JP2006123896A - 車両用の車軸部および自動車の推進方法 - Google Patents

車両用の車軸部および自動車の推進方法 Download PDF

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Abstract

【課題】コストを低減し性能を高めるといった燃焼エンジンの利点だけでなく、効率を増加させるという電気エンジンの利点を提供する。
【解決手段】車両用車軸部であって、キャリア筐体４０と、キャリア筐体４０に回転可能に取り付けている差動装置４２とを備えており、差動装置４２にはリングギア８２が取り付けられている。第一入力歯車１１０はリングギア８２とかみ合っており、燃焼エンジンにより駆動され、リングギア８２を駆動させることができる。キャリア筐体４０には電気駆動装置２６が取り付けられており、電気駆動装置２６は電気モータ１６２と第二歯車１６０とを備えている。第二歯車１６０は、リングギア８２とかみ合っており、電気モータ１６２により駆動され、リングギア８２を駆動させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用の車軸部および自動車の推進方法に関し、特に電気駆動装置を有する差動キャリア部に関するものである。
自動車メーカーは、電気モータを動力源とした自動車を売りに出す傾向にある。この電気モータは従来技術の燃焼エンジンに比べ非常に多くの利点を提供するものである。例えば、電気モータは通常、より効果的に機能し、かつ周囲への不快な排気の放出も少ない。
本発明が解決しようとする課題
しかしながら、他の多くの性能において燃焼エンジンは通常電気モータよりも効率が良く、またバッテリの重量を考慮すると1ポンドあたりの馬力が高い。また、一般に電気モータにより推進される自動車は、燃焼エンジンにより推進される自動車よりも高価であり、燃焼エンジンにより推進される自動車に燃料を補給するよりも頻繁に再充電する必要がある。したがって、このような電気モータの利点にもかかわらず、消費者は電気モータにより推進される自動車を買い渋っている。
したがって、当該技術分野において、コストを低減し性能を高めるといった燃焼エンジンの利点だけでなく、効率を増加させるという電気エンジンの利点を提供する自動車が必要とされている。
本発明の車両用の車軸部は、上記課題を解決するために、キャリア筐体と、該キャリア筐体に回転可能に取り付けられる差動装置と、該差動装置に取り付けられ、該差動装置とともに回転するリングギアと、該リングギアとかみ合っており、燃焼エンジンにより駆動され、該リングギアを駆動させることができる第一歯車と、該リングギアとかみ合っており、電気モータにより選択的に駆動され、リングギアを駆動させることができる第二歯車と電気モータとを備え、キャリア筐体に取り付けられている電気駆動装置と、を含むことを特徴としている。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記電気駆動装置は、上記電気モータと上記第二歯車とを選択可能かつ駆動可能に相互に連結させるクラッチ部を含むことが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記電気モータと上記第二歯車とを駆動可能に連結させる該クラッチ部に、作動力を選択可能に提供するアクチュエーターを含むことが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記第一歯車と上記第二歯車とが同じ回転軸の周りを回転することが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記電気駆動装置は上記キャリア筐体のカバーパン開口部に取り付けられていることが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記電気モータの操作を制御可能なコントローラを含むことが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記電気モータは電気を生成する発電機として選択可能に機能することが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記電気モータは上記第二歯車に取り付けるための部材を有していることが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記第二歯車は、上記第二歯車が上記リングギアと駆動可能にかみ合っている第一の位置と、上記第二歯車がリングギアから間隔をあけて配された第二の位置との間を移動できるようになっていることが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記差動装置と駆動可能に接続されている第一の出力軸および第二の出力軸を有し、上記電気駆動装置が上記電気モータから第一の出力軸および第二の出力軸へ回転力を伝達可能であることが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部は、上記課題を解決するために、キャリア筐体と、該キャリア筐体に回転可能に取り付けられるリングギアと、該リングギアとかみ合っており、該リングギアを駆動させることができる第一歯車と、該キャリア筐体に取り付けられる電気モータと、該リングギアとかみ合っており、該リングギアを駆動させることができる第二歯車と、自動車の駆動パラメータを監視し、該駆動パラメータの状況に応じて電気モータの始動および停止を選択して行うコントローラとを含むことを特徴としている。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記第二歯車は上記電気モータにより直接駆動されることが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記第一歯車および上記第二歯車は同じ軸の周りを回転することが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記電気モータが、上記キャリア筐体のカバーパン開口部に取り付けられたケーシングに備え付けられることが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記電気モータと第二歯車とを選択可能にかつ駆動可能に相互に連結させるクラッチ部を含むことが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部では、第二歯車が上記リングギアと駆動可能にかみ合っている第一の位置と、第二歯車がリングギアと間隔をあけて配された第二の位置との間で、上記第二歯車を動かすことができるアクチュエーターを含むことが好ましい。
また、本発明の車両用の車軸部では、上記電気モータは上記第二歯車に取り付けるための部材を有していることが好ましい
また、本発明の自動車の推進方法は、上記課題を解決するために、キャリア筐体内に回転可能に取り付けられたリングギアに駆動回転力を選択的に提供することができる内部の燃焼エンジンと、該リングギアに駆動回転力を選択的に提供できる電気モータとを有す自動車の推進方法であって、当該推進方法は、該リングギアと該燃焼エンジンとを駆動可能に相互に連結し、該リングギアと該電気モータとを駆動可能に相互に連結し、コントローラを使用して自動車の駆動パラメータを監視し、駆動パラメータの状況に基づいて該電気モータの始動および停止を選択して行うことを特徴としている。
また、本発明の自動車の推進方法では、上記燃焼エンジンによって駆動可能である第一歯車と上記リングギアとを連結することが好ましい。
また、本発明の自動車の推進方法では、上記電気モータによって駆動可能である第二歯車と上記リングギアとを連結することが好ましい。
また、本発明の自動車の推進方法では、上記第二歯車と上記電気モータとを駆動可能に連結するために、クラッチ部を選択的に操作可能にすることが好ましい。
また、本発明の自動車の推進方法では、上記第二歯車が上記リングギアと駆動可能にかみ合っている第一の位置と、上記第二歯車が上記リングギアと間隔をあけて配された第二の位置との間で、上記第二歯車は平行移動することが好ましい。
また、本発明の自動車の推進方法では、上記モータを発電機として機能させるために、上記リングギアで上記第二歯車を駆動することが好ましい。
また、本発明の自動車の推進方法では、上記第一歯車で上記リングギアを駆動するために、上記燃焼エンジンを始動する一方、上記第一歯車で上記リングギアを駆動するために電気モータを始動することが好ましい。
また、本発明の自動車の推進方法では、自動車が少なくとも高速道路走行時のための一般道路法定最高速度以上の走行速度にある場合、上記燃焼エンジンの速度を遊休状態まで低減し、リングギアを駆動させるために上記電気モータを始動させることが好ましい。
本発明を要約すれば、ある形態において、本発明は車両用の車軸部を以下のように規定している。該車軸部はキャリア筐体と、該キャリア筐体に回転可能に取り付けている差動装置とを備えており、差動装置にはそれとともに回転するようにリングギアが取り付けられている。第一歯車は該リングギアとかみ合っており、燃焼エンジンにより駆動され、該リングギアを駆動させることができるよう構成されている。キャリア筐体には電気駆動装置が取り付けており、該電気駆動装置は電気モータと第二歯車とを備えている。第二歯車は、該リングギアとかみ合っており、該電気モータにより選択的に駆動され、該リングギアを駆動させることができる。
別の形態において、本発明は車両用の車軸部を以下のように規定している。該車軸部はキャリア筐体と、該キャリア筐体に回転可能に取り付けているリングギアとを備えている。第一歯車は該リングギアとかみ合っており、該リングギアを駆動させることができる。第二歯車もまた該リングギアとかみ合っており、該リングギアを駆動させることができる。電気モータは該キャリア筐体に取り付けられており、コントローラは自動車の駆動パラメータを監視し、該駆動パラメータの状況に応じて該電気モータの始動および停止を選択して行う。
さらに別の形態において、本発明は燃焼エンジンと電機モータの両方を有する自動車を推進する方法を規定している。該燃焼エンジンはリングギアに選択可能に接続され、該リングギアはキャリア筐体内に回転可能に取り付けられている。該電気モータは選択的に該リングギアに駆動回転力を提供できる。この自動車を推進する方法は、該リングギアと該燃焼エンジンとを駆動可能に相互に接続し、該リングギアと該電気モータとを駆動可能に相互に接続すし、コントローラを使用して自動車の所定の駆動パラメータを監視し、所定の駆動パラメータの状況に基づいて該電気モータの始動および停止を選択して行う自動車を推進する方法である。
本発明の他の応用範囲は以下の詳細な説明により明らかにされる。以下の詳細な説明と具体例とは、本発明の好ましい実施形態を示してはいるが、あくまで説明を目的としたものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
以下に説明される好ましい実施形態はあくまで例であり、本発明およびその実施を限定するものではない。
図１において、本発明の車軸部を有する車両１０が概略的に示されている。車両１０は、伝導機構１４への接続部を介して駆動可能な動力伝達装置１２を含み、伝導機構１４は燃焼エンジン１６と変速機１８とを含む。動力伝達装置１２は駆動シャフト２０と、後方車軸２２と、複数の車輪２４とを含む。後方車軸２２は電気駆動装置２６を含む。交流発電機２８およびバッテリ２９のような電源装置が電気駆動装置２６に電力を供給する。コントローラ３０はセンサー３２からの入力を監視し、例えば車両速度、エンジンの１分当たりの回転数（ＲＰＭ）、リングギアの速度、アクセルペダル３１の位置により示されるスロットル位置、後述するその他のパラメータといったような車両１０の複数の駆動パラメータを決定する。コントローラ３０は、センサー３２を用いて得た情報を処理し、この情報に基づいて、以下に説明するように電気駆動装置２６を操作する。
図２および図３には、後方車軸２２が非常に詳細に描かれている。後方車軸２２は、キャリア部３４と、左車軸シャフト部３６と、右車軸シャフト部３８とを含む。該キャリア部３４は、キャリア筐体４０と、差動装置４２と、入力シャフト部４４とを有している。該キャリア筐体４０は、差動装置４２が第一の軸４６の周りを回転するよう支持する。また、該キャリア筐体４０は、入力シャフト部４４が第一の軸４６に垂直な第二の軸４８の周りを回転するよう支持する。
まず、上記キャリア筐体４０は適切な鋳造法により形成され、その後必要に応じて機械加工される。該キャリア筐体４０は、本体５０と、該本体５０から延びる歯車突出部５２とを含む。キャリア筐体４０はさらに、左車軸開口部５８を有する中央空洞部５６を規定する壁部材５４と、右車軸開口部６０と、第一歯車開口部６２とを含む。
左車軸シャフト部３６は、左車軸開口部５８に取り付けられた第一車軸管７０と、第一の軸４６の周りを回転するように第一車軸管７０により支持されている第一車軸半シャフト７２とを含む。同様に、右車軸シャフト部３８は右車軸開口部６０に取り付けられ、第一の軸４６の周りを回転するように第二車軸半シャフト７６を支持する第二車軸管７４を含む。
図３は、キャリア筐体４０の本体５０の中央空洞部５６内に配置された差動装置４２を非常に詳細に示している。差動装置４２は、ケース８０と、ケース８０とともに回転するよう取り付けられたリングギア８２と、ケース８０内に配置されたギアセット８４とを含む。該リングギア８２は複数の歯８３を有す。該ギアセット８４は、第一サイドギア８６および第二サイドギア８８と、一対の差動歯車９０とを含む。該差動歯車９０は、ケース８０に取り付けた歯車シャフト９２上に回転可能に支持されている。ケース８０は、一対の筒耳９４・９６と、ギア穴９８とを含む。一対の軸受け部１００・１０２は、第一の軸４６の周りを回転するように、筒耳９４・９６をそれぞれ支持する。
第一車軸半シャフト７２および第二車軸半シャフト７６は左車軸開口部５８および右車軸開口部６０からそれぞれ延びており、第一サイドギア８６および第二サイドギア８８とともに第一の軸４６の周りを回転するように接続される。ケース８０は、ギア穴９８内において、差動歯車９０を、第一の軸４６に垂直な１つ以上の軸の周りを回転するように支持することができる。第一サイドギア８６および第二サイドギア８８は、差動歯車９０上に形成された歯１０６とかみ合う複数の歯１０８を含む。
一般に、入力シャフト部４４は、第一入力歯車１１０と、プロペラ軸継手フランジ部１１２と、一対の従来技術の軸受け部１１４・１１６とを含む。該軸受け部１１４・１１６は、圧入法によって上記キャリア筐体４０とかみ合っている外側案内溝をそれぞれ有している。該軸受け部１１４・１１６は上記キャリア筐体４０と連携し、第一入力歯車１１０を第二の軸４８の周りを回転するよう支持する。
上記第一入力歯車１１０は、互いに一体となって形成されている尾部１１８と頭部１２０とを含む。頭部１２０は複数の歯１２２を含む。該歯１２２はリングギア８２の歯８３とかみ合っており、伝導機構１４から差動装置４２まで回転力を伝える複数の外側スプライン１１９は尾部１１８に形成され、外ねじ部１２１は尾部１１８の端より直径が小さい部分に形成される。
一般に、プロペラ軸継手フランジ部１１２は、歯車フランジ１２４およびシール１２６を含む。歯車フランジ１２４は、第一入力歯車１１０の外側スプライン１１９とかみ合っている内側スプライン１２８を含む。ナット１３０は、歯車フランジ１２４を尾部１１８の上記外ねじ部１２１に固定して取り付ける。該歯車フランジ１２４の少なくとも一部分は歯車突出部５２内に位置する。
シール１２６は、なんらかの好適な手段で第一歯車開口部６２に取り付けられており、第一入力歯車１１０を通す開口部１３２を含む。該シール１２６は、上記キャリア筐体４０からごみや水分のような異物の通過を防ぐことに適しているなら、どんなシールでもよい。
電気駆動装置２６は、補助ケーシング１５０を含む。該補助ケーシング１５０は、キャリア筐体４０と一体とすることも、何らかの好適な固定手段を使用してキャリア筐体４０に取り付けることも可能である。例えば、図３から図５に示すように、補助ケーシング１５０の外壁１５４を貫通して延び、キャリア筐体４０の壁部材５４とかみ合っているボルト１５２によって、補助ケーシング１５０をキャリア筐体４０に取り付けることができる。該電気駆動装置２６の構成部材とリングギア８２とが連携できれば、様々な状況において、補助ケーシング１５０をキャリア筐体４０に取り付けることができる。補助ケーシング１５０は、アルミニウムやスチールまたは複合材料など、いくらでも多くの好適な原料から製造できる。
上記キャリア筐体４０は、電気駆動装置２６の構成部材とリングギア８２とを連携させる開口部１５６を含む。具体的には、該開口部１５６を電気駆動装置２６の位置に合わせて形成することもできるし、もしくは開口部１５６は、図示されている従来技術のキャリアカバーパン開口部のようなもともと存在する開口部であってもよい。開口部１５６が従来技術の該キャリアカバーパン開口部と同一である場合には、従来技術のカバーパン（図示せず）を該キャリアカバーパン開口部に取り付けるのに使用されたのと同じボルト穴を使用して補助ケーシング１５０をキャリア筐体４０に固定することができる。
図３に示された電気駆動装置２６は、第二歯車１６０と、電気モータ１６２と、クラッチ部１６４とを含む。該第二歯車１６０は、第二歯車尾部１７０と第二歯車頭部１７２とを有しており、第二歯車１６０の第二歯車尾部１７０と第二歯車頭部１７２とは互いに一体となって形成されている。該第二歯車頭部１７２は複数のギア歯１７４を含む。図３に示されているように、第二歯車尾部１７０は、補助ケーシング１５０内に一つ以上の軸受け上に回転可能に取り付けられ、第二の軸４８と一列に配置できる第三の軸１７５の周りを第二歯車１６０が回転することを可能にする。第二歯車１６０は、該第二歯車１６０の歯１７４がリングギア８２の歯８３とかみ合うような位置に取り付けられている。該ギア歯１７４は、リングギア８２の歯８３とかみ合うようなどんな形状、サイズでもよい。リングギア８２の歯８３もギア歯１７４とかみ合うようなどんな形状、サイズでもよい。さらに、図示されているように、第三の軸１７５は、第一の軸４６からある角度を成して配置され、ハイポイドギア配列を形成してもよい。
電気モータ１６２およびクラッチ部１６４は、モータ筐体１７８内に位置する。モータ筐体１７８は、補助ケーシング１５０内部に好適な方法で強固に接続されているが、補助ケーシング１５０と一体となることもできる。モータ筐体１７８は、モータ筐体１７８のほぼ中央を通って延びる内部開口部１８０を含み、第二歯車尾部１７０は内部開口部１８０を通って延びる。モータ筐体１７８は、また冷却羽根１８２を含む。冷却羽根１８２はモータ筐体１７８の外面に位置し、モータ筐体１７８の表面積を拡大し、例えば、電気モータ１６２およびクラッチ部１６４のようなモータ筐体１７８の構成部材の冷却を助ける。
上記電気モータ１６２は、モータ筐体１７８と一体となっているか、または好適な取り付け手段によりその内部に取り付けられる。該電気モータ１６２はどんな好適な電気モータであってもよい。該電気モータ１６２はロータ１８４を含み、一般にロータ１８４は円筒形であり中央開口部を有する。該ロータ１８４は、該モータ筐体１７８に回転可能に取り付けられ、第三の軸１７５の周りを回転する。第二歯車尾部１７０はロータ１８４の中央開口部を通って延びる。したがって、ロータ１８４は第二歯車尾部１７０の周りを回転してもよい。電気モータ１６２は、バッテリ２９または交流発電機２８のようなどんな好適な電源からでも動力を供給される。
一般に、クラッチ部１６４は、クラッチパック１９０および作動装置１９２を含む。該クラッチパック１９０は、一続きの第一クラッチ板１９４および第二クラッチ板１９６を含む。第一クラッチ板１９４は、第二歯車１６０の第二歯車尾部１７０にスプライン嵌合され、第二クラッチ板１９６はロータ１８４にスプライン嵌合されている。第一クラッチ板１９４および第二クラッチ板１９６は交互に配置されており、第三の軸１７５に沿って軸方向に滑らせることができる。作動装置１９２は、第二クラッチ板１９６を軸方向に滑らせ、第一クラッチ板１９４とかみ合わせることができる。作動装置１９２は、従来技術のどんな作動装置であってもよく、例えば、交流発電機２８またはバッテリ２９から動力を供給される油圧作動装置または電気式作動装置であってもよい。第一クラッチ板１９４と第二クラッチ板１９６とがかみ合っている場合には、ロータ１８４の回転により第二歯車１６０を回転させることができる。
コントローラ３０は、車両１０の様々な駆動パラメータを監視し、電気駆動装置２６の作動を制御する。該コントローラ３０は、マイクロコンピュータのようなどんな好適な信号処理装置または制御装置であってもよい。コントローラ３０は、車両１０の別の駆動パラメータを監視する様々なセンサー３２からの入力を受信する。センサー３２は、従来技術のどんな好適な検出装置であってもよい。具体的には、図１から図３に示すように、センサー３２Ａは燃焼エンジン１６の速度を監視する。センサー３２Ｂは駆動シャフト２０の回転を監視し、車両１０の対地速度を決定する。センサー３２Ｃはリングギア８２の回転速度を、センサー３２Ｄは第二歯車１６０の回転速度を監視する。センサー３２Ｅは電気モータ１６２の操作と、クラッチ部１６４の位置と、作動装置１９２の位置とを監視する。センサー３２Ｆは、運転者が所望する加速量を示すスロットル位置を監視する。また、コントローラ３０は、燃焼エンジン１６および電気駆動装置２６に指示を送り、それらの作動を制御することができる。
車両１０が所定の作動状態になると、コントローラ３０は電気駆動装置２６を始動させる。車両１０が停止状態から加速される場合、例えば、毎時０ｋｍ（０mile）から毎時１６．１ｋｍ（１０miles）に加速する場合や、高速道路走行時のための一般道路法定最高速度（毎時８８．５ｋｍ（５５miles）：日本では毎時６０ｋｍ）以上の速度で道路走行する場合において、電気駆動装置２６を始動させるようコントローラ３０がプログラム化された応用例もある。しかしながら、コントローラ３０に様々な異なった状況の発生に応じて電気駆動装置２６を始動させるようプログラムすることもできる。
低速度（例えば、毎時１６．１ｋｍ（１０miles）未満の速度）および高速道路走行時のための一般道路法定最高速度（例えば、毎時８８．５ｋｍ（５５miles）：日本では毎時６０ｋｍ）以上の速度で、電気モータ１６２を始動させるようにコントローラ３０がプログラム化されている場合の電気駆動装置２６の操作について、以下に詳細に説明する。車両１０が静止位置にあるかまたは毎時１６．１ｋｍ（１０miles）未満の速度で進んでいる場合、センサー３２Ｂはコントローラ３０にそのような信号を送る。また、コントローラ３０は、センサー３２Ｆからスロットル位置を示す信号を受信する。次に、車両１０の加速が要求されると、コントローラ３０は電気モータ１６２および作動装置１９２に指示を送り、電気モータ１６２および作動装置１９２を始動させる。電気モータ１６２を始動させることにより、ロータ１８４を第三の軸１７５の周りで回転させる。始動された作動装置１９２により、第一クラッチ板１９４および第二クラッチ板１９６を軸方向に滑らせてかみ合わせ、ロータ１８４と第二歯車尾部１７０とを駆動可能に相互に連結する。したがって、ロータ１８４の回転により第二歯車１６０を回転させることができる。
また、上記コントローラ３０は、ロータ１８４と第二歯車１６０とが回転する速度を制御する。車両１０を加速させる間に、第二歯車１６０はリングギア８２に駆動力を与え、第一入力歯車１１０がリングギア８２に与える駆動力を補う。このような状況により、燃焼エンジン１６が必要とする出力が低減される。電気モータ１６２を適切に作動するために、コントローラ３０は燃焼エンジン１６の速度と、リングギア８２の速度と、スロットル位置とを特定する。燃焼エンジン１６の負担を低減するために、このような方法で電気モータ１６２を使用することは、車両１０の燃料を有効に節約し、燃焼エンジン１６の寿命を延ばすことができる。
上記コントローラ３０がセンサー３２Ｂからの入力を処理することにより車両１０の速度が毎時１６．１ｋｍ（１０miles）以上であると判断すると、コントローラ３０は電気モータ１６２に信号を送り、電気モータ１６２を停止させる。電気モータ１６２が停止された後でも、第二歯車頭部１７２とリングギア８２との連携によって第二歯車１６０は回転し続ける。このとき、電気モータ１６２は第二歯車１６０から切り離されていてもよいし、制動のために連結されたままでもよい。例えば、コントローラ３０が作動装置１９２を停止させて、第二歯車１６０をロータ１８４から切り離すようプログラムされていてもよい。あるいは、第二歯車１６０とロータ１８４とが連結されたままである場合には、リングギア８２の回転によって第二歯車１６０が回転しているため、結果としてロータ１８４が回転し、電気モータ１６２が発電機となる。電気モータ１６２で生成された電気は、充電運転中にバッテリ２９に伝送可能である。第二歯車１６０とロータ１８４とが切り離されている場合には、第二歯車１６０は自由に回転し、電気は生成されない。
電気駆動装置２６はまた、車両１０の唯一の推進力源となることができる。例えば、車両１０が燃焼エンジン１６によって、高速道路走行時のための一般道路法定最高速度（毎時８８．５ｋｍ（５５miles）：日本では毎時６０ｋｍ）以上の速度など所定の走行速度まで推進された後、コントローラ３０は電気モータ１６２を始動させ、上述したように第二歯車１６０を回転させることができる。コントローラ３０は次に、燃焼エンジン１６にＲＰＭ出力を遊休状態まで低減するよう指示し、リングギア８２を駆動させ車両１０を推進するのに必要なすべての駆動力を提供するよう第二歯車１６０の回転速度を設定する。燃焼エンジン１６は遊休状態でもパワーステアリングやパワーブレーキ、および他の車両付属品を維持することができるが、使用される燃料がかなり少ないので燃料が節約される。燃焼エンジン１６が遊休状態になった後に車両１０を加速させるために、コントローラ３０は第二歯車１６０の回転速度を増加させ、および／または燃焼エンジン１６の速度を増加させて第一入力歯車１１０の回転速度を増加させることができる。また、電気モータ１６２を使用し、リングギア８２を駆動させ車両１０を停止状態から推進するのに必要なすべての駆動力を提供することもできる。
図４には、さらなる実施形態に係る電気駆動装置２００が示されている。該電気駆動装置２００は電気駆動装置２６と類似しており、プライム（′）記号を付された電気駆動装置２００の類似の部材と本実施の形態の類似の部材とを一致させるために、同じ参照番号が用いられている。類似の部材およびその作動についての上記の記述は、該電気駆動装置２００にも同様にあてはまる。
上記電気駆動装置２００は、電気駆動装置２６を簡略化したものであり、クラッチ部１６４を含んでいない。該電気駆動装置２００では、電気モータ１６２′のロータ１８４′は第二歯車１６０′の第二歯車尾部１７０′に回転可能に取り付けられる。したがって、電気モータ１６２′が始動していないときにリングギア８２によって第二歯車１６０′が回転すると、ロータ１８４′が回転することになる。コントローラ３０は電気モータ１６２′を自由に回転させたり、または発電機として機能させ、電気を生成させたりすることができる。
図５には、さらに他の実施形態に係る電気駆動装置３００が示されている。該電気駆動装置３００は上記電気駆動装置２６および上記電気駆動装置２００と類似しており、ダブルプライム（″）記号を付された、該電気駆動装置３００の類似の部材と本実施の形態の類似の部材とを一致させるために、同じ参照番号が用いられている。類似した部材およびその作動についての上記の記述は、該電気駆動装置３００にも同様にあてはまる。
上記電気駆動装置３００が歯車作動装置３０２を含むという点を除いて、該電気駆動装置３００は、実質上、上記電気駆動装置２００に類似している。該歯車作動装置３０２は、第二歯車頭部１７２″とリングギア８２とがかみ合っているＡの位置と第二歯車頭部１７２″とリングギア８２とが間隔をあけて配されたＢの位置との間で、第三の軸１７５″に沿って第二歯車１６０″を滑らせることができる従来技術のどんな作動装置でもよい。本実施の形態においては、電気モータ１６２″が回転力を要求すると、コントローラ３０はセンサー３２Ｅを使用して歯車作動装置３０２の位置を調べ、第二歯車１６０″がＡの位置にあることを確認する。第二歯車１６０″がＡの位置にない場合は、歯車作動装置３０２を始動させ、第二歯車１６０″をＡの位置に移動させる。
コントローラ３０は、電気モータ１６２″を使用する必要がないと判断した場合、電気モータ１６２″を停止させる。コントローラ３０が、バッテリ２９または他の装置が再充電される必要があると判断した場合、コントローラ３０は、第二歯車１６０″をＡの位置に保つ。それゆえ、リングギア８２による第二歯車１６０″の回転がロータ１８４″を回転させる。そして、バッテリ２９に蓄積可能な電気を電気モータ１６２″に生成させる。コントローラ３０が電気モータ１６２″を使用して電気を生成する必要がないと判断した場合、コントローラ３０は歯車作動装置３０２に、第二歯車１６０″がリングギア８２と駆動可能にかみ合わないように第二歯車１６０″をＢの位置に動かすよう信号で伝える。上記電気駆動装置３００を使用すると、第二歯車１６０″が使用されていない場合、第二歯車１６０″をリングギア８２とかみ合った状態から動かすことができる。したがって、第二歯車１６０″がリングギア８２と接触して、不必要な抗力を引き起こすことがなく、燃料節約に悪影響を及ぼさなくてもすむため、電気駆動装置３００を使用することは有利である。また、電気駆動装置３００の歯車作動装置３０２を上述した電気駆動装置２６および電気駆動装置２００に提供し、要望どおりに第二歯車１６０・１６０′をリングギア８２とかみ合わせたりはずしたりすることもできる。
本発明の電気駆動装置２６・２００・３００は、ほとんど全ての種類の車両に適用可能であることが当技術において当たり前の技術の一つであることは、当業者に理解されよう。例えば、電気駆動装置２６・２００・３００は前輪駆動車、後輪駆動車、二輪駆動車、四輪駆動車、および全輪駆動車に適用することができる。また、電気駆動装置２６・２００・３００は、すでに製造された車両の従来のキャリア部に取り付けられてもよいし、新しい車両の新しいキャリア部に取り付けられてもよい。
したがって、本発明の電気駆動装置２６・２００・３００は、車両１０の燃料節約を促進させ、リングギア８２と連携している第二歯車１６０の駆動によって燃焼エンジン１６にかかる負担を低減できる。第二歯車１６０が与える駆動力は、第一入力歯車１１０の駆動力に取って代わるかまたはそれを補う。したがって、燃焼エンジン１６が必要とする出力が低減される。電気モータ１６２は常時作動していてもよいし、選択されたときにのみ作動していてもよい。電気モータ１６２が選択されたときにのみ作動する場合とは、例えば、加速中、燃焼エンジン１６の需要が最大である場合、もしくは高速道路走行速度にある間、最小限の動作浪費で電気モータ１６２が単独で車両１０を推進できる場合などといった場合である。上記電気駆動装置２６・２００・３００は従来の燃焼エンジン１６の性能優位性を提供する一方で、上記のような利点を使用者に提供できる。
また、前述の議論は単に本発明の実施形態の例を開示し、説明したものであり、該議論、付属図面および特許請求の範囲により、特許請求の範囲に規定されているように、様々な変更と修正とが本発明の精神と範囲内でなされてもよいことが当業者には理解されるであろう。
本発明の教示に従って構成された車両の概略図である。 図１の車両の一部分を部分的に非常に詳細に示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る電気駆動装置を備えた図１の車両のキャリア部の断面図である。 本発明の別の実施形態に係る電気駆動装置を備えた図１の車両のキャリア部の断面図である。 本発明の別の実施形態に係る電気駆動装置を備えた図１の車両のキャリア部の断面図である。

Claims (25)

  1. キャリア筐体と、
    該キャリア筐体に回転可能に取り付けられる差動装置と、
    該差動装置に取り付けられ、該差動装置とともに回転するリングギアと、
    該リングギアとかみ合い、燃焼エンジンにより駆動され、該リングギアを駆動させることができる第一歯車と、
    キャリア筐体に取り付けられ、該リングギアとかみ合い、電気モータにより選択可能に駆動され、該リングギアを駆動させることができる第二歯車と電気モータとを備えた電気駆動装置とを含むことを特徴とする車両用の車軸部。
  2. 上記電気駆動装置は、上記電気モータと上記第二歯車とを選択可能かつ駆動可能に相互に連結させるクラッチ部を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用の車軸部。
  3. 上記電気モータと上記第二歯車とを駆動可能に連結させる該クラッチ部へ作動力を選択可能に提供する、アクチュエーターを含むことを特徴とする請求項２に記載の車両用の車軸部。
  4. 上記第一歯車と上記第二歯車とが同じ回転軸の周りを回転することを特徴とする請求項１に記載の車両用の車軸部。
  5. 上記電気駆動装置は上記キャリア筐体のカバーパン開口部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用の車軸部。
  6. 上記電気モータの操作を制御可能なコントローラを含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用の車軸部。
  7. 上記電気モータは電気を生成する発電機として選択可能に機能することを特徴とする請求項１に記載の車両用の車軸部。
  8. 上記電気モータは、上記第二歯車に取り付けるための部材を有していることを特徴とする請求項１に記載の車両用の車軸部。
  9. 上記第二歯車は、
    上記第二歯車が上記リングギアと駆動可能にかみ合っている第一の位置と、
    上記第二歯車がリングギアから間隔をあけて配された第二の位置との間を移動できるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車両用の車軸部。
  10. 上記差動装置と駆動可能に接続されている第一の出力軸および第二の出力軸を有し、上記電気駆動装置が上記電気モータから第一の出力軸および第二の出力軸へ回転力を伝達可能であることを特徴とする請求項１に記載の車両用の車軸部。
  11. キャリア筐体と、
    該キャリア筐体に回転可能に取り付けられるリングギアと、
    該リングギアとかみ合っており、該リングギアを駆動させることができる第一歯車と、
    該キャリア筐体に取り付けられる電気モータと、
    該リングギアとかみ合っており、該リングギアを駆動させることができる第二歯車と、
    自動車の駆動パラメータを監視し、該駆動パラメータの状況に応じて電気モータの始動および停止を選択して行うコントローラとを含むことを特徴とする車両用の車軸部。
  12. 上記第二歯車は上記電気モータにより直接駆動されることを特徴とする請求項１１に記載の車両用の車軸部。
  13. 上記第一歯車および上記第二歯車は同じ軸の周りを回転することを特徴とする請求項１１に記載の車両用の車軸部。
  14. 上記電気モータが、上記キャリア筐体のカバーパン開口部に取り付けられたケーシングに備え付けられることを特徴とする請求項１１に記載の車両用の車軸部。
  15. 上記電気モータと第二歯車とを選択可能にかつ駆動可能に相互に連結させるクラッチ部を含むことを特徴とする請求項１１に記載の車両用の車軸部。
  16. 第二歯車が上記リングギアと駆動可能にかみ合っている第一の位置と、第二歯車がリングギアと間隔をあけて配された第二の位置との間で、上記第二歯車を動かすことができるアクチュエーターを含むことを特徴とする請求項１１に記載の車両用の車軸部。
  17. 上記電気モータは、上記第二歯車に取り付けるための部材を有していることを特徴とする請求項１１に記載の車両用の車軸部。
  18. キャリア筐体内に回転可能に取り付けられたリングギアに駆動回転力を選択的に提供することができる内部の燃焼エンジンと、
    該リングギアに駆動回転力を選択的に提供できる電気モータとを有す自動車の推進方法であって、
    当該推進方法は、
    該リングギアと該燃焼エンジンとを駆動可能に相互に連結し、
    該リングギアと該電気モータとを駆動可能に相互に連結し、
    コントローラを使用して自動車の所定の駆動パラメータを監視し、
    所定の駆動パラメータの状況に基づいて該電気モータの始動および停止を選択して行うことを特徴とする自動車の推進方法。
  19. 上記燃焼エンジンによって駆動可能である第一歯車と上記リングギアとを連結することを特徴とする請求項１８に記載の自動車の推進方法。
  20. 上記電気モータによって駆動可能である第二歯車と上記リングギアとを連結することを特徴とする請求項１９に記載の自動車の推進方法。
  21. 上記第二歯車と上記電気モータとを駆動可能に連結するために、クラッチ部を選択可能に操作することを特徴とする請求項２０に記載の自動車の推進方法。
  22. 上記第二歯車が上記リングギアと駆動可能にかみ合っている第一の位置と、上記第二歯車が上記リングギアと間隔をあけて配された第二の位置との間で、上記第二歯車は平行移動することを特徴とする請求項２０に記載の自動車の推進方法。
  23. 上記モータを発電機として機能させるために、上記リングギアで上記第二歯車を駆動することを特徴とする請求項２０に記載の自動車の推進方法。
  24. 上記第一歯車で上記リングギアを駆動するために上記燃焼エンジンを始動する一方、上記第二歯車で上記リングギアを駆動するために電気モータを始動することを特徴とする請求項２０に記載の自動車の推進方法。
  25. 自動車が少なくとも高速道路走行時のための一般道路法定最高速度以上の走行速度にある場合、上記燃焼エンジンの速度を遊休状態まで低減し、リングギアを駆動させるために上記電気モータを始動させることを特徴とする請求項１８に記載の自動車の推進方法。
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