JP2008537711A - ハイブリッドドライブチェーン及び当該ドライブチェーンを装着したハイブリッド車両 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、そのようなハイブリッドトラクションドライブを備えたハイブリッド車両にも関する。
アクセサリ(パワーステアリング、空気整調装置、...)の数、衝突安全性能基準(前面、対歩行者、...)及び汚染防止基準(触媒コンバータ、除粒子フィルタ、...)の増加により、車両におけるドライブトレインの設計に関する制約が増大している。
熱式及び電気式推進力を組み合わせたハイブリッド自動車ドライブは、燃料消費の低減に関してだけでなく、汚染ガス排出量(CO2排出)を低減させる上でも極めて有利である。
この課題に対処するため、一部の自動車製造業者はトランスミッション部材を使用したハイブリッドトラクションドライブを提供し、アングロサクソン語系の略語で「IVT」とも呼ばれる無段変速トランスミッションを供給する。
ハイブリッドトラクションドライブの構造にはいくつかの種類がある。いわゆる「シリーズ(直列)」ハイブリッドトラクションドライブ、いわゆる「パラレル(並列)」ハイブリッドトラクションドライブ、及びいわゆる「シリーズ/パラレル(直列/並列)」(又は動力分割)トラクションドライブである。
この種の構造は、特に、国際公開第2005/007440号パンフレットに記載されている。
この解決手段の欠点は、第一に、操作のために必要な電気的動力分割により、出力が常に最適でないことであり、第二に、この構造の製造には工場設備の完全な入れ替えが必要となることである。
この別の解決手段の欠点は、第一に、ドライブトレインの長さが延びることであり、第二に、発電機がギアボックスの入力に配置されているためにハイブリッド運転能が低下することである。
本発明の目的は、上述の欠点を改善できるハイブリッドトラクションドライブである。本発明の別の目的は、このようなハイブリッドトラクションドライブを備えた車両である。
本発明の特定の利点は、様々な部材の配置を最適化することにより標準的なトラクションドライブのスペースと同等のスペースを使用し、更に車両のボンネット下の使用可能なスペースを最適化した小型の構造が導入されることである。
このような構造の別の利点は、この構造が工業的な開発を特に必要としないことである。
発電機を使用して、ブレーキをかけている間に、エネルギーを回復することができる。
発電機を使用して、ギア比シフト時に、トルクの不連続性を低減することもできる。
直接又は電気的特性の微調整を可能にする減速ギアを介して、発電機をブリッジに係合させることができる。
最後に、発電機を使用して、車両の車輪の速度を正確に測定し、ABS速度センサの代替とすることができる。
本発明は、車両のハイブリッドトラクションドライブに関し、本トラクションドライブは、ディファレンシャルに連結されたギアボックスを有する機械アセンブリに連結される熱機関であって、このディファレンシャルが車両の被駆動輪に、車輪それぞれのトランスミッションシャフトによって連結されている熱機関と、ステータ及びロータを有する少なくとも1つの発電機であって、機械アセンブリを介して熱機関と協働することにより、燃焼式駆動及び/又は電気式駆動を被駆動輪に提供する発電機とを備えている。
前記ハイブリッドトラクションドライブは、発電機がディファレンシャルと被駆動輪の1つの間に配置されて、被駆動輪をディファレンシャルに接続するトランスミッションシャフトを囲んでいることを特徴とする。
別の特徴によれば、発電機のロータは、トランスミッションシャフトを取り囲む中空シャフトに一体に取り付けられており、そのディファレンシャルの方を向く端部はディファレンシャルに機械的に連結する。
この第1の実施形態によれば、ディファレンシャルは、キー溝が設けられた中空シャフトからなる一部分を有しており、このキー溝は、発電機の中空シャフトの端部と噛み合う。発電機の中空シャフトは、ディファレンシャルの中空シャフトの前記部分に設けられたキー溝と嵌合するキー溝を有する。
第1の変形例によれば、減速手段は、発電機のロータとディファレンシャルのリングギアの間に導入されたプラネタリギアトレインを有しており、ロータの端部がプラネタリギアトレインのサンギアを形成し、ディファレンシャルのリングギアがプラネタリギアトレインのリングギアを形成する。
この変形例によれば、ピニオン減速機は、異なる径を有する第1のピニオン及び第2のピニオンを有しており、第1及び第2のピニオンはそれぞれ、ディファレンシャルのリングギアと、ロータに装着されたギアホイールとに回転可能に接続され且つそれらと噛み合う。
有利な特徴によれば、第1のピニオンは、ディファレンシャルを含む機械アセンブリに装着されたハウジング内に配置されており、第2のピニオンは、発電機を取り囲む本体内に配置されており、両ピニオンはドライブシャフトに対し、回転可能に連結されている。
上記に定義した本発明によれば、発電機は本体内に入れられており、本体の、ディファレンシャルとは反対側の端部は、トランスミッションシャフトの第2の端部の軸受け形成手段を有する。
本発明の別の目的は、上記に定義したようなハイブリッドトラクションドライブを備えたハイブリッド車両である。
複数の図面に示される要素には、同じ参照番号を付した。
図1〜4は全て自動車1の上面図であり、前輪駆動車である場合は車両前部の、後輪駆動車である場合は車両後部を示す。
本明細書では、複数の図面に車両の前部が示されている。
ギアボックスが常套的に装着されているギアアセンブリは、図面が不必要に複雑にならないように、意図的に図示されていない。
この構成によれば、車両1の電気的推進に専用の発電機3は、熱機関2の背後に配置され、且つこの熱機関2に取り付けられている。
ここに記載する実施形態によれば、発電機3の回転軸YY’は、熱機関2の長手方向軸XX’に平行である。軸XX’及びYY’はそれぞれ、互いに平行な平面内にある。これらの軸は、互いに角度をなす平面上にあってもよい。
発電機3はステータ10及びロータ11を有し、これらは同軸且つ中空である。ロータ10及びステータ11はいずれも、ほぼ円筒形状の本体12の内部に収容されている。本体12は、発電機の長手方向軸YY’に沿って延びる中央空洞13を有する。ステータ10は本体12に装着されており、ロータ11は、ステータ10の内部に設置されて空洞13を取り囲んでいる。
トランスミッションシャフト8Dは、空洞13内部の中心に回転可能に取り付けられており、本体12の両端部を越えて延びている。
ディファレンシャル6の第1の出力6Dは、空洞13の内部、つまりロータ11を支持する中空シャフト14の内部に延びている。
ステータ10、ロータ11、空洞13及び車輪シャフト8Dは同心であり、発電機3の長手方向軸YY’と同じ軸上に位置する。
ロータ11の一方の端部は、ディファレンシャル6のケース18に、機械的に、回転可能に連結されている。
ディファレンシャル6のリングギア19が回転駆動されると、プラネタリギアがサンギア(やはり図示せず)を駆動する。サンギアは一般にカサ形のピニオンであり、それぞれトランスミッションシャフト8G及び8D各々の端部と一体化され且つこれらの端部に取り付けられている。
後者の場合、中空シャフト20の該当部分が中空シャフト21の内部に挿入されて当該端部の内側と噛み合う。
よって、このような構成により、車輪7G及び7Dは、最適化されたスペース内において熱機関2又は発電機3によって直接的に駆動される。
減速ギア23は、発電機3のロータ11と一体の中空シャフト14と、ディファレンシャル6のリングギア19の間に導入されるプラネタリギアトレインからなる。
図2に示す実施形態のように、ロータ11を支持する中空シャフト14の、ディファレンシャル6側にはキー溝25が設けられており、この実施形態のプラネタリギアトレイン23のサンギアを形成している。
プラネタリギア26は、リングギア24とサンギア25の間に位置しており、これらのギアと噛み合っている。これらのギアは、プラネタリギア担持部27によって支持されており、このプラネタリギア担持部27は発電機3の本体12に装着されている。
減速機28は、回転可能に結合し且つ第2のシャフト31の第1及び第2の端部にそれぞれに配置された、異なる径の第1のピニオン29及び第2のピニオン30を有するギアトレインからなっている。シャフト31は、ディファレンシャル6のリングギア19から、ディファレンシャル6に最も近い端部でロータ11の中空シャフト14に装着されているギアホイール33まで延びており、第1のピニオン29及び第2のピニオン30は、ディファレンシャル6のギアリング19及びギアホイール33とそれぞれ噛み合う。
このギアトレインの目的は、ディファレンシャル6のリングギア19を発電機3のロータ11に、ピニオン29及び30の径及び歯数の比によって設定される歯車比で、機械的に連結することである。
ディファレンシャル6の出力6Dは、ハウジング32と一体の軸受34を介して、機械アセンブリ5のハウジング32によって回転可能に支持され且つこのハウジングに接続されている。
この実施形態では、発電機3はピニオン減速機28を介してディファレンシャル6に連結されるので、ディファレンシャル6の出力6Dは発電機3内には挿入されない。
この第1の変形例では、第1のピニオン29は、機械アセンブリ4の下に配置され且つ当該アセンブリに装着されているハウジング36の内部に収容され且つ支持されている。ピニオン29は、両端がハウジング36と一体の2つの軸受に回転可能に装着されたシャフト37と一体である。2つの軸受の一方、特に、発電機3の方を向く軸受は、第1のシャフト37の自由端部に外部から到達できるように開放されている。この自由端部には、外部ドライブシャフトを受容可能な回転可能な連結手段が設けられている。この連結手段は、例えばシャフトタイプのキー溝接続によって得られる。
この変形例では、発電機3の本体12が、ピニオン29のハウジング36の方を向く突起を有し、そのシャフト上に取り付けられているピニオン30を取り囲んでいる。ピニオン29と同様に、ピニオン30はシャフト38と一体であり、このシャフト38の両端部は、発電機3の本体12と一体の2つの軸受に装着されている。2つの軸受の一方、特に、ハウジング36の方を向く軸受は、シャフト38の自由端部に外部から到達できるように開放されている。この自由端部には、外部ドライブシャフトを受容できる回転可能な連結手段が設けられている。この連結手段は、例えば、シャフトタイプのキー溝接続によって実現される。
当然ながら、このドライブシャフト39の実施形態に関連するあらゆる変形例が考慮可能である。例えば、ドライブシャフトを、ピニオン29及び30をそれぞれ担持するシャフト37又は38と組み合わせることができる。
さらに、ここで提案されている構成は完全なモジュラー式である。発電機3は、熱機関2又は機械アセンブリ4を大きく変更せずに、既存のドライブトレインに取り付けることができる。
この変形例では、軸受でのシールは必要でなく、発電機3の本体12を閉鎖するためには単純なカバー41で十分である。
Claims (14)
- 車両(1)のハイブリッドトラクションドライブであって、ディファレンシャル(6)に連結されたギアボックス(5)を有する機械アセンブリ(4)に連結されている熱機関(2)であって、ディファレンシャル(6)が車両(1)の被駆動輪(7G、7D)に、それらの各トランスミッションシャフト(8G、8D)により連結されている熱機関(2)と、ステータ(10)及びロータ(11)を有する少なくとも1つの発電機(3)であって、前記機械アセンブリ(4)を介して前記熱機関(2)と協働することにより、燃焼駆動及び/又は電気駆動を被駆動輪(7G、7D)に提供する発電機(3)とを備えており、発電機(3)が、ディファレンシャル(6)と被駆動輪の1つ(7D)の間に配置されて、ディファレンシャル(6)に被駆動輪(7D)を接続するトランスミッションシャフト(8D)を取り囲んでおり、発電機(3)が、機械アセンブリ(4)とは別の本体(12)の内部に収容されていることを特徴とする、ハイブリッドトラクションドライブ。
- 発電機(3)のロータ(11)が、トランスミッションシャフト(8D)を取り囲む中空シャフト(14)に一体に取り付けられており、中空シャフトの、ディファレンシャル(6)の方を向く端部(21、25、33)が、ディファレンシャル(6)に機械的に連結される、請求項1に記載のハイブリッドトラクションドライブ。
- ロータ(11)が、ディファレンシャル(6)に機械的に直接連結されることを特徴とする、請求項2に記載のハイブリッドトラクションドライブ。
- ディファレンシャル(6)が、発電機(3)の中空シャフト(14)の端部(21)と噛み合うキー溝が設けられた中空シャフト(20)の一部分を有しており、中空シャフト(14)が、中空シャフト(20)の前記部分に設けられているキー溝と嵌合するキー溝を有していることを特徴とする、請求項3に記載のハイブリッドトラクションドライブ。
- 発電機(3)のロータ(11)が、発電機(3)とディファレンシャル(6)の間に配置された減速手段(23、28)を介して、ディファレンシャル(6)に機械的に連結されていることと特徴とする、請求項2に記載のハイブリッドトラクションドライブ。
- 減速手段(23)が、発電機(3)のロータ(11)とディファレンシャル(6)のリングギア(19)の間に導入されたプラネタリギアトレイン(24〜27)を有しており、ロータ(11)の端部(25)がプラネタリギアトレイン(24〜27)のサンギアを形成し、ディファレンシャル(6)のリングギア(19)がプラネタリギアトレイン(24〜27)のリングギア(24)を形成していることを特徴とする、請求項5に記載のハイブリッドトラクションドライブ。
- ディファレンシャル(6)の出力(6D)が、トランスミッションシャフト(8D)の第1の端部を回転可能に受容して当該端部を支持し、且つロータ(11)の内部で回転可能に支持されていることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれか1項に記載のハイブリッドトラクションドライブ。
- 減速手段がピニオン減速機(28)であることを特徴とする、請求項5に記載のハイブリッドトラクションドライブ。
- ピニオン減速機(28)が、異なる直径の第1及び第2のピニオン(29、30)を有し、第1及び第2のピニオン(29、30)が、ディファレンシャル(6)のリングギア(19)と、ロータ(11)に装着されたギアホイール(33)とに、それぞれ回転可能に接続され且つそれぞれと噛み合っていることを特徴とする、請求項8に記載のハイブリッドトラクションドライブ。
- 第1のピニオン(29)が、ディファレンシャル(6)を含む機械アセンブリ(4)に装着されたハウジング(36)内に配置されていること、及び第2のピニオン(30)が、発電機(3)を取り囲む本体(12)内に配置されており、両方のピニオン(29、30)が、ドライブシャフト(39)に回転可能に連結されていることを特徴とする、請求項9に記載のハイブリッドトラクションドライブ。
- 発電機(3)が、中空であって、ロータ(11)を封入する内部仕切り(40)を配置することによってシールされていることを特徴とする、請求項10に記載のハイブリッドトラクションドライブ。
- 発電機(3)を含む本体(12)の、ディファレンシャル(6)とは反対側の端部(F)が、トランスミッションシャフト(8D)の第2の端部の軸受形成手段(PR)を有することを特徴とする、請求項1ないし11のいずれか1項に記載のハイブリッドトラクションドライブ。
- 軸受形成手段(PR)が、熱機関(2)のトルクロッド(B)を支持することを特徴とする、請求項12に記載のハイブリッドトラクションドライブ。
- 請求項1ないし13のいずれか1項に記載のハイブリッドトラクションドライブを備えたハイブリッド車両。
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