DE202020100984U1

DE202020100984U1 - Antriebsachse mit einer Trennvorrichtung

Info

Publication number: DE202020100984U1
Application number: DE202020100984.2U
Authority: DE
Original assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Current assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: US20220128139A1; US11274735B2; US20200278013A1; US11674575B2; CN213472793U

Abstract

System, umfassend:
eine elektrische Antriebsachse umfassend einen elektrischen Motor, eine Getriebeanordnung, ein Differential und eine Trennvorrichtung, wobei die Getriebeanordnung dafür ausgelegt ist, ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zwischen dem elektrischen Motor und dem Differential zu erzeugen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft elektrische Antriebsachsen und genauer eine elektrische Antriebsachse mit einer Trennvorrichtung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektro- und Hybrid-Elektrofahrzeuge nutzen eine elektrische Leistungsquelle, die mit einem elektrischen Motor kommuniziert, um einen Antrieb oder eine Antriebsunterstützung für das Fahrzeug bereitzustellen. Elektrofahrzeuge haben verschiedene Eigenschaften, die sie herkömmlichen Fahrzeugen, die mit Verbrennungsmotoren angetrieben werden, überlegen machen. Zum Beispiel erzeugen elektrische Motoren weniger Vibrationen als Verbrennungsmotoren, und elektrische Motoren erreichen ein maximales Drehmoment schneller als Verbrennungsmotoren.
Eine Trennvorrichtung zum Entkoppeln des elektrischen Motors von den Fahrzeugrädern, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht durch den elektrischen Motor beschränkt wird, kann in manchen Anwendungen erstrebenswert sein. Angesichts des oben Geschilderten besteht nach wie vor ein Bedarf an einer Trennvorrichtung für eine elektrische Antriebsachse, die keine komplexen und teuren Komponenten braucht.
Es wäre erstrebenswert, eine elektrische Antriebsachse mit einer Trennvorrichtung zu erzeugen, die in Bezug auf Größe und Gewicht kompakt bleibt.
KURZFASSUNG
Gemäß und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung wurde überraschenderweise eine elektrische Antriebsachse mit einer Trennvorrichtung gefunden, die in Bezug auf Größe und Gewicht kompakt bleibt.
Die vorliegende Offenbarung gibt eine elektrische Antriebsachse an. In einer Ausführungsform umfasst eine elektrische Antriebsachse: einen elektrischen Motor, eine Getriebeanordnung, ein Differential und eine Trennvorrichtung, wobei die Getriebeanordnung dafür ausgelegt ist, ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zwischen dem elektrischen Motor und dem Differential zu erzeugen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen werden als Teil der Patentschrift hierin aufgenommen. Die hierin beschriebenen Zeichnungen stellen Ausführungsformen des vorliegend offenbarten Gegenstands dar und sollen ausgewählte Prinzipien und die Lehren der vorliegenden Offenbarung erläutern. Jedoch stellen die Zeichnungen nicht alle möglichen Implementierungen des vorliegend offenbarten Gegenstands dar und sollen den Bereich der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise beschränken.

1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Fahrzeugantriebssystem gemäß einer Ausführungsform des vorliegend offenbarten Gegenstands darstellt;
2 ist ein schematisches Diagramm, das einen Abschnitt einer elektrischen Antriebsachse des in 1 gezeigten Antriebssystems einschließlich eines elektrischen Motors, eines ersten Planetengetriebesystems, eines zweiten Planetengetriebesystems und eines Differentials darstellt;
3 ist eine Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Abschnitts der elektrischen Antriebsachse, wobei eine Trennvorrichtung des Differentials nicht gezeigt ist;
4 ist ein seitlicher Aufriss eines Abschnitts der elektrischen Antriebsachse des Antriebssystems, das in 1 gezeigt ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
5 ist eine Querschnittsansicht des Abschnitts der elektrischen Antriebsachse, der in 4 gezeigt ist, entlang einer Schnittlinie A-A;
6 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts des Differentials der elektrischen Antriebsachse, die in 4 gezeigt ist;
7 ist ein seitlicher Aufriss einer Trennvorrichtung des in 5-6 gezeigten Differentials;
8 ist eine Explosionsansicht der in 7 gezeigten Trennvorrichtung;
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Trennvorrichtung, die in 7-8 gezeigt ist;
10 ist ein vorderer Aufriss des Abschnitts der Trennvorrichtung, der in 7-9 gezeigt ist;
11 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts des Differentials der elektrischen Antriebsachse, der in 4 gezeigt ist;
12 ist eine Querschnittansicht eines Abschnitts der elektrischen Antriebsachse, der in 1 gezeigt ist, gemäß einer anderen Ausführungsform des vorliegend offenbarten Gegenstands;
13 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts des Differentials der elektrischen Antriebsachse, der in 12 gezeigt ist;
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Differentials der elektrischen Antriebsachse, der in 12-13 gezeigt ist;
15 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts des Differentials der elektrischen Antriebsachse, der in 12-14 gezeigt ist;
16 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Abschnitts des Differentials der elektrischen Antriebsachse, der in 14 gezeigt ist;
17 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der elektrischen Antriebsachse gemäß einer anderen Ausführungsform des vorliegend offenbarten Gegenstands, wobei ein elektrischer Motor und ein Gehäuse nicht gezeigt sind;
18 ist eine perspektivische Ansicht des Abschnitts der elektrischen Antriebsachse, der in 17 gezeigt ist;
19 ist eine Draufsicht von oben auf einen ersten Gehäuseabschnitt der in 18 gezeigten elektrischen Antriebsachse;
20 ist ein frontaler Aufriss des in 19 gezeigten ersten Gehäuseabschnitts der elektrischen Antriebsachse;
21 ist eine Draufsicht von oben auf einen zweiten Gehäuseabschnitt der elektrischen Antriebsachse, der in 18 gezeigt ist;
22 ist ein frontaler Aufriss des in 21 gezeigten zweiten Gehäuseabschnitts der elektrischen Antriebsachse;
23 ist eine perspektivische Ansicht eines Differentials der elektrischen Antriebsachse, die in 17 gezeigt ist;
24 ist ein seitlicher Aufriss des in 23 gezeigten Differentials;
25 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts des in 24 gezeigten Differentials entlang einer Linie A-A;
26 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Abschnitts eines Ausgleichsgehäuses des in 23-25 gezeigten Differentials;
27 ist ein seitlicher Aufriss des in 26 gezeigten Abschnitts des Ausgleichsgehäuses;
28 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Abschnitts des Ausgleichsgehäuses des in 23-25 gezeigten Differentials;
29 ist ein frontaler Aufriss des in 28 gezeigten zweiten Abschnitts des Ausgleichsgehäuses des Differentials;
30 ist eine perspektivische Ansicht des in 23-25 gezeigten Differentials, die nur eine Ritzelhülse, eine Ritzelwelle und Ritzel zeigt;
31 ist eine perspektivische Ansicht der in 30 gezeigten Ritzelhülse;
32 ist eine Querschnittsansicht der in 30-31 gezeigten Ritzelhülse;
33 ist eine perspektivische Ansicht eines Kolbenelements des in 23-25 gezeigten Differentials; und
34 ist ein seitlicher Aufriss des in 33 gezeigten Kolbenelements.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Man beachte, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen und Schrittfolgen annehmen kann, außer wenn ausdrücklich etwas Anderes angegeben ist. Man beachte außerdem, dass die jeweiligen Baugruppen und Systeme, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Patentschrift beschrieben sind, nur Ausführungsbeispiele der hierin definierten erfinderischen Ideen sind. Somit sollen jeweilige Abmessungen, Richtungen oder andere physische Eigenschaften in Bezug auf die offenbarten Ausführungsformen nicht als Beschränkungen aufgefasst werden, solange nicht ausdrücklich etwas Anderes angegeben ist. Auch wenn dies nicht der Fall sein muss, können einander ähnliche Elemente in verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen innerhalb dieses Bereichs der Anmeldung gemeinsam mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden.
Nachstehend werden Ausführungsformen einer elektrischen Antriebsachse 100 beschrieben. In bestimmten Ausführungsformen wird die elektrische Antriebsachse 100 mit einem rein elektrischen Fahrzeug (nicht abgebildet) verwendet, wo die elektrische Antriebsachse 100 die einzige Antriebsachse ist. In anderen Ausführungsformen wird die elektrische Antriebsachse, wie in 1 dargestellt, mit einem Vierradantriebs-Hybridfahrzeug 10 verwendet, wo die Vorderachse von einem Verbrennungsmotor 12 angetrieben wird und die Hinterachse die elektrische Antriebsachse 100 ist (oder umgekehrt). In noch anderen Ausführungsformen wird die elektrische Antriebsachse 100 in einem Hybrid-Lastkraftwagen (nicht abgebildet) verwendet, der eine Tandemachse umfasst, bei der die vordere Tandemachse von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird und die hintere Tandemachse die elektrische Antriebsachse 100 ist (oder umgekehrt). Die elektrische Antriebsachse 100 kann in Lastkraftwagen, in sowohl leichten als auch schweren Nutzfahrzeugen, und für Personen-, Gelände- und Sport-Geländefahrzeugen Verwendung finden. Außerdem kann die hierin beschriebene elektrische Antriebsachse 100 zur Verwendung in vorderen und/oder hinteren Antriebsachsen und in lenkbaren und nicht-lenkbaren Achsen angepasst werden. Ein Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass die elektrische Antriebsachse 100 auch in der Industrie, auf der Schiene, beim Militär, in der Landwirtschaft und in der Luft- und Raumfahrt Anwendung findet.
In bestimmten Ausführungsform, wie in 2-3 dargestellt, kann die elektrische Antriebsachse 100 ein integriertes Antriebssystem umfassen. In einer Ausführungsform schließt die elektrische Antriebsachse 100 einen elektrischen Motor 104 (z.B. einen Elektromotor) ein, der mit einer Energiequelle (nicht abgebildet) gekoppelt ist. Der elektrische Motor 104 kann eine Permanentmagnet-Synchronmaschine sein, die einen Stator umfasst, der konzentrisch um einen Rotor angeordnet ist. Die elektrische Antriebsachse 100 kann außerdem einen Wechselrichter (nicht abgebildet) umfassen zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom, wenn der elektrische Motor 104 verwendet wird, um das Fahrzeug anzutreiben, und zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom, wenn das Fahrzeug langsamer wird. Der elektrische Motor 104 kann hierin als ein Motor-Generator bezeichnet werden. Ferner kann die elektrische Antriebsachse 100 ein Kühlfluid (nicht abgebildet) einschlie-ßen, wie unter anderem Automatikgetriebeöl oder Achsöl, das in das Schmiermittel der elektrischen Antriebsachse 100 integriert ist, um den elektrischen Motor 104 und den Wechselrichter zu kühlen. In einer anderen Ausführungsform (nicht abgebildet) muss das Kühlfluid für den elektrischen Motor 104 und den Wechselrichter nicht in das Achsöl integriert sein. Der elektrische Antrieb kann entweder ein koaxiales (wie gezeigt) oder ein zur Achse versetztes Layout haben, wo die Achswelle, die das Rad mit dem Differential verbindet, nicht durch die Mitte des Motors, sondern vielmehr parallel zur Motorachse verläuft.
Eine Motorabtriebswelle 106 ist mit dem Rotor des elektrischen Motors 104 gekoppelt, so dass sie sich mit diesem dreht. Ein erstes Zahnrad 108 ist mit der Motorabtriebswelle 106 gekoppelt. Der elektrische Motor 104 treibt eine Zahnradanordnung 110 über die Motorabtriebswelle 106 und das erste Zahnrad 108 an. In einer in 2-3 dargestellten Ausführungsform ist die Zahnradanordnung 110 koaxial zur Motorabtriebswelle 106 angeordnet. Wie in 2 und 3 dargestellt ist, umfasst die Zahnradanordnung 110 ein erstes Planetengetriebesystem 112 und ein zweites Planetengetriebesystem 114. Das erste Planetengetriebesystem 112 weist das erste Zahnrad 108 (das als Sonnenrad fungiert), mehrere Planetenräder 116, die an einem Träger 117 montiert sind, und ein Hohlrad 118 auf. Das erste Planetengetriebesystem 112 ist dafür ausgelegt, ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zu erzeugen.
In bestimmten Ausführungsformen ist das erste Planetengetriebesystem 112 dafür ausgelegt, eine Verringerung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Elektromotor 104 und dem zweiten Planetengetriebesystem 114 zu erzeugen. Man beachte jedoch, dass die Verringerung des Übersetzungsverhältnisses des ersten Planetengetriebesystems 112 davon abhängt, welches von den Planetenrädern 116 und vom Hohlrad 118 funktionsmäßig mit dem ersten Zahnrad 108 verbunden ist, welches vom ersten Zahnrad 108, den Planetenrädern 116 und dem Hohlrad 118 stationär ist, und welches vom ersten Zahnrad 108, von den Planetenrädern 116 und vom Hohlrad 118 funktionsmäßig mit dem zweiten Planetengetriebesystem 114 verbunden ist.
In den in 2-13 gezeigten Ausführungsformen sind die Planetenräder 116 über den Träger 117 funktionsmäßig mit dem zweiten Planetengetriebesystem 114 verbunden, und das Hohlrad 118 ist stationär und fest an einem Gehäuse 119 montiert. Zum Beispiel kann das Hohlrad 118 fest an dem Achsgehäuse montiert werden, falls gewünscht. In der gezeigten Ausführungsform weist das erste Planetengetriebesystem 112 drei in Umfangsrichtung gleich beabstandete Planetenräder 116 auf, die an dem Träger 117 montiert sind. Man beachte jedoch, dass das erste Planetengetriebesystem 112 je nach Wunsch Planetenräder 116 in beliebiger Zahl und Größe einschließen kann. Ein Durchschnittsfachmann sollte ferner verstehen, dass die Planetenräder 116 an verschiedenen anderen Positionen an dem Träger 117 montiert werden können. Wie dargestellt, steht jedes von den Planetenrädern 116 in kämmendem Eingriff mit dem ersten Zahnrad 108 und dem Hohlrad 118. Verschiedene Verfahren eines kämmenden Eingreifens zwischen jedem von den Planetenrädern 116, dem ersten Zahnrad 108 und dem Hohlrad 118 können je nach Wunsch verwendet werden.
In bestimmten Ausführungsformen weist der Träger 117 eine erste Stirnplatte 120, eine zweite Stirnplatte 122, die von der ersten Stirnplatte 120 beabstandet ist, und einen dazwischen ausgebildeten Steg 123 auf. Wie in 5 deutlicher gezeigt ist, sind in jeder von den Stirnplatten 120, 122 mehrere Öffnungen 124 bzw. 126 ausgebildet. Die Öffnungen 124, die in der ersten Stirnplatte 120 ausgebildet sind, sind an den Öffnungen 126, die in der zweiten Stirnplatte 122 ausgebildet sind, ausgerichtet. Außerdem können an dem Steg 123 Aussparungen (nicht gezeigt) an winkelmäßig voneinander beabstandeten Stellen, die an den Öffnungen 124, 126 ausgerichtet sind, ausgebildet sein, damit zumindest ein Abschnitt der Planetenräder 116 von dort vorstehen kann. In der gezeigten Ausführungsform sind in den Stirnplatten 120, 122 jeweils drei in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Öffnungen 124 bzw. 126 ausgebildet. Man beachte jedoch, dass die Stirnplatten 120, 122 je nach Wunsch Öffnungen 124, 126 einer beliebigen Zahl und Größe aufweisen können und dass der Steg 123 Aussparungen einer beliebigen Zahl und Größe aufweisen kann. Ein Durchschnittsfachmann sollte ferner verstehen, dass die Öffnungen 124, 126 an verschiedenen anderen Positionen in den jeweiligen Stirnplatten 120, 122 ausgebildet werden können und dass die Aussparungen (nicht gezeigt) an verschiedenen anderen Positionen in dem Steg 123 ausgebildet werden können.
Das gezeigte erste Planetengetriebesystem 112 weist ferner mehrere Ritzelwellen 128 auf. Jede von den Ritzelwellen 128 ist axial durch eines von den Planetenrädern 116 hindurch angeordnet und wird an ihren entsprechenden Enden 130, 132 von einem Paar Öffnungen 124, 126 gelagert, das in den jeweiligen Stirnplatten 120, 122 des Trägers 117 ausgebildet ist. Die Ritzelwellen 128 können je nach Wunsch anhand von beliebigen Vorrichtungen oder Verfahren mit dem Träger 117 gekoppelt werden, wie etwa dadurch, dass sie beispielsweise in die Öffnungen 124, 126 geschrumpft oder von einem Stift gesichert werden. Ein Nadellager 134, das in 5 gezeigt ist, ist radial auf einem Außenrand von jeder der Ritzelwellen 128 angeordnet. Die einzelnen Planetenräder 116 werden von dem Nadellager 134 drehfähig auf dem Außenrand der einzelnen Ritzelwellen 128 gelagert. In bestimmten Ausführungsformen weist jede von den Ritzelwellen 128 eine allgemein zylindrische Form auf. Man beachte jedoch, dass die Ritzelwellen 128 je nach Wunsch andere Formen und Größen haben können.
Wie deutlicher in 5 dargestellt ist, kann in mindestens einer von den Ritzelwellen 128 mindestens eine Fluidleitung 135 ausgebildet sein. In bestimmten Ausführungsformen weist jede von den Ritzelwellen 128 mindestens eine erste Fluidleitung 135A auf, die so ausgebildet ist, dass sie axial durch sie hindurch verläuft, sowie mindestens eine zweite Fluidleitung 1358, die so ausgebildet ist, dass sie radial von der mindestens einen ersten Fluidleitung 135A zu ihrer Außenrandfläche verläuft. Die Fluidleitungen 135A, 1358 lassen einen Strom eines Fluids (z.B. eines Schmiermittels) von einer Fluidquelle (nicht gezeigt) bis in das erste Planetengetriebesystem 112 hinein zu, um dort eine Schmierung bereitzustellen. Man beachte, dass je nach Wunsch Fluidleitungen 135 in beliebiger Zahl, Größe und Form in jeder der Ritzelwellen 128 ausgebildet werden können.
In bestimmten Ausführungsformen weist das erste Planetengetriebesystem 112 ferner ein erstes Schubelement 136 und ein zweites Schubelement 138 auf. Die Schubelemente 136, 138 sind dafür ausgelegt, eine Reibung und einen übermäßigen Verschleiß zwischen den Planetenrädern 116 und dem Träger 117 zu minimieren. In bestimmten Ausführungsformen ist jedes von den Schubelementen 136, 138 eine allgemein kreisförmige Scheibe, durch die hindurch eine axiale zylindrische Bohrung ausgebildet ist. Man beachte, dass die einzelnen Schubelemente 136, 138 je nach Wunsch verschiedene Formen und Größen haben können. Wie in 5 dargestellt ist, ist das erste Schubelement 136 um jede der Ritzelwellen 128 angeordnet und zwischen der ersten Stirnplatte 120 des Trägers 117 und mindestens einem der Planetenräder 116 angeordnet. Ebenso ist das zweite Schubelement 138 um jede der Ritzelwellen 128 angeordnet und zwischen der zweiten Stirnplatte 122 des Trägers 117 und mindestens einem der Planetenräder 116 angeordnet. Wie gezeigt, kann jedes bzw. jeder von den Planetenrädern 116, dem Träger 117 und den Schubelementen 136, 138 mindestens eine im Wesentlichen plane Fläche aufweisen. Man beachte jedoch, dass jedes bzw. jeder von den Planetenrädern 116, dem Träger 117 und den Schubelementen 136, 138 mindestens eine Fläche aufweisen kann, die verschiedene Muster und Konfigurationen von Kanälen, die darin ausgebildet sind, und Vorsprünge, die darauf ausgebildet sind, aufweist.
Wie deutlicher in 5 gezeigt ist, weist der Träger 117 ferner eine ringförmige Nabe 140 auf, die sich von einer Außenfläche der zweiten Stirnplatte 122 axial auswärts erstreckt. Die ringförmige Nabe 140 weist mehrere Keilprofile 142 oder einen Verbinder (nicht gezeigt) auf, die auf ihrer Innenumfangsfläche ausgebildet sind. Obwohl die gezeigte ringförmige Nabe 140 einstückig an dem Träger 117 ausgebildet ist, sei klargestellt, dass sie als separate und abgegrenzte Komponente des Trägers 117 mit der zweiten Stirnplatte 122 gekoppelt sein kann, falls gewünscht. Die ringförmige Nabe 140 ist konzentrisch um eine Vorgelegewelle 150 herum angeordnet. In bestimmten Ausführungsformen weist die Vorgelegewelle 150 mehrere Keilprofile 151 auf, die an ihrer Außenumfangsfläche ausgebildet sind. Wie abgebildet ist das erste Planetengetriebesystem 112 funktionsmäßig mit dem zweiten Planetengetriebesystem 114 verbunden. In bestimmten Ausführungsformen ist eine Verkeilung zwischen Planetengetriebesystemen 112, 114 ausgebildet, bei der die Keilprofile 142 der ringförmigen Nabe 140 mit den Keilprofilen 151 der Vorgelegewelle 150 kämmen.
Nun soll das zweite Planetengetriebesystem 114 betrachtet werden. Das zweite Planetengetriebesystem 114 weist ein zweites Zahnrad 152 (das als Sonnenrad fungiert), das mit der Vorgelegewelle 150 gekoppelt ist, mehrere Planetenräder 156, die an einem Träger 157 montiert sind, und ein Hohlrad 158 auf. Das zweite Planetengetriebesystem 114 ist dafür ausgelegt, ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zu erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen ist das zweite Planetengetriebesystem 114 dafür ausgelegt, eine Verringerung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem ersten Planetengetriebesystem 112 und einem Differential 160 zu erzeugen. Man beachte jedoch, dass die Verringerung des Übersetzungsverhältnisses des zweiten Planetengetriebesystems 114 davon abhängt, welches von dem zweiten Zahnrad 152, den Planetenrädern 156 und dem Hohlrad 158 funktionsmäßig mit dem ersten Planetengetriebesystem 112 verbunden ist, welches vom zweiten Zahnrad 152, den Planetenrädern 156 und dem Hohlrad 158 stationär ist, und welches vom zweiten Zahnrad 152, von den Planetenrädern 156 und vom Hohlrad 158 funktionsmäßig mit dem Differential 160 verbunden ist.
In den in 2-13 gezeigten Ausführungsformen sind die Planetenräder 156 über den Träger 157 funktionsmäßig mit dem Differential 160 verbunden und das Hohlrad 158 stationär und fest an einem Gehäuse 161 montiert. Zum Beispiel kann das Hohlrad 158 fest an dem Achsgehäuse montiert werden, falls gewünscht. In der gezeigten Ausführungsform weist das zweite Planetengetriebesystem 114 drei in Umfangsrichtung gleich beabstandete Planetenräder 156 auf, die an dem Träger 157 montiert sind. Man beachte jedoch, dass das zweite Planetengetriebesystem 114 je nach Wunsch Planetenräder 156 in beliebiger Zahl und Größe einschließen kann. Ein Durchschnittsfachmann sollte ferner verstehen, dass die Planetenräder 156 an verschiedenen anderen Positionen an dem Träger 157 montiert werden können. Wie dargestellt, steht jedes von den Planetenrädern 156 in kämmendem Eingriff mit dem zweiten Zahnrad 152 und dem Hohlrad 158. Verschiedene Verfahren eines kämmenden Eingreifens zwischen jedem von den Planetenrädern 156, dem zweiten Zahnrad 152 und dem Hohlrad 158 können je nach Wunsch verwendet werden.
In bestimmten Ausführungsformen weist der Träger 157 eine erste Stirnplatte 164, einen ersten Abschnitt 166 eines Ausgleichsgehäuses 167, das von der ersten Stirnplatte 164 beabstandet ist, und einen dazwischen ausgebildeten Steg 168, der in 5 gezeigt ist, auf. Demgemäß ist der Träger 157 des zweiten Planetengetriebesystems 114 einstückig mit dem Differential 160 ausgebildet. Wie in 5 dargestellt ist, weisen sowohl die erste Stirnplatte 164 als auch der erste Abschnitt 166 des Ausgleichsgehäuses 167 mehrere Öffnungen 174 bzw. 176 auf, die darin ausgebildet sind. Die Öffnungen 174, die in der ersten Stirnplatte 164 ausgebildet sind, sind an den Öffnungen 176, die im ersten Abschnitt 166 des Ausgleichsgehäuses 167 ausgebildet sind, ausgerichtet. Außerdem können an dem Steg 168 Aussparungen (nicht gezeigt) an winkelmäßig voneinander beabstandeten Stellen, die an den Öffnungen 174, 176 ausgerichtet sind, ausgebildet sein, damit zumindest ein Abschnitt der Planetenräder 156 von dort vorstehen kann. In der dargestellten Ausführungsform sind in der ersten Stirnplatte 164 und im ersten Abschnitt 166 des Ausgleichsgehäuses 167 jeweils drei in der Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Öffnungen 174 bzw. 176 ausgebildet. Man beachte jedoch, dass je nach Wunsch die erste Stirnplatte 164 und der erste Abschnitt 166 des Ausgleichsgehäuses 167 Öffnungen 174, 176 in einer beliebigen Zahl und Größe aufweisen können und der Steg 168 Aussparungen in einer beliebigen Zahl und Größe aufweisen kann. Ein Durchschnittsfachmann sollte ferner verstehen, dass die Öffnungen 174, 176 an verschiedenen anderen Positionen in der ersten Stirnplatte 164 bzw. dem ersten Abschnitt 166 des Ausgleichsgehäuses 167 ausgebildet werden können und dass die Aussparungen (nicht gezeigt) an verschiedenen anderen Positionen in dem Steg 168 ausgebildet werden können.
Das gezeigte zweite Planetengetriebesystem 114 weist ferner mehrere Ritzelwellen 182 auf. Jede von den Ritzelwellen 182 ist axial durch eines von den Planetenrädern 156 hindurch angeordnet und wird an ihren entsprechenden Enden 184, 186 von einem Paar von den Öffnungen 174, 176 gelagert, das in der ersten Stirnplatte 164 des Trägers 157 bzw. im ersten Abschnitt 166 des Ausgleichsgehäuses 167 ausgebildet ist. Die Ritzelwellen 182 können je nach Wunsch anhand von beliebigen Vorrichtungen oder Verfahren mit dem Träger 157 und dem Ausgleichsgehäuse 167 gekoppelt werden, wie etwa dadurch, dass sie beispielsweise in die Öffnungen 174, 176 geschrumpft oder von einem Stift gesichert werden. Ein Paar Nadellager 188, das in 5 gezeigt ist, ist radial an einem Außenrand von jeder der Ritzelwellen 182 angeordnet. Jedes der einzelnen Planetenräder 156 ist von den Nadellagern 188 drehfähig auf dem Außenrand der einzelnen Ritzelwellen 182 gelagert. In bestimmten Ausführungsformen weist jede von den Ritzelwellen 182 eine allgemein zylindrische Form auf. Man beachte jedoch, dass die Ritzelwellen 182 andere Formen und Größen haben können, wenn gewünscht.
Wie deutlicher in 5 dargestellt ist, kann in mindestens einer von den Ritzelwellen 182 mindestens eine Fluidleitung 189 ausgebildet sein. In bestimmten Ausführungsformen weist jede von den Ritzelwellen 182 mindestens eine erste Fluidleitung 189A auf, die so ausgebildet ist, dass sie axial durch sie hindurch verläuft, sowie mindestens eine zweite Fluidleitung 1898, die so ausgebildet ist, dass sie radial von der mindestens einen ersten Fluidleitung 189A zu einer ihrer Außenrandflächen verläuft. Die Fluidleitungen 189A, 1898 lassen einen Strom eines Fluids (z.B. eines Schmiermittels) von einer Fluidquelle (nicht gezeigt) bis in das zweite Planetengetriebesystem 114 hinein zu, um dort eine Schmierung bereitzustellen. Man beachte, dass in jeder der Ritzelwellen 182 je nach Wunsch Fluidleitungen 189 in einer beliebigen Zahl, Größe und Form ausgebildet werden können.
In bestimmten Ausführungsformen weist das zweite Planetengetriebesystem 114 ferner ein erstes Schubelement 190 und ein zweites Schubelement 192 auf. Die Schubelemente 190, 192 sind dafür ausgelegt, eine Reibung und einen übermäßigen Verschleiß zwischen den Planetenrädern 156, der ersten Stirnplatte 164 des Trägers 157 und dem ersten Abschnitt 166 des Ausgleichsgehäuses 167 zu minimieren. In bestimmten Ausführungsformen ist jedes von den Schubelementen 190, 192 eine allgemein kreisförmige Scheibe, durch die hindurch eine axiale zylindrische Bohrung ausgebildet ist. Man beachte, dass die einzelnen Schubelemente 190, 192 je nach Wunsch verschiedene Formen und Größen aufweisen können. Wie in 5 dargestellt ist, ist das erste Schubelement 190 um jede der Ritzelwellen 182 angeordnet und zwischen der ersten Stirnplatte 165 des Trägers 157 und mindestens einem der Planetenräder 156 angeordnet. Ebenso ist das zweite Schubelement 192 um jede der Ritzelwellen 182 angeordnet und zwischen dem Abschnitt 166 des Differentials 160 und mindestens einem der Planetenräder 156 angeordnet. Wie gezeigt können die Planetenräder 156, die erste Stirnplatte 164 des Trägers 157, der erste Abschnitt 166 des Ausgleichsgehäuses 167 und die Schubelemente 190, 192 jeweils mindestens eine im Wesentlichen plane Fläche aufweisen. Man beachte jedoch, dass jedes der Planetenräder 156, die erste Stirnplatte 164 des Trägers 157, der erste Abschnitt 166 des Ausgleichsgehäuses 167 und die Schubelemente 190, 192 jeweils mindestens eine Fläche aufweisen können, in der verschiedene Muster und Konfigurationen von Kanälen ausgebildet sind und auf der Vorsprünge ausgebildet sind.
Ein Schubelement 194 ist zwischen dem ersten Planetengetriebesystem 112 und dem zweiten Planetengetriebesystem 114 angeordnet. Das Schubelement 194 ist dafür ausgelegt, eine Reibung und einen übermäßigen Verschleiß zwischen dem zweiten Schubelement 122 des Trägers 117 und der ersten Stirnplatte 164 des Trägers 157 zu minimieren. In den bestimmten Ausführungsformen ist das Schubelement 194 eine allgemein kreisförmige Scheibe, durch die hindurch eine axiale zylindrische Bohrung ausgebildet ist. Man beachte, dass das Schubelement 194 je nach Wunsch verschiedene Formen und Größen haben kann. Wie in 5 dargestellt, ist das Schubelement 194 um die ringförmige Nabe 140 des ersten Planetengetriebesystems 112 und die Vorgelegewelle 150 herum angeordnet. Wie gezeigt, kann das Schubelement 194 mindestens eine im Wesentlichen plane Fläche aufweisen. Man beachte jedoch, dass das Schubelement 194 mindestens eine Fläche aufweisen kann, die verschiedene Muster und Konfigurationen von Kanälen, die darin ausgebildet sind, und Vorsprünge, die darauf ausgebildet sind, aufweist. Für das Schubelement 194 können je nach Wunsch verschiedene Arten von Lagern verwendet werden.
In bestimmten Ausführungsformen, die in 5-6 gezeigt sind, weist das Ausgleichsgehäuse 167 ferner einen zweiten Abschnitt 195 auf, der mit dem ersten Abschnitt 166 gekoppelt ist. Man beachte, dass die Abschnitte 166 und 195 je nach Wunsch anhand jedes beliebigen Verfahrens gekoppelt werden können, wie beispielsweise durch mindestens ein Befestigungsmittel, durch Schweißen, durch ein Epoxid und dergleichen. Das Differential 160 wird drehfähig innerhalb des Achsgehäuses (nicht gezeigt) gelagert. In bestimmten Ausführungsformen werden die Motorabtriebswelle 106, die Planetengetriebesysteme 112, 114 und das Differential 160 über ein erstes und ein zweites Lager 162A, 1628 drehfähig innerhalb eines Achsgehäuses (nicht gezeigt) gelagert. Man beachte, dass die einzelnen Lager 162A, 1628 je nach Wunsch beliebige Arten von Lagern sein können, wie beispielsweise ein Wälzlager, ein Kugellager, ein konisches Lager und dergleichen.
In dem Ausgleichsgehäuse 167 sind zwei oder mehr Differentialritzel 196 untergebracht. Die Differentialritzel 196 sind über eine Ritzelwelle 197 miteinander gekoppelt. Wie gezeigt ist jedes Ende der Ritzelwelle 197 mit einer darauf angeordneten Ritzelhülse 198 gekoppelt. Man beachte, dass die Ritzelhülse 198 je nach Wunsch anhand eines beliebigen Verfahrens, wie beispielsweise mit einem Stift (nicht gezeigt), an die Ritzelwelle 197 gekoppelt werden kann. Die Ritzelwelle 198 steuert innerhalb eines Innenraums des Ausgleichsgehäuses 167 vor. Die Differentialritzel 196 stehen mit einem ersten und einem zweiten Achswellenrad 200, 202 kämmend in Eingriff.
Das erste und das zweite Achswellenrad 200, 202 sind jeweils drehfähig mit der ersten bzw. der zweiten Halbwelle 16, 18, die in 1 gezeigt sind, gekoppelt.
Wie deutlicher in 5-6 dargestellt ist, weist das Differential 160 ferner eine Trennvorrichtung 204 auf. Die Trennvorrichtung 204 weist eine ringförmige Nabe 206 auf, die einstückig mit dem zweiten Abschnitt 195 des Ausgleichsgehäuses 167 ausgebildet ist. Man beachte jedoch, dass die ringförmige Nabe 206 als separate und abgegrenzte Komponente ausgebildet werden kann, falls gewünscht. Mindestens ein Vorsprung 207 (z.B. eine Lasche oder ein Keilprofil), der in 9-10 gezeigt ist, kann an einer Innenumfangsfläche der ringförmigen Nabe 206 so ausgebildet sein, dass er radial einwärts davon vorsteht.
Die Trennvorrichtung 204 weist ferner ein Kolbenelement 208 auf, das konzentrisch innerhalb der ringförmigen Nabe 206 und der Ritzelhülse 198 angeordnet ist. In bestimmten Ausführungsformen kann das Kolbenelement 208 mindestens einen Vorsprung 209 (z.B. eine Lasche oder ein Keilprofil), der in 9-10 gezeigt ist, aufweisen, der radial auswärts davon vorsteht. Der Vorsprung 209 des Kolbenelements 208 wirkt mit dem Vorsprung 207 zusammen, der auf der Innenumfangsfläche der ringförmigen Nabe 206 ausgebildet ist, um das Kolbenelement 208 an das Ausgleichsgehäuse 167 zu koppeln, wodurch einer Drehbewegung des Kolbenelements 208 in Bezug auf das Ausgleichsgehäuse 167 entgegengewirkt wird. Somit empfängt das Kolbenelement 208 ein Drehmoment vom elektrischen Motor 104 über das Planetengetriebesystem 112, 114 und das Ausgleichsgehäuse 167. Das Kolbenelement 208 kann sich axial relativ zum Ausgleichsgehäuse 167 innerhalb der ringförmigen Nabe 206 bewegen. Man beachte, dass das Kolbenelement 208 je nach Wunsch anhand jedes geeigneten Verfahrens an das Ausgleichsgehäuse 167 gekoppelt werden kann, wodurch einer Drehbewegung in Bezug auf das Ausgleichsgehäuse 167 entgegengewirkt wird, während eine axiale Bewegung in Bezug auf das Ausgleichsgehäuse 167 innerhalb der ringförmigen Nabe 206 zugelassen wird.
Das Kolbenelement 208 kann ferner mehrere Vorsprünge 210 (z.B. Mitnehmerzähne) aufweisen, die in 5-10 deutlicher gezeigt sind, die sich von einer innen liegenden Oberfläche desselben axial auswärts erstrecken. Die Vorsprünge 210 des Kolbenelements 208 sind dafür ausgelegt, mit mehreren Vorsprüngen 211 (z.B. Mitnehmerzähnen) zusammenzuwirken, die deutlicher in 5-8 gezeigt sind, die sich von einer außen liegenden Oberfläche der Kolbenhülse 198 axial auswärts erstrecken. Wenn die Vorsprünge 210 des Kolbenelements 208 in kämmendem Eingriff mit den Vorsprüngen 211 der Kolbenhülse 198 stehen (in 6 gezeigt), nimmt die Trennvorrichtung 204 eine erste oder Eingriffsposition ein. Im Gegensatz dazu nimmt die Trennvorrichtung 204 eine entgegengesetzte zweite oder ausgerückte Position ein, wenn die Vorsprünge 210 des Kolbenelements 208 von den Vorsprüngen 211 der Ritzelhülse 198 (in 5 gezeigt), beabstandet sind.
Ein Abstandhalter 212 kann axial angrenzend an das Kolbenelement 208 innerhalb der ringförmigen Nabe 206 angeordnet sein. Der Abstandhalter 212 ist allgemein ringförmig und konzentrisch um das Kolbenelement 208 herum angeordnet. Der Abstandhalter 212 wirkt als Widerlager für ein Vorspannelement 214, das zwischen dem Kolbenelement 208 und der Ritzelhülse 198 angeordnet ist. Das Vorspannelement 214 ist dafür ausgelegt, das Kolbenelement 208 bei einem Ausrücken der Trennvorrichtung 204 in einer ersten axialen Richtung weg von der Kolbenhülse 198 zu drängen. Verschiedene Vorspannelemente können als das Vorspannelement 214 verwendet werden, wie beispielsweise eine Wellenfeder, eine Spiralfeder und dergleichen. Ein Positionierungselement 216 kann axial angrenzend an das Vorspannelement 214, entgegengesetzt zum Kolbenelement 208 angeordnet sein, um eine axiale Position des Vorspannelements 214 während einer Betätigung der Trennvorrichtung 204 aufrechtzuerhalten. In bestimmten Ausführungsformen ist eine Muffe 218 axial zwischen der Ritzelhülse 198 und dem ersten Abschnitt 166 des Ausgleichsgehäuses 167 angeordnet. Ebenso ist eine Muffe 220 axial zwischen der Ritzelhülse 198 und dem Positionierungselement 216 angeordnet. Die Muffen 218, 220 sind dafür ausgelegt, einem Reibkontakt zwischen der Ritzelhülse 198 und dem ersten Abschnitt 166 des Ausgleichsgehäuses 167 und dem Positionierungselement 216 entgegenzuwirken. Man beachte, dass das Positionierungselement 216 auch als Reaktionsfläche für das Vorspannelement 214 dient, um einer axialen Belastung der Ritzelhülse 198 und der Muffen 218, 220 durch das Vorspannelement 214 entgegenzuwirken.
Nun wird auf die in 5-8 und 11 gezeigte Ausführungsform Bezug genommen, wo gezeigt ist, dass im zweiten Abschnitt 195 des Ausgleichsgehäuses 167 auch eine Fluidleitung 222 ausgebildet sein kann. Die Fluidleitung 222 steht mit einer zweiten Fluidquelle (nicht abgebildet) in Fluidverbindung und ist dafür ausgelegt, ein zweites Fluid (nicht abgebildet) aufzunehmen, dass durch sie hindurch fließt. Verschiedene Arten von zweiten Fluiden aus verschiedenen zweiten Fluidquellen können je nach Wunsch verwendet werden, wie beispielsweise ein Kühlfluid aus dem elektrischen Motor 104, ein Schmierfluid aus einem Getriebekasten der elektrischen Antriebsachse 100, ein Hydraulikfluid aus einem Hydraulikblock.
Eine Fluidpumpe kann verwendet werden, um einen Strom des zweiten Fluids zur Fluidleitung 222 einzurichten. In einem nicht-beschränkenden Beispiel ist die Fluidpumpe eine Motorkühlfluidpumpe, die verwendet wird, um sowohl den Strom des zweiten Fluids zum Ausgleichsgehäuse 167 als auch eine Verteilung des Kühlfluids auf Wickelköpfe des elektrischen Motors 104 zu bewirken. Demgemäß kann die Fluidpumpe selektiv in Fluidverbindung mit mehreren Fluidkreisen (nicht abgebildet) stehen, wie beispielsweise mit einem Fluidkreis, der dafür ausgelegt ist, das zweite Fluid zum Ausgleichsgehäuse 167 zu liefern, und mit einem Fluidkreis, der dafür ausgelegt ist, das Kühlfluid zum elektrischen Motor 104 zu liefern. Mindestens ein Ventil (z.B. ein Magnetventil) kann verwendet werden, um den Strom der Fluide durch die einzelnen Fluidkreise, die mit der Fluidpumpe in Fluidverbindung stehen, zu regeln.
In einem anderen nicht-beschränkenden Beispiel ist die Fluidpumpe eine von der Motorkühlpumpe getrennte und abgegrenzte Komponente. Somit steht die Fluidpumpe nur mit dem Fluidkreis, der dafür ausgelegt ist, das zweite Fluid zum Ausgleichsgehäuse 167 zu liefern, in Fluidverbindung. Mindestens ein Ventil kann trotzdem verwendet werden, um den Strom des zweiten Fluids durch den Fluidkreis, der dafür ausgelegt ist, das zweite Fluid zum Ausgleichsgehäuse 167 zu liefern, zu regeln. Man beachte jedoch, dass je nach Wunsch Fluidpumpen von verschiedenen Arten und Größen, die an verschiedenen Stellen im Fahrzeug 10 angeordnet werden, verwendet werden können.
Wie gezeigt, umfasst die Fluidleitung 222 einen ersten Strömungsweg 222A und einen zweiten Strömungsweg 2228. Der erste Strömungsweg 222A ist im Wesentlichen parallel zur Längsachse X-X der Vorgelegewelle 150 ausgebildet, und der zweite Strömungsweg 2228 ist im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse X-X der Vorgelegewelle 150 ausgebildet. Man beachte, dass je nach Wunsch eine beliebige Zahl von Strömungswegen 222A, 2228 im zweiten Abschnitt 195 des Ausgleichsgehäuses 167 ausgebildet werden kann. Ein Paar Dichtelemente 224A, 2248, das in 11 gezeigt ist, ist um eine Innenumfangsfläche des zweiten Abschnitts 195 des Ausgleichsgehäuses 167 herum angeordnet. Die Dichtungselemente 224A, 2248 sind in einem Paar Nuten 226A bzw. 2268, das im zweiten Abschnitt 195 des Ausgleichsgehäuses 167 auf einander entgegengesetzten Seiten der Fluidleitung 222 ausgebildet ist, angeordnet, um einem Lecken derselben entgegenzuwirken. Man beachte, dass je nach Wunsch eine beliebige Anzahl von Dichtungselementen 224A, 2248 verwendet werden kann.
Wie gezeigt, erstreckt sich die Fluidleitung 222 von einem Ende des zweiten Abschnitts 195 des Ausgleichsgehäuses 167 axial einwärts zu einer Kammer 228 (in 6 gezeigt), die zwischen dem Kolbenelement 208 und dem zweiten Abschnitt 195 des Ausgleichsgehäuses 167 ausgebildet ist. In bestimmten Ausführungsformen wird eine Menge des zweiten Fluids in der Kammer 228 variiert, um das Kolbenelement 208 selektiv zum Einrücken und Ausrücken der Trennvorrichtung 104 zu positionieren. Ein erstes Dichtungselement 230 ist zwischen einer Außenumfangsfläche des Kolbenelements 208 und der Innenumfangsfläche der ringförmigen Nabe 206 angeordnet, und ein zweites Dichtungselement 232 ist zwischen einer Innenumfangsfläche des Kolbenelements 208 und der Innenumfangsfläche der ringförmigen Nabe 206 angeordnet. Die Dichtungselemente 230, 232 bilden eine im Wesentlichen fluiddichte Abdichtung zwischen dem Kolbenelement 208 und der ringförmigen Nabe 206, um einem Lecken des zweiten Fluids aus der Kammer 228 während eines Betriebs der Trennvorrichtung 204 entgegenzuwirken. Verschiedene andere Verfahren können je nach Wunsch angewendet werden, um die im Wesentlichen fluiddichte Abdichtung zwischen dem Kolbenelement 208 und der ringförmigen Nabe 206 zu bilden.
Im Betrieb gibt der elektrische Motor 104 über das erste und das zweite Planetengetriebesystem 112, 114 ein Drehmoment an das Differential 160 aus. Ein voreingestellter Zustand der Trennvorrichtung 204 ist die ausgerückte Position. Somit nimmt das Kolbenelement 208 die erste Position ein. Somit wird das Fahrzeug 10 nur vom Verbrennungsmotor 12 angetrieben.
Wenn der Fahrer wünscht, dass das Fahrzeug 10 zumindest zum Teil von der elektrischen Antriebsachse 100 angetrieben wird, sendet eine Steuerung (nicht gezeigt) ein Signal an die Betätigungsvorrichtung (nicht gezeigt), um den Strom des zweiten Fluids zur Trennvorrichtung 204 zuzulassen. Somit strömt das zweite Fluid durch die Fluidleitung 222 in die Kammer 228, um das Kolbenelement 208 linear in einer zweiten axialen Richtung von seiner ersten Position in seine zweite Position zu bewegen. Wenn das Kolbenelement 208 die zweite Position einnimmt, stehen die Vorsprünge 210, 211 in kämmendem Eingriff und die Trennvorrichtung 204 nimmt die Eingriffsposition ein. Wenn die Trennvorrichtung 204 die Eingriffsposition einnimmt, übertragen das erste und das zweite Planetengetriebesystem 112, 114 ein Drehmoment vom elektrischen Motor 104 auf das Differential 160. Genauer treibt der elektrische Motor 104 das erste Zahnrad 108 des ersten Planetengetriebesystems 112 an. Da das Hohlrad 118 des ersten Planetengetriebesystems 112 stationär ist, treibt das erste Zahnrad 108 den Träger 117 des ersten Planetengetriebesystems 112 an. Somit wird ein Drehmoment vom elektrischen Motor 104 durch das erste Zahnrad 108 und den Träger 117 des ersten Planetengetriebesystems 112 auf die Vorgelegewelle 150 übertragen. Die Vorgelegewelle 150 treibt das zweite Zahnrad 152 des zweiten Planetengetriebesystems 114 an, das auf ihr angeordnet ist. Da das Hohlrad 158 des zweiten Planetengetriebesystems 114 stationär ist, treibt das zweite Zahnrad 152 den Träger 157 des zweiten Planetengetriebesystems 114 an. Somit wird das Drehmoment des elektrischen Motors 104 weiter über das zweite Zahnrad 152 und den Träger 157 des zweiten Planetengetriebesystems 114 auf das Ausgleichsgehäuse 167 des Differentials 160 übertragen.
Das Differential 160 überträgt dann über den kämmenden Eingriff der Ritzel 196 und der Achswellenräder 200, 202 das Drehmoment auf die erste und die zweite Achswelle 16, 18. Wenn die elektrische Antriebsachse 100 in einem Energieerzeugungsmodus ist, wird die oben beschriebene Drehmomentübertragung umgekehrt.
Wenn der Fahrer nicht mehr wünscht, dass das Fahrzeug 10 zumindest zum Teil von der elektrischen Antriebsachse 100 angetrieben wird, sendet die Steuerung ein Signal an die Betätigungsvorrichtung, um den Strom des zweiten Fluids aus der Trennvorrichtung 204 zuzulassen. Somit strömt das zweite Fluid durch die Fluidleitung 222 aus der Kammer 228 zur zweiten Fluidquelle. Demgemäß bewirkt das Vorspannelement 214, dass sich das Kolbenelement 208 linear in der ersten axialen Richtung von seiner zweiten Position zu seiner ersten Position bewegt. Wenn das Kolbenelement 208 die erste Position einnimmt, sind die Vorsprünge 210, 211 voneinander beabstandet und die Trennvorrichtung 204 nimmt die ausgerückte Position ein. Wenn die Trennvorrichtung 204 die ausgerückte Position einnimmt, übertragen das erste und das zweite Planetengetriebesystem 112, 114 kein Drehmoment mehr vom elektrischen Motor 104 über das Differential 160 auf die erste und die zweite Achswelle 16, 18.
12-16 stellen eine elektrische Antriebsachse 300 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, die der elektrischen Antriebsachse 100 von 1-11 ähnlich ist, außer wie nachstehend beschrieben. Eine Struktur, die eine Wiederholung aus der Beschreibung von 1-11 ist, weist das gleiche Bezugszeichen auf. Variationen der Struktur, die in 1-11 gezeigt ist, weisen die gleiche Bezugszahl und ein Primesymbol (') auf.
Nachstehend werden Ausführungsformen einer elektrischen Antriebsachse 300 beschrieben. In bestimmten Ausführungsformen wird die elektrische Antriebsachse 300 mit einem rein elektrischen Fahrzeug (nicht abgebildet) verwendet, wo die elektrische Antriebsachse 300 die einzige Antriebsachse ist. In anderen Ausführungsformen, wie in 1 dargestellt, wird die elektrische Antriebsachse mit einem Vierradantriebs-Hybridfahrzeug 10 verwendet, wo die Vorderachse von einem Verbrennungsmotor 12 angetrieben wird und die Hinterachse die elektrische Antriebsachse 300 ist (oder umgekehrt). In noch anderen Ausführungsformen wird die elektrische Antriebsachse 300 in einem Hybrid-Lastkraftwagen (nicht abgebildet) verwendet, der eine Tandemachse umfasst, bei der die vordere Tandemachse von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird und die hintere Tandemachse die elektrische Antriebsachse 300 ist (oder umgekehrt). Die elektrische Antriebsachse 300 kann in Lastkraftwagen, in sowohl leichten als auch schweren Nutzfahrzeugen, und für Personen-, Gelände- und Sport-Geländefahrzeugen Verwendung finden. Außerdem kann die hierin beschriebene elektrische Antriebsachse 300 zur Verwendung in vorderen und/oder hinteren Antriebsachsen und in lenkbaren und nicht-lenkbaren Achsen angepasst werden. Ein Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass die elektrische Antriebsachse 300 auch in der Industrie, auf der Schiene, beim Militär, in der Landwirtschaft und in der Luft- und Raumfahrt Anwendung findet.
In bestimmten Ausführungsformen kann die elektrische Antriebsachse 300 ein integriertes Antriebssystem umfassen. In einer Ausführungsform schließt die elektrische Antriebsachse 300 einen elektrischen Motor (nicht abgebildet) (z.B. einen Elektromotor) ein, der mit einer Energiequelle (nicht abgebildet) gekoppelt ist. Der elektrische Motor kann eine Permanentmagnet-Synchronmaschine sein, die einen Stator umfasst, der konzentrisch um einen Rotor angeordnet ist. Die elektrische Antriebsachse 300 kann außerdem einen Wechselrichter (nicht abgebildet) umfassen zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom, wenn der elektrische Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet wird, und zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom, wenn das Fahrzeug langsamer wird.
Der elektrische Motor kann hierin als Motor-Generator bezeichnet werden. Ferner kann die elektrische Antriebsachse 300 ein Kühlfluid (nicht abgebildet) einschließen, wie unter anderem Automatikgetriebefluid oder Achsöl, das in das Schmiermittel der elektrischen Antriebsachse 300 integriert ist, um den elektrischen Motor und den Wechselrichter zu kühlen. In einer anderen Ausführungsform (nicht abgebildet) muss das Kühlfluid für den elektrischen Motor und den Wechselrichter nicht in das Achsöl integriert sein. Der elektrische Antrieb kann entweder ein koaxiales (wie gezeigt) oder ein zur Achse versetztes Layout haben, wo die Achswelle, die das Rad mit dem Differential verbindet, nicht durch die Mitte des Motors, sondern vielmehr parallel zur Motorachse verläuft.
Eine Motorabtriebswelle 106' ist mit dem Rotor des elektrischen Motors gekoppelt, so dass sie sich mit diesem dreht. Ein erstes Zahnrad 108' ist mit der Motorabtriebswelle 106' gekoppelt. Der elektrische Motor treibt eine Zahnradanordnung 110' über die Motorabtriebswelle 106' und das erste Zahnrad 108' an. In einer Ausführungsform, wie in 12-13 dargestellt, ist die Zahnradanordnung 110' koaxial mit der Motorabtriebswelle 106' angeordnet.
Wie in 12 und 13 gezeigt ist, umfasst die Zahnradanordnung 110' ein erstes Planetengetriebesystem 112' und ein zweites Planetengetriebesystem 114'. Das erste Planetengetriebesystem 112' weist das erste Zahnrad 108' (das als Sonnenrad fungiert), mehrere Planetenräder 116', die an einem Träger 117' montiert sind, und ein Hohlrad 118' auf. Das erste Planetengetriebesystem 112' ist dafür ausgelegt, ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zu erzeugen.
In bestimmten Ausführungsformen ist das erste Planetengetriebesystem 112' dafür ausgelegt, eine Verringerung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem elektrischen Motor und dem zweiten Planetengetriebesystem 114' zu erzeugen. Man beachte jedoch, dass die Verringerung des Übersetzungsverhältnisses des ersten Planetengetriebesystems 112' davon abhängt, welches von den Planetenrädern 116' und vom Hohlrad 118' funktionsmäßig mit dem ersten Zahnrad 108' verbunden ist, welches vom ersten Zahnrad 108', den Planetenrädern 116' und dem Hohlrad 118' stationär ist, und welches vom ersten Zahnrad 108', von den Planetenrädern 116' und vom Hohlrad 118' funktionsmäßig mit dem zweiten Planetengetriebesystem 114' verbunden ist.
In den in 12-13 gezeigten Ausführungsformen sind die Planetenräder 116' über den Träger 117' funktionsmäßig mit dem zweiten Planetengetriebesystem 114' verbunden und das Hohlrad 118' ist stationär und fest an einem Gehäuse (nicht abgebildet) montiert. Zum Beispiel kann das Hohlrad 118' fest an dem Achsgehäuse montiert werden, falls gewünscht. In der gezeigten Ausführungsform weist das erste Planetengetriebesystem 112' drei in Umfangsrichtung gleich beabstandete Planetenräder 116' auf, die an dem Träger 117' montiert sind. Man beachte jedoch, dass das erste Planetengetriebesystem 112' jede Zahl und Größe von Planetenrädern 116' einschließen kann, falls gewünscht. Ein Durchschnittsfachmann sollte ferner verstehen, dass die Planetenräder 116' an verschiedenen anderen Positionen an dem Träger 117' montiert werden können. Wie dargestellt, steht jedes von den Planetenrädern 116' in kämmendem Eingriff mit dem ersten Zahnrad 108' und dem Hohlrad 118'. Verschiedene Verfahren eines kämmenden Eingreifens zwischen jedem von den Planetenrädern 116', dem ersten Zahnrad 108' und dem Hohlrad 118' können verwendet werden, falls gewünscht.
In bestimmten Ausführungsformen weist der Träger 117' eine erste Stirnplatte 120', eine zweite Stirnplatte 122', die von der ersten Stirnplatte 120' beabstandet ist, und einen dazwischen ausgebildeten Steg 123' auf. Wie in 12 deutlicher gezeigt ist, weist jede von den Stirnplatten 120', 122' mehrere Öffnungen 124' bzw. 126' auf, die darin ausgebildet sind. Die Öffnungen 124', die in der ersten Stirnplatte 120' ausgebildet sind, sind an den Öffnungen 126', die in der zweiten Stirnplatte 122' ausgebildet sind, ausgerichtet.
Außerdem können an dem Steg 123' Aussparungen (nicht gezeigt) an winkelmäßig voneinander beabstandeten Stellen, die an den Öffnungen 124', 126' ausgerichtet sind, ausgebildet sein, damit zumindest ein Abschnitt der Planetenräder 116' von dort vorstehen kann. In der gezeigten Ausführungsform sind in den Stirnplatten 120', 122' jeweils drei in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Öffnungen 124' bzw. 126' ausgebildet. Man beachte jedoch, dass je nach Wunsch die Stirnplatten 120', 122' Öffnungen 124', 126' in beliebiger Zahl und Größe aufweisen können und dass der Steg 123' Aussparungen in beliebiger Zahl und Größe aufweisen kann. Ein Durchschnittsfachmann sollte ferner verstehen, dass die Öffnungen 124', 126' an verschiedenen anderen Positionen in den jeweiligen Stirnplatten 120', 122' ausgebildet werden können und dass die Aussparungen (nicht gezeigt) an verschiedenen anderen Positionen in dem Steg 123' ausgebildet werden können.
Das gezeigte erste Planetengetriebesystem 112' weist ferner mehrere Ritzelwellen 128' auf. Jede von den Ritzelwellen 128' ist axial durch eines von den Planetenrädern 116' hindurch angeordnet und wird an ihren entsprechenden Enden 130', 132' von einem Paar Öffnungen 124', 126' gelagert, die in den jeweiligen Stirnplatten 120', 122' des Trägers 117' ausgebildet sind. Die Ritzelwellen 128' können je nach Wunsch anhand von beliebigen Vorrichtungen oder Verfahren, mit dem Träger 117' gekoppelt werden, wie etwa dadurch, dass sie beispielsweise in die Öffnungen 124', 126' geschrumpft oder von einem Stift gesichert werden. Ein Nadellager 134', das in 12 gezeigt ist, ist radial auf einem Außenrand von jeder der Ritzelwellen 128' angeordnet. Jedes von den Planetenrädern 116' wird von dem Nadellager 134' drehfähig auf dem Außenrand der einzelnen Ritzelwellen 128' gelagert. In bestimmten Ausführungsformen weist jede von den Ritzelwellen 128' eine allgemein zylindrische Form auf. Man beachte jedoch, dass die Ritzelwellen 128' andere Formen und Größen haben können, wenn gewünscht.
Wie deutlicher in 12 dargestellt ist, kann in mindestens einer von den Ritzelwellen 128' mindestens eine Fluidleitung 135' ausgebildet sein. In bestimmten Ausführungsformen weist jede von den Ritzelwellen 128' mindestens eine erste Fluidleitung 135A' auf, die so ausgebildet ist, dass sie axial durch sie hindurch verläuft, sowie mindestens eine zweite Fluidleitung 1358', die so ausgebildet ist, dass sie radial von der mindestens einen ersten Fluidleitung 135A' zu ihrer Außenrandfläche verläuft. Die Fluidleitungen 135A', 1358' lassen einen Strom eines Fluids (z.B. eines Schmiermittels) von einer Fluidquelle (nicht gezeigt) bis in das erste Planetengetriebesystem 112' hinein zu, um diesem eine Schmierung bereitzustellen. Man beachte, dass je nach Wunsch Fluidleitungen 135' von beliebiger Zahl, Größe und Form in jeder der Ritzelwellen 128' ausgebildet werden können.
In bestimmten Ausführungsformen weist das erste Planetengetriebesystem 112' ferner ein erstes Schubelement 136' und ein zweites Schubelement 138' auf. Die Schubelemente 136', 138' sind dafür ausgelegt, eine Reibung und einen übermäßigen Verschleiß zwischen den Planetenrädern 116' und dem Träger 117' zu minimieren. In bestimmten Ausführungsformen ist jedes von den Schubelementen 136', 138' eine allgemein kreisförmige Scheibe, durch die hindurch eine axiale zylindrische Bohrung ausgebildet ist. Man beachte, dass jedes von den Schubelementen 136', 138' verschiedene Formen und Größen haben kann, falls gewünscht. Wie in 12 dargestellt ist, ist das erste Schubelement 136' um jede der Ritzelwellen 128' angeordnet und zwischen der ersten Stirnplatte 120' des Trägers 117' und mindestens einem der Planetenräder 116' angeordnet. Ebenso ist das zweite Schubelement 138' um jede der Ritzelwellen 128' angeordnet und zwischen der zweiten Stirnplatte 122' des Trägers 117' und mindestens einem der Planetenräder 116' angeordnet. Wie gezeigt, kann jedes bzw. jeder von den Planetenrädern 116', dem Träger 117' und den Schubelementen 136', 138' mindestens eine im Wesentlichen plane Fläche aufweisen. Man beachte jedoch, dass jedes bzw. jeder von den Planetenrädern 116', dem Träger 117' und den Schubelementen 136', 138' mindestens eine Fläche aufweisen kann, die verschiedene Muster und Konfigurationen von Kanälen, die darin ausgebildet sind, und Vorsprünge, die darauf ausgebildet sind, aufweist.
Wie deutlicher in 12 gezeigt ist, weist der Träger 117' ferner eine ringförmige Nabe 140' auf, die sich von einer Außenfläche der zweiten Stirnplatte 122' axial auswärts erstreckt. Die ringförmige Nabe 140' weist mehrere Keilprofile 142' oder einen Verbinder (nicht gezeigt) auf, die auf ihrer Innenumfangsfläche ausgebildet sind. Obwohl die gezeigte ringförmige Nabe 140' einstückig an dem Träger 117' ausgebildet ist, sei klargestellt, dass sie als separate und abgegrenzte Komponente des Trägers 117' mit der zweiten Stirnplatte 122' gekoppelt sein kann, falls gewünscht. Die ringförmige Nabe 140' ist konzentrisch um eine Vorgelegewelle 150 herum angeordnet. In bestimmten Ausführungsformen weist die Vorgelegewelle 150' mehrere Keilprofile 151' auf, die an ihrer Außenumfangsfläche ausgebildet sind. Wie abgebildet ist das erste Planetengetriebesystem 112' funktionsmäßig mit dem zweiten Planetengetriebesystem 114' verbunden. In bestimmten Ausführungsformen ist eine Verkeilung zwischen Planetengetriebesystemen 112', 114' ausgebildet, bei der die Keilprofile 142' der ringförmigen Nabe 140' mit den Keilprofilen 151' der Vorgelegewelle 150 kämmen.
Nun soll das zweite Planetengetriebesystem 114' betrachtet werden. Das zweite Planetengetriebesystem 114' weist ein zweites Zahnrad 152' (das als Sonnenrad fungiert), das mit der Vorgelegewelle 150' gekoppelt ist, mehrere Planetenräder 156', die an einem Träger 157' montiert sind, und ein Hohlrad 158' auf. Das zweite Planetengetriebesystem 114' ist dafür ausgelegt, ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zu erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen ist das zweite Planetengetriebesystem 114' dafür ausgelegt, eine Verringerung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem ersten Planetengetriebesystem 112' und einem Differential 160' zu erzeugen. Man beachte jedoch, dass die Verringerung des Übersetzungsverhältnisses des zweiten Planetengetriebesystems 114' davon abhängt, welches von dem zweiten Zahnrad 152', den Planetenrädern 156' und dem Hohlrad 158' funktionsmäßig mit dem ersten Planetengetriebesystem 112' verbunden ist, welches vom zweiten Zahnrad 152', den Planetenrädern 156' und dem Hohlrad 158' stationär ist, und welches vom zweiten Zahnrad 152', von den Planetenrädern 156' und vom Hohlrad 158' funktionsmäßig mit dem Differential 160' verbunden ist.
In den in 12-13 gezeigten Ausführungsformen sind die Planetenräder 156' über den Träger 157' und das Hohlrad 158', das stationär und fest an einem Gehäuse 161' montiert ist, funktionsmäßig mit dem Differential 160' verbunden. Zum Beispiel kann das Hohlrad 158' fest an dem Achsgehäuse montiert werden, falls gewünscht. In der gezeigten Ausführungsform weist das zweite Planetengetriebesystem 114' drei in Umfangsrichtung gleich beabstandete Planetenräder 156' auf, die an dem Träger 157' montiert sind. Man beachte jedoch, dass das zweite Planetengetriebesystem 114' je nach Wunsch Planetenräder 156' in beliebiger Zahl und Größe einschließen kann. Ein Durchschnittsfachmann sollte ferner verstehen, dass die Planetenräder 156' an verschiedenen anderen Positionen an dem Träger 157' montiert werden können. Wie dargestellt, steht jedes von den Planetenrädern 156' in kämmendem Eingriff mit dem zweiten Zahnrad 152' und dem Hohlrad 158'. Verschiedene Verfahren eines kämmenden Eingreifens zwischen jedem von den Planetenrädern 156', dem zweiten Zahnrad 152' und dem Hohlrad 158' können je nach Wunsch verwendet werden.
In bestimmten Ausführungsformen weist der Träger 157' eine erste Stirnplatte 164', einen ersten Abschnitt 166' eines Ausgleichsgehäuses 167', das von der ersten Stirnplatte 164' beabstandet ist, und einen dazwischen ausgebildeten Steg 168', der in 12 gezeigt ist, auf. Demgemäß ist der Träger 157' des zweiten Planetengetriebesystems 114' einstückig mit dem Differential 160' ausgebildet. Wie in 12 dargestellt ist, sind sowohl in der ersten Stirnplatte 164' als auch im ersten Abschnitt 166' des Ausgleichsgehäuses 167' mehrere Öffnungen 174' bzw. 176' ausgebildet. Die Öffnungen 174', die in der ersten Stirnplatte 164' ausgebildet sind, sind an den Öffnungen 176', die im ersten Abschnitt 166' des Ausgleichsgehäuses 167' ausgebildet sind, ausgerichtet. Außerdem können an dem Steg 168' Aussparungen (nicht gezeigt) an winkelmäßig voneinander beabstandeten Stellen, die an den Öffnungen 174', 176' ausgerichtet sind, ausgebildet sein, damit zumindest ein Abschnitt der Planetenräder 156' von dort vorstehen kann. In der dargestellten Ausführungsform sind in der ersten Stirnplatte 164' und im ersten Abschnitt 166' des Ausgleichsgehäuses 167' jeweils drei in der Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Öffnungen 174' bzw. 176' ausgebildet. Man beachte jedoch, dass je nach Wunsch die erste Stirnplatte 164 und der erste Abschnitt 166' des Ausgleichsgehäuses 167' Öffnungen 174', 176' in beliebiger Zahl und Größe aufweisen können und dass der Steg 168' Aussparungen in beliebiger Zahl und Größe aufweisen kann. Ein Durchschnittsfachmann sollte ferner verstehen, dass die Öffnungen 174', 176' an verschiedenen anderen Positionen in der ersten Stirnplatte 164' bzw. dem ersten Abschnitt 166' des Ausgleichsgehäuses 167' ausgebildet werden können und dass die Aussparungen (nicht gezeigt) an verschiedenen anderen Positionen in dem Steg 168' ausgebildet werden können.
Das gezeigte zweite Planetengetriebesystem 114' weist ferner mehrere Ritzelwellen 182' auf. Jede von den Ritzelwellen 182' ist axial durch eines von den Planetenrädern 156' hindurch angeordnet und wird an ihren entsprechenden Enden 184', 186' von einem Paar von den Öffnungen 174', 176' gelagert, die in der ersten Stirnplatte 164' des Trägers 157' bzw. im ersten Abschnitt 166' des Ausgleichsgehäuses 167' ausgebildet sind. Die Ritzelwellen 182' können je nach Wunsch anhand von beliebigen Vorrichtungen oder Verfahren mit dem Träger 157' und dem Ausgleichsgehäuse 167' gekoppelt werden, wie etwa dadurch, dass sie beispielsweise in die Öffnungen 174', 176' geschrumpft oder von einem Stift gesichert werden. Ein Paar Nadellager 188', das in 12 gezeigt ist, ist radial an einem Außenrand von jeder der Ritzelwellen 182' angeordnet. Die einzelnen Planetenräder 156' werden von den Nadellagern 188' drehfähig auf dem Außenrand der einzelnen Ritzelwellen 182' gelagert. In bestimmten Ausführungsformen weist jede von den Ritzelwellen 182' eine allgemein zylindrische Form auf. Man beachte jedoch, dass die Ritzelwellen 182' je nach Wunsch andere Formen und Größen haben können.
Wie deutlicher in 12 dargestellt ist, kann in mindestens einer von den Ritzelwellen 182' mindestens eine Fluidleitung 189' ausgebildet sein. In bestimmten Ausführungsformen weist jede von den Ritzelwellen 182' mindestens eine erste Fluidleitung 189A' auf, die so ausgebildet ist, dass sie axial durch sie hindurch verläuft, sowie mindestens eine zweite Fluidleitung 1898', die so ausgebildet ist, dass sie radial von der mindestens einen ersten Fluidleitung 189A' zu ihrer Außenrandfläche verläuft. Die Fluidleitungen 189A', 1898' lassen einen Strom eines Fluids (z.B. eines Schmiermittels) von einer Fluidquelle (nicht gezeigt) bis in das zweite Planetengetriebesystem 114' hinein zu, um dort eine Schmierung bereitzustellen. Man beachte, dass je nach Wunsch Fluidleitungen 189' von beliebiger Zahl, Größe und Form in jeder der Ritzelwellen 182' ausgebildet werden können.
In bestimmten Ausführungsformen weist das zweite Planetengetriebesystem 114' ferner ein erstes Schubelement 190' und ein zweites Schubelement 192' auf. Die Schubelemente 190', 192' sind dafür ausgelegt, eine Reibung und einen übermäßigen Verschleiß zwischen den Planetenrädern 156', der ersten Stirnplatte 164' des Trägers 157' und dem ersten Abschnitt 166' des Ausgleichsgehäuses 167' zu minimieren. In bestimmten Ausführungsformen ist jedes von den Schubelementen 190', 192' eine allgemein kreisförmige Scheibe durch die hindurch eine axiale zylindrische Bohrung ausgebildet ist. Man beachte, dass jedes von den Schubelementen 190', 192' verschiedene Formen und Größen haben kann, wenn gewünscht. Wie in 12 dargestellt ist, ist das erste Schubelement 190' um jede der Ritzelwellen 182' angeordnet und zwischen der ersten Stirnplatte 165' des Trägers 157' und mindestens einem der Planetenräder 156' angeordnet. Ebenso ist das zweite Schubelement 192' um jede der Ritzelwellen 182' angeordnet und zwischen dem Abschnitt 166' des Differentials 160' und mindestens einem der Planetenräder 156' angeordnet. Wie gezeigt, können die Planetenräder 156', die erste Stirnplatte 164' des Trägers 157', der erste Abschnitt 166' des Ausgleichsgehäuses 167' und die Schubelemente 190', 192' jeweils mindestens eine im Wesentlichen plane Fläche aufweisen. Man beachte jedoch, dass die Planetenräder 156', die erste Stirnplatte 164' des Trägers 157', der erste Abschnitt 166' des Ausgleichsgehäuses 167' und die Schubelemente 190', 192' jeweils mindestens eine Fläche aufweisen können, in der verschiedene Muster und Konfigurationen von Kanälen ausgebildet sind und auf der Vorsprünge ausgebildet sind.
Ein Schubelement 194' ist zwischen dem ersten Planetengetriebesystem 112' und dem zweiten Planetengetriebesystem 114' angeordnet. Das Schubelement 194' ist dafür ausgelegt, eine Reibung und einen übermäßigen Verschleiß zwischen dem zweiten Schubelement 122' des Trägers 117' und der ersten Stirnplatte 164' des Trägers 157' zu minimieren. In den bestimmten Ausführungsformen ist das Schubelement 194' eine allgemein kreisförmige Scheibe, durch die hindurch eine axiale zylindrische Bohrung ausgebildet ist. Man beachte, dass das Schubelement 194' je nach Wunsch verschiedene Formen und Größen haben kann. Wie in 12 dargestellt, ist das Schubelement 194' um die ringförmige Nabe 140' des ersten Planetengetriebesystems 112' und die Vorgelegewelle 150' herum angeordnet. Wie gezeigt, kann das Schubelement 194' mindestens eine im Wesentlichen plane Fläche aufweisen. Man beachte jedoch, dass das Schubelement 194' mindestens eine Fläche aufweisen kann, die verschiedene Muster und Konfigurationen von Kanälen, die darin ausgebildet sind, und Vorsprünge, die darauf ausgebildet sind, aufweist. Für das Schubelement 194' können je nach Wunsch verschiedene Arten von Lagern verwendet werden.
In bestimmten Ausführungsformen, die in 12-13 gezeigt sind, weist das Ausgleichsgehäuse 167' ferner einen zweiten Abschnitt 195' auf, der mit dem ersten Abschnitt 166' gekoppelt ist. Man beachte, dass die Abschnitte 166' und 195' je nach Wunsch anhand eines beliebigen Verfahrens gekoppelt werden können, wie beispielsweise durch mindestens ein Befestigungsmittel, durch Schweißen, durch ein Epoxid und dergleichen. Das Differential 160' wird drehfähig innerhalb des Achsgehäuses (nicht gezeigt) gelagert. In bestimmten Ausführungsformen werden die Motorabtriebswelle 106', die Planetengetriebesysteme 112', 114' und das Differential 160' über ein erstes und ein zweites Lager 162A', 1628' drehfähig innerhalb eines Achsgehäuses (nicht gezeigt) gelagert. Man beachte, dass jedes von den Lagern 162A', 1628' je nach Wunsch eine beliebige Art von Lager sein kann, wie beispielsweise ein Wälzlager, ein Kugellager, ein konisches Lager und dergleichen.
In dem Ausgleichsgehäuse 167' sind zwei oder mehr Differentialritzel 196' untergebracht. Die Differentialritzel 196' sind über eine Ritzelwelle 197' miteinander gekoppelt. Wie gezeigt, ist jedes Ende der Ritzelwelle 197' mit einer darauf angeordneten Ritzelhülse 198' gekoppelt. Man beachte, dass die Ritzelhülse 198' je nach Wunsch anhand eines beliebigen Verfahrens, wie beispielsweise mit einem Stift (nicht gezeigt), an die Ritzelwelle 197' gekoppelt werden kann. Die Ritzelwelle 198' steuert innerhalb eines Innenraums des Ausgleichsgehäuses 167' vor. Die Differentialritzel 196 stehen mit einem ersten und einem zweiten Achswellenrad 200', 202' kämmend in Eingriff. Das erste und das zweite Achswellenrad 200', 202' sind jeweils drehfähig mit der ersten bzw. der zweiten Halbwelle 16, 18, die in 1 gezeigt sind, gekoppelt.
Wie deutlicher in 13 dargestellt ist, weist das Differential 160' ferner eine Trennvorrichtung 304 auf. Die Trennvorrichtung 304 weist eine ringförmige Nabe 306 auf, die einstückig mit dem zweiten Abschnitt 195' des Ausgleichsgehäuses 167' ausgebildet ist. Man beachte jedoch, dass die ringförmige Nabe 306 als separate und abgegrenzte Komponente ausgebildet werden kann, falls gewünscht. Mindestens ein Vorsprung 307 (z.B. eine Lasche oder ein Keilprofil) kann an einer Innenumfangsfläche der ringförmigen Nabe 306 so ausgebildet sein, dass er radial auswärts davon vorsteht.
Die Trennvorrichtung 304 weist ferner ein Kolbenelement 308 auf, das konzentrisch innerhalb der ringförmigen Nabe 306 und der Ritzelhülse 198' angeordnet ist. In bestimmten Ausführungsformen kann das Kolbenelement 308 mindestens einen Vorsprung 309 (z.B. eine Lasche oder ein Keilprofil) aufweisen, der radial auswärts davon vorsteht. Der Vorsprung 309 des Kolbenelements 308 wirkt mit dem Vorsprung 307 zusammen, der auf der Innenumfangsfläche der ringförmigen Nabe 306 ausgebildet ist, um das Kolbenelement 308 an das Ausgleichsgehäuse 167' zu koppeln, wodurch einer Drehbewegung des Kolbenelements 308 in Bezug auf das Ausgleichsgehäuse 167' entgegengewirkt wird. Somit empfängt das Kolbenelement 308 ein Drehmoment vom elektrischen Motor 104' über das Planetengetriebesystem 112', 114' und das Ausgleichsgehäuse 167'. Das Kolbenelement 308 kann sich axial relativ zum Ausgleichsgehäuse 167' innerhalb der ringförmigen Nabe 306 bewegen. Man beachte, dass das Kolbenelement 308 je nach Wunsch anhand jedes geeigneten Verfahrens an das Ausgleichsgehäuse 167' gekoppelt werden kann, wodurch einer Drehbewegung in Bezug auf das Ausgleichsgehäuse 167' entgegengewirkt wird, während eine axiale Bewegung in Bezug auf das Ausgleichsgehäuse 167' innerhalb der ringförmigen Nabe 306 zugelassen wird.
Das Kolbenelement 308 kann ferner mehrere Vorsprünge 310 (z.B. Mitnehmerzähne) aufweisen, die sich von einer innen liegenden Oberfläche desselben axial auswärts erstrecken. Die Vorsprünge 310 des Kolbenelements 308 sind dafür ausgelegt, mit mehreren Vorsprüngen 211' (z.B. Mitnehmerzähnen) zusammenzuwirken, die sich von einer außen liegenden Oberfläche der Kolbenhülse 198' axial auswärts erstrecken. Wenn die Vorsprünge 310 des Kolbenelements 308 in kämmendem Eingriff mit den Vorsprüngen 211' der Kolbenhülse 198' stehen, nimmt die Trennvorrichtung 304 eine erste oder Eingriffsposition ein. Im Gegensatz dazu nimmt die Trennvorrichtung 304 eine entgegengesetzte zweite oder ausgerückte Position ein, wenn die Vorsprünge 310 des Kolbenelements 308 von den Vorsprüngen 211' der Ritzelhülse 198' beabstandet sind.
In der in 12-16 gezeigten Ausführungsform weist das Kolbenelement 308 ferner mehrere Vorsprünge 313 (z.B. eine Lasche oder einen Ansatz) auf, die sich von einer außen liegenden Oberfläche desselben axial auswärts erstrecken. Jeder von den gezeigten Vorsprüngen 313 erstreckt sich durch eine jeweilige Öffnung 314, die in dem zweiten Abschnitt 195' des Ausgleichsgehäuses 167' ausgebildet ist. Man beachte, dass je nach Wunsch Vorsprünge 313 einer beliebigen Zahl, Größe und Form verwendet werden können. In bestimmten Ausführungsformen, die in 14 und 16 gezeigt sind, sind die einzelnen Vorsprünge 313 voneinander beabstandet und in Umfangsrichtung um die außen liegende Oberfläche des Kolbenelements 308 herum ausgebildet. In bestimmten Ausführungsformen wirken die Vorsprünge 313 einer Drehbewegung des Kolbenelements 308 in Bezug auf das Ausgleichsgehäuse 167' entgegen, während sie eine axiale Bewegung in Bezug auf das Ausgleichsgehäuse 167' innerhalb der ringförmigen Nabe 306 zulassen. Der mindestens eine Vorsprung 313 ist dafür ausgelegt, mit einer hierin erörterten Stellantriebsbaugruppe 315 zusammenzuwirken.
Ein Abstandhalter 212' kann axial angrenzend an das Kolbenelement 308 innerhalb der ringförmigen Nabe 306 angeordnet sein. Der Abstandhalter 212' ist allgemein ringförmig und konzentrisch um das Kolbenelement 308 herum angeordnet. Der Abstandhalter 212' wirkt als Widerlager für ein Vorspannelement 214', das zwischen dem Kolbenelement 308 und der Ritzelhülse 198' angeordnet ist. Das Vorspannelement 214' ist dafür ausgelegt, das Kolbenelement 308 bei einem Ausrücken der Trennvorrichtung 304 in einer ersten axialen Richtung weg von der Kolbenhülse 198' zu drängen. Verschiedene Vorspannelemente können als das Vorspannelement 214' verwendet werden, wie beispielsweise eine Wellenfeder, eine Spiralfeder und dergleichen. Ein Positionierungselement 216' kann axial angrenzend an das Vorspannelement 214', entgegengesetzt zum Kolbenelement 308 angeordnet sein, um eine axiale Position des Vorspannelements 214' während einer Betätigung der Trennvorrichtung 304 aufrechtzuerhalten. In bestimmten Ausführungsformen ist eine Muffe 218' axial zwischen der Ritzelhülse 198' und dem ersten Abschnitt 166' des Ausgleichsgehäuses 167' angeordnet. Ebenso ist eine Muffe 220' axial zwischen der Ritzelhülse 198' und dem Positionierungselement 216' angeordnet. Die Muffen 218', 220' sind dafür ausgelegt, einem Reibkontakt zwischen der Ritzelhülse 198' und dem ersten Abschnitt 166' des Ausgleichsgehäuses 167' und dem Positionierungselement 216' entgegenzuwirken. Man beachte, dass das Positionierungselement 216' auch als Reaktionsfläche für das Vorspannelement 214' dient, um einer axialen Belastung der Ritzelhülse 198' und der Muffen 218', 220' durch das Vorspannelement 214' entgegenzuwirken.
Es wird nun auf die in 12-16 gezeigte Ausführungsform Bezug genommen, wo gezeigt ist, dass die Stellantriebsbaugruppe 315 in einem Gehäuse 317 (z. B. eine Getriebekastengehäuse) angeordnet ist. Wie dargestellt, ist die Stellantriebsbaugruppe 315 konzentrisch um das Lager 1628' herum angeordnet. In einer Ausführungsform, die in 13 gezeigt ist, ist ein Abschnitt 319 des Gehäuses 317 zwischen der Stellantriebsbaugruppe 315 und dem Lager 1628' angeordnet. Die Stellantriebsbaugruppe 315 weist einen Stellantrieb 316 und ein in einem Gehäuse 320 angeordnetes bewegliches Element 318 auf. Das bewegliche Element 318 ist so konfiguriert, dass es innerhalb des Gehäuses 320 axial parallelverschoben werden kann. In einer Ausführungsform kann der Stellantrieb 316 eine elektromagnetische Spule sein, die in dem Gehäuse 320 angeordnet ist. Die Stellantriebsbaugruppe 315 kann auf solche Weise konfiguriert sein, dass, wenn elektrischer Strom zur elektromagnetischen Spule geliefert wird, das bewegliche Element 318 veranlasst wird, in einer zweiten axialen Richtung zum Kolbenelement 308 hin zu wandern. Man beachte, dass zumindest ein Abschnitt des beweglichen Elements 318 aus einem ferromagnetischen Material, wie beispielsweise einem Eisenmaterial, gebildet werden kann. Die Stellantriebsbaugruppe 315 weist ferner eine Druckplatte 322 auf, die zwischen dem beweglichen Element 318 und dem Kolbenelement 308 angeordnet ist. Wie dargestellt, ist das bewegliche Element 318 so konfiguriert, dass es in der zweiten axialen Richtung an der Druckplatte 322 anliegt und auf diese Druck ausübt. Die Druckplatte 322 ist dafür ausgelegt, an die Vorsprünge 313 anzustoßen, die sich vom Kolbenelement 308 durch den zweiten Abschnitt 195 des Ausgleichsgehäuses 167 auswärts erstrecken, und das Kolbenelement 308 in der zweiten axialen Richtung zur Kolbenhülse 198' hin zu drängen, wodurch ein Einrücken der Trennvorrichtung 304 bewirkt wird.
In bestimmten anderen Ausführungsformen, die nicht gezeigt sind, kann der Stellantrieb 316 der Stellantriebsbaugruppe 315 ein Nockenmechanismus (nicht gezeigt) sein, der in dem Gehäuse 320 angeordnet ist. Der Nockenmechanismus ist dafür ausgelegt, an die Vorsprünge 313 anzustoßen, die sich vom Kolbenelement 308 durch den zweiten Abschnitt 195' des Ausgleichsgehäuses 167' auswärts erstrecken, und in der zweiten axialen Richtung Druck auf das Kolbenelement 308 auszuüben, wodurch bewirkt wird, dass die Trennvorrichtung 304 eingerückt wird. Man beachte, dass je nach Wunsch verschiedene andere Stellantriebe 316 in der Stellantriebsbaugruppe 315 verwendet werden können, um an den Vorsprüngen 313 anzustoßen, die sich vom Kolbenelement 308 durch den zweiten Abschnitt 195' des Ausgleichsgehäuses 167' auswärts erstrecken, und um in der zweiten axialen Richtung Druck auf das Kolbenelement 308 auszuüben, um zu bewirken, dass die Trennvorrichtung 304 eingerückt wird.
Im Betrieb gibt der elektrische Motor 104' über das erste und das zweite Planetengetriebesystem 112', 114' ein Drehmoment an das Differential 160' aus. Ein voreingestellter Zustand der Trennvorrichtung 304 ist die ausgerückte Position. Somit nimmt das Kolbenelement 308 die erste Position ein. Somit wird das Fahrzeug 10 nur vom Verbrennungsmotor 12 angetrieben.
Wenn der Fahrer wünscht, dass das Fahrzeug 10 zumindest zum Teil von der elektrischen Antriebsachse 100' angetrieben wird, sendet eine Steuerung (nicht gezeigt) ein Signal an die Stellantriebsbaugruppe 315. Die Stellantriebsbaugruppe 315 bewirkt, dass sich das Kolbenelement 308 linear in der zweiten axialen Richtung von seiner ersten Position zu seiner zweiten Position bewegt. Wenn das Kolbenelement 308 die zweite Position einnimmt, stehen die Vorsprünge 310, 211' in kämmendem Eingriff und die Trennvorrichtung 304 nimmt die Eingriffsposition ein. Wenn die Trennvorrichtung 304 die Eingriffsposition einnimmt, übertragen das erste und das zweite Planetengetriebesystem 112', 114' ein Drehmoment vom elektrischen Motor 104' auf das Differential 160'. Genauer treibt der elektrische Motor 104' das erste Zahnrad 108' des ersten Planetengetriebesystems 112' an. Da das Hohlrad 118' des ersten Planetengetriebesystems 112' stationär ist, treibt das erste Zahnrad 108' den Träger 117' des ersten Planetengetriebesystems 112' an. Somit wird ein Drehmoment vom elektrischen Motor 104' durch das erste Zahnrad 108' und den Träger 117' des ersten Planetengetriebesystems 112' auf die Vorgelegewelle 150' übertragen. Die Vorgelegewelle 150' treibt das zweite Zahnrad 152' des zweiten Planetengetriebesystems 114' an, das darauf angeordnet ist. Da das Hohlrad 158' des zweiten Planetengetriebesystems 114' stationär ist, treibt das zweite Zahnrad 152' den Träger 157' des zweiten Planetengetriebesystems 114' an. Somit wird das Drehmoment des elektrischen Motors 104' weiter über das zweite Zahnrad 152' und den Träger 157' des zweiten Planetengetriebesystems 114' auf das Ausgleichsgehäuse 167' des Differentials 160' übertragen.
Das Differential 160' überträgt dann über den kämmenden Eingriff der Ritzel 196' und der Achswellenräder 200', 202' das Drehmoment auf die erste und die zweite Achswelle 16', 18'. Wenn die elektrische Antriebsachse 300 in einem Energieerzeugungsmodus ist, wird die oben beschriebene Drehmomentübertragung umgekehrt.
Wenn der Fahrer nicht mehr wünscht, dass das Fahrzeug 10 zumindest zum Teil von der elektrischen Antriebsachse 100' angetrieben wird, sendet die Steuerung ein Signal an die Stellantriebsbaugruppe 315. Die Stellantriebsbaugruppe 315 bewirkt, dass sich das Kolbenelement 308 linear in der ersten axialen Richtung von seiner zweiten Position zu seiner ersten Position bewegt. Wenn das Kolbenelement 308 die erste Position einnimmt, sind die Vorsprünge 310, 211' voneinander beabstandet und die Trennvorrichtung 304 nimmt die ausgerückte Position ein. Wenn die Trennvorrichtung 304 die ausgerückte Position einnimmt, übertragen das erste und das zweite Planetengetriebesystem 112', 114' kein Drehmoment mehr vom elektrischen Motor 104' über das Differential 160' auf die erste und die zweite Achswelle 16', 18'.
Eine noch andere Ausführungsform einer elektrischen Antriebsachse 400 gemäß dem vorliegenden Gegenstand wird offenbart und in 17-34 dargestellt. Die gezeigte elektrische Antriebsachse 400 hat ein zur Achse versetztes Layout, wobei die Achswelle, die das Rad mit dem Differential verbindet, nicht durch die Mitte des Motors, sondern vielmehr parallel zur Motorachse verläuft.
Eine Motorabtriebswelle 406 ist mit dem Rotor des elektrischen Motors 404 gekoppelt, so dass sie sich mit diesem dreht. Ein erstes Zahnrad 408 ist mit der Motorabtriebswelle 406 gekoppelt. In bestimmten Ausführungsformen treibt der elektrische Motor 404 über das erste Zahnrad 408 eine erste zusammengesetzte Mitläuferradbaugruppe 410 an. Wie in 17 dargestellt ist, ist die erste zusammengesetzte Mitläuferradbaugruppe 410 parallel zur Abtriebswelle 406 des elektrischen Motors 404 angeordnet. Die erste zusammengesetzte Mitläuferradbaugruppe 410 umfasst eine Vorgelegewelle 411, die über ein erstes und ein zweites Lager 409A, 4098 drehfähig in dem Gehäuse gelagert wird. Man beachte, dass jedes von den Lagern 409A, 4098 eine beliebige Art von Lager sein kann, wie beispielsweise ein Wälzlager, ein Kugellager, ein konisches Lager und dergleichen, je nach Wunsch.
Ein zweites Zahnrad 412 und ein drittes Zahnrad 413 sind für eine Drehung mit der Vorgelegewelle 411 gekoppelt. Das zweite Zahnrad 412 ist axial angrenzend an das erste Lager 409A angeordnet. Das dritte Zahnrad 413 ist axial angrenzend an das zweite Lager 4098 angeordnet. Das dritte Zahnrad 413 steht mit dem ersten Zahnrad 408 in kämmendem Eingriff und empfängt von diesem ein Drehmoment, wenn der elektrische Motor 404 die elektrische Antriebsachse 400 antreibt. Ein Paar Positionierungselemente (nicht abgebildet) kann jeweils an Enden der Vorgelegewelle 411 angeordnet sein, um eine Position der Lager 409A, 4098 und des zweiten und des dritten Zahnrads 412, 413 aufrechtzuerhalten. Man beachte, dass jedes von den Positionierungselementen irgendeine Art von Positionierungselement sein kann, wie gewünscht, wie beispielsweise ein Schnappring, aber auch ein Klemmstück und Presssitzlager verwenden könnte, falls die Anwendung dies zulässt.
In bestimmten Ausführungsformen treibt die erste zusammengesetzte Mitläuferradbaugruppe 410 eine zweite zusammengesetzte Mitläuferradbaugruppe 405 über das zweite Zahnrad 412 an. Wie in 17 dargestellt ist, ist die zweite zusammengesetzte Mitläuferradbaugruppe 405 parallel zu sowohl der Abtriebswelle 406 des elektrischen Motors 404 als auch der Vorgelegewelle 411 der ersten zusammengesetzten Mitläuferradbaugruppe 410 angeordnet. Die zweite zusammengesetzte Mitläuferradbaugruppe 405 umfasst eine Vorgelegewelle 407, die über ein erstes Lager 415A und ein zweites Lager 4158 drehfähig in dem Gehäuse gelagert wird. Man beachte, dass jedes von den Lagern 415A, 4158 eine beliebige Art von Lager sein kann, wie beispielsweise ein Wälzlager, ein Kugellager, ein konisches Lager und dergleichen, je nach Wunsch.
Ein viertes Zahnrad 435 und ein fünftes Zahnrad 436 sind für eine Drehung mit der Vorgelegewelle 407 gekoppelt. Das fünfte Zahnrad 435 ist axial angrenzend an das erste Lager 415A angeordnet. Das vierte Zahnrad 435 steht mit dem zweiten Zahnrad 412 in kämmendem Eingriff und empfängt von diesem ein Drehmoment, wenn der elektrische Motor 404 die elektrische Antriebsachse 400 antreibt. Das fünfte Zahnrad 436 ist axial angrenzend an das zweite Lager 4158 angeordnet. Wie dargestellt ist das fünfte Zahnrad 436 vom dritten Zahnrad 413 beabstandet. In bestimmten Ausführungsformen ist das fünfte Zahnrad 436 über mindestens 0,5 mm vom dritten Zahnrad 413 beabstandet. Ein Paar Positionierungselemente (nicht abgebildet) kann jeweils an Enden der Vorgelegewelle 407 angeordnet sein, um eine Position der Lager 415A, 4158 und des vierten und des fünften Zahnrads 435, 436 aufrechtzuerhalten. Man beachte, dass jedes von den Positionierungselementen irgendeine Art von Positionierungselement sein kann, wie gewünscht, wie beispielsweise ein Schnappring, aber auch ein Klemmstück und Presssitzlager verwenden könnte, falls die Anwendung dies zulässt.
Das fünfte Zahnrad 436 empfängt ein Drehmoment von dem vierten Zahnrad 435, wenn der elektrische Motor 404 die elektrische Antriebsachse 400 antreibt. Wie dargestellt, steht das fünfte Zahnrad 436 kämmend in Eingriff mit einem sechsten Zahnrad 414. Das sechste Zahnrad 414 ist für eine Drehung mit einem Differential 416 gekoppelt. In bestimmten Ausführungsformen, die in 25 gezeigt sind, weist das Differential 416 ein Differentialgehäuse 417 mit einem ersten Abschnitt 418 und einem zweiten Abschnitt 419 auf. Man beachte, dass die Abschnitte 418, 419 anhand jedes beliebigen Verfahrens gekoppelt werden können, wie beispielsweise durch mindestens ein Befestigungsmittel, durch Schweißen, durch ein Epoxid und dergleichen, je nach Wunsch. Das Differential 417 wird drehfähig innerhalb des Achsgehäuses (nicht gezeigt) gelagert. In bestimmten Ausführungsformen ist das Differential 417 über ein erstes und ein zweites Lager 420A, 4208 drehfähig in einem Achsgehäuse (nicht gezeigt) gelagert. Man beachte, dass jedes von den Lagern 420A, 4208 eine beliebige Art von Lager sein kann, wie beispielsweise ein Wälzlager, ein Kugellager, ein konisches Lager und dergleichen, je nach Wunsch.
In dem Ausgleichsgehäuse 417 sind zwei oder mehr Differentialritzel 426 untergebracht. Die Differentialritzel 426 sind über eine Ritzelwelle 427 miteinander gekoppelt. Wie gezeigt ist jedes Ende der Ritzelwelle 427 mit einer darauf angeordneten Ritzelhülse 428 gekoppelt. Man beachte, dass die Ritzelhülse 428 anhand eines beliebigen Verfahrens, wie beispielsweise mit einem Stift (nicht gezeigt) an die Ritzelwelle 427 gekoppelt werden kann, je nach Wunsch. Die Ritzelwelle 428 wird innerhalb eines Innenraums des Ausgleichsgehäuses 417 geführt. Die Differentialritzel 426 stehen mit einem ersten und einem zweiten Achswellenrad 430, 432 kämmend in Eingriff. Das erste und das zweite Achswellenrad 430, 432 sind jeweils drehfähig mit der ersten bzw. der zweiten Halbwelle 16, 18, die in 1 gezeigt sind, gekoppelt.
Wie deutlicher in 25 dargestellt ist, weist das Differential 416 ferner eine Trennvorrichtung 440 auf. Die Trennvorrichtung 440 weist eine ringförmige Nabe 446 auf, die einstückig mit dem zweiten Abschnitt 419 des Ausgleichsgehäuses 417 ausgebildet ist. Man beachte jedoch, dass die ringförmige Nabe 446 als separate und abgegrenzte Komponente ausgebildet werden kann, falls gewünscht. Mindestens ein Vorsprung (z.B. eine Lasche oder ein Keilprofil), nicht dargestellt, kann an einer Innenumfangsfläche der ringförmigen Nabe 446 so ausgebildet sein, dass er radial einwärts davon vorsteht.
Die Trennvorrichtung 440 weist ferner ein Kolbenelement 448 auf, das konzentrisch innerhalb der ringförmigen Nabe 446 und der Ritzelhülse 428 angeordnet ist. In bestimmten Ausführungsformen kann das Kolbenelement 448 mindestens einen Vorsprung (z.B. eine Lasche oder ein Keilprofil), nicht dargestellt, aufweisen, der radial auswärts davon vorsteht. Der Vorsprung des Kolbenelements 448 wirkt mit dem Vorsprung zusammen, der auf der Innenumfangsfläche der ringförmigen Nabe 446 ausgebildet ist, um das Kolbenelement 448 an das Ausgleichsgehäuse 417 zu koppeln, wodurch einer Drehbewegung des Kolbenelements 448 in Bezug auf das Ausgleichsgehäuse 417 entgegengewirkt wird. Somit empfängt das Kolbenelement 448 ein Drehmoment vom elektrischen Motor 404 über die mindestens eine zusammengesetzte Mitläuferradbaugruppe 410 und das Ausgleichsgehäuse 417. Das Kolbenelement 448 kann sich axial relativ zum Ausgleichsgehäuse 417 innerhalb der ringförmigen Nabe 446 bewegen. Man beachte, dass das Kolbenelement 448 anhand jedes geeigneten Verfahrens, wie gewünscht, an das Ausgleichsgehäuse 417 gekoppelt werden kann, wodurch einer Drehbewegung in Bezug auf das Ausgleichsgehäuse 417 entgegengewirkt wird, während eine axiale Bewegung in Bezug auf das Ausgleichsgehäuse 417 innerhalb der ringförmigen Nabe 446 zugelassen wird.
Das Kolbenelement 448 kann ferner mehrere Vorsprünge 450 (z.B. Mitnehmerzähne) aufweisen, die sich von einer innen liegenden Oberfläche desselben axial auswärts erstrecken. Die Vorsprünge 450 des Kolbenelements 448 sind dafür ausgelegt, mit mehreren Vorsprüngen 451 (z.B. Mitnehmerzähnen) zusammenzuwirken, die sich von einer außen liegenden Oberfläche der Kolbenhülse 428 axial auswärts erstrecken. Wenn die Vorsprünge 450 des Kolbenelements 448 in kämmendem Eingriff mit den Vorsprüngen 451 der Kolbenhülse 428 stehen, nimmt die Trennvorrichtung 440 eine erste oder Eingriffsposition ein. Im Gegensatz dazu nimmt die Trennvorrichtung 440 eine entgegengesetzte zweite oder ausgerückte Position ein, wenn die Vorsprünge 450 des Kolbenelements 448 von den Vorsprüngen 451 der Ritzelhülse 428 (die in 25 gezeigt ist), beabstandet sind.
In der in 17-34 gezeigten Ausführungsform weist das Kolbenelement 448 ferner mehrere Vorsprünge 453 (z.B. eine Lasche oder einen Ansatz) auf, die sich von einer außen liegenden Oberfläche desselben axial auswärts erstrecken. Jeder von den gezeigten Vorsprüngen 453 erstreckt sich durch eine jeweilige Öffnung 455, die in dem zweiten Abschnitt 419 des Ausgleichsgehäuses 417 ausgebildet ist. Man beachte, dass eine beliebige Zahl, Größe und Form von Vorsprüngen 453 verwendet werden können, je nach Wunsch. In bestimmten Ausführungsformen sind die einzelnen Vorsprünge 453 voneinander beabstandet und in Umfangsrichtung um die außen liegende Fläche des Kolbenelements 448 herum ausgebildet. In bestimmten Ausführungsformen wirken die Vorsprünge 453 einer Drehbewegung des Kolbenelements 448 in Bezug auf das Ausgleichsgehäuse 417 entgegen, während sie eine axiale Bewegung in Bezug auf das Ausgleichsgehäuse 417 innerhalb der ringförmigen Nabe 446 zulassen. Der mindestens eine Vorsprung 453 ist dafür ausgelegt, mit einer hierin erörterten Stellantriebsbaugruppe 457 zusammenzuwirken.
Ein Abstandhalter 452 kann axial angrenzend an das Kolbenelement 448 innerhalb der ringförmigen Nabe 446 angeordnet sein. Der Abstandhalter 452 ist allgemein ringförmig und konzentrisch um das Kolbenelement 448 herum angeordnet. Der Abstandhalter 452 wirkt als Widerlager für ein Vorspannelement (nicht abgebildet), das zwischen dem Kolbenelement 448 und der Ritzelhülse 428 angeordnet ist. Das Vorspannelement ist dafür ausgelegt, das Kolbenelement 448 bei einem Ausrücken der Trennvorrichtung 440 in einer ersten axialen Richtung weg von der Kolbenhülse 428 zu drängen. Verschiedene Vorspannelemente können als das Vorspannelement verwendet werden, wie beispielsweise eine Wellenfeder, eine Spiralfeder und dergleichen. Ein Positionierungselement 456 kann axial angrenzend an das Vorspannelement, entgegengesetzt zum Kolbenelement 448 angeordnet sein, um eine axiale Position des Vorspannelements während einer Betätigung der Trennvorrichtung 440 aufrechtzuerhalten. In bestimmten Ausführungsformen ist eine Muffe 458 axial zwischen der Ritzelhülse 428 und dem ersten Abschnitt 418 des Ausgleichsgehäuses 417 angeordnet. Ebenso ist eine Muffe 460 axial zwischen der Ritzelhülse 428 und dem Positionierungselement 456 angeordnet. Die Muffen 458, 460 sind dafür ausgelegt, einem Reibkontakt zwischen der Ritzelhülse 428 und dem ersten Abschnitt 418 des Ausgleichsgehäuses 417 und dem Positionierungselement 456 entgegenzuwirken. Man beachte, dass das Positionierungselement 456 auch als Reaktionsfläche für das Vorspannelement dient, um einer axialen Belastung der Ritzelhülse 428 und der Muffen 458, 460 durch das Vorspannelement entgegenzuwirken.
Es wird nun auf 25 Bezug genommen, wo die Stellantriebsbaugruppe 457 in einem Gehäuse (z.B. einem Achsgehäuse) angeordnet ist. Wie dargestellt, ist die Stellantriebsbaugruppe 457 konzentrisch um das Lager 4208 herum angeordnet. In einer gezeigten Ausführungsform ist ein Abschnitt des Gehäuses zwischen der Stellantriebsbaugruppe 457 und dem Lager 4208 angeordnet. Die Stellantriebsbaugruppe 457 weist einen Stellantrieb 470 und ein in einem Gehäuse 474 angeordnetes bewegliches Element 472 auf. Das bewegliche Element 472 ist so konfiguriert, dass es innerhalb des Gehäuses 474 axial parallelverschoben werden kann. In einer Ausführungsform kann der Stellantrieb 470 eine elektromagnetische Spule sein, die in dem Gehäuse 474 angeordnet ist. Die Stellantriebsbaugruppe 457 kann auf solche Weise konfiguriert sein, dass, wenn elektrischer Strom zur elektromagnetischen Spule geliefert wird, das bewegliche Element 472 veranlasst wird, in einer zweiten axialen Richtung zum Kolbenelement 448 hin zu wandern. Man beachte, dass zumindest ein Abschnitt des beweglichen Elements 472 aus einem ferromagnetischen Material, wie beispielsweise einem Eisenmaterial, gebildet werden kann. Die Stellantriebsbaugruppe 457 kann ferner eine Druckplatte (nicht abgebildet) aufweisen, die zwischen dem beweglichen Element 472 und dem Kolbenelement 448 angeordnet ist. Das bewegliche Element 472 ist so konfiguriert, dass es in der zweiten axialen Richtung an der Druckplatte anliegt und auf diese Druck ausübt. Das bewegliche Element 472 oder die Druckplatte ist dafür ausgelegt, an die Vorsprünge 453 anzustoßen, die sich vom Kolbenelement 448 durch den zweiten Abschnitt 419 des Ausgleichsgehäuses 417 auswärts erstrecken, und das Kolbenelement 448 in der zweiten axialen Richtung zur Kolbenhülse 428 hin zu drängen, wodurch ein Einrücken der Trennvorrichtung 440 bewirkt wird.
In bestimmten anderen Ausführungsformen, die nicht gezeigt sind, kann der Stellantrieb 470 der Stellantriebsbaugruppe 457 ein Nockenmechanismus (nicht gezeigt) sein, der in dem Gehäuse angeordnet ist. Der Nockenmechanismus ist dafür ausgelegt, an die Vorsprünge 453 anzustoßen, die sich vom Kolbenelement 448 durch den zweiten Abschnitt 419 des Ausgleichsgehäuses 417 auswärts erstrecken, und in der zweiten axialen Richtung Druck auf das Kolbenelement 448 auszuüben, wodurch bewirkt wird, dass die Trennvorrichtung 440 eingerückt wird. Man beachte, dass verschiedene andere Stellantriebe 470 in der Stellantriebsbaugruppe 457 verwendet werden können, je nach Wunsch, um an den Vorsprüngen 453 anzustoßen, die sich vom Kolbenelement 448 durch den zweiten Abschnitt 419 des Ausgleichsgehäuses 417 auswärts erstrecken, und um in der zweiten axialen Richtung Druck auf das Kolbenelement 448 auszuüben, um zu bewirken, dass die Trennvorrichtung 304 eingerückt wird.
Im Betrieb gibt der elektrische Motor 404 über die mindestens eine zusammengesetzte Mitläuferradbaugruppe 414 ein Drehmoment an das Differential 416 aus. Ein voreingestellter Zustand der Trennvorrichtung 440 ist die ausgerückte Position. Somit nimmt das Kolbenelement 448 die erste Position ein. Somit wird das Fahrzeug 10 nur vom Verbrennungsmotor 12 angetrieben.
Wenn der Fahrer wünscht, dass das Fahrzeug 10 zumindest zum Teil von der elektrischen Antriebsachse 400 angetrieben wird, sendet eine Steuerung (nicht gezeigt) ein Signal an die Stellantriebsbaugruppe 457. Die Stellantriebsbaugruppe 457 bewirkt, dass sich das Kolbenelement 448 linear in der zweiten axialen Richtung von seiner ersten Position zu seiner zweiten Position bewegt. Wenn das Kolbenelement 448 die zweite Position einnimmt, stehen die Vorsprünge 450, 451 in kämmendem Eingriff und die Trennvorrichtung 440 nimmt die Eingriffsposition ein. Wenn die Trennvorrichtung 440 die Eingriffsposition einnimmt, übertragen die zusammengesetzten Mitläuferradbaugruppen 410, 405 ein Drehmoment vom elektrischen Motor 404 auf das Differential 416. Das Differential 416 überträgt dann über den kämmenden Eingriff der Ritzel 426 und der Achswellenräder 430, 432 das Drehmoment auf die erste und die zweite Achswelle 16, 18. Wenn die elektrische Antriebsachse 400 in einem Energieerzeugungsmodus ist, wird die oben beschriebene Drehmomentübertragung umgekehrt.
Wenn der Fahrer nicht mehr wünscht, dass das Fahrzeug 10 zumindest zum Teil von der elektrischen Antriebsachse 400 angetrieben wird, sendet die Steuerung ein Signal an die Stellantriebsbaugruppe 457. Die Stellantriebsbaugruppe 457 bewirkt, dass sich das Kolbenelement 448 linear in der ersten axialen Richtung von seiner zweiten Position zu seiner ersten Position bewegt. Wenn das Kolbenelement 448 die erste Position einnimmt, sind die Vorsprünge 450, 451 voneinander beabstandet und die Trennvorrichtung 440 nimmt die ausgerückte Position ein. Wenn die Trennvorrichtung 440 die ausgerückte Position einnimmt, übertragen die zusammengesetzten Mitläuferradbaugruppen 410, 405 kein Drehmoment mehr vom elektrischen Motor 404 über das Differential 416 auf die erste und die zweite Achswelle 16, 18.
Obwohl vorstehend verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurden, sei klargestellt, dass sie als Beispiel und nicht zur Beschränkung angegeben wurden. Für den Durchschnittsfachmann auf dem einschlägigen Gebiet sollte es offensichtlich sein, dass der offenbarte Gegenstand in vielen anderen konkreten Formen verkörpert werden kann, ohne von seinem Gedanken oder wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht als Erläuterungen, nicht als Beschränkung aufzufassen.

Claims

System, umfassend: eine elektrische Antriebsachse umfassend einen elektrischen Motor, eine Getriebeanordnung, ein Differential und eine Trennvorrichtung, wobei die Getriebeanordnung dafür ausgelegt ist, ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zwischen dem elektrischen Motor und dem Differential zu erzeugen.
System nach Anspruch 1, wobei die Getriebeanordnung ein erstes Planetengetriebesystem und ein zweites Planetengetriebesystem umfasst, wobei das erste Planetengetriebesystem dafür ausgelegt ist, eine Verringerung eines Übersetzungsverhältnisses zwischen dem elektrischen Motor und dem sekundären Planetengetriebesystem zu erzeugen.
System nach Anspruch 2, wobei das zweite Planetengetriebesystem dafür ausgelegt ist, eine Verringerung eines Übersetzungsverhältnisses zwischen dem ersten Planetengetriebesystem und dem Differential zu erzeugen.
System nach Anspruch 1, wobei eine Ritzelhülse im Inneren eines Gehäuses des Differentials vorsteuert, wobei die Trennvorrichtung ein Kolbenelement umfasst, das innerhalb einer ringförmigen Nabe und der Ritzelhülse konzentrisch angeordnet ist.
System nach Anspruch 4, wobei ein Vorsprung von der ringförmigen Nabe aus radial einwärts vorsteht.
System nach Anspruch 4, wobei der Kolben dafür ausgelegt ist, bei einem Ausrücken der Trennvorrichtung sich über eine Kraft von einem Vorspannelement in einer ersten axialen Richtung weg von der Ritzelhülse zu bewegen.
System nach Anspruch 6, wobei das Vorspannelement eine Feder oder ein Kanal ist, der dafür ausgelegt ist, ein Hydraulikfluid aufzunehmen.
System nach Anspruch 7, wobei das Hydraulikfluid von einem Motorkühlfluidkreis geschickt wird.
System nach Anspruch 6, wobei der Kolben dafür ausgelegt ist, bei einem Einrücken der Trennvorrichtung sich ohne die Kraft von dem Vorspannelement in einer zweiten axialen Richtung, die der ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist, hin zur Ritzelhülse zu bewegen.