JP5469167B2 - 変速機ハウジングを備えた変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に詳しく規定した種類の変速機ハウジングを備えた変速装置に関する。

実務から知られている主に自動変速機として形成される変速装置はそれぞれ変速機ハウジングの壁領域内で、必要なら変速機ハウジングの壁領域に機械的に貫通部を設けることができるように構成されており、これらの貫通部を通して変速機ハウジングの内部から変速機ハウジングの外側に配置される動力取出し部へとトルクを案内することができる。貫通部を追加的に設けることによってこのような変速機ハウジングの剛性が損なわれるのを避けるために貫通部の縁領域は補剛域を備えて形成されている。

変速装置の変速機ハウジングのこのように形成される壁領域は例えば、流体トルクコンバータとして構成される発進機構と変速装置の異なる変速比を実現するためのさまざまな組立体との間にある。

さまざまな運転状態推移中に、従来のガソリンまたはディーゼル内燃機関の燃料消費量の低減を達成できるようにするために、車両もしくは車両パワートレインにはますます電気機械が装備されてゆくようになる。ハイブリッド車両パワートレインは欠点として所要スペースが大きく、それゆえに既存の車両システムにおいては、しばしば、付加的電気機械を配置しなければならない車両ボディ領域の手間のかかる設計変更をしなければ、既存の車両システムに実装することができるようにならない。

そこで本発明の課題は、従来の車両システムを設計変更なしにハイブリッド駆動装置付きに構成することを可能とする変速機ハウジングを備えた変速装置を提供することである。

本発明によれば、この課題は請求項１の特徴を有する変速装置で解決される。

さまざまな変速比を実現するための複数の組立体（構成部品）と発進機構、主に流体トルクコンバータが変速機ハウジング内に配置可能であり、変速機ハウジングの壁領域に貫通部を設けることができ、貫通部の縁領域が補強域を備えて形成されており、これらの貫通部を通して変速機ハウジングから車両の動力取出し部へとトルクを伝達することができようになった本発明に係る変速装置において、変速機ハウジングのうち発進機構用に予定された領域にハイブリッドシステムの少なくとも１つの電気機械が配置されており、変速機ハウジング内に配置される電気機械と変速機ハウジングの外側に設けられる動力電子装置との結合部が変速機ハウジングの貫通部の少なくとも１つによって案内されている。

こうして本発明に係る変速装置は、流体トルクコンバータとして構成される発進機構を備えて変速機ハウジング内に設けられる公知のトルクコンバータ式変速機とは異なり、それ自体公知の変速機ハウジングの内部にハイブリッドシステムの少なくとも１つの電気機械を備えて構成されており、この電気機械は、変速機ハウジングのハウジング条件に適合されて好適に製造可能な動力接続部を介して、付属する動力電子装置と結合されている。

それに加えて、本発明に係る変速装置を備えて構成された車両パワートレインは、ハイブリッドシステムなしの従来のパワートレインと比較して所要スペースが少なくとも近似的に同じであるハイブリッドパワートレインであり、既存の車両システムに安価に実装することができる。このことは、主にトルクコンバータ式自動変速機として形成される変速装置の既存の変速機ハウジング内に付加的電気機械が配置されており、車両システムの車両パワートレインを受容するボディ領域を設計上変更する必要がないという事実によりもたらされる。

本発明に係る変速装置の有利な１構成では、電気機械のロータがハイブリッドシステムの遊星歯車式変速機構のリングギヤと作用結合されており、このリングギヤは遊星歯車式変速機構の遊星歯車と噛み合い、これらの遊星歯車は変速機ハウジングに固定された太陽歯車とやはり噛み合っており、電気機械によって発生するトルクは遊星歯車キャリヤを介して変速装置の動力流れに導入可能である。こうして例えば、本発明に係る変速装置を備えて実施された車両パワートレインの発進過程中、電気機械の領域内で発生する発進トルクは変速装置もしくは車両パワートレインの動力流れに導入可能である。これに加えてあるいはこれに代えて、このように形成されたシステムでもってとりわけ、発電機または電動機として作動する電気機械での車両の純電気走行モード、または主に切換要素を介して車両パワートレインと連結可能で内燃機関として形成された駆動機械と電気機械とによる複合走行モード、または純駆動機械側走行モードが実行可能であり、複合モードのとき電気機械を介してブーストモードも回生モードも実現可能である。

本発明のその他の利点および有利な諸構成は、特許請求の範囲と、図面を参考に基本的に説明する実施例とに基づいて明らかとなる。

本発明に係る変速装置の略図である。 図１に詳しく示したＩＩ‐ＩＩ線に沿った変速装置の略縦断面図である。 変速装置の図１に詳しく示したＩＩＩ領域の縦断面図である。

図１に略図で示す変速装置１が変速機ハウジング２を備えており、異なる変速比を実現するための図面に詳しくは図示しないさまざまな組立体（構成部品）と、流体トルクコンバータとして形成される発進機構がこの変速機ハウジング内に配置可能である。変速機ハウジング２の壁領域に複数の貫通部３、１３を設けることができ、貫通部の縁領域４は補強域を備えて構成されており、これらの貫通部を通して変速機ハウジング２から、変速装置１を備えて形成された車両の変速機ハウジングの外側に配置される動力取出し部へとトルクを伝達することができる。

それ自体周知の如くに好適な鋳造プロセス中、主にダイカストプロセス中、変速機ハウジング２の剛性を損なうことなく、必要なら変速機ハウジング２のうち縁領域４によって取り囲まれた壁領域を穿孔等の機械的方法によって除去することができるように貫通部３は相応に準備され、ここで長方形の開口部を変速機ハウジング２の壁に形成することができる。

変速機ハウジング２は図面に示したように変速機ハウジング２の周面に配置される複数の貫通部３、１３を備えて形成されており、こうして必要なら車両の複数の動力取出し部を変速装置１の動力流れと結合することができる。変速装置１の領域で動力取出し部を車両パワートレインの動力流れに結合することは例えば、いわゆる歯車連鎖（ギアトレイン）を形成する複数の互いに噛み合う平歯車を介して実現することができる。

変速装置１をトルクコンバータ式自動変速機として形成した場合に、発進機構もしくは流体トルクコンバータを配置することのできる変速機ハウジング２の領域５に、ここではハイブリッドシステムの図２、図３に詳しく示した電気機械６が配置されており、変速機ハウジング２内に配置される電気機械６と変速機ハウジング２の外側に配置される動力電子装置７との結合部は、変速機ハウジング２の貫通部の少なくとも１つの１３によって案内されている。

電気機械６は交流で作動可能な永久磁石同期機として形成されている。電気機械６の各相が接続リング６Ａ、６Ｂ、６Ｃと結合されており、電気機械６の各相の異なるコイル巻線のワイヤは、それぞれに付設された接続リング６Ａ〜６Ｃの電気機械６に近接した末端とそれぞれ結合されている。

接続リング６Ａ〜６Ｃは少なくとも近似的に同一構造に実施されており、電気機械６の軸線方向に延びる第１リング部分６Ａ１、６Ｂ１もしくは６Ｃ１と、半径方向で第１リング部分６Ａ１〜６Ｃ１から電気機械６の半径方向外側領域の方向へと延びる第２接続リング部分６Ａ２、６Ｂ２、６Ｃ２と、やはり実質的に電気機械６の軸線方向に延びる第３接続リング部分とをそれぞれ有する。図面には第２もしくは中央接続リング６Ｂの第３接続リング部分６Ｂ３のみ図示してある。

接続リング６Ａ〜６Ｃはそれぞれ第１リング部分６Ａ１、６Ｂ１もしくは６Ｃ１の領域において、電気機械６の付属する相のコイル巻線と作用結合されている。接続リング６Ａ〜６Ｃの第１リング部分６Ａ１〜６Ｃ１は、電気機械６のコイル巻線の巻線オーバハング２１の半径方向内側に配置されており、かつ巻線オーバハング２１の下に入り込むその領域がコイル巻線と結合されている。

ここで電気機械６の用語「巻線オーバハング」とされるのは、ステータ歯へのコイルワイヤもしくは銅線の巻回部のことである。巻線オーバハング２１のゆえに、電気機械６は電気機械６の積層鉄心の長さによって設定されたよりも大きな軸線方向長さを有する。というのもコイルワイヤ巻線が、この領域では積層鉄心から軸線方向に張り出すからである。

電気機械６のステータの周面に半径方向で分散配置されるスタータコイルは、接続リング６Ａ〜６Ｃを介して接触しており、動力電子装置７の３相と結合されている。やはり銅製リングとして実施される接続リング６Ａ〜６Ｃは、スペース上好ましいやり方で少なくとも部分的に半径方向で巻線オーバハング２１の下方に配置されている。個々の相を実現する接続リング６Ａ〜６Ｃは、詳しくは図示しないプラスチック部品内に受容されており、このプラスチック部品を介して電気機械６のステータに固定されている。電気機械６のコイルの巻線端は電気機械６の組立中、接続リング６Ａ〜６Ｃ上に置かれ、そこで固着される。それに続いて接続リング受容部もしくはプラスチック部品は、そしてステータ自体も、硬化性含浸樹脂によって絶縁される。

変速機ハウジング２の内部で接続リング６Ａ〜６Ｃは、ここで脱離可能に実施される接続機構７を介して、変速機ハウジング２に挿通されるスリーブ要素８とそれぞれ結合されている。スリーブ要素８は接続リング６Ａ〜６Ｃの第３接続リング部分６Ｂ３にそれぞれ載置されており、電気的接触を実行する。スリーブ要素８は変速機ハウジング２の外側で接続機構７を介してケーブル留め金具としてのケーブルシュー９とそれぞれ強固に結合されており、ケーブルシュー９はそれぞれ導電性スリーブ要素８の端面８Ａに載置されている。

接続機構７はスリーブ要素８内に延在するボルト要素１０をそれぞれ有し、これらのボルト要素は第３接続リング部分６Ｂ３の領域において、それぞれボルトナット機構１１を介して接続リング６Ａ〜６Ｃと結合されている。変速機ハウジング２の外側に配置されるスリーブ要素８の領域と付設されたケーブルシュー９はハウジング機構１２内に配置されており、このハウジング機構はここで貫通部１３の領域において変速装置の変速機ハウジング２と強固に密封結合されている。

ハウジング機構１２はフランジ状底支持板１４と中間ハウジング部分１５と蓋板１６とを備えて形成されており、ハウジング機構１２は底支持板１４の領域において変速機ハウジング２と強固に密封結合されている。変速機ハウジング２の内部空間を周囲に対して密封するために底支持板１４と変速機ハウジング２との間、底支持板１４と中間ハウジング部分１５との間、そして蓋板１６と中間ハウジング部分１５との間にそれぞれ密封機構１７が設けられており、この密封機構は密封のためにそれぞれ切削溝１８に嵌挿される環状シールリングを含む。

ハウジング機構１２はさらに底支持板１４の領域において、ハウジング機構１２の組立状態のとき、変速機ハウジング２の貫通部１３に一致した開口部２３を備えて形成されており、この開口部の領域に設けられる案内機構２４が底支持板１４と強固に結合されており、この案内機構によってスリーブ要素８はそれぞれに設けられた穴２２を通してハウジング機構１２の内部に案内されている。

ケーブルシュー９に結合された各１つのケーブル機構１９は、中間ハウジング部分１５の領域においてハウジング機構１２から動力電子装置７の方向に案内されており、かつ主にＰＧグランドであるケーブルグランド２０を介してハウジング機構１２と強固に密封結合されている。

こうして電気機械６は、電気機械６の巻線を接触させるために設けられた接続リング６Ａ〜６Ｃがここで電気機械６の組立状態のとき、図２に詳しく示した仕方で貫通部１３の下方もしくは変速機ハウジング２のいわゆる動力取出し窓の下方に配置されているように設計上実施されている。

電気機械６を変速機ハウジング２の内部に組立後、電気機械６の動力接続部の完全化は変速機ハウジング２の貫通部１３もしくは動力取出し窓を通して行われる。その際まず、スリーブ要素８の挿通用に予定された開口部２３を有する底支持板１４が貫通部１３の窓に載せられ、変速機ハウジング２と螺着される。案内機構２４と中間ハウジング部分１５と蓋板１６とを含む端子箱を受容するために、底支持板１４はフランジ部を備えて形成されている。

底支持板１４を変速機ハウジング２と螺着後、案内機構２４が底支持板１４上に螺着される。案内機構２４は３つの穴２２を備えて形成されており、ここで銅製スリーブとして実施されるスリーブ要素８がこれらの穴に押し込まれる。案内機構１８の穴２２は案内機構の組立状態のとき、組み立てられたスリーブ要素８が接続リング６Ａ〜６Ｃの第３接続リング部分６Ｂ３に載置されるように位置合せされている。

引き続き中間ハウジング部分１５が底支持板１４に載せられ、これら両方の部材間の密封は主に環状シールリングとして形成される密封機構１７によって実行される。引き続き動力接続部のケーブル機構１９は所望の長さに裁断され、ケーブルシュー９が備えられる。引き続き、さらにケーブル１９はケーブルシュー９をケーブルグランド２０に押し込まれ、ケーブルグランド２０を締付けることによってハウジング機構１２と強固に密封結合される。

スリーブ要素８の軸線方向長さは、ケーブルシュー９がスリーブ要素８の端面８Ａに載置されるように調整されている。ケーブルシュー９とスリーブ要素８と接続リング６Ａ〜６Ｃとの間の接触は、ボルト要素１０の各１つがケーブルシュー９およびスリーブ要素８の穴を通じて回されることによって固定される。接続リング６Ａ〜６Ｃの第３接続リング部分６Ｂ３の領域において、各１つのボルト要素１０は、それぞれねじブッシュとして実施されるボルトナット機構１１のねじ内に係合し、締付けられる。

最後に蓋板１６が中間ハウジング部分１５に載せられ、変速機ハウジングの内部空間は中間ハウジング部分１５と蓋板１６との間の領域において、やはり密封機構１７もしくは溝１８に嵌挿された環状シールリングによって密封される。

変速装置１のこの実施例において、電気機械６のロータは詳しくは図示しない仕方でハイブリッドシステムの遊星歯車式変速機構のリングギヤと作用結合されている。リングギヤが遊星歯車式変速機構の遊星歯車と噛み合い、これらの遊星歯車はやはり変速機ハウジングに固定された太陽歯車と噛み合っており、電気機械６によって発生するトルクは遊星歯車キャリヤを介して、変速機入力軸の領域において変速装置１の動力流れに導入可能である。

電気機械６は、変速装置１を備えて実施された車両パワートレインの発進機構であり、車両は好ましくは純電気走行モードで、電動機として作動する電気機械６を介して発進される。駆動機械としての内燃機関を備えて実施される従来の車両パワートレインにおいて流体トルクコンバータとして形成される発進機構を介して発進過程中に利用可能な機能性は、電気機械側発進過程では必要とされず、流体トルクコンバータは電気機械６を組付けることによって旧式なものとなる。

内燃機関として形成される駆動機械は、主に摩擦係合式切換要素を介して運転状態に依存して、変速装置１を有する車両パワートレインと連結可能である。切換要素を介して達成される車両パワートレインと駆動機械との間の連結領域が、電気機械６と車両パワートレイン動力取出し部との間の結合領域を基準に配置されており、こうして車両パワートレインの純電気機械側運転中、駆動機械は遮断（停止）状態で車両パワートレインから連結解除可能であり、電気機械６によって一緒に牽引される遮断された駆動機械の領域において、電気機械６の駆動動力は損失なしに効率を高めて動力取出し部の方向に案内可能となっている。

付加的に切換要素によって、切換要素を発進クラッチとして作動させるとき、必要なら駆動機械を介して車両を発進させる可能性がある。

本発明に係る変速装置の他の実施形態において、電気機械６は車両パワートレインの所定の運転状態を実現できるようにするために、別の仕方でも変速装置の動力流れに連結可能である。

１ 変速装置
２ 変速機ハウジング
３ 貫通部
４ 縁領域
５ 領域、コンバータハウジング
６ 電気機械
６Ａ、Ｂ、Ｃ 接続リング
６Ａ１、Ｂ１、Ｃ１ 第１リング部分
６Ａ２、Ｂ２、Ｃ２ 第２接続リング部分
６Ｂ３ 第３接続リング部分
７ 接続機構
８ スリーブ要素
８Ａ スリーブ要素の端面
９ ケーブルシュー
１０ ボルト要素
１１ ボルトナット機構
１２ ハウジング機構
１３ 貫通部
１４ 底支持板
１５ 中間ハウジング部分
１６ 蓋板
１７ 密封機構
１８ 溝
１９ ケーブル機構
２０ ケーブルグランド
２１ 巻線オーバハング
２２ 穴
２３ 開口部
２４ 案内機構

Claims (13)

1. 変速機ハウジング（２）を備えた変速装置（１）であって、さまざまな変速比を実現するための複数の組立体と発進機構である流体トルクコンバータが前記変速機ハウジング内に配置可能であり、前記変速機ハウジング（２）の壁領域に貫通部（３、１３）を設けることができ、前記貫通部の縁領域（４）が補強域として形成されており、前記貫通部を通して前記変速機ハウジング（２）から動力取出し部へとトルクを伝達することができるものにおいて、
   前記変速機ハウジング（２）のうち前記発進機構を配置することができる領域（５）にハイブリッドシステムの少なくとも１つの電気機械（６）が配置されており、前記変速機ハウジング（２）内に配置される前記電気機械（６）と前記変速機ハウジング（２）の外側に設けられる動力電子装置（７）との結合部が、前記変速機ハウジング（２）の前記貫通部の少なくとも１つ（１３）によって案内されていることを特徴とする変速装置。
2. 前記電気機械（６）のロータが前記ハイブリッドシステムの遊星歯車式変速機構のリングギヤと作用結合されており、前記リングギヤが前記遊星歯車式変速機構の遊星歯車と噛み合い、前記遊星歯車は前記変速機ハウジングに固定された太陽歯車とやはり噛み合っており、前記電気機械（６）によって発生するトルクは遊星歯車キャリヤを介して前記変速装置（１）の動力流れに導入可能であることを特徴とする、請求項１記載の変速装置。
3. 前記電気機械（６）が、交流で作動可能な永久磁石同期機として形成されており、前記電気機械の各相が接続リング（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ）と結合されており、前記電気機械（６）の各１つの相の異なるコイル巻線のワイヤは、付属する前記接続リング（６Ａ〜６Ｃ）の前記電気機械（６）に近接した末端とそれぞれ結合されていることを特徴とする、請求項１または２記載の変速装置。
4. 前記接続リング（６Ａ〜６Ｃ）は前記電気機械（６）の軸線方向に延びる第１リング部分（６Ａ１〜６Ｃ１）と、半径方向で前記第１リング部分（６Ａ１〜６Ｃ１）から前記電気機械（６）の半径方向外側領域の方向に延びる第２接続リング部分（６Ａ２〜６Ｃ２）と、前記電気機械（６）の軸線方向に延びる第３接続リング部分（６Ｂ３）とをそれぞれ有することを特徴とする、請求項３記載の変速装置。
5. 前記接続リング（６Ａ〜６Ｃ）はそれぞれ前記第１リング部分（６Ａ１〜６Ｃ１）の領域において、前記電気機械（６）の付属する相のコイル巻線と作用結合されていることを特徴とする、請求項４記載の変速装置。
6. 前記変速機ハウジング（２）の内部で前記接続リング（６Ａ〜６Ｃ）は前記第３接続リング部分（６Ｂ３）の領域において、主に脱離可能な接続機構（７）を介して、変速機ハウジング（２）に挿通されるスリーブ要素（８）とそれぞれ結合されており、前記スリーブ要素（８）はそれぞれ前記第３接続リング部分（６Ｂ３）に載置されていることを特徴とする、請求項４または５記載の変速装置。
7. 前記スリーブ要素（８）は前記変速機ハウジング（２）の外側で接続機構（７）を介してケーブル留め金具（９）とそれぞれ結合されており、前記ケーブル留め金具（９）はそれぞれ前記スリーブ要素（８）の端面（８Ａ）に載置されていることを特徴とする、請求項６記載の変速装置。
8. 前記接続機構（７）は前記スリーブ要素（８）内に延在するボルト要素（１０）をそれぞれ有し、前記ボルト要素は前記第３接続リング部分（６Ｂ３）の領域において、それぞれボルトナット機構（１１）を介して前記接続リング（６Ａ〜６Ｃ）と結合されていることを特徴とする、請求項６または７記載の変速装置。
9. 前記変速機ハウジング（２）の外側に配置される前記スリーブ要素（８）の領域と、付設された前記ケーブル留め金具（９）がハウジング機構（１２）内に配置されており、前記ハウジング機構は前記貫通部（１３）の領域において前記変速機ハウジング（２）と強固に密封結合されていることを特徴とする、請求項７または８記載の変速装置。
10. 前記ハウジング機構（１２）がフランジ状底支持板（１４）と中間ハウジング部分（１５）と蓋板（１６）とを有し、前記ハウジング機構（１２）が前記底支持板（１４）の領域において前記変速機ハウジング（２）と結合されていることを特徴とする、請求項９記載の変速装置。
11. 前記ハウジング機構（１２）は前記底支持板（１４）の領域において、前記ハウジング機構（１２）の組立状態のとき、前記変速機ハウジング（２）の前記貫通部（１３）に一致した開口部を備えて形成されており、前記開口部の領域に設けられる案内機構（１８）が前記底支持板（１４）と強固に結合されており、前記案内機構によって前記スリーブ要素（８）は前記ハウジング機構（１２）の内部に案内されていることを特徴とする、請求項１０記載の変速装置。
12. ケーブル留め金具（９）に結合された各１つのケーブル機構（１９）は、前記中間ハウジング部分（１５）の領域において前記ハウジング機構（１２）から前記動力電子装置（７）の方向に延びており、かつケーブルグランド（２０）を介して前記ハウジング機構（１２）と強固に密封結合されていることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一項記載の変速装置。
13. 前記接続リング（６Ａ〜６Ｃ）の前記第１リング部分（６Ａ１〜６Ｃ１）は、前記電気機械（６）の前記コイル巻線の巻線オーバハング（２１）の半径方向内側に配置されており、かつ前記巻線オーバハング（２１）の下に入り込むその領域が前記コイル巻線と結合されていることを特徴とする、請求項４〜１２のいずれか一項記載の変速装置。

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