DE102018102683A1

DE102018102683A1 - Antriebsmodul mit parallelen eingangsachsen für vortriebs- und drehmomentverteilungseingänge

Info

Publication number: DE102018102683A1
Application number: DE102018102683.8A
Authority: DE
Inventors: Mats Strandenberg
Original assignee: eAAM Driveline Systems AB
Current assignee: eAAM Driveline Systems AB
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2018-08-09
Also published as: US10006533B1; CN108397531B; CN108397531A

Abstract

Ein Antriebsmodul mit einem ersten Eingang, der Drehleistung von einer ersten Stromquelle empfängt, und einem zweiten Eingang, der Drehleistung von einer zweiten Stromquelle empfängt. Drehleistung von der ersten Stromquelle wird zu einer Differenzialbaugruppe übertragen, um ein Paar Fahrzeugräder anzutreiben. Drehleistung wird durch die zweite Stromquelle selektiv bereitgestellt, um dem Antriebsmodul Drehmomentverteilungsfähigkeiten bereitzustellen, wobei gleiche, aber entgegengesetzte Momente auf die Fahrzeugräder angewandt werden. Die Achsen des ersten Eingangs und des zweiten Eingangs sind zueinander parallel.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Antriebsmodul für ein Automobilfahrzeug mit parallelen Eingangsachsen für Vortriebs- und Drehmomentverteilungseingänge.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen mit Bezug zur vorliegenden Offenbarung bereit, die nicht unbedingt Stand der Technik sind.
US-Patentanmeldung Publikationsnr. 2012/0058855 offenbart ein Antriebsmodul mit einem ersten Eingang, der Drehleistung von einer ersten Stromquelle empfängt, und einem zweiten Eingang, der Drehleistung von einer zweiten Stromquelle empfängt. Drehleistung von der ersten Stromquelle wird zu einer Differenzialbaugruppe übertragen, um ein Paar Fahrzeugräder anzutreiben. Drehleistung wird durch die zweite Stromquelle selektiv bereitgestellt, um dem Antriebsmodul Drehmomentverteilungsfähigkeiten bereitzustellen, wobei gleiche, aber entgegengesetzte Momente auf die Fahrzeugräder angewandt werden. Da die ersten und zweiten Stromquellen quer zueinander sind, kann die in US-Patentanmeldung Publikationsnr. 2012/0058855 offenbarte Lösung in einigen Fahrzeugen schwer gepackt werden kann. Demgemäß bleibt in der Technik der Bedarf für ein verbessertes Antriebsmodul, das einfacher in ein Fahrzeug gepackt werden kann.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfanges oder aller ihrer Merkmale.
In einer Form stellen die vorliegenden Lehren ein Antriebsmodul bereit, das eine Gehäusebaugruppe, ein Eingangsritzel, eine Differenzialbaugruppe, ein Differenzialhohlrad, erste und zweite Achswellen, ein Getriebe, erste und zweite Kegelräder und einen Elektromotor beinhaltet. Das Eingangsritzel wird in der Gehäusebaugruppe aufgenommen und ist um eine erste Achse drehbar. Die Differenzialbaugruppe wird in der Gehäusebaugruppe aufgenommen und beinhaltet einen Differenzialeingang, der um eine zweite Achse drehbar ist, die nicht parallel zur ersten Achse ist, und erste und zweite Differenzialausgänge, die um die zweite Achse drehbar sind. Das Differenzialhohlrad ist mit dem Differenzialeingang für die Drehung damit gekoppelt und mit dem Eingangsritzel kämmend im Eingriff. Die ersten und zweiten Achswellen sind mit den ersten bzw. zweiten Differenzialausgängen antreibend gekoppelt. Das Getriebe wird in der Gehäusebaugruppe aufgenommen und hat erste und zweite Planetengetriebe. Das erste Planetengetriebe hat ein erstes Hohlrad, einen ersten Planetenträger, ein erstes Sonnenrad und eine Vielzahl von ersten Planetenrädern. Der erste Planetenträger ist mit dem Differenzialeingang für die gemeinsame Drehung gekoppelt. Die ersten Planetenräder werden vom ersten Planetenträger drehbar getragen und sind mit dem ersten Hohlrad und dem ersten Sonnenrad antreibend im Eingriff. Das zweite Planetengetriebe hat ein zweites Hohlrad, einen zweiten Planetenträger, ein zweites Sonnenrad und eine Vielzahl von zweiten Planetenrädern. Das zweite Sonnerad ist mit dem ersten Sonnenrad für die Drehung damit gekoppelt. Der zweite Planetenträger ist mit der zweiten Achswelle für die Drehung damit gekoppelt. Die zweiten Planetenräder werden vom zweiten Planetenträger drehbar getragen und sind mit dem zweiten Hohlrad und dem zweiten Sonnenrad antreibend im Eingriff. Eines der ersten und zweiten Hohlräder ist in Bezug auf die Gehäusebaugruppe drehbar, während das andere der ersten und zweiten Hohlräder mit der Gehäusebaugruppe drehfest gekoppelt ist. Das erste Kegelrad ist mit dem einen der ersten und zweiten Hohlräder für die Drehung damit gekoppelt. Das zweite Kegelrad kämmt mit dem ersten Kegelrad und ist um eine dritte Achse drehbar, die zur ersten Achse parallel ist. Der Elektromotor ist mit dem zweiten Kegelrad antreibend gekoppelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Differenzialeingang ferner ein Differenzialgehäuse beinhalten und die Differenzialbaugruppe kann ferner eine Vielzahl von Differenzialritzeln beinhalten, die mit den ersten und zweiten Differenzialausgängen kämmend im Eingriff sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist jedes der ersten Planetenräder mit dem ersten Hohlrad kämmend im Eingriff.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist jedes der zweiten Planetenräder mit dem zweiten Hohlrad kämmend im Eingriff.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das erste Kegelrad ein Kegelstirnrad.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das erste Kegelrad ein Spiralkegelrad. Optional können die ersten und zweiten Kegelräder Hypoidkegelräder sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Eingangsritzel ein Spiralkegelrad. Optional sind das Eingangsritzel und das Differenzialhohlrad Hypoidkegelräder.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Elektromotor mit dem zweiten Kegelrad über ein Untersetzungsgetriebe antreibend gekoppelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das Eingangsritzel und das zweite Kegelrad an einer gemeinsamen Längsseite der Differenzialbaugruppe angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Achse vertikal zwischen den ersten und dritten Achsen angeordnet.
Weitere Anwendungsbereiche gehen aus der Beschreibung, die hierin bereitgestellt ist, hervor. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Kurzdarstellung sollen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung dienen und den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.

1 ist eine schematische Schnittansicht eines Antriebsmoduls gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung; und
2 ist eine schematische Seitenansicht, die ein weiteres Antriebsmodul gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.

Entsprechende Bezugsziffern kennzeichnen die jeweiligen Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bezugnehmend auf 1 der Zeichnungen ist ein Antriebsmodul, das gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, generell durch die Bezugsziffer 10 gekennzeichnet. Das Antriebsmodul 10 kann eine Gehäusebaugruppe 12, ein Eingangsritzel 14, eine Differenzialbaugruppe 16, ein Differenzialhohlrad 18, erste und zweite Achswellen 20 bzw. 22, ein Getriebe 24, ein erstes Kegelrad 26, ein zweites Kegelrad 28 und einen Elektromotor 30 beinhalten.
In dem bereitgestellten Beispiel umfasst die Gehäusebaugruppe 12 eine Vielzahl von diskreten Gehäuseelementen 12-1, 12-2 und 12-3, die zusammen gekoppelt sind. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die Gehäusebaugruppe 12 mit jeder beliebigen Anzahl diskreter Gehäuseelemente ausgestaltet sein kann.
Das Eingangsritzel 14 kann in der Gehäusebaugruppe 12 aufgenommen werden und kann um eine erste Achse 40 drehbar sein.
Die Differenzialbaugruppe 16 kann in der Gehäusebaugruppe 12 aufgenommen werden und kann einen Differenzialeingang 50 beinhalten, der um eine zweite Achse 52 drehbar ist, die nicht parallel zur ersten Achse 40 ist, und erste und zweite Differenzialausgänge 54 bzw. 56, die um die zweite Achse 52 drehbar sind. In dem bereitgestellten Beispiel ist der Differenzialeingang 50 ein Differenzialgehäuse, das einen Hohlraum definiert, in dem eine Vielzahl von Differenzialritzeln 58 aufgenommen werden. Die Differenzialritzel 58 sind mit einem Kreuzstift 60 zapfenmäßig montiert, der am Differenzialeingang 50 montiert ist und sich rechtwinklig zur zweiten Achse 52 erstreckt. Die Differenzialritzel 58 können mit den ersten und zweiten Differenzialausgängen 54 und 56 kämmend im Eingriff sein, die im veranschaulichten Beispiel Achswellenräder sind.
Das Differenzialhohlrad 18 ist mit dem Differenzialeingang 50 für die Drehung damit gekoppelt. Das Differenzialhohlrad 18 ist mit dem Eingangsritzel 14 kämmend im Eingriff. Das Differenzialhohlrad 18 und das Eingangsritzel 14 können jede Art von Kegelrad sein, wie z. B. Kegelstirn- oder Spiralkegelräder. Darüber hinaus können das Differenzialhohlrad 18 und das Eingangsritzel 14 Hypoidkegelräder sein.
Die erste Achswelle 20 kann mit dem ersten Differenzialausgang 54 und einem ersten Fahrzeugrad 70 antreibend gekoppelt sein. Die zweite Achswelle 22 kann mit dem zweiten Differenzialausgang 56 und einem zweiten Fahrzeugrad 72 antreibend gekoppelt sein.
Das Getriebe 24 kann in der Gehäusebaugruppe 12 aufgenommen werden und kann erste und zweite Planetengetriebe 80 bzw. 82 haben. Das erste Planetengetriebe 80 kann ein erstes Hohlrad 90, einen ersten Planetenträger 92, ein erstes Sonnenrad 94 und eine Vielzahl von ersten Planetenrädern 96 haben. Der erste Planetenträger 92 kann mit dem Differenzialeingang 50 für die gemeinsame Drehung gekoppelt sein. Die ersten Planetenräder 96 können vom ersten Planetenträger 92 drehbar getragen werden und können mit dem ersten Hohlrad 90 und dem ersten Sonnenrad 94 antreibend im Eingriff sein. In dem bereitgestellten Beispiel ist jedes der ersten Planetenräder 96 sowohl mit dem ersten Hohlrad 90 als auch dem ersten Sonnenrad 94 kämmend im Eingriff. Das zweite Planetengetriebe 82 kann ein zweites Hohlrad 100, einen zweiten Planetenträger 102, ein zweites Sonnenrad 104 und eine Vielzahl von zweiten Planetenrädern 106 haben. Das zweite Sonnenrad 104 kann mit dem ersten Sonnenrad 94 für die Drehung damit gekoppelt sein. Der zweite Planetenträger 102 kann mit der zweiten Achswelle 22 für die Drehung damit gekoppelt sein. Die zweiten Planetenräder 106 können vom zweiten Planetenträger 102 drehbar getragen werden und können mit dem zweiten Hohlrad 100 und dem zweiten Sonnenrad 104 antreibend im Eingriff sein. In dem bereitgestellten Beispiel sind die zweiten Planetenräder 106 sowohl mit dem zweiten Hohlrad 100 als auch dem zweiten Sonnenrad 104 kämmend im Eingriff. Eines der ersten und zweiten Hohlräder 90 und 100 ist in Bezug auf die Gehäusebaugruppe 12 drehbar und das andere der ersten und zweiten Hohlräder 90 und 100 ist mit der Gehäusebaugruppe 12 drehfest gekoppelt ist. In dem besonderen bereitgestellten Beispiel ist das erste Hohlrad 90 mit der Gehäusebaugruppe 12 drehfest gekoppelt und das zweite Hohlrad 100 ist in Bezug auf die Gehäusebaugruppe 12 drehbar, es ist aber selbstverständlich, dass das erste Hohlrad 90 in Bezug auf die Gehäusebaugruppe 12 drehbar sein kann und dass das zweite Hohlrad 100 mit der Gehäusebaugruppe 12 drehfest gekoppelt sein kann.
Das erste Kegelrad 26 ist mit dem einen der ersten und zweiten Hohlräder 90 und 100 für die Drehung damit gekoppelt. In dem bereitgestellten Beispiel ist das erste Kegelrad 26 mit dem zweiten Hohlrad 100 für die Drehung damit gekoppelt.
Das zweite Kegelrad 28 kann mit dem ersten Kegelrad 26 kämmend sein und ist um eine dritte Achse 110 drehbar, die zur ersten Achse 40 parallel ist. Die ersten und zweiten Kegelräder 26 und 28 können jede Art von Kegelrad sein, wie z. B. Kegelstirnräder oder Spiralkegelräder, und sie können Hypoidkegelräder sein. Der Elektromotor 30 hat eine Ausgangswelle 114, die mit dem zweiten Kegelrad 28 antreibend gekoppelt ist.
Im Betrieb kann Vortriebskraft für das Antriebsmodul 10 über das Eingangsritzel 14 eingegeben werden. Diesbezüglich kann Drehleistung von einem elektrischen Vortriebsmotor oder einem Verbrennungsmotor 120 zum Eingangsritzel 14 auf herkömmliche und allgemein bekannte Weise übertragen werden, um die ersten und zweite Fahrzeugräder 70 und 72 anzutreiben. Der Elektromotor 30 wird normalerweise nicht betrieben und daher kann die Differenzialbaugruppe 16 auf ihre gewöhnliche Weise betrieben werden. In dem bereitgestellten Beispiel ist die Differenzialbaugruppe 16 ein offenes Differenzial, es ist aber selbstverständlich, dass andere Arten von Differenzialbaugruppen, wie z. B. eine elektronisch verriegelnde Differenzialbaugruppe, eingesetzt werden könnten.
Der Elektromotor 30 kann betrieben werden, wenn Drehmomentverteilungsfähigkeiten gewünscht werden (z. B. um Übersteuern zu korrigieren). Der Elektromotor 30, der ein Umkehrmotor ist, kann zum Eingeben von Drehleistung für das Getriebe 24 gedreht werden. Das Getriebe wird verwendet, um gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Momente auf die ersten und zweiten Fahrzeugräder 70 und 72 anzuwenden.
Bezugnehmend auf 2 kann der Elektromotor 30 mit dem zweiten Kegelrad 28 über ein Untersetzungsgetriebe 150 antreibend gekoppelt sein. In dem besonderen bereitgestellten Beispiel umfasst das Untersetzungsgetriebe 150 eine Vielzahl von Stirnrädern 152, 154, 156 und 158. Das Stirnrad 152 ist mit der Ausgangswelle 114 des Elektromotors 30 für die Drehung damit gekoppelt. Das Stirnrad 154 ist mit dem Stirnrad 152 kämmend im Eingriff. Aufgrund des Unterschieds bei ihren Größen stellen die Stirnräder 152 und 154 eine erste Zwischenuntersetzung bereit. Das Stirnrad 156 ist mit dem Stirnrad 154 für die Drehung damit gekoppelt und kämmt mit dem Stirnrad 158, das mit dem zweiten Kegelrad 28 für die Drehung damit gekoppelt ist. Eine zweite Zwischenuntersetzung wird durch die Stirnräder 156 und 158 aufgrund des Unterschieds bei ihren Größen bereitgestellt. Es ist selbstverständlich, dass das Untersetzungsgetriebe 150 so ausgestaltet sein kann, dass es eine gewünschte Gesamtuntersetzung zwischen dem Elektromotor 30 und dem zweiten Kegelrad 28 bereitstellt sowie Flexibilität bei der Ausrichtung der dritten Achse 110 bietet. In dem bereitgestellten Beispiel ist die zweite Achse 52 vertikal zwischen der ersten Achse 40 und der dritten Achse 110 angeordnet.
In den bereitgestellten Beispielen wurden das Eingangsritzel 14 und das zweite Kegelrad 28 als auf einer gemeinsamen Längsseite der Differenzialbaugruppe 16 angeordnet veranschaulicht. Es ist selbstverständlich, dass in der Alternative das Eingangsritzel 14 und das zweite Kegelrad 28 an gegenüberliegenden Längsseiten der Differenzialbaugruppe 16 angeordnet sein können.
Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie ist nicht als vollständig anzusehen und gilt nicht als Einschränkung für die Offenbarung. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind allgemein nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls untereinander austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform benutzt werden, selbst wenn dies nicht speziell dargestellt oder beschrieben ist. Diese können auch auf viele Weisen variiert werden. Solche Abwandlungen sollen nicht als Abkehr von der Offenbarung angesehen werden, und alle diese Änderungen sollen in den Geltungsbereich der Offenbarung einbezogen sein.

Claims

Antriebsmodul, umfassend: eine Gehäusebaugruppe; ein Eingangsritzel, das in der Gehäusebaugruppe aufgenommen wird und um eine erste Achse drehbar ist; eine Differenzialbaugruppe, die in der Gehäusebaugruppe aufgenommen wird und einen Differenzialeingang beinhaltet, der um eine zweite Achse drehbar ist, die nicht parallel zur ersten Achse ist, und erste und zweite Differenzialausgänge, die um die zweite Achse drehbar sind; ein Differenzialhohlrad, das mit dem Differenzialeingang für die Drehung damit gekoppelt ist, wobei das Differenzialhohlrad mit dem Eingangsritzel kämmend im Eingriff ist; eine erste Achswelle, die mit dem ersten Differenzialausgang antreibend gekoppelt ist; eine zweite Achswelle, die mit dem zweiten Differenzialausgang antreibend gekoppelt ist; ein Getriebe, das in der Gehäusebaugruppe aufgenommen wird und erste und zweite Planetengetriebe hat, wobei das erste Planetengetriebe ein erstes Hohlrad, einen ersten Planetenträger, ein erstes Sonnenrad und eine Vielzahl von ersten Planetenrädern hat, wobei der erste Planetenträger mit dem Differenzialeingang für die gemeinsame Drehung gekoppelt ist, wobei die ersten Planetenräder durch den ersten Planetenträger drehbar getragen werden und mit dem ersten Hohlrad und dem ersten Sonnenrad antreibend im Eingriff sind, wobei das zweite Planetengetriebe ein zweites Hohlrad einen zweiten Planetenträger, ein zweites Sonnenrad und eine Vielzahl von zweiten Planetenrädern hat, wobei das zweite Sonnenrad mit dem ersten Sonnenrad für die Drehung damit gekoppelt ist, wobei der zweite Planetenträger mit der zweiten Achswelle für die Drehung damit gekoppelt ist, wobei die zweiten Planetenräder vom zweiten Planetenträger drehbar getragen werden und mit dem zweiten Hohlrad und dem zweiten Sonnenrad antreibend im Eingriff sind, worin eines der ersten und zweiten Hohlräder in Bezug auf die Gehäusebaugruppe drehbar ist und das andere der ersten und zweiten Hohlräder mit der Gehäusebaugruppe drehfest gekoppelt ist; ein erstes Kegelrad, das mit dem einen der ersten und zweiten Hohlräder für die Drehung damit gekoppelt ist; ein zweites Kegelrad, das mit dem ersten Kegelrad kämmt und um eine dritte Achse drehbar ist, die zur ersten Achse parallel ist; und ein Elektromotor, der mit dem zweiten Kegelrad antreibend gekoppelt ist.
Antriebsmodul nach Anspruch 1, worin der Differenzialeingang ein Differenzialgehäuse beinhaltet und worin die Differenzialbaugruppe ferner eine Vielzahl von Differenzialritzeln beinhaltet, die mit den ersten und zweiten Differenzialausgängen kämmend im Eingriff sind.
Antriebsmodul nach Anspruch 1, worin jedes der ersten Planetenräder mit dem ersten Hohlrad kämmend im Eingriff ist.
Antriebsmodul nach Anspruch 1, worin jedes der zweiten Planetenräder mit dem zweiten Hohlrad kämmend im Eingriff ist.
Antriebsmodul nach Anspruch 1, worin das erste Kegelrad ein Kegelstirnrad ist.
Antriebsmodul nach Anspruch 1, worin das erste Kegelrad ein Spiralkegelrad ist.
Antriebsmodul nach Anspruch 6, worin die ersten und zweiten Kegelräder Hypoidkegelräder sind.
Antriebsmodul nach Anspruch 1, worin das Eingangsritzel ein Spiralkegelrad ist.
Antriebsmodul nach Anspruch 8, worin das Eingangsritzel und das Differenzialhohlrad Hypoidkegelräder sind.
Antriebsmodul nach Anspruch 1, worin der Elektromotor mit dem zweiten Kegelrad über ein Untersetzungsgetriebe antreibend gekoppelt ist.
Antriebsmodul nach Anspruch 1, worin das Eingangsritzel und das zweite Kegelrad an einer gemeinsamen Längsseite der Differenzialbaugruppe angeordnet sind.
Antriebsmodul nach Anspruch 1, worin die zweite Achse vertikal zwischen den ersten und dritten Achsen angeordnet ist.