JP2022519591A - 車両の駆動ユニットおよび車両をレベリングするための方法 - Google Patents

Abstract

商用車用の駆動ユニット（１００）は、少なくとも１つの電気モータ（１１１，１１２，１１３，１１４）と、この少なくとも１つの電気モータ（１１１，１１２，１１３，１１４）によって駆動される、アクスルをレベリングするための手段（１２０）とを含む。

Description

本発明は、車両用の駆動ユニットおよび車両をレベリングするための方法、特に商用車の電気アクスル用の統合された電気式レベリングに関し、アクスルは、リジッド車両アクスルまたは独立懸架のアクスルであってよい。

商用車はレベリングを必要とすることが多い。例えば、従動アクスルの負荷変動を補償したり、トレーラを連結するためにトラクタを下げたりすることが求められている。また、車両レベルを外部ドックに合わせて調整するかまたは（例えばバスにおいて）乗車レベルを下げる必要もある。従来のレベリングは、通常、商用車で利用可能な圧縮空気を使用してばねを動かし、車両のシャーシに対して対応するアクスルを上昇または下降させる、いわゆる空気ばねによって実現されている。

従来の商用車における圧縮空気は、内燃エンジンなどの推進エンジンの少なくともいくらかの動力を使用して発生させることができる。圧縮空気の利点は、対応するエンジンがアクスルから分離されている場合でも、それぞれのアクスルに圧縮空気を簡単に送ることができることにある。また、推進エンジンのトルクは、例えば、カルダンシャフトによってアクスルの差動ギアに伝達することもできる。ハブシャフトは、その後、ホイールハブおよびリムを駆動することができる。

将来的には、電気商用車がますます普及し、電気駆動エンジンが従動アクスルに統合されることさえあり得る。それでも車両のレベリングのために従来のインフラストラクチャに依存したい場合には、電気エンジンに基づいて圧縮空気を発生させる必要がある。しかしながら、十分な能力をもつ電動コンプレッサは高価であり、効率が低い。したがって、従来の圧縮空気システムを置き換えることが求められており、また、これにより、これらのシステムに対して典型的な騒音レベルを大幅に低下させることも求められている。

したがって、完全に電化されたエネルギ源に基づいて、いかなる圧縮空気インフラストラクチャをも必要とせずに、特に従動アクスルでレベリング機能を可能にするシステムが求められている。

こういった問題の少なくとも幾つかは、請求項１の駆動ユニットまたは請求項１１記載の方法によって解決される。従属請求項は、独立請求項の主題のさらに有利な実現を指す。

本発明は、商用車用の駆動ユニットに関する。駆動ユニットは、少なくとも１つの電気モータと、この少なくとも１つの電気モータによって駆動または動力供給される、アクスルをレベリングするための手段とを含む。

任意選択的に、レベリングするための手段は、電気モータによって作動させられる少なくとも１つのセルフロックレベリング機構を含む。セルフロック機構は、電源故障時にいかなるレベリングをも防止するように構成されていてよい。

任意選択的に、駆動ユニットは、車両推進エンジンをさらに備え、電気モータは、車両推進エンジンから独立している。しかしながら、電気モータは、また、車両推進に寄与するように構成されていてもよい。任意選択的に、単一の電気モータのみが、（差動ギアボックスを介して）推進およびレベリング機能に使用されてよく、ギアボックスは、推進とレベリングとの切替えを実施してよい。

任意選択的に、商用車は、ホイールハブを含み、電気モータとホイールハブとの間にギアボックスが配置されていてよい。ギアボックスは、ホイールハブを駆動するための第１の出力部と、レベリングを作動させるための第２の出力部とを含んでよい。さらに、ギアボックスは、アクスルをレベリングするための第２の出力部を機能させる／機能させないように構成されたクラッチを含んでよい。

任意選択的に、少なくとも１つのホイールブレーキとギアボックスとを含む車両は、少なくとも１つのホイールブレーキが係合している場合にのみ、レベリングのための第２の出力部を機能させるように構成されていてよい。

任意選択的に、駆動ユニットは、車両のレベリングおよび推進エンジンを制御するためのユニットを含む。したがって、レベリングおよび推進エンジンの両方を制御するための統合された制御ユニットが存在し得る。ユニットは電力マネージメントを含んでよい。

任意選択的に、駆動ユニットは、独立懸架を可能にするための単一のホイール用の支持構造を含む。駆動ユニットは、また、リジッド車両アクスルを可能にするための２つの両側のホイール用の支持構造を含んでもよい。

本発明は、さらに、前述のような駆動ユニットを有する車両、特に商用車であって、アクスルは、リジッドアクスルもしくは独立懸架のアクスルまたはその一部である、車両に関する。

本発明は、さらに、少なくとも１つの電気モータを含む駆動ユニットを用いて車両をレベリングするための方法であって、駆動ユニットは、リジッドアクスルまたは独立懸架のアクスルであってよい、方法に関する。この方法は、アクスルを車両のシャーシに対して相対的にレベリングするために、駆動ユニットの少なくとも１つの電気モータを制御することを含む。この方法は、車両を駆動するのと同じまたは異なる電気エンジンを用いて車両をレベリングすることをさらに含んでよい。

本発明の実施形態は、電気的に駆動される商用車アクスルに統合された電気的に作動させられるレベリングによって上記問題の少なくとも幾つかを解決する。このアクスルは、リジッドであってもよいし、車両のシャーシに固定されている独立懸架の一部であってもよい。電力は、駆動ユニットに利用可能な電源から取得することができ、アクスルをレベリングするために使用することができる。

この機能は、特に、従動アクスルにおいて実施されるが、実施形態はこの用途に限定されない。他のアクスルは、レベリングに使用される電気モータを作動させるための付加的なの電源を含んでよい。したがって、実施形態によれば、レベリング機能は、独立したアクチュエータモータまたは１つもしくは複数の推進モータを用いて実現されてよい。そのような共有は、１つまたは複数の駆動モータとホイールハブとの間に設置された例示的なギアボックスを介して実現することができる。アクスルに複数の電気モータが利用可能な場合には、横方向のレベル制御も実施されてよい。従来の空気ばねの場合とは異なり、実施形態によれば、懸架装置のレベリング機能とばね機能とは明確に分離されている。したがって、レベリングは、いかなるタイプのばねなしでも適用可能である。

そのようなアクスルは、電気アクスルまたはｅアクスルとして知られており、差動ギアを有する１つの電気モータを有してよい。電気アクスルまたはｅアクスルは、ホイールごとに２つの別々のモータを有する場合があり、その場合、差動ギアは必要ない。

システムおよび／または方法の幾つかの例を単に例によってのみ添付の図に関して以下に説明する。

本発明の一実施形態による電気駆動ユニットを示す図である。 二重推進電気モータと、更なる実施形態によるレベリング用の独立した電気モータとを有する電気駆動ユニットを示す図である。 単一の推進電気モータと、さらに別の実施形態によるレベリング用の独立した作動モータとを有する電気駆動ユニットを示す図である。 さらに別の実施形態によるレベリングのために共有される二重推進電気モータを有する電気駆動ユニットを示す図である。 車両のレベリングのために共有される単一の推進電気モータを有する電気駆動ユニットのさらに別の実施形態を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態による車両駆動ユニットを示している。駆動ユニット１００は、１つの電気モータ１１３と、車両シャーシ２００に対してアクスルをレベリングするための手段１２０とを含む。電気モータ１１３は、ギアボックス１３１に繋がって、推進およびレベリングに使用される。ギアボックス１３１は、２つの出力部と、一方の出力部で、レベリングするための手段１２０を電気モータ１１３に結合しかつ他方の出力部で、車両ホイール３０１を電気モータ１１３に結合するためのスイッチまたはクラッチとを含んでよい。レベリングするための手段１２０は、ばね２１０を介してシャーシ２００または別の支持構造に繋がっている。

さらに、車両ホイール３０１を制動するために、アクスルの一部として制動ユニット１５１が設けられてよい。レベリングするための手段１２０は、シャーシ２００とホイール３００との相対距離を変更するための機構を含んでよい。

駆動ユニット１００は、独立懸架の一部またはリジッドアクスルの一部であってよい。図示された駆動ユニット１００は、特に、電気モータ１１３によって駆動される電気駆動アクスルを含んでよい。更なる実施形態によれば、独立した複数の作動モータが設けられてよく、１つはレベリング用の電気モータであり、１つは推進用の電気モータである。

図２は、第１、第２、第３および第４の電気モータ１１１，１１２，１１３，１１４を含む駆動ユニット１００の実施形態を示している。さらに、第１のレベリング手段１２１および第２のレベリング手段１２２は、商用車の各側で利用可能である。第１のレベリング手段１２１は、第１のレベリング手段１２１を車両シャーシ２００に接続する第１のばね２１１に接続されている。第２のレベリング機構１２２は、同様に車両シャーシ２００に接続されている第２のばね２１２に接続されている。

この実施形態によれば、第１の電気モータ１１１は、第１のレベリング手段１２１を駆動し、第２の電気モータ１１２は、第２のレベリング手段１２２を駆動する。アクチュエータモータ（第１および第２の電気モータ１１１，１１２）の回転は、それぞれのレベリング機構１２１，１２２に伝達され、これらのレベリング機構１２１，１２２は、モータ回転位置を、アクスルに結合されたそれぞれのばね２１１，２１２の可変アクスル支持オフセットに変換する。ばね２１１，２１２の他端は、車両シャーシ２００に懸架されている。

さらに、第１および第２の電気モータ１１１，１１２から独立している第３の電気モータ１１３および第４の電気モータ１１４は、車両の各側のホイール３０１，３０２を駆動するための燃焼エンジンとして利用可能である。左側では、第３の電気モータ１１３と第１のホイール３０１との間に、第１のギアボックス１３１および第１のブレーキ１５１が駆動系に沿って配置されている。同様に、右側では、第４の電気モータ１１４と車両の第２のホイール３０２との間に、第２のギアボックス１３２および第２のブレーキ１５２が駆動系に沿って配置されている。したがって、図２の実施形態によれば、駆動電気モータ１１３，１１４は、レベリングするための手段１２１，１２２を駆動する第１の電気モータ１１１および第２の電気モータ１１２とは別個の電気モータである。

当然ながら、図１の実施形態においても、独立した電気モータ１１１，１１３は、図２に示すように、推進用およびレベリング用に（例えば、車両の左側を駆動かつレベリングするために）使用されてよい。

本発明によれば、レベリング手段１２１，１２２は、電気的に駆動される商用車駆動ユニット１００（いわゆるｅアクスル）に統合されてよく、図２は、車両の各側にレベリングを提供するための独立したアクチュエータ１１１，１１２を有する二重モータ駆動アクスルを有する例示的なリジッドアクスルを示している。更なる２つの推進電気モータ１１３，１１４は、レベリングとは独立して、適切なギアボックス１３１，１３２を介して車両を駆動する。しかしながら、ギアボックス１３１，１３２は、停止時にのみレベリングを可能にするように構成されていてよい。

さらに、アクチュエータモータ１１１，１１２および駆動モータ１１３，１１４のすべてまたは少なくとも幾つかは、共通の制御およびパワーエレクトロニクス１６０を共有してよい。したがって、制御を１つのユニット１６０に統合して、レベリングと推進とを切り替えることができる。電子制御ユニット１６０は、駆動電気モータ１１３，１１４だけでなく、レベリング機構１２１，１２２を作動させるために使用される作動電気モータ１１１，１１２をも制御してよい。

図３は、１つの推進電気モータ１１３がギアボックス１３１を介して差動ギア１３５に接続されるが、レベリングは、図２のように独立した作動モータ１１１，１１２によって実施される別の実施形態を示す。この場合にも、第１および第２のレベリング手段１２１，１２２は、第１および第２の作動モータ１１１，１１２によって作動させられて、アクスル１００をシャーシ２００に対して下降／上昇させる。

図４は、さらに別の実施形態を示しており、レベリング機構１２１，１２２を作動させるために、二重駆動電気モータ１１３，１１４が同様に使用される。この目的を達成するために、図２の実施形態のギアボックス１３１，１３２はそれぞれ、別のギアボックス１３７，１３８によって置き換えられ、これらのギアボックス１３７，１３８は、一方の側がそれぞれの駆動電気モータ１１３，１１４によって駆動されるが、他方の側に２つの出力部を含み、このうち、第１の出力部は、それぞれの駆動系１４７，１４８のためのものであり、第２の出力部は、それぞれのレベリング機構１２１，１２２を駆動するためのものである。

したがって、この実施形態では、二重推進モータ１１３，１１４は、推進およびレベリング機能のために共有されている。通常、車両の運動中にレベリングは必要ないので、推進モータ１１３，１１４は、車両が停止している間にレベリングに使用することができ、推進モータ１１３，１１４は、必要な動力をレベリング機構１２１，１２２に伝達することができる。これを可能にするために、スイッチが、出力部を従動ホイール３０１，３０２またはレベリング機構１２１，１２２に向けて切り替えるために利用可能であり得る。そのようなスイッチ機能は、単一入力および二重出力式の分割ギアボックスによって実施することができ、（図２に示すような）車両制御ユニット１６０を使用して制御することができる。クラッチが含まれてもよく、ギアボックス１３７，１３８の２つの出力部の選択は、電気作動式クラッチによって実現されてよい。

更なる実施形態によれば、上昇が停止状態でのみ実施されることを保証するために、駆動系１４７，１４８に向かうギアボックス１３７，１３８の第１の出力部は、（例えば、パーキングブレーキによって）能動的に制動されてよい。したがって、レベリング機構１２１，１２２の出力トルクを可能にするために、ホイールブレーキによる反力トルクを使用することができる。言い換えれば、ブレーキトルクが存在する場合にのみ、レベリング機構１２１，１２２を機能させることができる。

他のすべての構成要素は、図２の実施形態と同じ方法で配置することができる。ここでは繰り返す必要はない。

図５は、ここでもギアボックス１３１および差動ギア１３５を介してホイール３０１，３０２に結合する単一の駆動モータ１１３のみが利用可能であるという点で図３の実施形態と同様の実現を表すさらに別の実施形態を示す。ただし、この実施形態では、単一の駆動電気モータ１１３が、レベリング機構１２１，１２２のために付加的に使用される。このために、別のレベリングギアボックス１３９は、トルクを駆動電気モータ１１３から第１のレベリング機構１２１に伝達する。第１のレベリング機構１２１もトルクを（例えば、接続部１２３を介して）第２のレベリング機構１２２に伝達するように構成されてよい。それにより、単一の推進電気モータ１１３は、専用のギアボックス１３９を使用し、駆動力を電気モータ１１３からレベリング機構１２１，１２２に伝達することによって、レベリング作動に使用することができる。この場合にも、車両が停止している場合または車両制御ユニット（図５には示さず）によって提供される明示的な制御信号の場合にのみレベリングを可能にするためのスイッチが含まれてよい。

この上昇機構は、特に、両側を同じように上昇させる場合（例えば、トラクタをトレーラに結合する場合）に使用することができる。

さらに、すべての実施形態における上昇機構１２１，１２２は、たとえ上昇作動がオフに切り替えられたとしても、車両を支持するためのセルフロックを含んでよい。このセルフロック機構は、例えば、車両の意図しない下降を防止するウォームギアボックスまたは他の任意のラッチ機構を含んでよい。特に、電源に故障がある場合、レベリング機構１２１，１２２は、レベリングの意図しない作動を防ぐために遮断され得る。

さらに有利な実施形態は、以下のうちの少なくとも１つに関する。

少なくとも１つの電気モータを具備した商用車駆動ユニットであって、電気モータが、アクスルのレベリング作動を実現するように構成されている、商用車駆動ユニット。

商用車駆動ユニットは、さらに、電気モータが少なくとも１つのレベリング機構を作動させることを特徴としてよい。

商用車駆動ユニットは、さらに、レベリング機構がセルフロックであることを特徴としてよい。

商用車駆動ユニットは、さらに、電気モータが車両推進から独立していることを特徴としてよい。

商用車駆動ユニットは、さらに、推進電気モータがレベリング作動のために共有されることを特徴としてよい。

商用車駆動ユニットは、さらに、アクスル内で推進ｅモータとホイールハブとの間にギアボックスが配置されていて、このギアボックスが、ホイールを駆動するための第１の出力部と、レベリングを作動させるための第２の出力部とを有することを特徴としてよい。

商用車駆動ユニットは、ギアボックスのレベリング用の第２の出力部がクラッチによって機能することができることを特徴としてよい。

商用車駆動ユニットは、さらに、ギアボックスのレベリング用の第２の出力部が、ホイールブレーキがアクティブである場合にのみ機能することができることを特徴としてよい。

商用車駆動ユニットは、さらに、推進機能およびレベリング機能のための制御およびパワーエレクトロニクスが共有かつ／または統合されることを特徴としてよい。

本明細書および図面は、開示の原理を単に例証するものである。したがって、当業者は、本明細書に明示的に記載または示されていないが、開示の原理を具体化し、その範囲内に含まれる様々な機構を案出可能であることが理解されよう。

さらに、各実施形態は、個別の例としてそれ自体成立し得るが、他の実施形態では、規定された特徴を異なって組み合わせることができ、すなわち、一実施形態で説明された特定の特徴は、他の実施形態でも実現され得ることに留意されたい。そのような組み合わせは、特定の組み合わせが意図されていないことが述べられていない限り、本明細書の開示によって包含される。

１００ 車両（商用車）用の駆動ユニット
１１１，１１２ レベリング用の１つまたは複数の電気モータ／作動モータ
１１３，１１４ １つまたは複数の推進電気モータ
１２０ レベリングするための手段
１２１，１２２ レベリング機構
１３１，１３２，・・・ ギアボックス
１５１，１５２，・・・ ホイールブレーキ
１６０ 電子制御ユニット
２００ 車両のシャーシ
２１１，２１２ ばね
３０１，３０２ ホイール

Claims (12)

1. 商用車用の駆動ユニット（１００）において、
   少なくとも１つの電気モータ（１１１，１１２，１１３，・・・）と、
   前記少なくとも１つの電気モータ（１１１，１１２，１１３，１１４）によって駆動される、アクスルをレベリングするための手段（１２０）と、
   を備えることを特徴とする、駆動ユニット（１００）。
2. 前記レベリングするための手段（１２０）は、前記少なくとも１つの電気モータ（１１１，１１２，１１３，・・・）によって作動させられる少なくとも１つのセルフロックレベリング機構（１２１，１２２，・・・）を含むことを特徴とする、請求項１記載の駆動ユニット（１００）。
3. 前記駆動ユニット（１００）は、車両推進エンジン（１１３，１１４）をさらに備え、
   前記少なくとも１つの電気モータ（１１１，１１２）は、前記車両推進エンジン（１１３，１１４）から独立していることを特徴とする、請求項１または２記載の駆動ユニット（１００）。
4. 前記少なくとも１つの電気モータ（１１３，１１４）は、車両推進に寄与するように構成されていることを特徴とする、請求項１または２記載の駆動ユニット（１００）。
5. 前記商用車は、ホイールハブを含み、
   前記電気モータ（１１３，１１４）と前記ホイールハブとの間にギアボックス（１３７，１３８）が配置されており、
   前記ギアボックス（１３７，１３８）は、前記ホイールハブを駆動するための第１の出力部と、前記レベリングを作動させるための第２の出力部とを含むことを特徴とする、請求項４記載の駆動ユニット（１００）。
6. 前記ギアボックス（１３７，１３８）は、前記アクスル（１００）をレベリングするための前記第２の出力部を機能させるよう構成されたクラッチを含むことを特徴とする、請求項５記載の駆動ユニット（１００）。
7. 前記車両は、少なくとも１つのホイールブレーキ（１５１，１５２）を含み、
   前記ギアボックス（１３７，１３８）は、前記少なくとも１つのホイールブレーキ（１５１，１５２）が係合している場合にのみ、レベリングのための前記第２の出力部を機能させるよう構成されていることを特徴とする、請求項５または６記載の駆動ユニット（１００）。
8. 前記車両の前記レベリングおよび推進を制御するためのユニット（１６０）を備えることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の駆動ユニット（１００）。
9. 独立懸架を可能にするための単一のホイール（３０１）用のまたはリジッド車両アクスルを可能にするための２つの両側のホイール（３０１，３０２）用の支持構造を備えることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の駆動ユニット（１００）。
10. 車両、特に商用車において、
    請求項１から９までのいずれか１項記載の駆動ユニット（１００）を備え、前記駆動ユニット（１００）は、リジッドアクスルまたは独立懸架のアクスルであることを特徴とする、車両。
11. 少なくとも１つの電気モータ（１１１，１１２，１１３，１１４）を含む駆動ユニット（１００）を用いて車両をレベリングするための方法であって、前記駆動ユニット（１００）は、リジッドアクスルまたは独立懸架のアクスルに含まれている、方法において、
    前記車両をレベリングするために、前記駆動ユニット（１００）の前記少なくとも１つの電気モータ（１１０）を制御することを特徴とする、方法。
12. 前記車両は、燃焼電気モータ（１１３，１１４）を備え、
    前記燃焼電気モータ（１１３，１１４）または異なる電気エンジン（１１１，１１２，１１３，１１４）を使用して前記車両のレベリングを行う
    ことを特徴とする、請求項１１記載の方法。

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