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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung betrifft elektromechanische Getriebe, insbesondere für Kettenfahrzeuge.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Kettenfahrzeuge,
wie etwa Panzer, laufen auf endlosen Ketten, die manchmal als Raupen
bezeichnet werden, anstatt auf Rädern.
Die Kettenfahrzeuge können
eine Kurve fahren, indem Kettenräder, die
mit Ketten auf einer Seite des Fahrzeugs in Eingriff stehen, mit
einer anderen Drehzahl beaufschlagt werden als Kettenräder, die
mit Ketten auf der anderen Seite des Fahrzeugs in Eingriff stehen.
Typischerweise werden ein Antriebsmotor sowie ein Lenkmotor dazu
verwendet, die Kettenräder
anzutreiben. Alternativ können
getrennte Antriebsmotoren dazu verwendet werden, die gegenüberliegenden Ketten
anzutreiben, wodurch eine separate Geschwindigkeitssteuerung der
Ketten ermöglicht
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung stellt ein verbessertes elektromechanisches Getriebe,
vorzugsweise für
ein Kettenfahrzeug, mit einer Baugruppe mit zwei Drehzahlbereichen
zur Drehmomentvervielfachung und Drehzahlreduktion sowie unabhängigen Antriebs-
und Lenkwegen bereit, um den regenerativen Lenkwirkungsgrad zu verbessern
und die Lenkmotorgröße zu reduzie ren.
Es sind modulare Motoren vorgesehen, die zur leichten Wartung mit
V-Schellen angebracht sind.
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Das
elektromechanische Getriebe weist einen elektrischen Antriebsmotor
und einen elektrischen Lenkmotor auf. Ein erster und zweiter Achsantriebsmechanismus,
die über
einen mechanischen Leistungsflussweg miteinander verbunden sind,
sind funktional mit dem Achsantriebsmechanismus verbunden. Es sind
ein Antriebsdifferenzialzahnradsatz und ein erster und zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus
(die hierin als Baugruppe mit zwei Drehzahlbereichen bezeichnet
sind) vorgesehen. Der Antriebsmotor ist funktional mit den Achsantriebsmechanismen
und mit dem Antriebsdifferenzialzahnradsatz über eine selektive Einrückung des ersten
und zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus
verbindbar, um das erste und zweite Drehzahlverhältnis über den Antriebsdifferenzialzahnradsatz
hinweg herzustellen.
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Der
erste Drehmomentübertragungsmechanismus
ist vorzugsweise eine Bremse, die selektiv einrückbar ist, um eines der Elemente
des Antriebsdifferenzialzahnradsatzes an einem feststehenden Element
festzulegen. Der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus ist
eine Kupplung, die selektiv einrückbar
ist, um irgendwelche zwei der Elemente des Differenzialzahnradsatzes
miteinander zu verbinden. Das erste Element des Antriebsdifferenzialzahnradsatzes
kann ständig
mit dem Antriebsmotor verbunden sein, der zweite Motor kann selektiv
mit dem ersten Element über
den zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus
und mit dem ersten feststehenden Element über den ersten Drehmomentübertragungsmechanismus
verbunden sein. Darüber hinaus
kann eine Abtriebsquerwelle funktional mit dem ersten und zweiten
Achsantriebsmechanismus verbunden und axial dazwischen positioniert
sein, so dass das dritte Element funktional mit der Abtriebsquerwelle
verbunden ist.
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Der
erste und zweite kombinierende Differenzialzahnradsatz sind vorzugsweise
vorgesehen, um den Leistungsfluss von dem Lenkmotor und dem Antriebsmotor
zu kombinieren. Ein erstes Element eines jeden von dem ersten und
zweiten kombinierenden Differenzialzahnradsatz ist ständig mit
der Abtriebsquerwelle verbunden, und ein zweites Element eines jeden
von den kombinierenden Differenzialzahnradsätzen ist funktional mit den
Lenkmotoren verbunden. Schließlich
ist ein drittes Element eines jeden von dem ersten und zweiten kombinierenden Differenzialzahnradsatz
funktional mit dem ersten bzw. zweiten Achsantriebsmechanismus verbunden.
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Es
können
Bremsen vorgesehen sein, um das dritte Element eines jeden von den
kombinierenden Differenzialzahnradsätzen selektiv festzulegen, um
dadurch den Abtrieb des Getriebes zu bremsen. Eine Lenkquerwelle
ist vorzugsweise von einer Abtriebsquerwelle verschoben und liegt
im Wesentlichen parallelen zu dieser. Der Lenkmotor ist funktional
mit dem ersten und zweiten Achsantriebsmechanismus über die
Lenkquerwelle verbindbar. Ein effizientes Packen des Antriebsmotors
und Lenkmotors unter Ausnutzung der parallelen Querwelle zur Leistungsübertragung
ermöglicht
es, dass die Motoren als Module vorgesehen sein können, die
mit feststehenden Elementen, wie etwa den Motorgehäusen über eine
axiale Schelle verbindbar sind. Die Motormodule sind zur Wartung
leicht entnehmbar, indem die axiale Schelle gelöst wird.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der besten Ausführungsart
der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen
leicht deutlich werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Getriebes innerhalb des Schutzumfangs
der Erfindung;
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2 ist
eine Wahrheitstabelle, die einen Einrückplan von Drehmomentübertragungsmechanismen
zeigt, um in dem Getriebe von 1 verschiedene Übersetzungsverhältnisse
zu erreichen;
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3 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung des Getriebes von 1 (das
die Achsantriebsmechanismen nicht zeigt;
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4 ist
eine fragmentarische Querschnittsansicht eines Abschnitts des Getriebes
von 3, die eine V-Schelle darstellt; und
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5 ist
eine schematische Perspektivansicht der V-Schelle von 4.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
den Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche
Bauteile beziehen, ist ein Kettenfahrzeug 10 durch ein
hybrides elektromechanisches Getriebe 12 angetrieben. Das
Getriebe 12 umfasst einen elektrischen Antriebsmotor 14,
der hierin auch als Fahrmotor bezeichnet ist, sowie einen elektrischen
Lenkmotor 16, der hierin auch als Lenkmotor bezeichnet
ist. Der Fahrmotor 14 und der Lenkmotor 16 sind
jeweils separat über
Zahnräder und
Getriebewellen verbunden, wie es nachste hend beschrieben ist, um
ein linkes Abtriebselement 18 und ein rechtes Abtriebselement 20 getrennt
anzutreiben. Das linke Abtriebselement 18 ist über einen Achsantriebs-Planetenradsatz
PF1 funktional mit einem linken Kettenrad 22 verbunden,
das eine linke Kette (die nicht gezeigt ist) dreht, wie es Fachleute verstehen
werden. Gleichermaßen
ist das rechte Abtriebselement 20 funktional mit einem
rechten Achsantriebs-Planetenradsatz PF2 verbunden, der wiederum
ein rechtes Kettenrad 24 antreibt, um eine rechte Kette
(die nicht gezeigt ist) zu drehen, wie es Fachleute verstehen werden.
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Der
Fahrmotor 14 und der Lenkmotor 16 sind vorzugsweise
letztendlich durch einen Dieselmotor angetrieben, der Leistung an
einen Generator liefert, der wiederum Leistung an einen elektrischen
Fahrzeugbus liefert und überschüssige elektrische
Leistung in einer Lithiumbatterie speichert. Der Fahrmotor 14 und
der Lenkmotor 16 ziehen Leistung aus dem elektrischen Bus,
um die Kettenräder 22, 24 anzutreiben.
Die Erfindung ist nicht auf eine als Dieselmotor ausgebildete Leistungsquelle
begrenzt; vielmehr kann jede bekannte Leistungsquelle, die einen Generator
antreiben kann, und jeder bekannte Typ von Batterie innerhalb des
Schutzumfangs der Erfindung verwendet werden. Der Fahrmotor 14 ist
vorzugsweise mit Drehzahlen von bis zu 13.000 Umdrehungen pro Minute
(U/min) betreibbar, und der Lenkmotor 16 kann mit Drehzahlen
von bis zu 16.000 U/min angetrieben werden, wie es erforderlich
ist, um das Fahrzeug 10 zu drehen. Zumindest eine Steuereinheit
(die nicht gezeigt ist) empfängt
eine Bedienereingabe und steuert die Drehzahlen der Motoren 14, 16 sowie
die Drehrichtung der Motoren, um die gewünschte Beweglichkeit des Fahrzeugs 10 zu
erreichen.
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Ein
Fahrmotor-Abtriebselement 26 überträgt Leistung durch eine Übertragungskette
mit drei Zahnrädern 28 durch
einen Antriebsplanetenrad satz P1 auf eine Abtriebsquerwelle 30.
Die Übertragungskette
mit drei Zahnrädern 28,
die hierin auch als die Fahrmotor-Übertragungskette bezeichnet
wird, umfasst Zahnrad 32, Zwischenrad 34 und Zahnrad 36. Zahnrad 32 kämmt mit
Zahnrad 34, das wiederum mit Zahnrad 36 kämmt, wodurch
Zahnrad 36 in der gleichen Drehrichtung wie Zahnrad 32 rotiert.
Zahnrad 36 ist über
eine Hohlwelle 38 mit einem Sonnenradelement 42 des
Antriebsplanetenradsatzes P1 verbunden, das auch ein Hohlradelement 44 und
ein Trägerelement 46 umfasst,
der einen Satz Planetenräder 47 drehbar
lagert, die mit sowohl dem Hohlradelement 44 als auch dem
Sonnenradelement 42 kämmen.
Das Trägerelement 46 ist
zur gemeinsamen Rotation mit der Abtriebsquerwelle 30 verbunden. Die
Hohlwelle 38 und das Sonnenradelement 42 rotieren
mit der Abtriebsquerwelle 30 und liegen koaxial zu dieser.
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Ein
erster Drehmomentübertragungsmechanismus,
Kupplung C1, ist selektiv einrückbar,
um das Hohlrad 44 an dem feststehenden Element, einem Abschnitt
eines Getriebegehäuses 48A,
festzulegen. Bei durch Einrücken
von C1 feststehend gehaltenem Hohlrad 44 wird ein erstes Übersetzungsverhältnis über den
Planetenradsatz P1 hinweg realisiert.
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Ein
zweiter Drehmomentübertragungsmechanismus,
Kupplung C2, ist selektiv einrückbar,
um das Hohlradelement 44 mit dem Sonnenradelement 42 zu
verbinden. Wenn das Hohlradelement 44 und das Sonnenradelement 42 miteinander
verbunden sind, rotieren sie mit der gleichen Drehzahl. Wenn irgendwelche
zwei Elemente eines Planetenradsatzes mit der gleichen Drehzahl
rotieren, rotieren alle drei Elemente (d.h. das Hohlradelement 44,
das Sonnenradelement 42 und das Trägerelement 46) mit
der gleichen Drehzahl. In dieser Konfiguration sagt man, dass der
Planetenradsatz P1 sich in einem direkten Antrieb mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis über den
Planetenradsatz P1 von 1,00 hinweg befindet.
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Der
Antriebsplanetenradsatz P1, der erste Drehmomentübertragungsmechanismus C1 und
der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus
C2 können
als Baugruppe mit zwei Drehzahlbereichen bezeichnet werden. Ein
erstes (niedriges) Übersetzungsverhältnis, das
durch Einrücken
der Kupplung C1 erreicht wird, erzeugt eine Übersetzungsverhältnisstufe
in Bezug auf ein zweites Übersetzungsverhältnis (hoch),
das erreicht wird, indem die Kupplung C1 ausgerückt und die Kupplung C2 eingerückt wird. Die
gewählte Übersetzungsverhältnisstufe
lässt zu, dass
das Drehmoment an den Kettenrädern 22, 24 vor
und nach dem Schalten konstant bleibt. Mit anderen Worten ist Leistung
von dem Motor konstant, obwohl die Drehzahl des Motors 14 nach
dem Schalten verringert sein wird, so dass das Drehmoment von dem
Motor zunimmt. Deshalb bleibt die Leistung an den Kettenrädern 22, 24 konstant.
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Die
Abtriebsquerwelle 30 ist an jedem Ende mit einem ersten
bzw. zweiten kombinierenden Planetenradsatz P01 bzw. P02 verbunden.
Die Planetenradsätze
P01 bzw. P02 werden als kombinierende Planetenradsätze bezeichnet,
da, wie es nachstehend detaillierter beschrieben wird, Leistung
von sowohl dem Fahrmotor 14 als auch dem Lenkmotor 16 durch
die Planetenradsätze
P01 und P02 für
den Abtrieb an dem linken bzw. rechten Abtriebselement 18 bzw. 20 kombiniert
wird. Der Planetenradsatz P01 umfasst ein Sonnenradelement 52,
ein Hohlradelement 54 und ein Trägerelement 56, das
einen Satz Planetenradelemente 57 drehbar lagert, die mit
sowohl dem Hohlradelement 54 als auch dem Sonnenradelement 52 kämmen. Die
Abtriebsquerwelle 30 ist ständig mit dem Hohlradelement 54 verbunden.
Das Trägerelement 56 ist
ständig
mit dem linken Abtriebselement 18 verbunden. Das Sonnenradelement 52 ist
zur Rotation mit Zahnrad 60 verbunden. Zahnrad 60 ist
funktional mit dem Lenkmotor 16 verbunden und empfängt Leistung
von diesem, wie es nun beschrieben wird. Genauer ist das Lenkmotor-Abtriebselement 61 ständig mit
einem Sonnenradelement 62 des Lenkmotor-Planetenradsatzes
PS verbunden. der Lenkmotor-Planetenradsatz PS umfasst auch ein Hohlradelement 64,
das ständig
an einem feststehenden Element 48B festgelegt ist, sowie
ein Trägerelement 66,
das mehrere Planetenräder 67 drehbar lagert,
die mit dem Hohlradelement 64 und dem Sonnenradelement 62 kämmen. Das
Trägerelement 66 ist
zur Rotation mit einer Übertragungswelle 69 verbunden,
die mit der gleichen Drehzahl wie das Zahnrad 70 rotiert
und zur Rotation mit diesem verbunden ist. Ein Drehzahlsensor 73 kann
benachbart zu dem Zahnradelement 70 angeordnet sein, um
dessen Drehzahl zu erfassen, wodurch eine Bestimmung der Drehzahl
des Lenkmotors 16 durch Berechnung der Drehzahl des Übersetzungsverhältnisses über den Planetenradsatz
PS hinweg zugelassen wird, wie es Fachleute verstehen werden.
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Das
Zahnrad 70 ist ein Element des Lenk-Zahnradübertragungsstranges,
der Zahnrad 72, Zahnrad 74, Zahnrad 76,
Zahnrad 78, Zahnrad 80, Zahnrad 82 und
Zahnrad 84 umfasst. Zahnrad 70 kämmt mit
Zahnrad 72, das mit der gleichen Drehzahl wie Zahnrad 74 rotiert.
Zahnrad 74 kämmt
mit Zahnrad 76, das mit der gleichen Drehzahl wie die Zahnräder 78 und 80 rotiert,
mit denen es zur gemeinsamen Rotation durch die Zahnradquerwelle 86 verbunden
ist. Zahnrad 78 kämmt
mit Zahnrad 82, das wiederum mit Zahnrad 60 kämmt. Am
entgegengesetzten Ende der Lenkquerwelle 86 kämmt Zahnrad 80 mit
Zahnrad 84, wie es durch die gestrichelten Linien dazwischen
angedeutet ist. Da die Zahnräder 78 und 80 mit
der gleichen Drehzahl in der gleichen Richtung rotieren, wirkt Zahnrad 82 als
Zwischenzahnrad, um die Drehrichtung des Zahnrads 60 in Bezug
auf das Zahnrad 84 zu ändern.
Zahnrad 84 ist zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenradelement 52' des zweiten
kombinierten Planetenradsatzes P02 verbindbar. Die Abtriebsquerwelle 30 ist ständig mit einem
Hohlradelement 54' des
Planetenradsatzes P02 verbunden. Mit dem Trägerelement 56' sind Planetenräder 57' zur Rotation
verbunden (die Planetenräder 57' kämmen mit
sowohl dem Sonnenradelement 52' als auch dem Hohlradelement 54') und das Trägerelement 56' ist ständig mit
dem rechten Abtriebselement 20 verbunden. Da das Zahnrad 84 in
einer Richtung rotiert, die von der des Zahnrads 60 verschieden
ist, und da der Fahrmotor 14 eine Antriebsleistung durch
den Zahnradsatz P1 an beide Hohlradelemente 54 und 54' liefert, kann
somit die Drehzahl des linken Abtriebselements 18 in Bezug
auf die Drehzahl des rechten Abtriebselements 20 verändert werden,
wie es Fachleute leicht verstehen werden. Indem die jeweiligen Drehzahlen der
Abtriebselemente 18, 20 verändert werden, rotieren Ketten,
die mit Kettenrädern 22, 24 verbunden sind,
mit unterschiedlichen Drehzahlen in Bezug zueinander, was zu einer
Drehung des Fahrzeugs 10 führt.
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Der
erste kombinierende Planetenradsatz P01 ist von einer Bremse B1
umgeben, die selektiv mit einem feststehenden Element 48C verbindbar
ist (das auch den kombinierenden Planetenradsatz P01 umgibt), um
das Trägerelement 56 festzulegen
und somit eine Rotation des Abtriebselements 18 zu stoppen.
Der kombinierende Planetenradsatz P01 ist somit in einem Bremsenhohlraum
enthalten, der durch das feststehende Element 48C und die
Bremse B1 gebildet ist.
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Der
zweite kombinierende Planetenradsatz P02 ist auf symmetrische Weise
in Bezug auf den ersten kombinierenden Planetenradsatz P01 verbunden.
Die Bremse B2 legt das Trägerelement 56' selektiv an
einem feststehenden Element 48D fest, um dadurch eine Rotation
des Abtriebselements 20 zu verhindern. Der Planetenradsatz
P02 ist in einem Bremsenhohlraum enthalten, der durch die umgebenden
feststehendes Element 48D und Bremse B2 gebildet ist. Die
Bremsen B1 und B2 sowie die Kupplungen C1 und C2 sind vorzugsweise
interne, nasse Drehmomentübertragungsmechanismen,
die über eine
elektronische Steuereinheit gesteuert sind, die selektiv Hydraulikfluid
aufbringt, um die Drehmomentübertragungsmechanismen
einzurücken
und auszurücken.
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Ein
Achsantriebs-Planetenradsatz PF1, der hierin auch als erster Achsantriebsmechanismus
bezeichnet wird, ist funktional zwischen dem linken Abtriebselement 18 und
dem linken Kettenrad 22 angeordnet und mit diesen verbunden.
Der erste Achsantriebs-Planetenradsatz PF1 umfasst ein Sonnenradelement 92,
das zur gemeinsamen Rotation mit dem Abtriebselement 18 verbunden
ist. Der Planetenradsatz PF1 umfasst ferner ein Hohlradelement 94,
das ständig
mit einem feststehenden Element 48E verbunden ist. Ein
Satz Planetenräder 97 ist
an einem Trägerelement 96 drehbar
gelagert, welcher ständig zur
gemeinsamen Rotation mit dem linken Kettenrad 22 verbunden
ist. Die Planetenräder 97 kämmen mit sowohl
dem Hohlradelement 94 als auch dem Sonnenradelement 92. Ähnlich ist
ein anderer Achsantriebsmechanismus, der hierin auch als der zweite Achsantriebs-Planetenradsatz
bezeichnet wird, PF2, zwischen dem rechten Abtriebselement 20 und
dem rechten Kettenrad 24 angeordnet und mit diesen verbunden.
Das Sonnenradelement 92' ist
ständig
zur gemeinsamen Rotation mit dem Abtriebselement 20 verbunden,
und das Hohlradelement 94' ist
ständig an
einem feststehenden Element 48F festgelegt. Mehrere Planetenräder 97' sind drehbar
an dem Trägerelement 96' gelagert und
kämmen
mit sowohl dem Hohlradelement 94' als auch dem Sonnenradelement 92'. Das Trägerelement 96' ist ständig zur
gemeinsamen Rotation mit dem rechten Kettenrad 24 verbunden.
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Die
Abtriebsquerwelle 30 wird dazu verwendet, eine Ausgangspumpe 39 anzutreiben.
Genauer ist das Zahnrad 40 mit der Abtriebsquerwelle 30 verbunden
und rotiert mit dieser. Zahnrad 40 kämmt mit Zahnrad 41,
das ständig
mit der Ausgangspumpe 39 verbunden ist. Eine Umkehr der
Zahnräder 40 und 41 treibt
die Pumpe 39 an, die Schmier- und Kühlfluide an die Zahnradelemente
und die Motoren 14, 16 innerhalb des Getriebes 12 liefert.
Ein erster Drehzahlsensor 43 ist derart angeordnet, dass
er die Drehzahl von Zahnrad 41 misst, wodurch eine Angabe
der Drehgeschwindigkeit der Abtriebsquerwelle 30 sowie
der Drehzahl und des Ausgangspotenzials der Pumpe 39 bereitgestellt
wird.
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Die
Antriebsleistung von dem Fahrmotor 14 wird mit Lenkleistung
von dem Lenkmotor 16 an den kombinierenden Planetenradsätzen P01
und P02 kombiniert. Genauer fließt Antriebsleistung von dem Fahrmotor 14 entlang
des Übertragungsstrangs
mit drei Zahnrädern 28 zu
dem Antriebsplanetenradsatz P1 an dem Sonnenradelement 42.
Die Lenkleistung von dem Lenkmotor 16 fließt durch
den Lenkplanetenradsatz PS durch Zahnräder 70, 72, 74 und 76 entlang
der Lenkquerwelle 86 zu Zahnrad 78 und 80, von
Zahnrad 78 zu Zahnrad 82 durch Zahnrad 60 zu dem
Sonnenradelement 52. Leistung von Zahnrad 80 wird
auf das Zahnrad 84 zu dem Sonnenradelement 52' des Planetenradsatzes
P02 übertragen.
Die Leistung von dem Fahrmotor 14 fließt durch den Antriebsplanetenradsatz
P1 und wird an dem Trägerelement 46 mit
einem Reduktionsübersetzungsverhältnis zugeführt, wenn
die Kupplung C1 eingerückt
ist, oder mit einem direkten Antriebsübersetzungsverhältnis, wenn
die Kupplung C2 eingerückt
ist, und fließt
zu den Hohlradelementen 54 und 54' der kombinierenden Planetenradsätze P01
bzw. P02. Diese Zahnradanordnung, in der Antriebs- und Lenkleistung
an den Planetenradsätzen
P01 und P02 kombiniert wird, erlaubt eine hohe Leistungsdichte und
unterstützt
eine mechanische Regeneration für
das Lenksystem. Beispielsweise während
einer relativ harten Kurve bei hohen Geschwindigkeiten kann das Drehmoment
an dem inneren Kettenrad (d.h. Kettenrad 22 und Kettenrad 24)
je nachdem, was die Drehrichtung ist) der beabsichtigten Richtung
des Antriebsdrehmoments entgegenwirken. D.h. das Kettenrad bringt
dem Antrieb Widerstand entgegen. Da die Kettenräder 22 und 24 über einen
vollständig
mechanischen Weg verbunden sind (d.h. Zahnräder, Drehmomentübertragungsmechanismen
und Wellen), können,
wenn dies erfolgt, der Fahrmotor 14 und der Lenkmotor 16 unabhängig mit
Drehzahlen gesteuert werden, die Fahrzeuggeschwindigkeit und der
Kurvenradius, die vom Fahrer angefordert werden, zulassen. Eine Übertragung
von Leistung von dem Widerstand leistenden inneren Kettenrad auf das äußere Kettenrad
ist erforderlich, um das gewünschte
Leistungsvermögen
des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten. Die überschüssige Leistung wird von der
inneren Kette auf die äußere Kette
mechanisch durch die Abtriebsquerwelle 30 übertragen.
Die mechanische Übertragung
von Leistung von der inneren Kette auf die äußere Kette ist effizienter
als die Übertragung
in einem Getriebe, das unter Verwendung separater elektrischer Radmotoren
konstruiert ist: in einer Radmotorkonstruktion müsste zur Bereitstellung eines
regenerativen Lenksystems Leistung, die von einem inneren Radmotor übertragen
wird (d.h. ein Radmotor an der inneren Kette) in elektrische Leistung
und dann zurück
in mechanische Leistung an dem äußeren Motor
(d.h. einem Radmotor an der äußeren Kette)
umgewandelt werden. Elektrische Verluste sind bei der Überführung von
Leistung in mechanischer Form in eine elektrische Form und wieder
zurück
in eine mechanische Form unvermeidbar, wie es Fachleute leicht verstehen
werden.
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Die
Drehmomentvervielfachung der Baugruppe mit zwei Drehzahlbereichen
(d.h. der Antriebsplanetenradsatz P1 und die Kupplungen C1 und C2)
lässt zu,
dass Leistungspunkte mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit und hoher
Last mit niedrigerem Fahrmotordrehmoment erreicht werden können. Dies
lässt zu,
dass ein kleinerer Fahrmotor 14 angewandt werden kann.
Bei geforderten Leistungspunkten mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit
und hoher Last wird die Fahrmotorgeschwindigkeit über den
An triebsplanetenradsatz P1 verringert, während das Drehmoment vervielfacht
wird. Dies lässt
zu, dass der kleinere Fahrmotor 14 bei Bedingungen höherer Drehzahl
und niedrigeren Drehmoments arbeitet, wodurch der Wirkungsgrad des
Motors erhöht und
Kühlsystemanforderungen
des Fahrzeugs verringert werden.
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Nach 2 können vier
getrennte Drehzahlverhältnisse
entlang des Antriebszahnradweges hergestellt werden (d.h. von dem
Fahrmotor 14 zu den Kettenrädern 22 und 24).
Ein erstes festes Vorwärtsdrehzahlverhältnis F1
wird mit der Einrückung
der Kupplung C1 hergestellt. Ein zweites festes Vorwärtsdrehzahlverhältnis F2
wird mit der Einrückung der
Kupplung C2 hergestellt, um ein höheres Übersetzungsverhältnis herzustellen.
Wenn der Fahrmotor 14 derart gesteuert wird, dass er in
einer entgegengesetzten Richtung rotiert, wird mit der Einrückung der
Kupplung C1 ein umgekehrtes Verhältnis R1
hergestellt, das den gleichen Wert aber die entgegengesetzte Richtung
wie das Vorwärtsübersetzungsverhältnis F1
aufweist. Wenn die Kupplung C2 eingerückt ist, wird ähnlich ein
Rückwärtsübersetzungsverhältnis R2
hergestellt, das den gleichen Wert aber die entgegengesetzte Richtung
wie das Vorwärtsübersetzungsverhältnis F2
aufweist.
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In 3 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung der Motoren 14 und 16 und
der Planetenradsätze
P01, P02, P1 und P2 gezeigt. Die Querwellen 30 und 86 sind
im Wesentlichen parallel. Es sind verschiedene oben anhand von 1 besprochene Zahnräder markiert.
Ein Antriebsleistungsflussweg beginnt an dem Fahrmotor 14 und
bewegt sich durch die kämmenden
Zahnräder 32 oder 34 und 36 entlang
der Hohlwelle 38 zu dem Antriebsplanetenradsatz P1 zu der
axialen Querwelle 30 und dann durch den kombinierenden
Planetenradsatz P01 und P02 zu den Abtriebselementen 18 bzw. 20.
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Es
ist aus 3 ersichtlich, dass der Fahrmotor 14 und
der Lenkmotor 16 derart positioniert sind, dass sie zugänglichen
Raum auf ihren linken Seiten gewähren.
Die Motoren sind derart positioniert, dass ihre jeweiligen Abtriebselemente 26 und 61 leicht
zur Verbindung mit dem Übertragungsstrang
mit drei Zahnrädern 28 (in
dem Fall des Fahrmotors) 14 und dem Lenkplanetenradsatz
PS in dem Fall des Lenkmotors 16 eingeführt werden können.
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Der
Fahrmotor 14 und der Lenkmotor 16 sind als Motormodule
konstruiert, die zur Wartung leicht mit dem Rest des Getriebes 12 verbindbar
und trennbar sind. Genauer ist der Fahrmotor 14 ein Motormodul,
das ein Motorgehäuse 100,
einen Statorabschnitt 102, der mit dem Motorgehäuse 100 verbunden
ist, und einen Rotorabschnitt 104 umfasst, der zur gemeinsamen
Rotation mit dem Motorabtriebselement 26 verbunden ist.
Eine axiale V-Schelle 106 ist derart bemessen, dass sie
anliegende Abschnitte des Motorgehäuses 100 und des feststehenden
Elements 48A umgibt. Wenn die axiale V-Schelle 106 angezogen
ist, ist das Motorgehäuse 100 an
dem feststehenden Element 48A befestigt. Ähnlich ist
der Lenkmotor 16 als ein Modul konstruiert, das das Motorgehäuse 110 umfasst.
Ein Stator 112 ist in Bezug auf das Motorgehäuse 110 befestigt,
und ebenso ist ein Rotor 114 ständig mit dem Motorabtriebselement 61 zur
Rotation damit verbunden. Das Motorgehäuse 110 liegt an dem
feststehenden Element 48B an. Eine axiale V-Schelle 116 ist
derart bemessen, dass sie das anliegende Motorgehäuse 110 und
das feststehende Element 48B umgibt. Wenn die axiale V-Schelle 116 angezogen
ist, ist der Lenkmotor 16 in Bezug auf das feststehende
Element 48B befestigt. Alternativ kann die axiale V-Schelle 116 gelockert werden,
um eine Entnahme des Lenkmotors 16 zur Wartung zu ermöglichen.
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In 4 ist
ein Abschnitt der miteinander verbundenen Motorgehäuse 100 und
feststehendes Element 48A gezeigt, die mit der axialen
V-Schelle 106 befestigt sind. Die axiale V-Schelle 106 umfasst einen
Hülsenabschnitt 118 in
der Form eines umgedrehten V, sowie einen Bandabschnitt 120.
Das Anziehen des Bandabschnitts 120 befestigt den Hülsenabschnitt 118 in
der Form eines umgekehrten V, um das Motorgehäuse 100 und das feststehende
Element 48A aneinander zu klemmen.
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In 5 veranschaulicht
eine Perspektivansicht der axialen V-Schelle 106, dass
der Bandabschnitt 120 den V-förmigen Hülsenabschnitt 118 anzieht,
welcher die miteinander verbundenen feststehendes Element 48A und
Motorgehäuse 100 beinahe
vollständig
umgibt. Ein einzelner Bolzen 122 ist anziehbar, um eine
Umfangskraft um die V-Schelle 106 herum zu schaffen. Ähnlich kann
der Bolzen 120 gelöst
werden, um das Band 120 und den Hülsenabschnitt 118 in
der Form eines umgekehrten V selektiv zu lösen und somit eine Entnahme
des Motorgehäuses 100 in
Bezug auf das feststehende Element 48A zuzulassen. Somit
kann der Fahrmotor 14 von dem Rest des Getriebes 12,
das in 1 gezeigt ist, zur Wartung des Fahrmotors 14 entnommen
werden. Die male Schelle 116, die den Lenkmotor 16 an
dem feststehenden Element 48B befestigt, funktioniert auf eine ähnliche
Weise wie die axiale V-Schelle 106, wobei ein einziger
Bolzen zum Anziehen und Lösen der
Befestigung der Schelle 116 verwendet wird, um eine Befestigung
oder Entnahme des Lenkmotors 16 zu ermöglichen.
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So
wie dies hierin verwendet wird, können die feststehenden Elemente 48A, 48B, 48C, 48D und 48E ein
einzelnes gegossenes Gehäuse
sein, das jeweilige Zahnräder
und Planetenradsätze
umgibt. Alternativ können
die feststehenden Elemente 48A-48E getrennte Elemente
sein, d.h. getrennte Gehäuse-
und/oder Abdeckabschnitte des Getriebes 12, die aneinander geschweißt oder
auf andere Weise aneinander befestigt oder gesichert sind.
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Obgleich
die beste Ausführungsart
der Erfindung ausführlich
beschrieben worden ist, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese
Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen
zur praktischen Ausführung
der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.