JP2003220844A - 電気力学的駆動システムおよび変速ステップの細分化方法 - Google Patents

電気力学的駆動システムおよび変速ステップの細分化方法

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JP2003220844A JP2002306678A JP2002306678A JP2003220844A JP 2003220844 A JP2003220844 A JP 2003220844A JP 2002306678 A JP2002306678 A JP 2002306678A JP 2002306678 A JP2002306678 A JP 2002306678A JP 2003220844 A JP2003220844 A JP 2003220844A
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planetary gear
drive system
gear
coupled
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Jens Kramer
イェンス、クラマー
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気力学的駆動システムが装備された車両に
おける切換変速機の変速ステップを変える。 【解決手段】 車両における駆動機械４と切換変速機１
６との間の電気力学的駆動システム２は、遊星歯車式変
速機１２と、クラッチ継手４０と、制御装置とを備えて
いる。遊星歯車式変速機１２は、太陽歯車５０と内ば歯
車１０と遊星歯車キャリヤ３２との３つの構成要素を含
んでいる。その第１構成要素３２は切換変速機１６に結
合され、第２構成要素１０は駆動機械４に結合され、第
３構成要素５０は少なくとも１つの電気機械２２に結合
されている。クラッチ継手１４は、遊星歯車式変速機１
２を迂回するためにキャリヤ３２と太陽歯車５０との固
い結合が存在する第１切換位置と、キャリヤ３２と太陽
歯車５０との結合が中断される第２切換位置とを有して
いる。切換変速機１６は、太陽歯車５０と固定ハウジン
グ部分１４との固い結合が存在する第３切換位置を更に
有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両等における駆
動機械と切換変速機との間の電気力学的駆動システム、
および、そのような切換変速機において変速ステップを
細分化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気力学的機械は、種々のシステムにお
いて、車両における内燃機関と変速機との間の装置とし
て提案されている。例えば、独国特許出願公開第１９９
３４６９６号明細書（特許文献１）により、車両用の電
気力学的駆動システムが既に知られている。
【０００３】その電気力学的駆動システムは、内燃機関
等の駆動機械と切換変速機との間に遊星歯車式変速機を
有し、この遊星歯車式変速機は太陽歯車と内ば歯車と遊
星歯車キャリヤの３つの構成要素を含んでいる。第１構
成要素としての遊星歯車キャリヤは切換変速機に結合さ
れ、第２構成要素としての内ば歯車は駆動機械に結合さ
れ、第３構成要素としての太陽歯車は電動機と渦電流式
リターダに結合されている。その装置によって、駆動機
械が始動され、電気エネルギが発生され、電気制動さ
れ、また車両が停止状態から発進される。
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９９３４６９６号
明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電気
力学的駆動システムが装備された車両の切換変速機の変
速ステップを変えることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によりこの課題を
解決するための電気力学的駆動システムは、車両におけ
る駆動機械と切換変速機との間の電気力学的駆動システ
ムであって、遊星歯車式変速機と、クラッチ継手と、制
御装置とを備え、遊星歯車式変速機が、太陽歯車と内ば
歯車と遊星歯車キャリヤの３つの構成要素を含み、その
第１構成要素が切換変速機に結合され、第２構成要素が
駆動機械に結合され、第３構成要素が少なくとも１つの
電気機械に結合され、クラッチ継手が、遊星歯車式変速
機を迂回するために遊星歯車キャリヤと太陽歯車との固
い結合が存在する第１切換位置と、遊星歯車キャリヤと
太陽歯車との結合が中断される第２切換位置とを有して
いるように構成された電気力学的駆動システムにおい
て、クラッチ継手が、太陽歯車と固定ハウジング部分と
の固い結合が存在する第３切換位置を更に有している、
ことを特徴とする電気力学的駆動システムである。
【０００７】また、本発明によりこの課題を解決するた
めの方法は、駆動機械と切換変速機との間に電気力学的
駆動システムが装備されているような車両の切換変速機
における変速ステップを細分化する方法であって、電気
力学的駆動システムが遊星歯車式変速機とクラッチ継手
とを備え、遊星歯車式変速機が太陽歯車と内ば歯車と遊
星歯車キャリヤの３つの構成要素を含み、その第１構成
要素が切換変速機に結合され、第２構成要素が駆動機械
に結合され、第３構成要素が少なくとも１つの電気機械
に結合され、クラッチ継手が、遊星歯車式変速機を迂回
すべく遊星歯車キャリヤと太陽歯車とを固く直結するた
めに、中立位置から第１切換位置に移動されるように構
成された切換変速機における変速ステップの細分化方法
において、クラッチ継手が、解除位置を越えて第２切換
位置に移動され、これにより、遊星歯車式変速機の変速
比に応じた駆動機械の回転数の減速が達成される、こと
を特徴とする変速ステップの細分化方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１には、本発明に基づく電気力
学的駆動システム２が原理的に概略図で示されている。
駆動機械４の出力端に、緩衝装置６が配置されている。
この緩衝装置６は軸８を介して遊星歯車式変速機１２の
内ば歯車１０に結合されている。
【０００９】遊星歯車式変速機１２は、切換変速機１６
のハウジング１４の部分１８内に配置されている。ハウ
ジング１４の他の部分２０内には、電動機２２が設けら
れている。ハウジング１４の部分２４の内部には、ここ
では詳述しない切換変速機１６の公知の構成要素が収容
されている。それらの部分１８、２０、２４は別個のハ
ウジング部分として形成し、全体ハウジング１４の形に
結合することもできる。
【００１０】軸８は、ハウジング１４の部分２０内にお
いて、軸受２６で回転可能に支持されている。切換変速
機１６の入力軸２８は、遊星歯車式変速機１２の遊星歯
車キャリヤ３２に固く結合され、軸受３０で回転可能に
支持されている。遊星歯車キャリヤ３２の支持ボルト３
４上に、遊星歯車３６が回転可能に支持されている。遊
星歯車キャリヤ３２はクラッチ継手４０の継手歯３８を
有し、この継手歯３８によって遊星歯車キャリヤ３２が
軸４２に固く結合され得るようになっている。
【００１１】そのために、ハウジング１４の部分１８内
において軸受４４に支持された軸４２は、シフトスリー
ブ５８付きのシンクロナイジング体４６を有している。
シフトスリーブ５８は、切換要素４８によって第１切換
位置に移動されると、この第１切換位置において継手歯
３８に固くかみ合わされる。これによって、遊星歯車式
変速機１２の迂回が達成される。シフトスリーブ５８
は、切換要素４８によって第２切換位置に移動される
と、この第２切換位置においてハウジング１４における
継手歯６４に固くかみ合わされる。このように、継手歯
３８、シンクロナイジング体４６、シフトスリーブ５８
および継手歯６４により、中立位置を有する複動シンク
ロナイジング装置が構成されている。
【００１２】遊星歯車３６の歯は、内ば歯車１０および
太陽歯車５０にかみ合っている。その太陽歯車５０は軸
４２に固く結合されている。軸４２は、ハウジング１４
の部分１８内において、電動機２２の回転子５２を有し
ている。電動機２２の固定子５４はハウジング１４に固
定されている。同様に、軸４２は、渦電流式ブレーキ
（リターダ）５６の形態の非摩耗型連続制動装置の回転
子６０を有している。渦電流式ブレーキ５６の固定子６
２は、ハウジング１４の部分２０に固定されている。渦
電流式ブレーキ５６は、特に長い下り坂において車両を
摩耗なしに制動するために使われる。
【００１３】車両の発進時、駆動機械４によるトルク
が、軸８を介して遊星歯車式変速機１２の内ば歯車１０
に導かれる。渦電流式リターダ５６は軸４２を、従って
太陽歯車５０を制動し、これによって、駆動機械から導
入されたトルクをハウジング１４に対して受け止める。
これによって、そのトルクは、遊星歯車３６および遊星
歯車キャリヤ３２を介して切換変速機１６の入力軸２８
に伝達される。クラッチ継手４０は中立の中央位置にあ
り、切換変速機１６において発進ギアが入れられてい
る。
【００１４】軸４２がゼロ点（ゼロ交差）まで制動さ
れ、この時点でシフトスリーブ５８が図紙面において左
に移動され、ハウジング１４における継手歯６４とかみ
合わされる。これによって、軸４２が拘束され、駆動機
械４が遊星歯車式変速機１２を介して切換変速機１６の
入力軸２８を駆動する。駆動機械４の駆動回転数は遊星
歯車式変速機１２の変速比によって減速される。高速段
に切り換える際、運転者の要望および周辺条件に応じ
て、切換変速機１６において高い変速比に変換される
か、あるいはクラッチ継手４０がまず中立位置に切り換
えられて、軸４２が太陽歯車５０を介して新たに回転数
を増大する。
【００１５】駆動機械４の回転数の低下により、遊星歯
車式変速機１２がフリー状態にされる。この場合、渦電
流式リターダ５６の形態の非摩耗型連続制動装置によっ
て、および場合によっては更に電気機械としての電動機
２２の下で、軸４２と遊星歯車キャリヤ３２との間にお
いて、ほぼ同期回転数が得られる。そして、クラッチ継
手４０のシフトスリーブ５８が図紙面において右に移動
されて、軸４２が遊星歯車キャリヤ３２に固く結合され
る。これによって、遊星歯車式変速機１２が迂回され、
駆動機械４の回転数が減速されずに直接、切換変速機１
６の入力軸２８に伝達される。
【００１６】いずれの場合も、他の速度段に切り換える
際、駆動機械４からの牽引力が中断されねばならない。
継手歯３８、６４およびシフトスリーブ５８の代わりに
複動多板クラッチが利用されるときは、牽引力の中断な
しでも切り換えられる。これによって、ある時は遊星歯
車式変速機１２による減速で走行され、ある時はそのよ
うな減速なしに直結運転で走行されることによって、切
換変速機１６の変速ステップが細分化される。電気力学
的駆動システムは一体形スプリット装置になっている。
遊星歯車式変速機１２の減速を利用する場合、渦電流式
リターダ５６の回転子５２を支持する軸４２がハウジン
グ１４に対して拘束されるので、渦電流式リターダ５６
の連続制動機能はなくなる。
【００１７】図２に示された装置の場合、図１における
切換変速機１６の入力軸２８に、オーバランニング・フ
リーホィール６６が設けられている。そのフリーホィー
ル６６は、車両停止中に駆動機械４が電動機２２によっ
て始動されたとき、入力軸２８を逆回転に対抗して支持
する。
【００１８】なお、上記の非摩耗型連続制動装置として
は、渦電流式リターダに代えて流体式リターダを用いる
こともできる。また、上述した中立位置を有するクラッ
チ継手としては、複動シンクロナイジング装置に代え
て、上記複動多板クラッチの他、複動つめクラッチ等を
用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく装置の概略構成図。
【図２】フリーホィール付きの図１と同様の装置の概略
構成図。
【符号の説明】
２ 電気力学的駆動システム ４ 駆動機械 ６ 緩衝装置 ８ 軸 １０ 内ば歯車 １２ 遊星歯車式変速機 １４ ハウジング １８ 部分 ２０ 部分 ２４ 部分 １６ 切換変速機 ２２ 電動機 ２６ 軸受 ２８ 入力軸 ３０ 軸受 ３２ 遊星歯車キャリヤ ３４ 支持ボルト ３６ 遊星歯車 ３８ 継手歯 ４０ クラッチ継手 ４２ 軸 ４４ 軸受 ４６ シンクロナイジング体 ４８ 切換要素 ５０ 太陽歯車 ５２ 回転子 ５４ 固定子 ５６ 渦電流式ブレーキ（リターダ） ５８ シフトスリーブ ６０ 回転子 ６２ 固定子 ６４ 継手歯 ６６ フリーホィール
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ６０Ｋ 6/04 ５３１ Ｂ６０Ｋ 6/04 ５３１ ７３３ ７３３ Ｂ６０Ｔ 1/08 Ｂ６０Ｔ 1/08 Ｆ１６Ｈ 37/04 ＺＨＶ Ｆ１６Ｈ 37/04 ＺＨＶ Ｈ０２Ｋ 49/02 Ｈ０２Ｋ 49/02 Ｂ (72)発明者 イェンス、クラマー ドイツ連邦共和国ランゲナルゲン、バッハ シュトラーセ、５ Ｆターム(参考） 3D039 AA04 AB27 AC02 AC39 AC40 3J062 AB06 AC02 BA40 CG03 CG13 CG66 CG72 CG82 CG83 5H649 BB02

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両における駆動機械（４）と切換変速機
    （１６）との間の電気力学的駆動システム（２）であっ
    て、 遊星歯車式変速機（１２）と、クラッチ継手（４０）
    と、制御装置とを備え、 遊星歯車式変速機（１２）が、太陽歯車（５０）と内ば
    歯車（１０）と遊星歯車キャリヤ（３２）の３つの構成
    要素を含み、その第１構成要素（３２）が切換変速機
    （１６）に結合され、第２構成要素（１０）が駆動機械
    （４）に結合され、第３構成要素（５０）が少なくとも
    １つの電気機械（２２）に結合され、 クラッチ継手（４０）が、遊星歯車式変速機（１２）を
    迂回するために遊星歯車キャリヤ（３２）と太陽歯車
    （５０）との固い結合が存在する第１切換位置と、遊星
    歯車キャリヤ（３２）と太陽歯車（５０）との結合が中
    断される第２切換位置とを有しているように構成された
    電気力学的駆動システム（２）において、 クラッチ継手（４０）が、太陽歯車（５０）と固定ハウ
    ジング部分（１４）との固い結合が存在する第３切換位
    置を更に有している、ことを特徴とする電気力学的駆動
    システム。
  2. 【請求項２】第３構成要素（５０）が非摩耗型連続制動
    装置（５６）に結合されている、ことを特徴とする請求
    項１記載の電気力学的駆動システム。
  3. 【請求項３】非摩耗型連続制動装置が渦電流式リターダ
    （５６）である、ことを特徴とする請求項２記載の電気
    力学的駆動システム。
  4. 【請求項４】非摩耗型連続制動装置が流体式リターダ
    （５６）である、ことを特徴とする請求項２記載の電気
    力学的駆動システム。
  5. 【請求項５】クラッチ継手（４０）が中立位置を有する
    複動シンクロナイジング装置（３８、４６、５８、６
    ４）である、ことを特徴とする請求項１ないし４のいず
    れか１つに記載の電気力学的駆動システム。
  6. 【請求項６】クラッチ継手（４０）が中立位置を有する
    複動つめクラッチ（３８、４６、５８、６４）である、
    ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記
    載の電気力学的駆動システム。
  7. 【請求項７】クラッチ継手（４０）が中立位置を有する
    複動多板クラッチである、ことを特徴とする請求項１な
    いし４のいずれか１つに記載の電気力学的駆動システ
    ム。
  8. 【請求項８】駆動機械（４）と切換変速機（１６）との
    間に電気力学的駆動システム（２）が装備されているよ
    うな車両の切換変速機（１６）における変速ステップを
    細分化する方法であって、 電気力学的駆動システム（２）が遊星歯車式変速機（１
    ２）とクラッチ継手（４０）とを備え、遊星歯車式変速
    機（１２）が太陽歯車（５０）と内ば歯車（１０）と遊
    星歯車キャリヤ（３２）の３つの構成要素を含み、その
    第１構成要素（３２）が切換変速機（１６）に結合さ
    れ、第２構成要素（１０）が駆動機械（４）に結合さ
    れ、第３構成要素（５０）が少なくとも１つの電気機械
    （２２）に結合され、クラッチ継手（４０）が、遊星歯
    車式変速機（１２）を迂回すべく遊星歯車キャリヤ（３
    ２）と太陽歯車（５０）とを固く直結するために、中立
    位置から第１切換位置に移動されるように構成された切
    換変速機（１６）における変速ステップの細分化方法に
    おいて、 クラッチ継手（４０）が、解除位置を越えて第２切換位
    置に移動され、これにより、遊星歯車式変速機の変速比
    に応じた駆動機械（４）の回転数の減速が達成される、
    ことを特徴とする変速ステップの細分化方法。
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