JP2015505762A - 純電気的に全輪駆動可能な自動車のドライブトレイン - Google Patents

Abstract

本発明は、純電気式の全輪駆動可能な車両のドライブトレイン（１）であって、ディファレンシャル（２３）を有する第１の車軸（２）と、ディファレンシャル（２６）を有する第２の車軸（３）と、２つの車軸（２、３）を駆動させるための少なくとも１つの電気機械（１１、３２）とを備えるドライブトレイン（１）に関する。このようなドライブトレインにおいては、本発明によれば、少なくとも１つの電気機械（１１、３２）が、自動車の走行方向（４）に対して横向きに配置され、平歯車機構（１２）を介してドライブトレイン（１）の第１の車軸（２）に接続され、第１の車軸（２）と第２の車軸（３）とが、それぞれ冠歯車（２５）を有し、冠歯車（２５）は相互に、シャフト（２７）を介して互いに接続され、シャフト（２７）が、そのそれぞれの端部にピニオン（２８）を有し、ピニオン（２８）が、それぞれの冠歯車（２５）に噛合するようになっている。このようなドライブトレインにより、単純な構造の、特に標準化された手段によって、ドライブトレインを、単一の被動車軸を有する初期状態から、後付けして全輪駆動にすることができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、ディファレンシャルを有する第１の車軸と、ディファレンシャルを有する第２の車軸と、２つの車軸を駆動させるための少なくとも１つの電気機械とを備える純電気的に全輪駆動可能な自動車のドライブトレインに関する。

電気駆動可能な土木車両に関して、または４輪駆動機構を備える農業用車両に関して使用される前記ドライブトレインは、（特許文献１）から知られている。前記ドライブトレインは、２つの電気機械を備える。電気機械は、一方の後車軸の上方に、走行方向に対して長手方向に配置され、当該後車軸の前に配置された平歯車機構と協働する。歯車機構は、１つのシャフトまたは２つのシャフトを介してディファレンシャルに接続される。ディファレンシャルは、２つの車軸、すなわち後車軸と前車軸とに割り当てられる。

独国特許出願公開第６００ １３ ３４０ Ｔ２号明細書

本発明の目的は、純電気的に作動する自動車におけるドライブトレインであって、構造的に単純な、特に標準化された手段によって、単一の被動車軸を有する初期状態から、後付けして全輪駆動にすることができるドライブトレインを提供することである。

上記目的は、特許請求項１の特徴に従って設計されるドライブトレインによって実現される。

したがって、純電気的に全輪駆動可能な自動車のドライブトレインは、ディファレンシャルを有する第１の車軸と、ディファレンシャルを有する第２の車軸とを備える。さらに、ドライブトレインは、自動車の走行方向に対して横向きに配置された少なくとも１つの電気機械を備える。前記少なくとも１つの電気機械は、平歯車機構を介してドライブトレインの第１の車軸に接続される。第１の車軸および第２の車軸はそれぞれ、冠歯車を有する。これらの冠歯車は相互に、シャフトを介して接続される。シャフトは、そのそれぞれの端部にピニオンを有する。ピニオンは、それぞれの冠歯車に噛合する。シャフトに割り当てられた前記ピニオンおよび／または対応する冠歯車は、サイズが異なり得る。したがって、割り当てられた冠歯車と協働して様々な伝達比を生じる。

具体的には、単一の電気機械が設けられるか、２つの電気機械が設けられ、その一方は、断接の切り替えが可能なクラッチによって切り離すことができる。したがって、２つの電気機械を同時に駆動させる必要はない。

ドライブトレインは、第１の車軸と、電気機械と、間に位置された平歯車機構との領域での上述の設計により、非常にコンパクトな設計にすることができる。電気機械のトルクは、平歯車機構を介して第１のシャフトに非常に効率的に伝達することができる。

ドライブトレインは、好ましくは、乗用車の形態の自動車で使用される。前記乗用車は、特にスポーツカーである。前記自動車、特に乗用車またはスポーツカーは、好ましくは後輪駆動の形態である。したがって、少なくとも１つの電気機械は、自動車またはドライブトレインの後部領域に配置される。そのため、第１の車軸は、電気機械の前に位置付けられる。電気機械によって、まず第１の車軸が駆動され、第１の車軸の冠歯車、シャフト、および第２の車軸の冠歯車を介して、第２の車軸（特に前車軸）が駆動される。

しかしながら、原理的には、自動車は、前輪駆動の形態とすることもできる。この場合、電気機械は、ドライブトレインの第２の前車軸の領域、特に前記前車軸の前に位置付けられる。

ドライブトレインに割り当てられる車輪は、特に、プロペラシャフトを介してドライブトレインに個別に接続される。この場合、ドライブトレインは固定車軸を有しない。

第１の車軸のディファレンシャルは、様々な形態で設計することができる。特に、ディファレンシャルは、従来のディファレンシャル、したがってオープンディファレンシャルの形態であるか、遊星歯車機構およびブレーキを備えるトルクベクタリングディファレンシャルの形態である。このようなディファレンシャルは、従来技術から知られている。このようなディファレンシャルにより、電気機械によって、第１の車軸の車輪を異なるトルクで駆動させることができるようになる。

シャフトおよびそのピニオンと協働して、第１および第２の車軸の冠歯車は、第１の車軸から第２の車軸にトルクを伝達する働きをする。ここで、第１の車軸と第２の車軸のディファレンシャルそれぞれに冠歯車が設けられる場合、構造的に特に有利である。特に、冠歯車は、ディファレンシャルのディファレンシャルハウジングに接続される。さらに、２つの車軸を結合させる、または切り離すことができるように、シャフトは、制御可能なクラッチ、特にハングオンクラッチを有することもできる。

上記により、他方の車軸のための追加の電気機械なしで、単一の被動車軸を有する純電気車両に全輪駆動機能を後付けすることが単純に可能になる。特に、これにより、本発明によるドライブトレインの主要な部分に関して、従来の全輪駆動車から既に知られている技術、すなわち内燃機関によって駆動される既知の全輪駆動車で使用される技術を使用することができるようになる。これは、特に、第１の車軸から第２の車軸へのトルクの伝達に関する。例えば、シャフトがさらに、制御可能なクラッチ、特にハングオンクラッチを備えることが知られている。シャフトは、プロペラ／カルダンシャフトとして既知の方式で設計することもできる。特に、従来の全輪駆動車から既に知られている、ハングオンクラッチを有するプロペラ／カルダンシャフトと、接続された車両車軸との組合せを、さらなる変更なしで、本発明によるドライブトレインにおいて使用することができる。

任意選択で、平歯車機構を断接切り替え可能とすることもできる。しかしながら、原理的には、一定の伝達比を有する歯車機構で十分に足りるため、これは必要ない。

平歯車機構は、好ましくは、電気機械の出力シャフトと第１の車軸との間に中間シャフトを有する。これにより、電気機械の回転速度のより大きな減速が可能となる。

本発明のさらなる特徴は、独立請求項、添付図面、および、図面に示される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、これら例示的実施形態に限定されない。

本発明によるドライブトレインの実施形態の概略図である。

図１による例示的実施形態は、純電気式に駆動可能な自動車用のドライブトレイン１を示す。自動車は、特に乗用車、具体的にはスポーツカーである。

独立懸架式サスペンションを備えるドライブトレイン１は、第１の車軸となる後車軸２と、第２の車軸となる前車軸３とを有する。自動車の前方走行方向４（以下では略して「走行方向」と呼ぶ）に対して、後車軸２は、左側車軸区域５と、右側車軸区域６とを有する。前車軸３は、左側車軸区域７と、右側車軸区域８とを有する。後輪９は、車軸区域５および６に接続され、前輪１０は、車軸区域７および８に接続される。上述した車軸区域５〜８はそれぞれ、プロペラシャフトを有する。

２つの電気機械１１、３２と、ドライブトレイン１の平歯車機構１２とが、後車軸２の後ろに配置される。電気機械は、走行方向４に対して横向きに配置される。したがって、それぞれの出力シャフト１３によって示される電気機械１１および３２の回転軸は、後車軸２に平行に配置される。それぞれの電気機械１１、３２の固定子が、参照番号１４によって表され、出力シャフト１３が接続されるそれぞれの電気機械１１、３２の回転子が、参照番号１５によって表される。それぞれの回転子１５は、２つの軸受１６に取り付けられる。

平歯車歯列を有する歯車機構１２は、一体回転するように電気機械１１、３２の出力シャフト１３に接続されたピニオン１７と、前記ピニオン１７と噛み合う平歯車１８とを有する。前記平歯車１８は、平歯車機構１２の中間シャフト１９に取り付けられ、一体回転するように中間シャフト１９に接続される。平歯車２１と協働するピニオン２０が、電気機械１１に面する中間シャフト１９の側で、前記中間シャフト１９に接続される。前記平歯車２１は、ディファレンシャルを介して後車軸２を駆動させる。

電気機械１１の出力シャフト１３は、断接切り替え可能な分離クラッチ３３を割り当てられる。したがって、電気機械３２のみによる駆動も、２つの電気機械１１、３２による駆動も可能である。

出力シャフト１３と中間シャフト１９とは互いに平行に配置される。中間シャフト１９はさらに、後車軸と平行に配置される。中間シャフト１９は、軸受２２に取り付けられる。

したがって、電気機械１１、３２は、後車軸２を駆動させるために、平歯車機構１２を介して後車軸２に接続される。さらに、電気駆動される前記後車軸２は、ディファレンシャル２３を有する。ディファレンシャル２３は、従来のディファレンシャル、したがってオープンディファレンシャルか、遊星歯車機構およびブレーキ２４を備えるトルクベクタリングディファレンシャルかのいずれかである。後車軸２の車軸区域５および６は、軸受２５およびディファレンシャル２３に取り付けられる。

第２の前車軸を駆動させることができるように、第１の被動後車軸２と第２の前車軸３はどちらも、それぞれ冠歯車２５を有する。一方の冠歯車２５は、ディファレンシャル２３に設けられ、特にディファレンシャル２３のディファレンシャルハウジングに接続される。他方の冠歯車２５は、前車軸３のディファレンシャル２６に設けられ、特に、同様に前記ディファレンシャル２６のディファレンシャルハウジングに接続される。２つの冠歯車２５は、シャフト２７を介して接続される。シャフト２７は、そのそれぞれの端部にピニオン２８を支承する。シャフト２７は、さらに、ハングオンクラッチの方式での制御可能なクラッチ２９を有する。それぞれのピニオン２８がそれぞれの冠歯車２５に噛合するため、シャフト２７によって、第１の被動後車軸２から第２の前車軸３にトルクを伝達することができる。冠歯車２５および／またはピニオン２８は、サイズが異なり得る。

ディファレンシャル２３がトルクベクタリングディファレンシャルの形態であるとき、車軸区域５と６に異なるトルクを導入することができる。トルクベクタリングの可能性は、記号ΔＴによって図に示されている。

上記により、後車軸２の例示的実施形態に従って、追加の電気機械なしで、したがって一方の電気機械１１のみを使用して、単一の被動車軸を有する純電気車両に全輪駆動機能を後付けすることが単純に可能になる。特に、従来の全輪駆動車から知られている、クラッチ２９（特にハングオンクラッチの形態である）を有するシャフト２７（プロペラ／カルダンシャフトの形態であり得る）と、接続された車両車軸との組合せを、さらなる変更なしで純電気車両において使用することができる可能性が生じる。

クラッチ２９の両側に配置されたシャフト２７の軸受が、参照番号３０によって表される。車軸区域７および８はそれぞれ、軸受３１およびディファレンシャル２６に取り付けられる。

Claims (12)

1. ディファレンシャル（２３）を有する第１の車軸（２）と、ディファレンシャル（２６）を有する第２の車軸（３）と、前記２つの車軸（２、３）を駆動させるための少なくとも１つの電気機械（１１、３２）とを備える純電気式の全輪駆動可能な車両のドライブトレイン（１）において、前記少なくとも１つの電気機械（１１、３２）が、前記自動車の走行方向（４）に対して横向きに配置され、平歯車機構（１２）を介して前記ドライブトレイン（１）の前記第１の車軸（２）に接続され、前記第１の車軸（２）と前記第２の車軸（３）とが、それぞれ冠歯車（２５）を有し、前記冠歯車（２５）は相互に、シャフト（２７）を介して接続され、前記シャフト（２７）が、そのそれぞれの端部にピニオン（２８）を有し、前記ピニオン（２８）が、それぞれの冠歯車（２５）に噛合することを特徴とするドライブトレイン（１）。
2. 前記第１の車軸（２）が、前記自動車の後車軸であ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. 前記少なくとも１つの電気機械（１１、３２）が、前記後車軸（２）の後ろに配置されることを特徴とする請求項２に記載のドライブトレイン。
4. 乗用車、特にスポーツカーのドライブトレイン（１）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項のドライブトレイン。
5. 単一の電気機械（３２）を有す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. ２つの電気機械（１１、３２）を有し、一方の電気機械（１１）を、断接切り替え可能なクラッチ（３３）によって切り離すことができ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。
7. 前記第１の車軸（２）の前記ディファレンシャル（２３）が、従来のオープンディファレンシャルであるか、特に遊星歯車機構およびブレーキ（２４）を備えるトルクベクタリングディファレンシャルであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のドライブトレイン。
8. 前記第１の車軸（２）の前記ディファレンシャル（２３）および／または前記第２の車軸（３）の前記ディファレンシャル（２６）が、冠歯車（２５）を有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ドライブトレイン。
9. 前記冠歯車（２５）が、前記ディファレンシャルのディファレンシャルハウジングに接続されることを特徴とする請求項８に記載のドライブトレイン。
10. 前記平歯車機構（１２）が、前記電気機械（１１）の出力シャフト（１３）または前記電気機械（１１、３２）の出力シャフト（１３）と前記第１の車軸（２）との間に中間シャフト（１９）を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のドライブトレイン。
11. 前記平歯車機構（１２）が、断接切り替え可能でない、または断接切り替え可能であ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ドライブトレイン。
12. 前記シャフト（２７）が、制御可能なクラッチ（２９）、特にハングオンクラッチを有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のドライブトレイン。

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