FI123549B - Electromechanical transmission device for providing traction power to a machine or vehicle - Google Patents

Electromechanical transmission device for providing traction power to a machine or vehicle Download PDF

Info

Publication number
FI123549B
FI123549B FI20115164A FI20115164A FI123549B FI 123549 B FI123549 B FI 123549B FI 20115164 A FI20115164 A FI 20115164A FI 20115164 A FI20115164 A FI 20115164A FI 123549 B FI123549 B FI 123549B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
transmission device
electric motor
power
transmission
locking
Prior art date
Application number
FI20115164A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20115164A0 (en
FI20115164L (en
FI20115164A (en
Inventor
Matti Heiska
Teemu Lehmuspelto
Original Assignee
Hybria Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hybria Oy filed Critical Hybria Oy
Priority to FI20115164A priority Critical patent/FI123549B/en
Publication of FI20115164A0 publication Critical patent/FI20115164A0/en
Publication of FI20115164L publication Critical patent/FI20115164L/en
Publication of FI20115164A publication Critical patent/FI20115164A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI123549B publication Critical patent/FI123549B/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/02Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/006Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Arrangement Of Transmissions (AREA)

Description

Sähkömekaaninen voimansiirtolaite työkoneen tai ajoneuvon vetovoiman järjestämiseksiElectromechanical transmission device for providing traction power to a machine or vehicle

Esillä oleva keksintö liittyy voimansiirtoon. Erityisesti keksintö koskee sähkömekaani-senvoimansiirron järjestämistä ajoneuvoihin ja työkoneisiin ynnä vastaaviin. Tarkemmin 5 sanottuna keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaista sähkömekaanista voimansiirtolaitetta.The present invention relates to a transmission. In particular, the invention relates to the provision of electromechanical-power transmission to vehicles and machinery, and the like. More particularly, the invention relates to an electromechanical transmission device according to the preamble of claim 1.

Hybridikäytöt ovat yleistymässä henkilöliikenteen kaluston ohella myös raskaammissa ajoneuvoissa ja työkoneissa. Raskaita hybridivoimansiirtoratkaisuja tunnetaan erityisesti linja-autoista, jakeluautoista, valtamerilaivoista ja panssarivaunuista. Kevyellä puolella 10 etenkin henkilöautomarkkinoilla hybridien suosio on ollut tasaisessa kasvussa. Hybridi-voimansiirto onkin edullinen tapa hyödyntää sekä sähkömoottorien tarjoama vääntö ja huoltovapaus sekä polttomoottoreille kehitetty infrastruktuuri, erityisesti tankkausverkos-to.In addition to passenger vehicles, hybrid drives are also becoming more common in heavier vehicles and work vehicles. Heavy-duty hybrid powertrain solutions are particularly well-known for buses, delivery vehicles, ocean-going vessels and tanks. On the light side 10, especially in the passenger car market, the popularity of hybrids has been steadily increasing. Hybrid transmission is therefore an inexpensive way to take advantage of the torque and maintenance freedom of electric motors as well as the infrastructure developed for internal combustion engines, especially the refueling network.

Hybridikäytöt ovat jaettavissa kahteen perusrakenteeseen: sarja- ja rinnakkaishybridiin. 15 Ratkaisuun, joka yhdistää molemmat rakenteet, viitataan tavallisesti englanninkielisellä ilmaisulla power split -rakenne.Hybrid drives can be divided into two basic structures: serial and parallel. 15 The solution which combines both structures is usually referred to in English as the power split structure.

Saijahybridirakenne käsittää yleensä polttomoottorin, sähköisen energiavaraston sekä kaksi sähkömoottoria, joista yksi toimii generaattorina ja toinen vetomoottorina. Polttomoottorilla ei ole mekaanista yhteyttä vetoakselille, vaan se käyttää generaattoria, joka 20 tuottaa sähköenergiaa suoraan vetomoottorille ja muille sähköisille toimilaitteille tai lataa sähköistä energiavarastoa. Sarjahybridirakenteen merkittävin etu on, että polttomoottoriGenerally, a hybrid hybrid structure comprises an internal combustion engine, an electric energy storage, and two electric motors, one acting as a generator and the other as a traction motor. The internal combustion engine does not have a mechanical connection to the drive shaft, but uses a generator which directly generates electrical energy for the traction motor and other electrical actuators or charges the electrical energy storage. The most significant advantage of the serial hybrid structure is that it has an internal combustion engine

COC/O

5 voidaan mitoittaa siten, että se toimii polttoainekulutuksen ja päästöjen osalta lähes ko- c\i iö koajan optimaalisella toiminta-alueella. Lisäksi mekaanisen yhteys ei rajoita polttomoot- o o tori-generaattori-yhdistelmän sijoittamista ajoneuvossa. Tyypillisesti saijahybridissä ve-5 can be dimensioned so that it operates at near-optimum operating range for fuel consumption and emissions. In addition, the mechanical connection does not restrict the placement of the combustion engine / generator combination in the vehicle. Typically, in a saddle hybrid,

CNJCNJ

x 25 tomoottori mitoitetaan vastaamaan voimansiirron suurinta tehon tarvetta.The x 25 engine is sized to meet the maximum power requirement of the transmission.

CCCC

CLCL

2 Rinnakkaishybridiksi sen sijaan kutsutaan rakennetta, jossa sekä polttomoottori, että säh- Ιί? kömoottori voivat molemmat tuottaa mekaanista vetovoimaa vetoakselille. Sähkömootto- ° ri toimii tilanteen mukaan joko generaattorina, joka lataa sähköistä energiavarastoa, tai vetomoottorina. Tarvittaessa polttomoottorin ja vetoakselin sekä sähkömoottorin ja veto- 2 akselin välissä voidaan käyttää mekaanista kytkintä, jolloin vetoakselia voidaan käyttää täysin sähköisesti ilman polttomoottoria tai vaihtoehtoisesti sähkömoottori voi toimia generaattorina vaikuttamatta vetoakseliin. Rinnakkaishybridissä sähkömoottorin käyttäminen polttomoottorin rinnalla mahdollistaa kompaktin rakenteen. Rinnakkaishybridissä 5 polttomoottori mitoitetaan vastaamaan järjestelmän yleisintä käyttöaluetta ja paras suorituskyky saavutetaan sähkömoottorin avustuksella.2 Instead, a structure in which both an internal combustion engine and an electric ?ί? the worm motor can both provide mechanical traction on the drive shaft. The electric motor acts as a generator to charge the electric energy storage, or a traction motor, as the case may be. If necessary, a mechanical coupling can be used between the combustion engine and the drive shaft and the electric motor and the drive shaft, whereby the drive shaft can be operated completely electrically without the internal combustion engine or alternatively the electric motor can act as a generator without affecting the drive shaft. In a parallel hybrid, using an electric motor alongside an internal combustion engine allows for a compact design. In a parallel hybrid 5, the internal combustion engine is dimensioned to meet the most common operating range of the system and the best performance is achieved with the assistance of an electric motor.

Power split -rakenteeseen kuuluu tavallisesti polttomoottori, kaksi sähkömoottoria ja niitä yhdistävä vaihteisto, kuten planeettavaihteisto, sekä sähköinen energiavarasto. Power split -rakenne yhdistää saija- ja rinnakkaishybridirakenteet siten, että osa polttomoot-10 torin tehosta voidaan välittää mekaanisesti suoraan vetoakselille, ja samalla osa tehosta ohjataan generaattorin avulla sähköiselle energiavarastolle ja sähköisille toimilaitteille. Sekä polttomoottori että sähkömoottori voivat käyttää vetoakselia samanaikaisesti. Vaihtoehtoisesti vetoakselia voidaan käyttää täysin sähköisesti. Power split -rakenteen etuna on, että sekä polttomoottoria että sähkömoottoria voidaan käyttää samanaikaisesti opti-15 moimaan polttoainekulutusta vallitsevan käyttötilanteen mukaan. Lisäksi vaihteiston ja generaattorin yhteisvaikutuksella mahdollistetaan portaaton voimansiirto, jolloin polttomoottoria voidaan käyttää polttoainetaloudellisella toiminta-alueella ilman tarvetta moniportaiseen vaihteeseen.The power split structure usually includes an internal combustion engine, two electric motors and a combination gearbox such as a planetary gear, and an electric energy storage. The Power split structure combines adjacent and parallel hybrid structures so that part of the power of the internal combustion engine can be mechanically transmitted directly to the drive shaft, while part of the power is controlled by a generator to the electrical energy storage and electric actuators. Both the internal combustion engine and the electric motor can drive the drive shaft at the same time. Alternatively, the drive shaft can be driven completely electrically. The advantage of the Power split design is that both the internal combustion engine and the electric motor can be used simultaneously to optimize fuel consumption according to prevailing operating conditions. In addition, the interaction of the gearbox and generator enables a stepless transmission, allowing the internal combustion engine to operate within the fuel economy range without the need for a multi-stage gearbox.

Yksi hybridivoimansiirtoratkaisu on kuvattu julkaisussa Electric & Hybrid Vehicle Tech-20 nology (tammikuu 2010, sivut 75 - 76), jossa esitetään Giant Lion PPSE -hybridivoimansiirtoratkaisu. PPSE-voimansiirtokonstruktiossa polttomoottorin vauhtipyörään on kytketty kiinteästi sähkögeneraattori. Generaattorin antopuolelle on sovitettu co g samanakselisesti sähköinen vetomoottori levykytkimen välityksellä. Vetomoottori on c\j ^ puolestaan kytketty vetävän akselin vetopyörästöön, jolloin vetäviä pyöriä ajetaan säh- o q 25 köisesti. Generaattoria ja vetomoottoria ohjaa elektroninen piiri, joka saa käyttöjännit-One hybrid transmission solution is described in Electric & Hybrid Vehicle Tech-20 nology (January 2010, pages 75-76), which discloses a Giant Lion PPSE hybrid transmission solution. In the PPSE transmission design, an electric generator is fixedly connected to the flywheel of the internal combustion engine. On the output side of the generator, co g is coaxially driven by an electric traction motor via a plate switch. The traction motor, in turn, is coupled to the drive shaft of the driving shaft, whereby the driving wheels are driven electrically q 25. The generator and the traction motor are controlled by an electronic circuit which supplies the operating voltage-

CVJCVJ

x teensä 24 voltin akulta. Ratkaisussa polttomoottorilla ajetaan kaupunkiajossa ja liikkeel-x Tea from a 24 volt battery. In the solution, the internal combustion engine is driven in urban

CCCC

lelähdöissä generaattoria, jonka aikaansaamalla sähköteholla käytetään vetomoottoria ja $£ näin edelleen vetopyörästöä. Mikäli akussa on riittävästi energiaa, ajoneuvoa voidaan m ajaa täysin sähköisesti ilman polttomoottoria. Suurissa nopeuksissa generaattorin ja νέο 00 30 tomoottorin välinen kytkin suljetaan, jolloin polttomoottorin akseliteho välitetään suo raan vetopyörästölle, jolloin ajoneuvoa ajetaan polttomoottorin voimin.at the outputs, a generator, which is powered by a traction motor and $ £ thus still drives the drive gear. With sufficient battery power, the vehicle can be driven completely electric without the use of an internal combustion engine. At high speeds, the switch between the generator and the νέο 00 30 engine is closed, whereby the shaft power of the internal combustion engine is directly transmitted to the drive gear, whereupon the vehicle is driven by the internal combustion engine.

33

Tunnettuihin hybridivoimansiirtoratkaisuihin liittyy kuitenkin merkittäviä epäkohtia. Sarjahybridin hyötysuhde voi olla huono useista energiamuodon muutoksista ja suurimman tehon mukaan tehtävästä mitoituksesta johtuen. Tyypillisessä rinnakkaishybridissä vaaditaan vaihteisto, joka lisää kustannuksia. Power split -rakenteella mahdollistetaan eri 5 rakenteiden yhdistäminen ja portaaton vaihteisto, mutta järjestelmän ohjaaminen on monimutkaista. Monissa ajoneuvoissa, erityisesti liikkuvissa työkoneissa, kuormitussykli vaihtelee käyttötarkoituksen mukaan. Erilaisilla kuormitussykleillä ja kuormitustilanteilla edullisin hybridiratkaisu voidaan saavuttaa joko sarja- tai rinnakkaishybridillä tai mekaanisella voimansiirrolla. Lisäksi voi olla tarve käyttää järjestelmää polttomoottori pysäy-10 tettynä, mikäli halutaan minimoida pakokaasujen aiheuttamat päästöt. Mikään kuvatuista rakenteista ei mahdollista suoraan sarja-ja rinnakkaishybridirakenteen, täysin sähkökäyttöisen ja täysin polttomoottorikäyttöisen käytön yhdistämistä samassa ajoneuvossa.However, there are significant drawbacks to known hybrid power transmission solutions. The efficiency of a serial hybrid can be poor due to a number of energy mode changes and maximum power dimensioning. A typical parallel hybrid requires a gearbox that increases costs. The power split design allows the various 5 structures to be combined and a stepless gearbox, but the system is complicated to control. In many vehicles, especially mobile work machines, the load cycle varies according to the application. With a variety of load cycles and load situations, the most advantageous hybrid solution can be achieved either by serial or parallel hybrid or by mechanical transmission. In addition, it may be necessary to operate the system with the combustion engine stopped, in order to minimize exhaust emissions. None of the described structures allows direct combination of serial and parallel hybrid, fully electric and fully internal combustion engine in the same vehicle.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena onkin saada aikaan yksinkertainen voimansiirtolaite, joka mahdollistaa sarja- ja rinnakkaishybridirakenteen.It is therefore an object of the present invention to provide a simple powertrain which enables a series and parallel hybrid structure.

15 Keksinnön erityisenä tavoitteena on saada aikaan modulaarinen voimansiirtolaite, jossa sama järjestelmäratkaisu mahdollistaa sekä sarja- että rinnakkaishybridikäytön ja täysin mekaanisen tai sähköisen voimansiirron ja joka on sovellettavissa useisiin eri käyttökohteisiin.It is a particular object of the invention to provide a modular transmission device in which the same system solution enables both serial and parallel hybrid drive and fully mechanical or electrical transmission and is applicable to a variety of applications.

Keksinnön tavoite saavutetaan uudenlaisella sähkömekaanisella voimansiirtoelimellä 20 työkoneen tai ajoneuvon vetovoiman järjestämiseksi. Keksinnön mukainen voimansiirto- laite käsittää ensimmäisen sähkömoottorin, jonka roottoriin on sovitettu ensimmäinen ro voiman ulosotto. Voimansiirtolaite käsittää myös toisen sähkömoottorin, joka on järjes- o ^ tetty oleellisen samanakselisesti ensimmäisen sähkömoottorin kanssa ja vastakkaiselleThe object of the invention is achieved by a new type of electromechanical transmission means 20 for providing a traction machine or vehicle. The transmission device according to the invention comprises a first electric motor, the rotor of which is provided with a first ro power output. The transmission device also comprises a second electric motor arranged substantially coaxially with the first electric motor and opposite

uSuS

9* puolelle kuin ensimmäinen voiman ulosotto ja jonka toisen sähkömoottorin roottorille on o ...9 * to the side as the first power take-off and the rotor of the second electric motor is ...

25 sovrtettu tornen vorman ulosotto vastakkaiselle puolelle toista sähkömoottoria kuin en-25 matched turret vortex output to opposite side of other electric motor than en-

XX

£ simmäisen sähkömoottori. Voimansiirtolaite käsittää edelleen kytkentäelimen, joka on g sovitettu ensimmäisen ja toisen sähkömoottorin väliin siten, että se on kytkettävissä välit- tämään voimaa ensimmäisen ja toisen roottorin välillä. Voimansiirtolaite käsittää lisäksi ^ ainakin yhden muotolukitteisen irtikytkentäelimen, joka on sovitettu ainakin yhden säh- 30 kömoottorin roottorin ja ulosoton väliin siten, että mainittu roottori ja ulosotto ovat kyt- 4 kettävissä toisiinsa ja irti toisistaan irtikytkentäelimellä, jolloin kummatkin sähkömoottorit ovat kytkettävissä käyttämään yhtä ulosottoa.£ electric motor. The transmission device further comprises a coupling member g disposed between the first and second electric motors such that it is engageable to transmit power between the first and second rotors. The transmission device further comprises at least one form-locking disconnecting member disposed between the rotor and the output of the at least one electric motor so that said rotor and the output are interlocked and disconnected from each other by each of the electric motors being disengaged to actuate.

Tarkemmin sanottuna keksinnön mukaiselle sähkömekaaniselle voimansiirtolaitteelle on tunnusomaista se, mitä on lausuttu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More particularly, the electromechanical transmission device according to the invention is characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1.

5 Keksinnön avulla saavutetaan merkittäviä etuja. Keksinnön mukaisella voimansiirtolait-teella voidaan näet aikaansaada modulaarinen voimansiirtoyksikkö, joka on sovitettavissa erittäin moneen käyttökohteeseen ajoneuvoista työkoneisiin. Voimansiirtolaitteen rakenne mahdollistaa käytön sekä saija- että rinnakkaishybridiarkkitehtuureissa. Kun laitetta käytetään puhtaasti vetovoimansiirtoon, sähkömoottoreiden edut korostuvat. Esimer-10 kiksi liikkeellelähtö sähkömoottoreilla tarjoaa käyttöön heti suuren vääntömomentin. Lisäksi peruutusvaihdetta ei tarvita, sillä peruuttaminen voidaan toteuttaa sähkömoottorilla. Ratkaisu on kaiken lisäksi kustannustehokas, koska sitä voidaan käyttää lähes ilman mitään sovitustyötä monenlaisissa käyttökohteissa ja rakenteen kalleimmat, kuten sähkömoottori, vaihde, vaihteensiirrin ja paikka-anturit, voidaan jäljestää vakioituina kom-15 ponentteina.The invention provides significant advantages. The transmission device according to the invention can provide a modular transmission unit which is adaptable to a wide range of applications from vehicles to work machines. The powertrain design allows for use in both hybrid and parallel hybrid architectures. When used purely for traction, the benefits of electric motors are emphasized. For example, starting with electric motors provides instant high torque. In addition, the reverse gear is not needed as the reverse can be done by an electric motor. In addition, the solution is cost-effective because it can be used virtually without any fitting work in a wide variety of applications, and the most expensive components of the design, such as electric motor, gear, shift shifter and position sensors, can be tracked as standard components.

Koska voimansiirtolaitteessa käytetään kahta toisiinsa kytkettävää sähkömoottoria, molempia moottoreita ei tarvitse mitoittaa maksimitehon mukaan, vaan moottorit voidaan mitoittaa esim. keskimääräisen tehon mukaan. Tällöin voimansiirto voidaan toteuttaa verrattain pienillä sähkömoottoreilla.Since the drive unit uses two interconnected electric motors, both motors do not need to be dimensioned for maximum power, but the motors can be dimensioned, for example, according to average power. In this case, the transmission can be carried out with relatively small electric motors.

20 Normaalitilanteissa teho välitetään molemmilta moottoreilta erikseen, mutta erikoistilan-teissä, joissa tarvitaan toiselta vetopäältä suurempaa tehoa kuin mihin yksittäinen mooted tori pystyy, molempien moottoreiden teho saadaan ulos yhdestä päästä. Kun moottoreitaIn normal situations, power is transmitted from both motors separately, but in special situations where the other drive end requires more power than a single motor can, the power of both motors is provided at one end. With engines

Lo ajetaan normaalitilanteessa erikseen ilman mekaanista yhteyttä, polttoainetaloudellisuus i o saadaan optimoitua, sillä tällöin akselivoimat eivät aiheuta vastavoimia toistensa suhteen x 25 Suurinopeuksisilla moottoreilla aikaansaadaan pienikokoinen rakenne suhteessa tehoon.Normally, lo is driven separately without mechanical connection, and fuel economy i o can be optimized, since the axial forces do not counteract each other x 25 High speed engines provide a compact design relative to power.

CLCL

Moottorit yhteen kytkevä kytkentäelin on sijoitettu moottoreiden puolelle näiden väliin, jolloin lukon välittämä momentti on pieni. Tällöin itse kytkentäelin voidaan tehdä pie-^ neksi, jotta se voidaan mahduttaa kompaktiinkin rakenteeseen.The coupling member connecting the motors is located on the motors side between them, so that the torque transmitted by the lock is small. Hereby, the coupling member itself can be made small to accommodate a more compact structure.

CVJCVJ

55

Erään sovellutusmuodon mukaan voimansiirtolaitteen irtikytkentäelin on vaihteisto, kuten planeettavaihteisto, jonka avulla kokoonpanosta tulee kompakti suhteessa saavutettavaan välityssuhteeseen. Välityssuhteen ansiosta sähkömoottorin ei tarvitse tuottaa itsessään suurta momenttia. Moottorin tehoa ja momenttia voidaan lisätä kasvattamalla moot-5 torin pituutta, jolloin muut osat säilyvät samanlaisina. Jos vaihteistot ovat useampi portaista, saadaan useita eri välityssuhteita. Esimerkiksi, jos voimansiirtolaitteessa on kaksiportainen välitys välityssuhteilla 3 ja 6, saadaan ulostulon kokonaisvälitykseksi vaihtoehdot 1/18, 1/6, 1/3 ja 1, mikä mahdollistaa koneelle suuren momentin hitailla nopeuksilla sekä suuren ajonopeuden.According to one embodiment, the disengaging member of the transmission device is a gear, such as a planetary gear, by means of which the assembly becomes compact in relation to the gear ratio achievable. Thanks to the transmission ratio, the electric motor does not have to generate high torque by itself. Engine power and torque can be increased by increasing the length of the engine-5, keeping other parts the same. If the gears have several steps, several different gear ratios are obtained. For example, if the transmission has a two-speed transmission with a gear ratio of 3 and 6, the overall output of the transmission is provided with options 1/18, 1/6, 1/3 and 1, which allows the machine to deliver high torque at slow speeds and high travel speeds.

10 Keksinnön mukainen sähkömekaaninen voimansiirtoelin mahdollistaa lisäksi rinnakkais-ja saijahybridivoimansiirron samalla ratkaisulla.The electromechanical transmission according to the invention further enables parallel and cross-hybrid transmission with the same solution.

Keksinnön eri sovellutusmuotojen tarjoamia lukuisia muita yksityiskohtaisia etuja on kuvattu tarkemmin j älj empänä.The numerous other detailed advantages provided by the various embodiments of the invention are described in more detail below.

Seuraavassa keksinnön sovellutusmuotoja on kuvattu tarkemmin viittauksin oheisiin pii-15 rustuksiin, joissa kuviossa 1 on esitetty isometrinen kuvanto modulaarisesta voimansiirtolaitteesta, kuviossa 2 on esitetty poikkileikkauskuvanto keksinnön yhden sovellutusmuodon mukaisesta sähkömekaanisesta voimansiirtolaitteesta, kuviossa 3 on esitetty räjäytyskuvanto kuvion 2 mukaisesta voimansiirtolaitteesta,Embodiments of the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 is an isometric view of a modular transmission device, Figure 2 is a cross-sectional view of an electromechanical transmission device according to one embodiment, Figure 3 is an exploded view;

COC/O

£ 20 kuviossa 4 on esitetty räjäytyskuvanto keksinnön yhden sovellutusmuodon mukaisesta c\j ^ kytkentäelimestä, cp ° kuviossa 5 on esitetty poikkileikkauskuvanto kuvion 4 mukaisesta kytkentäelimestä,Fig. 4 is an exploded view of a coupling member according to one embodiment of the invention, cp ° Fig. 5 is a cross-sectional view of the coupling member of Fig. 4;

XX

XX

kuvioissa 6a ... 6d on esitetty kaaviokuvanto kuvion 2 mukaisesta voimansiirtolaitteesta $5 eri käyttöasennoissa, m ° 25 kuviossa 7 on esitetty kaaviokuva kahdesta keksinnön mukaisesta sähkömekaanisesta voimansiirtolaitteesta, jotka on sovitettu nelivetoiseen työkoneeseen, 6 kuvioissa 8a ... 8e on esitetty keksinnön mukaisen voimansiirtolaitteen eri käyttökohde-sovelluksiaja kuviossa 9 on esitetty yksityiskohtainen kuvanto kuvion 2 planeettavaihteesta sekä siihen kytkeytyvistä voimanulosotosta ja vaihteensiirtäjästä.Figures 6a-6d show a schematic view of the transmission device of Fig. 2 in different operating positions, m ° 25 Fig. 7 is a diagrammatic view of two electromechanical transmission devices according to the invention fitted to a four-wheeled machine, 6 Figures 8a ... 8e application applications and Fig. 9 is a detailed view of the planetary gear of Fig. 2 and associated power take-off and gearshift.

5 Keksinnön mukainen sähkömekaaninen voimansiirtolaite 1 on edullisen sovellutusmuo-don mukaan voimansiirtomoduuli, joka on asennettavissa työkoneeseen tai ajoneuvoon vetovoiman jäijestämiseksi. Ajoneuvolla tarkoitetaan tässä yhteydessä omin voimin liikutettavaa laitetta, kuten esimerkiksi henkilö-, linja-ja kuorma-autoja, vesialuksia, kuten katamaraaneja, sekä muita aluksia. Työkoneella puolestaan tarkoitetaan tässä yhteydessä 10 laitetta, joka muuttaa itsenäisesti energiaa käyttövoimaksi, kuten esimerkiksi hydrauli-paineeksi tai akselitehoksi. Keksinnön tyypillinen käyttökohde on kuitenkin polttomoottorilla varustettu ajoneuvo tai työkone, jonka akseleita ja voimanulosottoja (PTO = power take-off) ajetaan sähkömoottoreilla. Vetovoimalla tarkoitetaan tässä yhteydessä käyttövoiman järjestämistä, kuten tehonottoakselin pyörimisliikettä. Keksintöä kuvataan kui-15 tenkin ensin tarkastelemalla voimansiirtolaitetta 1 seikkaperäisemmin, minkä jälkeen esitellään keksinnön eräitä edullisia sovelluskohteita.According to a preferred embodiment, the electromechanical transmission device 1 according to the invention is a transmission module which can be mounted on a work machine or a vehicle for stiffening the traction force. In this context, the term "vehicle" means self-propelled equipment such as passenger cars, buses and lorries, watercraft such as catamarans and other vessels. A machine tool, in turn, refers to 10 devices that independently convert energy into propulsion, such as hydraulic pressure or shaft power. However, a typical application of the invention is a vehicle equipped with an internal combustion engine or a machine whose axles and power take-offs (PTO) are driven by electric motors. Traction refers to the arrangement of propulsion, such as the rotation of the power take-off. However, the invention will first be described in more detail with reference to the transmission device 1, after which some preferred embodiments of the invention will be described.

Kuten kuvioista 2 ja 3 nähdään, keksinnön mukainen voimansiirtolaite 1 on toteutettu edullisesti moduulina, joka on sovitettavissa sellaisenaan tai mahdollisimman vähäisen sovitustyön jälkeen käyttökohteeseen. Yleisesti ottaen laitteen 1 rakenne on sellainen, 20 että sen rungon 2 sisään sovitetut toiminnalliset komponentit ovat olennaisesti samassa linjassa symmetrisesti läpimenevän akselin kanssa, jolloin moduuli voidaan asentaa suo- co raan esimerkiksi vetävän akselin linjalle. Lyhyesti tarkasteltuna laitteessa 1 on keskellä o ^ runkoa 2 kaksi samanakselista mutta erillistä sähkömoottoria 10, 20 ja moduulin päissäAs can be seen from Figures 2 and 3, the transmission device 1 according to the invention is preferably implemented as a module which can be fitted as such or after minimal fitting work to the application. In general, the device 1 has a structure 20 such that the functional components fitted within its body 2 are substantially in line with a symmetrical axis, allowing the module to be mounted directly on, for example, a drive shaft line. Briefly, device 1 has, in the center of body 2, two electric motors 10, 20 and at the ends of the module, which are separate

uSuS

o on irtikytkentäelimet 12, 22, joista teho välitetään käyttökohteelle voiman ulosotoilla 13, o 25 23. Runko 2 on edullisesti soveltuvilla mekaanisilla ja sähköisillä kytkentärajapinnoillao are disconnecting means 12, 22 from which power is transmitted to the application by force outlets 13, o 25 23. The body 2 is preferably provided with suitable mechanical and electrical switching interfaces

XX

£ varustettu kotelo, jonka sisälle voimansiirtolaitteen 1 toiminnalliset elimet, kuten sähkö- moottorit, on sovitettu. Runkoon 2 on lisäksi valmistettu kanavat jäähdytysainekiertoa, ^2 anturointeja ym. varten. Tarvittavia antureita ovat esimerkiksi lämpötila- asento- ja pyö- ^ rimisnopeusanturit, joilla valvotaan jäähdytyksen tarvetta sekä roottorin ja vaihteen ulos- 30 tuloakselien nopeuksia ja asentoa suhteessa toisiinsa.A housing provided within which the functional elements of the transmission device 1, such as electric motors, are arranged. The housing 2 is further provided with channels for coolant circulation, ^ 2 sensors and the like. Sensors required include, for example, temperature position and rotation speed sensors that monitor the need for cooling, and the speed and position of the rotor and gear output shaft.

7 Jäähdytyksen osalta mahdollisia tapoja ovat öljy-, vesi- ja ilmajäähdytys. Öljyjäähdytyk-sellä voidaan suoraan jäähdyttää moottorin ja vaihteiston sisällä olevia komponentteja esim. pumppaamalla öljyä kanavia pitkin staattorin käämeille, roottorin kestomagneeteille ja vaihteiston komponenteille. Öljyn jäähdys voidaan toteuttaa pumppaamalla öljyä 5 voimansiirtomoduulin kuoreen integroidun tai erillisen lämmönvaihtimen (joko öljystä veteen tai öljystä ilmaan) kautta. Öljypumppu voi olla joko rakenteeseen integroitu tai erillinen pumppuyksikkö. Vesijäähdytyksessä moduulin kuoreen tehdään vesikanavat joissa virtaa vesi-glykoli-seos. Lämpö johtuu kuoreen, josta se siirretään vesi-glykoli-seoksen mukana erilliselle lämmönvaihtimelle. Ilmajäähdytyksessä lämpö johtuu kuolo reen, josta se sitten siirtyy ympäröivään ilmaan. Ilmajäähdytystä voidaan tehostaa järjestämällä ilmavirtausta moduulin pintaan. Jäähdytys voidaan toteuttaa myös kaikkien em. menetelmien yhdistelmänä.7 For cooling, the possible ways are oil, water and air cooling. Oil cooling can directly cool components inside the engine and transmission, for example, by pumping oil through ducts to stator windings, rotor permanent magnets, and transmission components. The cooling of the oil can be effected by pumping the oil 5 through an integrated or separate heat exchanger (either from oil to water or from oil to air) in the transmission module housing. The oil pump can be either an integrated pump unit or a separate pump unit. In water cooling, water channels are made to the module shell where the water-glycol mixture flows. The heat is due to the casing where it is transferred with the water-glycol mixture to a separate heat exchanger. In air cooling, heat is due to the die, from where it is transferred to the surrounding air. Air cooling can be enhanced by providing airflow to the module surface. Cooling can also be accomplished by a combination of all the above methods.

Kuvion 2 esittämän modulaarisen kuorirungon asemesta voimansiirtolaite 1 voidaan vaihtoehtoisesti sovittaa suoraan ajoneuvon tai vastaavan käyttökohteen omaan runkoon 15 Tällöin ei kuitenkaan saavuteta kaikkia modulaarisuusetuja. Niinpä rungolla voidaan käsittää myös ajoneuvon, työkoneen tai vastaavan oma runko. Käyttötavoissa voimansiir-tolaitteen 1 ja siihen kiinnittyvän laitteen, kuten hydrauliikkapumpun, väliin voi tarvittaessa lisätä myös lisävaihteiston, kytkimen tai momentinmuuntimen tai vastaavaa.Alternatively, instead of the modular shell body shown in Fig. 2, the transmission device 1 may be fitted directly to the in-vehicle body 15 of the vehicle or similar application. However, not all modular advantages will be obtained. Thus, the chassis may also comprise a chassis of a vehicle, machine or the like. In the modes of operation, an additional gearbox, clutch or torque converter, or the like can be added between the transmission device 1 and the attachment device, such as a hydraulic pump, if necessary.

Voimansiirtolaitteen 1 fyysiset ulottuvuudet määräytyvät käyttötarpeen - eli esimerkiksi 20 välitettävän momentin - mukaan, jolloin sähkömoottoreiden 10, 20 koko vaikuttaa koko laitteen 1 pituuteen. Esimerkinomainen kokonaispituus laitteelle 1 on noin 500 mm, josta sähkömoottorit 10, 20 muodostavat noin 200 - 300 mm ja näiden kummallakin puolella co £ olevat irtikytkentäelimet muodostavat molemmat noin 100 - 150 mm. Tällöin laitteen c\i korkeus tai halkaisija on noin 300 mm. On siis selvää, että voimansiirtolaitteesta 1 voi-o q 25 daan tehdä sangen pienikokoinen moduuli.The physical dimensions of the transmission device 1 are determined by the need for use - i.e., for example, 20 torques transmitted - whereby the size of the electric motors 10, 20 affects the entire length of the device 1. An exemplary total length for the device 1 is about 500 mm, of which the electric motors 10, 20 form about 200 to 300 mm, and the disconnecting members on each side of the coe each form about 100 to 150 mm. In this case, the height or diameter of the device c i is about 300 mm. It is thus clear that the transmission device 1 can be made into a very small module.

CMCM

XX

£ Kuten sanottu, rungon 2 sisään on sovitettu oleellisen samanakselisesti kaksi sähkömoot- g toria 10, 20. Sähkömoottorit 10, 20 voivat olla esimerkiksi 100 kW yksiköitä, joista voi- 10 daan ottaa hetkellistä tehoa esimerkiksi 200 kW. Pyörimisnopeuden ollessa enimmillään ^ esim. 12 000 rpm voiman ulosoton pyörimisnopeus on välityksestä riippuen luokkaa 30 2500-5000 rpm. Tällöin kummatkin sähkömoottorit 10, 20 voidaan kytkeä käyttämään yhtä ulosottoa noin 1 500 Nm väännöllä, jolloin voiman ulosotosta saadaan jopa 10 000 8As stated, two electric motors 10, 20 are arranged substantially coaxially inside the body 2, for example, electric motors 10, 20 can be units of 100 kW, from which instantaneous power of, for example, 200 kW can be taken. At a rotation speed of up to 12,000 rpm, the power take-off rotation speed is in the order of 30 2500-5000 rpm, depending on the transmission. In this case, both electric motors 10, 20 can be coupled to operate a single output at a torque of about 1500 Nm, providing up to 10,000 of power output.

Nm. Sähkömoottorit 10, 20 mitoitetaan kuitenkin todellisen tarpeen mukaan ja todellisuudessa esimerkiksi 40 kW moottoreilla voidaan toteuttaa jo varsin raskaan ajoneuvon voimansiirto.Nm. However, the electric motors 10, 20 are dimensioned according to the actual need and in reality, for example, 40 kW motors can be used to drive a very heavy vehicle.

Moottorien 10, 20 staattorit on tuettu kiinteästi runkoon 2 ja roottorit 14, 24 on kytketty 5 välittämään akselin välityksellä tehoa voiman ulosotoille 13, 23 vaihteensiirtäjien 11, 21 ja irtikytkentäelinten 12, 22 kautta. Moottorinohjaimet voivat olla erillisiä tai ne voidaan integroida kokoonpanoon. Moottoreiden mitoituksessa lähtökohtana on nimellismoment-tialue, pyörimisnopeusalue ja ylikuormitettavuus. Myös vaatimukset jännitetason, jäähdytyksen ym. suhteen ovat tärkeitä. Näiden lisäksi valintaan vaikuttaa lukuisa joukko 10 sovellutuskohteen asettamia muita vaatimuksia. Moottoriohjaimen osalta jännitetaso ja virrankesto ovat tärkeimmät kriteerit, mutta moottoriohjaimen valintaan vaikuttaa myös muita sovellutuskohteen asettamia vaatimuksia.The stators of the motors 10, 20 are firmly supported on the body 2 and the rotors 14, 24 are coupled 5 to provide power to the power take-offs 13, 23 via the gearboxes 11, 21 and the disconnecting means 12, 22. The motor controllers may be separate or integrated into the assembly. The starting point for the dimensioning of the motors is the nominal torque range, rotational speed range and overload. Requirements regarding voltage level, cooling, etc. are also important. In addition to these, the selection is influenced by a plurality of other requirements set forth by the application. Voltage and current are the most important criteria for a motor controller, but other requirements of the application also influence the choice of motor controller.

Irtikytkentäelimet 12, 22 on sovitettu kytkemään moottorien 10, 20 roottorit 14, 24 irti voiman ulosotoista 13, 23. Irtikytkentä elimet 12, 22 ovat luonnollisesti sovitetut kytke-15 mään roottorit 14, 24 myös takaisin voiman ulosottoihin 13, 23. Irtikytkentäelimet 12, 22 ovat edullisesti yksi- tai moniportaisia vaihteistoja, jotka ovat kytkettävissä vapaalle. Kuvioissa 2 ja 3 esitetyn sovellutusmuodon mukaan ne ovat kaksiportaisia planeettavaih-teistoja, joiden välitykset on valittavissa sen mukaan, millaiseen koneeseen tai käyttötarkoitukseen moduulia käytetään. Soveltuvat modulaariset planeettavaihteet ovat toki si-20 nänsä tunnettuja. Irtikytkentäelimessä 12, 22 on kuitenkin oltava vapaa-asento varsinaisen irtikytkennän aikaansaamiseksi.The disconnecting means 12, 22 are adapted to disconnect the rotors 14, 24 of the motors 10, 20 from the power take-offs 13, 23. The disconnecting means 12, 22 are naturally adapted to disconnect the rotors 14, 24 also to the power outputs 13, 23. The disconnecting means 12, 22 are preferably single or multi-speed gearboxes that can be engaged in neutral. According to the embodiment shown in Figures 2 and 3, they are two-tier planetary gears whose transmissions are selectable according to the type of machine or application the module is used for. Suitable modular planetary gears are, of course, well known in the art. However, the disconnecting member 12, 22 must have a neutral position to effect actual disconnection.

to Planeettavaihteistot 12, 22 ovat edullisen suoritusmuodon mukaan elektronisesti synk- o cvJ ronoituja, jolloin ei tarvita varsinaista luiston sallivaa irrotuskytkintä. Sen sijaan voidaanAccording to a preferred embodiment, the planetary gearboxes 12, 22 are electronically synchronized to cvJ, whereby the actual slip release switch is not required. Instead, you can

LOLO

o käyttää yksikertaista lineaaritoimilaitteella käytettävää sakarakytkintä. Elektroninen o cvJ 25 synkronointi on sinänsä tunnettua ja se voidaan toteuttaa esimerkiksi asento- ja pyöri- x £ misnopeusanturoinnein sekä vaihteensiirrintoimilaitteen ohjelmallisella ohjauksella. Eräs ^ ratkaisu anturoinnin toteuttamiseksi olisi käyttää muuttuvareluktanssiresolveri-tyyppistä (engl. variable reluctance resolver) nopeus-/asentoanturia, joka antaa hyvän mittaustark-^ kuuden ja jonka rakenne on riittävän kestävä voimansiirtosovellukseen. Kytkeminen ta- 30 pahtuu tällöin siten, että moottorin 10, 20 nopeus synkronoidaan irtikytkentäelimen 12, 9 22 (vaihteiston) ulostulon nopeuden kanssa sopivaksi. Lisäksi asentoanturointi kertoo kytkennän hammastuksen tarkan paikan, jolloin kytkentä tapahtuu sujuvasti.o Use a simple linear actuator for the actuator. Electronic o cvJ 25 synchronization is known per se and can be accomplished, for example, by position and rotation speed sensors and by software control of the gearbox actuator. One solution for implementing the sensing would be to use a variable reluctance resolver type velocity / position sensor which provides good measurement accuracy and is sufficiently robust for the transmission application. The engagement is then effected by synchronizing the speed of the motor 10, 20 with the output speed of the disengaging member 12, 9 22 (gearbox). In addition, position sensing tells you the exact position of the tooth of the coupling so that the coupling runs smoothly.

Planeettavaihde on yleisesti tunnettua tekniikkaa ja käytössä laajasti ajoneuvojen ja työkoneiden voimansiirrossa. Planeettavaihteen etuna on mm. samanakselisuus sisäänmeno-5 ja ulostuloakseleiden suhteen. Rakenne mahdollistaa myös varsin suurten välitysten toteuttamisen pienessä tilassa. Lisäksi planeettavaihdetta on mahdollista käyttää moniportaisena vaihteena.Planetary gear is a well-known technology and is widely used in the transmission of vehicles and machinery. The advantage of a planetary gear unit is e.g. same axis for input-5 and output axes. The structure also allows for quite large transmissions in a small space. In addition, the planetary gear can be used as a multi-stage gear.

Planeettavaihde koostuu tyypillisesti kolmesta osakokonaisuudesta; keskellä olevasta aurinkohammaspyörästä, planeettahammaspyöräasennelmasta ja uloimpana olevasta ke-10 hähammaspyörästä. Planeettahammaspyöriä on yleensä 3 - 5 kpl ja näitä yhdistää mekaanisesti planeettakannatin, johon planeettahammaspyörät on laakeroitu.A planetary gear typically consists of three subassemblies; center sun gear, planetary gear, and outboard Wed-10 spur gear. There are usually 3 to 5 planetary gears and these are mechanically connected by a planetary bracket on which the planetary gears are mounted.

Planeettavaihteesta on olemassa myös kehittyneempiä versioita kuten esimerkiksi ns. Raveneaux-vaihde, jossa on kaksi erillistä aurinkopyörää ja kaksi sisäkkäistä planeetta-kehää. Myös Ravenaux-planeettavaihde on yleisesti tunnettua tekniikkaa ja käytössä laa-15 jasti ajoneuvojen ja työkoneiden voimansiirrossa.There are also more advanced versions of the planetary gear, such as the so-called. Raveneaux gear with two separate solar wheels and two nested planetary circles. The Ravenaux planetary gear is also well known in the art and is widely used in the transmission of vehicles and machinery.

Voimansiirtomoduulissa yksi mahdollinen tapa toteuttaa vaihteisto on käyttää kuvion 9 mukaista rakennetta, jossa on kaksi erillistä planeettavaihdetta. Sähkömoottorinpuoleisella planeettavaihteella 121 voidaan vaihtaa välitystä siirtämällä kyseistä planeettapakkaa aksiaalisesti akselin 122 aksiaalista uritusta pitkin siten, että joko aurinkopyörä 123 tai 20 planeettakannatin 124 lukittuu sakarakytkimellä 125 ulomman planeettavaihteen 126 planeettapakan aurinkopyörään. Lukitusten 127 välissä on vapaa asento 128, jossa si-co o semmän ja ulomman planeetan nopeudet voidaan synkronoida samoiksi kytkeytymisen uS mahdollistamiseksi. Tässä toteutustavassa ulompi planeettavaihe toimii ainoastaan lisä- i o alennusvaihteena. Molemmissa planeettavaihteissa kehähammaspyörä on lukittuna vaih- x 25 teen runkoon 2.In the transmission module, one possible way to implement the transmission is to use the structure of Fig. 9 with two separate planetary gears. The electric motor-side planetary gear 121 can change gear by axially displacing said planetary pack along the axial groove of the shaft 122 such that either the sunwheel 123 or the planetary bracket 124 locks on the planetary pack 126 of the outer planetary gear 126. There is a free position 128 between the latches 127 where the velocities of the si-co o planet can be synchronized to enable uS coupling. In this embodiment, the outer planetary phase serves only as an additional reduction gear. In both planetary gears, the peripheral gear is locked to the x 25 gear frame 2.

CCCC

CLCL

S Rungon 2 sisään on lisäksi sovitettu moottoreiden 10, 20 ja irtikytkentäelinten 12, 22 väliin lineaariset vaihteensiirtäjät 11, 21 halutun vaihteen tai vapaa-asennon kytkemisek-^ si. Niinpä kun irtikytkentäelin 12, 22 on kytketty vapaalle, moottorin 10, 20 vääntömo- mentti ei välity voimanulosotolle 13, 23. Voimanulosotto 13, 23 on standardinomainen 10 elin, johon on sovitettavissa esimerkiksi vetoakseli muotosovitteella (kuvio 1). Voi-manulosotto 13, 23 on edullisesti standardoitu rajapinta, kuten esimerkiksi standardin DIN ISO 8667 mukainen. Lineaarinen vaihteensiirtäjä 11,21 on edullisesti lineaaritoimi-laiteperiaatteella toimiva toimielin, jossa kelalla 312 indusoidaan magneettivuo, joka 5 liikuttaa kelan 312 sisäpuolelle sijoitettua magneettia 311 kelan 312 keskiakselin suuntaisesti. Tällä tavoin aikaan saatua lineaariliikettä voidaan täten hyödyntää liikuttamaan irtikytkentäelin 12, 22 - joka kuvioiden 2 ja 3 sovellutusmuodon tapauksessa planeetta-vaihteisto - eri asentoihin. Lineaarista vaihteensiirtäjää 11, 21 on kuvattu yksityiskohtaisemmin jäljempänä mottoreiden 10, 20 välisen kytkentäelimen 30 kuvauksen yhteydessä.In addition, linear gearboxes 11, 21 are arranged within the body 2 between the motors 10, 20 and the disconnecting means 12, 22 to engage the desired gear or neutral position. Thus, when the uncoupling member 12, 22 is engaged in neutral, the torque of the motor 10, 20 is not transmitted to the power take-off 13, 23. The power take-off 13, 23 is a standard member 10 for which a drive shaft can be fitted. The power take-off 13, 23 is preferably a standardized interface, such as DIN ISO 8667. The linear gear shifter 11,21 is preferably a linear actuator actuator in which a coil 312 induces a magnetic flux which moves the magnet 311 placed inside the coil 312 in the direction of the center axis of the coil 312. The linear motion thus obtained can thus be utilized to move the decoupling element 12, 22 - which in the case of the embodiments of Figures 2 and 3 - to a planetary gear - in different positions. The linear gearbox 11, 21 is described in more detail below in connection with the description of the coupling member 30 between the motors 10, 20.

10 Vaihteensiirtäjän 11, 21 on edullisesti pienikokoinen. Akselin halkaisijan ollessa noin 30 mm vaihteensiirtäjän 11, 21 halkaisija on noin 80 mm ja pituus noin 40 mm Vaihteensiirtäjän 11, 21 asentoa voidaan tarkkailla soveltuvin anturein, kuten esimerkiksi varustamalla vaihteensiirtäjä 11, 21 LVDT-tyyppisellä anturilla, joka on sinänsä tunnettu. LVDT anturin toimintaperiaate vastaa muuttuvareluktanssiresolverin toimintaperiaatetta, 15 mutta sovellettuna lineaariliikkeen mittaamiseen.Preferably, the derailleur 11, 21 is small in size. With a shaft diameter of about 30mm, the position of the gearbox 11, 21 is about 80mm and the length of about 40mm The position of the gearbox 11, 21 can be monitored by suitable sensors, such as by providing the gearbox 11, 21 with an LVDT-type sensor. The operation principle of the LVDT sensor is similar to that of a variable reluctance resolver, 15 but applied to linear motion measurement.

Yhden sovellutusmuodon mukaan voimansiirtoelin on varustettu seisontalukituselimellä (ei kuvattu). Seisontalukituselin on sovitettu lukitsemaan vaihteen ulostuloakseli voiman-siirtomoduulin runkoon esim. sakarakytkimellä, jolloin ulostuloakselin ei pyöri eikä näin ollen myöskään siihen kytketty toimilaite, esim. työkoneen akseli, pyöri.According to one embodiment, the transmission means is provided with a parking locking member (not shown). The parking locking member is adapted to lock the gearbox output shaft to the body of the force transmission module, e.g. by means of a claw coupling, whereby the output shaft does not rotate and thus the actuator connected to it, e.g.

20 Vastaavankaltaista lineaaritoimilaitetta 31, kuin edellä kuvattu vaihteensiirtäjää 11,12, hyödynnetään kytkentäelimessä 30, joka on sovitettu sähkömottoreiden 10, 20 väliin to eräänlaiseksi sähkömekaaniseksi tasauspyörästön lukoksi. Vaihteensiirtoon ja keskilukon o eli moottoreiden 10,20 välisen kytkentäelimen 30 käyttöön tarkoitettu toimilaite 31 pe-A similar linear actuator 31, such as the gearbox 11,12 described above, is utilized in a coupling member 30 disposed between the electric motors 10, 20 to form a kind of electromechanical differential lock. An actuator 31 for use in gear shifting and operation of the central lock o, i.e. the coupling member 30 between the motors 10,20,

LOLO

o rustuu edullisen sovellutusmuodon mukaan lineaarimoottoriin, jossa kelalla 312 tuotetta- o 25 valla magneettikentällä liikutetaan kelan sisällä olevaa kestomagneetti- tai ferriittiosaa £ 311. Kelaan 312 johdettavan virran suunta määrää liikuteltavan kappaleen 311 suunnan.According to a preferred embodiment, the linear motor is driven in which the permanent magnet or ferrite part £ 311 is moved within the coil by a magnetic field produced by the coil 312. The direction of the current applied to the coil 312 determines the direction of the movable body 311.

Liikuteltavan osan 311 paikka voidaan määritellä mm. LVDT-anturoinnilla, jolla saadaan ^2 aikaan liikkuvan osan 311 absoluuttinen paikkatieto. Liikkuvan osan 311 ja staattisen ° osan 312 välillä voidaan käyttää paikoituskuulia tai vastaavia, jotka jousivoiman avulla 30 pitävät liikkuvan osan 311 paikoillaan toimilaitteen 31 toimintapisteissä vaikka kelan 312 virtaa ei ohjattaisi. Staattisessa osassa 312 on vastaavat säteittäiset urat toimilaitteen toi- 11 mintapisteissä, joihin liikkuvan osan 311 kuulat ainakin osin uppoavat jousivoiman ansiosta. Paikoituksen tehtävänä on estää liikkuvaa osaa 311 liikkumaan esim. tärinän vaikutuksesta, mistä voisi seurata vaihteen tahaton irtikytkeytyminen tai muu häiriö.The position of the movable part 311 can be defined e.g. LVDT encoding, which provides an absolute position information of the moving part 311. Between the movable member 311 and the static member 312, positioning balls or the like may be used which, by spring force 30, hold the movable member 311 in place at the actuation points of the actuator 31, even if the current of the coil 312 is not controlled. The static member 312 has corresponding radial grooves at the actuator operating points 11 into which the balls of the movable member 311 are at least partially sunk by spring force. The function of the positioning is to prevent the moving part 311 from moving, for example due to vibration, which could result in unintentional disconnection of the gear unit or other malfunction.

Kuten kuvioista 2, 4 ja 5 tarkemmin käy ilmi, ensimmäisen sähkömoottorin 10 roottoriin 5 14 on sovitettu lähtöakseli 15, josta tehoa välitetään vastakkaiseen suuntaan kuin voiman varsinaiselle ulosotolle 13. Sen sijaan lähtöakseli 15 välittää tehoa toimilaitteelle 31, joka on kytkettävissä edelleen toisen sähkömoottorin 20 roottoriin 24 voimantuloakseliin 25 ja lukituslevyn 32 avulla. Voimantuloakseli 25 on kytketty kiinteästi toisen sähkömoottorin 20 roottoriin 24 ja se on varustettu sisäpuolisilla muodoilla, johon lukituslevy 32 on sovi-10 tettu kytkeytymään. Sähkömoottorit 10, 20 on varustettu asentotunnistimilla, minkä ansiosta ei tarvita luiston sallivia irrotuskytkinkonstruktioita, vaan moottoreiden 10, 20 kytkentään toisiinsa nähden voidaan käyttää lineaaritoimilaitetyyppistä toimilaitetta 31 (kuvio 5), joka työntää oikeassa vaiheessa ensimmäisen roottorin 14 lähtöakselin 15 ympärille sovitetun lukituslevyn 32 muotoliitokseen toisen roottorin 24 voimantuloakselin 25 15 kanssa.2, 4 and 5, a rotary shaft 14 of the first electric motor 10 is provided with an output shaft 15 for transmitting power in the opposite direction to the actual power output 13. Instead, the output shaft 15 transmits power to the actuator 31 which is further coupled to the rotor of the second electric motor 20. 24 by means of a drive shaft 25 and a locking plate 32. The power take-off shaft 25 is fixedly coupled to the rotor 24 of the second electric motor 20 and is provided with internal shapes to which the locking plate 32 is adapted to engage. The electric motors 10, 20 are provided with position sensors, which eliminates the need for slip-release release switch designs, but can be actuated by a linear actuator-type actuator 31 (Fig. 5) to engage the motors 10, 20 to properly engage the output shaft 15 of the first rotor 14 24 with the input shaft 25 15.

Näin ollen moottorit 10, 20 ovat lukittavissa toisiinsa kiinni ja irti toisistaan sähköme-kaanisesti. Kuten kuvion 6a yksinkertaistetusta kaavakuviosta nähdään, sähkömekaaninen voimansiirtoelin voidaan redusoida kuvion 6a mukaiseksi järjestelyksi, jossa samalle akselille on jäljestetty kaksi käyttöä 470, kuten hydraulipumppua, joiden väliin on sovi-20 tettu kaksi sähkömoottoria 10, 20. Järjestelyssä kunkin komponentin väliin on sovitettu kytkin komponenttien kytkemiseksi irti toisistaan, joka kytkin vastaa toiminnallisesti keksinnön mukaisessa voimansiirtolaitteessa irtikytkentäelintä. Kuviossa 6b esitetään, co g kuinka sähkömoottorit 10,20 saavat energiansa yksinkertaistettuna sähköenergiavarastos-Thus, the motors 10, 20 can be locked together and uncoupled electronically. As shown in the simplified diagram of Figure 6a, the electromechanical transmission means may be reduced to the arrangement of Figure 6a in which two actuators 470 are simulated on the same shaft, such as a hydraulic pump between two electric motors 10, 20. which is functionally equivalent to the disconnecting member in the transmission device according to the invention. Figure 6b shows, co g, how electric motors 10,20 get their energy in a simplified form of electrical energy storage.

CUCU

^ ta 440. Kun moottoreiden välinen kytkentäelin eli ns. tasauslukko on kiinni (kuvio 6b), o q 25 moottorien 10, 20 roottorit on lukittu toisiinsa, jolloin kummankin moottorin 10, 20 teho cu x välitetään kummallekin käytölle 470 tasamääräisesti tai kuorman mukaan.440. When the coupling element between motors, i.e. the so-called. the equalization lock is closed (Fig. 6b), o the rotors of the motors 10, 20 are locked to each other, whereby the power cu x of each of the motors 10, 20 is transmitted to each drive 470 equally or according to the load.

CCCC

CLCL

jg Kummankin sähkömoottorin 10, 20 teho on myös johdettavissa vain jommallekummalle •o käytölle 470. Tällöin moottorien 10, 20 roottorit toisiinsa kytkevä kytkentäelin 30 on o kytkettynä j a jompikumpi voiman ulosotto on irtikytketty vastaavalla irtikytkentäelimellä 30 (kuvio 6c). Tässä asennossa voidaan toista käyttöä 470, kuten hydraulipumppua, ajaa kummankin moottorin 10, 20 teholla. Kun ns. tasauslukko on auki (kuvio 6d), sähkö- 12 moottorit 10, 20 toimivat itsenäisesti ja voivat välittää tehon omalle käytölleen 470, ellei jommankumman sähkömoottorin 10, 20 akselin irtikytkentäelin 12, 22 ole kytketty vapaalle. Niinpä kytkentäelimen 30 ollessa irtikytkettynä molempia sähkömoottoreita 10, 20 voidaan ohjata itsenäisesti toisistaan riippumatta, jolloin kummankin moottorin teho 5 otetaan ulos siihen kytketystä ulostulosta 13,23 (kuvio 2).The power of each electric motor 10, 20 is also derivable only for either drive 470. In this case, the coupling means 30 connecting the rotors of the motors 10, 20 is o coupled and either power output is disengaged by the respective disconnecting means 30 (Fig. 6c). In this position, the second drive 470, such as a hydraulic pump, can be driven by the power of each motor 10, 20. When the so-called. the equalization lock is open (Fig. 6d), the electric motors 10, 20 operate independently and can supply power to their own drive 470 unless the disconnecting means 12, 22 of one of the electric motors 10, 20 is engaged. Thus, when the switching member 30 is disconnected, the two electric motors 10, 20 can be independently controlled, whereby the power 5 of each motor is withdrawn from the output 13,23 connected thereto (Fig. 2).

Eräs keksinnön mukaisen voimansiirtolaitteen 1 soveltuva käyttökohde on työkoneessa tai ajoneuvossa käyttövoiman toimittaminen yhtäältä vetäville pyörille ja toisaalta työ-laitteelle, kuten hydrauliikkapumpulle. Käyttövoiman välittämisen lisäksi voimansiirto-laitetta 1 voidaan käyttää kineettisen energian talteenottoon, jolloin vetäviin pyöriin kyt-10 ketty voimansiirtolaite 1 toimii generaattorina. Kuvatun kaltainen järjestely on esitetty kuviossa 7, jossa ajoneuvon dieselpolttomoottorin 410 ja hydrauliikkakäytön 420 väliin on sovitettu ensimmäinen sähkömekaaninen voimansiirtoelin la. Kuten kuviosta 7 nähdään, sovellutusmuodon mukaisessa järjestelyssä ajoneuvossa mekaanista energiaa (ehjä viiva) muutetaan sähköksi (harva katkoviiva) ja hydraulitehoksi (tiheä katkoviiva). Vas-15 taavasti sähköä voidaan muuttaa mekaaniseksi energiaksi tai hydraulitehoksi.One suitable application of the transmission device 1 according to the invention is to supply power to a driving machine or vehicle on the one hand to the drive wheels and on the other to a working device such as a hydraulic pump. In addition to transmitting the propulsion power, the transmission device 1 can be used to recover kinetic energy, whereby the transmission device 1 coupled to the drive wheels acts as a generator. An arrangement of the kind illustrated is shown in Fig. 7, in which a first electromechanical transmission means 1a is arranged between the diesel engine 410 of the vehicle and the hydraulic drive 420. As shown in Fig. 7, in the embodiment of the embodiment, the mechanical energy (intact line) in the vehicle is converted into electrical (rare dashed line) and hydraulic power (dense dotted line). Similarly, electricity can be converted into mechanical energy or hydraulic power.

Kuvion 7 sovellutusmuodossa polttomoottorin 410 voimaa voidaan käyttää kokonaan hydrauliikkakäytön 420 ajamiseksi, kun voimansiirtoelimen la sähkömoottorien 10, 20 välinen kytkentäelin 30 on kytkettynä (kuvio 2). Ensimmäinen voimansiirtolaite la on sovitettu toisaalta kytkemään hydrauliikkakäytön 420 kuorma irti polttomoottorista 410 20 avaamalla kytkentäelin 30 tai hydrauliikkakäytön 420 puoleinen irtikytkentäelin 22. Tällöin voimansiirtolaite la toimii joko yhden tai kahden sähkömoottorin generaattorina, jonka tuottama sähkövoima on ohjattavissa tasavirtaväylän 430 kautta sähköenergiava-oo q rastalle 440, kuten akulle, tai toiselle voimansiirtolaitteelle Ib taikka molemmille. Vaih-In the embodiment of Fig. 7, the power of the internal combustion engine 410 can be fully applied to drive the hydraulic drive 420 when the coupling member 30 between the electric motors 10, 20 of the transmission means 1a is engaged (Fig. 2). On the other hand, the first transmission means la is arranged to disconnect the load of the hydraulic drive 420 from the internal combustion engine 410 20 by opening the switching member 30 or the disconnecting element 22 on the hydraulic drive 420. such as a battery, or another transmission device Ib, or both. As an

C\JC \ J

toehtoisesti sekä ’’generaattori” la että hydrauliikkakäyttö 420 voidaan kytkeä irti polt-o q 25 tomoottorista 410 irtikytkentäelimellä 12, jolloin polttomoottori 410 voi käydä tarvittaes-alternatively, both the "" generator "la and the hydraulic drive 420 may be disconnected from the combustion engine 410 by means of a disconnecting member 12, whereby the internal combustion engine 410 may

CVJCVJ

x sa jouto- tai lämmityskäyntiä taikka olla pysäytetty, jolloin teho otetaan energiavarastoltax sa idling, heating, or shut down, with power removed from the energy storage

CCCC

440. co ^2 Toinen modulaarinen voimansiirtolaite Ib on sovitettu kuvion 7 mukaisessa järjestelyssä ° etu- ja taka-akselin 450a, 450b väliin. Toinen voimansiirtolaite Ib saa käyttövoiman ta- 30 savirtaväylältä 430, jonka energialla se ajaa mekaanisesti etu- ja takavetopyörästöjä 450a, 450b. Toisella voimansiirtolaitteella Ib voidaan tällöin ajaa molempia akseleita tai vain 13 jompaakumpaa. Haluttaessa käyttää keskitasauslukkoa toisen voimansiirtolaitteen Ib sähkömoottoreiden 10, 20 välinen kytkentäelin 30 on kytkettynä, jolloin teho jakautuu tasan etu- ja taka-akselin 450a, 450b välillä, tai irtikytkettynä, jolloin etu- ja taka-akseleita 450a, 450b voidaan ajaa itsenäisesti. Esimerkiksi kuormaustilanteessa, kun pyö-5 räkuormaajan etukauhankäyttö aiheuttaa suuria kuormitusvaihteluita etu- ja taka-akseleiden välillä, pyöräkuormaajan voimansiirtolaitteen Ib kummankin sähkömoottorin 10, 20 teho saadaan välitettyä maksimaalisesti vetopyörästöille 450a, 450b, jolloin käytössä on paljon tehoa ja veto saadaan ohjattua pitäville pyörille. Vaihtoehtoisesti toisen voimansiirtolaitteen Ib kumpaakin sähkömoottoria 10, 20 voidaan käyttää ajamaan jom-10 paakumpaa vetopyörästöä 450a, 450b, kun vastakkaisen vetopyörästön puoleisen voiman ulosoton irtikytkentäelin on irtikytkettynä eli vapaalla.The second modular transmission device Ib is arranged in the arrangement of Fig. 7 between the front and rear axles 450a, 450b. The second transmission device Ib receives propulsion 30 from the direct current bus 430, the energy of which it mechanically drives the front and rear drive gears 450a, 450b. The second transmission device Ib can then drive both shafts or only 13 or both. If it is desired to use a center equalization lock, the coupling member 30 between the electric motors 10, 20 of the second transmission device Ib is engaged, whereby power is evenly distributed between the front and rear axles 450a, 450b, or disengaged, allowing the front and rear For example, in the loading situation, when the front bucket operation of the wheel loader 5 causes large load variations between the front and rear axles, the power of each electric motor 10, 20 of the wheel loader transmission device Ib is maximally transmitted to the traction sheaves 450a, 450b. Alternatively, each of the electric motors 10, 20 of the second transmission device Ib can be used to drive the one-of-ten bogie drive gears 450a, 450b when the power take-off member of the opposite drive gear side is disengaged, i.e., free.

Niin ikään toisella voimansiirtolaitteella Ib voidaan ottaa talteen ajoneuvon liike-energia käyttämällä voimansiirtolaitteen Ib sähkömoottoreita 10, 20 generaattoreina, jonka energia talletetaan sähköenergiavarastolle 440 tasavirtaväylän 430 kautta. Kuvatun kaltainen 15 tilanne voi esiintyä esimerkiksi ajettaessa ajoneuvolla alamäkeä. Polttomoottorin 410 käydessä ensimmäisen voimansiirtolaitteen la generoima sähkö voidaan ohjata saman tasavirtaväylän 430 kautta sähköenergiavarastolle.Also, the second drive unit Ib can recover the vehicle's kinetic energy by using the electric motors 10, 20 of the drive unit Ib as a generator, the energy of which is stored in the electrical energy storage 440 via the DC bus 430. A situation such as the one described may occur, for example, when driving a vehicle downhill. When the internal combustion engine 410 is running, the electricity generated by the first transmission device la may be directed to the electrical energy storage through the same DC bus 430.

Keksinnön mukainen voimansiirtolaite 1 soveltuu myös muunlaisiin käyttökohteisiin, joista eräitä kuvataan seuraavassa esimerkinomaisesti. Kuten kuviosta 8a nähdään, voi- 20 mansiirtolaite 1 voidaan sovittaa nelivetoisessa ajoneuvossa polttomoottorin 410 ja alen- nusvaihteen 460 väliin, jolloin polttomoottorin 410 aikaansaama akseliteho voidaan muuntaa sähkötehoksi tai välittää sellaisenaan alennusvaihteen 460 kautta hydrauliikka-oo g pumpulle 420 tai vetopyörästöille 450 taikka molemmille. Ratkaisussa konetta voidaanThe transmission device 1 according to the invention is also suitable for other applications, some of which are described below by way of example. As shown in Fig. 8a, the transmission device 1 can be fitted in a four-wheel drive vehicle between the combustion engine 410 and the reduction gear 460, whereby the shaft power provided by the combustion engine 410 can be converted to electric power or transmitted directly to the In the solution, the machine can be

CMCM

ajaa sekä sarja- että rinnakkaishybridinä sekä täysin sähköisesti, tai järjestelmä voi toimia cp q 25 generaattorina. Järjestelmällä voidaan myös regeneroida pyörien jarrutusenergiaa säh-run both serial and parallel hybrid and fully electric, or the system can function as a cp q 25 generator. The system can also regenerate the braking energy of wheels

CMCM

x koksi. Liikkeellelähtö tapahtuu edullisesti aina sähköisesti.x coke. Advantageously, the departure always takes place electronically.

CCCC

CLCL

^ Toisen sovellutusmuodon mukaan keksinnön mukainen voimansiirtolaite 1 toimii jakeli vaihteena etu- ja taka-akselin 450 välissä (kuvio 8b). Sovellutusmuodossa voimansiirto- ° laite 1 saa sähköisen käyttövoimansa generaattorilta, sähköenergiavarastolta, toiselta 30 voimansiirtolaitteelta tai muulta jännitelähteeltä, jolloin sähköenergia muutetaan ajamaan etu-jataka-akseleita itsenäisesti tai jompaakumpaa molempien sähkömoottorien voimin.According to another embodiment, the transmission device 1 according to the invention serves as a transmission between the front and rear axles 450 (Fig. 8b). In an embodiment, the transmission device 1 obtains its electric propulsion from a generator, an electrical energy storage device, another transmission device or other voltage source, whereby the electric energy is converted to drive the front and rear axles independently or by the power of both electric motors.

1414

Voimansiirtolaitteella 1 voidaan toteuttaa myös hybridiajoneuvon tasauspyörästö, jolloin voimansiirtolaite 1 on sovitettu esim. etu- ja taka-akseleille poikittain (kuvio 8c). Sovel-lutusmuodossa voimansiirtolaitteen 1 ensimmäinen sähkömoottori 10 (kuvio 2) on sovitettu ajamaan etu- tai taka-akselin vasenta tai oikeaa pyörää ja toinen sähkömoottori 20 5 vastaavasti toista pyörää. Tällöin kumpaakin pyörää voidaan ajaa itsenäisesti tai sähköisesti ohjattuna tasamääräisesti, jolloin voimansiirtolaite 1 vastaa tasauspyörästön lukkoa. Vaihtoehtoisesti kummankin sähkömoottorin 10, 20 teho voidaan välittää vain toiselle pyörälle lukitsemalla kytkentäelin 30 ja kytkemällä vastakkaisen pyörän puoleinen irti-kytkentäelin vapaalle. Kuvatun kaltainen sovellutusmuoto on erityisen edullinen esimer-10 kiksi taisteluajoneuvoissa, kuten panssarivaunuissa, joissa toista pyörästöä on ajettava vastakkaista pyörästöä enemmän ajoneuvon kääntämiseksi. Niin ikään voimansiirtolaitteella 1 voidaan ottaa talteen ajoneuvon liike-energiaan voimansiirtolaitteen 1 toimiessa generaattorina, kuten yllä on kuvattu.The transmission device 1 can also be used to implement the differential of the hybrid vehicle, whereby the transmission device 1 is arranged e.g. transverse to the front and rear axles (Fig. 8c). In an embodiment, the first electric motor 10 (Fig. 2) of the transmission device 1 is arranged to drive the left or right wheel of the front or rear axle and the second electric motor 20 5 respectively. In this case, each of the wheels can be driven independently or electrically controlled in equal numbers, whereby the transmission device 1 corresponds to the differential lock. Alternatively, the power of each electric motor 10, 20 can only be transmitted to one wheel by locking the coupling member 30 and engaging the uncoupling member on the opposite wheel side. An embodiment of the type described is particularly advantageous for example in combat vehicles such as tanks, where one of the gears has to be driven more than the opposite gears in order to turn the vehicle. Also, the transmission device 1 can be used to recover the vehicle's kinetic energy while the transmission device 1 acts as a generator, as described above.

Voimansiirtolaiteella 1 voidaan myös toteuttaa yksinkertainen saijahybridivoimansiirto, 15 jossa voimansiirtolaite on sovitettu hydrauliikkakäytön 420 ja vetopyörästön 450 väliin (kuvio 8d). Tällöin sähköenergialla voidaan ajaa suoraan vetopyörästöä 450 tai tällä voidaan ladata akustoa (ei kuvattu) hyödyntämällä voimansiirtolaitteen 1 generaattoriomi-naisuutta. Voimansiirtolaitteella 1 voidaan ajaa toisaalta hydrauliikkakäyttöä 420 pelkällä sähköenergialla. Vastaavasti voimansiirtolaitteen 1 sähkömoottoreilla 10, 20 voidaan 20 kumpaakin käyttöä 410, 450 ajaa itsenäisesti omilla moottoreilla tai kummankin sähkö-moottorin 10, 20 voimin yllä kuvatulla tavalla. Tämä ratkaisu mahdollistaa ajovoimansiirron ja työhydrauliikan sähköisen voimansiirron kustannustehokkaan toteutuksen sel-co laisissa koneissa, jossa työhydrauliikkaa ja ajovoimansiirtoa ei tarvita yhtä aikaa maksi- ° miteholla. Kuvatun kaltainen tarve esiintyy esim. kaivosten pora-alustoissa ja metsähar- i o 25 vestereissa. Rakenteen avulla saadaan kahden moottorin maksimiteho joko akselille tai i ° hydrauliikalle, tai lukko irti kytkettynä yhden moottorin teho per akseli tai pumpu. Rat- | kaisussa sähkökoneita voidaan käyttää myös generoimaan sähköä hydrauliikkajärjestel- ^ mästä, esim. trukkikäytössä potentiaalienergiasta.The transmission device 1 can also provide a simple cross-hybrid transmission 15, in which the transmission device is disposed between the hydraulic drive 420 and the drive gear 450 (Fig. 8d). Here, the electric drive can directly drive the drive gear 450 or charge the battery (not shown) by utilizing the generating feature of the transmission device 1. On the other hand, the transmission device 1 can drive the hydraulic drive 420 with electric energy alone. Correspondingly, the electric motors 10, 20 of the transmission device 1 can drive each of the drives 410, 450 independently by their own motors or by the power of each electric motor 10, 20 as described above. This solution enables a cost-effective implementation of electric drive transmission and working hydraulics on Selo-like machines where operating hydraulics and drive transmission are not required at maximum power. A need similar to the one described is present in, for example, mine drill rigs and forest harrow vests. The design provides the maximum power of two motors for either shaft or i ° hydraulics, or with the lock disengaged for one motor per shaft or pump. Rat- | in skidding, electrical machines can also be used to generate electricity from a hydraulics system, e.g., from potential energy in forklift operation.

CDCD

LOLO

^ Kuten kuviossa 8e on esitetty, voimansiirtolaite 1 on sovitettavissa myös kahden hyd- o ^ 30 rauliikkakäytön 420 väliin, jolloin sähköenergialla voidaan käyttää yhtä hydrauliikka- käyttöä tai molempia itsenäisesti.As shown in Fig. 8e, the transmission device 1 can also be fitted between two hydraulic drive 420s, whereby one or both of the hydraulic drives can be operated independently by electrical energy.

1515

Edellä kuvatuissa sovellutusmuodoissa esimerkiksi polttomoottorin asemesta 410 akseli-tehoa voidaan generoida myös muulla tavalla. Niin ikään sähkötehoa voidaan generoida myös muilla tavoilla, kuten esimerkiksi polttokennolla ym. Kaiken kaikkiaan keksinnön mukaiselle voimansiirtolaitteelle 1 on lähes rajattomasti käyttösovelluksia voimansiirron 5 toteuttamiseksi. Niinpä keksintö ei rajoitu edellä kuvattuihin esimerkkeihin, vaan keksinnön määrittävät oheiset patenttivaatimukset.In the embodiments described above, for example, instead of the internal combustion engine 410, the shaft power can also be generated in some other way. Likewise, electrical power can also be generated in other ways, such as, for example, a fuel cell, etc. Overall, the transmission device 1 according to the invention has almost infinite applications for carrying out the transmission 5. Accordingly, the invention is not limited to the examples described above, but is defined by the appended claims.

Taulukko 1: Viitenumeroluettelo.Table 1: Reference number list.

_l__voimansiirtolaite__25__voimantuloakseli_ _2__runko__30__kytkentäelin_ 10 ensimmäinen sähkömoot- 31 toimilaite __tori_ _ 11 __’’vaihteensiirtäjä”__32__lukituslevy_ 12 __irtikytkentäelin__3Π__magneetti_ 13 __voiman ulosotto__312__kela_ 14 __roottori__410__polttomoottori_ 15 __lähtöakseli__420__hydraulipumppu_ 20__toinen sähkömoottori__430__tasavirtapiiri_ £2 _21__’’vaihteensiirtäjä”__440__sähköenergiavarasto_ δ c\j ..._l__voimansiirtolaite__25__voimantuloakseli_ _2__runko__30__kytkentäelin_ 10, the first electric motor 31 of the actuator 11 __tori_ _ __ '' Gear "__ 32__lukituslevy_ 12 __irtikytkentäelin__3Π__magneetti_ 13 __voiman ulosotto__312__kela_ 14 __roottori__410__polttomoottori_ 15 __lähtöakseli__420__hydraulipumppu_ 20__toinen sähkömoottori__430__tasavirtapiiri_ _21 __ £ 2 '' Gear" __ 440__sähköenergiavarasto_ δ c \ j ...

^ _22__irtikytkentäelin__450__vetopyörästö_ cp o 23 voiman ulosotto 460 alennusvaihde c\j------ c _24__roottori__470__käytettävä tai käyttävä laite_ co δ δ^ _22__conductor coupling__450__drive gear_ cp o 23 power take-off 460 reduction gear c \ j ------ c _24__ rotor__470__driven or driven device_ co δ δ

CMCM

Claims (16)

1616 1. Sähkömekaaninen voimansiirtolaite (1) työkoneen tai ajoneuvon vetovoiman järjestämiseksi, joka voimansiirtolaite (1) käsittää: - ensimmäisen sähkömoottorin (10), jonka roottoriin (14) on sovitettu ensim- 5 mäinen voiman ulosotto (13), sekä - toisen sähkömoottorin (20), joka on järjestetty oleellisen samanakselisesti ensimmäisen sähkömoottorin (10) kanssa ja vastakkaiselle puolelle kuin ensimmäinen voiman ulosotto (13) ja jonka toisen sähkömoottorin (20) roottorille (24) on sovitettu toinen voiman ulosotto (23) vastakkaiselle puolelle toista sähkömoottoria 10 (20) kuin ensimmäisen sähkömoottori (10), tunnettu siitä, että voimansiirtolaite (1) käsittää - kytkentäelimen (30), joka on sovitettu ensimmäisen ja toisen sähkömoottorin (10, 20) väliin siten, että se on kytkettävissä välittämään voimaa ensimmäisen ja toisen roottorin (14, 24) välillä, sekä 15. ainakin yhden muotolukitteisen irtikytkentäelimen (12, 22), joka on sovitettu ainakin yhden sähkömoottorin (10, 20) roottorin (14, 24) ja ulosoton (13, 23) väliin siten, että mainittu roottori (14, 24) ja ulosotto (13, 23) ovat kytkettävissä toisiinsa ja irti toisistaan irtikytkentäclimellä (12, 22), jolloin kummatkin sähkömoottorit (10, 20) on kytkettävissä käyttämään yhtä ulos-ottoa (13, 23).An electromechanical transmission device (1) for providing traction for a work machine or vehicle, the transmission device (1) comprising: - a first electric motor (10) having a first power take-off (13) fitted to the rotor (14), and - a second electric motor (20). ) arranged substantially coaxially with the first electric motor (10) and opposite to the first power take-off (13) and having a second power output (23) disposed on the rotor (24) of the second electric motor (20) on the opposite side of the second electric motor (10). as the first electric motor (10), characterized in that the transmission device (1) comprises: - a coupling member (30) disposed between the first and second electric motors (10, 20) so that it can be engaged to transmit power to the first and second rotors (14); 24), and 15. at least one form-locking detaching member (12, 22) disposed at least one electric motor (10, 20) between the rotor (14, 24) and the output (13, 23) so that said rotor (14, 24) and the output (13, 23) can be coupled to and separated from each other by a disconnecting clamp (12, 22). ), wherein both electric motors (10, 20) can be coupled to operate a single output (13, 23). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa sähkömoottorit (10, 20), kytkentäelin (30) ja muotolukitteiset irtikytkentäelimet (12, 22) on sovitettu samaan runkoon (20) voimansiirtomoduulin aikaansaamiseksi. CM cmThe transmission device (1) according to claim 1, wherein the electric motors (10, 20), the coupling element (30) and the form-locking disconnection means (12, 22) are mounted on the same housing (20) to provide the transmission module. CM cm 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa sekä ensimmäinen 0 että toinen sähkömoottori (10, 20) on kumpikin varustettu muotolukitteisella irti- ” 25 kytkentäelimellä (12,22). CC CLThe transmission device (1) according to claim 1 or 2, wherein both the first 0 and the second electric motor (10, 20) are each provided with a form-locking disconnecting member (12, 22). CC CL 4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa muotolukittei-$2 nen irtikytkentäelin (12, 22) on sähkömekaaninen kytkin. LOThe transmission device (1) according to claim 1, 2 or 3, wherein the form-locking disconnecting member (12, 22) is an electromechanical switch. LO ° 5. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa muotolukittei- nen irtikytkentäelin (12, 22) on vaihde tai vaihteisto. 17The transmission device (1) according to claim 1, 2 or 3, wherein the form-locking disengagement member (12, 22) is a gear or transmission. 17 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa vaihteisto (12, 22) on sähköisesti synkronoitu planeettavaihteisto.The transmission device (1) according to claim 5, wherein the transmission (12, 22) is an electrically synchronized planetary transmission. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa sähkömoottorin (10, 20. ja vaihteiston (12, 22) väliin on sovitettu sähkömagneettisesti ohjattu vaihteen- 5 siirtäjä (11, 21).Transmission device (1) according to claim 6, wherein an electromagnetically controlled gearbox (11, 21) is arranged between the electric motor (10, 20) and the gearbox (12, 22). 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa vaihteensiirtäjä (11, 21. on lineaaritoimilaite.The transmission device (1) according to claim 7, wherein the gearbox (11, 21) is a linear actuator. 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimansiirtolaite (1), jossa sähkö-moottorien (10, 20) roottorit (14, 24) on varustettu asento- tai pyörimisnopeustun- 10 nistimella taikka molemmilla vaihtamisen helpottamiseksi.The transmission device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the rotors (14, 24) of the electric motors (10, 20) are provided with a position or rotational speed sensor or both to facilitate change. 10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimansiirtolaite (1), jossa ulosotto (13, 23) on varustettu asento- tai pyörimisnopeustunnistimella taikka molemmilla vaihtamisen helpottamiseksi.The transmission device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the output (13, 23) is provided with a position or rotational speed sensor or both to facilitate changeover. 11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa asento- tai pyö- 15 rimisnopeustunnistin taikka molemmat ovat resolverityyppiä.The transmission device (1) according to claim 9 or 10, wherein the position or rotation speed sensor or both are of the resolver type. 12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimansiirtolaite (1), jossa kytken-täelin (30) on muotolukitteinen lukituskytkin.The transmission device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the coupling member (30) is a form-locking locking switch. 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa kytkentäelin (30) käsittää sähkömagneettisesti ohjatun lineaaritoimilaitteen (31). c\i cv 20The transmission device (1) according to claim 12, wherein the coupling member (30) comprises an electromagnetically controlled linear actuator (31). c \ i cv 20 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa sähkömagneettisen 0 lineaaritoimilaitteen (31) sisäkkäiset toisiinsa nähden liikutettavat osat (311, 312) 1- ovat lukittavissa toisiinsa toimilaitteen (31) asennon pysyvyyden varmistamiseksi. ccThe transmission device (1) according to claim 13, wherein the interlocking movable parts (311, 312) 1 of the electromagnetic linear actuator (31) 1 are lockable to ensure the position of the actuator (31). cc 15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimansiirtolaite (1), jossa kytken-$5 täelin (30) on varustettu asentotunnistimella asennon etätunnistamiseksi. LT) δ cv 18The transmission device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the coupling member (30) is provided with a position sensor for remote position detection. LT) δ cv 18 16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimansiirtolaite (1), jossa voimansiirto laite (1) käsittää seisontalukitusvälineet, jotka on sovitettu irtikytkentäelimiin (12, 22) ja rungon (2) väliin ulosoton (13, 23) lukitsemiseksi runkoon (2) nähden. (M δ (M sj- o CO X en CL Sj- CD δ δ (M 19The power transmission device (1) according to any one of the preceding claims, wherein the power transmission device (1) comprises position locking means disposed on the disengagement means (12, 22) and between the body (2) to lock the output (13, 23) with respect to the body (2). (M δ {M sj- o CO X en CL Sj- CD δ δ {M 19
FI20115164A 2011-02-21 2011-02-21 Electromechanical transmission device for providing traction power to a machine or vehicle FI123549B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20115164A FI123549B (en) 2011-02-21 2011-02-21 Electromechanical transmission device for providing traction power to a machine or vehicle

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20115164 2011-02-21
FI20115164A FI123549B (en) 2011-02-21 2011-02-21 Electromechanical transmission device for providing traction power to a machine or vehicle

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI20115164A0 FI20115164A0 (en) 2011-02-21
FI20115164L FI20115164L (en) 2012-08-22
FI20115164A FI20115164A (en) 2012-08-22
FI123549B true FI123549B (en) 2013-06-28

Family

ID=43629836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20115164A FI123549B (en) 2011-02-21 2011-02-21 Electromechanical transmission device for providing traction power to a machine or vehicle

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI123549B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI20115164A0 (en) 2011-02-21
FI20115164L (en) 2012-08-22
FI20115164A (en) 2012-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11446997B2 (en) Hybrid powertrain with a gearbox and method to control the hybrid powertrain
CN106457989B (en) Torque vector control device
EP3201026B1 (en) Hybrid powertrain, method for controlling such a hybrid powertrain and vehicle comprising such a hybrid powertrain
CN102107604B (en) Hybrid driving system for automobile and gear operating method thereof
CN102089173B (en) Drive train for a motor vehicle
CA2822275C (en) Electro-mechanical double-rotor compound hybrid transmission
US7951033B2 (en) Power unit
KR20190105029A (en) Multi-Speed Electric Transaxle Unit with Coaxial Shafts
US8505659B2 (en) Road vehicle with hybrid propulsion
US10259308B2 (en) Axle assembly for hybrid electric vehicle
CN104812609A (en) Hybrid vehicle comprising a torque distributor
KR101688340B1 (en) Drive arrangement for a hybrid-drive motor vehicle
US20100012409A1 (en) Drive modules for vehicles
CN104114394A (en) Drive unit for vehicle
CN102259581A (en) Hybrid power drive system and vehicle comprising same
CN102431437A (en) Hybrid power electric transmission device of crawler
US20100116615A1 (en) Power transmitting apparatus
CN103009994A (en) Power coupling device and transmission system of hybrid power vehicle
CN201777126U (en) Hybird power drive system and vehicle comprising same
US12036866B2 (en) Methods and systems for an electric drive arrangement
FI123549B (en) Electromechanical transmission device for providing traction power to a machine or vehicle
CN113085528A (en) Hybrid power system, hybrid transmission and automobile
CN108944410B (en) Hybrid coupling device, hybrid drive system, and hybrid vehicle
CN111216538A (en) Hybrid power system and vehicle
US10384671B2 (en) Method for starting a combustion engine in a hybrid driveline

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 123549

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B