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Technischer
Bereich
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen in einem Rad angeordneten
Motor, oder Radmotor, der in einem elektrischen Fahrzeug anzubringen
ist, und insbesondere auf einen Radmotor für ein elektrisches Fahrzeug,
der so ausgelegt ist, daß er unabhängig montierbar
ist, ohne Rücksicht
auf Form, Struktur und Eigenschaften eines Antriebsmotors davon.
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Technischer
Hintergrund
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Aus
dem Stand der Technik bekannte Radmotoren für elektrische Fahrzeuge bestehen
aus denen, die nachfolgend beschrieben sind.
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1 zeigt
eine Schnittansicht, in der der Aufbau eines herkömmlichen
Radmotors für
ein elektrisches Fahrzeug dargestellt ist.
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1 zeigt
einen Radmotor, der so konfiguriert ist, daß das Gehäuse eines Motors, welches teilweise
einen Antriebsmechanismus bildet, Befestigungsmittel enthält. Bei
diesem elektrischen Fahrzeug ist ein Antriebsmechanismus 100 integral
in ein Antriebsrad vom Radmotortyp eingebaut. Der Antriebsmechanismus 100 ist
so konfiguriert, daß ein Antriebsmotor 200,
ein Untersetzungsgetriebemechanismus 300 und eine Bremse 400 in
einen eine Einheit bildenden Mechanismus integriert sind. Ein Reifen 500 ist
auf dem einheitlichen Mechanismus angebracht.
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Bei
dem Antriebsmotor 200 handelt es sich um einen Wechselstrommotor
in der Bauart mit Permanentmagneten. Ein Gehäuse 210 des Antriebsmotors 200 ist
aus einem äußeren Rahmen 211,
einem inneren Rahmen 212, einem Endring 213 und einer
Endplatte 214 zusammengesetzt. Der äußere Rahmen 211 ist
zylindrisch und weist einen Trägerabschnitt 211a auf,
der sich in 1 nach rechts hin befindet.
Der innere Rahmen 212 ist ein zylindrisches Teil, das konzentrisch
innerhalb des äußeren Rahmens 211 angeordnet
ist, und weist einen Trägerabschnitt 212a auf,
der in 1 am rechten Ende angeordnet ist.
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Der
Trägerabschnitt 211a und
der Trägerabschnitt 212a sind
mittels Bolzen miteinander verbunden, so daß der äußere Rahmen 211 und
der innere Rahmen 212 verbunden sind. Der Endring 213 und die
Endplatte 214 sind mittels Bolzen an der linken Stirnseite
des äußeren Rahmens 211 befestigt.
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Ein
Stator 220, der einen Statorkern 221 und eine
Spule 222 umfaßt,
ist auf der inneren Umfangsfläche
des äußeren Rahmens 211 angebracht.
Ein zylindrischer Rotor 240 ist drehbar auf der äußeren Umfangsfläche des
inneren Rahmen 212 mittels einer Motorlagerung 230 angebracht.
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Der
Rotor 240 weist einen Rotorkern 241 und einen
Permanentmagnet 242 auf. Ein drehender Block 250 ist
mittels Bolzen an dem Rotorkern 241 befestigt. Ein Drehgeschwindigkeitsdetektor 260 ist an
dem linksseitigen Ende des drehenden Blocks 250 befestigt.
Eine Welle 270 ist mittels Zahnprofil mit einem rechtsseitigen
Abschnitt des drehenden Blocks 250 gekoppelt. Über ein
Kabel 280 wird der Spule 222 des Antriebsmotors 200 ein
Wechselstrom zugeführt.
Ein Drehgeschwindigkeitssignal, welches die Drehzahl anzeigt, die
durch den Drehgeschwindigkeitsdetektor 260 erfaßt wird,
wird über
ein Kabel 281 abgegeben.
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Tragringe 290 und 291,
die in dem äußeren Rahmen 211 ausgebildet
sind, werden an entsprechende Stützpunkte
eines Tragmechanismus angesetzt, so daß der Antriebsmechanismus 100 an
einem Fahrgestell des elektrischen Fahrzeugs angebracht ist.
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Der
Untersetzungsgetriebemechanismus 300 ist ein Planetenradmechanismus
und ist dazu bestimmt, eine Drehung der Welle 270 an eine
Radwelle 410 zu übertragen,
nachdem die Drehzahl reduziert worden ist. In diesem Fall ist ein
Träger 301 des
Untersetzungsgetriebemechanismus mittels Zahnprofil mit der Radwelle 410 gekoppelt,
so daß ein
Drehmoment an die Radwelle 410 übertragen wird, während die
Möglichkeit
einer Bewegung in axialer Richtung besteht.
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Ein
Radwellenrohr 411, durch das sich die Radwelle 410 erstreckt,
ist fest an den Trägerabschnitten 211a und 212a befestigt.
Der Untersetzungsgetriebemechanismus 300 ist in einem Zwischenraum
untergebracht, der durch das Radwellenrohr 411 und den
Trägerabschnitt 212a des
inneren Rahmens 212 umschlossen ist. Ein Ringzahnrad 302 eines
Planetengetriebes ist auf der inneren Oberfläche des inneren Rahmens 212 ausgebildet.
Eine Endfläche
der Welle 270 und eine Endfläche der Radwelle 410 sind
mittels eines Drehpunkts 412 drehbar gelagert. Die Bremse 400 ist
eine hydraulische Bremse, bei der eine Trommel verwendet wird.
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Eine
Radnabe 420 ist an der Radwelle 410 mittels Bolzen
befestigt. Eine Bremstrommel 430 und ein Scheibenrad 505 eines
Rades sind mittels Bolzen an der Radnabe 420 befestigt.
Ein Nabenlager 440, das als ein Radlager dient, ist zwischen
dem Radwellenrohr 411 und der Radnabe 420 angeordnet.
Eine Rückplatte
der Bremse 400 ist fest an einem Flanschabschnitt des Radwellenrohrs 411 befestigt. Wenn
der hydraulische Druck ansteigt, als Ergebnis davon, daß auf ein
Bremspedal getreten wird, veranlaßt ein Radzylinder 401 die
Bremsklötze 402 dazu, sich
auseinander zu bewegen, so daß die
Bremsklötze 402 in
Kontakt mit der Bremstrommel 430 kommen, so daß gebremst
wird.
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Der
Reifen 500 ist auf einer Felge 510 des Scheibenrads 505 angebracht.
Bei dem auf diese Weise konfigurierten Antriebsmechanismus 100 wird dann,
wenn der Motor 200 aktiviert wird, um dadurch den Rotor 240 in
Drehung zu versetzen, die Drehung des Rotors 240 zu dem
drehenden Block 250 und zu der Welle 270 übertragen
und wird dann in dem Untersetzungsgetriebemechanismus 300 in
ihrer Drehzahl reduziert. Die in ihrer Drehzahl reduzierte Drehung
wird an die Radwelle 410 weitergeleitet. Auf diese Weise
wird der Reifen 500, der mit der Radwelle 410 gekoppelt
ist, in Drehung versetzt, so daß sich das
elektrische Fahrzeug in Bewegung setzt.
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2 zeigt
eine modifizierte Version des Antriebsmechanismus 100,
der in 1 dargestellt ist. Für die Anwendung mit einem Reifen 500 mit
kleinem Durchmesser wird bei diesem modifizierten Antriebsmechanismus
ein Antriebsmotor 200 verwendet, der eine lange axiale
Abmessung und eine kurze radiale Abmessung aufweist. Da der Antriebsmotor 200 eine kurze
bzw. kleine radiale Abmessung aufweist, sind Zentrifugalkräfte, die
durch den Rotor 240 erzeugt werden, gering, und daher kann
der Antriebsmotor 200 ein Motor mit hoher Drehzahl sein.
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Aus
diesem Grunde ist der Untersetzungsgetriebemechanismus 300 dafür ausgelegt,
um ein großes
Getriebeverhältnis
zur Untersetzung bereitzustellen; auf diese Weise ist der äußere Durchmesser
des Untersetzungsgetriebemechanismus 300 größer als
der innere Durchmesser des Stators 220. Auch bei dieser
Ausführungsform
ist das Ringzahnrad 302 des Untersetzungsgetriebemechanismus 300 auf
der inneren Oberfläche
des inneren Rahmens 212 ausgebildet.
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Noch
ein weiterer Antriebsmechanismus ist in dem US-Patent Nr. 5 087
229 beschrieben. Dieser Antriebsmechanismus weist einen Antriebsmotor,
ein Untersetzungsgetriebe, eine Bremse und einen Reifen sowie ein
Steuergelenk, einen Kugelgelenkmechanismus usw. auf, die integral
mit einem mit einem Motor versehenen Rad vorgesehen sind, um das
mit einem Motor versehene Rad zu tragen.
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In 3 (s.
US-A-5 087 229) bezieht sich das Bezugszeichen 10 auf ein
mit einem Motor versehenes Rad; Bezugszeichen 12 bezieht
sich auf ein Steuergelenk; Bezugszeichen 14 bezieht sich
auf einen Kugelgelenkmechanismus; Bezugszeichen 16 bezieht
sich auf ein Tragelement für
das mit einem Motor versehene Rad; Bezugszeichen 18 bezieht sich
auf einen Fahrzeugstoßturm;
Bezugszeichen 20 bezieht sich auf ein Rahmenteil; Bezugszeichen 22 bezieht
sich auf Bolzen; Bezugszeichen 24 bezieht sich auf eine
Montagehalterung; Bezugszeichen 26 bezieht sich auf eine
McPherson-Anordnung; Bezugszeichen 28 bezieht sich auf
eine Platte; Bezugszeichen 30 bezieht sich auf eine Mutter;
Bezugszeichen 32 bezieht sich auf einen unteren Steuerarm; Bezugszeichen 34 bezieht
sich auf einen Schwenkarm; Bezugszeichen 36 bezieht sich
auf einen Kugelgelenkmechanismus; Bezugszeichen 38 bezieht sich
auf ein Verbindungsstück;
Bezugszeichen 40 bezieht sich auf eine Nabe; Bezugszeichen 42 bezieht
sich auf Bolzen; Bezugszeichen 44 bezieht sich auf ein
Motorgehäuse;
Bezugszeichen 46 bezieht sich auf Bolzen; Bezugszeichen 48 bezieht
sich auf ein Gehäuse
einer Planetenuntersetzungsgetriebeanordnung; Bezugszeichen 49 bezieht
sich auf ein Getriebe; Bezugszeichen 50 bezieht sich auf
Bolzen; Bezugszeichen 51 bezieht sich auf eine Lenkzugstange,
die an dem Steuergelenk 12 befestigt ist; Bezugszeichen 52 bezieht
sich auf ein Nabenlagerelement; Bezugszeichen 53 und 54 beziehen
sich auf Lager; Bezugszeichen 58 bezieht sich auf einen Scheibenrotor;
Bezugszeichen 60 bezieht sich auf ein Scheibenrad; Bezugszeichen 62 bezieht
sich auf Ansatzmuttern; Bezugszeichen 64 bezieht sich auf einen
Reifen; Bezugszeichen 66 bezieht sich auf ein Ventil; Bezugszeichen 68 bezieht
sich auf einen Bremssattel; Bezugszeichen 72 bezieht sich
auf Klötze;
Bezugszeichen 76 bezieht sich auf Kühlrippen; Bezugszeichen 80 bezieht
sich auf einen Stator; Bezugszeichen 82 bezieht sich auf
eine Spule; Bezugszeichen 84 bezieht sich auf eingelegte
Leiter; Bezugzeichen 86 bezieht sich auf einen Anschluß; Bezugszeichen 88 bezieht
sich auf ein Kabel; Bezugszeichen 90 bezieht sich auf eine
Antriebswelle; Bezugszeichen 91 bezieht sich auf eine Scheibe;
Bezugszeichen 92 bezieht sich auf eine Nabenmutter; Bezugszeichen 93 bezieht
sich auf einen Rotor; Bezugszeichen 94 bezieht sich auf
einen Rotor; Bezugszeichen 95 bezieht sich auf Magnete;
und Bezugszeichen 96 bezieht sich auf einen Drehungsdetektor.
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Aus
der
US 5 472 059 sind
die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt und insbesondere
eine Rad-Endanordnung zum Antreiben eines individuellen Rades eines
Motorfahrzeugs, wobei die Anordnung eine stationäre, ringförmige Spindel umfaßt, die wirkungsmäßig an dem
Fahrzeug befestigbar ist, eine Radnabe, die drehbar an der Spindel
angebracht ist und koaxial mit dieser ist, und einen Elektromotor
und in Axialrichtung gegeneinander beabstandete innerhalb und außerhalb
angeordnete Zahnradsätze
zur Drehzahluntersetzung zum Antreiben der Radnabe und des Fahrzeugrades
mit einer Drehzahl, die geringer ist als die Drehzahl der Motorausgangswelle.
Die Anordnung weist weiterhin eine Hülsenlagerung auf, die zwischen
den innerhalb und außerhalb
angeordneten Zahnradsätzen
angeordnet ist, wobei die Radnabe über die Hülsenlagerung drehbar an der
Spindel angebracht ist.
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Offenbarung
der Erfindung
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Bei
den herkömmlichen
Motoren, die in 1 und 2 dargestellt
sind, sind die Tragringe 290 und 291, die zur
Anbringung der Motoren auf entsprechenden Karosserien bzw. Fahrgestellen
verwendet werden, integral mit dem Gehäuse 210 ausgebildet.
Die benötigten
Eigenschaften eines Motors wie etwa niedrige Drehzahl oder hohe
Drehzahl, oder niedriges Drehmoment oder hohes Drehmoment, hängen von
der Größe eines
Reifens und von den Eigenschaften des Fahrzeugs ab. Die Größe und die Form
eines Motors sind unterschiedlich in Abhängigkeit von den benötigten Eigenschaften
des Motors. Daher sind die Positionen der Tragringe 290 und 291, die
dazu verwendet werden, um den Motor an einem Fahrgestell anzubringen,
unterschiedlich in bezug auf das Gehäuse 210 und den Reifen 500.
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Auf
diese Weise ist dann, wenn vorhandene Radmotoren, die für bestimmte
Fahrzeuge ausgelegt sind, auf ein anderes Fahrzeug angewendet werden sollen,
ein anwendbarer Radmotor dahingehend beschränkt, daß er einen bestimmten Montageabschnitt aufweist,
d. h. einen Montageabschnitt, der eine bestimmte positionsmäßige Beziehung
zwischen dem Montageabschnitt und einem Rad erfüllt. Auch dann, wenn ein Radmotor
mit einem bestimmten Reifen auf einen Reifen eines anderen Durchmessers
angewendet werden soll, oder wenn ein bestimmter Radmotor durch
einen Radmotor mit unterschiedlichen Motoreigenschaften ersetzt
werden soll, kann die gewünschte
Anwendung oder der Ersatz nicht ausführbar sein, wenn die Positionen
der Tragringe 290 und 291 nicht kompatibel sind.
Weiterhin ändert
sich die axiale Länge
eines Motorgehäuses
in Abhängigkeit von
den Motoreigenschaften, wie aufgrund der vorstehend beschriebenen
herkömmlichen
Motoren deutlich wird, und die Position des Montageabschnitts ändert sich
in entsprechender Weise.
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Daher
ist bisher ein Radmotor entsprechend der Position eines Montageabschnitts
ausgewählt worden,
nicht entsprechend den Motoreigenschaften, so daß der Auswahlbereich eingeengt
wurde und auf diese Weise Probleme bei der Auslegung entstanden
sind und solche, die die Zweckmäßigkeit
des Gebrauchs beeinträchtigen.
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Wenn
die Drehzahl eines Rades und ein Antriebsdrehmoment verändert werden
sollen, ohne daß die
Ausgangsleistung des Motors verändert
wird, muß das
Untersetzungsgetriebeverhältnis
verändert werden.
In diesem Fall ermöglicht
ein herkömmlicher Motor
nicht einen Austausch eines Untersetzungsgetriebes allein, sondern
erfordert den Austausch des gesamten Motors.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten
Probleme bei einem herkömmlichen
Radmotor zu lösen
und einen Radmotor für
ein elektrisches Fahrzeug bereitzustellen, der die Möglichkeit
bietet, daß ein
Antriebsmotor unabhängig
auf einem Grundrahmen angebracht wird, unabhängig von der Form, Struktur
und Eigenschaften des Antriebsmotors, und der auch die Möglichkeit einer
freien Auswahl eines Untersetzungsgetriebeverhältnisses schafft, ohne daß die Notwendigkeit besteht,
einen Antriebsmotor auszutauschen.
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Um
die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende
Erfindung die folgenden Radmotoren für ein elektrisches Fahrzeug
bereit.
- [1] Ein Radmotor für ein elektrisches Fahrzeug umfaßt einen
Antriebsmotor, einen Untersetzungsgetriebemechanismus, ein Radlager
und eine mechanische Bremse und dient als eine Antriebsvorrichtung
für ein
elektrisches Fahrzeug. Der Radmotor zeichnet sich dadurch aus, daß der Antriebsmotor
ein Gehäuse
aufweist, welches einen Rotor und einen Stator aufnimmt; der Untersetzungsgetriebemechanismus
weist einen Planetenradmechanismus auf; ein Radlager ist fest an
dem äußeren Umfang
eines Endabschnitts einer Ummantelung befestigt, die eine Radwelle aufnimmt,
die mit einem Ausgangselement des Planetenradmechanismus gekoppelt
ist; die mechanische Bremse ist eine Trommelbremse oder eine Scheibenbremse;
der Planetenradmechanismus ist innerhalb der Ummantelung aufgenommen,
und eine Eingangswelle des Planetenradmechanismus ist mittels einer
Keilverzahnung mit einer Drehwelle des Antriebsmotors gekoppelt; und
die Ummantelung ist mittels Bolzen an dem Gehäuse befestigt.
- [2] Bei dem Radmotor für
ein elektrisches Fahrzeug, wie er vorstehend unter [1] beschrieben
ist, ist der Planetenradmechanismus so ausgeführt, daß ein abgeteilter Bereich innerhalb
einer Getriebekammer zur Steuerung des Rührens von Schmieröl vorgesehen
ist.
- [3] Bei dem Radmotor für
ein elektrisches Fahrzeug, wie es vorstehend unter [1] beschrieben
ist, ist ein Drehstellungsdetektor auf der Seite des Rotors gegenüber der
Ausgangsseite des Rotors angeordnet, und der Drehstellungsdetektor
ist ein Resolver.
- [4] Bei dem Radmotor für
ein elektrisches Fahrzeug, wie es vorstehend unter [1] oder [4]
beschrieben worden ist, ist der Antriebsmotor ein sechsphasiger
synchroner AC-Motor.
- [5] Bei dem Radmotor für
ein elektrisches Fahrzeug, wie es vorstehend in [1] beschrieben
worden ist, sind Spulenenden eines Ankers, der teilweise den Stator
bildet, mechanisch von in axialer Richtung gegenüberliegenden Seiten zusammengedrückt.
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Eine
nicht erfindungsgemäße Konfiguration zeichnet
sich dadurch aus, daß das
Mittel zum Anbringen eines Radmotors die Halterungsblöcke umfaßt, die
auf dem Gehäuse
des Radmotors vorgesehen sind; die Verbindungsmechanismen, die bewegbar
mit einem Aufhängungsmechanismus
gekoppelt sind; und die Befestigungen, die an den entsprechenden
Halterungsblöcken
angebracht sind und mit den entsprechenden Verbindungsmechanismen
verbunden sind.
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Eine
nicht erfindungsgemäße Konfiguration der
vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Mittel
zum Befestigen der vorstehend genannten Befestigungen an den Halterungsblöcken gemeinsam
bei unterschiedlichen Befestigungen ist, und daß andere Spezifikationen der
Befestigungen so modifiziert werden, wie es zweckmäßig ist,
damit eine Kompatibilität
mit unterschiedlichen Anwendungen gegeben ist.
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Eine
nicht erfindungemäße Konfiguration zeichnet
sich dadurch aus, daß die
vorstehend genannten Halterungsblöcke jeweils an einem oberen Abschnitt
und an einem unteren Abschnitt des Gehäuses vorgesehen sind, und daß die vorstehend
genannten Befestigungen in Entsprechung zu den Halterungsblöcken angeordnet
sind.
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Eine
nicht erfindungsgemäße Konfiguration zeichnet
sich dadurch aus, daß ein
Mittel zum Anbringen eines Radmotors einen Halterungsblock umfaßt, der
an einem oberen Abschnitt des Gehäuses angeordnet ist; einen
Tragabschnitt auf einem oberen Arm, der teilweise die Befestigung
bildet, wobei der Tragabschnitt mit einem Verbindungsmechanismus gekoppelt
ist; einen Halterungsblock, der auf einem unteren Abschnitt des
Gehäuses
angeordnet ist; und einen Tragabschnitt eines unteren Arms, der
teilweise die Befestigung bildet, wobei der Tragabschnitt mit einem
Verbindungsmechanismus gekoppelt ist.
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Eine
nicht erfindungsgemäße Konfiguration zeichnet
sich dadurch aus, daß die
Kopplungsfläche eines
jeden Halterungsblocks und die Kopplungsfläche eines Kopplungsabschnitts
eines jeden Arms, der teilweise die Befestigung bildet, unter einem
beliebigen Anbringungswinkel aneinander anstoßen können.
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Die
Konfiguration nach der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, daß der
Planetenradmechanismus innerhalb der Ummantelung aufgenommen ist,
während
ein Ringzahnrad auf der inneren Oberfläche der Ummantelung vorgesehen
ist; die Eingangswelle des Planetenradmechanismus ist mittels Keilverzahnungen
mit der Drehwelle des Antriebsmotors verbunden; und die Ummantelung
ist über
Bolzen an dem Gehäuse
befestigt.
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Die
Konfiguration nach der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, daß die
Unterteilung zum Kontrollieren des Umrührens oder des Mitnehmens von
Schmieröl
zwischen der Stirnseite des Planetenradmechanismus und einem Trägerabschnitt
des Motorgehäuses
vorgesehen ist.
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Gemäß einer
nicht der Erfindung entsprechenden Konfiguration sind lediglich
die oberen und unteren Halterungsblöcke auf einem Grundkörper des
Radmotors ausgebildet, so daß die
Kopplungsflächen
der Blöcke
unter unterschiedlichen Typen von Fahrzeugen gemeinsam sind. Während Kopplungsspezifikationen
unter unterschiedlichen oberen Armen und unter unterschiedlichen
unteren Armen gemeinsam sind, werden andere Spezifikationen der unteren
und oberen Arme modifiziert, bspw. entsprechend der Anbringungslänge und
-höhe,
wobei die Halterungsblöcke
mit Hilfe der oberen und unteren Arme mit einem Aufhängungsmechanismus
gekoppelt sind. Eine Lenkverbindungsstange ist entweder mit dem
oberen Arm oder mit dem unteren Arm gekoppelt.
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Ein
herkömmliches
Halterungsmittel für
den Motor ist einteilig mit dem Gehäuse des Motors ausgebildet,
so daß auf
diese Weise die Anbringungsposition, die Anbringungshöhe usw.
festgelegt sind. Daher ist ein Austausch gegen einen Antriebsmotor
eines anderen Typs schwierig, sofern nicht der austauschende Antriebsmotor
die gleichen Anbringungsabmessungen wie die eines auszutauschenden
Antriebsmotors aufweist. Im Unterschied dazu sind gemäß der vorliegenden
Erfindung die Befestigung und das Gehäuse getrennte Teile. Aus diesem
Grunde kann auch dann, wenn der ersetzende Antriebsmotor von einem
unterschiedlichen Typ ist, der ersetzende Antriebsmotor dadurch
angebracht werden, daß die Befestigungen
gewechselt bzw. geändert
werden.
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Über eine
Veränderung
in dem Getriebeverhältnis
des Planetenradmechanismus des Untersetzungsgetriebemechanismus
können
die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Rades und das Antriebsdrehmoment
verändert
werden, ohne daß die Notwendigkeit
besteht, daß ein
Antriebsmotor ausgetauscht werden muß.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Längsschnittansicht
eines Radmotors nach dem Stand der Technik für ein elektrisches Fahrzeug;
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2 zeigt
eine Längsschnittansicht
eines weiteren Radmotors aus dem Stand der Technik für ein elektrisches
Fahrzeug;
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3 zeigt
eine Längsschnittansicht
noch eines weiteren Radmotors aus dem Stand der Technik für ein elektrisches
Fahrzeug;
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4 zeigt
eine schematische Ansicht, in der Mittel zum Anbringen eines Radmotors
in einem Antriebssystem eines elektrischen Fahrzeugs dargestellt
sind, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird; und
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5 zeigt
eine Längsschnittansicht
eines Radmotors für
ein elektrisches Fahrzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Beste Ausführungsform
zum Ausführen
der Erfindung
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen zum
Ausführen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die folgenden Zeichnungen beschrieben.
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4 zeigt
beispielhaft einen Radmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung und Mittel zum Anbringen des Radmotors, wobei andere strukturelle Merkmale
weggelassen sind.
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5 zeigt
eine Längsschnittansicht
des Radmotors gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Als
erstes wird der Radmotor nach der vorliegenden Erfindung, und insbesondere
dessen innerer Aufbau, beschrieben, wobei auf 4 und 5 Bezug
genommen wird.
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Ein
Antriebsmotor 1200 in einem Antriebsmechanismus 1100 ist
ein Wechselstrommotor vom Permanentmagnettyp und insbesondere ein
sechsphasiger synchroner AC-Motor. Ein Gehäuse 1210 des Antriebsmotors 1200 weist
einen äußeren Rahmen 1211,
einen Endring 1213, sowie eine Endplatte 1214 auf.
Der äußere Rahmen 1211 ist
zylindrisch und weist einen Trägerabschnitt 1211a auf,
der an der Seite davon angeordnet ist, die in 5 rechts dargestellt
ist. Ein Stator 1220, der aus einem Statorkern 1221 und
einer Spule 1222 zusammengesetzt ist, ist auf der inneren
Umfangsfläche
des äußeren Rahmens 1211 gehalten.
Um ungenutzten Raum zu reduzieren, beträgt die Anzahl von Polen der
Spule 1222 sechs, und bei der Spule 1222 kommen
dünne Drähte zum
Einsatz. Um die axiale Länge
des Antriebsmotors 1200 zu reduzieren, sind ferner die
Enden der Spule von gegenüberliegenden
Seiten mechanisch zusammengedrückt.
Mit Bezugszeichen A und B sind Befestigungen bezeichnet.
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Ein
Rotor 1240 weist einen Rotorkern 1241 und einen
Permanentmagneten 1242 auf. Drehwellenblöcke 1251 und 1252,
die eine Drehwelle des Antriebsmotors 1200 bilden, sind
mittels Bolzen an dem Rotorkern 1241 befestigt. Ein Wellenabschnitt 1251a des
Drehwellenblocks 1251 ist mittels einer Motorlagerung 1231 drehbar
abgestützt,
wobei diese fest an dem Endring 1213 befestigt ist. Ein
Drehzahldetektor 1260 wie etwa ein Resolver ist an dem
linken Ende des Wellenabschnitts 1251a befestigt. Ein Wellenabschnitt 1252a des
Drehwellenblocks 1252 ist mittels einer Motorlagerung 1232 drehbar
abgestützt,
wobei diese fest an dem Trägerabschnitt 1211a des äußeren Rahmen 1211 befestigt
ist. Zahnprofile sind auf der inneren Oberfläche des Wellenabschnitts 1252a ausgebildet,
so daß der
Wellenabschnitt 1252a nach Art einer Keilverzahnung mit
einer Eingangswelle 1270 eines Untersetzungsgetriebemechanismus 1300 gekoppelt
ist.
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Eine
Ummantelung 1411 nimmt den Untersetzungsgetriebemechanismus 1300 auf.
Ein Radlager, d. h. ein Nabenlager 1440, ist fest an dem äußeren Umfang
eines Radwellenrohrabschnitts 1411a der Ummantelung 1411 befestigt.
Die Ummantelung 1411 ist mittels Bolzen 1215 an
dem Trägerabschnitt 1211a des äußeren Rahmens 1211 des
Antriebsmotors 1200 befestigt.
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Wechselstrom
wird über
das Kabel 1280 an die Spule 1222 des Antriebsmotors 1200 geliefert. Ein
Drehzahlsignal, welches die Drehzahl angibt, die durch den Drehzahldetektor 1260 erfaßt wird,
wird über
ein Kabel 1281 ausgegeben.
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Der
Untersetzungsgetriebemechanismus 1300 wird mittels eines
Planetenradmechanismus implementiert und ist angepaßt, um die
Drehzahl der Eingangswelle 1270 zu reduzieren, um auf diese Weise
die reduzierte Drehzahl an eine Radwelle 1410 weiterzuleiten.
Eine Unterteilung 1302 ist innerhalb einer Getriebekammer
vorgesehen, um das Umrühren
oder Abziehen von Schmieröl
zu kontrollieren. Der Planetenradmechanismus kann eine einzelne Stufe
oder eine Anzahl von Stufen aufweisen.
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In
dem vorliegenden Fall ist ein Ringzahnrad 1303 des Planetenradmechanismus
auf der inneren Oberfläche
des Gehäuses 1411 vorgesehen.
Ein Träger 1301 ist
mittels einer Keilverzahnung mit der Radwelle 1410 gekoppelt,
so daß er
ein Drehmoment an die Radwelle 1410 überträgt, während er in der Lage ist, sich
in axialer Richtung zu bewegen. Die Radwelle 1410 ist innerhalb
des Radwellenrohrabschnitts 1411a des Gehäuses 1411 angeordnet.
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Eine
Endseite der Eingangswelle 1270 und eine Endseite der Radwelle 1410 sind
mittels eines Schwenkpunkts 1412 schwenkbar verbunden.
Eine Bremse 1400 ist eine mechanische Trommelbremse. Eine
Ankerplatte 1403 der Bremse 1400 ist fest an einer
Endseite der Ummantelung 1411 befestigt. Eine Radnabe 1420 ist
mittels Bolzen an der Radwelle 1410 befestigt. Eine Bremstrommel 1430 und
ein Scheibenrad 1505 eines Rades sind mittels Bolzen an
der Radnabe 1420 befestigt.
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Eine
Nabenlagerung 1440 ist zwischen dem Radwellenrohrabschnitt 1411a und
der Radnabe 1420 angeordnet. Die Bremse 1400 arbeitet
auf die folgende Weise. Wenn ein hydraulischer Druck ansteigt, als
Ergebnis davon, daß auf
ein Bremspedal getreten wird, veranlaßt ein Radzylinder 1401 Bremsbacken 1402 dazu,
zu expandieren, so daß die Bremsbacken 1402 zum
Bremsen in Kontakt mit der Bremstrommel 1430 kommen.
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Ein
Reifen 1500 ist auf einer Felge 1510 des Scheibenrades 1505 angebracht.
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Bei
dem Antriebsmechanismus 1100, wenn der Antriebsmotor 1200 aktiviert
wird, um auf diese Weise den Rotor 1240 in Drehung zu versetzen,
wird eine Drehung des Rotors 1240 an den Drehwellenblock 1252 und
an die Eingangswelle 1270 des Untersetzungsgetriebemechanismus 1300 übertragen und
wird dann an dem Untersetzungsgetriebemechanismus 1300 in
der Drehzahl herabgesetzt. Die in der Drehzahl reduzierte Drehung
wird an die Radwelle 1410 übertragen. Auf diese Weise
wird der Reifen 1500 über
die Radnabe 1420, die mit der Radwelle 1410 gekoppelt
ist, in Drehung versetzt, so daß sich das
elektrische Fahrzeug bewegt.
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Als
nächstes
wird eine Ausführungsform
eines Mittels zum Anbringen des Radmotors nach der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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Ein
oberer Halterungsblock 800 und ein unterer Halterungsblock 810 sind
integral auf dem Gehäuse 1210 des
Antriebsmotors an einem oberen Abschnitt des Gehäuses 1210 bzw. an
einem unteren Abschnitt des Gehäuses 1210 ausgebildet.
Der obere Halterungsblock 800 ist auf einem oberen Abschnitt
des Gehäuses 1210 ausgebildet
und nimmt eine im wesentlichen plattenförmige Gestalt an. Kopplungsflächen 801a und 801 sind
auf den entsprechenden Endflächen
des im wesentlichen plattenförmigen
Halterungsblocks 800 ausgebildet, wobei sich die Endflächen entlang
der Längsrichtung des
Gehäuses 1210 erstrecken.
Eine Anzahl von Innengewindeabschnitten, die nicht dargestellt sind, sind
auf jeder der Kopplungsflächen 801a und 801 ausgebildet.
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Der
untere Halterungsblock 810 ist auf einem unteren Abschnitt
des Gehäuses 1210 ausgebildet und
weist eine im wesentliche plattenförmige Gestalt auf. Kopplungsflächen 811a und 811 sind
auf den entsprechenden Endflächen
des im wesentlichen plattenförmigen
Halterungsblocks 810 ausgebildet, wobei sich die Endflächen entlang
der Längsrichtung des
Gehäuses 1210 erstrecken.
Eine Anzahl von Innengewindeabschnitten sind auf jeder der Kopplungsflächen 811a und 811 ausgebildet.
Das bedeutet, daß der
obere Halterungsblock 800 mit den Kopplungsflächen 801a und 801 versehen
ist, an denen ein oberer Arm 600 befestigt ist, und daß der untere
Halterungsblock 810 mit den Kopplungsflächen 811a und 811 versehen
ist, an denen ein unterer Arm 700 befestigt ist.
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Die
Form der Kopplungsflächen,
der Winkel der Kopplungsflächen
in bezug auf eine horizontale Ebene und ähnliches können nach freier Wahl gestaltet
werden. Die Winkel der Kopplungsflächen legen die Winkel der Kopplungsabschnitte 601a und 601 des
oberen Arms 600 fest, der gegen den oberen Halterungsblock 800 stößt, und
die Winkel der Kopplungsabschnitte 701a und 701b des
unteren Arms 700, der gegen den unteren Halterungsblock 810 anstößt. Bezugszeichen 604a, 604b, 704a und 704b bezeichnen
Verriegelungsschrauben, die mit den Innengewinden in Eingriff zu
bringen sind, die in den Kopplungsflächen ausgebildet sind.
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Der
obere Arm 600 weist einen Tragabschnitt 603, Armabschnitte 602a und 602b und
die Kopplungsabschnitte 601a und 601b auf.
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Wie
vorstehend ausgeführt
ist, sind die Kopplungsabschnitte 601a und 601b so
geformt, daß sie
gegen die Kopplungsflächen 801a und 801b des oberen
Halterungsblocks 800 anstoßen. Die Armabschnitte 602a und 602b sind
so geformt, daß sie
sich zwischen dem Tragabschnitt 603 und den Kopplungsabschnitten 601a und 601b erstrecken. Die
Form der Armabschnitte 602a und 602b muß so festgelegt
sein, daß sie
eine ausreichende Festigkeit und Steifigkeit aufweisen, um das Gewicht
des Fahrzeugs und eine stoßartige
Kraft auszuhalten, die von dem Rad an den Tragabschnitt 603 und
einen Tragabschnitt 703, der nachfolgend noch beschrieben wird, übertragen
wird.
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Ein
Kugelverbindungsmechanismus 612 oder ein sphärischer
Verbindungsmechanismus ist mit dem Tragabschnitt 603 gekoppelt.
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Der
Kugelverbindungsmechanismus 612 weist einen an sich bekannten
Aufbau auf. Eine konisch zulaufende Welle 609 des Kugelverbindungsmechanismus 612 ist
in eine durchgehende Öffnung 608 eingesetzt,
die in dem Tragabschnitt 603 ausgebildet ist, und ist mittels
einer Mutter 610 verriegelt. Ein oberer Arm eines nicht
dargestellten Aufhängungsmechanismus
ist an einem Aufhängungsbefestigungsabschnitt 605 des
Kugelverbindungsmechanismus 612 befestigt.
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Eine
Kopplung 613, an der eine Lenkverbindungsstange angekoppelt
ist, ist auf dem Tragabschnitt 603 vorgesehen und weg von
der durchgehenden Öffnung 608 angeordnet.
Die Kopplung 613 für
die Verbindungsstange kann auf dem unteren Arm 700 vorgesehen
sein, der nachfolgend noch beschrieben wird.
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Wie
in 5 dargestellt ist, ist die Welle 609 unter
einem vorbestimmten Winkel in bezug auf die horizontale Ebene des
Tragabschnitts 603 geneigt.
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Eine
Linie, die den Mittelpunkt der Drehung der Welle 609 des
Kugelverbindungsmechanismus 612 und den Mittelpunkt der
Drehung einer Welle 709 eines Kugelverbindungsmechanismus 712 verbindet, der
nachfolgend noch beschrieben wird, bildet einen Königszapfenwinkel θ in bezug
auf die zentrale Achse eines Rades. Der Königszapfenwinkel θ wird im Hinblick
auf die Lenkstabilität
eines Fahrzeugs und ähnliches
festgelegt.
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Der
untere Arm 700 weist einen Tragabschnitt 703,
Armabschnitte 702a und 702b und die Kopplungsabschnitte 701a und 701b auf.
Der Tragabschnitt 703 weist eine plattenförmige Gestalt
auf und ist horizontal angeordnet, während er weg von der unteren
Oberfläche
des unteren Halterungsblocks 810 des Gehäuses 1210 angeordnet
ist.
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Wie
vorstehend ausgeführt
ist, sind die Kopplungsabschnitte 701a und 701b so
ausgebildet, daß sie
gegen die Kopplungsflächen 811a und 811b des
unteren Halterungsblocks 810 anstoßen. Die Armabschnitte 702a und 702b sind
so geformt, daß sie
sich zwischen dem Tragabschnitt 703 und den Kopplungsabschnitten 701a und 701b erstrecken. Wie
im Falle der Armabschnitte 602a und 602b des oberen
Arms 600 muß die
Form der Armabschnitte 702a und 702b so festgelegt
sein, daß sie
eine ausreichende Festigkeit und Steifigkeit besitzen, um das Gewicht
des Fahrzeugs und eine stoßartige
Kraft auszuhalten, die von dem Rad an den Tragabschnitt 703 übertragen
wird.
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Der
Kugelverbindungsmechanismus 712 ist als eine an sich bekannte
Struktur ausgebildet. Eine konisch zulaufende Welle 709 des
Kugelverbindungsmechanismus 712 ist in eine durchgehende Öffnung 708 eingesetzt,
die in dem Tragabschnitt 703 ausgebildet ist, und mittels
einer Mutter 710 verriegelt. Ein Aufhängungsbefestigungsabschnitt 705 des Kugelverbindungsmechanismus 712 ist
an einem unteren Arm eines Aufhängungsmechanismus
befestigt, der nicht dargestellt ist. Wie in 5 gezeigt
ist, ist die Welle 709 unter einem vorbestimmten Winkel in
bezug auf die horizontale Ebene des Tragabschnitts 703 geneigt.
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Die
Welle 709 des Kugelverbindungsmechanismus 712 ist
so vorgesehen, daß deren
Achse mit der Achse der Welle 609 des Kugelverbindungsmechanismus 612 ausgerichtet
ist. Wie vorstehend ausgeführt
ist, wird dieses Ausrichtungsmerkmal im Hinblick auf die Lenkstabilität eines
Fahrzeugs und ähnliches
verwendet.
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Die
vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß:
- (1) der obere Halterungsblock 800,
der mit den Kopplungsflächen 801a und 801b versehen
ist, die gemeinsam sind unter unterschiedlichen Typen von Fahrzeugen,
und der untere Halterungsblock 810, der mit den Kopplungsflächen 811a und 811b versehen
ist, die gemeinsam sind unter unterschiedlichen Typen von Fahrzeugen,
auf dem Gehäuse 1210 des
Antriebsmotors ausgebildet sind;
- (2) der obere Arm 600 – der die Kopplungsabschnitte 601a und 601b umfaßt, die
gegen die Kopplungsflächen 801a und 801b anstoßen, welche
gemeinsam sind unter unterschiedlichen Typen von Fahrzeugen, den
Tragabschnitt 603, der mit einem Aufhängungsmechanismus gekoppelt ist,
und die Armabschnitte 602a und 602b, die sich
zwischen dem Tragabschnitt 603 und den Kopplungsabschnitten 601a und 601b erstrecken – ist fest
an den Kopplungsflächen 801a und 801b des
oberen Halterungsblocks 800 befestigt, und zwar durch Verwendung
der Verriegelungsschrauben 604a und 604b, oder ähnliches;
und
- (3) der untere Arm 700 – der die Kopplungsabschnitte 701a und 701b aufweist,
die gegen die Kopplungsflächen 811a und 811b anstoßen, die gemeinsam
sind unter unterschiedlichen Typen von Fahrzeugen, den Tragabschnitt 703,
der an den Tragmechanismus gekoppelt ist, und die Armabschnitte 702a und 702b,
die sich zwischen dem Tragabschnitt 703 und den Kopplungsabschnitten 701a und 701b erstrecken – ist fest
an den Kopplungsflächen 811a und 811b des
unteren Halterungsblocks 810 befestigt, und zwar durch
Verwendung der Verriegelungsschrauben 704a und 704b oder ähnliches.
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Weiterhin
ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß bei dem
Radmotor, der vorstehend unter (1), (2) und (3) beschrieben ist,
die Tragabschnitte 603 und 703 der Arme 600 und 700 mit
dem Aufhängungsmechanismus über die
Kugelverbindungsmechanismen 612 und 712 oder entsprechende
sphärische
Verbindungsmechanismen gekoppelt sind.
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Weiterhin
ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Ringzahnrad 1303 des
Untersetzungsgetriebemechanismus 1300, das die Drehzahl
des Antriebsmotors reduziert und die reduzierte Drehzahl an das
Rad überträgt, auf
der inneren Oberfläche
des Gehäuses 1411 ausgebildet
ist, bei dem es sich um ein Teil handelt, welches von dem Motorgehäuse 1210 getrennt
ist; die Eingangswelle 1270 des Untersetzungsgetriebemechanismus 1300 ist
nach Art einer Keilverzahnung mit dem Wellenabschnitt 1252a des
Antriebsmotors gekoppelt; und die Ummantelung 1411 ist
abnehmbar mittels Bolzen an dem Gehäuse 1210 befestigt.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt.
Zahlreiche Modifikationen und Veränderungen der vorliegenden
Erfindung sind möglich,
und sie sind nicht von dem Umfang der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen,
wie er durch die Ansprüche festgelegt
ist.
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Wie
vorstehend ausgeführt
ist, weist die vorliegende Erfindung die folgenden Wirkungen auf:
- (A) Lediglich die oberen und unteren Halterungsblöcke sind
auf einem Grundkörper
eines Radmotors ausgebildet, so daß die Kopplungsflächen der Blöcke gemeinsam
sind unter unterschiedlichen Typen von Fahrzeugen. Eine Anzahl von
Typen von unteren und oberen Armen werden so vorbereitet, daß, obwohl
die Kopplungsspezifikationen unter den oberen Armen und unter den
unteren Armen gemeinsam sind, andere Spezifikationen der oberen
und unteren Arme modifiziert werden, entsprechend beispielsweise
der Befestigungshöhe.
Ein oberer Arm und ein unterer Arm werden von den vorbereiteten
oberen und unteren Armen ausgewählt,
so wie dies für
einzelne Anwendungsfälle
zweckmäßig ist.
Die oberen und unteren Halterungsblöcke werden mit einem Aufhängungsmechanismus
mit Hilfe der auf diese Weise ausgewählten oberen und unteren Arme
gekoppelt.
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Aus
dem Stand der Technik bekannte Mittel zum Anbringen eines Motors
sind integral mit einem Gehäuse
des Motors, so daß auf
diese Weise die Anbringungsposition, Anbringungshöhe usw.
festgelegt sind. Aus diesem Grunde ist ein Austausch gegen einen
Antriebsmotor eines anderen Typs schwierig, außer wenn der ersetzende Antriebsmotor
die gleichen Anbringungsabmessungen aufweist wie die eines Antriebsmotors,
der zu ersetzen ist. Im Unterschied dazu besteht gemäß der vorliegenden
Erfindung die Befestigung, die als das Mittel zum Anbringen des Motors
dient, und das Gehäuse
aus getrennten Teilen. Aus diesem Grunde kann auch dann, wenn ein ersetzender
Antriebsmotor von einem unterschiedlichen Typ ist, der ersetzende
Antriebsmotor mit Hilfe von geänderten
Befestigungen angebracht werden.
- (B) Die vorliegende
Erfindung schafft die Möglichkeit,
daß ein
Radantriebsabschnitt einschließlich eines
Drehzahlreduktionsmechanismus von einem Antriebsmotor getrennt werden
kann. Aus diesem Grunde kann über
eine Veränderung
in dem Untersetzungsverhältnis
eines Untersetzungsgetriebemechanismus die Drehzahl eines Rades
und das Antriebsmoment verändert
werden, so daß ein
Durchmesser eines Reifens unabhängig
ausgewählt
werden kann, ohne daß die Notwendigkeit
besteht, einen Antriebsmotor auszutauschen.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Der
Radmotor nach der vorliegenden Erfindung kommt mit Veränderungen
in den Spezifikationen und der Leistungsfähigkeit eines Fahrzeugs durch
den Austausch von Einheiten zurecht und wird in vorteilhafter Weise
in einem elektrischen Fahrzeug eingesetzt.