DE112010002682B4

DE112010002682B4 - Antriebskonfiguration für ein Antriebssystem eines Hochgeschwindigkeitsmotors

Info

Publication number: DE112010002682B4
Application number: DE112010002682.3T
Authority: DE
Inventors: Axel J. RADERMACHER; Paul Boskovitch
Original assignee: Karma Automotive LLC
Current assignee: Karma Automotive LLC
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2030-06-24
Also published as: US8491432B2; JP2012531350A; WO2010151579A1; US20120165147A1; DE112010002682T5; CN102483139A; JP5457556B2; CN102483139B

Abstract

Eine Konfiguration (12; 112) eines Motorantriebssystems zum Antreiben eines Hybridfahrzeuges (10; 710), wobei das Motorantriebssystem umfasst:einen ersten Motor (14; 114);einen zweiten Motor (16; 116);ein zwischen dem ersten Motor (14; 114) und dem zweiten Motor (16; 116) angebrachtes und dazwischen positioniertes Differential (20; 120), wobei das Differential (20; 120) ein Getriebeelement aufweist,ein Reduziergetriebe mit einer Getriebewelle (26; 126), mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und mit einem ersten Getriebeelement (34; 134) am ersten Ende und einem zweiten Getriebeelement (38; 138) am zweiten Ende, wobei das erste Getriebeelement (34; 134) des Reduziergetriebes in verzahntem Eingriff mit dem Getriebeelement des Differentials (20; 120) ist, undeine rotierbare Welle (22; 122) mit einem ersten Ende (28; 128), das rotierbar mit dem ersten Motor (14; 114) gekoppelt ist, und einem zweiten Ende (30; 130), das rotierbar mit dem zweiten Motor (16; 116) gekoppelt ist, wobei das zweite Ende (30; 130) der rotierbaren Welle (22; 122) ein Getriebeelement (24; 124) in verzahntem Eingriff mit dem zweiten Getriebeelement (38; 138) des Reduziergetriebes enthält, wobei die rotierbare Welle (22; 122) mit dem Differential (20; 120) gekoppelt ist.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich allgemein auf ein Motorantriebssystem. Spezifischer bezieht sich die vorliegende Offenlegung auf den Antrieb einer Konfiguration für ein Hochgeschwindigkeits-Motorantriebssystem.
Beschreibung des Standes der Technik
Elektrische Hybridfahrzeuge (HEV) und vollständig elektrische Fahrzeuge (FEV) verwenden Motoren, um elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln. Während HEVs einen internen Verbrennungsmotor und einen oder mehrere elektrische Motoren kombiniert, verwenden FEVs ausschließlich elektrische Motoren. Konventionelle, der Anmelderin aus der Praxis bekannte HEV- und FEV-Motoren weisen eine Anzahl von Effizienz- und Kostenproblemen auf. Z. B. erfordern konventionelle HEV- und FEV-Motoren eine beträchtliche Menge an magnetischem Material, um betriebsbereit zu sein. Das erforderliche magnetische Material erhöht die Masse und Kosten des Motors erheblich.
In der US 5 289 890 A ist eine Antriebseinheit mit zwei Elektromotoren und einem neben den Elektromotoren angeordneten Differential beschrieben. Die CH 136 851 A beschreibt einen Fahrzeugantrieb mit doppeltem Zahnradvorgelege, wobei mindestens zwei Triebmotoren einerseits an einem gemeinsamen Getriebegehäuse angeflanscht, anderseits an einem abgefederten Fahrzeugrahmen federnd aufgehängt sind. Aus der US 5 396 968 A ist ein Antriebsmechanismus für ein Elektrofahrzeug bekannt, der mehrere Motoren aufweist.
Somit besteht ein Bedarf nach Antriebskonfigurationen für ein Hochgeschwindigkeits-Motorantriebssystem, die effizient sind und wenig kosten sowie konventionelle Komponenten in einer neuen Weise verwenden.
Zusammenfassung
Gelöst wird die obige Aufgabe durch eine Motorantriebskonfiguration mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Motorantriebskonfiguration mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Entsprechend betrifft die vorliegende Offenlegung eine Konfiguration eines Motorantriebssystems für ein Fahrzeug, das einen ersten Motor, einen zweiten Motor, ein zwischen dem ersten Motor und dem zweiten Motor angebrachtes und dazwischen positioniertes Differential mit einem Getriebeelement, ein Reduziergetriebe und eine rotierbare Welle enthält. Das Reduziergetriebe enthält eine Getriebewelle mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und mit einem ersten Getriebeelement am ersten Ende und einem zweiten Getriebeelement am zweiten Ende. Das erste Ende des Reduziergetriebes ist in verzahntem Eingriff mit dem Getriebeelement des Differentials. Die rotierbare Welle enthält ein rotierbar mit dem ersten Motor gekoppeltes erstes Ende und ein rotierbar mit dem zweiten Motor gekoppeltes zweites Ende. Das zweite Ende der rotierbaren Welle enthält ein Getriebeelement in verzahntem Eingriff mit dem Getriebeelement des Reduziergetriebes, wobei die rotierbare Welle mit dem Differential gekoppelt ist.
Ein Vorteil der vorliegenden Offenlegung ist, dass ein Motorantriebssystem für ein Hybridfahrzeug bereitgestellt wird, das konventionelle Komponenten in einer neuen Weise verwendet, um die Effizienz des Fahrzeuges zu verbessern. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Offenlegung ist, dass die Antriebskonfiguration die Verwendung von Hochgeschwindigkeitsmotoren ermöglicht, welche typischerweise kostengünstiger sind, obwohl sie Konfektionierungserfordernisse aufweisen. Ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Offenlegung ist, dass das Motorantriebssystem die Verwendung von kompakteren Generatoren für ein vorgegebenes Leistungsniveau ermöglicht. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Offenlegung ist, dass die Antriebskonfiguration die Motorenkosten reduziert.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenlegung werden nach Lesen der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen aufgrund eines besseren Verständnisses schneller einschätzbar.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeuges gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
2 ist ein Diagramm einer Konfiguration eines Motorantriebssystems mit zwei Motoren und einer zusätzlichen Getriebereduktion gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
3 ist ein Diagramm einer Konfiguration eines alternativen Motorantriebssystems mit zwei Motoren und einer Planetengetriebereduktion gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
4 ist eine Querschnittsansicht einer Konfiguration eines alternativen Motorantriebssystems mit einem einzelnen Motor, der in Reihe mit der Achse und Ausgangswellen gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform angebracht ist.
5 ist eine Querschnittsansicht einer Konfiguration eines alternativen Motorantriebssystems mit zwei Motoren, die in Reihe mit der Achse und den Ausgangswellen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform angebracht sind.
6 ist eine Querschnittsansicht einer Konfiguration eines alternativen Motorantriebssystems mit einer Kupplung und einer einzelnen Gegenwelle gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform.
7 ist eine Querschnittsansicht einer Konfiguration eines alternativen Motorantriebssystems mit mehreren Getriebeelementen, Kupplungen und Gegenwellen gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform.
8 ist eine Querschnittsansicht einer Konfiguration eines alternativen Motorantriebssystems mit einem Motor, der über ein Kettenelement mit einem Differential gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform gekoppelt ist.
9 ist eine Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einem Paar von Vorderradmotoren und Rückradmotoren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Beschreibung
Allgemein bezugnehmend auf die 1-9 und insbesondere auf die 1 ist ein Fahrzeug 10 dargestellt. In diesem Beispiel ist das Fahrzeug 10 ein plug-in elektrisches Hybridfahrzeug (HEV), das elektrisch betrieben wird. Das Fahrzeug 10 kann ein Personenfahrzeug, ein Lastwagen oder ein anderer Fahrzeugtyp mit einer Batterie sein. In einem weiteren Beispiel ist das Fahrzeug 10 ein vollständig elektrisches Fahrzeug (FEV).
Das Fahrzeug 10 enthält einen Antriebsstrang, der die Bedienung des Fahrzeuges 10 steuert. Der Antriebsstrang kann verschiedene Komponenten wie Motoren, Getriebe oder Getriebekästen, Antriebswellen, Differentiale, elektrische Motoren, Räder oder ähnliches enthalten. In diesem Beispiel ist der Antriebsstrang ein plug-in Hybrid und enthält einen elektrisch angetriebenen Motor und eine Motorsteuerung. Das Fahrzeug 10 kann ebenfalls einen benzinangetriebenen Motor enthalten, der ein oder mehrere elektrische Motoren ergänzt, wenn unter bestimmten Bedingungen Bedarf besteht. Die elektrische Energie wird in einer Energielagervorrichtung, wie einer Batterie gelagert. Die Batterie kann eine einzelne Einheit oder eine Vielzahl von Modulen sein, die in einer vorbestimmten Weise, wie in Reihe, angeordnet sind. Verschiedene Typen von Batterien können verwendet werden, wie Blei-Säure oder Lithium-Ionen oder ähnliche. Die Batterie ist innerhalb eines Batteriegehäuses enthalten und mit dem Fahrzeugrahmen gekoppelt.
Bezugnehmend auf die 2 bis 9 sind verschiedene Konfigurationen von Motorantriebssystemen für HEVs, FEVs oder andere Fahrzeuge gezeigt. Der Ausgang des Motorantriebssystems wird zum Antrieb des Fahrzeuges 10, Fahren des Fahrzeuges oder der Räder eines Fahrzeuges oder Ähnliches verwendet. Das Motorantriebssystem enthält verschiedene Komponenten wie ein oder mehrere Motoren, eine oder mehrere Wellen, ein oder mehrere Differentiale, eine Vielzahl von Getriebeelementen (zum Beispiel ein Eingangs-Getriebeelement, ein Zahnradgetriebeelement, eine Planetenreduktion etc.), ein oder mehrere Achsen oder Ähnliches. Die in dieser Offenlegung beschriebenen Beispiele von Motorantriebssystemen verwenden Modifizierungen von derzeitigen Standardteilen, um die Designanforderungen zu minimieren, und/oder verwenden einzelne Anordnungen mit Konfigurationen, die das Konfektionsvolumen minimieren. Die größere Freiheit zur Auswahl von Motoren unabhängig von der Motorgeschwindigkeit ermöglicht eine bessere Motoranpassung für einen gegebenen Typ von Fahrzeug, wodurch die Fahrzeugeffizienz verbessert wird.
Bezugnehmend jetzt insbesondere auf die 2 ist eine Konfiguration 12 eines Motorantriebssystems enthaltend einen ersten und zweiten Motor 14, 16, ein Getriebe oder Getriebekasten 18 mit mindestens einem Getriebeelement oder Differential 20, eine Welle 22 (rotierbare Welle) mit einem ersten Getriebeelement 24 (Eingangsgetriebeelement oder Wellengetriebeelement), und einem zweiten Getriebeelement (eine zusätzliche Getriebereduktion wie ein Zahnradgetriebeelement) 34, und ein drittes Getriebeelement 38 gezeigt. Die Welle 22 enthält ein erstes Ende 28, das operativ (rotierbar) mit dem ersten Motor 14 gekoppelt ist, und ein zweites Ende 30, das operativ (rotierbar) mit dem zweiten Motor 16 gekoppelt ist. Das Getriebe oder der Getriebekasten 18 und das Differential 20 sind zwischen dem ersten Motor 14 und dem zweiten Motor 16 positioniert. Das erste Getriebeelement 24 enthält eine Vielzahl von Zähnen 32 und ist an dem zweiten Ende 30 der Welle 22 angeordnet. Das erste Getriebeelement 24 kann konzentrisch an der Welle 22 angebracht sein und in diese integriert sein. Das zweite Getriebeelement (Zahnradgetriebeelement) 34 enthält eine Vielzahl von Getriebezähnen 36 und ist mittels einer Getriebewelle 26 mit einem dritten Getriebeelement 38 mit einer Vielzahl von Getriebezähnen 40 verbunden. Die Zähne 32 des ersten Getriebeelements 24 sind in verzahntem Eingriff mit dem dritten Getriebeelement 38 und insbesondere mit den Zähnen 40 des dritten Getriebeelements 38. Die Zähne 36 des zweiten Getriebeelements (Zahnradgetriebeelement) 34 sind in verzahntem Eingriff mit dem Getriebeelement oder den Getriebeelementen des Getriebes (Getriebekastens) 18 oder Differentials 20. Gemäß dieser Konfiguration besteht ein Eingang von 90° in das Differential 20. Diese Konfiguration ermöglicht das Aufnehmen zusätzlicher Getriebereduktionen. Zum Beispiel können zusätzliche Getriebeelemente zwischen dem Eingangs-Getriebeelement 24 und dem Zahnradgetriebeelement 26 eingebaut sein. Die zusätzliche Getriebereduktion ermöglicht ein höheres Verhältnis zwischen Eingangswellen und Ausgangswellen. Das ermöglicht die Verwendung von Hochgeschwindigkeitsmotoren in Verbindung mit konventionellen Differentialgetrieben bei lediglich minimalen Modifizierungen gegenüber der ursprünglichen Getriebeanlage. Während typische Geschwindigkeitsreduktionen ein relativ geringes Verhältnis wie 2:1 bis 4:1 verwenden, erfordert die Verwendung von Hochgeschwindigkeitsmotoren eine Geschwindigkeitsreduktion von 7:1 oder 12:1 und eine Konfiguration eines Motorantriebssystems, das solche Geschwindigkeitsreduktionen aufnehmen kann, wie die in 2 gezeigte Konfiguration eines Motorantriebssystems.
Bezugnehmend jetzt auf 3 ist eine alternative Ausführungsform einer Konfiguration 112 eines Motorantriebssystems gezeigt. Die Konfiguration 112 eines Motorantriebssystems enthält einen ersten und einen zweiten Motor 114, 116, ein Getriebe 118 mit mindestens einem Getriebeelement oder Differential 120, eine Welle (rotierbare Welle) 122, ein erstes Getriebeelement 124, ein zweites Getriebeelement 134 und eine Planetengetriebeanlage (drittes Getriebeelement) 138. Die Welle 122 enthält ein erstes Ende 128, das operativ (rotierbar) mit dem ersten Motor 114 gekoppelt ist, und ein zweites Ende 130, das operativ (rotierbar) mit dem zweiten Motor 116 gekoppelt ist. Das Getriebe oder der Getriebekasten 118 und das Differential 120 sind zwischen dem ersten Motor 114 und dem zweiten Motor 116 positioniert. Das erste Getriebeelement 124 enthält eine Vielzahl von Zähnen 132 und ist an dem zweiten Ende der Welle 130 angeordnet. Das erste Getriebeelement 124 kann konzentrisch an der Welle 122 angebracht sein und in diese integriert sein. Das zweite Getriebeelement 134 enthält eine Vielzahl von Zähnen 136 und ist durch eine Getriebewelle (Träger für die Planetenräder) 126 mit der Planetengetriebeanlage 138 mit einer Vielzahl von Zähnen 140 verbunden. Die Zähne 132 des ersten Getriebeelements 124 sind in verzahntem Eingriff mit der Planetengetriebeanlage 138 und insbesondere mit den Zähnen 140 der Planetengetriebeanlage, wobei die Getriebewelle 126 als Träger fungiert. Die Zähne des zweiten Getriebeelements 134 sind in verzahntem Eingriff mit dem Getriebeelement oder den Getriebeelementen des Differentials 120. Diese Konfiguration 112 ermöglicht es einem Getriebeelement 124 (zum Beispiel Eingangsgetriebeelement, Zahnradgetriebeelement oder dergleichen) in Reihe mit den Wellen (Motorwellen) 122 zu sein, die ein anderes Getriebeelement 138 (zum Beispiel eine Planetengetriebereduktion oder dergleichen) verwenden. Die zusätzlichen Reduktionen ermöglichen ein höheres Gesamtverhältnis zwischen der Eingangswelle und den Ausgangswellen. Dies ermöglicht die Verwendung von Hochgeschwindigkeitsmotoren 114, 116 in Verbindung mit konventionellen Differentialgetrieben bei lediglich minimalen Modifikationen an der originalen Getriebeanlage.
Bezugnehmend jetzt auf 4 wird eine alternative, nicht beanspruchte Ausführungsform einer Konfiguration 212 eines Motorantriebssystems gezeigt. Die Konfiguration 212 eines Motorantriebssystems enthält einen ersten Motor 214, ein Getriebe oder einen Getriebekasten 218, ein Differential 220, eine erste unabhängige Ausgangswelle 222, eine zweite unabhängige Ausgangswelle 224, eine erste Motorwelle 226 mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende mit einem ersten Motorausgangsgetriebeelement 228, eine erste Gegenwelle (zum Beispiel eine rotierende Keilwelle oder Ähnliches) 230, eine zweite Gegenwelle (zum Beispiel eine rotierende Keilwelle oder Ähnliches) 232, und eine Vielzahl von zusätzlichen Komponenten wie Lager für Stützwellen, Verschlüsse (Bolzen, Schrauben oder Ähnliches) zum Zusammenkoppeln von Komponenten oder Ähnliches. Der erste Motor 214 ist benachbart zu dem Getriebe 218 positioniert. Die erste Motorwelle 226 erstreckt sich durch den Motor 214, so dass das zweite Ende und das erste Motorausgangsgetriebeelement 228 sich in das Getriebe 218 erstrecken. Die erste unabhängige Welle 222 ist eine unabhängige Durchgangswelle zu der ersten Motorwelle 226 und enthält ein erstes Ende 234 mit einem Abdeckelement zum Befestigen an einem Rad und ein zweites Ende 236, das mit dem Getriebe 218 und dem Differential 220 gekoppelt ist und mit diesen in operativem Eingriff steht. Die zweite unabhängige Welle 224 enthält ein erstes Ende 238 mit einem Abdeckelement zum Befestigen an einem Rad und ein zweites Ende 240, das mit dem Getriebe 218 und dem Differential 220 gekoppelt ist und mit diesen in operativem Eingriff ist. Die erste und zweite unabhängige Welle 222, 224 weisen eine vorbestimmte Länge auf. In dieser Ausführungsform ist die erste unabhängige Welle 222 länger als die zweite unabhängige Welle 224 - es ist jedoch auch angedacht, dass die Wellen 222, 224 eine gleiche oder unterschiedliche Länge in Abhängigkeit von der Konfiguration des Motorantriebssystems aufweisen. Die erste Gegenwelle 230 enthält ein erstes Ende 242 in operativem Eingriff mit dem Motorausgangsgetriebeelement 228 und ein zweites Ende 244 in operativem Eingriff mit einem ersten Getriebeelement 250 des Differentials 220. Die zweite Gegenwelle 232 enthält ein erstes Ende 246 in operativem Eingriff mit dem Motorausgangsgetriebeelement 228 und ein zweites Ende 248 in operativem Eingriff mit dem ersten Getriebeelement 250 des Differentials 220. Der erste Motor 214 ist in Reihe mit der Achse und den Ausgangswellen 222, 224 angeordnet. Diese Konfiguration 212 ermöglicht ein Anbringen des Motors 214 in Reihe mit der Achse und den Ausgangswellen 222, 224, wodurch die Konfektionierung verbessert wird. Diese Konfiguration 212 ist ebenfalls vorteilhaft, da sie eine höhere Reduktion der Geschwindigkeit zwischen dem Motor 214 und den Ausgangswellen 222, 224 ermöglicht. Darüber hinaus reduziert diese Konfiguration 212 ebenfalls den Konfektionierungsraum und reduziert damit Kosten, da der Motor 214 nicht in einer versetzten Weise angebracht werden muss. Obwohl zwei Gegenwellen 230, 232 enthalten sind, können ein oder mehrere enthalten sein.
Bezugnehmend jetzt auf die 5 ist eine alternative Ausführungsform einer Konfiguration 312 eines Motorantriebssystems gezeigt. Die Konfiguration 312 eines Motorantriebssystems enthält einen ersten Motor 314, einen zweiten Motor 316, ein Getriebe oder einen Getriebekasten 318, ein Differential 320, eine erste unabhängige Ausgangswelle 322, eine zweite unabhängige Ausgangswelle 324, eine erste Motorwelle 326, ein erstes Motorausgangsgetriebeelement 328, eine zweite Motorwelle 354, ein zweites Motorausgangsgetriebeelement 356, eine erste Gegenwelle 330 und eine zweite Gegenwelle 332. Das Getriebe oder der Getriebekasten 318 ist zwischen dem ersten Motor 314 und dem zweiten Motor 316 positioniert. Die erste unabhängige Welle 322 enthält ein erstes Ende 334 mit einem Abdeckelement zur Befestigung an einem Rad und ein zweites Ende 336, das mit dem Getriebe 318 und dem Differential 320 gekoppelt ist und mit diesen in operativem Eingriff steht. Die zweite unabhängige Welle 324 enthält ein erstes Ende 338 mit einem Abdeckelement zur Befestigung an einem Rad und ein zweites Ende 340, das mit dem Getriebe 318 und dem Differential 320 gekoppelt ist und mit diesem in operativem Eingriff steht. Die erste Gegenwelle 330 enthält ein erstes Ende 342 in operativem Eingriff mit dem ersten Motorausgangsgetriebeelement 328 und ein zweites Ende 344 in operativem Eingriff mit dem zweiten Motorausgangsgetriebeelement 356. Die zweite Gegenwelle 332 enthält ein erstes Ende 346 in operativem Eingriff mit dem ersten Motorausgangsgetriebeelement 328 und ein zweites Ende 348 in operativem Eingriff mit dem zweiten Motorausgangsgetriebeelement 356. Die erste und die zweite Gegenwelle 330, 332 sind ebenfalls in operativem Eingriff mit dem ersten Getriebeelement 350 des Differentials 320. Die erste und zweite Gegenwelle 330, 332 funktionieren in Tandem, um die Stützlast zu verstärken. Die ersten und zweiten Motoren 314, 316 sind in Reihe mit der Achse und den Ausgangswellen 322, 324 angeordnet. Diese Konfiguration ermöglicht ein Zufügen eines zweiten Motors, wenn mehr Leistung für die Räder notwendig oder wünschenswert ist. Die Motoren 314, 316 sind in Reihe angebracht, um ebenfalls den effektiven Konfektionierungsraum zu reduzieren, wodurch Kosten reduziert werden. Diese Konfiguration 312 stellt auch einen gleichmäßigen Links-Rechts-Abstand mit dem Differential 320 her, das im Wesentlichen in der Mitte des Motorantriebssystems 312 positioniert ist, wodurch die Modularität erhöht wird. Das resultiert in einer gleichmäßigen Gewichtsverteilung, um den Konfektionierungsraum weiter zu verbessern und Kosten zu reduzieren. Des Weiteren können die Ausgangswellen (vom Differential) 322, 324 gleich sein - wenn das Differential 320 sich nicht in der Mitte befindet, dann würden zwei unterschiedliche Ausgangswellen erforderlich sein und das würde die Kosten erhöhen.
Bezugnehmend jetzt auf 6 ist eine alternative, nicht beanspruchte Ausführungsform einer Konfiguration 412 eines Motorantriebssystems gezeigt. Diese Konfiguration 412 eines Motorantriebssystems enthält einen ersten Motor 414, ein Getriebe oder einen Getriebekasten 418, ein Differential 420, eine erste unabhängige Ausgangswelle 422, eine zweite unabhängige Ausgangswelle 424, ein Motorausgangsgetriebeelement 428, eine erste Gegenwelle 430, eine hohle zweite Gegenwelle 432, und eine erste Kupplung 458. Das Getriebe oder der Getriebekasten 418 ist benachbart zu dem ersten Motor 414 angeordnet. Die erste unabhängige Welle 422 enthält ein erstes Ende 434 mit einem Abdeckelement zur Befestigung an einem Rad und ein zweites Ende 436, das mit dem Getriebe 418 und dem Differential 420 gekoppelt ist und mit diesem in operativem Eingriff steht. Die zweite unabhängige Welle 424 enthält ein erstes Ende 438 mit einem Abdeckelement zur Befestigung an einem Rad und ein zweites Ende 440, das mit dem Getriebe 418 und dem Differential 420 gekoppelt ist und mit diesem in operativem Eingriff steht. Die erste Gegenwelle 430 enthält ein erstes Ende 442 in operativem Eingriff mit dem Motorausgangsgetriebeelement 428 und ein zweites Ende 444, das selektiv in ein erstes Getriebeelement 450 des Differentials 420 über die Kupplung 458 eingreifen kann oder aus dem operativen Eingriff gelöst werden kann. Die erste Gegenwelle 430 erstreckt sich durch die hohle zweite Gegenwelle 432. Die zweite Gegenwelle 432 enthält ein oder mehrere Getriebeelemente 445, die in Kontakt (z. B. verzahnten Eingriff) mit dem ersten Getriebeelement 450 sind. Die Kupplung 458 koppelt und entkoppelt die erste Gegenwelle 430 mit der zweiten Gegenwelle 432, um so die erste Gegenwelle 430 mit dem ersten Getriebeelement 450 des Differentials 420 in Eingriff zu bringen oder diese zu lösen. Diese Konfiguration 412 ermöglicht die Aufnahme der Kupplung 458, welche selektiv zum Eingreifen und Lösen (Verbinden oder Trennen, Einschalten oder Ausschalten, Koppeln oder Entkoppeln etc.) des Motors 414 von den Rädern fungiert, um Effizienzverluste zu reduzieren, wenn der Motor 414 nicht benötigt wird und/oder nicht erwünscht ist. Das Eingreifen der Kupplung 458 ermöglicht ein Trennen des Motors 414 von den Rädern, wenn dies erforderlich oder erwünscht ist, um somit die Fahrzeugeffizienz zu verbessern. Diese Konfiguration 412 kann insbesondere nützlich sein, wenn es in einem besonderen Antriebssystem verwendet wird, in welchem der Motor von den Rädern getrennt werden kann, um Widerstand zu reduzieren, was wiederum die Fahrzeugeffizienz erhöhen würde. Zum Beispiel könnte diese Konfiguration als Vorderradantriebseinheit in einem Teilzeit-Radantriebsfahrzeug (z. B. Teilzeit 4WD, Zweirad-Antriebsweise etc.) verwendet werden.
Bezugnehmend jetzt auf die 7 ist eine alternative, nicht beanspruchte Ausführungsform einer Konfiguration 512 eines Motorantriebssystems gezeigt. Diese Konfiguration 512 eines Motorantriebssystems enthält einen ersten Motor 514, ein Getriebe oder einen Getriebekasten 518, ein Differential 520, eine erste unabhängige Ausgangswelle 522, eine zweite unabhängige Ausgangswelle 524, eine erste Motorwelle 526, ein erstes Motorausgangsgetriebeelement 528, ein zweites Motorausgangsgetriebeelement 556, eine erste Gegenwelle 530, eine hohle zweite Gegenwelle 532, eine hohle dritte Gegenwelle 560, eine erste Kupplung 558 und eine zweite Kupplung 562. Das Getriebe oder der Getriebekasten 518 ist benachbart zum ersten Motor 514 positioniert. Die erste unabhängige Welle 522 enthält ein erstes Ende 534 mit einem Abdeckelement zur Befestigung an einem Rad und ein zweites Ende 536, das mit dem ersten und zweiten Motorausgangsgetriebeelement 528, 556, dem Getriebe 518 und dem Differential 520 gekoppelt ist und mit diesen in operativen Eingriff steht. Die zweite unabhängige Welle 524 enthält ein erstes Ende 538 mit einem Abdeckelement zum Befestigen an einem Rad und ein zweites Ende 540, das mit dem Getriebe 518 und dem Differential 520 gekoppelt ist und mit diesen in operativem Eingriff steht. Die erste Gegenwelle 530 erstreckt sich durch die zweite Gegenwelle 532 und die dritte Gegenwelle 560. Die erste Gegenwelle 530 enthält eine erstes Ende 542 in operativem Eingriff mit dem ersten Motorausgangsgetriebeelement 528 und ein zweites Ende 544, das selektiv mit der dritten Gegenwelle 560 über die zweite Kupplung 562 in Eingriff gebracht werden kann oder von dieser gelöst werden kann. Die zweite Gegenwelle 532 enthält ein erstes Ende 546 und ein zweites Ende 548 und ist in operativem Eingriff mit dem zweiten Motorausgangsgetriebeelement 556. Das zweite Ende der zweiten Gegenwelle 548 ist in operativem Eingriff mit der ersten Kupplung 558, welche die zweite Gegenwelle 532 und die dritte Gegenwelle 560 koppelt und entkoppelt. Die dritte Gegenwelle 560 enthält ein erstes Ende 564 und ein zweites Ende 566 mit ein oder mehreren Getriebeelementen 545, welche in operativen Eingriff mit dem Getriebeelement 550 des Differentials 520 sind. Die dritte Gegenwelle 560 enthält auch eine Vielzahl von Getriebeelementen 545 in Kontakt (zum Beispiel verzahntem Eingriff) mit dem ersten Getriebeelement 550. Das erste Ende der dritten Gegenwelle 564 ist in operativem Eingriff mit der ersten Kupplung 558, welche die zweite Gegenwelle 532 mit der dritten Gegenwelle 560 koppelt oder entkoppelt. Das zweite Ende der dritten Gegenwelle 566 ist in operativem Eingriff mit der zweiten Kupplung 562, welche die erste Gegenwelle 530 mit der dritten Gegenwelle 566 koppelt und entkoppelt. Diese Konfiguration 512 ermöglicht ein Trennen des Motors 514 von den Rädern, wenn dieser nicht benötigt wird und ermöglicht den Einschluss eines Mehrgang-Getriebes (wie zum Beispiel eines Zweiganggetriebes oder dergleichen). Das verbessert die Fahrzeugeffizienz und ermöglicht eine größere Vielseitigkeit und Optionen bei der Auswahl der Motorkonfigurationen und Technologien, was des Weiteren die Kosten und Effizienz verbessert. Diese Konfiguration 512 ermöglicht es dem Motorantriebssystem 512 auch, als Zweiganggetriebe zu fungieren. Die erste und zweite Kupplung 558, 562 greifen in die Welle 560 mit einem integrierten Getriebeelement 550 ein, welches das Differential 520 antreibt und somit die Räder antreibt. Die erste Gegenwelle 530 kann entweder in die zweite Welle 532 und/oder dritte Welle 560 in Abhängigkeit von den Antriebsanforderungen eingreifen. Die erste und zweite Welle 530, 532 drehen sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, da beide von den Motorwellen mit unterschiedlicher Getriebeelementgröße 528, 556 angetrieben werden. Obwohl nur zwei Getriebeelemente 528, 556 gezeigt werden, können zusätzliche Getriebeelemente bei Bedarf und/oder Wunsch zugefügt werden. Dies könnte durch die Zugabe einer anderen Welle (mit den damit verbundenen Kupplungen und Wellen) erreicht werden, welche durch eine unterschiedliche Getriebeelementkombination angetrieben wird.
Bezugnehmend jetzt auf die 8 ist eine alternative, nicht beanspruchte Ausführungsform einer Konfiguration 612 eines Motorantriebssystems gezeigt. Diese Konfiguration 612 eines Motorantriebssystems enthält einen ersten Motor 614, ein Getriebe oder einen Getriebekasten 618, ein Differential 620, eine erste unabhängige Ausgangswelle 622, eine zweite unabhängige Ausgangswelle 624, eine erste Motorwelle 626, ein erstes Motorausgangsgetriebeelement 628 und ein Verbindungselement 668. Das Getriebe oder der Getriebekasten 618 ist benachbart zum ersten Motor 614 positioniert. Die erste unabhängige Welle 622 enthält ein erstes Ende 634 mit einem Abdeckelement zur Befestigung an einem Rad und ein zweites Ende 636, das mit dem Getriebe 618 und dem Differential 620 gekoppelt ist und mit diesen in operativem Eingriff steht. Die zweite unabhängige Welle 622 enthält ein erstes Ende 638 mit einem Abdeckelement zum Befestigen an einem Rad und ein zweites Ende 640, das mit dem Getriebe 618 und dem Differential 620 gekoppelt ist und mit diesen in operativem Eingriff steht. Die Motorwelle 626 enthält ein erstes Ende 670 und ein zweites Ende 672, das sich vom Motor 614 erstreckt. Das zweite Ende 672 enthält das Motorgetriebeelement 628, wie ein Ritzel oder Ähnliches, welches mit dem Verbindungselement 668 gekoppelt ist. Das Verbindungselement 668 ist ein längliches und kontinuierliches Schleifenelement wie zum Beispiel eine Kette, ein Gurt oder Ähnliches. Das Verbindungselement 668 koppelt das Motorgetriebeelement 628 mit einem Getriebeelement 650 des Differentials 620, so dass das Motorgetriebeelement 628 und das Getriebeelement 650 des Differentials 620 miteinander in operativem Eingriff stehen. Durch Verbinden des Motors 614 mit dem Differential 620 über das Verbindungselement 668 wird eine weitere Vielseitigkeit und Optionen für die Konfiguration 612 des Motorantriebssystems ermöglicht. Zum Beispiel ermöglicht diese Konfiguration 612 ein Versetzen des Motors 614 unter Verwendung des Verbindungselements 668, wenn der Motor 614 nicht in Reihe mit der Achse aufgrund spezifischer Zwänge/Einschränkungen wie zum Beispiel Einschränkungen in der Motorgröße, Raumeinschränkungen oder Ähnliches angebracht werden kann. Zum Beispiel wenn der Durchmesser des Motors zu groß ist, kann der Motor versetzt werden und mit dem Differential unter Verwendung eines Kettenelementes gekoppelt werden.
Bezugnehmend jetzt auf die 9 ist ein Fahrzeug 710 mit einer Hybridantriebsstrangarchitektur gezeigt. Das Fahrzeug 710 enthält einen ersten Radmotor (Innenradmotor, Außenradmotor oder Ähnliches) 714, einen zweiten Radmotor (oder einen Außenradmotor) 716, einen Motor 774, eine Batterie 776 und einen Antriebsmotor 712. Der erste Radmotor 714 und der zweite Radmotor 716 sind mit (oder an, nahe, benachbart oder ähnlich) jeweils mit den ersten oder zweiten Vorderrädern 778, 780 durch eine Welle befestigt. Der erste Radmotor 714 und der zweite Radmotor 716 enthalten eine Motorwelle 726, 754 mit einem oder mehreren Getriebeelementen 728, 756 wie zum Beispiel einem Planetengetriebe oder Ähnlichem. Diese Anordnung ermöglicht eine relativ hohe Motorgeschwindigkeit und ein relativ niedriges Geschwindigkeitsrad. Der erste Radmotor treibt und fährt das Rad des Fahrzeuges an der vorderen Fahrerseite und der zweite Radmotor treibt und fährt das Rad des Fahrzeuges an der vorderen Beifahrerseite. Der Antriebsmotor 712 ist im hinteren Ende des Fahrzeuges 710 positioniert, um die hinteren Fahrzeugräder anzutreiben. Obwohl zwei Radmotoren gezeigt werden, kann jede Anzahl von Radmotoren (wie zum Beispiel ein Innenradmotor, ein Außenradmotor oder Ähnliches) verwendet werden, um die vorderen und/oder hinteren Räder anzutreiben und zu fahren. Des Weiteren kann jede oder Kombinationen der Konfigurationen von Motorantriebssystemen in der vorliegenden Offenbarung in jedem Fahrzeugtyp (zum Beispiel HEV, FEV) verwendet werden und mit jeder Art von Antriebsstrangarchitektur (zum Beispiel Serienhinterradantrieb (Serie RWD), Serienallradantrieb (Serie AWD), Allradparallelantrieb (AWD parallel) etc.) verwendet werden. Diese Anordnung eliminiert auch die Notwendigkeit für eine Durchgangswelle zwischen den Vorderrädern eines 4-Radangetriebenden Fahrzeuges, was die Kosten und den Bauraum reduziert.

Claims

Eine Konfiguration (12; 112) eines Motorantriebssystems zum Antreiben eines Hybridfahrzeuges (10; 710), wobei das Motorantriebssystem umfasst: einen ersten Motor (14; 114); einen zweiten Motor (16; 116); ein zwischen dem ersten Motor (14; 114) und dem zweiten Motor (16; 116) angebrachtes und dazwischen positioniertes Differential (20; 120), wobei das Differential (20; 120) ein Getriebeelement aufweist, ein Reduziergetriebe mit einer Getriebewelle (26; 126), mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und mit einem ersten Getriebeelement (34; 134) am ersten Ende und einem zweiten Getriebeelement (38; 138) am zweiten Ende, wobei das erste Getriebeelement (34; 134) des Reduziergetriebes in verzahntem Eingriff mit dem Getriebeelement des Differentials (20; 120) ist, und eine rotierbare Welle (22; 122) mit einem ersten Ende (28; 128), das rotierbar mit dem ersten Motor (14; 114) gekoppelt ist, und einem zweiten Ende (30; 130), das rotierbar mit dem zweiten Motor (16; 116) gekoppelt ist, wobei das zweite Ende (30; 130) der rotierbaren Welle (22; 122) ein Getriebeelement (24; 124) in verzahntem Eingriff mit dem zweiten Getriebeelement (38; 138) des Reduziergetriebes enthält, wobei die rotierbare Welle (22; 122) mit dem Differential (20; 120) gekoppelt ist.
Konfiguration eines Motorantriebssystems gemäß Anspruch 1, wobei der erste Motor (14; 114) und der zweite Motor (16; 116) hochgeschwindigkeits-elektrische Motoren sind.
Konfiguration eines Motorantriebssystems gemäß Anspruch 1, wobei die rotierbare Welle (22; 122) in Reihe zwischen dem ersten Motor (14; 114) und dem zweiten Motor (16; 116) angebracht ist.
Konfiguration eines Motorantriebssystems gemäß Anspruch 1, wobei das Getriebeelement (24) der rotierbaren Welle (22; 122) konzentrisch mit der rotierbaren Welle (22; 122) eingebaut ist.
Eine Konfiguration (312) eines Motorantriebssystems zum Antreiben eines Hybridfahrzeuges (10; 710), wobei das Motorantriebssystem umfasst: einen Getriebekasten (318) enthaltend ein Differential (320) mit einem Getriebeelement (350); ein am Getriebekasten (318) angebrachter erster Motor (314), der eine Motorwelle (326) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende mit einem ersten Motorausgangsgetriebeelement (328) aufweist, wobei die Motorwelle (326) sich durch den ersten Motor (314) und in den Getriebekasten (318) hinein erstreckt, so dass das zweite Ende sich innerhalb des Getriebekastens (318) befindet; eine erste Ausgangswelle (322), die sich durch die erste Motorwelle (326) und in den Getriebekasten (318) erstreckt, wobei die erste Ausgangswelle (322) ein erstes Ende (334) und ein rotierbar mit dem Differential (320) gekoppeltes zweites Ende (336) aufweist; eine zweite Ausgangswelle (324), die sich in den Getriebekasten (318) erstreckt, wobei die zweite Ausgangswelle (324) ein erstes Ende (338) und ein mit dem Differential (320) rotierbar gekoppeltes zweites Ende (340) aufweist; und eine erste Gegenwelle (330) mit einem ersten Ende (342) in operativem Eingriff mit dem ersten Motorausgangsgetriebeelement (328) und einem zweiten Ende (344), wobei die erste Gegenwelle (330), insbesondere am zweiten Ende (344), in operativem Eingriff mit dem Getriebeelement (350) des Differentials (320) steht, des Weiteren umfassend einen am Getriebekasten (318) angebrachten zweiten Motor (316) und eine zweite Motorwelle (354) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, das ein zweites Motorausgangsgetriebeelement (356) aufweist, wobei die zweite Motorwelle (354) sich durch den zweiten Motor (316) und in den Getriebekasten (318) erstreckt, so dass sich das zweite Ende innerhalb des Getriebekastens (318) befindet, wobei die zweite Ausgangswelle (324) sich durch die zweite Motorwelle (354) und in den Getriebekasten (318) erstreckt, wobei die zweite Ausgangswelle (324) ein erstes Ende (338) und ein zweites Ende (340) rotierbar gekoppelt mit dem Differential (320) aufweist.
Konfiguration (312) eines Motorantriebssystems gemäß Anspruch 5, wobei der erste Motor (314) und der zweite Motor (316) hochgeschwindigkeits-elektrische Motoren sind.
Konfiguration (312) eines Motorantriebssystems gemäß Anspruch 5, des Weiteren umfassend eine zweite operativ mit dem Getriebeelement (350) des Differentials (320) gekoppelte Gegenwelle (332) und eine mit der ersten Gegenwelle (330) und der zweiten Gegenwelle (332) gekoppelte Kupplung, wobei das zweite Ende (344) der ersten Gegenwelle (330) sich durch die zweite Gegenwelle (332) erstreckt und die Kupplung selektiv die erste Gegenwelle (330) von der zweiten Gegenwelle (332) koppelt und entkoppelt.
Konfiguration eines Motorantriebssystems (312) gemäß Anspruch 5, wobei die erste Ausgangswelle (322) eine Längendimension aufweist, die sich von der Längendimension der zweiten Ausgangswelle (324) unterscheidet.