Parking Lock Integration for Electric Axle Drives by Multi-Objective Design Optimization

Aus Gründen der Fahrzeugsicherheit sind elektrisch angetriebene Achsen oftmals mit einer Parksperre ausgestattet, welche in Redundanz mit der Feststellbremse eine Bewegung des Fahrzeugs während des Parkens verhindert. Zur Integration der Parksperre in den Antrieb sind eine Vielzahl an Einbaupositionen denkbar, welche einen direkten Einfluss auf den notwendigen Bauraum des Antriebs haben. Darüber hinaus kann eine Betätigung der Parksperre bei kleiner Fahrzeuggeschwindigkeit und Talfahrt geschehen, was zu hohen Belastungen der Antriebsstrangkomponenten führen kann. Diese Belastungen hängen unter anderem von der Einbauposition der Parksperre ab und müssen bei der Auslegung des Antriebs berücksichtigt werden, um ein späteres Versagen zu verhindern. Dadurch ist die Gestaltung von Wellen, Zahnrädern und Lagern im Getriebe durch die Parksperrenintegration beeinflusst und eine suboptimal integrierte Parksperre kann zu unerwünscht hohen Kosten und verringerter Effizienz des Antriebs führen. Gemeinsam mit der Auswirkung auf den notwendigen Bauraum des Antriebs ergibt sich somit eine komplexe Problemstellung bei der Ermittlung der optimalen Parksperrenintegration. Um die Problemkomplexität zu reduzieren, wird eine um die Parksperrenintegration erweiterte Auslegungsmethode für elektrisch angetriebene Achsen vorgeschlagen, welche auf einer computergestützten, multikriteriellen Optimierung auf Systemebene des Antriebs basiert. Die vorgeschlagene Methodik wird anhand einer Fallstudie demonstriert und die Auswirkung der Parksperrenintegration auf die Optimalität eines exemplarischen Achsantriebs gezeigt.