JP2013518756A - 自動車のドライブトレイン - Google Patents

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Abstract

本発明は自動車のドライブトレインに関し、フロントアクスル（１０）と、リヤアクスル（１３）と、フロントアクスル（１０）の後ろおよびリヤアクスル（１３）の前にミッドエンジン配置で配置される内燃機関（１６）と、トランスミッション（１７）と、フロントアクスル（１０）に割り当てられ、少なくとも２台の電気機械を備えた電気式駆動装置（１８）とを備え、トランスミッション（１７）を介して内燃機関がリヤアクスル（１３）を駆動し、電気式駆動装置（１８）によってフロントアクスル（１０）を駆動することができ、別の電気式駆動装置（１８）がリヤアクスル（１３）に割り当てられ、内燃機関（１６）に加えてまたは内燃機関（１６）の代わりにこの別の電気式駆動装置（１８）によってリヤアクスル（１３）を駆動することができる。

Description

本発明は特許請求項１の前提部による自動車のドライブトレインに関する。
（特許文献１）はフロントアクスルとリヤアクスルとを備えた自動車のドライブトレインを開示している。この特許文献では、フロントアクスルはフロントアクスルに割り当てられた電気式駆動装置によって駆動可能であり、リヤアクスルはリヤアクスルに割り当てられた内燃機関によって駆動可能である。リヤアクスルに割り当てられた内燃機関は、フロントアクスルの後ろおよびリヤアクスルの前にミッドエンジン配置で配置され、リヤアクスルの後ろに配置されたトランスミッションを介してリヤアクスルに駆動力を入力する。フロントアクスルに割り当てられた電気式駆動装置は１台のみの電気機械を備えてもよいし、前輪ごとに別々の電気機械を備えてもよい。
（特許文献１）によるドライブトレインにおいて、フロントアクスルは電気モーターによってのみ駆動可能であり、リヤアクスルは内燃機関によってのみ駆動可能である。
独国特許出願公開第１０ ２００６ ０２６ ９１６ Ａ１号明細書
以上のことを基礎として、本発明の目的は自動車の新規ドライブトレインを提供するという課題に基づく。この課題は特許請求項１によるドライブトレインによって解決される。本発明によれば、リヤアクスルに別の電気式駆動装置が割り当てられ、内燃機関に加えてまたは内燃機関の代替装置として、その別の電気式駆動装置によってリヤアクスルを駆動することができる。
本発明によるドライブトレインにおいて、リヤアクスルは内燃機関モードまたは電気モーターモードのいずれかで駆動可能である。このために、電気式駆動装置が内燃機関に加えてリヤアクスルに割り当てられている。内燃機関に加えてまたは内燃機関の代替装置として、リヤアクスルに割り当てられた電気式駆動装置によってリヤアクスルを駆動することが可能である。従って、本発明によるドライブトレインにおいて、フロントアクスルは純電気モーターモードで駆動される。リヤアクスルは純電気モーターモード、純内燃機関モード、または内燃機関と電気モーターとの組み合わせモードで駆動可能である。
フロントアクスルに割り当てられた電気式駆動装置は、フロントアクスルの第１の前輪に割り当てられた第１の電気機械と、フロントアクスルの第２の前輪に割り当てられた第２の電気機械とを備えると好ましい。ここで、フロントアクスルを駆動する電気式駆動装置のこれらの電気機械は、装置を介して互いに連結可能である。フロントアクスルの電気式駆動装置の、第１の前輪に割り当てられた第１の電気機械は、第１の前輪を駆動するように機能し、フロントアクスルの電気式駆動装置の、第２の前輪に割り当てられた第２の電気機械は、第２の前輪を駆動するように機能する。２台の電気機械は連結可能なため、フロントアクスルの電気式駆動装置の一方の電気機械が故障した場合、２個の前輪は、フロントアクスルの電気式駆動装置の残っている方の電気機械によって駆動可能である。
リヤアクスルの内燃機関と電気式駆動装置はトランスミッションを介してリヤアクスルを駆動するが、本発明の有利な発展形態の１つによれば、トランスミッションが、２本のトランスミッション入力軸と２個のスタータクラッチとを備えるダブルクラッチトランスミッションとして具現化される。この場合、リヤアクスルに割り当てられた電気式駆動装置は、ダブルクラッチトランスミッションに一体化された少なくとも１台の電気機械を備える。また、内燃機関と、リヤアクスルに割り当てられた電気式駆動装置の、ダブルクラッチトランスミッションに一体化された電気機械とがそれぞれ、駆動力をダブルクラッチトランスミッションの異なるトランスミッション入力軸に入力する。リヤアクスルに割り当てられた電気式駆動装置の電気機械をダブルクラッチトランスミッションに一体化することには、搭載スペースを節約できるという利点がある。トランスミッションをダブルクラッチトランスミッションとして具現化すること、および内燃機関とダブルクラッチトランスミッションに一体化される電気機械とが、駆動力をダブルクラッチトランスミッションの異なる入力軸に入力するという事実により、最大出力要求に応じ、その上最小量の汚染物質を排出するように構成されたドライブトレインを利用することが可能になる。
本発明の好ましい発展形態を、従属項および以下の記載の中に見ることができる。本発明の例示的な実施形態は、図面を参照してより詳しく説明されるが、これらに限定されることはない。
本発明の自動車のドライブトレインの概略図を示す。 図１に示す本発明によるドライブトレインのリヤアクスルの代替形態を示す。 図１に示す本発明によるドライブトレインのフロントアクスルの代替形態を示す。
本発明は自動車のドライブトレインに関する。図１は本発明によるドライブトレインの好ましい例示的実施形態を極めて概略的に示した図である。
本発明のドライブトレインは、前輪１１、１２を備えたフロントアクスル１０と、後輪１４、１５を備えたリヤアクスル１３とを備える。リヤアクスル１３に内燃機関１６が割り当てられる。内燃機関１６は、フロントアクスル１０の後ろおよびリヤアクスル１３の前にミッドエンジン配置で配置され、トランスミッション１７を介してリヤアクスル１３を駆動する。内燃機関１６は火花点火式内燃機関であり、具体的には、示されている例示的実施形態では、Ｖ型８気筒火花点火式内燃機関である。
トランスミッション１７はダブルクラッチトランスミッションである。このダブルクラッチトランスミッションを介して内燃機関１６がリヤアクスル１３を駆動する。本明細書で参照されるダブルクラッチトランスミッションの基本設計は当業者によく知られており、別途説明は不要である。ダブルクラッチトランスミッションの基本設計は、例えば国際公開第２００７／０４２１０９ Ａ１号パンフレットから公知である。この特許文献から、ダブルクラッチトランスミッションが２本のトランスミッション入力軸と２個のスタータクラッチとを備えていることが明らかである。
リヤアクスル１３には、内燃機関１６に加えて電気式駆動装置１８が割り当てられている。内燃機関１６に加えて、または内燃機関１６の代替装置として、電気式駆動装置１８によってリヤアクスル１３を駆動することができる。リヤアクスル１３の電気式駆動装置１８は、少なくとも１台の電気機械を、図示の例示的実施形態では１台のみの電気機械１９を、備える。この電気機械は、ダブルクラッチトランスミッションとして具現化されるトランスミッション１７に一体化される。ここで、内燃機関１６と、ダブルクラッチトランスミッション１７に一体化される電気式駆動装置１８の電気機械１９とは、駆動力をダブルクラッチトランスミッション１７の異なる入力軸に入力すると好ましい。
リヤアクスル１９の、内燃機関１６と電気式駆動装置１８の電気機械１９とが、ダブルクラッチトランスミッションとして具現化されるトランスミッション１７の異なるトランスミッション入力軸に駆動力を入力することが、駆動技術の観点から特に好まれるが、代わりに、内燃機関１６と電気機械１９とが共同してダブルクラッチトランスミッションの１本のトランスミッション入力軸に駆動力を供給することも可能である。
図１の例示的実施形態において、トランスミッション１７は横置き式の設計で、従って横置きトランスミッションとして具現化されており、その軸はリヤアクスル１３に対してほぼ平行に延在する。これと対照的に、図３から推測できるように、トランスミッション１７（ダブルクラッチトランスミッションとして具現化されている）は、縦置き式の設計で、従って縦置きトランスミッションとして具現化されることも可能であり、その軸はリヤアクスル１３に対してほぼ垂直に延在する。いずれの場合も、トランスミッションは少なくともリヤアクスル１３の特定の領域に据え付けられる。
またドライブトレインのフロントアクスル１０には電気式駆動装置２０が割り当てられる。ここで、フロントアクスル１０の電気式駆動装置２０は複数の、具体的には図示されている例示的実施形態では２台の電気機械２１および２２を備える。
従って、フロントアクスル１０の電気式駆動装置２０の第１の電気機械２１は、第１の前輪１１に割り当てられ、フロントアクスル１０の電気式駆動装置２０の第２の電気機械２２は、第２の前輪１２に割り当てられる。図１の例示的実施形態において、電気式駆動装置２０の電気機械２１は、前輪１１を駆動するためにのみ機能し、フロントアクスル１０の電気式駆動装置２０の電気機械２２は、前輪１２に動力を出力するためにのみ機能する。
しかし、本発明の好ましい発展形態の１つによれば、図２に示されるように、フロントアクスル１０の電気式駆動装置２０の２台の電気機械２２および２１を装置２３によって連結することも可能である。この場合、フロントアクスル１０の電気式駆動装置２０の電気機械２１または２２の一方が故障したとき、フロントアクスル１０の前輪１１、１２は両方とも、それぞれに残っている、フロントアクスル１０の電気式駆動装置２０の機能的に作動可能な電気機械２１および２２によって駆動することができる。
フロントアクスル１０の電気式駆動装置２０の２台の電気機械２１および２２を連結することができる装置２３はクラッチであってもよい。この場合、フロントアクスル１０の前輪１１、１２は同一の回転速度でそれぞれ駆動される。
しかしこれと対照的に、フロントアクスル１０の電気式駆動装置２０の２台の電気機械２１および２２を連結することができる装置２３は、機械式差動装置または電気式差動装置として具現化されることも可能である。
装置２３が機械式差動装置として具現化される場合、フロントアクスル１０の２個の前輪１１、１２を、電気機械２１および２２が連結されている時、異なる回転速度で駆動させることができるが、同じ兆候を持った駆動トルク、すなわちトラクショントルクかオーバーラントルクのどちらかが上記回転速度に適用される。
一方、装置２３が電気式差動装置として具現化される場合、２個の前輪１１、１２を異なる回転速度で駆動させることができるばかりでなく、異なる兆候のトルクを２個の前輪１１、１２に適用する、すなわちトラクショントルクを一方の前輪へ、オーバーラントルクを他方の前輪へ適用することもできる。
フロントアクスル１０の機械式駆動装置２０の２台の電気機械２１および２２の両方ならびにリヤアクスル１３の電気式駆動装置１８の電気機械１９は、それぞれモーターモードまたは発電機モードで作動可能である。図１によれば、リヤアクスル１３およびフロントアクスル１０の電気式駆動装置１８および２０の全ての電気機械１９、２１および２２には、共通の電気エネルギー蓄電装置２４が割り当てられる。ここで、電気機械１９または２１または２２の１つがモーターとして駆動されると、上記電気機械は電気エネルギー蓄電装置２４をさらに放電させ、電気機械１９または２１または２２の１つが発電機として作動されると、その電気機械は電気エネルギー蓄電装置２４をさらに充電する。
これと対照的に、別個の電気エネルギー蓄電装置をリヤアクスル１３の電気式駆動装置１８とフロントアクスル１０の電気式駆動装置２０とに割り当てることも可能である。
電気エネルギー蓄電装置または各電気エネルギー蓄電装置は、バッテリーまたはフライホイール蓄電装置のいずれかである。フライホイール蓄電装置は、ドライブトレインの性能の高さまたは性能指向の動きが重視される場合に使用される。バッテリーは、燃料消費の最小化またはドライブトレインの航続距離の最大化が重視される場合に使用される。

Claims (10)

  1. フロントアクスルと、リヤアクスルと、前記フロントアクスルの後ろおよび前記リヤアクスルの前にミッドエンジン配置で配置される内燃機関と、トランスミッションと、前記フロントアクスルに割り当てられかつ少なくとも２台の電気機械を備えた電気式駆動装置とを備えた自動車のドライブトレインであって、前記トランスミッションを介して前記内燃機関が前記リヤアクスルを駆動し、前記電気式駆動装置によって前記フロントアクスルを駆動することができるドライブトレインにおいて、前記リヤアクスル（１３）に別の電気式駆動装置（１８）が割り当てられ、前記内燃機関（１６）に加えてまたは前記内燃機関（１６）の代替装置として前記電気式駆動装置（１８）によって前記リヤアクスル（１３）を駆動することができることを特徴とするドライブトレイン。
  2. 前記リヤアクスル（１３）に割り当てられた前記電気式駆動装置（１８）が、前記トランスミッション（１７）に一体化された少なくとも１台の電気機械（１９）を備えることを特徴とする請求項１に記載のドライブトレイン。
  3. 前記トランスミッション（１７）を介して前記内燃機関（１６）と前記リヤアクスル（１３）の前記電気式駆動装置（１８）とが前記リヤアクスル（１３）を駆動し、前記トランスミッション（１７）が、２本のトランスミッション入力軸と２個のスタータクラッチとを備えたダブルクラッチトランスミッションとして具現化されることを特徴とする請求項１または２に記載のドライブトレイン。
  4. 前記内燃機関（１６）と、前記リヤアクスル（１３）に割り当てられた前記電気式駆動装置（１８）の前記電気機械（１９）とがそれぞれ、前記ダブルクラッチトランスミッションの異なるトランスミッション入力軸に駆動力を入力することを特徴とする請求項３に記載のドライブトレイン。
  5. 前記フロントアクスル（１０）に割り当てられた前記電気式駆動装置（２０）が、前記フロントアクスル（１０）の第１の前輪（１１）に割り当てられた第１の電気機械（２１）と、前記フロントアクスル（１０）の第２の前輪（１２）に割り当てられた第２の電気機械（２２）と備え、前記フロントアクスル（１０）を駆動する前記電気式駆動装置（２０）のこれらの電気機械（２１、２２）が、装置（２３）を介して互いに連結可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のドライブトレイン。
  6. 前記装置（２３）がクラッチとして具現化されることを特徴とする請求項５に記載のドライブトレイン。
  7. 前記装置（２３）が機械式差動装置として具現化されることを特徴とする請求項５に記載のドライブトレイン。
  8. 前記装置（２３）が電気式差動装置として具現化されることを特徴とする請求項５に記載のドライブトレイン。
  9. 前記トランスミッション（１７）を介して前記内燃機関（１６）と前記リヤアクスル（１３）の前記電気式駆動装置（１８）とが前記リヤアクスル（１３）を駆動し、前記トランスミッション（１７）が前記リヤアクスル（１３）に据え付けられ、かつ軸が前記リヤアクスル（１３）に対してほぼ垂直に延在する縦置きトランスミッションとして具現化されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のドライブトレイン。
  10. 前記トランスミッション（１７）を介して前記内燃機関（１６）と前記リヤアクスル（１３）の前記電気式駆動装置（１８）とが前記リヤアクスル（１３）を駆動し、前記トランスミッション（１７）が前記リヤアクスル（１３）に据え付けられ、かつ軸が前記リヤアクスル（１３）に対してほぼ平行に延在する横置きトランスミッションとして具現化されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のドライブトレイン。
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