JP2023551042A - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関（２）、電気機械（３）および変速装置を備えるハイブリッド駆動装置（１、１０１）に関し、変速装置は、入力軸（５）および少なくとも第１と第２の副軸（Ｖ１、Ｖ２）を有し、内燃機関（２）は、分離クラッチ（４）を介して入力軸（５）に直接連結可能であり、入力軸（５）と同軸上に配置されている歯車（Ｚ１、Ｚ３、Ｚ５、Ｚ８、Ｚ１０、Ｚ１２）をそれぞれ１つ備える７つの切替え可能な歯車ペア（ＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３、ＲＰ４、ＲＰ５、ＲＰ６、ＲＰ７）が設けられており、第１の歯車ペア（ＲＰ１）は、遊び歯車として形成され、入力軸（５）と同軸上に配置されている第１の歯車（Ｚ１）と、遊び歯車として形成され、第１の副軸（Ｖ１）と同軸上に形成されている第２の歯車（Ｚ２）とを有しており、電気機械（３）は、第１の歯車ペア（ＲＰ１）に接続されていることで、トルクを電気機械（３）から第１の歯車ペア（ＲＰ１）を介して変速装置に伝達できるようになっており、軸方向（ａ）に見て、第１の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ１）、第１の切替え要素列（ＳＥ１）、第２の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ２）、第３の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ３）、第５の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ５）、第２の切替え要素列（ＳＥ２）、第６の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ６）、第７の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ７）の順に連続して配置されており、第３および第４の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ３、ＲＰ４）は、同じ軸方向の歯車列（ＲＥ３）に配置されている。

Description

本発明は、請求項１の前提部に詳しく定義された種類による、内燃機関、電気機械、変速装置を備えるハイブリッド駆動装置に関する。

ハイブリッド駆動装置は、特に特に特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５から周知である。

さらに、例えば特許文献６では、電気機械が変速装置の入力軸に接続されるが、内燃機関の反対にある分離クラッチ側に接続可能であり（一般にＰ２接続とも呼ばれる）、また出力軸として機能する副軸にも接続可能である（Ｐ３接続とも呼ばれる）ようなハイブリッド駆動装置が説明されている。このとき、この構成は、４つの個々のギアについて４つの歯車列を有している。電気機械は入力軸上の２つの遊び歯車に接続されており、これらは副軸上のもう１つの遊び歯車と共に歯車ペアを形成している。従って、この電気機械は、上述のような形で、変速装置の入力軸またはその副軸、あるいは出力軸に選択的に連結可能である。

この構造は、可能なギア段数に関連して、特に軸方向、すなわち変速装置の入力軸に沿って延びる方向に比較的大きくなっている。

独国特許発明第１０２０１２００９４８４号明細書 仏国特許出願公開第２８５９４１号明細書 独国特許発明第１０２０１７１１２８６８号明細書 米国特許出願公開第２０１７／０３０５２５８号明細書 独国特許出願公開第１０２０１６０１３４７７号明細書 独国特許出願公開第１０２０１３２１００１３号明細書

従って、本発明の課題は、特に軸方向にも非常にコンパクトに構成され、さらにハイブリッドモードにおいて動力伝達を完全に遮断することなく切替え可能である改善されたハイブリッド駆動装置を提供することである。

本発明に基づき、この課題は、請求項１の特徴、およびここでは特に請求項１の特徴部に記載の特徴を持つハイブリッド駆動装置によって解決される。本発明のハイブリッド駆動装置の有利な実施形態および発展形態は、これに従属する請求項から明らかである。

ハイブリッド駆動装置は、内燃機関の他に電気機械ならびに変速装置を備えている。変速装置は、１本の入力軸および少なくとも２本の副軸を備えている。このとき、切替え可能な７つの歯車ペアが設けられ、それぞれの歯車ペアは、入力軸と同軸上に配置されている１つの歯車を有している。このとき、本発明の文脈における歯車ペアとは、噛合している２つの歯車であると理解され、一方は入力軸と同軸上に、他方は副軸の一方と同軸上に配置されている。歯車ペアの２つの歯車は、入力軸の回転軸に対して垂直である歯車列に配置されている。本発明に基づくハイブリッド駆動装置では、第１の歯車ペアが２つの遊び歯車を含み、１つは入力軸上にあり、もう１つは第１の副軸上にある。電気機械は、この第１の歯車ペアに接続されていることで、トルクを電気機械から第１の歯車ペアを介して変速装置に伝達できるようになっている。この場合、２つの遊び歯車による第１の歯車ペアの設計の結果として、Ｐ２接続とＰ３接続の両方が可能である。

さらに、ここでは常に入力軸の回転軸に関係している軸方向に見て、第１の切替え可能な歯車ペア、第１の切替え要素列、第２の切替え可能な歯車ペア、第３の切替え可能な歯車ペア、第５の切替え可能な歯車ペア、第２の切替え要素列、第６の切替え可能な歯車ペア、第７の切替え可能な歯車ペアの順に配置されており、第３および第４の切替え可能な歯車ペアは、同じ軸方向の歯車列に配置されている。このとき、切替え要素とは、歯車ペアの遊び歯車を、これを支持する軸に一体回転可能に接続するために設けられている装置であると理解され、この切替え要素は少なくとも１つのスライドスリーブおよびドッグクラッチ、ならびに有利な実施形態ではさらに同期装置を備えている。隣接する、互いに同軸上に配置された２つの切替え要素は、有利には１つの同じスライドスリーブを共有することができる。このとき、切替え要素列は入力軸の回転軸に対して垂直に配置され、少なくとも２つの切替え要素と交差する列であり、少なくとも２つの切替え要素が相異なる軸と同軸上に配置されており、これらの軸は、入力軸、第１の副軸、第２の副軸であると理解される。従って、切替え要素列は切替え要素を「含む」という表現は、この切替え要素列はこの切替え要素の少なくとも一部と交差していることを意味している。これと同様に、出力歯車列は入力軸の回転軸に対して垂直に配置されている列であり、この列には副軸上に一体回転可能に配置された出力歯車が含まれている。このとき、本発明の意味における「一体回転可能に接続されている」とは、そのように接続された要素が互いに同軸上に配置されており、同じ角速度または回転速度で回転することを意味している。

すなわち、７つのギア段を装備した本発明に基づくハイブリッド駆動装置は、特に軸方向の非常にコンパクトな構造を実現するために、歯車列および切替え要素列と共に二重歯車列も含む巧妙な配置を用いている。このとき、二重歯車列は、軸方向に対して垂直な列を示し、この列には１つの歯車を共有する２つの歯車ペアが配置されている。この特殊な歯車セット構成により、本発明に基づくハイブリッド駆動装置の変速装置の構造は、非常に低コストで実現することができる。さらに、簡単な構造でありながら、切替え時には完全な機能と高い快適性が提供され、特に動力伝達を遮断することなく切替え可能である。

このとき、本発明の極めて好都合な発展形態によれば、第１の歯車ペアは、入力軸に沿って、分離クラッチから見て最後の歯車列に配置されており、電気機械は、軸方向に分離クラッチに重なっている。

軸方向とは、入力軸の回転軸の方向を意味している。本発明の意味において重なっている配置とは、上述の要素が同じ軸方向の列に位置することができる、あるいは好ましくは軸方向に同じ軸方向の列の中に突き出していることを意味する。軸方向の列とは、入力軸の回転軸上に垂直な列を意味している。

このとき、本発明に基づくハイブリッド駆動装置は、好ましくは内燃機関を始動可能な分離クラッチならびに特に機械式後退ギアを省略することができる。これにより、分離クラッチの直径は相応に小さく設計することが可能になるため、この分離クラッチを、場所をとらないように電気機械に重ねて配置し、極めて好都合な発展形態によれば、これに加えて２本の副軸上の２つの出力歯車に重ねて配置することができる。

従って、本発明に基づくハイブリッド駆動装置を搭載したハイブリッド車において、この装置は、電気だけで駆動される別の車軸と一緒に、ハイブリッド駆動装置によって駆動される車軸を駆動するために使用することが可能である。後退駆動に伴う発進操作は、１つの電気機械または２つの電気機械、すなわち本発明に基づくハイブリッド駆動装置の電気機械と電気だけで駆動される別の車軸の電気機械とを使って、電気だけで実現することが可能である。変速装置内の切替えは、内燃機関または内燃機関と電気機械とによる駆動の場合、Ｐ３接続の電気機械が、切替え中に回転速度とトルクを相応に補正または支援することにより、負荷を中断することなく行うことができる。

さらに、本発明に基づくハイブリッド駆動装置の特殊な歯車セット構成は、第１の歯車ペアが入力軸と同軸上に配置されている第１の歯車と、第１の副軸と同軸上に配置されている第２の歯車とを含み、第３の歯車ペアが入力軸と同軸上に配置されている第５の歯車と、第２の副軸と同軸上に配置されている第６の歯車とを含み、第４の歯車ペアが入力軸と同軸上に配置されている第７の歯車と、第１の副軸と同軸上に配置されている第８の歯車とを含むように設けることができる。

この配置は、特に本発明のもう１つの非常に好都合な実施形態に従って補足的に、第１の切替え要素列が、第１の副軸と同軸上に配置されている少なくとも１つの第３の切替え要素と、入力軸と同軸上に配置されている第１の切替え要素とを含み、第２の切替え要素列は、第２の副軸と同軸上に配置されている１つの第６の切替え要素と、第１の副軸と同軸上に配置されている第７の切替え要素とを少なくとも含むように設けられている場合、上述した利点に貢献する。

この実施形態のさらなる有利な補足として、さらに、第１の切替え要素は第１の歯車と入力軸を一体回転可能に接続するために設けられており、第３の切替え要素は第２の歯車と第１の副軸を一体回転可能に接続するために設けられており、第４の切替え要素は第７の歯車と第１の副軸を一体回転可能に接続するために設けられており、第５の切替え要素は第６の歯車と第２の副軸を一体回転可能に接続するために設けられているようにすることも可能である。

好ましくは、このとき、第４の切替え要素および第３の切替え要素、および／または第１の切替え要素および第２の切替え要素は、それぞれ共通のスライドスリーブを持つ切替え要素として形成されていてよい。これにより、この変速装置はアクチュエーター技術に関してさらに有利になり、構造面でも一層コンパクトになる。

さらに、本発明に基づくハイブリッド駆動装置の非常に好都合な実施形態は、第７の歯車ペアが、付属する純粋な歯車列を形成するように設けることができる。このとき、純粋な歯車列とは、入力軸の回転軸上に垂直な列であって、歯車ペアだけに交差し、切替え要素には交差しない列であると理解される。また、このことはコンパクトな設計にも貢献する。

さらに、本発明に基づくハイブリッド駆動装置の非常に有利な発展形態は、第５および第６の歯車列が入力軸と同軸上にそれぞれ１つの固定歯車を含むように設けることができる。従って、この歯車列において、該当する歯車ペアのそれぞれ出力歯車として働く遊び歯車は、副軸のいずれか一方と同軸上にあり、他方の遊び歯車は他方の副軸と同軸上にある。このとき、どちらの遊び歯車が第１および第２の副軸上にあるかは重要ではない。なぜなら、どちらの場合も、第５の歯車列におけるそれぞれ他方の副軸上の空きスペースを切替え要素によって利用できるため、コンパクトな軸方向の構造が支援されるからである。

本発明に基づくハイブリッド駆動装置のもう１つの有利な変形例は、第３の歯車列、つまり二重歯車列のそれぞれ１つの歯車と、第２の歯車列または第４の歯車列の１つの歯車とが、副軸のいずれか一方と同軸上に、しかも互いに直接隣接して配置されているように設けることもできる。このとき、「直接隣接している」とは、直接隣接している２つの要素の間に、同じ軸上にある切替え要素やその他の歯車が配置されていない配置であると理解される。この実施形態に基づく配置により、副軸上の切替え要素のための取付けスペースを交互に利用できるため、これらの切替え要素は、特に共通のスライドスリーブを用いることで、その他の隣接する切替え要素または歯車に対し取付けスペースをかなり節約した形で位置決めすることができる。

本発明に基づくハイブリッド駆動装置の非常に好都合な別の変形例によれば、軸方向に、第１の切替え要素列と第２の歯車列との間に別の切替え要素列が形成されているように設けることもできる。この別の切替え要素列は、第３の切替え要素列と称することもでき、第２の切替え要素と第４の切替え要素とを含んでおり、第４の切替え要素は副軸のいずれか一方と同軸上に配置され、第２の切替え要素は入力軸と同軸上に配置されている。

本発明に基づくハイブリッド駆動装置のさらなる有利な実施形態および発展形態は、以下に図を使って詳しく示されている実施例からも明らかである。

本発明に基づくハイブリッド駆動装置の第１の可能な変形例の図である。 本発明に基づくハイブリッド駆動装置の第２の可能な変形例の図である。 本発明に基づくハイブリッド駆動装置の第３の可能な変形例の図である。 本発明に基づくハイブリッド駆動装置の第４の可能な変形例の図である。

図においては、それぞれ１つのハイブリッド駆動装置１０１、１０２、１０３、１０４が、本発明に基づく可能な構造でそれぞれ概略的に図示されている。歯車セット配置図は、その中に取り付けられている７速変速装置を示すために用いるものであり、縮尺に従ったものと理解するべきではなく、またすべての構成部品が、示されている図面上にあるわけではない。ここでは、図示されているコンポーネントの規模も、実際の構造に対応している必要はない。

図１は、ハイブリッド駆動装置１０１の第１の変形例を示し、内燃機関２を備える一方で、電気機械３も備えている。内燃機関２は、分離クラッチ４を介して、ハイブリッド駆動装置１の変速装置の入力軸５に直接接続されている。このとき、この直接接続は、内燃機関２のクランクシャフトと分離クラッチ４との間にオプションで回転振動を除去および／または減衰するための装置６、例えばダブルマスフライホイールを含んでいてもよく、従ってここでの「直接」とは、内燃機関２のクランクシャフトと分離クラッチ４との間に、例えばクラッチや伝動装置など、その他の伝動要素が配置されていないというように理解しなければならない。

入力軸５の回転軸の軸方向ａには、分離クラッチ４から見て７つの歯車ペア、つまり第１の切替え可能な歯車ペアＲＰ１から第７の切替え可能な歯車ペアＲＰ７までが続いている。このとき、これらの７つの歯車ペアＲＰ１からＲＰ７は、６つの歯車列、つまり第１の歯車列ＲＥ１から第６の歯車列ＲＥ６を共有している。このハイブリッド駆動装置１０１では、入力軸５上に、固定歯車として形成されている５つの歯車、つまり第３の歯車Ｚ３、第５の歯車Ｚ５、第８の歯車Ｚ８、第１０の歯車Ｚ１０、第１２の歯車Ｚ１２が配置され、分離クラッチ４から軸方向ａに見て最後に配置されている歯車列、ここでは第１の歯車列ＲＥ１に、第１の歯車Ｚ１が、付属する第１の切替え要素Ｓ１と共に配置されている。それぞれ入力軸５に平行に、２本の副軸、すなわち第１の副軸Ｖ１および第２の副軸Ｖ２が配置されている。２本の副軸Ｖ１、Ｖ２は出力歯車列ＡＥに出力歯車７、８を有しており、これらの歯車は、例えばここでは図示されていない差動歯車（すなわち差動装置の入力歯車）に直接または少なくとも１つの中間歯車要素を介して噛み合っている。このとき、出力歯車７、８の第１の出力歯車７は、一体回転可能に第１の副軸Ｖ１に接続されており、出力歯車７、８の第２の出力歯車８は、一体回転可能に第２の副軸Ｖ２に接続されている。

このとき、第１の歯車ペアＲＰ１は、分離クラッチ４から軸方向ａに見て最後の歯車ペアＲＰ１であり、従ってこの方向に見て最後の歯車列ＲＥ１に配置されている。この列は、遊び歯車として入力軸５上に形成されている第１の歯車Ｚ１と、同様に遊び歯車として形成され、第１の副軸Ｖ１と同軸上に配置されている第２の歯車Ｚ２とを含んでいる。第１の歯車Ｚ１は、すでに言及したように、第１の切替え要素Ｓ１によって一体回転可能に入力軸５と接続可能であり、第２の歯車Ｚ２は、第３の切替え要素Ｓ３によって第１の副軸Ｖ１と必要に応じて一体回転可能に接続可能である。電気機械３の接続は、電気機械３の回転子軸１０と一体回転可能に接続されているピニオン９を介して第１の歯車ペアＲＰ１で行われる。そのために、ピニオン９は、図１に破線で示されているように、第１の歯車ペアＲＰ１の第２の歯車Ｚ２と噛み合っている。代替として、ピニオン９は、第１の歯車Ｚ１と噛み合っていてもよい。有利には、ピニオン９とそれぞれの歯車Ｚ２、Ｚ１との間に、１つの中間歯車または中間軸が配置されている。

これにより、電気機械３のトルクを変速装置に伝達することができる。このとき、切替え要素Ｓ１、Ｓ３の位置に応じて、いわゆるＰ２接続を実現することができ、この場合、電気機械３は、ピニオン９、第１の副軸Ｖ１上で緩く回転する第１の歯車ペアＲＰ１の第２の歯車Ｚ２、および第１の切替え要素Ｓ１によって入力軸５と連結されている第１の歯車Ｚ１を介して、入力軸５に、詳細には分離クラッチ４の内燃機関２とは反対側に作用する。次に出力は、変速装置内の切替え位置に応じて、第１の副軸Ｖ１とその第１の出力歯車７または第２の副軸Ｖ２とその第２の出力歯車８を介して行われる。

この代替として、本構造は、いわゆるＰ３接続に切り替えられ、ここでは、第１の切替え要素Ｓ１が開いており、それに応じて第１の歯車Ｚ１が入力軸５上で回転し、次に第１の歯車ペアＰＲ１の第２の歯車Ｚ２が第３の切替え要素Ｓ３によって第１の副軸Ｖ１と連結され、第１の副軸Ｖ１およびその第１の出力歯車７が直接駆動される。

変速装置がニュートラルに切り替えられている場合、すなわちどの遊び歯車も連結されていない場合、内燃機関２は電気機械３を使って始動可能であり、または内燃機関２は電気機械３を発電機として駆動することもできる。

電気機械３は、軸方向ａに分離クラッチ４に重なって配置されている。これによって極めてコンパクトな構造が可能になり、この構造では、電気機械３が、軸方向ａに分離クラッチ４から見て最後の歯車列、つまり第１の歯車列ＲＥ１に接続していること、また同時に分離クラッチ４の軸方向に重なっていること、すなわち軸方向ａに対して垂直な分離クラッチ４の列の中に突出していることによって、極めてコンパクトな構造を保証している。この代替として、図には示されていないが、分離クラッチ４が軸方向ａにも出力歯車７、８と重なって形成される、すなわち出力歯車列ＡＥの中に突出することも可能であろう。このことは、特に、分離クラッチ４が内燃機関を始動不能な分離クラッチ４として形成されている場合に可能である。というのも、分離クラッチにはそのような配置のために十分に小さい直径を選択できるからである。ハイブリッド駆動装置１０１ならびに以下に示されているバリエーション１０２、１０３、１０４のハイブリッド化により、このことに問題は生じない。なぜなら、内燃機関を始動不能な分離クラッチ４であっても電気機械３によって始動プロセスを簡単に実現できるからである。

軸方向ａに、今度は第１の歯車ペアＲＰ１を持つ第１の歯車列ＲＥ１から分離クラッチ４の方向に、入力軸５上で固定歯車として形成されている第３の歯車Ｚ３を持つ第２の歯車ペアＲＰ２が、第１の歯車ペアＲＰ１に続いている。このとき、第２の副軸Ｖ２上の第４の歯車Ｚ４は、第２の歯車ペアＲＰ２のもう１つの歯車、つまり出力歯車を形成する。遊び歯車として形成されているこの第４の歯車Ｚ４は、必要に応じて、第２の切替え要素Ｓ２０１を介して、第２の副軸Ｖ２と連結可能である。軸方向に第２の歯車列ＲＥ２に続いて、第３の歯車列ＲＥ３がある。この列には、入力軸５と同軸上に、固定歯車として形成されている第５の歯車Ｚ５が含まれている。この歯車は、第３の歯車ペアＲＰ３において、第２の副軸Ｖ２上の遊び歯車として第５の切替え要素Ｓ５０１によって切替え可能な第６の歯車Ｚ６と噛み合う。従って、二重歯車列として形成されているこの第３の歯車列ＲＥ３には、第４の歯車ペアＲＰ４もあり、この歯車ペアは、固定歯車として形成されている第５の歯車Ｚ５と、第１の副軸Ｖ１上に遊び歯車として形成されている第７の歯車Ｚ７とを組み合わせて形成されているものである。共通のスライドスリーブを介して第３の切替え要素Ｓ３と切替え可能である第４の切替え要素Ｓ４０１により、この第７の歯車Ｚ７は、必要に応じて一体回転可能に第１の副軸Ｖ１に接続することができる。次に、二重歯車列として形成されているこの第３の歯車列ＲＥ３に続いて第４の歯車列ＲＥ４があり、この歯車列は、入力軸５上の固定歯車である第８の歯車Ｚ８と、第１の副軸Ｖ１上に遊び歯車として形成されている第９の歯車Ｚ９とによって形成されている。関連する第７の切替え要素Ｓ７０１は、第９の歯車９を、必要に応じて第１の副軸Ｖ１と一体回転可能に接続することができる。このとき、２つの歯車Ｚ８とＺ９は、第５の歯車ペアＲＰ５を形成する。

軸方向に隣り合う第５の歯車列ＲＥ５には、第６の歯車ペアＲＰ６が形成されている。この歯車ペアは、入力軸５上の固定歯車として形成されている第１０の歯車Ｚ１０、ならびに第２の副軸Ｖ２上に遊び歯車として形成されている第１１の歯車Ｚ１１を含んでいる。この列に属している第６の切替え要素Ｓ６は、第５の切替え要素Ｓ５０１と一緒に、共同で使用するスライドスリーブによって作動可能である。

第１の歯車列ＲＥ１と第６の歯車列ＲＥ６は、駆動装置１０１のこの構造において、いわゆる純粋な歯車列を形成している。これらの歯車列には切替え要素がなく、歯車だけがある。第７の歯車ペアＲＰ７では、第１２の歯車Ｚ１２と第１３の歯車Ｚ１３とがある。このとき、第１２の歯車Ｚ１２は入力軸５上の固定歯車として形成されており、第１３の歯車Ｚ１３は第１の副軸Ｖ１上の遊び歯車として形成されている。この歯車は、第８の切替え要素Ｓ８により、必要に応じてこの副軸Ｖ１と一体回転可能に接続可能である。

この第６の歯車列ＲＥ６の次には、すでに述べた出力歯車列ＡＥが続き、この列には副軸Ｖ１、Ｖ２の少なくとも２つの出力歯車７、８が位置しており、特に、ここには図示されていないが、分離クラッチ４も配置することができる。電気機械３は、軸方向ａに、この出力歯車列ＡＥに分離クラッチ４とともに重なっている。

また、歯車列ＲＥ１とＲＥ２との間には、第１の副軸Ｖ１と同軸上に配置されている第３の切替え要素Ｓ３および入力軸５と同軸上に配置されている第１の切替え要素Ｓ１を持つ第１の切替え要素列ＳＥ１がある。第２の切替え要素列ＳＥ２は、第４の歯車列ＲＥ４と第５の歯車列ＲＥ５との間にあり、第７の切替え要素Ｓ７０１ならびに第６の切替え要素Ｓ６を含んでいるが、第４の切替え要素Ｓ４０１は第２の歯車列ＲＥ２に配置され、第５の切替え要素Ｓ５０１は第４の歯車列ＲＥ４に配置され、第８の切替え要素Ｓ８は第５の歯車列ＲＥ５に配置されている。この場合、ハイブリッド駆動装置１の変速装置は、機械式後退ギアのない７速変速装置として利用されるように形成することができる。従って、特に後退走行は電気機械３によって行われる。この電気機械を発進にも使用することで、相応に小さな分離クラッチ４を用いることができ、この場合、すでに述べたように、分離クラッチは内燃機関を始動可能である必要はない。

このとき、第１の歯車列ＲＥ１、第４の歯車列ＲＥ４および第６の歯車列ＲＥ６は、それぞれの歯車ペアＲＰ１、ＲＰ５およびＲＰ７を入力軸５から第１の副軸Ｖ１側に有しており、他方の副軸Ｖ２側には第２の歯車ペアＲＰ２が第２の歯車列ＲＥ２にあり、第６の歯車ペアＲＰ６が第５の歯車列ＲＥ５にある。第３の歯車列ＲＥ３の二重歯車列は、副軸Ｖ１、Ｖ２の両方に例えば６速および７速を伝達する。

この場合、ギア比は、１速が第５の歯車列ＲＥ５の第６の歯車ペアＲＰ６を介して実現され、２速が第４の歯車列ＲＥ４の第５の歯車ペアＲＰ５を介して実現され、３速が第１の歯車列ＲＥ１の第１の歯車ペアＲＰ１を介して実現され、４速または５速が交互に第２の歯車列ＲＥ２の第２の歯車ペアＲＰ２か、または第６の歯車列ＲＥ６の第７の歯車ペアＲＰ７を介して実現されるように形成されていてよい。次に、６速と７速は二重歯車列ＲＥ３を介して実現することができ、例えば６速が第３の歯車ペアＲＰ３を介して、７速が第４の歯車ペアＲＰ４を介して実現される。

説明したギア比の配置に代わって、６速と７速については引き続き二重歯車列ＲＥ３の二重使用を行う場合、４速は第１の歯車列ＲＥ１の第１の歯車ペアＲＰ１を介して実現され、２速、３速または５速には第２の歯車列ＲＥ２の第２の歯車ペアＲＰ２を使用し、１速または２速には第４の歯車列ＲＥ４の第５の歯車ペアＲＰ５を使用し、１速、２速または３速には第５の歯車列ＲＥ５の第６の歯車ペアＲＰ６を使用することも可能であろう。これに応じて、歯車列ＲＥ６の第７の歯車ペアＲＰ７は、交互に１速、２速、３速または５速のために使用する必要があるだろう。

これについての具体的な実施例は、例えば、１速を第５の歯車列ＲＥ５の第６の歯車ペアＲＰ６によって実現し、２速を第４の歯車列ＲＥ４の第５の歯車ペアＲＰ５によって実現し、３速を歯車列ＲＥ６の第７の歯車ペアＲＰ７によって実現し、４速を第１の歯車列ＲＥ１の第１の歯車ペアＲＰ１によって実現し、５速を第２の歯車列ＲＥ２の第２の歯車ペアＲＰ２によって実現し、６速と７速を二重歯車列ＲＥ３の歯車ペアＲＰ３とＲＰ４によって、例えば６速を第３の歯車ペアＲＰ３によって、７速を第４の歯車ペアＲＰ４によって実現するように設けることができるだろう。

図２には、ハイブリッド駆動装置１０２の代替の変形例が示されている。相違点は、第２の切替え要素が第２の副軸Ｖ２から入力軸５に移ったことであり、ここでは符号Ｓ２０２で示されている。すなわち、第２の歯車ペアＲＰ２は、固定歯車の代わりに第３の歯車Ｚ３として入力軸５上に遊び歯車を有し、これに応じて第２の副軸Ｖ２と同軸上に第４の歯車Ｚ４を固定歯車として有している。この実施形態における第１の切替え要素Ｓ１と第２の切替え要素Ｓ２０２は、第４の切替え要素Ｓ３と第４の切替え要素Ｓ４０１と同様に、共通のスライドスリーブを備えた二重切替え要素の種類として形成されていてよい。このことにより、制御およびアクチュエーター技術に関して手間を省くことができる。この実施形態では、もう１つの切替え要素面ＳＥ３が設けられ、これは第１の切替え要素列ＳＥ１と第２の歯車列ＲＥ２との間に冒頭で説明した順序で挿入されている。ハイブリッド駆動装置１０２のその他の構造は、前述の図ですでに説明したハイブリッド駆動装置１０１の構造と同様である。

このとき、該当するギア比のための個々の歯車ペアＲＰ１～ＲＰ７および該当する歯車列ＲＥ１～ＲＥ６の使用は、図１のハイブリッド駆動装置１０１の実施形態と同様に、このハイブリッド駆動装置１０２の実施形態においても実現することができる。すなわち、ここでも２つの歯車ペアＲＰ３とＲＰ４を持つ二重歯車列ＲＥ３を、６速および７速に使用することができる。その他の歯車列ＲＥ１～ＲＥ６および歯車ペアＲＰ１～ＲＰ７は、上述した図１の実施形態１０１と同様に使用可能である。このとき、ハイブリッド駆動装置１０２では、ギア比に関する上述の選択肢を、具体的な実施例と同様に使用することができる。

図３に示されたハイブリッド駆動装置１０３の変形例１０３では、第２の歯車ペアＲＰ２が第２の副軸Ｖ２の方ではなく、第１の副軸Ｖ１の方に出力するようになっている。次に、これまでと同様に、歯車ペアＲＰ３およびＲＰ４を持つ二重歯車列ＲＥ３が続いている。第４の歯車レベルＲＥ４では、構造が逆になっている。これまでのように、第５の歯車ペアＲＰ５を介して第１の副軸Ｖ１に出力する代わりに、ここでは第２の副軸Ｖ２への出力に変更されている。同様のことがその他の２つの歯車ペアＲＰ６およびＲＰ７にも当てはまり、これらは同様に、これまでのハイブリッド駆動装置１０１、１０２の変形例とはそれぞれ異なる副軸Ｖ１、Ｖ２に出力する。これに応じて、これまでの第４の切替え要素は、第１の副軸Ｖ１の軸方向に二重歯車列の反対側に移動し、ここでは符号Ｓ４０２で示されている。第７の切替え要素は、第１の副軸から第２の副軸に移動し、これに応じてここでは符号Ｓ７０２で示されている。切替え要素Ｓ６およびＳ８は、ほぼその場所に留まっているが、新しい構造により副軸に沿って軸方向に相応に移動している。

もう１つの態様は、第３の歯車ペアＲＰ３で遊び歯車として形成されている第６の歯車Ｚ６と第２の副軸Ｖ２とを一体回転可能に接続するための第５の切替え要素Ｓ５０１に関する。この切替え要素は、軸方向に歯車Ｚ６の反対側に移動しており、ここで示されている実施例では軸方向に第１の切替え要素列の中にずれている。

ハイブリッド駆動装置１０３のこの変形例は、５速および６速のために歯車ペアＲＰ３およびＲＰ４を持つ二重歯車列ＲＥ３の二重使用を可能にする。例えばこの構造は、第４の歯車列ＲＥ４の第５の歯車ペアＲＰ５と、第５の歯車列ＲＥ５の第６の歯車ペアＲＰ６とが交互に１速および２速を提供するギア比を有することができる。３速は、再び第１の歯車ペアＲＰ１によって実現することができる。４速および７速は、交互に第２の歯車ペアＲＰ２または第７の歯車ペアＲＰ７のどちらかを介して実現でき、二重歯車列ＲＥ３の２つの歯車ペアＲＰ３およびＲＰ４を介して、５速および６速を実現することができる。

図４には、ハイブリッド駆動装置１０４のさらなる変形例が示されている。ハイブリッド駆動装置１０４のこの変形例が前に説明したハイブリッド駆動装置１０３の変形例と異なる点は、変形例１０３においてＳ５０２として示された第１の切替え要素列ＳＥ１に配置されていた第５の切替え要素が、第５の切替え要素５０３として示されており、第２の歯車列ＲＥ２の中に第２の副軸Ｖ２上で軸方向にずれて配置されていることだけである。それ以外では、この構造は前に説明した変形例に対応している。

ハイブリッド駆動装置１０４のこの変形例におけるギアは、例えば、歯車列ＲＥ５の第６の歯車ペアＲＰ６および第４の歯車列ＲＥ４の第５の歯車ペアＲＰ５が交互に１速または２速を形成し、第２の歯車列ＲＥ２の第２の歯車ペアＲＰ２および第６の歯車列ＲＥ６の第７の歯車ペアＲＰ７が交互に３速または７速を形成するように実施することができる。従って、第１の歯車列ＲＥ１の第１の歯車ペアＲＰ１により４速を実現し、二重歯車列として使用される歯車列ＲＥ３の２つの歯車ペアＲＰ３およびＲＰ４は、５速および６速を形成することができるであろう。

この場合、図１～４によるハイブリッド駆動装置１０１、１０２、１０３、１０４のすべての変形例は、機械式後退ギアなしで７つのギアを実現することが可能である。ハイブリッド駆動装置１０１、１０２、１０３、１０４は、好ましくは車両の第１の駆動軸を駆動するために使用され、この車両では、第２の駆動軸が電気だけで駆動されている。従って、この車両は原則的にさらなる駆動軸または非駆動軸を備えることも可能であるが、乗用車としては２本の車軸を設ける構造が一般的である。しかしながら、そのようなハイブリッド乗用車はハイブリッド駆動装置１０１、１０２、１０３、１０４の好ましい使用目的ではあるが、唯一の使用目的ではない。

内燃機関と、２本の副軸および７つの切替え可能な歯車ペアを有する変速装置とを備える駆動装置が特許文献７から周知である。
ハイブリッド駆動装置は、特に特に特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５から周知である。

独国特許発明第１０２０１２００９４８４号明細書 仏国特許出願公開第２８５９４１号明細書 独国特許発明第１０２０１７１１２８６８号明細書 米国特許出願公開第２０１７／０３０５２５８号明細書 独国特許出願公開第１０２０１６０１３４７７号明細書 独国特許出願公開第１０２０１３２１００１３号明細書 韓国公開特許第２０１２－００４３３４７号公報

Claims (11)

1. 内燃機関（２）、電気機械（３）および変速装置を備えるハイブリッド駆動装置（１０１、１０２、１０３、１０４）であって、
   前記変速装置は、入力軸（５）と、少なくとも第１の副軸（Ｖ１）および第２の副軸（Ｖ２）とを有し、
   前記内燃機関（２）は、分離クラッチ（４）を介して入力軸（５）に直接連結可能であり、
   前記入力軸（５）と同軸上に配置されている歯車（Ｚ１、Ｚ３、Ｚ５、Ｚ８、Ｚ１０、Ｚ１２）をそれぞれ１つ備える７つの切替え可能な歯車ペア、すなわち第１の歯車ペア（ＲＰ１）、第２の歯車ペア（ＲＰ２）、第３の歯車ペア（ＲＰ３）、第４の歯車ペア（ＲＰ４）、第５の歯車ペア（ＲＰ５）、第６の歯車ペア（ＲＰ６）および第７の歯車ペア（ＲＰ７）が設けられており、
   前記第１の歯車ペア（ＲＰ１）は、遊び歯車として形成され、前記入力軸（５）と同軸上に配置されている第１の歯車（Ｚ１）と、遊び歯車として形成され、前記第１の副軸（Ｖ１）と同軸上に形成されている第２の歯車（Ｚ２）とを有しており、
   前記電気機械（３）は、前記第１の歯車ペア（ＲＰ１）に接続されていることで、トルクを前記電気機械（３）から前記第１の歯車ペア（ＲＰ１）を介して前記変速装置に伝達できるようになっており、
   軸方向（ａ）に見て、前記第１の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ１）、第１の切替え要素列（ＳＥ１）、前記第２の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ２）、前記第３の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ３）、前記第５の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ５）、第２の切替え要素列（ＳＥ２）、前記第６の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ６）、前記第７の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ７）の順に連続して配置されており、
   前記第３および前記第４の切替え可能な歯車ペア（ＲＰ３、ＲＰ４）は、前記同じ軸方向の歯車列（ＲＥ３）に配置されているハイブリッド駆動装置（１０１、１０２、１０３、１０４）。
2. 前記第１の歯車ペア（ＲＰ１）は、軸方向（ａ）に前記分離クラッチ（４）から見て最後の歯車列（ＲＥ１）に配置されており、前記電気機械（３）は、軸方向に前記分離クラッチ（４）に重なって配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド駆動装置（１０１、１０２、１０３、１０４）。
3. 前記第１の歯車ペア（ＲＰ１）は、前記入力軸（５）と同軸上に配置されている第１の歯車（Ｚ１）と、前記第１の副軸（Ｖ１）と同軸上に配置されている第２の歯車（Ｚ２）とを含み、前記第３の歯車ペア（ＲＰ３）は、前記入力軸（５）と同軸上に配置されている第５の歯車（Ｚ５）と、前記第２の副軸（Ｖ２）と同軸上に配置されている第６の歯車（Ｚ６）とを含み、前記第４の歯車ペア（ＲＰ４）は、前記入力軸（５）と同軸上に配置されている第５の歯車（Ｚ５）と、前記第１の副軸（Ｖ１）と同軸上に配置されている第７の歯車（Ｚ７）とを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のハイブリッド駆動装置（１０１、１０２、１０３、１０４）。
4. 前記第１の切替え要素列（ＳＥ１）は、前記第１の副軸（Ｖ１）と同軸上に配置されている少なくとも第３の切替え要素（Ｓ３）と、前記入力軸（５）と同軸上に配置されている第１の切替え要素（Ｓ１）とを含み、
   前記第２の切替え要素列（ＳＥ２）は、前記第２の副軸（Ｖ２）と同軸上に配置されている少なくとも第６の切替え要素（Ｓ６）と、前記第１の副軸（Ｖ１）と同軸上に配置されている第７の切替え要素（Ｓ７０１、Ｓ７０２）とを含むことを特徴とする、請求項３に記載のハイブリッド駆動装置（１０１、１０２、１０３、１０４）。
5. 前記第１の切替え要素（Ｓ１）は前記第１の歯車（Ｚ１）と前記入力軸（５）を一体回転可能に接続するために設けられており、前記第３の切替え要素（Ｓ３）は前記第２の歯車（Ｚ２）と前記第１の副軸（Ｖ１）を一体回転可能に接続するために設けられており、前記第４の切替え要素（Ｓ４０１、Ｓ４０２）は前記第７の歯車（Ｚ７）と前記第１の副軸（Ｖ１）とを一体回転可能に接続するために設けられており、前記第５の切替え要素（Ｓ５０１、Ｓ５０２、Ｓ５０３）は前記第６の歯車（Ｚ６）と前記第２の副軸（Ｖ２）とを一体回転可能に接続するために設けられていることを特徴とする、請求項４に記載のハイブリッド駆動装置（１０１、１０２、１０３、１０４）。
6. 前記第３の切替え要素（Ｓ３）および前記第４の切替え要素（Ｓ４０１）および／または前記第１の切替え要素（Ｓ１）および前記第２の切替え要素（Ｓ２０２）は、それぞれ共通のスライドスリーブを持つ切替え要素として形成されていることを特徴とする、請求項５に記載のハイブリッド駆動装置（１０１、１０２、１０３、１０４）。
7. 前記第７の歯車ペア（ＲＰ６）は、純粋な歯車列（ＲＥ６）を形成していることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置（１０１、１０２、１０３、１０４）。
8. 前記第５および前記第６の歯車列（ＲＥ５、ＲＥ６）は前記入力軸（５）と同軸上にそれぞれ１つの固定歯車を含み、前記歯車列（ＲＥ５、ＲＥ６）のいずれか一方の遊び歯車は、前記副軸（Ｖ１、Ｖ２）のいずれか一方と同軸上にあり、他方の前記歯車列（ＲＥ５、ＲＥ６）の遊び歯車は、他方の前記副軸（Ｖ１、Ｖ２）と同軸上に形成されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置（１０１、１０２、１０３、１０４）。
9. 前記第３の歯車列（ＲＥ３）の歯車（Ｚ６）と、前記第２の歯車列（ＲＥ２）または前記第４の歯車列（ＲＥ４）の歯車（Ｚ４、Ｚ９）とは、それぞれ、前記副軸（Ｖ１、Ｖ２）のいずれか一方と同軸上に、かつ互いに直接隣接して配置されており、前記第３の歯車列（ＲＥ３）の別の歯車（Ｚ７）と、前記第４の歯車列（ＲＥ４）または前記第２の歯車列（ＲＥ２）の歯車（Ｚ９、Ｚ４）とは、前記他方の副軸（Ｖ２、Ｖ１）と同軸上に、かつ互いに直接隣接して配置されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置（１０１、１０２、１０３、１０４）。
10. 軸方向（ａ）に、前記第１の切替え要素列（ＳＥ１）と前記第２の歯車列（ＲＥ２）との間に、前記第２の切替え要素（Ｓ２０２）と前記第４の切替え要素（Ｓ４０１）とを含む別の切替え要素列（ＳＥ３）が形成されており、前記第４の切替え要素（Ｓ４０１）は前記副軸のいずれか一方（Ｖ１）と同軸上に配置され、前記第２の切替え要素（Ｓ２０１）は前記入力軸（５）と同軸上に配置されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置（１０１、１０２、１０３、１０４）。
11. 前記分離クラッチ（４）は、前記第１の副軸（Ｖ１）と一体回転可能に接続されている第１の出力歯車７と軸方向に重なって配置され、前記第２の副軸（Ｖ２）と一体回転可能に接続されている第２の出力歯車（８）と軸方向に重なって配置されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置（１０１、１０２）。

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