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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Antriebsmotoreinheit
entsprechend des Oberbegriffteils des unabhängigen Anspruchs 1, und noch genauer,
eine Antriebsmotoreinheit, die einen Motor, einen Wandler, ein Reduzierungsgetriebe
und ein Differential enthält,
die alle in Reihe angeordnet in der Antriebsmotoreinheit enthalten
sind.
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Die
offen gelegte
Japanische Patentanmeldung
Nr. 07-298552 zeigt eine integrierte Antriebsmotoreinheit
entsprechend des Oberbegriffteils des unabhängigen Anspruchs 1. Die Einheit
hat einen Motor, einen Wandler und eine Wandler-Kühlkammer,
die alle darin enthalten sind, wobei die Wandler-Kühlkammer
zwischen den Motor und den Wandler eingesetzt ist.
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In
der zuvor beschriebenen Antriebsmotoreinheit sind alle Hauptkomponenten
der Antriebsmotoreinheit, die der Motor, der Wandler und die Wandler-Kühlkammer
sind, durch ein schweres Bauteil umgeben. Demzufolge wird die Antriebsmotoreinheit schwer.
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US 5, 632,351 zeigt eine
integrierte Antriebsmotoreinheit entsprechend des Oberbegriffs von
Anspruch 1, die aufweist einen Motor mit einer Ausgangswelle, einen
Wandler, um zu dem Motor Energie zuzuführen, eine Redzierungs-Differentialeinheit, die
mit der Ausgangswelle verbunden ist, die das Drehmoment auf ein
Achsenpaar verteilt, wobei ein Ende der Achsen durch den Wandler
hindurchgeht, ein Rahmenteil, um dem Motor, dem Wandler und der Redzierungs-Differentialeinheit
zu gestatten, integriert zu werden, und wobei der Wandler außerhalb des
Rahmenteils angeordnet ist.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die integrierte Antriebsmotoreinheit,
wie zuvor angezeigt, zu verbessern, um ihr Gewicht zu reduzieren, um
eine integrierte Antriebsmotoreinheit mit leichtem Gewicht zu schaffen.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine integrierte
Antriebsmotoreinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit in Verbindung mit
den beigefügten
Zeichnungen erläutert,
wobei die
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1 eine
Schnittdarstellung einer integrierten Antriebsmotoreinheit eines
Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend in Bezug auf die Zeichnungen
erläutert.
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In
einem integrierten Antriebsmotoreinheit IM der Figur sind ein Wandlerabschnitt 50,
ein Motorabschnitt 60 und ein Reduzierungsgetriebe- und Differentialabschnitt 70 als
eine Reduzierungs-Differentialeinheit in einer Reihe von rechts
in der Zeichnung angeordnet. Ein Stator 1 des Motorabschnittes 60 ist
in einem Motorgehäuse 8 feststehend.
Der Stator 1 enthält
die Statorwicklung 1a, und wenn der Statorwicklung 1a Elektroenergie
zugeführt
wird, bringt der Stator ein Drehmoment auf einen Rotor 2 auf.
Der Rotor 2 ist an einer hohlen Motorausgangswelle 3 befestigt,
die das Drehmoment auf ein Sonnenrad 10 überträgt. Die
Lager 4 und 6 sind als Lagertragabschnitte des
linken und rechten Endes der Motorausgangswelle 3 vorgesehen.
Das Lager 4 ist an dem linken Flansch 5 des Motorabschnittes 60 befestigt
und das Lager 6 als ein erstes Lager ist an einem rechten Flansch 7 des
Motorabschnittes 60 befestigt. Die Positionen der Lager 4 und 6 sind
wichtig, um einen gleichmäßigen Spalt
zwischen dem Stator 1 und dem Rotor 2, der als
ein Luftspalt bezeichnet wird, beizubehalten, der üblicherweise
1 mm oder kleiner ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Lager 4 und 6 jeweils
festgelegt in radialen Positionen auf dem linken und rechten Flansch 5 und 7,
die den Innenumfang des Motorgehäuses 8,
an dem der Stator 1 befestigt ist, als eine Bezugnahme
verwenden, wodurch die genauen radialen Positionen der Lager 4 und 6 erhalten
werden. Wie zuvor beschrieben weist der Motorabschnitt 60 den
Stator 1, den Rotor 2, die Motorausgangswelle 3,
die Lager 4 und 6, die Flansche 5 und 7 und
das Motorgehäuse 8 auf.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist, wie in der Fig. gezeigt, ein Planetenradsystem für die Reduzierungsgetriebe
vorgesehen. Das Planetenrad-Reduzierungsgetriebe enthält ein Sonnenrad 10,
Planetenräder 11,
ein Ringzahnrad 12 und ein Getriebegehäuse 23. Das Sonnenrad 10 ist
an dem linken Endabschnitt der Motorausgangswelle 3 befestigt.
Das Ringzahnrad 12 ist an dem Innenumfang des Getriebegehäuses 23 befestigt.
Das Sonnenrad 10 und das Ringzahnrad 12 sind durch
die Planetenräder 11,
die dazwischen damit im Kämmeingriff
sind, verbunden. Die Motordrehung, die zu dem Sonnenrad 10 eingegeben
wird, wird bei einer reduzierten Drehzahl auf einen Planetenradträger 13a übertragen,
der die Planetenräder 11 mit
den daran befestigten Wellen der Plane tenräder 11 trägt. Der
Planetenradträger 13a bildet
einen Teil eines Zahnradträgers 13 für die Zahnräder des
Differentials. Der Zahnradträger 13 ist durch
ein Lager 14 in dem Getriebegehäuse 23 drehbar gelagert.
Die auf den Planetenradträger 13a übertragene
Motordrehung wird durch den Zahnradträger 13 weiter zu den
vier Kegelrädern,
die das Differential bilden, übertragen.
Die Zahnräder
des Differentials werden gebildet von den Seitenzahnrädern 15 und 17 und
den Ritzelzahnrädern 16 und 18,
die drehbar gelagert durch eine Ritzelwelle 16a, eingesetzt
in den Zahnradträger 13,
und im Kammeingriff mit den Seitenrädern 15 und 17 sind.
Diese Zahnräder
können
mit dem Zahnradträger 13 einstückig gedreht
werden. Das Seitenzahnrad 15 auf der linken Seite der Figur
ist an einer linken Antriebswelle (an einer linken Achse) 19 befestigt,
die sich nach links erstreckt und mit einem linken Rad (nicht gezeigt) verbunden
ist, während
das Seitenzahnrad 17 auf der rechten Seite an einer rechten
Antriebswelle (an einer rechten Achse) 20 befestigt ist,
die sich nach rechts erstreckt und mit einem rechten Rad (nicht
gezeigt) verbunden ist. Wenn die linken und rechten Antriebswellen 19 und 20 mit
derselben Drehzahl drehen, drehen sich vier Kegelzahnräder 15, 16 und 18 gemeinsam
mit dem Zahnradträger 13,
ohne eine relative Drehung zu vollführen. Wenn die linken und rechten
Antriebswellen 19 und 20 sich mit unterschiedlichen
Drehzahlen drehen, drehen die vier Kegelzahnräder 15, 16, 17 und 18 gemeinsam
miteinander, um dadurch dasselbe Drehmoment auf die linken und rechten
Antriebswellen 19 und 20 gleichmäßig zu verteilen,
was die Differenz in der Drehzahl absorbiert. Der Reduzierungsgetriebe-
und Differentialabschnitt 70 wird, wie zuvor beschrieben,
von den Reduzierungszahnrädern
und den Zahnrädern
des Differentials gebildet. In diesem Ausführungsbeispiel dienen einstufige
Planetenradgetriebe als die Reduzierungsgetriebe. Es werden jedoch
mehrstufige Planetenradgetriebe oder eine geradverzahnte Reduzierungseinrichtung
nicht vom Geist der Erfindung abweichen. Zusätzlich kann das Getriebesystem
des Differentials mit einem anderen System, z. B. einem Planetenradsystem,
ersetzt werden.
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Die
rechte Antriebswelle 20 geht durch das Innere der hohlen
Motorausgangswelle 3, eine Bohrung, vorgesehen in der Mitte
des rechten Flansches 7, und das Innere eines rohrförmigen Abschnittes 7a, der
mit dem rechten Flansch 7 einstückig gebildet ist und sich
axial nach rechts von dem Umfang der Mittelbohrung an dem rechten
Flansch 7 erstreckt, hindurch und erreicht das rechte Ende
der integrierten Antriebsmotoreinheit IM, wo der rechte Endabschnitt der
rechten Antriebswelle 20 durch ein Lager 24 (ein zweites
Lager), das an dem rechten Ende des rohrförmigen Abschnittes 7a vorgesehen
ist, drehbar gelagert ist. Unterdessen wird der rechte Endabschnitt der
Motorausgangswelle 3 durch das Lager 6, das in der
Mitte des rechten Flansches 7 unter Verwendung des Motorgehäuses 8 als
eine Bezugnahme positioniert ist, drehbar gelagert. Demzufolge wird
die rechte Antriebswelle 20, die durch das Lager 24 gelagert wird,
genau in einer geforderten Koaxialität mit der Motorausgangswelle 3 beibehalten.
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Ein
Wandler 50, der Wechselstrom-(AC) Elektroenergie zu der
Statorwicklung 1a des Motorabschnittes 60 zuführt, ist
vorgesehen an der Außenseite
des rohrförmigen
Abschnittes 7a, die die Seite ist, die zu dem Innenraum
des rohrförmigen
Abschnittes 7a, wo die rechte Antriebswelle 20 hindurchgeht,
gegenüberliegt.
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Rund
um den Wandler 50 ist eine Schutzabdeckung 26 vorgesehen,
um den Wandler 50 abzudecken. Die Schutzabdeckung 26 hat
eine Funktion, um die Bauteile 25 des Wandlers 50 vor
dem Spritzen von Wasser, vor Schmutz, Steinen und dergleichen von
der Straße
zu schützen,
und hat auch eine Funktion, um das elektromagnetische Geräusch, das durch
den Wandler 50 erzeugt wird, abzuschirmen. Wie in der Fig.
gezeigt, sind die Bauteile des Wandlers 50 nicht an der
Schutzabdeckung 26, sondern auf der rechten Seitenfläche des
rechten Flansches 7 und/oder der Außenseite des rohrförmigen Abschnittes 7a montiert.
Das Material der Schutzabdeckung 26 braucht keine große Festigkeit
zu haben, sondern hat vorzugsweise eine spezifische Leitfähigkeit
für die
Wirkung der elektromagnetischen Abschirmung. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Schutzabdeckung 26 aus Kunststoff hergestellt und gebildet,
um an ihrer inneren Oberfläche
einen Film mit der elektromagnetische Abschirmung, z. B. eine Metallfolie,
zu haben, die durch Dampfablagerung oder dergleichen gebildet wird,
um dadurch einen leichtgewichtigen Aufbau für eine integrierte Antriebsmotoreinheit
IM zu erreichen, während
die Wirkung der elektromagnetischen Abschirmung des Metall-Materials
beibehalten wird. Überdies
ist jedes Metall-Material, das die Schutzabdeckung 26 leichter als
den rohrförmigen
Abschnitt 7a realisiert, z. B. ein Metallblech dünner als
die äußere Seitenwand
des rohrförmigen
Abschnittes 7a, für
die Verwendung als Schutzabdeckung 26 ausreichend. Durch
das Metallblech werden sowohl die Wirkung der elektromagnetischen
Abschirmung, als auch der leichtgewichtige Aufbau für die integrierte
Antriebsmotoreinheit IM geschaffen.
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Wie
in der Fig. gezeigt, ist auf der rechten Seitenfläche des
rechten Flansches 7 eine Bohrung 7b vorgesehen,
die mit dem Außenumfang
des Flansches 7 verbunden ist, wo ein Verbinder 27 zum
Zuführen
von Gleichstrom-(DC) Elektroenergie aus einer Energiequelle, z.
B. einer Batterie zu dem Wandler 50 vorgesehen ist. Die
DC-Elektroenergie wird zu den Bauteilen 25 des Wandlers 50 über eine
Elektroleitung (nicht gezeigt), die durch die Bohrung 7b hindurchgeht,
zugeführt
und wird durch den Wandler in AC-Elektroenergie umgewandelt, um
zu dem Motorabschnitt 60 zugeführt zu werden.
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Die
AC-Elektroenergie als eine Ausgangsleistung des Wandlers 50 wird
zu der Statorwicklung 1a über einen isolierten Anschluss 28 zugeführt, der einen
Leiterkern, abgedeckt mit einem Isolator, z. B. Keramik, hat, und
der durch den Flansch 7 durchdringt. Infolge des isolierten
Anschlusses 28 wird das Geräusch, das durch den Wandler 50 erzeugt
wird, wirksam abgeschirmt und die Verdrahtung (nicht gezeigt) aus
dem Wandler 50 zu der Verdrahtung der Statorspule 1a wird
verkürzt,
wodurch ein daran entstehender Energieverlust reduziert wird. Durch
das Verwenden des zuvor beschriebenen Aufbaus kann die Passoberfläche 7c des
rechten Flansches 7, mit der die Schutzabdeckung 26 verbunden
werden soll, flach sein und die Schutzabdeckung 26 kann
in einer einfachen Form gebildet werden, wodurch die Herstellung
derselben erleichtert wird und eine Flüssigkeitsdichte Abdichtung
an der Verbindung der Schutzabdeckung 26 und des rechten
Flansches 7 sicher gestellt wird.
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Es
ist zu beachten, dass ein Konstruktionsrahmenteil 80 des
Ausführungsbeispieles
der Figur den rechten Flansch 7, das Motorgehäuse 8,
den linken Flansch 5 und das Getriebegehäuse 23 enthält, wobei
der rechte Flansch 7, zusammen mit dem rohrförmigen Abschnitt 7a das
rechte Rahmenteil des Motorabschnittes 60 bilden, das Motorgehäuse 8 das äußere Umfangsrahmenteil
des Motorabschnittes 60 bildet, der linke Flansch 5 das
linke Rahmenteil des Motorabschnittes 60 bildet und das
Getriebegehäuse 23 das äußere Rahmenteil
des Reduzierungsgetriebes- und des Differentialabschnittes 70 bildet.
Das Konstruktionsteil 80 bildet somit den Rahmen der gesamten
integrierten Antriebsmotoreinheit IM, der den Motorabschnitt 60,
den Reduzierungsgetriebe- und Differentialabschnitt 70 und
den Wandler 50 integriert hat.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist nur der Wandler 50 außerhalb des Konstruktionsteiles 80 (des
rechten Flansches 7 und des rohrförmigen Abschnittes 7a)
angeordnet. Unter den Bauteilen der integrierten Antriebsmotoreinheit
IM sind das Motorgehäuse 8,
das den Stator 1 des Motorabschnittes 60 lagert,
das Getriebegehäuse 23 des
Reduzierungsgetriebe- und Differentialabschnittes 70, das
das Lager 24 lagert, und die Lagerteile für die Lager 4, 6 und 14,
die die Flansche 5 und 7 enthalten, und den rohrförmigen Abschnitt 7a erforderlich,
um eine Festigkeit zu haben, um eine mechanische Last zu tragen.
Die Schutzabdeckung 26 des Wandlers 50 nimmt keine solche
mechanische Last auf und es ist deshalb nicht erforderlich, dass
sie eine solche Festigkeit hat.
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Jedoch
waren früher
im Stand der Technik alle Bauteile einer integrierten Antriebsmotoreinheit in
einem Konstruktionsrahmenteil des Motors umfasst. Und zum Lagern
eines Lagers, das auf der radialen Innenseite des Wandlers angeordnet
ist, ist es notwendig gewesen, ein Konstruktionsrahmenteil auf der
radialen Außenseite
des Wand lers vorzusehen, wodurch das Konstruktionsrahmenteil in
einer Form gebildet war, die den Wandler umgibt.
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Dieses
Konstruktionsrahmenteil ist aus einem relativ dicken Metallteil
gebildet worden, um die erforderliche mechanische Festigkeit zu
erhalten, was zu einem erhöhten
Gewicht der Antriebsmotoreinheit geführt hat.
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Entsprechend
dieses Ausführungsbeispieles ist
der Wandler 50, der im gewicht leicht ist und keine mechanische
Last aufnimmt, außerhalb
des Konstruktionsteils 80 angeordnet. Dies beseitigt die
Notwendigkeit den Wandler 50 mit einem schweren Konstruktionsteil 80 abzudecken,
um dadurch dem Konstruktionsteil 80 zu gestatten, im gewicht
leicht zu sein.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist der rohrförmige
Abschnitt 7a einstückig
als ein Teil des Konstruktionsteils 80 gebildet und an
dem rechten Ende des rohrförmigen
Abschnittes 7a ist das Lager 24 als ein zweites
Lager zum Lagern des rechten Endes der rechten Antriebswelle 20 vorgesehen.
Und der rohrförmige
Abschnitt 7a erstreckt sich axial nach rechts von dem zentralen
Abschnitt des rechten Flansches 7, der ein Konstruktionsteil
ist, das zu dem Lager 24 am nächsten ist, und wo das Lager 6 als
ein erstes Lager befestigt ist, um das ende der Motorausgangswelle 3 zu
lagern.
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Entsprechend
des zuvor beschriebenen Aufbaus wird ein Konstruktionsteil, das
früher
aus zwei Abschnitten gebildet worden ist, z. B. aus einem rohrförmigen Abschnitt
mit großem
Durchmesser, der den Wandler umgibt, und aus einem Abschnitt zum Schließen einer
Endöffnung
des rohrförmigen
Abschnittes, mit nur einem rohrförmigen
Abschnitt 7a mit kleinem Durchmesser ersetzt. Demzufolge
wird das Gewicht des gesamten Konstruktionsteils 80, d. h.,
das Gewicht der integrierten Antriebsmotoreinheit IM reduziert.
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Überdies
wird durch das Verwenden eines Teiles des Konstruktionsteils 80,
das der Innenumfang des Motorgehäuses 8 ist,
als eine Bezugnahme, um die radialen Positionen der Lager 4 und 6 der
Motorausgangswelle 3 und des Lagers 24 der rechten Antriebswelle 20 zu
bestimmen, eine verstärkte
Koaxialität
erreicht und das Zusammenbauen der Motoreinheit wird demzufolge
erleichtert.
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Es
ist nicht notwendig die Bauteile 25 des Wandlers 50,
die hauptsächlich
aus Elektroteilen an der Schutzabdeckung 26 bestehen, zu
montieren. Die Bauteile 25 werden durch das Montieren von
ihnen auf der Außenoberfläche eines
Teils des Konstruktionsteils 80, die die äußere Seite
des rohrförmigen
Abschnittes 7a und die rechte Seitenfläche des rechten Flansches 7 ist,
fest gehalten. Weiterhin können
die Bauteile 25 mon tiert/demontiert werden, indem die Schutzabdeckung 26 entfernt
worden ist, wodurch die Handhabbarkeit beim Montieren des Wandlers 50 verbessert
wird.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
sind, wie in der Figur gezeigt, der Wandler 50, der Motorabschnitt 60 und
der Reduzierungsgetriebe- und Differentialabschnitt 70 in
dieser Reihenfolge von rechts angeordnet und die Bauteile, die miteinander
mechanisch und/oder elektrisch verbunden sind, können auch, ohne dass Raum verschwendet
wird, nebeneinander angeordnet werden. Die Elektroenergie wird zu
dem Motorabschnitt 60 von dem Wandler 50 zugeführt, der
angeordnet ist, um auf der rechten Seite derselben benachbart zu
sein. Unterdessen wird die Antriebskraft auf den Reduzierungsgetriebe-
und Differentialabschnitt 70 von dem Motorabschnitt 60 übertragen,
der angeordnet ist, um auf der rechten Seite des Reduzierungsgetriebe-
und Differentialabschnittes 70 benachbart zu sein. Eine
Anordnung in einer weiteren Reihenfolge von dem Motorabschnitt 60, von
dem Wandler 50 und von dem Reduzierungsgetriebe- und Differentialabschnitt 70,
oder in der Reihenfolge von dem Wandler 50, von dem Reduzierungsgetriebe-
und Differentialabschnitt 70 und von dem Motorabschnitt 60 kann
die zuvor beschriebene Wirkung zeigen.
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Überdies
kann der zuvor beschriebene Aufbau auf eine Vielzahl von Motor-Typen,
der eine damit integrierte Steuerungseinheit, z. B. einen Wandler,
für den
Motor hat, angewandt werden. Z. B. kann der Motor-Typ ein bürstenloser
Synchronmotor oder ein Induktionsmotor oder ein magnetischer Widerstandsmotor,
der keinen Permanentmagneten verwendet, sein.