DE102019114375A1

DE102019114375A1 - Elektromotorachsgetriebe mit seite-zu-seite-drehmomentsteuerung

Info

Publication number: DE102019114375A1
Application number: DE102019114375.6A
Authority: DE
Inventors: Alan G. Holmes; Joseph R. Littlefield
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2020-02-27
Also published as: CN110861448A; US20200062114A1

Abstract

Ein Elektromotorachsgetriebe mit einem Achsgetriebegehäuse für eine Fahrzeugantriebsachse schließt eine erste und eine zweite Achswelle ein, die konfiguriert sind, sich um eine gemeinsame erste Achse zu drehen. Das Achsgetriebe schließt einen ersten Planetenradsatz ein, der zur Drehung um die erste Achse betriebsmäßig mit der ersten Achswelle verbunden ist und ein erstes, zweites, drittes und viertes Element aufweist. Das Achsgetriebe schließt außerdem einen zweiten Planetenradsatz ein, der zur Drehung um die erste Achse betriebsmäßig mit der zweiten Achswelle verbunden ist und ein erstes, zweites, drittes und viertes Element aufweist. Das Achsgetriebe schließt ferner einen Elektromotor ein, der auf der ersten Achse angeordnet und konfiguriert ist, eine direkte Elektromotor-Drehmomenteingabe jedem des ersten und des zweiten Planetenradsatzes bereitzustellen. Eine Fahrzeugantriebsachse zur Montage in einem Kraftfahrzeug und die Verwendung eines solchen Elektromotorachsgetriebes ist ebenfalls offenbart.

Description

EINLEITUNG
Die Erfindung betrifft ein Elektromotorachsgetriebe und Differentialgetriebe mit einer Seite-zu-Seite-Drehmomentsteuerung für ein Kraftfahrzeug.
Moderne Kraftfahrzeuge sind in der Regel entweder als Zwei- oder Allradantrieb ausgebildet. Beide Fahrzeugtypen können einen herkömmlichen Antriebsstrang, bei dem ein einzelner Motor zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird, einen elektrischen Antriebsstrang, bei dem ein Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird, oder einen Hybridantriebsstrang verwenden, bei dem zwei oder mehrere unterschiedliche Antriebsquellen wie etwa ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor verwendet werden, um die gleiche Aufgabe zu erfüllen.
Ein Allradantriebs-Hybridfahrzeug kann als ein achsgeteiltes Fahrzeug konfiguriert sein. In einem solchen Fahrzeug sind unabhängige Leistungsquellen wie etwa ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor eingerichtet, um einzelne Fahrzeugachsen unabhängig anzutreiben, die mit den jeweiligen Leistungsquellen betriebsmäßig verbunden sind, wodurch ein bedarfsgesteuerter Allradantriebsantrieb erzeugt wird. In einem solchen achsgeteilten Hybridfahrzeug, das einen Motor und einen Elektromotor verwendet, kann der Elektromotor in der Lage sein, das Fahrzeug über die jeweilige Achse anzutreiben, während der Motor abgestellt ist.
Jede angetriebene Achse schließt in der Regel eine Achsantriebsanordnung mit einem Differential ein, das ermöglicht, dass sich gegenüberliegende, d. h. linke und rechte, angetriebene Räder bei unterschiedlichen Drehzahlen drehen, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt. Genauer ermöglicht das Differential dem angetriebenen Rad, das sich um die Außenseite des Wendebogens bewegt, weiter und schneller als das angetriebene Rad zu rollen, das sich um die Innenseite des Wendebogens bewegt, während etwa das gleiche Drehmoment an jedes der angetriebenen Räder angelegt wird. Eine Erhöhung der Drehzahl eines angetriebenen Rades wird durch eine Verringerung der Drehzahl des anderen angetriebenen Rades ausgeglichen, während die mittlere Drehzahl der zwei angetriebenen Räder gleich der Eingabedrehzahl der Antriebswelle ist, die die Leistungsquelle mit dem Differential verbindet.
KURZDARSTELLUNG
Ein Elektromotorachsgetriebe mit einem Achsgetriebegehäuse für eine Fahrzeugantriebsachse schließt eine erste und eine zweite Achswelle ein, die konfiguriert sind, sich um eine gemeinsame erste Achse zu drehen. Das Elektromotorachsgetriebe schließt einen ersten Planetenradsatz ein, der zur Drehung um die erste Achse betriebsmäßig mit der ersten Achswelle verbunden ist und ein erstes, zweites, drittes und viertes Element aufweist. Das Elektromotorachsgetriebe schließt außerdem einen zweiten Planetenradsatz ein, der zur Drehung um die erste Achse betriebsmäßig mit der zweiten Achswelle verbunden ist und ein erstes, zweites, drittes und viertes Element aufweist. Das Elektromotorachsgetriebe schließt ferner einen Elektromotor ein, der auf der ersten Achse angeordnet und konfiguriert ist, jedem des ersten und des zweiten Planetenradsatzes eine direkte Elektromotor-Drehmomenteingabe bereitzustellen.
Der Elektromotor kann einen Stator und einen Rotor einschließen. In einer solchen Ausführungsform kann der Stator an dem Achsgetriebegehäuse befestigt sein, und der Rotor kann betriebsmäßig mit jedem des ersten und des zweiten Planetenradsatzes verbunden sein. Jedes des vierten Elements des ersten Planetenradsatzes und des vierten Elements des zweiten Planetenradsatzes kann direkt mit dem Rotor des Elektromotors verbunden sein. Das Elektromotorachsgetriebe kann außerdem eine Übertragungswelle einschließen, die auf einer zweiten Achse angeordnet ist, die parallel zu der ersten Achse ist und konfiguriert ist, den ersten Planetenradsatz wirksam mit dem zweiten Planetenradsatz zu verbinden. Das Elektromotorachsgetriebe kann auch ein Zwischenrad einschließen, das zwischen der Übertragungswelle und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet ist. Das Zwischenrad kann konfiguriert sein, eine Drehrichtung des ersten Planetenradsatzes relativ zu einer Drehrichtung des zweiten Planetenradsatzes umzukehren.
Das Elektromotorachsgetriebe kann außerdem eine Kupplung einschließen, die auf der Übertragungswelle angeordnet und konfiguriert ist, den ersten Planetenradsatz selektiv von dem zweiten Planetenradsatz zu trennen. Eine spezifische Ausführungsform einer solchen Kupplung kann eine auswählbare Einwegkupplung sein.
In jedem des ersten und des zweiten Planetenradsatzes kann das jeweilige erste Element ein Hohlrad mit relativ kleinerem Durchmesser sein, das jeweilige zweite Element kann ein Hohlrad mit relativ größerem Durchmesser des Hohlrades sein, das jeweilige dritte Element kann ein Planetenträger sein und das jeweilige vierte Element kann ein Sonnenrad sein.
Der erste Planetenradsatz kann einen ersten Planetenradsatz mit abgestuftem Durchmesser einschließen und der zweite Planetenradsatz kann einen zweiten Planetenradsatz mit abgestuftem Durchmesser einschließen. Bei einer solchen Ausführungsform kann jedes Ritzel mit abgestuftem Durchmesser des ersten und des zweiten Satzes von Ritzeln mit abgestuftem Durchmesser einen Ritzelabschnitt mit relativ kleinerem Durchmesser und einen Ritzelabschnitt mit relativ größerem Durchmesser einschließen. Außerdem kann in jedem des ersten und des zweiten Planetenradsatzes der Ritzelabschnitt mit relativ kleinerem Durchmesser mit dem Hohlrad mit relativ kleinerem Durchmesser in Eingriff stehen und der Ritzelabschnitt mit relativ größerem Durchmesser kann mit dem Hohlrad mit relativ größerem Durchmesser in Eingriff stehen.
Das Elektromotorachsgetriebe kann auch eine erste Bremse, die konfiguriert ist, eines des Hohlrades mit relativ größerem Durchmesser und des Hohlrades mit relativ kleinerem Durchmesser des ersten Planetenradsatzes an dem Achsgetriebegehäuse anzubringen; und eine zweite Bremse einschließen, die konfiguriert ist, eines des Hohlrades mit relativ größerem Durchmesser und des Hohlrades mit relativ kleinerem Durchmesser des zweiten Planetenradsatzes an dem Achsgetriebegehäuse anzubringen.
Der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes ist kontinuierlich mit der ersten Achswelle verbunden und der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes ist kontinuierlich mit der zweiten Achswelle verbunden.
Eine Fahrzeugantriebsachse zur Montage in einem Kraftfahrzeug und die Verwendung eines solchen Elektromotorachsgetriebes ist ebenfalls offenbart.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen ohne Weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform(en) und besten Weise(n) zur Durchführung der beschriebenen Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und den beiliegenden Ansprüchen hervor.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das einen Hybrid-Elektroantriebsstrang verwendet, der einen Verbrennungsmotor einschließt, der betriebsmäßig mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse verbunden ist, die ein Elektromotorachsgetriebe verwenden, das einen Elektromotor enthält, gemäß der Offenbarung.
2 ist eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht einer Ausführungsform des in einer Ausführungsform des Elektromotorachsgetriebes, das in 1 dargestellt ist.
3 ist eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform des in einer Ausführungsform des Elektromotorachsgetriebes, das in 1 dargestellt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Elemente durchgehend mit identischen Bezugszeichen versehen sind. 1 zeigt ein Fahrzeug 10, das einen Elektromotor verwendet, der nachstehend ausführlicher erörtert wird, um ein Paar gegenüberliegender linker und rechter Seitenräder anzutreiben. Wie dargestellt, ist das Fahrzeug 10 ein Hybridfahrzeug mit einer unabhängigen ersten und zweiten Leistungsquelle, die betriebsmäßig mit jeweiligen Sätzen von angetriebenen Rädern verbunden sind, um einen bedarfsgesteuerten Allradadantrieb bereitzustellen. Das Fahrzeug 10 kann ein Nutzfahrzeug, ein Industriefahrzeug, ein Personenfahrzeug, ein Zug oder dergleichen sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wie dargestellt, ist das Fahrzeug 10 im Allgemeinen entlang einer Fahrzeuglängsachse X angeordnet. Das Fahrzeug 10 schließt eine erste Leistungsquelle ein, die als ein Verbrennungsmotor 12 dargestellt ist, der konfiguriert ist, das Fahrzeug über einen ersten Radsatz anzutreiben, der ein erstes oder linksseitiges Rad 14-1 und ein zweites oder rechtsseitiges Rad 14-2 zum Übertragen einer Motorleistung oder eines Antriebsdrehmoments T1 auf eine Straßenoberfläche 13 durch eine Getriebeanordnung 16 und eine erste Achse 18 einschließt.
Das Fahrzeug 10 schließt außerdem eine zweite Achse 20 ein. Wie dargestellt, ist die zweite Achse 20 betriebsmäßig unabhängig von dem Motor 12 und dem Getriebe 16. Die zweite Achse 20 schließt einen Elektromotor-Generator 22 ein, der konfiguriert ist, das Fahrzeug 10 über einen zweiten Satz von Rädern anzutreiben, der ein erstes oder linksseitiges Straßenrad 24-1 und ein zweites oder rechtsseitiges Straßenrad 24-2 einschließt. Der Elektromotor-Generator 22 erhält seine elektrische Energie von einer Energiespeichervorrichtung 26. Wie Fachleuten im Stand der Technik bekannt, schließt der Motor-Generator 22 einen Stator 22-1 und einen Rotor 22-2 ein, die konfiguriert sind, eine Motor-Generator-Ausgabe oder ein Antriebsdrehmoment T2 zu verleihen. Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist der Elektromotor-Generator 22 konfiguriert, das Fahrzeug 10 über das Antriebsdrehmoment T2 unabhängig von dem Motor 12 anzutreiben, und versorgt das Fahrzeug 10 mit einem bedarfsgesteuerten elektrischen Achsantrieb. Das Fahrzeug 10 kann ausschließlich über den Elektromotor-Generator 22 angetrieben werden, d. h. in einem rein elektrischen Fahrzeug- oder „EV“-Modus. Wenn andererseits sowohl die erste als auch die zweite Achse 18, 20 von dem jeweiligen Motor 12 und dem Elektromotor-Generator 22 angetrieben werden, ist das Fahrzeug 10 mit einem Allradantrieb ausgestattet. Obwohl sich die restliche Offenbarung in erster Linie auf die Beschreibung der zweiten Achse 20 konzentriert, sollte beachtet werden, dass es nichts gibt, das das Fahrzeug 10 daran hindert, einen zweiten Elektromotor-Generator aufzunehmen. Ein solcher zusätzlicher Motor-Generator kann im Wesentlichen dem elektrischen Motor-Generator 22 ähnlich sein und als Teil der ersten Achse 18 eingeschlossen sein, um den Vorderrädern 14-1, 14-2 ein Antriebsdrehmoment T1 zuzuführen, sei es zusätzlich zum Verbrennungsmotor 12 oder in dessen Abwesenheit. Dementsprechend ist in der Ausführungsform des Fahrzeugs 10, die den Verbrennungsmotor 12 ausschließt, das Fahrzeug 10 ein Fahrzeug mit Elektroantrieb.
Die zweite Achse 20 schließt eine erste Achswelle 28-1, die betriebsmäßig mit dem linken Straßenrad 24-1 verbunden ist, und eine zweite Achswelle 28-2 ein, die betriebsmäßig mit dem linken Straßenrad 24-2 verbunden ist. Jede der ersten und der zweiten Achswelle 28-1, 28-2 ist konfiguriert, sich um eine gemeinsame erste Achse Y1 zu drehen. Wie zu sehen ist, ist die erste Achse Y1 im Allgemeinen senkrecht zur Fahrzeuglängsachse X angeordnet. Die zweite Achse 20 schließt auch ein Elektromotorachsgetriebe 30 ein, das konfiguriert ist, das Antriebsdrehmoment T2 auf die erste und zweite Achswelle 28-1, 28-2 zu übertragen. Wie in 2 dargestellt, schließt das Elektromotorachsgetriebe 30 einen ersten Zahnradsatz 32-1 ein, der mit der ersten Achswelle 28-1 betriebsmäßig verbunden ist. Das Elektromotorachsgetriebe 30 schließt außerdem einen zweiten Zahnradsatz 32-2 ein, der betriebsmäßig mit der zweiten Achswelle 28-2 verbunden ist. Wie dargestellt, ist der erste Planetenradsatz 32-1 ein Planeten- oder Umlaufradsatz, der konfiguriert ist, sich um die erste Achse Y1 zu drehen, und weist ein erstes Element 34-1, ein zweites Element 36-1, ein drittes Element 38-1 und ein viertes Element 40-1 auf. Der zweite Planetenradsatz 32-21 ist ein Planetenradsatz, der ähnlich konfiguriert ist, sich um die erste Achse Y1 zu drehen, und weist ein erstes Element 34-2, ein zweites Element 36-2, ein drittes Element 38-2 und ein viertes Element 40-2 auf.
Der Motor-Generator 22 ist auf der ersten Achse Y1 zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnradsatz 32-1, 32-2 angeordnet. Der Motor-Generator 22, der Teil des Elektromotorachsgetriebes 30 ist, ist konfiguriert, das eingegebene Antriebsdrehmoment T2 direkt anzulegen, d. h., jedem des ersten und des zweiten Zahnradsatzes 32-1, 32-2 eine direkte Drehmomenteingabe bereitzustellen. Wie dargestellt, schließt das Elektromotorachsgetriebe 30 im Allgemeinen einen Achsgetriebekasten oder -gehäuse 41 ein, das konfiguriert ist, verschiedene hierin offenbarte und beschriebene Komponenten einzuschließen. Der Stator 22-1 des Motor-Generators 22 kann an dem Achsgetriebegehäuse 41 befestigt sein. Der Rotor 22-2 des Motorgenerators 22 ist betriebsmäßig mit dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz 32-1, 32-2 verbunden. Genauer kann jedes des vierten Elements 40-1 des ersten Planetenradsatzes 32-1 und des vierten Elements 40-2 des zweiten Planetenradsatzes 32-2 direkt mit dem Rotor 22-2 des Elektromotors verbunden sein. Ferner kann das dritte Element 38-1 des ersten Planetenradsatzes 32-1 kontinuierlich mit der ersten Achswelle 28-1 verbunden sein, d. h. zur gleichzeitigen Drehung ohne Unterbrechung der Verbindung oder der resultierenden Drehmomentübertragung, während das dritte Element 38-2 des zweiten Planetenradsatzes 32-2 kontinuierlich mit der zweiten Achswelle 28-2 verbunden sein kann.
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2 kann das Elektromotorachsgetriebe 30 auch eine Übertragungswelle 42 einschließen, die auf einer zweiten Achse Y2 angeordnet ist, die parallel zu der ersten Achse Y1 ist. Die Übertragungswelle 42 ist konfiguriert, den ersten Planetenradsatz 32-1 mit dem zweiten Planetenradsatz 32-2 betriebsmäßig, d. h. drehbar zu verbinden. Das Elektromotorachsgetriebe 30 kann auch ein Zwischenrad 44 einschließen, das zwischen der Übertragungswelle 42 und dem zweiten Planetenradsatz 32-2 angeordnet ist. Das Zwischenrad 44 ist konfiguriert, sich um eine dritte Achse Y3 zu drehen, die parallel zu jeder der ersten und der zweiten Achse Y1, Y2 ist. Wie in 2 dargestellt, steht das Zwischenrad 44 in kontinuierlichem Eingriff mit dem ersten Element 34-2 des zweiten Planetenradsatzes 32-2. Das Zwischenrad 44 ist konfiguriert, eine Drehrichtung des ersten Elements 34-2 des zweiten Planetenradsatzes 32-2 relativ zu einer Drehrichtung des ersten Elements 34-1 des ersten Planetenradsatzes 32-1 umzukehren. Wie dargestellt, schließt die Übertragungswelle 42 insbesondere ein erstes keilverzahntes Ende 42-1, das mit dem ersten Element 34-1 des ersten Planetenradsatzes 32-1 in Eingriff steht, und ein zweites keilverzahntes Ende 42-2 ein, das betriebsmäßig mit dem ersten Element 34-2 des zweiten Planetenradsatzes 32-2 über das Zwischenrad 44 verbunden ist.
Das Elektromotorachsgetriebe 30 kann außerdem eine Kupplung 46 einschließen, die in die Übertragungswelle 42 (dargestellt in 2) integriert ist und konfiguriert ist, den ersten Planetenradsatz 32-1 selektiv von dem zweiten Planetenradsatz 32-2 zu trennen. Die Kupplung 46 kann als auswählbare Einwegkupplung (OWC) konfiguriert sein. Insbesondere kann die Kupplung 46 das erste keilverzahnte Ende 42-1 von dem zweiten keilverzahnten Ende 42-2 trennen und ermöglichen, dass sich die zwei jeweiligen keilverzahnten Enden unabhängig voneinander drehen. Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2 kann in dem ersten Planetenradsatz 32-1 das jeweilige erste Element 34-1 ein Hohlrad mit relativ kleinerem Durchmesser sein und das zweite Element 36-1 kann ein Hohlrad mit relativ größerem Durchmesser sein. In ähnlicher Weise kann in dem zweiten Planetenradsatz 32-2 das jeweilige erste Element 34-2 ein Hohlrad mit relativ kleinerem Durchmesser sein und das zweite Element 36-2 kann ein Hohlrad mit relativ größerem Durchmesser sein. Jedes der jeweiligen dritten Elemente 38-1, 38-2 kann ein Planetenträger sein, während jedes der jeweiligen vierten Elemente 40-1, 40-2 ein Sonnenrad sein kann. Jede jeweilige Planetenträger-Ausführungsform der dritten Elemente 38-1, 38-2 soll eine Vielzahl von Ritzeln 48-1 bzw. 48-2 stützen. Wie dargestellt, stehen die Ritzel 48-1 mit den jeweiligen ersten Elementen 34-1, zweiten Elementen 36-1 und vierten Elementen 40-1 in Eingriff. In ähnlicher Weise stehen die Ritzel 48-2 mit den jeweiligen ersten Elementen 34-2, zweiten Elementen 36-2 und vierten Elementen 40-2 in Eingriff.
Wie in 2 und 3 dargestellt, kann die Vielzahl von Ritzeln 48-1 als ein jeweiliger erster Satz von Ritzeln mit abgestuftem Durchmesser konfiguriert sein, die drehbar auf dem Planetenträger 38-1 des ersten Planetenradsatzes 32-1 montiert sind. In ähnlicher Weise kann die Vielzahl von Ritzeln 48-2 als ein jeweiliger zweiter Satz von Ritzeln mit abgestuftem Durchmesser konfiguriert sein, die drehbar auf dem Planetenträger 38-2 des zweiten Planetenradsatzes 32-2 montiert sind. Jeder des ersten und des zweiten Planetenradsatzes 32-1 und 32-2 kann mindestens drei Ritzel 48-1, 48-2 mit abgestuftem Durchmesser einschließen. Jedes Ritzel 48-1 mit abgestuftem Durchmesser kann einen Ritzelabschnitt 48-1A mit relativ kleinerem Durchmesser und einen Ritzelabschnitt 48-1B mit relativ größerem Durchmesser einschließen. In ähnlicher Weise kann jedes Ritzel 48-2 mit abgestuftem Durchmesser einen Ritzelabschnitt 48-2A mit relativ kleinerem Durchmesser und einen Ritzelabschnitt 48-2B mit relativ größerem Durchmesser einschließen. In der beschriebenen Ausführungsform steht jeder Ritzelabschnitt 48-1A, 48-2A mit relativ kleinerem Durchmesser in Eingriff mit dem jeweiligen Hohlrad 34-1, 34-2 mit relativ kleinerem Durchmesser. Ferner steht jeder Ritzelabschnitt 48-1B, 48-2B mit relativ größerem Durchmesser in Eingriff mit dem jeweiligen Hohlrad 36-1, 36-2 mit relativ größerem Durchmesser.
Das Elektromotorachsgetriebe 30 kann auch eine erste Bremse 50-1 und eine zweite Bremse 50-2 einschließen. In einer in 2 dargestellten Ausführungsform ist die erste Bremse 50-1 so konfiguriert, dass sie das Hohlrad 36-1 mit dem relativ größeren Durchmesser des ersten Planetenradsatzes 32-1 mit dem Achsgetriebegehäuse 41 verbindet. Darüber hinaus, wie in der Ausführungsform aus 2 dargestellt, ist die zweite Bremse 50-2 konfiguriert, das Hohlrad 36-2 mit relativ größerem Durchmesser des ersten Planetenradsatzes 32-2 mit dem Achsgetriebegehäuse 41 zu verbinden. In einer in 3 dargestellten alternativen Ausführungsform ist die erste Bremse 50-1 so konfiguriert, dass sie das Hohlrad 34-1 mit relativ kleinerem Durchmesser des ersten Planetenradsatzes 32-1 mit dem Achsgetriebegehäuse 41 verbindet. In der gleichen Ausführungsform ist die zweite Bremse 50-2 konfiguriert, das Hohlrad 34-2 mit relativ kleinerem Durchmesser des ersten Planetenradsatzes 32-2 mit dem Achsgetriebegehäuse 41 zu verbinden. In jeder der in 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen nutzt das Elektromotorachsgetriebe 30 eine Differentialdrehung eines Elements jedes des ersten und des zweiten Zahnradsatzes 32-1, 32-2, wie durch gesteuertes Betätigen der ersten und der zweiten Bremse 50-1, 50-2 reguliert. Insgesamt soll eine solche gesteuerte Betätigung der ersten und der zweiten Bremse 50-1, 50-2 ermöglichen, dass sich die erste und die zweite Achswelle 28-1, 28-2 mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen, während sowohl der erste als auch der zweite Zahnradsatz das Antriebsdrehmoment T2 aufnimmt, wenn das Fahrzeug die Fahrbahn 13 überquert.
Wie in 1 dargestellt, schließt das Fahrzeug 10 auch eine programmierbare Steuerung 60 ein, die konfiguriert ist, einen gewünschten Antrieb des Fahrzeugs 10 als Reaktion auf einen oder mehrere Befehle eines Fahrers des betreffenden Fahrzeugs zu erreichen. Insbesondere kann die Steuerung 60 so programmiert sein, dass sie den Betrieb der ersten Leistungsquelle wie des Verbrennungsmotors 12 und des Elektromotorachsgetriebes 30 regelt und koordiniert. Dementsprechend kann die Steuerung 60 den Betrieb des Motor-Generators 22 sowie die erste und die zweite Bremse 50-1, 50-2 steuern. Die erste und die zweite Bremse 50-1, 50-2 können reguliert werden, indem der auf die jeweiligen Bremsen ausgeübte Druckbetrag moduliert wird, und ermöglichen dadurch einen gesteuerten Bremsschlupf und eine nicht synchronisierte Drehung der jeweiligen Straßenräder 24-1, 24-2 und übertragen gleichzeitig das Antriebsdrehmoment T2 auf das erste und das zweite Straßenrad 24-1, 24-2 in geeigneter Weise. Die Steuerung 60 kann auch so programmiert sein, dass sie den Betrieb der Kupplung 46 steuert, um den Zahnradsatz 32-1 selektiv vom zweiten Zahnradsatz 32-2 zu trennen und die jeweilige erste und zweite Achswelle 28-1, 28-2 völlig unabhängig voneinander drehen zu lassen. Während sich in einer solchen Situation die erste und die zweite Achswelle 28-1, 28-2 unabhängig voneinander drehen würden, würden die erste und die zweite Achswelle jeweils einzeln das Antriebsdrehmoment T2 auf das jeweilige erste und zweite Straßenrad 24-1, 24-2 übertragen. Um dies zu erreichen, kann die Steuerung 60 einen Prozessor und einen konkreten, nichttransitorischen Speicher einschließen, der Anweisungen zum Betreiben des darin programmierten Elektromotorachsgetriebes 30 einschließt. Der Speicher kann ein beliebiges beschreibbares Medium sein, das an der Bereitstellung von computerlesbaren Daten oder Prozessanweisungen beteiligt ist. Ein solches beschreibbares Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien.
Nichtflüchtige Medien für die Steuerung 60 können beispielsweise optische oder magnetische Platten und andere persistente Speicher einschließen. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) einschließen, der einen Hauptspeicher bilden kann. Solche Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien übertragen werden, einschließlich Koaxialkabeln, Kupferdrähten und Lichtwellenleitern, einschließlich der Drähte, die einen mit einem Prozessor eines Computers gekoppelten Systembus einschließen. Der Speicher der Steuerung 60 kann auch eine Diskette, eine flexible Platte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium usw. einschließen. Die Steuerung 60 kann mit anderer erforderlicher Computerhardware wie etwa der notwendigen Analog-Digital- (A/D) und/oder Digital-Analog-(D/A)-Schaltlogik mit Hochgeschwindigkeitstakt sowie allen notwendigen Eingabe-/Ausgabeschaltlogiken und -vorrichtungen (I/O) sowie entsprechender Signalkonditionierungs- und/oder Pufferschaltlogik konfiguriert oder damit ausgestattet sein. Irgendwelche Algorithmen, die von der Steuerung 60 benötigt werden oder auf die davon zugegriffen werden kann, können in dem Speicher gespeichert und automatisch ausgeführt werden, um die erforderliche Funktionalität des Elektromotorachsgetriebes 30 bereitzustellen.
Während des Betriebs kann die Steuerung 60 die erste Bremse 50-1 vollständig einrücken oder schließen und dadurch bewirken, dass sich das erste Straßenrad 24-1 schneller dreht als das zweite Straßenrad 24-2, oder alternativ die zweite Bremse 50-2 schließen und dadurch bewirken, dass sich das zweite Straßenrad 24-2 schneller dreht als das erste Straßenrad 24-1. Ferner kann die Steuerung 60 so programmiert sein, dass sie die erste Bremse 50-1 und die zweite Bremse 50-2 teilweise einrückt oder einem Schlupf unterliegt, um eines des ersten Straßenrades 24-1 und des zweiten Straßenrades 24-2 zu einer schnelleren Drehung zu bewegen als andere. Solche unterschiedlichen Drehzahlen des ersten und des zweiten Straßenrads 24-1, 24-2 erleichtern eine Differentialwirkung in dem Elektromotorachsgetriebe 30, zum Beispiel zum Fahren von Kurven. Außerdem kann eine solche Fähigkeit des Elektromotorachsgetriebes 30 verwendet werden, um eine Drehmomentvektor- oder Giersteuerfunktion in dem Fahrzeug zu erleichtern, d. h. die Fähigkeit, das Eingabedrehmoment für jedes Rad 24-1, 24-2 zur Beeinflussung des Einlenkens und der Handhabung des Fahrzeugs 10 zu variieren.
In der Ausführungsform aus 3 kann die Steuerung 60 die Kupplung 46 einrücken, um ein numerisch niedrigeres Übersetzungsverhältnis in dem Elektromotorachsgetriebe 30 zu bewirken. Außerdem kann ein teilweises Einrücken der ersten und der zweiten Bremse 50-1, 50-2 über die Steuerung 60 verwendet werden, um einen relativen Schlupf zwischen der jeweiligen ersten und der zweiten Bremse zu ermöglichen, während die Kupplung 46 ausgerückt wird, um ein numerisch höheres Übersetzungsverhältnis im Elektromotorachsgetriebe 30 zu bewirken. In der alternativen Ausführungsform der 2 kann die Steuerung 60 so konfiguriert sein, dass sie die erste und die zweite Bremse 50-1, 50-2 teilweise einrückt, um einen relativen Schlupf zwischen der ersten und der zweiten Bremse zu ermöglichen, während die Kupplung 46 ausgerückt wird, um ein numerisch niedrigeres Übersetzungsverhältnis in dem Elektromotorachsgetriebe 30 zu bewirken. Außerdem kann ein vollständiges Einrücken der Kupplung 46 verwendet werden, um ein numerisch höheres Übersetzungsverhältnis in dem Elektromotorachsgetriebe 30 zu bewirken. In jeder der beiden oben beschriebenen Ausführungsformen ist das Elektromotorachsgetriebe 30 konfiguriert, eine Differentialwirkung zwischen der ersten und der zweiten Achswelle 28-1, 28-2 zu ermöglichen, während selektiv zwei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Motor-Generator 22 und den Straßenrädern 24-1, 24-2 bereitgestellt werden.
Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, jedoch ist der Schutzumfang der Offenbarung ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Weisen und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Offenbarung im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Ausführen der in den beiliegenden Ansprüchen definierten Offenbarung. Ferner sind die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die Merkmale verschiedener in der vorliegenden Beschreibung erwähnter Ausführungsformen nicht notwendigerweise als voneinander unabhängige Ausführungsformen zu verstehen. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder einer Vielzahl anderer gewünschter Merkmale aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was zu anderen Ausführungsformen führt, die nicht in Worten oder unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen solche anderen Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche.

Claims

Elektromotorachsgetriebe mit einem Achsgetriebegehäuse für eine Fahrzeugantriebsachse mit einer ersten und einer zweiten Achswelle, die konfiguriert sind, sich um eine gemeinsame erste Achse zu drehen, wobei das Elektromotorachsgetriebe Folgendes umfasst: einen ersten Planetenradsatz, der zur Drehung um die erste Achse betriebsmäßig mit der ersten Achswelle verbunden ist und ein erstes, zweites, drittes und viertes Element aufweist; einen zweiten Planetenradsatz, der zur Drehung um die erste Achse betriebsmäßig mit der zweiten Achswelle verbunden ist und ein erstes, zweites, drittes und viertes Element aufweist; und und einen Elektromotor, der auf der ersten Achse angeordnet und konfiguriert ist, jedem des ersten und des zweiten Planetenradsatzes eine direkte Elektromotor-Drehmomenteingabe bereitzustellen.
Elektromotorachsgetriebe nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor einen an dem Achsgetriebegehäuse befestigten Stator und einen mit dem ersten und zweiten Planetenradsatz verbundenen Rotor einschließt und wobei das vierte Element des ersten Planetenradsatzes und das vierte Element des zweiten Planetenradsatzes jeweils direkt mit dem Rotor des Elektromotors verbunden sind.
Elektromotorachsgetriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Übertragungswelle, die auf einer zweiten Achse angeordnet ist, die parallel zu der ersten Achse ist und konfiguriert ist, den ersten Planetenradsatz wirksam mit dem zweiten Planetenradsatz zu verbinden.
Elektromotorachsgetriebe nach Anspruch 3, ferner umfassend ein Zwischenrad, das zwischen der Übertragungswelle und dem zweiten Planetenradsatz angeordnet ist und konfiguriert ist, eine Drehrichtung des ersten Planetenradsatzes relativ zu einer Drehrichtung des zweiten Planetenradsatzes umzukehren.
Elektromotorachsgetriebe nach Anspruch 3, ferner umfassend eine Kupplung, die auf der Übertragungswelle angeordnet ist und konfiguriert ist, den ersten Planetenradsatz selektiv von dem zweiten Planetenradsatz zu trennen.
Elektromotorachsgetriebe nach Anspruch 5, wobei die Kupplung als eine auswählbare Einwegkupplung konfiguriert ist.
Elektromotorachsgetriebe nach Anspruch 1, wobei in jedem des ersten und des zweiten Planetenradsatzes das jeweilige erste Element ein Hohlrad mit relativ kleinerem Durchmesser ist, das zweite Element ein Hohlrad mit relativ größerem Durchmesser des Hohlrades ist, das jeweilige dritte Element ein Planetenträger ist und das jeweilige vierte Element ein Sonnenrad ist.
Elektromotorachsgetriebe nach Anspruch 7, wobei: der erste Planetenradsatz einen ersten Satz Ritzel mit abgestuftem Durchmesser einschließt; der zweite Planetenradsatz einen zweiten Satz Ritzel mit abgestuftem Durchmesser einschließt; jedes Ritzel mit abgestuftem Durchmesser des ersten und des zweiten Satzes von Ritzeln mit abgestuftem Durchmesser einen Ritzelabschnitt mit relativ kleinerem Durchmesser und einen Ritzelabschnitt mit relativ größerem Durchmesser einschließt; und in jedem des ersten und des zweiten Planetenradsatzes der Ritzelabschnitt mit relativ kleinerem Durchmesser mit dem Hohlrad mit relativ kleinerem Durchmesser in Eingriff steht und der Ritzelabschnitt mit relativ größerem Durchmesser mit dem Hohlrad mit relativ größerem Durchmesser in Eingriff steht.
Elektromotorachsgetriebe nach Anspruch 7, ferner umfassend: eine erste Bremse, die konfiguriert ist, eines des Hohlrades mit relativ größerem Durchmesser und des Hohlrades mit relativ kleinerem Durchmesser des ersten Planetenradsatzes an dem Achsgetriebegehäuse aufzusetzen; und eine zweite Bremse, die konfiguriert ist, eines des Hohlrades mit relativ größerem Durchmesser und des Hohlrades mit relativ kleinerem Durchmesser des zweiten Planetenradsatzes an dem Achsgetriebegehäuse aufzusetzen.
Elektromotorachsgetriebe nach Anspruch 7, wobei der Planetenträger des ersten Planetenradsatzes kontinuierlich mit der ersten Achswelle verbunden ist und der Planetenträger des zweiten Planetenradsatzes kontinuierlich mit der zweiten Achswelle verbunden ist.