JP2008527268A - 一体の電気モータを備えた自動車変速機 - Google Patents

Abstract

本発明は、電気機械的に駆動可能な自動車変速機（３１，１４）、例えば自動車マニュアル変速機（３１）または分配変速機（１４）に関している。前記変速機は、少なくとも一つの変速機ハウジング（１１）と、電磁気的な選択切換装置（１）と、電気モータ（２，８，２２）と、を備えている。電気モータ（２，８，２２）は、選択切換装置（１）を作動するために用いられる。本発明によれば、選択切換装置（１）の電気モータ（２，８，２２）が、自動車変速機（３１，１４）の変速機ハウジング（１１）の内側に配置され、選択切換装置（１）の電気モータ（２，８，２２）のモータハウジング（９，１２，２４）が、変速機ハウジング（１１）の一部に対応するように、実現される。

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念に従う、電気機械的に駆動可能な自動車変速機、例えば自動切換変速機または出力分配機（分配変速機）に関する。このような変速機は、通常、切換装置を有しており、それは電気モータによって操作される。

自動化された乃至自動の切換変速機では、通常、電気モータは変速機ハウジングに外側から取り付けられている。そのような変速機が、例えば、ＤＥ１０３４４１０６Ａ１から知られている。そこでは、変速機ハウジングに外側から取り付けられた電気モータが示されている。ここで、当該電気モータは、歯車を駆動する。その歯車は、変速機ハウジングの壁の貫通部を介して、切換軸上に貫通係合部を有している。そのような構成では、貫通係合部は、当然に、コストをかけてシールされなければならない。シール部は、すなわち、電気モータと変速機ハウジングとの間の接合部である。なぜなら、モータは、そこにおいて、変速機ハウジングとネジ結合によって結合されるからである。接合部がそのようなマルチ機能の場合、全ての機能を同時に満足な状態に保証することは、技術的に大変コストがかかる。さらに、変速機ハウジングに外側で取り付けられた電気モータによって、振動可能な構成部材が取り付けられるということを、考慮すべきである。振動可能な構成部材は、振動励起の際、変速機によって、共鳴ピークに基づいて、損傷され得る。もちろん、電気モータは、その露出部位により、大きな温度変化を受ける。なぜなら、それは、それ自身の発熱と変速機による追加の熱影響とにより、例えば噴射水のような周辺媒体の温度よりも顕著に高い温度に到達し得るからである。周辺媒体による冷却により、シール面には差圧が生じる。このことが、接合部におけるシールの要求を高める。

ＤＥ１０３０７０１７Ａ１によれば、さらに、電気機械的に作動可能な出力分配機（分配変速機）が知られている。そこでは、電気モータは、駆動コンバータ装置（Antriebswandlereinrichtung）を介して、クラッチ装置を操作する。

そこでは、第一出力軸が、直接、駆動軸に接続されている。第二出力軸は、クラッチ装置を介して、駆動軸と接続可能である。

クラッチ装置は、電気モータによって操作可能である。クラッチ装置と電気モータとの間には、ある装置が配置され、それを介して、電気モータの回転運動が、クラッチ装置の駆動のための並進操作運動に変換される。

電気モータは、それ自身のモータハウジングを備えており、完全に予め組み付けられて変速機ハウジングに設置される。電気モータの分離したモータハウジングは、変速機ハウジングと回転しないように結合される。分離したモータハウジングの利用により、ここでも、機械的な接合部が存在する。これは、技術的にコストを伴って実現されなければならない。また、製品の故障可能性が高まるという弱点ももたらされる。

本発明の課題は、電気機械的に切換可能な自動車変速機を実現することである。それには、切換装置が設けられており、当該切換装置は、電気モータによって、駆動される。ここで、電気モータと変速機との間の接合部は、出来る限りコストがかからず、頑強で、故障を起こし難いというように形成されなければならない。

この課題の解決は、主たる請求項の特徴から明らかになる。他方、本発明の有利な実施の形態やさらなる実施の形態は、下位請求項から明らかになる。

それによると、本発明は、電気機械的に駆動可能な自動車変速機、例えば自動の乃至自動化された切換変速機または出力分配機（分配変速機）を前提とする。この変速機は、ここでは、少なくとも一つの変速機ハウジングと、電気機械的な切換装置と、切換装置を駆動するための電気モータと、を備えている。本発明によれば、電気モータのモータハウジングは、それが変速機ハウジングの一部と対応して、変速機ハウジングの内部に電気モータが存在する、というように形成されている。

有利な実施の形態では、少なくとも一つの電気モータのモータハウジングは、それが変速機ハウジングの一部を形成する、というように形成されている。それは、分離して取り付け可能である。この実施の形態では、電気モータのモータハウジングは、電気モータの全ての個々の構成要素を収容している。従って、完全に組み立てられた電気モータが、変速機ハウジング内に設置される。この場合、モータハウジングの一部は、同時に、変速機ハウジングのシールのための変速機カバーとしても機能する。この変速機カバーは、変速機ハウジングの外側壁の一部にも対応する。電気モータは、有利な態様では、変速機ハウジングの内部にある。従って、例えば、電気モータの変速機ハウジングに対する支持は、とりわけ大きな面積で実施される。このことは、接合部の機械的な要求を低減する。モータは、ハウジングから突出しないので、変速機の振動励起の際、追加の共鳴ピークを生じない。電気モータの変速機ハウジングへの一体化により、電気モータの廃熱も改善される。

更なる実施の形態では、モータハウジングが、変速機ハウジングと一体的に形成され、また、変速機ハウジングの内部に配置されている。これは、電気モータが分離したモータハウジングを必要としないで、変速機ハウジングの一部がモータハウジングとして作用して、そのモータハウジングは電気モータの個々の構成要素を収容する、ということを意味している。電気モータは、変速機内への設置の前には、もはや組み立てられない。その代わりに、電気モータの個々の構成要素は、まず、変速機ハウジング内への設置によって、機能的な電気モータに組み立てられる。更なる実施の形態では、そのような電気モータの一部が、カバーでシールされ得る。

電気モータとしては、好適には、三相交流モータ、例えば非同期モータが利用される。非同期モータは、有利な態様では、オイル充填室に開放されて作動され得る。電気モータがオイルで濯がれるなら、その冷却が本質的に改善される。従って、電気モータのモータハウジングは、更なる実施の形態では、部分的に貫通部が設けられている。

本発明は、実施の形態に基づいて、詳しく説明される。このために、図面の説明が添付される。

図１は、本発明の概略図である。図２は、本発明の別の概略図である。図３は、本発明の別の実施の形態である。

図１は、本発明による変速機の概略図である。電気機械的な切換装置１は、電気モータ２、モータ軸３、及び、伝達要素４、によって与えられている。ここで、電気モータ２は、モータ軸３と伝達要素４とを介して、切換軸５に接続されている。切換軸５には、更なる伝達要素６が接続されている。当該伝達要素６を介して、変速機軸７に、予め選択されたギヤ段が投入可能である。所望のギヤ段は、選択モータ８を介して選択される。

電気モータ２は、第一モータハウジング９を有している。それは、第一変速機カバー１０と一体的に製造されている。第一変速機カバー１０は、図２に示された変速機ハウジング１１と接続可能であり、変速機ハウジング１１の外側壁の一部を形成する。電気モータ２の個々の構成要素は、変速機ハウジング１１内への挿入の前に、モータハウジング９内に設置される。電気モータ２のモータ軸３は、ボールスピンドルのネジ部を有している。これにより、伝達要素４は、電気モータ２によって直接に軸方向に移動される。そして、伝達要素４の軸方向移動により、切換軸５は軸方向に移動される。切換軸５には、更なる伝達要素６が接続されており、それによって、予め選択されたギヤ段が変速機軸７に投入可能である。ギヤ段は、第二電気モータである選択モータ８によって選択される。

選択モータ８は、第二モータハウジング１２を有している。それもまた、変速機ハウジング１１の一部を呈していて、変速機ハウジング１１と一体に製造されている。選択モータ８の個々の構成要素は、第二モータハウジング１２内に、直接に取り付けられる。選択モータ８は、まず、個々の構成要素の第二モータハウジング１２内への設置によって、機能的な駆動部となる。個々の構成要素の設置の後で、変速機ハウジング１１は第二変速機カバー１３によってシールされる。

図２には、閉じられた変速機ハウジング１１が示されている。そこでは、第一及び第二の変速機カバー１０、１３が、最終組み付けされた状態で示されている。第一変速機カバー１０において、大面積の支持部が存在することが見てとれる。これは、モータハウジング９のカバー１０との一体構造によって、可能とされる。これにより、電気モータ２と変速機ハウジング１１との間の機械的な接合部及びシール面の要求（Beanspruchung）が顕著に低減される。第二変速機カバー１３により、最終的に、主として、シール機能が得られる。第二変速機カバー１３の要求もまた、とりわけ、パッキン部材（Abdichtung）によって、周囲（Umwelt）に対して、制約される。

要求の低減によって、前述の接合部ないしシール部は、より簡単でより低コストに構成され得る。更に、本発明によるモータ２、８の変速機ハウジング１１内への埋設により、電気モータ２、８の周辺の熱容量が増大される。これにより、温度勾配は、例えば噴射水との接触による変速機カバー１０、１３の当接（Beaufschlagung）の際に、低下する。全体として、変速機ハウジング内への電気モータ２、８の埋設により、モータ２、８の固有の熱は、可能な限り最適に廃棄され得る。

図３は、本発明による解決策の更なる概略図を示している。図３は、第三伝達装置２３と、第三電気モータ２２と、第二出力軸を活性化するためのクラッチ装置１８と、を備えた出力分配機（分配変速機）１４の部分断面図である。ここでは、切換装置１は、第三電気モータ２２と第三伝達要素２３とによって、形成されている。

図３では、自動車の、長手方向出力分配機として形成された出力分配機１４が、長手方向断面で示されている。当該出力分配機１４によって、駆動軸１５を介して投入される駆動トルクが、二つの出力軸に案内可能である。ここでは、両駆動軸から、それぞれ、両結合フランジ１６、１７のみが図示されており、それらに、出力軸がフランジ結合されている。続いて、両結合フランジ１６、１７は、出力分配機１４の作動原理の記述においては、出力軸と同一視され、従って、両結合フランジの参照符号は、不図示の両出力軸のために用いられている。

第一出力軸１６は、駆動軸１５と直接接続されている。従って、駆動トルクは、駆動軸１５から第一出力軸１６に直接案内される。クラッチ装置１８が一方の状態にある時に、第二出力軸１７は、クラッチ装置１８、駆動軸１５上に軸支された第一歯車１９、中間歯車２０、及び、第二歯車２１を介して、駆動軸１５と接続される。当該状態において、クラッチ装置１８を介して、回転トルクが案内可能である。

クラッチ装置１８は、第三電気モータ２２を介して操作可能であり、クラッチ装置１８と第三電気モータ２２との間に第三伝達装置２３が配置されている。それを介して、第三電気モータ２２の回転運動が、クラッチ装置１８の駆動のための並進操作運動に変換される。第三電気モータ２２の第三モータハウジング２４は、ここでは、変速機ハウジング１１の第一部分２５と一体的に製造されている。例えばロータ２６のような、第三電気モータ２２の個々の構成要素は、本発明によって、変速機ハウジング１１の両方の半部２５、３０が組み合わされる前に、第三モータハウジング２４内に設置される。

第三伝達要素２３は、伝達段２７を有している。それは、ここでは、平歯車段として形成されている。クラッチ装置１８には、圧力ディスク２８が設けられており、それは、駆動軸１５と回転しないように結合されており、出力分配機１４の作動の際には、駆動軸１５と同一の回転数で回転する。第三伝達要素２３のスピンドルナット２９は、クラッチ装置１８の締結過程において、圧力ディスク２８の方向、すなわち、駆動軸１５の軸方向に移動されて、スピンドルナット２９の増大する調整行程に従って、圧力ディスク２８とスピンドルナット２９との間の摩擦力が高まって、これにより回転トルクが伝達可能となる。

中間歯車２０は、ここでは、第三電気モータ２２の第三モータハウジング２４上に回転可能に軸支されている。第三電気モータ２２の中間歯車２０内への配置は、出力分配機１４の可能な限りコンパクトで小スペースな構造を提供する。これにより、出力分配機のハウジングの外側に配置された電気モータと比較して、顕著に小さい構造空間のみが自動車内に必要である。

回転磁界モータとしての電気モータ２２の有利な実施の形態では、直流モータとしての実施の形態と比較して、第三電気モータ２２をより小さく形成することができる。なぜなら、回転磁界モータは、直流モータと比較して、同じサイズであれば、より高い出力を有するからである。これは、とりわけ、前述の実施の形態との組み合わせにおいて、電気モータ２２ないし回転磁界モータが、公知の出力分配機の直流モータよりも、本質的により小さく形成され得る、ということを導く。

更に、三つのモータハウジング９、１２、２４の全てが、少なくとも部分的に貫通されて形成される可能性がある。これにより、電気モータ２、８、２２として非同期モータを利用する際、モータハウジング９、１２、２４がオイルで濯がれ得る。これにより、電気モータの最適な冷却が可能とされる。

第一電気モータ２の第一モータハウジング９は、変速機ハウジング１１と一体的に製造される、ということも考慮され得る。同様に、第二または第三モータハウジング１２、２４も、変速機カバー１０と一体的に製造され得る。

本発明の概略図である。 本発明の別の概略図である。 本発明の別の実施の形態である。

Claims (7)

1. 電気機械的に駆動可能な自動車変速機、例えば自動切換変速機または出力分配機（分配変速機）であって、
   少なくとも一つの変速機ハウジングと、
   電磁気的な切換ないし選択装置（１）と、
   電気モータと、
   を備え、
   当該電気モータによって、前記切換ないし選択装置は作動可能であり、
   切換ないし選択装置（１）の電気モータ（２，８，２２）が、変速機ハウジング（１１）の内側に配置され、
   電気モータ（２，８，２２）のモータハウジング（９，１２，２４）が、変速機ハウジング（１１）の一部に対応する、というように形成されている
   ことを特徴とする自動車変速機。
2. 電気モータ（２）のモータハウジング（９）が、変速機ハウジング（１１）の分離取付可能な変速機カバー（１０）に対応する、というように形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動車変速機。
3. 電気モータ（８、２２）のモータハウジング（１２、２４）が、変速機ハウジング（１１、２５）と一体に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動車変速機。
4. 電気モータ（２、８、２２）は、三相交流モータ、好ましくは非同期モータである
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自動車変速機。
5. 電気モータ（２，８，２２）のモータハウジング（９，１２，２４）は、少なくとも部分的に穿孔されており、電気モータ（２，８，２２）の冷却のために、変速機オイルによって濯がれることが可能である
   ことを特徴とする請求項４に記載の自動車変速機。
6. 第一電気モータ（２）は、モータ軸（３）を有しており、
   モータ軸（３）は、ボールスピンドルとして形成されて、第一伝達装置（４）を直接に軸方向に移動し、それによって更に、切換軸（５）が軸方向に移動され、その上には、例えば切換フォークのような第二伝達装置（６）が取り付けられていて、
   第二伝達装置（６）は、ギヤ段の投入または解除のために利用される
   ことを特徴とする請求項１、２、４、５のいずれかに記載の自動車変速機。
7. 出力分配機を構成し、
   駆動軸（１５）を介して投入される駆動トルクの、少なくとも二つの出力軸（１６，１７）への分配のために、調整可能なクラッチ装置（１８）が設けられており、
   第二出力軸（１７）は、当該クラッチ装置（１８）を介して駆動軸（１５）と結合可能であり、
   前記クラッチ装置（１８）は、第三駆動モータ（２２）と、駆動モータ（９）及びクラッチ装置（５）の間に配置された第三伝達装置（２３）と、を介して、選択のために、第三駆動モータ（２２）の回転運動を、クラッチ装置（１８）の並進操作運動に制御可能であり、
   第三モータハウジング（２４）の外側に中間歯車が配置されている
   ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の自動車変速機。

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