DE102012102260A1

DE102012102260A1 - Drehmomentübertragungseinheit mit integriertem Elektroantriebsmotor

Info

Publication number: DE102012102260A1
Application number: DE102012102260A
Authority: DE
Inventors: Charles G. Stuart
Original assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Current assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2032-03-17
Also published as: US20140069764A1; DE102012102260B4; US8597145B2; US8961369B2; US20120238387A1

Abstract

Eine Achsbaugruppe umfasst eine Kraftübertragungsvorrichtung, die ein Gehäuse mit einer zylindrischen Seitenwand enthält. Die Kraftübertragungsvorrichtung übermittelt wahlweise Drehbewegung von einem Eingangselement an ein Ausgangselement. Eine Reibkupplung ist in dem Gehäuse angeordnet und enthält eine Trommel. Eine erste und eine zweite Achswelle treiben ein erstes bzw. ein zweites Antriebsrad an. Ein Differential überträgt wahlweise Antriebsdrehmoment von dem Ausgangselement an mindestens eine der Achswellen. Ein Elektromotor mit einer Spule und einer Vielzahl von Magneten ist auf der Achsbaugruppe angeordnet. In einem Beispiel ist die Spule auf dem Gehäuse angeordnet und die Magnete sind auf der Trommel angeordnet. Die Spule ist so konfiguriert, dass sie wahlweise unter Strom gesetzt wird, um eine positive oder eine negative Drehmoment-Eingabe an das Ausgangselement zu liefern.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Wesentlichen Achsbaugruppen. Insbesondere ist die vorliegende Offenbarung gerichtet auf eine Achsbaugruppe mit einer Kraftübertragungsvorrichtung, die mit einer Reibkupplung und einem Elektromotor, der antreibend mit einer Komponente der Reibkupplung gekoppelt ist, um wahlweise positives oder negatives Drehmoment zur Unterstützung des Fahrzeugbetriebs zu liefern, ausgestattet ist.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt enthält Hintergrundinformationen zu der vorliegenden Offenbarung, bei denen es sich nicht zwangsweise um Stand der Technik handelt.
Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Kraftfahrzeugen mit Vierradantrieb und Allradantrieb werden zahlreiche Kraftübertragungssysteme in Kraftfahrzeug-Antriebsstranganwendungen eingebaut, um Antriebsdrehmoment an die Räder zu übertragen. Viele Kraftfahrzeuge haben eine Kraftübertragungsvorrichtung, die wirkungsmäßig zwischen dem Primärantriebsstrang und dem Sekundärantriebsstrang eingebaut ist. Derartige Kraftübertragungsvorrichtungen sind typischerweise mit einem Drehmomentübertragungsmechanismus zum wahlweisen Übertragen von Antriebsdrehmoment von dem Primärantriebsstrang an den Sekundärantriebsstrang ausgestattet, um eine Vierradantriebsart einzustellen.
Einige Kraftübertragungsvorrichtungen sind zum automatischen Leiten von Antriebsdrehmoment an die Sekundärräder ohne Eingabe oder Aktion seitens des Fahrers betätigbar. Wenn an den Primärrädern Traktion verloren geht, wird eine Kupplung betätigt, um Drehmoment an die Sekundärräder zu übertragen, um die Vierradantriebsart einzustellen. Einige Kraftübertragungsvorrichtungen sind mit einem elektrisch gesteuerten Kupplungsbetätiger ausgestattet, der betätigbar ist, um in Abhängigkeit von Änderungen der Kraftfahrzeug-Betriebseigenschaften, wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Drosselklappenstellung und Lenkwinkel die Größe des Antriebsdrehmoments zu regeln, das über die Kupplung an den Sekundärantriebsstrang übertragen wird. Zwar werden viele Kraftübertragungsvorrichtungen zurzeit bei Kraftfahrzeugen mit Vierradantrieb eingesetzt, doch besteht ein Bedarf, die Technik zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und stellt keine umfassende Offenbarung ihres gesamten Umfangs oder all ihrer Merkmale dar.
Eine Achsbaugruppe umfasst eine Kraftübertragungsvorrichtung, die ein Gehäuse enthält. In einigen Beispielen kann das Gehäuse eine zylindrische Seitenwand haben. Die Kraftübertragungsvorrichtung übermittelt Drehbewegung von einem Eingangselement an ein Ausgangselement. Eine Reibkupplung ist in dem Gehäuse angeordnet und kann betätigt werden, um wahlweise Drehmoment zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement zu übertragen. Die Reibkupplung enthält ein erstes Kupplungselement und ein zweites Kupplungselement. Das erste Kupplungselement ist wirkungsmäßig mit dem Eingangselement gekoppelt, während das zweite Kupplungselement wirkungsmäßig mit dem Ausgangselement gekoppelt ist. Eine erste und eine zweite Achswelle treiben ein erstes bzw. ein zweites Antriebsrad an. Ein Differential überträgt Antriebsdrehmoment von dem Ausgangselement an die erste und/oder zweite Achswelle. Ein Elektromotor, der eine Spule und eine Vielzahl von Magneten umfasst, ist auf der Achsbaugruppe vorgesehen. In einem Beispiel ist die Spule auf dem Gehäuse angeordnet, und die Magnete sind auf dem zweiten Kupplungselement angeordnet. Die Spule kann wahlweise unter Strom gesetzt werden, um eine positive oder negative Drehmoment-Eingabe an das Ausgangselement liefern.
Gemäß anderen Merkmalen sind die erste und die zweite Achswelle hintere Achswellen. Die Spule ist auf der zylindrischen Seitenwand des Gehäuses angeordnet. Das erste Kupplungselement ist eine Kupplungsnabe, und das zweite Kupplungselement ist eine zylindrische Kupplungstrommel. Die Magnete sind auf einer zylindrischen Außenfläche der Trommel angeordnet. Die Reibkupplung ist eine Nasskupplung.
Gemäß anderen Merkmalen ist die Kraftübertragungsvorrichtung so konfiguriert, dass sie in verschiedenen Antriebsarten arbeitet. Zum Beispiel kann die Kraftübertragungsvorrichtung in einer durch den Elektromotor unterstützten Antriebsart laufen, wobei der Elektromotor unter Strom gesetzt wird und entweder positives oder negatives Drehmoment an die Ausgangswelle liefert. Die Kraftübertragungsvorrichtung ist ferner so konfiguriert, dass sie in einer Elektroantriebsart arbeitet, wobei die Reibkupplung der Kraftübertragungsvorrichtung nicht gekoppelt ist und wobei der Motor unter Strom gesetzt wird und eine alleinige Drehmoment-Eingabe an die Ausgangswelle liefert. Die Kraftübertragungsvorrichtung ist ferner so konfiguriert, dass sie in einer regenerativen Antriebsart arbeitet, wobei der Elektromotor eine Bremseingabe an die Kraftübertragungsvorrichtung liefert und wobei die Bremseingabe eine regenerative Eingabe an eine Batterie liefert. Gemäß einem Beispiel ist das Differential ein hinteres Differential.
Weitere Anwendungsgebiete ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Die Beschreibung und die speziellen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen lediglich Veranschaulichungszwecken und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
ZEICHNUNGEN
Die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung von ausgewählten Ausführungsbeispielen und nicht aller möglichen Ausführungen, und sie sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Die vorliegende Erfindung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen deutlicher, in denen zeigen:
1 eine geschnittene Seitenansicht einer Kraftübertragungsvorrichtung, die einen Elektromotor enthält und gemäß einem Beispiel der vorliegenden Lehre konstruiert ist;
2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb, das mit der Kraftübertragungsvorrichtung nach 1 ausgestattet ist und in einer ersten Antriebsart gezeigt ist;
3 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb, das mit der Kraftübertragungsvorrichtung nach 1 ausgestattet ist und in einer zweiten Antriebsart gezeigt ist;
4 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb, das mit der Kraftübertragungsvorrichtung nach 1 ausgestattet ist und in einer dritten Antriebsart gezeigt ist;
5 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb, das mit der Kraftübertragungsvorrichtung nach 1 ausgestattet ist und in einer vierten Antriebsart gezeigt ist;
6 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb, das mit der Kraftübertragungsvorrichtung nach 1 ausgestattet ist und in einer fünften Antriebsart gezeigt ist; und
7 eine geschnittene Seitenansicht einer Kraftübertragungsvorrichtung, die einen Elektromotor enthält, der gemäß anderen Merkmalen der vorliegenden Lehre konstruiert ist.
Übereinstimmende Bezugszeichen bezeichnen in allen verschiedenen Ansichten der Zeichnungen übereinstimmende Teile.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele ist rein beispielhafter Natur und soll die Erfindung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch in keiner Weise einschränken.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Achsbaugruppe gerichtet, die eine Drehmomentübertragungseinheit oder Kraftübertragungsvorrichtung enthält, die adaptiv gesteuert werden kann, um das zwischen einem drehbaren Eingangselement und einem drehbaren Ausgangselement übertragene Drehmoment zu modulieren. Die Kraftübertragungsvorrichtung kann in Kraftfahrzeugantriebssträngen als selbständige Vorrichtung nutzbar sein, die einfach zwischen Abschnitten von Gelenkwellen eingebaut, direkt an eine Antriebsachsbaugruppe oder andere in Reihe angeordnete Drehmoment-Kupplungsapplikationen gekoppelt ist. Während also die vorliegende Erfindung nachfolgend in Verbindung an Hand eines speziellen Konstruktionsbeispiels zur Verwendung in einer Antriebsstrangapplikation beschrieben wird, sei darauf hingewiesen, dass die gezeigte und beschriebene Anordnung lediglich dazu dient, ein exemplarisches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichen.
Zunächst wird auf die 1 und 2 Bezug genommen, in denen ein Antriebszug 10 für ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb dargestellt ist. Der Antriebszug 10 enthält eine erste Achsbaugruppe 12, eine zweite Achsbaugruppe 14 und eine Motor/Antriebsstrang-Baugruppe 16 zum Erzeugen und Abgeben von Antriebsdrehmoment an die Achsbaugruppen 12 bzw. 14. In dieser gezeigten, speziellen Anordnung ist die erste Achsbaugruppe 12 die vordere Achse, während die zweite Achsbaugruppe 14 die hintere Achse ist. Die Motor/Antriebsstrang-Baugruppe 16 enthält einen Motor 18 und ein mehrstufiges Getriebe 20 mit einer integrierten vorderen Differentialeinheit 22 zum Antreiben der Vorderräder 24 über vordere Achswellen 26. Die Motor/Antriebsstrang-Baugruppe 16 enthält ferner eine Übertragungseinheit 28, die von dem Getriebe 20 angetrieben wird, um Drehmoment über eine Antriebswellen-Baugruppe 32 an ein Eingangselement 29 einer Drehmomentübertragungseinheit oder Kraftübertragungsvorrichtung 30 abzugeben. Das Eingangselement 29 der Kraftübertragungsvorrichtung 30 ist mit der Antriebswellen-Baugruppe 32 gekoppelt, während ihr Ausgangselement 31 so angeordnet ist, dass es ein hinteres Differential 36 antreibt. Die zweite Achsbaugruppe 14 umfasst auch zwei Hinterräder 38, die über hintere Achswellen 40 mit dem hinteren Differential 36 verbunden sind.
Wie gezeigt, umfasst der Antriebszug 10 ein elektronisch gesteuertes Kraftübertragungssystem 42, das die Kraftübertragungsvorrichtung 30 enthält. Das Kraftübertragungssystem 42 ist betätigbar, um Antriebsdrehmoment wahlweise in einer Zweiradantriebsart oder einer Vierradantriebsart zu liefern. In der Zweiradantriebsart wird Drehmoment nicht über die Kraftübertragungsvorrichtung 30 übertragen. Folglich werden 100% des von dem Getriebe 20 abgegebenen Antriebsdrehmoments an die Vorderräder 24 geliefert. In der Vierradantriebsart wird Kraft durch die Kraftübertragungsvorrichtung 30 übertragen, um den Hinterrädern 38 Antriebsdrehmoment zuzuführen. Das Kraftübertragungssystem 42 umfasst ferner eine Steuerung 50, die mit Fahrzeugsensoren 52 in Verbindung steht, um dynamische Eigenschaften und Betriebseigenschaften des Motorfahrzeugs zu erfassen. Die Fahrzeugsensoren 52 können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Sensoren enthalten, die die Raddrehzahl, den Radschlupf, den Lenkradwinkel, die Gierrate, die Drosselklappenstellung, das Motor/Getriebe Drehmoment, die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Stabilitätskontrollzustand etc. bestimmen können.
Die Steuerung 50 ist bedienbar, um die Betätigung der Kraftübertragungsvorrichtung 30 auf von den Fahrzeugsensoren 52 gelieferte Signale hin zu steuern. Die Steuerung 50 kann mit einer vorgegebenen Ziel-Drehmomentaufteilung zwischen dem ersten Rädersatz 24 bzw. dem zweiten Rädersatz 38 programmiert sein. Alternativ kann die Steuerung 50 so arbeiten, dass sie das Soll-Drehmoment, das durch die Kraftübertragungsvorrichtung 30 zu übertragen ist, über andere Verfahren bestimmt. Ungeachtet des zum Bestimmen der Größe des zu übertragenden Drehmoments verwendeten Verfahrens, betätigt die Steuerung 50 die Kraftübertragungsvorrichtung 30 so, dass die Soll-Größe des Drehmoments beibehalten wird. Wie aus der nachfolgenden Diskussion noch deutlicher zu erkennen sein wird, kann die Steuerung 50 auch mit einem Elektromotor 56 in Verbindung stehen, der auf der Kraftübertragungsvorrichtung 30 angeordnet ist, um ein positives Drehmoment oder negatives Drehmoment in verschiedenen Antriebsarten zur Unterstützung des Fahrzeugbetriebs zu liefern.
Speziell Bezug nehmend auf 1 wird nun die Kraftübertragungsvorrichtung 30 detaillierter beschrieben. Wie gezeigt, enthält das Eingangselement 29 eine Eingangswelle 70, während das Ausgangselement 31 eine Ausgangswelle 72 enthält. Die Ausgangswelle 72 ist vorzugsweise eine Ritzelwelle mit einem Ritzel, das mit einem Tellerrad auf dem hinteren Differential 36 in Eingriff steht. Die Kraftübertragungsvorrichtung 30 enthält auch eine Reibkupplung 74, die wirkungsmäßig zwischen der Eingangswelle 70 und der Ausgangswelle 72 angeordnet ist. Die Kraftübertragungsvorrichtung 30 enthält auch eine Gehäusebaugruppe 75, die ein vorderes Gehäuse 76 und ein im Wesentlichen becherförmiges hinteres Gehäuse 78 umfasst. Das hintere Gehäuse 78 kann auf einem Achsträger 80 gehalten werden. Das hintere Gehäuse 78 enthält eine im Wesentlichen zylindrische Seitenwand 82, die eine Innenumfangsfläche 84 hat. Die Eingangswelle 70 wird in dem vorderen Gehäuse 76 durch ein Lager 86 gehalten. Die Ausgangswelle 72 wird durch eine rohrförmige Ausgangsspindel 88 aufgenommen, die in dem hinteren Gehäuse 78 durch die Lager 90 und 91 gehalten wird.
Die Eingangswelle 70 enthält einen erhöhten kerbverzahnten Abschnitt 92, der eine Kupplungsnabe 94 definiert. Ein Satz innerer Kupplungsscheiben 96 ist über eine Kerbverzahnung antreibend mit der Kupplungsnabe 94 gekoppelt. Die inneren Kupplungsscheiben 96 sind mit einer Vielzahl von äußeren Kupplungsscheiben 98 verschachtelt angeordnet. Die äußeren Kupplungsscheiben 98 stehen mit einer Kupplungstrommel 100 in kerbverzahntem Eingriff. Die Trommel 100 ist im Wesentlichen zylindrisch und definiert einen inneren Hohlraum 102, in dem die verschachtelt angeordneten Kupplungsscheiben angeordnet sind. Die Trommel 100 enthält ferner eine Außenumfangsfläche 103. Die Außenumfangsfläche 103 liegt der Innenumfangsfläche 84 der Seitenwand 82 gegenüber. Die Trommel 100 ist antreibend mit einem radialen Flanschabschnitt der Ausgangsspindel 88 gekoppelt. Die Ausgangsspindel 88 ist zum Drehen über eine weitere kerbverzahnte Schnittstelle mit der Ausgangswelle 72 gekoppelt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Reibkupplung 74 eine Nasskupplung. Folglich ist in dem durch die Trommel 100 definierten Hohlraum 102 Kupplungsfluid enthalten und steht in Verbindung mit den Kupplungsscheiben 96 und 98. Fluid ist auch in der Gehäusebaugruppe 75 enthalten.
Ein Kolben 104 ist verschiebbar in einem Hohlraum 106 angeordnet, der in der Gehäusebaugruppe 75 ausgebildet ist. Der Kolben 104 ist in axialer Richtung in Kontakt mit einem Drucklager 108 und einer Andruckscheibe 110 bewegbar. Druckbeaufschlagtes Fluid kann durch ein in dem vorderen Gehäuse 76 ausgebildetes Rohr 112 fließen und auf eine Vorderseite 114 des Kolbens 104 wirken. Andere Konfigurationen sind möglich. Wenn sich druckbeaufschlagtes Fluid auf der Seite 114 des Kolbens 104 ansammelt, überträgt der Kolben 104 eine Kraft durch das Drucklager 108 und die Andruckscheibe 110 auf die Vielzahl von verschachtelt angeordneten Kupplungsscheiben 96 und 98 und übt diese Kraft auf sie aus. Drehmoment wird zwischen der Eingangswelle 70 und der Ausgangswelle 72 über die vorstehend beschriebenen Komponenten übertragen, wenn die Kupplungsscheiben 96 und 98 miteinander in Kontakt gebracht werden. Ein Hydraulikaggregat 116 ist in den 1 und 2 schematisch dargestellt und so angeordnet, dass es eine regelbare Quelle von druckbeaufschlagtem Fluid an das Rohr 112 liefert. Die Regulierung des Fluiddrucks in Rohr 112 wirkt so, dass die von dem Kolben 104 auf die Andruckscheibe 110 ausgeübte Kupplungseingriffskraft proportional reguliert wird, wodurch wiederum das von der Eingangswelle 70 an die Ausgangswelle 72 übermittelte Antriebsdrehmoment reguliert wird. Wie gezeigt, steht die Steuerung 50 in Verbindung mit dem Hydraulikaggregat 116 und ist betätigbar, um den durch das Hydraulikaggregat 116 erzeugten Fluiddruck zu steuern. Während es nicht darauf beschränkt ist, kann das Hydraulikaggregat 116 eine motorbetriebene Fluidpumpe und Ventile zum Steuern des an das Rohr 112 gelieferten Fluiddrucks enthalten.
Der Elektromotor 56 umfasst im Wesentlichen eine Vielzahl von Magneten 120 und eine Spule 122. In dem dargestellten Beispiel sind die Magnete 120 fest auf der Außenumfangsfläche 103 der Trommel 100 angebracht, um gleichzeitig mit dieser bewegt zu werden. Die Magnete 120 können aus einer Vielzahl von um die Außenumfangsfläche 130 der Trommel 100 herum angeordneten Magnete 120 gebildet sein. In diesem Fall können die Magnete 120 die Trommel 100 als Rotor nutzen. Die Spule 122 ist fest auf der Innenumfangsfläche 84 des hinteren Gehäuses 78 angebracht. Der Elektromotor 56 kann daher einen Raum einnehmen, der durch eine ringförmige, im Wesentlichen zwischen der zylindrischen Seitenwand 82 des hinteren Gehäuses 78 und der Außenumfangsfläche der Trommel 100 definierte Aussparung 126 definiert ist. Der Elektromotor 56 kann von einem Bordakku 130 und/oder anderen Energiequellen, wie z.B. dem Generator eines Kraftfahrzeugs Energie aufnehmen. Die Spule 122 kann unter Strom gesetzt werden, um zu bewirken, dass sich die Magnete 120 und daher die Trommel 100 in eine erste Richtung, die einer Vorwärtsdrehung der Antriebsachse 14 entspricht, oder eine zweite Richtung, die einer Rückwärtsdrehung der Antriebsachse 14 entspricht, dreht. Es sei darauf hingewiesen, dass in einigen Beispielen, wie hierin beschrieben ist, das resultierende, von dem Elektromotor 56 gelieferte Drehmoment das von dem Motor 18 bereits durch die Eingangswelle 70 zugeführte Drehmoment (positiv oder negativ) ergänzen kann.
Wie in der folgenden Diskussion, die auf die 2–6 gerichtet ist, beschrieben wird, erweitert der Elektromotor 56 die Funktionen der Kraftübertragungsvorrichtung 30 und kann in verschiedenen Antriebsarten aktiv oder inaktiv sein. In diesem Fall kann die Steuerung 50 zusätzlich zum Steuern der Betätigung der Reibkupplung 74 ein Signal an den Elektromotor 56 senden, um den Elektromotor 56 gemäß verschiedenen, von den Fahrzeugsensoren 52 gelieferten Eingangsgrößen zu aktivieren und deaktivieren. Die Steuerung 50 kann so konfiguriert sein, dass sie den Elektromotor 56 basierend auf den Fahrbedingungen oder alternativ durch eine von dem Fahrer eingeleitete Eingabe (d.h. Antriebsart-Wahlschalter etc.) automatisch aktivieren und deaktivieren kann.
Wie in 2 dargestellt, ist die Kraftübertragungsvorrichtung 30 entkoppelt, um eine erste Antriebsart zu definieren. Genauer gesagt, ist die Reibkupplung 74 nicht eingerückt. In diesem Fall wird Antriebsdrehmoment nicht von der Eingangswelle 70 an die Ausgangswelle 72 übertragen. Außerdem ist der Elektromotor 56 inaktiv. Während die Kraftübertragungsvorrichtung 30 in der ersten Antriebsart arbeitet, arbeitet der Antriebszug 10 in einer Vorderrad-Antriebsart, so dass Kraft über den Motor/Antriebsstrang 16 nur an die Vorderräder 24 übermittelt wird.
In 3 ist die Kraftübertragungsvorrichtung 30 in einer zweiten Antriebsart dargestellt. In der zweiten Antriebsart ist die Reibkupplung 74 der Kraftübertragungsvorrichtung 30 zumindest teilweise eingerückt, so dass Antriebsdrehmoment von der Eingangswelle 70 an die Ausgangswelle 72 übertragen wird, um durch das hintere Differential 36 Kraft an die Hinterräder 38 zu liefern. In der zweiten Antriebsart arbeitet der Antriebszug 10 in einer herkömmlichen zuschaltbaren Allradantriebsart. In der zweiten Art ist der Elektromotor 56, wie in 3 dargestellt, inaktiv.
In 4 ist dargestellt, dass die Kraftübertragungsvorrichtung 30 in einer dritten oder einer durch den Elektromotor unterstützten Antriebsart arbeitet. In der dritten Antriebsart ist die Reibkupplung 74 zumindest teilweise eingerückt, so dass Drehmoment von der Eingangswelle 70 an die Ausgangswelle 72 übertragen wird, so dass der Antriebszug 10 in einer herkömmlichen zuschaltbaren Allradantriebsart arbeitet. In der dritten, in 4 dargestellten Art ist der Elektromotor 56 auch aktiv. Der Elektromotor 56 kann eine positive Drehmoment-Eingabe an die Trommel 100 liefern, was einen Anstieg des nutzbaren an die Ausgangswelle 72 übertragenden Antriebsdrehmoments zur Folge hat. Unter bestimmten Umständen kann der Elektromotor 56 alternativ ein negatives Drehmoment auf die Trommel 100 liefern, so dass ein verringertes Ausgangsdrehmoment an die Ausgangswelle 72 übertragen wird. In jedem Fall kann die Steuerung 50 ein Signal an den Elektromotor 56 übermitteln, das der gewünschten positiven oder negativen Drehmoment-Eingabe entspricht.
In 5 ist die Kraftübertragungsvorrichtung 30 in einer vierten Antriebsart oder Elektroantriebsart dargestellt. In der vierten Antriebsart ist die Kraftübertragungsvorrichtung 30 inaktiv, so dass die Reibkupplung 74 nicht eingerückt ist und Antriebsdrehmoment nicht von der Eingangswelle 70 an die Ausgangswelle 72 übermittelt wird. In der vierten Antriebsart kann jedoch Antriebsdrehmoment ausschließlich von dem Elektromotor 56 an die Ausgangswelle 72 übermittelt werden. In diesem Fall kann in der vierten Antriebsart die Steuerung 50 die Kraftübertragungsvorrichtung 30 in einer elektrischen zuschaltbaren Allradantriebsart betreiben, in der Antriebsdrehmoment an die Vorderräder 24 von dem Motor 18 geliefert wird, während an die Hinterräder 38 Drehmoment ausschließlich durch den Elektromotor 56 geliefert wird. Zusätzlich kann die Steuerung 50 in der vierten Antriebsart den Antriebszug 10 so betreiben, dass die einzigen Räder, denen Antriebskraft zugeführt wird, die Hinterräder 38 sind, die ausschließlich von dem Elektromotor 56 angetrieben werden.
In 6 ist dargestellt, wie die Kraftübertragungsvorrichtung 30 in einer fünften oder regenerativen Antriebsart arbeitet. In der fünften Antriebsart ist die Reibkupplung 72 ausgerückt, so dass Antriebsdrehmoment nicht von der Eingangswelle 70 an die Ausgangswelle 72 übertragen wird. In der fünften Antriebsart kann der Elektromotor 56 in einer batteriegeladenen, regenerativen Art verwendet werden. In diesem Fall kann der Elektromotor 56 bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten zum Bremsen verwendet werden, während die Bremseingabe als regenerative Eingabe an die Batterie 130 verwendet wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Elektromotor 56 bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten verwendet werden, z.B. um eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu halten.
In 7 ist eine gemäß weiteren Merkmalen der vorliegenden Lehre konstruierte Kraftübertragungsvorrichtung 230 dargestellt. Die Kraftübertragungsvorrichtung 230 enthält ähnliche Merkmale, wie sie oben mit Bezug auf die Kraftübertragungsvorrichtung 30 beschrieben worden sind. Hier sind ähnliche Komponenten mit um 200 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet.
Die vorangegangene Beschreibung der Ausführungsbeispiele dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht als erschöpfend zu betrachten und dient nicht dazu, die Offenbarung einzuschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale eines speziellen Ausführungsbeispiels sind im Allgemeinen nicht auf dieses spezielle Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können in einem ausgesuchten Ausführungsbeispiel verwendet werden, auch wenn dieses nicht speziell dargestellt oder beschrieben ist. Die Merkmale können auch in vielfältiger Weise variiert werden. Derartige Variationen sollen nicht als Abkehr von der Offenbarung angesehen werden, und alle derartigen Modifikationen sollen in dem Umfang der Offenbarung eingeschlossen sein.

Claims

Achbaugruppe umfassend: eine Kraftübertragungsvorrichtung, die ein Gehäuse enthält, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung wahlweise Drehbewegung von einem Eingangselement an ein Ausgangselement übermittelt, eine Reibkupplung, die in dem Gehäuse angeordnet ist und wahlweise Drehmoment zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement überträgt, wobei die Reibkupplung eine Trommel enthält, eine erste und eine zweite hintere Achswelle, die wahlweise ein erstes bzw. ein zweites hinteres Antriebsrad antreiben, ein hinteres Differential, das wahlweise Antriebsdrehmoment von dem Ausgangselement an mindestens eine der Achswellen überträgt, und einen Elektromotor, der eine Spule und eine Vielzahl von Magneten umfasst, wobei die Spule auf dem Gehäuse oder der Trommel angeordnet ist und die Magnete auf dem jeweils anderen der durch das Gehäuse und die Trommel gebildeten Elemente angeordnet sind, wobei die Spule so konfiguriert ist, dass sie wahlweise unter Strom gesetzt wird, um dem Ausgangselement eine positive Drehmoment-Eingabe oder eine negative Drehmoment-Eingabe zu liefern.
Achsbaugruppe nach Anspruch 1, bei der die Spule auf einer zylindrischen Seitenwand des Gehäuses angeordnet ist und die Magnete auf einer zylindrischen Außenfläche der Trommel angeordnet sind.
Achsbaugruppe nach Anspruch 1, bei der die Reibkupplung eine Nasskupplung ist.
Achsbaugruppe nach Anspruch 1, bei der die Kraftübertragungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie in einer durch den Elektromotor unterstützten Antriebsart arbeitet, wobei der Elektromotor unter Strom gesetzt wird und eine positive Drehmoment-Eingabe an das Ausgangselement liefert.
Achsbaugruppe nach Anspruch 1, bei der die Kraftübertragungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie in einer durch den Elektromotor unterstützten Antriebsart arbeitet, wobei der Elektromotor unter Strom gesetzt wird und eine negative Drehmoment-Eingabe an das Ausgangselement liefert.
Achsbaugruppe nach Anspruch 4, bei der die Kraftübertragungsvorrichtung ferner so konfiguriert ist, dass sie in einer Elektroantriebsart arbeitet, wobei die Reibkupplung der Kraftübertragungsvorrichtung nicht gekoppelt ist und wobei der Elektromotor unter Strom gesetzt wird und eine alleinige Drehmoment-Eingabe an das Ausgangselement liefert.
Achsbaugruppe nach Anspruch 6, bei der die Kraftübertragungsvorrichtung ferner so konfiguriert ist, dass sie in einer regenerativen Antriebsart arbeitet, wobei der Elektromotor eine Bremseingabe an die Kraftübertragungsvorrichtung liefert und wobei die Bremseingabe eine regenerative Eingabe an eine Batterie liefert.
Achsbaugruppe nach Anspruch 1, bei der die Reibkupplung ein erstes und ein zweites in der Trommel aufgenommenes Kupplungselement enthält, wobei das erste oder das zweite Kupplungselement wirkungsmäßig mit dem Eingangselement und das jeweils andere Kupplungselement wirkungsmäßig mit dem Ausgangselement gekoppelt ist.
Achsbaugruppe umfassend: eine Kraftübertragungsvorrichtung, die ein Gehäuse mit einer zylindrischen Seitenwand enthält, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung wahlweise Drehbewegung von einem Eingangselement an ein Ausgangselement übermittelt, eine Reibkupplung, die in dem Gehäuse angeordnet ist und wahlweise Drehmoment zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement überträgt, wobei die Reibkupplung ein erstes und ein zweites in einer Trommel aufgenommenes Kupplungselement enthält, wobei das erste Kupplungselement oder das zweite Kupplungselement wirkungsmäßig mit dem Eingangselement gekoppelt ist und das jeweils andere Kupplungselement wirkungsmäßig mit dem Ausgangselement gekuppelt ist, eine erste und eine zweite Achswelle, die wahlweise ein erstes bzw. ein zweites Antriebsrad antreiben, ein Differential, das wahlweise Antriebsdrehmoment von dem Ausgangselement an mindestens eine der Achswellen überträgt, und einen Elektromotor, der eine Spule und eine Vielzahl von Magneten umfasst, wobei die Spule oder die Magnete auf dem Gehäuse angeordnet sind und das jeweils andere der aus der Spule einerseits und den Magneten andererseits gebildeten Elemente auf der Trommel angeordnet ist und wobei die Spule so konfiguriert ist, dass sie wahlweise unter Strom gesetzt wird, um eine positive Drehmoment- oder eine negative Drehmoment-Eingabe an das Ausgangselement zu liefern.
Achsbaugruppe nach Anspruch 9, bei der die erste und die zweite Achswelle hintere Achswellen sind.
Achsbaugruppe nach Anspruch 9, bei der die Spule auf der zylindrischen Seitenwand des Gehäuses angeordnet ist und die Magnete auf einer zylindrischen Außenfläche der Trommel angeordnet sind.
Achsbaugruppe nach Anspruch 9, bei der die Reibkupplung eine Nasskupplung ist.
Achsbaugruppe nach Anspruch 9, bei der die Kraftübertragungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie in einer durch den Elektromotor unterstützten Antriebsart arbeitet, wobei der Elektromotor unter Strom gesetzt wird und eine positive Drehmoment-Eingabe an das Ausgangselement liefert.
Achsbaugruppe nach Anspruch 9, bei der die Kraftübertragungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie in einer durch den Elektromotor unterstützten Antriebsart arbeitet, wobei der Elektromotor unter Strom gesetzt wird und eine negative Drehmoment-Eingabe an das Ausgangselement liefert.
Achsbaugruppe nach Anspruch 12, bei der die Kraftübertragungsvorrichtung ferner so konfiguriert ist, dass sie in einer Elektroantriebsart arbeitet, wobei die Reibkupplung der Kraftübertragungsvorrichtung nicht gekoppelt ist und wobei der Elektromotor unter Strom gesetzt wird und eine alleinige Drehmoment-Eingabe an das Ausgangselement liefert.
Achsbaugruppe nach Anspruch 15, bei der die Kraftübertragungsvorrichtung ferner so konfiguriert ist, dass sie in einer regenerativen Antriebsart arbeitet, wobei der Elektromotor eine Bremseingabe an die Kraftübertragungsvorrichtung liefert und wobei die Bremseingabe eine regenerative Eingabe an eine Batterie liefert.
Achsbaugruppe nach Anspruch 9, bei der das Differential ein hinteres Differential ist.
Achsbaugruppe umfassend: eine Kraftübertragungsvorrichtung, die ein Gehäuse mit einer zylindrischen Seitenwand enthält, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung wahlweise Drehbewegung von einem Eingangselement an ein Ausgangselement übermittelt, eine Reibkupplung, die in dem Gehäuse angeordnet ist und wahlweise Drehmoment zwischen einem Eingangselement und dem Ausgangselement überträgt, wobei die Reibkupplung ein erstes und ein zweites in einer Trommel aufgenommenes Kupplungselement enthält, wobei das erste Kupplungselement oder das zweite Kupplungselement wirkungsmäßig mit dem Eingangselement gekoppelt ist und das jeweils andere Kupplungselement wirkungsmäßig mit dem Ausgangselement gekuppelt ist, eine erste und eine zweite Achswelle, die wahlweise ein erstes bzw. ein zweites Antriebsrad antreiben, ein hinteres Differential, das wahlweise Antriebsdrehmoment von dem Ausgangselement an mindestens eine der Achswellen überträgt, und einen Elektromotor, der eine Spule und eine Vielzahl von Magneten umfasst, wobei die Spule oder die Magnete auf der zylindrischen Seitenwand des Gehäuses angeordnet sind und das jeweils andere der aus der Spule einerseits und den Magneten andererseits gebildeten Elemente auf einer Außenumfangsfläche der Trommel angeordnet ist, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie wahlweise und alternativ in einer durch den Elektromotor unterstützen Antriebsart, einer Elektroantriebsart und einer regenerativen Antriebsart arbeitet, wobei der Elektromotor in der durch den Elektromotor unterstützten Antriebsart unter Strom gesetzt wird und eine positive oder negative Drehmoment-Eingabe an das Ausgangselement liefert, der Elektromotor in der Elektroantriebsart eine alleinige Drehmoment-Eingabe an das Ausgangselement liefert, und der Elektromotor in der regenerativen Antriebsart eine Bremseingabe an die Kraftübertragungsvorrichtung liefert.