DE112018004167T5

DE112018004167T5 - Achsanordnung für fahrzeuge mit längsträger

Info

Publication number: DE112018004167T5
Application number: DE112018004167.0T
Authority: DE
Inventors: Shaun Mepham; Christopher G. Baillie; Vikram Chopra
Original assignee: Allison Transmission Inc
Current assignee: Allison Transmission Inc
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2020-05-07
Also published as: WO2019035042A1; GB202002287D0; US11192448B2; GB2579513A; US20210129664A1; CN111108012A; GB2579513B

Abstract

Eine Achsanordnung für Fahrzeuge mit Längsträger wird hierin beschrieben. Die Achsanordnung weist eine Antriebseinheit auf, welche eine erste Antriebseinheitsanordnung, eine zweite Antriebseinheitsanordnung, eine erste Achswelle und eine zweite Achswelle aufweist. Die erste Antriebseinheitsanordnung weist eine erste elektrische Maschine, eine erste Ausgangsanordnung und eine erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung auf. Die zweite Antriebseinheitsanordnung weist eine zweite elektrische Maschine, eine zweite Ausgangsanordnung und eine zweite versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung auf. Die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine sind in derselben Richtung ausgerichtet und beabstandet, so dass die Achsmittellinienachse zwischen der ersten elektrischen Maschinen und der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist. Die erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung ist von der zweiten versetzten Getriebeuntersetzungsanordnung beabstandet, so dass die Achsmittellinienachse zwischen der ersten versetzten Getriebeuntersetzungsanordnung und der zweiten versetzten Getriebeuntersetzungsanordnung angeordnet ist.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/546,459 , die am 16. August 2017 eingereicht wurde und deren Offenlegung hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke aufgenommen wird.
Bereich der Offenbarung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fahrzeugachsanordnungen, insbesondere auf eine Achsanordnung zur Verwendung bei Fahrzeugen mit Längsträger.
Hintergrund
Zumindest einige bekannte Fahrzeuge mit Längsträger verfügen über Doppelachssysteme, um die Transportleistung der Fahrzeuge mit Längsträger zu erhöhen. Die Hersteller setzen zunehmend auf Elektro- und Hybridantriebssysteme, um Leistung und Effizienz zu steigern.
Dementsprechend besteht die Notwendigkeit, eine Achsanordnung bereitzustellen, die einen konstruktiven Aufbau in dem engen Raum zwischen den Fahrgestellträgern ermöglicht und gleichzeitig den unabhängigen Radantrieb und die Fähigkeit zur Untersetzung mit mehreren Gängen beibehält.
Die vorliegende Erfindung zielt auf eines oder mehrere der oben identifizierten Probleme ab.
Zusammenfassung der Erfindung
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Antriebseinheit und eine Achsanordnung für ein Fahrzeug mit erhöhter Leistung und Effizienz bereit.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Antriebseinheit zur Verwendung mit einer Achsanordnung bereitgestellt. Die Antriebseinheit weist ein Antriebseinheitsgehäuse, eine erste Antriebseinheit und eine zweite Antriebseinheit, die innerhalb des Antriebseinheitsgehäuses angeordnet sind, eine erste Achswelle und eine zweite Achswelle auf. Die erste Achswelle ist entlang einer Achsmittellinienachse ausgerichtet und erstreckt sich von dem Antriebseinheitsgehäuse aus in einer ersten Richtung, die entlang der Achsmittellinienachse definiert ist, nach außen. Die zweite Achswelle ist koaxial mit der ersten Achswelle entlang der Achsmittellinienachse ausgerichtet und erstreckt sich von dem Antriebseinheitsgehäuse in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung nach außen. Die erste Antriebseinheit weist eine erste elektrische Maschine und eine erste Getriebeanordnung zur Übertragung des Drehmoments von der ersten elektrischen Maschine auf die erste Achswelle auf. Die erste Getriebeanordnung weist eine erste Ausgangsanordnung, die mit der ersten Achswelle gekoppelt ist, und eine erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung, die mit der ersten Ausgangsanordnung und der ersten elektrischen Maschine gekoppelt ist, auf. Die zweite Antriebseinheit weist eine zweite elektrische Maschine und eine zweite Getriebeanordnung zur Übertragung von einem Drehmoment von der zweiten elektrischen Maschine auf die zweite Achswelle auf. Die zweite Getriebeanordnung weist eine zweite Ausgangsanordnung, die mit der zweiten Achswelle gekoppelt ist, und eine zweite versetzte Untersetzungsgetriebeanordnung, die mit der zweiten Ausgangsanordnung und der zweiten elektrischen Maschine gekoppelt ist, auf. Die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine sind in der gleichen Richtung ausgerichtet. Die erste elektrische Maschine ist von der zweiten elektrischen Maschine so beabstandet, dass die Achsmittellinienachse zwischen der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine positioniert ist. Die erste versetzte Untersetzungsgetriebeanordnung ist von der zweiten versetzten Untersetzungsgetriebeanordnung so beabstandet, dass die Achsmittellinienachse zwischen der ersten versetzten Getriebeuntersetzung und der zweiten versetzten Getriebeuntersetzung positioniert ist.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Achsanordnung bereitgestellt. Die Achsanordnung weist eine erste Radendanordnung, eine zweite Radendanordnung und eine Antriebseinheit, die mit der ersten Radendanordnung und der zweiten Radendanordnung gekoppelt ist, auf. Die Antriebseinheit weist ein Antriebseinheitsgehäuse, eine erste Antriebseinheit und eine zweite Antriebseinheit, die innerhalb des Antriebsgehäuses angeordnet sind, eine erste Achswelle und eine zweite Achswelle auf. Die erste Achswelle ist entlang einer Achsmittellinienachse ausgerichtet und erstreckt sich von dem Antriebseinheitsgehäuse in einer ersten Richtung, die entlang der Achsmittellinienachse definiert ist, nach außen. Die erste Achswelle ist mit der ersten Radendanordnung so gekoppelt, dass die erste Radendanordnung von dem Antriebseinheitsgehäuse beabstandet ist. Die zweite Achswelle ist koaxial mit der ersten Achswelle entlang der Achsmittellinienachse ausgerichtet und erstreckt sich vom Antriebseinheitsgehäuse in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung nach außen. Die zweite Achswelle ist mit der zweiten Radendanordnung so gekoppelt, dass die zweite Radendanordnung von dem Antriebseinheitsgehäuse beabstandet ist. Die erste Antriebseinheit weist eine erste elektrische Maschine und eine erste Getriebeanordnung zur Übertragung des Drehmoments von der ersten elektrischen Maschine auf die erste Achswelle auf. Die erste Getriebeanordnung weist eine erste Ausgangsanordnung, die mit der ersten Achswelle gekoppelt ist, und eine erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung, die mit der ersten Ausgangsanordnung und der ersten elektrischen Maschine gekoppelt ist, auf. Die zweite Antriebseinheit weist eine zweite elektrische Maschine und eine zweite Getriebeanordnung zur Übertragung von einem Drehmoment von der zweiten elektrischen Maschine auf die zweite Achswelle auf. Die zweite Getriebeanordnung weist eine zweite Ausgangsanordnung, die mit der zweiten Achswelle gekoppelt ist, und eine zweite versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung, die mit der ersten elektrischen Maschine gekoppelt ist, auf. Die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine sind in derselben Richtung ausgerichtet. Die erste elektrische Maschine ist von der zweiten elektrischen Maschine beabstandet, so dass die Achsmittelinienachse zwischen der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist. Die erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung ist von der zweiten versetzten Getriebeuntersetzungsanordnung beabstandet, so dass die Achsmittelinienachse zwischen der ersten versetzten Getriebeuntersetzung und der zweiten versetzten Getriebeuntersetzung angeordnet ist.
Figurenliste
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht ersichtlich, wenn das Ganze mit Bezug zu der folgenden detaillierten Beschreibung und unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen verstanden wird.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs einschließlich einer Achsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2-3 sind zusätzliche perspektivische Ansichten des in 1 gezeigten Fahrzeugs.
4 ist eine perspektivische Ansicht der in 1-3 gezeigten Achsanordnung.
5 ist eine weitere perspektivische Ansicht der in 4 gezeigten Achsanordnung.
6-9 sind verschiedene perspektivische Ansichten eines Gehäuses, das mit der in 1-13 gezeigten Achsanordnung verwendet werden kann.
10 ist eine Draufsicht auf die in 4 gezeigte Achsanordnung, bei der das Gehäuse entfernt wurde.
11 ist eine Seitenansicht der in 10 gezeigten Achsanordnung.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Antriebseinheit, die mit der in 1-11 gezeigten Achsanordnung eingesetzt werden kann.
13 und 14 sind zusätzliche perspektivische Ansichten der Antriebseinheit, die in 12 gezeigt ist.
15 ist eine Frontalansicht der in 12 dargestellten Antriebseinheit.
16 ist eine Ansicht der Rückseite der in 12 gezeigten Antriebseinheit.
17 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der in 10 gezeigten Achsanordnung.
18 ist eine schematische Ansicht der in 12 gezeigten Antriebseinheit, wobei ein Knotenlayout einer primären Getriebeausbildung in einer „W“-Konfiguration mit einer ersten Antriebseinheitsanordnung bei einer „V“-Konfiguration mit gegenüberliegenden Armen und einer zweiten Antriebseinheitsanordnung bei einer „V“-Konfiguration mit hinteren Armen zeigt.

Detaillierte Beschreibung
In Bezug auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleichartige Teile anzeigen, weist die vorliegende Erfindung eine elektrische Achsanordnung 10 zur Verwendung mit einem Fahrzeug 12, wie z.B. einem Lastkraftwagen mit Längsträger, auf. Unter Bezugnahme auf die 1-5 weist das Fahrzeug 12 in der abgebildeten Ausführungsform ein System 14 mit Längsträger auf. Eine Radanordnung 16 ist mit der elektrischen Achsanordnung 10 gekoppelt, um die elektrische Achsanordnung 10 von einer Grundfläche aus zu halten. Eine Montageanordnung 18 ist mit dem System 14 mit Längsträger und der elektrischen Achsanordnung 10 so gekoppelt, dass das System 14 mit Längsträger von der elektrischen Achsanordnung 10 und der Radanordnung 16 von der Grundoberfläche aus gehalten wird. Die Montageanordnung 18 kann Aufhängungsarme aufweisen, die mit einer oder mehreren Halterungen gekoppelt sind, um die Achsanordnung 10 beweglich am Fahrzeug 12 anzubringen. Das Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsgenerator/-motor sein. Vorteilhafterweise kann die Anordnung 18 so ausgestaltet sein, dass die Achsanordnung 10 nachträglich an einem Fahrzeug angebracht werden kann. Beispielsweise kann ein Lastkraftwagen mit Längsträger, der ursprünglich mit einer herkömmlichen Achsanordnung ausgestattet war, die Achsanordnung 10 anstelle der herkömmlichen Achsanordnung verwenden.
In der abgebildeten Ausführungsform weist die elektrische Achsanordnung 10 ein Antriebseinheitsgehäuse 20, eine Radantriebseinheit 22, die innerhalb des Antriebseinheitsgehäuses 20 positioniert ist, ein Paar von Achswellen 24, die mit der Radantriebseinheit 22 gekoppelt sind und sich von den gegenüberliegenden Enden der Radantriebseinheit 22 entlang einer Achsmittellinienachse 26 radial nach außen erstrecken, und ein Paar von Radendanordnungen 28 auf. Jede Radendanordnung 28 ist mit einem Ende einer entsprechenden Achswelle 24 gekoppelt. Die Radanordnung 16 weist ein oder mehrere Räder 30 auf, die mit jedem Ende der elektrischen Achsanordnung 10 gekoppelt sind, um das Fahrzeug 12 abzustützen und die Antriebskraft auf die Bodenoberfläche zu übertragen. Zum Beispiel weist die elektrische Achsanordnung 10 eine erste Achswelle 32, die zwischen der Antriebseinheit 22 und einer ersten Radendanordnung 34, die mit einem ersten Paar 36 von Rädern 30 gekoppelt ist, gekoppelt ist, und eine zweite Achswelle 38, die zwischen der Antriebseinheit 22 und einer zweiten Radendanordnung 40, die mit einem zweiten Paar 42 von Rädern 30 gekoppelt ist, gekoppelt ist, auf. Die Achsanordnung 10 kann ferner ein Bremssystem für das Fahrzeug aufweisen. Das Bremssystem kann einen Luftzylinder, Bremsschläuche, Bremstrommeln, Bremsscheiben, Bremssättel und Ähnliches aufweisen.
In der gezeigten Ausführungsform enthält die Radanordnung 16 eine Doppelradkonfiguration mit einem Paar von Rädern 30, die mit jedem Ende der Achsanordnung 10 gekoppelt sind. Jedes Rad 30 definiert eine Drehachse 44. Die Drehachse 44 jedes Rades 30 ist im Allgemeinen entlang der Achsmittellinienachse 26 ausgerichtet. Das Fahrzeug 12 kann eine Vielzahl von elektrischen Achsanordnungen 10 enthalten. Jede der Radantriebseinheiten 22 kann so ausgestaltet sein, dass sie die Räder 30 unabhängig voneinander antreibt und das jeweilige Rad 30 während eines Wendemanövers des Fahrzeugs oder als Reaktion auf die verfügbare Traktion an jedem Rad 30 mit einer anderen Geschwindigkeit betreiben kann.
Unter Bezugnahme auf 10-18 enthält die Radantriebseinheit 22 ein Paar elektrischer Maschinen 46 und eine Übertragungsanordnung 48, die mit jedem der beiden elektrischen Maschinen 46 und mit jeder Achswelle 24 verbunden ist. Die Übertragungsanordnung 48 ist mit jeder der elektrischen Maschinen 46 und mit der ersten und zweiten Achswelle 32, 38 gekoppelt. Somit wird das von jeder der elektrischen Maschinen 46 erzeugte Drehmoment durch die Übertragungsanordnung 48 auf jede Radendanordnung 28 und dann auf die Räder 30 übertragen. In einer Ausführung verfügt die Getriebeanordnung 48 über zwei Untersetzungsverhältnisse, die wahlweise von einer Bedienungsperson des Fahrzeugs oder einem Getriebesteuergerät eingelegt werden können.
Jede elektrische Maschine 46 erzeugt ein Drehmoment, um die Räder 30 anzutreiben. Jede elektrische Maschine 46 weist einen Elektromotor 49, eine Rotorwelle 50, die aus dem Elektromotor 49 herausragt, und ein Antriebsritzel 52, das an der Rotorwelle 50 befestigt ist, auf. Die Rotorwelle 50 erstreckt sich entlang einer Rotor-Mittellinienachse 51, die eine Motor-Drehachse 54 definiert, die durch die elektrische Maschine 46 verläuft. Die elektrische Maschine 46 kann ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor, bürstenbehaftet oder bürstenlos, und von einem anderen Typ, welcher allgemein nach dem Stand der Technik bekannt ist, sein.
In der abgebildeten Ausführungsform weist das Paar elektrischer Maschinen 46 eine erste elektrische Maschine 56 und eine zweite elektrische Maschine 58, die jeweils in der gleichen Richtung und in paralleler Ausrichtung ausgerichtet sind, auf, so dass die jeweiligen Rotor-Mittellinien-Achsen 51 parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Achsausgangswellen 24 sind entlang derselben übereinstimmenden Achse ausgerichtet und erstrecken sich in entgegengesetzte Richtungen. Die erste und zweite elektrische Maschine 56, 58 sind parallel und in Querrichtung am Fahrzeug 12 ausgerichtet, wobei die erste elektrische Maschine 56 hinter der zweiten elektrischen Maschine 58 entlang einer Längsachse 59 des Fahrzeugs 12 positioniert ist.
Die Übersetzungsanordnung 48 umfasst eine erste Getriebeanordnung 60 und eine zweite Getriebeanordnung 62. Die erste Getriebeanordnung 60 ist mit der ersten elektrischen Maschine 56 und der ersten Achsausgangswelle 32 gekoppelt. Die zweite Getriebeanordnung 62 ist mit der zweiten elektrischen Maschine 58 und der zweiten Achsausgangswelle 38 gekoppelt. Die erste Getriebeanordnung 60 und die zweite Getriebeanordnung 62 weisen jeweils eine Zwischenwelle 64, eine Ausgangswelle 66 und einen Schaltmechanismus 68 (siehe 17) auf. Ein Antriebsrad 70 ist an der Zwischenwelle 64 befestigt und befindet sich mit dem entsprechenden Antriebsritzel 52 in Eingriff. Das Antriebsrad 70 überträgt das Drehmoment vom entsprechenden Antriebsritzel 52 auf die Zwischenwelle 64. Der Schaltmechanismus 68 ist so ausgestaltet, dass er das Drehmoment zwischen der Zwischenwelle 64 und der Ausgangswelle 66 überträgt. Jede Ausgangswelle 66 ist mit einer entsprechenden Achswelle 32, 38 gekoppelt.
In der abgebildeten Ausführungsform weist die Radantriebseinheit 22 eine erste Antriebseinheitsanordnung 80 und eine zweite Antriebseinheitsanordnung 82 auf. Die erste Antriebseinheitsanordnung 80 weist die erste elektrische Maschine 56 und die erste Getriebeanordnung 60 zur Übertragung des Drehmoments von der ersten elektrischen Maschine 56 auf die erste Achswelle 32 auf. Die erste Getriebeanordnung 60 weist eine erste Ausgangsanordnung 84, die mit einem proximalen Ende 86 der ersten Achswelle 32 gekoppelt ist, und eine erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung 88, die mit der ersten Ausgangsanordnung 84 und der ersten elektrischen Maschine 56 gekoppelt ist, auf. Die erste Getriebeuntersetzungsanordnung 88 ist mit dem Antriebsritzel 52 der ersten elektrischen Maschine 56 gekoppelt, um das Drehmoment von der ersten elektrischen Maschine 56 auf die erste Ausgangsanordnung 84 zu übertragen.
Die erste Ausgangsanordnung 84 weist eine erste Ausgangswelle 90, die sich entlang einer ersten Ausgangswellen-Mittellinienachse 92 erstreckt, und eine erste Mehrzahl von Ausgangsgetrieben 94, die fest mit der ersten Ausgangswelle 90 gekoppelt und entlang der ersten Ausgangswellen-Mittellinienachse 92 beabstandet sind, auf. Die Ausgangsgetriebe 94 sind drehbar an der ersten Ausgangswelle 90 befestigt, so dass sich die Ausgangsgetriebe 94 und die erste Ausgangswelle 90 mit der gleichen Geschwindigkeit drehen. Die erste Ausgangswelle 90 definiert eine Bohrung, die sich durch sie erstreckt. Die Bohrung ist so ausgestaltet, dass sie das proximale Ende 86 der ersten Achswelle 32 aufnimmt, und kann mit einer Keilnut versehen sein oder verkeilt sein, so dass sich die erste Achswelle 32 und die erste Ausgangswelle 90 mit der gleichen Drehzahl drehen.
Die erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung 88 weist eine erste Zwischenwelle 96, die sich entlang einer ersten Zwischenwellen-Mittelachse 98 erstreckt, eine erste Mehrzahl von Zwischengetrieben 100, die drehbar mit der ersten Zwischenwelle 96 gekoppelt und entlang der ersten Zwischenwellen-Mittellinienachse 98 beabstandet sind, und einen Schaltmechanismus 68 (in 17 dargestellt) auf.
Die erste Zwischenwelle 96 ist im Wesentlichen parallel zu der ersten Ausgangswelle 90 ausgerichtet. Jedes Zwischengetriebe 100 ist so ausgestaltet, dass es sich mit einem entsprechenden Ausgangsgetriebe bzw. Ausgangsgetriebe 94 in Eingriff befindet, so dass eine Drehung eines Zwischengetriebes 100 eine Drehung des entsprechenden Ausgangsgetriebes 94 bewirkt. Jedes Zwischengetriebe 100 enthält einen mit dem Schaltmechanismus 68 in Eingriff bringbaren Keilnutabschnitt, um das Zwischengetriebe 100 mit der ersten Zwischenwelle 96 drehbar zu koppeln. Der Schaltmechanismus 68 ist mit der ersten Zwischenwelle 96 gekoppelt, um das Drehmoment von der ersten Zwischenwelle 96 selektiv auf jedes aus der ersten Mehrzahl von Zwischengetrieben 100 zu übertragen.
Die erste Zwischenwelle 96 und die erste Ausgangswelle 90 weist jeweils zwei Enden, die drehbar durch Lager in dem Antriebseinheitsgehäuse 20 gelagert sind, auf. Ein erstes Antriebsrad 102 ist an der ersten Zwischenwelle 96 befestigt und befindet sich mit dem Antriebsritzel 52 der ersten elektrischen Maschine 56 in Eingriff. Das erste Antriebsrad 102 überträgt das Drehmoment von dem Antriebsritzel 52 der ersten elektrischen Maschine 56 auf die erste Zwischenwelle 96.
In der abgebildeten Ausführungsform weist der Schaltmechanismus 68 gemäß 17 einen Schaltring 104, eine Schaltgabel 106 und eine Schaltbetätigungsvorrichtung 108 auf. Der Schaltring 104 ist entlang der ersten Zwischenwelle 96 zwischen den Zwischengetrieben 100 verschiebbar und mit der ersten Zwischenwelle 96 drehbar gekoppelt, so dass sich der Schaltring 104 und die erste Zwischenwelle 96 mit der gleichen Drehzahl drehen. Der Schaltring 104 weist mindestens einen Keilnutabschnitt auf, der mit dem Keilnutabschnitt eines der Zwischengetriebe 100 in Eingriff gebracht werden kann. Zusätzlich definiert der Schaltring 104 eine Vertiefung, die so bemessen und geformt ist, dass sie sich mit der Schaltgabel 106 in Eingriff befindet. Die Schaltgabel 106 ist mit der Schaltbetätigungsvorrichtung 108 gekoppelt und in Bezug auf die erste Zwischenwelle 96 beweglich. Die Schaltgabel 106 befindet sich mit dem Schaltring 104 in Eingriff, so dass die Schaltgabel 106 den Schaltring 104 in einen Eingriff mit einem der Zwischengetriebe 100 bewegen kann. Zusätzlich kann die Schaltgabel 106 in eine neutrale Position bewegt werden, in der sich keines der Zwischengetriebe 100 mit dem Schaltring 104 in Eingriff befindet.
Bei einer Ausführungsform weist die erste Getriebeanordnung 60 eine 2-Gang-Übersetzung auf, die eine erste Untersetzung und eine zweite Untersetzung aufweist. Die 2-Gang-Übersetzung weist ein erstes Paar von Ausgangsgetrieben 94, die entlang der ersten Ausgangswelle 90 beabstandet sind, und ein entsprechendes erstes Paar von Zwischengetrieben 100, die entlang der ersten Zwischenwelle 96 beabstandet sind, auf. Jedes Zwischengetriebe des ersten Paars von Zwischengetrieben 100 ist so ausgestaltet, dass es sich mit einem entsprechenden Ausgangsgetriebe des ersten Paars von Ausgangsgetrieben 94 in Eingriff befindet. Eines der Zwischengetriebe 100 des ersten Paares von Zwischengetrieben 100 korrespondiert mit dem ersten Untersetzungsverhältnis, und das andere Zwischengetriebe 100 des ersten Paares von Zwischengetrieben 100 korrespondiert mit dem zweiten Untersetzungsverhältnis. Die Schaltbetätigungsvorrichtung 108 bewegt die Schaltgabel 106, wodurch sich der Schaltring 104 entlang der ersten Zwischenwelle 96 bewegt, um selektiv die Zwischengetriebe 100 in Eingriff zu bringen, um das erste Untersetzungsverhältnis oder das zweite Untersetzungsverhältnis zu wählen. Jedes der Zwischengetriebe 100 kann sich auf der ersten Zwischenwelle 96 frei drehen, so dass, wenn das entsprechende Untersetzungsverhältnis nicht eingelegt ist, kein Drehmoment zwischen der ersten Zwischenwelle 96 und dem entsprechenden Zwischengetriebe 100 übertragen wird.
Die zweite Antriebseinheitsanordnung 82 ähnelt der ersten Antriebseinheitsanordnung 80 und weist die zweite elektrische Maschine 58 und die zweite Getriebeanordnung 62 zur Übertragung des Drehmoments von der zweiten elektrischen Maschine 58 auf die zweite Achswelle 38 auf. Die zweite Getriebeanordnung 62 weist eine zweite Ausgangsanordnung 110, die mit einem proximalen Ende 112 der zweiten Achswelle 38 gekoppelt ist, und eine zweite versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung 114, die mit der zweiten Ausgangsanordnung 110 und der zweiten elektrischen Maschine 58 gekoppelt ist, auf. Die zweite versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung 114 ist mit dem Antriebsritzel 52 der zweiten elektrischen Maschine 58 gekoppelt, um das Drehmoment von der zweiten elektrischen Maschine 58 auf die zweite Ausgangsanordnung 110 zu übertragen.
Die zweite Ausgangsanordnung 110 weist eine zweite Ausgangswelle 116, die sich entlang einer zweiten Ausgangswellen-Mittellinienachse 118 erstreckt, und eine zweite Mehrzahl von Ausgangsgetrieben 120, die entlang der zweiten Ausgangswellen-Mittellinienachse 118 beabstandet sind, auf. Die Ausgangsgetriebe 120 sind drehbar an der zweiten Ausgangswelle 116 befestigt, so dass sich die Ausgangsgetriebe 120 und die zweite Ausgangswelle 116 mit der gleichen Geschwindigkeit drehen. Die zweite Ausgangswelle 116 definiert eine Bohrung, die so ausgestaltet ist, dass sie das proximale Ende 112 der zweiten Achswelle 38 aufnimmt, und kann mit einer Keilnut versehen sein oder verkeilt sein, so dass sich die zweite Achswelle 38 und die zweite Ausgangswelle 116 mit derselben Drehzahl drehen.
Die zweite versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung 114 weist eine zweite Zwischenwelle 122, die sich entlang einer zweiten Zwischenwellen-Mittellinienachse 124 erstreckt, und eine zweite Mehrzahl von Zwischengetrieben 126, die drehbar mit der zweiten Zwischenwelle 122 gekoppelt und entlang der zweiten Zwischenwellen-Mittellinienachse 124 beabstandet sind, auf. Die zweite Zwischenwelle 122 ist im Wesentlichen parallel zu der zweiten Ausgangswelle 116 ausgerichtet. Jedes Zwischengetriebe 126 ist so ausgestaltet, dass es sich mit einem entsprechenden Ausgangsgetriebe 120 in Eingriff befindet, so dass eine Drehung eines Zwischengetriebes 126 eine Drehung des entsprechenden Ausgangsgetriebes 120 bewirkt. Ein zweiter Schaltmechanismus 68 ist mit der zweiten Zwischenwelle 122 gekoppelt, um selektiv ein Drehmoment von der zweiten Zwischenwelle 122 auf jedes der zweiten Mehrzahl von Zwischengetrieben 126 zu übertragen. Jedes Zwischengetriebe 126 weist einen Keilnutabschnitt auf, der mit dem zweiten Schaltmechanismus 68 in Eingriff gebracht werden kann, um das Zwischengetriebe 126 mit der zweiten Zwischenwelle 122 drehbar zu koppeln. In der abgebildeten Ausführungsform weist die zweite versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung 114 einen separaten zweiten Schaltmechanismus 68 auf, damit die zweite Antriebseinheitsanordnung 82 unabhängig von der ersten Antriebseinheitsanordnung 80 betrieben werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann ein einziger Schaltmechanismus verwendet werden, um sowohl die erste Antriebseinheitsanordnung 80 als auch die zweite Antriebseinheitsanordnung 82 zu betreiben.
In der abgebildeten Ausführungsform weisen die zweite Zwischenwelle 122 und die zweite Ausgangswelle 116 jeweils zwei Enden, die drehbar durch Lager in dem Antriebseinheitsgehäuse 20 gelagert sind, auf. Ein zweites Antriebsrad 128 ist an der zweiten Zwischenwelle 122 befestigt und befindet sich mit dem Antriebsritzel 52 der zweiten elektrischen Maschine 58 in Eingriff. Das zweite Antriebsrad 128 überträgt das Drehmoment von dem Antriebsritzel 52 der zweiten elektrischen Maschine 58 auf die zweite Zwischenwelle 122. Das erste Antriebsrad 102 weist einen ersten Durchmesser 130 und das zweite Antriebsrad 128 weist einen zweiten Durchmesser 132, der im Wesentlichen dem ersten Durchmesser 130 entspricht, auf.
Der zweite Schaltmechanismus 68 ist dem ersten Schaltmechanismus 68 ähnlich und weist einen zweiten Schaltring 104, eine Schaltgabel 106 und eine Schaltbetätigungsvorrichtung 108 auf. Der zweite Schaltring 104 ist entlang der zweiten Zwischenwelle 122 zwischen den Zwischengetrieben 126 verschiebbar und mit der zweiten Zwischenwelle 122 drehbar gekoppelt, so dass sich der zweite Schaltring 104 und die zweite Zwischenwelle 122 mit derselben Drehzahl drehen. Der zweite Schaltring 104 weist mindestens einen Keilnutabschnitt, der mit dem Keilnutabschnitt eines der beiden Zwischengetriebe 126 in Eingriff gebracht werden kann und eine Vertiefung definiert, die so bemessen und geformt ist, dass sie mit der Schaltgabel 106 in Eingriff kommt, auf.
In einer Ausführung weist die zweite Getriebeanordnung 62 eine 2-Gang-Übersetzung auf, die ein erstes Untersetzungsverhältnis und ein zweites Untersetzungsverhältnis aufweist. Die 2-Gang-Übersetzung weist ein zweites Paar von Ausgangsgetrieben 120, die entlang der zweiten Ausgangswelle 116 beabstandet sind, und ein entsprechendes zweites Paar von Zwischengetrieben 126, die entlang der zweiten Zwischenwelle 122 beabstandet sind, auf. Jedes Zwischengetriebe des zweiten Paars von Zwischengetrieben 126 ist so ausgestaltet, dass es sich mit einem entsprechenden Ausgangsgetriebe des zweiten Paars von Ausgangsgetrieben 120 in Eingriff befindet. Eines der Zwischengetriebe 126 des zweiten Paares von Zwischengetrieben 126 korrespondiert mit dem ersten Untersetzungsverhältnis, und das andere Zwischengetriebe 126 des zweiten Paares von Zwischengetrieben 126 korrespondiert mit dem zweiten Untersetzungsverhältnis. Die Schaltbetätigungsvorrichtung 108 bewegt die Schaltgabel 106, wodurch sich der zweite Schaltring 104 entlang der zweiten Zwischenwelle 122 bewegt und die Zwischengetriebe 126 selektiv in Eingriff bringt, um das erste Untersetzungsverhältnis oder das zweite Untersetzungsverhältnis zu wählen. Jedes der Zwischengetriebe 126 kann sich frei auf der zweiten Zwischenwelle 122 drehen, so dass, wenn das entsprechende Untersetzungsverhältnis nicht eingelegt ist, kein Drehmoment zwischen der zweiten Zwischenwelle 122 und dem entsprechenden Zwischengetriebe 126 übertragen wird.
Die Schaltmechanismen können außerdem einen Synchronisierer zur Unterstützung des Schaltens aufweisen. Die Schaltbetätigungsvorrichtungen können manuell oder automatisch gesteuert werden. Die Schaltbetätigungsvorrichtungen können auf hydraulischen Druck, pneumatischen Druck oder elektronische Signale reagieren, die von einem Übersetzungssteuermodul erzeugt werden. Alternativ können die Schaltbetätigungsvorrichtungen eine mechanische Verbindung aufweisen, die vom Fahrzeugführer gesteuert wird.
Die erste Radendanordnung 34 ist mit einem distalen Ende 134 der ersten Achswelle 32 und die zweite Radendanordnung 40 ist mit dem distalen Ende 136 der zweiten Achswelle 38 verbunden. Die erste Achswelle 32 ist in einer ersten Spindel 138 (siehe 5) angeordnet, die mit dem Antriebseinheitsgehäuse 20 gekoppelt ist. Die zweite Achswelle 38 ist in einer zweiten Spindel 140 angeordnet, die mit dem Antriebseinheitsgehäuse 20 gekoppelt ist. Mit Bezug zu 17 weist bei der abgebildeten Ausführungsform jede Radendanordnung 34, 40 eine Radnabe 142 mit einem Radflansch 144 auf. Die Radnabe 142 ist auf einer entsprechenden Spindel 138, 140 durch ein Paar Nabenlager drehbar gelagert. Die Räder 30 können an dem Radflansch 144 mittels Bolzen, Muttern und anderen nach dem Stand der Technik bekannten Befestigungselementen befestigt werden. Jede Radendanordnung 34, 40 weist eine Planetenuntersetzung 146 auf, die das Drehmoment zum Antrieb der Räder 30 erhöht. Die Planetenuntersetzung 146 umfasst ein Sonnengetriebe bzw. Sonnenrad 148, einen Planetenträger 150, eine Mehrzahl von Planetengetrieben 152 und einen Zahnkranz bzw. ein Hohlrad 154 auf. Das Hohlrad 154 ist mit der entsprechenden Spindel 138, 140 gekoppelt. Das Sonnenrad 148 ist mit dem distalen Ende der entsprechenden Achswelle 32, 38 gekoppelt und in dem Hohlrad 154 angeordnet. Das Hohlrad 154 ist relativ zum Sonnenrad 148 fixiert. Die Mehrzahl der Planetengetriebe 152 ist drehbar mit dem Planetenträger 150 gekoppelt. Der Planetenträger 150 ist neben dem Hohlrad 154 angeordnet, wobei jedes Planetengetriebe 152 im Hohlrad 154 angeordnet ist. Jedes Planetengetriebe 152 befindet sich sowohl mit dem Hohlrad 154 als auch mit dem Sonnenrad 148 in Eingriff. Wenn die Achswelle das Sonnenrad 148 dreht, dreht das Sonnenrad 148 jedes Planetengetriebe 152, wodurch wiederum der Planetenträger 150 gedreht wird. Der Planetenträger 150 ist mit der Radnabe 142 so gekoppelt, dass sich der Planetenträger 150 und die Radnabe 142 mit der gleichen Geschwindigkeit drehen.
In der abgebildeten Ausführungsform ist die erste Antriebseinheitsanordnung 80 so ausgestaltet, dass sie die erste Radendanordnung 34 antreibt, und die zweite Antriebseinheitsanordnung 82 ist so ausgestaltet, dass sie die zweite Radendanordnung 40 unabhängig von der ersten Antriebseinheitsanordnung 80 antreibt, um die erste Radendanordnung 34 und die zweite Radendanordnung 40 während eines Wendemanövers des Fahrzeugs oder als Reaktion auf die verfügbare Traktion an jedem Rad 30 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu betreiben.
Mit Bezug zu den 6-9 weist bei der dargestellten Ausführungsform das Antriebseinheitsgehäuse 20 eine Mehrzahl von Wänden 160 einschließlich einer Innenfläche, die einen Hohlraum 162 definiert, auf. Die erste Antriebseinheitsanordnung 80 und die zweite Antriebseinheitsanordnung 82 sind vollständig im Hohlraum 162 des Antriebseinheitsgehäuses 20 angeordnet. Das Antriebseinheitsgehäuse 20 weist ein Gehäuse 164 und einen Deckel 166, der abnehmbar mit dem Gehäuse 164 gekoppelt ist, auf. Das Gehäuse 164 weist einen Körper mit mehreren Wänden 160, die eine Innenfläche und eine Außenfläche 168 aufweisen, auf. Die Innenfläche definiert den Hohlraum 162, der so bemessen und geformt ist, dass die Antriebseinheit 22 darin aufgenommen werden kann. Die Außenfläche 168 erstreckt sich zwischen einem vorderseitigen Abschnitt 170 und einem rückseitigen Abschnitt 172 entlang der Achsmittellinienachse 26. Das Gehäuse 164 weist eine erste Endwand 174, die am vorderseitigen Abschnitt 170 definiert ist, und eine zweite Endwand 176, die am rückseitigen Abschnitt 172 definiert ist, auf. Die erste Endwand 174 weist eine im Wesentlichen herzförmige Querschnittsform 178 auf. Die Außenfläche 168 des Gehäuses 164 weist eine Mehrzahl von bogenförmigen Flächen, die sich zwischen der ersten Endwand 174 und der zweiten Endwand 176 erstrecken, auf, so dass sich die herzförmige Querschnittsform 178 zwischen der ersten Endwand 174 und der zweiten Endwand 176 erstreckt. Eine erste Wellenöffnung 180 erstreckt sich durch die erste Endwand 174 und ist so bemessen und geformt, dass die erste Achswelle 32 durch sie hindurchgeführt werden kann.
Die zweite Endwand 176 weist eine Montageschulter, die sich um einen Umfang der zweiten Endwand 176 erstreckt und eine ebene Frontfläche aufweist, auf. Entlang der Frontfläche sind mehrere Löcher für die Aufnahme entsprechender Befestigungselemente darin definiert, um ein Koppeln des Deckels 166 mit dem Gehäuse 164 zu erleichtern.
Der Deckel 166 ist mit der zweiten Endwand 176 gekoppelt und weist eine zweite Wellenöffnung 182 auf, die sich durch eine Außenfläche des Deckels 166 erstreckt. Die zweite Wellenöffnung 182 ist so bemessen und geformt, dass sie die zweite Achswelle 38 aufnehmen kann.
Der Deckel 166 weist einen Deckelkörper und einen Montageflansch, der sich vom Deckelkörper nach außen erstreckt, auf. Der Montageflansch weist eine Außenfläche mit einer Querschnittsform, die im Wesentlichen der Querschnittsform des Umfangs der zweiten Endwand 176 entspricht, auf. Der Montageflansch weist eine Mehrzahl von Öffnungen auf, die sich um den Umfang des Montageflansches herum erstrecken und so bemessen und geformt sind, dass sie Befestigungselemente aufnehmen können, um ein Koppeln des Deckels 166 mit dem Gehäuse 164 zu ermöglichen. Der Deckel 166 kann mit dem Gehäuse 164 gekoppelt werden, um die Antriebseinheit 22 in dem Getriebehohlraum 162 einzuschließen. Die erste Achswelle 32 ist in der ersten Spindel 138 angeordnet, die mit dem Gehäuse 164 gekoppelt ist. Die zweite Achswelle 38 ist in der zweiten Spindel 140 angeordnet, die mit dem Deckel 166 gekoppelt ist. Eine oder mehrere Verbindungsstäbe sind mit dem Gehäuse 164 gekoppelt, um die Antriebseinheit 22 von dem System 14 mit Längsträger zu halten.
Mit Bezug zu den 10-18 erstrecken sich bei der beispielhaften Ausführungsform drei zueinander senkrechte Achsen X, Y und Z durch die Achsanordnung 10 und werden zur Definition eines dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems relativ zu der Achsanordnung 10 verwendet. Insbesondere ist die Z-Achse so ausgerichtet, dass sie sich im Wesentlichen parallel zu der der Achsmittellinienachse 26 erstreckt, die X-Achse ist so ausgerichtet, dass sie sich im Wesentlichen senkrecht zu der Z-Achse und im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 59 erstreckt, und die Y-Achse ist im Wesentlichen senkrecht zu der X-Achse und zu der Y-Achse ausgerichtet. In der abgebildeten Ausführungsform weist die Getriebeanordnung der Antriebseinheit 22 eine Familieneinheit auf, die eine Ausrichtung der Getriebe aufweist, die einen Antrieb an jedem Rad 30 ermöglicht, während beide elektrischen Maschinen 46 in der gleichen Ausrichtungsrichtung und mit einer elektrischen Maschine hinter der anderen entlang der Längsachse 59 angeordnet sind. Die primäre Getriebeausbildung ist eine „W“-Konfiguration (dargestellt in 18) in Bezug auf die X-Y-Ebene, wobei die Ausgangswellen 90, 116 dieselbe übereinstimmende Achse, aber mit entgegengesetzten Richtungen in Bezug auf die Achsmittellinienachse 26, aufweisen. Die elektrischen Maschinen 34, 40 wurden nicht gegenüberliegend, sondern gedreht, um eine parallele, translatorische Ausrichtung in Querrichtung auf dem Fahrzeug hintereinander entlang der Längsachse 59 zu erreichen.
In einer Ausführungsform hat das Eingangs-Untersetzungsgetriebepaar, das von der elektrischen Maschine eingestellt ist, ein Getriebe mit einem großen Durchmesser, das den Durchgang von Wellen nicht zulässt. Diese Ausführungsform erzwingt eine Konfiguration einer versetzten Achswelle 64 für das unabhängige Radantriebseinheitssystem 22. In Bezug auf 18 ist die Konfiguration mit zwei „V“-Formen in Bezug auf die X- und Y-Ebene angeordnet, die eine „W“-Form ausbilden. Eine der „V“-Formen hat eine Konfiguration mit hinteren Armen entlang der Z-Achse und die andere hat eine Konfiguration mit gegenüberliegenden Armen entlang der Z-Achse. Wenn sie zusammen ausgerichtet sind, weist die „W“-Form ausgerichtete Eingänge (elektrische Maschine mit derselben Ausrichtung) und gegenüberliegende Ausgänge auf. Die Ausgänge sind in entgegengesetzter Richtung für Antriebswellen mit den Radenden verbunden. Die Konfigurationsformen ermöglichen die Anordnung in dem engen Raum zwischen den Fahrgestellträgern mit der Konfiguration mit zwei Motorachsen, wobei der unabhängige Radantrieb und die Fähigkeit zur Untersetzung mit mehreren Geschwindigkeiten beibehalten werden. Die Konfiguration nutzt auch die Anpassungsfähigkeit der Achsübersetzung und des Fahrzeugtyps, indem die Radend-Planetenuntersetzungen des Unternehmens verwendet werden.
Mit Bezug zu 10-16 ist bei der abgebildeten Ausführungsform die erste Achswelle 32 entlang der Achsmittellinienachse 26 ausgerichtet und erstreckt sich von dem Antriebseinheitsgehäuse 20 in eine erste Richtung 200 (in 10 dargestellt), die entlang der Achsmittellinienachse 26 definiert ist. Die zweite Achswelle 38 ist koaxial mit der ersten Achswelle 32 entlang der Achsmittellinienachse 26 ausgerichtet und erstreckt sich von dem Antriebseinheitsgehäuse 20 aus in einer zweiten Richtung 202, die entlang der Achsmittellinienachse 26 definiert ist und zu der ersten Richtung 200 entgegengesetzt ist.
Die erste Antriebseinheitsanordnung 80 ist mit der ersten Achswelle 32 gekoppelt, um die erste Radendanordnung 34 anzutreiben, die mit der ersten Achswelle 32 gekoppelt ist. Die zweite Antriebseinheitsanordnung 82 ist mit der zweiten Achswelle 38 gekoppelt, um die zweite Radendanordnung 40 anzutreiben, die mit der zweiten Achswelle 38 gekoppelt ist. Die erste elektrische Maschine 56 und die zweite elektrische Maschine 58 sind in Bezug auf die Achsmittellinienachse 26 in derselben Richtung ausgerichtet. Zusätzlich ist jede Rotorwelle 50 der ersten elektrischen Maschine 56 und der zweiten elektrischen Maschine 58 parallel zur Achsmittellinienachse 26 ausgerichtet. Die erste elektrische Maschine 56 ist in einem entlang der X-Achse definierten Abstand 204 von der zweiten elektrischen Maschine 58 so angeordnet, dass die Achsmittellinienachse 26 zwischen der Rotor-Mittellinienachse 51 der ersten elektrischen Maschine 56 und der Rotor-Mittellinienachse 51 der zweiten elektrischen Maschine 58 angeordnet ist. Zum Beispiel sind in einer Ausführung die erste elektrische Maschine 56 und die zweite elektrische Maschine 58 entlang einer horizontalen Ebene (wie in 15 gezeigt) ausgerichtet, wobei die erste elektrische Maschine 56 von der zweiten elektrischen Maschine 58 entlang der Längsachse 59 so beabstandet ist, dass die Achsmittellinienachse 26 zwischen der Rotormittellinienachse 51 der ersten elektrischen Maschine 56 und der Rotormittellinienachse 51 der zweiten elektrischen Maschine 58 angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen können die erste und zweite elektrische Maschine 56, 58 vertikal entlang der Y-Achse ausgerichtet und so voneinander beabstandet sein, dass die Achsmittellinienachse 26 zwischen der Rotormittellinienachse 51 der ersten und zweiten elektrischen Maschine 56, 58 oder entlang einer beliebigen Achse senkrecht zur Achsmittellinienachse 26 angeordnet ist, so dass die Rotormittellinienachse 51 der ersten und zweiten elektrischen Maschine 56, 58 in derselben Ebene ausgerichtet sind. Zusätzlich ist jede Rotorwelle 50 der ersten elektrischen Maschine 56 und der zweiten elektrischen Maschine 58 in einem gleichen radialen Abstand 206 von der Achsmittellinienachse 26 angeordnet.
In der abgebildeten Ausführungsform befinden sich die erste Getriebeanordnung 60 und die zweite Getriebeanordnung 62 in einer spiegelsymmetrischen Beziehung zur Y-Achse. Die erste Getriebeanordnung 60 erstreckt sich in der ersten Richtung 200 und die zweite Getriebeanordnung 62 erstreckt sich in der entgegengesetzten zweiten Richtung 202.
Die erste Ausgangswelle 90 und die zweite Ausgangswelle 116 sind entlang der Achsmittellinienachse 26 ausgerichtet. Die erste Ausgangswelle 90 ist mit dem proximalen Ende 86 der ersten Achswelle 32 gekoppelt und koaxial zu der ersten Achswelle 32 entlang der Achsmittellinienachse 26 ausgerichtet. Die zweite Ausgangswelle 116 ist mit dem proximalen Ende 112 der zweiten Achswelle 38 gekoppelt und koaxial mit der zweiten Achswelle 38 entlang der Achsmittellinienachse 26 ausgerichtet. Die erste Ausgangswelle 90 erstreckt sich entlang der Achsmittellinienachse 26 in der ersten Richtung 200, und die zweite Ausgangswelle 116 erstreckt sich entlang der Achsmittellinienachse 26 in der entgegengesetzten zweiten Richtung 202.
Die erste Ausgangswelle 90 ist entlang der Achsmittellinienachse 26 so angeordnet, dass die erste Ausgangswelle 90 zwischen der ersten elektrischen Maschine 56 und der zweiten elektrischen Maschine 58 in Bezug auf die X-Achse angeordnet ist. Die zweite Ausgangswelle 116 ist entlang der Achsmittellinienachse 26 so angeordnet, dass die zweite Ausgangswelle 116 in einem Abstand 208, gemessen entlang der Achsmittellinienachse 26, von der ersten und der zweiten elektrischen Maschine 56, 58 angeordnet ist.
Die erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung 88 ist um einen Abstand von der zweiten versetzten Getriebeuntersetzungsanordnung 114 versetzt, so dass die Achsmittellinienachse 26 zwischen der ersten versetzten Getriebeuntersetzungsanordnung 88 und der zweiten versetzten Getriebeuntersetzungsanordnung 114 angeordnet ist. Zum Beispiel ist die erste Zwischenwelle 96 in einem Abstand 210 (in 15 dargestellt), gemessen entlang der X-Achse, von der zweiten Zwischenwelle 122 so angeordnet, dass die Achsmittellinienachse 26 zwischen der ersten Zwischenwelle 96 und der zweiten Zwischenwelle 122 verläuft. Die Achsmittellinienachse 26 ist zwischen der ersten und der zweiten Zwischenwelle 96, 122 entlang der X-Achse angeordnet. Die erste Zwischenwelle 96 ist parallel zu der zweiten Zwischenwelle 122 ausgerichtet, und sowohl die erste Zwischenwelle 96 als auch die zweite Zwischenwelle 122 sind parallel zu der Achsmittellinienachse 26 ausgerichtet. Außerdem sind die erste Zwischenwelle 96 und die zweite Zwischenwelle 122 im gleichen radialen Abstand 212 von der Achsmittellinienachse 26 angeordnet.
Das erste Antriebsrad 102 ist in Bezug auf die Z-Achse neben dem zweiten Antriebsrad 128 angeordnet. Jedes Antriebsrad 102, 128 hat den gleichen Durchmesser, so dass ein Abschnitt einer Außenfläche des ersten Antriebsrades 102 eine Außenfläche des zweiten Antriebsrades 128 überlappt. Die erste Zwischenwelle 96 erstreckt sich von dem ersten Antriebsrad 102 in der ersten Richtung 200 und die zweite Zwischenwelle 122 erstreckt sich von dem zweiten Antriebsrad 128 in der entgegengesetzten zweiten Richtung 202.
Die erste Zwischenwelle 96 hat einen ersten Abstand 214, gemessen entlang der Y-Achse, von der ersten elektrischen Maschine 56, so dass die Achsmittellinienachse 26 zwischen der ersten Zwischenwelle 96 und der ersten elektrischen Maschine 56 liegt. In ähnlicher Weise ist die zweite Zwischenwelle 122 in einem zweiten Abstand 216, gemessen entlang der Y-Achse, von der zweiten elektrischen Maschine 58 angeordnet, so dass die Achsmittellinienachse 26 zwischen der zweiten Zwischenwelle 122 und der zweiten elektrischen Maschine 58 angeordnet ist. In der abgebildeten Ausführungsform ist der erste Abstand 214 im Wesentlichen gleich dem zweiten Abstand 216.
In einer Ausführungsform treibt ein Elektromotor mit einer Rotorwelle die versetzte Getriebeuntersetzung an. Der Ausgang des versetzten Untersetzungsgetriebes wird eine Leistung auf eine Welle mit mehreren Lagern, einem wählbaren Synchronisierer / Klauenkupplung und zwei Getrieben, die jeweils ein Paar mit zwei Getrieben auf der Ausgangswelle der Übersetzung bilden, übertragen. Der Synchronisierer oder die Klauenkupplung wählt die Drehzahlen für zwei Gänge, die die Leistung auf die Ausgangswelle mit einem der beiden Getriebepaare bei der Übersetzung übertragen. Die Ausgangswelle der Übersetzung kuppelt an den Eingang des Radnaben-Planetenantriebs-Sonnenrads. Bei dem Radnaben-Planetenantrieb wird das Hohlrad stationär gehalten, während der Planetenträger wie bei herkömmlichen Radnabenantrieben Leistung an die Räder abgibt. Auf einer Achse sind zwei Elektromotoren, zwei 2-Gang-Übersetzungseinheiten und zwei Radnaben-Planetenantriebe erforderlich. Das Gehäuse wird den Elektromotor und die Übersetzung kompakt integrieren, eine Kühlung zur Wärmeableitung bereitstellen und Fahrzeuglasten auf die Aufhängungskomponenten übertragen. Die Start- und GeschwindigkeitsLeistung wird durch den Einsatz von zwei elektrischen Maschinen mit mittlerer Drehzahl und mäßiger Leistung erzielt, die in Kombination mit der Konfiguration mit 2-Gang-Übersetzung sowohl die Startleistung als auch die Geschwindigkeitsleistung erbringen.
Die vorliegende Erfindung kann mit einem Einachssystem für eingepackte übergroße Anwendungen und/oder einem Doppelachssystem für die schweren Produkte verwendet werden.
Die Achsarchitektur-Konfiguration der elektrischen Achsanordnung 10 ermöglicht es, eine elektrische Achse mit zwei Motoren in die Fahrgestellträger eines Standard-LKWs mit Standardaufhängung einzubauen. Die doppelte elektrische Maschine ermöglicht dem System genügend Leistung für den Start mittels kleinerer elektrischer Maschinen.
In einer Ausführungsform stellt die Erfindung eine elektrische Antriebsachse eines Niederflur- oder Ultra-Niederflur-Fahrzeugs (ohne Stufe) bereit. Das Fahrzeug ist in der Regel ein Fahrzeug mit hohem Platzbedarf oder ein Schwerlastfahrzeug mit elektrischem Antrieb (mit Batterie oder auch als Hybridfahrzeug). Die Erfindung ermöglicht eine kompakte Anordnung für zwei 2-Gang-Getriebeeinheiten, zwei Elektromotoren und zwei Radnaben-Untersetzungsgetriebe für ein Fahrzeug mit Längsträger. Die 2-Gang-Übersetzungseinheit ermöglicht eine Verbesserung der Fahrzeugleistung bei Höchstgeschwindigkeit und bezüglich Motorwirkungsgrad. Darüber hinaus trägt die Integration des Elektromotors auf der Seite der Übertragungseinheit (d.h. parallel und nebeneinander) zu einer kompakten Anordnung des Systems bei. Die Verwendung eines Satzes von Getrieben mit paralleler Welle zur Untersetzung ermöglicht einen Versatz, um den Motor anzuordnen. Die zweistufige Übersetzungseinheit wird in das Achsgehäuse integriert. Daher weist die elektrische Antriebsachse zwei Motoren, zwei 2-Gang-Übersetzungseinheiten, zwei Nabenuntersetzungsgetriebe und ein externes Achsgehäuse auf, wobei die Motoren für die Bereitstellung von Leistung für den Antrieb jedes Rads verwendet werden.
Die Erfindung wurde in einer illustrativen Weise beschrieben, und es sollte klar sein, dass die verwendete Terminologie eher beschreibender als begrenzender Natur ist. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Lichte der obigen Lehren möglich, und die Erfindung kann auch anders als in der spezifisch beschriebenen Form praktiziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62546459 [0001]

Claims

Antriebseinheit zur Verwendung mit einer Achsanordnung, wobei die Antriebseinheit umfasst: ein Antriebseinheitsgehäuse; eine erste Achswelle, welche entlang einer Achsmittellinienachse ausgerichtet ist und sich von dem Antriebseinheitsgehäuse in einer ersten Richtung, welche entlang der Achsmittelinienachse definiert ist, nach außen erstreckt; eine zweite Achswelle, welche koaxial mit der ersten Achswelle entlang der Achsmittelinienachse ausgerichtet ist und sich von dem Antriebseinheitsgehäuse in einer zweiten Richtung, welche zu der ersten Richtung entgegengesetzt ist, nach außen erstreckt; eine erste Antriebseinheitsanordnung, welche in dem Antriebseinheitsgehäuse angeordnet ist, wobei die erste Antriebseinheitsanordnung eine erste elektrische Maschine und eine erste Getriebeanordnung aufweist, um ein Drehmoment von der ersten elektrischen Maschine zu der ersten Achswelle zu übertragen, wobei die erste Getriebeanordnung eine erste Ausgangsanordnung, welche mit der ersten Achswelle gekoppelt ist, und eine erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung, welche mit der ersten Ausgangsanordnung und der ersten elektrischen Maschine gekoppelt ist, aufweist; und eine zweite Antriebseinheitsanordnung, welche in dem Antriebseinheitsgehäuse angeordnet ist, wobei die zweite Antriebseinheitsanordnung an eine zweite elektrische Maschine und eine zweite Getriebeanordnung aufweist, um ein Drehmoment von der zweiten elektrischen Maschine auf die zweite Achswelle zu übertragen, wobei die zweite Getriebeanordnung eine zweite Ausgangsanordnung, welche mit der zweiten Achswelle gekoppelt ist, und eine zweite versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung, welche mit der zweiten Ausgangsanordnung und der zweiten elektrischen Maschine gekoppelt ist, aufweist; wobei die erste elektrische Maschine von der zweiten elektrischen Maschine beabstandet ist, so dass die Achsmittelinienachse zwischen der ersten elektrischen Maschinen und der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist; und wobei die erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung von der zweiten versetzten Getriebeuntersetzungsanordnung beabstandet ist, so dass die Achsmittellinienachse zwischen der ersten versetzten Getriebeuntersetzungsanordnung und der zweiten versetzten Getriebeuntersetzungsanordnung angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine in derselben Richtung ausgerichtet sind.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine jeweils eine Rotorwelle und einen elektrischen Motor, um die Rotorwelle zu drehen, aufweist, wobei jede Rotorwelle parallel zu der Achsmittellinienachse ausgerichtet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 3, wobei jede Rotorwelle mit demselben radialen Abstand von der Achsmittellinienachse beabstandet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei die erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung eine erste Zwischenwelle und ein erstes Antriebsrad, welches ausgestaltet ist, um sich mit einem ersten Antriebsritzel der ersten elektrischen Maschine in Eingriff zu befinden, um ein Drehmoment von der ersten elektrischen Maschine auf die erste Zwischenwelle zu übertragen, aufweist.
Antriebseinheit nach Anspruch 5, wobei die zweite versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung eine zweite Zwischenwelle und ein zweites Antriebsrad, welches ausgestaltet ist, um sich mit einem zweiten Antriebsritzel der zweiten elektrischen Maschine in Eingriff zu befinden, um ein Drehmoment von der zweiten elektrischen Maschine auf die zweite Zwischenwelle zu übertragen, aufweist.
Antriebseinheit nach Anspruch 6, wobei das erste Antriebsrad benachbart zu dem zweiten Antriebsrad angeordnet ist, so dass ein Abschnitt des ersten Antriebsrads das zweite Antriebsrad überlappt.
Antriebseinheit nach Anspruch 6, wobei sich die erste Zwischenwelle von dem ersten Antriebsrad in der ersten Richtung erstreckt, und wobei sich die zweite Zwischenwelle von dem zweiten Antriebsrad in der zweiten Richtung erstreckt.
Antriebseinheit nach Anspruch 8, wobei die Achsmittellinienachse zwischen der ersten Zwischenwelle und der zweiten Zwischenwelle angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 9, wobei die erste Zwischenwelle von der ersten elektrischen Maschine beabstandet ist, so dass die Achsmittellinienachse zwischen der ersten Zwischenwelle und der ersten elektrischen Maschine angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 10, wobei die zweite Zwischenwelle von der zweiten elektrischen Maschine beabstandet ist, so dass die Achsmittellinienachse zwischen der zweiten Zwischenwelle und der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 11, wobei die erste Zwischenwelle und die zweite Zwischenwelle mit demselben radialen Abstand von der Achsmittellinienachse beabstandet sind.
Antriebseinheit nach Anspruch 6, wobei die erste Ausgangsanordnung eine erste Ausgangswelle, welche mit der ersten Achswelle gekoppelt ist und koaxial zu der ersten Achswelle entlang der Achsmittellinienachse ausgerichtet ist, aufweist.
Antriebseinheit nach Anspruch 13, wobei die zweite Ausgangsanordnung eine zweite Ausgangswelle, welche mit der zweiten Achswelle gekoppelt ist und koaxial zu der zweiten Achswelle entlang der Achsmittellinienachse ausgerichtet ist, aufweist.
Antriebseinheit nach Anspruch 14, wobei die erste Ausgangswelle entlang der Achsmittellinienachse angeordnet ist, so dass die erste Ausgangswelle zwischen der ersten elektrischen Maschinen und der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 15, wobei die zweite Ausgangswelle entlang der Achsmittellinienachse angeordnet ist, so dass die zweite Ausgangswelle mit einem Abstand von der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine beabstandet ist, welcher entlang der Achsmittellinienachse gemessen wird.
Antriebseinheit nach Anspruch 16, wobei die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle jeweils eine Mehrzahl von Ausgangsgetrieben aufweisen, welche fest mit der Ausgangswelle gekoppelt sind.
Antriebseinheit nach Anspruch 17, wobei die erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung aufweist: eine erste Mehrzahl von Zwischengetrieben, welche drehend mit der ersten Zwischenwelle gekoppelt sind, wobei jedes Zwischengetriebe von der ersten Mehrzahl von Zwischengetrieben ausgestaltet ist, um sich mit einem entsprechenden Ausgangsgetriebe der ersten Ausgangswelle in Eingriff zu befinden, so dass eine Drehung eines Zwischengetriebes der ersten Zwischenwelle eine Drehung des entsprechenden Ausgangsgetriebes der ersten Ausgangswelle bewirkt; und einen ersten Schaltmechanismus, welcher mit der ersten Zwischenwelle gekoppelt ist, um selektiv ein Drehmoment von der ersten Zwischenwelle zu jedem aus der ersten Mehrzahl von Zwischengetrieben zu übertragen.
Antriebseinheit nach Anspruch 18, wobei die zweite versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung aufweist: eine zweite Mehrzahl von Zwischengetrieben, welche drehend mit der zweiten Zwischenwelle gekoppelt sind, wobei jedes Zwischengetriebe von der zweiten Mehrzahl von Zwischengetrieben ausgestaltet ist, um sich mit einem entsprechenden Ausgangsgetriebe der zweiten Ausgangswelle in Eingriff zu befinden, so dass eine Drehung eines Zwischengetriebes der zweiten Zwischenwelle eine Drehung des entsprechenden Ausgangsgetriebes der zweiten Ausgangswelle bewirkt; und einen zweiten Schaltmechanismus, welcher mit der zweiten Zwischenwelle gekoppelt ist, um selektiv ein Drehmoment von der zweiten Zwischenwelle zu jedem aus der zweiten Mehrzahl von Zwischengetrieben zu übertragen.
Antriebseinheit nach Anspruch 19, wobei die erste Getriebeanordnung eine 2-Gang-Übersetzung aufweist, welche ein erstes Paar von Ausgangsgetrieben, die entlang der ersten Ausgangswelle beabstandet sind, und ein entsprechendes erstes Paar von Zwischengetrieben, die entlang der ersten Zwischenwelle beabstandet sind, aufweist, wobei jedes Zwischengetriebe des entsprechenden ersten Paares von Zwischengetrieben ausgestaltet ist, um sich mit einem entsprechenden Ausgangsgetriebe des ersten Paares von Ausgangsgetrieben in Eingriff zu befinden.
Antriebseinheit nach Anspruch 19, wobei die zweite Getriebeanordnung eine 2-Gang-Übersetzung aufweist, welche ein zweites Paar von Ausgangsgetrieben, die entlang der zweiten Ausgangswelle beabstandet sind, und ein entsprechendes zweites Paar von Zwischengetrieben, die entlang der zweiten Zwischenwelle beabstandet sind, aufweist, wobei jedes Zwischengetriebe des entsprechenden zweiten Paares von Zwischengetrieben ausgestaltet ist, um sich mit einem entsprechenden Ausgangsgetriebe des zweiten Paares von Ausgangsgetrieben in Eingriff zu befinden.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei das Antriebseinheitsgehäuse eine Mehrzahl von Wänden mit einer inneren Oberfläche, welche einen Hohlraum definiert, aufweist, und wobei die erste Antriebseinheitsanordnung und die zweite Antriebseinheitsanordnung vollständig in dem Hohlraum des Antriebseinheitsgehäuses angeordnet sind.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei die erste Antriebseinheitsanordnung unabhängig von der zweiten Antriebseinheitsanordnung arbeitet.
Achsanordnung umfassend: eine erste Radendanordnung; eine zweite Radendanordnung; und eine Antriebseinheit, welche mit der ersten Radendanordnung und der zweiten Radendanordnung gekoppelt ist, wobei die Antriebseinheit aufweist: ein Antriebseinheitsgehäuse; eine erste Achswelle, welche entlang einer Achsmittellinienachse ausgerichtet ist und sich von dem Antriebseinheitsgehäuse in eine erste Richtung, welche entlang der Achsmittellinienachse definiert ist, nach außen erstreckt, wobei die erste Achswelle mit der ersten Radendanordnung gekoppelt ist, so dass die erste Radendanordnung von dem Antriebseinheitsgehäuse beabstandet ist; eine zweite Achswelle, welche koaxial zu der ersten Achswelle entlang der Achsmittellinienachse ausgerichtet ist und sich von dem Antriebseinheitsgehäuse in eine zweite Richtung, welche zu der ersten Richtung entgegengesetzt ist, nach außen erstreckt, wobei die zweite Achswelle mit der zweiten Radendanordnung gekoppelt ist, so dass die zweite Radendanordnung von dem Antriebseinheitsgehäuse beabstandet ist; eine erste Antriebseinheitsanordnung, welche in dem Antriebseinheitsgehäuse angeordnet ist, wobei die erste Antriebseinheitsanordnung eine erste elektrische Maschine und eine erste Getriebeanordnung, um ein Drehmoment von der ersten elektrischen Maschine auf die erste Achswelle zu übertragen, aufweist, wobei die erste Getriebeanordnung eine erste Ausgangsanordnung, welche mit der ersten Achswelle gekoppelt ist, und eine erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung, welche mit der ersten Ausgangsanordnung und der ersten elektrischen Maschine gekoppelt ist, aufweist; und eine zweite Antriebseinheitsanordnung, welche in dem Antriebseinheitsgehäuse angeordnet ist, wobei die zweite Antriebseinheitsanordnung eine zweite elektrische Maschine und eine zweite Getriebeanordnung, um ein Drehmoment von der zweiten elektrischen Maschine auf die zweite Achswelle zu übertragen, aufweist, wobei die zweite Getriebeanordnung eine zweite Ausgangsanordnung, welche mit der zweiten Achswelle gekoppelt ist, und eine zweite versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung, welche mit der zweiten Ausgangsanordnung und der zweiten elektrischen Maschine gekoppelt ist, aufweist; wobei die erste elektrische Maschine von der zweiten elektrischen Maschine beabstandet ist, so dass die Achsmittellinienachse zwischen der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist; und wobei die erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung von der zweiten versetzten Getriebeuntersetzungsanordnung beabstandet ist, so dass die Achsmittelinienachse zwischen der ersten versetzten Getriebeuntersetzungsanordnung und der zweiten versetzten Getriebeuntersetzungsanordnung angeordnet ist.
Achsanordnung nach Anspruch 24, wobei die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine in derselben Richtung ausgerichtet sind.
Achsanordnung nach Anspruch 24, wobei die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine jeweils eine Rotorwelle und einen elektrischen Motor, um die Rotorwelle zu drehen, aufweisen, wobei jede Rotorwelle parallel zu der Achsmittellinienachse ausgerichtet ist.
Achsanordnung nach Anspruch 26, wobei jede Rotorwelle mit demselben radialen Abstand von der Achsmittellinienachse beabstandet ist.
Achsanordnung nach Anspruch 24, wobei die erste versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung eine erste Zwischenwelle und ein erstes Antriebsrad aufweist, welches ausgestaltet ist, um sich mit einem ersten Antriebsritzel der ersten elektrischen Maschine in Eingriff zu befinden, um ein Drehmoment von der ersten elektrischen Maschine auf die erste Zwischenwelle zu übertragen; und wobei die zweite versetzte Getriebeuntersetzungsanordnung eine zweite Zwischenwelle und ein zweites Antriebsrad aufweist, welches ausgestaltet ist, um sich mit einem zweiten Antriebsritzel der zweiten elektrischen Maschine in Eingriff zu befinden, um ein Drehmoment von der zweiten elektrischen Maschine auf die zweite Zwischenwelle zu übertragen.
Achsanordnung nach Anspruch 28, wobei sich die erste Zwischenwelle von dem ersten Antriebsrad in der ersten Richtung erstreckt, und wobei sich die zweite Zwischenwelle von dem zweiten Antriebsrad in der zweiten Richtung erstreckt.
Achsanordnung nach Anspruch 29, wobei die Achsmittelinienachse zwischen der ersten Zwischenwelle und der zweiten Zwischenwelle angeordnet ist.
Achsanordnung nach Anspruch 30, wobei die erste Zwischenwelle von der ersten elektrischen Maschine beabstandet ist, so dass die Achsmittellinienachse zwischen der ersten Zwischenwelle und der ersten elektrischen Maschine angeordnet ist; und wobei die zweite Zwischenwelle von der zweiten elektrischen Maschine beabstandet ist, so dass die Achsmittellinienachse zwischen der zweiten Zwischenwelle und der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist.
Achsanordnung nach Anspruch 31, wobei die erste Zwischenwelle und die zweite Zwischenwelle mit demselben radialen Abstand von der Achsmittellinienachse beabstandet sind.
Achsanordnung nach Anspruch 28, wobei die erste Ausgangsanordnung eine erste Ausgangswelle aufweist, welche mit der ersten Achswelle gekoppelt ist und koaxial zu der ersten Achswelle entlang der Achsmittellinienachse ausgerichtet ist, und wobei die zweite Ausgangsanordnung eine zweite Ausgangswelle aufweist, welche mit der zweiten Achswelle gekoppelt ist und koaxial zu der zweiten Achswelle entlang der Achsmittellinienachse ausgerichtet ist.
Achsanordnung nach Anspruch 33, wobei die erste Ausgangswelle entlang der Achsmittellinienachse angeordnet ist, so dass die erste Ausgangswelle zwischen der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist; und wobei die zweite Ausgangswelle entlang der Achsmittellinienachse angeordnet ist, so dass die zweite Ausgangswelle mit einem Abstand von der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine beabstandet ist, welche entlang der Achsmittellinienachse gemessen wird.
Achsanordnung nach Anspruch 24, wobei das Antriebseinheitsgehäuse eine Mehrzahl von Wänden mit einer Innenfläche, welche einen Hohlraum definiert, aufweist, und wobei sich die erste Antriebseinheitsanordnung und die zweite Antriebseinheitsanordnung insgesamt in dem Hohlraum des Antriebseinheitsgehäuses befinden.