JP2003027982A - 自動車用駆動システム - Google Patents

自動車用駆動システム

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JP2003027982A
JP2003027982A JP2002098828A JP2002098828A JP2003027982A JP 2003027982 A JP2003027982 A JP 2003027982A JP 2002098828 A JP2002098828 A JP 2002098828A JP 2002098828 A JP2002098828 A JP 2002098828A JP 2003027982 A JP2003027982 A JP 2003027982A
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planetary gear
drive
gear set
transmission
drive system
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Peter Ziemer
ペーター、ツィマー
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ZF Friedrichshafen AG
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    • B60K2006/268—Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
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    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18036—Reversing
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    • 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
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動装置（１）が発生したトルクを自動車の
駆動輪（６）に伝達し、かつ変換するためのクラッチ
（２）及び変速機（３）を有し、モータとして使用でき
る電気機械（７）がスタータとして設けられている、駆
動装置（１）により駆動される自動車のための駆動シス
テムにおいて、取付け場所のなるべく大きな節減が得ら
れるように、上記の構成部分が少なくとも部分的に多機
能に構成されている駆動システムを提供することを課題
とする。 【解決手段】 電気機械（７）および駆動装置（１）が
それぞれ、一方の回転方向のトルク及び逆の回転方向の
トルクを発生できるように構成する。好適には逆転装置
も廃止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は変速機と、スタータ
として設けられた電気機械とを有し、駆動装置によって
駆動される自動車のための、請求項１の上位概念で詳し
く定義された種類の駆動システム及びこの駆動システム
のための変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の駆動システムは自動車の駆動に
必要な動力を発生するための駆動装置及びこの動力を車
両の駆動輪に伝達するためのドライブトレインからな
る。ドライブトレインは駆動装置が発生したトルクの伝
達と変換のために、車両の駆動装置と出力部との間で動
力伝達経路を断続する通常１個のクラッチと、トルク及
び回転数の変換のための変速機と、動力の伝達及び動力
の方向転換のための推進軸と、動力伝達経路の分割及び
方向転換のための差動装置とを有する。
【０００３】変速機の構成の仕方は多種多様であり、車
両の駆動方式に左右される。しかしすべての変速機に共
通するのは、十分に高い駆動トルク又は駆動力で所望の
走行速度に相当する回転数及びトルクが駆動輪に現われ
るように、エンジン回転数及びエンジントルクを変換す
る課題である。また変速機には駆動輪の回転方向の逆転
により後退を可能にする役割がある。補助機能「後退」
の実現のために、多数の構造の逆転装置がある。
【０００４】また近代的構造の車両のための駆動システ
ムは、しばしば内燃機関と変速機の間の駆動システムに
配設され、内燃機関として構成された駆動装置のための
スタータ機能を受け持つ電気機械を有する。通常この電
気機械はさらに発電機として使用することができる。
【０００５】このような電動始動機械の一例がドイツ国
特許公報ＤＥ １９８ １７ ４９７Ａ１に記載されてい
る。この電気機械は、内燃機関をクランクアップし、少
なくとも内燃機関の始動に必要なスタート回転数まで加
速するエンジン回転数へ内燃機関のクランク軸を加速す
るための、外部動力源すなわちスタータとして利用され
る。内燃機関はこのスタート回転数により自力で回転し
続けることができる
【０００６】電力用電子装置及び蓄電媒体としての始動
用コンデンサとともに、この電気機械は自動車の在来の
スタータ、ダイナモ及びフライホイールに取って代わ
り、発電機として電力供給を制御する。
【０００７】中間ハウジングに配設された電気機械によ
って駆動ユニットが延長されることは不利なことであ
る。またスタータ・発電機セットとして設けられ、駆動
機関と変速機の間に配設された別個の電気機械を、変速
機又は駆動装置の機能と組み合わせることはできない
し、又は多額の費用をかけなければできないことであ
る。
【０００８】それでもこの電気機械を半電動式駆動シス
テム又はいわゆる「ハイブリッド駆動装置」に組込む開
発が知られている。ハイブリッド駆動装置は駆動装置と
して主に内燃機関を備え、内燃機関が自動車の大きな性
能と走行距離を可能にする。これに対して補助電気機械
は電動駆動装置の利点、例えばブレーキエネルギーの利
用及び無放出運転をもたらすが、走行距離と出力は限ら
れている。
【０００９】後者の解決策は内燃機関のドライブトレイ
ンへの電気機械の広範なシステム統合をもたらし、電気
機械はスタータ又は車載回路網発電機の役割を受け持つ
こともできるが、それで特に変速機側に取付け場所の目
立った節減は認められない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底にあるの
は、駆動装置、クラッチ、変速機及びスタータとして設
けられ、少なくともモータとして使用し得る電気機械を
有する駆動システムにおいて、取付け場所のなるべく大
きな節減が得られるように、上記の構成部分が少なくと
も部分的に多機能に構成されている駆動システムを提供
する課題である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は請求項１の特徴に基づく駆動システム及び請求項１２
の特徴に基づく変速機によって解決される。
【００１２】スタータとして設けられた電気機械も駆動
装置もそれぞれ一方の回転方向のトルクと逆の回転方向
のトルクを発生することができる、本発明に係る駆動シ
ステムによって、自動車変速機に機械式逆転装置を設け
ずに、前進段と後退段が具合よく実現される。
【００１３】このようにして極めて簡単な手段によって
変速機の機械部品の大幅な節減とともに取付け場所の著
しい節減が得られる。特に逆転装置が大きな場所をとる
タイプの変速機、例えば無段自動変速機では本発明に基
づく駆動システムの実施形態が特に有利である。
【００１４】こうして節減された取付け場所は変速機の
構造の小型化とそれに応じた重量及びコスト節減のた
め、又は変速機の外部寸法を変えないで別の前進段を実
現するために利用することができる。
【００１５】その場合本発明はいずれにせよ存在する、
スタータとして機能する電気機械を簡単に利用すること
ができる。電気機械はドライブトレインの軸と結合さ
れ、又はこれと並列に配設することができる。技術的に
問題なく逆の回転方向に回転することができるこの電気
機械は、同時に変速機の逆転装置の役割又は機能を受け
持つ。スタータの役割をする電気機械が例えば走行用駆
動装置又は副駆動装置として利用され、車載回路網のた
めの発電機として機能し、又はブレーキエネルギーの回
収のために利用されることによって、すでに他の機能も
受け持つならば、上記のことが可能である。
【００１６】有利な実施形態では、電気機械がモータ及
び発電機として使用可能であり、スタータ・発電機シス
テムをなすように構成することができる。このために原
則としてあらゆる種類の電気機械、例えば転極により２
つの回転方向で操作することができる電気機械が適して
いる。その場合直流機、交流機、三相非同期機又は三相
同期機を使用することができる。特に好適なのは、イン
バータ制御三相機の使用である。クランク軸の２つの回
転方向に高いトルクを掛けるために、この電気機械がよ
く適合する。
【００１７】しかし電気機械は必ずスタータ・発電機シ
ステムとして構成されなければならないわけでなく、場
合によってはもっぱらクランク軸を加速する純電動スタ
ータであることも可能である。その場合は例えば運転時
に必要なエネルギーを調達するために、適当な装備を有
する在来のダイナモを設けることができる。
【００１８】スタータ・発電機システムとしての電気機
械の実施形態では、回転方向の変更の前の駆動装置の回
転運動の制動が電気機械の発電ブレーキによって行われ
るように構成することが好ましい。
【００１９】駆動装置のこのような的確かつ高性能な制
動によって、例えば２００ミリ秒の極めて高速の回転方
向変更が可能である。こうして後退段と前進段との間で
極めて高速の変更を高い安全性で実施することができ
る。
【００２０】好適な実施形態では駆動装置はクランク軸
と連結したピストンでシリンダの燃焼室をそれぞれ画定
した内燃機関を具備し、内燃機関の制御はクランク軸位
置に関する情報に従って行われる。この種の駆動装置は
クランク角の検出のためのセンサ装置と同様に周知のこ
とである。従って駆動装置側では、本発明に係る駆動シ
ステムで使用するために、既存の内燃機関を僅かに調整
するだけでよい。
【００２１】内燃機関の制御は、燃焼室の諸過程をクラ
ンク軸の回転度で円形に作図した制御線図に従って行な
うことが好ましい。その場合ピストンの上死点と下死点
の間の軸は対称軸をなし、クランク軸の回転方向の変更
の際に燃焼室の諸過程の制御はこの対称軸に関して左右
対称に行われる。
【００２２】本発明の特に好適な実施形態では、回転方
向の逆転のために内燃機関を遮断するときに、クランク
軸に現われる逆回転方向へのバックスイングが回転方向
の逆転の加速のために利用されるように構成することが
できる。
【００２３】在来の弁駆動機構を備えた内燃機関では、
エンジン停止時にクランク軸位置に応じて圧縮力の発生
及び圧縮力の解消の結果、回転数ゼロ線の周辺でクラン
ク軸の回転振動の減衰が起こることが判明した。測定結
果が示すところでは、その場合内燃機関は１０分の１秒
領域で逆回転方向へ、即ち逆向きに回転数約１５０ｒｅ
ｖ／ｍｉｎまで加速される。在来の駆動システムですで
に現われるクランク軸の逆動が、今や本発明に基づき回
転方向の逆転時にスタータモータを支援するために利用
される。こうして回転方向の逆転の加速が具合よく得ら
れる。
【００２４】この「逆揺れ」効果を最適に利用すること
ができるように、バックスイング、燃焼室の諸過程の制
御及び少なくともスタータとして利用される電気機械を
相互に同調させて、クランク軸が所定の角位置で回転数
ゼロ線を通過するようにすることが好ましい。
【００２５】クランク軸が燃焼室内の最大圧力発生の時
点で回転数ゼロ線を通過すれば、この調整が特に好結果
をもたらす。なぜならこの時点で最大の「逆揺れ」効
果、即ち運動エネルギーに変換できる最大の潜在エネル
ギーが現われるからである。
【００２６】ところが圧縮エネルギーの活用は必ずしも
回転方向の逆転時に運動エネルギーへの変換のために利
用しなければならないわけでない。例えば運転者が同じ
走行方向へ引き続き運転することを決定した場合は、同
じ走行方向への再始動のときにクランク軸を加速するの
にこれが好都合だからである。
【００２７】本発明は基本的に駆動装置として単気筒及
び多気筒エンジンを有する駆動システムに関する。その
場合２行程方式又は４行程方式で動作し、吸気管噴射式
又は直接噴射式オットー機関又はジーゼル機関である内
燃機関を使用することができる。
【００２８】原則として本発明に係る駆動システムは、
代替エネルギー担体、例えば天然ガス、バイオガス、エ
タノール、メタノール、水素又は電気エネルギーで作動
し、又は代替案、例えば高温の新気の流動エネルギーを
利用するガスタービンに従って構成された代替駆動装置
も包含する。
【００２９】本発明に係る駆動システムでは、４行程機
関として構成された内燃機関を使用することが好まし
い。この内燃機関は当該のシリンダの少なくとも１個の
吸気弁及び排気弁のための可変弁駆動機構を装備する。
クランク軸の回転方向の変更を実現するために、弁駆動
機構はクランク軸から切り離されていなければならず、
電気機械的に構成することが好ましいが、空気圧型又は
油圧型も可能である。
【００３０】上記の駆動システムのための変速機は逆転
装置なしで構成できる利点があり、あらゆる種類の変速
機、例えばマニュアルトランスミッション、ダブルクラ
ッチ型変速機、多段自動変速機又は無段自動変速機を使
用することができる。
【００３１】変速機の有利な実施形態では、変速機が回
転方向に無関係のポンプ又は回転方向に無関係の発進要
素を備えたマニュアルトランスミッション又は多段自動
変速機として構成された場合、駆動装置の一方の回転方
向に配属された前進段の少なくとも一部が駆動装置の回
転方向変更の後に後退段となることが可能である。こう
して例えば冬期走行運転のために複数の後退段を実現す
ることができ、極端な場合には前進段と同数の後退段を
設けることができる。逆転装置のための取付け場所が不
要であるから、同じ製造費で補助前進段を実現すること
もできる。
【００３２】変速機が無段自動変速機として構成されて
いる場合は、回転方向の逆転のために必要な、特に大き
な場所をとる逆転部品、遊星歯車セット及びブレーキが
不要になる。
【００３３】発明のその他の利点と改良は特許請求の範
囲及び以下で図面に基づき原理に関して説明する実施例
で明らかである。
【００３４】
【発明の実施の形態】図１を参照すれば、４気筒４行程
内燃機関として構成された駆動装置１、クラッチ２、駆
動装置１が発生するトルクの変換と、推進軸及び差動装
置４を経て後車軸５への伝達のための変速機３及び後車
軸５に固定された自動車駆動輪６を有するドライブトレ
イン系統のごく概要が示されている。
【００３５】内燃機関１とクラッチ２の間に電気機械７
が配置されている。電気機械７は内燃機関１のクランク
軸８と結合され、スタータ／発電機として利用される。
電気機械７は始動時に必要な始動回転数でクランク軸を
直接駆動するのに必要なスタータ電力を調達できるよう
に設計されている。その場合電気機械７は２つの逆向き
の回転方向へ操作することができ、前進のために一方の
回転方向にトルクを発生し、後退のために逆の回転方向
にトルクを発生するようにクランク軸８を駆動する。こ
の場合電気機械７は発電機として構成されているから、
駆動装置１又はクランク軸８の回転方向の変更の前に内
燃機関１の回転運動の制動も受け持つ。
【００３６】図１に示す実施例で内燃機関１は４個のシ
リンダ９を具備し、シリンダ９はそれぞれ図２に詳しく
見られるようにクランク軸１０と結合されたピストン１
１とともに燃焼室１２を画定する。
【００３７】エンジン制御、即ち新気の吸入の時期と期
間及び排気ガスの排出の時期と期間の制御は可変弁駆動
機構１３によって行われる。弁駆動機構１３は詳しく図
示しない電子制御装置のほかに、燃焼室１２のための吸
気弁１４と排気弁１５を具備する。弁駆動機構１３はク
ランク軸８から切り離されており、本実施形態では電気
機械的に操作されるから、クランク軸８又は内燃機関１
の２つの回転方向へ制御可能でなければならない弁駆動
機構の面倒な構造がなくなる利点がある。
【００３８】内燃機関１の制御は、クランク軸の回転度
で作図した、図２に極めて簡素化して示す制御線図１６
に従って行われる。制御線図１６はシリンダ９内のピス
トン１１の上死点ＯＴと下死点ＵＴの間の軸に対して対
称に構成されている。制御線図１６に代表例として「吸
気弁閉鎖」の時期ＥＳ、「吸気弁開放」の時期ＥＯ、
「排気弁閉鎖」の時期ＡＳ及び「排気弁開放」の時期ＡＯ
を示すように、この制御線図１６に吸気弁１４と排気弁
１５の開閉時期をクランク軸の回転度で記載することが
できる。また稲妻形矢印は点火時期とクランク軸位置の
関係を示す。
【００３９】図２には「吸入」、「圧縮」、「爆発」及
び「排気」の諸行程からなる内燃機関１の作動サイクル
のうち圧縮行程が代表例として再現されている。
【００４０】シリンダ９の吸気弁１４及び排気弁１５の
閉鎖による的確な圧力発生によって回転方向の逆転が開
始される。シリンダのピストン１１は回転方向の逆転の
前のクランク軸の後半の回転の間に上昇運動中である。
この場合閉鎖はピストンが下死点ＵＴを通過した時点で
行われる。
【００４１】回転方向の逆転は最大圧力発生の時点、即
ち通常第１ピストンが上死点ＯＴに到達した時に最適に
行われる。回転方向の逆転の後に、圧力が完全に解消し
た時点で、即ち通常ピストンが下死点に到達した時に、
閉じていた吸気弁１４及び排気弁１５が開放する。
【００４２】回転方向の逆転の後に吸気弁１４と排気弁
１５の弁運動は、クランク軸８の最後の回転方向の間の
運動に対して左右対称に構成され、弁駆動機構１３の制
御も同様に行われる。
【００４３】制御線図１６を参照すれば、このことはピ
ストン９の上死点ＯＴと下死点ＵＴの間の軸が対称軸を
なし、クランク軸１２の回転方向の変更の際に燃焼室１
２内の諸過程の制御がこの対称軸に対して左右対称に行
われることを意味する。
【００４４】そこで本発明に係るドライブトレイン系統
の変速機側の構造を考察して、７段式多段自動変速機と
して構成された変速機３の幾つかの設計の可能性を図３
（ａ）〜図１１（ｂ）に示した。
【００４５】例えば図３（ａ）の変速機概要図は第１の
遊星歯車セットＲＳ１の太陽歯車１９が回転数ｎで回転
する入力軸１７と結合された変速機３の第１の実施形態
を示す。第１の遊星歯車セットＲＳ１の内側遊星歯車２
０’のプラネットキャリア２２’は固定され、第１の遊
星歯車セットＲＳ１の外側遊星歯車２０”のプラネット
キャリア２０”と連結されている。また入力軸１７はシ
フト要素（切替要素）Ｅを介して第３の遊星歯車セット
ＲＳ３のプラネットキャリア３５と結合することがで
き、プラネットキャリア３５は第２の遊星歯車セットＲ
Ｓ２のリングギヤ２３と結合されている。また入力軸１
７はシフト要素Ｂを介して第３の遊星歯車セットＲＳ３
の太陽歯車３１と結合することができる。太陽歯車３１
はシフト要素Ｃを介して第１の遊星歯車セットＲＳ１の
内側又は外側遊星歯車２０’及び２０”の連結及び固定
されたプラネットキャリア２２’及び２２”と結合し、
こうして固定することができる。回転数ｎ１で回転する
第１の遊星歯車セットＲＳ１のリングギヤ２１は、シフ
ト要素Ｄを介して太陽歯車３１と結合することができ、
シフト要素Ａを介して第２の遊星歯車セットＲＳ２の太
陽歯車２４と結合することができる。第３の遊星歯車セ
ットＲＳ３のリングギヤ３３はやはり第２の遊星歯車セ
ットＲＳ２の遊星歯車２６のプラネットキャリア２５及
び回転数ｎａｂで回転する出力軸１８と結合されてい
る。図３（ａ）に示した変速機概要図のための当該のシ
フトダイヤグラムが図３（ｂ）で明らかである。
【００４６】図４（ａ）を参照すれば、歯車セットの数
及びシフト要素の数に関して図３（ａ）の実施形態と同
様な変速機３の別の実施形態の概要が示されている。入
力軸１７は第１の遊星歯車セットＲＳ１の太陽歯車１９
と結合され、シフト要素Ａを介して第２の遊星歯車セッ
トＲＳ２の太陽歯車２４と、またシフト要素Ｅを介して
第３の遊星歯車セットＲＳ３の遊星歯車３２のプラネッ
トキャリア３５と結合することができる。第１の遊星歯
車セットＲＳ１のリングギヤ２１はシフト要素Ｃにより
固定することができる。第３の遊星歯車セットＲＳ３の
太陽歯車３１は第１の遊星歯車セットＲＳ１の外側遊星
歯車２０”の回転数ｎ１で回転するプラネットキャリア
２２”及び第１の遊星歯車セットＲＳ１の内側遊星歯車
２０’の連結されたプラネットキャリア２２’と結合さ
れている。また太陽歯車３１はシフト要素Ｂにより固定
することができる。第３の遊星歯車セットＲＳ３の遊星
歯車３２のプラネットキャリア３５と第２の遊星歯車セ
ットＲＳ２のリングギヤ２３は結合されており、シフト
要素Ｄにより固定することができる。第２の遊星歯車セ
ットＲＳ２の遊星歯車２６のプラネットキャリア２５、
第３の遊星歯車セットＲＳ３のリングギヤ３３及び回転
数ｎａｂで回転する出力軸１８は互いに結合されてい
る。
【００４７】図４（ｂ）のシフトダイヤグラムで動作す
るこの変速機の特徴は、７つの前進段のためのこの実施
形態が４個のクラッチと１個のブレーキの図３（ａ）に
よる構成と異なり、２個のクラッチと３個のブレーキを
有し、これらを例えば操作用の圧油供給に関してより簡
単な構造に設計できることである。
【００４８】図４（ｂ）のシフト図表又はシフトダイヤ
グラムに基づき、シフト要素の選択的接続によって前進
段１〜７の間で変速することができる。
【００４９】図４（ａ）の実施形態の遊星歯車セットＲ
Ｓ１は、多段遊星歯車を有するマイナスギヤ（Minus-Ge
triebe）として構成することができる。詳しく図示しな
いこの実施形態では入力軸１７が第１の遊星歯車セット
ＲＳ１の太陽歯車１９と結合されており、連結された大
及び小遊星歯車のプラネットキャリア２２はブレーキＣ
で固定することができる。遊星歯車セットＲＳ１のリン
グギヤ２１に第３の遊星歯車セットＲＳ３の太陽歯車３
１が接続する。この場合は遊星歯車セットＲＳ１の太陽
歯車１９が遊星歯車セットＲＳ１の小遊星歯車とかみ合
い、一方、大遊星歯車は遊星歯車セットＲＳ１のリング
ギヤ２１とかみ合う。図４（ａ）の実施形態の遊星歯車
セットＲＳ１と比較して、この実施形態は効率が優れ、
遊星歯車の相対回転数が低いという利点がある。
【００５０】図５（ａ）は前置及び後置歯車セットの歯
車セット数及びシフト要素数に関して図３（ａ）及び図
４（ａ）の上記実施形態と同様な７段式多段自動変速機
としての変速機３の別の実施形態を示す。第１の遊星歯
車セットＲＳ１の太陽歯車１９は入力軸１７と結合され
ている。第１の遊星歯車セットＲＳ１の内側遊星歯車２
０’のプラネットキャリア２２’及び第１の遊星歯車セ
ットＲＳ１の外側遊星歯車２０”のプラネットキャリア
２２”は互いに連結されて固定されている。また入力軸
１７はシフト要素Ａを介して第２の遊星歯車セットＲＳ
２の太陽歯車２４と、またシフト要素Ｂを介して第３の
遊星歯車セットＲＳ３の太陽歯車３１と結合することが
できる。第２の遊星歯車セットＲＳ２の外側遊星歯車２
６”のプラネットキャリア２５”は第３の遊星歯車セッ
トＲＳ３の遊星歯車３２のプラネットキャリア３５及び
第２の遊星歯車セットＲＳ２の内側遊星歯車２６”のプ
ラネットキャリア２５’と結合されている。第３の後置
遊星歯車セットＲＳ３の遊星歯車３２及び第２の遊星歯
車セットＲＳ２の外側遊星歯車２６”は統合されてい
る。第３の遊星歯車セットＲＳ３の太陽歯車３１はシフ
ト要素Ｃを介して第１の遊星歯車セットＲＳ１の外側又
は内側遊星歯車２０”又は２０’の固定されたプラネッ
トキャリア２２”及び２２’と結合し、こうして固定す
ることができる。第１の遊星歯車セットＲＳ１の回転数
ｎ１で回転するリングギヤ２１はシフト要素Ｅを介して
太陽歯車３１と結合することができ、またシフト要素Ｄ
を介して第３の遊星歯車セットＲＳ３の遊星歯車３２の
プラネットキャリア３５と結合することができる。第３
の遊星歯車セットＲＳ３のリングギヤ３３と第２の遊星
歯車セットＲＳ２のリングギヤ２３は統合され、出力軸
１８と結合されている。
【００５１】図５（ｂ）のシフトダイヤグラムで動作す
るこの変速機の特徴は、最高の変速段で遊星歯車セット
ＲＳ２及びＲＳ３がロックされて回転し、こうして多段
変速機が最高段で理論効率１を有することである。
【００５２】図６（ａ）には図６（ｂ）のシフトダイヤ
グラムで動作する本発明ドライブトレイン系統の変速機
３の別の有利な実施形態が示されている。この実施形態
で第１の遊星歯車セットＲＳ１の太陽歯車１９は入力軸
１７と結合されている。第１の遊星歯車セットＲＳ１の
内側遊星歯車２０’のプラネットキャリア２２’は固定
され、第１の遊星歯車セットＲＳ１の外側遊星歯車２
０”のプラネットキャリア２２”と連結されている。入
力軸１７はクラッチＢを介して第２の遊星歯車セットＲ
Ｓ２の太陽歯車２４と、またこれと連結された第３の遊
星歯車セットＲＳ３の太陽歯車３１と結合することがで
きる。第３の遊星歯車セットＲＳ３のプラネットキャリ
ア３５はクラッチＥを介して入力軸１７と結合すること
ができる。また第２の遊星歯車セットＲＳ２と第３の遊
星歯車セットＲＳ３の２つの太陽歯車２４及び３１は、
ブレーキＣを介して第１の遊星歯車セットＲＳ１の連結
及び固定されたプラネットキャリア２２’及び２２”と
結合し、こうして同じく固定することができる。第１の
遊星歯車セットＲＳ１の回転数ｎ１で回転するリングギ
ヤ２１はクラッチＤを介して第３の遊星歯車セットＲＳ
３の太陽歯車３１と結合することができ、またクラッチ
Ａを介して第２の遊星歯車セットＲＳ２のリングギヤ２
３と結合することができる。第３の遊星歯車セットＲＳ
３のリングギヤ３３は第２遊星歯車セットＲＳ２の遊星
歯車２６のプラネットキャリア２５及び出力軸１８と結
合されている。
【００５３】図３（ａ）及び図４（ａ）に示した実施形
態と比較した図６（ａ）及び図６（ｂ）の変速機３の実
施形態の利点は、互いに組み込まれた軸が３本でなく２
本しかないことである。図３（ａ）、図４（ａ）及び図
５（ａ）の実施形態と比べて、この場合は２つの遊星歯
車セットＲＳ２及びＲＳ３を同じ変速比で構成すること
ができるから、場合によっては同じ部品を使用すること
ができ、このため部品の多様性及びコストを低減するこ
とができる。
【００５４】図６（ｂ）は（図３（ａ）ないし図５
（ａ）の実施形態と比較して）小さな変速比間隔、それ
とともに比較的小さな総変速比を有する例を示す。３つ
の遊星歯車セットの静止変速比を適当に適応させること
によって、上記の実施形態に相当する変速比間隔と総変
速比が可能である。
【００５５】図７（ａ）に示した変速機３の別の有利な
実施形態では入力軸１７が遊星歯車セットＲＳ１の太陽
歯車１９と結合されている。連結された遊星歯車２０ｇ
及び２０ｋのプラネットキャリア２２は固定されてい
る。この場合第１の遊星歯車セットＲＳ１の太陽歯車１
９は遊星歯車装置ＲＳ１の小遊星歯車２０ｋとかみ合
い、一方、大遊星歯車２０ｇは遊星歯車セットＲＳ１の
リングギヤ２１とかみ合う。第２の遊星歯車セットＲＳ
２の太陽歯車２４及びこれと連結された第３の遊星歯車
セットＲＳ３の太陽歯車３１はブレーキＢで固定するこ
とができ、またクラッチＣを介して第１の遊星歯車セッ
トＲＳ１のリングギヤ２１と結合することができる。第
３の遊星歯車セットＲＳ３のプラネットキャリア３５は
クラッチＥを介して入力軸１７と結合することができ、
また遊星歯車セットＲＳ１の固定されたプラネットキャ
リア２２に連接するブレーキＤによって固定することが
できる。第２の遊星歯車セットＲＳ２のリングギヤ２３
はクラッチＡを介して入力軸１７と結合することができ
る。第３の遊星歯車セットＲＳ３のリングギヤ３３は第
２の遊星歯車セットＲＳ２の遊星歯車２６のプラネット
キャリア２５及び出力軸１８と結合されている。
【００５６】図７（ｂ）のシフトダイヤグラムで分かる
ように、５個のシフト要素ＡないしＥの選択的接続によ
り前進段１〜７の間で変速することができる。図７
（ａ）の実施形態は図４（ａ）の実施形態に対して、マ
イナスギヤとして構成された上記の実施形態の利点と、
図６（ａ）の実施形態の効率と製造費に関する利点を兼
備する。
【００５７】次に図８（ａ）及び図８（ｂ）に基づいて
本発明に係るドライブトレイン系統の変速機３の別の有
利な実施形態を説明する。この場合入力軸１７は第１の
遊星歯車セットＲＳ１の太陽歯車１９と結合されてお
り、クラッチＥを介して第３の遊星歯車セットＲＳ３の
遊星歯車３２のプラネットキャリア３５及びこのプラネ
ットキャリア３５に連接された第２の遊星歯車セットＲ
Ｓ２のリングギヤ２３と、またクラッチＡを介して第２
の遊星歯車セットＲＳ２の太陽歯車２４と結合すること
ができる。第１の遊星歯車セットＲＳ１のリングギヤ２
１は固定されている。第１の遊星歯車セットＲＳ１の遊
星歯車２０のプラネットキャリア２２はクラッチＢによ
り第３の遊星歯車セットＲＳ３の太陽歯車３１と、また
クラッチＤにより第３の遊星歯車セットＲＳ３のプラネ
ットキャリア３５と結合することができる。第２の遊星
歯車セットＲＳ２の太陽歯車２４はブレーキＦにより固
定することができる。第２の遊星歯車セットＲＳ２の遊
星歯車２６のプラネットキャリア２５と第３の遊星歯車
セットＲＳ３のリングギヤ３３及び出力軸１８は互いに
結合されている。
【００５８】図８（ｂ）に示したシフトダイヤグラムに
より５つのシフト要素の選択的接続により合計７個の前
進段をシフトすることができる。本発明に係るドライブ
トレイン系統のための多段自動変速機のこの８番目の実
施形態は、特に前輪駆動横置き駆動装置を備えた車両に
適している。
【００５９】次に図９（ａ）は本発明に係るドライブト
レイン系統の変速機３の９番目の実施形態を示す。前に
図８（ａ）で詳述した８番目の実施形態から出発して、
第９の実施形態は今度は６個のシフト要素Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ、Ｅ及びＦを有する。第８の実施形態に比して追加の
シフト要素Ｃはブレーキとして構成され、第３の遊星歯
車セットＲＳ３の太陽歯車３１をさらにこのブレーキＣ
で固定できるように配列されている。
【００６０】図９（ｂ）に示すように、この追加のシフ
ト要素により今度は合計１０個の前進段をシフトするこ
とができる。３つのすべての遊星歯車セットが、製造費
の面で有利なマイナスギヤとして構成されている利点が
ある。本発明に係るドライブトレイン系統のための多段
自動変速機のこの第９の実施形態も、第８の実施形態の
ように特に前輪駆動横置き駆動装置を有する車両に適し
ている。
【００６１】次に図１０（ａ）は本発明に係るドライブ
トレイン系統の変速機３の別の有利な実施形態を示す。
本発明の前述の第８の実施形態との重要な相違は、この
場合太陽歯車２４及び３１を連結して遊星歯車セットＲ
Ｓ２及びＲＳ３を構成したことにある。第２の遊星歯車
セットＲＳ２のリングギヤ２３は第３の遊星歯車セット
ＲＳ３のプラネットキャリア３５と結合されている。第
１の遊星歯車セットＲＳ１の構造は前述の第８の本発明
実施形態の構造に相当する。入力軸１７は第１の遊星歯
車セットＲＳ１の太陽歯車１９と結合されている。また
入力軸１７はクラッチＡを介して第２の遊星歯車セット
ＲＳ２の連結された太陽歯車２４及び第３の遊星歯車セ
ットＲＳ３の太陽歯車３１と結合することができ、また
クラッチＥを介して第３の遊星歯車セットＲＳ３のプラ
ネットキャリア３５及びこれに連接された第２の遊星歯
車セットＲＳ２のリングギヤ２３と結合することができ
る。第１の遊星歯車セットＲＳ１のリングギヤ２１は固
定されている。第１の遊星歯車セットＲＳ１のプラネッ
トキャリア２２はクラッチＢを介して第３の遊星歯車セ
ットＲＳ３のリングギヤ３３と、またクラッチＤを介し
て第３の遊星歯車セットＲＳ３のプラネットキャリア３
５及びこのプラネットキャリア３５と結合された第２の
遊星歯車セットＲＳ２のリングギヤ２３と結合すること
ができる。第２及び第３の遊星歯車セットＲＳ２及びＲ
Ｓ３の結合された太陽歯車２４及び３１はブレーキＦで
固定することができる。第２の遊星歯車セットＲＳ２の
プラネットキャリア２５は出力部をなし、出力軸１８と
結合されている。
【００６２】図１０（ｂ）に示すように、シフト要素
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの選択的接続により、有利な
変速比間隔と大きな変速比幅のもとで、グループシフト
なしで合計７個の前進段をシフトすることができる。
【００６３】次に図１１（ａ）に基づき本発明に係るド
ライブトレイン系統のための多段自動変速機の１１番目
の実施形態を例示する。この１１番目の実施形態は３個
の遊星歯車セットＲＳ１、ＲＳ２及びＲＳ３と６個のシ
フト要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦを具備する。図１１
（ａ）に示すようにシフト要素Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅはクラッ
チとして、シフト要素Ｃ、Ｆはブレーキとして構成され
ている。入力軸１７は第１の遊星歯車セットＲＳ１の太
陽歯車１９と結合されており、クラッチＡを介して第２
の遊星歯車セットＲＳ２のリングギヤ２３と結合するこ
とができる。また入力軸１７はクラッチＥを介して第３
の遊星歯車セットＲＳ３の遊星歯車３２のプラネットキ
ャリア３５と結合することができる。第１の遊星歯車セ
ットＲＳ１のリングギヤ２１は固定されている。第２の
遊星歯車セットＲＳ２の太陽歯車２４は第３の遊星歯車
セットＲＳ３の太陽歯車３１と結合されている。第２の
遊星歯車セットＲＳ２のリングギヤ２３はブレーキＦで
固定することができる。第１の遊星歯車セットＲＳ１の
遊星歯車２０のプラネットキャリア２２はクラッチＢに
より第２の遊星歯車セットＲＳ２の太陽歯車２４及び第
３の遊星歯車セットＲＳ３の連接された太陽歯車３１
と、またクラッチＤにより第３の遊星歯車セットＲＳ３
のプラネットキャリア３５と結合することができる。ブ
レーキＣにより第２の遊星歯車セットＲＳ２の太陽歯車
２４及び第３の遊星歯車セットＲＳ３の連接された太陽
歯車３１を固定することができる。第２の遊星歯車セッ
トＲＳ２の遊星歯車２６のプラネットキャリア２５と第
３の遊星歯車セットＲＳ３のリングギヤ３３及び出力軸
１８も同様に結合されている。
【００６４】図１１（ｂ）に示すシフトダイヤグラムに
基づき、６個のシフト要素の選択的接続によってグルー
プシフトなしで合計１０個の前進段を切り替えることが
できる。
【００６５】変速機３の第９及び第１１実施形態をさら
に改良して、図９（ｂ）及び図１１（ｂ）に示す５速を
除外し、可能な１０段でなく９段の前進段だけをシフト
するように構成することもできる。この９速変速機の変
速比間隔は大変調和がとれている。
【００６６】本発明に係るドライブトレイン系統のため
の多段自動変速機の第８及び／又は第９及び／又は第１
０及び／又は第１１の実施形態の別の実施形態として、
第１の遊星歯車セットＲＳ１を太陽歯車１９、リングギ
ヤ２１、２個の連結されたプラネットキャリア２２’、
２２”並びに内側及び外側遊星歯車２０’、２０”を有
するプラスギヤとして構成することを提案する。詳しく
図示しないこの実施形態では第１の遊星歯車セットＲＳ
１の連結されたプラネットキャリア２２’、２２”が固
定され（そのリングギヤ２１の代わりに）、クラッチ即
ちシフト要素Ｂ及びＤが第１の遊星歯車セットＲＳ１の
リングギヤ２１と結合されている（そのプラネットキャ
リアの代わりに）。
【００６７】変速機３の図示のすべての実施形態は、駆
動装置と電気機械をそれぞれ２つの回転方向に駆動する
ことができる図１の本発明ドライブトレイン系統に適し
ている。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動装置として４行程内燃機関を備えた本発明
に係るドライブトレイン系統の簡単な概要図である。
【図２】図１の内燃機関のピストン・シリンダユニット
の圧縮行程の概要図及び燃焼室内の諸過程をクランク軸
の回転度で円形に作図した極めて簡単な制御線図であ
る。
【図３】図３（ａ）は図１のドライブトレイン系統のた
めの多段自動変速機の第１実施例の変速機概要図、図３
（ｂ）は図３（ａ）の変速機のシフトダイヤグラムであ
る。
【図４】図４（ａ）は図１のドライブトレイン系統のた
めの多段自動変速機の第２実施例の変速機概要図、図４
（ｂ）は図４（ａ）の変速機のシフトダイヤグラムであ
る。
【図５】図５（ａ）は図１のドライブトレイン系統のた
めの多段自動変速機の第３実施例の変速機概要図、図５
（ｂ）は図５（ａ）の変速機のシフトダイヤグラムであ
る。
【図６】図６（ａ）は図１によるドライブトレイン系統
の変速機の別の実施形態の図、図６（ｂ）は図６（ａ）
に示した変速機のためのシフトダイヤグラムである。
【図７】図７（ａ）は図１のドライブトレイン系統で使
用するための変速機の別の代替実施形態の図、図７
（ｂ）は図７（ａ）に示した変速機のためのシフトダイ
ヤグラムである。
【図８】図８（ａ）は図１のドライブトレイン系統の変
速機としての多段自動変速機の第８実施例の変速機概要
図、図８（ｂ）は図８（ａ）の変速機のシフトダイヤグ
ラムである。
【図９】図９（ａ）は図１のドライブトレイン系統の変
速機として使用することができる多段自動変速機の第９
実施形態の図、図９（ｂ）は図９（ａ）の変速機のため
のシフトダイヤグラムである。
【図１０】図１０（ａ）は図１のドライブトレイン系統
のための変速機の別の実施形態の図、図１０（ｂ）は図
１０（ａ）に示した変速機のためのシフトダイヤグラム
である。
【図１１】図１１（ａ）は、図１のドライブトレイン系
統で使用するための変速機の別の代替実施形態の図、図
１１（ｂ）は図１１（ａ）に示した変速機のためのシフ
トダイヤグラムである。
【符号の説明】
Ａ 遊星歯車セットのシフト要素（クラッチ又はブレー
キ） ＡＯ 排気弁の開放時期 ＡＳ 排気弁の閉鎖時期 Ｂ−Ｆ 遊星歯車セットのシフト要素（クラッチ又はブ
レーキ） ＥＯ 吸気弁の開放時期 ＥＳ 吸気弁の閉鎖時期 ｎ 入力軸の入力回転数 ｎ１ 第１の遊星歯車セットＲＳ１の出力回転数 ｎａｂ 出力回転数 ＯＴ 上死点 ＲＳ１ 第１の遊星歯車セット ＲＳ２ 第２の遊星歯車セット ＲＳ３ 第３の遊星歯車セット ＵＴ 下死点 １ 駆動装置、内燃機関 ２ クラッチ ３ 変速機 ４ 差動装置 ５ 後車軸 ６ 駆動輪 ７ 電気機械、スタータ／発電機 ８ クランク軸 ９ シリンダ １０ クランク伝動装置 １１ ピストン １２ 燃焼室 １３ 弁駆動機構 １４ 吸気弁 １５ 排気弁 １６ 制御線図 １７ 入力軸 １８ 出力軸 １９ 第１の遊星歯車セットＲＳ１の太陽歯車 ２０ 第１の遊星歯車セットＲＳ１の遊星歯車 ２０’ 第１の遊星歯車セットＲＳ１の内側遊星歯車 ２０” 第１の遊星歯車セットＲＳ１の外側遊星歯車 ２０ｋ 歯車セットＲＳ１の小遊星歯車 ２０ｇ 歯車セットＲＳ１の大遊星歯車 ２１ 第１の遊星歯車セットＲＳ１のリングギヤ ２２ 第１の遊星歯車セットＲＳ１の遊星歯車のプラネ
ットキャリア ２２’ 第１の遊星歯車セットＲＳ１の内側遊星歯車の
プラネットキャリア ２２” 第１の遊星歯車セットＲＳ１の外側遊星歯車の
プラネットキャリア ２３ 第２の遊星歯車セットＲＳ２のリングギヤ ２４ 第２の遊星歯車セットＲＳ２の太陽歯車 ２５ 第２の遊星歯車セットＲＳ２のプラネットキャリ
ア ２５’ 第２の遊星歯車セットＲＳ２の内側遊星歯車の
プラネットキャリア ２５” 第２の遊星歯車セットＲＳ２の外側遊星歯車の
プラネットキャリア ２６ 第２の遊星歯車セットＲＳ２の遊星歯車 ２６’ 第２の遊星歯車セットＲＳ２の内側遊星歯車 ２６” 第２の遊星歯車セットＲＳ２の外側遊星歯車 ３１ 第３の遊星歯車セットＲＳ３の太陽歯車 ３２ 第３の遊星歯車セットＲＳ３の遊星歯車 ３３ 第３の遊星歯車セットＲＳ３のリングギヤ ３５ 第３の遊星歯車セットＲＳ３のプラネットキャリ
ア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 27/00 Ｆ０２Ｄ 27/00 Ｚ 29/06 29/06 Ｈ 45/00 ３６２ 45/00 ３６２Ｃ Ｆ０２Ｎ 11/04 Ｆ０２Ｎ 11/04 Ｄ (72)発明者 ペーター、ツィマー ドイツ連邦共和国テトナング、ルドルフ- グネディンガー‐ウェーク、７ Ｆターム(参考） 3D039 AA02 AA04 AB01 AB27 AC39 AD02 AD53 3G084 BA00 BA23 CA06 DA13 FA33 FA38 3G092 AA01 AA02 AB02 AB03 AB05 AB07 AB08 AB09 AB14 AC02 DA01 DA02 DA03 DA06 DA07 DG08 EA11 EA26 FA50 GA20 HE01Z HE03Z HF01Z 3G093 AA05 CB07 DA01 DA07 DB10 DB24 EA00 EC02

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】駆動装置（１）により駆動される自動車の
    ための駆動システムであって、駆動装置（１）が発生し
    たトルクを自動車の駆動輪（６）に伝達し、かつ変換す
    るためのクラッチ（２）及び変速機（３）を有し、モー
    タとして使用できる電気機械（７）がスタータとして設
    けられているものにおいて、 電気機械（７）および駆動装置（１）がそれぞれ、一方
    の回転方向のトルク及び逆の回転方向のトルクを発生す
    ることができることを特徴とする駆動システム。
  2. 【請求項２】電気機械（７）は、モータ及び発電機とし
    て使用することができることを特徴とする、請求項１に
    記載の駆動システム。
  3. 【請求項３】回転方向の変更の前の駆動装置（１）の回
    転運動の制動が電気機械（７）の発電ブレーキによって
    行なわれることを特徴とする、請求項２に記載の駆動シ
    ステム。
  4. 【請求項４】駆動装置が、クランク伝動装置（１０）と
    連結されたピストン（１１）によってシリンダ（９）内
    の燃焼室（１２）をそれぞれ画定した内燃機関（１）か
    らなり、内燃機関（１）の制御がクランク軸位置に関す
    る情報に従って行われることを特徴とする、請求項１乃
    至３のいずれか一項に記載の駆動システム。
  5. 【請求項５】燃焼室（１２）の諸過程をクランク軸の回
    転度で円形に作図した制御線図に従って内燃機関（１）
    の制御が行なわれ、その際ピストン（１１）の上死点
    （ＯＴ）と下死点（ＵＴ）の間の軸が対称軸をなし、ク
    ランク軸（８）の回転方向の変更のときに燃焼室（１
    ２）の諸過程の制御がこの対称軸に関して左右対称に行
    なわれることを特徴とする、請求項４に記載の駆動シス
    テム。
  6. 【請求項６】回転方向の逆転のために駆動装置（１）を
    遮断するときにクランク軸（８）に現われる逆回転方向
    へのバックスイングを回転方向の逆転の加速のために利
    用することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一
    項に記載の駆動システム。
  7. 【請求項７】クランク軸（８）が所定の角位置で回転数
    ゼロ線を通過するように、バックスイング、燃焼室（１
    ２）の諸過程の制御及び電気機械（７）が相互に調整さ
    れていることを特徴とする、請求項６に記載の駆動シス
    テム。
  8. 【請求項８】燃焼室（１２）の最大圧力発生の時点でク
    ランク軸（８）が回転数ゼロ線を通過するように、上記
    の調整が行われることを特徴とする、請求項７に記載の
    駆動システム。
  9. 【請求項９】内燃機関（１）が４行程機関として構成さ
    れ、当該のシリンダ（９）の少なくとも１個の吸入弁
    （１４）及び排気弁（１５）のための弁駆動機構（１
    ３）が可変であり、弁駆動機構（１３）がクランク軸
    （８）から切り離されていることを特徴とする、請求項
    ４乃至８のいずれか一項に記載の駆動システム。
  10. 【請求項１０】弁駆動機構（１３）が電気機械的に構成
    されていることを特徴とする、請求項９に記載の駆動シ
    ステム。
  11. 【請求項１１】弁駆動機構が空気圧式又は油圧式に構成
    されていることを特徴とする、請求項９に記載の駆動シ
    ステム。
  12. 【請求項１２】逆転装置なしで構成されていることを特
    徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の駆
    動システムのための変速機。
  13. 【請求項１３】マニュアルトランスミッション、ダブル
    クラッチ型変速機、多段自動変速機（３）又は無段自動
    変速機であることを特徴とする、請求項１２に記載の変
    速機。
  14. 【請求項１４】駆動装置（１）の一方の回転方向に配属
    された前進段の少なくとも一部が、駆動装置（１）の回
    転方向変更の後に後退段をなすことを特徴とする、請求
    項１２または１３に記載の変速機。
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