DE4322674C2 - Elektrischer Getriebemotor für ein Fahrzeug - Google Patents

Elektrischer Getriebemotor für ein Fahrzeug

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Getriebemotor für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Fig. 2 ist eine Längsquerschnittsansicht eines Antriebsmotors für ein elektrisches Fahrzeug nach dem Stand der Technik wie z. B. aus JP 4-125 046 A bekannt. In der Figur bezeichnet 1 einen Induktionsmotor mit der folgenden Konfiguration. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Statorkern mit Schlitzen, in denen eine Statorwicklung 3 gebildet ist, 4 bezeichnet einen Rotorkern, befestigt an einer rotierenden Welle 8, und 5 bezeichnet Rotorleiter, welche in Schlitzen des Rotorkerns 4 angeordnet sind und durch Endringe 6 miteinander verbunden sind, um in einem Körper vereinigt zu sein. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet ein Gebläse, das an den Endringen 6 ausgebildet ist, 9 bezeichnet eine mittlere Halterung, 10 bezeichnet eine vordere Halterung an einer Ausgangsseite (Antriebsseite) des Motors, und 11 bezeichnet eine hintere Halterung an einer Nicht-Antriebsseite des Motors. Diese Halterungen und der Statorkern 2 sind durch Durchgangsschrauben 12 miteinander verbunden. Der vordere Abschnitt der rotierenden Welle 8 ist über ein Kugellager 14 durch die hintere Halterung 11 gehalten. Das Referenzzeichen 15 bezeichnet Ablenkplatten, welche innerhalb der mittleren Halterung 9 angeordnet sind und den Raum in einen Einlaß und einen Auslaß für eine Luftkühlung unterteilen.
Das Bezugszeichen 16 bezeichnet ein epizyklisches Reduktionsgetriebe mit der folgenden Konfiguration. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet ein Sonnenrad (zentrales Ritzel) welches ein Ritzel ist, das an dem Vorderende der rotierenden Welle 8 angeordnet ist, und 18 bezeichnet eine Vielzahl von Planetengetrieben, welche in Eingriff stehen mit dem Sonnenrad 17 und welche gehaltert werden durch ein Lager 20 über einen Haltestift 19. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet ein internes Getriebe, welches an der Innenseite der vorderen Halterung 10 angebracht ist und so funktioniert, daß es die im Eingriff stehenden Planetengetriebe 18 andreht, und 22 bezeichnet einen Planetenträger, an dem der Haltestift 19 befestigt ist, und welcher die reduzierte Drehung überträgt. Der Vorderabschnitt des Planetenträgers 22 ist gehaltert über ein Kugellager 23 durch die vordere Halterung 10, und das Hinterende ist gehaltert über ein Kugellager 24 durch die mittlere Halterung 9.
Die Referenzzeichen 25 und 26 bezeichnen Öldichtungen zum Abdichten des Schmieröls in dem epizyklischen Reduktionsgetriebe 16, 27 bezeichnet eine Kappe, die auf eine Schmieröleinführungsöffnung der mittleren Halterung 9 angepaßt ist, und 28 bezeichnet eine Flanschkopplung, welche mit dem Wellenende des Planetenträgers 22 durch einen Keil 31 verbunden ist, der dazwischen eingesetzt ist und ebenfalls durch eine Kombination einer Schraube 30 und einer Scheibe 29 verbunden ist. Die Flanschkopplung 28 ist mit einer Eingangswelle des elektrischen Fahrzeugs verbunden. Das Bezugszeichen 32 bezeichnet einen Geschwindigkeitssensor mit einer rotierenden Einheit, die an dem Hinterendenabschnitt der rotierenden Welle 8 angebracht ist und einer festen Einheit, die durch die hintere Halterung 11 gehalten wird.
Wenn das elektrische Fahrzeug durch den Antriebsmotor mit dieser Konfiguration angetrieben wird, wird zunächst eine Wechselspannung mit niedriger Frequenz und mehreren Phasen (z. B. drei Phasen) von einer Leistungsversorgung zugeführt, die in dem Fahrzeug angebracht ist, und zwar an den Induktionsmotor 1. Dies veranlaßt die rotierende Welle 8, mit einer niedrigen Geschwindigkeit zu rotieren. Diese Rotationsgeschwindigkeit wird durch das epizyklische Reduktionsgetriebe 16 reduziert und dann durch den Planetenträger 22 an die Eingangswelle des elektrischen Fahrzeugs übertragen, um somit das elektrische Fahrzeug anzutreiben. Der Geschwindigkeitssensor 32 erfaßt die Geschwindigkeit. Wenn die Frequenz der an den Induktionsmotor 1 zugeführten Spannung erhöht wird, wird die Geschwindigkeit des elektrischen Fahrzeugs erhöht.
Beim Antriebsmotor nach dem Stand der Technik wird die rotierende Welle 8 durch die Kugellager 13 und 14 mittels der Lagerboxen der mittleren Halterung und der hinteren Halterung 11 getragen. Die Halterung in axialer Richtung der rotierenden Welle 8 ist durch eine Konfiguration realisiert, in der ein Stufenabschnitt des Vorderendes der Welle an dem inneren Ende des inneren Ringes des Kugellagers 13 aufgenommen ist, und ein Stufenabschnitt des hinteren Endes an dem inneren Ende des inneren Ringes des Kugellagers 14 aufgenommen ist. Das äußere Ende des äußeren Ringes des Kugellagers 13 ist in einem Stufenabschnitt einer Lagerbox der mittleren Halterung 9 angeordnet, und das äußere Ende des äußeren Ringes des Kugellagers 14 ist in einem Stufenabschnitt einer Lagerbox der hinteren Halterung 11 angeordnet. Angesichts der Abmessungsänderungen in der axialen Richtung, die durch die Anhäufung von Abmessungstoleranzen bei der Verarbeitung der Komponenten verursacht werden, ist der Abstand zwischen dem Stufenabschnitt der Lagerbox der mittleren Halterung 9 und dem Stufenabschnitt der Lagerbox der hinteren Halterung 11 im voraus auf einen hinreichend größeren Wert festgelegt als der Abstand zwischen dem äußeren Ende des Kugellagers 13 dessen innerer Ring, an dem Vorderende der rotierenden Welle 8 befestigt ist und dem äußeren Ende des Kugellagers 14 dessen inneren Ring an dem Hinterende der rotierenden Welle 8 befestigt ist.
Bei solch einem Antriebsmotor nach dem Stand der Technik für ein elektrisches Fahrzeug ist der Reduktionsmotor 1 so konstruiert, daß der Abstand zwischen dem Stufenabschnitt der Lagerbox der mittleren Halterung 9 und dem Stufenabschnitt der Lagerbox der hinteren Halterung 11 hinreichen größer ist als der Abstand zwischen den äußeren Enden der äußeren Ringe der Kugellager 13 und 14, deren innere Ringe jeweils an der rotierenden Welle 8 befestigt sind und daß jeder der äußeren Ringe lose in den inneren Rand der jeweiligen Lagerbox eingepaßt ist. Deshalb gibt es ein Problem insofern, als daß die rotierende Welle 8 sich in einem bestimmten Bereich in axialer Richtung bewegen kann, was Lärm verursacht. Weiterhin gibt es ein Problem insofern, daß wenn die Kugeln in den Lagerboxen der mittleren Halterung 9 und der hinteren Halterung 11 rotieren, die äußeren Ringe der Kugellager 13 und 14 langsam mitrotieren, wodurch Schlieren oder Kratzer aufgrund der Reibung zwischen den äußeren Oberflächen der äußeren Ringe und den inneren Oberflächen der Lagerboxen erzeugt werden, wodurch die Lager beschädigt werden.
Der innere Ring des an der Lastseite angeordneten Kugellagers 13, ist auf den Vorderendenabschnitt der rotierenden Welle 8 aufgepreßt. Um die laststeitige Öldichtung 25 in ihre Position zu bringen, muß deshalb die Öldichtung 25 einen hinreichend großen inneren Durchmesser haben, so daß die Öldichtung über den äußeren Durchmesser des äußeren Ringes des Kugellagers 13 passieren kann. Dies erfordert, daß der äußere Rand der rotierenden Welle, welche dem entspricht und welche die Öldichtung kontaktiert, einen größeren Durchmesser hat. Das verursacht, daß die rotierende Welle mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit rotiert, was in einer verkürzten Lebensdauer und verminderten Abdichteigenschaften der Öldichtung 25 resultiert. Weiterhin gibt es insofern ein Problem, als daß die rotierende Welle 8 aus einem Stabmaterial mit einem größeren Durchmesser hergestellt werden muß.
US 4 386 812 offenbart eine Fixierung eines Kugellagers, bei der die äußere Lagerschale eines Kugellagers mittels Haltebolzen und Schrauben gegen einen axialen Versatz gesichert ist und die innere Lagerschale sich gegen einen Absatz auf der Welle abstützt.
Die Erfindung wurde geschaffen, um die zum Stand der Technik erwähnten Probleme zu lösen. Ihm liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Getriebemotor für ein Fahrzeug anzugeben, der einen verringerten Lagerverschleiß aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Getriebemotor mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In der vorliegenden Erfindung wird die rotierende Welle daran gehindert, sich in der axialen Richtung zu bewegen, wodurch der Geräuschpegel verringert wird und verhindert wird, daß der äußere Ring eines Kugellagers für die rotierende Welle beschädigt wird.
Desweiteren wird in der vorliegenden Erfindung vorteilhaft eine Öldichtung an einer Position angeordnet, die bezüglich einem Lager an der Lastseite der rotierenden Welle weiter innen gelegen ist, und eine kleineren Durchmesser hat, wodurch die Eigenschaften verbessert werden und die Lebensdauer verlängert wird.
In vorteilhafter Art und Weise ist gemäß der vorliegenden Erfindung der innere Ring des Kugellagers auf der Nicht- Antriebsseite der rotierenden Welle auf der rotierenden Welle angebracht, der äußere Ring zumindest in der axialen Richtung an der hinteren Halterung befestigt, und somit die rotierende Welle in der axialen Bewegungsrichtung befestigt. Der innere Ring des zylindrischen Rollenlagers auf der Arbeitsseite der rotierenden Welle ist an der rotierenden Welle befestigt und der äußere Ring ist an dem Träger befestigt. Jedoch kann sich der innere Ring relativ zu den Rollen in der axialen Richtung bewegen und ist nicht durch die Anhäufung von Bearbeitungstoleranzen (Abmessungstoleranzen) in der axialen Richtung der Komponenten oder durch eine Abmessungsänderung in der axialen Richtung aufgrund eines Temperaturanstiegs eingeschränkt, oder kann davon abgelöst werden. Deshalb sind die äußeren Ringe des Kugellagers und des zylindrischen Rollenlagers bezüglich der inneren Peripherie der jeweiligen Lagerbox befestigt, so daß eine Bewegung in axialer Richtung der äußeren Ringe und eine Rotation infolge der Rotation der Kugeln oder Rollen verhindert wird. Die rotierende Welle und der Planetenträger rotieren in derselben Richtung wodurch bewirkt wird, daß die Lebensdauer des zylindrischen Rollenlagers verlängert wird. Weiterhin hat die Öldichtung, die an dem inneren Rand des Hinterendenabschnitts der mitteleren Halterung angebracht ist, eine kleineren Durchmesser als der einer Öldichtung, welche nach dem Stand der Technik benutzt wird. Durch diesen reduzierten inneren Durchmesser kann der äußere Durchmesser des Abschnitts der rotierenden Welle, welcher dem entspricht und mit dem inneren Rand der Öldichtung in Kontakt steht, reduziert werden, so daß die Umlaufgeschwindigkeit verringert wird, wodurch die Lebensdauer der Öldichtung verlängert wird.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 einen Längsquerschnittansicht eines elektrischen Getriebemotors für ein Fahrzeug nach einer Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 2 eine Längsquerschnittsansicht eines elektrischen Getriebemotors für ein Fahrzeug nach dem Stand der Technik.
Fig. 1 ist eine Längsquerschnittsansicht eines elektrischen Getriebemotors für ein Fahrzeug nach einer Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugsziffern 1 bis 7, 10 bis 12, 14 bis 21, 23, 24 und 25 bis 32 jeweils die gleichen Komponenten wie die nach Fig. 2. Das Referenzzeichen 40 bezeichnet eine rotierende Welle des Induktionsmotors 1, 41 bezeichnet eine mittlerte Halterung und 42 bezeichnet einen Planetenträger des Planeten-Getriebes. Ein vorderer Abschnitt des Planetenträgers 42 wird mittels eines Kugellagers 23 durch die vordere Halterung 10 gehalten und ein hintere Abschnitt wird mittels eines Kugellagers 24 durch die mittlere Halterung 41 gehalten. Die Antriebs(Vorder)-Seite der rotierenden Welle 40 wird mittels eines Zylinder- Rollenlagers 43 durch den Planetenträger 42 gehalten und die Nicht-Antriebs(Hinter)-Seite wird mittels des Kugellagers 14 durch die hintere Halterung 11 gehalten. Der innere Ring des Kugellagers 14 auf den hinteren Abschnitt der rotierenden Welle 40 aufgepreßt, und somit daran fest gesichert. Der äußere Ring des Kugellagers 14 ist lose in den inneren Rand der Lagerbox der hinteren Halterung 11 eingepaßt und auf der Vorderseite des äußeren Ringes ist eine Endabdeckung 44 angeordnet, die durch Schrauben 45 an der hinteren Halterung 11 befestigt ist, so daß der äußere Ring an der Lagerbox befestigt ist. Auf diese Art und Weise ist das Kugellager 14 zumindest in der axialen Bewegungsrichtung fest, und die Rotation des äußeren Ringes infolge der Rotation der Welle wird verhindert. Diese Konfiguration blockiert die axiale Bewegungsrichtung der rotierenden Welle 40. Der innere Ring des Zylinder-Rollenlagers 43 ist auf der Arbeitsseite auf den vorderen Abschnitt der rotierenden Welle aufgepreßt, und somit daran befestigt, und der äußere Ring ist fest in den inneren Rand des hinteren Endes des Planetenträgers eingepaßt. Der innere Ring kann sich in der axialen Richtung relativ zu den Rollen, die den äußeren Rand des inneren Ringes berühren, bewegen. Deshalb ist die Nicht-Arbeitsseite der rotierenden Welle 40 in der axialen Bewegungsrichtung durch das Kugellager 14 befestigt und die Arbeitsseite ist dergestalt angeordnet, daß diese sich entsprechend einer Temperaturänderung in der axialen Richtung ausdehnen oder zusammenziehen kann. Bei dieser Konfiguration wird, sogar wenn sich die Abmessungen in der axialen Richtung durch die Addition von Fertigungstoleranzen in der axialen Richtung der Komponenten oder durch einen Anstieg der Temperatur ändern, die rotierende Welle nicht durch diese Maßänderung eingeschränkt und solche Maßänderungen werden ausgeglichen.
Deshalb wird die rotierende Welle 40 an einer Bewegung in der axialen Richtung gehindert und somit der Lärmpegel verringert. Weiterhin sind die äußeren Ringe des Kugellagers 14 und des zylindrischen Rollenlagers 43 an einer Rotation infolge der Rotation der Kugeln oder Rollen gehindert, wodurch eine Beschädigung oder ein Abreiben der Oberflächen die den inneren Rand der jeweiligen Lagerbox berühren, verhindert wird.
Bei dem elektrischen Getriebemotor nach dem Stand der Technik wird der äußere Ring des antriebsseitigen Kugellagers 14 durch die stationäre mittlere Halterung 9 gehalten. Im Gegenteil dazu ist bei der Ausführungsform der äußere Ring des Zylinder-Rollenlagers 43 an dem Planetenträger fixiert. Dementsprechend ist, wenn sich der innere Ring mit einer Geschwindigkeit von N dreht, (welches gleich der Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden Welle 40 ist), die Rotationsgeschwindigkeit N1 (welche gleich der Rotationsgeschwindigkeit des Trägers 42 ist), des äußeren Ringes N1 = N/g (wobei 1/g das Reduktionsverhältnis ist). Auf diese Weise rotiert der äußere Ring, der der Rotation des inneren Ringes folgt in derselben Richtung mit (1/g) mal der Rotationsgeschwindigkeit des inneren Ringes. Deshalb ist die Lebensdauer des Lagers verlängert, und die Größe des Lagers kann reduziert werden.
Das Bezugszeichen 46 bezeichnet eine Öldichtung, die an dem inneren Rand des hinteren Abschnitts der mittleren Halterung 41 angebracht ist. Die Öldichtung 46 hat einen inneren Durchmesser, der größer als der Außendurchmesser des inneren Ringes des Zylinder-Rollenlagers 43 ist oder welcher kleiner ist als der der Öldichtung, die nach dem Stand der Technik benutzt wird. Das kommt daher, daß bei der Ausführungsform das Zylinder-Rollenlager 43 so konfiguriert ist, daß der äußere Ring und die Rollen separiert (d. h. zerlegt) werden können und von dem inneren Ring getrennt werden können. In dem Zustand, in dem der äußere Ring und die Rollen von dem inneren Ring separiert sind, kann deshalb die mittlere Halterung 41, an der die Öldichtung 46 angebracht ist, installiert werden. Dementsprechend kann der Durchmesser des Abschnitts der rotierenden Welle 40, der der Öldichtung 46 entspricht und diese berührt, reduziert werden, wodurch die Lebensdauer der Öldichtung 46 verlängert und die Abdichteigenschaften der Öldichtung 46 verbessert werden. Weiterhin kann die rotierende Welle 40 aus einem Stangenmaterial mit einem kleineren Durchmesser hergestellt werden.
Wie oben beschrieben, ist nach der Erfindung der innere Ring des Kugellagers auf der Nicht-Antriebsseite der rotierenden Welle an der rotierenden Welle angebracht und der äußere Ring ist an der hinteren Halterung befestigt. Das Lager auf der Antriebsseite ist ein Zylinder-Rollenlager dessen innerer Ring auf der rotierenden Welle angebracht ist, und dessen äußerer Ring an dem Planetenträger angebracht ist. Dementsprechend ist die rotierende Welle an einer Bewegung in axialer Richtung gehindert, wodurch der Geräuschpegel verringert wird. Weiterhin ist die Lebensdauer des Zylinder-Rollenlagers auf der Arbeitsseite verlängert und die Größe des Lagers kann reduziert werden. Weiterhin kann der innere Durchmesser der Öldichtung, die an dem hinteren Abschnitt der mittleren Halterung angebracht ist, reduziert werden, und deshalb ist die Lebensdauer der Öldichtung verlängert und die Abdichteigenschaften der Öldichtung verbessert. Die rotierende Welle hat an dem Abschnitt, der der Öldichtung entspricht, und diese kontaktiert, einen reduzierten Durchmesser, wodurch die rotierende Welle aus einem Stangenmaterial kleineren Durchmessers hergestellt werden kann. Das kann die Materialkosten reduzieren.

Claims (5)

1. Elektrischer Getriebemotor für ein Fahrzeug, umfassend:
  • 1. einen elektrischen Induktionsabschnitt mit Stator (2, 3) und Rotor (4),
  • 2. eine rotierende Welle (40),
  • 3. eine hintere Halterung (11) zur Aufnahme des Stators (2, 3) und eines ersten Lagers (14) mit einem inneren und einem äußeren Lagerring, wobei der innere Ring an der Nicht-Antriebsseite der rotierenden Welle (40) befestigt ist,
  • 4. eine vordere Halterung (10), die in Richtung zu der Antriebsseite der rotierenden Welle (40) vorgesehen ist,
  • 5. eine mittlere Halterung (41), wobei
    der Induktionsabschnitt zwischen der hinteren Halterung (11) und der mittleren Halterung (41) angeordnet ist, und
    eine Seite eines in einem Planeten-Getriebe (16) vorgesehenen Planetenträgers (42) über ein zweites Lager (23) mit der rotierenden Welle an ihrer Antriebsseite und mit der vorderen Halterung (10) in Verbindung steht,
  • 6. ein drittes Lager (43) mit einem inneren und einem äußeren Lagerring, das zwischen der rotierenden Welle (40) und dem Planetenträger (42) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • 1. das erste Lager (14) ein Festlager ist, das mittels einer Befestigungseinrichtung (44, 45) in einer in der hinteren Halterung (11) vorgesehenen Aussparung in axialer Richtung fixiert ist, und
  • 2. das dritte Lager (43) ein Zylinder-Rollenlager ist, dessen äußerer Ring an dem Planetenträger (42) und dessen innerer Ring an der rotierenden Welle (40) befestigt ist.
2. Elektrischer Getriebemotor für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Lager Kugellager (14, 23) sind.
3. Elektrischer Getriebemotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Lager (43) zerlegbar ist.
4. Elektrischer Getriebemotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öldichtung (46) zur Abdichtung zwischen der mittleren Halterung (41) und der rotierenden Welle (40) einen Innnendurchmesser hat, der größer als der Außendurchmesser des inneren Lagerrings des dritten Lagers (43) ist.
5. Elektrischer Getriebemotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchmesser des Abschnitts der rotierenden Welle (40), auf dem die Öldichtung (46) angebracht ist, einen kleineren Durchmesser aufweist als der äußere Lagerring des Zylinderrollenlagers (43).
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