DE112020006134T5

DE112020006134T5 - Koaxiale E-Achse mit zwei Motoren und Rotorwellen-Verriegelungsmechanismus

Info

Publication number: DE112020006134T5
Application number: DE112020006134.5T
Authority: DE
Inventors: Matthew Payne
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2022-11-03
Also published as: US20210178892A1; US11198359B2; WO2021126333A1; CN114788161A

Abstract

Ein System zum selektiven Verriegeln von zwei Koaxial-Achswellen einer Elektroachse wird bereitgestellt. Das System schließt einen ersten Elektromotor ein, der eine erste Rotorwelle aufweist, die konfiguriert ist, um eine erste Achswelle anzutreiben. Das System schließt auch einen zweiten Elektromotor ein, der eine zweite Rotorwelle aufweist, die konfiguriert ist, um eine zweite Achswelle anzutreiben, die koaxial zur ersten Achswelle ist. Ein Aktuator ist konfiguriert, um selektiv aktiviert zu werden, um in einem Sicherheitsmodus zu arbeiten. Wenn er betätigt wird, um den Sicherheitsmodus anzunehmen, bewirkt der Aktuator, dass die erste Rotorwelle mit der zweiten Rotorwelle verriegelt wird, sodass sich die zwei Wellen gemeinsam drehen. Dadurch kann einer der zwei Motoren bei einem Fehler in einem der Motoren beide Achswellen antreiben.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der am 16. Dezember 2019 eingereichten US-Anmeldung Nr. 16/715,942 , deren Offenbarung durch Bezugnahme in vollem Umfang hierin einbezogen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Elektroachsanordnung für ein Fahrzeug, die zwei Elektromotoren aufweist, wobei jeder Motor in der Lage ist, eine jeweilige Achswelle einzeln anzutreiben.
Hintergrund
Elektroachsanordnungen („E-Achsen“) können einen Elektromotor einschließen, der konfiguriert ist, um eine Achse anzutreiben oder voranzutreiben. Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge können eine E-Achsen-Anordnung mit einem Elektromotor einschließen, um beide Räder einer gemeinsamen Achse voranzutreiben. Koaxiale E-Achsen mit zwei Motoren können einen ersten Motor einschließen, der konfiguriert ist, um das Rad einer ersten Halbwelle anzutreiben, und einen zweiten Motor, der konfiguriert ist, um das Rad einer zweiten Halbwelle voranzutreiben, die koaxial zur ersten Halbwelle ist. Mit anderen Worten, entlang einer gemeinsamen Achse kann ein Motor ein Rad vorantreiben, während ein anderer Motor das andere Rad unabhängig vorantreibt.
Kurzdarstellung
In einer Ausführungsform schließt eine Elektroachsanordnung einen ersten Elektromotor ein, der um eine Achse herum positioniert und konfiguriert ist, um einer ersten Achswelle Antriebskraft bereitzustellen; einen zweiten Elektromotor, der um die Achse herum positioniert und konfiguriert ist, um einer zweiten Achswelle Antriebskraft bereitzustellen, die koaxial zur ersten Achswelle ist; und eine Verriegelungsanordnung, die konfiguriert ist, um den ersten Elektromotor selektiv mit dem zweiten Elektromotor zu verriegeln, um sich gemeinsam zu drehen, sodass der erste Elektromotor der ersten Achswelle und der zweiten Achswelle Antriebskraft bereitstellen kann.
In einer anderen Ausführungsform schließt eine Elektroachsanordnung einen ersten Elektromotor ein, der einen ersten Rotor einschließt, der konfiguriert ist, um eine erste Rotorwelle zu drehen, und konfiguriert ist, um einer ersten Achswelle Antriebskraft bereitzustellen; einen zweiten Elektromotor, der einen zweiten Rotor einschließt, der konfiguriert ist, um eine zweite Rotorwelle zu drehen, und konfiguriert ist, um einer zweiten Achswelle Antriebskraft bereitzustellen, die koaxial zur ersten Achswelle ist; und eine Verriegelungsanordnung, die konfiguriert ist, um sich linear zwischen (i) einer ersten Position, in der sich die erste Rotorwelle relativ zur zweiten Rotorwelle drehen kann, und (ii) einer zweiten Position, in der die erste Rotorwelle drehfest mit der zweiten Rotorwelle gekoppelt ist, zu verschieben, sodass der erste Elektromotor der ersten Achswelle und der zweiten Achswelle Antriebskraft bereitstellen kann.
In noch einer weiteren Ausführungsform schließt ein System zum selektiven Verriegeln von zwei Koaxial-Achswellen einer Elektroachse einen ersten Elektromotor ein, der eine erste Rotorwelle aufweist, die konfiguriert ist, um eine erste Achswelle anzutreiben; einen zweiten Elektromotor, der eine zweite Rotorwelle aufweist, die konfiguriert ist, um eine zweite Achswelle anzutreiben, die koaxial zur ersten Achswelle ist; und einen Aktuator, der konfiguriert ist, um, wenn er während eines Sicherheitsmodus betätigt wird, die erste Rotorwelle mit der zweiten Rotorwelle zu verriegeln, sodass der erste Elektromotor die erste und zweite Achswelle antreiben kann.
Figurenliste

1 ist ein Querschnitt einer Elektroachsanordnung gemäß einer Ausführungsform mit einer Verriegelungsanordnung, die in einem ersten Betriebsmodus arbeitet.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Elektroachsanordnung aus
1, wobei eine Verriegelungsanordnung in einem zweiten Betriebsmodus arbeitet.
3 ist eine Querschnittsansicht der Verriegelungsanordnung gemäß einer Ausführungsform.

Ausführliche Beschreibung
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen unterschiedliche und alternative Formen haben können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Elemente zu zeigen. Daher sind bestimmte strukturelle und funktionelle Details, die hierin offenbart sind, nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann zu lehren, die Ausführungsformen auf verschiedene Weise anzuwenden. Wie Fachleute verstehen werden, können verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich dargestellt oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Realisierungsformen erwünscht sein.
Diese Offenbarung ist nicht auf die nachstehend beschriebenen konkreten Ausführungsformen und Verfahren beschränkt, da konkrete Komponenten und/oder Bedingungen natürlich variieren können. Des Weiteren wird die hierin verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung von Ausführungsformen dieser Offenbarung verwendet und soll in keiner Weise einschränkend sein, außer wenn erwähnt.
In dem in der Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen verwendeten Sinne schließen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ Pluralreferenzen ein, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Die Bezugnahme auf eine Komponente im Singular soll eine Mehrzahl von Komponenten umfassen, es sei denn, der Kontext gibt eindeutig etwas anderes an.
Hierin verwendete Richtungsbegriffe beziehen sich auf die Ansichten und Ausrichtungen, die in den beispielhaften Figuren dargestellt sind. Eine Mittelachse ist in den Figuren dargestellt und nachstehend beschrieben. Begriffe wie „außen/äußer(e/r/es)“ und „innen/inner(e/r/es)“ beziehen sich auf die Mittelachse. Beispielsweise bedeutet eine „Außen“-Fläche, dass die Flächen von der Mittelachse abgewandt sind oder sich außerhalb einer anderen „Innen“-Fläche befinden. Auch Begriffe wie „radial“, „Durchmesser“, „Umfang“ usw. beziehen sich auf die Mittelachse. Die Begriffe „vorderer/vordere/vorderes“, „hinterer/hintere/hinteres“, „oberer/obere/oberes“, „unterer/untere/unteres“ bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.
Wie hierin verwendet, sollen die Begriffe „Antrieb“ oder „Kraft“, wenn sie sich auf Elektromotoren beziehen, ein aktives Bereitstellen von Antriebskraft für eine bestimmte Komponente bedeuten, um ein einzelnes Rad zu drehen, das dieser Komponente zugeordnet ist. Wenn beispielsweise ein Elektromotor eine Rotorwelle aufweist, die eine zugeordnete Achswelle dreht, um ein Rad auf dieser Achswelle zu drehen, kann gesagt werden, dass der Elektromotor dieses Rad oder diese Achswelle „antreibt“ oder „mit Kraft beaufschlagt“. Eine zweite Achswelle kann als Ergebnis der Antriebskraft von einem zweiten Motor gedreht werden, und daher kann gesagt werden, dass der zweite Motor, nicht der erste Motor, diese zweite Achswelle antreibt. Wenn beispielsweise eine mechanische Verriegelung so hergestellt wird, dass einer der Motoren nun sowohl der ersten als auch der zweiten Achswelle (im Gegensatz zu nur einer der Achswellen) eine aktive Antriebskraft bereitstellt, dann kann gesagt werden, dass der Motor jetzt beide Achswellen antreibt.
E-Achsanordnungen können einen Elektromotor einschließen, der konfiguriert ist, um eine Achse anzutreiben oder voranzutreiben. Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge können eine Elektroachsanordnung mit einem Elektromotor einschließen, um die Achswellen einer Fahrzeugachse voranzutreiben. Koaxiale E-Achsen mit zwei Motoren können einen ersten Motor einschließen, der konfiguriert ist, um das Rad einer ersten Halbwelle voranzutreiben, und einen zweiten Motor, der konfiguriert ist, um das Rad einer zweiten Halbwelle voranzutreiben, die koaxial zur ersten Halbwelle ist. Mit anderen Worten, entlang einer gemeinsamen Achse kann ein Motor ein Rad vorantreiben, während ein anderer Motor das andere Rad vorantreibt.
Bei bestimmten Ausführungsformen von koaxialen E-Achsen wird jedes Rad einer einzelnen Achse (z. B. Vorderachse oder Hinterachse) unabhängig von einem separaten jeweiligen Elektromotor angetrieben. Wenn einer der Motoren die Fähigkeit verliert, sein jeweiliges Rad mit Kraft zu beaufschlagen, besteht möglicherweise die Möglichkeit, dass das Fahrzeug schlecht fährt, da das gesamte Drehmoment zu einem Rad an der Achse geht.
Daher wird gemäß hierin offenbarten Ausführungsformen eine koaxiale E-Achse mit der Fähigkeit bereitgestellt, die zwei Halbwellen, die ansonsten unabhängig von jeweiligen Motoren angetrieben werden, mechanisch zu verriegeln oder zu koppeln. Wenn einer der Motoren seine Fähigkeit verliert, sein jeweiliges Rad mit Kraft zu beaufschlagen, kann eine Verriegelungsanordnung betätigt werden, um den noch arbeitenden Motor mechanisch mit beiden Halbwellen zu koppeln. Dies gibt dem Fahrzeug die Möglichkeit, im „Notlauf“ sicher nach Hause zu kommen, bis Reparaturen durchgeführt werden können. Das Drehmoment kann beiden Rädern bereitgestellt werden, die nur von einem der zwei Motoren an der E-Achse angetrieben werden.
1 ist ein Querschnitt einer E-Achsanordnung 10 gemäß einer Ausführungsform. In 1 arbeitet die E-Achsanordnung 10 unter normalen Bedingungen, wobei jede jeweilige Achshalbwelle von einem jeweiligen von zwei Motoren mit Kraft beaufschlagt wird. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der E-Achsenanordnung, die gemäß einer Ausführungsform in einem Sicherheitsmodus oder einem „Notlauf“-Modus arbeitet. In dieser Ansicht wird eine Verriegelungsanordnung betätigt, um den Rotor von einem Motor mechanisch mit dem Rotor des anderen Motors der E-Achse zu koppeln, wodurch einem der zwei Motoren ermöglicht wird, beide Achshalbwellen mit Kraft zu beaufschlagen. 3 ist eine Querschnittsansicht der Verriegelungsanordnung gemäß einer Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf die 1-3 schließt die E-Achsanordnung 10 einen ersten Motor 20 und einen zweiten Motor 30 ein, der um eine gemeinsame Achse 12 koaxial mit dem ersten Motor 20 ist. Die Motoren können Permanentmagnetmotoren, Induktionsmotoren oder dergleichen sein. Die Motoren 20, 30 sind ebenfalls innerhalb eines Gehäuses 14 positioniert. Das Gehäuse 14 kann ein einzelnes Gehäuseelement sein, das sich über beide Motoren 20, 30 erstreckt. Oder das Gehäuse 14 kann, wie in 1 veranschaulicht, aus fünf getrennten Gehäuseelementen bestehen, die aneinander befestigt sind. Es können mehr oder weniger als fünf Gehäuseelemente verwendet werden. Ein oder mehrere Gehäuseelemente werden im Folgenden gemeinsam als „Gehäuse“ bezeichnet.
In der veranschaulichten Ausführungsform weist der erste Motor 20 einen ersten Rotor 22 auf, der konfiguriert ist, um sich relativ zu einem ersten Stator 24 zu drehen. Der erste Stator 24 kann mit Metallwicklungen (z. B. Kupferwicklungen) versehen sein. Wenn ein elektrischer Strom von einer elektrischen Stromquelle (wie etwa einer nicht dargestellten Batterie) bereitgestellt wird, wird ein Magnetfeld erzeugt, das eine Drehung des ersten Rotors 22 innerhalb des ersten Stators 24 bewirkt. Ein erster Wassermantel 26 kann zum Kühlen des Stators 24 während des Betriebs vorgesehen sein. Der zweite Motor 30 schließt eine ähnliche oder identische Struktur ein, wie etwa einen zweiten Rotor 32, einen zweiten Stator 34 um den zweiten Rotor 32 und einen zweiten Wassermantel 36.
Der erste Rotor 22 des ersten Motors 20 ist mit einer ersten Rotorwelle 28 verbunden (z. B. drehfest fixiert). Ebenso ist der zweite Rotor 32 des zweiten Motors 30 mit einer zweiten Rotorwelle 38 verbunden. Wenn sich die Rotoren 22, 32 um die Achse 12 drehen, drehen sich auch die verbundenen Rotorwellen 28, 38 um die Achse 12. Während des normalen Betriebs kann jeder Motor 20, 30 unabhängig gesteuert und mit Kraft beaufschlagt werden, sodass sich die erste und zweite Rotorwelle 28, 38 unabhängig voneinander drehen können. Dadurch kann Drehmoment unabhängig auf (nicht dargestellte) Räder übertragen werden.
Die erste Rotorwelle 28 ist auch mit einem Zahnradsatz verbunden, wie etwa einem ersten Planetenradsatz 40. Der Planetenradsatz 40 ist auch mit einer Halbwelle verbunden, die auch als erste Achswelle 42 bezeichnet wird. Der Planetenradsatz 40 wandelt eine Drehbewegung der ersten Rotorwelle 28 in eine Drehbewegung der ersten Achswelle 42 um die Achse 12 herum um. Der Planetenradsatz 40 kann konfiguriert sein, um die durch ihn übertragene Drehzahl zu verringern, sodass sich die erste Achswelle 42 um die Achse 12 mit einer geringeren Drehzahl als die antreibende erste Rotorwelle 28 drehen kann. Die erste Achswelle 42 ist mit einem ersten Rad (nicht dargestellt) verbunden, um dieses Rad zu drehen. Die zweite Rotorwelle 38 ist gleichermaßen mit einem Zahnradsatz verbunden, wie beispielsweise einem zweiten Planetenradsatz 50, der in ähnlicher Weise mit einer zweiten Achswelle 52 zum Drehen eines zweiten Rads gekoppelt ist.
Die E-Achsanordnung 10 schließt eine Verriegelungsanordnung 60 ein. Wie nachstehend gemäß einer Ausführungsform beschrieben wird, ist die Verriegelungsanordnung 60 konfiguriert, um den ersten Motor 20 mechanisch mit dem zweiten Motor 30 zu koppeln. Insbesondere ist die Verriegelungsanordnung 60 konfiguriert, um die erste Rotorwelle 28 selektiv mechanisch mit der zweiten Rotorwelle 38 zu koppeln, sodass sich die Rotorwellen 28, 38 gemeinsam drehen. Für den Fall, dass einer der Motoren 20, 30 seine Fähigkeit verliert, sein jeweiliges Rad richtig anzutreiben, kann die Verriegelungsanordnung 60 in Eingriff treten, sodass sich beide Rotorwellen 28, 38 zusammen drehen, was es einem der Motoren 20, 30 ermöglicht, beide Achswellen 42, 52 aktiv mit Kraft zu beaufschlagen und daher beide Räder mit Kraft zu beaufschlagen.
Gemäß einer Ausführungsform schließt die Verriegelungsanordnung 60 einen Aktuator 62 ein. Der Aktuator kann ein linearer Aktuator sein, der in der Lage ist, sich linear zu bewegen, wie etwa in einer Richtung parallel zur Achse 12. Der Aktuator 62 kann ein hydraulischer, elektronischer oder pneumatischer Aktuator sein, der in der Lage ist, eine verbundene Komponente linear in einer Richtung parallel zur Achse 12 zu bewegen. Der Aktuator 62 ist relativ zum Gehäuse 14 fixiert, sodass er sich nicht um die Achse 12 dreht.
Der Aktuator 62 ist mit einem Arm 64 gekoppelt. Der Arm 64 erstreckt sich vom Aktuator 62 radial nach innen in Richtung der Achse 12. Der Arm 64 empfängt eine Betätigungskraft vom Aktuator 62 und wird gleichermaßen linear in eine Richtung parallel zur Achse 12 überführt. In einer Ausführungsform erstreckt sich der Arm 64 ringförmig um die Achse 12.
Der Arm 64 ist mit einem Lager 66 gekoppelt. Das Lager 66 schließt einen Außenlaufring 68 ein, der drehfest am Arm 64 fixiert ist. Ein Sprengring 69 kann bereitgestellt sein, um den Außenlaufring 68 mit dem Arm 64 in Eingriff zu bringen und daran zu befestigen. Das Lager 66 schließt auch einen Innenlaufring 70 ein. Eine Mehrzahl von Wälzkörpern 72 (z. B. Kugeln) ist ringförmig um die Achse 12 und radial zwischen dem Außenlaufring 68 und dem Innenlaufring 70 angeordnet. Die Wälzkörper 72 ermöglichen eine Relativdrehung zwischen dem Außenlaufring 68 und dem Innenlaufring 70. Ein Verriegelungsstift 74 ist drehfest mit dem Innenlaufring 70 gekoppelt. Dies ermöglicht eine relative Drehung zwischen dem Verriegelungsstift 74 und dem Arm 64. Bei der Anwendung kann sich der Verriegelungsstift 74 drehen, während der Arm 64 drehfest bleibt. Dies kann beispielsweise auftreten, wenn die Verriegelungsanordnung 60 betätigt wird, um die erste Rotorwelle 28 mit der zweiten Rotorwelle 38 zu verriegeln, sodass sich der Verriegelungsstift 74 dreht, wenn sich beide verbundenen Rotorwellen 28, 38 drehen. Der Verriegelungsstift 74 erstreckt sich vom Innenlaufring 70 radial nach innen durch eine Öffnung 76 in der zweiten Rotorwelle 38. Ein Sprengring 78 kann bereitgestellt sein, um den Innenlaufring 70 mit dem Verriegelungsstift 74 in Eingriff zu bringen und daran zu befestigen.
Der Arm 64, das Lager 66 und der Verriegelungsstift 74 sind alle zusammen axial bewegbar, wenn der Aktuator 62 betätigt wird. Mit anderen Worten, wenn dem Aktuator 62 befohlen wird, sich linear zu bewegen, bewirkt dies, dass sich der Arm 64, das Lager 66 und der Verriegelungsstift 74 ebenfalls linear bewegen.
Die Verriegelungsanordnung 60 schließt außerdem eine Verriegelungswelle 80 ein. Die Verriegelungswelle 80 stellt die physische Verbindung zwischen der ersten Rotorwelle 28 und der zweiten Rotorwelle 38 bereit, wenn die Verriegelungsanordnung betätigt wird, um zu ermöglichen, dass ein Motor beide Räder mit Kraft beaufschlagt. Insbesondere ist die Verriegelungswelle 80 drehbar mit dem Verriegelungsstift 74 gekoppelt (d. h. kann sich relativ dazu drehen) und verschiebt sich auch linear entlang der Achse 12 mit dem Verriegelungsstift 74. Unterdessen kann die Verriegelungswelle 80 über eine Buchse oder Hülse 81, die radial zwischen der Verriegelungswelle 80 und der zweiten Rotorwelle 38 angeordnet ist, drehfest mit der zweiten Rotorwelle 38 gekoppelt sein (d. h. sich gemeinsam mit dieser drehen). Die Verriegelungswelle 80 weist eine Außenfläche mit Flächenmerkmalen 82 auf, wie etwa Rillen, Zähnen, Steckverzahnungen oder dergleichen. Die erste Rotorwelle 28 weist entsprechende Flächenmerkmale 84 auf einer Innenfläche davon auf. Die Flächenmerkmale 82, 84 können selektiv miteinander in Eingriff treten, um die Verriegelungswelle 80 drehfest mit der ersten Rotorwelle 28 zu koppeln. Dies kann beispielsweise mittels einer Steckverzahnungsverbindung erfolgen. Die Verriegelungswelle 80 ist entlang oder innerhalb einer Buchse oder Hülse 86 linear verschiebbar, die radial zwischen der Verriegelungswelle 80 und der zweiten Rotorwelle 38 positioniert ist, um eine relative Axialbewegung dazwischen zu ermöglichen.
1 stellt die Verriegelungsanordnung 60 in einer ersten Position während des normalen Betriebs dar. Die Verriegelungswelle 80 ist an einer ersten Axialposition (z. B. rechts in dieser Ansicht) angeordnet. In dieser Position ist die Verriegelungswelle 80 nicht in Kontakt mit der ersten Rotorwelle 28. Mit anderen Worten, die Flächenmerkmale 82, 84 stehen nicht in Eingriff. Dies ermöglicht dem ersten Motor 20, die erste Achswelle 42 mit Kraft zu beaufschlagen, während der zweite Motor 30 die zweite Achswelle 52 unabhängig mit Kraft beaufschlagen kann.
Als Reaktion auf einen Fehler oder eine andere Art der Unfähigkeit eines der Motoren 20, 30, seine jeweilige Achswelle 42, 52 richtig anzutreiben, kann der Aktuator 62 durch eine Steuerung (nicht dargestellt) angewiesen werden, betätigt zu werden, um während eines Sicherheitsmodus eine zweite Position einzunehmen. Während der Betätigung wird Elektronik oder Hydraulik oder Pneumatik aktiviert, um den Aktuator linear zu bewegen. Dies bewirkt, dass sich der Arm 64 linear bewegt (z. B. nach links in dieser Ansicht), was bewirkt, dass sich der verbundene Verriegelungsstift 74 linear durch die Öffnung 76 in der zweiten Rotorwelle 38 bewegt. Die Verriegelungswelle 80 wird linear zusammen mit dem Verriegelungsstift 74 bewegt, und es wird ein Eingriff zwischen den Flächenmerkmalen 82 der Verriegelungswelle und den Flächenmerkmalen 84 der ersten Rotorwelle 28 hergestellt. Bei Eingriff zwischen der Verriegelungswelle 80 und der ersten Rotorwelle 28 dreht sich die erste Rotorwelle 28 nun gemeinsam mit der Verriegelungswelle 80 und der zweiten Rotorwelle 38. Dadurch kann einer der Motoren 20, 30 beide Achswellen 42, 52 antreiben, was andernfalls während des normalen Betriebs unmöglich sein könnte. Wenn in diesem Betriebsmodus ein Motor einen Fehler aufweist, kann das Fahrzeug mit einer Kraft- und Drehmomentverteilung auf die Räder, die während des normalen Betriebs möglicherweise nicht akzeptabel ist, mit „Notlauf“ nach Hause kommen, aber es dennoch ermöglichen, dass das Fahrzeug in Sicherheit gebracht wird, wo eine ordnungsgemäße Wartung durchgeführt werden kann.
Der vorstehende Aktuator 62 wird als von einer Steuerung gesteuert beschrieben. Die Steuerung kann mit dem Aktuator integriert sein oder kann sich außerhalb des Aktuators befinden. Die Steuerung kann jede geeignete Steuerung zum Empfangen von Informationen von einem oder mehreren Sensoren sein, die einen Fehler oder Ausfall oder einen ordnungsgemäßen Betrieb eines der Motoren 20, 30 anzeigen, und zum entsprechenden Steuern des Aktuators 62, damit er sich linear bewegt. In dieser Offenbarung können sich die Begriffe „Steuerung“ auf Prozessorhardware (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) beziehen, Teil davon sein oder einschließen, die Code ausführt, und Speicherhardware (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code speichert, der von der Prozessorhardware ausgeführt wird. Der Code ist konfiguriert, um die hierin beschriebenen Merkmale der Steuerung und der Systeme bereitzustellen. In einem Beispiel kann die Steuerung einen Prozessor, einen Arbeitsspeicher und einen nichtflüchtigen Speicher einschließen. Der Prozessor kann eine oder mehrere Vorrichtungen einschließen, ausgewählt aus Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, digitalen Signalprozessoren, Mikrocomputern, zentralen Verarbeitungseinheiten, feldprogrammierbaren Gate-Arrays, programmierbaren Logikvorrichtungen, Zustandsmaschinen, Logikschaltungen, analogen Schaltungen, digitalen Schaltungen oder anderen Vorrichtung, die Signale (analog oder digital) basierend auf computerausführbaren Anweisungen im Speicher manipulieren. Der Speicher kann eine einzelne Speichervorrichtung oder eine Mehrzahl von Speichervorrichtungen einschließen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Schreib-/Lesespeicher („RAM“, random access memory), flüchtigen Speicher, nichtflüchtigen Speicher, statischen Schreib-/Lesespeicher („SRAM“, static random-access memory), dynamischen Direktzugriffsspeicher („DRAM“, dynamic random-access memory), Flash-Speicher, Cache-Speicher oder jede andere Vorrichtung, die Informationen speichern kann. Der nichtflüchtige Speicher kann ein oder mehrere dauerhafte Datenspeichervorrichtungen einschließen, wie z. B. eine Festplatte, ein optisches Laufwerk, ein Bandlaufwerk, eine nichtflüchtige Festkörpervorrichtung oder eine beliebige andere Vorrichtung, die Informationen dauerhaft speichern kann. Der Prozessor kann konfiguriert sein, um computerausführbare Anweisungen, die ein oder mehrere Softwareprogramme verkörpern, die sich im nichtflüchtigen Speicher befinden, in den Speicher einzulesen und auszuführen. Programme, die sich im nichtflüchtigen Speicher befinden, können ein Betriebssystem oder eine Anwendung einschließen oder Teil davon sein, und können aus Computerprogrammen kompiliert oder interpretiert werden, die unter Verwendung einer Vielzahl von Programmiersprachen und/oder Technologien erstellt wurden, einschließlich, ohne Einschränkung, und entweder allein oder in Kombination Java, C, C++, C#, Objective C, Fortran, Pascal, Java Script, Python, Perl und PL/SQL. Die computerausführbaren Anweisungen der Programme können konfiguriert sein, um bei Ausführung durch den Prozessor zu bewirken, dass die Steuerung eine Bewegung des Aktuators 62 in einer linearen Richtung anweist, um die erste Rotorwelle 28 selektiv mit der Verriegelungswelle 80 in Eingriff zu bringen oder außer Eingriff zu bringen. Zwar sind vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, es ist jedoch nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Ansprüche umfasst sind. Bei den in der Beschreibung verwendeten Wörtern handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Wörter und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Zwar hätten verschiedene Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Realisierungsformen nach dem Stand der Technik beschrieben werden können, Fachleute erkennen jedoch, dass bei einem oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften ein Kompromiss eingegangen werden kann, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Realisierungsform abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. einschließen, sind aber nicht auf diese beschränkt. In dem Maße, in dem Ausführungsformen in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Realisierungsformen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, liegen diese Ausführungsformen daher nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Liste der Teile
Das Folgende ist eine Liste der Bezugszeichen, die in den Figuren gezeigt sind. Es versteht sich jedoch, dass die Verwendung dieser Begriffe nur zu Veranschaulichungszwecken unter Bezugnahme auf eine Ausführungsformen dient. Die Verwendung von Bezugszeichen, die einem bestimmten Begriff entsprechen, der sowohl in den Figuren veranschaulicht als auch in den Ansprüchen vorliegt, soll die Ansprüche nicht darauf beschränken, nur die veranschaulichte Ausführungsform abzudecken.

10: Elektroachsanordnung („E-Achse“)
12: Achse
14: Gehäuse
20: erster Motor
22: erster Rotor
24: erster Stator
26: erster Wassermantel
28: erste Rotorwelle
30: zweiter Motor
32: zweiter Rotor
34: zweiter Stator
36: zweiter Wassermantel
38: zweite Rotorwelle
40: Planetenradsatz
42: erste Achswelle
50: Planetenradsatz
52: zweite Achswelle
60: Verriegelungsanordnung
62: Aktuator
64: Arm
66: Lager
68: Außenlaufring
69: Sprengring
70: Innenlaufring
72: Wälzkörper
74: Verriegelungsstift
76: Öffnung
80: Verriegelungswelle
82: Flächenmerkmale der Verriegelungswelle
84: Flächenmerkmale der ersten Rotorwelle
86: Buchse oder Hülse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 16715942 [0001]

Claims

Elektroachsanordnung, umfassend: einen ersten Elektromotor, der um eine Achse herum positioniert und konfiguriert ist, um einer ersten Achswelle Antriebskraft bereitzustellen; einen zweiten Elektromotor, der um die Achse herum positioniert und konfiguriert ist, um einer zweiten Achswelle Antriebskraft bereitzustellen, die koaxial zur ersten Achswelle ist; und eine Verriegelungsanordnung, die konfiguriert ist, um den ersten Elektromotor selektiv mit dem zweiten Elektromotor zu verriegeln, um sich gemeinsam zu drehen, sodass der erste Elektromotor der ersten Achswelle und der zweiten Achswelle Antriebskraft bereitstellen kann.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 1, wobei: der erste Elektromotor einen ersten Rotor einschließt, der konfiguriert ist, um eine erste Rotorwelle zu drehen, der zweite Elektromotor einen zweiten Rotor einschließt, der konfiguriert ist, um eine zweite Rotorwelle zu drehen, und die Verriegelungsanordnung konfiguriert ist, um die erste Rotorwelle mechanisch mit der zweiten Rotorwelle zu verriegeln.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 2, wobei die Verriegelungsanordnung eine Verriegelungswelle einschließt, die konfiguriert ist, um sich linear entlang der Achse zu verschieben.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Verriegelungsanordnung ferner einen linearen Aktuator einschließt, der einen Verriegelungsstift einschließt, der sich in die Verriegelungswelle erstreckt und konfiguriert ist, um die Verriegelungswelle linear entlang der Achse zu verschieben.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 4, wobei sich der Verriegelungsstift durch die zweite Rotorwelle erstreckt.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 3, wobei: die Verriegelungswelle eine Außenfläche mit ersten Flächenmerkmalen einschließt, und die erste Rotorwelle eine Innenfläche mit zweiten Flächenmerkmalen einschließt, die konfiguriert sind, um mit den ersten Flächenmerkmalen in Eingriff zu treten, wenn die Verriegelungswelle linear entlang der Achse verschoben wird.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 6, wobei die ersten und zweiten Flächenmerkmale selektiv in einer Steckverzahnungsverbindung in Eingriff treten.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 3, die ferner eine Buchse umfasst, die radial zwischen der zweiten Rotorwelle und der Verriegelungswelle positioniert ist und diese berührt.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Verriegelungswelle drehfest an der zweiten Rotorwelle befestigt ist und selektiv drehfest an der ersten Rotorwelle befestigt ist.
Elektroachsanordnung, umfassend: einen ersten Elektromotor, der einen ersten Rotor einschließt, der konfiguriert ist, um eine erste Rotorwelle zu drehen, und konfiguriert ist, um einer ersten Achswelle Antriebskraft bereitzustellen; einen zweiten Elektromotor, der einen zweiten Rotor einschließt, der konfiguriert ist, um eine zweite Rotorwelle zu drehen, und konfiguriert ist, um einer zweiten Achswelle Antriebskraft bereitzustellen, die koaxial zur ersten Achswelle ist; und eine Verriegelungsanordnung, die konfiguriert ist, um sich linear zwischen (i) einer ersten Position, in der sich die erste Rotorwelle relativ zur zweiten Rotorwelle drehen kann, und (ii) einer zweiten Position zu verschieben, in der die erste Rotorwelle drehfest mit der zweiten Rotorwelle gekoppelt ist, sodass der erste Elektromotor der ersten Achswelle und der zweiten Achswelle Antriebskraft bereitstellen kann.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 10, wobei die Verriegelungsanordnung einen linearen Aktuator einschließt, der konfiguriert ist, um eine Verriegelungswelle linear zu bewegen.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 11, wobei die Verriegelungswelle von der ersten und zweiten Rotorwelle radial nach innen angeordnet ist.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 11, wobei: wenn sich die Verriegelungsanordnung in der ersten Position befindet, die Verriegelungswelle mit der zweiten Rotorwelle, aber nicht mit der ersten Rotorwelle in Eingriff steht, und wenn sich die Verriegelungsanordnung in der zweiten Position befindet, die Verriegelungswelle mit der ersten und zweiten Rotorwelle in Eingriff steht.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 13, wobei die Verriegelungswelle eine Außenfläche einschließt, die selektiv mit einer Innenfläche der ersten Rotorwelle mittels einer Steckverzahnungsverbindung in Eingriff tritt.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 11, wobei die Verriegelungsanordnung ferner einen Verriegelungsstift einschließt, der sich durch eine Öffnung in der zweiten Rotorwelle erstreckt und starr an der Verriegelungswelle befestigt ist.
Elektroachsanordnung nach Anspruch 15, wobei die Öffnung größer bemessen ist als der Verriegelungsstift, um eine Axialbewegung der Verriegelungswelle zu ermöglichen.
System zum selektiven Verriegeln von zwei Koaxial-Achswellen einer Elektroachse, wobei das System umfasst: einen ersten Elektromotor, der eine erste Rotorwelle aufweist, die konfiguriert ist, um eine erste Achswelle anzutreiben; einen zweiten Elektromotor, der eine zweite Rotorwelle aufweist, die konfiguriert ist, um eine zweite Achswelle anzutreiben, die koaxial zur ersten Achswelle ist; und einen Aktuator, der konfiguriert ist, um, wenn er während eines Sicherheitsmodus betätigt wird, die erste Rotorwelle mit der zweiten Rotorwelle zu verriegeln, sodass der erste Elektromotor die erste und die zweite Achswelle antreiben kann.
System nach Anspruch 17, das ferner eine Verriegelungswelle umfasst, die konfiguriert ist, um sich als Reaktion auf eine Betätigungskraft vom Aktuator axial zu verschieben.
System nach Anspruch 18, wobei die Verriegelungswelle eine Außenfläche einschließt, die mit einer Innenfläche der ersten Rotorwelle in Eingriff tritt, wenn der Aktuator während des Sicherheitsmodus betätigt wird, um die erste Rotorwelle mit der zweiten Rotorwelle zu verriegeln.
System nach Anspruch 18, ferner umfassend: einen Arm, der sich vom Aktuator radial nach innen erstreckt; ein Lager, das einen am Arm befestigten Außenlaufring und einen relativ zum Außenlaufring drehbaren Innenlaufring aufweist; und einen Verriegelungsstift, der sich vom Innenlaufring nach innen durch die zweite Rotorwelle erstreckt und an der Verriegelungswelle befestigt ist.