JP6062956B2 - ２つの電動機を有する純電気駆動可能な自動車のドライブトレイン - Google Patents

Description

本発明は、純電気駆動可能な自動車のドライブトレインであって、ディファレンシャルを有する車軸と、２つの電気機械とを有し、車軸が、少なくとも１つの歯車機構を介して電気機械によって駆動可能であるドライブトレインに関する。

電気駆動可能な土木用車両に関して、または４輪駆動機構を備える農業用車両に関して使用される上記ドライブトレインは、（特許文献１）から知られている。前記ドライブトレインは、２つの電気機械を有する。これらの電気機械は、走行方向で自動車の後車軸の上方に配置され、後車軸の前に配置された平歯車機構と協働する。歯車機構は、１つのシャフトまたは２つのシャフトを介してディファレンシャルに接続される。ディファレンシャルは、自動車の２つの車軸、すなわち後車軸と前車軸とに割り当てられる。

ドイツ特許公開第６００ １３ ３４０ Ｔ２号明細書

本発明の目的は、純電気的に駆動可能な自動車でのドライブトレインであって、様々な走行状況において特に良好な効率で走行することを可能にするドライブトレインを提供することである。

上記目的は、特許請求項１の特徴に従って設計されるドライブトレインによって実現される。

したがって、純電気駆動可能な自動車のドライブトレインは、２つの電気機械を有する。２つの電気機械の一方（第１の電気機械と呼ぶ）は、第１の歯車機構と協働し、２つの電気機械の他方（第２の電気機械と呼ぶ）は、第２の歯車機構と協働する。第１の歯車機構は、第１の切り替え可能なクラッチを介してディファレンシャルの入力歯車に接続可能であり、車軸の２つの車軸区域を駆動させる。これらの車軸区域は、ディファレンシャルの異なる出力に接続される。第１のクラッチが開いているとき、第１の歯車機構は、第２のクラッチを介して車軸の第１の車軸区域に接続可能であり、第１のクラッチが開いているとき、第２の歯車機構は、第３のクラッチを介して車軸の第２の車軸区域に接続可能である。

２つの電気機械と、電気機械に割り当てられた２つの歯車機構と、３つのクラッチとを備えるドライブトレインのこの構成により、第１の電気機械のみを、第１の電気機械に割り当てられた第１の歯車機構、および前記第１の歯車機構に割り当てられたディファレンシャルを介して駆動することによって、車軸の２つの車軸区域を駆動可能となるか、または、駆動力をディファレンシャルに導入せず、代わりに、各車軸区域を、各車軸区域に割り当てられた電気機械によって直接駆動可能となる。車軸のそれぞれの車軸区域のこの独立式駆動により、それぞれの車軸区域に割り当てられた自動車の車輪すなわち自動車の走行車輪の独立各輪駆動が可能となる。その結果、車軸の車軸区域または車軸の車輪のトルクベクタリングが可能となる。前記トルクベクタリングは、一方または他方の車輪の車軸区域での制動介入による損失を何ら引き起こさない。

ディファレンシャルを介して力が伝達される走行モードでは、第１のクラッチが閉じられており、他の２つのクラッチ（第２および第３のクラッチ）が開かれているときには、一方の電気機械（第１の電気機械）のみが作動される。逆に、独立各輪駆動では、第１のクラッチが開かれ、第２および第３のクラッチは閉じられる。

一方の電気機械（第１の電気機械）のみによる自動車の走行は、エネルギー消費を抑えた走行状況の場合に有利である。特に、ドライビングダイナミクス的に危険な走行状況であるときは常に、独立各輪駆動に切り替えられる。前記のようなドライビングダイナミクス的に危険な走行状況は、特に、安全面で危険な状況であり、車両に対する安定性介入が必要とされる。

２つの電気機械と、３つのクラッチとは、好ましくは制御手段を有する。制御手段により、第１の電気機械の作動中に、第１のクラッチが閉じられ、第２および第３のクラッチが開かれるか、または２つの電気機械の作動中に、第１のクラッチが開かれ、第２および第３のクラッチが閉じられる。

歯車機構は、好ましくは、平歯車機構として設計される。これらは、比較的小さな構成空間内に収納することができる。特に、歯車機構は、同一の伝達比を有する。

電気機械は、特に、自動車の走行方向に対して横向きに配置される。

ドライブトレインは、好ましくは、乗用車の形態である自動車で使用される。前記乗用車は、特にスポーツカーである。前記自動車、特に乗用車またはスポーツカーは、好ましくは後輪駆動の形態である。したがって、２つの電気機械が、自動車またはドライブトレインの後部領域に配置される。２つの電気機械が後車軸の後ろに配置される場合に特に有利であると考えられる。

しかしながら、基本的には、自動車は、前輪駆動の形態とすることもできる。

ドライブトレインに割り当てられる車輪は、特に、プロペラシャフトを介して個別に懸架される。したがって、ドライブトレインは、固定車軸を有しない。

本発明のさらなる特徴は、独立請求項、添付図面、および、図面に示される好ましい例示的実施形態の説明から明らかになるが、本発明は、それらの例示的実施形態に限定されない。

本発明によるドライブトレインの好ましい実施形態の概略図である。

図１による例示的実施形態は、純電気駆動可能な自動車用のドライブトレインを示す。自動車は、特に乗用車、具体的にはスポーツカーである。自動車の後車軸に割り当てられたドライブトレイン、さらに、自動車の駆動車軸でない前車軸が図示されている。

独立懸架式サスペンションを備えるドライブトレイン１は、第１の後車軸２を有する。自動車の前方走行方向３（以下では「走行方向」と呼ぶ）に対して、後車軸２は、左側車軸区域４と、右側車軸区域５とを有する。後車軸２の左右の車輪は、参照番号６で表され、後車軸２の車軸区域４および５に関する軸受は、参照番号７で表される。後車軸２の車軸区域４および５はプロペラシャフトを有する。

自動車は、さらに、駆動車軸でない第２の前車軸８を有する。この車軸８も、独立懸架式サスペンションを有する。前車軸８は、左側車軸区域９と、右側車軸区域１０とを有する。前車軸８の左右の車輪は、参照番号１１で表され、前車軸８の車軸区域９および１０に関する軸受は、参照番号１２で表される。前車軸８の車軸区域９および１０も同様にプロペラシャフトを有する。

後車軸２は、２つの電気機械１３および１４によって駆動可能である。ここで、電気機械１３は、歯車機構１５と協働し、電気機械１４は、歯車機構１６と協働する。歯車機構１５および１６は、後車軸２の実質的に後ろに配置され、２つの電気機械１３および１４はそれぞれ、走行方向３に対して横向きに配置される。したがって、電気機械１３または１４の被動シャフト１７によって示されるそれぞれの電気機械１３または１４の回転軸は、走行方向３に配置される。

それぞれの電気機械１３または１４の固定子は、参照番号１８で表される。被動シャフト１７が接続されるそれぞれの電気機械１３または１４の回転子は、参照番号１９で表される。それぞれの被動シャフト１７は、軸受２０に取り付けられる。

２つの電気機械１３、１４の被動シャフト１７は、同じ幾何学軸上に配置される。したがって、電気機械１３および１４の固定子１８の回転軸は、その幾何学軸に対応する。

以下にさらに述べるわずかな相違点を除いて、２つの歯車機構１５、１６は、車両の長手方向軸に対して鏡映対称に配置され、同一の設計である。したがって、それらは同一の伝達比を有する。歯車機構は、平歯車機構として設計される。

それぞれの歯車機構１５または１６は、ピニオン２１を有する。ピニオン２１は、一体回転するように被動シャフト１７に接続され、平歯車として設計される。前記ピニオン２１は、それぞれの歯車機構１５または１６の平歯車２２と噛み合う。平歯車２２は、一体回転するようにシャフト２３に接続される。前記シャフト２３は、端部側で軸受２４内に取り付けられる。ピニオン２５が、平歯車２２に隣接して配置され、一体回転するようにシャフト２３に接続される。歯車機構１６のピニオン２５は、平歯車２６と噛み合う。平歯車２６は、車軸２の右側車軸区域５内に自由に回転可能となるように取り付けられる。平歯車２６は、一体回転するようにクラッチ部品２７に接続される。クラッチ部品２７はクラッチ部品２８と作動可能な位置にすることができる。クラッチ部品２８は、一体回転するように右側車軸区域５に接続される。

平歯車２６と比べて変更されている平歯車２９は、他方の歯車機構１５のピニオン２５と協働する。平歯車２６と同様に、前記平歯車２９は、車軸２の車軸区域、本発明の場合は左側車軸区域４内に、自由に回転可能となるように取り付けられ、一体回転するようにクラッチ部品３０に接続される。クラッチ部品３０は、クラッチ部品２７に対応する様式で設計される。前記クラッチ部品３０はクラッチ部品３１と作動可能な位置にすることができる。クラッチ部品３１は、一体回転するように左側車軸区域４に接続され、これに関し、構成および配置はクラッチ部品２８に対応する。

左側車軸区域４に割り当てられた平歯車２９は、平歯車２９がクラッチ部品３２を回転しないように受け取る点で、右側車軸区域５に割り当てられた平歯車２６とは基本的に異なる。クラッチ部品３２はクラッチ部品３３と作動可能に接続させることができる。クラッチ部品３３は切り替え可能であり、それにより、平歯車２９とディファレンシャル３５の入力歯車３４との間で、回転しない接続を形成することができる。２つの車軸区域４および５は、ディファレンシャル３５の２つの出力に、一体回転するように接続される。

したがって、クラッチ部品３２および３３は、第１の切り替え可能なクラッチ３６を形成し、クラッチ部品３０および３１は、第２の切り替え可能なクラッチ３７を形成し、クラッチ部品２７および２８は、第３の切り替え可能なクラッチ３８を形成する。２つの電気機械の一方、特に電気機械１３によって車両を走行させれば十分であり、エネルギー節約モードでの走行が行われる第１の走行状況では、第１のクラッチ３６は閉じられ、第２および第３のクラッチ３７、３８は開かれる。電気機械１４はオフに切り替えられる。したがって、電気機械１３のみが、歯車機構１５、したがって平歯車２９およびクラッチ３６を介してディファレンシャル３５にトルクを伝達し、そこから２つの車軸区域４および５を介して車輪６に伝達する。

対照的に、ドライビングダイナミクス的に危険な状況の場合には、後車軸２の車輪６を個別に駆動することができる。第１のクラッチ３６が開かれ、第２および第３のクラッチ３７、３８が閉じられる。ここで、力は、ディファレンシャル３５を介して後車軸２の車軸区域４および５に伝達されるのではなく、第１のトルク列において、電気機械１３から、電気機械１３に割り当てられた歯車機構１５を介してクラッチ３７に、さらにそこから、左側車軸区域４、および左側車軸区域４に割り当てられた車輪６に伝達が行われる。電気機械１４は、第２のトルク経路によって、歯車機構１６を介して、閉じたクラッチ３８に接続される。したがって、右側車軸区域５、および右側車軸区域５に割り当てられた車輪６は、前記クラッチ３８を介して駆動される。電気機械１３、１４の異なるトルクにより、２つの車軸区域４および５に異なるトルクを導入することが可能となり、したがって、独立各輪駆動により、後車軸２のトルクベクタリングが可能となる。

２つの電気機械１３および１４と、３つのクラッチ３６、３７、３８とは、制御手段を有する。この制御手段により、第１の電気機械１３の作動中に、第１のクラッチ３６が閉じられ、第２および第３のクラッチ３７、３８が開かれるか、または２つの電気機械１３、１４の作動中に、第１のクラッチ３６が開かれ、第２および第３のクラッチ３７、３８が閉じられる。

Claims (8)

1. ディファレンシャル（３５）を有する車軸（２）と、２つの電気機械（１３、１４）とを備え、前記車軸（２）が、前記電気機械（１３、１４）によって、少なくとも１つの歯車機構（１５、１６）を介して駆動可能である純電気駆動可能な自動車のドライブトレイン（１）において、第１の電気機械（１３）が、第１の歯車機構（１５）と協働し、第２の電気機械（１４）が、第２の歯車機構（１６）と協働し、前記第１の歯車機構（１５）が、第１の切り替え可能なクラッチ（３６）を介して前記ディファレンシャル（３５）の入力歯車（３４）に接続可能であり、前記車軸（２）の２つの車軸区域（４、５）を駆動させ、前記車軸区域が、前記ディファレンシャル（３５）の異なる出力に接続され、前記第１のクラッチ（３６）が開いているときに、前記第１の歯車機構（１５）が、第２のクラッチ（３７）を介して前記車軸（２）の第１の車軸区域（４）に接続可能であり、前記第１のクラッチ（３６）が開いているときに、前記第２の歯車機構（１６）が、第３のクラッチ（３８）を介して前記車軸（２）の第２の車軸区域（５）に接続可能であり、
   更に、２つの前記電気機械（１３、１４）と３つの前記クラッチ（３６、３７、３８）とが、制御手段を有し、前記制御手段により、前記第１の電気機械（１３）の作動中に、前記第１のクラッチ（３６）が閉じられ、前記第２および第３のクラッチ（３７、３８）が開かれる、または、前記２つの電気機械（１３、１４）の作動中に、前記第１のクラッチ（３６）が開かれ、前記第２および第３のクラッチ（３７、３８）が閉じられる、ことを特徴とするドライブトレイン（１）。
2. 前記車軸（２）が、前記自動車の後車軸であることを特徴とする請求項１に記載のドライブトレイン。
3. 前記電気機械（１３、１４）が、前記後車軸（２）の近く、特に前記後車軸の後ろに配置されることを特徴とする請求項２に記載のドライブトレイン。
4. 乗用車、特にスポーツカーのドライブトレイン（１）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項のドライブトレイン。
5. 前記歯車機構（１５、１６）が、平歯車機構として設計されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のドライブトレイン。
6. 前記歯車機構（１５、１６）が、同一の伝達比を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のドライブトレイン。
7. 前記電気機械（１３、１４）が、前記自動車の走行方向に対して横向きに配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のドライブトレイン。
8. 前記第１の車軸（２）が、プロペラシャフトを有する２つの車軸区域（４、５）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のドライブトレイン。

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