DE102013103813A1 - Elektrischer Wagen mit Getriebemotor - Google Patents
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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 von1 ; -
3 ist eine Schnittansicht des Getriebes von2 ; -
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Getriebes von2 ; und -
5 zeigt einen Buggy, in dem der Getriebemotor von1 eingebaut ist. - DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Ein elektrischer Wagen
70 in Form eines Baby-Buggies gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in5 dargestellt. Der Wagen hat einen Hauptkörper72 , Räder74 , die an der Unterseite des Hauptkörpers angeordnet sind, und einen Getriebemotor10 für den elektrischen Antrieb mindestens eines der Räder. Ein Abteil76 wird durch den Hauptkörper72 gestützt. - Es wird auf die Figuren Bezug genommen. Der Getriebemotor
10 umfasst einen Motor14 mit einer Motorwelle12 , einer Ausgangswelle16 , die direkt oder indirekt mit einem Rad des Wagens verbunden ist, und ein Getriebe oder eine Getriebeuntersetzungseinheit18 . - 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 Motorwelle12 angeordnet sind. Das Planetengetriebe der ersten Stufe umfasst ein erstes Sonnenrad24 , einen ersten Planetenrädersatz26 , einen ersten Träger28 , der den ersten Planetenrädersatz trägt, und ein erstes Hohlrad30 . Das Planetengetriebe der zweiten Stufe umfasst ein zweites Sonnenrad32 , das durch den ersten Träger28 getragen wird, einen zweiten Planetenrädersatz34 , einen zweiten Träger36 , der den zweiten Planetenrädersatz trägt, und ein zweites Hohlrad38 . Die Ausgangswelle16 ist durch ein Duplexlager42 , das in einem Lagerhalter40 sitzt und drehfest mit dem zweiten Träger36 ist, gestützt. - Eine Montageplatte
44 ist zwischen der Getriebeuntersetzungseinheit18 und dem Motor14 angeordnet. Die Montageplatte44 ist durch Schrauben46 an dem Motor14 befestigt. Die Montageplatte44 , das erste Hohlrad30 , das zweite Hohlrad38 und der Lagerhalter40 sind nacheinander in der axialen Richtung der Motorwelle12 festgelegt und bilden dadurch zusammen eine Gehäuse der Getriebeuntersetzungseinheit18 . Die Montageplatte44 , das erste Hohlrad30 , das zweite Hohlrad38 und der Lagerhalter40 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 Hohlrad30 und das zweite Hohlrad38 verbinden, ”C”-förmige Spannbolzen58 . Wie in4 gezeigt ist, sind die Befestigungsbolzen, die die Montageplatte44 und das erste Hohlrad30 verbinden, Schrauben60 , damit die Lösbarkeit während des Herstellungsprozesses sichergestellt ist. Die Befestigungsöffnungen52 in der Montageplatte44 sind Gewindelöcher. Die Befestigungsöffnungen53 in dem ersten Hohlrad30 haben kein Gewinde. Die Befestigungsöffnungen53 haben eine Kegelfläche, die sich mit dem Kopfbereich59 der Schraube60 in Kontakt befindet, um das Einsetzen der Schraube60 zu erleichtern. Ähnlich sind das zweite Hohlrad38 und der Lagersitz40 durch Schrauben60 aneinander befestigt. - In dieser Ausführungsform umfasst jeder der Planetenrädersätze
26 und34 drei Planetenräder. Das erste Sonnenrad24 ist an der Motorwelle12 befestigt und dreht sich mit der Motorwelle12 . Die Motorwelle12 und das erste Sonnenrad24 sind durch eine zentrale Öffnung hindurchgeführt, die in der Montageplatte44 gebildet ist. Die Planetenräder des ersten Planetenrädersatzes26 sind jeweils an Montagezapfen62 befestigt, die sich von dem ersten Träger28 in der axialen Richtung des Motors14 erstrecken. Die Planetenräder des ersten Planetenrädersatzes26 sind zwischen dem ersten Hohlrad30 und dem ersten Sonnenrad24 aufgenommen und kämmen mit Innenzähnen des ersten Hohlrads30 und mit Zähnen des ersten Sonnenrads24 . Eine erste Reibplatte64 ist zwischen der Montageplatte44 und dem ersten Planetenrädersatz26 angeordnet, um die Reibung zwischen dem ersten Planetenrädersatz26 und der Montageplatte44 zu reduzieren. - Das zweite Sonnenrad
32 ist auf der von dem Motor14 entfernten Seite an dem ersten Träger28 montiert und dreht sich mit dem ersten Träger28 . Der zweite Träger36 liegt dem ersten Träger28 gegenüber. The Planetenräder des zweiten Planetenrädersatzes34 sind jeweils an Befestigungszapfen66 montiert, die sich von dem zweiten Träger36 in Richtung auf den ersten Träger28 erstrecken. Die Planetenräder des zweiten Planetenrädersatzes34 sind zwischen dem zweiten Hohlrad38 und dem zweiten Sonnenrad32 aufgenommen und kämmen mit den Innenzähnen des zweiten Hohlrads38 und mit den Zähnen des zweiten Sonnenrads32 . Eine zweite Reibplatte68 ist zwischen dem ersten Träger28 und dem zweiten Planetenrädersatz34 angeordnet, um die Reibung zwischen dem ersten Träger28 und dem zweiten Planetenrädersatz34 zu verringern. Die Ausgangswelle16 ist an einer zentralen Öffnung, die in dem zweiten Träger36 gebildet ist, montiert und dreht sich mit dem zweiten Träger36 . - In dieser Ausführungsform ist das Planetengetriebe der ersten Stufe ein Schrägverzahnungsgetriebezug. Das heißt die Zähne des ersten Sonnenrads
24 , die Zähne des ersten Planetenrädersatzes26 und die Innenzähne des ersten Hohlrads30 sind sämtlich Schrägzähne. Der Schrägungswinkel der Schrägzähne kann von 8 Grad bis 20 Grad reichen. Vorzugsweise beträgt der Schrägungswinkel des Schrägzähne16 Grad. Aufgrund der Schrägzähne vergrößert sich die Kämmungsfläche, und das Kämmen ist ein Prozess eines allmählichen Kontakts. Dadurch wird das Geräusch verringert. Das erste Sonnenrad24 besteht aus Metall, vorzugsweise Stahl, und der erste Planetenrädersatz26 besteht aus Kunststoff. Das erste Hohlrad30 ist ein gesintertes pulvermetallurgisches Produkt. Da sich die Festigkeit des Materials des ersten Planetenrädersatzes26 von der Festigkeit des Materials des ersten Sonnenrads24 und des ersten Hohlrads30 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 Planetenrädersatz34 und das zweite Hohlrad38 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 (10)
- 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.
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