JP2019516604A - 車両ドライブラインシステム - Google Patents

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JP2019516604A
JP2019516604A JP2018553960A JP2018553960A JP2019516604A JP 2019516604 A JP2019516604 A JP 2019516604A JP 2018553960 A JP2018553960 A JP 2018553960A JP 2018553960 A JP2018553960 A JP 2018553960A JP 2019516604 A JP2019516604 A JP 2019516604A
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JP
Japan
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vehicle driveline
pinion
wheel drive
electric motor
driveline system
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JP2018553960A
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クリストファー ニルソン
クリストファー ニルソン
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ボルグワーナー スウェーデン エービー
ボルグワーナー スウェーデン エービー
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    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/52—Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
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Abstract

車両用の車両ドライブラインシステムが提供される。システムは、デファレンシャル（２０）に駆動トルクを提供するように構成されるピニオン（１０）と、減速ギアリング（４０）を介してピニオン（１０）に接続される電気モーター（３０）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用の車両ドライブラインシステムに関する。特に、本発明は、電気モーターをデファレンシャルの入力軸に選択的に接続するように適合され得る車両ドライブラインシステムに関する。
今日の乗用車の電力システムは、１２Ｖに基づいている。比較的低い電圧のために、電動推進装置などの高電力ユーティリティの提案された解決策は、高損失および増加したケーブル寸法を生じさせる高電流をもたらす。
近年、すでに存在している１２Ｖシステムに４８Ｖ電力システムを加える傾向がある。電力が増加するにつれて、新規で改善された解決策を適用でき、追加的ハイパワーエレクトロニクスを必要とする従来の解決策に取って代わる。
１つのそのような例は、ハイブリッド技術、すなわち、電気駆動を既存の内燃機関に加え、電気によってか、内燃機関によって、または両方で、車両が駆動されることができるようにする、技術である。本出願人は、例えば特許文献１または特許文献２に記載されている、ハイブリッド駆動のいくつかの解決策を以前に提示した。これらのシステムは、推進目的のハイパワー電気モーター、およびトルクベクタリング目的のより小さい電気モーターを備える。４８Ｖが利用できるならば、単一の電気モーターのみ、および、その電気モーターからのトルクを選択的に受け取るように構成されたデファレンシャルを使用し、選択可能な電気全輪駆動を可能にする、全輪駆動車用の車両ドライブラインシステムを開発することが可能である。
国際公開第２０１０１０１５０６号 国際公開第２０１２０６６０３５号
本発明の目的は、従来技術のシステムの欠点を克服する車両ドライブラインシステムを提供することである。特に、本発明の目的は、切断システム（すなわち、ドライブトレインの一部がドラッグトルクおよび過度のエネルギー損失を低減するために切断されるシステム）に使用されることができる車両ドライブラインシステムを、提供することである。そのようなシステムについて、提示される解決策は、切断モードから接続モードへのモード変更が要求されるときに、ドライブトレインの固定部を加速させるのに使用されることができる。本発明は、より速い接続を可能にし、それによって、たとえより困難で過酷な運転状態でも改善された性能を可能にし、また、それは、速いレスポンスおよびトルク精度の観点から全輪駆動クラッチの通常非常に高い要求を少なくすることができる。
別の目的によると、提示されるドライブラインシステムを、全輪駆動クラッチおよび切断ドッグクラッチを有する全輪駆動構成に組み入れることが可能であり、これらの利用可能なクラッチは、電気モーターを切断するのに使用されることができる。
第１態様によると、車両ドライブラインシステムが提供される。システムは、デファレンシャルに駆動トルクを提供するように構成されるピニオンと、減速ギアリングを介してピニオンに接続される電気モーターとを備える。
実施形態では、電気モーターは、前記のピニオンに同軸に配置される。さらに、減速ギアリングは、プラネタリギアセットを備えることができる。
電気モーターは、前記のプラネタリギアリングの太陽ホイールを駆動することができ、ピニオンは、前記のプラネタリギアリングのプラネットキャリアに接続される。
車両ドライブラインシステムは、電気モーターを前記の減速ギアリングに選択的に接続するカップリングを、さらに備えることができる。
実施形態では、電気モーターは、前記のピニオンに径方向にオフセットして配置される。
減速ギアリングは、ギアトレインを備えることができる。
実施形態では、車両ドライブラインシステムは、ピニオンに設けられるディスククラッチをさらに備える。
第２態様によると、車両用の全輪駆動システムが提供される。全輪駆動システムは、エンジンによって駆動される第１ドライブトレインと、全輪駆動を提供するために第１ドライブトレインに選択的に接続される第２ドライブトレインと、車両が二輪駆動モードにあるときに第１ドライブトレインおよび第２ドライブトレインから選択的に切断される中間ドライブトレインとを、備え、前記の中間ドライブトレインは、先の請求項のいずれかによる車両ドライブラインシステムを備える。
車両ドライブラインシステムは、電気モーターを作動させることによって全輪駆動が要求されるときに、中間ドライブトレインを加速させるように構成されることができる。
発明を、添付図面を参照してさらに詳しく説明する。
実施形態による車両ドライブラインシステムの概略図である。 実施形態による車両ドライブラインシステムの概略図である。 実施形態による車両ドライブラインシステムの概略図である。 実施形態による車両ドライブラインシステムの概略図である。 実施形態による車両ドライブラインシステムの概略図である。
図１では、本発明の実施形態による車両ドライブラインシステムを利用している車両ドライブラインが、示されている。車両ドライブラインは、エンジン（図示せず）によって駆動される前車軸１と、エンジンからの駆動トルクを受け取る支柱シャフト２とを備える。支柱シャフト２は、リアデファレンシャル２０とかみ合うピニオン１０を介して後車軸３と接続する。図１に見られるように、車両ドライブラインは、リアデファレンシャル２０に関連して配置された全輪駆動クラッチ４によって、選択的四輪駆動を可能にする。加えて、切断５が、二輪駆動中のドラッグトルクを低減するために提供される。
ピニオン１０は、長手方向に後車軸３の前に位置する電気モーター３０から選択的駆動トルクも受け取る。電気モーター３０は、ピニオン１０に減速ギアリング４０を介して接続され、減速ギアリング４０は、この実施形態では、所望の比率によって回転速度を減少させるために複数のかみ合いギアを有するギアトレインによって実現されている。電気モーター３０が動いているとき、それは、所定の運転基準または運転者の入力に基づいて制御されてよく、駆動トルクが、車両の全輪駆動を提供するために後車軸３に加えられる。切断５と全輪駆動クラッチ４とが係合するならば、電気モーター３０は、既に全輪駆動である車両に駆動トルクを加える。車両ドライブラインシステムは、従って、機械的全輪駆動と、電気的全輪駆動と、機械的および電気的全輪駆動の組み合わせとを、可能にする。さらに、上記のように、切断モード中、電気モーター３０は、接続モード（すなわち、全輪駆動モード）へのより速い切替を可能にするために、ドライブトレインの固定部を加速するように作動されることができる。結果として、既存のドッグクラッチ５および全輪駆動クラッチ４は、電気モーター３０をドライブトレインから切断するために制御されることができる。
次に図２を見ると、車両ドライブラインシステムの別の実施形態が示され、図１に関して記載された実施形態と同様であるが、しかしながらここでは全輪駆動クラッチ４と切断５の位置が交換されている。従って、駆動トルクは、全輪駆動クラッチ４を介してエンジンからピニオン１０に伝達される一方で、切断５は、後車軸４の完全な切断を可能にする。
先に記載された実施形態について、ピニオン１０に接続された電気モーター３０は、車両ドライブラインシステムの電気的全輪駆動、および同期目的で切断部の加速を、可能にする。
図３では、車両ドライブラインシステムの別の代替が示され、エンジン（図示せず）が、二輪駆動モードで後車軸３を駆動する。トランスファーケース５０が、ピニオン１０を介して前車軸３を選択的に駆動するために提供される。このため、トランスファーケース５０には、例えばベルト駆動を介してピニオン１０に駆動トルクを分配するように動作する全輪駆動クラッチ４が設けられる。先に記載された実施形態と同様に、切断５を、ここでは前車軸１に、設けることができる。
電気モーター３０は、先の実施形態と同一である減速ギア４０を介して、ピニオン１０（すなわち、トランスファーケース５０の出力軸）に接続される。従って、電気モーター３０は、電気的全輪駆動、および、トランスファーケース５０の全輪駆動クラッチ４が係合している場合には機械的および電気的全輪駆動の組み合わせ、を可能にする。
電気モーター３０をピニオン１０に接続する他の代替が、図４および５に示されている。図４から始めて、電気モーター３０は、前記のピニオン１０に同軸に配置され、電気モーター３０のローターは、減速ギアリングを形成するプラネタリギアリング４０のサンギア４２を駆動する。サンギア４２は、ピニオン１０を囲む中空軸を形成し、それは、プラネットキャリア４４の複数のプラネットとかみ合う。プラネットキャリア４４は、プラネタリギアリング４０の出力軸を形成し、ピニオン１０および下流デファレンシャル２０を駆動するためにピニオン１０に接続される。プラネタリギアリング４０のサンギアは、ロックされることができる。
図５では、同様の実施形態が示され、しかしここでは、全輪駆動クラッチ４は、デファレンシャル２０と、電気モーター３０がピニオン１０と接続する位置との長手方向の間に、ピニオン１０に配置される。これに付け加えて、サンギア４２は、クラッチ６０（例えば、移動スリーブの形）を介して電気モーター３０に接続される。これは、電気モーター３０がクラッチ６０を介してピニオン１０に選択的に接続されることを意味する。
車両ドライブラインシステムは主に全輪駆動システムに関して記載されたが、提示されたドライブラインシステムは前車軸または後車軸に実施され得ることに気付かれるべきである。従って、システムは、前輪駆動システム、後輪駆動システム、または全輪駆動システムに、使用することができる。
特に全輪駆動車について、ドライブトレインは、エンジンによって永久的に駆動されるドライブトレイン部に対応する第１ドライブトレインと、全輪駆動中にエンジンによって選択的に駆動される第２ドライブトレインと、第１ドライブトレインを第２ドライブトレインに接続する中間ドライブトレインと、に分けられる。
図１に関し、第１ドライブトレインは、前車軸１および下流の支柱シャフト２に対応する。第２ドライブトレインは、後車軸（すなわち、全輪駆動クラッチ４の下流の回転部）に対応する。中間ドライブトレインは、切断クラッチ５の出力と全輪駆動クラッチ４の入力との間に配置された部分に対応する。この態様について、中間ドライブトレインには、上記の車両ドライブラインシステム（すなわち、ピニオン１０および減速ギアリング４０を介してピニオン１０に接続される電気モーター３０）が設けられる。この特定の実施形態では、車両ドライブラインシステムは、全輪駆動が電気モーターを作動させることによって要求されるときに、中間ドライブトレインを加速するように構成される。
本発明は、特定の実施形態を参照して上記で説明されたが、本明細書に記載の特定の形態に限定されるものではない。むしろ、発明は、添付の「特許請求の範囲」によってのみ限定される。

Claims (10)

  1. 車両用の車両ドライブラインシステムであって、前記システムは、デファレンシャル（２０）に駆動トルクを提供するように構成されるピニオン（１０）と、減速ギアリング（４０）を介してピニオン（１０）に接続される電気モーター（３０）と、を備える、車両ドライブラインシステム。
  2. 請求項１に記載の車両ドライブラインシステムであって、前記電気モーター（３０）は、前記ピニオン（１０）に同軸に配置される、車両ドライブラインシステム。
  3. 請求項２に記載の車両ドライブラインシステムであって、前記減速ギアリング（４０）は、プラネタリギアセットを備える、車両ドライブラインシステム。
  4. 請求項３に記載の車両ドライブラインシステムであって、電気モーター（３０）は、前記プラネタリギアリング（４０）の太陽ホイール（４２）を駆動し、ピニオン（１０）は、前記プラネタリギアリング（４０）のプラネットキャリア（４４）に接続される、車両ドライブラインシステム。
  5. 請求項３または４に記載の車両ドライブラインシステムであって、電気モーター（３０）を前記減速ギアリング（４０）に選択的に接続するカップリング（５０）を、さらに備える、車両ドライブラインシステム。
  6. 請求項１に記載の車両ドライブラインシステムであって、前記電気モーター（３０）は、前記ピニオン（３０）に径方向にオフセットして配置される、車両ドライブラインシステム。
  7. 請求項５に記載の車両ドライブラインシステムであって、前記減速ギアリング（４０）は、ギアトレインを備える、車両ドライブラインシステム。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両ドライブラインシステムであって、ピニオン（１０）に設けられるディスククラッチ（６０）をさらに備える、車両ドライブラインシステム。
  9. 車両用の全輪駆動システムであって、エンジンによって駆動される第１ドライブトレインと、全輪駆動を提供するために第１ドライブトレインに選択的に接続される第２ドライブトレインと、車両が二輪駆動モードにあるときに第１ドライブトレインおよび第２ドライブトレインから選択的に切断される中間ドライブトレインと、を備え、前記中間ドライブトレインは、請求項１〜８のいずれか１項による車両ドライブラインシステムを備える、全輪駆動システム。
  10. 請求項８に記載の全輪駆動システムであって、車両ドライブラインシステムは、電気モーターを作動させることによって全輪駆動が要求されるときに、中間ドライブトレインを加速させるように構成される、全輪駆動システム。


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