FI123549B - Sähkömekaaninen voimansiirtolaite työkoneen tai ajoneuvon vetovoiman järjestämiseksi - Google Patents

Description

Sähkömekaaninen voimansiirtolaite työkoneen tai ajoneuvon vetovoiman järjestämiseksi

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.

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.

Hybridikäytöt ovat jaettavissa kahteen perusrakenteeseen: sarja- ja rinnakkaishybridiin. 15 Ratkaisuun, joka yhdistää molemmat rakenteet, viitataan tavallisesti englanninkielisellä ilmaisulla power split -rakenne.

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 polttomoottori

CO

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-

CNJ

x 25 tomoottori mitoitetaan vastaamaan voimansiirron suurinta tehon tarvetta.

CC

CL

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.

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.

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-

CVJ

x teensä 24 voltin akulta. Ratkaisussa polttomoottorilla ajetaan kaupunkiajossa ja liikkeel-

CC

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.

3

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.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena onkin saada aikaan yksinkertainen voimansiirtolaite, joka mahdollistaa sarja- ja rinnakkaishybridirakenteen.

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.

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 vastakkaiselle

uS

9* puolelle kuin ensimmäinen voiman ulosotto ja jonka toisen sähkömoottorin roottorille on o ...

25 sovrtettu tornen vorman ulosotto vastakkaiselle puolelle toista sähkömoottoria kuin en-

X

£ 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.

Tarkemmin sanottuna keksinnön mukaiselle sähkömekaaniselle voimansiirtolaitteelle on tunnusomaista se, mitä on lausuttu patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

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.

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.

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 moottoreita

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.

CL

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.

CVJ

5

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.

10 Keksinnön mukainen sähkömekaaninen voimansiirtoelin mahdollistaa lisäksi rinnakkais-ja saijahybridivoimansiirron samalla ratkaisulla.

Keksinnön eri sovellutusmuotojen tarjoamia lukuisia muita yksityiskohtaisia etuja on kuvattu tarkemmin j älj empänä.

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,

CO

£ 20 kuviossa 4 on esitetty räjäytyskuvanto keksinnön yhden sovellutusmuodon mukaisesta c\j ^ kytkentäelimestä, cp ° kuviossa 5 on esitetty poikkileikkauskuvanto kuvion 4 mukaisesta kytkentäelimestä,

X

X

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.

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.

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 päissä

uS

o on irtikytkentäelimet 12, 22, joista teho välitetään käyttökohteelle voiman ulosotoilla 13, o 25 23. Runko 2 on edullisesti soveltuvilla mekaanisilla ja sähköisillä kytkentärajapinnoilla

X

£ 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.

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.

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.

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.

CM

X

£ 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 8

Nm. Sähkömoottorit 10, 20 mitoitetaan kuitenkin todellisen tarpeen mukaan ja todellisuudessa esimerkiksi 40 kW moottoreilla voidaan toteuttaa jo varsin raskaan ajoneuvon voimansiirto.

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.

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.

to Planeettavaihteistot 12, 22 ovat edullisen suoritusmuodon mukaan elektronisesti synk- o cvJ ronoituja, jolloin ei tarvita varsinaista luiston sallivaa irrotuskytkintä. Sen sijaan voidaan

LO

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.

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.

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.

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.

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.

CC

CL

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.

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.

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.

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-

LO

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.

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.

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.

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-

CU

^ 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.

CC

CL

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).

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.

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-

C\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-

CVJ

x sa jouto- tai lämmityskäyntiä taikka olla pysäytetty, jolloin teho otetaan energiavarastolta

CC

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.

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.

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 voidaan

CM

ajaa sekä sarja- että rinnakkaishybridinä sekä täysin sähköisesti, tai järjestelmä voi toimia cp q 25 generaattorina. Järjestelmällä voidaan myös regeneroida pyörien jarrutusenergiaa säh-

CM

x koksi. Liikkeellelähtö tapahtuu edullisesti aina sähköisesti.

CC

CL

^ 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.

14

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.

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.

CD

LO

^ 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.

15

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.

Taulukko 1: Viitenumeroluettelo.

_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 ...

^ _22__irtikytkentäelin__450__vetopyörästö_ cp o 23 voiman ulosotto 460 alennusvaihde c\j------ c _24__roottori__470__käytettävä tai käyttävä laite_ co δ δ

CM

Claims (16)

16

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).

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 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 CL

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa muotolukittei-$2 nen irtikytkentäelin (12, 22) on sähkömekaaninen kytkin. LO

° 5. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa muotolukittei- nen irtikytkentäelin (12, 22) on vaihde tai vaihteisto. 17

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa vaihteisto (12, 22) on sähköisesti synkronoitu planeettavaihteisto.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa sähkömoottorin (10, 20. ja vaihteiston (12, 22) väliin on sovitettu sähkömagneettisesti ohjattu vaihteen- 5 siirtäjä (11, 21).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa vaihteensiirtäjä (11, 21. on lineaaritoimilaite.

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.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimansiirtolaite (1), jossa ulosotto (13, 23) on varustettu asento- tai pyörimisnopeustunnistimella taikka molemmilla vaihtamisen helpottamiseksi.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa asento- tai pyö- 15 rimisnopeustunnistin taikka molemmat ovat resolverityyppiä.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimansiirtolaite (1), jossa kytken-täelin (30) on muotolukitteinen lukituskytkin.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen voimansiirtolaite (1), jossa kytkentäelin (30) käsittää sähkömagneettisesti ohjatun lineaaritoimilaitteen (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. cc

15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen voimansiirtolaite (1), jossa kytken-$5 täelin (30) on varustettu asentotunnistimella asennon etätunnistamiseksi. 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 19