SE534296C2

SE534296C2 - Elektriskt drivsystem

Info

Publication number: SE534296C2
Application number: SE0950890A
Authority: SE
Inventors: Pontus Karlsson; Henrik Kjellman; Viktor Lassila
Original assignee: Bae Systems Haegglunds Ab
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2011-07-05
Also published as: AU2010325202A1; WO2011065888A1; US9219393B2; JP2013512646A; SE0950890A1; KR20120098812A; ZA201203740B; AU2010325202B2; CN102656037B; US20120283061A1; CN102656037A; EP2504907A1

Description

534 296 drivbart förbunden med en andra utgående anordning varvid den första planetväxelanordningen samverkar med den andra planetväxelanordningen för att åstadkomma väsentligen samma vridmoment till den första och andra utgående anordningen.

Differentialanordningen enligt US 2003/0203782 åstadkommer en relativt kompakt lösning med en reduktion av förluster mellan drivkällan och änddrivanordningarna, och begränsar hjulslirning. Även om differential- anordningen enligt US 2003/0203782 ger en kompakt lösning, blir utrymme i fordon viktigare och viktigare och således finns ett behov att ytterligare öka kompaktheten för att spara utrymme. Vidare kan nämnda differential- anordning ha nackdelar vad avser förmåga att bromsa differentialen på grund av till exempel förslitning av roterande komponenter under bromsning och nackdelar på grund av energiförluster under differentialbromsning och således reduktion i effektivitet.

SYFTEN MED UPPFINNINGEN Ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett elektriskt drivsystem som möjliggör kompakt konstruktion och uppvisar en reduktion i förluster mellan drivkällan och den utgående anordningen vid drift.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Detta och andra syften, vilka framgår av nedanstående beskrivning, åstadkommas medelst ett elektriskt drivsystem och en motordriven enhet av inledningsvis angivet slag och som vidare uppvisar särdragen angivna i den kånnetecknande delen av bifogade självständiga patentkrav 1 och 17.

Föredragna utföringsformer av det elektriska drivsystemet är definierade i bifogade osjälvständiga patentkrav 2-16. 534 295 Enligt uppfinningen uppnås syftena med ett elektriskt drivsystem innefattande en elmotor anordnad att rotera en drivaxel; en drivplanetväxelkonfiguration som är bringad i drivingrepp med nämnda drivaxel och en utgående axel roterbar relativt nämnda drivaxel; och medel för att åstadkomma ändring i rotationshastighet hos nämnda utgående axel, varvid nämnda rotations- hastighetsändringsmedel är respektive anordnade på motstående sidor hos motorn.

Härigenom möjliggörs en kompakt konstruktion av det elektriska drivsystemet i det att utrymmet hos planethjulsuppsättningsbäraren hos planetväxel- konfigurationen kan undvikas vid bringande i ingrepp med drivaxeln och den utgående axeln. Härigenom kan elmotorn anordnas tvärgående och således undvika förluster mellan motor och utgående axel på grund av vinkelväxel vid drift. Ett sådant elektriskt drivsystem kan användas i en motordriven enhet där ingen differential erfordras såsom till exempel ett rälsfordon, åstadkommande en kompakt installation som tar upp lite utrymme.

Enligt en utföringsform av det elektriska drivsystemet är nämnda utgående axel väsentligen bringad i linje med nämnda drivaxel. Härigenom möjliggörs ett mer kompakt system i det att den utgående axeln kan utsträckas genom drivaxeln. Vinkelväxel undviks vidare vilket reducerar förluster mellan motor/drivaxel och änddrivorgan.

Enligt en utföringsform hos det elektriska drivsystemet är nämnda rotationshastighetsändringsmedel opererbart mellan ett första tillstånd i vilket den utgående axeln roterar med en lägre rotationshastighet än drivaxeln, ett andra frigående tillstånd, ett tredje tillstånd i vilket den utgående axeln och drivaxeln roterar med samma rotationshastighet, och ett fjärde helt tillåst tillstånd i vilket drift förhindras. Härigenom möjliggörs effektiv drift på grund av effektiv ändring av rotationshastighet.

Enligt en utföringsform av det elektriska drivsystemet innefattar nämnda rotationshastighetsändringsmedel en första kopplingsanordning opererbar att 534 295 bringa ringhjulet hos drivplanetväxelkonfigurationen i ingrepp. Härigenom möjliggörs effektiv drift.

Enligt en utföringsform av det elektriska drivsystemet innefattar nämnda rotationshastighetsändringsmedel en andra kopplingsanordning opererbar att bringa drivaxeln i ingrepp med den utgående axeln, där nämnda andra kopplingsanordning är anordnad på motstående sida om motorn relativt den första kopplingsanordningen. Härigenom möjliggörs effektiv drift och en kompakt konstruktion.

Enligt en utföringsform av det elektriska drivsystemet innefattar nämnda andra kopplingsanordning en växlingsarmkonfiguration. Härigenom möjliggörs effektiv drift och en kompakt konstruktion.

Enligt en utföringsform av det elektriska drivsystemet innefattar nämnda andra kopplingsanordning en kolv. Härigenom möjliggörs effektiv drift och en kompakt konstruktion.

Enligt en utföringsform innefattar det elektriska drivsystemet vidare differentialmedel innefattande en första planetväxelkonfiguration som är drivbart förbunden med en första utgående anordning; en andra planetväxelkonfiguration som är bringad i drivingrepp med nämnda första planetväxelkonﬁguration via nämnda utgående axel, där nämnda andra planetväxelkonfiguration är drivbart förbunden med en andra utgående anordning; där nämnda motor är anordnad mellan nämnda första och andra planetväxelkonfiguration, där nämnda första planetväxelkonfiguration är anordnad att samverka med nämnda andra planetväxelkonfiguration för att åstadkomma en differentialfunktion. Härigenom möjliggörs effektiv drift och differentialdrift.

Enligt en utföringsform av det elektriska drivsystemet är nämnda drivplanetväxelkonfiguration anordnad mellan nämnda första och andra planetväxelkonfiguration. Härigenom möjliggörs en kompakt konstruktion. 534 295 Enligt en utföringsform av det elektriska drivsystemet är ringhjulen hos den första och andra pIanetväxelkonfigurationen bringade i ingrepp via en motriktningsanordning för nämnda differentialfunktion. Detta möjliggör en effektiv differentialfunktion med mindre förslitning på komponenter hos differentialmedlet. Härigenom kan differentialmedlet helt låsas, eftersom differentialen är åtskild från drivaxeln, och således differentialen är åtskild från drift hos det elektriska drivsystemet. När differentialen är låst åstadkommes bromsningen på icke-roterande komponenter så att förslitning drift riktad vridmomentfördelning (eng: torque vectoring). hos komponenter under reduceras. Vidare möjliggörs Enligt en utföringsform av det elektriska drivsystemet innefattar nämnda motriktningsanordning en axelkonfiguration åtskild från nämnda drivaxel.

Härigenom åtskiljs differentialdrift från drift av motorn vilket leder till ovan nämnda fördelar.

Enligt en utföringsform av det elektriska drivsystemet innefattar nämnda motriktningsanordning en rotationsriktningsändringskonfiguration, förbunden med ringhjulen hos den första och andra planetväxelkonfigurationen via nämnda axelkonfiguration. Detta är ett effektivt sätt att åstadkomma nämnda motriktade rotation för att åstadkomma en effektiv differentialfunktion.

Enligt en utföringsform innefattar det elektriska drivsystemet vidare styrmedel som är opererbara att bringa nämnda motriktningsanordning i ingrepp för att styra nämnda differential. Härigenom kan riktad vridmomentfördelning och/eller helt låst och/eller spärrad differential uppnås.

Enligt en utföringsform av det elektriska drivsystemet innefattar nämnda styrmedel en kopplingskonfiguration för att bromsa nämnda motriktnings- anordning. Härigenom kan en helt låst eller differential eller en differentialspärr uppnås.

Enligt en utföringsform av det elektriska drivsystemet innefattar nämnda styrmedel en motor. Härigenom kan riktad vridmomentfördelning uppnås. 534 295 KORT FIGURBESKRIVNING Föreliggande uppfinning kommer att förstås bättre med hänvisning till följande detaljerade beskrivning läst tillsammans med de bifogade ritningarna, där lika hänvisningsbeteckningar hänför sig till lika delar genomgående i de många vyerna, och i vilka: Fig. 1 schematiskt illustrerar en motordriven enhet; Fig. 2 schematiskt illustrerar ett elektriskt drivsystem enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning; Fig. 3a-c schematiskt illustrerar olika utföringsformer av medel för att styra differentialkonfiguration enligt föreliggande uppfinning; Fig. 4 schematiskt illustrerar ett elektriskt drivsystem enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning; Fig. 5-7 schematiskt illustrerar olika driftstillstånd hos en planetväxel- konfiguration enligt en utföringsform av föreliggande uppﬁnning; och Fig. 8 schematiskt illustrerar detaljer av en elmotor och en drivaxel hos det elektriska drivsystemet enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING Fig. 1 illustrerar schematiskt en motordriven enhet 100 innefattande ett elektriskt drivsystem 1 enligt föreliggande uppfinning. Nämnda motordrivna enhet 100 kan utgöras av ett motorfordon såsom ett arbetsfordon.

Fig. 2 illustrerar schematiskt ett elektriskt drivsystem 1 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Det elektriska drivsystemet 1 innefattar en elmotor 10 med en rotor 12 och en stator 14, där nämnda rotor 12 är 534 296 förbunden med en drivaxel 16, där nämnda rotor 12 är anordnad att rotera nämnda drivaxel 16.

Det elektriska drivsystemet 1 innefattar vidare differentialmedel 20. Nämnda differentialmedel 20 innefattar en första planetväxelkonfiguration 30 och en andra planetväxelkonfiguration 40, där nämnda motor 10 är anordnad mellan nämnda första och andra planetväxelkonfiguration 30, 40.

Den andra planetväxelkonfigurationen 40 är bringad i drivingrepp med nämnda första planetväxelkonfiguration 30 via en utgående axel 50 roterbar relativt och väsentligen bringad i ingrepp med nämnda drivaxel 16.

Drivaxeln 16 är enligt en utföringsform en ihålig drivaxel 16 driven av motorn och den utgående axeln 50 sträcker sig genom, och är anordnad att fritt rotera i den ihåliga axeln 16.

Den första planetväxelkonfigurationen 30 är drivbart förbunden med en första utgående anordning 52. Den andra planetväxelkonfigurationen är drivbart förbunden med en andra utgående anordning 54. Den fösta och andra utgående anordningen 52, 54 är enligt en utföringsform änddriftanordningar respektive i drivingrepp med hjulkonfigurationer. Hjulkonfigurationerna kan däck. åstadkommer vardera enligt en utföringsform en nedväxling mellan respektive framdriva markkontaktande Änddriftanordningarna differentialmedlet 20 och respektive hjulkonfiguration, Enligt en utföringsform är vardera änddriftanordning en planetväxelkonfiguration åstadkommande en önskad nedväxling.

Alternativt är de utgående anordningarna 52, 54 hjulkonfigurationer utan änddriftanordning, bandkonﬁguration, med eller utan reduktionsväxling.

Den första planetväxelkonfigurationen 30 omfattar ett solhjul 32, en planethjulsuppsättning 34 uppburen av en bärare 36, och ett ringhjul 38. l den första planetväxelkonfigurationen 30 är solhjulet 32 bringat i ingrepp med planethjulsuppsättningen 34, och planethjulsuppsättningen 34 är bringad i 534 295 ingrepp med ringhjulet 38. Bäraren 36 hos den första planetväxel- konfigurationen 30 är anordnad att överföra utgående vridmoment till den första utgående anordningen 52.

Den andra planetväxelkonfigurationen 40 omfattar ett solhjul 42, en planethjulsuppsättning 44 uppburen av en bärare 46, och ett ringhjul 48. I den andra planethjulskonfigurationen 40 är solhjulet 42 bringat i ingrepp med planethjulsuppsättningen 44, och planethjulsuppsättningen 44 är bringad i ingrepp med ringhjulet 48. Bäraren 46 hos den andra planetväxel- konfigurationen 40 är anordnad att överföra vridmoment till den andra utgående anordningen 54.

Den andra planetväxelkonfigurationen 40 är bringad i drivingrepp med nämnda första planetväxelkonfiguration 30 via den utgående axeln 50 så att solhjulet 32 hos den första planetväxelkonfigurationen 30 är förbunden med solhjulet 42 hos den andra planetväxelkonfigurationen 40 genom nämnda utgående axel 50.

Utväxlingsförhållandet representerat av antalet kuggar i ringhjulet 38, 48 över antalet kuggar i solhjulet 32, 42 är enligt en föredragen utföringsform detsamma för den första och andra planetväxelkonfigurationen 30, 40.

Nämnda utväxlingsförhållande är enligt en alternativ utföringsform olika för den första och andra planetväxelkonfigurationen. Nämnda utväxlings- förhållande är enligt en utföringsform i intervallet 1:2 till 1:6, beroende på applikation.

Differentialmedlet 20 innefattar vidare en motriktningsanordning 22, varvid ringhjulen 38, 48 hos den första och andra planetväxelkonfigurationen 30, 40 är bringade i ingrepp via nämnda motriktningsanordning 22 för nämnda differentialfunktion. åtskild från drivaxeln 16 och således från drift av det elektriska drivsystemet 1. Nämnda Nämnda motriktningsanordning 22 är motriktningsanordning 22 innefattar en axelkonfiguration 24 åtskild från nämnda drivaxel 16 och åtskild från nämnda utgående axel 50. 534 295 Nämnda motriktningsanordning 22 innefattar en rotationsriktningsändrings- konfiguration 25, förbunden med ringhjulen 38, 48 hos den första och andra planetväxelkonfigurationen 30, 40 via nämnda axelkonfiguration 24.

Nämnda motriktningsanordning 22 är enligt denna utföringsform förbunden mellan ringhjulet 38 hos den första planetväxelkonfigurationen 30 och ringhjulet 48 hos den andra planetväxelkonfigurationen 40 så att när ringhjulet 38 hos den första växelkonfigurationen tillåts rotera i en rotationsriktning med en viss rotationshastighet ringhjulet 48 hos den andra motsatt planetväxelkonfigurationen 40 roterar i rotationsriktning med väsentligen samma rotationshastighet som ringhjulet 38 hos den första planetväxelkonfigurationen 30.

Ringhjulet 38, 48 som roterar i framåtriktning åstadkommer en ökad rotationshastighet hos den utgående axeln hos bäraren 36, 46 hos planetväxelkonfigurationen 30, 40, och ringhjulet 48, 38 som roterar i bakåtriktning åstadkommer en motsvarande minskad rotationshastighet hos den utgående axeln hos bäraren 46, 36 hos den planetväxelkonfigurationen 40,30.

Till exempel, om ringhjulet 38 hos den första planetväxelkonfigurationen 30 roterar i framåtriktningen, åstadkommande en ökad rotationshastighet hos den utgående axeln hos bäraren 36, roterar ringhjulet 48 hos den andra planetväxelkonfigurationen 40 i bakåtriktningen, åstadkommande en minskad rotationshastighet hos den utgående axeln hos bäraren 46.

Summan av rotationshastighet hos den utgående axeln hos respektive bärare 36, 46 är konstant för en konstant rotationshastighet hos motorn, oberoende av vilket ringhjul 38, 48 som roterar i framåt- eller bakåtriktning, rotationshastighet hos respektive ringhjul eller om ringhjulen är låsta, dvs. inte roterar så att utgående axel hos respektive bärare 36, 46 roterar med samma rotationshastighet. 534 295 Till exempel, om rotationshastigheten hos motorn är 3000 varav per minut, i fallet när ringhjulen är stillastående, respektive bärare 36, 46 roterar i samma rotationsriktning vid 1000 varv per minut, där summan är 2000 varv per minut, och i fallet när det första ringhjulet roterar med en viss rotationshastighet i framåtriktningen och det andra ringhjulet roterar med samma rotationshastighet i bakåtriktningen, bäraren 36 roterar i framåt- riktningen med till exempel 1100 varv per minut, kommer bäraren 46 att rotera i framåtriktningen med 900 varv per minut.

Som schematiskt illustreras i fig. 2 innefattar nämnda motriktningsanordning 22 ett första kugghjul 26 bringat i ingrepp med ringhjulet 38 hos den första planetväxelkonfigurationen 30, ett andra kugghjul 27 bringat i ingrepp med ringhjulet 48 hos den andra planetväxelkonfigurationen 40 och ett tredje 28 förbundet axelkonfiguration 24 som utgörs av en axel 24a, och bringat i ingrepp med det första kugghjulet 26, där nämnda första kugghjul 26 och tredje kugghjul 28 åstadkommer nämnda rotationsändringskonfiguration 25, för att ändra rotationsriktning. Det andra och tredje kugghjulet 26, 27 är således fast kugghjul med det andra kugghjulet 27 via nämnda förbundna med axeln 24a så att de roterar med samma rotationshastighet.

Alternativt, som delvis framgår av fig. 4, kan nämnda motriktningsanordning 22 istället för nämnda tredje kugghjul innefatta ett fjärde kugghjul (ej visat) förbundet med det första kugghjulet 26 via en första differentialaxel (ej visad), och ett femte kugghjul 29a förbundet med det andra kugghjulet 27 via en andra differentialaxel 24b, varvid det fjärde och femte kugghjulet är bringade i ingrepp med varandra, där nämnda fjärde och femte kugghjul åstadkommer nämnda rotationsändringskonfiguration 25, för att ändra rotationsriktning så att rotationsriktningen hos den första differentialaxeln med det fjärde kugghjulet är motsatt rotationsriktningen hos den andra differentialaxeln 24b med det femte kugghjulet 29a. Axelkonfigurationen 24 utgörs enligt denna utföringsform av den första och andra differentialaxeln. 534 296 11 I differentialmedlet 20 överförs den ingående effekten från motorn 10 till solhjulet 32. 42 hos den första och andra planetväxelkonﬁgurationen 30, 4, varvid den utgående effekten överförs från axeln hos respektive bärare 36, 46 hos den första och andra planetväxelkonfigurationen 30, 40 till respektive utgående anordning 52, 54.

Differentialmedlet 20 kan vara en öppen differential, dvs. ringhjulet 38 hos den första planetväxelkonfigurationen 40 och ringhjulet 48 hos den andra planetväxelkonfigurationen 40 roterar i motsatta riktningar när änddrivorganet utsätts för olika rotationshastigheter, till exempel när änddrivorganet är förbundet med hjul hos ett fordon och nämnda fordon svänger, dvs. kör i en kurva.

Som visas i fig. 3a-c kan differentialmedlet 20 innefatta vilket som helst lämpligt styrmedel 60 för att styra differentialmedlet 20. Nämnda styrmedel 60 kan som visas i prickade linjer i fig. 2 anordnas i anslutning till det första kugghjulet 26, det andra kugghjulet 27 eller det tredje kugghjulet 28 för att styra differentialmedlet 20.

Fig. 3a illustrerar schematiskt styrmedel representerat av en kopplings- konfiguration 62 som utgörs av ett lamellbromsorgan 62 som har en uppsättnings skivor 62a för att åstadkomma en bromsverkan när det utsätts för ett tryck, där nämnda lamellbromsorgan 62 är opererbart att bringa nämnda motriktningsanordning 22 i ingrepp för att möjliggöra styrning av nämnda differentialmedel 20.

Medelst ett lamellbromsorgan 62 möjliggörs styrningsgrad av bromsning.

Nämnda lamellbromsorgan 62 åstadkommer när det är aktiverat ett helt låst drifttillstånd under ingrepp av nämnda motriktningsanordning 22, i vilken en total differentiallåsning åstadkommes så att första och andra utgående anordningen 52, 54, till exempel änddrivorgan låses till samma rotationshastighet, så att motstående hjul hos ett fordon tvingas att rotera med samma rotationshastighet. 534 295 12 Nämnda lamellbromsorgan 62 åstadkommer vidare när det är aktiverat ett differentialspärrdrifttillstånd under ingrepp av nämnda motriktningsanordning 22, varvid differentialmedlet 20 styrs så att en skillnad i rotationshastighet mellan de utgående anordningarna 52, 54, till exempel änddrivorgan, till exempel motstående hjul hos ett fordon, erfordras för differentialmedlet 20 att låsa. Härigenom åstadkommas förhindrande av relativrörelse medelst skillnad i rotationshastighet.

Fig. 3b illustrerar schematiskt styrmedel representerat av en kopplings- konfiguration 64 som utgörs av en mekanisk koppling 64, till exempel en klokoppling 64 som har ett första element 64a och ett andra element 64b som är utformade så att de när de bringas samman är kopplade så att ömsesidig rotationsrörelse förhindras. Nämnda mekaniska koppling 64 är drivbar att bringa nämnda motriktningsanordning 22 i ingrepp för att möjliggöra styrning av nämnda differentialmedel 20. Nämnda klokoppling åstadkommer ett helt låst tillstånd enligt ovan när de drivs att bringa nämnda motriktningsanordning 22 i ingrepp, och ett helt olåst tillstånd när den inte är aktiverad, åstadkommande en öppen differential enligt ovan.

Fig. 3c illustrerar schematiskt styrmedel som utgörs av en motor 66, till exempel en elmotor eller en hydraulmotor, drivbar att bringa nämnda motriktningsanordning 22 i ingrepp för att möjliggöra styrning hos nämnda differentialmedel 20. Nämnda motor 10 åstadkommer riktad vridmoments- fördelning när den drivs att bringa nämnda motriktningsanordning 22 i ingrepp, så att kraft från en utgående anordning 52, 54, till exempel änddrivorgan, till exempel hjul hos fordon, är överförbar till den andra utgående anordningen, till exempel änddrivorgan, till exempel hjul hos fordon. Till exempel överförs vid drift med ett fordon i en kurva kraft från det inre hjulet till det yttre hjulet. Denna funktion kan användas för att styra fordonet, till exempel svänga fordonet.

Det elektriska drivsystemet 1 innefattar också transmissionsmedel 70, där nämnda transmissionsmedel 70 innefattar en drivplanetväxelkonfiguration 534 295 13 70. Drivplanetväxelkonfigurationen 70 är i drivingrepp med nämnda axel hos rotorn 12, där nämnda drivplanetväxelkonfiguration 70 är drivbart förbunden med nämnda utgående axel 50.

Drivplanetväxelkonfigurationen 70 är anordnad mellan den första och andra planetväxelkonfigurationen 30, 40.

Drivplanetväxelkonﬁgurationen 70 omfattar ett solhjul 72, en planethjuls- uppsättning 74 uppburen av en bärare 76, och ett ringhjul 78. l drivplanet- växelkonfigurationen 70 är solhjulet 72 bringat i ingrepp med planethjuls- uppsättningen 74, och planethjulsuppsättningen 74 är bringad i ingrepp med ringhjulet 78.

Solhjulet 72 hos drivplanetväxelkonfigurationen 70 utgörs av ett kugghjul fast monterat på drivaxeln 16 och således anordnat att rotera med samma rotationshastighet som drivaxeln 16.

Bäraren 76 hos drivplanetväxelkonfigurationen 70 är fast förbunden med den utgående axeln 50 och således anordnad att rotera med samma rotationshastighet som den utgående axeln 50.

Transmissionsmedlet, dvs. drivplanetväxelkonfigurationen 70, innefattar medel för att åstadkomma ändring i rotationshastighet hos nämnda utgående axel 50. Nämnda medel innefattar en första kopplingsanordning 80 som är opererbar att bringa ringhjulet 78 i ingrepp, dvs. lösbart låsa detsamma, och en andra kopplingsanordning 82 opererbar att bringa nämnda utgående axel 50 i ingrepp, dvs. lösbart låsa densamma, med nämnda drivaxel 16. Nämnda första kopplingsanordning 80 är anordnad på en sida, här den högra sidan, hos motorn 10, och den andra kopplingsanordningen 82 är anordnad på motstående sida, här den vänstra sidan, hos motorn 10.

Ringhjulet 78 hos drivplanetväxelkonfigurationen 70 är enligt uppfinningen opererbar att bringas i ingrepp, dvs. lösbart låsas, med ett hus 90 eller annat lastbärande organ hos det elektriska drivsystemet 1. Nämnda första 534 295 14 kopplingsanordning 80 är således opererbar att bringa nämnda ringhjul 78 i ingrepp med nämnda hus 90 så att i ett inkopplat tillstånd ringhjulet 78 förhindras från att rotera och i ett urkopplat tillstånd ringhjulet 78 tillåts att rotera.

Nämnda andra kopplingsanordning 82 är opererbar att bringa nämnda utgående axel 50 i ingrepp med nämnda drivaxel 16, dvs. lösbart låsa densamma, så att i ett inkopplat tillstånd den utgående axeln 50 tillåts rotera med samma rotatlonshastighet som drivaxeln 16 och i ett urkopplat tillstånd den utgående axeln 50 tillåts rotera relativt drivaxeln 16.

Bäraren 76, och således solhjulet 72, planethlulsuppsättningen 74 och ringhjulet 78 hos drivplanetväxelkonfigurationen 70, är i denna utföringsform anordnad på den högra sidan hos motorn 10 och den andra kopplings- anordningen 82 är anordnad på den vänstra sidan hos motorn 10. Genom detta arrangemang möjliggörs ett mer kompakt drivsystem 1, vilket förklaras mer i detalj med hänvisning till utföringsformen i fig. 4-7 som visar en utföringsform av den andra kopplingsanordningen 82.

Transmissionsmedlet, dvs. drivplanetväxelkonfigurationen 70, möjliggör olika driftstillstånd.

I det första drifttillståndet är ringhjulet 78 i det inkopplade eller låsta tillståndet och utgående axeln 50 i urkopplade eller olåsta tillståndet, så att utväxlingsförhållandet mellan drivaxeln 16 och den utgående axeln 50 åstadkommas, där den utgående axeln 50 roterar med en reducerad rotationshastighet relativt drivaxeln 16. Härigenom åstadkommes ett högre vridmoment hos den utgående axeln 50. Detta hänförs till som det låga transmissionstillståndet. l det andra tillståndet är ringhjulet 78 i ett urkopplat tillstånd och den utgående axeln 50 är i det urkopplade eller olästa tillståndet, så att rotationshastigheten hos motorn 10/drivaxeln 16 fritt kan regleras relativt den utgående axeln 50. 534 296 l det tredje tillståndet är ringhjulet 78 i det urkopplade eller olåsta tillståndet och den utgående axeln 50 är i det inkopplade eller låsta tillståndet, så att den utgående axeln 50 och drivaxeln 16 roterar med samma rotationshastighet. Härigenom åstadkommes ett lägre vridmoment hos den utgående axeln 50. Detta hänförs till som det höga transmissionstillståndet. l det fjärde tillståndet är ringhjulet 78 i det inkopplade eller låsta tillståndet och den utgående axeln är i det inkopplade eller låsta tillståndet, så att drift förhindras, varvid enligt en utföringsform handbromsen aktiveras.

Drivplanetväxelkonﬁgurationen 70 hänförs till som en hög-/lågplanetväxel- konfiguration.

Fig. 4-7 drivsystemet varvid driften hos transmissionsmedlet, dvs. drivplanetväxel- illustrerar schematiskt en utföringsform hos det elektriska konfigurationen 70, hos föreliggande uppfinning beskrivs mer i detalj.

Fig. 4 illustrerar schematiskt en utföringsform hos det elektriska drivsystemet 1. Det elektriska drivsystemet 1 innefattar ett hus 90. Det elektriska drivsystemet 1 innefattar vidare, som beskrivits med hänvisning till fig. 2, en elmotor 10 med en rotor 12 och en stator 14, där nämnda rotor 12 är förbunden med en drivaxel 16, där nämnda rotor 12 är anordnad att rotera nämnda drivaxel 16, och en utgående axel 50 roterbar relativt och väsentligen bringad i linje med nämnda drivaxel 16. Nämnda drivaxel 16 är en ihålig drivaxel 16 och nämnda utgående axel 50 sträcker sig genom nämnda drivaxel 16.

Det elektriska drivsystemet 1 innefattar vidare differentialmedel 20 som har en första planetväxelkonfiguration 30 och en andra planetväxelkonfiguration 40 som beskrivits med hänvisning till fig. 2. Differentialmedlet 20 innefattar vidare en motriktningsanordning 22 som beskrivit ovan under ﬁg. 2 med hänvisning till fig. 4. Motriktningsanordningen 22 innefattar en rotations- riktningsändringskonfiguration 25. Differentialmedlet 20 fungerar som beskrivits med hänvisning till fig. 2. 534 298 16 Det elektriska systemet innefattar vidare en drivplanetväxelkonfiguration 70 som beskrivits med hänvisning till fig. 2. Drivplanetväxelkonfigurationen 70 omfattar således ett solhjul 72, en planethjulsuppsättning 74 uppburen av en bärare 76, och ett ringhjul 78. I drivplanetväxelkonfigurationen 70 är solhjulet 72 bringat i ingrepp med planethjulsuppsättningen 74, och planethjuls- uppsättningen 74 är bringad i ingrepp med ringhjulet 78.

Drivplanetväxelkonfigurationen 70 innefattar medel för att åstadkomma ändring i rotationshastighet hos nämnda utgående axel 50.

Nämnda medel för att åstadkomma ändring i rotationshastighet innefattar en första kopplingsanordning 80 opererbar att bringa ringhjulet 78 i ingrepp, dvs. lösbart låsa detsamma, med huset, där nämnda första kopplingsanordning 80 enligt denna utföringsform innefattar en friktionskoppling som här illustreras som en ﬂäns för att låsa nämnda ringhjul 78. Nämnda första kopplingsanordning 80 kan innefatta vilken som helst lämplig koppling såsom friktionskoppling eller lamellkoppling.

Nämnda medel för att åstadkomma ändring i rotationshastighet innefattar också en andra kopplingsanordning 82 opererbar att bringa nämnda utgående axel 50 i ingrepp, dvs. lösbart låsa densamma, med nämnda drivaxel 16, där nämnda kopplingsanordning 82 innefattar en kugghjulskoppling 82a och en växlingsarm 82b konfigurerad att växla nämnda kugghjulskoppling för nämnda inkoppling/låsning.

Vilken som helst typ av lämpligt kopplingsmedel skulle kunna användas.

Enligt en alternativ utföringsform innefattar den andra kopplingsanordningen 82, istället för en växlingsarm, en kolv, som visas med prickade linjer i fig. 4 Härigenom är växlingsarmen 82b anordnad att växla kugghjulskopplingen 82a för nämnda inkoppling/låsning. En kolv 84 och möjligt element för att bistå i att flytta nämnda kugghjulskoppling kan som framgår av de prickade linjerna ta upp mindre utrymme än växlingsarmen, och kan således reducera vikt. 534 295 17 Istället för en kugghjulskoppling kan vilken som helst lämplig koppling användas såsom en synkroniseringstrumma, en klokoppling eller en lamellkoppling.

Solhjulet 72, planethjulsuppsättningen 74 och bäraren 76, ringhjulet 78 och den första kopplingsanordningen 80, till exempel nämnda friktionskoppling för att inkoppla/låsa ringhjulet 78, är anordnad på den högra sidan om motorn 10 i fig. 4, och den andra kopplingsanordningen 82, dvs. kugghjulskopplingen 82a och växlingsarmen 82b är anordnade på motstående sida om motorn 10.

Ringhjulet 78 är lagrat i huset 90 för att möjliggöra neutral position hos transmissionsmedlet, dvs. drivplanetväxelkonfigurationen 70. Eftersom ringhjulet 78 är lagrat kan det rotera när transmissionsmedlet är låst.

Således, när den andra kopplingsanordningen är låst kommer ringhjulet 78_ att rotera.

Den utgående axeln 50 är fast förbunden med solhjulet 72 hos drlvplanetväxelkonfigurationen 70. Den utgående axeln 50 är vidare fast förbunden på respektive sida om motorn 10 med solhjulet 32, 42 hos den första och andra planetväxelkonﬁgurationen 40 respektive, där kraften Överförd från drivplanetväxelkonfigurationen 70 således uppdelas på den första och andra planetväxelkonfigurationen 40, mottagande samma kraft på sitt respektive solhjul 32, 42.

Fig. 5-7 illustrerar schematiskt olika driftstillstånd S1, S2, S3 hos drivplanetväxelkonfigurationen 70 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. i fig. 5-7 illustreras komponenterna som roterar med en reducerad hastighet L med ett rutmönster, komponenterna som roterar med rotationshastigheten hos motorn 10, dvs. hög rotationshastighet H, illustreras med vertikala linjer, och komponenter som är fixerade F illustreras som svarta/fyllda.

Fig. 5 illustrerar schematiskt det första driftstillståndet S1, dvs. det låga transmissionstillståndet, i vilket den första kopplingsanordningen 80 är 534 296 18 aktiverad åstadkommande ringhjulet 78 att inkopplas, dvs. låsas medelst nämnda första kopplingsanordning 80, dvs. i denna utföringsform nämnda ﬂäns.

Den utgående axeln 50 är i ett urkopplat tillstånd, dvs. i ett olåst tillstånd så att den utgående axeln 50 tillåts rotera relativt drivaxeln 16. Således har växlingsarmen 82b aktiverats för att åstadkomma kugghjulskopplingen att bringas i ingrepp med den utgående axeln 50 och är positionerad så att kugghjulskopplingen är inkopplad/förbunden med den utgående axeln 50 och således i en position till vänster i området för pilen A.

Härigenom åstadkommes ett utväxlingsförhållande mellan drivaxeln 16 och den utgående axeln 50, där den utgående axeln 50 roterar med en reducerad relativt åstadkommande ett rotationshastighet drivaxeln 16, högre vridmoment.

Fig. 6 illustrerar schematiskt det andra driftstillståndet S2 i vilket ringhjulet 78 är i ett urkopplat tillstånd, dvs. den första kopplingsanordningen 80 är urkopplad, så att ringhjulet 78 tillåts rotera, Det urkopplade tillståndet hos ringhjulet 768 illustreras med ett diagonalrutmönster.

Den utgående axeln 50 är i ett olåst tillstånd, dvs. växlingsarmen 82b är positionerad så att kugghjulskopplingen är inkopplad/förbunden med den utgående axeln 50 och således i en position tillvänster i området för pilen A, så att den utgående axeln 50 tillåts rotera relativt drivaxeln 16.

Härigenom är drivplanetväxelkonfigurationen 70 i sin neutrala position, så att rotationshastigheten hos motorn 10/drivaxen 16 fritt kan regleras relativt den utgående axeln 50. Således kan rotationshastigheten hos motorn 10 regleras oberoende av rotationshastigheten hos den utgående axeln 50 och möjliga hjul, vilka således används för synkronisering innan växling till det höga transmissionstillståndet. 534 295 19 Fig. 7 illustrerar schematiskt det tredje tillståndet S3, dvs. det höga transmissionstillståndet. l det tredje driftstillståndet är den utgående axeln 50 i det inkoppladellåsta tillståndet, dvs. växlingsarmen 82b har aktiverats att åstadkomma kugghjulskopplingen bringa den utgående axeln 50 och drivaxeln 16 i ingrepp. Växlingsarmen 82b är således positionerad så att kugghjulskopplingen inkopplar/förbinder drivaxeln 16 och den utgående axeln 50, där nämnda växlingsarm 82b således är i en position till höger i området för pilen A, så att den utgående axeln 50 tillåts rotera med samma rotationshastighet som drivaxeln 16 och således tillsammans med drivaxeln 16.

Härigenom förbikopplas det låga transmissionstillstàndet, dvs. ringhjulet 78 hos drivplanetväxelkonfigurationen 70 är anordnad i förhållande till den första kopplingsanordningen 80 och konfigurerad så att när solhjulet 72 och planethjulsuppsåttningen 74 är fast inkopplade relativt varandra, ringhjulet 78 kommer att vara i det urkopplade/olåsta tillståndet. Således orsakar 82 den kopplingsanordningen att urkopplas så att rotationshastigheten hos den aktivering av den andra första kopplingsanordningen utgående axeln 50 sammanfaller med rotationshastigheten hos drivaxeln 16.

Härigenom åstadkommes ett lägre vridmoment hos den utgående axeln 50.

Det fjärde tillståndet nämnt med hänvisning till fig. 2 visas inte här.

Fig. 8 illustrerar schematiskt detaljer hos en elmotor 10 och drivaxel 16 hos det elektriska drivsystemet 1 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning illustrerande upptagning av utrymme, och tillhandahåller en förklaring varför uppdelningen av den första och andra kopplingsanordningen 82 på åstadkommer/möjliggör ett mer kompakt elektriskt drivsystem 1. respektive sida om motorn 10 som beskrivits ovan Det skuggade området B på den vänstra sidan illustrerar utrymmet tillgängligt när den andra kopplingsanordningen 82, till exempel växlingsarmen 82b och kugghjulskopplingen 82a, år anordnade på vänster sida om motorn 10 och 534 235 den första kopplingsanordningen 80, solhjulet 72, planethjulsuppsättningen 74 med bärare 76 och ringhjulet 78 hos drivplanetväxelkonfigurationen 70 är anordnade på den motstående sidan, i enlighet med föreliggande uppfinning.

Pilen L1 på den vänstra sidan illustrerar utrymmet i den axiella riktningen utanför de utskjutande lindningarna som erfordras för den andra kopplingsanordningen.

Det skuggade området C på den högra sidan illustrerar det upptagna utrymmet om den exempel 82b första kopplingsanordningen 80, solhjulet 72, planethjulsuppsättningen 74 med andra kopplingsanordningen 82, till skiﬂningsarmen och kugghjulskopplingen, och den bärare 76 och ringhjulet 78 hos drivplanetväxelkonfigurationen 70 är anordnade på samma sida om motorn 10, således upptagande mer utrymme i den längsgående/axiella riktningen hos det elektriska drivsystemet 1. Pilen L2 på den högra sidan illustrerar utrymmet i den axiella riktningen utanför de utskjutande lindningarna som erfordras om den andra kopplingsanordningen skulle vara den sidan med resten av anordnad på högra drivplanetväxelkonfigurationen 70.

Elmotorn 10 innefattar en rotor 12, en ihålig drivaxel 16 anordnad att rotera med motorn 10 med samma rotationshastighet, som nämnts ovan. Elmotorn innefattar vidare en stator 14 med en lindning 14a som skjuter ut på vardera sida i den axiella riktningen och således upptar utrymme i huset hos det elektriska drivsystemet 1.

Bäraren 76 hos planethjulsuppsättningen 74 upptar utrymme och axeln hos bäraren 76 är anordnad att sträcka sig bort från motorn 10, och eftersom bäraren 76 är anordnad att rotera, och således roterar under drift, är det inte möjligt att anordna den andra kopplingsanordningen 82, till exempel växlingsarmen 82b och kugghjulskopplingen, på den sidan av bäraren 76.

Att anordna den andra kopplingsanordningen 82, till exempel växlingsarmen 82b och kugghjulskopplingen, på motstående sida om bäraren 76, dvs. 534 296 21 mellan motorn 10 och bäraren 76 medför att växlingsarmen 82b och kugghjulskopplingen hamnar utanför nivån hos de utskjutande lindningarna 14a eftersom diametern hos drivaxeln 16 kommer att vara större än kopplingspositionen. Den utgående axeln 50 har ett förlängningsparti på den högra sidan för att möjliggöra anslutning av solhjulet 72 på densamma.

Således erfordras mer utrymme i den axiella riktningen jämfört med den föredragna lösningen enligt föreliggande uppfinning, dvs. att dela upp den första och andra kopplingen på respektive sida om motorn 10.

Det elektriska drivsystemet 1 enligt föreliggande uppfinning med differentialmedlet 20 åtskilt från drivaxeln 16 och transmissionsmedlet möjliggör åtsklljning av hög-/lågdrift och differentialdrift.

Det elektriska drivsystemet 1 enligt föreliggande uppfinning med differentialmedlet 20 åtskilt från drivaxeln 16 och transmissionsmedlet möjliggör differentiallåsning som beskrivits med hänvisning till fig. 3a-b och möjliggör riktad vridmomentsfördelning som beskrivits ovan med hänvisning till fig. 30.

Det elektriska drivsystemet 1 enligt föreliggande uppfinning med differentialmedlet 20 åtskilt från drivaxeln 16 och transmissionsmedlet kan med fördel kombineras med kraftelektronik, elektronisk styrenhet, hybriddrift, dieselelektrisk drift etc.

Det elektriska drivsystemet 1 enligt föreliggande uppfinning med differentialmedlet 20 åtskilt från drivaxeln 16 och tranmissionsmedlet kan innefatta kylning av elmotorn 10 och kugghjul, smörjning av kugghjul, och resolvrar för att bestämma roterande delar.

Det elektriska drivsystemet 1 enligt föreliggande uppfinning med differentialmedlet åtskilt från drivaxeln 16 och transmissionsmedlet kan inhysas i ett hus 90 som nämnts med hänvisning till exempelvis fig. 4, varvid nämnda elektriska drivsystem 1 kan integreras med en drivaxel 16 hos 534 295 22 motordriven enhet såsom ett motorfordon. Drivaxeln 16 kan vara stelt upphängd, pendelupphängd, dämpad etc.

Det elektriska drivsystemet 1 enligt föreliggande uppﬁnning kan vara längsgående anordnat i en fyrhjulsdriven drivlina.

Det elektriska drivsystemet 1 enligt föreliggande uppfinning med differentialmedlet 20 åtskilt från drivaxeln 16 och transmissionsmedlet kan användas för att åstadkomma pivotsvängar, när styrmedel som utgörs av en motor och lågväxel används.

Det elektriska drivsystemet 1 enligt föreliggande uppfinning med differentialmedlet 20 åtskilt från drivaxeln 16 och transmissionsmedlet kan användas för traction control, när styrmedel som utgörs av en motor och lågväxel används.

Ovan är solhjul 72, planethjulsuppsättning 74 och bärare 76, ringhjul 78, och första att låsa ringhjulet 78 hos drivplanetväxelkonfigurationen 70 hos det elektriska drivsystemet 1 kopplingsanordning 80 för anordnade på den högra sidan av elmotorn 10 och den andra 82 hos anordnade på den vänstra sidan av elmotorn 10. Naturligtvis skulle det kunna kopplingsanordningen drivplanetväxelkonfigurationen 70 är vara omvänt.

Det elektriska drivsystemet innefattar sensormedel för att bestämma hastighet hos utgående axlar hos respektive bärare 36, 46. Nämnda sensormedel kan vara anordnade vid vilken som helst lämplig plats. Nämnda sensormedel är enligt en utföringsform en resolver för respektive bärare 36, 46.

Det elektriska drivsystemet innefattar medel för att bestämma rotoraxelhastighet och position. Nämnda rotoraxelhastighets- /positionsbestämningsmedel kan utgöras av ett sensororgan såsom en resolver. 534 295 23 Beskrivningen ovan av de föredragna utföringsformerna av föreliggande uppfinning har tillhandahållits i illustrerande och beskrivande syfte. Den är inte avsedd att vara uttömmande eller begränsa uppfinningen till de beskrivna varianterna. Uppenbarligen kommer många modifieringar och variationer att framgå för fackmannen. Utföringsformerna har valts och beskrivits för att bäst förklara principerna av uppfinningen och dess praktiska tillämpningar, och därmed möjliggöra för en fackman att förstå uppfinningen för olika utföringsformer och med de olika modifieringarna som är lämpliga för det avsedda bruket.

Claims

10 15 20 25 534 295 24 PATENTKRAV

1. Elektriskt drivsystem för ett motorfordon innefattande en elmotor (10) anordnad att rotera en drivaxel (16); en drivplanetväxelkonﬁguration (70) som är bringad i drivingrepp med nämnda drivaxel (16) och en utgående axel (50) roterbar relativt nämnda drivaxel (16); och medel (80, 82) för att åstadkomma ändring i rotationshastighet hos nämnda utgående axel (50), innefattande differentialmedel (20) innefattande en första planetväxelkonﬁguration (30) som är drivbart förbunden med en första utgående anordning (52), en andra planetväxelkonfiguration (40) som är bringad i drivingrepp med nämnda första planetväxelkonﬁguration (30) via nämnda utgående axel (50), där nämnda andra planetväxelkonﬁguration (40) är drivbart förbunden med en andra utgående anordning (54); där nämnda första planetväxelkonﬁguration (30) är anordnad att samverka med nämnda andra planetväxelkonﬁguration (40) för att åstadkomma en differentialfunktion, kännetecknat av att nämnda motor (10) är anordnad mellan nämnda första och andra planetväxel- konﬁguration (30, 40), varvid nämnda rotationshastighetsändringsmedel (80, 82) är respektive anordnade på motstående sidor hos motorn (10).

2. Elektriskt drivsystem enligt krav 1, varvid nämnda utgående axel (50) väsentligen är bringad i linje med nämnda drivaxel (16).

3. Elektriskt drivsystem enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda utgående axel (50) sträcker sig genom nämnda drivaxel (16).

4. Elektriskt drivsystem enligt något av kraven 1-3, varvid nämnda rotationshastighetsändringsmedel (80, 82) är omställbart mellan ett första tillstånd (S1) l vilket den utgående axeln (50) roterar med en lägre rotationshastighet än drivaxeln (16), ett andra frigående tillstånd (S2), ett tredje tillstånd (S3) i vilket den utgående axeln (50) och drivaxeln (16) roterar med samma rotationshastighet, och ett fjärde helt låst tillstånd i vilket drift förhindras. 10 15 20 25 534 2GB 25

5. Elektriskt drivsystem enligt något av kraven 1-4, varvid nämnda (80, 82) första kopplingsanordning (80) manövrerbar att bringa ringhjulet (78) hos drivplanetväxelkonfigurationen (70) i ingrepp. rotationshastighetsändringsmedel innefattar en

6. Elektriskt rotationshastighetsändringsmedel drivsystem enligt krav 5, varvid nämnda (80, 82) andra kopplingsanordning (82) manövrerbar att bringa drivaxeln (16) i ingrepp med den utgående axeln (50), där nämnda andra kopplingsanordning (82) är anordnad på motstàende sida om motorn (10) relativt den första kopplingsanordningen (80). innefattar en

7. Elektriskt drivsystem enligt varvid nämnda kopplingsanordning (82) innefattar en växlingsarmkonﬂguration (82b). krav 6, andra

8. Elektriskt drivsystem enligt krav 6 eller 7, varvid nämnda andra kopplingsanordning (82) innefattar en kolv.

9. Elektriskt drivsystem enligt något av kraven 1-8, varvid nämnda drivplanetväxelkonfiguration (70) är anordnad mellan nämnda första och andra planetväxelkonfiguration (30, 40).

10. Elektriskt drivsystem enligt något av kraven 1-9, varvid ringhjulen (38, 48) hos den första och andra planetväxelkonfigurationen (30, 40) är bringade i ingrepp via en motriktningsanordning (22) för nämnda differentialfunktion.

11. Elektriskt drivsystem enligt krav 10, varvid nämnda motriktningsanordning (22) innefattar en axelkonﬁguration (24) åtskild från nämnda drivaxel (16).

12. Elektriskt drivsystem enligt (22) rotationsriktningsändrings- konﬁguration, förbunden med ringhjulen (38, 48) hos den första och andra planetväxelkonﬁgurationen (30, 40) via nämnda axelkonfiguration. krav 10 eller 11, innefattar en varvid nämnda motriktningsanordning 10 534 258 26

13. Elektriskt drivsystem enligt något av kraven 10-12, vidare innefattande (60; 62; 64; 66) som är drivbara att bringa nämnda motriktningsanordning (22) i ingrepp för att styra nämnda differentialmedel (20). styrmedel

14. Elektriskt drivsystem enligt krav 13, varvid nämnda styrmedel (60; 62; 64; 66) innefattar en kopplingskonﬁguration (62, 64) för att bromsa nämnda motriktningsanordning (22).

15. Elektriskt drivsystem enligt krav 13, varvid nämnda styrmedel innefattar en motor (66).

16. Motordriven enhet innefattande ett elektriskt drivsystem (1) enligt något av kraven 1-15.