DE60318807T2 - Integrierte Antriebsmotoreneinheit für Fahrzeuge - Google Patents

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine integrierte Antriebsmotoreinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei die
  • 1 eine Schnittdarstellung einer integrierten Antriebsmotoreinheit eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend in Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (8)

  1. Integrierte Antriebsmotoreinheit, aufweisend: einen Motor (60) mit einer Ausgangswelle (3); einen Wandler (50) zum Zuführen von Energie zu dem Motor (60); eine Reduzierungs-Differentialeinheit (70), verbunden mit der Ausgangswelle (3), die das Drehmoment des Motors (60) auf ein Achsenpaar (19, 20) verteilt, wobei eine der Achsen (19, 20) durch den Wandler (50) hindurchgeht; und ein Rahmenteil (80), um zu gestatten, dem Motor (60), den Wandler (50) und die Reduzierungs-Differentialeinheit (70) integriert anzuordnen, wobei das Rahmenteil (80) einen Teil des Motors (60) und einen Teil der Reduzierungs-Differentialeinheit (70) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenteil (80) einen Flansch (7) des Motors (60) enthält, der gebildet ist, um an einem zentralen Abschnitt desselben einen Rohrabschnitt (7a) mit kleinem Durchmesser zu haben, der sich axial davon erstreckt und die Achse (20), die durch den Wandler (50) hindurchgeht, drehbar lagert, und der Wandler (50) außerhalb des Rohrabschnittes (7a) mit kleinem Durchmesser angeordnet ist.
  2. Integrierte Antriebsmotoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (60), der Wandler (50) und die Reduzierungs-Differentialeinheit (70) in einer Reihe in der Reihenfolge des Wandlers (50), des Motors (60) und der Reduzierungs-Differentialeinheit (70) angeordnet sind.
  3. Integrierte Antriebsmotoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten (25) des Wandlers (50) an dem Rahmenteil (80) montiert sind.
  4. Integrierte Antriebsmotoreinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (50) mit einer Metall-Schutzabde ckung (26) versehen ist, die ausgebildet ist, dünner als das Rahmenteil (80) zu sein.
  5. Integrierte Antriebsmotoreinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (50) mit einer Kunststoff-Schutzabdeckung (25) versehen ist, die gebildet ist, um eine Schicht zum elektromagnetischen Abschirmen zu haben.
  6. Integrierte Antriebsmotoreinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenteil (80) an dem Flansch des Motors (60) vorgesehen ist und dessen Rohrabschnitt (7, 7a) mit kleinem Durchmesser mit einem ersten Lager (6) zum Lagern der Ausgangswelle (3) des Motors (60) und einem zweiten Lager (24) zum Lagern der Achse (20), die durch den Wandler (50) hindurchgeht, versehen ist.
  7. Integrierte Antriebsmotoreinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenteil (80) einen Flansch des Motors (60) auf der Seite des Wandlers (50) aufweist und ein Verbinder (27), um Energie zu dem Wandler (50) zuzuführen, an dem Flansch (7) vorgesehen ist.
  8. Integrierte Antriebsmotoreinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenteil (80) einen Flansch (7) des Motors (60) auf der Seite des Wandlers (50) aufweist und wobei ein isolierter Anschluß (28) durch den Flansch (7) hindurch vorgesehen ist.
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