DE4321172C2 - Elektrischer Antrieb für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Elektrischer Antrieb für ein Kraftfahrzeug

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Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb für ein Kraftfahrzeug.
Elektrische Antriebe sind besonders für im Stadtbetrieb einge­ setzte Fahrzeuge sehr geeignet. Die stufenlose Steuerung der Fahrgeschwindigkeit und des Drehmoments im gesamten Fahrbereich erfolgt ohne Schalter durch eine verlustarme Spannungs- und Stromregelung, wobei eine sehr hohe und ruckfreie Beschleunigung erreicht wird. Diese elektrischen Kraftfahrzeugantriebe sind ge­ räuscharm und abgasfrei und daher sehr umweltfreundlich.
Es sind bereits elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge mit einem Elektromotor bekannt, wobei der Rotor seine Drehung über die Rotorwelle auf ein in einem Getriebegehäuse angeordnetes Getriebe mit einem über Kupplungen schaltbaren Differentialgetriebe bekommt. Dieses Differentialgetriebe steht unter Zwischenschaltung von Gelenkwellen mit den Vorder- und/oder Hinterrädern einer Achse des Kraftfahrzeugs in Verbindung.
Weiterhin ist durch die CH-PS 42 812 eine Antriebseinrichtung für elektrische Motorwagen bekannt, wobei die Hinterräder über ein motorgetriebenes Differentialgetriebe antreibbar sind. Diesem Stand der Technik sind keine Hinweise über eine wirksame Kühl­ wirkung der Antriebseinrichtung zu entnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Antrieb mit einem Elektromotor für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, der kompakt ausgebildet und durch eine gute Kühlwirkung auch leistungsfähig ist. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Der elektrische Antrieb zeichnet sich durch eine kompakte und lei­ stungsfähige Ausbildung aus, der bei elektrisch anzutreibenden Stadtautos sehr vorteilhaft einsetzbar ist.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes nach Patentanspruch 5 wird eine sehr wirksame Kühlung des Elek­ tromotors erzielt, wodurch die Betriebstemperaturen selbst bei großen Leistungen niedrig gehalten werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Patentansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand eines in der Figur dargestellten Bei­ spiels im folgenden näher beschrieben.
Die Figur zeigt einen elektrischen Antrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor 1, insbesondere mit einem Asynchronmotor, dessen Motorgehäuse 3 an beiden Stirnseiten 5, 7 durch je ein Lagerschild 9, 11 mit je einem Wälzlager 13, 15 zur Aufnahme der Rotorwelle 17 eines Rotors 19 verschlossen ist. Der Rotor 19 überträgt seine Drehung über die Rotorwelle 17 auf ein in einem Getriebegehäuse 21 angeordnetes Getriebe 23, welches nur schema­ tisch angedeutet ist. Dieses Getriebe 23 weist ein über Kupplun­ gen steuerbares Differentialgetriebe mit zwei Abtriebswellen 25, 27 auf, welche an ihren Enden Kupplungsteile 29, 31 zum Kuppeln mit nicht dargestellten Vorder- bzw. Hinterrädern des Kraftfahr­ zeugs aufweisen.
Die beiden Abtriebswellen 25, 27 sind mit ihren die Kupplungstei­ le 29, 31 tragenden Enden 30, 32 an entgegengesetzten Seitenwän­ den 33, 35 aus dem Getriebegehäuse 21 herausragbar angeordnet. Die die an dem Motorgehäuse 3 anliegende Seitenwand 33 des Ge­ triebegehäuses 21 durchdringende Abtriebswelle 25 ist durch Öffnungen 37, 39 in den Lagerschilden 9, 11 des Motorgehäuses 3 und durch die als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle 17 durch das Motorgehäuse 3 hindurchgeführt. Hierdurch ergibt sich eine sehr kompakte Anordnung des elektrischen Antriebes.
Die Abtriebswelle 25 trägt an ihrem aus dem Motorgehäuse 3 her­ ausragenden freien Ende 30 das Kupplungsteil 29 für die das Drehmoment auf die Vorder- bzw. Hinterräder übertragenden Gelenk­ wellen. Übrigens ist diese Abtriebswelle 25 einerseits in dem Getriebegehäuse 21 und andererseits in der Rotorwelle 17 mittels als Wälzlager ausgebildeten Nadellagern 41, 43 gelagert. Zu diesem Zweck weist das dem Getriebegehäuse 21 abgewandte Lager­ schild 9 eine Lagerausnehmung 45 mit einer Anschlagfläche 47 für das Nagellager 43 auf, wobei das Nadellager 43 und das aus einem Kugellager bestehende Wälzlager 13 konzentrisch zueinander ange­ ordnet ist. Hierdurch wird eine stabile Lagerung für die Abtriebs­ welle 25 geschaffen. Weiterhin weist die Lagerausnehmung 45 an dem freien Ende 49 der Rotorwelle 17 eine erweiterte, ringförmige Lagerfläche 51 für einen Dichtungsring 53 auf, welcher das Nadellager 43 nach außen sicher abdichtet.
Außerdem ist das dem Getriebegehäuse 21 abgewandte Lagerschild 9 nach außen mit einem hohlzylindrischen Ansatz 55 mit einer ring­ förmigen Ausnehmung 57 eines Dichtungsrings 59 versehen, welcher mit seiner inneren Dichtungsfläche 61 auf einem zylindrischen Ansatz 63 an dem Kupplungsteil 29 aufliegt. Hierdurch wird das Kugellager 13 nach außen sicher abgedichtet.
Das Nadellager 43 wird mit Öl versorgt, das über einen Ringkanal 65 aus einer Aufnahmekammer 67 zugeführt wird. Diese Aufnahmekam­ mer 67 ist in dem Hohlraum 70 der Rotorwelle 17 zwischen deren durch Eindrehungen gebildeten, endseitigen Lagerflächen 69, 71 angeordnet und steht über einen ringförmigen Verbindungskanal 73 mit dem Öl in dem Getriebegehäuse 21 in Fließverbindung. Hier­ durch wird neben dem Schmieren des Nadellagers 43 gleichzeitig auch die in ein dem Rotor 19, insbesondere in dem Rotorblockpaket 75 entstehende Wärme über die dünne Mantelfläche der Rotorwelle 17 und über das in der Aufnahmekammer enthaltene Öl abgeführt. Der Verbindungskanal 73 befindet sich zwischen der Abtriebswelle 25 und dem in das Getriebegehäuse 21 hineinragenden Ende 77 der Rotorwelle 17.
Das Ende 77 der Rotorwelle 17 ist mit einem Antriebsritzel 79 versehen, welches über ein Zahnrad 81 mit dem Differentialgetrie­ be 23 in Drehverbindung steht. In vorteilhafter Ausgestaltung ist das Antriebsritzel 79 einstückig mit der Rotorwelle 17 ausgebil­ det.
Die Lagerschilde 9, 11 und das Mantelgehäuse 83 des Motorgehäuses 3 weisen in bekannter Weise Verbindungskanäle 85 und Umlenkkanäle 87, 89 für Kühlwasser auf, welches über einen Zulaufkanal 91 zugeführt und über einen nichtdargestellten Ablaufkanal wieder abgeführt wird. Durch diese Wasserkühlung und durch die zusätzli­ che Ölkühlung im Rotorbereich wird ein leistungsfähiger, kompak­ ter elektrischer Antrieb für Kraftfahrzeuge geschaffen.

Claims (9)

1. Elektrischer Antrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromo­ tor (1), insbesondere mit einem Asynchronmotor, dessen Motor­ gehäuse (3) an beiden Stirnseiten (5, 7) je ein Lagerschild (9, 11) mit je einem Wälzlager (13, 15) zur Aufnahme der Rotorwelle (17) eines Rotors (19) enthält, wobei
  • - zwei Abtriebwellen (25, 27) über je eine Gelenkwelle je ein Vorder- oder Hinterrad einer Achse antreiben,
  • - die beiden Abtriebswellen (25, 27) mit ihren die Kupplungsteile (29, 31) tragenden Enden an entgegengesetzten Seitenwänden (33, 35) aus dem Getriebegehäuse (21) herausragbar angeordnet sind,
  • - die als Hohlwelle ausgebildete Rotorwelle (17) die am Motor­ gehäuse (3) anliegende Seitenwand des Getriebegehäuses (21) durch Öffnungen (37, 39) in den Lagerschilden (9, 11) des Motorgehäuses (3) durchdringt und
  • - die Abtriebswelle (25) durch die Rotorwelle (17) durch das Motor­ gehäuse (3) hindurchgeführt ist, wobei
  • - der Rotor (19) seine Drehung über die Rotorwelle (17) auf ein in dem Getriebegehäuse (21) angeordnetes Getriebe mit einem über Kupplungen schaltbaren Differentialgetriebe überträgt,
  • - die das Motorgehäuse (3) durchdringende Abtriebswelle (25) auf der Getriebeseite in dem Getriebegehäuse (21) und auf der anderen Seite in der Rotorwelle (17) mittels Nadellager (41, 43) gelagert ist und
  • - die Rotorwelle (17) zwischen ihren durch Eindrehungen gebildete endseitigen Lagerflächen (69, 71) eine durch Ausdrehungen gebildete Aufnahmekammer (67) für Öl aufweist, das einerseits über einen Ringkanal (65) dem Nadellager (43) zwecks Schmierung zugeführt wird und das andererseits über einen ringförmigen Verbindungskanal (73), der zwischen der Abtriebswelle (25) und dem verlängerten, in das Getriebegehäuse (21) hineinragenden Ende (77) der Rotorwelle (17) angeordnet ist, mit dem Öl in dem Getriebegehäuse (21) in Fließverbindung steht.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels Wälzlager (13, 15) in den Lagerschilden (9, 11) gelagerte Rotorwelle (17) an ihrem in dem dem Getriebegehäuse (21) abgewandten Lagerschild (9) eine Lagerausnehmung (45) mit einer Anschlagfläche (47) für das Nadellager (43) aufweist und daß das Nadellager (43) und das Wälzlager (13) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerausnehmung (45) an dem freien Ende (49) der Rotorwelle (17) eine erweiterte Lagerfläche (51) für einen Dichtungsring (53) aufweist.
4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Getriebegehäuse (21) abgewandte Lagerschild (9) nach außen einen hohlzylindrischen Ansatz (55) mit einer ringförmigen Ausnehmung (57) zur Lagerung eines Dichtungsringes (59) aufweist, welche mit seiner inneren Dichtungsfläche auf einem zylindrischen Ansatz (63) an dem Kupplungsteil (29) aufliegt.
5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (17) zwischen ihren durch Eindrehungen gebildete endseitigen Lagerflächen (69, 71) eine durch Ausdrehungen gebildete Aufnahmekammer (67) für Öl aufweist, das einerseits über einen Ringkanal (65) dem Nadellager (43) zwecks Schmierung zugeführt wird und das andererseits über einen ringförmigen Verbindungskanal (73), der zwischen der Abtriebswelle (25) und dem verlängerten, in das Getriebegehäuse (21) hineinragenden Ende (77) der Rotorwelle (17) angeordnet ist, mit dem Öl in dem Getriebegehäuse (21) in Fließverbindung steht.
6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (17) an ihrem in das Getriebegehäuse (21) hineinragenden Ende (77) ein Antriebritzel (79) aufweist, welches über ein Zahnrad (81) mit dem Differentialgetriebe in Drehverbindung steht.
7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (79) einstückig mit der Rotorwelle (17) ausgebildet ist.
8. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einerseits in der Rotorwelle (17) gelagerte Antriebswelle (25) andererseits in einem Nadellage (43) in der Nähe des Differentialgetriebes in dem Getriebegehäuse (21) gelagert ist.
9. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschilde (9,11) und das Mantelgehäuse (83) des Motorgehäuses (3) Verbindungs- (85) und Umlenkkanäle (87) für Kühlwasser aufweisen.
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