DE112010004408B4

DE112010004408B4 - Elektromotor mit Planetengetriebesatz mit mehreren, durch Einbauorientierung der Komponenten wählbaren Übersetzungen

Info

Publication number: DE112010004408B4
Application number: DE112010004408.2T
Authority: DE
Inventors: Bradley D. Chamberlin; Balazs Palfai; Larry A. Kubes
Original assignee: Remy Technologies LLC
Current assignee: Remy Technologies LLC
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2022-05-05
Anticipated expiration: 2030-11-16
Also published as: WO2011060362A1; US8633622B2; US8449429B2; US8672070B2; DE112010004408T5; US8771123B2; DE112010004408T8; CN102612614A; KR20120099684A; US20130237361A1; CN102612614B; US20110115320A1; US20110114399A1; US20110115321A1

Abstract

Planetengetriebeanordnung (144), umfassend:ein Hohlrad (232), das zur Verbindung mit einem Rotor (140) eines Elektromotors ausgestaltet ist, wenn es sich in einer ersten Position befindet, und zur Verbindung mit einem Gehäuse (148) des Elektromotors ausgestaltet ist, wenn es sich in einer zweiten Position befindet;ein Sonnenrad (236), das zur Verbindung mit dem Gehäuse (148) ausgestaltet ist, wenn sich das Hohlrad (232) in der ersten Position befindet, und zur Verbindung mit dem Rotor (140) ausgestaltet ist, wenn sich das Hohlrad (232) in der zweiten Position befindet; undeine Vielzahl von Planetenrädern (244), die ausgestaltet sind, mit dem Hohlrad (232) und dem Sonnenrad (236) zu verzahnen, ferner umfassend einen Träger (240), der mit der Vielzahl von Planetenrädern (244) verbunden ist, wobei ein Ausgabeabschnitt (280) des Trägers (240) mindestens teilweise innerhalb eines durch das Sonnenrad (236) festgelegten Hohlraums (276) angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf das Gebiet der mechanischen Kraftübertragung und insbesondere auf Planetengetriebeanordnungen, einschließlich Planetengetriebeanordnungen, die in Fahrzeugen verwendet werden.
Allgemeiner Stand der Technik
Eine Planetengetriebeanordnung wandelt eine Eingabedrehung in eine Ausgabedrehung um. Typischerweise wird ein Übersetzungsverhältnis der Planetengetriebeanordnung derart ausgestaltet, dass die Ausgabedrehung eine andere Winkelgeschwindigkeit und ein anderes Drehmoment aufweist als die Eingabedrehung. In einer Anwendung wird eine Planetengetriebeanordnung an die Drehungsausgabe eines Elektromotors gekoppelt. Die Planetengetriebeanordnung kann verwendet werden, um die Drehungsausgabe des Elektromotors in eine Drehungsausgabe, die für die jeweilige Anwendung geeignete Drehmoment- und Winkelgeschwindigkeitscharakteristika aufweist, umzuwandeln.
Die typische Planetengetriebeanordnung umfasst ein Sonnenrad, eine Vielzahl von Planetenrädern und ein Hohlrad. Das Sonnenrad weist einen gezahnten Außenumfang auf und legt eine Mittelachse fest. Die Planetenräder weisen jeweils einen gezahnten Außenumfang auf, der ausgestaltet ist, mit dem gezahnten Außenumfang des Sonnenrades in Eingriff zu kommen. Das Hohlrad, das manchmal auch als Kranz bezeichnet wird, weist einen gezahnten Innenumfang auf, der ausgestaltet ist, mit dem gezahnten Außenumfang der Planetenräder in Eingriff zu kommen. Das Hohlrad weist eine Mittelachse auf, die koaxial zur Mittelachse des Sonnenrades verläuft. Einige Planetengetriebeanordnungen umfassen auch einen Träger, der mit jedem der Planetenräder verbunden ist. Der Träger legt ebenfalls eine Mittelachse, die koaxial mit der Mittelachse des Sonnenrades verläuft, fest.
Die Funktionsweise einer Planetengetriebeanordnung, die einen Planetenradträger umfasst, umfasst (i) das Fixieren der Position von einem von dem Hohlrad, dem Träger und dem Sonnenrad; (ii) das Drehen eines anderen von dem Hohlrad, dem Träger und dem Sonnenrad und (iii) das Erzeugen einer Drehungsausgabe an dem verbleibenden von dem Hohlrad, dem Träger und dem Sonnenrad. Zum Beispiel wird in einer Ausgestaltung das Hohlrad in einer festen Position gehalten, das Sonnenrad empfängt eine Eingabedrehung, und an dem Planetenträger wird eine Ausgabedrehung erzeugt, die sich um seine Mittelachse dreht. Die Druckschriften US 4 462 274 A , US 4 274 023 A und US 4 347 762 A betreffen Stand der Technik für die vorliegende Erfindung.
Im Allgemeinen werden Planetengetriebeanordnungen ausgestaltet und maschinell gefertigt, um ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingabedrehung und der Ausgabedrehung einzuführen. Daher sind die meisten Planetengetriebeanordnungen anwendungsspezifische Vorrichtungen. In Anbetracht des Vorstehenden wäre es wünschenswert, eine bestimmte Planetengetriebeanordnung in mehreren Anwendungen zu verwenden. Parameter, wie Eingabewinkelgeschwindigkeit, Eingabedrehmoment, Ausgabewinkelgeschwindigkeit, Ausgabedrehmoment und maximale Betriebsgeschwindigkeit beschränken jedoch häufig die mögliche Verwendung einer Planetengetriebeanordnung auf eine begrenzte Anzahl von Anwendungen. Darüber hinaus macht es der kontinuierliche Wunsch, den Wirkungsgrad von elektrischen Produkten zu erhöhen, wünschenswert, dass Elektromotoren und Planetengetriebeanordnungen ein größeres Ausgabedrehmoment mit einem System, das weniger Platz beansprucht, erzeugen.
Dementsprechend sind weitere Fortschritte für Planetengetriebeanordnungen wünschenswert. Konkret stellt sich die Erfindung die Aufgabe, die Komplexität herkömmlicher Elektromotoren mit Schaltgetriebe erheblich zu reduzierten. Es soll auch ein vorteilhaftes Fahrzeug mit einem solchen Elektromotor angegeben werden.
Kurzzusammenfassung
Die Aufgabe wird durch eine Planetengetriebeanordnung nach Anspruch 1, eine Elektromotoranordnung nach Anspruch 7 und ein Fahrzeug nach Anspruch 15 gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Es ist insbesondere eine umkehrbare Planetengetriebeanordnung entwickelt worden. Die Planetengetriebeanordnung umfasst ein Hohlrad, das zur Verbindung mit einem Rotor eines Elektromotors ausgestaltet ist, wenn es sich in einer ersten Position befindet, und zur Verbindung mit einem Gehäuse des Elektromotors ausgestaltet ist, wenn es sich in einer zweiten Position befindet. Die Planetengetriebeanordnung umfasst auch ein Sonnenrad, das zur Verbindung mit dem Gehäuse ausgestaltet ist, wenn sich das Hohlrad in der ersten Position befindet und zur Verbindung mit dem Rotor ausgestaltet ist, wenn sich das Hohlrad in der zweiten Position befindet. Die Planetengetriebeanordnung umfasst ferner eine Vielzahl von Planetenrädern, die ausgestaltet sind, mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad in Eingriff zu kommen.
Die Beschreibung enthält auch ein nicht beanspruchtes Verfahren zum Anordnen eines Räderwerks relativ zu einem Eingabedrehmomentelement. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Planetengetriebeanordnung, die ein Hohlrad, ein Sonnenrad, eine Vielzahl von Planetenrädern und einen Träger für die Planetenräder umfasst, wobei mindestens zwei von dem Hohlrad, dem Sonnenrad und dem Träger so ausgestaltet sind, mit dem Eingabedrehmomentelement verbunden zu werden, so dass eine Vielzahl von Planetengetriebekonfigurationen für die Planetengetriebeanordnung möglich ist. Das Verfahren umfasst ferner das Auswählen einer der Vielzahl von Planetengetriebekonfigurationen für die Planetengetriebeanordnung und das Anordnen der Planetengetriebeanordnung relativ zu dem Eingabedrehmomentelement in der ausgewählten der Vielzahl von Planetengetriebekonfigurationen.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst eine Elektromotoranordnung eine Planetengetriebeanordnung, einen Stator und einen Rotor, der innerhalb des ersten Innenraums angeordnet ist und für eine Drehung relativ zum Stator ausgestaltet ist. Der Stator umfasst einen ersten Innenraum und der Rotor legt einen zweiten Innenraum fest. Eine Planetengetriebeanordnung ist mit dem Rotor verbunden und ist mindestens teilweise innerhalb des zweiten Innenraums angeordnet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine Planetengetriebeanordnung in Verbindung mit einem Fahrzeug verwendet. Das Fahrzeug umfasst ein Fahrgestell, ein Traktionselement und ein Antriebssystem. Das Antriebssystem umfasst einen elektrischen Traktionsmotor und eine Planetengetriebeanordnung, die mit dem elektrischen Traktionsmotor gekoppelt ist. Die Planetengetriebeanordnung umfasst ein Ausgabeelement, das an das Traktionselement gekoppelt ist, wobei die Drehung des Ausgabeelements ein Antriebsdrehmoment für das Traktionselement bereitstellt.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das ein Fahrzeug mit einem Fahrgestell, einem Traktionselement und einem Antriebssystem darstellt;
2 ist eine perspektivische Seitenansicht, die einen Teil des Fahrzeugs von 1 darstellt;
3 ist ein Blockdiagramm des Antriebssystems von 1 einschließlich eines Geschwindigkeitsreglers und einer Elektromotoranordnung;
4 ist eine Querschnittsansicht der Elektromotoranordnung von 3 mit einer Planetengetriebeanordnung, die in einer ersten Position ausgerichtet ist, und einer Ausgabewelle, die mit einem Träger der Planetengetriebeanordnung verbunden ist;
5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Planetengetriebeanordnung von 4;
6 ist eine perspektivische Draufsicht von Planetenrädern und dem Träger der Planetengetriebeanordnung von 4;
7 ist perspektivische Draufsicht des Trägers von 6, dargestellt ohne die Planetenräder;
8 ist eine perspektivische Unteransicht des Trägers von 6, dargestellt ohne die Planetenräder;
9 ist eine Querschnittsansicht der Elektromotoranordnung von 3, wobei die Planetengetriebeanordnung von 4 in einer zweiten Position ausgerichtet ist, die Ausgabewelle bleibt mit dem Träger der Planetengetriebeanordnung verbunden;
10 ist ein Flussdiagramm, das ein nicht beanspruchtes Verfahren zum Betreiben der Elektromotoranordnung von 3 veranschaulicht;
11 ist eine Querschnittsansicht der Elektromotoranordnung von 3, wobei die Planetengetriebeanordnung von 4 in der ersten Position ausgerichtet ist und wobei eine Ausgabewelle mit einem Sonnenrad der Planetengetriebeanordnung verbunden ist,
12 ist eine Querschnittsansicht der Elektromotoranordnung von 3, wobei die Planetengetriebeanordnung von 4. in der zweiten Position ausgerichtet ist und wobei eine Ausgabewelle mit einem Hohlrad der Planetengetriebeanordnung verbunden ist;
13 ist eine perspektivische Seitenansicht, die einen Teil des Fahrzeugs von 1 darstellt, wobei die Elektromotoranordnung von 3 eine Traktionsmotorausgestaltung aufweist;
14 ist ein Blockdiagramm, das eine alternative Ausführungsform des Fahrzeugs von 1, das zahlreiche Antriebssysteme und Traktionselemente umfasst, darstellt; und
15 ist eine perspektivische Rückansicht, die eine alternative Ausführungsform des Fahrzeugs von 1 darstellt, wobei das Fahrzeug ein Wasserfahrzeug ist.

Detaillierte Beschreibung
Wie in 1 dargestellt, enthält ein Fahrzeug 100 ein Traktionselement 104, das mit einem Antriebssystem 108 verbunden ist und in einem Fahrgestell 112 angeordnet ist. Das Fahrzeug 100 ist ein am Boden verkehrendes Fahrzeug, wie beispielsweise ein Auto, ein Kleinlaster, ein Schwerlast-Lkw (Sattelzug), ein Golf-Cart, ein Motorrad, ein Geländewagen oder ähnliches. Das Fahrgestell 112 stellt einen Rahmen bereit, der das Antriebssystem 108 und das Traktionselement 104 trägt und anordnet. Dementsprechend kann je nach der Art des Fahrzeugs 100 das Fahrgestell 112 aus Metall, Glasfaser und/oder anderen Arten von geeigneten Materialien gebildet sein.
Wie in 2 dargestellt, umfasst in mindestens einer Ausführungsform das Traktionselement 104 ein Rad 116 und einen Reifen 120. Das Traktionselement 104 ist mechanisch mit dem Antriebssystem 108 durch eine Achse 124 gekoppelt. Die Achse 124 überträgt eine Drehkraft, die durch das Antriebssystem 108 erzeugt wird, in eine Antriebskraft, die das Fahrzeug 100 bewegt. Die Drehung der Achse 124 dreht das Rad 116 und den Reifen 120. Das Fahrzeug 100 kann mehrere Räder 116 und Reifen 120 umfassen, um das Fahrgestell 112 zu tragen; der Einfachheit halber ist in 2 allerdings nur ein Rad und ein Reifen dargestellt.
Wie in 3 dargestellt, umfasst das Antriebssystem 108 eine Elektromotoranordnung 128, die elektrisch mit einem Geschwindigkeitsregler 132 gekoppelt ist. Die Elektromotoranordnung 128 erzeugt ein Antriebsdrehmoment, das mit dem Traktionselement 104 zum Bewegen des Fahrzeugs 100 gekoppelt ist. Der Geschwindigkeitsregler 132 steuert das Drehmoment, das von der Elektromotoranordnung 128 erzeugt wird, so dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 geregelt werden kann. Der Geschwindigkeitsregler 132 kann jede Art eines elektronischen Reglers sein, der ausgestaltet ist, ein Ausgabedrehmoment und/oder die Winkelgeschwindigkeit eines Elektromotors zu regeln, wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist.
Wie in 4 dargestellt, umfasst die Elektromotoranordnung 128 einen Stator 136, einen Rotor 140 und eine Planetengetriebeanordnung 144, die jeweils mindestens teilweise innerhalb des Gehäuses 148 angeordnet sind. Die Planetengetriebeanordnung 144 ist mit einer Welle 146 (gestrichelt dargestellt) verbunden dargestellt, die die Achse 124 (2) sein kann. Das Gehäuse 148 ist typischerweise ein Metallgehäuse, wie beispielsweise ein Stahlgehäuse oder ein Aluminiumgehäuse. Das Gehäuse 148 könnte jedoch auch aus jedem anderen geeigneten Material bestehen. Das Gehäuse 148 umfasst einen Schalenabschnitt 152, der mit einer Abdeckplatte 156 verbunden ist. Zusammen definieren die Schale 152 und die Abdeckplatte 156 einen Gehäuseinnenraum, in dem der Stator 136, der Rotor 140 und die Planetengetriebeanordnung 144 mindestens teilweise angeordnet sind. Der Gehäuseinnenraum umfasst das Volumen, das durch die gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 148 begrenzt wird, wie durch gestrichelte Linien A und B angedeutet.
Die Schale 152 des Gehäuses 148 legt einen Sitz 164 fest, der ausgestaltet ist, ein linkes Lager 168 aufzunehmen. Die Schale 152 kann ferner eine Öffnung (nicht dargestellt) umfassen, um es einem elektrischen Verbinder 172 zu ermöglichen, sich durch die Schale und in den Gehäuseinnenraum zu erstrecken.
Die Abdeckplatte 156, wie in 4 dargestellt, ist mit der Schale 152 des Gehäuses 148 mit zahlreichen Verbindungselementen 176 verbunden. Die Abdeckplatte 156 kann aus der Schale 152 entfernt werden, um eine Einstellung und Ausgestaltung des Stators 136, des Rotors 140 und der Planetengetriebeanordnung 144 zu ermöglichen. Die Abdeckplatte 156, zusammen mit einem Teil des Rotors 140, legt einen anderen Sitz 178 fest, der ausgestaltet ist, ein rechtes Lager 180 aufzunehmen. Darüber hinaus legt der Abschnitt der Abdeckplatte 156 des Gehäuses 148 eine Öffnung 184 fest, die ausgestaltet ist, einen Teil der Planetengetriebeanordnung 144 aufzunehmen und zu tragen. Die zentrale Öffnung 184 in dem Gehäuse 148 umfasst einen Keilabschnitt, der zahlreiche Kerbverzahnungen 188 oder andere derartige Verbindungselemente aufweist, die ausgestaltet sind, mit einem entsprechenden Satz von Kerbverzahnungen oder anderen derartigen Verbindungselementen, die auf dem Teil der Planetengetriebeanordnung 144 gebildet sind, der von der Öffnung 184 aufgenommen wird, zu verzahnen.
In einer anderen Ausführungsform (nicht in den Figuren dargestellt) umfasst die Elektromotoranordnung 128 ein Gehäuse, das eine dreiteilige Ausgestaltung aufweist. Das dreiteilige Gehäuse umfasst eine erste Endkappe und eine zweite Endkappe, die mit einem allgemein zylindrischen Körperabschnitt verbunden sind. Die erste Endkappe ist ähnlich oder identisch mit der Abdeckplatte 156. Die zweite Endkappe legt einen Sitz zum Tragen des linken Lagers 168 fest. Der Stator 136, der Rotor 140 und die Planetengetriebeanordnung 144 sind mindestens teilweise innerhalb des Körperabschnitts angeordnet.
Mit weiterer Bezugnahme auf 4, ist der Stator 136 vollständig innerhalb des Gehäusesinnenraums (Linien A und B) angeordnet. Der Stator 136 umfasst einen Kern 200 und eine Wicklung 204, die sich durch den Kern erstreckt. Ein linker Satz von Endwindungen 208 der Wicklung 204 erstreckt sich von der linken Seite des Kerns 200, und ein rechter Satz von Endwindungen 212 der Wicklung erstreckt sich von der rechten Seite des Kerns. Die axiale Länge des Stators 136 kann als der Abstand zwischen den Spitzen der linken und der rechten Endwindungen 208, 212, gemessen in Richtung 288 (4) festgelegt werden. Der Stator 136 legt einen Statorinnenraum fest, in dem der Rotor 140 und die Planetengetriebeanordnung 144 mindestens teilweise angeordnet sind. Der Statorinnenraum umfasst das Volumen, das durch die linken und die rechten Endwindungen 208, 212 begrenzt wird, wie durch die gestrichelten Linien C und D von 4 angedeutet.
Der Rotor 140 ist vollständig innerhalb des Gehäuseinnenraum (Linien A und B) angeordnet und ist mindestens teilweise innerhalb des Statorinnenraums (Linien C und D) angeordnet. Der Rotor 140 ist ausgestaltet, sich relativ zu dem Gehäuse und dem Stator 136 um die linken und rechten Lager 168, 180 zu drehen. Der Rotor 140 kann als ein Eingabedrehmomentelement der Planetengetriebeanordnung 144 bezeichnet werden, weil er der Planetengetriebeanordnung eine Eingabedrehung bereitstellt. Der Rotor 140 umfasst die Permanentmagnete 192, die mit einem Tragrahmen 196 verbunden sind. Die Permanentmagnete 192 sind in der Nähe des Kerns 200 des Stators 136 angeordnet. Der Rahmen 196 des Rotors 140 legt eine Öffnung 224 fest, die ausgestaltet ist, einen Teil der Planetengetriebeanordnung 144 aufzunehmen. Die Öffnung 224 in dem Rotor 140 umfasst einen Keilabschnitt, der zahlreiche Kerbverzahnungen 228 oder andere derartige Verbindungselemente aufweist, die ausgestaltet sind, mit einem entsprechenden Satz von Kerbverzahnungen oder anderen derartigen Verbindungselementen, die auf dem Abschnitt der Planetengetriebeanordnung 144 gebildet sind, der von der Öffnung aufgenommen wird, zu verzahnen. Der Rotor 140 legt einen Rotorinnenraum fest, in dem die Planetengetriebeanordnung 144 mindestens teilweise angeordnet ist. Der Rotorinnenraum umfasst das Volumen, das durch die seitlichen Enden des Rotors 140 festgelegt wird, wie durch die gestrichelten Linien E und F angedeutet. Die Öffnung 224 in dem Rotor 140 ist innerhalb des Rotorinnenraums angeordnet.
Wie in 5 dargestellt, umfasst die Planetengetriebeanordnung 144 ein Hohlrad 232, ein Sonnenrad 236, einen Träger 240 und zahlreiche Planetenräder 244, die mit dem Träger verbunden sind. Jedes von dem Hohlrad 232, dem Sonnenrad 236, dem Träger 240 und den Planetenrädern 244 ist aus Metall, wie beispielsweise Stahl oder dergleichen, gebildet. Das Hohlrad 232, das einen kreisförmigen Umfang aufweist, umfasst einen gezahnten Abschnitt 248 und einen Verbindungsabschnitt 252. Der gezahnte Abschnitt 248 umfasst zahlreiche Zähne oder dergleichen, die ausgestaltet sind, verzahnend mit entsprechenden Zähnen der Planetenräder 244 in Eingriff zu kommen. Der Verbindungsabschnitt 252 ist ein Keilabschnitt mit zahlreichen Kerbverzahnungen 256 oder anderen derartigen Verbindungselementen, die ausgestaltet sind, mit den Kerbverzahnungen 188, die in der Öffnung 224 des Rotors 140 gebildet sind, zu verzahnen (wie in 4 dargestellt). Wenn der Verbindungsabschnitt 252 des Hohlrades 232 von der Öffnung 224 in dem Rotor 140 aufgenommen wird, dreht sich das Hohlrad mit dem Rotor, und das Drehmoment, das von dem Rotor erzeugt wird, wird auf das Hohlrad übertragen. Das Hohlrad 232 legt einen inneren Hohlraum 260 fest, in dem mindestens ein Teil des Trägers 240 angeordnet ist.
Mit weiterer Bezugnahme auf 5, weist das Sonnenrad 236 einen im Allgemeinen kreisförmigen Umfang auf und umfasst einen gezahnten Abschnitt 264 und einen Verbindungsabschnitt 268. Der gezahnte Abschnitt 264 umfasst zahlreiche Zähne oder dergleichen, die ausgestaltet sind, verzahnend mit entsprechenden Zähnen der Planetenräder 244 in Eingriff zu kommen. Der Verbindungsabschnitt 268 des Sonnenrades 236 ist ein Keilabschnitt, der zahlreiche Kerbverzahnungen 272 oder andere derartige Verbindungselemente aufweist, die ausgestaltet sind, mit den Kerbverzahnungen 188, die in der Öffnung 184 des Gehäuses 148 gebildet sind, zu verzahnen (wie in 4 dargestellt). Wenn der Verbindungsabschnitt 268 des Sonnenrades 236 von der Öffnung 184 in dem Gehäuse 148 aufgenommen wird, wird das Sonnenrad fest mit dem Gehäuse verbunden, so dass das Sonnenrad sich nicht relativ zum Gehäuse dreht. Das Sonnenrad 236 legt einen inneren Hohlraum 276 fest, in dem mindestens ein Teil des Trägers 240 angeordnet ist.
Wie in 6 dargestellt, weisen die Planetenräder 244 eine gezahnte Außenfläche auf, die ausgestaltet ist, sich um einen nicht-drehbaren zentralen Pfosten 286 zu drehen. Die gezahnte Oberfläche ist ausgestaltet, verzahnend mit dem gezahnten Abschnitt 248 des Hohlrades 232 und dem gezahnten Abschnitt 264 des Sonnenrades 236 in Eingriff zu kommen (wie in 5 dargestellt). Die Planetengetriebeanordnung 144 kann sechs Planetenräder 244 umfassen, die in drei Ansammlungen gruppiert sind, die jeweils um etwa 120 Grad getrennt sind.
Wie in 7 und 8 dargestellt, umfasst der Träger 240 einen Ausgabeabschnitt 280 der Planetengetriebeanordnung 144 und zahlreiche Halter 292. Der Ausgabeabschnitt 280 ist innerhalb des inneren Hohlraums 276 angeordnet, der durch das Sonnenrad 236 festgelegt wird und innerhalb des inneren Hohlraums, der durch das Hohlrad 232 festgelegt wird. Der Ausgabeabschnitt 280 umfasst eine Vielzahl von Kerbverzahnungen 284 oder anderen Verbindungselementen, die ausgestaltet sind, mit entsprechenden Kerbverzahnungen, die auf der Welle 146 (4) gebildet sind, in Eingriff zu kommen, um durch das Antriebssystem 108 angetrieben zu werden. Die Halter 292 von dem Träger 240 umfassen Vorsprünge 296, die von entsprechenden Nuten in den Pfosten 286 der Planetenräder 244 aufgenommen werden. Die Vorsprünge 296 greifen mit den Nuten ineinander, um eine Drehung der Pfosten 286 zu verhindern und um die Planetenräder 244 an dem Träger 240 zu befestigen.
Umkehrbarkeit der Planetengetriebeanordnung
Die Planetengetriebeanordnung 144 ist so ausgestaltet, dass sie in zwei Positionen (Orientierungen) relativ zu dem Rotor 140 ausgerichtet werden kann. Wie oben mit Bezug auf 4 beschrieben, ist die Planetengetriebeanordnung 144 in der ersten Position dargestellt, in der der Verbindungsabschnitt 252 des Hohlrades 232 von der Öffnung 224 des Rotors 140 aufgenommen wird, und der Verbindungsabschnitt 268 des Sonnenrad 236 von der Öffnung 184 des Gehäuses 148 aufgenommen wird. Dementsprechend dreht sich in der ersten Position das Eingabedrehmomentelement (d.h. der Rotor 140) direkt um das Hohlrad 232. Die Drehung des Hohlrades 232 bewirkt, dass sich die Planetenräder 244 um ihren jeweiligen Verbindungspunkt zu dem Träger 240 drehen. Darüber hinaus bewirkt die Drehung des Hohlrades 232, dass sich die Planetenräder 244 um die Mittelachse des Sonnenrades 236 drehen und bewirkt, dass sich der Träger 240 um die Mittelachse des Sonnenrades 236 dreht. Das Sonnenrad 236, das mit dem Gehäuse 148 verbunden ist, weist eine feste Position auf und dreht sich nicht in Reaktion auf die Drehung des Rotors 140.
Mit Bezugnahme auf 9 wird die Planetengetriebeanordnung 144 in der zweiten Position relativ zu dem Rotor 140 dargestellt. 9 ist identisch mit 4 und umfasst die gleichen Teile. Der einzige Unterschied zwischen 4 und 9 ist, dass die Planetengetriebeanordnung 144 in die zweite Position bewegt worden ist. Insbesondere ist die Planetengetriebeanordnung 144 in 9 identisch mit der Planetengetriebeanordnung von 4, ist jedoch in 9 in einer umgekehrten Position (d.h. in der zweiten Position) relativ zum Rotor dargestellt. Wenn die Planetengetriebeanordnung 144 sich in der zweiten Position befindet, wird der Verbindungsabschnitt 268 des Sonnenrades 236 von der Öffnung 224 des Rotors 140 aufgenommen, und der Verbindungsabschnitt 252 des Hohlrades 232 wird von der Öffnung 184 des Gehäuses 148 aufgenommen. In der zweiten Position dreht der Rotor 140 direkt das Sonnenrad 236. Die Drehung des Sonnenrades 236 bewirkt, dass sich die Planetenräder 244 um ihren jeweiligen Verbindungspunkt zu dem Träger 240 drehen. Darüber hinaus bewirkt die Drehung des Sonnenrades 236, dass sich die Planetenräder 244 um die Mittelachse des Sonnenrades drehen und bewirkt, dass sich der Träger um die Mittelachse des Sonnenrades dreht. Das Hohlrad 232, das mit dem Gehäuse 148 verbunden ist, weist eine feste Position auf und dreht sich nicht in Reaktion auf die Drehung des Rotors 140.
Das Flussdiagramm von 10 veranschaulicht ein nicht beanspruchtes Verfahren 400 zum Anordnen eines Getriebezugs, wie beispielsweise die Planetengetriebeanordnung 144, relativ zu einem Eingabedrehmomentelement, wie beispielsweise dem Rotor 140. In Block 404 stellt das Verfahren 400 die Planetengetriebeanordnung 144 bereit, die das Hohlrad 232, das Sonnenrad 236, die Planetenräder 244 und den Träger 240 umfasst. Dies bezieht sich auf das Zusammenstellen der Komponenten der Planetengetriebeanordnung 144 in einer positionierbaren Einheit. Danach wird, wie in Block 408 dargestellt, die gewünschte Position der Planetengetriebeanordnung 144 ausgewählt. Wenn die erste Position ausgewählt wird, dann, wie in Block 412, wird das Hohlrad 232 mit dem Rotor 140 verbunden. Als nächstes wird die Abdeckplatte 156 mit der Schale 152 des Gehäuses 148 verbunden, so dass das Sonnenrad 236 von der Öffnung 184 aufgenommen wird. Wenn die zweite Position ausgewählt wird, wird das Sonnenrad 236 mit dem Rotor 140 verbunden. Als nächstes wird die Abdeckplatte 156 mit der Schale 152 des Gehäuses 148 verbunden, so dass das Hohlrad 232 von der Öffnung 184 aufgenommen wird.
Die Planetengetriebeanordnung 144 kann zwischen der ersten und der zweiten Position bewegt werden. Insbesondere um die Position der Planetengetriebeanordnung 144 zu ändern entfernt ein Benutzer zuerst die Abdeckplatte 156. Als nächstes wird die Planetengetriebeanordnung 144 vom Rotor 140 aus nach rechts entlang der Richtung 288 bewegt, um die Planetengetriebeanordnung von dem Rotor zu trennen. Diese Bewegung trennt eine Gruppe von Kerbverzahnungen 256, 272 auf der Planetengetriebeanordnung 144 von den Kerbverzahnungen 228 auf dem Rotor 140. Danach wird die Planetengetriebeanordnung 144 in die gewünschte Position ausgerichtet. Als nächstes wird die Planetengetriebeanordnung 144 in Richtung des Rotors 140 nach links entlang der Richtung 288 bewegt, um die Anordnung mit dem Rotor in der gewünschten Position zu verbinden. Diese Bewegung verzahnt die andere Gruppe von Kerbverzahnungen 256, 272 auf der Planetengetriebeanordnung 144 mit den Kerbverzahnungen 228 auf dem Rotor 140. Als nächstes wird die Abdeckplatte 156 mit der Schale 152 des Gehäuses 148 verbunden, um die Position der Planetengetriebeanordnung 144 zu fixieren.
Verfügbare Übersetzungsverhältnisse der Elektromotoranordnung
Die Ausgestaltbarkeit der Planetengetriebeanordnung 144 ermöglicht es der Elektromotoranordnung 128, eine Drehausgabe mit einem wählbaren Übersetzungsverhältnis zu erzeugen. Im Folgenden werden die verfügbaren Übersetzungsverhältnisse für jede Position der Planetengetriebeanordnung 144 beschrieben. Die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse ermöglichen es der Planetengetriebeanordnung 144, das Drehmoment, das durch den sich drehenden Rotor 140 erzeugt wird, zu multiplizieren. Betrachtet man zunächst die Anordnung von 4, wobei die Planetengetriebeanordnung 144 in der ersten Position mit der Welle 146 verbunden mit dem Ausgang des Trägers 240 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung ist das Hohlrad 232 mit dem Rotor 140 zur Drehung durch den Rotor verbunden, der Träger 240 ist zur Drehung um die Mittelachse des Sonnenrades 236 ausgestaltet, und das Sonnenrad wird an dem Gehäuse 148 befestigt. Dementsprechend führt die Planetengetriebeanordnung 144 in der ersten Position ein erstes Übersetzungsverhältnis zwischen dem Rotor 140 und der Drehungsausgabe der Elektromotoranordnung 128 ein, die in dieser Anordnung der Ausgabeabschnitt 280 (5) des Trägers 240 ist. Ein beispielhaftes erstes Übersetzungsverhältnis in dieser Anordnung beträgt 1,6 zu 1 (die Drehung des Rotors zu der Drehung des Trägers).
Betrachtet man nun die in 9 dargestellte Anordnung ist die Planetengetriebeanordnung 144 in der zweiten Position mit Welle 146 noch mit dem Ausgabeabschnitt des Trägers 240 verbunden dargestellt. in dieser Anordnung ist das Sonnenrad 236 mit dem Rotor 140 zur Drehung durch den Rotor verbunden, der Träger 240 ist für eine Drehung um die Mittelachse des Sonnenrades ausgestaltet, und das Hohlrad 232 wird an dem Gehäuse 148 befestigt. Dementsprechend führt die Planetengetriebeanordnung 144 in der zweiten Position ein zweites Übersetzungsverhältnis zwischen dem Rotor 140 und dem Ausgabeabschnitt 280 (5) des Trägers 240 ein. Ein beispielhaftes Übersetzungsverhältnis in dieser Anordnung beträgt 2,7 zu 1 (die Drehung des Rotors zu der Drehung des Trägers).
Es sei angemerkt, dass die gleiche Welle 146 in jeder der beiden oben beschriebenen Anordnungen verwendet werden kann. Darüber hinaus bleibt die Position der Welle 146 in jeder der Anordnungen die gleiche. Dementsprechend ist die Elektromotoranordnung 128 in der Lage zwei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Rotor 140 und der Welle 146 mit genau den gleichen Teilen einzuführen, es wird lediglich die relative Position der Teile geändert.
Wie in 11 dargestellt, kann die Planetengetriebeanordnung 144 angeordnet werden, um ein weiteres Übersetzungsverhältnis zu erzeugen, wenn sie in der ersten Position ausgestaltet ist. In dieser dritten Anordnung wird das Hohlrad 232 mit dem Rotor 140 zur Drehung durch den Rotor verbunden. Der Träger 240 wird an dem Gehäuse 148 befestigt, so dass sich die Planetenräder 244 um die Pfosten 286 (6) drehen können, sich aber nicht um die Mittelachse des Sonnenrades 236 drehen können. Der Träger 240 kann an dem Gehäuse 148 mit einem beliebigen Verfahren, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, befestigt werden. Wie in 11 dargestellt, kann der Träger 240 beispielsweise an dem Gehäuse 148 mit einem Befestigungselement, wie beispielsweise Pfosten 270, der sich durch die Deckplatte 156' erstreckt und von einer entsprechenden Öffnung in dem Träger 240 aufgenommen wird, befestigt. Insbesondere wird das Sonnenrad 236 von der Öffnung 184' in der Abdeckplatte 156' aufgenommen, und ist zur Drehung relativ zu der Abdeckplatte ausgestaltet. Dementsprechend tritt die Abdeckplatte 156' nicht in Eingriff mit den Kerbverzahnungen 272 des Sonnenrades 236 und ermöglicht es dem Sonnenrad, sich relativ zu dem Gehäuse 148 zu drehen. Das Drehungsausgabeelement der Planetengetriebeanordnung 144 ist das Sonnenrad 236. Zu diesem Zweck kann eine Welle 150, die eine unterschiedliche Größe als die Welle 146 aufweist, von dem Sonnenrad 236 zur Drehung durch das Sonnenrad aufgenommen werden. Die Welle 150 kann mit dem Sonnenrad 236 in einer Weise, die ähnlich oder identisch zu der Weise ist, in der die Welle 146 mit dem Träger 240 verbunden wird, verbunden werden. Daher führt die Planetengetriebeanordnung 144 in dieser Anordnung ein drittes Übersetzungsverhältnis zwischen dem Rotor 140 und der Drehungsausgabe der Elektromotoranordnung 128 ein. Es sei angemerkt, dass ein Adapterelement (nicht dargestellt) vorgesehen sein kann, so dass die Welle 146 (4 und 9) mit dieser Anordnung (11) der Planetengetriebeanordnung 144 verwendet werden kann. Der Adapter kann in dem Hohlraum, der durch das Sonnenrad 236 festgelegt wird, angeordnet werden.
Wie in 12 dargestellt, kann die Planetengetriebeanordnung 144 angeordnet werden, um noch ein weiteres Übersetzungsverhältnis (ein viertes Übersetzungsverhältnis, das bislang in Betracht gezogen war) zu erzeugen, wenn sie in der zweiten Position ausgestaltet ist. Bei dieser Anordnung wird das Sonnenrad 236 mit dem Rotor 140 zur Drehung durch den Rotor verbunden. Der Träger 240 wird an dem Gehäuse 148 befestigt, so dass sich die Planetenräder 244 um die Pfosten 286 (6) zu drehen können, sich aber nicht um die Mittelachse des Sonnenrades 236 drehen können. Insbesondere wird das Hohlrad 232 von der Öffnung 184' in der Abdeckplatte 156' aufgenommen, und ist zur Drehung relativ zu der Abdeckplatte ausgestaltet. Dementsprechend tritt die Abdeckplatte 156' nicht in Eingriff mit den Kerbverzahnungen 256 des Hohlrades 232 und ermöglicht somit, dass sich das Hohlrad relativ zu dem Gehäuse 148 in Reaktion auf die Drehung des Rotors 140 dreht. Die Drehungsausgabe der Planetengetriebeanordnung 144 ist das Hohlrad 232. Zu diesem Zweck kann die Welle 150 (auch in 11 dargestellt) von dem Hohlrad 232 zur Drehung durch das Hohlrad aufgenommen werden. Daher führt die Planetengetriebeanordnung 144 in dieser Anordnung ein viertes Übersetzungsverhältnis zwischen dem Rotor 140 und der Drehungsausgabe der Elektromotoranordnung 128 ein. Es sei angemerkt, dass ein Adapterelement (nicht dargestellt) vorgesehen sein kann, so dass die Welle 146 (4 und 9) mit dieser Anordnung (12) der Planetengetriebeanordnung 144 verwendet werden kann. Der Adapter kann in dem Hohlraum, der durch das Hohlrad 232 festgelegt wird, angeordnet werden.
Die Planetengetriebeanordnung 144 ist so ausgestaltet, dass sich eine Ausgabewelle mit mindestens vier unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen abhängig von der Position und der Ausgestaltung der Anordnung drehen kann. In mindestens einigen Ausführungsformen ist ebenfalls ein fünftes Ausgabeübersetzungsverhältnis der Planetengetriebeanordnung 144 möglich. Insbesondere kann eine gesperrte Ausgestaltung erreicht werden, in der das Ausgabeelement der Planetengetriebeanordnung 144 mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 zu 1 gedreht wird (die Drehung des Rotors zu der Drehung der Ausgabe). Eine gesperrte Ausgestaltung kann mit der Planetengetriebeanordnung 144 in der ersten Position (4) erreicht werden, indem der Träger 240 mit dem Hohlrad 232 verbunden wird und der Träger als die Drehungsausgabe der Elektromotoranordnung 128 eingesetzt wird. Andere gesperrte Ausgestaltungen sind mit der Planetengetriebeanordnung 144 in der ersten und der zweiten Position möglich.
Kompakte Ausgestaltung der Elektromotoranordnung
Die Position der Planetengetriebeanordnung 144 relativ zu dem Stator 136 und dem Rotor 140 ermöglicht es der Elektromotoranordnung 128 eine vergleichsweise hohe Drehmomentausgabe von einem kompakten Paket zu erzeugen. In einer typischen Situation wird beispielsweise eine Planetengetriebeanordnung mit einer Ausgabewelle eines Elektromotors verbunden. In diesem Beispiel wird eine Gesamtlänge der Kombination durch die axiale Länge des Elektromotors plus die axiale Länge der Planetengetriebeanordnung festgelegt. Die Elektromotoranordnung 128 dient dazu, die Gesamtlänge der zuvor beschriebenen Kombination zu reduzieren. Wie hier verwendet, ist die axiale Länge der Planetengetriebeanordnung 144 eine Länge der Planetengetriebeanordnung, die in Richtung 288 von 4 gemessen wird, und eine axiale Länge der Motoranordnung 128 kann durch den Abstand zwischen der Linie A und der Linie B (ebenfalls von 4), gemessen in Richtung 288, bestimmt werden.
Bei nochmaliger Bezugnahme auf 4, trägt im Gegensatz zu dem typischen Elektromotor und der typischen Planetengetriebeanordnung die Planetengetriebeanordnung 144 nicht zu der axialen Länge der Elektromotoranordnung 128 bei. Die Planetengetriebeanordnung 144 wird beispielsweise vollständig innerhalb des Gehäuseinnenraums (Linien A und B) und des Statorinnenraums (Linien C und D) angeordnet; somit trägt die Planetengetriebeanordnung 144 nicht zur axialen Länge der Motoranordnung 128 bei. Anders ausgedrückt, die axiale Länge der Planetengetriebeanordnung 144 überlappt vollständig mit der axialen Länge des Stators 136, somit bestimmt also die axiale Länge des Stators die axiale Länge der Motoranordnung 128.
Die kompakte Anordnung der Motoranordnung 128 ermöglicht es, dass die Komponenten der Planetengetriebeanordnung 144 innerhalb der verschiedenen oben beschriebenen Innenräume angeordnet werden können. Wie in 4 dargestellt, sind in der ersten Position das Hohlrad 232, der Träger 240 und die Planetenräder 244 vollständig innerhalb des Gehäuseinnenraums (Linien A und B), des Statorinnenraums (Linien C und D) und des Rotorinnenraums (Linien E und F) angeordnet. Hingegen wird das Sonnenrad 236 vollständig innerhalb des Gehäuseinnenraums (Linien A und B) und des Statorinnenraums (Linien C und D) angeordnet, und wird teilweise innerhalb des Rotorinnenraums (Linien E und F) angeordnet. Wie in 9 dargestellt, werden in der zweiten Position das Sonnenrad 236, der Träger 240 und die Planetenräder 244 vollständig innerhalb des Gehäuseinnenraums (Linien A und B), des Statorinnenraums (Linien C und D) und des Rotorinnenraums (Linien E und F) angeordnet. Hingegen wird das Hohlrad 232 vollständig innerhalb des Gehäuseinnenraums (Linien A und B) und des Statorinnenraums (Linien C und D) angeordnet, und wird teilweise innerhalb des Rotorinnenraums (Linien E und F) angeordnet.
Die hier beschriebene Elektromotoranordnung 128 nimmt die Planetengetriebeanordnung 144 innerhalb der Innenräume des Gehäuses, des Stators und des Rotors auf, so dass die Vorteile der Planetengetriebeanordnung (hohe Drehmomentausgabe, inter alia) ohne einen Anstieg der axiale Länge der Motoranordnung realisiert werden. Aus diesen und anderen Gründen ist die Elektromotoranordnung 128 in Anwendungen nützlich, die einen Elektromotor erfordern, der ein großes Drehmoment erzeugt, aber einen kleinen Formfaktor aufweist, wie beispielsweise in Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen.
In einer anderen Ausführungsform (nicht dargestellt) trägt die Planetengetriebeanordnung 144 zu der axialen Länge der Elektromotoranordnung 128 bei. In dieser Ausführungsform überlappt die axiale Länge der Planetengetriebeanordnung 144 nur teilweise mit der axialen Länge des Stators 136, so dass sich die Planetengetriebeanordnung aus dem Statorinnenraum erstreckt. Diese Erstreckung aus dem Statorinnenraum führt zu einer Zunahme der axialen Länge der Motoranordnung 128. Beispielsweise befinden sich mindestens 50 % der axialen Länge der Planetengetriebeanordnung 144 innerhalb des Statorinnenraums. In einem anderen Beispiel befinden sich mindestens 75 % der axialen Länge der Planetengetriebeanordnung 144 innerhalb des Statorinnenraums. In wieder einem anderen Beispiel befindet sich mindestens 90 % der axialen Länge der Planetengetriebeanordnung 144 innerhalb des Statorinnenraums. In jedem der oben beschriebenen Beispiele wird der Gehäuseinnenraum in Reaktion auf die Position der Planetengetriebeanordnung 144 ebenfalls vergrößert. Die Vergrößerung des Gehäuseinnenraums vergrößert die Länge des Gehäuses in der Richtung 288.
Elektro-Traktionsmotor-Ausgestaltung
Wie 13 dargestellt, kann die Elektromotoranordnung 128 so ausgestaltet werden, dass sie als Elektro-Traktionsmotor für das Fahrzeug 100, in der sie angeordnet wird, funktioniert. Wie der Begriff hier verwendet wird, erzeugt ein Traktionsmotor ein Antriebsdrehmoment zur Bewegung eines Fahrzeugs. Die Elektromotoranordnung 128 in 13 ist direkt mit der Achse 124 verbunden, um ein Antriebsmoment für das Traktionselement 104 ohne Zwischenschalten eines Getriebeelements zwischen der Elektromotoranordnung und der Achse bereitzustellen. Dementsprechend drehen sich das Rad 116 und der Reifen 120 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie das Ausgabeelement der Planetengetriebeanordnung 144. Ein großer Prozentsatz des Drehmoments, das von der Elektromotoranordnung 128 erzeugt wird, wird direkt auf das Rad 116 übertragen.
Im Betrieb dreht das Antriebssystem 108 einen Teil des Traktionselements 104, um das Fahrzeug 100 zu bewegen. Insbesondere sendet der Geschwindigkeitsregler 132 ein Signal an die Wicklung 204 des Stators 136, das bewirkt, dass sich der Rotor 140 mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit dreht. Die Drehung des Rotors 140 bewirkt, dass sich das Ausgabeelement der Planetengetriebeanordnung 144 dreht. Die Drehung des Ausgabeelements ist direkt mit dem Traktionselement 104 gekoppelt, um das Fahrzeug 100 zu bewegen. Das Antriebssystem 108 ist für den Einsatz mit jeder Art von Fahrzeug 100 geeignet, einschließlich der Fahrzeuge, die sowohl von Elektromotoren als auch von Verbrennungsmotoren, gemeinhin als „Hybrid“-Fahrzeugen bezeichnet, angetrieben werden, sowie vollelektrischer Fahrzeuge. Dementsprechend kann in einigen Ausführungsformen die Drehungsausgabe des Antriebssystems 108 über ein Getriebe und/oder ein Differential unter anderen Arten von Getriebevorrichtungen an das Traktionselement 104 gekoppelt werden.
Wie 14 dargestellt, umfasst eine andere Ausführungsform des Fahrzeugs 100' zahlreiche Antriebssysteme 108', wobei jedes mit einem von zahlreichen Traktionselementen 104' verbunden ist. Das Antriebssystem 108' und die Traktionselemente 104' sind in einem Fahrgestell 112' angeordnet. In dieser Ausführungsform wird jedes Traktionselement 104' von dem mit ihm verbundenen Antrieb 108' unabhängig voneinander angetrieben und gesteuert. Eine oder mehrere der Antriebssysteme 108' können in einer Traktionsmotoranordnung ausgestaltet werden, wie oben beschrieben.
In einer anderen Ausführungsform, wie in 15 dargestellt, ist das Fahrgestell 112'' ein Bestandteil eines Wasserfahrzeuges 100''. Beispielhafte Wasserfahrzeuge 100'' umfassen Boote, Wasserscooter und dergleichen. In dieser Ausführungsform umfasst die Traktionselement 104''-Anordnung eine Achse 124'' und einen Propeller 292'', die ausgestaltet sind, eine Antriebskraft zu erzeugen, die das Wasserfahrzeug 100'' bewegt, wenn sie unter Wasser gedreht werden.

Claims

Planetengetriebeanordnung (144), umfassend: ein Hohlrad (232), das zur Verbindung mit einem Rotor (140) eines Elektromotors ausgestaltet ist, wenn es sich in einer ersten Position befindet, und zur Verbindung mit einem Gehäuse (148) des Elektromotors ausgestaltet ist, wenn es sich in einer zweiten Position befindet; ein Sonnenrad (236), das zur Verbindung mit dem Gehäuse (148) ausgestaltet ist, wenn sich das Hohlrad (232) in der ersten Position befindet, und zur Verbindung mit dem Rotor (140) ausgestaltet ist, wenn sich das Hohlrad (232) in der zweiten Position befindet; und eine Vielzahl von Planetenrädern (244), die ausgestaltet sind, mit dem Hohlrad (232) und dem Sonnenrad (236) zu verzahnen, ferner umfassend einen Träger (240), der mit der Vielzahl von Planetenrädern (244) verbunden ist, wobei ein Ausgabeabschnitt (280) des Trägers (240) mindestens teilweise innerhalb eines durch das Sonnenrad (236) festgelegten Hohlraums (276) angeordnet ist.
Planetengetriebeanordnung (144) nach Anspruch 1, wobei der Rotor (140) den Träger (240) mit einem ersten Übersetzungsverhältnis dreht, wenn sich das Hohlrad (232) in der ersten Position befindet, und der Rotor (140) den Träger (240) mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis dreht, wenn sich das Hohlrad (232) in der zweiten Position befindet.
Planetengetriebeanordnung (144) nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen ersten Keilabschnitt, der auf dem Hohlrad (232) vorgesehen ist; einen zweiten Keilabschnitt, der auf dem Sonnenrad (236) vorgesehen ist; einen dritten Keilabschnitt, der auf dem Rotor (140) vorgesehen ist; und einen vierten Keilabschnitt, der auf dem Gehäuse (148) vorgesehen ist, wobei (i), wenn sich das Hohlrad (232) in der ersten Position befindet, der erste Keilabschnitt mit dem dritten Keilabschnitt verzahnt und der zweite Keilabschnitt mit dem vierten Keilabschnitt verzahnt, und (ii), wenn das Hohlrad (232) sich in der zweiten Position befindet, der erste Keilabschnitt mit dem vierten Keilabschnitt verzahnt und der zweite Keilabschnitt mit dem dritten Keilabschnitt verzahnt.
Planetengetriebeanordnung (144) nach Anspruch 3, ferner umfassend: den Träger (240), der mit der Vielzahl von Planetenrädern (244) verbunden ist, wobei der Träger (240) den Ausgabeabschnitt (280) enthält, der ausgestaltet ist, eine Drehungsausgabe des elektrischen Motors bereitzustellen.
Planetengetriebeanordnung (144) nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse (148) einen Innenraum festlegt und die Planetenräder (244) innerhalb des Innenraums angeordnet sind.
Planetengetriebeanordnung (144) nach Anspruch 4, wobei der Elektromotor ein Traktionsmotor ist und der Traktionsmotor innerhalb eines Fahrzeugs (100) angeordnet ist.
Elektromotoranordnung, umfassend: einen Stator (136), der einen ersten Innenraum festlegt; einen Rotor (140), der im ersten Innenraum angeordnet ist und zu einer Drehung relativ zum Stator (136) ausgestaltet ist, wobei der Rotor (140) einen zweiten Innenraum festlegt; eine Planetengetriebeanordnung (144), die mit dem Rotor (140) verbunden ist und mindestens teilweise innerhalb des zweiten Innenraums angeordnet ist, ein Gehäuse (148), wobei der Stator (136), der Rotor (140) und die Planetengetriebeanordnung (144) mindestens teilweise innerhalb des Gehäuses (148) angeordnet sind, wobei die Planetengetriebeanordnung (144) ein Planetengetriebeelement umfasst, welches einen gezahnten Abschnitt umfasst, der ausgestaltet ist, mit einer Vielzahl von Planetenräder (244) in Eingriff zu kommen, und einen Verbindungsabschnitt (252), der sich vom gezahnten Abschnitt (248) erstreckt, wobei das Planetengetriebeelement ausgebildet ist für das selektierbare Positionieren in einer ersten Position und einer zweiten Position, wobei der Verbindungsabschnitt (252) mit dem Rotor (140) in Eingriff ist, wenn das Planetengetriebeelement in der ersten Position ist, und wobei der Verbindungsabschnitt (252) mit einer Komponente der Elektromotoranordnung mit Ausnahme des Rotors (140) in Eingriff ist, wenn das Planetengetriebeelement in der zweiten Position ist; und ein Ausgabeelement, das mit der Planetengetriebeanordnung (144) verbunden ist, wobei ein Übersetzungsverhältnis vom Rotor (140) zum Ausgabeelement anders ist, wenn das Planetengetriebeelement in der ersten Position ist als wenn das Planetengetriebeelement in der zweiten Position ist.
Elektromotoranordnung nach Anspruch 7, wobei der Stator (136) Folgendes umfasst: eine erste Vielzahl von Endwindungen (208), die sich von einem ersten Ende des Stators (136) in axialer Richtung (288) des Stators erstrecken; und eine zweite Vielzahl von Endwindungen (212), die sich von einem zweiten Ende des Stators (136) in axialer Richtung (288) des Stators erstrecken, wobei die Planetengetriebeanordnung (144) vollständig zwischen der ersten (208) und der zweiten (212) Vielzahl von Endwindungen angeordnet ist.
Elektromotoranordnung nach Anspruch 8, wobei die Planetengetriebeanordnung (144) Folgendes umfasst: einen Träger (240), der mit der Vielzahl von Planetenrädern (244) verbunden ist.
Elektromotoranordnung nach Anspruch 7, wobei der Rotor (140) Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Permanentmagneten (192).
Elektromotoranordnung nach Anspruch 7, wobei die Mehrzahl von Planetenrädern (244) vollständig innerhalb des zweiten Innenraums angeordnet ist.
Elektromotoranordnung nach Anspruch 11, wobei die Planetengetriebeanordnung (144) ferner Folgendes umfasst: einen Träger (240), der mit der Vielzahl von Planetenrädern (244) verbunden ist, wobei der Träger (240) einen Ausgabeanschlussabschnitt umfasst, der mit einem Ausgang der Elektromotoranordnung verbunden ist, wobei der Träger (240) vollständig innerhalb des zweiten Innenraums angeordnet ist.
Elektromotoranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei das Planetengetriebeelement ein Hohlrad (232) ist und das Anschlusselement des Hohlrads mit dem Rotor (140) verbunden ist, wenn das Hohlrad (232) sich in der zweiten Position befindet; wobei das Planetengetriebeelement weiter ein Sonnenrad (236) umfasst, das zur Verbindung mit dem Gehäuse (148) ausgestaltet ist, wenn das Hohlrad (232) sich in der ersten Position befindet, und zur Verbindung mit dem Rotor (140) ausgestaltet ist, wenn das Hohlrad (232) sich in der zweiten Position befindet.
Elektromotoranordnung nach Anspruch 7, wobei eine Drehungsausgabe der Planetengetriebeanordnung (144) ein Antriebsdrehmoment zur Bewegung eines Fahrzeugs (100), das mit der Elektromotoranordnung verbunden ist, bereitstellt.
Fahrzeug (100), umfassend: ein Fahrgestell (112); ein Traktionselement (104), das mit dem Fahrgestell (112) verbunden ist; ein Antriebssystem (108), das mit dem Fahrgestell (112) verbunden ist und wobei das Traktionselement (104) Folgendes umfasst: einen elektrischen Traktionsmotor, umfassend: ein Gehäuse (148), einen Stator (136), und einen Rotor (140); und eine Planetengetriebeanordnung (144), die mit dem elektrischen Traktionsmotor gekoppelt ist, wobei die Planetengetriebeanordnung (144) ein Hohlrad (232), ein Sonnenrad (236), eine Vielzahl von Planetenräder (244), die ausgestaltet sind, verzahnend mit dem Hohlrad (232) und dem Sonnenrad (236) in Eingriff zu kommen, und einen Träger (240), der mit der Vielzahl von Planetenräder (244) verbunden ist, umfasst, wobei der Träger (240) ein Ausgabeelement umfasst, das mit dem Traktionselement (104) gekoppelt ist, wobei das Hohlrad (232) ausgestaltet ist für das selektierbare Verbinden mit dem Gehäuse (148) und dem Rotor (140), und das Sonnenrad (236) ausgestaltet ist für das selektierbare Verbinden mit dem Gehäuse (148) und dem Rotor (140), wobei die Drehung des Ausgabeelements ein Antriebsdrehmoment für das Traktionselement (104) bereitstellt; wobei die Planetengetriebeanordnung (144) eine Eingabedrehung vom Rotor (140) erhält; wobei der Träger (240) mit einem ersten Übersetzungsverhältnis rotiert, wenn das Hohlrad (232) mit dem Rotor (140) verbunden ist und das Sonnenrad (236) mit dem Gehäuse (148) verbunden ist; und wobei der Träger (240) mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis rotiert, wenn das Sonnenrad (236) mit dem Rotor (140) verbunden ist und das Hohlrad (232) mit dem Gehäuse (148) verbunden ist.
Fahrzeug (100) nach Anspruch 15, wobei das Ausgabeelement direkt mit dem Traktionselement (104) verbunden ist, so dass das Ausgabeelement und das Traktionselement (104) sich mit einer gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen.
Fahrzeug (100) nach Anspruch 16, wobei der Stator (136) einen ersten Innenraum festlegt, und die Planetengetriebeanordnung (144) mindestens teilweise innerhalb des ersten Innenraums angeordnet ist.