JP5650843B2 - 自動車の動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分に基づく自動車の動力伝達装置に関する。

【０００２】
特許文献１から、主要駆動軸を駆動する少なくとも１つの主要駆動系と、この主要駆動系によって駆動される少なくとも１つの補助駆動系と、この補助駆動系によって駆動可能な補助駆動軸と、を備える自動車の動力伝達装置がすでに知られている。
特許文献２は、主要駆動系と補助駆動系とを備える自動車の駆動系を開示しており、この補助駆動系はクラッチによって主要駆動系に連結されるか、又は主要駆動系から連結解除されることができ、補助駆動軸は車軸ディファレンシャルなしに補助駆動系に接続されている。この場合、補助駆動軸は第１及び第２のマルチディスクスクラッチを有している。
特許文献３は補助駆動系がディファレンシャルなしに主要駆動系に接続されている自動車の駆動系を開示している。この場合、補助駆動系の補助駆動軸は、第１及び第２のマルチディスククラッチを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】

独国特許出願公開第１０２００６０４５００７号明細書 独国特許出願公開第４０３９３９２号明細書 米国特許第５８９４９０４号明細書

本発明の課題は、特に、構造的に単純であり、従って特に低コストの自動車の動力伝達装置を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴により解決される。その他の実施形態は、従属請求項に示されている。

本発明は、主要駆動軸を駆動する少なくとも１つの主要駆動系と、この主要駆動系によって駆動される少なくとも１つの補助駆動系と、この補助駆動系によって駆動可能な補助駆動軸と、を備える自動車の動力伝達装置に基づいている。

補助駆動軸が少なくとも車軸ディファレンシャルなしに補助駆動系に接続されていることが提案される。これにより、１つのディファレンシャルを省略できるため、特に構成部品数を少なくすることができる。従って、特に製造コストを下げることができるため、とりわけ低コストの自動車の動力伝達装置を提供することが可能となる。「駆動軸」とは、この場合、特に、自動車を駆動するために設けられている、同軸上に互いに配置された構成部品の配置を意味するものとする。この場合、駆動軸は、駆動トルクを伝達するために、詳細には２つの駆動ホイールと、これらの駆動ホイールの１つとそれぞれトルク耐性に接続されている２つのホイールドライブシャフトと、を含む。この場合、「少なくとも車軸ディファレンシャルなしに」とは、特に、少なくとも駆動軸の駆動ホイール間の回転数を調整するための車軸ディファレンシャルが少なくとも１つ省略されること、すなわち、補助駆動軸の駆動ホイールは、同一回転数でのみ補助駆動系に接続されている、及び／又は接続可能であることを意味するものとする。有利には、主要駆動系と補助駆動系との間で回転数を調整するためのセンタディファレンシャルも省略される。

さらに、自動車の動力伝達装置は、２つのホイールドライブシャフトを同一回転数で補助ドライブシャフトに接続するために設けられている変換ギヤを有していることが提案される。これにより、補助駆動軸を、構造的に特に簡単に、補助駆動系に接続することができる。「同一回転数で接続する」とは、この場合、特に、ホイールドライブシャフトの回転数が常に同一であり、ホイールドライブシャフトは、特に、補助駆動軸に対して固定したギヤ比を有していることを意味するものとする。

さらに、補助駆動軸は第１の連結ユニットと第２の連結ユニットとを有しており、これらのユニットは、２つのホイールドライブシャフトを個別に補助ドライブシャフトに接続するために設けられている。これにより、２つの駆動軸用のディファレンシャル機能を、構造的に簡単に実現することができる。「ディファレンシャル機能」とは、この場合、特に、調整機能を意味するものとし、この調整機能は２つの駆動ホイール間の回転数の差を提供するために設けられている。「連結ユニット」とは、特に、回転可能に配置されている２つのシャフトをトルク耐性に互いに接続するために設けられているユニットを意味するものとする。

さらに、自動車の動力伝達装置は、ノーマルモード、スタンバイモード、補助モードを作動するために設けられている制御及び／又は調整ユニットを有していることが提案される。これにより、自動車の動力伝達装置を、走行状況に最も有利な作動モードに簡単に調整することができる。「ノーマルモード」とは、この場合、特に、駆動トルクが主要駆動軸の駆動ホイールによってのみ伝達される作動モードを意味するものとする。「補助モード」とは、この場合、特に、駆動トルクが主要駆動軸と補助駆動軸との駆動ホイールによって伝達される作動モードを意味するものとする。「スタンバイモード」とは、特に、ノーマルモード及び補助モードとは区別され、特に補助モードを作動するために設けられている作動モードを意味するものとする。「制御及び／又は調整ユニット」とは、特に、少なくとも１つの制御装置を備えるユニットを意味するものとする。制御装置とは、特に、プロセッサユニットと、メモリユニットと、そのメモリユニットに保存されている作動プログラムと、を備えるユニットを意味するものとする。基本的に、この制御及び／又は調整ユニットは、互いに接続されている複数の制御装置を有することができ、これらの制御装置は、好ましくは、特にＣＡＮバスシステムなどのバスシステムによって相互通信するために設けられている。「設けられている」とは、特に、特別にプログラムされている、装備されている及び／又は設計されていることを意味するものとする。

さらに、制御及び／又は調整ユニットは、スタンバイモードに切り替えるために、両方の連結ユニットの一方を開くために設けられていることが提案される。これにより、ディファレンシャル機能を簡単に作動させることができる。

さらに、制御及び／又は調整ユニットは、スタンバイモードに切り替えるために、両方の連結ユニットの一方を閉めるために設けられていることが提案される。これにより、ディファレンシャル機能を特に有利に作動させることができる。

もう１つの実施形態では、制御及び／又は調整ユニットは、補助モードに切り替えるために、両方の連結ユニットを閉めるために設けられていることが提案される。これにより、特に簡単に、２つの駆動ホイールによって駆動を行うことができる。

さらに、制御及び／又は調整ユニットは、主要駆動軸のスリップに応じて補助モードを作動するために設けられていることが提案される。これにより、有利かつ簡単な方法で主要駆動軸のスリップに対抗することができる。「主要駆動軸のスリップ」とは、この関連においては、特に、主要駆動軸の駆動ホイールの少なくとも１つがスリップすることを意味するものとする。制御及び／又は調整ユニットは、特に、主要駆動軸と駆動力のない補助駆動軸との間の回転数差を用いて、主要駆動軸のスリップを検出することができる。

さらに、制御及び／又は調整ユニットは、規定の境界速度より下で、スタンバイモード又は補助モードを作動するために設けられていることが提案される。これにより、自動車の動力伝達装置は、とりわけ簡単に補助モードへの準備を整えることができることから、補助モードを極めて迅速に実施することができる。「境界速度」とは、この場合、特に、自動車が前進するときの規定された速度を意味するものとする。この境界速度は、好ましくは最大５０ｋｍ／ｈであり、有利には４０ｋｍ／ｈ及び特に有利には３０ｋｍ／ｈである。

さらに、制御及び／又は調整ユニットは、ノーマルモードに切り替えるために、両方の連結ユニットを開くために設けられていることが提案される。これにより、ノーマルモードでは、特に損失の少ない、極めて有利な自動車の駆動を行うことができる。

さらに、制御及び／又は調整ユニットは、境界速度より上で、ノーマルモードを作動するために設けられていることが提案される。これにより、特に比較的高い速度では極めて有利な駆動を行うことができる。

さらに、両方の連結ユニットの少なくとも１つが負荷制限可能であることが提案される。これにより、連結ユニットの一方は有利に負荷をかけて開くことができることから、特に有利に、不安定な作動状態を防止及びび／又は解除することができる。「負荷制限可能」とは、この場合、特に、連結ユニットがトルクを伝達する間、連結ユニットは開いていることができることを意味している。好ましいのは、連結ユニットが負荷制限でのみ、すなわち負荷なしでのみ切り替え可能であり、負荷制限可能であることである。

さらに、本発明に基づき、自動車の動力伝達装置、特に、主要駆動軸を駆動する少なくとも１つの主要駆動系と、この主要駆動系によって駆動される少なくとも１つの補助駆動系とを備え、この補助駆動系は補助駆動軸を駆動する、自動車の動力伝達装置のための方法が提案され、この補助駆動軸は、車軸ディファレンシャルなしで補助駆動系によって駆動される。

その他の利点は、以下の図から説明される。図には、本発明の実施例が示されている。この図、説明及び請求項には、組合せの形で多数の特徴が含まれている。当業者は、これらの特徴を個々においても有利なものとみなし、その他の有効な組合せにまとめるであろう。

図１は、自動車（図示されていない）の、本発明に基づく動力伝達装置を備える駆動系を示している。

図１は、自動車（図示されていない）の、本発明に基づく動力伝達装置を備える駆動系を示している。この自動車の駆動系は、トラックの駆動系として形成されている。この自動車の駆動系は、主要駆動系１０と補助駆動系１２とに分割されている。この自動車の駆動系は、主要駆動系１０によって常に駆動される主要駆動軸１１と、補助駆動系１２によって駆動可能な補助駆動軸１３とを有している。補助駆動軸１３は、車軸ディファレンシャルなしに補助駆動系１２に接続されている。主要駆動系１０は２つの駆動ホイール２１、２２を含み、これらのホイールは主要駆動軸１１によって駆動可能である。補助駆動軸１２は、第１の駆動ホイール２３と第２の駆動ホイール２４とを有し、これらのホイールは、補助駆動軸１３によって駆動可能である。駆動ホイール２１、２２、２３、２４によって、この自動車は駆動可能である。

主要駆動系１０は、常に主要駆動軸１１を駆動している。主要駆動系１０は、ドライブシャフト２５、駆動歯車２６、ファイナルドライブ２７、ディファレンシャルロック２８を有している。ドライブシャフト２５は、自動車の駆動系にトルクを送り込む。駆動歯車２６は、ドライブシャフト２５によって駆動される。駆動歯車２６は、主要駆動軸１１のファイナルドライブ２７を駆動する。ファイナルドライブ２７はディファレンシャルを含んでいる。ドライブシャフト２５は、常に主要駆動軸１１のファイナルドライブ２７に連結されている。主要駆動軸１１のファイナルドライブ２７は、主要駆動軸１１の駆動ホイール２１、２２を駆動する。ディファレンシャルロック２８は、必要に応じて、駆動ホイール２１、２２をトルク耐性に互いに接続することによってディファレンシャルをロックする。ドライブシャフト２５は、駆動歯車２６によって、常に主要駆動軸１１に連結されている。

連結可能な補助駆動軸１３を主要駆動系又は常に駆動される主要駆動軸１１に接続するため、補助駆動系１２は連結装置２９を有している。この連結装置２９は、補助駆動系１２を主要駆動系１０に接続する。連結装置２９は、マルチディスククラッチとして形成されている。この連結装置２９は、トルク耐性な接続を確立するために、それぞれ摩擦ライニングを有する多数のディスクを有している。摩擦結合による接続を確立するため、連結装置２９のディスクは互いに押されており、ディスクの摩擦ライニングは摩擦接触状態にある。

補助駆動系１２は、補助ドライブシャフト１７、第１のホイールドライブシャフト１５及び第２のホイールドライブシャフト１６を有している。補助駆動軸１３を主要駆動系１０に固定接続するため、この自動車の動力伝達装置は変換ギヤ１４を有している。この変換ギヤ１４は、補助ドライブシャフト１７を同一回転数でホイールドライブシャフト１５、１６に接続する。変換ギヤ１４は２つの歯車３０、３１を有している。第１の歯車３０は、トルク耐性に補助ドライブシャフト１７に接続されており、ベベルギャとして形成されている。第２の歯車３１は、トルク耐性に補助駆動軸１３に接続されており、ベベルギャとして形成されている。第１の歯車３０と第２の歯車３１とは互いにかみ合っており、それによってトルクを補助ドライブシャフト１７から補助駆動軸１３に伝達することができる。

ディファレンシャル機能を引き受けるため、補助駆動軸１３は、第１の連結ユニット１８と第２の連結ユニット１９とを有している。連結ユニット１８、１９は、補助駆動軸１３上に、動力の伝達方向において、変換ギヤ１４の後に配置されている。連結ユニット１８は、動力の伝達方向において、変換ギヤ１４と第１の駆動ホイール２３との間に配置されている。連結ユニット１９は、動力の伝達方向において、変換ギヤ１４と第２の駆動ホイール２４との間に配置されている。連結ユニット１８、１９は、ポジティブ結合のかみ合いクラッチとして形成されている。

連結ユニット１８により、ホイールドライブシャフト１５はトルク耐性に補助ドライブシャフト１７に接続可能である。連結ユニット１８は、２つの作動状態を有している。第１の作動状態では、連結ユニット１８は開かれている。開いた状態では、ホイールドライブシャフト１５は補助ドライブシャフト１７から切り離されている。連結ユニット１８は、負荷制限可能な連結ユニットとして形成されている。このために、かみ合いクラッチとして形成されている連結ユニット１８は、例えば正の角をもつツメを有している。

連結ユニット１９により、ホイールドライブシャフト１６はトルク耐性に補助ドライブシャフト１７に接続可能である。連結ユニット１９は、２つの作動状態を有している。第１の作動状態では、連結ユニット１９は開かれている。開いた状態では、ホイールドライブシャフト１６は補助ドライブシャフト１７から切り離されている。

連結ユニット１８、１９を作動するため、この自動車の動力伝達装置は切替えユニット３２を有している。この切替えユニット３２は、３ポジション・シリンダを有している。切替えユニット３２は３つの切替えポジションを有している。第１の切替えポジションでは、連結ユニット１８と連結ユニット１９とが開かれている。第２の切替えポジションでは、連結ユニット１８と連結ユニット１９とが閉められている。第３の切替えポジションでは、連結ユニット１８と連結ユニット１９とが閉められている。切替えユニット３２は基本ポジションを有しており、このポジションにおいて切替えユニット３２は非作動状態にある。この基本ポジションは第１の切替えポジションとして形成されている。基本的に、この切替えユニット３２は、当業者には意味があると思われるその他の方法で、例えば２ポジション・シリンダなどによって形成されることも可能である。

自動車駆動系の連結装置２９、第１の連結ユニット１８及び第２の連結ユニット１９の自動作動又は自動化された作動のため、この自動車の動力伝達装置は制御及び調整ユニット２０を有している。切替えユニット３２は、この制御及び調整ユニット２０によって制御されている。制御及び調整ユニット２０は、補助駆動系１２の接続を調整するために設けられている。制御及び調整ユニット２０は３つの作動モードを有している。制御及び調整ユニット２０は、ノーマルモード、スタンバイモード、補助モードを有し、作動モードのいずれかを実施するために設けられている。

ノーマルモードでは、連結装置２９が開かれている。トルクは補助駆動系１２には伝達されない。ノーマルモードのためには、制御及び調整ユニット２０が切替えユニット３２を第１の切替えポジションに接続する。補助駆動軸１３の連結ユニット１８、１９が開かれていることにより、駆動ホイール２３、２４は自由に回転することができる。制御及び調整ユニット２０は、３０ｋｍ／ｈの境界速度以降で、ノーマルモードを実施するために設けられている。

スタンバイモードでは、制御及び／又は調整ユニット２０が、両方の連結ユニット１８、１９の一方を閉めるために設けられている。そのために、制御及び調整ユニット２０は、スタンバーモードにおいて切替えユニット３２を第２の切替えポジションに接続する。スタンバイモードでは、連結装置２９が開かれている。トルクはドライブシャフト２５から補助駆動系１２には伝達されない。連結ユニット１８は開かれている。トルクは補助ドライブシャフト１７からホイールドライブシャフト１５には伝達されない。連結ユニット１９は閉められており、補助ドライブシャフト１７をトルク耐性にホイールドライブシャフト１６に接続する。制御及び調整ユニット２０は、３０ｋｍ／ｈの境界速度でスタンバイモードを作動するために設けられている。

補助モードでは、連結装置２９が閉められている。この補助モードでは、制御及び／又は調整ユニット２０が、両方の連結ユニット１８、１９を閉めるために設けられている。そのために、制御及び調整ユニット２０は、補助モードにおいて切替えユニット３２を第３の切替えポジションに接続する。制御及び／又は調整ユニット２０は、速度が３０ｋｍ／ｈ未満で、少なくとも１つの駆動ホイール２１、２２の空転に相当する主要駆動軸１１のスリップが検知された場合に、この補助モードを作動するために設けられている。

制御及び調整ユニット２０は、詳しく図に示されていないセンサによって自動車の速度を常に感知している。制御及び調整ユニット２０によって、車速が境界速度を下回っていると検知されると、このユニットはスタンバイモードに切り替わる。そのために、制御及び調整ユニットは、切替えユニット３２を第２の切替えポジションに接続し、それによって連結ユニット１９を閉める。ホイールドライブシャフト１６は、補助ドライブシャフト１７に接続される。これにより、補助ドライブシャフト１７は加速され、駆動ホイール２４と同じ回転数を有する。駆動ホイール２３は補助ドライブシャフト１７から切り離されている。これにより、駆動ホイール２４の回転数は駆動ホイール２３の回転数に対して異なることができる。従って、ディファレンシャル機能が発生する。

スタンバイモードの間、すなわち車速が境界速度未満である場合、制御及び調整ユニット２０が主要駆動軸１１のスリップを検知すると、この制御及び調整ユニット２０は補助モードを作動する。そのために、制御及び調整ユニットは、切替えユニット３２を第３の切替えポジションに接続し、それによって連結ユニット１８を閉める。連結ユニット１９は閉められたままである。駆動ホイール２３、２４は、連結ユニット１８、１９によって互いに固定接続されている。制御及び調整ユニット２０は連結装置２９を閉め、それによって補助駆動系１２をドライブシャフト２５に接続する。これにより、駆動ホイール２３、２４が同様に駆動され、それによって、常にドライブシャフト２５に接続されている駆動ホイール２１、２２の負担を軽減する。

制御及び調整ユニット２０によって、車速が境界速度よりも大きいことが検知されると、制御及び調整ユニット２０は補助モードからノーマルモードに切り替わる。そのために、この制御及び調整ユニット２０は、切替えユニット３２を再びニュートラルポジションに切り替える。両方の連結ユニット１８、１９が開かれる。基本的に、この制御及び調整ユニット２０は、補助モードを停止するために、その他の又はさらなるカットオフパラメータも評価することができる。例えば、制御及び調整ユニット２０が、規定の時間経過の間に主要駆動軸１１のスリップが発生しなかった場合に補助モードを停止することが考えられる。

Claims (14)

1. 主要駆動軸（１１）を駆動する少なくとも１つの主要駆動系（１０）と、該主要駆動系（１０）によって駆動される少なくとも１つの補助駆動系（１２）と、該補助駆動系（１２）によって駆動可能な補助駆動軸（１３）と、を備え、前記補助駆動軸（１３）は、車軸ディファレンシャルなしに前記補助駆動系（１２）に接続されている自動車の動力伝達装置であって、
   前記補助駆動系（１２）がマルチディスククラッチ（２９）によって前記主要駆動系（１０）に接続されており、前記補助駆動軸（１３）は、ディファレンシャル機能を引き受けるために第１及び第２のかみ合いクラッチ（１８、１９）を有していることを特徴とする、自動車の動力伝達装置。
2. 前記補助駆動軸（１３）の２つのホイールドライブシャフト（１５、１６）を同一回転数で前記補助駆動系（１２）の補助ドライブシャフト（１７）に接続するために設けられている変換ギヤ（１４）を特徴とする、請求項１に記載の自動車の動力伝達装置。
3. 前記第１及び第２のかみ合いクラッチ（１８、１９）は、２つの前記ホイールドライブシャフト（１５、１６）を個別に前記補助ドライブシャフト（１７）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２に記載の自動車の動力伝達装置。
4. ノーマルモード、スタンバイモード、及び補助モードを作動するために設けられている制御及び／又は調整ユニット（２０）を特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の自動車の動力伝達装置。
5. 前記制御及び／又は調整ユニット（２０）は、前記スタンバイモードに切り替えるために、両方の前記かみ合いクラッチ（１８、１９）の一方を開き、他方を閉じるために設けられていることを特徴とする、請求項３及び４に記載の自動車の動力伝達装置。
6. 前記制御及び／又は調整ユニット（２０）は、前記補助モードに切り替えるために、両方の前記かみ合いクラッチ（１８、１９）を閉じるために設けられていることを特徴とする、少なくとも請求項３及び４に記載の自動車の動力伝達装置。
7. 前記制御及び／又は調整ユニット（２０）は、前記主要駆動軸（１１）のスリップに応じて前記補助モードを作動するために設けられていることを特徴とする、少なくとも請求項４に記載の自動車の動力伝達装置。
8. 前記制御及び／又は調整ユニット（２０）は、規定の境界速度より下で、前記スタンバイモード又は前記補助モードを作動するために設けられていることを特徴とする、少なくとも請求項４に記載の自動車の動力伝達装置。
9. 前記制御及び／又は調整ユニット（２０）は、前記ノーマルモードに切り替えるために、両方の前記かみ合いクラッチ（１８、１９）を開くために設けられていることを特徴とする、少なくとも請求項３及び４に記載の自動車の動力伝達装置。
10. 前記制御及び／又は調整ユニット（２０）は、前記境界速度より上で前記ノーマルモードを作動するために設けられていることを特徴とする、少なくとも請求項４に記載の自動車の動力伝達装置。
11. 両方の前記かみ合いクラッチ（１８、１９）の少なくとも１つが負荷制限可能であることを特徴とする、少なくとも請求項３及び４に記載の自動車の動力伝達装置。
12. 主要駆動軸（１１）を駆動する少なくとも１つの主要駆動系（１０）と、該主要駆動系（１０）によって駆動される少なくとも１つの補助駆動系（１２）とを備え、該補助駆動系は補助駆動軸（１３）を駆動する、自動車の動力伝達装置のための方法であって、
    前記補助駆動軸（１３）は、車軸ディファレンシャルなしで前記補助駆動系（１２）によって駆動されるものであり、前記補助駆動系（１２）がマルチディスククラッチ（２９）によって前記主要駆動系（１０）に接続されており、前記補助駆動軸（１３）は、ディファレンシャル機能を引き受けるために第１及び第２のかみ合いクラッチ（１８、１９）を有していることを特徴とする、方法。
13. 前記第１及び第２のかみ合いクラッチ（１８、１９）が、前記補助駆動軸（１３）の２つのホイールドライブシャフト（１５、１６）を個別に前記補助駆動系（１２）の補助ドライブシャフト（１７）に接続することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. スタンバイモードに切り替えるために、両方の前記かみ合いクラッチ（１８、１９）の一方が開かれ、他方が閉じられることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
    

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