DE102021202684A1

DE102021202684A1 - Elektroantriebsachse mit moduseinstellmechanismus und verfahren für den betrieb der achse und des moduseinstellmechanismus

Info

Publication number: DE102021202684A1
Application number: DE102021202684.2A
Authority: DE
Inventors: R. Lawson Mitchell; Amar NIVARTHI
Original assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Current assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2021-09-23
Also published as: US20210291645A1; CN113492662A; US11465495B2

Abstract

Systeme und Verfahren für eine Elektroantriebsachse werden bereitgestellt. In einem Beispiel kann die Elektroantriebsachse einen Elektromotor-Generator umfassen, drehgekoppelt an ein Getriebe mit einer Einwegkupplung, montiert an einer Ausgangswelle und betreibbar in einer eingerückten Konfiguration und einer ausgerückten Konfiguration, wobei die Einwegkupplung in der eingerückten Konfiguration Rotationsenergie von der Ausgangswelle auf ein Ausgangszahnrad überträgt, das an eine Vielzahl von Antriebsrädern drehgekoppelt ist. Das Getriebe umfasst ferner einen Moduseinstellmechanismus, umfassend einen Sperrring, drehgekoppelt an die Ausgangswelle und dazu ausgelegt, in einer Vielzahl von Betriebsmodi wahlweise in ein Eingangszahnrad und die Einwegkupplung einzugreifen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Elektroantriebsachse mit einem Moduseinstellmechanismus und ein Verfahren für den Betrieb der Elektroantriebsachse und des Moduseinstellmechanismus.
STAND DER TECHNIK
Elektrische und hybridelektrische Fahrzeuge nutzen Energien von Batterien oder anderen geeigneten Energiequellen, die an einen Elektromotor-Generator gekoppelt sind, um Bewegungsenergie für das Fahrzeug zu produzieren. Im Vergleich zu anderen Ansätzen der Fahrzeugelektrifizierung, bei denen hinsichtlich der Integration des Motors gewisse Herausforderungen bestehen, gestatten Elektroantriebsachsen in einigen Fällen eine effiziente Integration von Elektromotoren in Fahrzeuge zu relativ geringen Kosten.
Elektroantriebsachsen können Fähigkeiten zur Energierückgewinnung und Bewegungsenergieerzeugung aufweisen. Um beispielsweise Bewegungsenergie zu produzieren, entlädt der Elektromotor die Batterie, um Rotationsenergie auf die Achsen zu übertragen. Umgekehrt erzeugt der Motor in einem Regenerationsmodus elektrische Energie zum Wiederaufladen der Batterie unter Verwendung von Rotationsenergie von den Achsen.
Die Erfinder haben erkannt, dass während bestimmter Betriebsbedingungen eine Trennung des Motors von der Achse wünschenswert sein kann, bisher aber nicht verfügbar ist. Beispielsweise erzeugt der Elektromotor in früheren Systemen während bestimmter Betriebsbedingungen überschüssigen Strom, beispielsweise, wenn das Fahrzeug abgeschleppt wird. Möglicherweise verfügt die Batterie jedoch nicht über die Kapazität zum Speichern des während dieser Bedingungen erzeugten zusätzlichen Stroms. Folglich kann es zu einem Batterieschaden durch Überladung kommen, wenn der überschüssige Strom nicht abgeführt wird. Die Erfinder haben auch eine Notwendigkeit erkannt, den Motor und/oder das Getriebe während bestimmter Betriebsbedingungen, beispielsweise, während das Fahrzeug geparkt ist, zu sperren. Frühere Elektroantriebsachsen haben jedoch keine Funktionen zum Sperren des Motors und des Getriebes bereitgestellt.
KURZDARSTELLUNG
Um mindestens einige der vorstehend Probleme in Angriff zu nehmen, wird eine Elektroantriebsachse bereitgestellt. In einem Beispiel kann die Elektroantriebsachse einen Elektromotor-Generator, der an ein Getriebe mit einer an eine Ausgangswelle montierten Einwegkupplung drehgekoppelt ist, umfassen. Die Einwegkupplung ist für einen Betrieb sowohl in eingerückter Konfiguration als auch in ausgerückter Konfiguration bestimmt. In der eingerückten Konfiguration überträgt die Einwegkupplung Rotationsenergie von der Ausgangswelle auf ein Ausgangszahnrad, das mit einer Vielzahl von Antriebsrädern drehgekoppelt ist. Das Getriebe umfasst ferner einen Moduseinstellmechanismus mit einem an die Ausgangswelle drehgekoppelten Sperrring. In Abhängigkeit von seiner operativen Ausführungsart greift der Sperrring in ein Eingangszahnrad und/oder die Einwegkupplung ein. Der einstellbare Sperrring gestattet, dass der Moduseinstellmechanismus effizient in das Getriebe integriert wird. Ferner gestattet der einstellbare Sperrring, dass das Getriebe in unterschiedlichen Modi (beispielsweise im Trennmodus, in verschiedenen Getriebemodi und/oder einem Sperrmodus) betrieben wird, falls gewünscht. Folglich können die Betriebsmodalitäten der Elektroantriebsachse so erweitert werden, dass sie beispielsweise eine Motortrenn-, Gangwechsel- und/oder Parkfunktion aufweisen, während auch eine relativ kompakte Achsanordnung erreicht wird, falls gewünscht.
In einem Beispiel ist der Moduseinstellmechanismus dazu bestimmt, in einem Trennmodus zu arbeiten. Im Trennmodus ist der Sperrring vom Eingangszahnrad und der Einwegkupplung drehentkoppelt. Auf diese Weise kann der Elektromotor-Generator von den Antriebsrädern getrennt werden, wenn gewünscht. Beispielsweise kann der Trennmodus umgesetzt werden, wenn ein Ladezustand einer an den Elektromotor-Generator gekoppelten Energiespeichervorrichtung einen Schwellenwert überschreitet (beispielsweise einen oberen Schwellenwert der Speicherkapazität der Vorrichtung). Eine solche Bedingung kann auftreten, während ein Fahrzeug mit der Elektroantriebsachse abgeschleppt wird. Folglich kann eine übermäßige Stromerzeugung durch den Motor-Generator vermieden werden. Als ein Ergebnis wird ein Überladen der Energiespeichervorrichtung verhindert.
In noch einem weiteren Beispiel ist der Moduseinstellmechanismus dazu bestimmt, in einem Sperrmodus zu arbeiten. Im Sperrmodus befindet sich der Sperrring in einem Dreheingriff mit einer stationären, geschliffenen Kerbverzahnung. Auf diese Weise kann das Getriebe in einer im Wesentlichen stationären Konfiguration gehalten werden, was beispielsweise nützlich sein kann, wenn das Fahrzeug geparkt ist. Folglich kann die Wahrscheinlichkeit einer unbeabsichtigten Bewegung des Fahrzeugs, während es geparkt ist, verringert 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 eine Elektroantriebsachse umfasst, die ein Getriebe mit einem Moduseinstellmechanismus aufweist.
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Getriebes mit einem Moduseinstellmechanismus, das in einem Trennmodus arbeitet.
3 zeigt das Getriebe mit dem in 2 veranschaulichten Moduseinstellmechanismus, das in einem ersten Getriebemodus arbeitet.
4 zeigt das Getriebe mit dem in 2 veranschaulichten Moduseinstellmechanismus, das in einem zweiten Getriebemodus arbeitet.
5 zeigt das Getriebe mit dem in 2 veranschaulichten Moduseinstellmechanismus, das in einem Sperrmodus arbeitet.
6 zeigt eine Ausführungsform einer Freilaufkupplung.
7 zeigt ein Verfahren für den Betrieb eines Getriebes.

2-6 sind annähernd maßstabgerecht gezeichnet. In anderen Ausführungsformen können jedoch andere relative Abmessungen verwendet werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hierin wird eine Elektroantriebsachse mit Motortrennfunktionalität beschrieben. Ein Moduseinstellmechanismus ist in die Antriebsachse integriert, um das Drehentkoppeln des Motors von Zahnrädern in der Antriebsachse zu ermöglichen. Der Moduseinstellmechanismus bietet einen eleganten und effizienten Ansatz zum Herstellen und Trennen der Drehverbindung eines Elektromotors-Generators mit bzw. von Zahnrädern in der Antriebsachse. Folglich können die Produktionskosten der Antriebsachse zusammen mit dem Profil der Achse reduziert werden, falls gewünscht. Eine Erhöhung der Kompaktheit der Achse erweitert die Anpassungsfähigkeit der Achse, was eine effizientere Integration der Achse in verschiedene Typen von Fahrzeugen gestattet, falls gewünscht. Der Moduseinstellmechanismus umfasst in einem Beispiel einen verstellbaren Sperrring in einem Getriebe, das dazu ausgelegt ist, eine Einwegkupplung und ein Eingangszahnrad, das mit einem Elektromotor-Generator drehgekoppelt ist, einzurücken/auszurücken. Die Anordnung des Sperrrings hängt vom Betriebszustand des Moduseinstellmechanismus ab. In einem Trennmodus ist der Sperrring sowohl von der Einwegkupplung als auch vom Eingangszahnrad ausgerückt, wodurch der Elektromotor-Generator von der Fahrzeugachse entkoppelt ist. Umgekehrt ist der Sperrring in einem Getriebemodus an das Eingangszahnrad und eine Ausgangswelle, die die Einwegkupplung antreibt, drehgekoppelt, und in einem anderen Getriebemodus ist der Sperrring an ein Gehäuse der Einwegkupplung drehgekoppelt. Die verschiedenen Getriebemodi gestatten es, das Übersetzungsverhältnis im Getriebe einzustellen, wenn die Achse über den Motor-Generator angetrieben wird. Die Trennung von Motor und Achse ermöglicht beispielsweise, dass Bedingungen vermieden werden, in denen vom Motor-Generator übermäßig Strom erzeugt wird. Beispielsweise wird bei einem Abschleppen des Fahrzeugs bei fortbestehender Kopplung von Motor und Achse ein unerwünschter Strom erzeugt, der das Potenzial hat, die Fahrzeugbatterie zu überlasten. Ein Setzen des Getriebes in den Trennmodus, wenn ein Ladezustand einer an den Elektromotor-Generator gekoppelten Speichervorrichtung einen Schwellenwert überschreitet (beispielsweise einen oberen Schwellenwert der Speicherkapazität der Vorrichtung wie 90 % Kapazität, 95 % Kapazität, 99 % Kapazität usw.) vermeidet Überstromerzeugung. In einem anderen Beispiel kann der Moduseinstellmechanismus auch dazu bestimmt sein, in einem Sperrmodus zu arbeiten, in dem sich der Sperrring im Eingriff mit einer stationären Kerbverzahnung (beispielsweise einer geschliffenen Kerbverzahnung) befindet. Auf diese Weise kann im Sperrmodus ein Drehen der Zahnräder im Getriebe im Wesentlichen gestoppt werden. Der Sperrmodus kann umgesetzt werden, wenn das die Elektroantriebsachse enthaltende Fahrzeug geparkt ist. Folglich ist die Funktionalität des Getriebes zusätzlich erweitert.
1 veranschaulicht schematisch ein Fahrzeug mit einem Getriebe, das einen Moduseinstellmechanismus aufweist, befindlich zwischen einem Elektromotor-Generator und einem Getriebe für eine Antriebsachse. 2-5 veranschaulichen eine Ausführungsform eines Moduseinstellmechanismus in einem Getriebe in verschiedenen Betriebsmodi. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Einwegkupplung in der Form einer Freilaufkupplung. 7 zeigt eine beispielhafte modale Steuerungstechnik für den Moduseinstellmechanismus im Getriebe. Beispiele, wie hierin dargestellt, vermitteln keine Art von Vorzugsangabe, sondern kennzeichnen potenzielle Aspekte des Systems.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Elektroantriebsachse 102 mit einem Getriebe 104 und Elektromotor-Generator 106. Die Strichdarstellung von 1 stellt eine Topologie des Fahrzeugs, Getriebes und entsprechender Komponenten bereit. Es versteht sich jedoch, dass das Fahrzeug, das Getriebe und entsprechende Komponenten eine höhere strukturelle Komplexität als in 1 erfasst aufweisen. Die strukturellen Einzelheiten der verschiedenen Facetten des Getriebes 104 sind hierin ausführlicher mit Bezug auf die 2-5 beispielhaft veranschaulicht.
Das Fahrzeug 100 umfasst einen Elektromotor-Generator 106, der an eine Energiespeichervorrichtung 108 (beispielsweise Batterie, Kondensator und dergleichen) elektrisch gekoppelt ist. Pfeile 110 geben den Energietransfer zwischen dem Elektromotor-Generator 106 und der Energiespeichervorrichtung 108 an. Der Elektromotor-Generator 106 kann konventionelle Komponenten zum Erzeugen von Rotationsenergie und/oder elektrischer Energie zum Wiederaufladen der Energiespeichervorrichtung 108 umfassen. Beispielsweise kann der Elektromotor-Generator 106 einen Rotor umfassen, der mit einem Stator elektromagnetisch interagiert, um die vorstehend erwähnte Energieübertragungsfunktionalität bereitzustellen.
Das Fahrzeug kann eine Vielzahl von Formen 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 Wiederaufladen der Energiespeichervorrichtung unterstützen. In einem weiteren Anwendungsfall von Hybridfahrzeugkonfiguration kann die Verbrennungskraftmaschine dazu ausgelegt sein, einem Differenzial 112 oder anderen geeigneten Stellen in dem Getriebe 104 Rotationsenergie bereitzustellen. In einem noch weiteren Anwendungsfall 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, wobei die Verbrennungskraftmaschine weggelassen wurde.
Der Elektromotor-Generator 106 umfasst eine Welle 114, die an einen ersten Satz von Zahnrädern 116 drehgekoppelt ist. Presssitz, Schweißungen, Stifte, Kombinationen davon usw. können genutzt werden, um die Drehverbindung zwischen der Welle 114 und dem ersten Satz von Zahnrädern 116 herzustellen. In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst der erste Satz von Zahnrädern 116 ein erstes Zahnrad 118 und ein zweites Zahnrad 120. Im Kontext eines Moduseinstellmechanismus 122 kann das zweite Zahnrad 120 als ein Eingangszahnrad bezeichnet werden. Ferner kann der erste Satz von Zahnrädern 116 beispielsweise Untersetzungsgetriebe umfassen. In einem konkreten Anwendungsfallbeispiel kann das Übersetzungsverhältnis des ersten Satzes von Zahnrädern 3:5:1 betragen. Es sind jedoch viele geeignete Übersetzungsverhältnisse vorstellbar, einschließlich eines Nicht-Untersetzungsgetriebes, sowie ein Zahnradsatz mit einer alternativen Anzahl von Zahnrädern. Beispielsweise kann der erste Satz von Zahnrädern ein einzelnes Zahnrad oder mehr als drei Zahnräder, in einigen Ausführungsformen, umfassen.
Das Getriebe 104 umfasst den Moduseinstellmechanismus 122, der dazu ausgelegt ist, wahlweise in eine Drehwelle 124 wie auch eine Einwegkupplung 126 einzugreifen. Im Kontext des Moduseinstellmechanismus kann die Drehwelle 124 als eine Ausgangswelle bezeichnet werden. Ferner kann das zweite Zahnrad 120 in einem Beispiel dazu ausgelegt sein, sich während bestimmter Betriebsbedingungen in Bezug auf die Drehwelle 124 unabhängig zu drehen. Der Moduseinstellmechanismus 122 kann dazu ausgelegt sein, in einer Vielzahl von Modi zu arbeiten. In einem Trennmodus trennt der Moduseinstellmechanismus 122 die Drehverbindung zwischen dem zweiten Zahnrad 120 (z. B. dem Eingangszahnrad) im ersten Satz von Zahnrädern 116 von der Drehwelle 124. Umgekehrt stellt der Moduseinstellmechanismus 122 in anderen Getriebemodi andere Drehmomentübertragungswege durch das Getriebe unter Verwendung von Rotationseingang von dem ersten Satz von Zahnrädern 116 bereit. Ein modales Steuerungsschema für den Moduseinstellmechanismus 122 wird hierin unter Bezugnahme auf 7 näher beschrieben. Darüber hinaus sind die Funktionalität und die strukturelle Konfiguration des Moduseinstellmechanismus 122 unter Bezugnahme auf die in den 2-5 veranschaulichte und hierin ausführlicher beschriebene Ausführungsform des Moduseinstellmechanismus erweitert.
Wenn sich der Moduseinstellmechanismus 122 in einem zweiten Getriebemodus befindet (beispielsweise einem Aktivkupplungsgetriebemodus), ist die Einwegkupplung 126 dazu ausgelegt, Rotationsenergie von der Drehwelle 124 auf ein erstes Zahnrad 128 in einem zweiten Satz von Zahnrädern 130 zu übertragen, wenn sie einen Rotationseingang in einer ersten Richtung empfängt. Im Kontext des Moduseinstellmechanismus 122 kann das erste Zahnrad 128 im zweiten Satz von Zahnrädern 130 als ein Ausgangszahnrad bezeichnet werden. Umgekehrt läuft die Kupplung im zweiten Getriebemodus, wenn die Einwegkupplung 126 Rotationseingang in einer zweiten Richtung empfängt, frei (beispielsweise drehentkoppelt sie die Drehwelle 124 vom ersten Zahnrad 128).
Der zweite Satz von Zahnrädern 130 kann ferner ein zweites Zahnrad 132 umfassen, das an das erste Zahnrad 128 drehgekoppelt ist. In anderen Beispielen können jedoch in dem zweiten Zahnradsatz zusätzliche oder alternative Zahnräder enthalten sein. Der zweite Satz von Zahnrädern 130 kann eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen aufweisen. In einem konkreten Anwendungsfallbeispiel kann das Übersetzungsverhältnis des zweiten Satzes von Zahnrädern 2:2:1 betragen. Andere geeignete Übersetzungsverhältnisse sind jedoch vorstellbar.
Der zweite Satz von Zahnrädern 130 ist in der veranschaulichten Ausführungsform über eine Drehwelle 136 an einen dritten Satz von Zahnrädern 134 drehgekoppelt. Der dritte Satz von Zahnrädern 134 kann ein erstes Zahnrad 138 und ein zweites Zahnrad 140 umfassen. In anderen Ausführungsformen kann der dritte Satz von Zahnrädern 134 jedoch aus dem Getriebe 104 weggelassen sein oder kann eine alternative Anzahl von Zahnrädern umfassen. Der dritte Satz von Zahnrädern 134 kann eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen aufweisen. In einem konkreten Anwendungsfallbeispiel kann das Übersetzungsverhältnis des dritten Satzes von Zahnrädern 1:1 betragen. Andere geeignete Übersetzungsverhältnisse sind jedoch vorstellbar.
Der zweite Satz von Zahnrädern 130 und der dritte Satz von Zahnrädern 134 können unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, um dem Getriebe zu gestatten, an unterschiedliche Fahrbedingungen angepasst werden. Beispielsweise kann der zweite Satz von Zahnrädern 130 ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis als der dritte Satz von Zahnrädern 134 aufweisen. Das niedrigere Übersetzungsverhältnis kann in Szenarien vorteilhaft sein, in denen ein Ausgang mit höherem Drehmoment und niedrigerer Drehzahl gewünscht ist, beispielsweise in Fahrszenarien im Gelände, unter Bedingungen einer starken Zuladung des Fahrzeugs usw. Verschiedene Varianten von Übersetzungsverhältnissen wurden jedoch in Betracht gezogen.
Das Getriebe 104 kann auch eine Kupplung 142 umfassen. Die Kupplung 142 ist in der veranschaulichten Ausführungsform dazu ausgelegt, eine Drehkopplung der Drehwelle 124 mit einem dritten Satz von Zahnrädern 134 herzustellen bzw. zu lösen. Beispielsweise kann die Kupplung 142 den dritten Satz von Zahnrädern 134 mit der Drehwelle 124 verbinden bzw. von ihr trennen. Zum Umsetzen der Trennfunktion kann die Kupplung 142 eine Reibungskupplungsvorrichtung, eine Klauenkupplungsvorrichtung und dergleichen aufweisen. Zum Einstellen der Kupplung 142 können elektrische Aktuatoren, pneumatische Aktuatoren, hydraulische Aktuatoren, Kombinationen davon usw. verwendet werden. In anderen Beispielen können die Kupplung 142 und der dritte Satz von Zahnrädern 134 jedoch aus dem Getriebe 104 weggelassen sein.
Das Getriebe 104 kann auch einen vierten Satz von Zahnrädern 144 umfassen, die mit dem Differenzial 112 drehgekoppelt sind. In anderen Beispielen ist es jedoch möglich, dass der vierte Satz von Zahnrädern 144 nicht im Getriebe 104 enthalten ist. Der vierte Satz von Zahnrädern 144 umfasst im veranschaulichten Beispiel ein erstes Zahnrad 145 und ein zweites Zahnrad 146. In anderen Beispielen kann der vierte Satz von Zahnrädern jedoch eine alternative Anzahl von Zahnrädern enthalten oder kann aus dem Getriebe weggelassen sein. Der vierte Satz von Zahnrädern 144 kann eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen aufweisen. In einem konkreten Anwendungsfallbeispiel kann das Übersetzungsverhältnis des vierten Satzes von Zahnrädern 3:3:1 betragen. Andere geeignete Übersetzungsverhältnisse sind jedoch vorstellbar.
Das Differenzial 112 kann ein Gehäuse 147 mit darin eingeschlossenen Ritzeln 148 enthalten. Die Ritzel 148 sind an Seitenräder 149 drehgekoppelt, die wiederum an Wellen 150 drehgekoppelt sind. Das Differenzial 112 kann zusätzliche Komponenten umfassen, beispielsweise Lager, und/oder eine alternative Konfiguration aufweisen, die eine Übertragung von Rotationsenergie auf die Wellen 150 gestattet. Typen von Differenzialen wie Sperrdifferentiale, Differenziale mit begrenztem Schlupf usw. wurden in Betracht gezogen. Die Wellen 150 sind an Antriebsräder 152 drehgekoppelt, wobei sie eine Antriebsfläche 154 kontaktieren.
Das Fahrzeug 100 kann auch ein Steuerungssystem 160 mit einer Steuerung 162 umfassen. Die Steuerung 162 umfasst einen Prozessor 164 und einen Speicher 166. Der Speicher 166 kann darin gespeicherte Anweisungen verwahren, die, wenn durch den Prozessor ausgeführt, die Steuerung 162 veranlassen, die verschiedenen hierin beschriebenen Verfahren, Steuerungstechniken usw. auszuführen. Der Prozessor 164 kann eine Mikroprozessoreinheit und/oder andere Typen von Schaltungen umfassen. Der Speicher 166 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 166 ein nichtflüchtiger Speicher sein kann.
Die Steuerung 162 kann verschiedene Signale von Sensoren 168 empfangen, die an verschiedene Stellen im Fahrzeug 100 und im Getriebe 104 gekoppelt sind. Die Sensoren können einen Motor-Generator-Geschwindigkeitssensor 170, einen Energiespeichervorrichtungs-Temperatursensor 171, einen Energiespeichervorrichtungs-Ladezustandssensor 172 usw. umfassen. Die Steuerung 162 kann auch Steuerungssignale an verschiedene Aktuatoren 174 senden, die an verschiedene Stellen im Fahrzeug und im Getriebe gekoppelt sind. Beispielsweise kann die Steuerung 162 Signale an den Elektromotor-Generator 106 und die Energiespeichervorrichtung 108 senden, um die Rotationsgeschwindigkeit und/oder -richtung des Motor-Generators einzustellen. Die Steuerung 162 kann auch dazu ausgelegt sein, die modale Konfiguration des Moduseinstellmechanismus 122 einzustellen. Beispielsweise kann die Steuerung 162 einen Steuerungsbefehl an einen Aktuator in dem Moduseinstellmechanismus senden, um den Mechanismus in einen der Betriebsmodi (beispielsweise einen Trennmodus, einen ersten Getriebemodus, einen zweiten Getriebemodus oder einen Sperrmodus) zu setzen. Die anderen steuerbaren Komponenten im Fahrzeug- und Getriebesystem können im Hinblick auf Befehlssignale und Aktuatoreinstellung in einer ähnlichen Weise funktionieren. Beispielsweise kann die Kupplung 142 Befehlssignale von der Steuerung 162 empfangen.
Das Fahrzeug 100 kann auch eine Eingabevorrichtung 176 aufweisen (beispielsweise einen Gangwähler wie einen Schaltknüppel, Schalthebel usw., eine Konsolen-Instrumententafel, eine Berührungsschnittstelle, ein Berührungsfeld, eine Tastatur, eine Maus, Kombinationen davon usw.). Die Eingabevorrichtung 176, die auf Fahrereingabe reagiert, kann eine Modusanforderung erzeugen, die für das Getriebe einen gewünschten Betriebsmodus angibt. Beispielsweise kann in einem Anwendungsfallbeispiel der Fahrer einen Gangwähler in eine Trennposition setzen, um an der Steuerung eine Trennmodusanforderung zu erzeugen. Als Reaktion befiehlt die Steuerung Komponenten (beispielsweise einem Sperrring) in dem Getriebe, in den Trennmodus überzugehen. In anderen Beispielen können jedoch stärker automatisierte Getriebemodusübergänge implementiert werden. Beispielsweise kann die Steuerung das Getriebe automatisch in den Trennmodus setzen, wenn beispielsweise der Ladezustand der Batterie einen Schwellenwert überschritten hat. Verschiedene modale Steuerungsstrategien wurden in Betracht gezogen und werden hierin unter Bezugnahme auf 7 ausführlicher beschrieben.
2-5 veranschaulichen eine Ausführungsform eines Moduseinstellmechanismus 200 in einem Getriebe 202. Es versteht sich, dass der Moduseinstellmechanismus 200 und das Getriebe 202, gezeigt in den 2-5, Beispiele für den Moduseinstellmechanismus 122 und das Getriebe 104 sind, gezeigt in 1. Daher können der Moduseinstellmechanismus 200 und das Getriebe 202, gezeigt in den 2-5, in dem Fahrzeug 100, gezeigt in 1, enthalten sein und die Merkmale des Mechanismus und des Getriebes aus 1 oder umgekehrt in anderen Ausführungsformen aufweisen.
Ein Achssystem 260 ist in den 2-6 bereitgestellt, um einen gemeinsamen Referenzrahmen aufzubauen. Das Achssystem 260 umfasst eine radiale Achse 262 und eine Drehachse 264. Es versteht sich, dass eine radiale Richtung eine beliebige Richtung senkrecht zur Drehachse 264 ist. Ferner bezeichnet die Drehachse 264 die Achse, um die sich einige der Komponenten des Moduseinstellmechanismus drehen. Zur Erläuterung ist die Drehachse 264 die Drehachse einer Ausgangswelle 216 und der daran montierten Komponenten.
Die 2-5 veranschaulichen den Moduseinstellmechanismus 200 in vier verschiedenen Modi (beispielsweise dem Trennmodus, dem ersten Getriebemodus, dem zweiten Getriebemodus und dem Sperrmodus). Nunmehr Bezug nehmend auf 2, befindet sich der Moduseinstellmechanismus 200 in einem Trennbetriebsmodus. Der Moduseinstellmechanismus 200 umfasst ein Eingangszahnrad 204. Das Eingangszahnrad 204 kann an eine Welle eines Elektromotors-Generators, wie etwa des Elektromotors-Generators 106, der in 1 veranschaulicht ist, drehgekoppelt sein. Das Eingangszahnrad 204 kann Zähne 206 aufweisen, die in Zähne in Zahnräder eingreifen, die an der Welle des Motors-Generators angebracht sind, wie etwa das erste Zahnrad 118, das in 1 gezeigt ist. In anderen Beispielen können jedoch andere geeignete Komponenten, wie etwa Ketten, Riemen usw., zur Motoreingangszahnradbefestigung verwendet werden.
Das Eingangszahnrad 204 umfasst eine Ausnehmung 208, in der sich eine Verlängerung 210 eines Sperrrings 212 befindet. Das Positionieren der Verlängerung 210 des Sperrrings 212 in der Ausnehmung 208 des Eingangszahnrads erhöht die Kompaktheit des Getriebes. Die Verlängerung 210 ragt von einem Körper 214 des Sperrrings 212 hervor, der auf einer Ausgangswelle 216 montiert ist. Die Ausgangswelle 216 und das Eingangszahnrad 204 sind möglicherweise nicht direkt miteinander drehgekoppelt und drehen sich daher während bestimmter Betriebsbedingungen (beispielsweise im Trennmodus) unabhängig voneinander. Die Ausgangswelle 216 kann an ein oder mehrere Wellenlager (nicht gezeigt) gekoppelt sein, um deren Drehung zu ermöglichen. Gleichermaßen kann das Eingangszahnrad 204 an ein Zahnradlager (nicht gezeigt) gekoppelt sein, um zu ermöglichen, dass sich das Zahnrad dreht. Wie hierin beschrieben, ist ein Lager eine Vorrichtung, die eine Drehung von daran befestigten Komponenten ermöglicht und Laufringe, Rollenelemente (beispielsweise sphärische Rollen, zylindrische Rollen, konische Rollen, Nadelrollen usw.) usw. aufweisen kann.
Die Sperrringverlängerung 210 umfasst eine Kerbverzahnung 218. Wie hierin definiert, ist eine Kerbverzahnung ein Abschnitt einer Komponente mit radial ausgerichteten Vorsprüngen und Nuten. Beispielsweise können sich in einer beispielhaften Kerbverzahnung Vorsprünge und Nuten nacheinander in einer Umfangsrichtung um die Komponente herum abwechseln. Es versteht sich auch, dass die hierin beschriebenen Kerbverzahnungen entweder interne oder externe Kerbverzahnungen sein können. Die Kerbverzahnung 218 ist auf einer Innenseite eines Abschnitts 220 der Verlängerung 210 gezeigt, der radial nach innen vorsteht. Jedoch kann die Kerbverzahnung 218 in anderen Beispielen auf der Außenseite 222 der Verlängerung 210 enthalten sein, die in einigen Fällen radial nach außen vorstehen kann. Die Ausnehmung 208 umfasst eine Außenwand 224 und eine radial ausgerichtete Wand 226. Jedoch kann die Ausnehmung 208 in anderen Beispielen ein anderes Profil aufweisen. Die Ausnehmung weist ferner einen Schlitz 228 auf. Wenn sich ein Ende des Verlängerungsabschnitts 220 mit der Kerbverzahnung 218 in dem Schlitz 228 befindet, ist das Eingangszahnrad 204 von dem Sperrring 212 drehentkoppelt. Zur Erläuterung, die Kerbverzahnung 218 bleibt von einer Kerbverzahnung 229 in dem Eingangszahnrad 204 gelöst, wenn sie sich in dem Schlitz 228 befindet. Auf diese Weise können sich das Eingangszahnrad 204 und die Ausgangswelle 216 unabhängig voneinander im Trennmodus drehen, was in einer Entkopplung des Motors-Generators von Zahnrädern in dem Getriebe 202 resultiert. Das Platzieren des Getriebes 202 in den Trennmodus kann während bestimmter Betriebsbedingungen wünschenswert sein, beispielsweise, wenn die Energiespeichervorrichtung einen Ladeschwellenwert erreicht hat (beispielsweise einen oberen Ladeschwellenwert, wie etwa 95 % Kapazität, 98 % Kapazität, 99 % Kapazität usw.). Der Ladeschwellenwert der Vorrichtung kann während Bedingungen wie beispielsweise Abschleppen des Fahrzeugs erreicht werden. Somit kann der Trennmodus implementiert werden, wenn das Fahrzeug abgeschleppt wird oder voraussichtlich abgeschleppt wird.
Der Körper 214 des Sperrrings 212 ist dazu ausgelegt, sich in Bezug auf die Ausgangswelle 216 axial zu verschieben. Der Körper 214 umfasst eine Kerbverzahnung 230, die mit einer Kerbverzahnung 232 in der Ausgangswelle 216 zusammenpasst. Die Kerbverzahnungen in dem Sperrringkörper 214 und der Ausgangswelle 216 können eine axiale Verschiebung des Sperrrings in Bezug auf die Welle ermöglichen, um den Moduseinstellmechanismus in verschiedene Betriebsmodi zu bringen.
Ein Aktuator 234, der an den Sperrring 212 gekoppelt ist, ist dazu ausgelegt, den Sperrring 212 in entgegengesetzten axialen Richtungen axial zu verschieben. Der Aktuator 234 kann eine Schaltgabel, einen Kolben, einen Elektromagneten usw. umfassen, um dem Aktuator zu ermöglichen, den Sperrring 212 in die verschiedenen modalen Positionen zu bewegen. Beispielsweise kann ein Schaltgabelbund mit einer Nut 235 in dem Sperrring 212 zusammenpassen und den Ring axial zu dem Gehäuse 244 der Einwegkupplung 246 hin und von diesem weg drängen.
Der Sperrring 212 kann eine weitere Kerbverzahnung 236 und Verlängerung 238 aufweisen. Zur Erläuterung, die Kerbverzahnung 236 befindet sich in einem hinterschnittenen Bereich 240 des Sperrrings 212. Andere Positionen der Kerbverzahnung wurden jedoch in Betracht gezogen. Die Kerbverzahnung 236 ist in einem Gehäuse 244 einer Einwegkupplung 246 von einer Kerbverzahnung 242 beabstandet gezeigt. Im ersten Getriebemodus des Moduseinstellmechanismus befinden sich jedoch die Kerbverzahnungen 236 und 242 miteinander im Eingriff.
Die Einwegkupplung 246 umfasst in dem veranschaulichten Beispiel Freilaufmechanismen 248, positioniert zwischen dem Gehäuse 244 und einer Außenfläche 250 der Ausgangswelle 216. Die Freilaufkupplung sorgt für ein schnelles und effizientes Ein- und Ausrücken sowie geringen Widerstand in der Freilaufkonfiguration. In anderen Beispielen können jedoch andere geeignete Typen von Einwegkupplungen verwendet werden, beispielsweise Einweg-Rollenrampenkupplungen, Keilrampenkupplungen usw. Wenn Dreheingang zu der Kupplung in einer ersten Richtung bereitgestellt ist, ermöglichen die Freilaufmechanismen 248 der Ausgangswelle 216 einen Freilauf. Umgekehrt, wenn Dreheingang zu der Kupplung in der entgegengesetzten Richtung bereitgestellt wird, greifen die Freilaufmechanismen 248 reibschlüssig in die Außenfläche 250 der Ausgangswelle 216 ein, was es dem Gehäuse 244 und der Ausgangswelle 216 ermöglicht, sich im Gleichlauf zu drehen.
Das Gehäuse 244 der Einwegkupplung 246 ist an ein Ausgangszahnrad 252 gekoppelt. Zur Erläuterung, das Gehäuse 244 kann Zähne 254 aufweisen, die in Zähne 256 in dem Ausgangszahnrad 252 eingreifen. In anderen Beispielen kann das Gehäuse 244 jedoch unter Verwendung einer anderen geeigneten Technik drehbar an dem Ausgangszahnrad angebracht sein. Das Ausgangszahnrad wiederum kann über zusätzliche Zahnräder, ein Differenzial, Achswellen usw. mit einer Vielzahl von Antriebsrädern, wie etwa den in 1 gezeigten Antriebsrädern 152, gekoppelt sein.
3 zeigt den Moduseinstellmechanismus 200 im Getriebe 202 im zweiten Getriebemodus (beispielsweise Aktivkupplungsgetriebemodus). Das Eingangszahnrad 204, der Sperrring 212, die Einwegkupplung 246, die Ausgangswelle 216 und das Ausgangszahnrad 252 sind wiederum veranschaulicht. In 3 hat der Aktuator 234 jedoch den Sperrring 212 axial in Richtung der Einwegkupplung 246 verschoben, um die Kerbverzahnung 218 in dem Sperrring 212 mit der Kerbverzahnung 229 in dem Eingangszahnrad 204 in Eingriff zu bringen. Die Kerbverzahnung 229 in dem Eingangszahnrad 204 ist auf einer radial nach innen gewandten Seite 302 der Ausnehmung 208 positioniert. Auf diese Weise verläuft der Drehmomentübertragungsweg vom Eingangszahnrad 204 zum Sperrring 212 und dann zur Ausgangswelle 216. Von der Ausgangswelle 216 wird sich Drehmoment durch die Einwegkupplung 246 zu dem Ausgangszahnrad 252 bewegen, wenn die Klemmkörper 248 eingerückt sind. Wenn jedoch die Klemmkörper 248 ausgerückt sind, wird sich die Ausgangswelle 216 in Bezug auf das Ausgangszahnrad 252 im Freilauf drehen. 3 zeigt auch die Kerbverzahnung 236 in dem Sperrring 212, die von der Kerbverzahnung 242 in dem Gehäuse 244 der Einwegkupplung 246 beabstandet und ausgerückt ist.
4 zeigt den Moduseinstellmechanismus 200 im ersten Getriebemodus (beispielsweise Kupplungs-Bypass-Getriebemodus). Das Eingangszahnrad 204, der Sperrring 212, die Einwegkupplung 246, die Ausgangswelle 216 und das Ausgangszahnrad 252 sind wiederum veranschaulicht. Um in den ersten Getriebemodus einzutreten, versetzt jedoch der Aktuator 234 den Sperrring 212 weiter in Richtung der Einwegkupplung 246, sodass sich die Kerbverzahnung 236 in dem Sperrring 212 mit der Kerbverzahnung 242 in dem Gehäuse 244 im Eingriff befindet. Der Sperrring 212 hält im ersten Modus außerdem den Eingriff zwischen der Kerbverzahnung 218m, dem Sperrring 212 und der Kerbverzahnung 229 im Eingangszahnrad 204 aufrecht. Auf diese Weise verläuft der Drehmomentübertragungsweg im ersten Getriebemodus durch das Eingangszahnrad 204 zum Sperrring 212, vom Sperrring zum Gehäuse 244 der Einwegkupplung 246 und vom Gehäuse der Einwegkupplung zum Ausgangszahnrad 252. Somit wird die Freilauffunktion der Einwegkupplung im ersten Getriebemodus negiert. Es versteht sich, dass im ersten Getriebemodus ein Zurückfahren der Einwegkupplung vermieden werden kann. Der erste Getriebemodus kann implementiert sein, wenn eine Fahrzeugfahrt mit niedriger Geschwindigkeit gewünscht ist und/oder ein Umkehrgetriebebetrieb gewünscht ist.
5 zeigt den Moduseinstellmechanismus 200 im Sperrmodus. Das Eingangszahnrad 204, der Sperrring 212, die Einwegkupplung 246, die Ausgangswelle 216 und das Ausgangszahnrad 252 sind wiederum veranschaulicht. Der Aktuator 234, der an den Sperrring 212 gekoppelt ist, ist ebenfalls in 5 veranschaulicht. Um den Moduseinstellmechanismus in den Sperrmodus zu versetzen, wird der Aktuator 234 eingestellt, um einen Eingriff zwischen dem Sperrring 212 und einer stationären, geschliffenen Komponente 500 zu induzieren. Zur Erläuterung, im Sperrmodus kann eine Kerbverzahnung 502 in der stationären, geschliffenen Komponente 500 mit einer Kerbverzahnung 504 in dem Sperrring 212 zusammengefügt werden. Auf diese Weise kann der Sperrring 212 im Wesentlichen stationär gehalten werden. Folglich kann im Sperrmodus der Drehmomentübertragungspfad durch den Moduseinstellmechanismus von dem Sperrring zu der stationären, geschliffenen Komponente verlaufen. Das Getriebe kann beispielsweise in den Sperrmodus übergehen, wenn das Fahrzeug geparkt ist. Folglich ist die Wahrscheinlichkeit einer unbeabsichtigten Bewegung des Fahrzeugs, während es geparkt ist, verringert. Zusätzlich ist im Sperrmodus die Kerbverzahnung 230 im Sperrring 212 mit der Kerbverzahnung 232 in der Ausgangswelle in Eingriff gezeigt, und die Kerbverzahnung 242 in der Einwegkupplung 246 ist von der Kerbverzahnung 236 im Sperrring 212 beabstandet. Wenn der Moduseinstellmechanismus im Sperrmodus betrieben werden kann, wird die Anzahl der verfügbaren Betriebsmodalitäten im Getriebe weiter erhöht. Folglich ist die Anpassungsfähigkeit des Getriebes erhöht.
6 zeigt eine Freilaufkupplung 600. Die Freilaufkupplung 600 ist eine Ausführungsform der Einwegkupplung 246, gezeigt in den 2-5. Die Freilaufkupplung 600 umfasst eine Vielzahl von Freilaufmechanismen 602, montiert an einem Trägerring 604. Die Freilaufmechanismen 602 können federbelastet sein und sich um die Achse 606 drehen. Die Freilaufmechanismen 602 umfassen gewölbte Oberflächen 508 mit asymmetrischen Profilen. Wenn sich eine drehbare Welle, auf der die Freilaufkupplung montiert ist, beispielsweise die in den 2-5 gezeigte Ausgangswelle 216, in einer Richtung dreht, gelangen die gewölbten Oberflächen 508 in einen Reibeingriff mit einer Außenfläche der Welle. Wenn die Welle hingegen in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird, rücken die gewölbten Oberflächen 608 in den Freilaufmechanismen 602 aus und gestatten der Welle, sich im Freilauf zu drehen, hierin bezeichnet als eine Freilaufkonfiguration. Die Freilaufkupplung gestattet beim Übergang von der Freilaufkonfiguration in die eingerückte Konfiguration ein schnelles und robustes Eingreifen zwischen der Kupplung und der Welle.
2-6 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit relativer Positionierung der verschiedenen Komponenten. Wenn als einander direkt kontaktierend oder direkt gekoppelt gezeigt, können diese Elemente in mindestens einem Beispiel als direkt kontaktierend bzw. 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 vollflächigen Kontakt miteinander liegen, als in einem vollflächigen 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 den anderen Elementen 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). 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. Darüber hinaus können Elemente, die voneinander versetzt sind, als solche bezeichnet werden, in einem weiteren Beispiel.
7 zeigt ein Verfahren 700 zum Betreiben eines Getriebes in einer Elektroantriebsachse. Das Verfahren 700 kann durch die oben unter Bezugnahme auf die 1-6 beschriebenen Elektroantriebsachsen und Getriebe ausgeführt werden. In anderen Beispielen kann jedoch das Verfahren 700 durch andere geeignete Elektroantriebsachsen und/oder Getriebe implementiert werden. Ferner kann das Verfahren 700 in einem nicht-flüchtigen Speicher einer Steuerung gespeichert sein. Das Verfahren 700 kann Anweisungen innerhalb einer Steuerung sowie Aktionen umfassen, die von der Steuerung unternommen werden. Das Verfahren kann ein Empfangen von Signalen von Sensoren und steuerbaren Komponenten, Senden von Befehlen an Komponentenaktuatoren und Ausführen der befohlenen Funktion durch Betrieb der Aktuatoren umfassen.
Bei 702 umfasst das Verfahren ein Feststellen von Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können Motor-Generator-Drehzahl, Motor-Generator-Drehrichtung, Motor-Generator-Temperatur, Sperrringkonfiguration, Ladezustand (State of Charge, SOC) der Energiespeichervorrichtung, Gangwählerposition, Fahrzeugzustand usw. umfassen. Beispielsweise kann der Fahrzeugstatus eine Bedingung angeben, in der das Fahrzeug abgeschleppt wird oder voraussichtlich abgeschleppt wird.
Bei 704 umfasst das Verfahren ein Bestimmen des Betriebsmodus des Getriebes. Beispielsweise kann eine Fahreranforderung, die über eine Eingabevorrichtung (beispielsweise einen Gangwähler) generiert wird, verwendet werden, um zu bestimmen, in welchen Betriebsmodus das Getriebe versetzt werden sollte. In anderen Beispielen können jedoch stärker automatisierte Getriebemodusauswahltechniken verwendet werden. Beispielsweise kann die Steuerung dazu ausgelegt sein, zu antizipieren, ob der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung einen Schwellenwert (beispielsweise 90 % Kapazität, 98 % Kapazität, 99 % Kapazität usw.) überschritten hat oder voraussichtlich überschreiten wird, und in Reaktion darauf das Getriebe in den Trennmodus zu überführen. In einem konkreten Anwendungsfallbeispiel kann festgestellt werden, ob das Fahrzeug abgeschleppt wird oder voraussichtlich abgeschleppt wird, und in Reaktion darauf kann das Getriebe in den Trennmodus überführt werden. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung eine Anforderung für einen Betrieb mit niedrigerer Geschwindigkeit oder Rückwärtsfahrzeugbetrieb empfangen, und in Reaktion darauf kann das Getriebe in den ersten Getriebemodus übergehen. In noch weiteren Beispielen kann die Steuerung eine Anforderung für den Betrieb eines Fahrzeugs mit höherer Geschwindigkeit oder Vorwärtsfahrzeugbetrieb empfangen, und in Reaktion darauf kann das Getriebe in den zweiten Getriebemodus übergehen. In anderen Beispielen kann die Steuerung automatisch bestimmen, ob das Getriebe in den ersten/zweiten Getriebemodus überführt werden soll. Es versteht sich, dass das Überführen der Elektroantriebsachse in die verschiedenen Betriebsmodi das Schalten des Moduseinstellmechanismus umfassen kann, um Kerbverzahnungen in dem Sperrring mit Kerbverzahnungen in dem Eingangszahnrad und/oder dem Gehäuse der Einwegkupplung zu koppeln und zu entkoppeln.
Bei 706 umfasst das Verfahren das Implementieren des Trennmodus, wobei das Verfahren Blöcke 708 und 710 umfasst. Bei 708 umfasst das Verfahren das Drehentkoppeln des Sperrrings von dem Eingangszahnrad. Bei 710 umfasst das Verfahren das Drehentkoppeln des Sperrrings von dem Gehäuse der Einwegkupplung. Auf diese Weise erhält der Motor-Generator keinen Dreheingang von dem Getriebe und liefert keinen Dreheingang an das Getriebe.
Bei 712 umfasst das Verfahren das Implementieren des ersten Getriebemodus, wobei das Verfahren Blöcke 714 und 716 umfasst. Bei 714 umfasst das Verfahren das Drehkoppeln des Sperrrings und des Eingangszahnrads, beispielsweise über einen Kerbverzahnungseingriff. Bei 716 umfasst das Verfahren das Drehkoppeln des Sperrrings und des Gehäuses der Einwegkupplung, beispielsweise über einen Kerbverzahnungseingriff. Auf diese Weise wird die Einwegkupplung umgangen, und Sperrring und Ausgangsrad drehen sich gemeinsam. Folglich kann auf Wunsch ein Zurückfahren der Einwegkupplung vermieden werden. Ferner weisen die aktivierten Gänge im Getriebe im ersten Getriebemodus ein erstes Übersetzungsverhältnis auf.
Bei 718 umfasst das Verfahren das Implementieren des zweiten Getriebemodus, wobei das Verfahren Blöcke 720 und 722 umfassen kann. Bei 720 umfasst das Verfahren das Drehkoppeln des Sperrrings und des Eingangszahnrads. Nachfolgend, bei 722, umfasst das Verfahren das Drehentkoppeln des Sperrrings von dem Gehäuse der Einwegkupplung. Auf diese Weise umfasst der Drehmomentübertragungspfad durch das Getriebe die Einwegkupplung, die es der Kupplung ermöglicht, mit dem Ausgangszahnrad in Eingriff zu gelangen und sich gemeinsam mit ihm in eine Richtung zu drehen, und sich in der entgegengesetzten Richtung im Freilauf zu drehen. Ferner weisen die aktivierten Gänge im Getriebe im zweiten Getriebemodus ein zweites Übersetzungsverhältnis auf, das sich von dem ersten Übersetzungsverhältnis, das dem ersten Getriebemodus zugeordnet ist, unterscheidet. Beispielsweise kann das erste Übersetzungsverhältnis kleiner als das zweite Übersetzungsverhältnis sein oder umgekehrt. Auf diese Weise kann das Übersetzungsverhältnis des Getriebes auf Grundlage von Fahrzeugbetriebsbedingungen eingestellt werden, sodass das Getriebe angepasst werden kann, um gewünschte Radantriebseigenschaften, beispielsweise während der Fahrt, zu zeigen.
Bei 724 umfasst das Verfahren das Implementieren eines Sperrmodus, wobei das Verfahren den Block 726 umfasst. Bei 726 umfasst das Verfahren das Drehkoppeln des Sperrrings und der geschliffenen Komponente. Auf diese Weise kann das Getriebe in einem stationären Modus gehalten werden, beispielsweise während des Parkens des Fahrzeugs. Folglich kann die Wahrscheinlichkeit einer unbeabsichtigten Bewegung des Fahrzeugs, während es geparkt ist, verringert werden. Das Implementieren des Sperrmodus kann in einigen Beispielen ein Drehentkoppeln des Sperrrings von dem Gehäuse der Einwegkupplung und damit das Drehentkoppeln des Sperrrings von dem Eingangszahnrad umfassen. Auf diese Weise kann sich der Drehmomentübertragungsweg im Sperrmodus vom Ausgangszahnrad zur Ausgangswelle zum Sperrring und dann zur stationären, geschliffenen Komponente bewegen.
Es versteht sich, dass sich die in 7 gezeigten Getriebemodi gegenseitig ausschließen. Das heißt, dass während der Arbeit des Getriebes in einem der ausgewählten Modi die anderen Modi nicht auftreten. Ferner versteht es sich auch, dass die Betriebsmodi abhängig von Betriebsbedingungen im Fahrzeug, Fahrereingabe usw. umgeschaltet werden können. Auf diese Weise wird die Anpassungsfähigkeit der Getriebe erweitert.
Der technische Effekt des Bereitstellens einer Elektroantriebsachse mit einem Getriebe mit einem Sperrring, betreibbar in einem Trennmodus und/oder den anderen Betriebsmodi (beispielsweise den Getriebemodi und dem Sperrmodus), besteht darin, die Fähigkeiten und Anpassungsfähigkeit des Getriebes zu erweitern. Der Trennmodus kann es der Antriebsachse auch ermöglichen, Szenarien zu vermeiden, in denen der Motor-Generator unerwünschten Strom erzeugt. Darüber hinaus ermöglicht die Bereitstellung des Sperrrings mit Trennfunktionalität auch, dass die Achse, falls gewünscht, eine relativ kompakte Anordnung unter Erweiterung der modalen Funktionalität der Getriebe erreicht.
In den folgenden Abschnitten wird die Erfindung näher beschrieben. In einem Aspekt umfasst eine Elektroantriebsachse: einen Elektromotor-Generator, der an ein Getriebe drehgekoppelt ist, umfassend: eine Einwegkupplung, montiert an einer Ausgangswelle und betreibbar in einer eingerückten Konfiguration und einer ausgerückten Konfiguration, wobei die Einwegkupplung in der eingerückten Konfiguration Rotationsenergie von der Ausgangswelle auf ein Ausgangszahnrad überträgt, das an eine Vielzahl von Antriebsrädern drehgekoppelt ist; und einen Moduseinstellmechanismus, umfassend einen Sperrring, drehgekoppelt an die Ausgangswelle und dazu ausgelegt, in einer Vielzahl von Betriebsmodi wahlweise in ein Eingangszahnrad und die Einwegkupplung einzugreifen.
In einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer Elektroantriebsachse in einem Fahrzeug bereitgestellt, das ein Schalten eines Moduseinstellmechanismus in einen Trennmodus umfasst, wobei im Trennmodus ein Sperrring von einem Eingangszahnrad drehentkoppelt ist; wobei das Eingangszahnrad an einen Elektromotor-Generator drehgekoppelt ist; wobei eine Einwegkupplung an einer Ausgangswelle montiert ist; wobei der Moduseinstellmechanismus den an die Ausgangswelle drehgekoppelten Sperrring umfasst; und wobei die Ausgangswelle an ein Ausgangszahnrad gekoppelt ist, das an eine Vielzahl von Antriebsrädern drehgekoppelt ist. In einem ersten Beispiel kann das Verfahren ferner ein Schalten des Moduseinstellmechanismus in einen ersten Getriebemodus umfassen, wobei im ersten Getriebemodus: Rotationsenergie vom Eingangszahnrad auf den Sperrring übertragen wird; und Rotationsenergie vom Sperrring direkt auf ein Gehäuse der Einwegkupplung übertragen wird. In einem zweiten Beispiel kann das Verfahren ferner ein Schalten des Moduseinstellmechanismus in einen zweiten Getriebemodus umfassen, wobei im zweiten Getriebemodus: Rotationsenergie vom Eingangszahnrad auf den Sperrring übertragen wird; und Rotationsenergie vom Sperrring auf die Ausgangswelle übertragen wird.
In noch einem weiteren Aspekt ist eine Elektroantriebsachse bereitgestellt, die einen Elektromotor-Generator umfasst, der drehgekoppelt ist an ein Getriebe, umfassend: eine Einwegkupplung, montiert an einer Ausgangswelle und betreibbar in einer eingerückten Konfiguration und einer ausgerückten Konfiguration, wobei die Einwegkupplung in der eingerückten Konfiguration Rotationsenergie von der Ausgangswelle auf ein Ausgangszahnrad überträgt, das an eine Vielzahl von Antriebsrädern drehgekoppelt ist; und einen Moduseinstellmechanismus, umfassend einen Sperrring, drehgekoppelt an die Ausgangswelle; wobei in einem Trennmodus der Sperrring in dem Moduseinstellmechanismus von der Einwegkupplung und dem Eingangszahnrad drehentkoppelt ist.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Moduseinstellmechanismus über axiale Verschiebung des Sperrrings wahlweise in das Eingangszahnrad und die Einwegkupplung eingreifen.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Moduseinstellmechanismus dazu ausgelegt sein, in einem Trennmodus zu arbeiten, in dem der Sperrring von dem Eingangszahnrad und der Einwegkupplung drehentkoppelt ist.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann im Trennmodus eine erste Sperrringkerbverzahnung im Sperrring von einer Zahnradkerbverzahnung im Eingangszahnrad entkoppelt sein; und eine zweite Sperrringkerbverzahnung im Sperrring kann von einer ersten Kupplungskerbverzahnung in einem Gehäuse der Einwegkupplung entkoppelt sein.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Moduseinstellmechanismus dazu ausgelegt sein, in einem ersten Getriebemodus zu arbeiten, in dem: der Sperrring drehbar an das Eingangszahnrad gekoppelt ist; und ein Gehäuse der Einwegkupplung ist drehbar im Eingriff mit dem Sperrring.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann in dem ersten Getriebemodus: eine erste Sperrringkerbverzahnung in dem Sperrring in kämmendem Eingriff mit einer Zahnradverzahnung in dem Eingangszahnrad sein; und eine zweite Sperrringkerbverzahnung in dem Sperrring kann in kämmendem Eingriff mit einer zweiten Kupplungskerbverzahnung in dem Gehäuse der Einwegkupplung sein.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann in einem zweiten Getriebemodus eine erste Sperrringkerbverzahnung im Sperrring in kämmendem Eingriff mit einer Zahnradkerbverzahnung im Eingangszahnrad sein; und eine zweite Sperrringkerbverzahnung im Sperrring kann von einer ersten Kupplungskerbverzahnung in einem Gehäuse der Einwegkupplung entkoppelt sein.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Getriebe ferner ein Differenzial umfassen, das dazu ausgelegt ist, Rotationsenergie von dem Ausgangszahnrad auf die Vielzahl von Antriebsrädern zu übertragen.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die Einwegkupplung eine Freilaufkupplung sein, die eine Vielzahl von Freilaufmechanismen umfasst, positioniert zwischen einem Gehäuse der Freilaufkupplung und einer Oberfläche der Ausgangswelle.
In einem beliebigen der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Moduseinstellmechanismus in Reaktion auf das Feststellen einer Fahrzeugabschleppbedingung in den Trennmodus geschaltet werden, wobei die Fahrzeugabschleppbedingung eine Bedingung ist, in welcher das Fahrzeug abgeschleppt wird oder erwartet wird, dass es über ein zum Ziehen des Fahrzeugs ausgelegtes Abschleppfahrzeug abgeschleppt wird.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Schalten des Moduseinstellmechanismus in den Trennmodus axiales Verschieben des Sperrrings weg von der Einwegkupplung umfassen.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte können die Elektroantriebsachsen ferner ein Differenzial umfassen, das dazu ausgelegt ist, Rotationsenergie von dem Ausgangszahnrad auf die Vielzahl von Antriebsrädern zu übertragen.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die Elektroantriebsachse ferner eine Steuerung umfassen, die in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeicherte Anweisungen enthält, die bei Ausführung die Steuerung veranlassen: den Moduseinstellmechanismus in den Trennmodus zu schalten.
In einem beliebigen der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Moduseinstellmechanismus in Reaktion auf das Feststellen eines Auftretens einer Fahrzeugabschleppbedingung in einem Fahrzeug, das die Elektroantriebsachse umfasst, in den Trennmodus geschaltet werden, und wobei die Fahrzeugabschleppbedingung eine Bedingung ist, in welcher das Fahrzeug abgeschleppt wird oder erwartet wird, dass es über ein zum Ziehen des Fahrzeugs ausgelegtes Abschleppfahrzeug abgeschleppt wird.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die Elektroantriebsachse ferner eine Steuerung umfassen, die in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeicherte Anweisungen enthält, die bei Ausführung die Steuerung veranlassen: den Moduseinstellmechanismus in einen ersten Getriebemodus zu schalten, in dem: der Sperrring drehbar an das Eingangszahnrad gekoppelt ist; und ein Gehäuse der Einwegkupplung befindet sich in einem Dreheingriff mit dem Sperrring.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die Elektroantriebsachse ferner eine Steuerung umfassen, die in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeicherte Anweisungen enthält, die bei Ausführung die Steuerung veranlassen: den Moduseinstellmechanismus in einen zweiten Getriebemodus zu schalten, in dem: sich eine erste Sperrringkerbverzahnung im Sperrring in kämmendem Eingriff mit einer Zahnradkerbverzahnung im Eingangszahnrad befindet; und eine zweite Sperrringkerbverzahnung im Sperrring ist von einer Kerbverzahnung in einem Gehäuse der Einwegkupplung entkoppelt.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Moduseinstellmechanismus in Reaktion auf die Feststellung, dass ein Ladezustand einer Energiespeichervorrichtung, die elektrisch an den Elektromotor-Generator gekoppelt ist, einen Schwellenwert überschritten hat, in den Trennmodus geschaltet werden.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Moduseinstellmechanismus dazu ausgelegt sein, in einem ersten Getriebemodus zu arbeiten, in dem: der Sperrring an das Eingangszahnrad drehgekoppelt ist; und ein Gehäuse der Einwegkupplung befindet sich in einem Dreheingriff mit dem Sperrring; wobei in dem ersten Getriebemodus: sich eine erste Sperrringkerbverzahnung in dem Sperrring in kämmendem Eingriff mit einer Zahnradverzahnung in dem Eingangszahnrad befinden kann; und eine zweite Sperrringkerbverzahnung in dem Sperrring kann sich in kämmendem Eingriff mit einer zweiten Kupplungsverzahnung in dem Gehäuse der Einwegkupplung befinden.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann der Moduseinstellmechanismus dazu ausgelegt sein, in einem Sperrmodus zu arbeiten, in dem sich eine Kerbverzahnung im Sperrring im Eingriff mit einer geschliffenen Kerbverzahnung befindet.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Verfahren ferner das Schalten des Moduseinstellmechanismus in einen ersten Getriebemodus umfassen, im Kupplungs-Bypass-Modus: wird Rotationsenergie von dem Eingangszahnrad auf den Sperrring übertragen; und Rotationsenergie wird von dem Sperrring direkt auf ein Gehäuse der Einwegkupplung übertragen; und Schalten des Modus-Einstellmechanismus in einen zweiten Getriebemodus, im zweiten Getriebemodus: wird Rotationsenergie vom Eingangszahnrad auf den Sperrring übertragen; und Rotationsenergie wird vom Sperrring auf die Ausgangswelle übertragen.
In jeglichem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Verfahren ferner ein Schalten des Moduseinstellmechanismus in einen Sperrmodus umfassen, im Sperrmodus: befindet sich der Sperrring in einem Dreheingriff mit einer stationären, geschliffenen Kerbverzahnung.
In einer anderen Darstellung ist ein Moduseinstellmechanismus in einem Achsgetriebe bereitgestellt, der einen axial versetzbaren Sperrring umfassen kann, der dazu ausgelegt ist, sich wahlweise im Eingriff mit einem Eingangszahnrad, gekoppelt an einen Elektromotor, und einer Einwegkupplung, gekoppelt an ein Differenzial, um den Elektromotor mit dem Differenzial drehzukoppeln und ihm vom Differenzial zu entkoppeln, zu befinden.
Während vorstehend verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurden, versteht es sich, dass sie beispielhaft und nicht einschränkend dargelegt wurden. Dem Fachmann ist offenkundig, dass der offenbarte Gegenstand in anderen konkreten Formen verkörpert sein kann, ohne vom Geist oder essenziellen Charakteristika davon abzuweichen. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht restriktiv zu betrachten.
Es ist zu beachten, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuerungs- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor-, Getriebe- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerungsverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert werden und können von dem Steuerungssystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und sonstiger Fahrzeughardware umfasst, ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere von einer Reihe von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie ereignisgesteuerte, unterbrechungsgesteuerte, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Verschiedene veranschaulichte Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen auch weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge des Verarbeitens nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern dient der einfachen Veranschaulichung und Beschreibung. Eine oder mehrere von den dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen kann/können abhängig von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt 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 Fahrzeughardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung umfasst.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen in ihrer Natur beispielhaft sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, da viele Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technologie auf Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge mit Motoren mit einer Vielzahl geeigneter Konfiguration (z. B. V-4, 1-4, 16, Boxermotor mit 4 Zylindern und sonstige Motortypen) angewendet werden. 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.
Wenn hierin verwendet, wird der Begriff „annähernd“ so ausgelegt, dass er plus oder minus fünf Prozent des Bereichs umfasst, sofern nicht anders angegeben.
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 umfassen, 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

Elektroantriebsachse, umfassend: einen Elektromotor-Generator, drehgekoppelt an ein Getriebe, umfassend: eine Einwegkupplung, montiert an einer Ausgangswelle und betreibbar in einer eingerückten Konfiguration und einer ausgerückten Konfiguration, wobei die Einwegkupplung in der eingerückten Konfiguration Rotationsenergie von der Ausgangswelle auf ein Ausgangszahnrad überträgt, das an eine Vielzahl von Antriebsrädern drehgekoppelt ist; und einen Moduseinstellmechanismus, umfassend einen Sperrring, drehgekoppelt an die Ausgangswelle und dazu ausgelegt, in einer Vielzahl von Betriebsmodi wahlweise in ein Eingangszahnrad und die Einwegkupplung einzugreifen.
Elektroantriebsachse nach Anspruch 1, wobei der Moduseinstellmechanismus über axiale Verschiebung des Sperrrings wahlweise in das Eingangszahnrad und die Einwegkupplung eingreift.
Elektroantriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Moduseinstellmechanismus dazu ausgelegt ist, in einem Trennmodus zu arbeiten, in dem der Sperrring von dem Eingangszahnrad und der Einwegkupplung drehentkoppelt ist.
Elektroantriebsachse nach Anspruch 3, wobei im Trennmodus: eine erste Sperrringkerbverzahnung im Sperrring von einer Zahnradkerbverzahnung im Eingangszahnrad entkoppelt ist; und eine zweite Sperrringkerbverzahnung im Sperrring von einer ersten Kupplungskerbverzahnung in einem Gehäuse der Einwegkupplung entkoppelt ist.
Elektroantriebsachse nach einem der Ansprüche 3 und 4, wobei der Moduseinstellmechanismus dazu ausgelegt ist, in einem ersten Getriebemodus zu arbeiten, in dem: der Sperrring an das Eingangszahnrad drehgekoppelt ist; und sich ein Gehäuse der Einwegkupplung in einem Dreheingriff mit dem Sperrring befindet; und wobei im ersten Getriebemodus: sich eine erste Sperrringkerbverzahnung im Sperrring in kämmendem Eingriff mit einer Zahnradkerbverzahnung im Eingangszahnrad befindet; und sich eine zweite Sperrringkerbverzahnung im Sperrring in kämmendem Eingriff mit einer zweiten Kupplungskerbverzahnung im Gehäuse der Einwegkupplung befindet.
Elektroantriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Moduseinstellmechanismus dazu ausgelegt ist, in einem Sperrmodus zu arbeiten, in dem sich eine Kerbverzahnung im Sperrring im Eingriff mit einer geschliffenen Kerbverzahnung befindet.
Elektroantriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich in einem zweiten Getriebemodus eine erste Sperrringkerbverzahnung im Sperrring in kämmendem Eingriff mit einer Zahnradkerbverzahnung im Eingangszahnrad befindet; und eine zweite Sperrringkerbverzahnung im Sperrring von einer ersten Kupplungskerbverzahnung in einem Gehäuse der Einwegkupplung entkoppelt ist.
Elektroantriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Getriebe ferner ein Differenzial umfasst, das dazu ausgelegt ist, Rotationsenergie von dem Ausgangszahnrad auf die Vielzahl von Antriebsrädern zu übertragen, und/oder wobei die Einwegkupplung eine Freilaufkupplung ist, umfassend eine Vielzahl von Freilaufmechanismen, positioniert zwischen einem Gehäuse des Einwegkupplung und einer Oberfläche der Ausgangswelle.
Elektroantriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Steuerung, die in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeicherte Anweisungen enthält, die bei Ausführung die Steuerung veranlassen: den Moduseinstellmechanismus in den Trennmodus zu schalten; und/oder den Moduseinstellmechanismus in einen ersten Getriebemodus zu schalten, in dem: der Sperrring an das Eingangszahnrad drehgekoppelt ist; und sich ein Gehäuse der Einwegkupplung in einem Dreheingriff mit dem Sperrring befindet.
Elektroantriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Steuerung, die in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeicherte Anweisungen enthält, die bei Ausführung die Steuerung veranlassen: den Moduseinstellmechanismus in einen zweiten Getriebemodus zu schalten, in dem: sich eine erste Sperrringkerbverzahnung im Sperrring in kämmendem Eingriff mit einer Zahnradkerbverzahnung im Eingangszahnrad befindet; und eine zweite Sperrringkerbverzahnung im Sperrring von einer Kerbverzahnung in einem Gehäuse der Einwegkupplung entkoppelt ist; und wobei der Moduseinstellmechanismus in Reaktion auf das Feststellen eines Auftretens einer Fahrzeugabschleppbedingung in einem Fahrzeug, welches die Elektroantriebsachse umfasst, in den Trennmodus geschaltet wird, und wobei die Fahrzeugabschleppbedingung eine Bedingung ist, in welcher das Fahrzeug abgeschleppt wird oder erwartet wird, dass es über ein zum Abschleppen des Fahrzeugs ausgelegtes Abschleppfahrzeug gezogen wird.
Verfahren zum Betreiben einer Elektroantriebsachse in einem Fahrzeug, umfassend: Schalten eines Moduseinstellmechanismus in einen Trennmodus, wobei im Trennmodus ein Sperrring von einem Eingangszahnrad drehentkoppelt ist; wobei das Eingangszahnrad an einen Elektromotor-Generator drehgekoppelt ist; wobei auf einer Ausgangswelle eine Einwegkupplung montiert ist; wobei der Moduseinstellmechanismus den an die Ausgangswelle drehgekoppelten Sperrring umfasst; und wobei die Ausgangswelle an ein Ausgangszahnrad gekoppelt ist, das an eine Vielzahl von Antriebsrädern drehgekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Schalten des Moduseinstellmechanismus in einen ersten Getriebeumgehungsmodus, wobei im ersten Getriebemodus: Rotationsenergie vom Eingangszahnrad auf den Sperrring übertragen wird; und Rotationsenergie vom Sperrring direkt auf ein Gehäuse der Einwegkupplung übertragen wird; und Schalten des Moduseinstellmechanismus in einen zweiten Getriebemodus, wobei im zweiten Getriebemodus: Rotationsenergie vom Eingangszahnrad auf den Sperrring übertragen wird; und Rotationsenergie vom Sperrring auf die Ausgangswelle übertragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 12, ferner umfassend ein Schalten des Moduseinstellmechanismus in einen Sperrmodus; wobei sich der Sperrring im Sperrmodus in einem Dreheingriff mit einer stationären, geschliffenen Kerbverzahnung befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Moduseinstellmechanismus in Reaktion darauf, dass festgestellt wurde, dass ein Ladezustand einer Energiespeichervorrichtung, die elektrisch an den Elektromotor-Generator gekoppelt ist, einen Schwellenwert überschritten hat, in den Trennmodus geschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei ein Schalten des Moduseinstellmechanismus in den Trennmodus ein axiales Verschieben des Sperrrings weg von der Einwegkupplung umfasst, und/oder wobei die Elektroantriebsachse ein Differenzial umfasst, das dazu ausgelegt ist, Rotationsenergie von dem Ausgangszahnrad auf die Vielzahl von Antriebsrädern zu übertragen.