DE102009004414A1 - Drehmomentverteilungssystem für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Es ist ein Drehmomentverteilungssystem für ein Fahrzeug vorgesehen, das einen Planetenradsatz, einen Elektromotor und einen Drehmomentübertragungsmechanismus verwendet, um eine Drehmomentdifferenz zwischen zwei axial ausgerichteten Rädern an einem Fahrzeug zu steuern. Das Drehmomentverteilungssystem umfasst einen Planetenradsatz, der ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist. Der Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das erste und zweite Element des Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation zu verbinden. Das zweite und dritte Element des Planetenradsatzes sind ständig funktional mit jeweils dem ersten bzw. dem zweiten drehbaren Verbindungselement verbunden. Der Motor ist ständig mit dem ersten Element des Planetenradsatzes verbunden, sodass der Motor an dem ersten Element Drehmoment hinzufügt oder wegnimmt, wenn der Motor mit Energie beaufschlagt wird, und auch an dem zweiten Element Drehmoment hinzufügt oder wegnimmt, wenn der Motor mit Energie beaufschlagt wird und der Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein Drehmomentverteilungssystem für ein Fahrzeug, insbesondere zum Einführen einer Drehmomentdifferenz zwischen zwei axial ausgerichteten Rädern.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Fähigkeit, die Drehmomentverteilung zwischen den Rädern eines Fahrzeugs zu steuern, verbessert die Fahrzeugtraktion und die Steuerung eines Fahrzeugs. Das Gieren eines Fahrzeugs kann gesteuert werden, indem eine Drehmomentdifferenz zwischen zwei axial ausgerichteten Rädern gesteuert wird, wie etwa mit einem elektronischen Sperrdifferenzial. Drehmomentverteilungssysteme, die auch als Drehmomentvorbelastungssysteme oder Torque Biasing Systeme bezeichnet werden, umfassen Sperrdifferenziale, die eine Kupplung aufweisen, die einrückbar ist, um Drehmoment zwischen linken und rechten Rädern zu übertragen, und bei Bedarf aktive Systeme, die ebenfalls eine selektiv einrückbare Kupplung benutzen, um Drehmoment zwischen Vorder- und Hinterrädern zu übertragen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist ein Drehmomentverteilungssystem für ein Fahrzeug vorgesehen, das einen Planetenradsatz, einen Elektromotor und einen Drehmomentübertragungsmechanismus verwendet, um eine Drehmomentdifferenz zwischen zwei axial ausgerichteten Rädern an einem Fahrzeug zu steuern. Der Planetenradsatz weist ein erstes, ein zweites und ein drittes Element auf. Der Drehmomentübertragungsmechanismus ist selektiv einrückbar, um das erste und zweite Element des Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation zu verbinden. Das zweite und dritte Element des Planetenradsatzes sind jeweils ständig funktional mit dem ersten bzw. zweiten drehbaren Verbindungselement verbunden. Der Motor ist ständig mit dem ersten Element des Planetenradsatzes verbunden, sodass der Motor an dem ersten Element Drehmoment verändert (d. h. hinzufügt oder wegnimmt), wenn der Motor mit Energie beaufschlagt wird, und auch an dem zweiten Element Drehmoment hinzufügt, wenn der Motor mit Energie beaufschlagt wird und der Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist. Der Motor, der Planetenradsatz und der Drehmomentübertragungsmechanismus sind dadurch ausgestaltet, um eine Drehmomentdifferenz an den drehbaren Verbindungselementen zu bewirken, wenn die Kupplung ausgerückt ist. Das Drehmomentverteilungssystem kann mit den angetriebenen Rädern (d. h. durch eine Leistungsquelle, wie etwa eine Maschine angetrieben) oder mit den nicht angetriebenen Rädern eines Fahrzeugs verbunden sein. Wenn die Leistungsquelle aus ist und der Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist, kann der Motor in einem rein elektrischen Modus verwendet werden, um das erste und zweite drehbare Verbindungselement anzutreiben. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist und die Leistungsquelle ein ist, kann der Motor auch hintereinander geschaltet mit der Leistungsquelle, um beim Anfahren zu unterstützen, und zum regenerativen Bremsen verwendet werden. Der Motor kann funktional mit dem Getriebe in einer hybriden elektromechanischen Anordnung verbunden sein. In verschiedenen Ausführungsformen wird das Drehmomentverteilungssystem in Verbindung mit einem Differenzialmechanismus oder einem zusammengesetzten Planetenradsatz verwendet, um die axial ausgerichteten Fahrzeugräder zu verbinden.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, leicht deutlich werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung in einer fragmentarischen Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Drehmomentverteilungssystems;
  • 2 ist eine schematische Darstellung in einer Draufsicht eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb, das das Drehmomentverteilungssystem von 1 aufweist, welches funktional mit nicht mit Leistung beaufschlagten Hinterrädern des Fahrzeugs verbunden ist;
  • 3 ist eine schematische Darstellung in einer fragmentarischen Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Drehmomentverteilungssystems;
  • 4 ist eine schematische Darstellung in einer Draufsicht eines Fahrzeugs mit Hinterradantrieb, das das Drehmomentverteilungssystem von 3 aufweist, welches funktional mit Hinterrädern des Fahrzeugs verbunden ist;
  • 5 ist eine schematische Darstellung in einer fragmentarischen Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform eines Drehmomentverteilungssystems;
  • 6 ist eine schematische Darstellung eines Hebeldiagramms, das das Drehmomentverteilungssystem von 5 darstellt;
  • 7 ist eine schematische Darstellung in einer Draufsicht eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb, das das Drehmomentverteilungssystem von 5 aufweist, welches funktional mit Vorderrädern des Fahrzeugs verbunden ist;
  • 8 ist eine schematische Darstellung einer fragmentarischen Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform eines Drehmomentverteilungssystems; und
  • 9 ist eine schematische Darstellung eines Hebeldiagramms, das das Drehmomentverteilungssystem von 8 darstellt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile beziehen, zeigt 1 ein Drehmomentverteilungssystem 10, das funktional mit zwei axial ausgerichteten, drehbaren Verbindungselementen 12 und 14, wie etwa Radachsen, verbunden ist, die jeweils funktional mit einem gegenüberliegenden Fahrzeugrad, wie et wa Hinterrädern 13 und 15, an dem Fahrzeug 40 in 2 verbunden sind, um eine Drehmomentdifferenz zwischen den drehbaren Verbindungselementen 12, 14 zu steuern. Das Drehmomentverteilungssystem 10 umfasst einen Elektromotor 16, der vorzugsweise aber nicht notwendigerweise als Generator betreibbar ist, einen Planetenradsatz 18 und einen Drehmomentübertragungsmechanismus 20. In dieser Ausführungsform ist der Drehmomentübertragungsmechanismus 20 eine Reibungskupplung. Der Elektromotor 16 umfasst einen drehbaren Rotor 21 und einen nicht drehbaren Stator 22. Der Stator 22 ist an einem feststehenden Element 24, wie etwa einem Fahrzeugrahmen, befestigt. Der Planetenradsatz 18 umfasst ein Sonnenrad 32, ein Hohlrad 34 und einen Träger 36, der Planetenräder 37 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 32 als auch dem Hohlrad 34 kämmen. Das Sonnenrad 32, das Hohlrad 34 und der Träger 36 werden hierin jeweils als das erste, zweite bzw. dritte Element des Planetenradsatzes 18 bezeichnet. Der Rotor 21 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 32 verbunden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 20 ist selektiv einrückbar, um den Rotor 21 und das Sonnenrad 32 zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlrad 34 zu verbinden.
  • Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 20 ausgerückt ist und der Motor 16 elektrisch mit Energie beaufschlagt ist, fügt der Motor 16 an dem drehbaren Verbindungselement 14 Drehmoment mit einem Drehmomentverhältnis hinzu, das durch die Zahnradzähnezahlen des Hohlrads 34 und des Sonnenrads 32 bestimmt wird. Dies führt eine Drehmomentdifferenz zwischen den drehbaren Verbindungselementen 12 und 14 ein, die als eine Änderung des Gierens des Fahrzeugs detektiert wird, was üblicherweise als "Torque Vectoring" bezeichnet wird. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 20 eingerückt ist, ist der Planetenradsatz 18 gesperrt, wobei alle Elemente mit der gleichen Drehzahl rotieren, und der Motor 16 kann mit Energie beaufschlagt werden, um an beiden drehbaren Verbindungselementen 12, 14 Drehmoment hinzuzufügen. Dies führt ein Untersteuern ein. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 20 eingerückt ist, kann der Motor 16 dazu verwendet werden, das Anfahren des Fahrzeugs 40 zu unterstützen und das Fahren bei niedriger Traktion zu verbessern, Der Motor 16 kann das Fahrzeug in einem elektrischen Modus antreiben, wenn die Hauptleistungsquelle, wie eine Maschine, aus ist. Alternativ kann der Motor 16 gesteuert werden, um als Generator zu arbeiten, wobei Drehmoment an dem drehbaren Verbindungselement 14 in elektrische Energie umgewandelt wird, die zu einer Speichereinrichtung, wie etwa einer Batterie (nicht gezeigt), geschickt wird, welche mit dem Stator 22 verbunden ist. Dies kann während eines Modus eines regenerativen Bremsens erfolgen, wenn das Fahrzeug 40 von 2 gebremst wird, um zu helfen, die Räder 13, 15 zu verlangsamen.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist das Drehmomentverteilungssystem 10 in einem Fahrzeug 40 eingebaut gezeigt. Das Fahrzeug 40 ist ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb, das als Leistungsquelle 42 eine Maschine aufweist, die die Vorderräder 44 und 46 über ein Getriebe 48 und einen Differenzialmechanismus 50, der mit drehbaren Verbindungselementen (d. h. Radwellen oder -achsen) 52, 54 verbunden ist, mit Leistung beaufschlagt. Die Leistungsquelle 42 kann alternativ eine Brennstoffzelle sein. In dieser Ausführungsform ist das Drehmomentverteilungssystem 10 betreibbar, um an den nicht angetriebenen Hinterrädern 13, 15 Drehmoment hinzuzufügen, wegzunehmen und zu steuern (linkes Rad 13 zu rechtem Rad 15).
  • Unter Bezugnahme auf 3 ist eine alternative Ausführungsform eines Drehmomentverteilungssystems 10A zum Einbau in ein Fahrzeug 40A mit Hinterradantrieb von 4 ausgestaltet, um an den angetriebenen Hin terrädern 13A, 15A Drehmoment hinzuzufügen. Das Drehmomentverteilungssystem 10A von 3 umfasst einen Planetenradsatz 18A, einen Motor 16A und einen Drehmomentübertragungsmechanismus 20A, die jeweils ausgestaltet sind, um im Wesentlichen identisch wie die entsprechenden Bauteile des Drehmomentverteilungssystems 10 von 1 zu funktionieren. Der Planetenradsatz 18A umfasst ein Sonnenrad 32A, das ständig zur Rotation mit einem Rotor des Motors 16A verbunden ist, ein Hohlrad 34A, das ständig zur Rotation mit dem drehbaren Verbindungselement 12A verbunden ist, und einen Träger 36A, der Planetenräder 37A drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 32A als auch dem Hohlrad 34A kämmen. Der Träger 36A ist zur gemeinsamen Rotation mit dem drehbaren Verbindungselement 14A verbunden. Wie es in 4 veranschaulicht ist, ist das Fahrzeug 40A ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb mit einem hinteren Differenzial 56A, das Leistung, die über eine Antriebswelle 58A aufgenommen wird, welche durch die Leistungsquelle 42A über ein Getriebe 48A angetrieben wird, auf Hinterräder 13A, 15A überträgt. Das Drehmomentverteilungssystem 10A ist zwischen dem hinteren Differenzial 56A und dem rechten Hinterrad 15A eingebaut, wobei das drehbare Verbindungselement 12A ein Verbindungselement zwischen dem Drehmomentverteilungssystem 10A und dem Differenzial 56A ist und das drehbare Verbindungselement 14A eine Radachse zwischen dem Drehmomentverteilungssystem 10A und dem rechten Hinterrad 15A ist. Nicht mit Leistung beaufschlagte Vorderräder 44A, 46A sind nicht funktional miteinander verbunden, sondern sind mit dem Fahrzeug 40A über Lager (nicht gezeigt) und zusätzliche Bauteile, wie es für nicht angetriebene Räder bekannt ist, verbunden. Der Motor 16A des Drehmomentverteilungssystems 10A kann ein Motor/Generator sein, der in einem Modus eines regenerativen Bremsens betreibbar ist, um Drehmoment der drehbaren Verbindungselemente 12A, 14A während des Bremsens zum Verlangsamen der Räder 13A, 15A in gespeicherte elektrische Leistung umzuwan deln, wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 20A eingerückt ist. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 20A eingerückt ist, kann der Motor 16A verwendet werden, um das Anfahren des Fahrzeugs 40A zu unterstützen und das Fahren bei niedriger Traktion zu verbessern. Zusätzlich kann der Motor 16A das Fahrzeug 40A in einem rein elektrischen Modus antreiben, wenn die Leistungsquelle 42A aus ist und der Drehmomentübertragungsmechanismus 20A eingerückt ist. Der Motor 16A des Drehmomentverteilungssystems 10A kann funktional mit dem Getriebe 48A verbunden sein und gesteuert werden, um mit der Leistungsquelle 42A zu arbeiten und somit unterschiedliche Modi herzustellen, wie etwa einen elektrisch verstellbaren oder rein elektrischen Modus, um ein rein elektrisches Hybridgetriebe 48A herzustellen.
  • Unter Bezugnahme auf 5 ist eine andere Ausführungsform eines Drehmomentverteilungssystems 100 dargestellt. Das Drehmomentverteilungssystem 100 ist funktional mit zwei drehbaren Verbindungselementen 112 und 114 verbunden, die jeweils funktional mit einem jeweiligen axial ausgerichteten, gegenüberliegenden Fahrzeugrad, wie etwa Vorderräder 144 und 146, an dem Fahrzeug 140 in 7 verbunden sind, um eine Drehmomentdifferenz zwischen den drehbaren Verbindungselementen 112, 114 zu steuern. Das Drehmomentverteilungssystem 100 umfasst einen Elektromotor 116, der auch als Generator betreibbar ist, einen Planetenradsatz 118 und einen Drehmomentübertragungsmechanismus 120, der in dieser Ausführungsform eine Reibungskupplung ist. Der Elektromotor 116 umfasst einen drehbaren Rotor 121 und einen nicht drehbaren Stator 122. Der Stator 122 ist an einem feststehenden Element 124, wie etwa einem Fahrzeugrahmen, befestigt. Der Planetenradsatz 118 umfasst ein Sonnenrad 132, ein Hohlrad 134 und einen Träger 136, der Planetenräder 137 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 132 als auch dem Hohlrad 134 kämmen. Das Sonnenrad 132, das Hohlrad 134 und der Träger 136 werden hierin jeweils auch als das erste, zweite bzw. dritte Element des Planetenradsatzes 118 bezeichnet. Der Rotor 121 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 132 verbunden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 120 ist selektiv einrückbar, um den Rotor 121 und das Sonnenrad 132 zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlrad 134 zu verbinden. Alternativ kann der Träger 136 zwei Sätze Planetenräder lagern, wobei ein erster Satz mit dem Sonnenrad 132 kämmt und ein zweiter Satz mit dem ersten Satz und mit dem Hohlrad 134 kämmt, was den Planetenradsatz 118 zu einem Doppelplanetenradsatz ähnlich dem Planetenradsatz 250 von 8 macht.
  • Das Drehmomentverteilungssystem 100 ist mit einem Differenzialmechanismus 150 verbunden, der das drehbare Verbindungselement 112 als einen Differenzialträger umfasst, der ein linkes Seitenzahnrad 160 lagert, das zur Rotation mit einer Antriebswelle 162 verbunden ist, sowie ein rechtes Seitenzahnrad 164, das zur Rotation mit dem drehbaren Verbindungselement 114 (das als rechte Antriebswelle dient) verbunden ist. Ein Antriebsdrehmoment (wie etwa von dem Getriebe 148 von 7) ist zur Rotation mit der Ritzelwelle 166 verbunden, auf der Ritzel 168 rotieren, die mit den Seitenzahnrädern 160, 164 kämmen.
  • Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 120 ausgerückt ist und der Motor 116 elektrisch mit Energie beaufschlagt wird, fügt der Motor 116 an dem drehbaren Verbindungselement 114 Drehmoment mit einem Drehmomentverhältnis hinzu, das durch die Zahnradzähnezahlen des Hohlrads 134 und des Sonnenrads 132 bestimmt wird, wobei eine Drehmomentdifferenz zwischen dem drehbaren Verbindungselement und der Antriebswelle 162 eingeführt wird. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 120 eingerückt ist, ist der Planetenradsatz 118 gesperrt, wobei alle Elemente mit der gleichen Drehzahl rotieren, und der Motor 116 kann mit Energie beaufschlagt werden, um an beiden drehbaren Verbindungselementen 112, 114 Drehmoment hinzuzufügen. Der Motor 116 des Drehmomentverteilungssystems 100 kann ein Motor/Generator sein, der in einem Modus eines regenerativen Bremsens als Generator betreibbar ist, um Drehmoment der drehbaren Verbindungselemente 112, 114 während des Bremens, um die Räder 144, 146 zu verlangsamen, in gespeicherte Energie umzuwandeln, wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 120 eingerückt ist. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 120 eingerückt ist, kann der Motor 116 verwendet werden, um das Anfahren des Fahrzeugs 140 zu unterstützen und das Fahren bei niedriger Traktion zu verbessern. Zusätzlich kann der Motor 116 das Fahrzeug 140 in einem rein elektrischen Modus antreiben, wenn eine Leistungsquelle 142, wie etwa eine Maschine, aus ist und der Drehmomentübertragungsmechanismus 120 eingerückt ist. Das Getriebe 148 und der Motor 116 können funktional verbunden sein, sodass das Getriebe 148 als elektromechanisches Hybridgetriebe mit unterschiedlichen Betriebsmodi, wie etwa einem elektrisch verstellbaren Betriebsmodus, der sowohl durch die Leistungsquelle 142 als auch durch den Motor 116 mit Leistung beaufschlagt wird, arbeitet.
  • Unter Bezugnahme auf 7 ist das Drehmomentverteilungssystem 100 in dem Fahrzeug 140 eingebaut gezeigt. Das Fahrzeug 140 ist ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb, das eine Leistungsquelle 142, wie etwa eine Maschine, die Vorderräder 144 und 146 durch ein Getriebe 148 und einen Differenzialmechanismus 150 antreibt, aufweist. In dieser Ausführungsform ist das Drehmomentverteilungssystem 100 betreibbar, um an den angetriebenen Hinterrädern 144, 146 entweder gleichmäßig (wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 120 eingerückt ist) oder mit einer Drehmomentdifferenz dazwischen (wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 120 nicht eingerückt ist) Drehmoment hinzuzufügen.
  • Unter Bezugnahme auf 6 sind das Drehmomentverteilungssystem 100 und der Differenzialmechanismus 150 in Hebeldiagrammform gezeigt, wie es Fachleute auf dem Gebiet der Konstruktion von Kraftfahrzeugantriebssträngen verstehen werden. Das Drehmomentverteilungssystem 100 ist als ein Dreiknotenhebel dargestellt, wobei das Sonnenrad 132, das Hohlrad 134 und der Träger 136 Knoten herstellen. Der Differenzialmechanismus 150 ist auch als ein Dreiknotenhebel darstellbar, wobei die Ritzelwelle 166 und die Seitenzahnräder 160, 164 Knoten des Hebels herstellen. Das drehbare Verbindungselement 112 verbindet das Sonnenrad 134 mit der Ritzelwelle 166, an der auch Drehmoment von der Leistungsquelle durch das Getriebe 148 hinzugefügt werden kann. Der Träger 136 rotiert mit dem Seitenzahnrad 164.
  • Unter Bezugnahme auf 8 ist eine andere Ausführungsform eines Drehmomentverteilungssystems 200 gezeigt, das funktional mit einem zusammengesetzten Planetenradsatz 250 verbunden ist, wie er etwa verwendet werden kann, um Antriebsdrehmoment von einer Leistungsquelle 242 und einem Getriebe 248 auf zwei drehbare Verbindungselemente 212, 214 zu verteilen. Das Drehmomentverteilungssystem 200 umfasst einen Elektromotor 216, der auch als Generator betreibbar ist, einen Planetenradsatz 218 und einen Drehmomentübertragungsmechanismus 220, der in dieser Ausführungsform eine Reibungskupplung ist. Der Elektromotor 216 umfasst einen drehbaren Rotor 221 und einen nicht drehbaren Stator 222. Der Stator 222 ist an einem feststehenden Element 224, wie etwa einem Fahrzeugrahmen, befestigt. Der Planetenradsatz 218 umfasst ein Sonnenrad 232, ein Hohlrad 234 und einen Träger 236, der Planetenräder 237 drehbar lagert, die mit sowohl dem Sonnenrad 232 als auch dem Hohlrad 234 kämmen. Das Sonnenrad 232, das Hohlrad 234 und der Träger 236 werden hierin jeweils als das erste, zweite bzw. dritte Element des Plane tenradsatzes 218 bezeichnet. Der Rotor 221 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenrad 232 verbunden. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 220 ist selektiv einrückbar, um den Rotor 221 und das Sonnenrad 232 zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlrad 234 zu verbinden.
  • Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 220 ausgerückt ist und der Motor 216 elektrisch mit Energie beaufschlagt wird, fügt der Motor 216 an dem drehbaren Verbindungselement 214 Drehmoment mit einem Drehmomentverhältnis hinzu, das durch die Zahnradzähnezahlen des Hohlrads 234 und des Sonnenrads 232 bestimmt wird. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 220 eingerückt ist, ist der Planetenradsatz 218 gesperrt, wobei alle Elemente mit der gleichen Drehzahl rotieren, und der Motor 216 kann mit Energie beaufschlagt werden, um an beiden drehbaren Verbindungselementen 212, 214 Drehmoment hinzuzufügen.
  • Das Drehmomentverteilungssystem 200 ist mit dem zusammengesetzten Planetenradsatz 250 an einem Fahrzeug verbunden, wobei das drehbare Verbindungselement 212 funktional zur Rotation mit einem Träger 276 verbunden ist, der zwei Sätze Planetenräder 277, 278 drehbar lagert. Der Träger 276 ist zur gemeinsamen Rotation mit einer Radachse 262 verbunden, die axial mit dem drehbaren Verbindungselement 214 ausgerichtet ist. Die Planetenräder 277 kämmen mit dem Hohlrad 274 und mit den Planetenrädern 278. Die Planetenräder 278 kämmen mit dem Sonnenrad 272, das ständig zur Rotation mit dem Träger 236 und dem drehbaren Verbindungselement 214 verbunden ist.
  • Unter Bezugnahme auf 9 sind das Drehmomentverteilungssystem 200 und der zusammengesetzte Planetenradsatz 250 in Hebeldiagrammform gezeigt, wobei jeder einen Dreiknotenhebel herstellt. Das Hohlrad 234, der Träger 236 und das Sonnenrad 232 stellen drei Knoten her. Der Hebel, der den Planetenradsatz 250 darstellt, weist drei Knoten auf, die durch das Sonnenrad 272, das Hohlrad 274 und den Träger 276 hergestellt sind.
  • Das Drehmomentverteilungssystem 200 und der zusammengesetzte Planetenradsatz 250 können in einem Fahrzeug eingebaut sein, wobei sie funktional mit angetriebenen Rädern verbunden sind, wie etwa in dem Fahrzeug 140 von 7, anstelle des Drehmomentverteilungssystems 100 und des Differenzialmechanismus 150 in einer Vorderradantriebsanordnung. Alternativ können das Drehmomentverteilungssystem 200 und der zusammengesetzte Planetenradsatz 250 in dem Fahrzeug 40A von 4 anstelle des Drehmomentverteilungssystems 10A und des hinteren Differenzials 56A in einer Hinterradantriebsanordnung eingebaut sein.
  • Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 200 eingerückt ist, kann der Motor 216 des Drehmomentverteilungssystems 200 ein Motor/Generator sein, der in einem Modus eines regenerativen Bremsens als Generator betreibbar ist, um Drehmoment der drehbaren Verbindungselemente 212, 214 während des Bremsens, um die Räder eines Fahrzeugs, mit welchen das Drehmomentverteilungssystem 200 verbunden ist, zu verlangsamen, in gespeicherte elektrische Leistung umzuwandeln. Wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 220 eingerückt ist, kann der Motor 216 verwendet werden, um das Anfahren eines Fahrzeugs zu unterstützen und das Fahren bei niedriger Traktion zu verbessern. Zusätzlich kann der Motor 216 ein Fahrzeug in einem rein elektrischen Modus antreiben, wenn die Maschine oder andere Leistungsquelle aus ist und der Drehmomentübertragungsmechanismus 220 eingerückt ist. Alternativ kann der Motor 216 gesteuert werden, um als Generator zu arbeiten, wobei Drehmoment an dem drehbaren Verbindungselement 214 in elektri sche Energie umgewandelt wird, die zu einer Speichereinrichtung, wie etwa einer Batterie (nicht gezeigt), die mit dem Stator 222 verbunden ist, geschickt wird.
  • Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, 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.

Claims (13)

  1. Drehmomentverteilungssystem für ein Fahrzeug, das ein erstes und ein zweites Rad, die axial miteinander ausgerichtet sind, und ein erstes und zweites drehbares Verbindungselement aufweist, die jeweils ständig funktional zur Rotation mit dem ersten bzw. dem zweiten Rad verbunden sind, umfassend: einen Planetenradsatz, der ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist; einen Elektromotor; einen Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das erste und das zweite Element des Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation zu verbinden; wobei das zweite und dritte Element des Planetenradsatzes jeweils ständig funktional mit dem ersten bzw. dem zweiten drehbaren Verbindungselement verbunden sind; und wobei der Motor ständig mit dem ersten Element des Planetenradsatzes verbunden ist, sodass der Motor an dem ersten Element Drehmoment hinzufügt oder wegnimmt, wenn der Motor mit Energie beaufschlagt wird, und an sowohl dem ersten als auch dem zweiten Element Drehmoment hinzufügt oder wegnimmt, wenn der Motor mit Energie beaufschlagt wird und der Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist; wobei der Motor, der Planetenradsatz und der Drehmomentübertragungsmechanismus dadurch ausgestaltet sind, eine Drehmomentdifferenz zwischen den drehbaren Verbindungselementen zu bewirken, wenn die Kupplung ausgerückt ist.
  2. Drehmomentverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug ferner ein drittes und ein viertes Rad, die axial miteinander ausgerichtet sind, und eine Leistungsquelle umfasst; und wobei die Leistungsquelle antreibend mit dem dritten und dem vierten Rad verbunden ist, um an dem dritten und dem vierten Rad Drehmoment bereitzustellen, und nicht verbunden ist, um an dem ersten und zweiten drehbaren Verbindungselement und dem ersten und zweiten Rad Drehmoment bereitzustellen.
  3. Drehmomentverteilungssystem nach Anspruch 2, wobei das Fahrzeug ferner ein Getriebe umfasst, das funktional zwischen das dritte und vierte Rad und die Leistungsquelle geschaltet ist; und wobei der Motor als Generator betreibbar ist und funktional mit dem Getriebe verbunden ist, sodass das Getriebe ein elektromechanisches Hybridgetriebe ist.
  4. Drehmomentverteilungssystem nach Anspruch 3, wobei der Motor/Generator betreibbar ist, um das dritte und vierte Rad in einem rein elektrischen Modus anzutreiben, wenn die Maschine nicht mit Energie beaufschlagt wird.
  5. Drehmomentverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug ferner eine Leistungsquelle umfasst; und wobei die Leistungsquelle antreibend verbunden ist, um an dem ersten und zweiten drehbaren Verbindungselement und dem ersten und zweiten Raddrehmoment hinzuzufügen.
  6. Drehmomentverteilungssystem nach Anspruch 5, wobei das Fahrzeug ferner ein Getriebe umfasst, das funktional zwischen die Leistungsquelle und das erste und zweite drehbare Ver bindungselement geschaltet ist; und wobei der Motor auch als Generator betreibbar ist und funktional mit dem Getriebe verbunden ist, sodass das Getriebe ein elektromechanisches Hybridgetriebe ist.
  7. Drehmomentverteilungssystem nach Anspruch 6, wobei der Motor betreibbar ist, um das erste und zweite drehbare Verbindungselement in einem rein elektrischen Modus anzutreiben, wenn die Leistungsquelle nicht mit Energie beaufschlagt wird.
  8. Drehmomentverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei der Planetenradsatz derart ausgestaltet ist, dass der Motor das gleiche Drehmoment an dem ersten und zweiten drehbaren Verbindungselement hinzufügt oder wegnimmt, wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist.
  9. Drehmomentverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug ferner ein Differenzial umfasst, das ein erstes Differenzialelement aufweist, das funktional verbunden ist, um Antriebsdrehmoment von der Maschine aufzunehmen, ein zweites Differenzialelement, das funktional verbunden ist, um das erste drehbare Verbindungselement über Antriebsdrehmoment anzutreiben, das durch das erste Differenzialelement aufgenommen wird, und ein drittes Differenzialelement, das funktional verbunden ist, um das zweite drehbare Verbindungselement über Antriebsdrehmoment anzutreiben, das durch das erste Differenzialelement aufgenommen wird; wobei das zweite Element des Planetenradsatzes ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Differenzialelement verbunden ist; und wobei das dritte Element des Planetenradsatzes ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem ersten Differenzialelement verbunden ist.
  10. Drehmomentverteilungssystem nach Anspruch 1, wobei der Motor in einem Modus eines regenerativen Bremsens als Generator betreibbar ist, um mechanische Energie des ersten und zweiten drehbaren Verbindungselements in elektrische Energie umzuwandeln.
  11. Vorrichtung zum Steuern einer Drehmomentdifferenz zwischen axial ausgerichteten Rädern eines Fahrzeugs, umfassend: einen Planetenradsatz, der ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist, wobei das zweite und das dritte davon jeweils ständig funktional mit einem unterschiedlichen jeweiligen Rad der Räder verbunden sind; einen Elektromotor, der ständig funktional mit dem ersten der Elemente verbunden ist und selektiv mit Leistung beaufschlagbar ist, um an dem ersten Element Drehmoment bereitzustellen; und einen Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um den Elektromotor mit einem der anderen der Elemente zu verbinden, wobei der Motor dadurch betreibbar ist, um eine Drehmomentdifferenz zwischen den beiden Rädern einzuführen.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Planetenradsatz ein erster Planetenradsatz ist, das erste Element ein erstes Sonnenrad ist, das zweite Element ein erstes Hohlrad ist und das dritte Element ein erster Träger ist, der einen ersten Satz Planetenräder drehbar lagert, die mit dem ersten Sonnenrad und dem ersten Hohlrad kämmen; und wobei das Fahrzeug einen zweiten zusammengesetzten Planetenradsatz umfasst, der ein zweites Sonnenrad, ein zweites Hohlrad und einen zweiten Träger aufweist, der einen zweiten und einen dritten Satz Planetenräder drehbar lagert; wobei der zweite Satz Planetenräder mit dem zweiten Hohlrad und dem dritten Satz Planetenräder kämmt; und wobei der dritte Satz Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad kämmt; wobei das erste Hohlrad ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Träger verbunden ist; wobei der erste Träger ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Sonnenrad verbunden ist; und wobei das zweite Hohlrad ausgestaltet ist, um ein Antriebsdrehmoment aufzunehmen.
  13. Fahrzeug, umfassend: eine Leistungsquelle, die funktional mit einem Paar axial ausgerichteten Rädern über einen Differenzialmechanismus verbunden ist; ein Drehmomentverteilungssystem, mit: einem Planetenradsatz, der ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist; einem Motor, der ständig zur Rotation mit dem ersten Element verbunden ist; einem Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv einrückbar ist, um das erste Element zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Element zu verbinden; wobei das zweite Element ständig zur gemeinsamen Rotation mit einem Element des Differenzialmechanismus und mit einem der Räder verbunden ist; und wobei das dritte Element ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem anderen der Räder verbunden ist; wobei der Motor dadurch betreibbar ist, um eine Drehmomentdifferenz zwischen den Rädern bereitzustellen, wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus nicht eingerückt ist, und um Drehmoment an den beiden Rädern bereitzustellen, wenn die Kupplung eingerückt ist.
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