DE102013103813A1

DE102013103813A1 - Elektrischer Wagen mit Getriebemotor

Info

Publication number: DE102013103813A1
Application number: DE102013103813A
Authority: DE
Inventors: Xiu Hua ZHU; Tong LING
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric International AG
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2013-10-17
Also published as: CN103373383A; JP2013241175A; US9115790B2; CN103373383B; US20130274049A1

Abstract

Der elektrische Wagen hat eine Hauptkörper, Räder an der Unterseite des Hauptkörpers und einen Getriebemotor für den elektrischen Antrieb der Räder. Der Getriebemotor umfasst einen Motor mit einer Motorwelle, eine mit wenigstens einem der Räder verbundene Ausgangswelle und eine Getriebeuntersetzungseinheit, die die Motorwelle mit der Ausgangswelle verbindet. Die Getriebeuntersetzungseinheit hat einen Schrägverzahnungsgetriebezug.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Wagen, speziell einen Babybuggy, und insbesondere einen Getriebemotor des elektrischen Wagens.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Übliche Wagen einschließlich Kinderwagen werden manuell bedient. Es ist nicht leicht, einen Kinderwagen bergauf zu schieben oder einen Kinderwagen zu schieben, der noch mit weiteren Dingen beladen ist. Zur Beseitigung solcher Schwierigkeiten wurden elektrische Kinderwagen angeboten. Elektrische Kinderwagen sind mit einem Elektromotor für den Antrieb des Kinderwagens und mit elektrischen Schaltern zum Steuern des Motors ausgestattet. Ein bekannter elektrischer Kinderwagen hat einen Getriebemotor, der direkt mit einem Antriebsrad des Kinderwagens verbunden ist. Da der Getriebemotor jedoch laut ist, fühlt sich das Baby unbehaglich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Aus diesem Grund wird ein elektrischer Kinderwagen oder Wagen mit einem leiseren Getriebemotor gewünscht.
Das Konzept des Getriebemotors kann bei vielen Arten von Vorrichtungen mit Rädern verwendet werden, und der Begriff ”Wagen” ist lediglich ein Oberbegriff, unter dem solche mit Rädern versehene Vorrichtungen und insbesondere Handwagen, Golfwagen, Rollstühle, Kinderwagen und Buggies erfasst sind.
Demzufolge wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Elektrowagen angegeben, umfassend: einen Hauptkörper, an der Unterseite des Hauptkörpers angeordnete Räder und einen Getriebemotor, der für den Antrieb mindestens eines der Räder ausgebildet ist, wobei der Getriebemotor umfasst: einen Motor mit einer Motorwelle, eine Ausgangswelle, die mit dem mindestens einen Rad verbunden ist, und eine Getriebeuntersetzungseinheit, die die Motorwelle mit der Ausgangswelle verbindet, wobei die Getriebeuntersetzungseinheit einen Schrägverzahnungsgetriebezug umfasst.
Vorzugsweise ist der Schrägverzahnungsgetriebezug ein Planetengetriebezug mit einem Sonnenrad, das Schrägzähne hat, einem das Sonnenrad umschließenden Hohlrad, das schräge Innenzähne hat, und mit Planetenrädern, die durch einen Träger drehbar gestützt sind, wobei die Planetenräder zwischen den Schrägzähnen des Sonnenrads und der schrägen Innenzähnen des Hohlrads kämmen.
Vorzugsweise beträgt der Schrägungswinkel der Schrägzähne in dem Schrägverzahnungsgetriebezug 8 Grad bis 20 Grad.
Vorzugsweise sind die Planetenräder aus Kunststoff und das Sonnenrad und das Hohlrad aus Metall gefertigt.
Vorzugsweise ist das Sonnenrad an der Motorwelle befestigt.
Vorzugsweise ist eine Montageplatte an dem Motor befestigt, und das Hohlrad ist durch radiale Schrauben mit der Montageplatte verbunden.
Vorzugsweise umfasst die Getriebeuntersetzungseinheit ein Planetengetriebe einer ersten Stufe und ein Planetengetriebe einer zweiten Stufe, wobei das Planetengetriebe der ersten Stufe ein Schrägverzahnungsgetriebezug und das Planetengetriebe der zweiten Stufe ein Geradverzahnungsgetriebezug ist.
Vorzugsweise ist der Motor ein bürstenloser Gleichstrommotor, umfassend einen Ständer mit Wicklungen und einen Läufer mit Läuferpolen, die durch Permanentmagnete gebildet werden.
Vorzugsweise sind die Läuferpole abgeschrägte Pole.
Vorzugsweise umfasst die Getriebeuntersetzungseinheit ein Duplexlager, das in einem Lagerhalter sitzt, um die Ausgangswelle drehbar zu stützen.
Durch vorliegende Erfindung wird ein Getriebemotor für elektrische Wagen angegeben, umfassend: einen Motor mit einer Motorwelle, eine Ausgangswelle, die direkt oder indirekt mit einem Rad des Wagens verbunden ist, und eine Getriebeuntersetzungseinheit, die die Motorwelle mit der Ausgangswelle verbindet, wobei die Getriebeuntersetzungseinheit einen Schrägverzahnungsgetriebezug umfasst.
In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Kämmungsfläche von schrägverzahnten Rädern groß, und das Kämmen der Zähne ist ein Prozess eines allmählichen Kontakts, weshalb das Geräusch des Getriebemotors reduziert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels erläutert, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen, die in den Figuren dargestellt sind, sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
1 zeigt einen Getriebemotor eines Buggies gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine auseinandergezogene Darstellung des Getriebes des Motors von 1;
3 ist eine Schnittansicht des Getriebes von 2;
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Getriebes von 2; und
5 zeigt einen Buggy, in dem der Getriebemotor von 1 eingebaut ist.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein elektrischer Wagen 70 in Form eines Baby-Buggies gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 5 dargestellt. Der Wagen hat einen Hauptkörper 72, Räder 74, die an der Unterseite des Hauptkörpers angeordnet sind, und einen Getriebemotor 10 für den elektrischen Antrieb mindestens eines der Räder. Ein Abteil 76 wird durch den Hauptkörper 72 gestützt.
Es wird auf die Figuren Bezug genommen. Der Getriebemotor 10 umfasst einen Motor 14 mit einer Motorwelle 12, einer Ausgangswelle 16, die direkt oder indirekt mit einem Rad des Wagens verbunden ist, und ein Getriebe oder eine Getriebeuntersetzungseinheit 18.
Vorzugsweise ist der Motor 14 ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor), umfassend einen Ständer mit Ständerwicklungen und einen Läufer mit Permanentmagnet-Läuferpolen. Vorzugsweise sind die Läuferpole abgeschrägte Pole. Da der bürstenlose Gleichstrommotor keinen Kommutator und keine Bürsten verwendet, wird das Geräusch vermieden, das normalerweise entsteht, wenn die Bürsten auf dem Kommutator gleiten. Die Läuferpole sind als abgeschrägte Pole konfiguriert, um das Rastmoment des Motors zu reduzieren. Dadurch wird beim Abschalten des Motors der Widerstand an den Rädern reduziert, was bedeutet, dass weniger Kraft aufgebracht werden muss, um den Wagen manuell zu schieben.
In dieser Ausführungsform umfasst die Getriebeuntersetzungseinheit 18 einen Planetengetriebezug mit einem Planetengetriebe einer ersten Stufe und einem Planetengetriebe einer zweiten Stufe, die axial in der Richtung der Motorwelle 12 angeordnet sind. Das Planetengetriebe der ersten Stufe umfasst ein erstes Sonnenrad 24, einen ersten Planetenrädersatz 26, einen ersten Träger 28, der den ersten Planetenrädersatz trägt, und ein erstes Hohlrad 30. Das Planetengetriebe der zweiten Stufe umfasst ein zweites Sonnenrad 32, das durch den ersten Träger 28 getragen wird, einen zweiten Planetenrädersatz 34, einen zweiten Träger 36, der den zweiten Planetenrädersatz trägt, und ein zweites Hohlrad 38. Die Ausgangswelle 16 ist durch ein Duplexlager 42, das in einem Lagerhalter 40 sitzt und drehfest mit dem zweiten Träger 36 ist, gestützt.
Eine Montageplatte 44 ist zwischen der Getriebeuntersetzungseinheit 18 und dem Motor 14 angeordnet. Die Montageplatte 44 ist durch Schrauben 46 an dem Motor 14 befestigt. Die Montageplatte 44, das erste Hohlrad 30, das zweite Hohlrad 38 und der Lagerhalter 40 sind nacheinander in der axialen Richtung der Motorwelle 12 festgelegt und bilden dadurch zusammen eine Gehäuse der Getriebeuntersetzungseinheit 18. Die Montageplatte 44, das erste Hohlrad 30, das zweite Hohlrad 38 und der Lagerhalter 40 überlappen einander teilweise in der radialen Richtung. Befestigungsöffnungen sind in den sich radial überlappenden Bereichen gebildet, und die entsprechenden sich überlappenden Elemente sind durch radiale Befestigungsbolzen oder Schrauben aneinander befestigt.
Konkav-konvexe Bajonett-Befestigungskonstruktionen 54, 56 sind derart gebildet, dass die einander radial überlappenden Elemente in Umfangsrichtung ausgerichtet werden können und die Verschiebung in Umfangsrichtung begrenzt ist. Vorzugsweise sind die Befestigungsbolzen, die das erste Hohlrad 30 und das zweite Hohlrad 38 verbinden, ”C”-förmige Spannbolzen 58. Wie in 4 gezeigt ist, sind die Befestigungsbolzen, die die Montageplatte 44 und das erste Hohlrad 30 verbinden, Schrauben 60, damit die Lösbarkeit während des Herstellungsprozesses sichergestellt ist. Die Befestigungsöffnungen 52 in der Montageplatte 44 sind Gewindelöcher. Die Befestigungsöffnungen 53 in dem ersten Hohlrad 30 haben kein Gewinde. Die Befestigungsöffnungen 53 haben eine Kegelfläche, die sich mit dem Kopfbereich 59 der Schraube 60 in Kontakt befindet, um das Einsetzen der Schraube 60 zu erleichtern. Ähnlich sind das zweite Hohlrad 38 und der Lagersitz 40 durch Schrauben 60 aneinander befestigt.
In dieser Ausführungsform umfasst jeder der Planetenrädersätze 26 und 34 drei Planetenräder. Das erste Sonnenrad 24 ist an der Motorwelle 12 befestigt und dreht sich mit der Motorwelle 12. Die Motorwelle 12 und das erste Sonnenrad 24 sind durch eine zentrale Öffnung hindurchgeführt, die in der Montageplatte 44 gebildet ist. Die Planetenräder des ersten Planetenrädersatzes 26 sind jeweils an Montagezapfen 62 befestigt, die sich von dem ersten Träger 28 in der axialen Richtung des Motors 14 erstrecken. Die Planetenräder des ersten Planetenrädersatzes 26 sind zwischen dem ersten Hohlrad 30 und dem ersten Sonnenrad 24 aufgenommen und kämmen mit Innenzähnen des ersten Hohlrads 30 und mit Zähnen des ersten Sonnenrads 24. Eine erste Reibplatte 64 ist zwischen der Montageplatte 44 und dem ersten Planetenrädersatz 26 angeordnet, um die Reibung zwischen dem ersten Planetenrädersatz 26 und der Montageplatte 44 zu reduzieren.
Das zweite Sonnenrad 32 ist auf der von dem Motor 14 entfernten Seite an dem ersten Träger 28 montiert und dreht sich mit dem ersten Träger 28. Der zweite Träger 36 liegt dem ersten Träger 28 gegenüber. The Planetenräder des zweiten Planetenrädersatzes 34 sind jeweils an Befestigungszapfen 66 montiert, die sich von dem zweiten Träger 36 in Richtung auf den ersten Träger 28 erstrecken. Die Planetenräder des zweiten Planetenrädersatzes 34 sind zwischen dem zweiten Hohlrad 38 und dem zweiten Sonnenrad 32 aufgenommen und kämmen mit den Innenzähnen des zweiten Hohlrads 38 und mit den Zähnen des zweiten Sonnenrads 32. Eine zweite Reibplatte 68 ist zwischen dem ersten Träger 28 und dem zweiten Planetenrädersatz 34 angeordnet, um die Reibung zwischen dem ersten Träger 28 und dem zweiten Planetenrädersatz 34 zu verringern. Die Ausgangswelle 16 ist an einer zentralen Öffnung, die in dem zweiten Träger 36 gebildet ist, montiert und dreht sich mit dem zweiten Träger 36.
In dieser Ausführungsform ist das Planetengetriebe der ersten Stufe ein Schrägverzahnungsgetriebezug. Das heißt die Zähne des ersten Sonnenrads 24, die Zähne des ersten Planetenrädersatzes 26 und die Innenzähne des ersten Hohlrads 30 sind sämtlich Schrägzähne. Der Schrägungswinkel der Schrägzähne kann von 8 Grad bis 20 Grad reichen. Vorzugsweise beträgt der Schrägungswinkel des Schrägzähne 16 Grad. Aufgrund der Schrägzähne vergrößert sich die Kämmungsfläche, und das Kämmen ist ein Prozess eines allmählichen Kontakts. Dadurch wird das Geräusch verringert. Das erste Sonnenrad 24 besteht aus Metall, vorzugsweise Stahl, und der erste Planetenrädersatz 26 besteht aus Kunststoff. Das erste Hohlrad 30 ist ein gesintertes pulvermetallurgisches Produkt. Da sich die Festigkeit des Materials des ersten Planetenrädersatzes 26 von der Festigkeit des Materials des ersten Sonnenrads 24 und des ersten Hohlrads 30 unterscheidet, wird bei gleichzeitiger Gewährleistung der Festigkeit das Geräusch der Zahnradzähne verringert.
Vorzugsweise ist das Planetengetriebe der zweiten Stufe ein Geradverzahnungsgetriebezug. Das zweite Sonnenrad 32, der zweite Planetenrädersatz 34 und das zweite Hohlrad 38 sind gesinterte pulvermetallurgische Produkte, so dass deren Festigkeit ausreichend hoch ist, um der notwendigen Drehmomentbelastung standzuhalten. Da sich das Planetengetriebe der zweiten Stufe mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als das Planetengetriebe der ersten Stufe dreht, ist das Geräusch, das durch die Stirnräder des Planetengetriebes der zweiten Stufe erzeugt wird, annehmbar.
Testergebnissen zufolge konnte das Geräusch eines elektrischen Wagens auf 31 dB bis 33 dB gesenkt werden, indem ein Getriebemotor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet wurde. Bei erfindungsgemäßer Ausbildung beider Motoren konnte das Geräusch auf 36 dB gesenkt werden.
Während die beschriebene Ausführungsform einen Motor hat, der ein Rad antreibt, könnten auch zwei Motoren vorgesehen sein, die ein jeweiliges Rad antreiben, oder ein Getriebemotor, der zwei Räder antreibt, vorzugsweise die beiden Hinterräder.
Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.
Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.

Claims

Elektrischer Wagen, umfassend: einen Hauptkörper (72); Räder (74), die an Unterseite des Hauptkörpers angeordnet sind; und einen Getriebemotor (10), der ausgebildet ist für den Antrieb mindestens eines der Räder, wobei der Getriebemotor umfasst: einen Motor (14) mit einer Motorwelle (12); eine Ausgangswelle (16), die mit mindestens einem Rad (74) verbunden ist; und eine Getriebeuntersetzungseinheit (18), die die Motorwelle (12) mit der Ausgangswelle (16) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeuntersetzungseinheit (18) einen Schrägverzahnungsgetriebezug umfasst.
Elektrischer Wagen nach Anspruch 1, wobei der Schrägverzahnungsgetriebezug ein Planetengetriebezug ist, umfassend ein Sonnenrad (24) mit Schrägzähnen, ein das Sonnenrad umschließendes Hohlrad (30) mit schrägen Innenzähnen und Planetenräder (26), die durch einen Träger (28) drehbar gestützt sind; wobei die Planetenräder (26) zwischen den Schrägzähnen des Sonnenrads (24) und den schrägen Innenzähnen des Hohlrads (30) kämmen.
Elektrischer Wagen nach Anspruch 2, wobei der Schrägungswinkel der Schrägzähne in dem Schrägverzahnungsgetriebezug 8 Grad bis 20 Grad beträgt.
Elektrischer Wagen nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Planetenräder (26) aus Kunststoff und das Sonnenrad (24) und das Hohlrad (30) aus Metall bestehen.
Elektrischer Wagen nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, wobei das Sonnenrad an der Motorwelle (12) befestigt ist.
Elektrischer Wagen nach einem der Ansprüche 2 bis 5, ferner umfassend eine Montageplatte (44), die an dem Motor (14) befestigt ist, wobei das Hohlrad (30) durch radiale Schrauben (60) mit der Montageplatte verbunden ist.
Elektrischer Wagen nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Getriebeuntersetzungseinheit (18) ein Planetengetriebe (24, 26, 28, 30) einer ersten Stufe und ein Planetengetriebe (32, 34, 36, 38) einer zweiten Stufe umfasst und wobei das Planetengetriebe der ersten Stufe ein Schrägverzahnungsgetriebezug und das Planetengetriebe der zweiten Stufe ein Geradverzahnungsgetriebezug ist.
Elektrischer Wagen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Motor (14) ein bürstenloser Gleichstrommotor ist, umfassend einen Ständer mit Ständerwicklungen und einen Läufer mit Läuferpolen, die durch Permanentmagnete gebildet werden.
Elektrischer Wagen nach Anspruch 8, wobei die Läuferpole abgeschrägte Pole sind.
Elektrischer Wagen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Getriebeuntersetzungseinheit (18) ein Duplexlager (42) umfasst, das in einem Lagerhalter (40) sitzt, um die Ausgangswelle (16) drehbar zu stützen.