DE102021103825A1 - Elektroantriebsachsgetriebestrang und verfahren zur herstellung des getriebestrangs - Google Patents

Elektroantriebsachsgetriebestrang und verfahren zur herstellung des getriebestrangs Download PDF

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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/091—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears including a single countershaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/10—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with one or more one-way clutches as an essential feature

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Abstract

Verfahren und Systeme für eine elektrische Antriebsachse eines Fahrzeugs werden bereitgestellt. Ein Getriebestrang ist einem Elektroantriebsachssystem weist in einem Beispiel eine Eingangswelle auf, dazu ausgelegt, an einen Elektromotor/Generator drehgekoppelt zu werden, und aufweisend ein erstes Zahnrad und eine Zwischenwelle, aufweisend: ein zweites Zahnrad, drehgekoppelt an das erste Zahnrad, und ein drittes Zahnrad und ein viertes Zahnrad, jeweils dazu ausgelegt, an ein separates Zahnrad auf einer Ausgangswelle drehgekoppelt zu werden. In diesem Beispiel weisen das zweite Zahnrad, das dritte Zahnrad und das vierte Zahnrad unterschiedliche Größen auf, wobei das dritte Zahnrad eine axiale Erweiterung mit einer Außenfläche umfasst, und eine Innenfläche des zweiten Zahnrads umgibt mindestens einen Abschnitt der Außenfläche der axialen Erweiterung umlaufend.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Elektroantriebsachsgetriebestränge in Fahrzeugen und Verfahren zur Herstellung der Getriebestränge.
  • HINTERGRUND
  • Elektrifizierte Achsen sind in Elektro- und in Hybridfahrzeuge integriert, um Fahrzeugantrieb bereitzustellen oder zu verstärken. Die elektrifizierten Achsen umfassen Getriebe, die ein angestrebtes Gangübersetzungsverhältnis für Drehmomentübertragung zwischen dem Elektromotor und Antriebsrädern bereitstellen. Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass frühere Elektroantriebsachsen Nachteile im Zusammenhang mit der Getriebekonfektionierung und -herstellung aufwiesen. Beispielsweise stellten in der Vergangenheit Herstellungstechniken zum Erreichen eines relativ präzisen Zahnradschleifens Hindernisse für ein kompaktes Konfektionieren von Zahnrädern auf Getriebewellen dar. Folglich kann in bestimmten früheren Getriebeentwürfen Getriebepräzision in einem Widerspruch zum Konfektionieren der Getriebe in einer raumeffizienten Weise stehen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Um mindestens einige der vorstehend erwähnten Herausforderungen zu überwinden, wird ein Getriebestrang bereitgestellt. In einem Beispiel weist der Getriebestrang eine Eingangswelle auf, dazu ausgelegt, an einen Elektromotor/Generator drehgekoppelt zu werden. Der Getriebestrang weist ein erstes Zahnrad und eine Zwischenwelle mit einem zweiten Zahnrad, drehgekoppelt an das erste Zahnrad, auf. Ein drittes Zahnrad und ein viertes Zahnrad, jeweils dazu ausgelegt, an ein separates Zahnrad auf einer Ausgangswelle drehgekoppelt zu werden, sind ebenfalls auf der Zwischenwelle positioniert. Darüber hinaus weisen das zweite Zahnrad, das dritte Zahnrad und das vierte Zahnrad unterschiedliche Größen auf. Das dritte Zahnrad weist eine axiale Erweiterung mit einer Außenfläche auf. Eine Innenfläche des zweiten Zahnrads umgibt mindestens einen Abschnitt der Außenfläche der axialen Erweiterung umlaufend. Diese Zwischenwellenzahnradanordnung gestattet den Zahnrädern, mit einem relativ hohen Grad an Genauigkeit in einer kompakten Anordnung konstruiert zu werden, falls gewünscht. Folglich können Geräusche, Vibrationen und Rauigkeit (Noise, Vibration and Harshness, NVH) im Getriebestrang reduziert werden, und die Raumeffizienz des Getriebestrangs kann erhöht werden.
  • In einem anderen Beispiel kann der Getriebestrang ein Parkzahnrad aufweisen, zwischen einem fünften und sechsten Zahnrad axial gekoppelt an die Ausgangswelle. Das fünfte Zahnrad ist an das vierte Zahnrad drehgekoppelt, und das sechste Zahnrad ist an das dritte Zahnrad drehgekoppelt. Auf diese Weise kann das Parkzahnrad kompakt in dem Getriebestrang angeordnet werden, die Raumeffizienz des Getriebestrangs weiter vergrößernd.
  • In einem weiteren Beispiel wird ein Verfahren zum Herstellen eines Getriebestrangs in einem Elektroantriebsachssystem bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Ausbilden eines ersten Zahnrads auf einer Außenfläche einer Zwischenwelle im Getriebestrang, Pressfügen eines zweiten Zahnrads auf der Zwischenwelle und Installieren eines dritten Zahnrads auf einem axialen Abschnitt des zweiten Zahnrads. In diesem Beispiel ist das dritte Zahnrad größer als das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad. Durch Herstellen des Getriebestrangs in einer solchen Weise können die Zahnräder mit einer relativ hohen Genauigkeit ausgebildet werden. Der Getriebestrang kann folglich bei einer relativ hohen Geschwindigkeit mit einem verringerten Betrag an NHV, falls gewünscht, ausgebildet werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in einer vereinfachten Form eine Auswahl von Begriffen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden, einzuführen. Sie soll nicht dazu dienen, wichtige oder essenzielle Merkmale des beanspruchten Gegenstands, dessen Schutzumfang durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche eindeutig definiert wird, zu bezeichnen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen begrenzt, die vorstehend oder in einem jeglichen Teil dieser Offenbarung angemerkte Nachteile beseitigen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das ein Elektroantriebsachssystem aufweist.
    • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Elektroantriebsachssystems mit einem Getriebestrang mit mehreren auswählbaren Zahnradsätzen.
    • 3 zeigt eine Draufsicht des Elektroantriebsachssystems, abgebildet in 2.
    • 4 zeigt eine Seitenansicht des Elektroantriebsachssystems, abgebildet in 2.
    • 5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Elektromotors/Generators und einer Eingangswelle in dem Elektroantriebsachssystem, abgebildet in 2.
    • 6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Zwischenwelle in dem Getriebestrang des Elektroantriebsachssystems, abgebildet in 2.
    • 7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausgangswelle, einer Zahnradanordnung und eines Differenzials in dem Getriebestrang des Elektroantriebsachssystems, abgebildet in 2.
    • 8 zeigt eine detailliertere Ansicht der Ausgangswelle, Zahnradanordnung und des Differenzials in dem Getriebestrang des Elektroantriebsachssystems, abgebildet in 2.
    • 9 zeigt eine detailliertere Ansicht der Kupplungsanordnungen in dem Getriebestrang des Elektroantriebsachssystems, abgebildet in 2.
    • 10 zeigt eine Zwischenwelle eines Elektroantriebsachssystems, aufweisend an die Zwischenwelle gekoppelte Zahnräder.
    • 11 zeigt eine Querschnittsansicht der Zwischenwelle aus 10.
    • 12 zeigt einen ersten Herstellungsschritt der Zwischenwelle aus 10, veranschaulichend die Herstellung eines vierten Zahnrads auf der Welle.
    • 13 zeigt einen zweiten ersten Herstellungsschritt der Zwischenwelle aus 10, veranschaulichend die Integration eines dritten Zahnrads auf der Zwischenwelle.
    • 14 zeigt einen dritten Herstellungsschritt der Zwischenwelle aus 10, veranschaulichend die Integration eines zweiten Zahnrads auf der Welle.
    • 15 zeigt einen vierten Herstellungsschritt der Zwischenwelle aus 10, veranschaulichend ein Sichern des zweiten Zahnrads auf der Welle.
    • 16 zeigt ein Verfahren zur Herstellung der Zwischenwelle.
    • Die 17-19 zeigen Energiepfade für unterschiedliche Betriebsmodalitäten des Elektroantriebsachssystems, abgebildet in 2.
    • Die 2-15 und 17-19 sind annähernd maßstabgerecht gezeichnet. In anderen Ausführungsformen können jedoch andere relative Abmessungen der Komponenten verwendet werden.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Hierin wird ein Elektroantriebsachssystem mit einem Getriebestrang beschrieben. Verschiedene Merkmale eines Getriebestrangs gestatten dem Getriebestrang, im Verhältnis zu früheren elektrifizierten Achsen eine kompakte Gestaltung zu erreichen. Ein solches Merkmal des Getriebestrangs umfasst die Anordnung eines größeren Zahnrads zwischen zwei kleineren Zahnrädern auf einer Zwischenwelle des Antriebsstrangs. Das größere Zahnrad empfängt Drehmoment von einem Elektromotor. Das größere Zahnrad ist an eine Hülse eines der kleineren Zahnräder gekoppelt, die sich zwischen dem größeren Zahnrad und der Zwischenwelle erstreckt. Ein Anordnen der Zahnräder auf der Zwischenwelle in dieser Weise ermöglicht, dass die Zahnräder mit einer relativ hohen Genauigkeit geschnitten und geschliffen werden, während eine kompakte Anordnung erreicht wird. Ferner, in einem Beispiel, können die kleineren Zahnräder auf der Zwischenwelle an ein Paar von Zahnrädern auf einer Ausgangswelle drehgekoppelt werden. In diesem Beispiel können ein Parkzahnrad, eine Indexierwelle und eine Schaltmuffenanordnung zwischen dem Paar von Zahnrädern auf der Ausgangswelle axial positioniert werden. Auf diese Weise wird die Kompaktheit des Getriebestrangs weiter erhöht.
  • 1 veranschaulicht schematisch ein Fahrzeug mit einem Elektroantriebsachssystem, gestaltet mit mehreren Übersetzungsverhältnissen. Die 2-4 veranschaulichen unterschiedliche Ansichten eines Beispiels eines Elektroantriebsachssystems. 5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Elektromotors/Generators, enthalten in dem Elektroantriebsachssystem, gezeigt in 4. 6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Eingangswelle und Zwischenwelle, enthalten in dem Getriebestrang des Elektroantriebsachssystems, gezeigt in 4. 7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Zwischenwelle und einer Ausgangswelle in dem Getriebestrang in dem Elektroantriebsachssystem, gezeigt in 4. 8 zeigt eine Querschnittsansicht der Ausgangswelle, enthalten in dem Getriebestrang in dem Elektroantriebsachssystem, gezeigt in 4. 9 zeigt eine detaillierte Ansicht von Kupplungsanordnungen in dem Elektroantriebsachssystem, gezeigt in 4. Die 10-15 stellen nacheinander einen Prozess zum Herstellen der Zwischenwelle dar. Ein Herstellungsverfahren für die Zwischenwellenanordnung ist in 16 gezeigt. Die 17-19 zeigen beispielhafte Getriebestrangenergiepfade, die während verschiedener Modi des Systembetriebs auftreten. Beispiele, wie hierin dargestellt, vermitteln keine Art von Vorzugsangabe, sondern kennzeichnen potenzielle Aspekte des Systems.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem Elektroantriebsachssystem 102 mit einem Getriebestrang 104 und einem Elektromotor/Generator 106. Die Strichdarstellung von 1 stellt eine High-Level-Topologie des Fahrzeugs, Getriebestrangs und entsprechender Komponenten bereit. Es versteht sich jedoch, dass das Fahrzeug, der Getriebestrang und entsprechende Komponenten eine höhere strukturelle Komplexität aufweisen, als in 1 erfasst. Die strukturellen Einzelheiten der verschiedenen Facetten des Getriebestrangs 104 sind hierin ausführlicher mit Bezug auf die 2-15 und 17-19 veranschaulicht.
  • Der Elektromotor/Generator 106 ist mit einer Energiespeichervorrichtung 108 (beispielsweise Batterie, Kondensator und dergleichen) elektrisch gekoppelt. Pfeile 109 geben den Energietransfer zwischen dem Elektromotor/Generator 106 und der Energiespeichervorrichtung 108 an, der während unterschiedlicher Modi des Systembetriebs auftreten kann. Der Elektromotor/Generator 106 kann konventionelle Komponenten zum Erzeugen von Rotationsausgabe (beispielsweise Vorwärts- und Rückwärtsantriebs-Rotationsausgabe) und/oder elektrischer Energie zum Aufladen der Energiespeichervorrichtung 108, beispielsweise einen mit einem Stator elektromagnetisch interagierenden Rotor, um die vorstehend erwähnte Energieübertragungsfunktionalität bereitzustellen, umfassen. Der Elektromotor/Generator 106 ist gezeigt, aufweisend eine Rotorwelle 180 mit einem ersten Lager 181 und einem daran gekoppelten zweiten Lager 182. Das erste Lager 181 kann ein Festlager sein, und das zweite Lager 182 kann ein schwimmendes Lager sein. Obwohl das zweite Lager 182 innerhalb des Motor/Generators gezeigt ist, versteht es sich, dass das Lager 182 in einigen Ausführungsformen an die Eingangswelle gekoppelt sein kann, um deren Rotation zu ermöglichen. Weitere Lageranordnungen in Bezug auf den Motor/Generator sind vorstellbar, beispielsweise Anordnungen mit alternativen Mengen und/oder Typen von Lagern.
  • Das Fahrzeug kann eine Vielzahl von Formen in unterschiedlichen Ausführungsformen annehmen. Beispielsweise kann das Fahrzeug 100 ein Hybridfahrzeug sein, wobei sowohl der Elektromotor/Generator 106 als auch die Verbrennungskraftmaschine (nicht gezeigt) für Bewegungsenergieerzeugung genutzt werden. Beispielsweise kann in einem Anwendungsfall von Hybridfahrzeugkonfiguration die Verbrennungskraftmaschine während bestimmter Bedingungen ein Aufladen der Energiespeichervorrichtung 108 unterstützen. In einem weiteren Anwendungsfall von Hybridfahrzeugkonfiguration kann die Verbrennungskraftmaschine dazu ausgelegt sein, einem Differenzial 110 oder anderen geeigneten Stellen in dem Getriebestrang 104 Rotationsenergie bereitzustellen. In einem noch weiteren Fall von Hybridfahrzeugkonfiguration kann die Kraftmaschine einer weiteren Antriebsachse (nicht gezeigt) einen Rotationseingang bereitstellen. Ferner, in weiteren Beispielen, kann das Fahrzeug ein batterieelektrisches Fahrzeug (Battery Electric Vehicle, BEV) sein, wo die Verbrennungskraftmaschine weggelassen wurde.
  • Die Rotorwelle 180 des Elektromotor/Generators 106 ist an eine Eingangswelle 112 gekoppelt. Beispielsweise kann die Rotorwelle 180 durch Übergangssitz, Steckmontage, mechanische Anbringung, verzahntes Eingreifen, Kombinationen davon usw. mit einem Ende der Eingangswelle 112 verbunden sein. Ein erstes Zahnrad 114 ist an der Eingangswelle 112 positioniert oder ausgebildet. Ein Lager 183 ist an die Eingangswelle 112 gekoppelt gezeigt. In einem Beispiel kann das Lager 183 ein festes Lager sein. In anderen Beispielen kann das Lager 183 jedoch ein anderer geeigneter Typ von Lager sein, oder in einigen Fällen kann es aus dem System weggelassen werden.
  • Ein zweites Zahnrad 116 ist mit dem ersten Zahnrad 114 drehgekoppelt und sitzt auf einer Zwischenwelle 118. Wie hierin beschrieben, kann Drehverbindung zwischen Zahnrädern oder anderen Komponenten eine Schnittstelle zwischen den Zahnrädern umfassen, wo Zähne der Zahnräder ineinandergreifen, um dazwischen eine Übertragung von Rotationsenergie zu ermöglichen. Drehkopplung der Komponenten ermöglicht Rotationsenergieübertragung zwischen den entsprechenden Komponenten. Entkopplung von Rotation kann umgekehrt einen Status zwischen zwei Komponenten umfassen, wenn die Übertragung von Rotationsenergie zwischen den Komponenten im Wesentlichen verhindert ist.
  • Ein drittes Zahnrad 120 und ein viertes Zahnrad 122 sind zusätzlich auf der Zwischenwelle 118 enthalten, obwohl auch andere Zahnradanordnungen in Betracht gezogen wurden. Lager 184 (beispielsweise Schrägrollenlager) sind an jedes axiale Ende der Zwischenwelle 118 gekoppelt, um die Welle zu stützen und ihre Rotation zu erleichtern. Die Schrägrollenlager können im Vergleich zu anderen Typen von Lagern, beispielsweise Kugellagern, die Breite des Achspakets verringern. Andere geeignete Zwischenwellenlagertypen und/oder Anordnungen wurden jedoch in Betracht gezogen. Die Lageranordnung an der Zwischenwelle sowie andere hierin beschriebene Lageranordnungen können basierend auf der erwarteten Wellenbelastung (beispielsweise radiale und axiale Belastung), Zahnradgröße, Wellengröße usw. ausgewählt werden.
  • Mit der Beschreibung des Getriebestrangs fortfahrend, ist das vierte Zahnrad 122 drehgekoppelt mit einem fünften Zahnrad 124, und das dritte Zahnrad 120 ist drehgekoppelt mit einem sechsten Zahnrad 126. Das erste Zahnrad 114, das zweite Zahnrad 116, das dritte Zahnrad 120, das vierte Zahnrad 122, das fünfte Zahnrad 124 und das sechste Zahnrad 126 sind in der veranschaulichten Ausführungsform in einer Zahnradanordnung 130 enthalten. In anderen Ausführungsformen kann die Zahnradanordnung jedoch eine alternative Anzahl von Zahnrädern und/oder eine andere Gestaltung aufweisen. Die Anzahl von Zahnrädern in der Anordnung und die Konfiguration der Anordnung können ausgewählt werden auf der Grundlage der Entwurfsziele für die Endanwendung, beispielsweise im Zusammenhang mit dem gewünschten Gangbereich und der Konfektionierung.
  • Das erste Zahnrad 114, das zweite Zahnrad 116, das vierte Zahnrad 122 und das fünfte Zahnrad 124 können in einem ersten Zahnradsatz 127 enthalten sein. Darüber hinaus können das erste Zahnrad 114, das zweite Zahnrad 116, das dritte Zahnrad 120 und das sechste Zahnrad 126 in einem zweiten Zahnradsatz 129 enthalten sein. Der erste Zahnradsatz 127 kann ein höheres Übersetzungsverhältnis als der zweite Zahnradsatz 129 aufweisen, in einem Beispiel. Andere Zahnradanordnungen in den anderen Zahnradsätzen können jedoch genutzt werden, in anderen Beispielen. Kupplungsanordnungen im System 102 gestatten dem ersten Zahnradsatz 127 oder dem zweiten Zahnradsatz 129, in einen Betriebsstatus versetzt zu werden. Die Kupplungsanordnungen gestatten dem Übersetzungsverhältnis, das Antriebsrädern 128 auf Antriebsoberflächen 133 mittels der Zahnradanordnung 130, einer Planetenradanordnung 138 und des Differenzials 110 zugeführt wurde, eingestellt zu werden. Beispielsweise können die Kupplungsanordnungen betrieben werden, um unter bestimmten Bedingungen (z. B. Abschleppen, Betrieb des Fahrzeugs mit geringerer Geschwindigkeit usw.) den ersten Zahnradsatz 127 einzurücken, und unter anderen Bedingungen (z. B. Betrieb des Fahrzeugs mit höheren Geschwindigkeiten) den zweiten Zahnradsatz 129 einzurücken. Das System kann, basierend auf Fahrzeugbetriebsbedingungen, Fahrereingaben usw., zwischen verschiedenen Zahnradsätzen wechseln. So weist der Getriebestrang bestimmte auswählbare Übersetzungsverhältnisse auf, die dem Getriebestrang gestatten, an unterschiedliche Fahrbedingungen angepasst zu werden, falls gewünscht. Es versteht sich, dass die Einstellbarkeit des Übersetzungsverhältnisses auch genutzt werden kann, um in einigen Fällen den Wirkungsgrad des Elektromotors zu erhöhen.
  • Das System 102 kann konkret eine erste Kupplungsanordnung 132 und eine zweite Kupplungsanordnung 134 umfassen. Die erste Kupplungsanordnung 132 ist dazu ausgelegt, das fünfte Zahnrad 124 drehend an die Ausgangswelle 136 zu koppeln und von ihr zu entkoppeln. Ebenso funktioniert die zweite Kupplungsanordnung 134, um das sechste Zahnrad 126 drehend an die Ausgangswelle 136 zu koppeln und von ihr zu entkoppeln. Die erste Kupplungsanordnung 132 kann eine Einwegkupplung 185 (beispielsweise eine Freilaufkupplung) und eine Sperrkupplung 186 umfassen, die zusammenarbeiten, um in einer kompakten Anordnung die Kopplungs-/Entkopplungsfunktionalität zu vollziehen. Andere Kupplungsentwürfe sind jedoch vorstellbar, beispielsweise eine Reibungskupplung (beispielsweise Nassreibungskupplung), eine Hydraulikkupplung, eine elektromagnetische Kupplung und dergleichen. Die Struktur und Funktion der Einweg- und Sperrkupplungen werden hierin ausführlicher beschrieben. Die zweite Kupplungsanordnung 134 kann eine Nassreibungskupplung sein, die ein gleichmäßiges Einrücken/Ausrücken bereitstellt, in einer Ausführungsform. In anderen Beispielen kann die zweite Kupplungsanordnung 134 jedoch zusätzliche oder alternative Typen geeigneter Kupplungen umfassen (beispielsweise hydraulisch, elektromagnetisch usw.).
  • Die Ausgangswelle 136 ist mit der Planetenradanordnung 138 drehgekoppelt, in der veranschaulichten Ausführungsform. Die Planetenradanordnung 138 kann einen Ring 187 umfassen, auch bezeichnet als ein Hohlrad, einen Träger 188 mit daran montierten Planetenrädern 189, und ein Sonnenrad 190, einen raumeffizienten Entwurf bereitstellend, der in der Lage ist, im Vergleich zu Nicht-Planetenanordnungen ein relativ hohes Übersetzungsverhältnis bereitzustellen. In bestimmten Ausführungsformen können jedoch im System Nicht-Planetenradanordnungen verwendet werden, wenn beispielsweise eine raumeffiziente Konfektionierung weniger favorisiert ist. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Sonnenrad 190 drehgekoppelt mit der Ausgangswelle 136, und der Träger 188 ist drehgekoppelt mit dem Differenzial 110 (beispielsweise einem Differenzialgehäuse). In alternativen Beispielen können jedoch verschiedene Zahnräder in der Planetenanordnung mit der Ausgangswelle und dem Differenzial drehgekoppelt sein. Ferner können in einem Beispiel die Komponenten der Planetenradanordnung 138 in Bezug auf die Komponenten, die stationär gehalten werden und denen gestattet ist, sich zu drehen, nicht einstellbar sein. In einem Anwendungsfallbeispiel kann der Ring 187 im Wesentlichen stationär gehalten werden, und der Träger 188, Planetenräder 189 und das Sonnenrad 190 sowie der stationäre/drehende Status der Zahnräder kann während der Operation des Getriebestrangs unverändert bleiben. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Ring 187 fest mit dem Motor/Generator-Gehäuse gekoppelt, um Systemraumeffizienz zu erhöhen. In anderen Fällen kann der Ring jedoch fest an andere Fahrzeugstrukturen gekoppelt sein. Durch Verwendung einer nicht einstellbaren Planetenanordnung kann der Betrieb des Getriebestrangs im Vergleich zu Planetenanordnungen mit Zahnrädern, deren Rotationsstatus einstellbar ist, vereinfacht werden. In anderen Ausführungsformen können jedoch im System einstellbare Planetenanordnungen verwendet werden.
  • Verschiedene Lager können mit der Ausgangswelle 136 und der Planetenradanordnung 138 gekoppelt werden, um Rotation von an die Welle und Anordnung gekoppelten Komponenten zu ermöglichen und in einigen Fällen die Komponenten in Bezug auf radiale und/oder axiale Lasten zu stützen. Ein Lager 191 (beispielsweise ein Nadellager) ist an die Ausgangswelle 136 und die zweite Kupplungsanordnung 134 gekoppelt gezeigt. Darüber hinaus ist ein Lager 192 (beispielsweise ein Schrägrollenlager) an die zweite Kupplungsanordnung 134 gekoppelt gezeigt. Ein Lager 193 (beispielsweise ein schwimmendes Lager) ist ebenfalls an die zweite Kupplungsanordnung 134 und die Ausgangswelle 136 gekoppelt gezeigt. Ein Lager 194 (beispielsweise ein Axiallager) kann auch axial zwischen dem sechsten Zahnrad 126 und der ersten Kupplungsanordnung 132 positioniert und daran gekoppelt sein. Ein Lager 196 (beispielsweise ein Festlager) kann auch an die Einwegkupplung 185 gekoppelt sein. Darüber hinaus ist ein Lager 197 (beispielsweise ein Kugellager) an die Planetenradanordnung 138 gekoppelt gezeigt, und ein Lager 198 (beispielsweise ein Kugellager) ist an das Differenzialgehäuse 142 gekoppelt gezeigt. Andere geeignete Lageranordnungen sind jedoch vorstellbar, beispielsweise Anordnungen, in denen die Anzahl und/oder Konfigurationen der Lager variiert sind.
  • Darüber hinaus zeigt 1 die Planetenradanordnung 138 direkt drehgekoppelt mit dem Differenzial 110. Eine Direktkopplung der Planetenradanordnung mit dem Differenzial erhöht die Kompaktheit des Systems und vereinfacht die Systemarchitektur. In anderen Beispielen kann jedoch zwischen der Planetenradanordnung und dem Differenzial ein Zwischenrad bereitgestellt sein. Das Differenzial 110 seinerseits ist so gestaltet, dass es eine an die Antriebsräder 128 gekoppelte Achse 140 drehend antreibt. Gezeigt ist, dass die Achse 140 einen ersten Wellenabschnitt 141 und einen zweiten Wellenabschnitt 143, gekoppelt an unterschiedliche Antriebsräder 128, aufweist. Ferner ist gezeigt, dass die Achse 140 innerhalb (beispielsweise koaxial zu) der Ausgangswelle 136 angeordnet ist, was das Erreichen eines raumeffizienteren Entwurfs gestattet. In anderen Beispielen können jedoch versetzte Achse-Ausgangswellen-Anordnungen genutzt werden.
  • Ferner kann die Achse 140 in einem Beispiel eine Starrachse sein. Eine Starrachse, im Stand der Technik auch als Vollachse oder starre Achse bezeichnet, kann eine Achse sein, deren mechanische Komponenten einander strukturell stützen und sich zwischen an die Achse gekoppelten Antriebsrädern erstrecken. Die an die Achse gekoppelten Räder können sich folglich beim Verschränken, beispielsweise während einer Fahrzeugfahrt auf unebenen Straßenoberflächen, im Gleichlauf bewegen. Beispielsweise kann die Starrachse in einer Ausführungsform eine strukturell durchgehende Achse sein, die die Antriebsräder auf einer seitlichen Achse überspannt. In einer anderen Ausführungsform kann die Starrachse koaxiale Achsabschnitte umfassen, die einen Rotationseingang von unterschiedlichen Zahnrädern im Differenzial erhalten und von dem Differenzial strukturell gestützt werden.
  • Das Differenzial 110 kann ein Gehäuse 142 umfassen, in dem Zahnräder, beispielsweise Ritzel, Seitenräder usw. untergebracht sind, um die vorher erwähnte Energieübertragungsfunktion zu erreichen. In einem Beispiel kann das Differenzial 110 ein elektronisches Sperrdifferenzial sein. In einem anderen Beispiel kann das Differenzial 110 ein Differenzial mit elektronisch begrenztem Schlupf oder eine Drehmomentverteilungs-Doppelkupplung sein. In noch anderen Beispielen kann ein offenes Differenzial verwendet werden. Bezugnehmend auf das Beispiel des Sperrdifferenzials, kann das Sperrdifferenzial, wenn nicht gesperrt, gestatten, dass sich die zwei Antriebsräder mit verschiedenen Geschwindigkeiten drehen, und umgekehrt kann das Sperrdifferenzial, wenn es gesperrt ist, die Antriebsräder zwingen, sich mit der gleichen Geschwindigkeit zu drehen. Auf diese Weise kann die Getriebestrangkonfiguration angepasst werden, um unter bestimmten Fahrbedingungen Traktion zu erhöhen. Im Fall des Differenzials mit begrenztem Schlupf gestattet das Differenzial, dass die Abweichung der Geschwindigkeit zwischen Wellen 144, gekoppelt an die Antriebsräder 128, eingeschränkt ist. Folglich kann Traktion unter bestimmten Straßenverhältnissen (beispielsweise Bedingungen mit geringer Traktion wie vereiste Bedingungen, feuchte Bedingungen, schlammige Bedingungen usw.) aufgrund der Beschränkung der Radgeschwindigkeitsabweichung erhöht sein. Darüber hinaus kann beispielsweise in der Drehmomentverteilungs-Doppelkupplung das Differenzial gestatten, dass das an die Antriebsräder gelieferte Drehmoment unabhängig und feiner eingestellt wird, um wiederum Traktion während bestimmter Fahrbedingungen zu erhöhen. Die Drehmomentverteilungs-Doppelkupplung kann folglich eine größere Radgeschwindigkeits-/Drehmomentkontrolle bereitstellen, kann jedoch in einigen Fällen auch komplexer als Sperrdifferenziale oder Differenziale mit begrenztem Schlupf sein.
  • Das Fahrzeug 100 kann auch ein Steuerungssystem 150 mit einer Steuerung 152 umfassen. Die Steuerung 152 umfasst einen Prozessor 154 und einen Speicher 156. Der Speicher 156 kann darin gespeicherte Anweisungen verwahren, die, wenn durch den Prozessor ausgeführt, die Steuerung 152 veranlassen, die verschiedenen hier beschriebenen Methoden, Steuerungstechniken usw. auszuführen. Der Prozessor 154 kann eine Mikroprozessoreinheit und/oder andere Typen von Schaltungen umfassen. Der Speicher 156 kann bekannte Datenspeichermedien umfassen, beispielsweise einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff, einen Nur-Lesen-Speicher, einen Dauerspeicher, Kombinationen davon usw. Ferner versteht es sich, dass der Speicher 156 einen nicht flüchtigen Speicher umfassen kann.
  • Die Steuerung 152 kann verschiedene Signale von Sensoren 158 empfangen, die an verschiedene Stellen im Fahrzeug 100 und im Elektroantriebsachssystem 102 gekoppelt sind. Die Sensoren können einen Motor-Generator-Geschwindigkeitssensor 160, einen Energiespeichervorrichtungs-Temperatursensor 162, einen Energiespeichervorrichtungs-Ladestatussensor 164, Radgeschwindigkeitssensoren 166, Kupplungspositionssensoren 168 usw. umfassen. Die Steuerung 152 kann auch Steuerungssignale an verschiedene Aktuatoren 170 senden, die an verschiedene Stellen im Fahrzeug 100 und im Elektroantriebsachssystem 102 gekoppelt sind. Beispielsweise kann die Steuerung 152 Signale an den Elektromotor/Generator 106 und die Energiespeichervorrichtung 108 senden, um die Rotationsgeschwindigkeit und/oder -richtung (beispielsweise die Vorwärtsantriebs-Rotationsrichtung und die Rückwärtsantriebs-Rotationsrichtung) des Motor/Generators einzustellen. Die Steuerung 152 kann auch Signale an die erste Kupplungsanordnung 132 und die zweite Kupplungsanordnung 134 senden, um das operative Übersetzungsverhältnis im Getriebestrang 104 einzustellen. Beispielsweise kann die erste Kupplungsanordnung 132 ausgerückt sein und die zweite Kupplungsanordnung 134 kann eingerückt sein, um den zweiten Zahnradsatz 129 in einen Betriebsstatus zu setzen (Übertragen von Rotationsenergie zwischen dem Elektromotor/Generator 106 und der Ausgangswelle 136). Die anderen steuerbaren Komponenten im Fahrzeug- und Getriebesystem können im Hinblick auf Befehlssignale und Aktuatoreinstellung in einer ähnlichen Weise funktionieren. Beispielsweise kann das Differenzial 110 Befehlssignale von der Steuerung 152 empfangen.
  • Das Fahrzeug 100 kann auch eine Eingabevorrichtung 172 aufweisen (beispielsweise einen Gangwähler wie einen Schaltknüppel, Schalthebel usw., eine Konsolen-Instrumententafel, eine Berührungsschnittstelle, ein Berührungsfeld, eine Tastatur, Kombinationen davon usw.). Die Eingabevorrichtung 172, die auf Fahrereingabe reagiert, kann eine Modusanforderung erzeugen, die für den Getriebestrang einen gewünschten Betriebsmodus angibt. Beispielsweise kann in einem Anwendungsfallbeispiel der Fahrer einen Gangwählhebel in einen Gangmodus setzen (beispielsweise den Modus des ersten Gangs oder den Modus des zweiten Gangs), um an der Steuerung eine Anforderung nach einem Modusübergang des Zahnradsatzes zu erzeugen. In Reaktion darauf befiehlt die Steuerung Getriebestrangkomponenten (beispielsweise der ersten Kupplungsanordnung 132 und der zweiten Kupplungsanordnung 134) aus einem Modus des zweiten Gangs, wo der zweite Zahnradsatz 129 arbeitet, einen Übergang in einen Modus des ersten Gangs zu initiieren, wo der erste Zahnradsatz 127 arbeitet, oder umgekehrt. Andere Modusübergänge sind vorstellbar, etwa ein Modusübergang aus einem Rückwärtsantriebsmodus in einen Vorwärtsantriebsmodus oder umgekehrt, in Reaktion auf eine Fahrereingabe, die von der Eingabevorrichtung 172 empfangen wurde. In anderen Beispielen können jedoch stärker automatisierte Getriebestrangmodusübergänge implementiert werden. Beispielsweise kann die Steuerung den Getriebestrang automatisch in den Modus des ersten Gangs oder den Modus des zweiten Gangs setzen, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder -last, beispielsweise. Die Steuerung 152 kann auch dazu ausgelegt sein, das Elektroantriebsachssystem 102 in einen regenerativen Modus zu überführen. Im regenerativen Modus wird unter Verwendung des Elektromotors/Generators 106 Energie aus dem Zahnradsatz extrahiert und an die Energiespeichervorrichtung 108 übertragen. Beispielsweise kann der Elektromotor/Generator 106 in einen Generatormodus platziert werden, wo mindestens ein Teil der von den Antriebsrädern über den Zahnradsatz auf den Generator übertragenen Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. Eine Vielfalt unterschiedlicher Modussteuerungsstrategien ist vorstellbar. Die sich während den verschiedenen Systemmodi entfaltenden Energiepfade werden hierin unter Bezugnahme auf die 17-19 ausführlicher diskutiert.
  • 2 zeigt ein Elektroantriebsachssystem 200. Es versteht sich, dass das Elektroantriebsachssystem 200, gezeigt in 2, als ein Beispiel des Elektroantriebsachssystems 102 dient, gezeigt in 1. In bestimmten Beispielen kann mindestens ein Teil der funktionalen und strukturellen Merkmale des in 1 gezeigten Elektroantriebsachssystems 102 in dem in 2 gezeigten Elektroantriebsachssystem 200 verkörpert sein, oder umgekehrt.
  • Das Elektroantriebsachssystem 200 umfasst wiederum einen Elektromotor/Generator 202 und einen Getriebestrang 204. Der Elektromotor/Generator 202 weist eine elektrische Schnittstelle 206 auf, die in 2 als eine Sammelschiene veranschaulicht ist. In anderen Beispielen können jedoch andere geeignete elektrische Schnittstellen verwendet werden. Der Elektromotor/Generator 202 umfasst ferner ein Gehäuse 208. Der Getriebestrang 204 kann eine Eingangswelle 210, eine Zwischenwelle 212 und eine Ausgangswelle 214 aufweisen. Die Eingangswelle 210 empfängt Rotationseingang (Rotation im Vorwärts- oder Rückwärtsantrieb) vom Elektromotor/Generator 202, während das System im Vorwärts- und Rückwärtsantriebsmodus arbeitet. Verschiedene Zahnräder in einem Getriebestrang 204 sind an die verschiedenen Wellen gekoppelt, wie hierin ausführlicher unter Bezugnahme auf 3 erläutert wird. Rotationsachsen 216, 218 und 220 der Eingangswelle 210, der Zwischenwelle 212 bzw. der Ausgangswelle 214 sind, sofern zutreffend, zu Referenzzwecken in den 2 sowie 3-15 und 17-19 bereitgestellt. 2 zeigt zusätzlich eine Planetenradanordnung 222, drehgekoppelt mit einem Differenzial 224 im Getriebestrang 204. Die Energiepfade in dem Getriebestrang 204 werden hierin ausführlicher diskutiert. Es versteht sich, dass ein Platzieren der Planetenradanordnung 222 neben dem Differenzial 224 die Übertragung von weniger Drehmoment durch den Getriebestrang 204 gestattet, was dem Antriebsstrang gestattet, weniger und/oder kleinere Komponenten aufzuweisen, falls gewünscht.
  • Die Planetenradanordnung 222 kann in einer kompakten Anordnung, verglichen mit Nicht-Planetenradanordnungen, ein angestrebtes Übersetzungsverhältnis erreichen (beispielsweise ein relativ hohes Übersetzungsverhältnis, wie etwa in einem Anwendungsfall ein Verhältnis größer 20:1). Folglich kann die Planetenradanordnung ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis mit weniger Komponenten (beispielsweise Zahnrädern und Wellen) als Nicht-Planetenradanordnungen erreichen, falls gewünscht. Ferner kann, in Ausführungsformen, in denen die Planetenradanordnung einen relativ hohen Drehmomentausgang zeigt, die Planetenanordnung aufgrund der Lastverteilung zwischen den Planetenrädern eine kompaktere Konfektionierung erreichen, falls gewünscht. Das Achssystem 250 ist in 2 sowie in 3-15 und 17-19, sofern zutreffend, zu Referenzzwecken veranschaulicht. In einem Beispiel kann die z-Achse eine vertikale Achse, die x-Achse eine Querachse und/oder die y-Achse eine Längsachse sein. Die Achsen können jedoch andere Ausrichtungen haben, in anderen Beispielen.
  • 3 zeigt ein Elektroachsantriebssystem 200 mit dem Elektromotor/Generator 202, der Eingangswelle 210, der Zwischenwelle 212, der Ausgangswelle 214 und dem Getriebestrang 204. Der Getriebestrang 204 kann ein erstes Zahnrad 300 umfassen, gekoppelt an die Eingangswelle 210. Bei Beschreibung hierin kann das Schlagwort „gekoppelt an“ eine Komponente bezeichnen, die strukturell an eine andere Komponente gekoppelt oder mit ihr ausgebildet ist. Beispielsweise kann das erste Zahnrad 300 aus einem Flansch an der Eingangswelle 210 herausgearbeitet sein, in einem Beispiel, oder separat hergestellt und danach mechanisch an die Eingangswelle 210 angebracht (beispielsweise geschweißt, geschraubt, im Presssitz angebracht) sein. Folglich kann das erste Zahnrad 300 einstückig mit einem Körper 309 der Eingangswelle 210 ausgebildet sein, in einem Beispiel.
  • Ein zweites Zahnrad 302 ist an die Zwischenwelle 212 gekoppelt. Ein drittes Zahnrad 304 und ein viertes Zahnrad 306 sind ebenfalls an die Zwischenwelle 212 gekoppelt. Darüber hinaus sind ein fünftes Zahnrad 308 und ein sechstes Zahnrad 310 an die Ausgangswelle 214 gekoppelt. Es versteht sich, dass während verschiedenen Modi des Systembetriebs unterschiedliche Sätze von Zahnrädern in Betrieb sein können. Das erste Zahnrad 300, das zweite Zahnrad 302, das vierte Zahnrad 306 und das fünfte Zahnrad 308 können in einem ersten Zahnradsatz 312 enthalten sein. Andererseits können das erste Zahnrad 300, das zweite Zahnrad 302, das dritte Zahnrad 304 und das sechste Zahnrad 310 in einem zweiten Zahnradsatz 314 enthalten sein. Ein Parkrad 311 kann ebenfalls in dem Getriebestrang 204 enthalten sein, in einigen Beispielen. Die Zahnradsätze können jedoch andere Zahnradkombinationen umfassen, in anderen Beispielen. Es versteht sich, dass der erste und der zweite Zahnradsatz 312 und 314 unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen (beispielsweise kann der erste Zahnradsatz ein höheres Übersetzungsverhältnis aufweisen als der zweite). Auf diese Weise kann der Getriebestrang mehrere Übersetzungsverhältnisse umfassen, um die Anpassungsfähigkeit des Getriebestrangs zu erhöhen. Darüber hinaus teilen die Zahnradsätze auch einige gemeinsame Zahnräder (beispielsweise das erste und zweite Zahnrad in der veranschaulichten Ausführungsform). Ein Fixieren des ersten Verhältnisses (das heißt, des ersten und zweiten Gangs) in dem Getriebestrang kann eine Erhöhung der Genauigkeit der Gänge gestatten, falls gewünscht, wodurch im Achssystem Geräusche, Vibrationen und Rauigkeit (Noise, Vibration and Harshness, NVH) reduziert werden. Ausführungsformen, in denen Zahnradsätze keine überlappenden Zahnräder umfassen, sind jedoch vorstellbar. Kupplungen, die hierin ausführlicher beschrieben werden, sind in dem Getriebestrang 204 enthalten, um dem ersten Zahnradsatz 312 und dem zweiten Zahnradsatz 314 zu ermöglichen, an die Ausgangswelle 214 gekoppelt / von ihr entkoppelt zu werden. So können verschiedene Zahnradsätze ausgewählt werden, um beispielsweise eine genauere Anpassung an die Fahrumgebung zu erreichen und/oder den Wirkungsgrad des Elektromotors zu erhöhen. Somit können der erste und zweite Zahnradsatz 312 und 314 konzeptionell in eine wählbare Zahnradanordnung 316 eingebunden werden. Eine Schnittebene A-A', die die Querschnittsansicht von 8 angibt, ist in 3 bereitgestellt.
  • Die Planetenradanordnung 222 ist in 3 drehgekoppelt mit der Ausgangswelle 214 gezeigt. 3 veranschaulicht darüber hinaus das Differenzial 224 in dem Getriebestrang 204, drehgekoppelt mit der Planetenradanordnung 222. In anderen Beispielen können jedoch andere Zahnradkonfigurationen verwendet werden, beispielsweise Nicht-Planetenradanordnungen, Getriebestränge mit Zahnrädern, die zwischen der Planetenanordnung und dem Differenzial positioniert sind, usw. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen das Übersetzungsverhältnis, das der Planetenradanordnung 222 entspricht, größer als das Übersetzungsverhältnis sein kann, das dem ersten Zahnradsatz 312 oder dem zweiten Zahnradsatz 314 entspricht. Die Planetenradanordnung 222 gestattet die Realisierung eines gewünschten Übersetzungsverhältnisses in einer kompakten Anordnung. Beispielsweise kann die Planetenradanordnung 222 ein relativ hohes Übersetzungsverhältnis und eine relativ hohe Raumeffizienz erreichen, falls gewünscht. In anderen Beispielen können jedoch Nicht-Planetenradanordnungen genutzt werden. Ferner sind die Planetenradanordnung 222 und das Differenzial 224 positioniert auf einer lateralen Seite 322 eines Gehäuses 208 des Elektromotors/Generators 202 gezeigt. Eine laterale Achse 324 des Motors/Generators ist zu Referenzzwecken angegeben. Ein Versetzen der Ausgangswelle 214 und der Zwischenwelle 212 von der Eingangswelle 210 gestattet der Planetenradanordnung 222, auf der Seite 322 des Motor/Generators positioniert zu sein. Es versteht sich, dass die Planetenradanordnung der lateralen Seite 322 des Motors benachbart angeordnet sein kann, aufgrund der Fähigkeit der Planetenradanordnung, in den Getriebestrang ohne ein passendes Zahnrad parallel dazu integriert zu werden, falls gewünscht. So kann die Planetenradanordnung in einem Raum platziert werden, der in bestimmten elektrifizierten Getrieben ungenutzt blieb. Folglich gestattet die Positionierung der Planetenradanordnung auf der Seite des Motors, die Kompaktheit des Achssystems zu erhöhen. Ein Ergebnis ist, dass die während der Achsinstallation in dem Fahrzeug entstehenden Konfektionierungsbegrenzungen weniger ein Problem darstellen. In anderen Beispielen kann die Planetenradanordnung 222 jedoch an anderen geeigneten Stellen positioniert sein. Beispielsweise kann die Planetenradanordnung an einen Abschnitt der Ausgangswelle gekoppelt sein, der sich von dem Motor/Generator weg erstreckt.
  • 4 zeigt eine Seitenansicht des Elektroachsantriebssystems 200 mit der Eingangswelle 210, der Zwischenwelle 212 und der Ausgangswelle 214. Eine Schnittebene B-B', die die Querschnittsansicht von 5 angibt, eine Schnittebene C-C', die die Querschnittsansicht von 6 angibt, und eine Schnittebene D-D', die die Querschnittsansicht von 7 angibt, sind in 4 veranscha u licht.
  • 5 zeigt eine Querschnittsansicht des Elektromotors/Generators 202 und einer Eingangswelle 210 in dem Elektroantriebsachssystem 200. Die Eingangswelle 210 ist im Übergangssitz mit einer Rotorwelle 500 gezeigt. Andere geeignete Kopplungstechniken sind jedoch vorstellbar, wie Presssitz, Schweißen, verzahntes Eingreifen usw. Die Rotorwelle 500 ist an einen Rotor 501 gekoppelt, dazu ausgelegt, elektromagnetisch mit einem Stator 503 zu interagieren, um Vorwärtsantriebs-Rotationsausgabe, Rückwärtsantriebs-Rotationsausgabe zu erzeugen, und/oder um während eines Regenerationsmodus elektrische Energie zu erzeugen.
  • Ein erstes Lager 502 und ein zweites Lager 504 sind gekoppelt an die Eingangswelle 210 gezeigt, mit einem ersten Zahnrad 300 daran. Das zweite Lager 504 kann an einer nach außen gerichteten axialen Seite des ersten Zahnrades 300 positioniert sein, um beispielsweise Wellenbiegemomente zu reduzieren. Andere Lageranordnungen sind jedoch vorstellbar, beispielsweise eine Lageranordnung mit zwei Lagern an einer nach innen gerichteten Seite des ersten Zahnrades 300. Wie hierin beschrieben, ist ein Lager eine Komponente, die dazu ausgelegt ist, Rotation der Komponente(n), an der/denen es angebracht ist, zu ermöglichen, und kann deshalb rollende Elemente (Kugeln, zylindrische Rollen, verjüngte zylindrische Rollen usw.), Laufflächen (beispielsweise innere und äußere Laufflächen) usw. umfassen, um das Erreichen der Rotationsfunktionalität zu ermöglichen. In einem konkreten Beispiel kann das erste Lager 502 ein schwimmendes Lager sein und/oder kann über eine Steckmontageverzahnung 506 an die Eingangswelle 210 gekoppelt sein. In einem anderen konkreten Beispiel kann das zweite Lager 504 ein Festlager sein. Andere geeignete Lagerkonfigurationen können jedoch in anderen Beispielen genutzt werden, beispielsweise eine Anordnung, in der beide Lager Festlager sind.
  • Nunmehr wird Bezug genommen auf die 6, wo die Eingangswelle 210 und das erste Zahnrad 300 drehbar an dem zweiten Zahnrad 302 in der Zwischenwelle 212 des Getriebestrangs 204 des Elektroantriebsachssystems 200 gezeigt sind. Folglich wird während des Betriebs des Getriebestrangs ein Drehmoment zwischen dem ersten Zahnrad 300 und dem zweiten Zahnrad 302 übertragen. Das dritte Zahnrad 304 und das vierte Zahnrad 306, angebracht an der Zwischenwelle 212, sind ebenfalls in 6 abgebildet. In anderen Beispielen können jedoch andere Zahnradanordnungen genutzt werden. Lager 600 sind gezeigt, positioniert auf gegenüberliegenden axialen Seiten 602 der Zwischenwelle 212. Die Lager 600 sind konkret veranschaulicht als Schrägrollenlager. In anderen Beispielen können jedoch andere Typen von Lagern und/oder Lageranordnungen verwendet werden.
  • 7 zeigt eine detaillierte Querschnittsansicht der Zwischenwelle 212 und der Ausgangswelle 214, enthalten in dem Elektroantriebsachssystem 200. Das sechste Zahnrad 310 ist gekoppelt an die Ausgangswelle 214 gezeigt. Das fünfte Zahnrad 308 ist an einem Lager 700 angeordnet, gekoppelt an die Ausgangswelle 214. Die Planetenradanordnung 222 und das Differenzial 224 sind ebenfalls in 7 gezeigt. Das Differenzial 224 ist in 7 als ein Kegelraddifferenzial gezeigt. In anderen Ausführungsformen können jedoch auch Planetenrad-, Stirnrad- oder Schrägraddifferenziale genutzt werden.
  • Bezug nehmend auf 8, ist eine detaillierte Ansicht der Ausgangswelle 214 und entsprechender Komponenten im Getriebestrang 204 des Elektroantriebsachssystems 200 gezeigt. Konkret sind erneut das fünfte Zahnrad 308, das sechste Zahnrad 310, die Planetenradanordnung 222 und das Differenzial 224 abgebildet. Das Elektroantriebsachssystem 200 umfasst Kupplungen, die dem Übersetzungsverhältnis in dem Getriebestrang 204, das der Planetengetriebeanordnung 222 zugeführt wird, gestatten, angepasst zu werden. Konkret ist eine erste Kupplungsanordnung 800 dazu ausgelegt, das fünfte Zahnrad 308 drehend an die Ausgangswelle 214 zu koppeln und von ihr zu entkoppeln, und eine zweite Kupplungsanordnung 802 ist dazu ausgelegt, das sechste Zahnrad 310 drehend an die Ausgangswelle zu koppeln bzw. von ihr zu entkoppeln.
  • 9 zeigt eine detaillierte Ansicht der ersten Kupplungsanordnung 800, dazu ausgelegt, das fünfte Zahnrad 308 drehend an die Ausgangswelle 214 zu koppeln bzw. von ihr zu entkoppeln. Die erste Kupplungsanordnung 800 umfasst eine Sperrkupplung 900 und eine Einwegkupplung 902, in dem veranschaulichten Beispiel. Die Einwegkupplung 902 ist so gestaltet, dass sie frei um die Ausgangswelle 214 dreht, wenn sie einen Rotationseingang in einer ersten Richtung (Rückwärtsantriebs-Rotationsrichtung) erhält oder wenn sie über die Ausgangswelle überlaufen wird, und ist dazu ausgelegt, Drehmoment an die Ausgangswelle 214 zu übertragen, wenn sie einen Rotationseingang in einer zweiten Richtung (beispielsweise Vorwärtsantriebs-Rotationsrichtung) erhält. In einem Beispiel kann die Einwegkupplung 902 eine Freilaufkupplung sein. In anderen Beispielen können jedoch andere geeignete Typen von Einwegkupplungen verwendet werden, beispielsweise Ratschenkupplungen.
  • Zurückkehrend zu ist die Sperrkupplung 900 dazu ausgelegt, das fünfte Zahnrad 308 drehend an die Ausgangswelle 214 zu koppeln und von ihr zu entkoppeln. Die Sperrkupplung 900 kann eine Klauenkupplung mit Zähnen 904 an einem axial verstellbare Schaltmuffe 906 sein, dazu ausgelegt, wenn eingerückt, mit Zähnen 908 in dem fünften Zahnrad 308 in Eingriff zu gelangen. Wenn die Klauenkupplung hingegen ausgerückt ist, können die Zähne 904 an der Schaltmuffe 906 von den Zähnen 908 am fünften Zahnrad 308 beabstandet sein. Die Schaltmuffe 906 kann durch eine Indexierwelle 910 drehend an der Ausgangswelle 214 angebracht sein. Ferner kann die Indexierwelle 910 an der Ausgangswelle durch Presssitz, eine verzahnte Schnittstelle, Kombinationen davon usw. an der Ausgangswelle angebracht sein. In alternativen Ausführungsformen kann die Kupplungsanordnung 800 jedoch auch andere Formen annehmen. Beispielsweise kann die erste Kupplungsanordnung in einem alternativen Beispiel eine Reibungskupplung sein.
  • Ein Axiallager 912 (beispielsweise ein Nadelaxiallager) ist ebenfalls gezeigt, positioniert an einer Schnittstelle zwischen der Indexierwelle 910 und dem fünften Zahnrad 308, um das Aufrechterhalten eines gewünschten Abstands zwischen den Komponenten zu ermöglichen, während gleichzeitig Rotation dazwischen gestattet wird. Darüber hinaus kann das Axiallager 912 über eine Feder 914 (beispielsweise eine Wellenfeder, eine Schraubenfeder, eine Elastomerfeder usw.) vorgespannt sein. Andere geeignete Getriebestranganordnungen können jedoch in anderen Beispielen verwendet werden, etwa Getriebestränge, in denen die Feder 914 und/oder das Axiallager 912 weggelassen sind. Ein Lager 916 (beispielsweise ein Festlager) ist ebenfalls gezeigt, angebracht an einer Verlängerung 918 (beispielsweise einer Axialverlängerung) des fünften Zahnrades 308, dass mit der Einwegkupplung 902 in Verbindung steht. In anderen Beispielen kann das Lager 916 jedoch aus dem Getriebestrang weggelassen werden. Das Lager 916 ist konkret als ein Kugellager abgebildet. Aufgrund von Kosten und Konfektionierung kann das Kugellager in dem System verwendet werden. In anderen Ausführungsformen kann das Lager 916 jedoch ein Pendelrollenlager, ein Schrägrollenlager usw. sein. Die Einwegkupplung 902 wird auch zwischen der Verlängerung 918 des fünften Zahnrades 308 und einer Außenfläche 919 der Ausgangswelle 214 positioniert gezeigt.
  • Die zweite Kupplungsanordnung 802 ist in 9 als eine Reibungskupplung (beispielsweise Nassreibungskupplung) abgebildet. Die Verwendung einer Reibungskupplung ermöglicht Lastübertragung sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung, und ermöglicht der zweiten Kupplungsanordnung, einer Sperrkupplung voranzugehen, in einigen Fällen. In anderen Anordnungen können jedoch alternative Typen von Kupplungen wie Hydraulikkupplungen, elektromagnetische Kupplungen und dergleichen, eingesetzt sein. Die Reibungskupplung umfasst Reibungsplatten 920, die sich während des Eingriffs der Kupplung miteinander im Eingriff befinden, um Rotationsenergie vom sechsten Zahnrad 310 auf die Ausgangswelle 214 zu übertragen. Wenn die Reibungskupplung ausgerückt ist, sind die Reibungsplatten 920 friktional entkoppelt, und die Übertragung von Rotationsenergie von dem sechsten Zahnrad 310 auf die Ausgangswelle 214 ist verhindert. Ein erster Satz von Reibungsplatten 921 ist mit dem sechsten Zahnrad 310 gekoppelt, und ein zweiter Satz von Reibungsplatten 923 ist mit der Ausgangswelle 214 gekoppelt, um eine koppelnde/entkoppelnde Aktion in der Kupplung zu ermöglichen.
  • Verschiedene Lager können ermöglichen, dass die Reibungskupplung gedreht wird, und können der Kupplung axiale und radiale Abstützung bereitstellen. Das der Reibungskupplung entsprechende Lager kann beispielsweise ein schwimmendes Lager 922, ein Rollenlager 924 (beispielsweise ein Nadelschrägrollenlager), ein Drucklager 926 (beispielsweise ein Nadelrollenaxiallager) und ein Rollenlager 928 sein. Andere geeignete Lageranordnungen, die einen gewünschten Betrag von radialer und axialer Abstützung für die Reibungskupplung und die Ausgangswelle für die Reibungskupplung bereitstellen, sind vorstellbar.
  • Die Reibungskupplung in der zweiten Kupplungsanordnung 802 und die Sperrkupplung 900 können über Befehle von einer Steuerung, beispielsweise der Steuerung 152, gezeigt in 1 eingestellt werden, um ein Einrücken oder Ausrücken jeder Kupplung zu veranlassen. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebestrangs kann wunschgemäß basierend auf Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, einer Fahrereingabe usw. eingestellt werden.
  • Erneut Bezug nehmend auf 8, ist die Planetenradanordnung 222 drehgekoppelt mit der Ausgangswelle 214 gezeigt. 8 veranschaulicht auch die Planetenradanordnung 222 mit einem Sonnenrad 810, drehgekoppelt mit der Ausgangswelle 214. Das Sonnenrad 810 ist drehgekoppelt mit Planetenrädern 812, die an Planetenstiften 814 auf einem Träger 816 angebracht sind. Der Träger 816 wiederum ist an das Differenzial 224 gekoppelt gezeigt. Planetenanordnungen mit anderen Komponenten (beispielsweise Träger oder Ring), gekoppelt mit der Ausgangswelle 214 und anderen Komponenten (beispielsweise Sonnenrad oder Ring), gekoppelt an das Differenzial 224, sind vorstellbar. Die Planetenradanordnung 222 umfasst auch einen Ring 818, der mit den Planetenrädern 812 drehend interagiert. Lager 820 (beispielsweise Nadelrollenlager), angeordnet zwischen den Planetenstiften 814 und den Planetenrädern 812, können den Planetenrädern gestatten, sich zu drehen. Ein Axiallager 822 (beispielsweise Nadelrollenaxiallager) kann ebenfalls an das Sonnenrad 810 gekoppelt werden, um Rotation davon zu ermöglichen und axiale Abstützung dafür bereitzustellen.
  • Der Ring 818 kann befestigt gehalten werden, um der Planetenradanordnung 222 zu ermöglichen, ein relativ hohes Übersetzungsverhältnis zu erreichen. Folglich kann der Ring 818 geeignete Strukturmerkmale, beispielsweise eine Verzahnung 828, aufweisen, um eine Befestigung der Position des Rings zu ermöglichen. In anderen Beispielen können jedoch Planetenradanordnungen verwendet werden, in denen alternative Komponenten festgehalten werden und alternativen Komponenten gestattet ist, sich zu drehen. Beispielsweise kann in einem Beispiel dem Ring gestattet werden, sich frei zu drehen, und der Träger kann stationär gehalten werden, oder in anderen Beispielen kann das Sonnenrad stationär gehalten werden, und dem Träger und dem Ring kann gestattet werden, sich zu drehen. In einer Ausführungsform sind die Komponenten in der Planetenradanordnung, denen gestattet ist, sich zu drehen und im Wesentlichen stationär gehalten zu werden, während des Betriebs des Getriebestrangs möglicherweise nicht einstellbar. In einer solchen Ausführungsform kann die Planetenradanordnung folglich eine noch größere Raumeffizienz erreichen. In anderen Ausführungsformen sind auch Planetenkomponenten vorstellbar, deren stationärer/drehbarer Status während des Betriebs des Getriebestrangs eingestellt werden kann. Druckscheiben und/oder Buchsen 830 können ebenfalls auf gegenüberliegenden axialen Seiten der Planetenräder 812 positioniert werden, um Planetenradabstand bereitzustellen und Funktionalität zu unterstützen. Eine Kupplungsanordnung 832, dazu ausgelegt, das Differenzial 224 zu sperren und zu entsperren, kann ebenfalls in dem Getriebestrang 204 enthalten sein. Die Kupplungsanordnung 832 kann in einem Beispiel eine Klauenkupplung 834 umfassen, dazu ausgelegt, in einer gesperrten und entsperrten Konfiguration zu operieren. In einer gesperrten Konfiguration veranlasst die Klauenkupplung 834 die Seitenräder 836, sich im Gleichlauf zu drehen. Umgekehrt gestattet die Klauenkupplung 834 in der entsperrten Konfiguration den Seitenrädern 836, Drehgeschwindigkeitsvarianz aufzuweisen. Eines der Zahnräder 836 kann folglich Zähne 837 aufweisen, die sich mit Zähnen 839 in der Klauenkupplung 834 im Eingriff befinden/aus ihnen ausgerückt sind. Die Kupplungsanordnung 832 kann ferner einen elektronischen Aktuator 835 (beispielsweise ein Solenoid) umfassen, der ein Einrücken und Ausrücken der Kupplungsanordnung 832 veranlasst. In anderen Ausführungsformen kann jedoch auch eine pneumatische oder hydraulische Betätigung der Kupplung genutzt werden.
  • 8 zeigt auch das Differenzial 224, drehgekoppelt an eine Achse 838. Konkret können die Seitenräder 836 mit der Achse 838 drehverbunden sein. Die Achse 838 ist gezeigt, aufweisend einen ersten Wellenabschnitt 840, der an ein erstes Antriebsrad gekoppelt sein kann, und einen zweiten Wellenabschnitt 842, der an ein zweites Antriebsrad gekoppelt sein kann. In anderen Ausführungsformen kann sich jedoch eine durchgehende Welle durch das Differenzial erstrecken, oder die Welle kann in zusätzliche Abschnitte geteilt sein. Die Achse 838 kann eine Starrachse sein, was eine Erhöhung des Lasttragvermögens und der Haltbarkeit der Achse ermöglicht, falls gewünscht. In anderen Fällen können jedoch nicht starre Achsentwürfe genutzt werden. Darüber hinaus ist die Achse 838 in einer inneren Öffnung 841 der Ausgangswelle 214 positioniert und ist koaxial damit positioniert, um Systemkompaktheit zu erhöhen. In einigen Fällen können jedoch axial versetzte Achsausgangswellenkonfigurationen genutzt werden. Gezeigt ist auch ein Lager 846, gekoppelt an ein Gehäuse 848 des Differenzials 224. Darüber hinaus ist ein Lager 849 gezeigt, gekoppelt an die Planetenradanordnung 222 (beispielsweise den Träger 816). In anderen Ausführungsformen kann das Lager 849 jedoch weggelassen oder in einer anderen geeigneten Position platziert werden.
  • Das Gehäuse 848 ist mit dem Träger 816 drehgekoppelt. Das Gehäuse 848 wiederum ist mit Innendifferenzialzahnrädern drehgekoppelt. 8 zeigt konkret das Differenzial 224, verkörpert als ein Sperrdifferenzial (beispielsweise ein elektronisches Sperrdifferenzial). Wie vorher diskutiert, sind jedoch auch andere Typen von Differenzialen vorstellbar, etwa Differenziale mit begrenztem Schlupf (beispielsweise elektronische Differenziale mit begrenztem Schlupf), Differenziale mit einer Drehmomentverteilungs-Doppelkupplung, offene Differenziale usw. Im Fall eines offenen Differenzials kann das Differenzial ein gemeinsames Gehäuse mit der Planetenradanordnung teilen, und das Gehäuse kann dimensioniert und profiliert sein, um die Installation eines Differenzialzahnrads zu gestatten. Ferner umfasst das in 8 abgebildete Differenzial 224 Kegelräder 860, angebracht über eine Kegelradwelle 862. Darüber hinaus sind in der veranschaulichten Ausführungsform die Kegelräder 860 drehgekoppelt mit den Seitenrädern 836. In anderen Beispielen können jedoch auch Planetenrad-, Stirnrad- oder Schrägraddifferenziale genutzt werden.
  • Der Getriebestrang 204 des Elektroantriebsachssystems 200 kann eine Anordnung mit einer kompakten Konfektionierung bereitstellen, um den Platzbedarf des Elektroantriebsachssystems 200 zu reduzieren. Das Positionieren der Zahnräder in der kompakten Anordnung (beispielsweise das Positionieren des Parkzahnrads 311 unter dem zweiten Zahnrad 302, wie in 9 gezeigt) kann die Herstellung vor Herausforderungen stellen. Beispielsweise kann das präzise Zahnradschleifen, das eine solche Konfiguration ermöglicht, unter Anwendung konventioneller Herstellungspraktiken eine Herausforderung sein. Ferner kann das Schleifen der Zahnräder in einer Reihenfolge von einem kleinsten Zahnrad zu einem größten Zahnrad ablaufen, um ein Einschneiden in das größte Zahnrad zu verhindern, was die Herstellung des Getriebestrangs 204 weiter verkomplizieren kann.
  • Besonders exakte und kompakt angeordnete Zahnräder können durch den nachfolgend unter Bezugnahme auf die 10-16 beschriebenen Herstellungsprozess erreicht werden. Das Elektroantriebsachssystem 200 der 2-9 ist auch in den 10-15 abgebildet und ähnlich nummeriert.
  • Die Zwischenwelle 212 ist in 10 gekoppelt an das zweite Zahnrad 302, das dritte Zahnrad 304 und das vierte Zahnrad 306 gezeigt. Das zweite Zahnrad 302 ist zwischen dem dritten Zahnrad 304 und dem vierten Zahnrad 306 positioniert und kann einen Außendurchmesser 1002 aufweisen, der größer als ein Außendurchmesser 1004 des dritten Zahnrads 304 oder ein Außendurchmesser 1006 des vierten Zahnrads 306 ist. Darüber hinaus kann der Außendurchmesser 1004 des dritten Zahnrads 304 größer als der Außendurchmesser 1006 des vierten Zahnrads 306 sein. Eine Schnittebene E-E', die die Querschnittsansicht der 11-15 angibt, ist in 10 bereitgestellt.
  • Die Querschnittsansicht von 11 zeigt, dass das zweite Zahnrad 302 im Kontakt mit einem axialen Abschnitt oder einer Erweiterung 1102 des dritten Zahnrads 304 ist. Die axiale Erweiterung 1102 des zweiten Zahnrads 302 erstreckt sich entlang der y-Achse über die Außenfläche 1104 der Zwischenwelle 212, in Kontakt mit der Zwischenwelle 212 (beispielsweise ist eine Innenfläche 1106 des dritten Zahnrads 304 in flächigem Kontakt mit der Außenfläche 1104 der Zwischenwelle 212). In der veranschaulichten Ausführungsform ähnelt eine Breite 1108 der axialen Erweiterung 1102 des dritten Zahnrads 304 einer Breite 1110 des zweiten Zahnrads 302, wobei die Breiten entlang der y-Achse definiert sind. Folglich ist eine Gesamtbreite 1112 des dritten Zahnrads 304 größer als die Breite 1110 des zweiten Zahnrads 302. In anderen Beispielen kann jedoch die Breite 1108 der axialen Erweiterung 1102 größer als oder gleich groß wie die Breite 1110 des zweiten Zahnrads 302 sein.
  • Eine Abschlusskante 1114 des dritten Zahnrads 304 an der axialen Erweiterung 1102 kann dem vierten Zahnrad 306 benachbart (beispielsweise in flächigem Kontakt mit ihm) sein. Das vierte Zahnrad 306 kann kontinuierlich mit der Zwischenwelle 212 sein. Mit anderen Worten, das vierte Zahnrad 306 kann in die Außenfläche 1104 der Zwischenwelle 212 integriert sein, sodass die Zwischenwelle 212 und das vierte Zahnrad 306 eine einzelne Einheit (beispielsweise eine monolithische Struktur) ohne jegliche Nähte oder Verbindungen, die das vierte Zahnrad 306 von der Zwischenwelle 212 trennen, ausbilden. Das vierte Zahnrad 306 kann entlang der x-Achse nach außen vorstehen, weg von der Drehachse 218 der Zwischenwelle 212. In anderen Ausführungsformen können das vierte Zahnrad und die Zwischenwelle jedoch separat hergestellt sein, und das vierte Zahnrad kann über einen Presssitz, Schweißen, Kerbverzahnen usw. an die Zwischenwelle gekoppelt sein.
  • Um die in den 10-11 gezeigte Konfiguration zu erreichen, kann die Herstellung der Zwischenwelle ablaufen wie unter Bezugnahme auf die 12-15 beschrieben. Die in den 12-15 beschriebenen Schritte können nacheinander ablaufen. Nunmehr Bezug nehmend auf die 12, ist ein erster Schritt in einem Verfahren zur Herstellung eines Teils des Getriebestrangs 204 veranschaulicht. Die Zwischenwelle 212 kann eine unitäre, kontinuierliche Struktur, ausgebildet aus (einem) starren, wärmetoleranten, haltbaren Material(ien) wie Stahl, Eisen, Aluminium, Titan, Kombinationen davon usw. sein.
  • Die Zwischenwelle 212 kann durch Bearbeiten, Gießen, Schmieden, Strangpressen, Kombinationen davon usw. konstruiert sein. Darüber hinaus können die Zwischenwelle und das vierte Zahnrad in einem Beispiel gemeinsam konstruiert sein. Beispielsweise kann die Zwischenwelle gegossen oder anderweitig mit einem Flansch konstruiert sein, und nachträglich können Zähne in den Flansch geschnitten werden, um das vierte Zahnrad auszubilden. Es versteht sich auch, dass die Zähne im vierten Zahnrad nach dem Schneiden geschliffen werden können.
  • Auch ein Wellenabschnitt 1206, der sich axial entlang der Zwischenwelle 212 erstreckt, ist abgebildet. Der Wellenabschnitt 1206 umfasst einen Abschnitt der Außenfläche 1104. Der Wellenabschnitt 1206 kann einen Außendurchmesser 1208 aufweisen, der größer als ein Außendurchmesser 1209 eines ersten Lagerhalses 1210 und/oder ein Außendurchmesser 1211 eines zweiten Lagerhalses 1213 auf der Zwischenwelle ist. Der erste und zweite Lagerhals können in einigen Ausführungsformen als Bezugspunkte dienen. Konkret, in einem Anwendungsfallbeispiel, kann der erste Lagerhals 1210 als ein primärer Bezugspunkt genutzt werden und der zweite Lagerhals kann als ein sekundärer Bezugspunkt genutzt werden. In anderen Anwendungsfallbeispielen kann der erste Lagerhals 1210 jedoch als ein sekundärer Bezugspunkt genutzt werden. Es versteht sich, dass die Bezugspunkte für Herstellungsverfahren genutzt werden können, beispielsweise Zahnradschneiden, Zahnradschleifen usw.
  • Der Wellenabschnitt 1206 umfasst einen ersten Teil 1215 und einen zweiten Teil 1217. Der erste Teil 1215 des Wellenabschnitts 1206 ist gezeigt mit einem größeren Durchmesser als der zweite Teil 1217, andere Wellenprofile sind jedoch vorstellbar. Der erste Teil 1215 ist so profiliert, dass er mit einem Abschnitt des dritten Zahnrads 304, von den Zahnradzähnen radial nach innen, zusammenpasst, und der zweite Teil 1217 ist so gestaltet, dass er mit einer Innenfläche der axialen Erweiterung 1102, gezeigt in 11, zusammenpasst. Ferner kann der erste Teil 1215 in einer Ausführungsform auch Kerbverzahnungen aufweisen, die so gestaltet sind, dass sie mit Kerbverzahnungen in der axialen Erweiterung 1102 des dritten Zahnrads 304, gezeigt in 11, zusammenpassen. Auch Zahnradflächen ohne Kerbverzahnung sind jedoch vorstellbar.
  • Zähne 1202 können geschnitten und in eine Außenfläche 1204 des vierten Zahnrads 306 an einer Außenfläche 1204 des vierten Zahnrads 306 geschnitten werden. Die Außenfläche 1204 hat einen größeren Außendurchmesser als der Wellenabschnitt 1206. Die Zähne 1202 können durch solche Verfahren wie Räumen, Fräsen, Abwälzfräsen, Formen usw. in die Zwischenwelle 212 geschnitten werden. Wie weiter oben erörtert, können der erste Lagerhals 1210 und/oder der zweite Lagerhals 1213 als Bezugspunkte für Zahnschneiden verwendet werden. Folglich kann eine hohe Genauigkeit erreicht werden. Wenn die Zähne 1202 geschnitten sind, können die Zähne 1202 danach geschliffen werden, in einem Beispiel. Ferner können zum Endbearbeiten der Zahnräder in einigen Beispielen Techniken wie Schaben, Polieren, Honen, Läppen, Kombinationen davon usw. genutzt werden. Eine Geometrie und Platzierung der Zähne 1202 kann auf der Grundlage einer Positionierung des vierten Zahnrads 306 relativ zu Lagerhälsen 1210 und 1213 festgelegt werden.
  • 12 veranschaulicht ebenfalls schematisch eine Herstellungsmaschine 1250, aufweisend einen Speicher 1252, ausgelegt zum Speichern von Anweisungen, die durch einen Prozessor 1254 ausführbar sind. Die Maschine 1250 kann folglich dazu ausgelegt sein, die Zahnräder und die Zwischenwelle während des Herstellungsprozesses zu halten, zu handhaben (beispielsweise axial zu verschieben, zu drehen usw.) usw. Die Maschine kann auch dazu ausgelegt sein, in bestimmten Beispielen Zahnräder zu schneiden und/oder zu schleifen. Ferner kann die Maschine den Fertigungsprozess durch automatisierte, teilautomatisierte und manuelle Steuerungsprogramme ausführen.
  • Bei Abschluss der Ausbildung der Zähne 1202 des vierten Zahnrads 306 kann das dritte Zahnrad 304 zur Zwischenwelle 212 hinzugefügt werden, wie gezeigt in 13. Das dritte Zahnrad 304 kann in Bezug auf die Zwischenwelle 212 und das vierte Zahnrad 306 separat konstruiert sein, über eine der vorstehend beschriebenen Methoden. In einigen Fällen können während der Herstellung des dritten Zahnrads 304 Zähne 1302 des dritten Zahnrads 304 in eine Außenfläche 1304 eines vorstehenden Abschnitts 1305 des dritten Zahnrads 304 geschnitten werden. In dem veranschaulichten Beispiel ist der vorstehende Abschnitt 1305 des dritten Zahnrads 304 der axialen Erweiterung 1102 des dritten Zahnrads benachbart (beispielsweise direkt benachbart) und weist einen größeren Außendurchmesser als die axiale Erweiterung 1102 auf. In einem anderen Beispiel kann jedoch zwischen den Zähnen und der axialen Erweiterung des dritten Zahnrads ein Zwischenabschnitt positioniert sein. In einem solchen Beispiel kann der Zwischenabschnitt einen größeren Durchmesser als der axiale Abschnitt und einen kleineren Durchmesser als die Außenfläche der Zähne des dritten Zahnrads aufweisen.
  • Das dritte Zahnrad 304 kann auf den Wellenabschnitt 1206 des vierten Zahnrads 306 gepresst werden, sodass die Abschlusskante 1114 des dritten Zahnrads 304 an einer Seitenfläche 1303 des vierten Zahnrads 306 anliegt. In anderen Beispiele kann jedoch eine Lücke zwischen der Abschlusskante 1114 des dritten Zahnrads 304 und der Seitenfläche 1303 des vierten Zahnrads 306 existieren. Darüber hinaus kann die Innenfläche 1106 des dritten Zahnrads 304 in flächigem Kontakt mit der Außenfläche 1104 des Wellenabschnitts 1206 sein. Eine Presssitzgrenzfläche kann folglich in einer Ausführungsform zwischen der Innenfläche 1106 des dritten Zahnrads 304 und der Außenfläche 1104 der Zwischenwelle 212 ausgebildet sein. Ein Innendurchmesser des dritten Zahnrads 304 und der Außendurchmesser der Zwischenwelle 212 an dem Wellenabschnitt können für Festsitz dimensioniert sein. Ferner kann in einigen Beispielen eine Länge 1306 des dritten Zahnrads 304 kleiner als oder im Wesentlichen ebenso groß wie eine Länge des Wellenabschnitts 1206 sein. Wenn die Zähne 1302 nicht bereits in die Außenfläche 1304 des dritten Zahnrads 304 geschnitten sind, können die Zähne 1302 des dritten Zahnrads 304 geschnitten werden, sobald das dritte Zahnrad auf den Wellenabschnitt 1206 des vierten Zahnrads 306 gepresst ist. In alternativen Beispielen können die Zähne im dritten Zahnrad jedoch vor dem Pressen des Zahnrads auf die Zwischenwelle geschnitten werden. Danach können die Zähne 1302 des dritten Zahnrads 304 geschliffen werden. Die Verfahren des Schneidens und des Schleifens der Zähne in dem dritten Zahnrad können unter Verwendung des ersten Lagerhalses 1210 und/oder des zweiten Lagerhalses 1213 als Bezugspunkte ausgeführt werden.
  • Während der Installation kann das zweite Zahnrad 302 über die Außenfläche 1204 des vierten Zahnrads 306 verlaufen, wie in 13 durch Pfeile 1308 angegeben, und mit der axialen Erweiterung 1102 des dritten Zahnrads 304 zusammengefügt werden. Als ein Beispiel kann eine Innenfläche 1310 des zweiten Zahnrads 302 Kerbverzahnungen 1312 aufweisen, die so gestaltet sind, dass sie in Kerbverzahnungen 1312 in der axialen Erweiterung 1102 des dritten Zahnrads 304 eingreifen. Das zweite Zahnrad 302 und das dritte Zahnrad 304 können über eine kerbverzahnte Grenzfläche (beispielsweise eine kerbverzahnte Festsitzgrenzfläche) gekoppelt werden. Die Zwischenwelle 212 ist in 14 gezeigt, wobei das zweite Zahnrad 302 mit der axialen Erweiterung 1102 des dritten Zahnrads 304 zusammengefügt und axial zwischen dem dritten Zahnrad 304 und dem vierten Zahnrad 306 angeordnet ist. Das zweite Zahnrad 302 kann sich auf einer speziellen Position entlang der axialen Verlängerung 1102 des dritten Zahnrads 304 befinden, bis eine erste Kante 1402 des zweiten Zahnrads an einer Lippe 1404 des dritten Zahnrads 304 anliegt. In anderen Beispielen kann jedoch eine relativ kleine Lücke zwischen der ersten Kante 1402 des dritten Zahnrads 302 und der Lippe 1404 des dritten Zahnrads 304 existieren.
  • Eine Innenfläche 1406, wie gezeigt in 14, des zweiten Zahnrads 302 kann das dritte Zahnrad 304 an der axialen Erweiterung 1102 umlaufend umgeben. Zusätzlich kann ein Innendurchmesser 1407 des zweiten Zahnrads 302 größer als der Außendurchmesser 1006 des vierten Zahnrads 306 sein, was dem zweiten Zahnrad 302 gestattet, leicht über das vierte Zahnrad 306 zu laufen. In weiteren Beispielen kann ein Innendurchmesser 1409 eines Abschnitts des dritten Zahnrads 304 größer als ein Durchmesser 1411 des Wellenabschnitts 1217 sein.
  • Zähne 1408 des zweiten Zahnrads 302 können vor der Installation des zweiten Zahnrads 302 über der axialen Erweiterung 1102 des dritten Zahnrads 304 oder nach der Installation in eine Außenfläche 1410 des zweiten Zahnrads 302 geschnitten werden. Ein Schleifen der Zähne 1408 kann jedoch ausgeführt werden, nachdem das zweite Zahnrad 302 auf das dritte Zahnrad 304 gepresst wurde.
  • Eine Position des zweiten Zahnrads 302 kann durch Installieren eines Schnapprings 1420 aufrechterhalten werden. Der Schnappring 1420 kann einen Innendurchmesser, der etwas kleiner als der Außendurchmesser 1413 der axialen Erweiterung 1102 des dritten Zahnrads 304, doch einen Außendurchmesser, der größer als der Innendurchmesser 1409 des zweiten Zahnrads 302 ist, aufweisen. Wenn platziert in einer Nut 1412 in der axialen Erweiterung 1102 des dritten Zahnrads 304, wie gezeigt in 15, kann eine zweite Kante 1502 des zweiten Zahnrads 302 dem Schnappring 1420 benachbart sein. Folglich verhindert der Schnappring 1420 ein axiales Verschieben des zweiten Zahnrads 302 entlang der y-Achse. Der Schnappring 1420 begrenzt das zweite Zahnrad 302 axial.
  • In anderen Beispielen kann eine Nutzung des Schnapprings 1420 ausgeschlossen sein, wenn das zweite Zahnrad 302 geschweißt oder erwärmt und vor der Montage der Zahnräder auf der Zwischenwelle 212 auf das dritte Zahnrad 304 gepresst wird. Allerdings kann der Schnappring 1420 eine kostengünstigere Option für das axiale Halten des zweiten Zahnrads 302 sein.
  • Die Konfiguration der Zwischenwelle 212 gestattet dem Elektroantriebsachssystem eine effiziente Konfektionierung mit einem Platzbedarf. Das zweite Zahnrad 302 ist zwischen dem dritten Zahnrad 304 und dem vierten Zahnrad 306 positioniert und über der axialen Erweiterung 1102 des dritten Zahnrads 304 installiert. Die Anordnung der Zahnräder auf der Zwischenwelle 212 gestattet dem Parkzahnrad 311 auf der Indexierwelle 910, gezeigt in 9, axial zwischen dem fünften Zahnrad 308 und dem sechsten Zahnrad 310 auf der Ausgangswelle 214 positioniert zu sein, gezeigt in 9. Diese Zwischenwellenzahnradkonfiguration kann auch ein Konfektionieren der Schaltmuffe 906 in der Indexierwelle 910, gezeigt in 9, gestatten. Auf diese Weise kann der Getriebestrang hinsichtlich des Raums eine effiziente Anordnung erreichen. Durch Herstellung einer Zwischenwelle, wie unter Bezugnahme auf die 12-15 beschrieben, können Produktionskosten der Zwischenwelle gering gehalten werden, während eine hohe Getriebegenauigkeit bereitgestellt wird.
  • Die hier abgebildete Anordnung der Zwischenwelle ist als ein nicht einschränkendes Beispiel dafür bereitgestellt, wie die Zwischenwelle konfiguriert sein kann, um Konfektionierungseffizienz des Elektroantriebsachssystems zu erhöhen. In anderen Beispielen kann die Position des zweiten Zahnrads stattdessen mit dem dritten Zahnrad oder dem vierten Zahnrad getauscht werden, wodurch es nicht mehr notwendig ist, das zweite Zahnrad oben auf das erste Zahnrad zu pressen, falls gewünscht. Eine solche Modifikation kann jedoch ein Neuanordnen des fünften Zahnrads neben dem sechsten Zahnrad erfordern, was wiederum die Komplexität einer Anordnung der Indexierwelle und der Schaltmuffe erhöhen kann, sowie einen Aktuator der zweiten Kupplungsanordnung 802 (beispielsweise einer Nassreibungskupplung), gezeigt in den 8 und 9.
  • Ein Verfahren 1600 zum Herstellen der Zwischenwelle ist in 16 gezeigt. Die Zwischenwelle kann die Zwischenwelle sein, die in dem Elektroantriebsachssystem 200, veranschaulicht in den 2-15, enthalten ist, oder in einem anderen geeigneten Elektroantriebsachssystem. Das Verfahren 1600 kann in eine oder mehrere Maschinen implementiert sein, beispielsweise für Pressfügen, Zahnschneiden, Zahnschleifen usw. konfigurierte Maschinen. Die Maschinen können Anweisungen enthalten, gespeichert in einem Speicher, ausführbar durch einen Prozessor, um die verschiedenen Schritte umzusetzen. Mindestens einige der Verfahrensschritte können als ein automatisiertes Maschinenverfahren umgesetzt sein. In anderen Beispielen können jedoch mindestens einige der Schritte in Reaktion auf eine Benutzereingabe umgesetzt werden, oder können manuell über Herstellungspersonal umgesetzt werden.
  • Bei 1602 umfasst das Verfahren das Ausbilden eines vierten Zahnrads an der Zwischenwelle. Folglich kann die Zwischenwelle in einem Beispiel mit einem Flansch ausgebildet sein (beispielsweise gegossen, bearbeitet usw.). Dann können Zahnradzähne in den Flansch geschnitten werden, um das vierte Zahnrad auszubilden. Danach können die Zähne des vierten Zahnrads geschliffen werden. In einer solchen Ausführungsform bilden das vierte Zahnrad und die Zwischenwelle eine kontinuierliche Struktur aus. Zusätzlich können relativ zu den Lagerhälsen an jedem Ende der Zwischenwelle die Schritte des Schneidens und/oder Schleifens der Zähne des vierten Zahnrads ausgeführt werden.
  • Bei 1604 umfasst das Verfahren ein Festpressen des dritten Zahnrads auf die Zwischenwelle. Folglich kann eine Innenfläche des dritten Zahnrads eine Presssitzgrenzfläche mit der Außenfläche der Zwischenwelle ausbilden. Vor oder nach dem Koppeln des dritten Zahnrads an der Zwischenwelle können in das dritte Zahnrad Zähne geschnitten werden. Die Zähne können dann geschliffen werden, nachdem das dritte Zahnrad auf die Zwischenwelle gepresst wurde. Dann können die Zähne wiederum relativ zu den Lagerhälsen geschnitten und/oder geschliffen werden.
  • Bei 1606 umfasst das Verfahren ein Installieren des zweiten Zahnrads auf der Zwischenwelle, über dem dritten Zahnrad. Folglich kann in einem Beispiel das zweite Zahnrad, sowohl größer als das dritte als auch das vierte Zahnrad, über das vierte Zahnrad laufen und auf eine axiale Erweiterung des dritten Zahnrads gepresst werden. Eine Innenfläche des zweiten Zahnrads kann Kerbverzahnungen umfassen, die dem zweiten Zahnrad gestatten, in einem kerbverzahnten Eingriff mit der axialen Erweiterung des dritten Zahnrads zu sein. Ferner, in einem Beispiel, können die Zähne im vierten Zahnrad jedoch vor dem Installieren des zweiten Zahnrads auf der Zwischenwelle geschnitten werden. In anderen Beispielen können jedoch die Zähne des vierten Zahnrads nach einer Installation des zweiten Zahnrads geschnitten werden. In jedem Beispiel können die Zähne des vierten Zahnrads nach dem Installieren des vierten Zahnrads auf der Zwischenwelle geschnitten werden. Die Zähne des zweiten Zahnrads können wiederum relativ zu den Lagerhälsen geschnitten und/oder geschliffen werden, und das zweite Zahnrad kann durch einen Schnappring, installiert auf der axialen Erweiterung des dritten Zahnrads, in Position gehalten werden. Alternativ kann das zweite Zahnrad auf das dritte Zahnrad geschweißt werden. Dann endet das Verfahren.
  • Das hierin beschriebene Herstellungsverfahren hat die technische Auswirkung, einen kompakten Getriebestrangentwurf mit Zahnrädern bereitzustellen, die ein hohes Maß an Präzision aufweisen. Folglich kann der Antriebsstrang in raumbegrenzten Orten positioniert werden, falls gewünscht, die Langlebigkeit des Getriebestrangs kann erhöht werden, und NVH in dem Getriebestrang können reduziert werden.
  • Die 17-19 zeigen den Getriebestrang 204, arbeitend in unterschiedlichen Modi. Der Getriebestrang 204 kann über eine Steuerung, beispielsweise die Steuerung 152, gezeigt in 1, in unterschiedliche Betriebsmodi gesetzt werden. Die Modi können einen Modus des ersten Gangs umfassen, in dem der erste Zahnradsatz 312, gezeigt in 3, Rotationsenergie zwischen dem Elektromotor/Generator 202 und der Planetenradanordnung 222 überträgt. Die Modi können auch einen zweiten Zahnradmodus umfassen, in dem der zweite Zahnradsatz 314, gezeigt in 3, Rotationsenergie zwischen dem Elektromotor/Generator 202 und der Planetenradanordnung 222 überträgt. Auf der Grundlage einer Rückwärts- und Vorwärtsantriebsmotoranordnung können die Modi auch geteilt sein. Der Elektromotor/Generator 202 kann Rotationsausgabe in einer ersten Richtung produzieren, entsprechend einem Vorwärtsantrieb, und kann Rotationsausgabe in einer zweiten Richtung entgegen der ersten produzieren, entsprechend einem Rückwärtsantrieb. Die Getriebestrangmodi können einen Vorwärtsantriebsmodus im ersten Gang, einen Rückwärtsantriebsmodus im ersten Gang, einen Vorwärtsantriebsmodus im zweiten Gang und einen Rückwärtsantriebsmodus im zweiten Gang umfassen. Es versteht sich auch, dass der Getriebestrang in einem regenerativen Modus betrieben werden kann, in dem Drehmomenteingang von den Antriebsrädern, beispielsweise den in 1 gezeigten Antriebsrädern 128, auf den Elektromotor/Generator übertragen wird und der Elektromotor/Generator mindestens einen Teil der Rotationsenergie des Antriebsstrangs in elektrische Energie umwandelt. Im regenerativen Modus wiederum kann die elektrische Energie von dem Motor/Generator an eine Energiespeichervorrichtung übertragen werden, beispielsweise die Energiespeichervorrichtung 108, gezeigt in 1.
  • Nunmehr Bezug nehmend auf 17, wird der Getriebestrang 204 des Elektroantriebsachssystems 200, angeordnet in einem Vorwärtsantriebsmodus im ersten Gang, veranschaulicht, wobei der Elektromotor/Generator 202 Vorwärtsantriebs-Rotationsausgabe produziert, die zweite Kupplungsanordnung 802 ausgerückt ist und die erste Kupplungsanordnung 800 eingerückt ist (beispielsweise dazu ausgelegt ist, Energie vom fünften Zahnrad 308 über die Einwegkupplung 902 an die Ausgangswelle 214 zu übertragen). Der Energiepfad im Vorwärtsantriebsmodus im ersten Gang des Getriebestrangs 204 ist über Pfeile 1700 angegeben. Folglich wird im Vorwärtsantriebsmodus im ersten Gang Rotationsenergie vom Elektromotor/Generator 202 auf das erste Zahnrad 300 übertragen, vom ersten Zahnrad auf das zweite Zahnrad 302, vom vierten Zahnrad 306 auf das fünfte Zahnrad 308, vom fünften Zahnrad über die erste Kupplungsanordnung 800 (beispielsweise über die Einwegkupplung 902) auf die Ausgangswelle 214, von der Ausgangswelle auf die Planetenradanordnung 222, von der Planetenradanordnung an das Differenzial 224, und vom Differenzial auf die Achse 838.
  • 18 zeigt den Getriebestrang 204 des Elektroantriebsachssystems 200, angeordnet in einem Vorwärtsantriebsmodus im zweiten Gang, wobei der Elektromotor/Generator 202 Vorwärtsantriebs-Rotationsausgabe produziert, die zweite Kupplungsanordnung 802 eingerückt und die erste Kupplungsanordnung 800 ausgerückt ist (beispielsweise die Sperrkupplung 900 ausgerückt ist und die Einwegkupplung 902 im Freilauf ist). Es versteht sich, dass die Einwegkupplung 902 im Freilauf ist, da das Verhältnis der Verzahnung zwischen dem dritten Zahnrad 304 und dem sechsten Zahnrad 310 kleiner als das Verhältnis der Verzahnung zwischen dem vierten Zahnrad 306 und dem fünften Zahnrad 308 ist, was darin resultiert, dass zwischen dem vierten und fünften Zahnrad keine Last übertragen wird. Der Energiepfad im Vorwärtsantriebsmodus im zweiten Gang des Getriebestrangs 204 ist über Pfeile 1800 angegeben. Folglich wird die Rotationsenergie im Vorwärtsantriebsmodus im zweiten Gang vom Elektromotor/Generator 202 auf das erste Zahnrad 300 übertragen, vom ersten Zahnrad auf das zweite Zahnrad 302, vom dritten Zahnrad 304 auf das sechste Zahnrad 310, vom sechsten Zahnrad über die zweite Kupplungsanordnung 802 auf die Ausgangswelle 214, von der Ausgangswelle auf die Planetenradanordnung 222, von der Planetenradanordnung auf das Differenzial 224, und vom Differenzial auf die Achse 838.
  • 19 zeigt den Getriebestrang 204 des Elektroantriebsachssystems 200 angeordnet in dem regenerativen Modus des ersten Gangs, wenn der Elektromotor/Generator 202 elektrische Energie aus dem Antriebsraddrehmoment erzeugt, das über den Getriebestrang 204 an den Motor/Generator übertragen wird. Darüber hinaus ist im regenerativen Modus des ersten Gangs die zweite Kupplungsanordnung 802 ausgerückt, und die erste Kupplungsanordnung 800 ist eingerückt (beispielsweise dazu ausgelegt, Energie vom fünften Zahnrad 308 über die Sperrkupplung 900 auf die Ausgangswelle 214 zu übertragen). Der Energiepfad im regenerativen Modus des ersten Gangs des Getriebestrangs 204 ist über Pfeile 1900 angegeben. Im regenerativen Modus des ersten Gangs wird Rotationsenergie vom Differential 224 auf die Planetenradanordnung 222, von der Planetenradanordnung auf die Ausgangswelle 214, von der Ausgangswelle über die erste Kupplungsanordnung 800 (beispielsweise unter Umgehung der Einwegkupplung 902 über die Sperrkupplung 900) zum fünften Zahnrad 308, vom fünften Zahnrad zum vierten Zahnrad 306, vom zweiten Zahnrad 302 zum ersten Zahnrad 300 und dann zum Elektromotor/Generator 202 übertragen.
  • Es versteht sich, dass der Energiepfad durch den Getriebestrang 204 während eines Rückwärtsantriebsmodus im ersten Gang dem in 19 gezeigten Energiepfad ähneln kann. Beispielsweise kann der Energiepfad im Rückwärtsantriebsmodus im ersten Gang durch die ähnlichen Komponenten wie der durch Pfeile 1900 bezeichnete Energiepfad verlaufen. Im Rückwärts-Energiepfad sind die Pfeile jedoch umgekehrt. Folglich kann im Rückwärtsantriebsmodus im ersten Gang die zweite Kupplungsanordnung 802 ausgerückt, und die erste Kupplungsanordnung 800 kann eingerückt sein (beispielsweise dazu ausgelegt, Drehmoment vom fünften Zahnrad 308 über die Sperrkupplung 900 auf die Ausgangswelle 214 zu übertragen).
  • Die 1-15 und 17-19 zeigen Beispielkonfigurationen mit Lagebeziehungen der verschiedenen Komponenten. Wenn gezeigt wird, dass diese Elemente miteinander direkt in Kontakt oder direkt gekoppelt sind, können sie zumindest in einem Beispiel als direkt berührend oder direkt gekoppelt bezeichnet werden. Ähnlich können Elemente, die aneinander angrenzend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel aneinander angrenzend bzw. zueinander benachbart sein. Beispielsweise können Komponenten, die in einem flächigen Kontakt miteinander liegen, als in einem flächigen Kontakt befindlich bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt mit nur einem Zwischenraum und keinen anderen Komponenten dazwischen befindlich als solche bezeichnet werden, in mindestens einem Beispiel. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die über- bzw. untereinander, auf einander entgegengesetzten Seiten oder links bzw. rechts voneinander gezeigt sind, relativ zueinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden, und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements kann als eine „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden, in mindestens einem Beispiel. Wenn hierin verwendet, können oben / unten, obere/r/s / untere/r/s, oberhalb / unterhalb relativ zu einer vertikalen Achse der Figuren sein und verwendet werden, um eine Positionierung von Elementen der Figuren relativ zueinander zu beschreiben. Elemente, die oberhalb anderer Elemente gezeigt sind, sind vertikal oberhalb der anderen Elemente positioniert, in einem Beispiel. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der Elemente, die innerhalb der Figuren abgebildet sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (beispielsweise als rund, gerade, eben, gewölbt, abgerundet, gefast, abgewinkelt oder Ähnliches). Darüber hinaus können Elemente, die koaxial zueinander sind, als solche bezeichnet werden, in einem Beispiel. Ferner können Elemente, die einander schneiden, als schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden, in mindestens einem Beispiel. Ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements gezeigt wird oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt wird, als solches bezeichnet werden, in einem Beispiel. In anderen Beispielen können voneinander versetzte Elemente als solche bezeichnet werden.
  • In den folgenden Abschnitten wird die Erfindung näher beschrieben. In einer Ausführungsform weist ein Getriebestrang eine Eingangswelle auf, dazu ausgelegt, an einen Elektromotor/Generator drehgekoppelt zu werden, und aufweisend ein erstes Zahnrad, eine Zwischenwelle, aufweisend: ein zweites Zahnrad, drehgekoppelt an das erste Zahnrad, und ein drittes Zahnrad und ein viertes Zahnrad, jeweils dazu ausgelegt, an ein separates Zahnrad auf einer Ausgangswelle drehgekoppelt zu sein, wobei das zweite Zahnrad, das dritte Zahnrad und das vierte Zahnrad unterschiedliche Größen aufweisen, wobei das dritte Zahnrad eine axiale Erweiterung mit einer Außenfläche umfasst, und wobei eine Innenfläche des zweiten Zahnrads mindestens einen Abschnitt der Außenfläche der axialen Erweiterung umlaufend umgibt. In einem ersten Beispiel des Getriebestrangs ist das zweite Zahnrad axial zwischen dem dritten Zahnrad und dem vierten Zahnrad positioniert, und wobei das zweite Zahnrad größer als das dritte Zahnrad und das vierte Zahnrad ist. Ein zweites Beispiel des Getriebestrangs umfasst optional das erste Beispiel und umfasst ferner, dass eine Innenfläche des dritten Zahnrads mit einer Außenfläche der Zwischenwelle eine Presssitzgrenzfläche ausbildet. Ein drittes Beispiel des Getriebestrangs umfasst optional eines oder mehrere von dem ersten und zweiten Beispiel, wobei die Innenfläche des zweiten Zahnrads in einem kerbverzahnten Eingriff mit der axialen Erweiterung des dritten Zahnrads ist. Ein viertes Beispiel des Getriebestrangs umfasst optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel, und umfasst ferner eine Schaltmuffe, angeordnet auf der Ausgangswelle, axial zwischen einem fünften Zahnrad, drehgekoppelt mit dem vierten Zahnrad, und einem sechsten Zahnrad, drehgekoppelt mit dem dritten Zahnrad. Ein fünftes Beispiel des Getriebestrangs umfasst optional eines oder mehrere von dem ersten bis vierten Beispiel, und umfasst ferner ein Parkzahnrad, angeordnet auf der Ausgangswelle, axial zwischen dem fünften Zahnrad und dem sechsten Zahnrad. Ein sechstes Beispiel des Getriebestrangs umfasst optional eines oder mehrere von dem ersten bis fünften Beispiel und umfasst ferner, dass die Schaltmuffe in einer Sperrkupplung enthalten ist, dazu ausgelegt, das fünfte Zahnrad an die Ausgangswelle drehzukoppeln und von ihr zu entkoppeln. Ein siebentes Beispiel des Getriebestrangs umfasst optional eines oder mehrere von dem ersten bis sechsten Beispiel und umfasst ferner, dass das vierte Zahnrad in einem ersten auswählbaren Zahnradsatz enthalten ist und das dritte Zahnrad in einem zweiten auswählbaren Zahnradsatz enthalten ist. Ein achtes Beispiel des Getriebestrangs umfasst optional eines oder mehrere von dem ersten bis siebenten Beispiel und umfasst ferner, dass die Ausgangswelle an einen Planetenzahnradsatz drehgekoppelt ist, der Planetenzahnradsatz an ein Differenzial direkt drehgekoppelt ist und das Differenzial an eine Achse drehgekoppelt ist. Ein neuntes Beispiel des Getriebestrangs umfasst optional eines oder mehrere von dem ersten bis achten Beispiel und umfasst ferner, dass die Achse eine Starrachse ist. Ein zehntes Beispiel des Getriebestrangs umfasst optional eines oder mehrere von dem ersten bis neunten Beispiel und umfasst ferner, dass das zweite Zahnrad, das dritte Zahnrad und das vierte Zahnrad auf gegenüberliegenden axialen Seiten der Zwischenwelle axial positioniert sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Ausbilden eines ersten Zahnrads auf einer Außenfläche einer Zwischenwelle im Getriebestrang, Pressfügen eines zweiten Zahnrads auf der Zwischenwelle und Installieren eines dritten Zahnrads auf einem axialen Abschnitt des zweiten Zahnrads, wobei das dritte Zahnrad größer als das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad ist. In einem ersten Beispiel des Verfahrens sind Zähne des dritten Zahnrads geschliffen, während das dritte Zahnrad an den axialen Abschnitt des zweiten Zahnrads gekoppelt ist. Ein zweites Beispiel des Verfahrens umfasst optional das erste Beispiel und umfasst ferner ein Installieren eines Schnapprings auf dem axialen Abschnitt des zweiten Zahnrads, wobei der Schnappring das zweite Zahnrad axial begrenzt. Ein drittes Beispiel des Verfahrens umfasst optional eines oder mehrere von dem ersten und zweiten Beispiel, wobei das Installieren des dritten Zahnrads auf dem axialen Abschnitt ein Schweißen des dritten Zahnrads an den axialen Abschnitt des zweiten Zahnrads umfasst.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform weist ein Getriebestrang eine Eingangswelle auf, drehgekoppelt an einen Elektromotor/Generator und aufweisend ein erstes Zahnrad, einstückig ausgebildet mit einem Körper der Eingangswelle, und eine Zwischenwelle, umfassend ein zweites Zahnrad, drehgekoppelt an das erste Zahnrad; und ein drittes Zahnrad und ein viertes Zahnrad, jeweils dazu ausgelegt, an ein speziell auswählbares Zahnrad auf einer Ausgangswelle drehgekoppelt zu sein, wobei das vierte Zahnrad einstückig auf einer Außenfläche der Zwischenwelle ausgebildet ist, wobei das dritte Zahnrad eine Presssitzgrenzfläche mit der Zwischenwelle ausbildet, wobei das zweite Zahnrad axial zwischen dem dritten Zahnrad und dem vierten Zahnrad positioniert ist, und wobei das zweite Zahnrad größer als das dritte Zahnrad und das vierte Zahnrad ist. In einem ersten Beispiel des Getriebestrangs ist eine Schaltmuffe, axial positioniert auf der Ausgangswelle zwischen einem fünften Zahnrad, drehgekoppelt an das vierte Zahnrad, und ein sechstes Zahnrad ist drehgekoppelt an das dritte Zahnrad, und ein Parkzahnrad ist auf der Ausgangswelle zwischen dem fünften Zahnrad und dem sechsten Zahnrad positioniert, wobei die Schaltmuffe in einer Sperrkupplung enthalten ist, dazu ausgelegt, das fünfte Zahnrad an die Ausgangswelle drehzukoppeln und von ihr zu entkoppeln. Ein zweites Beispiel des Getriebestrangs umfasst optional das erste Beispiel und umfasst ferner, dass die Ausgangswelle mit einem Planetenzahnradsatz drehgekoppelt ist, der Planetenzahnradsatz mit einem Differenzial gekoppelt ist und das Differenzial mit einer Starrachse gekoppelt ist. Ein drittes Beispiel des Getriebestrangs umfasst optional eines oder mehrere von dem ersten und zweiten Beispiel, und umfasst ferner, dass das zweite Zahnrad einen axialen Abschnitt des dritten Zahnrads umlaufend umgibt. Ein viertes Beispiel des Getriebestrangs umfasst optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel und umfasst ferner, dass das dritte Zahnrad und das vierte Zahnrad jeweils in einem speziell auswählbaren Zahnradsatz mit unterschiedlichen Gangübersetzungsverhältnissen enthalten sind.
  • In einer weiteren Darstellung wird ein Getriebe bereitgestellt mit einer Zwischenwelle, aufweisend: ein größeres Zahnrad, positioniert zwischen zwei kleineren Zahnrädern auf einer Zwischenwelle, aufnehmend Drehmoment von einem Zahnrad auf einer Eingangswelle, gekoppelt mit einem Elektromotor/Generator, wobei die kleineren Zahnräder mit einem Paar von Zahnrädern auf einer Ausgangswelle drehgekoppelt sind, und wobei eine Indexierwelle mit einem Parkzahnrad und einer Schalthülse axial zwischen dem Paar von Zahnrädern auf der Ausgangswelle positioniert ist.
  • Wenn hierin verwendet, werden die Begriffe „annähernd“ und „im Wesentlichen“ so ausgelegt, dass sie plus oder minus fünf Prozent des Bereichs beinhalten, sofern nicht anders angegeben.
  • Obwohl vorstehend verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurden, sei klargestellt, dass sie als Beispiel und nicht zur Beschränkung angegeben wurden. Dem Fachmann ist offenkundig, dass der offenbarte Gegenstand in anderen konkreten Formen verkörpert sein kann, ohne vom Geist des Gegenstands abzuweichen. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht restriktiv zu betrachten.
  • Zu beachten ist, dass die hierin enthaltenen Steuerungs- und Schätzroutinen mit verschiedenen Antriebsstrang- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen genutzt werden können. Die hierin offenbarten Steuerungsverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert werden und können von dem Steuerungssystem ausgeführt werden, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und sonstiger Fahrzeughardware umfasst. Ferner können Teile der Methoden physische Aktionen sein, die in der realen Welt zur Veränderung eines Zustands einer Vorrichtung vorgenommen werden. Die hierin beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere von einer Reihe von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie ereignisgesteuerte, unterbrechungsgesteuerte, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Als solche können verschiedene Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge, parallel oder in einigen Fällen auch unterlassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge des Verarbeitens nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Beispiele zu erreichen, sondern dient der einfachen Veranschaulichung und Beschreibung. Eine oder mehrere der veranschaulichten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können je nach der konkreten verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen grafisch Code repräsentieren, der in einen nicht-flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Fahrzeugsteuerungssystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden können, das die verschiedenen Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung umfasst. Einer oder mehrere der hierin beschriebenen Verfahrensschritte können weggelassen werden, falls gewünscht.
  • Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen in ihrer Natur beispielhaft sind und dass diese konkreten Beispiele nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, da viele Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie auf Antriebsstränge angewandt werden, die unterschiedliche Arten von Antriebsquellen, einschließlich unterschiedliche Arten von elektrischen Maschinen und Getrieben umfassen. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie weitere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart wurden.
  • Die folgenden Ansprüche verweisen insbesondere auf bestimmte Kombinationen und Teilkombinationen, die als neu und nicht offensichtlich erachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind weder so zu verstehen, dass sie eine Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente beinhalten, noch so, dass sie den Ausschluss von zwei oder mehreren solcher Elemente verlangen. Weitere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch eine Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Präsentation neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, seien sie im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen in ihrem Schutzumfang breiter, enger, gleich oder unterschiedlich, gelten ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten.

Claims (10)

  1. Getriebestrang in einem Elektroantriebsachssystem, umfassend: eine Eingangswelle, dazu ausgelegt, an einen Elektromotor/Generator drehgekoppelt zu werden, und ein erstes Zahnrad aufweisend; und eine Zwischenwelle, aufweisend: ein zweites Zahnrad, drehgekoppelt an das erste Zahnrad; und ein drittes Zahnrad und ein viertes Zahnrad, jeweils dazu ausgelegt, an ein separates Zahnrad auf einer Ausgangswelle drehgekoppelt zu werden; wobei das zweite Zahnrad, das dritte Zahnrad und das vierte Zahnrad unterschiedliche Größen aufweisen; wobei das dritte Zahnrad eine axiale Erweiterung mit einer Außenfläche umfasst; und wobei eine Innenfläche des zweiten Zahnrads mindestens einen Abschnitt der Außenfläche der axialen Erweiterung umlaufend umgibt.
  2. Getriebestrang nach Anspruch 1, wobei das zweite Zahnrad axial zwischen dem dritten Zahnrad und dem vierten Zahnrad positioniert ist, und wobei das zweite Zahnrad größer als das dritte Zahnrad und das vierte Zahnrad ist.
  3. Getriebestrang nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Innenfläche des dritten Zahnrads mit einer Außenfläche der Zwischenwelle eine Presssitzgrenzfläche ausbildet.
  4. Getriebestrang nach Anspruch 3, wobei die Innenfläche des zweiten Zahnrads in einem kerbverzahnten Eingriff mit der axialen Erweiterung des dritten Zahnrads ist.
  5. Getriebestrang nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Schaltmuffe, angeordnet auf der Ausgangswelle, axial zwischen einem fünften Zahnrad, drehgekoppelt an das vierte Zahnrad, und einem sechsten Zahnrad, drehgekoppelt an das dritte Zahnrad; und ein Parkzahnrad, angeordnet auf der Ausgangswelle, axial zwischen dem fünften Zahnrad und dem sechsten Zahnrad; wobei die Schaltmuffe in einer Sperrkupplung enthalten ist, dazu ausgelegt, das fünfte Zahnrad an die Ausgangswelle drehzukoppeln und von ihr zu entkoppeln.
  6. Getriebestrang nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ausgangswelle an einen Planetenzahnradsatz drehgekoppelt ist, der Planetenzahnradsatz direkt an ein Differenzial drehgekoppelt ist und das Differenzial an eine Achse drehgekoppelt ist, und wobei die Achse eine Starrachse ist.
  7. Verfahren zum Herstellen eines Getriebestrangs in einem Elektroantriebsachssystem, umfassend: Ausbilden eines ersten Zahnrads an einer Außenfläche einer Zwischenwelle in dem Antriebsstrang; Pressfügen eines zweiten Zahnrads auf der Zwischenwelle; und Installieren eines dritten Zahnrads auf einem axialen Abschnitt des zweiten Zahnrads; wobei das dritte Zahnrad größer als das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Schleifen von Zähnen des dritten Zahnrads, während das dritte Zahnrad an den axialen Abschnitt des zweiten Zahnrads gekoppelt ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend ein Installieren eines Schnapprings auf dem axialen Abschnitt des zweiten Zahnrads, wobei der Schnappring das zweite Zahnrad axial begrenzt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Installieren des dritten Zahnrads auf dem axialen Abschnitt ein Schweißen des dritten Zahnrads an den axialen Abschnitt des zweiten Zahnrads umfasst.
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