DE112020006243T5

DE112020006243T5 - Komponentenausrichtung für ein kontinuierliches mischdrehzahl-mehrfachmotorleistungsgetriebe

Info

Publication number: DE112020006243T5
Application number: DE112020006243.0T
Authority: DE
Inventors: Isaac Mock; James Allen Raszkowski; Jeremy Turner
Original assignee: Allison Transmission Inc
Current assignee: Allison Transmission Inc
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-09-29
Also published as: US11787281B2; GB202209522D0; WO2021127705A1; US20220072947A1; US20210188075A1; US11173781B2; CN115066348A; GB2604570A; GB2604570B

Abstract

Ein elektrischer Antriebsstrang umfasst einen ersten Elektromotor, der eine ununterbrochene Verbindung mit einer Antriebswelle eines Fahrzeugs aufweist. Der elektrische Antriebsstrang umfasst ferner einen zweiten Elektromotor, der eine unterbrechbare Verbindung mit der Antriebswelle aufweist. In einer Ausführungsform umfasst diese unterbrechbare Verbindung eine Kupplung. Der elektrische Antriebsstrang umfasst ferner einen ersten Getriebezug in Form eines ersten Planetengetriebes und einen zweiten Getriebezug in Form eines zweiten Planetengetriebes. Um eine kompakte Ausgestaltung bereitzustellen, sind der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor in Längsausrichtung der Antriebswelle angeordnet.

Description

HINTERGRUND
Mit der zunehmenden Sorge um die Umwelt wächst auch das Interesse, mit fossilen Brennstoffen betriebene Fahrzeuge auf andere Energieformen, wie etwa Elektrizität, umzurüsten. Dies war die treibende Kraft hinter einigen bedeutenden Entwicklungen in der Elektromotortechnik. Diese Entwicklungen betrafen jedoch hauptsächlich den Pkw-Markt für Verbraucher. Die Technik für gewerbliche Fahrzeuge hinkt diesen neuen Entwicklungen hinterher. Die aktuellen Elektromotoren in Endverbraucherfahrzeugen sind in der Regel nicht in der Lage, ein ausreichendes Drehmoment für große gewerbliche Fahrzeuge zu erzeugen. Um diese Drehmomentwerte zu erreichen, wären größere und schwerere Elektromotoren erforderlich, was tendenziell den Energieverbrauch erhöhen würde. Außerdem ist der Leistungsverlust beim Schalten ein unangenehmer Faktor bei Getrieben mit Elektromotoren.
Somit besteht auf diesem Gebiet Verbesserungsbedarf.
KURZDARSTELLUNG
Um die oben genannten Probleme sowie andere Probleme zu beheben, wurde ein Mehrfachelektromotorsystem entwickelt. In einer Form umfasst das System zwei Elektromotoren, die Leistung an einen Ausgang, wie etwa eine Antriebswelle eines Fahrzeugs, bereitstellen. Einer der Elektromotoren („A“), der für unsere Zwecke als „erster Motor“ bezeichnet wird, ist stets mit der Ausgangsantriebswelle verbunden, um kontinuierlich Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Mit anderen Worten weist der erste Elektromotor (A) eine ununterbrochene Verbindung mit dem Ausgang auf. Das System umfasst ferner einen zweiten Elektromotor („B“), der intermittierend Drehmoment auf die Ausgangswelle ausübt. In einer Variante umfasst diese intermittierende Verbindung zwischen dem zweiten Elektromotor (B) und dem Ausgang mindestens eine Kupplung. Die Kupplung bringt den zweiten Elektromotor (B) mit der Ausgangswelle in und außer Eingriff.
In einer Ausführungsform sind der Ausgang sowohl des ersten Elektromotors (A) als auch des zweiten Elektromotors (B) so zueinander ausgerichtet, dass sie um eine gemeinsame Drehachse entlang einer Längsachse drehen. In einem Beispiel ist die Ausgangswelle des ersten Elektromotors (A) von dem Ausgang des zweiten Elektromotors (B) umgeben. In einem weiteren Beispiel wird der umgekehrte Ansatz verfolgt, bei dem der Ausgangsabschnitt des zweiten Elektromotors (B) von dem Ausgang des ersten Elektromotors (A) umgeben ist.
Wie zu erkennen sein sollte, trägt das Zueinanderausrichten der Drehachsen der Motoren dazu bei, den Gesamtaufbau effizienter zu gestalten. Diese Effizienz wird durch die kompakte Beschaffenheit der Motorwellen und der Verzahnungen erreicht. Durch einen kompakten Aufbau der Motoranordnung ist es möglich, diese leichter und damit effizienter zu gestalten. Darüber hinaus ermöglicht die Längsanordnung eine geringere Anzahl von Verzahnungen im Getriebe. Die Übertragungsverluste sind weitgehend auf die Reibung und die Eingriffspunkte zwischen den Verzahnungen zurückzuführen. Die Verringerung der Häufigkeit dieser Verzahnungen ermöglicht, dass das Getriebe effizienter läuft. Dieser Aufbau ist zudem kompakt, sodass das Getriebe leichter in bestehende Fahrzeugkonstruktionen nachgerüstet werden kann. In einer Ausführung sind die Motorwellen und die Ausgangswelle koaxial. Dadurch kann die erzeugte Drehleistung direkt in den Fahrzeugausgang geleitet und dann auf die Räder übertragen werden.
In einer weiteren Variante sind die Wellen stirnseitig in Längsrichtung gekoppelt. Das Ende oder die Spitze einer Welle ist innerhalb der anderen Welle verschachtelt angeordnet. An dieser Kupplung umgibt ein Klauenkupplungskranz diesen Welleneingriff, um den Eingriff weiter zu stabilisieren. Darüber hinaus kann diese stirnseitig ineinandergeschobene Ausgestaltung einen modularen Aufbau bereitstellen, der ermöglicht, zusätzliche Elektromotorbaugruppen in Längsrichtung gestapelt anzuordnen, um zusätzliche Leistung bereitzustellen. Dieser Längsaufbau kann ferner die Reparatur vereinfachen, da die Wellen auf einfache Weise ausgetauscht werden können, ohne dass die Notwendigkeit einer vollständigen oder größeren Demontage des Systems besteht. So können beispielsweise beschädigte oder verschlissene Wellen aus dem System herausgeschoben und eine Ersatzwelle kann ohne wesentliche Demontage wieder hineingeschoben werden.
Aspekt 1 betrifft allgemein ein System, das einen ersten Elektromotor mit einer ununterbrochenen Verbindung mit einem Ausgang und einen zweiten Elektromotor mit einer unterbrechbaren Verbindung mit dem Ausgang umfasst.
Aspekt 2 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste und der zweite Elektromotor um eine gemeinsame Drehachse drehen.
Aspekt 3 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die Drehachse des zweiten Elektromotors mit der Drehachse für eine Antriebswelle des Ausgangs fluchtet.
Aspekt 4 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste Elektromotor eine erste Ausgangswelle und der zweite Elektromotor eine zweite Ausgangswelle aufweist, die axial entlang einer Längsachse ausgerichtet sind.
Aspekt 5 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle in stirnseitigem Eingriff gekoppelt sind.
Aspekt 6 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die erste Ausgangswelle einen Wellenausrichtzapfen aufweist, der innerhalb der zweiten Ausgangswelle aufgenommen ist.
Aspekt 7 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der Kupplungskranz, der den stirnseitigen Eingriff der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle umgibt, eine verschachtelte Anordnung bildet.
Aspekt 8 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die zweite Ausgangswelle ein Bereichselement aufweist, das innerhalb des Kupplungskranzes aufgenommen ist.
Aspekt 9 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der Kupplungskranz dazu ausgelegt ist, das Bereichselement während des Schaltens in Richtung der ersten Ausgangswelle zu ziehen.
Aspekt 10 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem das Kupplungseingriffselement mit dem Kupplungskranz mit der ersten Ausgangswelle gekoppelt ist.
Aspekt 11 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die erste Ausgangswelle einen ersten Schmierkanal aufweist und die zweite Ausgangswelle einen zweiten Schmierkanal aufweist, der fluidisch mit dem ersten Schmierkanal gekoppelt ist.
Aspekt 12 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die erste Ausgangswelle eine Schmiermittelzufuhröffnung definiert, die sich von dem ersten Schmierkanal zu einer Außenseite der ersten Ausgangswelle erstreckt.
Aspekt 13 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die erste Ausgangswelle an gegenüberliegenden Enden Ausrichtzapfen aufweist.
Aspekt 14 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die zweite Ausgangswelle an einem Ende einen Ausrichtzapfen und am gegenüberliegenden Ende einen Ausrichtzapfenhohlraum aufweist.
Aspekt 15 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der Ausrichtzapfenhohlraum von einem Bereichselement mit einem oder mehreren Bereichselementverzahnungen umgeben ist.
Aspekt 16 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem das erste Planetengetriebe mit der ersten Ausgangswelle gekoppelt ist und ein zweites Planetengetriebe mit der zweiten Ausgangswelle gekoppelt ist.
Aspekt 17 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem die erste Ausgangswelle eine erste Sonnenradverzahnung aufweist, die einen Teil des ersten Planetengetriebes bildet, und die zweite Ausgangswelle eine zweite Sonnenradverzahnung aufweist, die einen Teil des zweiten Planetengetriebes bildet.
Aspekt 18 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste Elektromotor eine erste Ausgangswelle aufweist, die eine zweite Ausgangswelle des zweiten Elektromotors umschließt.
Aspekt 19 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste Elektromotor eine erste Ausgangswelle aufweist, die mit einer zweiten Ausgangswelle des zweiten Elektromotors verbunden ist.
Aspekt 20 betrifft allgemein das System eines beliebigen vorherigen Aspekts, bei dem der erste Elektromotor und der zweite Elektromotor selektiv über eine geteilte Welle gekoppelt sind, die eine zwischen den Motoren angeordnete Kupplung aufweist.
Aspekt 21 betrifft allgemein ein Verfahren zum Betreiben des Systems eines beliebigen vorherigen Aspekts.
Weitere Formen, Aufgaben, Merkmale, Aspekte, Nutzen, Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus einer detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen, die hiermit vorgelegt werden.
Figurenliste

Die 1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs.
Die 2 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines elektrischen Antriebsstrangs, der in dem Fahrzeug der 1 verwendet werden kann.
Die 3 ist eine Querschnittsansicht eines Beispiels des elektrischen Antriebsstrangs der 2.
Die 4 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines Beispiels einer Wellenanordnung.
Die 5 ist eine Querschnittsansicht eines Eingriffs zwischen einer ersten Ausgangswelle und einer zweiten Ausgangswelle in dem elektrischen Antriebsstrang der 2.
Die 6 ist eine Querschnittsansicht der ersten Ausgangswelle, die mit einer Ausgangswellenkupplung in dem elektrischen Antriebsstrang der 2 in Eingriff steht.
Die 7 ist eine Querschnittsansicht der zweiten Ausgangswelle, die mit einer Endkappe in dem elektrischen Antriebsstrang der 2 in Eingriff steht.
Die 8 ist eine schematische Ansicht eines weiteren Beispiels eines elektrischen Antriebsstrangs, der in dem Fahrzeug der 1 verwendet werden kann.
Die 9 ist eine Querschnittsansicht des in der 8 dargestellten elektrischen Antriebsstrangs.
Die 10 ist eine schematische Ansicht noch eines weiteren Beispiels eines elektrischen Antriebsstrangs, der in dem Fahrzeug der 1 verwendet werden kann.
Die 11 ist eine Querschnittsansicht des in der 10 dargestellten elektrischen Antriebsstrangs.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG AUSGEWÄHLTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um das Verständnis der Erfindungsprinzipien zu fördern, wird nachstehend auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen Bezug genommen, wobei diese mit bestimmten Worten beschrieben werden. Es versteht sich jedoch, dass damit keine Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung beabsichtigt ist. Jegliche Veränderungen und weitere Abwandlungen in den beschriebenen Ausführungsformen und jegliche weiteren Anwendungen der hier beschriebenen Erfindungsprinzipien, werden so in Betracht gezogen, wie sie Fachleuten auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, normalerweise einfallen würden. Eine Ausführungsform der Erfindung ist sehr detailliert dargestellt, obwohl für Fachleute auf dem entsprechenden Gebiet offensichtlich ist, dass einige Merkmale, die für die vorliegende Erfindung nicht relevant sind, der Deutlichkeit halber möglicherweise nicht dargestellt sind.
Die Bezugszeichen in der folgenden Beschreibung wurden so angeordnet, dass sie dem Leser helfen, rasch die Zeichnungen zu erkennen, in denen verschiedene Komponenten erstmalig gezeigt werden. Insbesondere wird die Zeichnung, in der ein Element erstmalig erscheint, in der Regel durch die ganz linke(n) Ziffer(n) in dem entsprechenden Bezugszeichen angegeben. Beispielsweise erscheint ein Element, das durch eine „100“-Reihe von Bezugszeichen angegeben ist, wahrscheinlich erstmalig in der 1, ein Element, das durch eine „200“-Reihe von Bezugszeichen angegeben ist, erscheint wahrscheinlich erstmalig in der 2 und so weiter.
Ein Fahrzeug 100 gemäß einem Beispiel ist in der 1 dargestellt. Wie gezeigt, umfasst das Fahrzeug 100 mindestens ein Antriebsstrangsystem 105, mindestens einen Kontroller 110 und mindestens ein Energiespeichersystem („ESS“) 115, das dazu ausgelegt ist, dem Antriebsstrangsystem 105 Leistung zuzuführen. Das Antriebsstrangsystem 105, der Kontroller 110 und das ESS 115 stehen so in Wirkverbindung miteinander, dass sie über mindestens ein Kontrollernetzwerk („CAN“, Controller Area Network) 120 miteinander zu kommunizieren. Der Kontroller 110 ist dazu ausgelegt, den Betrieb eines oder mehrerer Systeme und/oder anderer Komponenten des Fahrzeugs 100, wie den Betrieb des Antriebsstrangsystems 105 und des ESS 115, zu steuern. Das Antriebsstrangsystem 105 weist eine Ausgangs- oder Antriebswelle 125 auf, die mechanische Leistung von dem Antriebsstrangsystem 105 auf ein Antriebssystem 130 überträgt. In dem gezeigten Beispiel umfasst das Antriebssystem 130 ein oder mehrere Räder 135, das Antriebssystem 130 kann jedoch in weiteren Beispielen auch andersartige Antriebsvorrichtungen, wie etwa Raupensysteme, umfassen. Ein oder mehrere Stromkabel 140 übertragen elektrische Leistung zwischen dem Antriebsstrangsystem 105 und dem ESS 115.
Das Antriebsstrangsystem 105 ist dazu ausgestaltet, das Fahrzeug 100 auf effiziente Weise elektrisch anzutreiben. Wie im Folgenden näher erläutert wird, ist das Antriebsstrangsystem 105 dazu ausgestaltet, schwere gewerbliche Fahrzeuge und/oder Militärfahrzeuge, wie Busse, Müllfahrzeuge, Lieferfahrzeuge, Feuerwehrfahrzeuge und Sattelauflieger anzutreiben. Das Antriebsstrangsystem 105 ist dazu ausgestaltet, Fahrzeuge 100 mit einer Klasseneinstufung von mindestens vier (4) gemäß den Klassifizierungsregeln des US Department of Transportation Federal Highway Administration (FHWA) elektrisch zu versorgen In einer Ausführungsform ist das Antriebsstrangsystem 105 dazu ausgelegt, mindestens 40.000 Pfund (18,144 kg) schwere Personenfahrzeuge, wie Busse, zu bewegen. Das Antriebsstrangsystem 105 weist einen einzigartigen, kompakten, an der Mittellinie ausgerichteten Aufbau auf, dass einen problemlosen nachträglichen Einbau des Antriebsstrangsystems 105 in bereits bestehende Fahrzeugchassis-Aufbauten und/oder konventionelle Antriebsstränge mit minimalen Änderungen an den anderen Teilen des Fahrzeugs 100, wie dem Bremssystem und dem Fahrwerksystem, ermöglicht. Dies wiederum ermöglicht es, bestehende Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor ohne Weiteres zu vollelektrischen Fahrzeugen umzurüsten. Darüber hinaus reduziert der entlang der Mittellinie ausgerichtete Aufbau des Antriebsstrangsystems 105 Verzahnungsverluste und andere Leistungsverluste, um das Fahrzeug 100 leistungseffizienter zu machen, was wiederum die Reichweite erhöhen und/oder das Gewicht anderer Komponenten wie des ESS 115 reduzieren kann.
Die 2 zeigt ein Diagramm eines Beispiels eines elektrischen Antriebsstrangs 200, der in dem Antriebsstrangsystem 105 der 1 verwendet werden kann. Wie dargestellt, umfasst der elektrische Antriebsstrang 200 ein kontinuierliches Mehrfachmotorleistungsgetriebe 205. Das Getriebe 205 des elektrischen Antriebsstrangs 200 umfasst einen ersten Elektromotor 210, der gelegentlich als „Motor A“ bezeichnet wird, und einen zweiten Elektromotor 215, der manchmal als „Motor B“ bezeichnet wird. In einem Beispiel sind der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 gleichartige Elektromotoren, sodass beide Motoren innerhalb normaler Fertigungstoleranzen im Wesentlichen dieselbe Drehzahl- und Drehmomentabgabe bereitstellen. In einer Ausführungsform sind der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 beide Elektromotoren mit hoher Drehzahl und in einer anderen Ausführungsform sind der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 beide Elektromotoren mit niedriger Drehzahl. In alternativen Varianten können der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 Motoren unterschiedlichen Typs sein (z.B. Permanentmagnetmotoren, Induktionsmotoren, geschaltete Reluktanzmotoren etc.) und/oder unterschiedliche Aufbauten/Ausgestaltungen (z.B. Polzahlen, Wicklungsmuster etc.) aufweisen.
Das Getriebe 205 des elektrischen Antriebsstrangs 200 umfasst ferner einen ersten Getriebezug 220, der an einem Ausgangsende des ersten Elektromotors 210 angeordnet ist, und einen zweiten Getriebezug 225, der am Ausgangsende des zweiten Elektromotors 215 angeordnet ist. Wie zu erkennen ist, ist der erste Getriebezug 220 am Ausgangsende des gesamten Getriebes 205, proximal der Antriebswelle 125, angeordnet. Der zweite Getriebezug 225 ist zwischen dem ersten Elektromotor 210 und dem zweiten Elektromotor 215 sandwichartig aufgenommen oder angeordnet. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen kompakten Aufbau des elektrischen Antriebsstrangs 200. Im dargestellten Beispiel ist der erste Getriebezug 220 als ein erstes Planetengetriebe 230 und der zweite Getriebezug 225 als ein zweites Planetengetriebe 235 ausgebildet. Der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 weisen eine erste Ausgangswelle 240 beziehungsweise eine zweite Ausgangswelle 245 zur Bereitstellung rotationsmechanischer Leistung auf. Wie in der 2 dargestellt, weisen das erste Planetengetriebe 230 und das zweite Planetengetriebe 235 jeweils ein Sonnenrad 250, ein oder mehrere Planetenräder 255, die mit dem Sonnenrad 250 kämmen, und ein Hohlrad 260 auf, das die Planetenräder 255 umgibt und mit diesen kämmt. Das Sonnenrad 250 des ersten Planetengetriebes 230 ist an der ersten Ausgangswelle 240 des ersten Elektromotors 210 befestigt, und das Sonnenrad 250 des zweiten Planetengetriebes 235 ist an der zweiten Ausgangswelle 245 des zweiten Elektromotors 215 befestigt. Die beiden Hohlräder 260 des ersten Planetengetriebes 230 und des zweiten Planetengetriebes 235 sind an einem Gehäuse 265 des elektrischen Antriebsstrangs 200 befestigt. Die Planetenräder 255 des ersten Planetengetriebes 230 werden von einem ersten Träger 270 getragen. Der erste Träger 270 ist dazu ausgelegt, sich mit der Antriebswelle 125 zu verbinden, um mechanische Leistung von dem Getriebe 205 auf das Antriebssystem 130 zu übertragen. Die Planetenräder 255 des zweiten Planetengetriebes 235 werden von einem zweiten Träger 275 getragen.
Wie in der 2 dargestellt, umfasst der elektrische Antriebsstrang 200 mindestens eine Kupplung 280, die den zweiten Elektromotor 215 mit dem ersten Elektromotor 210 koppelt und von diesem trennt. Durch die Kupplung 280 ist das Getriebe 205 des elektrischen Antriebsstrangs 200 außerdem in der Lage, Gänge zu schalten, sodass die Drehzahl und das Drehmoment des zweiten Elektromotors 215 verändert werden können. Der erste Elektromotor 210 ist permanent mit der Antriebswelle 125 verbunden (d.h. es ist keine Kupplung vorhanden), sodass der erste Elektromotor 210 in der Lage ist, eine kontinuierliche Leistung an die Antriebswelle 125 und das Antriebssystem 130 bereitzustellen. Mit anderen Worten, der erste Elektromotor 210 weist eine ununterbrochene Verbindung mit der Antriebswelle 125 auf, und der zweite Elektromotor 215 weist eine unterbrechbare Verbindung mit der Antriebswelle 125 auf. Diese Ausgestaltung des elektrischen Antriebsstrangs 200 ermöglicht eine Lastschaltung, bei der den Rädern 135 stets - selbst wenn ein Schalten der Kupplung 280 stattfindet - Leistung bereitgestellt werden kann. Da kontinuierlich Leistung bereitgestellt wird, kann jegliches Schalten für den Fahrer und/oder die Fahrgäste im Wesentlichen unmerklich erfolgen. Darüber hinaus wird die Beschleunigungsleistung des Fahrzeugs 100 verbessert, und das Fahrzeug 100 ist besser in der Lage, bei höheren Steigungen die Drehzahl zu halten.
Im dargestellten Beispiel umfasst der elektrische Antriebsstrang 200 eine einzige Kupplung 280, in anderen Beispielen kann der elektrische Antriebsstrang 200 jedoch mehr als eine Kupplung umfassen. In einer Variante ist die Kupplung 280 eine Klauenkupplung (z.B. eine 3-Wege-Klauenkupplung), und in einer anderen Variante umfasst die Kupplung 280 eine Klauenkupplung (z.B. eine 2-Wege-Klauenkupplung) zusammen mit einer wählbaren Einwegkupplung („Selectable One-Way Clutch“ (SOWC)). In weiteren Varianten umfasst die Kupplung 280 eine Kupplung der Nassscheibenbauart oder eine Kupplung der Trockenscheibenbauart. Die erste Ausgangswelle 240 für den ersten Elektromotor 210 weist ein Kupplungseingriffselement 285 auf, an dem die Kupplung 280 selektiv verschiedene Bereichselemente auf der zweiten Ausgangswelle 245 und dem zweiten Träger 275 in Eingriff bringen kann. Der zweite Träger 275 des zweiten Planetengetriebes 235 hat ein erstes Bereichselement 290, mit dem die Kupplung 280 in Eingriff kommt, wenn sie in einer ersten Bereichsposition ist. Wenn sie in der ersten Bereichsposition ist, verbindet die Kupplung 280 das erste Bereichselement 290 mit dem Kupplungseingriffselement 285, sodass die von dem zweiten Elektromotor 215 bereitgestellte Drehzahl (d.h. U/min) durch den zweiten Getriebezug 225 reduziert und das von dem zweiten Elektromotor 215 an die erste Ausgangswelle 240 bereitgestellte Drehmoment durch die Planetenräder 255 des zweiten Planetengetriebes 235 erhöht wird. Die zweite Ausgangswelle 245 des zweiten Elektromotors 215 weist ein zweites Bereichselement 295 auf, an dem die Kupplung 280 in Eingriff kommt, wenn sie in einer zweiten Bereichsposition ist. Wenn sie in der zweiten Bereichsposition ist, verbindet die Kupplung 280 das zweite Bereichselement 295 mit dem Kupplungseingriffselement 285, sodass die Drehzahl und das Drehmoment des zweiten Elektromotors 215 direkt an die erste Ausgangswelle 240 des ersten Elektromotors 210 bereitgestellt werden. Im Vergleich zur ersten Bereichsposition ist die Drehzahl des zweiten Elektromotors 215, die an die erste Ausgangswelle 240 des ersten Elektromotors 210 bereitgestellt wird, schneller, und das Drehmoment ist geringer.
Die Kupplung 280 kann ferner an einer Leerlaufposition positioniert werden, an welcher der zweite Elektromotor 215 mechanisch nicht mit dem ersten Elektromotor 210 gekoppelt ist. In der Leerlauf- oder Schaltposition kann der erste Elektromotor 210 die einzige mechanische Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs 100 bereitstellen. Unter anderem diese Fähigkeit, das Fahrzeug 100 ausschließlich über den ersten Elektromotor 210 anzutreiben, während der zweite Elektromotor 215 von der ersten Ausgangswelle 240 getrennt ist, ermöglicht es dem zweiten Elektromotor 215, die Drehzahl mit dem ersten Elektromotor 210 zu synchronisieren, um die Kupplung 280 (wenn die Kupplung 280 z.B. eine Klauenkupplung ist) ohne Leistungsunterbrechung für das Fahrzeug 100 einzurücken. Dies ermöglicht dem ersten Elektromotor 210 außerdem, an einem effizienteren Punkt zu arbeiten, als wenn er sich die Ausgangslast mit dem zweiten Elektromotor 215 teilt.
Durch den Einsatz von mehr als einem Elektromotor ist das Antriebsstrangsystem 105 dazu ausgelegt, den Einsatz von kleineren Elektromotoren für Endverbraucherfahrzeuge zum Antrieb größerer Fahrzeuge für den gewerblichen Einsatz, wie z.B. Fahrzeuge mit einer FHWA-Klasseneinstufung von vier (4) oder höher, zu ermöglichen. Beispielsweise können Elektromotoren für Endverbraucherfahrzeuge genutzt werden, um Fahrzeuge 100 mit einem Gewicht von 40.000 Pfund (18,144 kg) oder mehr zu bewegen. Kraftfahrzeug-Elektromotoren für Endverbraucher sind in der Regel, aber nicht immer, kostengünstiger und leichter und in der Lage - im Vergleich zu Elektromotoren mit höherem Drehmoment, die für den gewerblichen Einsatz bestimmt sind - höhere Drehzahlen bereitzustellen. Darüber hinaus sind diese Endverbrauchermotoren in der Regel leistungsdichter und energieeffizienter, sodass die Reichweite des Fahrzeugs 100 zwischen den Ladevorgängen des ESS 115 vergrößert werden kann.
Aufgrund der großen Nachfrage und hoher Produktionsvolumina werden Verbesserungen in der Elektromotortechnik im Endverbraucherbereich tendenziell schneller erzielt, sodass zu erwarten ist, dass diese Vorteile von Elektromotoren für Endverbraucherfahrzeuge gegenüber den weniger nachgefragten Motoren für gewerblich genutzte Elektrofahrzeuge zukünftig stärker zum Tragen kommen werden. Allerdings ist der Einsatz dieser Endverbraucherelektromotoren bei schweren Gewerbefahrzeugen noch immer mit Nachteilen verbunden. Einzelne Motoren für Endverbraucherelektrofahrzeuge erzeugen in der Regel ein unzureichendes Drehmoment, um Schwerlastfahrzeuge, wie Busse und Sattelschlepper angemessen zu bewegen und/oder zu beschleunigen. Es gibt auch einen Trend, die Endverbraucherelektromotoren mit noch höherer Drehzahl oder Umdrehungen pro Minute (U/min) zu betreiben, was für Schwerlast-Gewerbefahrzeuge, die eher mit niedrigeren Drehzahlen betrieben werden und höhere Drehmomente benötigen, nicht wünschenswert ist.
Um den Einsatz dieser Motoren für Endverbraucherelektrofahrzeuge in gewerblichen Anwendungen im Schwerlastbereich zu erleichtern, umfasst das Antriebsstrangsystem 105 mindestens zwei Elektromotoren (z.B. den ersten Elektromotor 210 und den zweiten Elektromotor 215), um der Antriebswelle 125 und dem Antriebssystem 130 ein ausreichendes Drehmoment und eine ausreichende Leistung bereitzustellen. Das Antriebsstrangsystem 105 umfasst ferner mindestens den ersten Getriebezug 220, um die von dem ersten Elektromotor 210 und/oder dem zweiten Elektromotor 215 bereitgestellte Drehzahl zu reduzieren und das von dem ersten Elektromotor 210 und/oder dem zweiten Elektromotor 215 bereitgestellte Drehmoment zu erhöhen. Wie dargestellt, kann das Antriebsstrangsystem 105 zusätzliche Getriebezüge, wie den zweiten Getriebezug 225, umfassen, um die Leistung des Antriebsstrangsystems 105 zu verbessern.
Dieser Mehrfachmotoraufbau kann außerdem Energie effizienter nutzen. Die Leistung, die Drehzahl und/oder das Drehmoment, die von dem ersten Elektromotor 210 und dem zweiten Elektromotor 215 bereitgestellt werden, können so eingestellt werden, dass die Motoren bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen effizienter arbeiten. Beispielsweise kann die Kupplung 280 die Übersetzungsverhältnisse des zweiten Getriebezugs 225 verändern, um die Ausgangsdrehzahl und/oder das Drehmoment, die von dem zweiten Elektromotor 215 bereitgestellt werden, einzustellen. Die Kupplung 280 kann ferner dazu verwendet werden, den zweiten Elektromotor 215 von dem ersten Elektromotor 210 zu trennen, sodass der erste Elektromotor 210 die gesamte mechanische Antriebsleistung an die Antriebswelle 125 bereitstellt. Gleichzeitig kann der zweite Elektromotor 215 abgeschaltet werden, um Leistung einzusparen und zu ermöglichen, dass der erste Elektromotor 210 innerhalb eines effizienten Leistungsbandes arbeitet, oder die Drehzahl des zweiten Elektromotors 215 kann zu Schaltzwecken geändert werden. Noch einmal: Da der erste Elektromotor 210 permanent mit der Antriebswelle 125 verbunden ist, kann immer Leistung an das Antriebssystem 130 angelegt werden, sodass jegliches Schalten des zweiten Getriebezugs 225 über die Kupplung 280 für den Fahrer und/oder die Passagiere des Fahrzeugs 100 unmerklich sein kann. Da der erste Elektromotor 210 den Rädern 135 kontinuierlich Leistung bereitstellt, kann das Antriebsstrangsystem 105 beim Schalten die passende Zeitspanne in Anspruch nehmen, um die Effizienz und die Leistung des Fahrzeugs 100 zu verbessern. Das Antriebsstrangsystem 105 ist in der Lage, mehr als ausreichend Zeit bereitzustellen, um Timing- und Synchronisationsprobleme zwischen dem ersten Elektromotor 210, dem zweiten Elektromotor 215, dem zweiten Getriebezug 225 und/oder der Kupplung 280 zu bewältigen. Indem zusätzliche Zeit zum Schalten ohne Leistungsunterbrechung bereitgestellt wird, kann vor dem Einrücken der Kupplung eine bessere Synchronisation erfolgen, was wiederum die Lebensdauer der Kupplung 280 verlängert.
Diese einzigartige Zwei-Motor-Architektur verbessert ferner die Energieeffizienz. Beispielsweise kann der Kontroller 110 das Drehmoment des ersten Elektromotors 210 auf Null (0) setzen, sodass ausschließlich der zweite Elektromotor 215 das Fahrzeug 100 antreibt. Dies kann beispielsweise bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten erfolgen, bei denen die Drehzahl des ersten Elektromotors 210 zu langsam wäre, um den ersten Elektromotor 210 in einem hocheffizienten Bereich arbeiten zu lassen, und zu anderen Zeitpunkten können die Drehmoment- und Drehzahlprofile von Typ und Aufbau der beiden Motoren abhängig sein.
Ein Beispiel für das Getriebe 205 in dem elektrischen Antriebsstrang 200 ist in der 3 dargestellt. Wie zu erkennen ist, umfasst der elektrische Antriebsstrang 200 in diesem Beispiel ein Elektromotorgetriebe 300, das ähnlich aufgebaut ist wie das in der 2 dargestellte Getriebe 205. Das Elektromotorgetriebe 300 umfasst beispielsweise den ersten Elektromotor 210, den zweiten Elektromotor 215, den ersten Getriebezug 220 und den zweiten Getriebezug 225 des zuvor beschriebenen Typs. Der erste Getriebezug 220 ist als das erste Planetengetriebe 230 und der zweite Getriebezug 225 ist als das zweite Planetengetriebe 235 ausgebildet. Das erste Planetengetriebe 230 ist an der ersten Ausgangswelle 240 befestigt und das zweite Planetengetriebe 235 ist an der zweiten Ausgangswelle 245 befestigt. Die erste Ausgangswelle 240 und die zweite Ausgangswelle 245 sowie die übrigen Komponenten des Elektromotorgetriebes 300 drehen sich um eine Längsachse 305 und sind entlang dieser Achse ausgerichtet, um dem Elektromotorgetriebe 300 eine Ausrichtung entlang der Mittellinie zu verleihen. Die Ausrichtung entlang der Mittellinie berücksichtigt, dass das 1:1-Verhältnis effizienter ist als eine Vorgelegewellenarchitektur, bei der die Motoren parallel angeordnet sind, was einen Zahnradeingriff erforderlich macht, um Leistung zurück zu der Ausgangsmittellinie bereitzustellen. Bei dem 1:1-Verhältnis in der dargestellten Ausrichtung entlang der Mittellinie gibt es keine derartigen Verluste durch Zahnradeingriffe. Diese Leistungsverlustunterschiede werden durch Verluste nicht nur während des Vortriebs, sondern auch während des regenerativen Bremsens weiter vergrößert.
Die Komponenten des Elektromotorgetriebes 300 sind im Inneren des Gehäuses 265 untergebracht. Wie in der 3 dargestellt, umfassen der erste Elektromotor 210 und der zweite Elektromotor 215 jeweils einen Rotor 310 und einen Stator 315. Der Rotor 310 des ersten Elektromotors 210 ist an der ersten Ausgangswelle 240 befestigt und der Rotor 310 des zweiten Elektromotors 215 ist an der zweiten Ausgangswelle 245 befestigt. Die Statoren 315 sind wiederum an dem Gehäuse 265 befestigt. Die Rotoren 310 sind dazu ausgelegt, relativ zu den feststehenden Statoren 315 drehbar zu sein. Beim Drehen dreht der Rotor 310 des ersten Elektromotors 210 die erste Ausgangswelle 240, die wiederum das erste Planetengetriebe 230 antreibt. Das erste Planetengetriebe 230 reduziert die Ausgangsdrehzahl des ersten Elektromotors 210 und/oder des zweiten Elektromotors 215, die der Antriebswelle 125 über den ersten Träger 270 zugeführt wird. Wiederum kann diese Drehzahlreduzierung durch den ersten Getriebezug 220 den Einsatz von Endverbraucherfahrzeug-Elektromotoren mit höherer Drehzahl in schweren Fahrzeugen für den gewerblichen Einsatz erleichtern.
Der Rotor 310 des Stators 315 dreht die zweite Ausgangswelle 245, die wiederum das zweite Planetengetriebe 235 antreibt. Wiederum weist das zweite Planetengetriebe 235 den zweiten Träger 275 auf, der dazu ausgelegt ist, mechanische Leistung über die Kupplung 280 auf die erste Ausgangswelle 240 zu übertragen. Die Kupplung 280 in der 3 ist eine formschlüssige Kupplung 320 in Form einer Klauenkupplung 325. Die Klauenkupplung 325 wird durch einen Kupplungsaktuator 330 betätigt oder bewegt. Der Kupplungsaktuator 330 steht über den CAN 120 mit dem Kontroller 110 in Wirkverbindung und wird von diesem gesteuert. In einer Ausführungsform umfasst der Kupplungsaktuator 330 einen Elektromotor oder einen Elektromagneten mit Gestängen, welche die Kupplung 280 dazu betätigen, mit dem ersten Bereichselement 290 oder dem zweiten Bereichselement 295 in Eingriff oder außer Eingriff zu gelangen. Der Kontroller 110 steht ferner mit dem ersten Elektromotor 210 und dem zweiten Elektromotor 215 in Wirkverbindung, um die Drehzahl, das Drehmoment und/oder die Relativpositionen des ersten Elektromotors 210 und des zweiten Elektromotors 215 zu steuern.
Da die formschlüssige Kupplung 320 eine grenzflächenartige Verbindung verwendet, reduziert die Klauenkupplung 325 den Leistungsverlust durch Schlupf, der bei Reibungskupplungen wie Nass- und Trockenscheibenkupplungen häufig auftritt, erheblich. Nass- und Trockenkupplungen erfordern zudem üblicherweise hohe Hydraulikdrücke. Andererseits erfordern Klauenkupplungen normalerweise nur niedrige Schmierdrücke. Somit senkt die Klauenkupplung 325 die Druckanforderungen für das Hydrauliksystem in dem Elektromotorgetriebe 300. Der Gesamtaufbau des elektrischen Antriebsstrangs 200 erleichtert die Verwendung der Klauenkupplung 325. Da der erste Elektromotor 210, in der Lage ist, bei Bedarf kontinuierliche Leistung an die Antriebswelle 125 bereitzustellen, kann der Kontroller 110 dem zweiten Elektromotor 215 die Zeit lassen, angemessen hochzudrehen oder herunterzudrehen, um die Drehzahl und die relative Position des ersten Bereichselements 290 oder des zweiten Bereichselements 295 mit dem Kupplungseingriffselement 285 des ersten Elektromotors 210 aneinander anzugleichen, um ein sanftes Ineingriffkommen mit minimalem Leistungsverlust zu ermöglichen.
Wie in der 3 zu sehen ist, können der zweite Getriebezug 225 und die Kupplung 280 zwischen dem ersten Elektromotor 210 und dem zweiten Elektromotor 215 aufgenommen werden, um eine kompakte Ausgestaltung bereitzustellen. Einmal mehr ermöglicht diese kompakte Ausgestaltung entlang der Mittellinie, das Elektromotorgetriebe 300 ohne Weiteres, mit minimaler Neuauslegung von wichtigen Systemen, wie Fahrwerks-, Brems- und Lenksystem, in bereits bestehende Fahrzeugaufbaus nachzurüsten. Auch wenn nur zwei Motoren dargestellt sind, kann der elektrische Antriebsstrang 200 mehr als zwei Motoren aufweisen. Beispielsweise ist dieser Aufbau modular aufgebaut, sodass zusätzliche Motoren, Getriebezüge und/oder Kupplungen an das Ende des zweiten Elektromotors 215 angekoppelt werden können, um zusätzliche mechanische Leistung bereitzustellen.
Die 4 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht einer Wellenbaugruppe 400, die in dem elektrischen Antriebsstrang 200 zum Einsatz kommt. Wie dargestellt, umfasst die Wellenbaugruppe 400 die erste Ausgangswelle 240, die zweite Ausgangswelle 245, die Kupplung 280, das Kupplungseingriffselement 285 und einen Kupplungskranz 405, die entlang der Längsachse 305 angeordnet sind (3). Die erste Ausgangswelle 240 und die zweite Ausgangswelle 245 sind entlang der Längsachse 305 in einer Ende-an-Ende- oder in Längsrichtung gestapelten Beziehung zueinander ausgerichtet. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, ermöglicht diese Ende-an-Ende-Ausrichtung unter anderem einen modularen Aufbau des elektrischen Antriebsstrangs 200. Zusätzliche Motor-Getriebe-Baugruppen können am das Ende des elektrischen Antriebsstrangs 200 gestapelt angeordnet werden, um zusätzliche Leistung oder andere Funktionalitäten bereitzustellen. Außerdem kann dieser Aufbau die Reparatur weiter vereinfachen.
Die erste Ausgangswelle 240 weist einen Wellenausrichtzapfen 410 und einen Ausgangsausrichtzapfen 412 an gegenüberliegenden Enden der ersten Ausgangswelle 240 auf. Zwischen dem Wellenausrichtzapfen 410 und dem Ausgangsausrichtzapfen 412 weist die erste Ausgangswelle 240 einen ersten Wellenkörper 413 auf, der im Vergleich zum Wellenausrichtzapfen 410 und zum Ausgangsausrichtzapfen 412 einen größeren Durchmesser aufweist. Der Wellenausrichtzapfen 410 und der Ausgangsausrichtzapfen 412 weisen im dargestellten Beispiel jeweils eine zylindrische Form auf, um die Ausrichtung und relative Drehung der ersten Ausgangswelle 240 zu ermöglichen. An dem zum Wellenausrichtzapfen 410 proximalen Ende weist der erste Wellenkörper 413 der ersten Ausgangswelle 240 eine oder mehrere Längsverzahnungen 414 des Kupplungseingriffselements auf, und der erste Wellenkörper 413 weist an dem zum Ausgangsausrichtzapfen 412 proximalen Ende eine oder mehrere erste Sonnenradverzahnungen 415 auf, die mit dem ersten Planetengetriebe 230 in Eingriff stehen. Die erste Ausgangswelle 240 weist ferner eine oder mehrere erste Motoreingriffs-Längsverzahnungen 417 auf, die an dem ersten Wellenkörper 413 zwischen den Längsverzahnungen 414 des Kupplungseingriffselements und der ersten Sonnenradverzahnung 415 angeordnet sind. Der erste Elektromotor 210 ist über die erste Motoreingriffs-Längsverzahnung 417 an der ersten Ausgangswelle 240 befestigt.
Wie bereits erwähnt, sind die erste Ausgangswelle 240 und die zweite Ausgangswelle 245 entlang der Längsachse 305 in einer Ende-an-Ende-Beziehung zueinander ausgerichtet. Um diese Ausrichtung zu erleichtern, definiert die zweite Ausgangswelle 245 einen Ausrichtzapfen-Hohlraum 420, der den Wellenausrichtzapfen 410 aufnimmt, und an dem Ende, das dem Ausrichtzapfen-Hohlraum 420 gegenüberliegt, weist die zweite Ausgangswelle 245 einen stromaufwärtigen Ausrichtzapfen 422 auf. Wie dargestellt, ist der Eingang des Ausrichtzapfen-Hohlraums 420 von dem zweiten Bereichselement 295 umgeben. Zwischen dem Ende mit dem Ausrichtzapfen-Hohlraum 420 und dem stromaufwärtigen Ausrichtzapfen 422 weist die zweite Ausgangswelle 245 einen zweiten Wellenkörper 423 auf, der einen Durchmesser hat, der größer ist als der des stromaufwärtigen Ausrichtzapfens 422. Proximal zu dem zweiten Bereichselements 295 und dem Ausrichtzapfen-Hohlraum 420 weist der zweite Wellenkörper 423 der zweiten Ausgangswelle 245 eine oder mehrere zweite Sonnenradverzahnung 425 auf, und proximal zu dem stromaufwärtigen Ausrichtzapfen 422 weist der zweite Wellenkörper 423 eine oder mehrere zweite Motoreingriffs-Längsverzahnungen 427 auf. Das zweite Planetengetriebe 235 greift in die zweite Sonnenradverzahnung 425 auf der zweiten Ausgangswelle 245 ein, und der Rotor 310 des zweiten Elektromotors 215 ist an der zweiten Motoreingriffs-Längsverzahnung 427 auf der zweiten Ausgangswelle 245 befestigt. Wie dargestellt, weist das zweite Bereichselement 295 eine oder mehrere Verzahnungen 428 des zweiten Bereichselements auf, die in Umfangsrichtung um das zweite Bereichselement 295 herum angeordnet sind und das Schalten der Kupplung 280 erleichtern.
Der Eingriff zwischen dem Wellenausrichtzapfen 410 und dem Ausrichtzapfen-Hohlraum 420 hält die zweite Ausgangswelle 245 und die erste Ausgangswelle 240 ausgerichtet. Unmittelbar außerhalb des Ausrichtzapfen-Hohlraums befindet sich eine Lippe 430 für den Ausrichtzapfen. Das Ende des ersten Wellenkörpers 413 ist in der Lippe 430 für den Ausrichtzapfen aufgenommen. Noch einmal: der Ausrichtzapfen 410 ermöglicht, dass die erste Ausgangswelle 240 und die zweite Ausgangswelle 245 die gleiche Drehachse, die Längsachse 305, haben. Da die Drehachse entlang der Längsachse 305 verläuft, kann die Anzahl der Verzahnungseingriffe in dem elektrischen Antriebsstrang 200 reduziert werden, was wiederum den Energieverlust reduziert.
Wie in der 4 dargestellt, definiert das Kupplungseingriffselement 285 eine erste Wellenöffnung 435, in der die Längsverzahnungen 414 des Kupplungseingriffselements der ersten Ausgangswelle 240 aufgenommen werden. Um die erste Wellenöffnung 435 herum weist das Kupplungseingriffselement 285 eine oder mehrere erste Welleneingriffsverzahnungen 440 auf, die mit den Längsverzahnungen 414 des Kupplungseingriffselements der ersten Ausgangswelle 240 in Eingriff stehen. Das Kupplungseingriffselement 285 weist ferner eine oder mehrere Kranzeingriffsverzahnungen 445 auf, die sich um den Außenumfang des Kupplungseingriffselements 285 erstrecken.
In dem dargestellten Beispiel ist das Kupplungseingriffselement 285 im Wesentlichen ringförmig. Der Kupplungskranz 405 definiert eine Kranzverzahnung 450, die das Kupplungseingriffselement 285 aufnimmt. Um den Kranzhohlraum 447 herum weist der Kupplungskranz 405 eine oder mehrere Kranzverzahnungen 450 auf, die in die Kranzeingriffsverzahnungen 445 an dem Kupplungseingriffselement 285 eingreifen. Der Kupplungskranz 405 weist ferner eine oder mehrere Schaltverzahnungen 455 auf, die um den Kranzhohlraum 447 angeordnet sind. Die Kranzeingriffsverzahnungen 445 des Kupplungskranzes 405 sind dazu ausgelegt, während des Schaltens selektiv in die Verzahnungen 428 des zweiten Bereichselements an dem zweiten Bereichselement 295 der zweiten Ausgangswelle 245 einzugreifen.
In dem veranschaulichten Beispiel ist die Kupplung 280 eine formschlüssige Kupplung und insbesondere eine Klauenkupplung, die keinen Synchronisationsmechanismus oder Synchromesh aufweist. In anderen Beispielen können andersartige Kupplungen eingesetzt werden. Wie noch näher erläutert wird, umgibt der Kupplungskranz 405 die Ende-an-Ende-Längsverbindung des Wellenausrichtzapfens 410 der ersten Ausgangswelle 240 in dem Ausrichtzapfen-Hohlraum 420 der zweiten Ausgangswelle 245, um die Ausrichtung zwischen der ersten Ausgangswelle 240 und der zweiten Ausgangswelle 245 weiter auszupolstern.
Die 5 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht des elektrischen Antriebsstrangs 200 um die Stelle herum, an der in der Ende-an-Ende-Ausgestaltung die erste Ausgangswelle 240 mit der zweiten Ausgangswelle 245 in Eingriff steht. Wie gezeigt, ist der Wellenausrichtzapfen 410 in dem Ausrichtzapfen-Hohlraum 420 aufgenommen, und der Kupplungskranz 405 umgibt diesen Eingriff zwischen der ersten Ausgangswelle 240 und der zweiten Ausgangswelle 245. Mit anderen Worten sind der Kupplungskranz 405 und die Verbindung zwischen der ersten Ausgangswelle 240 und der zweiten Ausgangswelle 245 konzentrisch oder verschachtelt angeordnet. Diese konzentrische oder verschachtelte Anordnung trägt unter anderem dazu bei, den Längseingriff zwischen der ersten Ausgangswelle 240 und der zweiten Ausgangswelle 245 zu stabilisieren. Die erste Welleneingriffsverzahnung 440 des Kupplungseingriffselements 285 greift an der ersten Wellenöffnung 435 in die Längsverzahnungen 414 des Kupplungseingriffselements der ersten Ausgangswelle 240 ein, und die Kranzverzahnungen 450 des Kupplungskranzes 405 greifen in die Kranzeingriffsverzahnungen 445 des Kupplungseingriffselements 285. Wie durch einen Doppelpfeil 505 in der 5 dargestellt, kann der Kupplungskranz 405 entlang der Längsachse 305 gleiten, um Gänge zu schalten. Der Kupplungskranz 405 kann beispielsweise gleiten, um die Schaltverzahnungen 455 mit den Verzahnungen des ersten Bereichselements 290 und den Verzahnungen des zweiten Bereichselements 428 an dem zweiten Bereichselement 295 selektiv in Eingriff und außer Eingriff zu bringen. Der Kupplungskranz 405 kann auch in einer Leerlaufposition positioniert werden, wie in der 5 dargestellt ist. Wenn die Kupplung 280 in der Leerlaufposition ist, ist der zweite Elektromotor 215 nicht mechanisch mit dem ersten Elektromotor 210 gekoppelt, sodass der zweite Elektromotor 215 nicht in der Lage ist, Drehmoment an die erste Ausgangswelle 240 zu liefern.
Diese Ende-an-Ende-Längswellenanordnung kann ferner die Schmierung und Kühlung von Komponenten in dem elektrischen Antriebsstrang 200 verbessern. Wie zu erkennen ist, definiert die erste Ausgangswelle 240 einen ersten Schmierkanal 510, durch den Schmiermittel fließt, und die zweite Ausgangswelle 245 definiert einen zweiten Schmierkanal 515, durch den das Schmiermittel fließt. Der erste Schmierkanal 510 und der zweite Schmierkanal 515 erstrecken sich entlang der Längsachse 305 über die gesamte Länge der ersten Ausgangswelle 240 beziehungsweise der zweiten Ausgangswelle 245. Wenn die erste Ausgangswelle 240 und die zweite Ausgangswelle 245 miteinander verbunden sind, kann das Schmiermittel zwischen dem ersten Schmierkanal 510 und dem zweiten Schmierkanal 515 fließen. Die erste Ausgangswelle 240 und die zweite Ausgangswelle 245 können jeweils eine oder mehrere Schmiermittelzufuhröffnungen 520 aufweisen, um den verschiedenen Komponenten innerhalb des elektrischen Antriebsstrangs 200 Schmiermittel zuzuführen.
Mit Blick auf die 6 kann die Schmiermittelzufuhr entlang des ersten Schmierkanals 510 mit anderen Komponenten verbunden werden. Der Ausgangsausrichtzapfen 412 der ersten Ausgangswelle 240 ist in einer Ausgangsöffnung 605 einer Ausgangswellenkupplung 610 aufgenommen. Die Ausgangswellenkupplung 610 ist mit der Antriebswelle 125 gekoppelt.
Am gegenüberliegenden Ende, ist, wie in der 7 gezeigt, der stromaufwärtige Ausrichtzapfen 422 der zweiten Ausgangswelle 245 in einem Wellenausrichtkranz 705 einer Endkappe 710, die Teil des Gehäuses 265 ist, aufgenommen. Wie zuvor erwähnt, ermöglicht die Ende-an-Ende-Längsbeziehung der ersten Ausgangswelle 240 und der zweiten Ausgangswelle 245 einen flexibleren modularen Aufbau, da zusätzliche Elektromotoren an den elektrischen Antriebsstrang 200 gekoppelt werden können. So kann beispielsweise eine weitere Elektromotorbaugruppe mit einer Welle, die gleich oder ähnlich wie die zweite Ausgangswelle 245 ausgestaltet ist, mit dem stromaufwärtigen Ausrichtzapfen 422 der zweiten Ausgangswelle 245 gekoppelt werden. In einem solchen Fall wird der stromaufwärtige Ausrichtzapfen 422 des zweiten Elektromotors 215 in dem entsprechenden Ausrichtzapfen-Hohlraum 420 der dritten Elektromotorbaugruppe aufgenommen. Das zweite Planetengetriebe 235 und die Kupplung 280 sowie die anderen Komponenten können in ähnlicher Weise gekoppelt werden, wie zuvor in Bezug auf den zweiten Elektromotor 215 beschrieben wurde.
Die Wellen stirnseitig in Längsrichtung zu koppeln, kann wiederum einen modularen Aufbau bereitstellen, der es ermöglicht, zusätzliche Elektromotorbaugruppen in Längsrichtung gestapelt anzuordnen, um zusätzliche Leistung bereitzustellen. Dieser Längsaufbau kann ferner die Reparatur vereinfachen, da die Wellen auf einfache Weise ausgetauscht werden können, ohne dass die Notwendigkeit einer vollständigen oder größeren Demontage des Systems besteht. Beispielsweise können beschädigte oder verschlissene Wellen aus dem System herausgeschoben und eine Ersatzwelle kann ohne wesentliche Demontage wieder hineingeschoben werden.
Die 8 zeigt ein Diagramm eines weiteren Beispiels eines elektrischen Antriebsstrangs 800, der in dem Antriebsstrangsystem 105 der 1 verwendet werden kann. Die 9 zeigt eine Querschnittsansicht des elektrischen Antriebsstrangs 800. Der elektrische Antriebsstrang 800 hat mit den zuvor beschriebenen eine Reihe von Komponenten und Funktionen gemeinsam (siehe z.B. die 2 und 3). Aus Gründen der Kürze und Übersichtlichkeit werden diese gemeinsamen Merkmale im Folgenden nicht ausführlich beschrieben, es sei jedoch auf die vorhergehende Erläuterung verwiesen.
Wie dargestellt, umfasst der elektrische Antriebsstrang 800 ein kontinuierliches Mehrfachmotorleistungsgetriebe 805. Das Getriebe 805 des elektrischen Antriebsstrangs 800 umfasst einen ersten Elektromotor 810 mit einem ersten Wechselrichter 812 und einen zweiten Elektromotor 815 mit einem zweiten Wechselrichter 817. Der erste Wechselrichter 812 ist elektrisch zwischen dem ESS 115 und dem ersten Elektromotor 810 angeschlossen, und der zweite Wechselrichter 817 ist elektrisch zwischen dem ESS 115 und dem zweiten Elektromotor 815 angeschlossen. Der erste Wechselrichter 812 und der zweite Wechselrichter 817 wandeln den Gleichstrom (DC) von dem ESS 115 in Wechselstrom (AC) um, um den ersten Elektromotor 810 beziehungsweise den zweiten Elektromotor 815 anzutreiben. Der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 können auch als Generatoren wirken - wie etwa während des regenerativen Bremsens. In einer solchen Situation wandeln der erste Wechselrichter 812 und der zweite Wechselrichter 817 die elektrische Wechselstromleistung von dem ersten Elektromotor 810 bzw. dem zweiten Elektromotor 815 in Gleichstromleistung um, die dem ESS 115 zugeführt wird. In einem Beispiel sind der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 gleichartige Elektromotoren, sodass beide Motoren innerhalb normaler Fertigungstoleranzen im Wesentlichen dieselbe Drehzahl- und Drehmomentabgabe bereitstellen. In einer Ausführungsform sind der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 beide Elektromotoren mit hoher Drehzahl und in einer anderen Ausführungsform sind der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 beide Elektromotoren mit niedriger Drehzahl. In alternativen Varianten können der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 unterschiedlich sein, sodass beispielsweise einer ein Motor mit hoher Drehzahl und der andere ein Motor mit niedriger Drehzahl ist.
Das Getriebe 805 des elektrischen Antriebsstrangs 800 umfasst ferner einen ersten Getriebezug 820 und einen zweiten Getriebezug 825, die beide an einem Ausgangsende des ersten Elektromotors 810 und des zweiten Elektromotors 815 angeordnet sind. Wie zu erkennen ist, ist der erste Getriebezug 820 am Ausgangsende des gesamten Getriebes 805, das heißt proximal zu der Antriebswelle 125, angeordnet. Der zweite Getriebezug 825 ist zwischen dem zweiten Elektromotor 815 und dem ersten Getriebezug 820 sandwichartig aufgenommen oder angeordnet. Diese Ausgestaltung trägt dazu bei, von dem zweiten Getriebezug 825 erzeugte Geräusche zu dämpfen. Im dargestellten Beispiel ist der erste Getriebezug 820 als ein erstes Planetengetriebe 830 und der zweite Getriebezug 825 als ein zweites Planetengetriebe 835 ausgebildet. Der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 weisen eine erste Ausgangswelle 840 beziehungsweise eine zweite Ausgangswelle 845 zur Bereitstellung rotationsmechanischer Leistung auf. Im dargestellten Beispiel ist die zweite Ausgangswelle 845 hohl, sodass sich die erste Ausgangswelle 840 konzentrisch durch die zweite Ausgangswelle 845 erstrecken kann. Ähnlich zu den vorhergehenden Beispielen weist das erste Planetengetriebe 830 einen ersten Träger 850 auf, der mit der Antriebswelle 125 verbunden ist, und das zweite Planetengetriebe 835 weist einen zweiten Träger 855 auf.
Wie in den 8 und 9 gezeigt, umfasst der elektrische Antriebsstrang 800 mindestens eine Kupplung 860 mit einem Kupplungsaktuator 862, der den zweiten Elektromotor 815 mit dem ersten Elektromotor 810 koppelt und von diesem trennt. Durch die Kupplung 860 ist das Getriebe 805 des elektrischen Antriebsstrangs 800 außerdem in der Lage, Gänge zu schalten, sodass die Drehzahl und das Drehmoment des zweiten Elektromotors 815 verändert werden können. Der erste Elektromotor 810 ist permanent mit der Antriebswelle 125 verbunden (d.h. es ist keine Kupplung vorhanden), sodass der erste Elektromotor 810 in der Lage ist, eine kontinuierliche Leistung an die Antriebswelle 125 und das Antriebssystem 130 bereitzustellen. Mit anderen Worten weist der erste Elektromotor 810 eine ununterbrochene Verbindung mit der Antriebswelle 125 auf, und der zweite Elektromotor 815 weist eine unterbrechbare Verbindung mit der Antriebswelle 125 auf. Diese Ausgestaltung des elektrischen Antriebsstrangs 800 ermöglicht eine Lastschaltung, bei der den Rädern 135 stets - selbst wenn ein Schalten der Kupplung 860 stattfindet - Leistung bereitgestellt werden kann. Da kontinuierlich Leistung bereitgestellt wird, kann jegliches Schalten für den Fahrer und/oder die Fahrgäste im Wesentlichen unmerklich erfolgen.
Im dargestellten Beispiel umfasst der elektrische Antriebsstrang 800 eine einzige Kupplung 860, in anderen Beispielen kann der elektrische Antriebsstrang 800 jedoch mehr als eine Kupplung umfassen. In einer Variante ist die Kupplung 860 eine Klauenkupplung, in einer anderen ist die Kupplung 860 eine wählbare Einwegkupplung (Selectable One-Way Clutch, (SOWC)). In weiteren Varianten umfasst die Kupplung 860 eine Kupplung der Nassscheibenbauart oder eine Kupplung der Trockenscheibenbauart. Wie zu erkennen ist, erfordert der Einsatz einer Kupplung der Nassscheibenbauart oder einer Kupplung der Trockenscheibenbauart den Einsatz von mehr als einer Kupplung, um die Klauenkupplung zu ersetzen. Die erste Ausgangswelle 840 für den ersten Elektromotor 810 weist ein Kupplungseingriffselement 865 auf, an dem die Kupplung 860 die erste Ausgangswelle 840 in Eingriff bringen kann. Der zweite Träger 855 des zweiten Planetengetriebes 835 hat ein erstes Bereichselement 870, mit dem die Kupplung 860 in Eingriff kommt, wenn sie in einer ersten Bereichsposition ist. Wenn sie in der ersten Bereichsposition ist, verbindet die Kupplung 860 das erste Bereichselement 870 mit dem Kupplungseingriffselement 865, sodass die von dem zweiten Elektromotor 815 bereitgestellte Drehzahl (d.h. U/min) durch den zweiten Getriebezug 825 reduziert und das von dem zweiten Elektromotor 815 an die erste Ausgangswelle 840 bereitgestellte Drehmoment durch das zweite Planetengetriebe 835 erhöht wird. Die zweite Ausgangswelle 845 des zweiten Elektromotors 815 weist ein zweites Bereichselement 875 auf, an dem die Kupplung 860 in Eingriff kommt, wenn sie in einer zweiten Bereichsposition ist. Wenn sie in der zweiten Bereichsposition ist, verbindet die Kupplung 860 das zweite Bereichselement 875 mit dem Kupplungseingriffselement 865, sodass die Drehzahl und das Drehmoment des zweiten Elektromotors 815 direkt an die erste Ausgangswelle 840 des ersten Elektromotors 810 bereitgestellt werden. Im Vergleich zur ersten Bereichsposition ist die Drehzahl des zweiten Elektromotors 815, die an die erste Ausgangswelle 840 des ersten Elektromotors 810 bereitgestellt wird, schneller, und das Drehmoment ist geringer. Die Kupplung 860 kann ferner an einer Leerlaufposition positioniert werden, an welcher der zweite Elektromotor 815 mechanisch nicht mit dem ersten Elektromotor 810 gekoppelt ist. In der Leerlaufschaltposition kann der erste Elektromotor 810 die einzige mechanische Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs 100 bereitstellen.
Durch den Einsatz von mehr als einem Elektromotor ist das Antriebsstrangsystem 105 dazu ausgelegt, den Einsatz von kleineren Elektromotoren für Endverbraucherfahrzeuge zum Antrieb größerer Fahrzeuge für den gewerblichen Einsatz, wie etwa solche mit einer FHWA-Klasseneinstufung von vier (4) oder höher, und/oder solche, die 40.000 Pfund (18.144 kg) oder mehr bewegen können, zu ermöglichen. Kraftfahrzeug-Elektromotoren für Endverbraucher sind in der Regel, aber nicht immer, kostengünstiger und leichter und in der Lage - im Vergleich zu Elektromotoren mit höherem Drehmoment, die für den gewerblichen Einsatz bestimmt sind - höhere Drehzahlen bereitzustellen. Darüber hinaus sind diese Endverbrauchermotoren in der Regel leistungsdichter und energieeffizienter, sodass die Reichweite des Fahrzeugs 100 zwischen den Ladevorgängen des ESS 115 vergrößert werden kann.
Wiederum kann dieser Mehrfachmotoraufbau außerdem Energie effizienter nutzen. Die Leistung, die Drehzahl und/oder das Drehmoment, die von dem ersten Elektromotor 810 und dem zweiten Elektromotor 815 bereitgestellt werden, können so eingestellt werden, dass die Motoren bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen effizienter arbeiten. Beispielsweise kann die Kupplung 860 die Übersetzungsverhältnisse des zweiten Getriebezugs 825 verändern, um die Ausgangsdrehzahl und/oder das Drehmoment, die von dem zweiten Elektromotor 815 bereitgestellt werden, einzustellen. Die Kupplung 860 kann ferner dazu verwendet werden, den zweiten Elektromotor 815 von dem ersten Elektromotor 810 zu trennen, sodass der erste Elektromotor 810 die gesamte mechanische Antriebsleistung an die Antriebswelle 125 bereitstellt. Gleichzeitig kann der zweite Elektromotor 815 abgeschaltet werden, um Leistung einzusparen und zu ermöglichen, dass der erste Elektromotor 810 innerhalb eines effizienten Leistungsbandes arbeitet, oder die Drehzahl des zweiten Elektromotors 815 kann zu Schaltzwecken geändert werden. Einmal mehr, da der erste Elektromotor 810 permanent mit der Antriebswelle 125 verbunden ist, kann immer Leistung an das Antriebssystem 130 angelegt werden, sodass jegliches Schalten des zweiten Getriebezugs 825 über die Kupplung 860 für den Fahrer und/oder die Passagiere des Fahrzeugs 100 unmerklich sein kann. Da der erste Elektromotor 810 den Rädern 135 kontinuierlich Leistung bereitstellt, kann das Antriebsstrangsystem 105 beim Schalten die passende Zeitspanne in Anspruch nehmen, um die Effizienz und die Leistung des Fahrzeugs 100 zu verbessern. Das Antriebsstrangsystem 105 ist in der Lage, mehr als ausreichend Zeit bereitzustellen, um Timing- und Synchronisationsprobleme zwischen dem ersten Elektromotor 810, dem zweiten Elektromotor 815, dem zweiten Getriebezug 825 und/oder der Kupplung 860 zu bewältigen.
Bezug auf die 9 nehmend, ist die erste Ausgangswelle 840 konzentrisch zur zweiten Ausgangswelle 845 angeordnet und von dieser umgeben. In einer anderen Ausführungsform kann die zweite Ausgangswelle 845 konzentrisch zur ersten Ausgangswelle 840 und von dieser umgeben sein. Durch diese Anordnung wird die Menge an Platz, der zum Unterbringen des elektrischen Antriebsstrangs 800 benötigt wird, reduziert. Durch diese Reduzierung wird die Last erleichtert und die Anzahl von Verzahnungen wird reduziert. Die Gewichtsreduzierung und die Reduzierung der Anzahl von Verzahnungen tragen wiederum dazu bei, die Effizienz des Elektromotors zu erhöhen. Die erste Ausgangswelle 840 und die zweite Ausgangswelle 845 definieren einen Wellenspalt 905. Der Wellenspalt 905 erstreckt sich im Wesentlichen über die Länge der ersten Ausgangswelle 840 und der zweiten Ausgangswelle 245 und bietet Platz für die freie Drehung der inneren Welle. Außerdem kann dieser Hohlraum zur Unterstützung der Wellenschmierung genutzt werden. Beispielsweise kann diese Aussparung mit Öl, Fett oder einem beliebigen anderen Schmiermittel gefüllt sein. Außerdem kann dieser Hohlraum Lager aufnehmen, die dazu beitragen würden, dass sich die Wellen leichtgängig und mit möglichst geringer Reibung drehen.
Wie in den früheren Beispielen definiert die erste Ausgangswelle 840 einen ersten Schmierkanal 910 mit einer oder mehreren Schmiermittelzufuhröffnungen 912, die dazu ausgelegt sind, verschiedenen Komponenten innerhalb des elektrischen Antriebsstrangs 800 Schmierung zuzuführen. Die erste Ausgangswelle 840 weist ferner einen Ausgangsausrichtzapfen 915 und einen stromaufwärtigen Ausrichtzapfen 920 auf, die zum Ausrichten der ersten Ausgangswelle 840 an gegenüberliegenden Enden angeordnet sind. Die Antriebswelle 125 und die erste Ausgangswelle 840 sind in Längsrichtung Ende an Ende angeordnet. Im dargestellten Beispiel umfasst die erste Ausgangswelle 840 einen Motorabschnitt 925 und einen Getriebeabschnitt 930, die in einer längsgerichteten Ende-an-Ende-Ausgestaltung ineinander verschachtelt sind, um die Montage und Reparatur des elektrischen Antriebsstrangs 800 zu erleichtern. Das Ende des Getriebeabschnitts 930 ist in dem dargestellten Beispiel innerhalb des Motorabschnitts 925 verschachtelt angeordnet, in anderen Beispielen kann jedoch das Ende des Motorabschnitts 925 innerhalb des Getriebeabschnitts 930 verschachtelt angeordnet sein.
Die 10 zeigt ein Diagramm eines weiteren Beispiels des elektrischen Antriebsstrangs 1000, der in dem Antriebsstrangsystem 105 der 1 verwendet werden kann, und die 11 zeigt eine Querschnittsansicht des elektrischen Antriebsstrangs 1000. Der elektrische Antriebsstrang 1000 hat mit den zuvor beschriebenen eine Reihe von Komponenten und Funktionen gemeinsam (siehe z.B. die 2, 3 und 8). Aus Gründen der Kürze und Übersichtlichkeit werden diese gemeinsamen Merkmale im Folgenden nicht ausführlich beschrieben, es sei jedoch auf die vorhergehende Erläuterung verwiesen.
Wie dargestellt, umfasst der elektrische Antriebsstrang 1000 ein kontinuierliches Mehrfachmotorleistungsgetriebe 1002. Das Getriebe 1002 des elektrischen Antriebsstrangs 1000 umfasst einen ersten Elektromotor 810 mit einem ersten Wechselrichter 812 und einen zweiten Elektromotor 815 mit einem zweiten Wechselrichter 817. Der erste Wechselrichter 812 ist elektrisch zwischen dem ESS 115 und dem ersten Elektromotor 810 angeschlossen, und der zweite Wechselrichter 817 ist elektrisch zwischen dem ESS 115 und dem zweiten Elektromotor 815 angeschlossen. Der erste Wechselrichter 812 und der zweite Wechselrichter 817 wandeln den Gleichstrom (DC) von dem ESS 115 in Wechselstrom (AC) um, um den ersten Elektromotor 810 beziehungsweise den zweiten Elektromotor 815 anzutreiben. Der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 können auch als Generatoren wirken - wie etwa während des regenerativen Bremsens. In einer solchen Situation wandeln der erste Wechselrichter 812 und der zweite Wechselrichter 817 die elektrische Wechselstromleistung von dem ersten Elektromotor 810 bzw. dem zweiten Elektromotor 815 in Gleichstromleistung um, die dem ESS 115 zugeführt wird. In einem Beispiel sind der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 gleichartige Elektromotoren, sodass beide Motoren innerhalb normaler Fertigungstoleranzen im Wesentlichen dieselbe Drehzahl- und Drehmomentabgabe bereitstellen. In einer Ausführungsform sind der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 beide Elektromotoren mit hoher Drehzahl und in einer anderen Ausführungsform sind der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 beide Elektromotoren mit niedriger Drehzahl. In alternativen Varianten können der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 unterschiedlich sein, sodass beispielsweise einer ein Motor mit hoher Drehzahl und der andere ein Motor mit niedriger Drehzahl ist.
Wie in den 10 und 11 zu sehen ist, umfasst der elektrische Antriebsstrang 1000 einen ersten Getriebezug 1005 und einen zweiten Getriebezug 1010. Der erste Getriebezug 1005 ist am Ausgangsende des ersten Getriebezugs 1005 und proximal zu der Antriebswelle 125 angeordnet. Der erste Getriebezug 1005 umfasst das erste Planetengetriebe 830 mit dem ersten Träger 850 der zuvor mit Bezug auf die 8 beschriebenen Art. Gegenüber dem ersten Getriebezug 1005, auf der anderen Seite der Antriebswelle 125, befindet sich der zweite Getriebezug 1010. Der zweite Getriebezug 1010 umfasst ein zweites Planetengetriebe 1015 mit einem zweiten Träger 1020.
Im dargestellten Beispiel umfasst das Getriebe 1002 eine erste Ausgangswelle 1025, eine zweite Ausgangswelle 1030 und eine dritte Ausgangswelle 1035, die sich in dem elektrischen Antriebsstrang 1000 in Längsrichtung erstrecken. Die erste Ausgangswelle 1025 und die zweite Ausgangswelle 1030 sind hohl, um die dritte Ausgangswelle 1035 aufzunehmen. Die dritte Ausgangswelle 1035 erstreckt sich konzentrisch innerhalb der ersten Ausgangswelle 1025 und der zweiten Ausgangswelle 1030. Der erste Elektromotor 810 und der zweite Elektromotor 815 sind in einem Beispiel über eine Längsverzahnung der zuvor beschriebenen und dargestellten Art an der ersten Ausgangswelle 1025 beziehungsweise der zweiten Ausgangswelle 1030 befestigt.
Wie gezeigt, sind die erste Ausgangswelle 1025 und die dritte Ausgangswelle 1035 direkt mit dem Sonnenrad 250 des ersten Planetengetriebes 830 verbunden. Die zweite Ausgangswelle 1030 weist durch eine erste Kupplung 1040, welche die zweite Ausgangswelle 1030 selektiv mit der ersten Ausgangswelle 1025 verbindet, eine unterbrechbare Verbindung mit der ersten Ausgangswelle 1025 auf. Um einen kompakten Aufbau bereitzustellen, ist die erste Kupplung 1040 zwischen dem ersten Elektromotor 810 und dem zweiten Elektromotor 815 sandwichartig aufgenommen oder angeordnet. In dem veranschaulichten Beispiel umfasst die erste Kupplung 1040 eine einseitig wirkende Klauenkupplung 1045, in anderen Varianten können jedoch auch andere Kupplungsarten verwendet werden. Die Klauenkupplung 1045 umfasst einen Kupplungskranz 1050 und einen Kupplungsaktuator 1055, der dazu ausgelegt ist, den Kupplungskranz 1050 in einer Längsrichtung zu bewegen, um die zweite Ausgangswelle 1030 mit der ersten Ausgangswelle 1025 in Eingriff zu bringen und von ihr zu lösen. Der Kupplungsaktuator 1055 der ersten Kupplung 1040 ist wirkverbunden mit dem Kontroller 110, sodass der Kontroller 110 in der Lage ist, die erste Kupplung 1040 zu steuern. Im dargestellten Beispiel weist die erste Ausgangswelle 1025 ein Kupplungseingriffselement 1060 auf und die zweite Ausgangswelle 1030 weist ein Bereichselement 1065 auf, und der Kupplungskranz 1050 der Klauenkupplung 1045 bringt das Bereichselement 1065 der zweiten Ausgangswelle 1030 selektiv mit dem Kupplungseingriffselement 1060 der ersten Ausgangswelle 1025 in und außer Eingriff. Mit anderen Worten, die erste Ausgangswelle 1025 und die zweite Ausgangswelle 1030 bilden einen unterbrechbaren geteilten Wellenaufbau, bei dem die Wellen selektiv miteinander verbunden werden können, sodass das Drehmoment von dem ersten Elektromotor 810 und das Drehmoment von dem zweiten Elektromotor 815 miteinander kombiniert werden können.
An dem Ende, das dem Bereichselement 1065 gegenüberliegt, ist die zweite Ausgangswelle 1030 mit dem zweiten Planetengetriebe 1015 verbunden. Wie in den anderen Beispielen umfasst das zweite Planetengetriebe 1015 das Sonnenrad 250, ein oder mehrere Sonnenräder 250 und die Planetenräder 255, die im Wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die zweite Ausgangswelle 1030 ist im dargestellten Beispiel an dem Sonnenrad 250 mit dem zweiten Planetengetriebe 1015 verbunden. Über den zweiten Träger 1020 ist der zweite Elektromotor 815 wiederum mit der dritten Ausgangswelle 1035 verbunden. Über den zweiten Träger 1020 ist der zweite Elektromotor 815 in der Lage, der ersten Ausgangswelle 1025 ein Drehmoment bereitzustellen, das wiederum dem Sonnenrad 250 des ersten Planetengetriebes 830 zugeführt wird.
Das Getriebe 1002 umfasst ferner eine zweite Kupplung 1070, die in das zweite Planetengetriebe 1015 eingreift. Im dargestellten Beispiel umfasst die zweite Kupplung 1070 eine wählbare Einwegkupplung („SOWC“) 1075. Die SOWC 1075 beinhaltet ein Kupplungseingriffselement 1080, das dazu ausgelegt ist, mit dem Hohlrad 260 des zweiten Planetengetriebes 1015 in Eingriff zu kommen, und einen Kupplungsaktuator 1085, der das Kupplungseingriffselement 1080 selektiv mit dem Hohlrad 260 in Eingriff bringt, um das Übersetzungsverhältnis für die von dem zweiten Elektromotor 815 bereitgestellte Leistung zu ändern. Der Kupplungsaktuator 1085 der SOWC 1075 ist wirkverbunden mit dem Kontroller 110, sodass der Kontroller 110 in der Lage ist, die zweite Kupplung 1070 zu steuern. Durch Steuern des Betriebs der ersten Kupplung 1040 und der zweiten Kupplung 1070 ist der Kontroller 110 in der Lage, die Drehzahl und das Drehmoment, die von dem zweiten Elektromotor 815 an den ersten Getriebezug 1005 bereitgestellt werden, zu ändern und zu steuern.
Begriffsglossar
Die in den Ansprüchen und in der Beschreibung verwendete Sprache soll nur ihre einfache und gewöhnliche Bedeutung haben, mit Ausnahme dessen, was im Folgenden explizit definiert ist. Die Wörter in diesen Definitionen sollen nur in ihrer einfachen und üblichen Bedeutung verstanden werden. Diese einfache und übliche Bedeutung schließt alle konsistenten Wörterbuchdefinitionen aus den zuletzt veröffentlichten Webster's Wörterbüchern und Random House Wörterbüchern ein. Wie sie in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, gelten für diese Begriffe und die weiter unten aufgeführten gängigen Varianten derselben die folgenden Definitionen.
„Achse“ bezeichnet grundsätzlich eine Gerade, um die ein Körper sich dreht oder drehen kann.
„Lager“ bezeichnet grundsätzlich ein Maschinenelement, das eine Relativbewegung beschränkt und die Reibung zwischen beweglichen Teilen auf nur die gewünschte Bewegung, wie eine Drehbewegung, reduziert. Das Lager kann beispielsweise in Form von losen Kugellagern, wie etwa in Naben mit Konuslagern, vorliegen. Das Lager kann auch in Form eines Kartuschenlagers vorliegen, in dem Kugellager in einer Kartusche enthalten sind, die wie ein Hohlzylinder geformt ist, wobei sich die Innenfläche in Bezug auf die Außenfläche unter Verwendung von Kugellagern oder anderen Lagerarten dreht.
„Kupplung“ bezeichnet grundsätzlich eine Vorrichtung, die zwischen zwei oder mehr rotierenden Wellen oder anderen beweglichen Komponenten eine mechanische Kraftübertragung einkuppelt und auskuppelt. In einem Beispiel ist eine Welle üblicherweise an einer Kraftmaschine, einem Motor oder einer anderen Leistungsquelle angebracht, die als das Antriebselement wirkt, während die andere Welle (d.h. das angetriebene Element) Ausgangsleistung für die Arbeit bereitstellt. Obgleich die beteiligten Bewegungen üblicherweise Drehbewegungen sind, werden auch lineare Kupplungen verwendet, um Komponenten, die sich mit einer linearen oder nahezu linearen Bewegung bewegen, in und außer Eingriff zu bringen. Die Kupplungskomponenten können beispielsweise durch mechanische, hydraulische und/oder elektrische Betätigung in und außer Eingriff gebracht werden. Die Kupplungen können formschlüssige Kupplungen und Reibungskupplungen umfassen. Nasskupplungen sind in der Regel in eine Kühlschmierflüssigkeit oder ein anderes Fluid eingetaucht, während Trockenkupplungen nicht von solchen Flüssigkeiten umspült sind. Einige nicht einschränkende Beispiele für Kupplungen sind Konuskupplungen, Drehmomentbegrenzungskupplungen, Axialkupplungen, Scheibenkupplungen, Klauenkupplungen, Bandkupplungen, um nur einige zu nennen.
„Zahnrad“, „Zähne“, oder „Ritzel“ bezeichnet grundsätzlich ein relativ kleines Zahnrad in einem Getriebeantriebsstrang. Das Zahnrad umfasst üblicherweise eine Reihe von Verzahnungen, die in entsprechende Verzahnungen auf einer Zahnstange oder einer anderen gezahnten Struktur eingreifen. Üblicherweise, aber nicht immer, greift das kleinere Zahnrad in ein größeres Zahnrad oder in eine Zahnstange ein. Beim Eingriff in eine Zahnstange bewirkt die auf das Zahnrad ausgeübte Drehbewegung, dass sich die Zahnstange relativ zum Zahnrad bewegt, wodurch die Drehbewegung des Zahnrads in eine lineare Bewegung umgesetzt wird. Als nicht einschränkende Beispiele kann das Zahnrad in Differential-, Zahnstangen- und Kupplungsglocken-Antriebsstränge eingebaut werden, um nur einige zu nennen. Das Zahnrad kann auf verschiedene Weise relativ zum größeren Zahnrad oder zur Zahnstange ausgerichtet sein. Beispielsweise kann das Zahnrad in einem Differentialantrieb senkrecht zu einem Kronenrad abgewinkelt sein.
„Kontroller“ bezeichnet grundsätzlich eine Vorrichtung unter Verwendung mechanischer, hydraulischer, pneumatischer elektronischer Techniken und/oder eines Mikroprozessors oder Computers, der die Betriebsbedingungen eines gegebenen dynamischen Systems überwacht und physikalisch verändert. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Kontroller einen Programmable Logic Controller (PLC) der Marke Allen Bradley umfassen. Ein Kontroller kann einen Prozessor zum Durchführen von Berechnungen zum Verarbeiten von Eingaben oder Ausgaben umfassen. Ein Kontroller kann einen Speicher zum Speichern von Werten, die von dem Prozessor verarbeitet werden sollen, oder zum Speichern der Ergebnisse früherer Verarbeitungen, umfassen. Ein Kontroller kann auch dazu ausgelegt sein, zum Empfangen oder Senden von Werten, Eingaben und Ausgaben von einer Vielzahl von Eingabe- und Ausgabevorrichtungen aufzunehmen. Solche Vorrichtungen umfassen andere Computer, Tastaturen, Mäuse, Sichtanzeigen, Drucker, Industriegeräte und Systeme oder Maschinen aller Arten und Größen. Ein Kontroller kann beispielsweise ein Netzwerk oder eine Netzwerkschnittstelle steuern, um auf Anforderung verschiedene Netzwerkkommunikationen durchzuführen. Die Netzwerkschnittstelle kann Teil des Kontrollers sein oder als separat und entfernt von dem Kontroller gekennzeichnet sein. Ein Kontroller kann eine einzelne physische Rechenvorrichtung sein, wie etwa ein Desktop-Computer oder ein Laptop-Computer; oder kann zusammengesetzt sein aus mehreren Vorrichtungen derselben Art, wie einer Gruppe von Servern, die als eine Vorrichtung in einem vernetzten Cluster arbeiten; oder kann eine heterogene Kombination verschiedener Rechenvorrichtungen sein, die als ein Kontroller arbeiten und durch ein Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind. Das mit der Kontroller verbundene Kommunikationsnetzwerk kann auch mit einem größeren Netzwerk, wie dem Internet, verbunden sein. Somit kann ein Kontroller einen oder mehrere physische Prozessoren oder andere Rechenvorrichtungen oder -schaltungen umfassen und kann auch einen beliebigen geeigneten Speichertyp umfassen. Ein Kontroller kann auch eine virtuelle Rechenplattform sein, die eine unbekannte oder schwankende Anzahl von physischen Prozessoren und Speichern oder Speichervorrichtungen aufweist. Ein Kontroller kann sich also physisch an einem einzigen geografischen Standort befinden oder über mehrere weit verstreute Standorte verteilt sein, wobei mehrere Prozessoren über ein Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind, um als ein einziger Kontroller zu arbeiten. Mehrere Kontroller oder Rechenvorrichtungen können dazu konfiguriert sein, zur Bildung eines Netzwerks miteinander oder mit anderen Vorrichtungen über drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsverbindungen zu kommunizieren. Netzwerkkommunikationen können verschiedene Kontroller durchlaufen, die als Netzwerkgeräte, wie Switches, Router, Firewalls oder andere Netzwerkvorrichtungen oder -schnittstellen, arbeiten, bevor sie über andere größere Computernetzwerke, wie beispielsweise das Internet, geleitet werden. Kommunikationen können auch als drahtlose Datenübertragungen - die über elektromagnetische Wellen, durch Übertragungsleitungen oder den freien Raum übertragen werden - durch das Netzwerk geleitet werden. Solche Kommunikationen umfassen die Nutzung von WiFi oder anderen drahtlosen lokalen Netzwerken (WLAN) oder eines Mobilfunksenders/-empfängers zur Datenübertragung.
„Controller Area Network“ oder „CAN“ bezeichnet grundsätzlich einen Fahrzeugbusstandard, der dazu konzipiert ist, Mikrocontroller, Sensoren und/oder andere Vorrichtungen in Anwendungen miteinander kommunizieren zu lassen, ohne dass ein Host-Computer erforderlich ist. CAN-Systeme umfassen ein nachrichtenbasiertes Protokoll, das ursprünglich für die elektrische Multiplex-Verdrahtung in Automobilen entwickelt wurde, jedoch auch in vielen anderen Zusammenhängen genutzt wird. Ein Fahrzeug mit einem CAN-System kann normalerweise, aber nicht immer, mehrere elektronische Steuereinheiten („Electronic Control Units“, ECUs) umfassen, die auch als Knoten bezeichnet werden können. Diese ECUs können Motorsteuermodule („Engine Control Modules“, ECMs) und Getriebesteuermodule („Transmission Control Modules“, TCMs) sowie andere Steuereinheiten - wie etwa, um nur einige zu nennen, Steuermodule für Airbags, Antiblockierschutz/ABS, Fahrgeschwindigkeitsregelung, elektrische Servolenkung, Audiosysteme, elektrische Fensterheber, Türen, Spiegeleinstellung, batteriegestützte und/oder hybride/elektrische Aufladesysteme - umfassen. CAN umfasst einen seriellen Multi-Master-Bus-Standard zum Verbinden von ECUs. Die Komplexität der ECU oder des Knotens kann von einer einfachen Eingabe/Ausgabe(E/A)-Vorrichtung bis zu einem eingebetteten Computer mit einer CAN-Schnittstelle und Software reichen. Die ECU oder der Knoten kann auch als ein Gateway fungieren, das es einem Universalcomputer ermöglicht, über eine Schnittstelle, wie über einen USB- und/oder einen Ethernet-Anschluss, mit den Vorrichtungen in dem CAN-Netzwerk zu kommunizieren. Jede ECU umfasst üblicherweise, jedoch nicht immer, eine Zentraleinheit, einen CAN-Kontroller und einen Transceiver. Die CAN-Systeme können beispielsweise Low-Speed-CAN (128 Kbps) nach der Norm ISO 11898-3, High-Speed-CAN (512 Kbps) nach der Norm ISO 11898-2, CAN FD nach der Norm ISO 11898-1 und Single-Wire-CAN nach der Norm SAE J2411 umfassen.
„Koppeln“ oder „gekoppelt“ bezeichnet grundsätzlich eine indirekte und/oder direkte Verbindung zwischen den genannten Elementen, Komponenten und/oder Objekten. Oftmals bezieht sich die Art der Kopplung speziell auf die Art und Weise, wie die beiden gekoppelten Elemente zusammenwirken.
„Klauenkupplung“ bezeichnet grundsätzlich eine formschlüssige Kupplung des Typs, bei dem mindestens zwei rotierende Wellen oder andere rotierende mechanische Komponenten durch eine Interferenzverbindung gekoppelt und entkoppelt werden. Die beiden Teile der Kupplung sind so konstruiert, dass der eine gegen den anderen drückt, sodass sich beide mit der gleichen Drehzahl ohne (oder mit nur sehr geringem) Schlupf drehen. Üblicherweise, jedoch nicht immer, umfasst ein Teil der Klauenkupplung eine Reihe von Verzahnungen oder anderen Vorsprüngen, die dazu ausgelegt sind, mit einem anderen Teil der Klauenkupplung, der entsprechende Aussparungen zum Aufnehmen der Verzahnungen oder Vorsprünge umfasst, in Eingriff zu kommen. Im Gegensatz zu Reibungskupplungen, die Schlupf zulassen, werden Klauenkupplungen dort eingesetzt, wo Schlupf unerwünscht ist und/oder die Kupplung nicht zum Steuern des Drehmoments eingesetzt wird. Ohne Schlupf sind Klauenkupplungen nicht in gleicher Weise wie Reibungskupplungen von Verschleiß betroffen.
„Exzentrisch“ bedeutet grundsätzlich, dass eine Achse nicht im geometrischen Mittelpunkt eines Objekts angeordnet, oder relativ zu einer Achse eines anderen Objekts ausgerichtet ist. Als nicht einschränkendes Beispiel weist ein exzentrisch ausgerichtetes Objekt eine Drehachse auf, die versetzt zu dem Mittelpunkt des Objekts (oder relativ zu einem anderen Objekt) angeordnet ist, sodass das Objekt in der Lage ist, eine Hin- und Herbewegung zu bewirken. Mit anderen Worten wird etwas als exzentrisch angesehen, wenn es nicht zentrisch angeordnet ist oder seine Achse oder ein anderer Teil nicht zentrisch angeordnet ist.
„Elektromotor“ bezeichnet grundsätzlich eine elektrische Maschine, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Normalerweise, jedoch nicht immer, arbeiten Elektromotoren durch die Wechselwirkung zwischen einem oder mehreren Magnetfeldern in dem Motor und Wicklungsströmen, um eine Kraft in Form einer Drehbewegung zu erzeugen. Elektromotoren können aus Gleichstromquellen (DC-Quellen), z.B. aus Batterien, Kraftfahrzeugen und/oder Gleichrichtern, oder aus Wechselstromquellen (AC-Quellen), z.B. einem Stromnetz, Wechselrichtern und/oder elektrischen Generatoren, mit Strom versorgt werden. Ein elektrischer Generator kann (muss jedoch nicht immer) mechanisch mit einem Elektromotor identisch sein, aber in umgekehrter Richtung arbeiten, indem er mechanische Energie aufnimmt und die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.
„Elektronische Steuereinheit („Electronic Control Unit“, ECU) oder Elektronisches Steuermodul („Electronic Control Module“, ECM) bezeichnet grundsätzlich ein eingebettetes System in der Elektronik eines Fahrzeugs, das ein oder mehrere elektrische Systeme und/oder Subsysteme des Fahrzeugs steuert. In der Regel, jedoch nicht immer, kommunizieren ECUs über ein Controller Area Network (CAN) und können als Knoten über das CAN wirken. Die Komplexität der ECU oder des Knotens kann von einer einfachen Eingabe/Ausgabe(E/A)-Vorrichtung bis zu einem eingebetteten Computer mit einer CAN-Schnittstelle und Software reichen. Die ECU oder der Knoten kann auch als ein Gateway fungieren, das es einem Universalcomputer ermöglicht, über eine Schnittstelle, wie über einen USB- und/oder einen Ethernet-Anschluss, mit den Vorrichtungen in dem CAN-Netzwerk zu kommunizieren. Jede ECU umfasst üblicherweise, jedoch nicht immer, eine Zentraleinheit, einen CAN-Kontroller und einen Transceiver. Diese ECUs können beispielsweise Motorsteuermodule („Engine Control Modules“, ECMs) und Getriebesteuermodule („Transmission Control Modules“, TCMs) sowie andere Steuereinheiten - wie etwa, um nur einige zu nennen, Steuermodule für Airbags, Antiblockierschutz/ABS, Fahrgeschwindigkeitsregelung, elektrische Servolenkung, Audiosysteme, elektrische Fensterheber, Türen, Spiegeleinstellung, batteriegestützte und/oder hybride/elektrische Aufladesysteme - umfassen. Als nicht einschränkende Beispiele können Arten von ECUs ECMs, TCMs, Antriebsstrangsteuermodule („Powertrain Control Modules“, PCMs), Bremssteuermodule („Brake Control Modules“, BCMs oder EBCMs), Zentralsteuermodule („Central Control Modules“, CCMs), zentrale Zeitsteuermodule („Central Timing Modules“, CTMs), allgemeine elektronische Module („General Electronic Modules“, GEMs), Karosserie-Steuermodule („Body Control Modules“, BCMs) und/oder Aufhängungssteuermodule („Suspension Control Modules“, SCMs) umfassen, um nur einige zu nennen.
„Energiespeichersystem“ („Energy Storage System“, ESS) oder „Energiespeichereinheit“ bezeichnet grundsätzlich eine Vorrichtung, die zu einem Zeitpunkt erzeugte Energie für eine Verwendung zu einem späteren Zeitpunkt aufnimmt. Die Energie kann dem ESS in einer oder mehreren Formen zugeführt werden, einschließlich beispielsweise als Strahlung, chemische Energie, Gravitationspotential, elektrisches Potenzial, Elektrizität, erhöhte Temperatur, Latentwärme und kinetische Energieformen. Das ESS wandelt die Energie aus Formen, die schwer zu speichern sind, in praktischer und/oder ökonomischer speicherbare Formen um. Als nicht einschränkende Beispiele können Techniken zum Speichern der Energie in dem ESS Folgendes umfassen: mechanische Speichertechniken, wie beispielsweise Druckluftspeicherung, Schwungräder, Vorrichtungen zur Schwerkraftspeicherung, Federn und Hydraulikspeicher; elektrische und/oder elektromagnetische Speichertechniken, wie beispielsweise Kondensatoren, Superkondensatoren und supraleitende magnetische Energiespeicherspulen; biologische Techniken, wie beispielsweise die Nutzung von Glykogen, Biokraftstoff und Stärkespeichermedien; elektrochemischen Speichertechniken, wie beispielsweise unter Verwendung von Flussbatterien, wiederaufladbaren Batterien und Ultrabatterien; thermische Speichertechniken, beispielsweise unter Verwendung von eutektischen Systemen, Salzschmelze-Speicherung, Phasenwechselmaterialien und Dampfspeichern; und/oder chemische Speichertechniken, beispielsweise unter Verwendung von hydratisierten Salzen, Wasserstoff und Wasserstoffperoxid. Gängige Beispiele für ESS umfassen Lithium-Ionen-Batterien und Superkondensatoren.
„Befestigungselement“ bezeichnet grundsätzlich eine Hardwarevorrichtung, die zwei oder mehr Objekte mechanisch miteinander verbindet oder auf andere Weise befestigt. Als nicht einschränkende Beispiele kann das Befestigungselement Bolzen, Dübel, Nägel, Muttern, Zapfen, Stifte, Nieten, Schrauben und Druckknöpfe umfassen, um nur einige zu nennen.
„Eben“ bezeichnet grundsätzlich eine glatte und gleichmäßige Oberfläche ohne ausgeprägte Klumpen und/oder Vertiefungen.
„Getriebezug“ bezeichnet grundsätzlich ein System von Zahnrädern, die Leistung von einer mechanischen Komponente auf eine andere übertragen. Beispielsweise kann ein Getriebezug eine Kombination aus zwei oder mehr Zahnrädern umfassen, die auf rotierenden Wellen montiert sind, um Drehmoment und/oder Leistung zu übertragen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Getriebezug beispielsweise einen Planetenradsatz umfassen.
„Getriebe“ oder „Übersetzungsgetriebe“ bezeichnen grundsätzlich ein Leistungssystem, das eine gesteuerte Anwendung mechanischer Leistung bereitstellt. Das Getriebe nutzt Zahnräder und/oder Getriebezüge, um Drehzahl-, Richtungs- und/oder Drehmomentumwandlungen von einer rotierenden Leistungsquelle an eine andere Vorrichtung bereitzustellen.
„Unterbrechbare Verbindung“ bezeichnet grundsätzlich eine mechanische Verbindung zwischen zwei mechanischen Komponenten, die in der Lage ist, während des normalen Betriebs die Kontinuität zu unterbrechen, sodass die Komponenten, wenn dies gewünscht wird, mechanisch getrennt und wieder verbunden werden können. Im getrennten Zustand können die Komponenten einander keine mechanische Leistung bereitstellen. Die unterbrechbare Verbindung kann mehrere Komponenten, wie beispielsweise mehrere Wellen und Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen, umfassen. Die unterbrechbare Verbindung umfasst mindestens einen Mechanismus, wie etwa eine Kupplung, der dazu ausgelegt ist, die mechanische Verbindung zwischen den Komponenten während des normalen Betriebs zu trennen und wieder zu verbinden.
„Lateral“ bedeutet grundsätzlich „auf einer Seite befindlich“, „zu einer Seite weisend“ oder „von einer Seite kommend“. „Longitudinal“ bezieht sich grundsätzlich auf die Länge oder die Abmessung eines Objekts in Längsrichtung anstatt in Querrichtung.
„Motor“ bezeichnet grundsätzlich eine Maschine, die Antriebsleistung für eine Vorrichtung mit beweglichen Teilen liefert. Der Motor kann mit einem Rotor versehene Motoren und Linearmotoren umfassen. Der Motor kann auf beliebig viele Arten angetrieben werden, wie z.B. über Elektrizität, interne Verbrennung, Pneumatik und/oder hydraulische Leistungsquellen. Als nicht einschränkende Beispiele kann der Motor einen Servomotor, einen Pneumatikmotor, einen Hydraulikmotor, eine Dampfmaschine, einen Pneumatikkolben, einen Hydraulikkolben und/oder einen Verbrennungsmotor umfassen.
Die Begriffe „Planetengetriebe“ oder „Planetenradsatz“ bezeichnen grundsätzlich ein System von mindestens zwei Zahnrädern, die so montiert sind, dass die Mitte von mindestens einem Zahnrad um die Mitte des anderen umläuft. Mit anderen Worten umfasst das Planetengetriebe ein System von Umlaufzahnrädern, in dem mindestens eine Zahnradachse um die Achse eines anderen Zahnrads umläuft. In einem Beispiel verbindet ein Träger die Mittelpunkte der beiden Zahnräder und dreht sich, um ein Zahnrad, das als Planetenzahnrad bezeichnet wird, um das andere, das üblicherweise als Sonnenzahnrad bezeichnet wird, zu tragen. Üblicherweise, jedoch nicht immer, kämmen die Planeten- und Sonnenzahnräder, sodass ihre Teilkreise ohne Schlupf abrollen. Ein Punkt auf dem Teilkreis des Planetenzahnrads zeichnet normalerweise eine epizykloidische Kurve. In einem vereinfachten Fall ist das Sonnenrad feststehend und das eine oder die mehreren Planetenzahnräder rollen um das Sonnenrad. In anderen Beispielen kann ein Umlaufgetriebezug zusammengesetzt werden, sodass das Planetenzahnrad auf der Innenseite des Teilkreises eines festen, äußeren Zahnkranzes oder eines Hohlrades, das manchmal als Ringrad bezeichnet wird, abrollt. In diesem Fall ist die Kurve, die von einem Punkt auf dem Teilkreis des Planetenzahnrads gezeichnet wird, eine Hypozykloide. Ein Planetengetriebe wird üblicherweise verwendet, um große Drehmomentbelastungen in kompakter Form zu übertragen.
„Formschlüssige Kupplung“ bezeichnet grundsätzlich einen Kupplungstyp, der dazu ausgelegt ist, Drehmoment ohne Schlupf zu übertragen, z.B. durch eine mechanische Interferenzverbindung. Einige Beispiele für formschlüssige Kupplungen sind Klemmbackenkupplungen (z.B. quadratische oder spiralförmige Klemmbackenkupplungen) und Klauenkupplungen.
„Antriebsstrang“ bezeichnet grundsätzlich Vorrichtungen und/oder Systeme, die verwendet werden, um gespeicherte Energie zu Antriebszwecken in kinetische Energie umzuwandeln. Der Antriebsstrang kann mehrere Leistungsquellen umfassen und in nicht radbasierten Fahrzeugen eingesetzt werden. Als nicht einschränkende Beispiele können die gespeicherten Energiequellen chemische, solare, nukleare, elektrische, elektrochemische, kinetische und/oder andere potentielle Energiequellen umfassen. Beispielsweise umfasst der Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug die Vorrichtungen, die Leistung erzeugen und die Leistung an die Straßenoberfläche, Wasser und/oder Luft abgeben. Diese Vorrichtungen in dem Antriebsstrang umfassen Kraftmaschinen, Motoren, Getriebe, Antriebswellen, Differentiale und/oder Endantriebskomponenten (z.B. Antriebsräder, Raupenketten, Propeller, Triebwerke etc.).
„Rotor“ bezeichnet grundsätzlich eine Komponente oder einen Abschnitt in einer Maschine, die bzw. der sich in einer stationären Komponente oder um eine stationäre Komponente dreht, die üblicherweise als Stator bezeichnet wird. Der Rotor ist die sich bewegende oder drehende Komponente eines rotatorischen Systems, wie es in elektrischen Generatoren, Elektromotoren, Sirenen, Schlammmotoren, Turbinen und/oder biologischen Rotoren zu finden ist. In einem besonderen, nicht einschränkenden Beispiel umfasst der Rotor den rotierenden Abschnitt eines elektrischen Generators und/oder Motors, insbesondere eines Induktionsmotors.
„Wählbare Einwegkupplung“ („Selectable One-Way Clutch“, SOWC) bezeichnet grundsätzlich einen Kupplungstyp, der so gesteuert werden kann, dass er in mindestens einer Drehrichtung sperrt. Einwegkupplungen sind üblicherweise (jedoch nicht immer) dazu ausgelegt, ein Drehmoment zu übertragen oder zu sperren, wenn sie in eine Richtung gedreht werden, oder eine Verriegelung zu übertragen, und eine Drehbewegung oder einen Freilauf zuzulassen, wenn sie in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden. Die SOWC ist einer Einwegkupplung von der Art, die verwendet werden kann, um zu steuern, wann und/oder in welcher Richtung die Drehung gesperrt oder freigegeben ist. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die SOWC so aktiviert werden, dass sie sperrt, um ein Drehmoment zu übertragen, wenn ein Drehmoment in einer Drehrichtung aufgebracht wird, und dass sie in der entgegengesetzten Drehrichtung eine Freilauf- oder Schlupfbewegung ermöglicht. In anderen Varianten kann die SOWC zeitweise so gesteuert werden, dass sie eine Freilaufbewegung in beiden Drehrichtungen ermöglicht, oder sie kann gesperrt werden, um eine Drehmomentübertragung in beiden Drehrichtungen zuzulassen. Alternativ oder zusätzlich kann die SOWC so gesteuert werden, dass sie die gesperrte Drehrichtung und die Freilaufdrehrichtung umschaltet oder ändert. Beispielsweise kann die SOWC unter einem Betriebszustand gesperrt werden, wenn sie im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, und kann sich im Uhrzeigersinn im Freilauf drehen; und unter anderen Betriebszuständen kann die SOWC so geschaltet werden, dass die SOWC im Uhrzeigersinn verriegelt wird und sich im Gegenuhrzeigersinn im Freilauf dreht. Einige nicht einschränkende Beispiele für SOWC-Konstruktionen umfassen Rollenkonstruktionen, Klemmkörperkonstruktionen, Spiralkonstruktionen und Konstruktionen des Typs „mechanische Diode“. Die SOWC kann auf verschiedene Art und Weise gesteuert oder betätigt werden, etwa durch mechanische und/oder elektrische Betätigung. Beispielsweise kann die SOWC mit Aktuatoren des hydraulischen, pneumatischen und/oder elektrischen Typs betätigt werden, um nur einige zu nennen.
„Sensor“ bezeichnet grundsätzlich ein Objekt, dessen Zweck darin besteht, Ereignisse und/oder Veränderungen in der Umgebung des Sensors zu erfassen und dann eine entsprechende Ausgabe bereitzustellen. Sensoren umfassen Wandler, die verschiedene Arten von Ausgaben, wie etwa elektrische und/oder optische Signale, bereitstellen. Als nicht einschränkende Beispiele können die Sensoren Drucksensoren, Ultraschallsensoren, Feuchtigkeitssensoren, Gassensoren, Bewegungssensoren, Beschleunigungssensoren, Wegsensoren, Kraftsensoren, optische Sensoren und/oder elektromagnetische Sensoren umfassen. In einigen Beispielen umfassen die Sensoren Strichcodeleser, RFID-Leser und/oder Sichtsysteme.
„Stator“ bezeichnet grundsätzlich eine stationäre Komponente oder einen stationären Abschnitt in einer Maschine, in der/in dem oder um die/um den eine rotierende Komponente umläuft, die gemeinhin als Rotor bezeichnet wird. Der Stator ist die stationäre Komponente eines rotatorischen Systems, wie es in elektrischen Generatoren, Elektromotoren, Sirenen, Schlammmotoren, Turbinen und/oder biologischen Rotoren zu finden ist. In einem besonderen, nicht einschränkenden Beispiel umfasst der Stator den stationären Abschnitt eines elektrischen Generators und/oder Motors, insbesondere eines Induktionsmotors.
„Im Wesentlichen“ bezeichnet grundsätzlich den Grad, um den eine quantitative Darstellung von einer angegebenen Referenz abweichen kann, ohne dass dies zu einer wesentlichen Änderung der Grundfunktion des betreffenden Gegenstands führt. Der Begriff „im Wesentlichen“ wird hier verwendet, um den inhärenten Grad an Ungewissheit darzustellen, der einem beliebigen quantitativen Vergleich, einem beliebigen Wert, einer beliebigen Messung und/oder einer beliebigen anderen Darstellung zugeschrieben werden kann.
„Symmetrisch“ bezeichnet grundsätzlich eine Eigenschaft von etwas, das zwei Seiten oder Hälften aufweist, die beispielsweise in Form, Größe und/oder Stil, im Verhältnis zueinander gleich sind. Mit anderen Worten beschreibt „symmetrisch“ etwas, das Spiegelbildlichkeit aufweist.
„Übersetzungsgetriebe“ bezeichnet grundsätzlich ein Leistungssystem, das eine gesteuerte Anwendung mechanischer Leistung bereitstellt. Das Übersetzungsgetriebe nutzt Zahnräder und/oder Getriebezüge, um Drehzahl-, Richtungs- und/oder Drehmomentumwandlungen von einer rotierenden Leistungsquelle an eine andere Vorrichtung bereitzustellen.
„Quer“ bezeichnet grundsätzlich Dinge, Achsen, Geraden, Ebenen oder geometrische Formen, die sich nicht parallel und/oder kreuzweise zueinander erstrecken. Beispielsweise können in einer Queranordnung Linien im rechten Winkel oder senkrecht zueinander verlaufen, die Linien können jedoch auch unter anderen, nicht geraden Winkeln, wie etwa spitzen, stumpfen oder überstumpfen Winkeln zueinander verlaufen. Quer verlaufende Linien können beispielsweise auch Winkel von mehr als Null (0) Grad bilden, sodass die Linien nicht parallel sind. Wenn sie in Querrichtung verlaufen, müssen sich die Linien oder anderen Dinge nicht unbedingt überschneiden, können sich aber überschneiden.
„Ununterbrochene Verbindung“ bezeichnet grundsätzlich eine mechanische Verbindung zwischen zwei mechanischen Komponenten ohne jegliche Unterbrechung der Kontinuität, sodass mechanische Kraft auf kontinuierlicher Basis übertragen werden kann, wenn dies gewünscht wird. Die ununterbrochene Verbindung erfordert keine einheitliche Verbindung, sodass die ununterbrochene Verbindung mehrere Komponenten, wie beispielsweise mehrere Wellen und Zahnräder, die miteinander in Eingriff stehen, umfassen kann. Der unterbrechungsfreien Verbindung fehlen Mechanismen oder andere Strukturen, wie etwa Kupplungen, die dazu ausgelegt sind, die mechanische Verbindung zwischen den Komponenten während des normalen Betriebs zu trennen und wieder zu verbinden. Es sollte klar sein, dass es bei der ununterbrochenen Verbindung gelegentlich zu unbeabsichtigten Brüchen kommen kann, welche die Komponenten voneinander trennen; der Aufbau der ununterbrochenen Verbindung ist jedoch nicht so konzipiert, dass er solche Brüche und daraus resultierende Trennungen erleichtert.
„Fahrzeug“ bezeichnet grundsätzlich eine Maschine, die Personen und/oder Fracht transportiert. Übliche Fahrzeugtypen können Landfahrzeuge, Amphibienfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge und Raumfahrzeuge umfassen. Als nicht einschränkende Beispiele können Landfahrzeuge Wagen, Karren, Motorroller, Fahrräder, Motorräder, Automobile, Busse, Lastwagen, Sattelauflieger, Züge, Trolleys und Straßenbahnen umfassen. Amphibienfahrzeuge können beispielsweise Luftkissenfahrzeuge und Entenflugzeuge umfassen, und Wasserfahrzeuge können Schiffe, Boote und U-Boote umfassen, um nur einige Beispiele zu nennen. Gängige Arten von Luftfahrzeugen umfassen Flugzeuge, Hubschrauber, Tragschrauber und Ballons, und Raumfahrzeuge können beispielsweise Raketen und raketengetriebene Flugzeuge umfassen. Das Fahrzeug kann über zahlreiche Arten von Leistungsquellen verfügen. So kann das Fahrzeug beispielsweise durch menschliche Antriebsleistung angetrieben, elektrisch angetrieben, durch chemische Verbrennung angetrieben, nuklear angetrieben und/oder solar angetrieben werden. Die Richtung, die Geschwindigkeit und der Betrieb des Fahrzeugs können von Menschen gesteuert werden, autonom gesteuert werden und/oder teilautonom gesteuert werden. Beispiele für autonom oder teilautonom gesteuerte Fahrzeuge umfassen Fahrerlose Transportfahrzeuge („Automated Guided Vehicles“, AGVs) und Drohnen.
Der Begriff „oder“ ist einschließend und bedeutet „und/oder“.
Es ist anzumerken, dass die in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen verwendeten Singularformen „ein“, „eine“, „eines“ und „der“, „die“ und „das“ und dergleichen auch die Pluralformen umfassen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes erwähnt wird. Wenn beispielsweise die Beschreibung und/oder die Ansprüche sich auf „eine Vorrichtung“ oder „die Vorrichtung“ beziehen, enthalten sie eine oder mehrere solcher Vorrichtungen.
Es ist anzumerken, dass Richtungsbegriffe wie „aufwärts“, „abwärts“, „oben“, „unten“, „seitlich“, „längsgerichtet“ , „radial“, „in Umfangsrichtung“, „horizontal“, „vertikal“ etc. hier nur der Einfachheit halber verwendet werden, um dem Leser das Verständnis der dargestellten Ausführungsformen zu erleichtern, und es ist nicht beabsichtigt, dass die Verwendung dieser Richtungsbegriffe die beschriebenen, dargestellten und/oder beanspruchten Merkmale in irgendeiner Weise auf eine bestimmte Richtung und/oder Ausrichtung beschränkt.
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung detailliert dargestellt und beschrieben wurde, ist diese als veranschaulichend und als nicht einschränkend zu betrachten, wobei es sich versteht, dass nur die bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde und dass alle Änderungen, Äquivalente und Abwandlungen, die unter den Grundgedanken der Erfindungen fallen, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist, geschützt werden sollen. Alle Veröffentlichungen, Patente und Patentanmeldungen, die in dieser Beschreibung zitiert werden, werden an dieser Stelle durch Bezugnahme aufgenommen, als ob jede einzelne Veröffentlichung, jedes einzelne Patent oder jede einzelne Patentanmeldung ausdrücklich und individuell als durch Bezugnahme aufgenommen und in ihrer Gesamtheit hier aufgeführt wäre.
Bezugszeichenliste

100: Fahrzeug
105: Antriebsstrangsystem
110: Kontroller
115: ESS
120: CAN
125: Antriebswelle
130: Antriebssystem
135: Räder
140: Stromkabel
200: elektrischer Antriebsstrang
205: Getriebe
210: erster Elektromotor
215: zweiter Elektromotor
220: erster Getriebezug
225: zweiter Getriebezug
230: erstes Planetengetriebe
235: zweites Planetengetriebe
240: erste Ausgangswelle
245: zweite Ausgangswelle
250: Sonnenzahnrad
255: Planetenzahnräder
260: Hohlrad
265: Gehäuse
270: erster Träger
275: zweiter Träger
280: Kupplung
285: Kupplungseingriffselement
290: erstes Bereichselement
295: zweites Bereichselement
300: Elektromotorgetriebe
305: Längsachse
310: Rotor
315: Stator
320: formschlüssige Kupplung
325: Klauenkupplung
330: Kupplungsaktuator
400: Wellenanordnung
405: Kupplungskranz
410: Wellenausrichtzapfen
412: Ausgangsausrichtzapfen
413: erster Wellenkörper
414: Längsverzahnungen des Kupplungseingriffselements
415: erste Sonnenradverzahnung
417: erste Motoreingriffs-Längsverzahnung
420: Ausrichtzapfen-Hohlraum
422: stromaufwärtiger Ausrichtzapfen
423: zweiter Wellenkörper
425: zweite Sonnenradverzahnung
427: zweite Motoreingriffs-Längsverzahnung
428: Verzahnungen des zweiten Bereichselements
430: Lippe für den Ausrichtzapfen
435: erste Wellenöffnung
440: erste Welleneingriffsverzahnung
445: Kranzeingriffsverzahnung
447: Kranzhohlraum
450: Kranzverzahnung
455: Schaltverzahnung
505: Doppelpfeil
510: erster Schmierkanal
515: zweiter Schmierkanal
520: Schmiermittelzufuhröffnungen
605: Ausgangsöffnung
610: Ausgangswellenkupplung
705: Wellenausrichtkranz
710: Endkappe
800: elektrischer Antriebsstrang
805: Getriebe
810: erster Elektromotor
812: erster Wechselrichter
815: zweiter Elektromotor
817: zweiter Wechselrichter
820: erster Getriebezug
825: zweiter Getriebezug
830: erstes Planetengetriebe
835: zweites Planetengetriebe
840: erste Ausgangswelle
845: zweite Ausgangswelle
850: erster Träger
855: zweiter Träger
860: Kupplung
862: Kupplungsaktuator
865: Kupplungseingriffselement
870: erstes Bereichselement
875: zweites Bereichselement
905: Wellenspalt
910: erster Schmierkanal
912: Schmiermittelzufuhröffnungen
915: Ausgangsausrichtzapfen
1000: elektrischer Antriebsstrang
1002: Getriebe
1005: erster Getriebezug
1010: zweiter Getriebezug
1015: zweites Planetengetriebe
1020: zweiter Träger
1025: erste Ausgangswelle
1030: zweite Ausgangswelle
1035: dritte Ausgangswelle
1040: erste Kupplung
1045: Klauenkupplung
1050: Kupplungskranz
1055: Kupplungsaktuator
1060: Kupplungseingriffselement
1065: Bereichselement
1070: zweite Kupplung
1075: SOWC
1080: Kupplungseingriffselement
1085: Kupplungsaktuator
920: stromaufwärtiger Ausrichtzapfen
925: Motorabschnitt
930: Getriebeabschnitt

Claims

Antriebsstrangsystem (105), umfassend: einen ersten Elektromotor (210, 810) mit einer ununterbrochenen Verbindung mit einem Ausgang und einen zweiten Elektromotor (215, 815) mit einer unterbrechbaren Verbindung mit dem Ausgang; wobei der erste Elektromotor (210, 810) eine erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) und der zweite Elektromotor (215, 815) eine zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) aufweist, die axial entlang einer Längsachse (305) ausgerichtet sind; und wobei die erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) und die zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) in stirnseitigem Eingriff gekoppelt sind.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 1, wobei sich der erste (210, 810) und der zweite (215, 815) Elektromotor um eine gemeinsame Drehachse drehen.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 2, wobei die Drehachse des zweiten Elektromotors (215, 815) mit der Drehachse für eine Antriebswelle (125) des Ausgangs fluchtet.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 1, wobei die erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) einen Wellenausrichtzapfen (410) aufweist, der innerhalb der zweiten Ausgangswelle (245, 845, 1030) aufgenommen ist.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 4, ferner Folgendes umfassend: einen Kupplungskranz (405, 1050), der den stirnseitigen Eingriff der ersten Ausgangswelle (240, 840, 1025) und der zweiten Ausgangswelle (245, 845, 1030) umgibt, um eine verschachtelte Anordnung zu bilden.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 5, wobei die zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) ein Bereichselement (1065) aufweist, das innerhalb des Kupplungskranzes (405, 1050) aufgenommen ist.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 6, wobei der Kupplungskranz (405, 1050) dazu ausgelegt ist, das Bereichselement (1065) während des Schaltens in Richtung der ersten Ausgangswelle (240, 840, 1025) zu ziehen.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 6, ferner umfassend: ein Kupplungseingriffselement (285, 865, 1060, 1080), das den Kupplungskranz (405, 1050) mit der ersten Ausgangswelle (240, 840, 1025) koppelt.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 1, wobei die erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) einen ersten Schmierkanal (510, 910) aufweist und die zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) einen zweiten Schmierkanal (515) aufweist, der fluidisch mit dem ersten Schmierkanal (510, 910) gekoppelt ist.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 9, wobei die erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) eine Schmiermittelzufuhröffnung (520, 912) definiert, die sich von dem ersten Schmierkanal (510, 910) zu einer Außenseite der ersten Ausgangswelle (240, 840, 1025) erstreckt.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 1, wobei die erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) an gegenüberliegenden Enden Ausrichtzapfen aufweist.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 1, wobei die zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) an einem Ende einen Ausrichtzapfen und am gegenüberliegenden Ende einen Ausrichtzapfenhohlraum (420) aufweist.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 12, wobei der Ausrichtzapfenhohlraum (420) von einem Bereichselement (1065) mit einem oder mehreren Bereichselementverzahnungen umgeben ist.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein erstes Planetengetriebe (230, 830), das mit der ersten Ausgangswelle (240, 840, 1025) gekoppelt ist, und ein zweites Planetengetriebe (235, 835), das mit der zweiten Ausgangswelle (245, 845, 1030) gekoppelt ist.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 14, wobei die erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) eine erste Sonnenradverzahnung aufweist, die einen Teil des ersten Planetengetriebes (230, 830) bildet, und die zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) eine zweite Sonnenradverzahnung aufweist, die einen Teil des zweiten Planetengetriebes (235, 835) bildet.
Antriebsstrangsystem (105), umfassend: einen ersten Elektromotor (210, 810) mit einer ununterbrochenen Verbindung mit einem Ausgang und einen zweiten Elektromotor (215, 815) mit einer unterbrechbaren Verbindung mit dem Ausgang; wobei sich der erste und der zweite Elektromotor (215, 815) um eine gemeinsame Drehachse drehen; und wobei der erste Elektromotor (210, 810) eine erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) aufweist, die mit einer zweiten Ausgangswelle (245, 845, 1030) des zweiten Elektromotors (215, 815) verbunden ist.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 16, wobei die Drehachse des zweiten Elektromotors (215, 815) mit der Drehachse für eine Antriebswelle (125) des Ausgangs fluchtet.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 16, wobei der erste Elektromotor (210, 810) und der zweite Elektromotor (215, 815) selektiv über eine geteilte Welle gekoppelt sind, die eine zwischen den Motoren (210, 215, 810, 815) angeordnete Kupplung (280, 860) aufweist.
Antriebsstrangsystem (105), umfassend: einen ersten Elektromotor (210, 810) mit einer ununterbrochenen Verbindung mit einem Ausgang und einen zweiten Elektromotor (215, 815) mit einer unterbrechbaren Verbindung mit dem Ausgang; wobei sich der erste und der zweite Elektromotor (215, 815) um eine gemeinsame Drehachse drehen; wobei die Drehachse des zweiten Elektromotors (215, 815) mit der Drehachse für eine Antriebswelle (125) des Ausgangs fluchtet; und wobei der erste Elektromotor (210, 810) eine erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) aufweist, die eine zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) des zweiten Elektromotors (215, 815) umschließt.
Antriebsstrangsystem (105) nach Anspruch 19, wobei der erste Elektromotor (210, 810) und der zweite Elektromotor (215, 815) selektiv über eine geteilte Welle gekoppelt sind, die eine zwischen den Motoren (210, 215, 810, 815) angeordnete Kupplung (280, 860) aufweist.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der erste und der zweite Elektromotor (215, 815) um eine gemeinsame Drehachse drehen.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drehachse des zweiten Elektromotors (215, 815) mit der Drehachse für eine Antriebswelle (125) des Ausgangs fluchtet.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Elektromotor (210, 810) eine erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) und der zweite Elektromotor (215, 815) eine zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) aufweist, die axial entlang einer Längsachse ausgerichtet sind.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) und die zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) in stirnseitigem Eingriff gekoppelt sind.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) einen Wellenausrichtzapfen (410) aufweist, der innerhalb der zweiten Ausgangswelle (245, 845, 1030) aufgenommen ist.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen Kupplungskranz (405, 1050), der den stirnseitigen Eingriff der ersten Ausgangswelle (240, 840, 1025) und der zweiten Ausgangswelle (245, 845, 1030) umgibt, um eine verschachtelte Anordnung zu bilden.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) ein Bereichselement (1065) aufweist, das innerhalb des Kupplungskranzes (405, 1050) aufgenommen ist.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kupplungskranz (405, 1050) dazu ausgelegt ist, das Bereichselement (1065) während des Schaltens in Richtung der ersten Ausgangswelle (240, 840, 1025) zu ziehen.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein Kupplungseingriffselement (285, 865, 1060, 1080), das den Kupplungskranz (405, 1050) mit der ersten Ausgangswelle (240, 840, 1025) koppelt.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) einen ersten Schmierkanal (510, 910) aufweist und die zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) einen zweiten Schmierkanal (515) aufweist, der fluidisch mit dem ersten Schmierkanal (510, 910) gekoppelt ist.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) eine Schmiermittelzufuhröffnung (520, 912) definiert, die sich von dem ersten Schmierkanal (510, 910) zu einer Außenseite der ersten Ausgangswelle (240, 840, 1025) erstreckt.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) an gegenüberliegenden Enden Ausrichtzapfen aufweist.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) an einem Ende einen Ausrichtzapfen und am gegenüberliegenden Ende einen Ausrichtzapfenhohlraum (420) aufweist.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausrichtzapfenhohlraum (420) von einem Bereichselement (1065) mit einem oder mehreren Bereichselementverzahnungen umgeben ist.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein erstes Planetengetriebe (230, 830), das mit der ersten Ausgangswelle (240, 840, 1025) gekoppelt ist, und ein zweites Planetengetriebe (235, 835), das mit der zweiten Ausgangswelle (245, 845, 1030) gekoppelt ist.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) eine erste Sonnenradverzahnung (415) aufweist, die einen Teil des ersten Planetengetriebes (230, 830) bildet, und die zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) eine zweite Sonnenradverzahnung (425) aufweist, die einen Teil des zweiten Planetengetriebes (235, 835) bildet.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Elektromotor (210, 810) eine erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) aufweist, die eine zweite Ausgangswelle (245, 845, 1030) des zweiten Elektromotors (215, 815) umschließt.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Elektromotor (210, 810) eine erste Ausgangswelle (240, 840, 1025) aufweist, die von einer zweiten Ausgangswelle (245, 845, 1030) des zweiten Elektromotors (215, 815) umschlossen ist.
Antriebsstrangsystem (105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Elektromotor (210, 810) und der zweite Elektromotor (215, 815) selektiv über eine geteilte Welle gekoppelt sind, die eine zwischen den Motoren (210, 215, 810, 815) angeordnete Kupplung (280, 860) aufweist.