einen eingerückten Zustand versetzt wird, wird das Moment des Motors 2 über die Kurbelwelle, die Antriebsplatte 49, ein Antriebselement 62, ein angetriebenes Element 61 und eine Kupplungsausgangswelle 60 an das Ausgangsgetriebe 35 übertragen. Wenn daher das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, wird das Moment der Antriebsmaschine 2 direkt an das Ausgangsgetriebe 35 übertragen. Während dieser Zeitspanne funktionieren die elektromagnetische Kupplung 6, die Antriebsplatte 49 und der Schwungraddämpfer 26 als eine Schwungradmasse.
Das Hybrid-Antriebsystem besteht aus einer ersten Untereinheit 7 und einer zweiten Untereinheit 8. Die erste Untereinheit 7 umfaßt den mehrschichtigen Motor 1, der im Motorgehäuse 41 aufgenommen ist. Die zweite Untereinheit 8 beinhaltet das Planetengetriebe 3, das Untersetzungsgetriebe 4 und das Differentialgetriebe 5, die in einem Getriebegehäuse 50 und einem Kupplungsgehäuse 57 aufgenommen sind.
Wie in der 2 gezeigt ist, weist das Motorgehäuse 41 des mehrschichtigen Motors 1 eine zylindrische Form mit einem Bodenabschnitt 41a auf. Der Stator von zylindrischer Form ist koaxial am Bodenabschnitt 41a des Motorgehäuses 41 mittels einer Vielzahl von Bolzen 43 befestigt. Eine scheibenförmige Teilungsplatte 46 und ein Statorhalter 44 sind zwischen dem Bodenabschnitt 41a und einer rückwärtigen Fläche des Stators 20 angeordnet. Eine scheibenförmige Frontplatte 45 ist an einer vorderen Stirnfläche des Stators 20 angebracht. Die Bolzen 43 reichen durch den Bodenabschnitt 41a des Motorgehäuses 41, die Teilungsplatte 46, den Statorhalter 44 und den Stator 20 und sind an der Frontplatte 45 derart befestigt, daß sie den Stator am Motorgehäuse 41 befestigen.
Ein Paar von äußeren Rotorwellenabschnitten 30a und 30b sind jeweils an beiden Enden des äußeren Rotors 30 angeordnet und jeweils durch Kugellager 63 und 64 und ein Kugellager 65 drehbar gelagert. Der äußere Rotorwellenabschnitt 30a dient als ein äußerer Rotorausgangsabschnitt zur Abgabe einer Ausgangsleistung des äußeren Rotors 30. Der äußere Rotorwellenabschnitt 30a ist in eine zylindrische äußere Rotortrommel 13, die mit dem Permanentmagneten 38 verbunden ist, und in ein Axiallast-Aufnahmeelement der äußeren Rotortrommel 13 aufgeteilt. Eine äußere Trommelabdeckung 23 ist mit einem vorderen Endabschnitt der äußeren Rotortrommel 13 mittels einer Vielzahl von Bolzen 28 befestigt und eine innere Trommelabdeckung 27 ist mit einem inneren peripheren Ende der äußeren Trommelabdeckung 23 derart verschweißt, daß die äußere Rotortrommel 13 als ein Element zur Aufnahme einer Axiallast dient. Die äußere Trommelabdeckung 23 ist bezüglich der äußeren Rotortrommel 13 mittels eines Schlagbolzens 166 in einer vorbestimmten Lage angeordnet.
Öffnungen 50w, 23w, 13w und 41w sind vorgesehen, um Kühlluft jeweils in das Getriebegehäuse 50, die äußere Trommelabdeckung 23, die äußere Rotortrommel 13 und das Motorgehäuse 41 zu leiten. Die äußere Trommelabdeckung 23 weist eine Vielzahl von Kühlfinnen 23a auf, die durch Druckformung ausgeformt sind. Die Kühlfinnen 23a leiten Kühlluft zum Stator 20, wenn sich der äußere Rotor dreht. An den Öffnungen 41w und 50w sind jeweils Luftfilter 170 und 171 angebracht, so daß Kühlluft durch die Luftfilter 170 und 171 einem Innenraum des Motorgehäuses 41 zugeleitet wird. Die Anordnung der Luftfilter 170 und 171 verhindert, daß Staub, unter Umständen mit Eisenpulver, in das Motorgehäuse 41 eintritt, so daß sich Eisenpulver nicht an den Permanentmagneten 37 und 38 ablagern kann.
Die innere Trommelabdeckung 27 wird mittels Gießen oder Schmieden hergestellt und weist einen zylindrischen Wellenabschnitt 27a und einen Skalenabschnitt 27b auf. Die äußere Trommelabdeckung 23 und die innere Trommelabdeckung 27 sind fest miteinander mittels Elektronenstrahlverschweißen verbunden, um eine thermische Verformung zwischen ihnen zu vermeiden.
Die Kugellager 63 und 64 sind mit tiefen Rillen ausgestaltet und zwischen dem Getriebegehäuse 50 und dem Stator 20 derart angeordnet, daß sie zwischen sich den äußeren Rotorwellenabschnitt 30a sandwichartig einklemmen. Ein rückwärtiges Ende eines inneren Laufrings des Kugellagers 63 mit tiefer Rille berührt einen zylindrischien Wellenabschnitt 27a des äußeren Rotorwellenabschnitts 30a und ein vorderes Ende eines äußeren Laufringes des Kugellagers 63 mit tiefer Rille berührt über eine Distanzscheibe 66 das Getriebegehäuse 50. Ein rückwärtiges Ende eines inneren Laufringes des Kugellagers 64 mit tiefer Rille berührt den zylindrischen Wellenabschnitt 28a und ein vorderes Ende eines äußeren Laufringes des Kugellagers 64 mit tiefer Rille berührt die Frontplatte 45 des Stators 20. Das Kugellager 63 nimmt eine Axiallast der äußeren Rotortrommel 13 in Richtung vorwärts, in 2 entsprechend in Richtung nach rechts, auf. Das Kugellager 64 nimmt eine Axiallast der äußeren Rotortrommel 14 in rückwärtige Richtung, in 2 entsprechend in Richtung nach links, auf.
Der äußere Rotorwellenabschnitt 30b ist einstückig mit einem rückwärtigen Endabschnitt der äußeren Rotortrommel ausgeformt. Das Kugellager 65 mit tiefer Rille ist zwischen dem äußeren Rotorwellenabschnitt 30b und dem Motorgehäuse 41 angebracht. Ein innerer Laufring des Kugellagers 65 mit tiefer Rille ist an einem Zylinderabschnitt 41c des Motorgehäuses 41 über einen Sicherungsring 67 befestigt. Ein äußerer Laufring des Kugellagers 65 mit tiefer Rille befindet sich gleitend mit dem äußeren Rotorwellenabschnitt 30b im Eingriff. Durch die Kugellager 63, 64 und 65 wird eine Radiallast der äußeren Rotortrommel 13 aufgenommen.
Da ein Öffnungsdurchmesser des äußeren Rotorwellenabschnitts 30b kleiner ist als ein äußerer Durchmesser des Stators 20, ist es beim Zusammenbau der ersten Untereinheit notwendig, die äußere Rotorwelle 13 mit dem Motorgehäuse 41 vor einem Zusammenbau des Stators 20 zusammenzubauen. Daher sind die äußere Rotortrommel 13 und die äußere Trommelabdeckung 23 lösbar voneinander ausgebildet und erleichtern eine Positionierung des äußeren Rotorwellenabschnitts 30b in Richtung der Axiallast. Der Zusammenbau der ersten Untereinheit 7 wird wie folgt ausgeführt: (1) Das Kugellager 65 wird mittels des Sicherungsringes 67 am Motorgehäuse 41 angebracht. (2) Der äußere Rotorwellenabschnitt 30b wird mit dem äußeren Laufring des Kugellagers 65 in Eingriff gebracht. (3) Der Stator 20 wird mittels der Bolzen 43 am Motorgehäuse 41 be festigt. (4) Die äußere Trommelabdeckung 23 wird am vorderen Endabschnitt der äußeren Motortrommel 13 mittels der Bolzen 28 befestigt.
Ein innerer Rotorwellenabschnitt 10a zur Abfertigung der Leistung des inneren Rotors 10 ist einstückig mit der inneren Rotorwelle 11 ausgebildet. Ein innerer Laufring eines Kugellagers 71 mit tiefer Rille befindet sich mit dem inneren Rotorwellenabschnitt 10a im Eingriff und ist mittels eines Sicherungsringes 73 befestigt. Ein äußerer Laufring des Kugellagers 71 mit tiefer Rille befindet sich mit einem zylindrischen Wellenabschnitt 27a des äußeren Rotorwellenabschnittes 30a im Eingriff und ist mittels eines Sicherungsringes 74 befestigt.
Ein innerer Rotorwellenabschnitt 30b, der an einer dem inneren Drehwellenabschnitt 10a gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, ist einstückig mit einem rückwärtigen Endabschnitt der inneren Rotorwelle 11 ausgeformt. Ein Radialnadelrollenlager (zweites Lager) 72 ist zwischen dem Bodenabschnitt 41a des Motorgehäuses 41 und dem inneren Rotorwellenabschnitt 10b angeordnet. Das Radialnadelrollenlager 72 weist einen Aufbau auf, bei dem das Schmiermittel abgedichtet ist. Das radiale Nadelrollenlager 72 wird durch den Statorhalter 44 und einer Endplatte 75 eingeklemmt, um dessen Lage in Richtung der Axiallast zu bestimmen. Kugellager 63, 64, 65 und 71 mit tiefen Rillen, die in der Untereinheit 7 eingebaut sind, weisen alle einen Aufbau auf, bei dem das Schmiermittel abgedichtet ist. Die innere Rotorwelle 11 wird durch ein Kugellager 71 und das Radialnadelrollenlager 72 derart gelagert, daß durch diese die Radiallast der inneren Rotorwelle 11 aufgenommen wird. Die Axiallast der inneren Rotorwelle 11 wird nur durch das Kugellager 71 aufgenommen und nicht durch das Radialnadelrollenlager 71.
Der mehrschichtige Motor 1 ist ausgebildet, Kühlmittel (Kühlflüssigkeit) vom rückwärtigen Ende des Stators 20 einzulassen, es in axialer Richtung des Stators 20 strömen zu lassen und das Kühlmittel von einem vorderen Ende des Stators 20 zum rückwärtigen Ende des Stators 20 zurückfließen zu lassen, um dann das Kühlmittel vom rückwärtigen Ende des Stators 20 abzulassen.
Kühlmäntel 80 für den Umlauf des Kühlmittels im mehrschichtigen Motor 1 sind zwischen Bolzenöffnungen 81 der Kernstahlplatten 21 des Stators 20 und äußeren Umflächen der Bolzenschaftabschnitte 43a der Bolzen 43 ausgebildet. Die Bolzen 43 sind so gesetzt, daß sie durch die Bolzenöffnungen 81 hindurch reichen. Da der Bolzen 43 derart ausgebildet ist, daß ein äußerer Durchmesser des Bolzenschaftabschnittes 43a kleiner ist als der der Schraubabschnitte 43b, wird eine ausreichende Querschnittsfläche für einen Durchlaß des Kühlmittels an den zwischen den Bolzen 43 und dem Bolzenöffnungen 81 ausgebildeten Durchlässen sichergestellt.
7 zeigt eine Ansicht im Querschnitt des Stators 20, die in Richtung der Pfeile, im wesentlich entlang der Linie VII-VII der 2 genommen ist. Die Kernstahlplatten 21 bestehen aus achtzehn Teilen, die in radialer Richtung, wie in der 7 gezeigt, geteilt sind. Die geteilten Teile sind mit dem jeweils benachbarten anderen Teilen mittels einer Kunstharzgußmasse 83 verbunden. Um jede Kernplatte 21 sind jeweils zwei Spulen 15 gewickelt, daher umfaßt der Stator 20 sechsunddreißig Spulen 15. Jede Kernplatte 21 weist zwei Kernabschnitte 21a auf, die sich in radialer Richtung des Stators 20 erstrecken und die Spule 15 ist um jeden Kernabschnitt 21a gewickelt. Die Anzahl der Kühlmäntel 80 ist auf die Hälfte der Anzahl der Spulen 15, also achtzehn, festgelegt. Die Bolzenöffnungen 81, die die jeweiligen Kühlmäntel 80 definieren, sind zwischen benachbarten Kernplatten 21 ausgebildet.
8 zeigt eine Vorderansicht der Frontplatte 45 entlang der Pfeile, im wesentlichen entlang der Linie VIII-VIII der 2. Die Frontplatte 45 weist Rückflußöffnungen 84 auf, die dazu dienen, zwei benachbarte Kühlmäntel 80 zu verbinden. Das Kühlmittel fließt in der 2 in Richtung nach rechts durch einen der beiden verbundenen Kühlmäntel 80 und fließt in der 2 in Richtung nach links durch den anderen der beiden verbundenen Kühlmäntel 80 zurück. Daher sind die Durchflußrichtungen des Kühlmittels in den Kühlmänteln 80 alternierend angeordnet. In 8 bezeichnet das Bezugszeichen 119 Gewindeöffnungen, in die die jeweiligen Gewindeabschnitte 43a der Bolzen 43 eingeschraubt sind. Flüssigkeitsdichtungen dichten jeden Abschnitt zwischen jeder Gewindeöffnung 119 und jeden Gewindeabschnitt 43a der Bolzen 43 derart ab, daß eine Strömung des Kühlmittels an die Umgebung über die beabstandeten Abschnitte verhindert wird.
Das Motorgehäuse 41 umfaßt einen Zylinderabschnitt 41c, der von der äußeren Umfläche des Bodenabschnittes 41a in Richtung nach hinten vorspringt. Eine äußere Fläche des Zylinderabschnitts 41c ist an einem inneren Laufring des Kugellagers 65 befestigt.
Eine Endplatte 75 ist im Zylinderabschnitt 41c angeordnet. Durchlässe zur Zufuhr des Kühlmittels zu den Kühlmänteln 80 sind an Abschnitten angeordnet, die sich innerhalb des Zylinderabschnittes 41c befinden. Die Endplatte 75 ist mit einer rückwärtigen Fläche des Bodenabschnittes 41a des Motorgehäuses 41 verbunden und mittels einer Vielzahl von Bolzen 76 befestigt. Jeder Bolzen 76 reicht durch die Endplatte 75 und dem rückwärtigen Wandabschnitt 42 des Motorgehäuses hindurch und ist mit dem Statorhalter 44 verschraubt.
3 zeigt eine Draufsicht der Endplatte entlang der Richtung der Pfeile im wesentlichen entlang der Linie III-III der 2. Wie in 3 gezeigt ist, sind in der Endplatte 75 ein Kühlmitteleinlaß 85 und ein Kühlmittelauslaß 86 zum Einlassen und Auslassen des Kühlmittels in und vom Kühlmantel 80 angeordnet. Der Kühlmitteleinlaß 85 ist mit einer Ablaßseite einer Pumpe über eine Leitung (nicht gezeigt) verbunden und der Kühlmittelauslaß 86 ist mit der Saugseite der Pumpe über eine Leitung (nicht gezeigt) und einen Radiator verbunden. Sowohl der Kühlmitteleinlaß 85 als auch der Kühlmittelauslaß 86 sind innerhalb des Kugellagers 65 angeordnet.
Um den inneren Rotor 10 und den äußeren Rotor 30 synchron zu drehen, sind ein Drehwinkelsensor 113 für den inneren Rotor zur Erfassung einer Phase des inneren Rotors 10 und ein Drehwinkelsensor 114 für den äußeren Rotor zum Erfassen einer Phase des äußeren Rotors 30 im Mehrschichtmotor 1 angeordnet. Ein jedes Signal von einem jeden der Drehwinkelsensoren 113 und 114 wird an einen Steuerschaltkreis (nicht gezeigt) geleitet. Der Steuerschaltkreis gibt ein PWM-Signal basierend auf den Daten des notwendigen Momentes (negativ und positiv) an den inneren Rotor 10 und den äußeren Rotor 30 aus. Der Drehwinkelsensor 114 für den äußeren Rotor ist am Getriebegehäuse 50 über die Bolzen 165 befestigt, um dem Skalenabschnitt 27b der inneren Trommelabdeckung 27 gegenüber zu liegen. Diese Anordnung ermöglicht es, dem Drehwinkelsensor 114 für den äußeren Rotor, die Phase des äußeren Rotors 30 zu erfassen.
Wie in der 3 gezeigt ist, empfängt jede Spule mittels eines Drahtes 116 einen elektrischen Strom. Jeder Draht 116 und der Drehwinkelsensor 113 für den inneren Rotor sind einstückig in ein einheitliches Teil 117 durch Vergießen mit Kunstharz ausgeformt. Das einheitliche Teil 117 ist mittels dreier Bolzen 79 an der Endplatte 75 befestigt. Ein Drehabschnitt des Drehwinkelsensors 113 für den inneren Rotor ist mittels einer Keilverzahnung am rückwärtigen Ende der inneren Rotorwelle 11 angeordnet, um eine axiale Verschiebung der inneren Rotorwelle 11 zu ermöglichen. Die Verbindung zwischen dem Drehwinkelsensor 113 für den inneren Rotor und der inneren Rotorwelle 11 kann auch durch ein anderes Verfahren, beispielsweise durch eine Schlüsselweite hergestellt sein. Das einheitliche Teil 117 ist innerhalb des Kühlmitteleinlasses 85 und des Kühlmittelauslasses 86 relativ zur Mitte der Achse des mehrschichtigen Motors 1 derart angeordnet, daß das einheitliche Teil 117 nicht vom rückwärtigen Ende des mehrschichtigen Motors 1 hervorragt.
4 zeigt eine Ansicht des Bodenabschnittes 41a des Motorgehäuses 41 entlang der Richtung der Pfeile im Querschnitt, im wesentlichen entlang der Linie VI-VI der 2. Zwei ringförmige Durchlässe 87 und 88, die als Kühlmitteldurchlaß dienen, sind am Bodenabschnitt 41a des Motorgehäuses 41 vorgesehen. Der innere ringförmige Durchlaß 87 ist mit dem Kühlmitteleinlaß 85 der Endplatte 75 verbunden und der äußere ringförmige Durchlaß 88 ist mit dem Kühlmittelauslaß 86 der Endplatte 75 verbunden. Die inneren und äußeren ringförmigen Durchlässe 87 und 88 sind in einer komplex gekrümmten Form ausgebildet, um Öffnungen 89 für die Bolzen 76 und Öffnungen 90 für die Bolzen 79 zu vermeiden, wie in 4 gezeigt ist.
5 zeigt eine Vorderansicht in Richtung der Pfeile, im wesentlichen entlang der Linie V-V der 2, wobei die Teilungsplatte 46 dargestellt ist. Die Teilungsplatte 46 weist neun Öffnungen 91 auf, die mit dem inneren ringförmigen Durchlaß 87 verbunden sind und neun Öffnungen 92, die mit dem äußeren ringförmigen Durchlaß 88 verbunden sind. In 5 sind die ringförmigen Durchlässe 87 und 88 durch Linien mit zwei Punkten und einem Strich dargestellt. Das Bezugszeichen 87 bezeichnet Öffnungen zum Einbau der Bolzen 43, 98 bezeichnet Öffnungen zum Einbau der Bolzen 76 und 99 bezeichnet Öffnungen zum Einbau der Bolzen 79.
6 zeigt eine Vorderansicht des Statorhalters 44 entlang der Richtung der Pfeile, im wesentlichen entlang der Linie VI-VI der 2. Der Statorhalter 44 weist neun Radialdurchlässe 93 und neun Radialdurchlässe 94 auf, die sich im Statorhalter 44 in radialer Richtung erstrecken, wie in 6 gezeigt ist. Innere Umfangsabschnitte der Radialdurchlässe 93 sind über die Öffnungen 91 mit dem inneren ringförmigen Durchlaß 87 verbunden. Innere Umfangsabschnitte der Radialdurchlässe 94 sind mit dem äußeren ringförmigen Durchlaß 88 und über die Öffnungen 92 verbunden. In 6 sind die ringförmigen Durchlässe 87 und 88 durch die Linien mit zwei Punkten und einem Strich dargestellt. Äußere Endabschnitte der Radialdurchlässe 93 und 94 sind mit den Öffnungen 95 für die Bolzen 43 und mit den Kühlmänteln 89 verbunden. Das Bezugszeichen 121 bezeichnet Öffnungen für die Bolzen 76 und das Bezugszeichen 122 bezeichnet Öffnungen für die Bolzen 79.
Wie in 9 gezeigt ist, weist das Getriebegehäuse 50 einen Axiallastaufnahme-Wandabschnitt 50a auf, der eine auf das Planetengetriebe 3 wirkende Last aufnimmt. Der vordere Endabschnitt der inneren Rotorwelle 11 ist mittels einer Keilverzahnung mit dem Sonnenrad 31 über deren keilverzahnten Abschnitte 125 und mit der Ausgangswelle 24 der Antriebsmaschine über ein radiales Drucklager 126 verbunden, um in Drehrichtung und in axialer Richtung gleitend verschiebbar zu sein. Des weiteren ist der Zylinderwellenabschnitt 27a mit dem Drehelement des Zahnkranzes 33 mittels einer Keilverzahnung über keilverzahnte Abschnitte 127 verbunden. Diese Anordnung ermöglicht eine Übertragung der Drehkraft zwischen dem inneren Rotor 10 und dem Sonnenrad 31 und eine Übertragung der Drehkraft zwischen dem äußeren Rotor 30 und dem Zahnkranz 33, während gleichzeitig verhindert wird, daß die Axiallast vom Planetengetriebe 3 auf die innere Rotorwelle 11 wirkt. Dieser Aufbau zum Auslöschen der Axiallast ermöglicht es, daß die erste Untereinheit 7 und die zweite Untereinheit 8 in die jeweiligen einheitlichen Strukturen eingebracht werden können. Es ist daher möglich, den mehrschichtigen Motor 1 als einen elektrischen Motor oder Generator zu betreiben, indem die innere Rotorwelle 11 in Axialrichtung selbst dann gehalten ist, wenn nur die Untereinheit 7 eingebaut ist.
Das Drehelement 129 ist mittels einer Keilverzahnung 128 mit einer äußeren Umfläche des Zahnkranzes 33 verbunden. Ein Axialnadelrollenlager 130 ist zwischen dem Drehelement 129 und dem Wandabschnitt 50a zur Aufnahme der Axiallast des Getriebegehäuses 50 angeordnet. Ein Axialnadelrollenlager 131 ist zwischen dem Drehelement 129 und einer Scheibenplatte 132 eingebaut, welche die Ritzel 39 und den Träger 34 hält. Daher wird die Axiallast auf das Drehelement durch die Axialnadelrollenlager 130 und 131 aufgenommen. Ein ungeteiltes Radiallager 134 ist zwischen dem Drehelement 129 und dem Getriebegehäuse 50 derart angeordnet, daß die Radiallast des Drehelements 129 durch das ungeteilte Radiallager 134 aufgenommen ist.
Zwischen der inneren Rotorwelle 11 und dem Drehelement 129 ist eine Hülse 135 eingebaut. Zwischen der Hülse 135 und dem Sonnenrad 31 ist ein Axialnadelrollenlager 136 eingebaut. Zwischen dem Sonnenrad 31 und dem Träger 34 ist ein Axialnadelrollenlager 137 eingebaut. Der Träger 34 ist mit der Ausgangswelle 24 der Antriebsmaschine über Keilverzahnungen 138 verbunden. Zwischen den Träger 34 und dem Drehelement 25 des Zahnkranzes 33 ist ein Axialnadelrollenlager 141 eingebaut.
Das Ausgangsgetriebe 35 ist konzentrisch um die Ausgangsgetriebewelle 40 angeordnet. Das Ausgangsgetriebe 35 und die Ausgangsgetriebewelle 40 sind über einen Scheibenabschnitt 48 von Scheibenform einstückig ausgebildet. Das Drehelement 25 des Zahnkranzes 33 ist mittels Keilverzahnungen 142 mit der inneren Umfläche der Ausgangsgetriebewelle 40 verbunden. Die Kupplungsausgangswelle 60 ist ebenfalls mittels Keilverzahnungen 143 mit dem inneren Umfang der Ausgangsgetriebewelle 40 verbunden. Die Keilverzahnungen 127 des Zylinderwellenabschnittes 27a und die Keilverzahnungen 138 des Trägers 34 sind durch Räumen hergestellt.
Ein Untergehäuse 147 ist mittels einer Vielzahl von Bolzen 148 am Kupplungsgehäuse 57 befestigt. Die Ausgangsgetriebewelle 40 ist an einem Paar von Schrägrollenlagern 144 und 145 in einem zwischen dem Kupplungsgehäuse 57 und dem Untergehäuse 147 ausgebildeten Raum gelagert. Das Rollenlager 144 ist zwischen dem Untergehäuse 147 und dem Scheibenabschnitt 48 eingebaut. Das Schrägrollenlager 145 ist zwischen dem Kupplungsgehäuse 57 und dem Scheibenabschnitt 48 eingebaut. Das Schrägrollenlager 144 ist derart angeordnet, daß ein vorderes Ende seines inneren Laufringes das Kupplungsgehäuse 57 berührt und ein rückwärtiges Ende seines äußeren Laufringes den Scheibenabschnitt 48 des Ausgangsgetriebes 35 berührt. Das Schrägrollenlager 144 nimmt eine Axiallast auf, die in der 9 nach rechts auf das Ausgangsgetriebe 35 wirkt. Auf ähnliche Weise ist das Schrägrollenlager 145 derart angeordnet, daß ein rückwärtiges Ende seines inneren Laufringes das Untergehäuse 147 berührt, und daß ein vorderes Ende seines äußeren Laufringes den Scheibenabschnitt 48 des Ausgangsgetriebes 35 berührt. Das Schrägrollenlager 145 nimmt eine Axiallast auf, die auf das Ausgangsgetriebe 35 in eine Richtung nach links in der 9 wirkt. Die Schrägrollenla ger 144 und 145 sind derart angeordnet, daß die jeweiligen Schrägrollen nach außen geneigt sind. Diese Anordnung der Schrägrollenlager 144 und 145 verringert eine axiale Spanne zwischen ihnen.
Ein Öleinlaß 150, der als ein Öleinlaß zum Einleiten von Öl in das Getriebegehäuse 50 dient, ist am Wandabschnitt 50a zur Aufnahme der Axiallast des Getriebegehäuses 50 vorgesehen. Diese Anordnung ermöglicht es, daß das Planetengetriebe 3 und die Schrägrollenlager 144 und 145 zwangsgeschmiert sind. Das von einer elektrischen Ölpumpe (nicht gezeigt) abgelassene Öl wird dem Öleinlaß 150 zugeleitet und fließt zu einer Ölleitung 153 in der inneren Rotorwelle 11 durch einen ringförmigen Durchlaß 151 des ungeteilten Radiallagers 134 und durch einen ringförmigen Durchlaß 152 der Hülse 135. Ein Teil des Öls wird dem Planetengetriebe 3 durch das ungeteilte Radiallager 126 zugeleitet und der Rest wird über eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 155 der Ausgangsgetriebewelle 40 und einer Vielzahl von Öffnungen 156 des Scheibenabschnittes 48 den Schrägrollenlagern 144 und 145 und dem Ausgangsgetriebe 35 zugeleitet. Das Öl, das wie oben beschrieben die verschiedenen Stellen schmierte, wird über Rücklaufdurchlässe (nicht gezeigt), die mit dem Getriebegehäuse 50 verbunden sind, an die Ölpumpe zurückgeleitet. Die Durchgangsöffnungen 155 dienen auch als ein Betätigungsfenster beim Ausbau der Lager.
Eine Öldichtung 161 ist zwischen dem Getriebegehäuse 50 und dem Drehelement 129 angeordnet. Eine Öldichtung 162 ist zwischen dem Drehelement 129 und der inneren Rotorwelle 11 angeordnet. Zwischen dem Kupplungsgehäuse 57 und der Kupplungsausgangswelle 60 ist eine Öldichtung 163 angebracht. Zwischen der Kupplungsausgangswelle 60 und der Ausgangswelle 24 der Antriebsmaschine ist eine Öldichtung 164 angebracht. Die Öldichtungen 161 bis 164 dienen dazu, daß verhindert wird, daß das an das Planetengetriebe 3 und die Schrägrollenlager 144 und 145 geleitete Öl in Richtung des mehrschichtigen Motors 1 oder der elektromagnetischen Kupplung 6 leckt.
Im folgenden wird die Funktion des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels erläutert.
Wenn das Fahrzeug in einen normalen Betriebszustand läuft, wird das von der Antriebsmaschine 2 erzeugte Moment über die Kurbelwelle, die Antriebsplatte 49, dem Schwungraddämpfer 26 und die Ausgangswelle 24 der Antriebsmaschine an den Träger 34 übertragen. Weiter wird das Drehmoment an den Träger 34 über die Ritzel 32 an das Sonnenrad 31 und den Zahnkranz 33 verteilt. Durch Betätigung des inneren Rotors 10 und des äußeren Rotors 30 als einen elektrischen Motor oder Generator während dieser Zeitspanne wird die Drehgeschwindigkeit und das Moment der Ausgangsgetriebewelle 40 geregelt.
Da der um den Stator 20 angeordnete äußere Rotor 30 einen Drehdurchmesser aufweist, der größer als der des inneren Rotors 10 ist, der innerhalb des Stators 20 angeordnet ist, ist es möglich, das mittels des äußeren Rotors 30 erzeugte Moment zu erhöhen. Durch einstückiges Drehen des äußeren Rotors 30 mit der Ausgangsgetriebewelle 40 über den Zahnkranz 33 wirkt während des Starts des Fahrzeugs ein hohes Moment vom äußeren Rotor 30 direkt auf die Ausgangsgetriebewelle 40, um die benötigte Beschleunigungsleistung des Fahrzeugs bereitzustellen. Wenn des weiteren das Fahrzeug abgebremst wird, wirkt das Bremsmoment direkt von der Ausgangsgetriebewelle 40 auf den äußeren Rotor 30, um die Leistung mittels des regenerativen Bremsens wirksam zu erzeugen.
Wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, wird die Ausgangsleistung der Antriebsmaschine am Planetengetriebe 3 verteilt, indem das Moment der Antriebsmaschine über die Betätigung der elektromagnetischen Kupplung 6 direkt auf die Ausgangsgetriebewelle 40 übertragen wird und der innere Rotor 10 führt die Energieerzeugung durch. Des weiteren wird durch die direkte Verbindung der Antriebsmaschine 2 und der Ausgangsgetriebewelle 40 ohne Betätigung des äußeren Rotors 30 die Menge der vom inneren Rotor 10 erzeugten Energie klein gehalten. Dies ermöglicht eine kompakte Herstellung des inneren Rotors 30.
Der innere Rotor 10 und der äußere Rotor 30 des mehrschichtigen Motors 1 sind konzentrisch angeordnet und das Sonnenrad 31, der Träger 34 und der Zahnkranz 33 des Planetengetriebes 3 sind koaxial in den inneren und äußeren Rotoren 10 und 30 angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht eine kleine bauende Herstellung der zusammengebauten Einheiten des Hybridantriebsystems. Im Ergebnis ist es daher möglich, die Beschränkungen bezüglich der Größe des mehrschichtigen Motors 1, mit dem das Fahrzeug ausgestattet ist, zu verringern und den Aufbau der Leistungsabgabe zur Abgabe der Leistung des Ausgangsgetriebes 35 zu vereinfachen.
Der mehrschichtige Motor 1 ist derart angeordnet, daß die Radiallast auf die äußere Rotortrommel 13 durch die Kugellager 63, 64 und 65 aufgenommen wird. Da die Tragweite zwischen dem Kugellager 65 und den Kugellagern 63 und 64 in ausreichender Größe sichergestellt ist, wird die Tragfestigkeit der äußeren Rotortrommel 13 ausreichend sichergestellt und die Lücke zwischen dem äußeren Rotor 30 und dem Stator 20 geeignet beibehalten.
Die auf den äußeren Rotor 30 wirkende Axiallast wird durch das Paar von Kugellagern 63 und 64 und nicht vom Kugellager 65 aufgenommen. Dies erleichtert das Vorsehen eines Sicherungsringes zur Positionierung des Kugellagers 65 relativ zum äußeren Rotorwellenabschnitt 30b und es ist daher möglich, eine Längenabmessung der äußeren Rotortrommel 13 zu verringern.
Wenn die erste Untereinheit 7 zusammengebaut wird, wird die äußere Rotorwelle 30a mit dem äußeren Laufring des Kugellagers 65 in Eingriff gebracht, nachdem das Kugellager 65 mit dem Motorgehäuse 41 über den Sicherungsring 67 verbunden ist. Da die Untereinheit 7 einen Aufbau aufweist, gemäß dem es nicht notwendig ist, die Positionierung der äußeren Rotorwelle 30b zum Kugellager 65 bezüglich der Axialrichtung durchzuführen, wird der Zusammenbau des äußeren Rotors 30 mit dem Motorgehäuse 41 erleichtert und die Produktivität des Mehrschichtmotors 1 verbessert.
Da des weiteren während beim Zusammenbau der ersten Untereinheit 7 die äußere Rotortrommel 13 mit dem Motorgehäuse 4.1 vor dem Einbau des Stators 20 zusammengebaut wird, während sie von der äußeren Trommelabdeckung 23 getrennt ist, ist es möglich den Öffnungsdurchmesser des äußeren Rotorwellenabschnittes 30b kleiner auszugestalten als den äußeren Durchmesser des Stators 20. Daher ist es möglich, die maximale Drehgeschwindigkeilt des äußeren Rotors 30 durch Verringerung des Durchmessers des Kugellagers 65 zu erhöhen.
Die Radiallast auf dem inneren Rotor 10 ist durch das Kugellager 71 und das Radialnadelrollenlager 72 aufgenommen. Die Axiallast auf den inneren Rotor 10 wird nur durch das Kugellager 71 aufgenommen. Daher ist es möglich, den inneren Rotorwellenabschnitt 10b mittels eines dünnen Radialnadelrollenlagers 72 zu lagern.
Da das Kugellager 65 und das Radialnadelrollenlager 72, die am rückwärtigen Abschnitt des Mehrschichtmotors 1 eingebaut sind, durch ihre Ausgestaltung als eine die Radial last aufnehmende Struktur kompakt werden, ist Raum zum Einbau der Haltestruktur des Stators 20 und Raum zum Ein- und Ausströmen des Kühlmittels zum Kühlen des Stators 20 sichergestellt.
Die Positionierung des Radialnadelrollenlagers 72 in axialer Richtung wird durch Einklemmen des Radialnadelrollenlagers 72 zwischen dem Statorträger 44 und der Endplatte 75 ausgeführt.
Der Drehwinkelsensor 114 erfaßt die Phase des äußeren Rotors 30, der dem Skalenabschnitt 27b der inneren Trommelabdeckung 27 gegenüberliegt. Durch einstückiges Ausformen des Skalenabschnittes 27a mit der inneren Trommelabdeckung 27, die durch das Paar von Kugellagern 63 und 64 gelagert ist, wird die Verschiebung des Skalenabschnittes 27b bezüglich des Drehwinkelsensors 114 klein gehalten. Daher wird eine ausreichende Genauigkeit der Erfassung durch den Drehwinkelsensor 114 beibehalten.
Das innerhalb des Stators 20 umlaufende Kühlmittel (Kühlflüssigkeit) absorbiert die durch den Ummagnetisierungsverlust des Stators 20 erzeugte Wärme. Der Stator 20 ist einseitig eingespannt und die Trommelabdeckung 23 des äußeren Rotors 30, die dem vorderen Ende des Stators 20 gegenüberliegt, dreht sich. Entsprechend ist es schwierig, die Kühlmittelöffnung am vorderen Ende des Stators vorzusehen. Daher sind die Kühlmäntel 80 im Stator 20 derart angeordnet, daß das Kühlmittel vom rückwärtigen Ende des Stators strömt, am vorderen Ende des Stators 20 zurückfließt und vom rückwärtigen Ende abgelassen wird.
Das von der Pumpe abgelassene Kühlmittel wird über den Einlaß 85, den ringförmigen Durchlaß 87, die Öffnungen 91 und die Radialdurchlässe 93 an die Kühlmäntel 80 verteilt. Das Kühlmittel, das durch die Kühlmäntel 80 umläuft, absorbiert die Wärme des Stators 20 und fließt durch die Radialdurchlässe 94, die Öffnungen 92, den ringförmigen Durchlaß 88 und den Auslaß 86 ab. Des weiteren strömt das Kühlmittel durch den Ra diator um seine Wärme nach außen abzugeben und wird dann in die Pumpe eingesaugt.
Da die Kühlmäntel 80 um die Bolzen 43 zur Befestigung des Stators 20 definiert sind, ist es möglich, die Kühlmäntel 80 im begrenzten Raum innerhalb der Spule 15 eng anzu ordnen. Dies ermöglicht eine ausreichende Kühlung des Stators 20 und vermeidet, daß der Stator 20 aufgrund des Vorsehens von Kühlmänteln 80 groß wird.
Indem die Anzahl der Kühlmäntel 80 in einem ganzzeitigen Verhältnis zur Anzahl der Spulen 15 steht, und durch Anordnung der Spulen 15 symmetrisch zu den Kühlmänteln 80 wird eine gleich wirkende Kühlung des Stators 20 in axialer Richtung erreicht.
Da die Einlauföffnungen und die Ablauföffnungen der Kühlmäntel 80 alternierend angeordnet sind, wird eine gleichmäßige Kühlung des Stators 20 in axialer Richtung selbst dann erreicht, wenn die Temperatur des Kühlmittels während des Durchströmens der Kühlmäntel 80 allmählich ansteigt.
Da der rückwärtige Wandabschnitt 41a des Motorgehäuses beinhaltend die ringförmigen Durchlässe 87 und 88 und den Statorträger 44 beinhaltend die Radialdurchlässe 93 und 94 laminiert ist, ist es möglich die Kühlmitteleinlaß- und -auslaßöffnungen im Raum zwischen dem Kugellager 65 und der inneren Rotorwelle 11 vorzusehen. Durch Aufnahme der Kühlmitteldurchlässe in diesem kleinen Raum ist es möglich, ein kleines Kugellager 65 zu verwenden. Dies erhöht die maximale Drehgeschwindigkeit des äußeren Rotors 30.
Da das zusammengebaute Gehäuse eine kleine Öffnung aufweist und die Anschlußplatten der Drähte 116 und des Drehwinkelsensors 113 einstückig im einheitlichen Teil 117 durch Vergießen in Kunstharz ausgebildet sind, um ein Verlöten der Anschlußplatte nach dem Zusammenbau durchführen zu können, ist es einfach, die mit den Spulen 15 und dem Drehwinkelsensor 113 verbundenen Drähte zusammenzusetzen. Dies verbessert die Produktivität beim Zusammenbau des Motors.
Da das einheitliche Teil 117 im Raum zwischen dem Einlaß 85 und dem Auslaß 86 und dem inneren Rotor 10 eingebaut ist, ist das einheitliche Teil 117 derart gesetzt, daß es nicht vom rückwärtigen Ende des Motors 1 vorragt. Dies verringert die Länge des Motors 1.
Der Axiallastaufnahmeabschnitt 50a zur Aufnahme der Axiallast, die auf das Planetengetriebe wirkt, ist im Getriebegehäuse 50 angeordnet. Der innere Rotor 10 ist über Keil verzahnungen 125 mit dem Sonnenrad 31 verbunden, so daß zwischen diesen die Axiallast nicht wirkt. Der äußere Rotor 30 ist mittels Keilverzahnungen 127 mit dem Zahnkranz 33 verbunden, so daß die Axiallast zwischen diesen nicht wirkt. Daher ist es möglich, die erste Untereinheit 7 umfassend den Motor 1 und die zweite Untereinheit 8 umfassend das Planetengetriebe 3 zu trennen. Als Ergebnis ist es möglich, die Leistung des Motors 1 beim Zusammenbau durch Betätigung des in der ersten Untereinheit 7 eingebauten Motors mittels einer Prüfmaschine zu kontrollieren.
Da das Hybridantriebssystem derart ausgebildet ist, daß die Axiallast zwischen dem Planetengetriebe 3 ausgelöscht wird, ist es möglich zu vermeiden, daß die Kugellager 63, 64 und 71 groß werden. Dies verbessert die Lebensdauer der Kugellager 63, 64 und 71.
Die auf das Ausgangsgetriebe 35, das durch Helikoidräder gebildet wird, wirkende Axiallast wird durch das Paar von Rollenlagern 144 und 145 aufgenommen. Daher wirkt die auf die Ausgangsgetriebewelle 40 wirkende Axiallast aufgrund der Keilverzahnungen 142 nicht auf das Planetengetriebe 3. Dies sichert den Betrieb des Planetengetriebes 3. Des weiteren verhindert dies, daß der durch die Axialnadelrollenlager 130, 131, 136, 137 und 141 gebildete Lageraufbau groß wird. Dies verbessert dessen Lebensdauer. Da des weiteren das Planetengetriebe 3 und die Ausgangsgetriebewelle 40 derart angeordnet sind, daß sie unabhängige Lager sind, ist es einfach, den Aufbau des Planetengetriebes 3 und der Ausgangsgetriebewelle 40 entsprechend einer Änderung des damit ausgestatteten Fahrzeugs zu ändern.
Da die Rollenlager 144 und 145 derart angeordnet sind, daß jede schräge Rolle derselben nach außen geneigt ist, wird die axiale Spanne zwischen den Rollenlagern 144 und 145 verringert. Bei dieser Anordnung ist es möglich, das Planetengetriebe 3, das Ausgangsgetriebe 35 und die elektromagnetische Kupplung 6 innerhalb des Raums zwischen dem Motor 1 und der Antriebsmaschine 2 parallel anzuordnen.
Das an den Öleinlaß 150 geleitete Öl fließt über den ringförmigen Durchlaß 151 des Radialgleitlagers 134 und den ringförmigen Durchlaß 152 der Hülse 135 in die Ölleitung 153 in der inneren Rotorwelle 11. Ein Teil des der Ölleitung 153 zugeleiteten Öls wird über das Radialhülsenlager 126 dem Plantetengetriebe 3 zugeleitet und der Rest wird über die Öffnungen 156 des Scheibenabschnittes 48 den Rollenlagern 144 und 145 und dem Ausgangsgetriebe 35 zugeleitet. Auf das Öl wirkt eine Zentrifugalkraft, um die Zufuhr des Öls an die Rollenlager 144 und 145 und das Ausgangsgetriebe 35 zu erleichtern. Dies stellt die Schmierleistung des Hybridantriebssystems sicher.
Da das Hybridantriebsystem derart ausgebildet ist, daß das dem Öleinlaß 150 des Axiallastaufnahmeabschnittes 50a zugeleitete Öl dem Planetengetriebe 3 und dem Ausgangsgetriebe 35 zugeleitet wird, ist es möglich, die Öldurchlässe mitsamt dem Öleinlaß 150 in der zweiten Untereinheit 8 vorzusehen. Dies bedeutet, daß es nicht notwendig ist, die Öldurchlässe in der ersten Untereinheit 7 vorzusehen. Dies vereinfacht den Aufbau der ersten Untereinheit 7.
Es ist klar, daß der Mehrschichtmotor 1 derart angeordnet sein kann, daß die unabhängigen Spulen für einen jeden der inneren und äußeren Rotoren 10 und 30 im Stator 20 vorgesehen sind. Des weiteren kann der Mehrschichtmotor 1 vom Induktionstyp sein, bei dem die inneren und äußeren Rotoren 10 und 30 jeweils Spulen aufweisen. Obwohl des weiteren das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel derart dargestellt und beschrieben wurde, daß sich der äußere Rotor 30 und der innere Rotor 10 unabhängig voneinander drehen, ist es klar, daß die Erfindung nicht auf dieses beschränkt ist und so angeordnet sein kann, daß sich der äußere Rotor 30 und der innere Rotor 10 einstückig drehen.
Obwohl das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel derart dargestellt und beschrieben wurde, daß die Leistung der äußeren und inneren Rotoren 30 und 10 jeweils an der vorderen Stirnfläche des Mehrschichtmotors 1 ausgegeben wird, ist es klar, daß der Ausgang auch von der rückwärtigen Stirnseite des Motors 1 abgegriffen werden kann. Des weiteren ist es klar, daß anstelle der elektromagnetischen Kupplung 6 eine Einscheibentrockenkupplung oder eine Mehrscheibennaßkupplung verwendet werden kann. Des weiteren können die äußere Trommelabdeckung 23 und die innere Trommelabdeckung 27 durch Vernieten befestigt sein.
Die ringförmige Durchlässe 87 und 88 der rückwärtigen Wandabschnitte 41a des Motorgehäuses können auch an der Seite der Endplatte 75 ausgebildet sein und Öffnungen, die die ringförmigen Durchlässe 87 und 88 und die Radialdurchlässe 93 und 94 des Statorhalters 44 verbinden, können vorgesehen sein. Bei dieser Anordnung ist es möglich, die Teilungsplatte 46 zu vereinfachen.
Anstelle des Radialgleitlagers 126 kann ein Nadelrollenlager verwendet werden. Dies erhöht den Betrag an Öl, der dem Planetengetriebe 3 zugeführt wird.
Des weiteren ist es klar, daß die Erfindung nicht auf den Motor 1 beschränkt ist, der zusammen mit der Antriebsmaschine das Hybridantriebssystem bildet, sondern daß sie auch auf andere Systeme, die den Motor verwenden, angewandt werden kann.

Claims

Motor, aufweisend: – ein Motorgehäuse (41); – einen Stator (20) von zylindrischer Form, der am Motorgehäuse (41) befestigt ist; – einen inneren Rotor (10), der drehbar innerhalb des Stators (20) angeordnet ist; – ein äußerer Rotor (30) drehbar um den Stator (20) angeordnet ist, wobei der innere Rotor (10), der Stator (20) und der äußere Rotor (30) konzentrisch angeordnet sind; und – eine Mehrzahl von Bolzen (43) zum Befestigen des Stators (20) am Motorgehäuse (41), dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlsystem vorgesehen ist, das eine Mehrzahl von Paaren von Kühlkanälen (80), die im Stator (20) ausgeformt sind; eine Kühlmitteleinlaßöffnung (85) zum Einleiten von Kühlmittel in die Kühlkanäle (80); eine Kühlmitteauslaßöffnung (86) zum Ableiten von Kühlmittel von den Kühlkanälen (80), wobei die Kühlmitteleinlaßöffnung (85) und die Kühlmittelauslaßöffnung (86) an einem axialen Ende des inneren Rotors (10) vorgesehen und mit den Kühlkanälen (80) verbunden sind; einen Kühlmittelrückflußabschnitt zum Verbinden jedes Kühlkanalpaares (80), wobei der Kühlmittelrückflußabschnitt an einem anderen axialen Ende des inneren Rotors (10) vorgesehen ist, aufweist, und wobei die Kühlkanäle (80) aus dem Stator (20) und der Mehrzahl der Bolzen (43) gebildet sind.
Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (80) derart angeordnet sind, daß ein Kühlkanal (80), in dem Kühlmittel von der Kühlmitteleinlaßöffnung (85) in Richtung des Kühlmittelrückflußabschnittes fließt, benachbart zu einem Kühlkanal (80) angeordnet ist, in dem Kühlmittel von dem Kühlmittelrückflußabschnitt zur Kühlmitteauslassöffnung (86) fließt.
Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (80), in dem Kühlmittel von der Kühlmitteleinlaßöffnung (85) in Richtung des Kühlmittelrückflußabschnittes fließt, und der Kühlkanal (80), in dem Kühlmittel von dem Kühlmittelrückflußabschnitt zur Kühlmitteauslaßöffnung (86) fließt, alternierend angeordnet sind.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kühlkanäle (80) in einem ganzzahligen Verhältnis zur Anzahl der um den Stator (20) gewickelten Spulen (15) gesetzt ist, und die Kühlkanäle (80) in gleichen Abständen angeordnet sind.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen inneren ringförmigen Durchlaß (87), der mit der Kühlmitteleinlaßöffnung (85) verbunden ist, einen äußeren ringförmigen Durchlaß (88), der mit der Kühlmittelauslaßöffnung (86) verbunden ist, radiale Einlaßdurchlässe (93), die den inneren ringförmigen Durchlaß (87) mit den Kühlkanälen (80) verbinden, und radiale Auslaßdurchlässe (94), die den äußeren ringförmigen Durchlaß (88) mit den Kühlkanälen (80) verbinden, wobei die inneren und äußeren ringförmigen Durchlässe (87,88) konzentrisch angeordnet sind.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein erstes Lager (65), durch das der äußere Rotor (30) drehbar am Motorgehäuse (41) gelagert ist, und eine Vielzahl von Teilen (41a, 44), die in axialer Richtung innerhalb des ersten Lagers geschichtet angeordnet sind, wobei ein Durchlaß zum Zuführen von Kühlmittel an die Kühlmitteleinlaßöffnung (85) zwischen den geschichtet angeordneten Teilen (41a, 44) ausgeformt ist.
Motor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein erstes Teil (41a) umfassend einen inneren ringförmigen und einen äußeren ringförmigen Durchlaß (87, 88), und ein zweites Teil (44) umfassend radiale Einlaß- und radiale Auslaßdurchlässe (93,94), wobei der erste und der zweite Teil (41a, 44) in einer axialen Richtung des Motors geschichtet angeordnet sind.
Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rotor (10) drehbar am Motorgehäuse (41) über ein zweites Lager (72), das in dem ersten und zweiten Teil (41a, 44) eingebaut ist, gelagert ist.
Motor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Teil (41a, 44) Durchgangsöffnungen aufweisen, durch die ein Teil des inneren Rotors (10) hindurchreicht.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein ausgangseitiger Endabschnitt des äußeren Rotors (30) und ein ausgangseitiger Endabschnitt des inneren Rotors (10) mit einem Planetengetriebe (3) verbunden sind.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rotor (10) aus einer zylindrischen inneren Rotorwelle (11), die drehbar am Motorgehäuse (41) mittels Lager gelagert ist, und einer Vielzahl von Permanentmagneten (38), die um die innere Rotorwelle (11) befestigt sind, besteht, und der äußere Rotor (30) aus einer zylindrischen äußeren Rotortrommel (13), die drehbar am Motorgehäuse (41) gelagert ist, und eine Vielzahl von Permanentmagneten (38), die an einer inneren Fläche der äußeren Rotortrommel (13) befestigt sind, besteht.
Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Rotortrommel (13) des äußeren Rotors (30) eine Vielzahl von Kühlfinnen (23a) zum Zuführen von Kühlluft an den Stator (20) bei Drehung des äußeren Rotors (30) aufweist.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (20) aus einer Vielzahl von Kernplatten (21) und einer Vielzahl von Spulen (15) besteht, die auf den Kernplatten (21) gewickelt sind.