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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Zahnradantriebskomponenten zur Verwendung mit einem Elektrofahrzeug oder elektrischen Hybridfahrzeug, und insbesondere Ölverteilsysteme, die solchen Zahnradantriebskomponenten zugeordnet sind.
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Hintergrund
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Neben verschiedenen anderen Kraftfahrzeugen haben auch Automobile in herkömmlicher Weise Verbrennungsmotoren eingesetzt, die mechanische und/oder hydraulische Getriebesysteme verwenden. In letzter Zeit wurden elektrische Hybrid-Kraftfahrzeuge verfügbar, die eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor einsetzen. Auch sind nun rein elektrisch betriebene Fahrzeuge verfügbar, die Elektromotoren als Ersatz für Verbrennungsmotoren einsetzen. In solchen rein elektrischen oder elektrischen Hybridfahrzeugen können die Elektromotoren senkrecht zu den Achsen der Kraftfahrzeuge montiert sein, um die Achsen anzutreiben und das Fahrzeug so fortzubewegen. Alternativ können in einigen beispielhaften rein elektrischen oder Hybridfahrzeugen Elektromotoren vorgesehen sein, die in Bezug auf die Achse quer eingebaut sind, was bedeutet, dass der Motor parallel zu einer oder mehreren Achsen montiert oder koaxial in Bezug auf diese angeordnet ist.
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Rein elektrische Fahrzeuge, die durch die erwähnten Elektromotoren angetrieben werden, erfordern oftmals ein Zahnraduntersetzungssystem (Getriebe), das eine komplexe Zahnradanordnung umfassen kann. Eine solche Zahnradanordnung kann eingesetzt werden, um die gewünschte Ausgangsdrehzahl für jedes Rad des Fahrzeugs zu erreichen. In solchen Zahnraduntersetzungssystemen ist es, wie bei jedem Getriebesystem oder ähnlichen mechanischen Komponenten, sehr wichtig, dass während des Betriebs Öl zur Schmierung an die Komponenten verteilt wird. In bisherigen Systemen zur Bereitstellung von Öl an Komponenten von Zahnraduntersetzungssystemen werden in herkömmlicher Weise elektrische Pumpen und/oder andere leistungsverbrauchende Mechanismen eingesetzt, um Öl an die Komponenten zu verteilen, die Schmierung benötigen (z. B. Lager, Wellen, Dichtungen etc.).
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Solche elektrischen Pumpen und/oder leistungsverbrauchenden Mechanismen zur Verteilung von Öl verbrauchen ein beträchtliches Maß an Leistungsressourcen, von Batterien oder anderen Leistungsquellen, die in solchen Fahrzeugen eingesetzt werden. Dementsprechend sind Systeme und Vorrichtungen zur Verteilung von Öl an Zahnraduntersetzungssysteme für elektrische Fahrzeuge erwünscht, die das Öl verteilen, ohne elektrische Pumpen und/oder leistungsverbrauchende Mechanismen zu benötigen.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein passives Schmiersystem für ein Zahnradantriebssystem eines Antriebssystems zum Antrieb eines oder mehrerer Räder eines elektrischen Fahrzeugs offenbart. Das Zahnradantriebssystem kann ein Planetengetriebesystem umfassen, das mit einem Motor des Antriebssystems wirkverbunden ist. Das passive Schmiersystem kann ein Ölnetzwerk, einen Ölsumpfbereich, eine Ölschaufel und eine Ölumlenkvorrichtung umfassen. Das Ölnetzwerk kann durch zumindest einen fixierten ringförmigen Bereich des Zahnradantriebssystems und des Planetengetriebesystems definiert werden und darin angeordnet sein. Das Ölnetzwerk kann dazu ausgestaltet sein, Öl an das Planetengetriebesystem zu verteilen. Der Ölsumpfbereich kann dazu ausgestaltet sein, Öl zur Verteilung über das Ölnetzwerk bereitzustellen. Die Ölschaufel kann wirkmäßig mit dem Planetengetriebesystem gekoppelt und dazu ausgestaltet sein, sich mit einer Komponente des Planetengetriebesystems zu drehen, und dazu ausgestaltet sein, während der Drehung Öl aus dem Ölsumpfbereich abzuziehen. Die Ölumlenkvorrichtung kann zumindest zum Teil konzentrisch mit der Ölschaufel und radial nach außen von der Ölschaufel positioniert sein. Die Ölschaufel kann dazu ausgestaltet sein, bei Drehung der Ölschaufel Öl aus einer Ölquelle zu empfangen und das empfangene Öl an das Ölnetzwerk zu leiten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Antriebssystem zum Antreiben eines oder mehrerer Räder eines elektrischen Fahrzeugs offenbart. Das Antriebssystem umfasst einen Elektromotor, ein zweistufiges Planetengetriebesystem, ein Ölnetzwerk, einen Ölsumpf, eine Ölschaufel und eine Ölumlenkvorrichtung. Der Elektromotor kann einen Läufer und einen gewickelten Ständer umfassen, der um den Läufer umlaufend angeordnet ist. Das zweistufige Planetengetriebesystem kann einen ersten Planetenradsatz umfassen, der mit dem Motor wirkverbunden ist, einen fixierten ringförmigen Bereich, der zwischen dem Elektromotor und dem ersten Planetenradsatz angeordnet ist, und einen zweiten Planetenradsatz, der mit dem ersten Planetenradsatz wirkverbunden ist. Das Ölnetzwerk kann durch zumindest einen fixierten ringförmigen Bereich des Zahnradantriebssystems und des zweistufigen Planetengetriebesystems definiert werden und darin angeordnet sein. Das Ölnetzwerk kann dazu ausgestaltet sein, Öl an das zweistufige Planetengetriebesystem zu verteilen. Der Ölsumpfbereich kann dazu ausgestaltet sein, Öl zur Verteilung über das Ölnetzwerk bereitzustellen. Die Ölschaufel kann wirkmäßig mit dem Planetengetriebesystem gekoppelt und dazu ausgestaltet sein, sich mit einer Komponente des Planetengetriebesystems zu drehen, und dazu ausgestaltet sein, während der Drehung Öl aus dem Ölsumpfbereich abzuziehen. Die Ölumlenkvorrichtung kann zumindest zum Teil konzentrisch mit der Ölschaufel und radial nach außen von der Ölschaufel positioniert sein. Die Ölschaufel kann dazu ausgestaltet sein, bei Drehung der Ölschaufel Öl aus einer Ölquelle zu empfangen und das empfangene Öl an das Ölnetzwerk zu leiten.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Planetengetriebesystem für ein elektrisches Antriebssystem zum Antrieb eines oder mehrerer Räder eines elektrischen Fahrzeugs, das einen Motor umfasst, offenbart. Das Planetengetriebesystem kann einen ersten Planetenradsatz umfassen, der mit dem Motor wirkverbunden ist und zumindest ein Sonnenrad umfasst. Der Planetenradsatz kann ferner einen fixierten ringförmigen Bereich, der zwischen dem Elektromotor und dem ersten Planetenradsatz angeordnet ist, und einen zweiten Planetenradsatz umfassen, der mit dem ersten Planetenradsatz wirkverbunden ist. Der Planetenradsatz kann ein Ölnetzwerk, einen Ölsumpfbereich, eine Ölschaufel und eine Ölumlenkvorrichtung umfassen. Das Ölnetzwerk kann durch zumindest einen fixierten ringförmigen Bereich des Zahnradantriebssystems und des Planetengetriebesystems definiert werden und darin angeordnet sein. Das Ölnetzwerk kann dazu ausgestaltet sein, Öl an das Planetengetriebesystem zu verteilen. Das Ölnetzwerk kann ein oder mehrere Zuführlöcher umfassen, die durch den fixierten ringförmigen Bereich definiert werden, nahe einem toten Ende der Ölumlenkvorrichtung angeordnet und dazu ausgestaltet sind, Öl von der Ölumlenkvorrichtung zu erhalten. Das Ölnetzwerk kann ferner einen ringförmigen Hohlraum umfassen, der durch den fixierten ringförmigen Bereich definiert wird, wobei die Zuführlöcher Öl in den ringförmigen Hohlraum leiten. Das Ölnetzwerk kann ferner einen oder mehrere Ölkanäle umfassen, die jeweils dazu ausgestaltet sind, Öl von dem ringförmigen Hohlraum zu empfangen und eine Öl strömung an den ersten Planetenradsatz und den zweiten Planetenradsatz bereitzustellen. Der Ölsumpfbereich kann dazu ausgestaltet sein, Öl zur Verteilung über das Ölnetzwerk bereitzustellen. Die Ölschaufel kann wirkmäßig mit dem ersten Planetenradsatz gekoppelt und dazu ausgestaltet sein, sich mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes zu drehen, und während der Drehung dazu ausgestaltet sein, Öl von dem Ölsumpfbereich abzuziehen. Die Ölumlenkvorrichtung kann zumindest zum Teil konzentrisch mit der Ölschaufel und radial nach außen von der Ölschaufel positioniert sein. Die Ölschaufel kann dazu ausgestaltet sein, bei Drehung der Ölschaufel Öl aus einer Ölquelle zu empfangen und das empfangene Öl an das Ölnetzwerk zu leiten. Die Ölumlenkvorrichtung kann ein spiralförmiges Netzwerk in Umfangsrichtung auswärts von der Ölschaufel definieren, wobei das spiralförmige Netzwerk dazu ausgestaltet ist, das empfangene Öl an das Ölnetzwerk zu leiten.
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Diese und weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden besser verständlich werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Diagramm eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, das ein Frontantriebssystem und zwei Hinterrad-Antriebssysteme gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst.
- 2 ist eine Querschnittsansicht in Querrichtung durch ein Planetengetriebesystem des elektrisch betriebenen Fahrzeugs von 1, mit einem passiven Schmiersystem gemäß 1 und der vorliegenden Offenbarung.
- 3 ist ein schematisches Diagramm eines Planetengetriebesystems gemäß den 1 und 2 und der vorliegenden Offenbarung.
- 4 ist eine radiale Querschnittsansicht des Antriebssystems von 2 und veranschaulicht Elemente des passiven Schmiersystems, wobei die Querschnittsansicht entlang der in 2, gemäß 1-4 und der vorliegenden Offenbarung gesehen wird.
- 5 ist ein schematisches Diagramm für ein passives Schmiersystem von 1, 2, und 4 gemäß 1-4 und der vorliegenden Offenbarung.
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Während die folgende detaillierte Beschreibung in Bezug auf bestimmte illustrative Ausführungsformen gegeben wird, sollte klar sein, dass die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgetreu sind, und die offenbarten Ausführungsformen manchmal diagrammatisch und in Teilansichten veranschaulicht sind. Außerdem sind in bestimmten Fällen Details, die nicht unbedingt für ein Verständnis des offenbarten Gegenstandes erforderlich sind, oder die bestimmte andere Details schwierig erkennbar machen, weggelassen worden. Es sollte daher klar sein, dass diese Offenbarung nicht auf die speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, die hierin offenbart und veranschaulicht werden, sondern auf eine entsprechende Auslegung der gesamten Offenbarung und der Ansprüche sowie deren Äquivalente.
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Detaillierte Beschreibung
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Nun bezugnehmend auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 ist dort eine schematische Abbildung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 veranschaulicht. Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 kann eine Vorderrad-Antriebsanordnung 12 und optional zwei Hinterrad-Antriebsanordnungen 14 umfassen. Alternativ können die Hinterrad-Antriebsanordnungen 14 durch eine einzelne Antriebsanordnung ersetzt werden, ähnlich wie bei der Vorderrad-Antriebsanordnung 12. Dementsprechend ist das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 nicht auf die vorliegende Konfiguration beschränkt, sondern kann eine beliebige Anzahl Räder und/oder zugeordnete Radantriebsanordnungen umfassen. Ferner können alle oben offenbarten Schmiersysteme oder -vorrichtungen auch für die Schmierung der Hinterrad-Antriebsanordnungen 14 anwendbar sein.
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Die Vorderrad-Antriebsanordnung 12 kann ein erstes Antriebssystem 16, eine rechtsseitige Achse 18, die mit einem rechtsseitigen Rad 20 verbunden ist, und eine linksseitige Achse 22, die mit einem linksseitigen Rad 24 verbunden ist, umfassen. Wie im Folgenden in Bezug auf 2 noch genauer erläutert wird, kann das Antriebssystem 16 einen Elektromotor 32, ein Planetengetriebesystem 34 (z. B. ein zweistufiges Planetengetriebesystem) und ein Differential 36 umfassen. Ferner kann in einigen Beispielen, in welche die Hinterrad-Antriebsanordnungen 14 einbezogen sind, jede Hinterrad-Antriebsanordnung 14 ein hinteres Antriebssystem 26, eine Hinterachse 28 und ein Hinterrad 30 umfassen. Ähnlich wie bei der Vorderrad-Antriebsanordnung 12 kann jedes Hinterrad-Antriebssystem 14 einen Elektromotor 32 und ein Planetengetriebesystem 34 umfassen.
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Eine beispielhafte Querschnittsansicht des Planetengetriebesystems 34 ist in dem Kontext des Antriebssystems 16 in 2 veranschaulicht. Wie gezeigt umfasst das Antriebssystem 16, oder ist auf andere Weise wirkmäßig damit gekoppelt, die rechtsseitige Achse 18 und die linksseitige Achse 22, die sich jeweils von einem Differential 36 erstrecken. Das erste Antriebssystem 16 kann zum Beispiel verwendet werden, um einen Satz von Rädern anzutreiben, etwa, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, einen Satz von Vorderrädern 20, 24, der in 1 mit dem ersten Antriebssystem 16 wirkverbunden ist. Dementsprechend kann das erste Antriebssystem 16 verwendet werden, um die Räder des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 oder eines beliebigen rein elektrischen oder elektrischen Hybridfahrzeugs anzutreiben.
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Wie veranschaulicht kann das erste Antriebssystem 16 querliegend in Bezug auf eine axiale Mittellinie 21 einer oder beider der rechtsseitigen Achse 18 und der linksseitigen Achse 22 montiert sein, was bedeutet, dass der Elektromotor 32 parallel zu oder koaxial in Bezug auf eine oder beide der rechtsseitigen Achse 18 und der linksseitigen Achse 22 angeordnet ist. Wie oben erläutert kann das erste Antriebssystem 16 den Elektromotor 32 umfassen, der einen gewickelten Ständer 42 umfassen kann, der um einen Läufer 44 umlaufend angeordnet ist. Der gewickelte Ständer 42 kann eine innere Oberfläche 43 (z. B. innere in dem Sinne, dass die Oberfläche zu der axialen Mittellinie 21 weist) umfassen, die einen im Wesentlichen zylindrischen Innenraum definiert. Der Motor 32 kann ferner ein Gehäuse 46 umfassen, das den gewickelten Ständer 42 umgibt, der seinerseits den Läufer 44 umgibt. Der Läufer 44 dreht sich innerhalb des gewickelten Ständers 42, der drehfest ist und mit dem Gehäuse 46 über ein oder mehrere Lagerelemente verbunden sein kann (nicht dargestellt).
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Um Leistung von dem Motor 32 bereitzustellen, um sowohl die rechtsseitige Achse 18 als auch die linksseitige Achse 22 zu drehen, kann das Differential 36 wirkmäßig sowohl an der rechtsseitigen Achse 18 als auch an der linksseitigen Achse 22 an entgegengesetzten Enden des Differentials 36 montiert sein. Das Differential kann jedes in der Technik bekannte Differential sein, etwa, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, ein Kegelraddifferential.
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Das Planetengetriebesystem 34, das ein zweistufiges konzentrisches Planetengetriebe-Antriebssystem sein kann, kann wie gezeigt einen ersten Planetenradsatz 38, der ein Planetenradsatz mit fixiertem Träger sein kann, sowie einen Planetenradsatz 40 umfassen, der ein Planetenradsatz mit fixiertem Hohlrad sein kann. Rein beispielhaft ist in 3 ein schematisches Diagramm des Antriebssystems 16 veranschaulicht und wird im Folgenden erläutert, um die Funktionen des Planetengetriebesystems 34 und beispielhafte Komponenten zu beschreiben. Das Planetengetriebesystem 34 ist jedoch keinesfalls auf die beispielhafte, schematisch abgebildete Konfiguration beschränkt, die in 3 veranschaulicht ist und im Folgenden erläutert wird.
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Wie in 3 abgebildet, kann der Motor 32 eine Ausgangsachse 48, etwa eine Läuferwelle, antreiben, die durch Lager 80, 82 stabilisiert werden kann. Zusammen können der erste Planetenradsatz 38 und der zweite Planetenradsatz 40 so dimensioniert werden, dass eine gewünschte Gesamtdrehzahluntersetzung des Ausgangs von dem Motor 32 erreicht wird.
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Der erste Planetenradsatz 38 kann ein erstes Eingangssonnenrad 52, einen fixierten Träger 54, der stationär oder drehfest ist, einen Satz erster Planetenräder 56, und ein erstes Ausgangshohlrad 58 umfassen, ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Das Eingangssonnenrad 52 kann direkt mit der Ausgangsachse 48 oder an einer Achse montiert sein, die mit der Ausgangsachse 48 wirkverbunden ist (z. B. der linksseitigen Achse 22). Die ersten Planetenräder 56 können innerhalb des fixierten Trägers 54 montiert sein und davon getragen werden. Dementsprechend können die ersten Planetenräder 56 mit dem Eingangssonnenrad 52 und dem ersten Ausgangshohlrad 58 verzahnt sein. Die ersten Planetenräder 56 können koaxial innerhalb des ersten Ausgangshohlrads 58 angeordnet sein, das mit einem zweiten Eingangssonnenrad 62 des zweiten Planetenradsatzes 40 wirkverbunden sein kann. Das erste Sonnenrad 52 und das erste Ausgangshohlrad 58 können sich um eine erste Achse drehen, die parallel zu der axialen Mittellinie 21 ist. Jedes der ersten Planetenräder 56 kann sich um seine eigene Planetenachse drehen, die ebenfalls parallel zu der axialen Mittellinie 21 ist.
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Der zweite Planetenradsatz 40 kann außerhalb (z. B. von dem Motor 32 entfernt) des ersten Planetenradsatzes 38 angeordnet sein und kann ein zweites Eingangssonnenrad 62, ein fixiertes zweites Hohlrad 64, das stationär oder drehfest ist, zweite Planetenräder 66 und einen zweiten Ausgangsplanetenträger 68 umfassen. Das zweite Eingangssonnenrad 62 kann an einer zweiten Eingangsachse 70 montiert sein und kann Leistung von dem ersten Ausgangshohlrad 58 empfangen. Die zweiten Planetenräder 66 können mit dem zweiten Sonnenrad 62 und auch mit dem zweiten Hohlrad 64 verzahnt sein. Ferner können die zweiten Planetenräder 66 koaxial innerhalb des zweiten Hohlrads 64 angeordnet sein und können einen Ausgang an die Räder 20, 24 bereitstellen. Das zweite Sonnenrad 62 und das zweite Hohlrad 64 können sich um eine zweite Achse drehen, die parallel zu der axialen Mittellinie 21 sein kann, während jedes der zweiten Planetenräder 66 sich um seine eigene Planetenachse dreht und auch um das zweite Sonnenrad 62 umläuft. Diese Umlaufbewegung der zweiten Planetenräder 66 veranlasst den zweiten Planetenträger 68, sich zu drehen, was einen Ausgang an die Räder bereitstellt.
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In einigen Beispielen können der erste Planetenradsatz 38 und der zweite Planetenradsatz 40 konzentrisch sein, was bedeutet, dass sie um dieselbe Achse herum orientiert sind, die zum Beispiel die axiale Mittellinie sein kann.
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Wie oben erläutert umfassen das erste Antriebssystem 16 und seine zugehörigen Komponenten, insbesondere das Planetengetriebesystem 34, viele drehende Komponenten, Zahnräder, Lager, Dichtungen, neben weiteren Komponenten, die während der Verwendung des ersten Antriebssystems 16 Schmierung benötigen. Während viele bekannte elektrische Antriebe Schmiersysteme einsetzen, die elektrische Pumpen oder andere angetriebene Komponenten nützen, um Schmieröl an solche Komponenten zu liefern, zielen die offenbarten Antriebssysteme darauf ab, auf solche elektrischen Pumpen und angetriebenen Systeme zu verzichten und stattdessen passive Schmiertechniken einzusetzen. Durch Einsatz passiver Schmiertechniken ist es möglich, keine Leistung für die Schmierung zu verwenden, was zu einer größeren Effizienz der hierin offenbarten Antriebssysteme führen kann.
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Zu diesem Zweck kann, wie in 2, in der radialen Querschnittsansicht des ersten Antriebssystems 16 von 4 entlang der Linie A-A in 2 gesehen, und schematisch in 5 veranschaulicht, das Planetengetriebesystem 34 und/oder das Antriebssystem 16 selbst ein Schmiersystem 72 umfassen, das ein passives Schmiersystem ist. „Passive“ Schmiersysteme, wie sie hierin definiert werden, beziehen sich auf Schmiersysteme, die keine elektrischen Pumpen oder angetriebenen Komponenten zur Zufuhr von Schmierung an Komponenten des Planetengetriebesystems 34 erfordern; stattdessen nützen passive Schmiersysteme die mechanische Bewegung, die während der Betriebsvorgänge des Antriebssystems 16 durchgeführt werden, zur Verteilung von Öl, durch die Platzierung einfacher mechanischer Vorrichtungen und/oder definierter Bohrungen und/oder Kanäle innerhalb von Komponenten des Antriebssystems 16 und/oder des Planetengetriebesystems 34. Elemente des Schmiersystems 72 sind in 2, 4 und 5 durch Linien mit einem strichpunktierten Muster bezeichnet, und im Schema von 5 sind auch die Kästen, die beispielhaft für Komponenten des Schmiersystems 72 sind, mit einem punktierten Linienmuster abgebildet.
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Die Verteilung von Schmieröl über das Schmiersystem 72 beginnt an dem Ölsumpfbereich 74, der ein Becken oder ein Reservoir für Öl sein kann, und in dem Schmiersystem 72 eingesetzt werden kann, um solches Öl an andere Elemente des Schmiersystems 72 bereitzustellen (z. B. das Ölnetzwerk 81, wie im Folgenden noch erläutert). Öl kann von dem Ölsumpfbereich 74 durch Einsatz einer Ölschaufel 76 des Schmiersystems 72 an andere Elemente des Schmiersystems 72 geleitet werden, wie am besten in 2 zu sehen. Die Ölschaufel 76 kann ein beliebiger Mechanismus sein, der wirkmäßig mit dem Planetengetriebesystem 34 gekoppelt und dazu ausgestaltet ist, sich mit zumindest einer Komponente des Planetengetriebesystems 34 zu drehen, und während dieser Drehung dazu ausgestaltet ist, Öl aus dem Sumpfbereich 74 an andere Elemente des Schmiersystems 72 zu leiten. Die Ölschaufel 76 kann sich während der Drehung des Planetengetriebesystems 34 bewegen oder Öl aus dem Sumpfbereich 74 und in andere Elemente des Schmiersystems 72 „schaufeln“ (z. B. eine Ölumlenkvorrichtung 78, wie sie im Folgenden noch detailliert beschrieben wird).
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Wie in 2 gezeigt kann die Ölschaufel 76 in einigen Beispielen wirkmäßig mit dem ersten Planetenradsatz 38 gekoppelt sein; hier ist sie als radial von dem ersten Planetenradsatz 38 nach außen weg ragend abgebildet. Im Speziellen kann die Ölschaufel 76 wirkmäßig mit dem ersten Ausgangshohlrad 58 des ersten Planetenradsatzes 38 gekoppelt sein, das dann die Ölschaufel 76 veranlasst, sich bei mechanischem Eingang von dem Motor 32 mit dem ersten Ausgangshohlrad 58 zu drehen. In einigen solchen Beispielen kann die Ölschaufel 76 kein zusätzliches Element sein, das wirkmäßig mit dem ersten Ausgangshohlrad gekoppelt ist, sondern stattdessen kann die Ölschaufel 76 durch das Hohlrad 58 selbst definiert sein (z. B. Zähne des Hohlrades 58 bewegen oder „schaufeln“ Öl von dem Ölsumpfbereich 74 an andere Elemente des Schmiersystems 72).
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Die Ölschaufel 76 kann dann Öl von dem Ölsumpfbereich 74 an die Ölumlenkvorrichtung 78 leiten, die zumindest zum Teil konzentrisch mit der Ölschaufel 76 positioniert und radial außerhalb der Ölschaufel 76 positioniert ist, wie in 2 gezeigt. Die Ölumlenkvorrichtung 78 kann dazu ausgestaltet sein, bei Drehung der Ölschaufel 76 Öl von dem Ölsumpfbereich 74 über die Ölschaufel 76 zu empfangen, und das empfangene Öl an andere Elemente des Schmiersystems 72 zu leiten (z. B. das erwähnte Ölnetzwerk 81, das im Folgenden noch detaillierter beschrieben werden wird).
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In einigen Beispielen kann, wie in 2 gezeigt, die Ölumlenkvorrichtung 78 ein spiralförmiges Netzwerk 79 in Umfangsrichtung von der Ölschaufel 76 nach außen gerichtet definieren, wobei das spiralförmige Netzwerk 79 dazu ausgestaltet ist, Öl von der Ölschaufel 76 zu empfangen, an welchen Punkt der Ölumlenkvorrichtung 78 auch immer das Öl geliefert wird, und das Öl über das spiralförmige Netzwerk 79 an andere Elemente des Schmiersystems 72 zu leiten (z. B. das Ölnetzwerk 81). Wie am besten in 4 zu sehen kann die Ölumlenkvorrichtung 78 ein Sumpfende 83 in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart zu dem Sumpfbereich 74 und ein totes Ende 84 aufweisen. Das tote Ende 84 kann jenes Ende der Ölumlenkvorrichtung 78 sein, an der die Ölumlenkvorrichtung 78 Öl, das von der Ölschaufel 76 empfangen wird, an das Ölnetzwerk 81 bereitstellt. In einigen Beispielen kann die Ölumlenkvorrichtung 78 eine Drehsicherungslasche 87 umfassen, die ein axialer Vorsprung von der Ölumlenkvorrichtung 78 weg ist, wie in 2 zu sehen. In solchen Beispielen steht die Drehsicherungslasche 87 mit einem anderen statischen Element des Antriebssystems 16 und/oder des Planetengetriebesystems 34 in Eingriff, um die Ölumlenkvorrichtung 78 während des Betriebs des Antriebssystems 16 und/oder des Planetengetriebesystems 34 an der Drehung zu hindern.
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Wie oben erwähnt, kann das Schmiersystem 72 ein Ölnetzwerk 81 umfassen, das zumindest durch einen fixierten ringförmigen Bereich 85 des Antriebssystems 16 und/oder des Planetengetriebesystems 34 definiert wird und/oder darin angeordnet ist. Das Ölnetzwerk 81 kann dazu ausgestaltet sein, Öl an das Planetengetriebesystem 34, beliebige Komponenten davon und/oder beliebige andere Komponenten des Antriebssystems 16 zu verteilen. Der fixierte ringförmige Bereich 85 kann, wie am besten in 4 zu sehen, ein fixierter (statischer) Abschnitt von einem oder beiden von Antriebssystem 16 und Planetengetriebesystem 34 sein, an dem das Planetengetriebesystem 34 befestigt oder auf andere Weise wirkmäßig verbunden ist. Das Ölnetzwerk 81 kann Durchgänge, Bohrungen, Durchgangsöffnungen, Nuten, Einbuchtungen, Schrägen, Spalten oder andere Räume umfassen, durch die Fluid kommuniziert werden kann und die innerhalb eines oder beider von fixiertem ringförmigen Bereich 85 und Planetengetriebesystem 34 definiert und/oder angeordnet sein können.
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Zu diesem Zweck kann in dem beispielhaften Ölnetzwerk 81, das zumindest in 4 und der beigefügten Schemazeichnung von 5 veranschaulicht ist, das Ölnetzwerk 81 ein oder mehrere Zuführlöcher 86, einen ringförmigen Hohlraum 88 des ringförmigen Bereichs 85 und/oder einen oder mehrere Ölkanäle 90 umfassen. Das eine oder die mehreren Zuführlöcher 86 können durch den fixierten ringförmigen Bereich 85 definiert werden und nahe dem toten Ende 84 der Ölumlenkvorrichtung 78 angeordnet sein. Das eine oder die mehreren Zuführlöcher 86 können Öl von der Ölumlenkvorrichtung 78 empfangen und das Öl an andere stromabwärtige Elemente des Ölnetzwerks 81 weiterführen, um das Öl an Komponenten des Planetengetriebesystems 34 bereitzustellen. In einigen Beispielen kann zumindest eines der einen oder mehreren der Zuführlöcher 86 ein gewinkeltes Zuführloch sein. Das beispielhafte Zuführloch 86a ist in Bezug auf eine radiale Mittellinie 89 gewinkelt; somit weist das winkelförmige Loch 86a eine Strömungsrichtung in einem Winkel 91 auf, der in Bezug auf die radiale Mittellinie 89 gemessen wird.
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In einigen Beispielen kann das Ölnetzwerk 81 ferner einen ringförmigen Hohlraum 88 umfassen, der durch den ringförmigen Bereich 85 definiert wird. Der ringförmige Hohlraum 88 kann Öl von den Zuführlöchern 86 und/oder einem beliebigen anderen Element des Ölnetzwerks 81 und/oder des Schmiersystems 72 empfangen. In einigen Beispielen empfängt der ringförmige Hohlraum 88 Öl und flutet den ringförmigen Hohlraum 88 mit dem Öl, um es zur stromabwärtigen Schmierung der Komponenten des Planetengetriebesystems 34 zu verwenden. Dementsprechend können die Zuführlöcher 86 im Speziellen Öl in den ringförmigen Hohlraum 88 zur stromabwärtigen Verteilung von Öl an das Planetengetriebesystem 34 leiten.
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Um ferner Öl an stromabwärtige Komponenten des Planetengetriebesystems 34 zu verteilen, kann das Ölnetzwerk 81 ferner einen oder mehrere Ölkanäle 90 umfassen. Jeder der einen oder mehreren Ölkanäle 90 kann aus einem von Bohrungen, Rohren, Spalten, oder anderen Arten von Fluiddurchgängen innerhalb des Antriebssystems 16 und/oder des Planetengetriebesystems 34 bestehen, in denen Öl von dem ringförmigen Hohlraum 88 an Komponenten des Planetengetriebesystems 34 kommuniziert werden kann. Zum Beispiel können die beispielhaften Ölkanäle 90 Öldurchgänge umfassen, die Zahnrädern zugeordnet sind, etwa Planetenrädern, Motorlagern, Wellen und/oder beliebigen anderen Komponenten des Antriebssystems 16 und/oder des Planetengetriebesystems 34, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Zum Beispiel können die Ölkanäle 90 einen ersten Ölkanal 92 umfassen, der einer zentral gespeisten Ritzelwelle 94 zugeordnet ist, die dem ringförmigen Hohlraum 88 des ringförmigen Bereichs 85 zugeordnet ist.
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Das Öl kann durch die Ölkanäle 90 oder beliebige andere Elemente des Ölnetzwerks 81 strömen, um Elemente des Planetengetriebesystems 34 zu schmieren. In einigen Beispielen kann das Öl von den Ölkanälen 90 zu einem Ölrücklauf 95 strömen, der das Öl dann entweder an den Ölsumpfbereich 74 oder eine andere Komponente zur erneuten Verteilung und/oder Entfernung des Öls kommuniziert, das von dem Ölrücklauf 95 kommend erhalten wird.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Im Allgemeinen kann die vorliegende Offenbarung Anwendung in vielen Industrien finden, darunter der Automobilindustrie, und ist insbesondere auf Antriebssysteme für elektrische und/oder elektrische Hybridfahrzeuge anwendbar. Somit betrifft die vorliegende Offenbarung allgemein Zahnradantriebskomponenten zur Verwendung mit einem Elektrofahrzeug oder elektrischen Hybridfahrzeug, und insbesondere Ölverteilsysteme, die solchen Zahnradantriebskomponenten zugeordnet sind.
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Wie oben erläutert muss das Schmiersystem 72, da es die Drehbewegung des Antriebssystems 16 und des Planetengetriebesystem 34 selbst ausnützt, außer für die normalen Betriebsvorgänge des Antriebssystems 16 keine zusätzliche elektrische oder mechanische Energie verwenden, um die Aufgaben des Schmiersystems 72 zu erfüllen. Daher können das erwähnte Schmiersystem 72 und seine Verwendung sowohl innerhalb des Antriebssystems 16 als auch des Planetengetriebesystems 34 effizientere, leistungssparende Schmierlösungen im Vergleich zu jenen nach dem Stand der Technik bereitstellen. Ferner kann durch Einsatz weniger elektrischer Komponenten innerhalb des Antriebs das Schmiersystem 72 eine größere Robustheit und geringere Wahrscheinlichkeit des Versagens von Komponenten im Vergleich zu Schmiersystemen nach dem Stand der Technik aufweisen.
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Während des Betriebs kann das Schmiersystem 72 eingesetzt werden, um Schmieröl passiv durch das gesamte Planetengetriebesystem 34 zu leiten. Zu diesem Zweck kann, wie am besten in 5 zu sehen, ein Ölkommunikationsverfahren unter Verwendung der offenbarten Vorrichtung durchgeführt werden, die zumindest das Schmiersystem 72 einsetzt, wie in dem vorgesehenen schematischen Blockdiagramm veranschaulicht. Das Öl kann von dem Ölsumpf 74 ausgehen, wo es durch die Drehung der Ölschaufel 76 an die Ölumlenkvorrichtung 78 geleitet wird. Die Drehung der Ölschaufel 76 wird durch die Drehung eines Elements des Planetengetriebesystems 34 verursacht, wie gezeigt etwa des ersten Eingangshohlrades 58. Von der Ölumlenkvorrichtung 78 kann das Öl an das Ölnetzwerk 81 zugeführt werden, wie dies oben detaillierter erläutert wurde. Innerhalb des Ölnetzwerks 81 kann das Öl von den Zuführlöchern 86 an den ringförmigen Hohlraum 88 und an die Ölkanäle 90 kommuniziert werden. Von den Ölkanälen 90 kann das Öl an das Planetengetriebesystem 34 und beliebige Komponenten davon kommuniziert werden, um das Planetengetriebesystem 34 und beliebige Komponenten davon zu schmieren. Von dem Planetengetriebesystem 34 kann das Öl dann entweder direkt an den Ölsumpf 74 oder an den Ölrücklauf 95 kommuniziert werden. Der Ölrücklauf 95 kann dann das Öl entweder an den Ölsumpfbereich 74 oder eine andere Komponente zur erneuten Verteilung und/oder Entfernung des Öls kommunizieren, das von dem Ölrücklauf 95 erhalten wird.
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Durch Kommunizieren des Öls durch das gesamte Planetengetriebesystem 32 sind keine weiteren elektrischen Pumpen oder andere angetriebene Mechanismen zur Schmierung erforderlich. Daher kann der Einsatz von Merkmalen der vorliegenden Offenbarung zur Schmierung die Leistung verringern, die durch elektrische Antriebssysteme verbraucht wird, kann die Konstruktion elektrischer Antriebssysteme vereinfachen und/oder kann eine größere Effizienz in elektrischen Antriebssystemen befördern.
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Es sollte klar sein, dass die vorliegende Offenbarung passive Schmiersysteme, Antriebssysteme, und Planetenradsysteme für elektrische Antriebe bereitstellt. Obwohl nur bestimmte Ausführungsformen dargelegt wurden, werden für den Fachmann aus der obigen Beschreibung verschiedene Alternativen und Modifikationen offensichtlich erscheinen. Diese und weitere Alternativen werden als äquivalent betrachtet und fallen ebenfalls in den Geist und Umfang dieser Offenbarung und der beigefügten Ansprüche.
