JP2014190542A - 自動車の電気駆動可能な車軸用のトランスミッション - Google Patents

Abstract

【課題】自動車の電気駆動可能な車軸用のトランスミッションを提供する。
【解決手段】車軸を駆動させるために駆動入力シャフト４を少なくとも１つの電気機械２、１２によって駆動させることができ、駆動入力シャフトが、径方向内側歯列１３を有する中空シャフトの形態であり、かつ中空シャフト内に挿入することができる電気機械に結合される結合シャフト２１を受け入れる働きをし、結合シャフトが、径方向内側歯列１３と係合する径方向外側歯列２２を備える。本タイプのトランスミッションは、一般的に、特に異なる回転子シャフトを有する電気機械に関して、および／または１つまたは２つの電気機械に関して使用することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車の電気駆動可能な車軸用のトランスミッションであって、駆動入力シャフトを有し、自動車の車軸を駆動させるために駆動入力シャフトを少なくとも１つの電気機械によって駆動させることができるトランスミッションに関する。

そのようなトランスミッションは、様々な実施形態での実用により知られている。１つの電気機械または２つの電気機械が、駆動入力シャフトを駆動させる働きをし、電気機械のそれぞれの回転子シャフトが、一体回転するようにトランスミッションの駆動入力シャフトに直接接続される。１つの電気機械または２つの電気機械が駆動入力シャフトを駆動させ、駆動入力シャフトが例えば中間シャフトを駆動させ、中間シャフトがさらに駆動出力シャフトを駆動させる。駆動出力シャフトは、例えばアーティキュレーテッドシャフトを介して自動車の車軸の２つの車輪に接続される。

本発明の目的は、冒頭で述べたタイプのトランスミッションを、一般的に、特に異なる設計の回転子シャフトを有する電気機械、および／または１つまたは２つの電気機械に関して使用可能にすることである。

この目的は、駆動入力シャフトが、径方向内側歯列を有する中空シャフトの形態であり、かつこの中空シャフト内に挿入することができる前記電気機械に結合される結合シャフトを受け入れる働きをし、前記結合シャフトが、中空シャフトの径方向内側歯列と係合する径方向外側歯列を備えることによって実現される。

したがって、本発明によるトランスミッションの場合、結合シャフトを容易に交換可能であり、結合シャフトの設計に応じて、単一の電気機械または２つの電気機械が結合シャフトと係合することができる。なお、それぞれの電気機械が、結合シャフトに接続するための回転子シャフトの特有の設計を有することがある。

したがって、相対的に短い結合シャフトが設けられ、結合シャフトが、結合シャフトの外側歯列とは反対側の端部において、単一の電気機械と係合することが好ましい。両端で電気機械と係合し、したがって２つの電気機械と係合する相対的に長い結合シャフトが設けられることも好ましい。したがって、結合シャフトと動作接続すべき電気機械の数に応じて、相対的に短い結合シャフトまたは相対的に長い結合シャフトが使用される。結合シャフトは、回転子シャフトの設計に応じて、特に、結合シャフトと係合するための歯列を有する回転子シャフトの外径に応じて、前記電気機械に面する部分を設計すべきである。

好ましくは、中空シャフトへの結合シャフトの挿入位置で結合シャフトを軸方向で固定するために固定手段が設けられる。前記固定手段は、特に、結合シャフトの外側歯列の領域および中空シャフトの内側歯列の領域内に配置される移動止め手段の形態である。結合シャフトが中空シャフト内に挿入されるとき、結合シャフトと中空シャフトは、結合シャフトの規定の挿入位置で係止される。結合シャフトに高い軸方向力を加えることによって、結合シャフトを中空シャフトから再び引き抜くことができる。

したがって、本発明によるトランスミッションの設計により、異なる数の電気機械および／または異なる設計の回転子シャフトを有する電気機械がトランスミッションに結合される場合に、変更または適合のために最小限の費用しか必要とされない。なぜなら、トランスミッションが、中空シャフトの形態でのトランスミッションの駆動入力シャフトと係合する結合シャフトを有するからである。

結合シャフトが、一端において、または両端において、電気機械の回転子シャフトに結合される場合に特に有利であると考えられる。特に、結合シャフトが、スプライン歯列を介して回転子シャフトに結合される。

トランスミッションのハウジングに対する駆動入力シャフトの封止の態様に関して、ハウジングに対して油密様式で駆動入力シャフトを封止するために径方向シャフト封止リングが設けられる場合に特に有利であると考えられる。前記径方向シャフト封止リングは、駆動入力シャフトに対して、および／または結合シャフトに対して径方向内側に向けて封止する。駆動入力シャフトが、径方向シャフト封止リングによってトランスミッションハウジングに対して油密様式で封止される場合、結合シャフトを容易に交換することができ、トランスミッションで漏れが生じることがなく、また油が漏出する可能性もない。対照的に、径方向シャフト封止リングが、駆動入力シャフトに位置されるのではなく結合シャフトに直接位置される場合、結合シャフトの相対的に小さいシャフト直径、したがって低い動力損失により、結合シャフト、したがって電気機械の特に高い回転速度を実現することが可能である。しかし、結合シャフトの交換中にトランスミッションが開き、したがって油が漏出する可能性があるという欠点がある。

トランスミッションが、駆動入力シャフトによって駆動させることができる中間シャフトと、中間シャフトによって駆動させることができ、自動車の車軸を駆動させる働きをする駆動出力シャフトとを有することが好ましい。

駆動入力シャフトは、好ましくは、歯列、すなわち駆動入力シャフトの内側歯列および外側歯列の片側または両側でトランスミッションのハウジング内に取り付けられ、歯列は、中間シャフトの歯列に係合する。

好ましくは、トランスミッションのハウジングは、相対的に長い結合シャフトを封止した状態で延在させるための、直径方向に設けられた開口を有する。相対的に短い結合シャフトのみが使用される場合、結合シャフトは、２つの開口の一方のみを通って延在し、結合シャフトが通っていない他方の開口は、カバーによって閉じられる。

本発明のさらなる特徴は、従属クレーム、添付図面、および図面に示す好ましい例示的実施形態の説明から明らかになるが、本発明はそれらに限定されない。

従来技術による自動車の車軸のドライブトレインの基本設計を示す図であって、トルク複合式のトランスミッションの形態でのトランスミッションを介して単一の電気機械によって車軸を駆動させることができる図である。 従来技術による図１に従った構成であるが、車軸が２つの電気機械によって駆動される構成を示す図である。 本発明によるトランスミッションの第１の例示的実施形態を示す図であって、駆動入力シャフトと、一体回転するように前記駆動入力シャフトに接続され、単一の電気機械との接続を成す相対的に短い結合シャフトとを示す図である。 本発明によるトランスミッションの第２の例示的実施形態を示す図であって、駆動入力シャフトと、一体回転するように前記駆動入力シャフトに接続され、２つの電気機械との接続を成す相対的に長い結合シャフトとを示す図である。 本発明によるトランスミッションの第３の例示的実施形態を示す図であって、駆動入力シャフトと、一体回転するように前記駆動入力シャフトに接続され、単一の電気機械との接続を成す相対的に短い結合シャフトとを示す図である。 本発明によるトランスミッションの第４の例示的実施形態を示す図であって、駆動入力シャフトと、一体回転するように前記駆動入力シャフトに接続され、２つの電気機械との接続を成す相対的に長い結合シャフトとを示す図である。

図１は、従来技術から知られている、自動車、特に乗用車の電気駆動可能な車軸１のドライブトレインの基本的な設計を示す。車軸１は、単一の電気機械２によって駆動される。電気機械２は、トランスミッション３と係合する。トランスミッション３は、電気機械２によって駆動させることができる駆動入力シャフト４と、駆動入力シャフト４によって駆動させることができる中間シャフト５と、中間シャフト５によって駆動させることができ、自動車の車軸１を駆動させる働きをする駆動出力シャフト６とを有する。この目的で、駆動出力シャフト６は、アーティキュレーテッドシャフトを介して、自動車の車軸１の２つの車輪７に接続される。

トランスミッション３は、トルク複合式のトランスミッションの形態である。一体回転するように駆動入力シャフト４に接続されたギアホイール８（ピニオン）が、一体回転するように中間シャフト５に接続されたギアホイール９と噛み合う。一体回転するように中間シャフト５に接続されたさらなるギアホイール１０が、一体回転するように駆動出力シャフト６に接続されたギアホイール１１と噛み合う。これらのギアホイールは、平歯車の形態である。

駆動入力シャフト４を駆動させるために単一の電気機械２が設けられる図１による変形形態とは異なり、図２による従来技術の変形形態は、駆動入力シャフト４を駆動させるための２つの電気機械２および１２を有する。前記電気機械２および１２は、ギアホイール８の両側に配置される。

図３に示されるようなトランスミッション３の本発明による第１の実施形態では、駆動入力シャフト４は、中空シャフトの形態である。駆動入力シャフト４は、一体構造でできており、径方向外側にギアホイール８を有し、ギアホイール８において、径方向内側に歯列１３を有する。駆動入力シャフト４の回転軸は、一点鎖線１４で示されている。駆動入力シャフト４は、片側で、２つの離隔された軸受１５および１６において、トランスミッション３のハウジング１７内に取り付けられる。軸受１５および１６は、転がり軸受の形態である。駆動入力シャフト４の両端の自由端において、駆動入力シャフト４は、径方向シャフト封止リング１８および１９によってハウジング１７に対して封止される。

駆動入力シャフト１４は中空シャフトの形態であるため、両側で開いている。片側、すなわち図３による向きでは右側が、ハウジング１７内に取り付けられたカバー２０によって、開口部分がカバーされる。

相対的に短い設計の結合シャフト２１が、カバー２０とは反対側の開口を通して、駆動入力シャフト４内に挿入される。挿入方向での結合シャフト２１の前端部は、径方向外側歯列２２を有する。このようにすると、回転軸４の周りで回転可能な駆動シャフト２１と、中空シャフトの形態の駆動入力シャフト４との間に、トランスミッション特有のスプライン歯列が形成される。このトランスミッション特有のスプライン歯列は、あらゆる用途に関して、特に図４に関して以下でさらに説明する例示的実施形態に関して、統一の接合部を形成する。

スナップリングの形態での固定手段２３が設けられ、この固定手段２３は、駆動入力シャフト４の環状の径方向内側溝２４と、補完的な、結合シャフト２１の径方向外側の環状の溝２５とに係合する。電気機械２の回転子シャフトの回転軸１４は、結合シャフト２１の回転軸１４と一致しており、結合シャフト２１は、電気機械２によって駆動させることができる。結合シャフト２１への電気機械２の接続は、電動機特有のスプライン歯列または接合部（図示せず）によって実現される。

図４による例示的実施形態は、カバー２０がハウジング１７から取り外されて、相対的に長い結合シャフト２１が、前記開口を通ってさらに延びており、電気機械２への結合シャフト２１の接続に対応して、一体回転するように電気機械１２に接続されている点のみが図３の例示的実施形態とは異なる。図４では、結合シャフト２１は、電気機械２側の部分が、電気機械１２側の部分と異なる形で設計されているものとして示されている。この例示は、電気機械２に面する結合シャフト２１の端部が、電気機械１２に面する端部よりも大きい直径を有することを示す。

したがって、異なる構成の結合シャフト２１を使用することができ、これらのシャフト２１は、あらゆる用途に関してトランスミッション特有のスプライン歯列または接合部を共有し、したがって、この点で統一の設計を共有する。

径方向外側でハウジング１７に当接し、かつ径方向内側で駆動入力シャフト４に当接する径方向シャフト封止リング１８および１９によるトランスミッション３の封止により、結合シャフト２１を簡単に交換することができ、トランスミッション３で漏れが生じることがなく、また油の漏出もない。

当然、駆動入力シャフト４は、ギアホイール８の片側だけではなく、両側に取り付けることもできる。

図５による例示的実施形態は、駆動入力シャフト４が、トランスミッション３のハウジング１７に対して径方向封止リング１８および１９によっては封止されず、代わりに、前記封止が、径方向シャフト封止リング２６によって、ハウジング１７と結合シャフト２１との間で直接実現される点のみが図３の例示的実施形態とは異なる。この場合、駆動入力シャフト４は、電気機械２に面する側で、より短く設計されている。封止が結合シャフト２１に対して直接行われることにより、結合シャフト、したがって電気機械２のより高い回転速度が可能である。しかし、結合シャフト２１の交換中、トランスミッション３が開き、したがって油が漏出する可能性がある。

図６による例示的実施形態は、相対的に長い結合シャフト２１が使用され、前記結合シャフトが、一端において電気機械２に接続され、他端において電気機械１２に接続される点のみが図５による例示的実施形態とは異なる。この変形形態では、さらなる径方向シャフト封止リング２７が設けられ、この径方向シャフト封止リング２７は、電気機械１２に面する駆動入力シャフト４の側で、結合シャフト２１に対してハウジング１７を封止する。

１ 車軸
２ 電気機械
３ トランスミッション
４ 駆動入力シャフト／中空シャフト
５ 中間シャフト
６ 駆動出力シャフト
７ ホイール
８ ギアホイール
９ ギアホイール
１０ ギアホイール
１１ ギアホイール
１２ 電気機械
１３ 歯列
１４ 回転軸
１５ 軸受
１６ 軸受
１７ ハウジング
１８ 径方向シャフト封止リング
１９ 径方向シャフト封止リング
２０ カバー
２１ 結合シャフト
２２ 歯列
２３ 固定手段
２４ 溝
２５ 溝
２６ 径方向シャフト封止リング
２７ 径方向シャフト封止リング

Claims (12)

1. 自動車の電気駆動可能な車軸（１）用のトランスミッション（３）であって、駆動入力シャフト（４）を有し、前記自動車の前記車軸（１）を駆動させるために、前記駆動入力シャフト（４）を少なくとも１つの電気機械（２、１２）によって駆動させることができるトランスミッション（３）において、前記駆動入力シャフト（４）が、径方向内側歯列（１３）を有する中空シャフトの形態であり、かつ前記中空シャフト（４）内に挿入することができる前記電気機械に結合される結合シャフト（２１）を受け入れる働きをし、前記結合シャフト（２１）が、前記径方向内側歯列（１３）と係合する径方向外側歯列（２２）を備えることを特徴とするトランスミッション（３）。
2. 前記中空シャフト（４）への前記結合シャフト（２１）の挿入位置で前記結合シャフト（２１）を軸方向で固定するために、固定手段（２３）が設けられることを特徴とする請求項１に記載のトランスミッション。
3. 前記固定手段（２３）が、前記結合シャフト（２１）の前記外側歯列（２２）の領域および前記中空シャフト（４）の前記内側歯列（１３）の領域内に配置される移動止め手段の形態であることを特徴とする請求項２に記載のトランスミッション。
4. 相対的に短い結合シャフト（２１）が設けられ、前記結合シャフト（２１）が、前記結合シャフト（２１）の外側歯列（２２）とは反対側の端部において、単一の電気機械（２）と係合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のトランスミッション。
5. 相対的に長い結合シャフト（２１）が設けられ、前記結合シャフト（２１）が、両端で電気機械（２、１２）と係合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のトランスミッション。
6. 前記結合シャフト（２１）が、一端において、または両端において、電気機械（２、１２）のそれぞれの回転子シャフトに結合されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のトランスミッション。
7. 前記結合シャフト（２１）が、スプライン歯列を介して前記駆動入力シャフト（４）に結合され、および／またはスプライン歯列を介して前記回転子シャフトに結合されることを特徴とする請求項６に記載のトランスミッション。
8. 前記トランスミッション（３）のハウジング（１７）に対して油密様式で前記駆動入力シャフト（４）を封止するために径方向シャフト封止リング（１８、１９；２６、２７）が設けられ、前記径方向シャフト封止リング（１７、１８；２６、２７）が、前記駆動入力シャフト（４）および／または前記結合シャフト（２１）に対して径方向内側に向けて封止することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のトランスミッション。
9. 前記トランスミッション（３）のハウジング（１７）が、相対的に長い結合シャフト（２１）を封止した状態で延在させるための、直径方向に設けられた開口を有し、相対的に短い結合シャフト（２１）が使用される場合には、前記相対的に短い結合シャフト（２１）が、一方の開口のみを通って延在し、他方の開口が、カバー（２０）によって閉じられることを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載のトランスミッション。
10. 相対的に長い結合シャフトが、前記結合シャフトの両端部において異なる形で設計されて、２つの電気機械（２、１２）の異なる設計の回転子シャフトと係合することを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載のトランスミッション。
11. 前記トランスミッション（３）が、前記駆動入力シャフト（４）によって駆動させることができる中間シャフト（５）と、前記中間シャフト（５）によって駆動させることができ、前記自動車の前記車軸（１）を駆動させる働きをする駆動出力シャフト（６）とを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のトランスミッション。
12. 前記中間シャフト（５）の歯列に係合するための前記駆動入力シャフト（４）の内側歯列（１３）および外側歯列（８）に関して、前記駆動入力シャフト（４）が、前記歯列（８、１３）の片側または両側で、前記トランスミッション（３）のハウジング（１７）内に取り付けられることを特徴とする請求項１１に記載のトランスミッション。

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