DE102020204568A1

DE102020204568A1 - Multi-speed electric axle assembly

Info

Publication number: DE102020204568A1
Application number: DE102020204568.2A
Authority: DE
Inventors: Andrew T. Brammer; Michael D. Cook; Jordan M. Houser
Original assignee: Dana Heavy Vehicle Systems Group LLC
Current assignee: Dana Heavy Vehicle Systems Group LLC
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2020-04-08
Publication date: 2020-10-15
Also published as: CN111806214B; US11971090B2; CN111806214A; US20200325966A1; US11674566B2; US20230250862A1

Abstract

Verschiedene Verfahren und Systeme werden für eine elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe (10) mit drei Übersetzungsverhältnissen bereitgestellt. Die elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe (10) umfasst eine oder mehrere Energieversorgungen (12, 16), eine oder mehrere Wellen (14), die funktionsmäßig mit der einen oder den mehreren Energieversorgungen (12, 16) gekoppelt sind, und ein Differential (44), und einen oder mehrere Ravigneaux-Sätze, die mit der einen oder den mehreren Wellen (14) zusammengeschlossen sind. Der eine oder die mehreren Ravigneaux-Sätze der elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe (10) liefern die drei Übersetzungsverhältnisse liefern.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 10. April 2019 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/831,784 mit dem Titel „Multi-Speed Electric Axle Assembly“. Der gesamte Inhalt der oben genannten Anmeldungen wird hiermit für alle Zwecke durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
GEBIET
Ausführungsformen des hierin offenbarten Gegenstands betreffen eine elektrische Fahrzeug-Mehrgang-Achsbaugruppe.
HINTERGRUND
Achsbaugruppen für elektrische Fahrzeuge können ein Eingang-Getriebe einschließen, da Elektromotoren im Vergleich zu Verbrennungsmotoren ein größeres UpM-Fenster haben, in dem der Motor effizient arbeiten kann. Jedoch verlangt die Verwendung von Eingang-Getrieben in elektrischen Fahrzeugen einen Kompromiss zwischen unterer Beschleunigung und steigenden Drehzahlen, wobei die meisten Hersteller eine Beschleunigung über höhere Drehzahlen favorisieren.
KURZE BESCHREIBUNG
Selbst in elektrischen Fahrzeug-Mehrgang-Achsbaugruppen kann ferner der Wunsch nach minimalem Gewicht und einer kompakten Einheit die verfügbaren Übersetzungsverhältnisse einschränken. Als solches umfasst in einem Ausführungsbeispiel ein System eine elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe mit drei Übersetzungsverhältnissen. Die elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe umfasst eine oder mehrere Energieversorgungen, eine oder mehrere Wellen, die funktionsmäßig mit der einen oder den mehreren Energieversorgungen gekoppelt sind, und ein Differential, und einen oder mehrere Ravigneaux-Sätze, die mit der einen oder den mehreren Wellen zusammengeschlossen sind. Der eine oder die mehreren Ravigneaux-Sätze der elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe liefern die drei Übersetzungsverhältnisse.
Es sei bemerkt, dass die obige kurze Beschreibung abgegeben wird, um in vereinfachter Form einen Überblick über eine Auswahl von Konzepten zu liefern, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu benennen, dessen Schutzbereich einzig und allein von den Ansprüchen definiert wird, die sich an die Beschreibung anschließen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die einen der oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung genannten Nachteile beheben.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird besser verständlich, wenn die folgende Beschreibung nicht-beschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen werden, wobei nachstehend:

1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist;
2 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist;
3 eine schematische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist;
4 eine schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist; und
5 eine schematische Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels einer elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Elektrische Fahrzeuge (EVs) können ein einzelnes Getriebe verwenden, um die Räder anzutreiben, da Elektromotoren im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren ein größeres UpM-Fenster haben, in dem der Motor effizient arbeiten kann, wobei die Motoren über dem gesamten Bereich des UpM-Fensters effizient mit Leistung versorgt werden. Somit benötigen EVs keinen spezifischen UpM-Bereich, der während eines Fahrens mit langsamer Geschwindigkeit oder während einer Beschleunigung verwendet werden muss, und können fast sofortig ein Drehmoment von null Umdrehungen aus produzieren. Somit wird für eine Achsbaugruppe eines Elektrofahrzeugs ein Übersetzungsverhältnis ausgewählt, das ein Gleichgewicht zwischen Beschleunigung und Höchstgeschwindigkeit enthält. Falls das Übersetzungsverhältnis zu niedrig ist, kann das EV sehr schnell beschleunigen, aber auf eine niedrige Höchstgeschwindigkeit beschränkt sein. Falls andererseits das Übersetzungsverhältnis hoch ist, kann die Übersetzung für Höchstgeschwindigkeiten optimal sein, aber die Beschleunigung ist beschränkt. Somit besteht ein Bedarf an EVs, die erhöhte Drehzahlen erreichen können, ohne dass dies auf Kosten der Beschleunigung geht. Ferner können verschiedene Kundenanwendungen (z.B. Rennfahranwendungen) nach einer elektrischen Achsbaugruppe mit mehreren Übersetzungsverhältnissen verlangen oder von einer solchen profitieren.
Somit wird entsprechend den hier offenbarten Ausführungsbeispielen eine elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe bereitgestellt, die einem EV ermöglicht, drei individuelle Übersetzungsverhältnisse aufzuweisen. Die elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe umfasst eine oder mehrere Energieversorgungen und einen Satz von mit einer Zahnradanordnung bzw. Getriebegruppe verbundenen Wellen, wobei genau drei individuelle Übersetzungsverhältnisse durch Verriegeln unterschiedlicher Teile der Getriebegruppe erreicht werden. Die individuellen Übersetzungsverhältnisse können über verschiedene Kupplungsbetätigungen ausgewählt werden, die einen Satz von Stellantrieben und Kupplungen verwenden. Durch Verwenden der elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe können EVs ein besseres Startverhalten unter Verwendung von niedrigen Gängen, ein effizienteres Hochgeschwindigkeitsfahren unter Verwendung von höheren Gängen aufweisen und erhöhte Drehzahlen erreichen, ohne dass dies auf Kosten der Beschleunigung geht. Ferner kann ein einzelner Schaltsynchronisierer der Art eines manuellen Getriebes für alle drei Übersetzungsverhältnisse verwendet werden, wodurch die Kosten, Gewicht und Komplexität der Getriebebox verringert werden. Ferner können durch Verwenden der drei Gänge die Leistungsfähigkeit bei mittlerer Geschwindigkeit sowie die gesamte Fahrzeugwirksamkeit erhöht werden, da der Motor und ein Antriebsstrang in einer Zone mit höchstem Wirkungsgrad gehalten werden können. In manchen Ausführungsformen kann die Getriebegruppe ein Ravigneaux- oder ravigneauxartiger Zahnradsatz sein. Der Ravigneaux- oder ravigneauxartige Satz kann vorteilhaft sein, wenn drei Übersetzungsverhältnisse verlangt werden, da der Getriebe- bzw. Zahnradsatz eine kompakte Lösung im Vergleich mit anderen Zahnradarchitekturen vorsieht. Alle drei Übersetzungsverhältnisse können erreicht werden, indem eine Komponente (zum Beispiel ein Planetenradträger, ein großes Sonnenrad) des Ravigneaux- oder ravigneauxartigen Satzes festgelegt wird, wobei das dritte Zahnrad ein 11 Endverhältnis erzeugt. Das Verwenden eines 1:1-Endverhältnisses kann auch den Fahrzeugwirkungsgrad aufgrund einer Reibungsverringerung werden, was wiederum zu einem erhöhten Fahrbereich für das Fahrzeug führt.
Ausführungsbeispiele einer elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe sind in den 1 bis 5 dargestellt. Jedes Ausführungsbeispiel kann als eine elektrische Antriebsachse verwendet werden. Jedes Ausführungsbeispiel kann in Lastkraftwagen, in sowohl leichten als auch schweren Nutzfahrzeugen und für Personen-, Gelände- und Sport-Geländefahrzeugen Verwendung finden. Außerdem kann jedes Ausführungsbeispiel der elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe zur Verwendung in vorderen und/oder hinteren Antriebsachsen und in lenkbaren und nicht-lenkbaren Achsen eingesetzt werden. Die hier beschriebenen elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppen können auch Anwendungen in der Industrie, für den Zugverkehr, im Militär, in der Landwirtschaft und in der Luft- und Raumfahrt haben.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe 10 in einem Fahrzeug 1 ist in 1 gezeigt. Die Achsenbaugruppe 10 umfasst einen ersten elektrischen Motor/Generator 12, einen zweiten elektrischen Motor/Generatoren 16 und eine erste Welle 14. Der erste elektrische Motor/Generator 12 und der zweite elektrische Motor/Generator 16 liefern jeweils einen Leistung, die die Achsenbaugruppe 10 antreiben kann. Die erste Welle 14 ist funktionsmäßig mit dem ersten elektrischen Motor/Generator 12 zur Drehung gekoppelt. In einigen Ausführungsbeispielen kann die erste Welle 14 auch funktionsmäßig mit dem zweiten elektrischen Motor/Generator 16 zur Drehung gekoppelt sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann die erste Welle 14 zur Drehung durch ein oder mehrere Lager gestützt sein. Die erste Welle 14 erstreckt sich von dem ersten und zweiten elektrischen Motor/Generator 12, 16 in eine erste Getriebegruppe 18. Eine von dem ersten und zweiten elektrischen Motor/Generator 12, 16 der ersten Getriebegruppe 18 mitgeteilte Leistung wird von der ersten Welle 14 in nur eine Seite 20 der ersten Getriebegruppe 18 übertragen.
Die erste Getriebegruppe 18 umfasst ein erstes Sonnenrad 22. Das erste Sonnenrad 22 ist das funktionsmäßig mit der ersten Welle 14 gekoppelt und rotiert mit ihr. Das erste Sonnenrad 22 ist in verzahnendem Eingriff mit einem ersten Planetenradsatz 24. Die erste Planetenradsatz 24 ist in verzahnendem Eingriff mit einem zweiten Planetenradsatz 26. Der zweiten Planetenradsatz 26 ist in verzahnendem Eingriff mit dem ersten Planetenradsatz 24, einem zweiten Sonnenrad 28 und einem Hohlrad 30. Das erste Sonnenrad 22 hat einen äußersten Durchmesser, der geringer ist als ein äußerster Durchmesser des zweite Sonnenrades 28. Der erste Planetenradsatz 24 und der zweite Planetenradsatz 26 sind mit einem Planetenradträger 52 gekoppelt. Der erste Planetenradsatz 24 und der zweite Planetenradsatz 26 rotieren unabhängig von dem Planetenradträger. Der erste Planetenradsatz 24 und der zweite Planetenradsatz 26 rotieren zusammen mit einem festen Übersetzungsverhältnis in Bezug zueinander. In manchen Ausführungsformen kann die erste Getriebegruppe 18 ein Ravigneaux-Satz sein.
In einigen Ausführungsbeispielen können Drehverriegelungsbaugruppen selektiv mit unterschiedlichen Teilen der ersten Getriebegruppe 18 im Eingriff sein, wodurch das Fahrzeug 1 bei drei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse arbeiten kann. Beispielsweise können die Drehverriegelungsbaugruppen Kupplungen und Stellantriebe sein, die kommunikativ mit einer Steuervorrichtung 54 gekoppelt sind. Als Reaktion auf eine Benutzereingabe kann die Steuervorrichtung 54 ein Signal senden, das bewirkt, dass eine oder mehrere Kupplungen selektiv mit einem Abschnitt bzw. Teil der ersten Getriebegruppe 18 in Eingriff gebracht werden. Eine erste Kupplung 56 kann selektiv mit mindestens einem Abschnitt des Planetenradträgers 52 in Eingriff treten. Wenn die erste Kupplung 56 mit dem Planetenradträger 52 im Eingriff ist, wird der Planetenradträger 52 stationär festgehalten und rotiert nicht. Eine zweite Kupplung 58 kann selektiv mit mindestens einem Abschnitt des zweiten Sonnenrades 28 in Eingriff treten. Wenn die zweite Kupplung 58 mit dem zweiten Sonnenrad 28 im Eingriff ist, wird das zweite Sonnenrad 28 stationär festgehalten und rotiert nicht. Eine dritte Kupplung 60 kann selektiv mit mindestens einem Abschnitt des ersten Sonnenrades 22 und des zweiten Sonnenrades 28 in Eingriff treten. Wenn die dritte Kupplung 60 mit dem ersten Sonnenrad 22 und dem zweiten Sonnenrad 28 im Eingriff ist, werden das erste Sonnenrad 22 und das zweite Sonnenrad 28 festgehalten und rotieren zusammen.
Das Hohlrad 30 ist fest mit einer zweiten Getriebegruppe 32 gekoppelt. Die zweite Getriebegruppe 32 umfasst ein erstes Zahnrad 34. Das erste Zahnrad 34 ist in verzahnendem Eingriff mit einem zweiten Zahnrad 36. Das zweite Zahnrad 36 ist funktionsmäßig mit einer zweiten Welle 38 gekoppelt. Die zweite Welle 38 kann zur Drehung durch ein oder mehrere Lager gestützt sein. In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Welle 38 in einer parallelen Beziehung zu der ersten Welle 14 vorgesehen. Ein drittes Zahnrad 40 kann an einem Ende der zweiten Welle 38 angeordnet sein. Das dritte Zahnrad 40 kann aus der Sorte der Ritzel sein und ist im verzahnenden Eingriff mit einem Hohlrad 42, das auf einem Differential 44 angeordnet ist. Das Differential 44 kann funktionsmäßig mit einer Achse 46 verbunden sein. Die Achse 46 kann eine erste Achsenwelle 48 und eine zweite Achsenwelle 50 umfassen. Die erste Achsenwelle 48 kann funktionsmäßig mit einem ersten Rad 62 gekoppelt sein und die zweite Achsenwelle 50 kann funktionsmäßig mit einem zweiten Rad 64 gekoppelt sein.
Somit kann das Fahrzeug bei einem ersten Übersetzungsverhältnis, einem zweiten Übersetzungsverhältnis und einem dritten Übersetzungsverhältnis fahren. Ein erstes Übersetzungsverhältnis kann ausgegeben werden, wenn der Planetenradträger 52 stationär festgehalten wird und nicht rotiert. Ein zweites Übersetzungsverhältnis kann ausgegeben werden, wenn das zweite Sonnenrad 28 stationär festgehalten wird und nicht rotiert. Ein drittes Übersetzungsverhältnis kann ausgegeben werden, wenn das erste Sonnenrad 22 und das zweite Sonnenrad 28 festgehalten werden und zusammen rotieren. Das erste, zweite und dritte Übersetzungsverhältnis kann jeweils zu 3.850:1, 1.974:1 und 1:1 spezifiziert werden. Diese besondere Verhältniswahl und Gesamtverhältnisspreizung kann einen ausreichenden Übersetzungsverhältnisüberlapp für den Drehzahlbereich der Motor/Generatoren 12, 16 liefern. In einigen Beispielen müssen das erste, zweite und dritte Übersetzungsverhältnis nicht unbedingt jeweils zu 3.850:1, 1.974:1 und 1:1 spezifiziert werden. Wie in 1 dargestellt, kann die Mehrgang-Achsenbaugruppe 10 in einer senkrechten Konfiguration sein. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „senkrechte Konfiguration“ auf den bzw. die elektrischen Motor/Generatoren, die Leistung liefern, die senkrecht zur Orientierung der Drehung des Achsenantriebsrades (zum Beispiel Achse 46) übertragen wird.
Allerdings kann, wie in einer zweiten nicht einschränkenden Ausführungsform in 2 dargestellt ist, eine elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe 100 des Fahrzeugs 1 in einer parallelen Konfiguration sein. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „parallelen Konfiguration“ auf den bzw. die elektrischen Motor/Generatoren, die Leistung liefern, die parallel zur Orientierung der Drehung des Achsenantriebsrades übertragen wird. Die Achsenbaugruppe 100 umfasst ein Differential 102, das funktionsmäßig an einer ersten Achsenwelle 104, die sich durch eine erste hohle Welle 106 erstreckt, und einer zweiten Achsenwelle 108, die sich durch eine zweite hohle Welle 110 erstreckt, befestigt ist. Eine Drehachse der ersten Achsenwelle 104 kann mit einer Drehachse der ersten hohlen Welle 106 ausgerichtet sein. In ähnlicher Weise kann eine Drehachse der zweiten Achsenwelle 108 mit einer Drehachse der zweiten hohlen Welle 110 ausgerichtet sein. Außerdem können die erste hohle Welle 106 und die zweite hohle Welle 110 in Längsrichtung ausgerichtet sein. Die erste Achsenwelle 104 kann funktionsmäßig mit einem ersten Rad 138 gekoppelt sein und die zweite Achsenwelle 108 kann funktionsmäßig mit einem zweiten Rad 140 gekoppelt sein.
Die erste hohle Welle 106 erstreckt sich senkrecht von einem ersten elektrischen Motor/Generator 112 und ist funktionsmäßig mit diesem gekoppelt. Die zweite hohle Welle 110 erstreckt sich senkrecht von einem zweiten elektrischen Motor/Generator 114 und ist funktionsmäßig mit diesem gekoppelt. Das Koppeln der ersten hohlen Welle 106 mit dem ersten elektrischen Motor/Generator 112 ermöglicht der ersten hohlen Welle 106 um ihre Drehachse zu rotieren. Das Koppeln der zweiten hohlen Welle 110 mit dem zweiten elektrischen Motor/Generator 114 ermöglicht der zweiten hohlen Welle 110 um ihre Drehachse zu rotieren. Die erste hohle Welle 106 und die zweite hohle Welle 110 können zur Drehung von einem oder mehreren Lagern gestützt sein.
Die erste hohle Welle 106 kann funktionsmäßig mit einem ersten Getriebezug 116 verbunden sein. Der erste Getriebezug 116 kann verwendet werden, um über die erste hohle Welle 106 eine Eingabe an den und eine Ausgabe von dem ersten elektrischen Motor/Generator 112 zu liefern. Die zweite hohle Welle 110 kann funktionsmäßig mit einem zweiten Getriebezug 118 verbunden sein. Der zweite Getriebezug 118 kann verwendet werden, um über die zweite hohle Welle 110 eine Eingabe an den und eine Ausgabe von dem zweiten elektrischen Motor/Generator 114 zu liefern. Der erste Getriebezug 116 und der zweite Getriebezug 118 sind gleich konfiguriert und somit wird der Kürze wegen nur die erste Getriebebezug 116 unten beschrieben.
Der ersten Getriebezug 116 umfasst ein erstes Zahnrad 120, das funktionsmäßig an der ersten hohlen Welle 106 befestigt ist und mit dieser rotiert. Das erste Zahnrad 120 und ein zweites Zahnrad 122 sind miteinander im Eingriff und rotieren zusammen. Das zweite Zahnrad 122 ist funktionsmäßig an einer ersten Welle 124 befestigt und rotiert mit dieser. Die erste Welle 124 erstreckt sich zu dem zweiten Getriebebezug 118 und ist operativ an einem zweiten Zahnrad 126 des zweiten Getriebezuges 118 befestigt und rotiert mit der ersten Welle 124. Die erste Welle 124 kann zur Drehung durch ein oder mehrere Lager gestützt sein. In einigen Ausführungsbeispielen ist die erste Welle 124 in einer parallelen Beziehung zu der ersten hohlen Welle 106 und der zweiten hohlen Welle 110 vorgesehen. Eine erste Welle 124 erstreckt sich in und durch eine erste Getriebegruppe 128 und eine zweite Getriebegruppe 130.
Die erste Welle 124 übermittelt Leistung, die von dem ersten elektrischen Motor/Generator 112 und dem zweiten elektrischen Motor/Generator 114 geliefert wird, an die erste Getriebegruppe 128. Die von dem ersten und zweiten elektrischen Motor/Generator 112, 114 der ersten Getriebegruppe 128 mitgeteilte Leistung wird von der ersten Welle 124 in beide Seiten der ersten Getriebegruppe 128 übertragen. In einigen Beispielen kann die erste Getriebegruppe 128 so konfiguriert sein wie das Ausführungsbeispiel der ersten Getriebegruppe 18 der in 1 dargestellten Mehrgang-Achsenbaugruppe 10. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Hohlrad 132 der ersten Getriebegruppe 128 fest mit der zweiten Getriebegruppe 130 gekoppelt. Genauer ist das Hohlrad 132 mit einem ersten Zahnrad 134 der zweiten Getriebegruppe 130 gekoppelt. Das erste Zahnrad 134 ist in verzahnendem Eingriff mit einem zweiten Zahnrad 136. In einigen Ausführungsbeispielen können das erste Zahnrad 134 und das zweite Zahnrad 136 jeweils Stirnräder sein. Beispielsweise kann das erste Zahnrad 134 ein Ritzel sein und das zweite Zahnrad 136 kann ein Großrad sein. Das zweite Zahnrad 136 kann auf dem Differential 102 angeordnet sein. Das Differential 102 kann so konfiguriert sein und arbeiten wie das Differential 44 des ersten Ausführungsbeispiels der in 1 dargestellten elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe 10.
Somit kann das Fahrzeug bei einem ersten Übersetzungsverhältnis, einem zweiten Übersetzungsverhältnis und einem dritten Übersetzungsverhältnis fahren. Beispielsweise können kommunikativ mit der Steuervorrichtung 54 gekoppelte Kupplungen selektiv mit verschiedenen Abschnitten der ersten Getriebegruppe 128 abhängig von einer Benutzereingabe in Eingriff gebracht werden. Beispielsweise kann eine erste Kupplung 142 während des Startes des Fahrzeugs aus einer ursprünglichen Halteposition in Eingriff kommen. Die erste Kupplung 142 kann auch eingreifen, wenn das Fahrzeug schon in dem zweiten Übersetzungsverhältnis ist und sich zu einer Geschwindigkeit verlangsamt, in der der erste oder zweite elektrische Motor/Generator 112, 114 nicht ausreichend Kraft erzeugen kann, um das Fahrzeug bei der Rate zu beschleunigen, wie von dem Fahrer gefordert. Eine zweite Kupplung 144 kann selektiv während eines Fahrens mit moderater Geschwindigkeit und eines Fahrens mit niedriger Geschwindigkeit eingreifen, wenn die Fahrzeuglast und die geforderte Beschleunigungsrate, wie vom Fahrer verlangt, beide relativ niedrig sind. Die zweite Kupplung 144 kann auch eingreifen, wenn das Fahrzeug schon in dem dritten Übersetzungsverhältnis ist und sich zu einer Geschwindigkeit verlangsamt hat, bei der der erste oder zweite elektrische Motor/Generator 112, 114 nicht ausreichend Kraft erzeugen kann, um das Fahrzeug bei der Rate zu beschleunigen, wie von dem Fahrer gefordert. Eine zweite Kupplung 146 kann selektiv während eines Fahrens mit hoher Geschwindigkeit und eines Fahrens mit moderater Geschwindigkeit eingreifen, wenn die Fahrzeuglast und die geforderte Beschleunigungsrate, wie vom Fahrer verlangt, beide relativ niedrig sind.
In einem dritten Ausführungsbeispiel, wie in 3 dargestellt, kann eine elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe 200 des Fahrzeugs 1 in einer parallelen Konfiguration sein und Leistung kann einer ersten Getriebegruppe nur von einer Seite der ersten Getriebegruppe übertragen werden. Beispielsweise kann die Achsenbaugruppe 200 ein Differential 202 umfassen, das operativ an einer Achse 204 befestigt ist. Die Achse 204 kann eine erste Achsenwelle 206 und eine zweite Achsenwelle 208 umfassen. Die erste Achsenwelle 206 erstreckt sich durch eine hohle Welle 210. Eine Drehachse der ersten Achsenwelle 206 kann mit einer Drehachse der hohlen Welle 210 ausgerichtet sein. Die erste Achsenwelle 206 kann funktionsmäßig mit einem ersten Rad 234 gekoppelt sein und die zweite Achsenwelle 208 kann funktionsmäßig mit einem zweiten Rad 236 gekoppelt sein. Die erste hohle Welle 210 erstreckt sich senkrecht von einem ersten elektrischen Motor/Generator 212 und ist funktionsmäßig mit diesem gekoppelt. Das Koppeln der hohlen Welle 210 mit dem ersten elektrischen Motor/Generator 212 ermöglicht der hohlen Welle 210, um ihre Drehachse zu rotieren. Die hohle Welle 210 kann zur Drehung durch ein oder mehrere Lager gestützt sein.
Die hohle Welle 210 kann funktionsmäßig mit einem ersten Getriebezug 214 verbunden sein. Der erste Getriebezug 214 kann verwendet werden, um eine Eingabe an den und eine Ausgabe von dem ersten elektrischen Motor/Generator 212 zu liefern. Der ersten Getriebezug 214 umfasst ein erstes Zahnrad 216 und ein zweites Zahnrad 218. Das erste Zahnrad 216 ist funktionsmäßig an der hohlen Welle 210 befestigt und rotiert mit dieser. Das erste Zahnrad 216 und das zweite Zahnrad 218 sind miteinander im Eingriff und rotieren zusammen. Das zweite Zahnrad 218 ist funktionsmäßig an einer ersten Welle 220 befestigt und rotiert mit dieser.
Die erste Welle 220 erstreckt sich in Längsrichtung zu und ist funktionsmäßig mit dem zweiten elektrischen Motor/Generator 222 gekoppelt. Die erste Welle 220 rotiert um eine Drehachse durch eine Leistung, die von dem zweiten elektrischen Motor/Generator 222 und dem ersten elektrischen Motor/Generator 212 übertragen wird, mit Leistung, die von dem ersten elektrischen Motor/Generator 212 über den ersten Getriebezug 214 und die hohle Welle 210 übertragen wird. Die erste Welle 220 kann zur Drehung durch ein oder mehrere Lager gestützt sein. In einigen Ausführungsbeispielen ist die erste Welle 220 in einer parallelen Beziehung zu der hohlen Welle 210 vorgesehen. Die erste Welle 220 erstreckt sich ebenfalls zu, in und durch eine erste Getriebegruppe 224 und eine zweite Getriebegruppe 226.
Die erste Welle 220 übermittelt Leistung, die von dem ersten und zweiten elektrischen Motor/Generator 212, 222 geliefert wird, an die erste Getriebegruppe 224. Wie in 3 dargestellt, wird die von dem ersten und zweiten elektrischen Motor/Generator 212, 222 der ersten Getriebegruppe 224 mitgeteilte Leistung von der ersten Welle 220 in nur eine Seite der ersten Getriebegruppe 224 übertragen. In einigen Beispielen kann die erste Getriebegruppe 224 so konfiguriert sein wie die erste Getriebegruppe 18 des ersten Ausführungsbeispiels der in 1 dargestellten elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe 10.
In dem dritten Ausführungsbeispiel ist ein Hohlrad 228 der ersten Getriebegruppe 224 fest mit der zweiten Getriebegruppe 226 gekoppelt. Genauer ist das Hohlrad 228 mit einem ersten Zahnrad 230 der zweiten Getriebegruppe 226 gekoppelt. Das erste Zahnrad 230 ist in verzahnendem Eingriff mit einem zweiten Zahnrad 232. In einigen Ausführungsbeispielen können das erste Zahnrad 230 und das zweite Zahnrad 232 jeweils Stirnräder sein. Beispielsweise kann das erste Zahnrad 230 ein Ritzel sein und das zweite Zahnrad 232 kann ein Großrad sein. Das zweite Zahnrad 232 kann auf dem Differential 202 angeordnet sein. Das Differential 202 kann so konfiguriert sein und arbeiten wie das Differential 44 des ersten Ausführungsbeispiels der in 1 dargestellten elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe 10.
Somit kann das Fahrzeug bei einem ersten Übersetzungsverhältnis, einem zweiten Übersetzungsverhältnis und einem dritten Übersetzungsverhältnis fahren. Beispielsweise können kommunikativ mit der Steuervorrichtung 54 gekoppelte Kupplungen selektiv mit verschiedenen Abschnitten der ersten Getriebegruppe 224 abhängig von einer Benutzereingabe in Eingriff gebracht werden. Beispielsweise kann eine erste Kupplung 238 während des Startens des Fahrzeugs aus einer ursprünglichen Halteposition in Eingriff kommen. Die erste Kupplung 238 kann auch eingreifen, wenn das Fahrzeug schon in dem zweiten Übersetzungsverhältnis ist und sich zu einer Geschwindigkeit verlangsamt hat, bei der der erste oder zweite elektrische Motor/Generator 212, 222 nicht ausreichend Kraft erzeugen kann, um das Fahrzeug bei der Rate zu beschleunigen, wie von dem Fahrer gefordert. Eine zweite Kupplung 240 kann selektiv während eines Fahrens mit moderater Geschwindigkeit und eines Fahrens mit niedriger Geschwindigkeit eingreifen, wenn die Fahrzeuglast und die geforderte Beschleunigungsrate, wie vom Fahrer verlangt, beide relativ niedrig sind. Die zweite Kupplung 240 kann auch eingreifen, wenn das Fahrzeug schon in dem dritten Übersetzungsverhältnis ist und sich zu einer Geschwindigkeit verlangsamt hat, bei der der erste oder zweite elektrische Motor/Generator 212, 222 nicht ausreichend Kraft erzeugen kann, um das Fahrzeug bei der Rate zu beschleunigen, wie von dem Fahrer gefordert. Eine dritte Kupplung 242 kann selektiv während eines Fahrens mit hoher Geschwindigkeit und eines Fahrens mit moderater Geschwindigkeit eingreifen, wenn die Fahrzeuglast und die geforderte Beschleunigungsrate, wie vom Fahrer verlangt, beide relativ niedrig sind.
In einem vierten Ausführungsbeispiel, wie in 4 dargestellt, kann eine elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe 300 des Fahrzeugs 1 in einer parallelen Konfiguration sein und Leistung kann an eine erste Getriebegruppe von beiden Seiten einer ersten Getriebegruppe übertragen werden. Die Achsenbaugruppe 300 umfasst ein Differential 302, das operativ an einer Achse 304 befestigt ist. Die Achse 304 kann eine erste Achsenwelle 306 und eine zweite Achsenwelle 308 umfassen. Die zweite Achsenwelle 308 erstreckt sich durch eine hohle Welle 310. Die erste Achsenwelle 306 kann funktionsmäßig mit einem ersten Rad 334 gekoppelt sein und die zweite Achsenwelle 308 kann funktionsmäßig mit einem zweiten Rad 336 gekoppelt sein. Eine Drehachse der zweiten Achsenwelle 308 kann mit einer Drehachse der hohlen Welle 310 ausgerichtet sein.
Die hohle Welle 310 erstreckt sich senkrecht von einem ersten elektrischen Motor/Generator 312 und ist funktionsmäßig mit diesem gekoppelt. Das Koppeln der hohlen Welle 310 mit dem ersten elektrischen Motor/Generator 312 ermöglicht der hohlen Welle 310, um ihre Drehachse zu rotieren. Die hohle Welle 310 kann zur Drehung durch ein oder mehrere Lager gestützt sein. Die hohle Welle 310 kann funktionsmäßig mit einem ersten Getriebezug 314 verbunden sein. Der erste Getriebezug 314 kann verwendet werden, um eine Eingabe an den und eine Ausgabe von dem ersten elektrischen Motor/Generator 312 zu liefern. Der ersten Getriebezug 314 umfasst ein erstes Zahnrad 316, das funktionsmäßig an der ersten hohlen Welle 310 befestigt ist und mit dieser rotiert. Das erste Zahnrad 316 und ein zweites Zahnrad 318 sind miteinander im Eingriff und rotieren zusammen. Das zweite Zahnrad 318 ist funktionsmäßig an einer ersten Welle 320 befestigt und rotiert mit dieser.
Die erste Welle 320 erstreckt sich zu einem zweiten elektrischen Motor/Generator 322 und ist funktionsmäßig mit diesem gekoppelt. Die erste Welle 320 rotiert um eine Drehachse durch eine Leistung, die von dem zweiten elektrischen Motor/Generator 322 und dem ersten elektrischen Motor/Generator 312 übertragen wird, mit Leistung, die von dem ersten elektrischen Motor/Generator 312 über den ersten Getriebezug 314 und die hohle Welle 310 übertragen wird. Die erste Welle 320 kann zur Drehung durch ein oder mehrere Lager gestützt sein. In einigen Ausführungsbeispielen ist die erste Welle 320 in einer parallelen Beziehung zu der hohlen Welle 310 vorgesehen.
Die erste Welle 320 erstreckt sich auch von dem ersten Getriebezug 314 weg zu, in und durch eine erste Getriebegruppe 324 und eine zweite Getriebegruppe 326. Die erste Welle 320 übermittelt Leistung, die von dem ersten und zweiten elektrischen Motor/Generator 312, 322 geliefert wird, an die erste Getriebegruppe 324. Die von dem ersten elektrischen Motor/Generator 312 der ersten Getriebegruppe 324 mitgeteilte Leistung wird von der ersten Welle 320 in eine erste Seite der ersten Getriebegruppe 324 übertragen und die von dem zweiten elektrischen Motor/Generator 322 der ersten Getriebegruppe 324 mitgeteilte Leistung wird von der ersten Welle 320 in eine zweite Seite der ersten Getriebegruppe 324 übertragen. In einigen Beispielen ist die erste Getriebegruppe 324 so konfiguriert wie die erste Getriebegruppe 18 des ersten Ausführungsbeispiels der in 1 dargestellten elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe 10.
In dem vierten Ausführungsbeispiel ist ein Hohlrad 328 der ersten Getriebegruppe 324 fest mit der zweiten Getriebegruppe 326 gekoppelt. Genauer ist das Hohlrad 328 mit einem ersten Zahnrad 330 der zweiten Getriebegruppe 326 gekoppelt. Das erste Zahnrad 330 ist in verzahnendem Eingriff mit einem zweiten Zahnrad 332. In einigen Ausführungsbeispielen können das erste Zahnrad 330 und das zweite Zahnrad 332 jeweils Stirnräder sein. Beispielsweise kann das erste Zahnrad 330 ein Ritzel sein und das zweite Zahnrad 332 kann ein Großrad sein. Das zweite Zahnrad 332 kann auf dem Differential 302 angeordnet sein. Das Differential 302 kann so konfiguriert sein und arbeiten wie das Differential 44 des ersten Ausführungsbeispiels der in 1 dargestellten elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe 10.
Somit kann das Fahrzeug bei einem ersten Übersetzungsverhältnis, einem zweiten Übersetzungsverhältnis und einem dritten Übersetzungsverhältnis fahren. Beispielsweise können kommunikativ mit der Steuervorrichtung 54 gekoppelte Kupplungen selektiv mit verschiedenen Abschnitten der ersten Getriebegruppe 324 abhängig von einer Benutzereingabe in Eingriff gebracht werden. Beispielsweise kann eine erste Kupplung 338 während des Startens des Fahrzeugs aus einer ursprünglichen Halteposition in Eingriff kommen. Die erste Kupplung 338 kann auch eingreifen, wenn das Fahrzeug schon in dem zweiten Übersetzungsverhältnis ist und sich zu einer Geschwindigkeit verlangsamt hat, bei der der erste oder zweite elektrische Motor/Generator 312, 322 nicht ausreichend Kraft erzeugen kann, um das Fahrzeug bei der Rate zu beschleunigen, wie von dem Fahrer gefordert. Eine zweite Kupplung 340 kann selektiv während eines Fahrens mit moderater Geschwindigkeit und eines Fahrens mit niedriger Geschwindigkeit eingreifen, wenn die Fahrzeuglast und die geforderte Beschleunigungsrate, wie vom Fahrer verlangt, beide relativ niedrig sind. Die zweite Kupplung 340 kann auch eingreifen, wenn das Fahrzeug schon in dem dritten Übersetzungsverhältnis ist und sich zu einer Geschwindigkeit verlangsamt hat, bei der der erste und zweite elektrische Motor/Generator 312, 322 nicht ausreichend Kraft erzeugen kann, um das Fahrzeug bei der Rate zu beschleunigen, wie von dem Fahrer gefordert. Eine dritte Kupplung 342 kann selektiv während eines Fahrens mit hoher Geschwindigkeit und eines Fahrens mit moderater Geschwindigkeit eingreifen, wenn die Fahrzeuglast und die geforderte Beschleunigungsrate, wie vom Fahrer verlangt, beide relativ niedrig sind.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel einer elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe 400 eines Fahrzeugs 1 ist in 5 dargestellt. In dem fünften Ausführungsbeispiel umfasst die elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe 400 einen ersten elektrischen Motor/Generator 402 mit einer ersten Welle 404, die funktionsmäßig mit dem ersten Motor/Generator 402 zur Drehung gekoppelt ist. Die erste Welle 404 erstreckt sich von dem ersten elektrischen Motor/Generator 402 zu einem zweiten elektrischen Motor/Generator 406, wobei die erste Welle 404 auch funktionsmäßig mit dem zweiten elektrischen Motor/Generator 406 zur Drehung gekoppelt ist. Der erste elektrische Motor/Generator 402 und der zweite elektrische Motor/Generator 406 liefern jeweils eine Leistung, die die Achsenbaugruppe 400 antreiben kann. Die erste Welle 404 kann zur Drehung durch ein oder mehrere Lager gestützt sein.
Die erste Welle 404 ist eine hohle Welle und erstreckt sich auch in eine erste Getriebegruppe 408. Eine Leistung kann der ersten Getriebegruppe 408 von dem ersten und zweiten elektrischen Motor/Generator 402, 406 über die erste Welle 404 mitgeteilt werden, wobei die Leistung in nur eine Seite der ersten Getriebegruppe 408 übertragen wird. In einigen Beispielen kann die erste Getriebegruppe 408 so konfiguriert sein wie die erste Getriebegruppe 18 des ersten Ausführungsbeispiels der in 1 dargestellten elektrischen Mehrgang-Achsenbaugruppe 10. In dem fünften Ausführungsbeispiel ist ein Hohlrad 410 der ersten Getriebegruppe 408 funktionsmäßig mit einem Differential 412 gekoppelt. Genauer ist das Hohlrad 410 funktionsmäßig mit einem ersten Getriebesatz 414 und einem zweiten Getriebesatz 416 des Differentials 412 gekoppelt. Jedes Zahnrad des ersten Getriebesatzes 414 ist in verzahnendem Eingriff mit einem Zahnrad des zweiten Getriebesatzes 416. In einigen Ausführungsbeispielen können der erste Getriebesatz 414 und der zweite Getriebesatz 416 jeweils Planetenräder umfassen. Beispielsweise ist jedes Zahnrad des ersten Getriebesatzes 414 in verzahnendem Eingriff mit einem Sonnenrad 418. Jedes Zahnrad des zweiten Getriebesatzes 416 ist in verzahnendem Eingriff mit einem Hohlrad 420. Aufgrund der Konfigurationen der Achsenbaugruppe 400 kann das Differential 412 bei einer ersten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl, einer zweiten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl und einer dritten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl arbeiten, wie weiter unten beschrieben ist.
Das Differential 412 kann funktionsmäßig mit einer Achse 421 verbunden sein. Die Achse 421 kann eine erste Achsenwelle 422 und eine zweite Achsenwelle 424 umfassen. Die erste Achsenwelle 422 kann funktionsmäßig mit einem ersten Rad 438 gekoppelt sein und die zweite Achsenwelle 424 kann funktionsmäßig mit einem zweiten Rad 440 gekoppelt sein. Das Sonnenrad 418 ist an der ersten Achsenwelle 422 befestigt. Das Hohlrad 420 ist funktionsmäßig mit der zweiten Achsenwelle 424 gekoppelt. In einigen Ausführungsbeispielen ist das Hohlrad 420 mit der zweiten Achsenwelle 424 über eine Kerbverzahnung gekoppelt. In einigen Ausführungsbeispielen ist das Differential 412 entsprechend einer epizyklischen Art ausgebildet. Die erste Welle 422 kann zur Drehung durch ein oder mehrere Lager gestützt sein (nicht dargestellt). Die erste Achsenwelle 422 erstreckt sich von dem Sonnenrad 418 weg zu der ersten Getriebegruppe 408. Die erste Achsenwelle 422 erstreckt sich auch zu und durch die hohle erste Welle 404 und endet an einer ersten Untersetzung 426, die jenseits des ersten und zweiten elektrischen Motor/Generators 402, 406 liegt.
Die erste Untersetzung 426 ist funktionsmäßig mit einem Ende der ersten Achsenwelle 422 (zum Beispiel entgegengesetzt zu dem Ende der ersten Achsenwelle 422, das mit dem Sonnenrad 418 verbunden ist) gekoppelt. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die erste Untersetzung 426 ein Sonnenrad 428. Das Sonnenrad 428 ist in verzahnendem Eingriff mit einem Planetenradsatz 430. In einigen Ausführungsformen ist der Planetenradsatz 430 in verzahnendem Eingriff mit einem feststehenden Ring 432. Vorzugsweise wird der Planetenradsatz 430 durch einen Planetenradträger 434 gehalten. Der Planetenradträger 434 ist mit einem Rad zu seiner Drehung mit diesem gekoppelt.
Die zweite Achsenwelle 424 erstreckt sich von dem Differential 412 zu einem Ende der zweiten Achsenwelle 424. Die zweite Achsenwelle 424 kann zur Drehung durch ein oder mehrere Lager gestützt sein. Eine zweite Untersetzung 426 ist funktionsmäßig mit dem Ende der zweiten Achsenwelle 424 gekoppelt. Die zweite Untersetzung 436 ist in einer Weise ähnlich zu der ersten Untersetzung 426 konfiguriert und schließt somit einen Planetenradsatz ein, der von einem Planetenradträger gehalten wird, wobei der Planetenradsatz in verzahnen dem Eingriff mit einem feststehenden Ring ist.
Somit kann die elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe 400 bei einem ersten Übersetzungsverhältnis, einem zweiten Übersetzungsverhältnis und einem dritten Übersetzungsverhältnis arbeiten. Beispielsweise können kommunikativ mit der Steuervorrichtung 54 gekoppelte Kupplungen selektiv mit verschiedenen Abschnitten der ersten Getriebegruppe 408 abhängig von einer Benutzereingabe in Eingriff gebracht werden. Beispielsweise kann eine erste Kupplung 442 während des Startens des Fahrzeugs aus einer ursprünglichen Halteposition in Eingriff kommen. Die erste Kupplung 442 kann auch eingreifen, wenn das Fahrzeug schon in dem zweiten Übersetzungsverhältnis ist und sich zu einer Geschwindigkeit verlangsamt hat, bei der der erste oder zweite elektrische Motor/Generator 402, 406 nicht ausreichend Kraft erzeugen kann, um das Fahrzeug bei der Rate zu beschleunigen, wie von dem Fahrer gefordert. Eine zweite Kupplung 444 kann selektiv während eines Fahrens mit moderater Geschwindigkeit und eines Fahrens mit niedriger Geschwindigkeit eingreifen, wenn die Fahrzeuglast und die geforderte Beschleunigungsrate, wie vom Fahrer verlangt, beide relativ niedrig sind. Die zweite Kupplung 444 kann auch eingreifen, wenn das Fahrzeug schon in dem dritten Übersetzungsverhältnis ist und sich zu einer Geschwindigkeit verlangsamt hat, bei der der erste oder zweite elektrische Motor/Generator 402, 406 nicht ausreichend Kraft erzeugen kann, um das Fahrzeug bei der Rate zu beschleunigen, wie von dem Fahrer gefordert. Eine dritte Kupplung 446 kann selektiv während eines Fahrens mit hoher Geschwindigkeit und eines Fahrens mit moderater Geschwindigkeit eingreifen, wenn die Fahrzeuglast und die geforderte Beschleunigungsrate, wie vom Fahrer verlangt, beide relativ niedrig sind.
Die vorangehende Beschreibung wird nur als die Prinzipien der Erfindung veranschaulichend angesehen. Da außerdem zahlreiche Modifikationen und Änderungen dem Fachmann leicht in den Sinn kommen können, ist es nicht gewünscht, die Erfindung zu der genauen Konstruktion und den Verfahren, wie sich ihr gezeigt beschrieben sind, einzuschränken. Somit können alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente als in den Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die Ansprüche, die unten folgen, definiert ist, fallend angesehen werden.
Die 1-5 stellen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der unterschiedlichen Bauteile dar. Wenn solche Elemente in direktem Kontakt stehend oder direkt miteinander gekoppelt gezeigt sind, können sie in mindestens einem Beispiel als in direktem Kontakt stehend bzw. als direkt gekoppelt bezeichnet werden. Ebenso können Elemente, die aneinander anschließend oder einander benachbart gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel jeweils aneinander anschließen oder einander benachbart sein. Zum Beispiel können Komponenten, die in Flächenkontakt miteinander stehen, als in Flächenkontakt stehend bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können Elemente, die lediglich mit einem Raum und ohne eine weitere Komponente dazwischen getrennt voneinander positioniert sind, mindestens in einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch anderes Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, einander entgegengesetzt oder links/rechts voneinander gezeigt sind, in Bezug aufeinander so bezeichnet werden. Wie in den Figuren gezeigt ist, kann in mindestens einem Beispiel ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als „Kopf“ der Komponente bezeichnet werden und kann ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als „Boden“ der Komponente bezeichnet werden. Wie hierin verwendet, können Kopf/Boden, obere/untere, oberhalb/unterhalb auf eine vertikale Achse der Figuren bezogen sein und verwendet werden, um eine Positionierung von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Somit sind in einem Beispiel Elemente, die oberhalb von anderen Elementen gezeigt sind, vertikal oberhalb der anderen Elementen positioniert. Als noch weiteres Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als welche mit diesen Formen bezeichnet werden (z.B. als kreisförmig, gerade, plan, gekrümmt, gerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen). Ferner können in mindestens einem Beispiel Elemente, die einander schneiden, als einander schneidende Elemente oder als einander schneidend bezeichnet werden. Darüber hinaus kann in einem Beispiel ein Element, das innerhalb eines anderen Elements gezeigt ist oder das außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, als solches bezeichnet werden.
Somit kann entsprechend den hier offenbarten Ausführungsbeispielen eine elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe einem Benutzer genau drei beim Fahren eines EV auswählbare individuelle Übersetzungsverhältnisse bereitstellen. Die elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe umfasst eine oder Energieversorgungen und eine oder mehrere mit einer Getriebegruppe verbundenen Wellen, wobei die drei individuellen Übersetzungsverhältnisse durch Verriegeln unterschiedlicher Teile der Getriebegruppe erreicht werden. Die individuellen Übersetzungsverhältnisse können über verschiedene Kupplungsbetätigungen ausgewählt werden, die einen Satz von Stellantrieben und Kupplungen verwenden. Durch Verwenden einer einfacheren Kupplungsbaugruppe, wie hier beschrieben, kann die elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe einen minimalen Raum in dem Fahrzeug einnehmen, während eine Übertragungskapazität hohen Drehmoments erhalten wird.
Wie hierin verwendet, ist ein Element oder Schritt, das bzw. der im Singular genannt ist und dem das Wort „ein“ oder „eine“ vorangeht, nicht so aufzufassen, als würde damit der Plural dieser Elemente oder Schritte ausgeschlossen, solange ein solcher Ausschluss nicht ausdrücklich angegeben ist. Darüber hinaus sollen Nennungen von „einer Ausführungsform“ der vorliegenden Erfindung nicht so interpretiert werden, als würden sie das Vorhandensein zusätzlicher Ausführungsformen, welche die genannten Merkmale ebenfalls aufweisen, ausschließen. Solange nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, können Ausführungen, die ein Element oder eine Vielzahl von Elementen mit einer bestimmten Eigenschaft „umfassen“, „enthalten“ oder „aufweisen“, zusätzliche dieser Elemente beinhalten, die diese Eigenschaft nicht aufweisen. Die Begriffe „aufweisen“ und „in dem“ werden als allgemeinsprachliche Entsprechungen der Begriffe „umfassen“ und „wobei“ verwendet. Darüber hinaus werden die Begriffe „erste(r)“, „zweite(r)“ und „dritte(r)“ usw. nur zur Unterscheidung verwendet und sollen keine numerischen Anforderungen oder eine bestimmte örtliche Reihenfolge an ihre Objekte stellen.
Die Beschreibung verwendet Beispiele, welche die Erfindung einschließlich der besten Ausführungsweise offenbaren und einen Durchschnittsfachmann auf dem einschlägigen Gebiet in die Lage versetzen sollen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, was die Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und die Durchführung etwaiger enthaltener Verfahren einschließt. Der patentfähige Umfang der Erfindung wird von den Ansprüchen definiert und kann andere Beispiele beinhalten, die einem Fachmann einfallen mögen. Diese Beispiele sollen im Bereich der Ansprüche eingeschlossen sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortsinn der Ansprüche nur unwesentlich unterscheiden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62831784 [0001]

Claims

Elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe (10) mit drei Übersetzungsverhältnissen, umfassend: eine oder mehrere Energieversorgungen (12, 16); eine oder mehrere Wellen (14), die funktionsmäßig mit der einen oder den mehreren Energieversorgungen (12, 16) gekoppelt sind, und ein Differential (44); und einen oder mehrere Ravigneaux-Sätze (18), die mit der einen oder den mehreren Wellen zusammengeschlossen sind, wobei der eine oder die mehreren Ravigneaux-Sätze (18) die drei Übersetzungsverhältnisse liefern.
Elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe (10) nach Anspruch 1, bei der unterschiedliche Teile des einen oder der mehreren Ravigneaux-Sätze (18) verriegelt sind, um die drei Übersetzungsverhältnisse zu erhalten.
Elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der Energie von der einen oder den mehreren Energieversorgungen (12, 16) zu nur einer Seite eines ersten Ravigneaux-Satzes (18) des einen oder der mehreren Ravigneaux-Sätze (18) über die eine oder mehreren Wellen (14) übertragen wird.
Elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der Energie von der einen oder den mehreren Energieversorgungen (12, 16) zu beiden Seiten eines ersten Ravigneaux-Satzes (18) des einen oder der mehreren Ravigneaux-Sätze (18) über die eine oder mehreren Wellen (14) übertragen wird.
Elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe (10) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der die drei Übersetzungsverhältnisse über unterschiedliche Kupplungsbetätigungen unter Verwendung eines Satzes von Stellantrieben und Kupplungen gewählt werden.
Elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe (10) für ein Fahrzeug, umfassend: einen ersten elektrischen Motor/Generator (112); eine erste Welle (124), die funktionsmäßig mit dem ersten elektrischen Motor (112) zur Drehung gekoppelt ist; eine erste Getriebegruppe (128) in mechanischer Verbindung mit der ersten Welle (124), wobei die erste Getriebegruppe umfasst: ein erstes Sonnenrad (22), das funktionsmäßig mit der ersten Welle (124) gekoppelt ist; einen ersten Planetenradsatz (24) in verzahnendem Eingriff mit dem ersten Sonnenrad (22); und einen zweiten Planetenradsatz (26) in verzahnendem Eingriff mit dem ersten Planetenradsatz (24) und einem zweiten Sonnenrad (28), wobei der zweite Planetenradsatz (26) und der erste Planetenradsatz (24) beide mit einem Planetenradträger gekoppelt sind und unabhängig von diesem rotieren; ein Differential (102) in mechanischer Verbindung mit der ersten Getriebegruppe; und eine Achsenwelle (48), die funktionsmäßig an dem Differential (102) befestigt ist, wobei die elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe (10) bei drei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen arbeitet.
Elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe (10) nach Anspruch 6, bei der das Fahrzeug mit einem ersten Übersetzungsverhältnis fährt, wenn der Planetenradträger in einer stationären Position gehalten wird.
Elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe (10) nach Anspruch 6 oder 7, bei der das Fahrzeug mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis fährt, wenn das zweite Sonnenrad (28) in einer stationären Position gehalten wird.
Elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe (10) nach Anspruch 6, 7 oder 8, bei der das Fahrzeug mit einem dritten Übersetzungsverhältnis fährt, wenn das erste Sonnenrad (22) und das zweite Sonnenrad (28) zusammen rotieren.
Elektrische Mehrgang-Achsenbaugruppe, umfassend: einen ersten Motor/Generator (12); eine erste Welle (14) in mechanischer Verbindung mit dem ersten Motor/Generator (12); eine erste Getriebegruppe (18) in mechanischer Verbindung mit der ersten Welle (14), wobei die erste Getriebegruppe (18) ein erstes Sonnenrad (22), einen ersten Planetenradsatz (24) in verzahnendem Eingriff mit dem ersten Sonnenrad (22), einen zweiten Planetenradsatz (26) in verzahnendem Eingriff mit dem ersten Planetenradsatz (24), einem zweiten Sonnenrad (28) und einem Hohlrad einschließt, wobei der erste Planetenradsatz (24) und der zweite Planetenradsatz (26) mit einem Träger gekoppelt sind; wobei der Träger selektiv mit einem ersten festgelegten Element gekoppelt ist, um in einem ersten Modus zu arbeiten; wobei das zweite Sonnenrad (28) selektiv mit einem zweiten festgelegten Element gekoppelt ist, um in einem zweiten Modus zu arbeiten; und wobei das erste Sonnenrad (22) selektiv mit einem zweiten Sonnenrad (28) gekoppelt ist, um in einem dritten Modus zu arbeiten; und ein Differential (44) in mechanischer Verbindung mit der ersten Getriebegruppe (18) ist.