Unidad de accionamiento eléctrico para un vehículo.

Unidad de accionamiento eléctrico para un vehículo, que presenta:

(a) un motor eléctrico (12) con una carcasa de motor (28) fijada a prueba de giro;

(b) un estator (20) del motor eléctrico (12), que está fijado en la carcasa del motor (28), en el que el estator (20)presenta polos arrollados;

(c) un rotor (10) del motor eléctrico (12), que está dispuesto dentro del estator (20), en el que entre lassuperficies polares del estator (20) y la periferia exterior del rotor (10), que está dirigida hacia las superficiespolares del estator (20), existe un intersticio de aire (24);

(d) un engranaje planetario (42) con una rueda solar (52), un soporte planetario (44), ruedas planetarias (48) yuna rueda hueca (56),

(e) en el que el rotor (10) del motor eléctrico (12) y la rueda solar (52) del engranaje planetario (44) están enconexión para la transmisión del par motor;

(f) una carcasa de engranaje (34) del engranaje planetario (42), en la que la carcasa de engranaje (34) estáfijada en la carcasa del motor (28) o es " al menos en parte " un componente integral de la carcasa delmotor (28); y

(g) en el que las ruedas planetarias son ruedas planetarias escalonadas (48) con una primera zona parcial dediámetro mayor, que presenta un dentado (50) y una segunda zona parcial de diámetro menor, quepresenta un dentado (54), en el que los dentados (50) de las primeras zonas parciales de las ruedasplanetarias escalonadas (48) engranan con la rueda solar (52) y los dentados (54) de las segundas zonasparciales de las ruedas planetarias escalonadas (48) engranan con la rueda hueca (56);

(h) en la que las ruedas planetarias escalonadas (48) tienen un diámetro máximo y un posicionamiento axialtales que un cilindro envolvente común imaginario para todos los diámetros máximos de las primeras zonasparciales de las ruedas planetarias escalonadas (48) se encuentra radialmente dentro de las cabezas dearrollamiento (22) presentes en un lado axial del estator (20);

caracterizada porque

(i) y la característica de que las ruedas planetarias escalonadas (48) tienen un diámetro máximo y unposicionamiento axial tal que el cilindro envolvente común imaginario para todos los diámetros máximos delas primeras zonas parciales de las ruedas planetarias escalonadas (48) se encuentra axialmente junto a lazona (18) radialmente exterior, que se conecta en el intersticio de aire (24), del rotor (10) y porque las primeras zonas parciales de las ruedas planetarias escalonadas (48) o bien no sobresalen nada enabsoluto o con menos del 50 % de su anchura del diente del engrane con la rueda solar (52) en direcciónaxial hacia fuera más allá de dichas cabezas de arrollamiento (22); y

(k) porque las ruedas planetarias escalonadas (48) penetran con sus dos zonas parciales en un espacio delrotor (10), que está retrocedido axialmente frente al lado frontal del rotor, que se encuentra en la zona (18) radialmente exterior del rotor (10), que se conecta en el intersticio de aire (24).

Unidad de accionamiento eléctrico para un vehículo Objeto de la invención es una unidad de accionamiento eléctrico para un vehículo, que presenta:

(a) un motor eléctrico con una carcasa de motor fijada a prueba de giro;

(b) un estator del motor eléctrico, que está fijado en la carcasa del motor, en el que el estator presenta polos arrollados;

(c) un rotor del motor eléctrico, que está dispuesto dentro del estator, en el que entre las superficies polares del estator y la periferia exterior del rotor, que está dirigida hacia las superficies polares del estator, existe un intersticio de aire;

(d) un engranaje planetario con una rueda solar, un soporte planetario, ruedas planetarias y una rueda hueca,

(e) en el que el rotor del motor eléctrico y la rueda solar del engranaje planetario están en conexión para la transmisión del par motor;

(f) una carcasa de engranaje del engranaje planetario, en la que la carcasa de engranaje está fijada en la carcasa del motor o es – al menos en parte – un componente integral de la carcasa del motor;

(g) y la característica de que las ruedas planetarias tienen un diámetro máximo y un posicionamiento axial tal que un cilindro envolvente común imaginario para todos los diámetros máximos de las ruedas planetarias se encuentra radialmente dentro de las cabezas de arrollamiento presente en un lado axial del estator y axialmente junto a la zona del rotor que se conecta en el intersticio de aire y de que las ruedas planetarias

o bien no sobresalen nada en absoluto o con menos del 50 % de su anchura del diente del engrane con la rueda solar en dirección axial hacia fuera más allá de dichas cabezas de arrollamiento.

Ya se conocen unidades de accionamiento eléctricas para vehículos, en las que se reúnen un motor eléctrico y un engranaje planetario. Tales unidades de accionamiento han sido concebidas hasta ahora con motores eléctricos, que estaban constituidas con un rotor exterior, lo que promete ventajas condicionadas por el principio en interés de una cesión alta de par motor del motor eléctrico.

Se conocen a partir de los documentos DE 42 14 716 A1, EP 0 463 895 A1 y EP 1 158 652 A2 unidades de accionamiento eléctrico con estator colocado en el exterior y con rotor dispuesto en el interior. La unidad de accionamiento conocida a partir del documento DE 42 14 716 A1 presenta un engranaje integral de multiplicación planetaria. El documento EP 1 158 652 A2 considerado como el estado más próximo de la técnica presenta un estator con arrollamientos, un rotor provisto de la misma manera con arrollamientos y un engranaje planetario provisto con ruedas planetarias escalonadas. Las primeras zonas parciales de diámetro mayor de las ruedas planetarias escalonadas, que engranan con una rueda solar del engranaje planetario, están dispuestas totalmente dentro de un espacio retrocedido axialmente del rotor. Las segundas zonas parciales de diámetro más pequeño de las ruedas planetarias, que engranan con una rueda hueca del engranaje planetario, están dispuestas separadas axialmente a través de un soporte planetario más hacia el exterior que las primeras zonas parciales.

La invención soluciona el cometido de preparar una unidad de accionamiento eléctrico economizadora del mayor espacio posible.

El cometido se soluciona por medio de una unidad de accionamiento eléctrico según la reivindicación 1.

El tipo de construcción de acuerdo con la invención con motor eléctrico con tubo interior da como resultado, en efecto, condicionado por el principio, un par motor de salida reducido del motor eléctrico, pero la división indicada en el párrafo inicial del engranaje planetario en la unidad de accionamiento crea la posibilidad de alojar con una economía extraordinaria de espacio una transmisión alta lenta, de manera que se consigue con ello un par motor de salida alto deseado de la unidad de accionamiento. El rotor interior se puede acoplar de una manera que se realiza sin complicaciones del flujo del par motor en la rueda solar del engranaje planetario. El tipo descrito de división del engranaje planetario en el motor eléctrico y la unidad de accionamiento, respectivamente, conduce a una unidad de accionamiento extraordinariamente compacta. La obturación del espacio interior del rotor hacia fuera se configura extraordinariamente sencilla; se puede conseguir sin problemas una forma de realización estanca al agua del motor eléctrico. La concepción de acuerdo con la invención de la unidad de accionamiento conduce a que la unidad de accionamiento de la rueda esté constituida mecánicamente y desde el punto de vista del encaje de los componentes de una manera muy sencilla y a que los alojamientos tengan lugar en lugares favorables, esto es ventajoso para un tipo de construcción economizador de peso, Además, se puede conseguir de una manera muy sencilla una refrigeración del engranaje a través de la conducción de calor hacia la carcasa del motor eléctrico. En general, se consigue una estructura, que es extraordinariamente ventajosa desde los puntos de vista de la facilidad de fabricación, el montaje sencillo, la facilidad de mantenimiento, la alta densidad de potencia, la alta densidad del par

motor, la seguridad funcional, la reducción alcanzable del peso, la refrigeración del engranaje planetario y la buena obturación hacia fuera. Ventajas de este tipo son resaltadas también más adelante en la descripción de un ejemplo de realización.

El vehículo es con preferencia un vehículo no ferroviario, por ejemplo un vehículo que circula directamente sobre el suelo del terreno. El suelo del terreno puede ser una carretera con firme u otra superficie firme (por ejemplo, una zona de maniobras de un aeropuerto) . Pero a partir de la descripción siguiente será todavía más evidente que el vehículo es con preferencia un vehículo, que puede circular bien sobre suelo no firme, en particular en terreno agrícola, terreno de bosque, paisaje libre, vías de expedición, terreno pedregoso, terreno arenoso, y muchos más. Como ejemplos más concretos de tales vehículos se mencionan automóviles todo terreno, vehículos para expediciones en terreno intransitable, camiones, vehículos para la construcción, que se emplean en trabajos de movimiento de tierras. El vehículo puede ser un vehículo con un solo eje accionado o un vehículo con dos ejes accionados, distanciados en la dirección longitudinal del vehículo, o también un vehículo todavía con más ejes accionados. Se subraya especialmente la posibilitad del vehículo de tracción a las cuatro ruedas, en el que cada rueda posee una unidad de accionamiento eléctrico.

La unidad de accionamiento eléctrico necesita naturalmente corriente, para poder accionar el vehículo. Para la preparación de la corriente existe una serie de posibilidades: desde una línea aérea con tomas de corriente (como se conoce a partir de los autobuses de catenaria) , equipo de generación de corriente (accionado por motor de combustión en el sentido más amplio) , en particular motor Diesel, motor Otto, turbina de gas) a bordo del vehículo, acumulador de corriente a bordo del vehículo, célula de combustible. Son posibles combinaciones de estas “fuentes de corriente”, en particular equipo de generación de corriente más acumulador de corriente para cubrir la carga punta y/o para la marcha libre de gas de escape de corta duración.

El rotor del motor eléctrico es con preferencia un rotor no bobinado, de manera que entre el rotor y las partes no giratorias de la unidad de accionamiento no debe existir ninguna conexión para la conducción de corriente.

En el párrafo inicial se encuentra la manifestación de “que las ruedas planetarias sobresalen con menos del 50 % de su anchura del diente del engrane con la rueda solar en dirección axial hacia fuera más allá de dichas cabezas de arrollamiento”. Se prefiere que esta proyección sea inferior al 30 % de esta anchura del diente, de manera más preferida inferior al 10% de esta anchura del diente.

En la unidad de accionamiento de acuerdo con la invención, el engranaje planetario está realizado con preferencia de tal forma que la rueda hueca está fija contra giro y el soporte giratorio de la rueda planetaria está previsto para el accionamiento de arrastre del engranaje. El ejemplo de realización de la invención mostrará que en la invención la rueda hueca se puede incorporar de una manera muy sencilla y favorable en la carcasa del engranaje. Las ruedas planetarias son ruedas planetarias escalonadas, lo que posibilita la consecución de una relación grande lenta en el engranaje planetario. Las ruedas planetarias escalonadas penetran con su diámetro exterior pequeño... [Seguir leyendo]

1. Unidad de accionamiento eléctrico para un vehículo, que presenta:

(a) un motor eléctrico (12) con una carcasa de motor (28) fijada a prueba de giro;

(b) un estator (20) del motor eléctrico (12) , que está fijado en la carcasa del motor (28) , en el que el estator (20) 5 presenta polos arrollados;

(c) un rotor (10) del motor eléctrico (12) , que está dispuesto dentro del estator (20) , en el que entre las superficies polares del estator (20) y la periferia exterior del rotor (10) , que está dirigida hacia las superficies polares del estator (20) , existe un intersticio de aire (24) ;

(d) un engranaje planetario (42) con una rueda solar (52) , un soporte planetario (44) , ruedas planetarias (48) y 10 una rueda hueca (56) ,

(e) en el que el rotor (10) del motor eléctrico (12) y la rueda solar (52) del engranaje planetario (44) están en conexión para la transmisión del par motor;

(f) una carcasa de engranaje (34) del engranaje planetario (42) , en la que la carcasa de engranaje (34) está

fijada en la carcasa del motor (28) o es – al menos en parte – un componente integral de la carcasa del 15 motor (28) ; y

(g) en el que las ruedas planetarias son ruedas planetarias escalonadas (48) con una primera zona parcial de diámetro mayor, que presenta un dentado (50) y una segunda zona parcial de diámetro menor, que presenta un dentado (54) , en el que los dentados (50) de las primeras zonas parciales de las ruedas planetarias escalonadas (48) engranan con la rueda solar (52) y los dentados (54) de las segundas zonas parciales de las ruedas planetarias escalonadas (48) engranan con la rueda hueca (56) ;

(h) en la que las ruedas planetarias escalonadas (48) tienen un diámetro máximo y un posicionamiento axial tales que un cilindro envolvente común imaginario para todos los diámetros máximos de las primeras zonas parciales de las ruedas planetarias escalonadas (48) se encuentra radialmente dentro de las cabezas de arrollamiento (22) presentes en un lado axial del estator (20) ;

caracterizada porque (i) y la característica de que las ruedas planetarias escalonadas (48) tienen un diámetro máximo y un posicionamiento axial tal que el cilindro envolvente común imaginario para todos los diámetros máximos de las primeras zonas parciales de las ruedas planetarias escalonadas (48) se encuentra axialmente junto a la zona (18) radialmente exterior, que se conecta en el intersticio de aire (24) , del rotor (10) y porque las primeras zonas parciales de las ruedas planetarias escalonadas (48) o bien no sobresalen nada en absoluto o con menos del 50 % de su anchura del diente del engrane con la rueda solar (52) en dirección axial hacia fuera más allá de dichas cabezas de arrollamiento (22) ; y

(k) porque las ruedas planetarias escalonadas (48) penetran con sus dos zonas parciales en un espacio del

rotor (10) , que está retrocedido axialmente frente al lado frontal del rotor, que se encuentra en la zona (18) 35 radialmente exterior del rotor (10) , que se conecta en el intersticio de aire (24) .

2. Unidad de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque en el engranaje planetario (42) la rueda hueca (56) está fija contra giro y el soporte de ruedas planetarias giratoria (44) está previsto para el accionamiento de arrastre del engranaje.

3. Unidad de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada está previsto un muñón axial (6) , 40 en el que está fijada la carcasa del motor (28) y/o con el que la carcasa del motor (28) es un componente integral – al menos en parte-; y porque el rotor (10) está alojado sobre el muñón axial (6) .

4. Unidad de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque la rueda solar (52) es una rueda hueca con dentado exterior, que atraviesa el muñón axial (6) .

5. Unidad de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque sobre el muñón axial (6) , 45 en una posición axial junto al motor eléctrico (12) y al engranaje planetario (42) , está alojado de forma giratoria un soporte de rueda (58) .

6. Unidad de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque en el soporte de rueda (58) está fijada una llanta de neumático (68) .

7. Unidad de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizada porque la junta de obturación

entre una parte giratoria (44) en el lado de accionamiento de arrastre del engranaje planetario (42) y la carcasa del engranaje (34) está posicionada en un lugar, que está radialmente más exterior que un cojinete (60) del soporte de la rueda (58) , de manera que la junta de obturación (78) no se proyecta axialmente más de allá de este cojinete (60) .

8. Unidad de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque una parte (30) de la carcasa del motor (28) , que contiene la pared circunferencial exterior (32) y una zona radialmente exterior de una pared frontal, se puede desmontar desde la unidad de accionamiento (2) , de manera que el estator (20) se desmonta al mismo tiempo y, con preferencia, a continuación se puede desmontar una zona radialmente exterior del rotor (10) fuera de la unidad de accionamiento (2) .

9. Unidad de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque una zona del rotor (10) , que se encuentra sobre el otro lado axial del rotor (10) que el engranaje planetario (42) , está configurada como tambor (84) de un freno de tambor.

10. Unidad de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque las zapatas de freno (86) del freno de tambor están configuradas como apoyo de emergencia del rotor (10) .

11. Unidad de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizada porque sobre el lado exterior del soporte de la rueda (58) esté previsto un freno de funcionamiento que trabaja con fricción de la unidad de accionamiento (2) .

12. Unidad de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el motor eléctrico (12) está configurado de tal forma que se puede utilizar como freno de funcionamiento de la unidad de accionamiento (2) .

13. Unidad de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada porque la dimensión axial de la unidad formada por el motor eléctrico (12) y el engranaje planetario (42) representa al menos el 75 % de la dimensión axial de la llanta del neumático (68) , con preferencia del 80 al 100 %.

14. Unidad de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque la conexión de transmisión de par motor entre el rotor (10) y la rueda solar (52) o la conexión de transmisión del par motor entre el soporte de la rueda planetaria (44) y el soporte de la rueda (58) es separable, con preferencia desde el exterior sin desmontaje.

15. Unidad de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque el motor eléctrico (12) es un motor de reluctancia, con preferencia con alimentación de corriente controlada electrónicamente.

16. Unidad de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizada porque el rotor (10) del motor de reluctancia está equipado adicionalmente con imanen permanentes para elevar la densidad de la potencia del motor de reluctancia con números de revoluciones más elevados.

17. Unidad de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizada porque el estator

(20) está refrigerado con agua.

18. Unidad de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizada porque el estator

(20) presenta en su periferia exterior unos tubitos (90) que se extienden axialmente, a través de los cuales puede circular líquido de refrigeración.

19. Unidad de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizada porque el engranaje planetario (42) está refrigerado al menos en parte porque existe una conexión de conducción de calor hacia la carcasa del motor (28) y desde allí tiene lugar una disipación directa o indirecta de calor al medio ambiente.

20. Unidad de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizada porque el rotor (10) está refrigerado por aire con circulación de aire y porque la carcasa del rotor (28) y/o el estator (20) presentan una zona superficial para la absorción de calor desde el aire en circulación.

21. Unidad de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizada porque los cojinetes (14) del rotor (10) y el engranaje planetario (42) y, dado el caso, los cojinetes (60) del soporte de la rueda (58) están lubricados con aceite común.

22. Unidad de accionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizada por un elemento de conexión de enchufe (92) para conexión eléctrica y/o conexión de líquido de refrigeración con el automóvil.

23. Vehículo, caracterizado porque está equipado con al menos una unidad de accionamiento (2) , que está configurada de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 22.