DE102016113899A1

DE102016113899A1 - Durch zwei Motoren elektrisch unterstützter Allradantrieb

Info

Publication number: DE102016113899A1
Application number: DE102016113899.1A
Authority: DE
Inventors: Thaddeus Kopp; Larry A. Pritchard
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2017-02-02
Also published as: US9517691B1; CN106394229A; CN106394229B

Abstract

Ein Produkt kann einen Motor und ein durch den Motor angetriebenes Getriebe umfassen. Eine Achsanordnung kann von dem Motor über das Getriebe angetrieben werden. Eine elektrische Maschine kann mit der Achsanordnung verbunden sein. Die elektrische Maschine kann selektiv die Achsanordnung antreiben und kann selektiv durch den Motor über das Getriebe und die Achsanordnung antreibbar sein. Eine Leistungsübertragungseinheit kann zwischen der elektrischen Maschine und der Achsanordnung in Eingriff stehen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das Gebiet, auf das sich die Offenbarung allgemein bezieht, umfasst Fahrzeugantriebssysteme, und insbesondere Fahrzeugantriebssysteme, die eine elektrische Unterstützung umfassen können.
HINTERGRUND
Fahrzeugantriebssysteme können einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor oder ein anderes Triebwerk für den Vortrieb umfassen. Hybridfahrzeuge können eine Kombination von unterschiedlichen Typen von Triebwerken umfassen.
ZUSAMMENFASSUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nach einer Reihe von illustrativen Variationen kann ein Produkt einen Motor sowie ein durch den Motor angetriebenes Getriebe umfassen. Eine Achsanordnung kann von dem Motor über das Getriebe angetrieben werden. Eine elektrische Maschine kann mit der Achsanordnung verbunden sein. Die elektrische Maschine kann selektiv die Achsanordnung antreiben und kann selektiv durch den Motor über das Getriebe und die Achsanordnung antreibbar sein. Eine Leistungsübertragungseinheit kann zwischen der elektrischen Maschine und der Achsanordnung in Eingriff stehen. Weitere Ausführungsformen zur Veranschaulichung, die in den Umfang der Erfindung fallen, werden aus der hierin gegebenen detaillierten Beschreibung deutlich werden. Es sollte klar sein, dass die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele, auch wenn sie Abwandlungen innerhalb des Umfangs der Erfindung offenbaren, rein dem Zweck der Veranschaulichung dienen und den Umfang der Erfindung in keiner Weise einschränken sollen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ausgewählte Beispiele von Variationen innerhalb des Umfangs der Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen deutlich werden, in denen:
1 eine schematische Veranschaulichung eines Produkts ist und einen Teil eines Fahrzeugantriebsstrangs gemäß einer Reihe von Ausführungsformen zeigt.
2 ist eine schematische Veranschaulichung eines Produkts und zeigt einen Teil eines Fahrzeugantriebsstrangs gemäß einer Reihe von Ausführungsformen.
3 ist eine schematische Veranschaulichung eines Produkts und zeigt ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang gemäß einer Reihe von Ausführungsformen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen erfolgt rein zur Veranschaulichung und soll in keiner Weise den Umfang der Erfindung, ihre Anwendung oder ihre Einsatzmöglichkeiten beschränken.
In einer Reihe von Variationen kann ein Produkt 10 wie in 1 veranschaulicht eine Achsanordnung 12 umfassen, die eine Differentialeinheit 14 umfassen kann. Die Differentialeinheit 14 kann einen Käfig 16 umfassen und kann eine Ritzelwelle 18 aufweisen, die an jedem ihrer Enden mit dem Käfig 16 in Eingriff stehen kann. Der Käfig 16 kann drehbar sein und durch Lager 17 und 19 in einem Gehäuse 15 gelagert sein. Ein Zahnrad 11 kann mit dem Käfig 16 in Eingriff stehen, um sich damit zu drehen. Das Zahnrad 11 kann ein Hohlrad sein, und kann ein Schrägstirnrad oder ein Schneckenhohlrad sein. Die Ritzelwelle 18 kann ein Antriebszahnrad 20 und ein Antriebszahnrad 21 tragen, die jeweils an der Ritzelwelle 18 drehbar sein können.
Ein seitliches Zahnrad 22 kann mit jedem der Antriebszahnräder 20, 21 in Verzahnung stehen, und ein weiteres seitliches Zahnrad 23 kann mit jedem der Antriebszahnräder 20, 21 in Verzahnung stehen. Die Drehung des Käfigs 16 kann die Zahnräder 20, 21 veranlassen, sich zu drehen, was die seitlichen Zahnräder 22, 23 veranlassen kann, sich zu drehen.
In einer Reihe von Variationen kann die Achsanordnung 12 eine Achswelle 25 umfassen, die ein Ende aufweisen kann, das mit dem seitlichen Zahnrad 22 in Eingriff stehen kann, um sich damit zu drehen, und ein Ende aufweisen kann, das mit einem Innengelenk 26 in Eingriff stehen kann, das ein Gleichlaufgelenk sein kann, das die Drehung der Achswelle 25 an eine Achswelle 27 übertragen und eine Winkelvariation zwischen den Achswellen 25 und 27 ermöglichen kann. Die Welle 27 kann ein mit dem Innengelenk 26 verbundenes Ende sowie ein mit dem Außengelenk 28 verbundenes weiteres Ende aufweisen. Das Außengelenk 28 kann ein Gleichlaufgelenk sein, das die Drehung der Achswelle 27 an eine Achswelle 29 übertragen und eine Winkelvariation zwischen den Achswellen 27 und 29 erlauben kann. Die Achswelle 29 kann drehbar sein und ein Straßenrad 30 tragen.
In einer Reihe von Variationen kann die Achsanordnung 12 eine Achswelle 31 umfassen, die ein Ende aufweisen kann, das mit dem seitlichen Zahnrad 23 in Eingriff stehen kann, um sich damit zu drehen, und ein Ende aufweisen kann, das mit einem Innengelenk 32 in Eingriff stehen kann, das ein Gleichlaufgelenk sein kann, das die Drehung der Achswelle 31 an eine Achswelle 33 übertragen und eine Winkelvariation zwischen den Achswellen 31 und 33 ermöglichen kann. Die Welle 33 kann ein mit dem Innengelenk 32 verbundenes Ende sowie ein mit dem Außengelenk 34 verbundenes weiteres Ende aufweisen. Das Außengelenk 34 kann ein Gleichlaufgelenk sein, das die Drehung der Achswelle 33 an eine Achswelle 35 übertragen und eine Winkelvariation zwischen den Achswellen 33 und 35 erlauben kann. Die Achswelle 35 kann drehbar sein und ein Straßenrad 36 tragen.
In einer Reihe von Variationen kann das Produkt 10 eine Leistungsquelle 38 umfassen, die einen Motor 40 umfassen kann, der ein Verbrennungsmotor oder ein anderer Typ von Leistungsquelle sein kann. Der Motor 40 kann mit einem Mehrganggetriebe 42 verbunden sein, und ein Drehmomentwandler 44 kann zwischen dem Getriebe 42 und dem Motor 40 angeordnet sein. Das Getriebe 42 kann von beliebiger Konstruktion sein, etwa ein Planetenradgetriebe, oder ein anderer Typ von Getriebe, und kann ein automatisches oder ein Handschaltgetriebe oder eine Kombination davon sein. Das Getriebe 42 kann eine Welle 45 und ein Zahnrad 46 umfassen, mit Mechanismen, um verschiedene Vorwärts-, Rückwärts- oder Leerlaufganganordnungen dazwischen bereitzustellen. Das Zahnrad 46 kann ein Abtriebszahnrad sein und kann mit dem Zahnrad 11 in Eingriff stehen. Das Getriebe 42 kann durch die formschlüssig in Verzahnung stehenden Zahnräder 46 und 11 Leistung von dem Motor 40 an die Achsanordnung 12 liefern.
In einer Reihe von Variationen kann eine elektrische Maschine 48 durch eine Leistungsübertragungseinheit 50 mit der Achsanordnung 12 verbunden sein. Die elektrische Maschine 48 kann ein Motor sein oder kann ein Motor/Generator sein, oder kann ein anderer Typ elektrischer Maschine sein, um Leistung an die Leistungsübertragungseinheit 50 zu liefern. Eine Welle 52, die eine Rotorwelle sein kann, oder eine segmentierte Verlängerung der Rotorwelle, kann sich von der elektrischen Maschine 48 weg erstrecken und kann durch Lager 54 und 56 gelagert sein. Ein Zahnrad 58 kann an der Welle 52 fixiert sein, um sich damit zu drehen, und kann in der Leistungsübertragungseinheit 50 angeordnet sein. In einer Reihe von Variationen kann sich eine Welle 60 in der Leistungsübertragungseinheit 50 erstrecken und kann zur Drehung durch Lager 62 und 64 gelagert sein. Ein Zahnrad 65 kann fixiert sein, um sich mit der Welle 60 zu drehen und kann mit dem Zahnrad 11 in Verzahnung stehen und formschlüssig damit in Eingriff stehen, um sich damit zu drehen. Ein Zahnrad 68 kann drehbar sein und um die Welle 60 herum getragen werden, und kann mit dem Zahnrad 58 in Verzahnung und formschlüssig damit in Eingriff stehen, um sich damit zu drehen, um durch die elektrische Maschine 48 angetrieben zu werden oder alternativ die elektrische Maschine 48 anzutreiben. In einer Reihe von Variationen kann ein Trennmechanismus 70 um die Welle 60 positioniert sein und kann ein Element 71 umfassen, das an der Welle 60 fixiert sein kann, um sich damit zu drehen, und kann ein Element 72 umfassen, das an dem Zahnrad 68 fixiert sein kann, um sich damit zu drehen. Der Trennmechanismus 70 kann eine Kupplung, Synchronisierung oder eine andere mechanische Vorrichtung sein, die konstruiert sein kann, um die Welle 60 in oder außer Eingriff mit dem Zahnrad 68 zu bringen, was durch die Elemente 71 und 72 erreicht werden kann. In einer Reihe von Variationen kann das Element 72 eine Scheibe sein, die selektiv von dem Element 71 erfasst werden kann, um sich damit zu drehen, oder selektiv von dem Element 71 freigegeben werden kann, so dass keine Drehung/Leistung zwischen der Welle 60 und dem Zahnrad 68 übertragen wird. Das Element 71 kann eine Druckplatte umfassen und kann ein Stellglied aufweisen, das mechanisch, elektrisch, durch Fluid oder auf andere Weise betätigt werden kann, um die Elemente 71 und 72 selektiv in oder außer Eingriff zu bringen. Der Eingriff kann durch Festklemmen des Elements 71 an dem Element 72 erreicht werden.
In einer Reihe von Variationen kann der Betrieb des Produkts 10 einen Vortriebsmodus umfassen, in dem von der Leistungsquelle 38 an die Achsanordnung 12 durch den Drehmomentwandler 44 und das Getriebe 42 an die Achsanordnung 12 an dem Zahnrad 11 Leistung geliefert werden kann. In diesem Betriebsmodus kann die elektrische Maschine 48 von der Achsanordnung 12 durch Ausrücken des Trennmechanismus 70, etwa durch Freigabe des Elements 72 von dem Element 71, getrennt sein. Die elektrische Maschine 48 kann mit der Achsanordnung 12 für den Aufladebetrieb mit von dem Motor 40 gelieferter Leistung verbunden sein. In einer Reihe von Variationen mit Eingang von den Straßenrädern 30, 36 kann die Achsanordnung 12 die elektrische Maschine 48 durch das Zahnrad 11, die Leistungsübertragungseinheit 50 und die Welle 52 antreiben, um einen Auflademodus bereitzustellen, bei dem die elektrische Maschine 48 als ein Generator arbeiten kann. In diesem Betriebsmodus kann die elektrische Maschine 48 mit der Achsanordnung 12 durch Einrücken der Elemente 71, 72 in dem Trennmechanismus 70 verbunden sein. In einer Reihe von Variationen kann der Betrieb des Produkts 10 einen Vortriebsmodus umfassen, in dem von der elektrischen Maschine 48 über die Leistungsübertragungseinheit 50 Leistung an die Achsanordnung 12 geliefert wird.
In diesem Betriebsmodus kann die elektrische Maschine 48 mit der Achsanordnung 12 durch Einrücken der Elemente 71, 72 in dem Trennmechanismus 70 verbunden sein. In diesem Betriebsmodus kann auch Leistung von dem Motor 40 an die Achsanordnung 12 geliefert werden oder nicht, entweder in einem elektrischen Unterstützungsmodus oder einem elektrischen Alleinantriebsmodus. Der Motor 40 kann abgeschaltet werden und das Produkt 10 in einem elektrischen Freilaufmodus arbeiten, in dem jegliche benötigte Leistung von der elektrischen Maschine 48 an die Achsanordnung 12 geliefert wird.
In einer Reihe von Variationen kann ein Produkt 80 wie in 2 veranschaulicht eine Leistungsübertragungseinheit 82 umfassen. In 2 sind Komponenten, die Komponenten von 1 ähnlich sind, mit derselben Bezugszahl versehen. Die Leistungsübertragungseinheit 82 kann zwischen der Achsanordnung 12 und der elektrischen Maschine 48 verbunden sein. Die elektrische Maschine 48 kann ein Motor sein oder kann ein Motor/Generator sein, oder kann ein anderer Typ elektrischer Maschine sein, um Leistung an das Leistungsübertragungseinheit 82 zu liefern. Eine Welle 52, die eine Rotorwelle sein kann, oder eine segmentierte Verlängerung der Rotorwelle, kann sich von der elektrischen Maschine 48 weg erstrecken und kann durch Lager 54 und 56 gelagert sein. Ein Zahnrad 58 kann an der Welle 52 fixiert sein, um sich damit zu drehen, und kann in der Leistungsübertragungseinheit 82 angeordnet sein. In einer Reihe von Variationen kann sich eine Welle 83 in der Leistungsübertragungseinheit 82 erstrecken und kann zur Drehung durch Lager 84 und 85 gelagert sein. Ein Zahnrad 86 kann an der Welle 83 fixiert sein. Ein Zahnrad 68 kann drehbar sein und um die Welle 83 herum getragen werden, und kann mit dem Zahnrad 58 in Verzahnung und formschlüssig damit in Eingriff stehen, um sich damit zu drehen, um durch die elektrische Maschine 48 angetrieben zu werden oder alternativ die elektrische Maschine 48 anzutreiben. In einer Reihe von Variationen kann ein Trennmechanismus 70 um die Welle 83 positioniert sein und kann ein Element 71 umfassen, das an der Welle 83 fixiert sein kann, um sich damit zu drehen, und kann ein Element 72 umfassen, das an dem Zahnrad 68 fixiert sein kann, um sich damit zu drehen. Der Trennmechanismus 70 kann eine Kupplung, oder eine andere mechanische Vorrichtung sein, die konstruiert sein kann, um die Welle 83 in oder außer Eingriff mit dem Zahnrad 68 zu bringen, was durch die Elemente 71 und 72 erreicht werden kann. In einer Reihe von Variationen kann das Element 72 eine Scheibe sein, die von dem Element 71 erfasst werden kann, um sich damit zu drehen, oder von dem Element 71 freigegeben werden kann, so dass keine Drehung/Leistung zwischen der Welle 83 und dem Zahnrad 68 übertragen wird.
In einer Reihe von Variationen kann sich Achswelle 25 durch die Leistungsübertragungseinheit 82 erstrecken und kann zur Drehung durch Lager 88 und 89 gelagert sein. In einer Reihe von Variationen kann ein Trennmechanismus 90 um die Welle 25 positioniert sein und kann ein Element 91 umfassen, das an der Welle 25 fixiert sein kann, um sich damit zu drehen, und kann ein Element 92 umfassen, das an einem Zahnrad 93 fixiert sein oder als Teil davon ausgebildet sein kann, um sich damit zu drehen. Der Trennmechanismus 90 kann eine Kupplung, Synchronisierung oder eine andere mechanische Vorrichtung sein, die konstruiert sein kann, um die Welle 25 in oder außer Eingriff mit dem Zahnrad 93 zu bringen, was durch die Elemente 91 und 92 erreicht werden kann. In einer Reihe von Variationen kann das Element 92 eine Scheibe sein, die von dem Element 91 erfasst werden kann, um sich damit zu drehen, oder von dem Element 91 freigegeben werden kann, so dass keine Drehung/Leistung zwischen der Welle 25 und dem Zahnrad 93 übertragen wird.
In einer Reihe von Variationen kann die Leistungsübertragungseinheit eine Welle 94 umfassen, die ein Zahnrad 95 und ein Zahnrad 96 tragen kann, die beide fixiert sind, um sich mit der Welle 94 und dadurch auch miteinander zu drehen. Das Zahnrad 96 kann größer sein als das Zahnrad 95 und kann einen größeren Durchmesser aufweisen. Das Zahnrad 95 kann mit dem Zahnrad 93 verzahnt sein und kann formschlüssig mit diesem in Eingriff stehen. Das Zahnrad 96 kann mit dem Zahnrad 86 verzahnt sein und kann formschlüssig mit diesem in Eingriff stehen. Ist der Trennmechanismus eingerückt, können Drehung und Leistung zwischen der Achsanordnung 12 und der elektrischen Maschine 48 durch die Leistungsübertragungseinheit 82 übertragen werden. Der Leistungsfluss kann der Reihenfolge nach von der Achswelle 25 durch den Trennmechanismus 90, das Zahnrad 93, das Zahnrad 95, die Welle 94, das Zahnrad 96, das Zahnrad 86, die Welle 83, den Trennmechanismus 70, das Zahnrad 68, das Zahnrad 58, und die Welle 52 zu der elektrischen Maschine 48 gerichtet sein. Der Leistungsfluss kann in der entgegengesetzten Reihenfolge von der elektrischen Maschine 48 zu der Achsanordnung 12 gerichtet sein. Die Zahnräder 95 und 96 können zu einem Zahnrad ohne dazwischenliegende Welle kombiniert sein. Das Untersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 58 und dem Zahnrad 93 kann in vorteilhafter Weise 16:1, oder ungefähr 16:1 betragen.
In einer Reihe von Variationen kann ein Fahrzeug 100 wie in 3 veranschaulicht eine verbesserte elektrische Fähigkeit umfassen. Die Elemente in 3, die Elementen in 1 und 2 ähnlich sind, können mit derselben Bezugszahl versehen sein. Es sollte klar sein, dass die Leistungsübertragungseinheit 82 in 3 die Leistungsübertragungseinheit 50 ersetzen kann. Das Fahrzeug 100 kann erste und zweite Straßenräder 101–104 umfassen. Die Straßenräder 101 und 102 können mit der Achsanordnung 12 verbunden sein, und die Straßenräder 103 und 104 können mit der Achsanordnung 105 verbunden sein. Die Achsanordnung 105 kann Innengelenke 106 und 108 umfassen, die Gleichlaufgelenke sein können, die die Drehung übertragen und eine Winkelvariation zwischen den verbundenen Komponenten erlauben können. Das Gelenk 106 kann eine Achswelle 109 mit einer Achswelle 110 verbinden. Das Gelenk 108 kann eine Achswelle 111 mit einer Achswelle 112 verbinden. Die Achswellen 110 und 112 können jeweils mit Außengelenken 114 und 115 verbunden sein, die Gleichlaufgelenke sein und jeweils mit Straßenrädern 103 und 104 verbunden sein können.
In einer Reihe von Variationen kann die Achsanordnung 105 eine Differentialeinheit 116 umfassen. Die Differentialeinheit 116 kann einen Käfig 117 umfassen und kann eine Ritzelwelle 118 aufweisen, die an jedem ihrer Enden mit dem Käfig 117 in Eingriff stehen kann. Der Käfig 117 kann drehbar sein und durch Lager 119 und 120 getragen werden. Ein Zahnrad 121 kann mit dem Käfig 117 in Eingriff stehen, um sich damit zu drehen. Das Zahnrad 121 kann ein Hohlrad sein, kann ein Kegelrad sein und kann ein Spiralkegel-Winkelzahnrad sein. Die Ritzelwelle 118 kann ein Antriebszahnrad 122 und ein Antriebszahnrad 123 tragen, die jeweils an der Ritzelwelle 118 drehbar sein können. Ein seitliches Zahnrad 124 kann mit jedem der Antriebszahnräder 122, 123 in Verzahnung stehen, und ein weiteres seitliches Zahnrad 126 kann mit jedem der Antriebszahnräder 122, 123 in Verzahnung stehen.
Die Drehung des Käfigs 117 kann die Zahnräder 122, 123 veranlassen, sich zu drehen, was die seitlichen Zahnräder 124, 126 veranlassen kann, sich zu drehen.
In einer Reihe von Variationen kann die Achswelle 109 ein Ende aufweisen, das mit dem seitlichen Zahnrad 124 in Eingriff stehen kann, um sich damit zu drehen, und kann sein gegenüberliegendes Ende mit dem inneren Gelenk 106 in Eingriff haben.
Die Achswelle 111 kann ein Ende aufweisen, das mit dem seitlichen Zahnrad 126 in Eingriff stehen kann, um sich damit zu drehen, und kann sein gegenüberliegendes Ende mit dem inneren Gelenk 108 in Eingriff haben. Die Drehung des Zahnrads 121 kann den Käfig 117 zur Drehung veranlassen, und kann durch die Kegelräder 122, 123 und die seitlichen Zahnräder 124, 126 die Achswellen 109 und 111 zur Drehung veranlassen.
In einer Reihe von Variationen kann eine elektrische Maschine 130 durch eine Leistungsübertragungseinheit 132 mit der Achsanordnung 105 verbunden sein. Die elektrische Maschine 130 kann ein Motor sein oder kann ein Motor/Generator sein, oder kann ein anderer Typ elektrischer Maschine sein, um Leistung an die Leistungsübertragungseinheit 132 zu liefern. Eine Welle 134, die eine Rotorwelle sein kann, kann sich von der elektrischen Maschine 48 weg erstrecken und kann durch Lager 136 gelagert sein. Die Welle 134 kann mit dem proximalen Ende einer Welle 138 in Eingriff stehen, oder kann sich selbst über die Achsanordnung 105 hinaus erstrecken, und das entstehende distale Ende kann zur Drehung durch Lager 140 getragen werden. Ein Zahnrad 142, das ein Schrägstirnrad sein kann, kann an der Welle 138 fixiert sein, um sich damit zu drehen, und kann in der Leistungsübertragungseinheit 132 angeordnet sein.
In einer Reihe von Variationen kann das Zahnrad 142 mit einem Zahnrad 144, das ein Schrägstirnrad sein kann und einen größeren Durchmesser als das Zahnrad 142 aufweisen kann, um eine Untersetzung dazwischen bereitzustellen, in Verzahnung stehen und formschlüssig damit in Eingriff stehen. Das Zahnrad 144 kann mit einem Drehmoment übertragenden Element 146 verbunden sein, das eine röhrenförmige Gestalt aufweisen und mit einem Zahnrad 148 verzahnt sein und formschlüssig damit in Eingriff stehen kann, um sich damit zu drehen. Das Zahnrad 148 kann ein Sonnenrad in einem Zahnradsatz 149 sein, der ein Planetenradsatz sein kann. Das Zahnrad 148 kann mit Zahnrädern 150 und 151 verzahnt sein und kann formschlüssig mit diesen in Eingriff stehen. Die Zahnräder 150, 151 können Planetenräder sein, und es kann auch eine andere Anzahl davon vorgesehen sein.
Die Zahnräder 150, 151 können sich jeweils über Zapfen 152 und 153 drehen, die an einem Träger 154 fixiert sein können. Die Zahnräder 150, 151 können mit einem Zahnrad 155, das ein Hohlrad oder Zahnkranz sein kann und eine Innenverzahnung umfassen kann, verzahnt sein und kann formschlüssig damit in Eingriff stehen. Das Zahnrad 155 kann gehalten oder festgestellt sein, so dass es gegen Drehung gesichert ist. Die Drehung des Zahnrads 148 kann die Zahnräder 150, 151 veranlassen, sich zu drehen und sich um die Innenseite des Zahnrads 155 zu bewegen, was den Träger 154 veranlassen kann, sich zu drehen. Das Drehmoment übertragende Element 146 kann mit einem Drehmoment übertragenden Element 157 verbunden oder zusammen mit diesem ausgebildet sein und kann sich damit drehen, oder das Zahnrad 148 kann mit dem Drehmoment übertragenden Element 157 verbunden oder zusammen mit diesem ausgebildet sein und kann sich damit drehen.
Der Träger 154 kann mit einem Drehmoment übertragende Element 158 verbunden sein und kann sich mit diesem drehen.
In einer Reihe von Variationen kann ein mechanischer Mechanismus 160 ein Eingriffselement 162 umfassen, das fixiert sein kann, um sich mit einer Welle 164 zu drehen. Die Welle 164 kann zur Drehung durch Lager 165, 167 getragen werden und kann sich durch das Drehmoment übertragende Element 146 erstrecken. Ein Zahnrad 168 kann an der Welle 164 fixiert sein, um sich damit zu drehen, und kann mit dem Zahnrad 121 in Verzahnung stehen und formschlüssig damit in Eingriff stehen, um die Achsanordnung 105 anzutreiben oder von dieser angetrieben zu werden. Das Eingriffselement 162 kann selektiv den angetriebenen Zahnradsatz 149 von der Welle 164 trennen, oder kann wie in 3 zu sehen nach rechts verschoben werden, um selektiv den Zahnradsatz 149 mit der Welle 164 von dem Zahnrad 148 und dem damit verbundenen Drehmoment übertragenden Element 157 zu verbinden, oder kann selektiv nach links verschoben werden, wie in 3 zu sehen, um den Zahnradsatz 149 mit der Welle 164 von dem Träger 154 und dem damit verbundenen Drehmoment übertragenden Element 158 zu verbinden. Wenn ein Eingang von dem Zahnrad 148 an die Welle 164 bereitgestellt werden kann, kann die Drehzahl von dem Drehmoment übertragenden Element 146 aufrechterhalten werden, was einen Hochbereichsmodus bereitstellen kann. Wenn ein Eingang von dem Träger 154 an die Welle 164 bereitgestellt werden kann, kann die Drehzahl von dem Drehmoment übertragenden Element 146 reduziert und das Drehmoment erhöht werden, was einen Niederbereichsmodus bereitstellen kann.
In einer Reihe von Variationen kann der Motor 40 ein Abtriebsaggregat 170 umfassen, das mit einer elektrischen Maschine 171 durch ein Verbindungselement 172 verbunden wird. Die elektrische Maschine 171 kann ein Motor sein, oder kann ein Motor/Generator sein, oder ein anderer Typ von elektrischer Maschine, der durch den Motor 171 angetrieben werden kann und der den Motor durch das Verbindungselement 172 und das Abtriebsaggregat 170 antreiben kann. Die elektrische Maschine 171 kann in einer Riemen-/Lichtmaschine-/Starter-Anordnung konfiguriert sein, wobei das Verbindungselement 172 ein Riemenscheiben-Antriebsriemen sein kann. Die elektrische Maschine 171 kann mit einer festgelegten Spannung wie etwa 48 Volt betrieben werden. Die elektrische Maschine kann zum Beispiel verwendet werden, um den Motor 40 durch das Verbindungselement 172 zu drehen und dadurch die Achsanordnung 12 anzutreiben, etwa beim Neustarten oder Anfahren des Fahrzeugs aus einem Halt.
In einer Reihe von Variationen können die elektrischen Maschinen 48, 130 und 171 mit der Batterie 180 des Fahrzeugs verbunden sein. Das Fahrzeug 100 kann durch Drehung der Straßenräder 101, 102 durch den Motor 40 über den Drehmomentwandler 44, das Getriebe 42 und die Achsanordnung 12 vorgetrieben werden. Der Motor 40 kann durch Verbrennung in seinen Zylindern 41 angetrieben werden, oder kann durch die elektrische Maschine 171 über das Verbindungselement 172 und das Abtriebsaggregat 170 angetrieben werden. Die Trennvorrichtung 72 kann außer Eingriff gebracht werden, um selektiv die elektrische Maschine 48 über die Achsanordnung 12 zu trennen. Für effiziente Leistungsaufnahme oder -abgabe kann die Trennvorrichtung 72 eingerückt werden, um die elektrische Maschine 48 über die Achsanordnung 12 anzutreiben, oder um die Achsanordnung 12 über die elektrische Maschine 48 anzutreiben, ohne über den Motor 40 zu gehen. Um nach einer Reihe von Ausführungsformen die Bremsenergie von allen vier Straßenrädern 101–104 zur Aufladung der Batterie 180 zurückzugewinnen, kann die Trennvorrichtung 72 eingerückt werden, um die elektrische Maschine 48 über die Achsanordnung 12 anzutreiben, und der mechanische Mechanismus kann eingerückt werden, um die elektrische Maschine 130 über die Achsanordnung 105 anzutreiben. Die Aufladung kann von einer oder beiden elektrischen Maschinen 48, 130 bereitgestellt werden. Die Aufladung kann von der elektrischen Maschine 171 auch bereitgestellt werden, wenn diese von oder über den Motor 40 angetrieben wird. Die Rückgewinnung von Bremsenergie kann von einer der elektrischen Maschinen 48, 130 bereitgestellt werden, die ein Vorwärts-Rückwärts-Drehmomentvorspannung zwischen den Achsanordnungen 12, 105 zur Handling- und Traktionsleistung des Fahrzeugs 100 bereitzustellen. Drehmoment zur Bremsung der Achsen 12, 105 kann durch Erzeugen von Strom in den elektrischen Maschinen 48, 130 bereitgestellt werden. Maximale Bremsenergierückgewinnung kann durch die elektrischen Maschinen 48, 130 erreicht werden, ohne dass die Umleitung von Rückgewinnungsdrehmoment durch das Verbindungselement 172 erforderlich ist. In einer Reihe von Variationen kann das Fahrzeug 100 in rein elektrischem Vierrad- oder Allradantriebsmodus betrieben werden, indem die Achsanordnungen 12, 105 jeweils von den elektrischen Maschinen 48 und 130 angetrieben werden, was dann die Verwendung eines Motors 40 mit niedrigerer Leistung erlauben kann. Die elektrischen Maschinen 48 und 130 können eine festgelegte Spannung betreiben, die höher sein kann als die Spannung der elektrischen Maschine 171, um eine höhere Leistung bereitzustellen.
Die Energierückgewinnung kann durch Verwendung beider elektrischer Maschinen 48 und 130 maximiert werden, während gleichzeitig eine Steuerung mit verbesserter Stabilität durch Steuern des Drehmoments an jeder Achsanordnung 12, 105 bereitgestellt wird. Ein Verfahren zur Steuerung der Fahrzeugdynamik kann bereitgestellt werden, indem rückgewonnenes Drehmoment über die elektrische Maschine 130 an die Achsanordnung 105 verteilt wird. Ein Verfahren zur Steuerung der Fahrzeugdynamik kann bereitgestellt werden, indem Vortriebsdrehmoment zwischen der Achsanordnung 12 und der Achsanordnung 105 durch die elektrischen Maschinen 48 und 130 aufgeteilt wird. Durch Verwendung der elektrischen Maschinen 48 und 130 an der Vorderachse 12 und der Hinterachse 105 kann eine elektrische Antriebsunterstützung die Steigungsleistung erhöhen, kann eine elektrische Anfahrunterstützung bereitstellen, oder einen Schleichbetrieb für Manöver mit niedriger Drehzahl bereitstellen.
Die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen dient rein zur Veranschaulichung von Komponenten, Elementen, Handlungen, Produkten und Verfahren, die als in den Umfang der Erfindung fallend betrachtet werden, und soll in keiner Weise den Umfang durch das, was im Detail offenbart ist oder nicht ausdrücklich dargelegt wird, einschränken. Die hierin beschriebenen Komponenten, Elemente, Handlungen, Produkte und Verfahren können anders als hierin ausdrücklich beschrieben kombiniert und umgestellt werden und werden dennoch als in den Umfang der Erfindung fallend betrachtet.
Variation 1 kann ein Produkt umfassen, das einen Motor, und ein durch den Motor angetriebenes Getriebe umfassen kann. Eine Achsanordnung kann von dem Motor über das Getriebe angetrieben werden. Eine elektrische Maschine kann mit der Achsanordnung verbunden sein. Die elektrische Maschine kann selektiv die Achsanordnung antreiben und kann selektiv durch den Motor über das Getriebe und die Achsanordnung antreibbar sein. Eine Leistungsübertragungseinheit kann zwischen der elektrischen Maschine und der Achsanordnung in Eingriff stehen.
Variation 2 kann das Produkt nach Variation 1 umfassen, wobei die Leistungsübertragungseinheit eine Trennvorrichtung aufweisen kann, die zwischen der Achsanordnung und der elektrischen Maschine angeordnet sein kann. Die Trennvorrichtung kann selektiv die elektrische Maschine mit dem Getriebe durch die Achsanordnung und die Leistungsübertragungseinheit in Eingriff bringen.
Variation 3 kann das Produkt nach Variation 2 umfassen und kann eine Differentialeinheit in der Achsanordnung umfassen. Ein erstes Zahnrad kann an der Differentialeinheit fixiert sein. Das Getriebe kann mit der Achsanordnung an dem ersten Zahnrad in Eingriff stehen, und die Leistungsübertragungseinheit kann mit der Achsanordnung an dem ersten Zahnrad in Eingriff stehen.
Variation 4 kann das Produkt nach Variation 2 umfassen und kann eine Differentialeinheit umfassen, die einen Käfig aufweisen und in die Achsanordnung inkludiert sein kann. Ein erstes Zahnrad kann an dem Käfig fixiert sein. Das Getriebe kann mit der Achsanordnung an dem ersten Zahnrad in Eingriff stehen, und die Leistungsübertragungseinheit kann mit der Achsanordnung an dem Käfig in Eingriff stehen.
Variation 5 kann das Produkt nach einer der Variationen 1 bis 4 umfassen, wobei der Motor ein Abtriebsaggregat aufweisen kann. Ein Verbindungselement kann mit dem Abtriebsaggregat in Eingriff stehen, und eine zweite elektrische Maschine kann mit dem Verbindungselement in Eingriff stehen. Die zweite elektrische Maschine kann selektiv von dem Motor angetrieben werden, und die zweite elektrische Maschine kann selektiv den Motor antreiben.
Variation 6 kann das Produkt nach Variation 5 umfassen und kann eine Hinterachsanordnung umfassen. Eine dritte elektrische Maschine kann mit der Hinterachsanordnung in Eingriff stehen. Die dritte elektrische Maschine kann selektiv durch die Hinterachsanordnung angetrieben werden, und kann selektiv die Hinterachsanordnung antreiben.
Variation 7 kann das Produkt nach Variation 6 umfassen und kann einen Hybrid-Allradantriebsmodus umfassen, in dem der Motor die Achsanordnung antreiben kann, und die dritte elektrische Maschine die Hinterachsanordnung antreiben kann.
Variation 8 kann das Produkt nach Variation 6 umfassen, wobei die dritte elektrische Maschine als ein Motor arbeiten kann, der ein Traktionsdrehmoment an die Hinterachsanordnung bereitstellt, und als ein Generator arbeiten kann, der ein Bremsdrehmoment an die Hinterachsanordnung bereitstellt.
Variation 9 kann das Produkt nach Variation 8 umfassen, wobei das Traktions- oder Bremsdrehmoment zwischen der Achsanordnung und der Hinterachsanordnung aufgeteilt werden kann.
Variation 10 kann das Produkt nach Variation 9 umfassen und kann eine Trennvorrichtung umfassen, die selektiv die elektrische Maschine mit der Achsanordnung verbindet oder von dieser trennt. Der Trennmechanismus kann selektiv eingerückt werden, um Traktions- oder Bremsdrehmoment zu verteilen.
Variation 11 kann das Produkt nach Variation 8 umfassen und kann einen rein elektrischen Allradantriebsmodus umfassen, in dem die elektrische Maschine die Achsanordnung antreiben kann und die dritte elektrische Maschine die Hinterachsanordnung antreiben kann und der Motor getrennt ist.
Variation 12 kann das Produkt nach einer der Variationen 1 bis 4 umfassen, wobei der Motor ein Abtriebsaggregat aufweisen kann. Eine zweite elektrische Maschine kann eingeschlossen sein, und ein Verbindungselement kann die zweite elektrische Maschine mit dem Abtriebsaggregat verbinden. Die Achsanordnung kann die elektrische Maschine antreiben, und kann die zweite elektrische Maschine nicht antreiben, um Energie zurückzugewinnen.
Variation 13 kann ein Produkt umfassen, das einen Motor umfassen kann. Ein Getriebe kann durch den Motor angetrieben werden. Eine Achsanordnung kann von dem Motor über das Getriebe angetrieben werden. Eine elektrische Maschine kann mit der Achsanordnung verbunden sein. Die elektrische Maschine kann selektiv die Achsanordnung antreiben und kann selektiv durch den Motor über das Getriebe und die Achsanordnung antreibbar sein. Eine Leistungsübertragungseinheit kann zwischen der elektrischen Maschine und der Achsanordnung in Eingriff stehen. Die Leistungsübertragungseinheit kann einen Trennmechanismus umfassen, der selektiv die elektrische Maschine mit der Achsanordnung verbindet oder von dieser trennt.
Variation 14 kann das Produkt nach Variation 13 umfassen, wobei die Leistungsübertragungseinheit ein erstes Kegelrad umfassen kann, das an der elektrischen Maschine fixiert sein und von dieser angetrieben werden kann. Eine Welle kann in die Leistungsübertragungseinheit inkludiert sein. Ein zweites Kegelrad kann sich um die Welle drehen, und kann formschlüssig mit dem ersten Kegelrad in Eingriff stehen. Die Trennvorrichtung kann ein erstes Element umfassen, das an der Welle fixiert ist, und kann ein zweites Element umfassen, das an dem zweiten Kegelrad fixiert ist.
Variation 15 kann das Produkt nach Variation 13 umfassen, wobei die Achsanordnung eine Differentialeinheit umfassen kann, die einen Käfig aufweisen kann. Die Differentialeinheit kann mit einem ersten Zahnrad in Eingriff stehen, durch welches ein Eingang an die Achsanordnung bereitgestellt werden kann. Das Getriebe kann ein zweites Zahnrad umfassen, das einen Ausgang von dem Getriebe bereitstellen und formschlüssig mit dem ersten Zahnrad in Eingriff stehen kann. Die Leistungsübertragungseinheit kann ein drittes Zahnrad umfassen, das einen Ausgang von der Leistungsübertragungseinheit bereitstellen und formschlüssig mit dem ersten Zahnrad in Eingriff stehen kann.
Variation 16 kann das Produkt nach Variation 15 umfassen, wobei die Leistungsübertragungseinheit ein erstes Kegelrad umfassen kann, das an der elektrischen Maschine fixiert sein und von dieser angetrieben werden kann. Eine Welle kann in die Leistungsübertragungseinheit inkludiert sein. Ein zweites Kegelrad kann sich um die Welle drehen, und kann formschlüssig mit dem ersten Kegelrad in Eingriff stehen. Die Trennvorrichtung kann ein erstes Element umfassen, das an der Welle fixiert ist, und kann ein zweites Element umfassen, das an dem zweiten Kegelrad fixiert ist.
Variation 17 kann das Produkt nach Variation 16 umfassen, wobei das dritte Zahnrad an der Welle fixiert sein kann.
Variation 18 kann das Produkt nach einer der Variationen 13 bis 17 umfassen, wobei der Motor ein Abtriebsaggregat aufweisen kann. Ein Verbindungselement kann mit dem Abtriebsaggregat in Eingriff stehen, und eine zweite elektrische Maschine kann mit dem Verbindungselement in Eingriff stehen. Die zweite elektrische Maschine kann selektiv von dem Motor angetrieben werden, und die zweite elektrische Maschine kann selektiv den Motor antreiben.
Variation 19 kann das Produkt nach Variation 18 umfassen und kann eine Hinterachsanordnung umfassen. Eine dritte elektrische Maschine kann mit der Hinterachsanordnung in Eingriff stehen. Die dritte elektrische Maschine kann selektiv durch die Hinterachsanordnung angetrieben werden, und kann selektiv die Hinterachsanordnung antreiben.
Variation 20 kann ein Produkt umfassen, das einen Motor umfassen kann. Ein Getriebe kann durch den Motor angetrieben werden. Eine Achsanordnung kann von dem Motor über das Getriebe angetrieben werden. Eine elektrische Maschine kann mit der Achsanordnung verbunden sein. Eine Leistungsübertragungseinheit kann zwischen der elektrischen Maschine und der Achsanordnung in Eingriff stehen. Die Achsanordnung kann eine Differentialeinheit umfassen, die ein erstes Zahnrad aufweisen kann, durch welches ein Eingang an die Achsanordnung bereitgestellt werden kann. Das Getriebe kann ein zweites Zahnrad umfassen, das einen Ausgang von dem Getriebe bereitstellen und formschlüssig mit dem ersten Zahnrad in Eingriff stehen kann. Die Leistungsübertragungseinheit kann ein drittes Zahnrad umfassen, das einen Ausgang von der Leistungsübertragungseinheit bereitstellen und formschlüssig mit dem ersten Zahnrad in Eingriff stehen kann.

Claims

Produkt umfassend einen Motor, ein von dem Motor angetriebenes Getriebe, eine von dem Motor über das Getriebe angetriebene Achsanordnung, eine elektrische Maschine, die mit der Achsanordnung verbunden ist, wobei die elektrische Maschine selektiv die Achsanordnung antreibt und selektiv von dem Motor über das Getriebe und die Achsanordnung antreibbar ist, und eine Leistungsübertragungseinheit, die zwischen der elektrischen Maschine und der Achsanordnung in Eingriff steht.
Produkt nach Anspruch 1, wobei die Leistungsübertragungseinheit eine Trennvorrichtung aufweist, die zwischen der Achsanordnung und der elektrischen Maschine angeordnet ist und selektiv die elektrische Maschine mit dem Getriebe durch die Achsanordnung und die Leistungsübertragungseinheit in Eingriff setzt.
Produkt nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend eine Differentialeinheit, die in der Achsanordnung enthalten ist, und ein erstes Zahnrad, das an der Differentialeinheit fixiert ist, wobei das Getriebe mit der Achsanordnung an dem ersten Zahnrad in Eingriff steht, und die Leistungsübertragungseinheit mit der Achsanordnung an dem ersten Zahnrad in Eingriff steht.
Produkt nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend eine Differentialeinheit, die einen Käfig aufweist und in der Achsanordnung enthalten ist, ein erstes Zahnrad, das an dem Käfig fixiert ist, wobei das Getriebe mit der Achsanordnung an dem ersten Zahnrad in Eingriff steht und die Leistungsübertragungseinheit mit der Achsanordnung an dem Käfig in Eingriff steht.
Produkt nach Anspruch 1, wobei der Motor ein Abtriebsaggregat aufweist, und des Weiteren ein Verbindungselement umfasst, das mit dem Abtriebsaggregat in Eingriff steht, und eine zweite elektrische Maschine, die mit dem Verbindungselement in Eingriff steht, wobei die zweite elektrische Maschine selektiv von dem Motor angetrieben wird, und die zweite elektrische Maschine selektiv den Motor antreibt.
Produkt nach Anspruch 5, des Weiteren umfassend eine Hinterachsanordnung und eine dritte elektrische Maschine, die mit der Hinterachsanordnung in Eingriff steht, wobei die dritte elektrische Maschine selektiv von der Hinterachsanordnung angetrieben wird und selektiv die Hinterachsanordnung antreibt.
Produkt nach Anspruch 6, des Weiteren umfassend einen Hybrid-Allradantriebsmodus, in dem der Motor die Achsanordnung antreibt und die dritte elektrische Maschine die Hinterachsanordnung antreibt.
Produkt nach Anspruch 6, wobei die dritte elektrische Maschine als ein Motor arbeitet, der ein Traktionsdrehmoment an die Hinterachsanordnung liefert, und als ein Generator arbeitet, der ein Bremsdrehmoment an die Hinterachsanordnung liefert.
Produkt nach Anspruch 8, wobei das Traktions- und Bremsdrehmoment zwischen der Achsanordnung und der Hinterachsanordnung aufgeteilt wird.
Produkt nach Anspruch 9, des Weiteren umfassend einen einrückbaren Trennmechanismus, der selektiv die elektrische Maschine mit der Achsanordnung verbindet oder von dieser trennt, wobei der Trennmechanismus selektiv eingerückt wird, um das Traktions- oder Bremsdrehmoment zu verteilen.
Produkt nach Anspruch 8, das des Weiteren einen rein elektrischen Allradantriebsmodus umfasst, in dem die elektrische Maschine die Achsanordnung antreibt und die dritte elektrische Maschine die Hinterachsanordnung antreibt.
Produkt nach Anspruch 1, wobei der Motor ein Abtriebsaggregat aufweist, sowie eine zweite elektrische Maschine mit einem Verbindungselement, das die zweite elektrische Maschine mit dem Abtriebsaggregat verbindet, wobei die Achsanordnung die elektrische Maschine antreibt, und die zweite elektrische Maschine nicht antreibt, um Energie zurückzugewinnen.