DE19922648A1

DE19922648A1 - Elektrischer Radantrieb für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE19922648A1
Application number: DE19922648A
Authority: DE
Inventors: Horst Raber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-11-23

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radantrieb anzugeben, bei dem aufwendige Getriebeanordnungen vermieden werden und der einen verlustarmen Betrieb sowie eine einfache Steuerung des Elektroantriebes ermöglicht. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. DOLLAR A Die Erfindung betrifft einen elektrischen Radantrieb für Fahrzeuge, vorzugsweise für Schienenfahrzeuge, bei dem mehrere Räder des Fahrzeuges von einem eigenen Elektromotor, bestehend aus einem eine Wicklung enthaltenden Stator und einem Rotor, angetrieben werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Radantrieb für Fahrzeuge, vor zugsweise für Schienenfahrzeuge, bei dem mehrere Räder des Fahrzeuges von einem eigenen Elektromotor, bestehend aus einem eine Wicklung ent haltenden Stator und einem Rotor, angetrieben werden.

Der erfindungsgemäße Radantrieb ist sowohl als Einzelantrieb als auch als Gruppenantrieb einsetzbar und gestattet den elektromotorischen Antrieb von Schienen- und Straßenfahrzeugen mit geringen Energieverlusten und einfacher Regelung.

Für den Einsatz von Elektromotoren als Einzelradantrieb in Schienen- und Straßenfahrzeugen sind im Stand der Technik vielfältige Ausführungen bekannt. Bei einer in DE 41 08 647 C 1 beschriebenen Anordnung werden mehrere die einzelnen Räder des Fahrzeuges antreibende Elektromotore verwendet. Zur Vermeidung von Radialkräften am Rotor und zur Erzielung einer geringen Motorbaulänge wird der Rotor des Elektromotors hierbei in einem Festlager und in einem Loslager gelagert, wobei das Loslager durch ein Antriebsritzel gebildet wird, welches zwischen zwei diametral gegen überliegenden Antriebsrädern angeordnet ist. Die Antriebsräder stehen mit einem gemeinsamen Eingangsrad für den Endantrieb in Eingriff. Der Rotor wird durch das Festlager in axialer Richtung fixiert und auf der anderen Seite zwischen den Antriebsrädern geführt. Diese Anordnung ist in ihrem Aufbau aufwendig und verursacht somit hohe Herstellungskosten. Die umfangreichen Baugruppen erfordern außerdem eine ständige Wartung.

Ferner ist nach DE 195 31 956 A1 ein abgefederter Einzelradantrieb für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug bekannt. Der Einzelradantrieb besteht aus einer elastischen Kupplung, einem Elektromotor und einem Getriebe. Der Rotor befindet sich auf einer Hohlwelle des Motors und treibt über ein Planetengetriebe eine durch die Hohlwelle geführte Antriebswelle an. Eine elastische Kupplung, die an dem dem Treibrad des Fahrzeuges zugewand ten Ende der Antriebswelle angeordnet ist überträgt das Drehmoment des Motors auf das Treibrad. Nachteilig ist auch hierbei, daß die Gesamtanord nung aus mehreren, verschiedene Baugruppen zusammengesetzt ist, wes halb ein hoher Platzbedarf besteht.

In DE 196 00 420 A1 ist ein weiterer Einzelradantrieb für ein elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug angegeben. Der Antrieb weist einen neben dem Treibrad angeordneten Innenläufer-Motor auf, dessen Rotor auf einer Hohlwelle sitzt, die über eine winkel- und axial-nachgiebige Kupplung in Drehmomentverbindung mit einer Kupplungs- und Getriebe weile steht. Der Stator ist mit dem Motorgehäuse am Fahrwerk befestigt. Zur Drehzahlanpassung ist ein Planeten-Standgetriebe oder ein Planeten- Umlaufgetriebe vorgesehen. Mit dieser Anordnung wird zwar eine gewisse Verringerung der Abmessung des Antriebes erreicht. Die Gesamtanordnung beansprucht jedoch auch hierbei einen hohen Raumbe darf außerhalb des Rades. Außerdem ist das benötigte Planetenradgetriebe sehr kostenaufwendig.

Ein weiterer Einzelradantrieb für Fahrzeuge ist in DE 28 42 076 A1 beschrieben. Dieser Antrieb besitzt einen in einer Achse des Fahrzeuges angeordneten Elektromotor als Antriebsaggregat und einen als zweistufig es Planetengetriebe ausgebildetes und auf der Antriebsseite des Elektromo tors angeordnetes Untersetzungsgetriebe, dessen erste Stufe über das Sonnenrad des Antriebsaggregates und dessen zweite Stufe mit der Rad nabe verbunden ist, die ihrerseits über mindesten ein Lager auf dem Hohl rad des Planetengetriebes abgestützt ist. Auch dieser Einzelradantrieb ist in seinem Aufbau kompliziert, was neben hohen Kosten und aufwendigen Wartungsarbeiten auch große Abmessungen verursacht.

Die im Stand der Technik bekannten Anordnungen sind dadurch nachteil behaftet, daß aufwendige Baugruppen für die Kraftübertragung vom Antriebsmotor auf das Treibrad unter Verwendung von Getrieben und Kupplungen erforderlich sind. Dadurch benötigt die gesamte Antriebsbau gruppe einen hohen Platzbedarf. Außerdem verursachen diese Baugruppen hohe Energieverluste und sind mit erheblichem technischen Aufwand für die Steuerung und Regelung des Antriebes verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radantrieb anzugeben, bei dem aufwendige Getriebeanordnungen vermieden werden und der einen verlustarmen Betrieb sowie eine einfache Steuerung des Elektroan triebes ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Radantrieb wird die Antriebsenergie des Elek troantriebes direkt im Rad in mechanische Bewegung umgesetzt. Die Steuerung für den Fahrbetrieb erfolgt dabei auf elektrischen Wege, ohne daß aufwendige mechanische Getriebe erforderlich sind. Er kann vorteil haft sowohl für Schienen- als auch für Straßenfahrzeuge angewendet wer den. Die elektromechanische Wechselwirkung erfolgt bei einem Schienenfahrzeug zwischen einer feststehenden Wicklung als Stator und dem Radstern als Rotor. Bei Straßenfahrzeugen kann als Rotor vorteilhaft eine Bremstrommel oder eine Radnabe genutzt werden. Ferner besteht die Möglichkeit in einfacher Weise jedes Rad einzeln anzusteuern und lenkbar zu gestalten. Die erforderliche Fahrspannung für den Elektroantrieb kann in bekannter Weise von einer Oberleitung abgegriffen oder mit Hilfe eines aus Kraftstoffmotor und Generator bestehenden Antriebsaggregat erzeugt werden.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Anwendungsbeispiel für den Radantrieb eines Schienen fahrzeuges,

Fig. 2 ein Anwendungsbeispiel für den Radantrieb eines Straßen fahrzeuges,

Fig. 3 einen lenkbaren Radantrieb für ein Straßenfahrzeug und

Fig. 4 einen Radantrieb bei einem Straßenfahrzeug mit Radnabe als Rotor.

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Radantriebes in einem Schienenfahr zeug ist in Fig. 1 dargestellt. Hier ist die als Stator wirkende Wicklung 1 fest mit der Ankerplatte 2 verbunden. Die Ankerplatte 2 ist am Fahrzeug rahmen befestigt. Der äußere Teil des Schienenfahrzeugrades besteht aus dem Radstern 3 und dem darüber aufgeschrumpften Radreifen 4. Durch die elektromagnetische Wechselwirkung des von der Wicklung 1 erzeugten Drehfeldes mit dem Rotor, der hier von dem Radstern 3 gebildet wird, wird eine Drehbewegung im Treibrad hervorgerufen. Da das Rad einem hohem Verschleiß unterliegt, ist an dem Radstern 3 der Radreifen 4 aus wechselbar befestigt. Für die Bremsanlage ist neben der elektrisch wirkenden Wirbelstrom bremse eine zusätzliche, als Betriebsbremse zu verwendende, mechanische Bremse erforderlich. Im beschriebenen Fall wird die Betriebsbremse durch eine Scheibenbremse mit einer in der Mitte der Achse 7 angeordneten Bremsscheibe 5 realisiert und wirkt auf die gemeinsame Achse 7 beider Räder. Die Achse 7 ist in den Lagerbuchsen 6 gelagert.

Fig. 2 zeigt einen Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Radantriebes bei einem Straßenfahrzeug. Auch in dieser Ausführung ist der von der Wicklung 1 gebildete Stator fest mit der Ankerplatte 2 verbunden. Durch die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen der Wicklung 1 und der Bremstrommel 8, die in diesem Beispiel als Rotor dient, wird die Drehbe wegung des Rades erzeugt. Für die zusätzlich erforderliche mechanisch wirkende Bremse ist eine Bremsscheibe 5 mit dem äußeren Teil des Rades Verbunden. Es ist auch möglich, die vorhandene Bremstrommel 8 für die mechanische Bremse zu verwendet. Die dargestellte Anordnung ist an einer starren Achse 7 angebracht.

Die Anordnung an einem lenkbaren Rad ist in Fig. 3 dargestellt. Mit Hilfe eines Schwenklagers 9 besteht hierbei die Möglichkeit, das Rad lenkbar anzuordnen.

Bei der in Fig. 4 erläuterten Ausführungsform ist die Radnabe 10 als Rotor ausgebildet. Die zum Stator gehörende Wicklung 1 ist wiederum mit der Ankerplatte 2 fest verbunden. Als Betriebsbremse wird ebenfalls eine Scheibenbremse genutzt.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Stator

2

Ankerplatte

3

Radstern

4

Radreifen

5

Bremsscheibe

6

Lagerbuchse

7

Achse

8

Bremstrommel

9

Schwenklager

10

Radnabe

Claims

1. Elektrischer Radantrieb für Fahrzeuge, vorzugsweise für Schienenfahr zeuge, bei dem mehrere Räder des Fahrzeuges von einem eigenen Elektro motor, bestehend aus einem eine Wicklung (1) enthaltenden Stator und einem Rotor, angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor unmittelbar am Rad angeordnet ist, wobei die Wicklung (1) an einem fest mit einem Fahrzeugträgerteil verbundenen Wicklungsträger so angeordnet ist, daß die Wicklung (1) sich überwiegend innerhalb des Rades befindet und als Rotor der äußere Teil des Rades dient.

2. Radantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rad antrieb in einem Schienenfahrzeugrad mit einem Radstern (3) und einem sich darüber befindenden Laufring angeordnet ist und als Rotor der Rad stern (3) dient.

3. Radantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rad antrieb in einem Straßenfahrzeugrad mit einer Bremstrommel (8) angeord net ist und als Rotor ein mit dem äußeren Teil des Rades verbundenes Teil.

4. Radantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Rotor die Bremstrommel (8) dient.

5. Radantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Rotor eine Radnabe (10) dient.

6. Radantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroenergie für den Fahrzeugantrieb von einem zentralen, im Fahrzeug angeordnetem Antriebsaggregat erzeugt wird.