DE202023104647U1

DE202023104647U1 - Elektrische Mehrgang-Achse

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Publication number: DE202023104647U1
Application number: DE202023104647.9U
Authority: DE
Original assignee: Dana Belgium NV
Current assignee: Dana Belgium NV
Priority date: 2022-08-18
Filing date: 2023-08-16
Publication date: 2023-12-05
Anticipated expiration: 2033-08-17
Also published as: US20240059131A1; US11712955B1

Abstract

Elektrische Mehrgang-Achse, umfassend:einen Elektromotor, der drehbar mit einer Eingangswelle gekoppelt ist;ein Planetenzahnradsatz, der über eine Eingangsuntersetzung mit der Eingangswelle verbunden ist;eine Niedrigdrehzahlkupplung, die eingerichtet ist, wahlweise ein Hohlrad im Planetenzahnradsatz an einem Gehäuse festzustellen; undeine Hochdrehzahlkupplung, die eingerichtet ist, wahlweise ein Sonnenrad mit einem Träger im Planetenzahnradsatz zu verbinden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine elektrische Mehrgang-Achse in einem Elektrofahrzeug.
HINTERGRUND UND ABRISS
Elektrofahrzeuge nutzen elektrische Antriebseinheiten zur Erzeugung der Antriebskraft und stellen in Bezug auf die Kohlenwasserstoffemissionen eine attraktive Alternative zu Fahrzeugen dar, die ausschließlich von Verbrennungsmotoren angetrieben werden. Bestimmte elektrische Antriebe haben Planetenzahnradsätze verwendet, um die angestrebte Untersetzung und das Profil der Antriebseinheit zu erreichen. Darüber hinaus wurden in einigen elektrischen Antriebseinheiten elektrische Achsen mit integriertem Getriebe verwendet, um die Größe der Einheit zu verringern.
US 9,950,607 B2 von Littlefield et al. offenbart eine elektrische Achse. Die elektrische Achse umfasst zwei einfache Planetenzahnradsätze, von denen eines mit einem Elektromotor gekoppelt ist. In einer Ausführungsform der elektrischen Antriebseinheit verbindet eine Kupplung die Zahnräder in den Planetengetrieben und ermöglicht den Schaltvorgang in der Antriebseinheit.
Die Erfinder haben mehrere Nachteile der elektrischen Achse von Littlefield sowie anderer elektrischer Achsen erkannt. So ist die elektrische Achse von Littlefield nicht mit bestimmten Fahrzeugkonstruktionen kompatibel, wie z. B. mit einigen Materialtransport- und Bergbaufahrzeugen, die kompakte, effiziente und leistungsfähigere Antriebsstränge erfordern, die ähnliche Leistungsmerkmale wie diesel- oder benzinbetriebene Antriebsstränge aufweisen. Generell ist die Anwendbarkeit der elektrischen Achse von Littlefield in einer Vielzahl von Fahrzeugplattformen aufgrund ihrer Platzmangelhaftigkeit und ihrer Leistungsmängel eingeschränkt. Darüber hinaus erhöht die Verwendung mehrerer Planetenzahnradsätze im Getriebe die Wahrscheinlichkeit von Achsverschleiß.
Die Erfinder haben die vorgenannten Probleme erkannt und eine elektrische Mehrgang-Achse entwickelt. Die elektrische Achse umfasst in einem Beispiel einen Elektromotor, der über ein Eingangsuntersetzung drehbar mit einer Eingangswelle verbunden ist. In der elektrischen Achse stellt eine Niedrigdrehzahlkupplung ein Hohlrad im Planetenzahnradsatz wahlweise an einem Gehäuse fest. Die elektrische Achse umfasst außerdem eine Hochdrehzahlkupplung, die ein Sonnenrad wahlweise mit einem Träger des Planetenzahnradsatzes verbindet. Auf diese Weise erreicht die elektrische Achse einen platzsparenden Bauraum sowie die Möglichkeit, mehrere Gänge zu schalten. Dadurch kann die elektrische Achse effizienter in eine größere Anzahl von Fahrzeugplattformen eingebaut werden.
In einem weiteren Beispiel umfasst die Eingangsuntersetzung ein Zwischenrad auf einer Zwischenradwelle. In einem solchen Beispiel befindet sich der Elektromotor auf einer Seite des Gehäuses, die die Hochdrehzahlkupplung und die Niedrigdrehzahlkupplung umschließt. Die Konstruktion der Eingangsuntersetzung und des Motors mit diesen Merkmalen ermöglicht es, die Kompaktheit der elektrischen Achse weiter zu erhöhen, was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass die Achse mit umgebenden Systemen wie der Aufhängung in Konflikt gerät.
Es versteht sich, dass die obige Zusammenfassung dazu dient, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher erläutert werden. Sie ist nicht dazu gedacht, die wichtigsten oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert wird, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in anderen Teilen dieser Offenbarung genannten Nachteile beheben.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

1 zeigt ein Elektrofahrzeug (EV) mit einer elektrischen Mehrgang-Achse.
2A und 2B sind Leistungspfaddiagramme für die verschiedenen Betriebsgänge der in 1 dargestellten elektrischen Mehrgang-Achse.
2C ist eine Tabelle, die die Konfigurationen der Kupplungen in den Betriebsgängen der in 1 dargestellten elektrischen Mehrgang-Achse angibt.
3 zeigt ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Mehrgang-Achse.
4 ist ein Zeitdiagramm für einen Anwendungsfall einer Steuerungsstrategie einer elektrischen Mehrgang-Achse.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hier wird eine elektrische Achse beschrieben, die eine kompakte Anordnung und Leistungseigenschaften aufweist, die es ermöglichen, sie effektiv in eine Vielzahl von Fahrzeugplattformen einzubauen. Um das kompakte Profil und die Leistungsmerkmale zu erreichen, umfasst die Achse eine Niedrigdrehzahlkupplung, die ein Hohlrad in einem Planetenzahnradsatz an einem Gehäuse feststellt, und eine Hochdrehzahlkupplung, die ein Sonnenrad wahlweise mit einem Träger in einem Planetenzahnradsatz verbindet. Die Achse umfasst außerdem eine Eingangsuntersetzung, die mit einer inneren Welle verbunden ist, die wiederum mit dem Sonnenrad gekoppelt ist. Die Eingangsuntersetzung kann ein Zwischenrad umfassen, das zwischen einem Zahnrad, das an einem Elektromotor befestigt ist, und einem Zahnrad, das fest mit der Innenwelle verbunden ist, angeordnet ist. Auf diese Weise kann die elektrische Maschine in eine gewünschte Position radial außerhalb des Getriebes gebracht werden.
1 zeigt ein Elektrofahrzeug (EV) 100 mit einer elektrischen Mehrgang-Achse 102 (z.B. einer elektrischen Zweigang-Achse), die die Antriebskraft für den Fahrzeugantrieb erzeugt. Das EV 100 kann ein Leicht-, Mittel- oder Schwerlastfahrzeug sein. Ein vollelektrisches Fahrzeug kann insbesondere aufgrund seiner geringeren Komplexität und der damit verbundenen geringeren Anzahl an potenziellen Bauteildefekten eingesetzt werden. Jedoch können Ausführungsformen von Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEV) verwendet werden, wo das Fahrzeug eine Verbrennungskraftmaschine (ICE) aufweist. In einigen Beispielen kann das EV 100 ein Materialtransport- oder Bergbaufahrzeug sein, wie z. B. Planierraupen, Lader, verschiedene Arten von Gabelstaplern und dergleichen. In anderen Beispielen kann das EV 100 ein Personenkraftwagen sein, wie z.B. ein Lastwagen, eine Limousine, ein Kombi oder ähnliches.
Die elektrische Mehrgang-Achse 102 umfasst einen Elektromotor 104, eine Eingangsuntersetzung 106, einen Planetenzahnradsatz 108, eine Hochdrehzahlkupplung 110 und eine Niedrigdrehzahlkupplung 112. Die elektrische Mehrgang-Achse 102 kann ferner eine Ausgangswelle 116, ein Differential 114, drehbar mit dem Differential verbundene Achswellen 118, 120 und ein Achswellengehäuse 122 umfassen. Der Planetenzahnradsatz 108, die Hochdrehzahlkupplung 110 und die Niedrigdrehzahlkupplung 112 können in ein Getriebe 130 eingebaut sein. Umgekehrt können der Elektromotor 104, die Antriebswelle 126, ein Eingangswellenzahnrad 128 und das Achswellengehäuse 122 außerhalb des Getriebes 130 angeordnet sein. Außerdem ist das Achswellengehäuse 122 im gezeigten Beispiel direkt mit dem Gehäuse 137 verbunden. Auf diese Weise kann eine kompakte Starrachse gebildet werden. Bei der elektrischen Achse 102 kann es sich also um eine elektrische Starrachse handeln, bei der sich die mechanischen Komponenten strukturell gegenseitig stützen und zwischen den Antriebsrädern verlaufen. So können sich die mit der Ausführungsform der Starrachse gekoppelten Räder bei der Lenkung des Fahrzeugs auf unebener Fahrbahn im Gleichschritt bewegen. Insbesondere kann der Sturzwinkel der Räder im Wesentlichen konstant bleiben, wenn sich die Aufhängung über ihren Weg bewegt.
Der Elektromotor 104 kann Komponenten wie einen Rotor und einen Stator enthalten, die während des Betriebs elektromagnetisch zusammenwirken, um Antriebskraft zu erzeugen. In einem weiteren Beispiel kann der Elektromotor 104 ein Motor-Generator sein, der eingerichtet ist, während des Regenerationsbetriebs elektrische Energie zu erzeugen.
Der Elektromotor 104 kann über einen Wechselrichter 121 mit einem oder mehreren Energiespeichervorrichtungen 119 (z. B. einer oder mehreren Traktionsbatterien, Brennstoffzellen, Kondensatoren, Kombinationen davon usw.) elektrisch verbunden sein, wenn der Motor als Wechselstrommotor ausgelegt ist. Die Pfeile 123, 125 bezeichnen die elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor 104, dem Wechselrichter 121 und der/den Energiespeichervorrichtung(en) 119. Dieser Wechselrichter ist für die Umwandlung von Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) und umgekehrt konzipiert. In einem Anwendungsfall können der Elektromotor 104 und der Wechselrichter 121 dreiphasige Vorrichtungen sein, die im Vergleich zu anderen Vorrichtungstypen eine höhere Effizienz erreichen können. Es wurden jedoch ein Motor und ein Wechselrichter entwickelt, die für den Betrieb mit mehr als drei Phasen ausgelegt sind. In anderen Beispielen kann der Wechselrichter in der Achse weggelassen und ein Gleichstrommotor in der elektrischen Achse verwendet werden.
1 zeigt, dass der Elektromotor 104 drehbar mit der Eingangswelle 126 gekoppelt ist. Die Eingangswelle 126 kann fest mit dem Eingangswellenzahnrad 128 verbunden sein, das mit einem Zwischenrad 132 kämmt, das fest mit einer Zwischenradwelle 133 verbunden ist. Das Zwischenrad 132 kämmt mit einem Zahnrad 134, das fest mit einer Welle 116 verbunden ist, die koaxial zu den Achswellen 118, 120 verläuft. Das Eingangswellenzahnrad 128, das Zwischenrad 132 und das Zahnrad 134 sind im dargestellten Beispiel in der Eingangsuntersetzung 106 enthalten. Die Eingangsuntersetzung kann jedoch in einem Beispiel eine geringere Anzahl von Zahnrädern oder in einem anderen Beispiel zusätzliche Zahnräder und Wellen umfassen. Die Konfiguration der Eingangsuntersetzung kann auf der Grundlage von Faktoren wie dem Drehzahlbereich des Motors, dem gewünschten Bereich von Übersetzungsverhältnissen des Getriebes 130, der Größe und Konfiguration des Planetenzahnradsatzes 108 usw. ausgewählt sein. Durch die Verwendung des Zwischenrads 132 in der Eingangsuntersetzung 106 kann der Motor 104 entlang einer Seite 135 eines Gehäuses 137 der elektrischen Achse positioniert werden. Außerdem umschließt das Gehäuse 137 die Komponenten des Getriebes 130, wie z. B. die Kupplungen, auf die hier näher eingegangen wird. Die Positionierung des Motors an dieser Stelle ermöglicht es der elektrischen Achse 102, die Anforderungen an die Verpackung in einer größeren Anzahl von Fahrzeugen zu erfüllen, wodurch sich der Anwendungsbereich der Achse erweitert. Die hier beschriebenen Zahnräder sind mit Zähnen versehen, und die mechanische Verbindung zwischen den Zahnrädern erfolgt durch das Ineinandergreifen der Zähne des Zahnrads mit einem anderen zugehörigen Zahnrad.
Das Achsgehäuse 137 kann einen Abschnitt 136 zwischen dem Getriebe 130 und dem Elektromotor 104 aufweisen, der die Hochdrehzahlkupplung 110 und die Niedrigdrehzahlkupplung 112 in Umfangsrichtung umschließt und parallel zur Drehachse des Elektromotors 104 verlaufen kann. Das Gehäuse 137 kann eine Öffnung aufweisen, damit das Zwischenrad 132 und das Zahnrad 134 in eine Eingangsuntersetzung 106 ineinandergreifen können. Das Gehäuse 137 kann Öffnungen 138, 139 für die Achswellen 118, 120 aufweisen, die sich seitlich von beiden Seiten des Gehäuses 137 erstrecken.
Das Gehäuse 137 umfasst einen inneren Bereich 115, der die Niedrigdrehzahlkupplung 112 trägt und Befestigungspunkte für Lager, 140, 141, 144, 145 bietet, die die Bewegung verschiedener Komponenten wie der Welle 116 unterstützen und einschränken. Der innere Bereich umfasst zwei Abschnitte 111, 113, die sich radial nach innen entlang gegenüberliegender axialer Seiten der Niedrigdrehzahlkupplung 112 erstrecken. Auf diese Weise ist die Niedrigdrehzahlkupplung effizient in das Gehäuse integriert.
Die Niedrigdrehzahlkupplung 112 ist eingerichtet, ein Hohlrad 150 im Planetenzahnradsatz 108 wahlweise an dem Gehäuse 137 festzustellen. Um diese Feststellfunktion zu erreichen, kann ein erster Lamellensatz 127 in der Niedrigdrehzahlkupplung 112 mit dem inneren Bereich 115 des Gehäuses 137 verzahnt oder auf andere Weise befestigt sein. Ein zweiter Lamellensatz 129 in der Niedrigdrehzahlkupplung 112 kann an der Welle 151 befestigt sein, die sich vom Hohlrad 150 aus erstreckt. Die Positionierung der Niedrigdrehzahlkupplung zwischen den Gehäuseabschnitten ermöglicht es der Kupplung außerdem, das Hohlrad effizient festzustellen. Auf diese Weise lässt sich die Niedrigdrehzahlkupplung 112 platzsparend in das Getriebegehäuse integrieren. Eine Betätigungsanordnung 131, die einen Hydraulikkolben umfassen kann, ist eingerichtet, wahlweise einen Reibungseingriff der Lamellen in der Niedrigdrehzahlkupplung 112 herbeizuführen. In anderen Beispielen können jedoch auch andere Arten von Aktuatoren wie pneumatische Aktuatoren, elektromechanische Aktuatoren und dergleichen in der Niedrigdrehzahlkupplung verwendet werden.
Die Niedrigdrehzahlkupplung 112 und die Hochdrehzahlkupplung 110 sind als Reibungskupplungen dargestellt (z. B. nasse oder trockene Reibungskupplungen), obwohl in anderen Beispielen auch andere Arten von Kupplungen verwendet werden können. Bei Verwendung von Reibungskupplungen kann das Getriebe 130 im Vergleich zu Getrieben mit Klauenkupplungen mit einer geringeren Leistungsunterbrechung zwischen den Gängen schalten, wodurch die Effizienz des Getriebes während der Schaltübergänge erhöht wird.
Im dargestellten Beispiel ist ein Lager 140 mit der Welle 116 im Getriebe 130 gekoppelt. Im Einzelnen ist ein Lager 140 mit der Welle 116 gekoppelt und auf einer axialen Ausdehnung 153 im Gehäuse 137 radial einwärts von der Niedrigdrehzahlkupplung 112 in Bezug auf eine Drehachse 156 des Getriebes 130 montiert. Darüber hinaus können die hier beschriebenen Lager Innenringe, Außenringe, Rollenelemente (z. B. Zylinderrollen, Kegelrollen, Pendelrollenelemente und dergleichen) umfassen.
Ein weiteres Lager 141 ist mit der axialen Ausdehnung 153 und dem Träger 146 sowie einer Welle 151 verbunden, die vom Hohlrad 150 in der Niedrigdrehzahlkupplung 112 ausgeht. Im Einzelnen stellt die Welle 151 eine mechanische Verbindung zwischen dem Hohlrad 150 und einem Lamellenträger 157 in der Niedrigdrehzahlkupplung 112 her. Auf dem Lamellenträger 157 ist der erste Lamellensatz 127 montiert. Im gezeigten Beispiel befindet sich ein Lager 143 in der Nähe der Gehäuseöffnung 139. Außerdem ist ein Lager 147 in der Nähe der Gehäuseöffnung 138 angeordnet und mit einem Gehäuse 148 des Differentials 114 verbunden. Außerdem ist das Lager 145 mit der Achswelle 120 und dem Differentialgehäuse 148 verbunden. Die Lager 144 sind mit der axialen Ausdehnung 153 des Gehäuses und dem Lamellenträger 157 verbunden. Auf diese Weise kann sich der Lamellenträger drehen, wenn die Niedrigdrehzahlkupplung ausgerückt ist.
Im gezeigten Beispiel ist der Planetenzahnradsatz 108 axial zwischen der Hochdrehzahlkupplung 110 und der Niedrigdrehzahlkupplung 112 angeordnet. Auf diese Weise kann das Getriebe einen gewünschten Bereich von Übersetzungsverhältnissen in einer kompakten Anordnung erreichen. In anderen Beispielen können der Planetenzahnradsatz 108 und die Kupplungen 110, 112 jedoch auch andere relative Positionen einnehmen, die jedoch weniger platzsparend sein können.
Der Planetenzahnradsatz 108 ist über die Welle 116 mit einer Eingangsuntersetzung 106 verbunden. Die Welle 116 erstreckt sich durch einen inneren Abschnitt des Getriebes 130. Im Einzelnen erstreckt sich die Welle 116 durch einen Abschnitt im Getriebe, der von der axialen Ausdehnung 153 des Gehäuses 137 in Bezug auf die Drehachse 156 und die Hoch- und Niedrigdrehzahlkupplungen 110 und 112 radial nach innen gerichtet ist. Auf diese Weise kann die Welle 116 platzsparend durch das Getriebe geführt sein. Die Eingangsuntersetzung 106 umfasst das fest mit der Eingangswelle 126 verbundene Zahnrad 128.
Im dargestellten Beispiel ist der Planetenzahnradsatz 108 ein einfacher Planetenzahnradsatz mit einem Sonnenrad 152, Planetenrädern 155, die sich auf einem Träger 146 drehen, und dem Hohlrad 150. Die Verwendung eines einfachen Planetenzahnradsatzes im Vergleich zu anderen Arten von Planetengetrieben, wie z. B. einem mehrstufigen Planetenzahnradsatz, ermöglicht dem Getriebe 130 eine platzsparende Bauweise. In anderen Beispielen kann der Planetenzahnradsatz 108 jedoch auch einen mehrstufigen Planetenzahnradsatz, ein Verbundgetriebe oder ähnliches sein.
Die Hochdrehzahlkupplung 110 ist eingerichtet, das Sonnenrad 152 wahlweise mit dem Träger 146 zu verbinden. Ein erster Lamellensatz 154 in der Hochdrehzahlkupplung 110 ist über einen Außenlamellenträger 161 mit einem Gehäuse 148 des Differentials 114 verbunden. Ein zweiter Lamellensatz 163 in der Hochdrehzahlkupplung 110 ist über einen Innenlamellenträger 165 mit der Welle 116 verbunden. Die Hochdrehzahlkupplung umfasst außerdem eine Betätigungsanordnung 167. Bei der Betätigungsanordnung kann es sich in einem Fall um einen hydraulisch betätigten Kolben, in anderen Fällen um einen elektromagnetischen oder pneumatischen Aktuator handeln. In der eingerückten Konfiguration verbindet die Hochdrehzahlkupplung 110 das Sonnenrad 152 mit dem Träger 146 im Planetenzahnradsatz 108. In der ausgerückten Konfiguration ermöglicht die Hochdrehzahlkupplung 110, dass sich das Sonnenrad 152 und der Träger 146 unabhängig voneinander drehen können.
Im dargestellten Beispiel sind die Hochdrehzahlkupplung 110 und die Niedrigdrehzahlkupplung 112 auf einer axialen Seite des Differentials 114 angeordnet. Auf diese Weise erhält das Getriebe ein Profil, bei dem die Wahrscheinlichkeit geringer ist, dass es mit umliegenden Fahrzeugkomponenten, wie z. B. Aufhängungselementen, kollidiert. In anderen Beispielen können die Hochdrehzahlkupplung 110 und die Niedrigdrehzahlkupplung 112 jedoch auf gegenüberliegenden Seiten des Differentials 114 oder in verschiedenen anderen Konfigurationen angeordnet sein.
Im gezeigten Beispiel ist das Differential 114 ein Ausgleichskegelrad-Differential. In anderen Beispielen kann das Differential jedoch auch ein Geradstirnrad-Differential, ein Planetendifferential oder ähnliches sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Differential eine Sperrfunktion, eine Schlupfbegrenzungsfunktionalität oder ähnliches haben. Das Differential 114 ist mit den Achswellen 118, 120 verbunden, die ihrerseits drehbar mit den Antriebsrädern 117 gekoppelt sind. Die Achswellen 118, 120 können im dargestellten Beispiel unterschiedlich lang sein. In anderen Beispielen können die Achswellen 118, 120 jedoch auch gleich lang sein oder andere Konfigurationen aufweisen. Außerdem kann das Differential 114 auf einer Seite 169 der Achse positioniert sein, um den Einbau des Getriebes 130 in das Gehäuse 137 zu ermöglichen.
Das Differential 114 ermöglicht unter bestimmten Betriebszuständen eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Achswellen 118, 120. Wie bereits erwähnt, kann das Differential 114 jedoch eine Sperrfunktion oder eine Schlupfbegrenzungsfunktionalität haben, bei der die Drehzahldifferenzierung verhindert bzw. eingeschränkt wird. Die Achswellen 118, 120 erstrecken sich entlang der Drehachse 156 und sind um diese drehbar. Das Differential 114, die Hochdrehzahlkupplung 110, die Niedrigdrehzahlkupplung 112, die Welle 116, der Planetenzahnradsatz 108 und die Achswellen 118, 120 sind in dem dargestellten Beispiel koaxial angeordnet. Dies ermöglicht eine größere Kompaktheit im Vergleich zu elektrischen Achsen mit nicht-koaxialer Anordnung. Folglich kann die elektrische Achse in eine größere Vielfalt von Fahrzeugplattformen eingebaut werden, wenn dies gewünscht ist. In anderen Beispielen kann es jedoch vorkommen, dass zumindest ein Teil der oben genannten Komponenten nicht koaxial angeordnet ist, was die Raumausnutzung der Achse verringern kann.
Das EV 100 beinhaltet außerdem ein Steuerungssystem 170 mit einer Steuerung 172, wie in 1 dargestellt. Die Steuerung 172 kann einen Mikrocomputer mit Komponenten wie einem Prozessor 174 (z. B. einer Mikroprozessoreinheit), Eingangs-/Ausgangsanschlüssen, einem elektronischen Speichermedium 176 für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte (z. B. ein Festwertspeicherchip, ein Nur-Lese-Speicher, ein Diagnosespeicher, ein Datenbus und dergleichen) einschließen. Das Speichermedium kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Befehle darstellen, welche von dem Prozessor zur Durchführung der hier beschriebenen Verfahren und Steuertechniken sowie anderer Varianten ausgeführt werden können, die erwartet werden, aber nicht ausdrücklich aufgeführt sind.
Die Steuerung 172 kann verschiedene Signale von Sensoren 178 empfangen, die mit verschiedenen Bereichen des Elektrofahrzeugs 100 und der elektrischen Mehrgang-Achse 102 verbunden sind. Zu den Sensoren 178 kann beispielsweise ein Pedalstellungssensor gehören, der das Niederdrücken eines vom Fahrer betätigten Pedals wie eines Gas- und/oder Bremspedals erfasst, ein Drehzahlsensor an der Getriebeausgangswelle, ein Sensor für den Ladezustand der Energiespeichervorrichtungen (SOC), Sensoren für die Kupplungsstellung und dergleichen. Die Motordrehzahl kann anhand der vom Wechselrichter an die elektrische Maschine gelieferten Leistung ermittelt werden. Eine Eingabevorrichtung 180 (z. B. Gaspedal, Bremspedal, Fahrmoduswähler, Kombinationen davon und Ähnliches) kann außerdem Eingabesignale liefern, die die Absicht des Fahrers zur Fahrzeugsteuerung anzeigen.
Nach dem Empfang der Signale von den verschiedenen Sensoren 178 aus 1 verarbeitet die Steuerung 172 die empfangenen Signale und setzt verschiedene Aktuatoren 182 von Fahrzeugkomponenten ein, um die Komponenten auf der Grundlage der empfangenen Signale und der im Speicher der Steuerung 172 gespeicherten Anweisungen einzustellen. So kann die Steuerung 172 beispielsweise ein Gaspedalsignal empfangen, das die Anforderung des Fahrers nach einer stärkeren Fahrzeugbeschleunigung anzeigt. Als Reaktion darauf kann die Steuerung 172 den Betrieb der Wechselrichter anweisen, um die Leistungsabgabe des Elektromotors anzupassen und die vom Elektromotor 104 an das Getriebe 130 abgegebene Leistung zu erhöhen. Die Steuerung 172 kann unter bestimmten Betriebszuständen Befehle an die Kupplungen 110, 112 senden, um die Kupplungen ein- und auszurücken. So kann beispielsweise ein Steuerbefehl an die Kupplung 110 gesendet werden, und als Reaktion auf den Empfang des Befehls kann ein Aktuator in der Kupplung die Kupplung auf der Grundlage zum Einrücken oder Ausdrücken der Kupplung einstellen. Die anderen steuerbaren Komponenten im Fahrzeug können in ähnlicher Weise funktionieren, z. B. in Bezug auf Sensorsignale, Steuerbefehle und Aktuatoreinstellung.
Als Referenz ist ein Achsensystem 199 in 1 sowie in 2A-2B bereitgestellt. In einem Beispiel kann die z-Achse eine vertikale Achse sein (z. B. parallel zu einer Gravitationsachse), die x-Achse kann eine seitliche Achse sein (z. B. eine horizontale Achse), und/oder die y-Achse kann eine Längsachse sein. In anderen Beispielen können die Achsen jedoch auch andere Ausrichtungen haben.
2A und 2B zeigen die mechanischen Leistungspfade 200 und 202, während die elektrische Mehrgang-Achse 102 in einem niedrigeren bzw. einem höheren Gang arbeitet. Es versteht sich, dass diese Leistungspfade sowohl dem Vorwärts- als auch dem Rückwärtsfahrmodus entsprechen können. Darüber hinaus kann der Elektromotor 104 im Vorwärts- und Rückwärtsfahrmodus in entgegengesetzte Richtungen Drehleistung erzeugen. Mit anderen Worten: In einem Vorwärtsfahrmodus dreht der Elektromotor die Welle 126 in eine erste Richtung und in einem Rückwärtsfahrmodus dreht der Motor die Ausgangswelle in die entgegengesetzte Richtung. Daher entsprechen die in den 2A und 2B dargestellten mechanischen Leistungspfade 200, 202 im Allgemeinen dem Fahrmodusbetrieb. Es versteht sich jedoch von selbst, dass der Elektromotor 104 auch in einem Regenerationsmodus betrieben werden kann, bei dem der Leistungspfad von den Antriebsrädern zum Motor verläuft, der elektrische Energie zum Aufladen einer Antriebsbatterie erzeugt.
Wie in 2A dargestellt, ist, während das Getriebe 130 im niedrigeren Gang arbeitet, die Hochdrehzahlkupplung 110 ausgerückt und die Niedrigdrehzahlkupplung 112 eingerückt, was das Hohlrad 150 an dem Gehäuse 137 feststellt und seine Drehung verhindert.
Der mechanische Leistungspfad 200 entfaltet sich wie folgt: Die mechanische Leistung bewegt sich vom Elektromotor 104 zum Eingangswellenzahnrad 128, vom Eingangswellenzahnrad 128 zum Zwischenrad 132, vom Zwischenrad 132 zum Zahnrad 134, vom Zahnrad 134 zur Welle 116, von der Welle 116 zum Sonnenrad 152, vom Sonnenrad 152 zum Träger 146, vom Träger 146 zur Hochdrehzahlkupplung 110, von der Hochdrehzahlkupplung 110 zum Differential 114, vom Differential 114 zu den Achswellen 118, 120 und von den Achswellen 118, 120 zu den nachgeschalteten Komponenten.
Während das Getriebe 130 im höheren Gang arbeitet, wie in 2B dargestellt, ist die Hochdrehzahlkupplung 110 eingerückt und die Niedrigdrehzahlkupplung 112 ausgerückt. Der mechanische Leistungspfad 202 entfaltet sich wie folgt: Die mechanische Leistung bewegt sich vom Elektromotor 104 zum Eingangswellenzahnrad 128; vom Eingangswellenzahnrad 128 zum Zwischenrad 132; vom Zwischenrad 132 zum Zahnrad 134; vom Zahnrad 134 zur Welle 116; von der Welle 116 zur Hochdrehzahlkupplung 110; von der Hochdrehzahlkupplung 110 zum Differential 114; vom Differential 114 zu den Achswellen 118, 120; und von den Achswellen 118, 120 zu nachgeschalteten Komponenten. So umgeht der Leistungspfad 202 in der Betriebsart mit höherem Gang den Planetenzahnradsatz 108.
2C zeigt eine Tabelle 204, die die Konfigurationen der Niedrigdrehzahlkupplung 112 und der Kupplung mit höherer 110 im Modus mit niedrigerem Gang bzw. im Modus mit höherem Gang angibt. Wie bereits erwähnt, ist im niedrigeren Gang die Kupplung für den niedrigeren Gang eingerückt (geschlossen) und die Kupplung für den höheren Gang ausgerückt (offen), und umgekehrt ist im höheren Gang die Kupplung für den niedrigeren Gang ausgerückt und die Kupplung für den höheren Gang eingerückt.
3 zeigt ein Verfahren 300 für den Betrieb eines elektrischen Mehrgang-Achsensystems. Das Verfahren 300 kann von jedem der elektrischen Mehrgang-Achsensysteme oder Kombinationen von elektrischen Mehrgang-Achsensystemen durchgeführt werden, die hier in Bezug auf die 1-2B beschrieben sind. In anderen Beispielen kann das Verfahren 300 jedoch auch über andere geeignete elektrische Achsen durchgeführt werden. Darüber hinaus kann das Verfahren 300 mittels einer Steuerung implementiert sein, die, wie bereits erwähnt, einen Prozessor und einen Speicher enthält.
Bei 302 umfasst das Verfahren 300 die Bestimmung der Betriebszustände. Zu den Betriebszuständen können die Position der Eingabevorrichtung (z. B. die Position des Schalthebels), die Konfiguration der Kupplung, die Getriebedrehzahl, die Motordrehzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Fahrzeuglast, die Umgebungstemperatur usw. gehören. Die Betriebszustände können über Sensoreingaben, Modellierung, Nachschlagtabellen und/oder andere geeignete Techniken ermittelt werden.
Als Nächstes, bei 304, umfasst das Verfahren 300 die Entscheidung, ob ein Lastschaltvorgang im Getriebe durchgeführt werden soll. Eine solche Bestimmung kann beispielsweise erfolgen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen Schwellenwert überschreitet. In anderen Beispielen kann der Fahrer durch Betätigung des Gangwählers den Lastschaltvorgang auslösen.
Wird bestimmt, dass eine Lastschaltung nicht erfolgen soll (NEIN bei 304) geht das Verfahren zu 306 über, wo das Verfahren das Aufrechterhalten der aktuellen Getriebebetriebsstrategie beinhaltet. Zum Beispiel kann das Getriebe in einem niedrigeren Gang gehalten werden.
Umgekehrt, wenn festgestellt wird, dass eine Lastschaltung erfolgen sollte (JA bei 304), geht das Verfahren zu 308 über, wo das Verfahren das Einrücken einer Hochdrehzahlkupplung und das Ausrücken einer Niedrigdrehzahlkupplung umfasst, während die Stromzufuhr vom Elektromotor zum Getriebe aufrechterhalten wird, um von einem niedrigeren Gang in einen höheren Gang zu wechseln. Auf diese Weise kann die Schaltung mit geringer oder ohne Leistungsunterbrechung erfolgen, wenn dies gewünscht ist. Es wird deutlich, dass die Leistungsverschiebung vom Modus mit höherer Drehzahl zum Modus mit niedrigerer Drehzahl in ähnlicher Weise erfolgen kann.
4 zeigt ein Zeitdiagramm 400 einer Anwendungsfall-Steuerungsstrategie für eine elektrische Mehrgang-Achse, wie eine der zuvor beschriebenen elektrischen Achsen oder Kombinationen der elektrischen Achsen. In jedem Graph ist die Zeit auf der Abszisse angegeben und steigt von links nach rechts an. Die Ordinate des Kurvenverlaufs 401 gibt die Fahrzeuggeschwindigkeit an. Weitere Parameter, die bei der Bestimmung des Schaltvorgangs berücksichtigt werden können, sind die Last und/oder die Stellung des Gaspedals. Die Ordinaten für die Kurvenverläufe 402 und 404 geben die Betriebszustände (d. h. „eingerückt“ und „ausgerückt“) der Kupplungen mit niedrigerer und höherer Drehzahl an.
Von t0 bis t1 nimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit zu, und bei t1 übersteigt die Geschwindigkeit einen Schwellenwert 406. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Schwellenwert überschreitet, kommt es zu einem Lastschaltvorgang, bei dem die Niedrigdrehzahlkupplung in einen ausgerückten Zustand und die Hochdrehzahlkupplung in einen eingerückten Zustand übergeht. Es versteht sich, dass die spezifische Strategie zur Steuerung der Kupplung in der Praxis nuancierter sein kann. So kann beispielsweise der Kupplungsdruck in der Hochdrehzahlkupplung weniger abrupt ansteigen, um einen sanfteren Übergang in den höheren Gang zu ermöglichen und die Wahrscheinlichkeit unerwünschter Geräusche, Vibrationen und Rauheit (NVH) zu verringern.
Der technische Effekt der hier vorgestellten elektrischen Mehrgang-Achsensystemen und Betriebsverfahren besteht darin, eine Technik bereitzustellen, die es der elektrischen Mehrgang-Achse ermöglicht, ein höheres Übersetzungsverhältnis für den Betrieb mit niedrigeren Drehzahlen und ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis für den Betrieb mit höheren Drehzahlen in einem platzsparenden Gehäuse zu erreichen.
1-2B Beispielkonfigurationen mit der relativen Anordnung der verschiedenen Komponenten. Wenn diese Elemente in direktem Kontakt zueinander stehen oder direkt gekoppelt sind, können sie zumindest in einem Beispiel als in direktem Kontakt bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Ebenso können in mindestens einem Beispiel Elemente, die aneinander angrenzend oder einander benachbart gezeigt sind, aneinander angrenzen und einander benachbart sein. Beispielsweise können Komponenten, die in einem Flächenkontakt miteinander stehen, als in Flächenkontakt stehend bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die nur über einen Zwischenraum voneinander getrennt und ohne andere, dazwischen liegende Komponenten positioniert sind, in mindestens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die über- und untereinander, auf einander gegenüberliegenden und entgegengesetzten Seiten oder links und rechts voneinander gezeigt sind, in Bezug aufeinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, in mindestens einem Beispiel ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als „an der Oberseite“ der Komponente liegend bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements kann als „an der Unterseite“ der Komponente liegend bezeichnet werden. Wie hierin verwendet, können an der Oberseite/Unterseite liegend, obere/untere, oberhalb/unterhalb relativ zu einer vertikalen Achse der Figuren gemeint sein und zur Beschreibung des Positionierens von Elementen der Figuren relativ zueinander verwendet werden. So können in einem Beispiel Elemente, die oberhalb anderer Elemente dargestellt sind, vertikal oberhalb der anderen Elemente angeordnet sein. Als weiteres Beispiel können die Formen der in den Figuren dargestellten Elemente als solche bezeichnet werden (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt o. ä.). Darüber hinaus können in einem Beispiel Elemente, die koaxial zueinander liegen, als solche bezeichnet werden. Ferner können die dargestellten Elemente, die sich gegenseitig schneiden, in mindestens einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder als einander schneidende Elemente bezeichnet werden. Darüber hinaus kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements dargestellt wird, als solches bezeichnet werden. In anderen Beispielen können auch zueinander versetzte Elemente als solche bezeichnet werden. Darüber hinaus können Elemente, die koaxial oder parallel zueinander sind, als solche bezeichnet werden.
Die Erfindung wird in den folgenden Absätzen noch weiter beschrieben. In einem Aspekt wird eine elektrische Mehrgang-Achse bereitgestellt, die einen Elektromotor umfasst, der drehbar mit einer Antriebswelle verbunden ist. Der Planetenzahnradsatz ist über eine Eingangsuntersetzung mit der Eingangswelle verbunden. Die Niedrigdrehzahlkupplung ist eingerichtet, wahlweise ein Hohlrad im Planetenzahnradsatz an einem Gehäuse festzustellen, und eine Hochdrehzahlkupplung ist eingerichtet, wahlweise ein Sonnenrad mit einem Träger im Planetenzahnradsatz zu verbinden.
In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb einer elektrische Mehrgang-Achse bereitgestellt, das das Schalten zwischen einem höheren Gang und einem niedrigeren Gang durch Betätigung einer Kupplung mit höherem Gang und einer Kupplung mit niedrigerem Gang in der elektrischen Achse mit mehreren Gängen umfasst. Die elektrische Mehrgang-Achse umfasst einen Elektromotor, der drehbar mit einer Eingangswelle verbunden ist, und einem Planetenzahnradsatz, der über eine Eingangsuntersetzung mit der Eingangswelle verbunden ist. Die Niedrigdrehzahlkupplung ist eingerichtet, wahlweise ein Hohlrad im Planetenzahnradsatz an einem Gehäuse festzustellen, und eine Hochdrehzahlkupplung ist eingerichtet, wahlweise ein Sonnenrad mit einem Träger im Planetenzahnradsatz zu verbinden.
In einem weiteren Aspekt wird eine elektrischen Zweigang-Achse bereitgestellt, die einen Elektromotor, der eine Eingangswelle antreibt, und einen einfachen Planetenzahnradsatz umfasst, das mit der Eingangswelle über eine Eingangsuntersetzung verbunden ist; eine Niedrigdrehzahlkupplung, die eingerichtet ist, wahlweise ein Hohlrad in dem Planetenzahnradsatz an einem Gehäuse festzustellen, und eine Hochdrehzahlkupplung, die eingerichtet ist, in einer eingerückten Position ein Sonnenrad und einen Träger in dem einfachen Planetenzahnradsatz zu verbinden und in einer ausgerückten Konfiguration dem Sonnenrad und dem Träger zu erlauben, sich unabhängig zu drehen, wobei der einfache Planetenzahnradsatz direkt mit einem Gehäuse eines Differentials gekoppelt ist.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann die Eingangsuntersetzung ein Zwischenrad auf einer Zwischenradwelle umfassen.
In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Elektromotor auf einer Seite des Achsgehäuses angeordnet sein, die die Hochdrehzahlkupplung und die Niedrigdrehzahlkupplung in Umfangsrichtung umschließt.
In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die Hochdrehzahlkupplung direkt mit einem Gehäuse eines Differentials gekoppelt sein.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte können die Niedrigdrehzahlkupplung und die Hochdrehzahlkupplung nasse Reibungskupplungen sein.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Planetenzahnradsatz ein einfacher Planetenzahnradsatz sein.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann das Gehäuse einen inneren Bereich aufweisen, von dem sich ein Abschnitt radial nach innen entlang einer axialen Seite der Niedrigdrehzahlkupplung erstreckt.
In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann ein erstes Lager mit der Welle und einem sich axial erstreckenden Teil des inneren Bereichs des Gehäuses verbunden sein.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann ein zweites Lager mit dem sich axial erstreckenden Abschnitt des inneren Bereichs des Gehäuses und einem Lamellensatz in der Niedrigdrehzahlkupplung verbunden sein.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann das Schalten zwischen dem höheren und dem niedrigeren Gang das Einrücken der Kupplung mit dem höheren Gang und das Ausrücken der Kupplung mit dem niedrigeren Gang umfassen.
In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte können der Planetenzahnradsatz, die Hochdrehzahlkupplung und die Niedrigdrehzahlkupplung in dem Gehäuse eingeschlossen sein; und das Gehäuse ist direkt mit einem Achswellengehäuse verbunden.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann es sich bei der Hochdrehzahlkupplung und der Niedrigdrehzahlkupplung um eine nasse Reibungskupplung handeln, die einen ersten Lamellensatz und einen zweiten Lamellensatz umfasst.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann der zweite Lamellensatz mit einem inneren Abschnitt des Gehäuses verbunden sein.
In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann ein Lamellensatz in der Hochdrehzahlkupplung mit dem Gehäuse des Differentials gekoppelt sein; und eine Welle, mit der das Sonnenrad fest verbunden ist, kann direkt mit dem Gehäuse gekoppelt sein.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann sich die Welle vom Gehäuse bis zu einem mit dem Gehäuse verbundenen Lager erstrecken.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte können die Hochdrehzahlkupplung und die Niedrigdrehzahlkupplung auf einer axialen Seite des Differentials angeordnet sein.
In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Differential ein Ausgleichskegelrad-Differential sein.
In einer anderen Darstellung ist eine elektrische Volllenkerachse in einem Geländefahrzeug vorgesehen, die ein Getriebe mit einer Hochbereichskupplung und einer Niederbereichskupplung, die koaxial zueinander angeordnet sind, und ein Differential umfasst, wobei die Hochbereichskupplung wahlweise die Drehung eines Sonnenrades und eines Trägers in einer Planetenanordnung sperrt und die Niederbereichskupplung wahlweise das Hohlrad in der Planetenanordnung feststellt.
Es sei angemerkt, dass die hierin enthaltenen Beispielroutinen zur Steuerung und Schätzung mit verschiedenen Konfigurationen des Antriebsstrangs, elektrischen Antriebs und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Befehle in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können von dem Steuersystem, das die Steuerung einschließt, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellantrieben und anderer Getriebe- und/oder Fahrzeughardware in Kombination mit der elektronischen Steuereinrichtung ausgeführt werden. Somit können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen graphisch einen Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Fahrzeug und/oder dem Antriebsstrangsteuersystem einprogrammiert ist. Die verschiedenen dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in manchen Fällen weggelassen werden. Entsprechend ist auch die Reihenfolge der Verarbeitung nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Beispiele zu erreichen, sondern dient nur der besseren Veranschaulichung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach der verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Einer oder mehrere der hier beschriebenen Verfahrensschritte können auf Wunsch auch weggelassen werden.
Obwohl oben verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sind diese als Beispiele und nicht als Einschränkung aufzufassen. Fachleuten wird sich erschließen, dass der offengelegte Gegenstand in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Geist des Gegenstandes abzuweichen. Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht als einschränkend zu betrachten. So haben die hier offengelegten Konfigurationen und Routinen exemplarischen Charakter und dass diese spezifischen Beispiele nicht als einschränkend zu betrachten sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Die oben genannte Technologie kann beispielsweise auf Antriebsstränge angewandt werden, die verschiedene Arten von Antriebsquellen beinhalten, einschließlich verschiedener Arten von elektrischen Maschinen und/oder Verbrennungsmotoren. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie weitere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche stellen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neuartig und nicht offensichtlich erachtet werden, besonders heraus. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob sie nun einen breiteren, engeren, gleichen oder anderen Geltungsbereich als die ursprünglichen Ansprüche aufweisen, werden ebenfalls als zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gehörig betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9950607 B2 [0003]

Claims

Elektrische Mehrgang-Achse, umfassend: einen Elektromotor, der drehbar mit einer Eingangswelle gekoppelt ist; ein Planetenzahnradsatz, der über eine Eingangsuntersetzung mit der Eingangswelle verbunden ist; eine Niedrigdrehzahlkupplung, die eingerichtet ist, wahlweise ein Hohlrad im Planetenzahnradsatz an einem Gehäuse festzustellen; und eine Hochdrehzahlkupplung, die eingerichtet ist, wahlweise ein Sonnenrad mit einem Träger im Planetenzahnradsatz zu verbinden.
Elektrische Mehrgang-Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eingangsuntersetzung ein Zwischenrad auf einer Zwischenwelle umfasst.
Elektrische Mehrgang-Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektromotor auf einer Seite des Gehäuses angeordnet ist, die die Hochdrehzahlkupplung und die Niedrigdrehzahlkupplung in Umfangsrichtung umschließt.
Elektrische Mehrgang-Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hochdrehzahlkupplung direkt mit einem Gehäuse eines Differentials gekoppelt ist.
Elektrische Mehrgang-Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Niedrigdrehzahlkupplung und die Hochdrehzahlkupplung nasse Reibungskupplungen sind.
Elektrische Mehrgang-Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Planetenzahnradsatz ein einfacher Planetenzahnradsatz ist.
Elektrische Mehrgang-Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sonnenrad fest mit einer Welle gekoppelt ist, die koaxial zu einer Achswelle ist.
Elektrische Mehrgang-Achse nach Anspruch 7, wobei das Gehäuse einen inneren Bereich aufweist, von dem sich ein Abschnitt radial nach innen entlang einer axialen Seite der Niedrigdrehzahlkupplung erstreckt.
Elektrische Mehrgang-Achse nach Anspruch 8, ferner umfassend: ein erstes Lager, das mit der Welle und einem sich axial erstreckenden Abschnitt des inneren Bereichs des Gehäuses gekoppelt ist; und/oder ein zweites Lager, das mit dem sich axial erstreckenden Abschnitt des inneren Bereichs des Gehäuses und einem Satz von Lamellen in der Niedrigdrehzahlkupplung verbunden ist.
Elektrische Mehrgang-Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: die Hochdrehzahlkupplung und die Niedrigdrehzahlkupplung auf einer axialen Seite des Differentials angeordnet sind; und/oder das Differential ein Ausgleichskegelrad-Differential ist.