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Die Erfindung betrifft eine Nottrennvorrichtung nach Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Drehmomentübertragungsvorrichtung und ein Fahrzeug.
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Bei einem Fahrzeug sind Trennkupplungen zur Unterbrechung einer Drehmomentübertragung zwischen einem Elektromotor und einem Abtriebselement hinlänglich bekannt.
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Ein unerwünschter Blockierzustand des Elektromotors, bei dem der Rotor des Elektromotors auch bei einem von außerhalb des Elektromotors kommenden und an dem Rotor anliegenden Drehmoment bezüglich einer Drehbewegung gegenüber dem Stator blockiert, kann elektrisch und/oder mechanisch ausgelöst werden und zur Beeinträchtigung einer Sicherheit des Fahrzeugs führen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Sicherheit des Fahrzeugs bei einem Blockierzustand des Elektromotors zu erhöhen.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch eine Nottrennvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann das Fahrzeug bei einem Blockierzustand des Elektromotors sicherer betrieben werden. Die Unterbrechung der Drehmomentübertragung kann schneller und zuverlässiger durchgeführt werden.
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Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein. Der Elektromotor kann eine Antriebsleistung zur Fortbewegung des Fahrzeugs bereitstellen. Der Elektromotor kann einen Stator und einen gegenüber diesem um eine Drehachse drehbaren Rotor aufweisen.
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Das Abtriebselement kann ein Getriebe, eine Antriebswelle oder ein Fahrzeugrad sein.
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Als Blockierzustand des Elektromotors wird ein Zustand des Elektromotors verstanden, bei dem der Rotor des Elektromotors auch bei einem von außerhalb des Elektromotors kommenden und an dem Rotor anliegenden Drehmoment bezüglich einer Drehbewegung gegenüber dem Stator blockiert. Der Blockierzustand kann elektrisch und/oder mechanisch ausgelöst werden.
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Der Blockierzustand kann bei fahrendem oder stehendem Fahrzeug auftreten. Der Notschaltzustand kann bei fahrendem oder stehendem Fahrzeug ausführbar sein. Der Notschaltzustand kann zumindest zeitweise während des Blockierzustands eingestellt sein. Beispielsweise kann der Notschaltzustand so lange während des Blockierzustands eingestellt sein, bis eine andere Trennvorrichtung die Unterbrechung der Drehmomentübertragung zwischen dem Elektromotor und dem Abtriebselement übernimmt.
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Das erste und zweite Kopplungsteil können koaxial zueinander angeordnet sein. Das erste und zweite Kopplungsteil können axial nebeneinander angeordnet sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Schaltzustand bei dem Blockierzustand auf einen Notschaltzustand eingestellt ist, bei dem das erste und zweite Kopplungsteil zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung zwischen dem Elektromotor und dem Abtriebselement voneinander entkoppelt sind. Bei dem Notschaltzustand sind das erste und zweite Kopplungsteil bevorzugt gegeneinander drehbar. Die Nottrennvorrichtung kann den Notschaltzustand ausschließlich bei dem Blockierzustand einnehmen.
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Bei einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das erste und zweite Kopplungsteil bei einem von dem Notschaltzustand abweichenden und einen Kopplungszustand bildenden Schaltzustand drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Das erste und zweite Kopplungsteil kann zur Drehmomentübertragung bei dem Kopplungszustand lösbar formschlüssig und/oder reibschlüssig miteinander verbunden sein. Zur Aufrechterhaltung des Kopplungszustands kann eine Energiezufuhr von außerhalb der Nottrennvorrichtung ausbleiben.
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Die Umschaltung von dem Kopplungszustand zu dem Notschaltzustand kann irreversibel oder reversibel sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kopplungszustand im die den Blockierzustand ausnehmenden Betriebszustände des Elektromotors unveränderlich eingestellt ist. Die Nottrennvorrichtung kann ausschließlich zur bedarfsweisen Einleitung der Drehmomentunterbrechung vorgesehen sein.
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Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Veränderung des Schaltzustands ausschließlich abhängig von dem Blockierzustand ist. Zur Umschaltung auf den Notschaltzustand kann eine Energiezufuhr von außerhalb der Nottrennvorrichtung erforderlich sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung zur Veränderung des Schaltzustands wenigstens ein bewegbares Schaltelement aufweist.
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Das Schaltelement kann zur Veränderung des Schaltzustands drehbar und/oder verschiebbar sein. Das Schaltelement kann koaxial oder achsparallel zu der Drehachse, um die das erste Kopplungsteil drehbar ist, verschiebbar und/oder drehbar sein.
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Das Schaltelement kann in Richtung des Notschaltzustands vorgespannt sein, bevorzugt durch wenigstens eine Vorspannfeder. Die Vorspannung kann mechanisch, elektrisch, hydraulisch und/oder pneumatisch lösbar sein. Bei Lösen der Vorspannung kann das Schaltelement durch die Vorspannfeder, bevorzugt in Richtung des Notschaltzustands, betätigt werden.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der die Schaltvorrichtung eine Betätigungsvorrichtung zur Bewegung des Schaltelements aufweist. Die Betätigungsvorrichtung kann das Schaltelement mechanisch, elektrisch, hydraulisch und/oder pneumatisch betätigen. Die Betätigungsvorrichtung kann das Schaltelement zur Bewegung des Schaltelements alternativ oder zusätzlich durch eine Treibladung betätigen. Die Betätigung kann durch einen Gasgenerator, insbesondere einen pyrotechnischen Gasgenerator, einen Kaltgasgenerator oder einen Hybridgasgenerator erfolgen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drehmomentübertragung ausgehend von dem Elektromotor zu dem Abtriebselement über ein Getriebe erfolgt und die Nottrennvorrichtung innerhalb oder außerhalb von dem Getriebe angeordnet ist. Die Nottrennvorrichtung kann nass oder trocken laufend ausgeführt sein.
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Weiterhin wird wenigstens eine der zuvor angegebenen Aufgaben durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Fahrzeug zur Drehmomentübertragung zwischen dem Elektromotor und dem Abtriebselement aufweisend eine Nottrennvorrichtung mit wenigstens einem der zuvor beschriebenen Merkmale gelöst. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann eine Trennkupplung und/oder ein Getriebe aufweisen.
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Weiterhin wird wenigstens eine der zuvor angegebenen Aufgaben durch ein Fahrzeug mit dem Elektromotor, dem Abtriebselement und der Drehmomentübertragungsvorrichtung gelöst. Das Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug sein.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Figurenbeschreibung
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Ein Fahrzeug mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 2: Einen Querschnitt einer Nottrennvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 3: Einen Querschnitt einer Nottrennvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt ein Fahrzeug mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeug 10 umfasst einen Elektromotor 12 mit einem Stator 14 und einem gegenüber diesem um eine Drehachse 16 drehbaren Rotor 18, ein Abtriebselement 20, hier insbesondere ein Fahrzeugrad 22 einer Fahrzeugachse 24 des Fahrzeugs 10 und eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 26, hier insbesondere ein Getriebe 28, das in Bezug auf eine Drehmomentübertragung zwischen dem Elektromotor 12 und dem Abtriebselement 20 angeordnet ist.
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Das Getriebe 28 ist umfasst ein Differentialgetriebe 30, das die von dem Elektromotor 12 zur Fortbewegung des Fahrzeugs 10 ausgehende Antriebsleistung an die Fahrzeugräder 22 der Fahrzeugachse 24 verteilt.
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Das Getriebe 28 umfasst eine Getriebeeingangswelle 32, die koaxial zu einer Rotorwelle 34 des Rotors 18 angeordnet ist. Die Getriebeeingangswelle 32 und die Rotorwelle 34 können einteilig ausgeführt sein. Die Getriebeeingangswelle 32 ist über eine erste Getriebestufe 36 mit einer Getriebezwischenwelle 38 verbunden. Die Getriebezwischenwelle 38 ist über eine zweite Getriebestufe 40 mit einem Getriebeausgang 42 verbunden. Der Getriebeausgang 42 ist mit einem Differentialgehäuse 44 des Differentialgetriebes 30 verbunden.
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Eine Nottrennvorrichtung 46 zur Unterbrechung einer Drehmomentübertragung zwischen dem Elektromotor 12 und dem Abtriebselement 20 zumindest bei einem Blockierzustand des Elektromotors 12 ist in Bezug auf eine Drehmomentübertragung ausgehend von dem Elektromotor 12 vor und außerhalb von dem Getriebe 28 angeordnet. Der Blockierzustand des Elektromotors 12, bei dem der Rotor 18 des Elektromotors 12 auch bei einem von außerhalb des Elektromotors 12 kommenden und an dem Rotor 18 anliegenden Drehmoment bezüglich einer Drehbewegung gegenüber dem Stator 14 blockiert, kann elektrisch und/oder mechanisch ausgelöst werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine Nottrennvorrichtung 48 an verschiedenen weiteren Positionen innerhalb des Antriebsstrangs des Fahrzeugs 10 angeordnet sein. Beispielsweise kann eine Nottrennvorrichtung 48 innerhalb des Getriebes 28 an der Getriebeeingangswelle 32, an der Getriebezwischenwelle 38, an dem Getriebeausgang 42 wirksam zwischen dem Getriebe 28 und dem Differentialgetriebe 30, an der Antriebswelle der Fahrzeugachse 24 und/oder an der Antriebswelle an dem Fahrzeugrad 22 angeordnet sein.
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2 zeigt eine Nottrennvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Nottrennvorrichtung 46 in 2 a) umfasst ein elektromotorseitig verbundenes und um eine Drehachse 52 drehbares erstes Kopplungsteil 54, hier insbesondere einen Kupplungskörper 56, weiterhin eine schaltbare Schaltvorrichtung 58 und ein abtriebselementseitig verbundenes und mit dem ersten Kopplungsteil 54 abhängig von einem Schaltzustand 60 der Schaltvorrichtung 58 drehmomentübertragend verbundenes zweites Kopplungsteil 62, hier insbesondere einen Muffenträger 64.
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Die Veränderung des Schaltzustands 60 ist, bevorzugt ausschließlich, abhängig von dem Blockierzustand des Elektromotors. Der Schaltzustand 60 ist bei dem Blockierzustand, wie hier gezeigt, auf einen Notschaltzustand 66 eingestellt, bei dem das erste und zweite Kopplungsteil 54, 62 zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung zwischen dem Elektromotor und dem Abtriebselement voneinander entkoppelt sind.
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Die Schaltvorrichtung 58 weist zur Veränderung des Schaltzustands 60 wenigstens ein bewegbares Schaltelement 68 auf. Das Schaltelement 68 ist als axial bewegbare Schaltgabel 70 ausgeführt, die mit einer Schiebemuffe 71 formschlüssig verbunden und über eine Betätigungsvorrichtung 72 bewegbar ist. Die Betätigungsvorrichtung 72 umfasst eine Auslösevorrichtung 74, mit der die Betätigung beispielsweise durch einen Gasgenerator, insbesondere einen pyrotechnischen Gasgenerator, erfolgt. Die Auslösevorrichtung 74 erhöht bei Auslösen einen Gasdruck in einem Zylinder 75, der die Schaltgabel 70 zur Einnahme des Notschaltzustands 66 bewegt. Die Schaltgabel 70 weist einen in dem Zylinder 75 geführten Kolben 76 auf, durch den sich die Schaltgabel abhängig von dem Gasdruck in dem Zylinder 75 bewegt.
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2 b) zeigt die Nottrennvorrichtung 46 aus 2 a) in einem Kopplungszustand 77. Das erste und zweite Kopplungsteil 54, 62 sind bei dem von dem Notschaltzustand abweichenden und den Kopplungszustand 77 bildenden Schaltzustand 60 drehmomentübertragend über die Schiebemuffe 71 miteinander verbunden. Der Kopplungszustand 77 ist im Normalbetrieb des Elektromotors umfassend die den Blockierzustand ausnehmenden Betriebszustände des Elektromotors insbesondere unveränderlich eingestellt. Die Umschaltung zwischen dem Kopplungszustand 77 auf den Notschaltzustand erfolgt über die Bewegung des Schaltelements 68.
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3 zeigt eine Nottrennvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Nottrennvorrichtung 46 gleicht der aus 2 bis auf folgende Unterschiede. In 3 a) ist die Nottrennvorrichtung 46 in einem Notschaltzustand 66 abgebildet. Die Betätigungsvorrichtung 72 zur Bewegung des Schaltelements 68, hier der Schaltgabel 70, umfasst eine Vorspannfeder 80, die das Schaltelement 68 in Richtung des Notschaltzustands 66 vorspannt. Die Schaltgabel 70 wird beispielsweise durch einen Schaltmagnet 82 in dem in 3 b) gezeigten Kopplungszustand 77 gehalten. Wenn der Schaltmagnet 82 die Schaltgabel 70 freigibt, wird diese durch die Vorspannfeder 80 in Richtung zu dem in 3 a) gezeigten Notschaltzustand 66 bewegt, bei dem das erste Kopplungsteil 54 und das zweite Kopplungsteil 62 gegeneinander drehbar sind und eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem ersten Kopplungsteil 54 und dem zweiten Kopplungsteil 62 unterbrochen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 12
- Elektromotor
- 14
- Stator
- 16
- Drehachse
- 18
- Rotor
- 20
- Abtriebselement
- 22
- Fahrzeugrad
- 24
- Fahrzeugachse
- 26
- Drehmomentübertragungsvorrichtung
- 28
- Getriebe
- 30
- Differentialgetriebe
- 32
- Getriebeeingangswelle
- 34
- Rotorwelle
- 36
- erste Getriebestufe
- 38
- Getriebezwischenwelle
- 40
- zweite Getriebestufe
- 42
- Getriebeausgang
- 44
- Differentialgehäuse
- 46
- Nottrennvorrichtung
- 48
- Nottrennvorrichtung
- 52
- Drehachse
- 54
- erstes Kopplungsteil
- 56
- Kupplungskörper
- 58
- Schaltvorrichtung
- 60
- Schaltzustand
- 62
- zweites Kopplungsteil
- 64
- Muffenträger
- 66
- Notschaltzustand
- 68
- Schaltelement
- 70
- Schaltgabel
- 71
- Schiebemuffe
- 72
- Betätigungsvorrichtung
- 74
- Auslösevorrichtung
- 75
- Zylinder
- 76
- Kolben
- 77
- Kopplungszustand
- 80
- Vorspannfeder
- 82
- Schaltmagnet