JP6120956B2

JP6120956B2 - 操作装置を備えるクラッチ装置

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Publication number: JP6120956B2
Application number: JP2015516557A
Authority: JP
Inventors: フォーゲルフローリアン
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2033-06-05
Also published as: DE102013210451A1; CN104364544A; US20150122606A1; EP2861884B1; JP2015519527A; DE112013002950A5; CN104364544B; US9518622B2; WO2013186101A1; EP2861884A1

Description

本発明は、特に内燃機関とステータ及びロータを有する電気機械とトランスミッション装置とを有する自動車のパワートレーン用の、操作装置を備えるクラッチ装置であって、クラッチ装置は、パワートレーンにおいて内燃機関と電気機械及びトランスミッション装置との間に配置可能であり、クラッチ装置と操作装置とは、電気機械のロータ内に組み込まれており、操作装置は、第１のカム及び第２のカムを有する調節可能なカム装置と、中空車、太陽車、公転車及び腕を有する公転車伝動装置（Ｕｍｌａｕｆｒａｅｄｅｒｇｅｔｒｉｅｂｅ）とを有するクラッチ装置に関する。

独国特許出願公開第１０２００８００６０６２号明細書において、内燃機関とスタータジェネレータとを有する自動車内のパワートレーンであって、オイル中で動作する発進クラッチを用いて、内燃機関とスタータジェネレータ及びトランスミッションとの間の力伝達経路で回転結合が形成可能であり、スタータジェネレータのロータが少なくとも間接的にクラッチカバーに支持されており、クラッチカバーが相対回動不能かつ油密にトランスミッションのクラッチハウジングに結合されており、これによりパワートレーンを比較的安価かつ省スペースに構成することが可能なパワートレーンが公知である。

独国特許出願公開第１０２０１００４８８３０号明細書において、クランク軸を有する内燃機関とトランスミッション入力軸を有するトランスミッションとを有する自動車のパワートレーン内のクラッチユニットであって、第１のカウンタプレッシャプレートと、軸方向で移動可能かつ相対回動不能に第１のカウンタプレッシャプレートに収容され、皿ばねにより第１のカウンタプレッシャプレートに対して、トランスミッション入力軸に相対回動不能に結合される第１のクラッチディスクの摩擦ライニングの介在下で締め付けられる第１の圧着プレートとを有する第１の摩擦クラッチと、第２のカウンタプレッシャプレートと、軸方向で移動可能かつ相対回動不能に第２のカウンタプレッシャプレートに収容され、第２のカウンタプレッシャプレートに向かって、トランスミッション入力軸に結合される第２のクラッチディスクの摩擦ライニングの介在下で締め付け可能な圧着プレートとを有する第２の摩擦クラッチとを備えるクラッチユニットにおいて、第２のカウンタプレッシャプレートは、有効にクランク軸に結合され、第１のカウンタプレッシャプレートは、第２のカウンタプレッシャプレートに相対回動可能に支承され、第１のカウンタプレッシャプレートと第２の圧着プレートとの間に、軸方向で有効なカム装置が配置されており、これにより僅かな操作力で伝達可能なモーメントの容量を拡大することが可能なクラッチユニットが公知である。

２０１１年１２月１４日付けで提出された第１０２０１１０８８４７３．４号の書類番号を有する独国特許出願において、内燃機関とステータ及びロータを有する電気機械とトランスミッション装置とを有する自動車のパワートレーン用の操作装置を備えるクラッチ装置であって、クラッチ装置は、パワートレーンにおいて内燃機関と電気機械及びトランスミッション装置との間に配置されており、クラッチ装置と操作装置とは、電気機械のロータ内に組み込まれており、これによりクラッチ装置を構造的かつ／又は機能的に改良することが可能なクラッチ装置が公知である。

本発明の特徴についてのより詳しい情報については、独国特許出願公開第１０２０１００４８８３０号明細書及び第１０２０１１０８８４７３．４号の書類番号を有する独国特許出願を参照されたい。この明細書及びこの特許出願の思想は、本件書面の構成部分と見なすべきである。この明細書及びこの特許出願の特徴は、本件書面の特徴である。

本発明の根底にある課題は、冒頭で述べたクラッチ装置を構造的かつ／又は機能的に改良することである。特にクラッチ装置及び操作装置は、電気機械のロータ内に格納されることが望ましい。特にクラッチ装置の電気的な操作が可能であることが望ましい。特にクラッチ装置及び操作装置の所要構成スペースは、減少されていることが望ましい。特に製造に要する手間あるいはコストは、削減されていることが望ましい。特に内燃機関をパワートレーンに接続あるいはパワートレーンから切断することが可能な、ロータ一体型のクラッチ装置が提供されることが望ましい。特にクラッチ装置を用いて最短時間で内燃機関がパワートレーンに連結可能であり、内燃機関のモーメントが伝達可能であることが望ましい。特にクラッチ装置は、純粋に電気的に操作可能であることが望ましく、その際、操作エネルギは、可及的低く維持されていることが望ましい。特に操作装置の有効性は、向上されていることが望ましい。特にカム装置の調節範囲は、拡大されていることが望ましい。

上記課題は、特に内燃機関とステータ及びロータを有する電気機械とトランスミッション装置とを有する自動車のパワートレーン用の、操作装置を備えるクラッチ装置であって、クラッチ装置は、パワートレーンにおいて内燃機関と電気機械及びトランスミッション装置との間に配置可能であり、クラッチ装置と操作装置とは、電気機械のロータ内に組み込まれており、操作装置は、第１のカム及び第２のカムを有する調節可能なカム装置と、中空車、太陽車、公転車及び腕を有する公転車伝動装置とを有するクラッチ装置において、第１のカムは、中空車に配設され、第２のカムは、腕に配設されている、操作装置を備えるクラッチ装置により解決される。

パワートレーンには、内燃機関、クラッチ装置、電気機械及びトランスミッション装置が記載順に配置されていてもよい。パワートレーンには、トーショナルバイブレーションダンパ、特にデュアルマスフライホイールが配置されていてもよい。トーショナルバイブレーションダンパは、入力部と、入力部に対して相対回動可能な出力部と、入力部と出力部との間で作用する少なくとも１つのエネルギ蓄え器とを有していてもよい。「入力部」及び「出力部」の称呼は、内燃機関を起点とするパワーフローに関する。トーショナルバイブレーションダンパは、パワートレーンにおいて内燃機関とクラッチ装置との間に配置されていてもよい。トーショナルバイブレーションダンパは、パワートレーンにおいて内燃機関と電気機械との間に配置されていてもよい。トーショナルバイブレーションダンパの入力部は、内燃機関に駆動結合されていてもよい。トーショナルバイブレーションダンパの出力部は、クラッチ装置に駆動結合されていてもよい。トーショナルバイブレーションダンパの出力部は、電気機械に駆動結合されていてもよい。パワートレーンには、少なくとも１つの駆動可能なホイールが配置されていてもよい。少なくとも１つの駆動可能なホイールは、パワートレーンにおいてトランスミッション装置の下流に配置されていてもよい。

自動車は、ハイブリッドドライブを有していてもよい。自動車は、第１のエネルギ変換器を有していてもよい。第１のエネルギ変換器は、内燃機関であってもよい。内燃機関は、炭化水素、例えばガソリン、ディーゼル、天然ガス（液化天然ガス（ＬＮＧ：ＬｉｑｕｅｆｉｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ）又は圧縮天然ガス（ＣＮＧ：ＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ））又はオートガス（液化石油ガス（ＬＰＧ：ＬｉｑｕｅｆｉｅｄＰｅｔｒｏｌｅｕｍＧａｓ））により運転可能であってもよい。内燃機関は、水素により運転可能であってもよい。自動車は、第１のエネルギ蓄え器を有していてもよい。第１のエネルギ蓄え器は、燃料タンクであってもよい。自動車は、第２のエネルギ変換器を有していてもよい。第２のエネルギ変換器は、電気機械であってもよい。電気機械は、電動モータとして運転可能であってもよい。電気機械は、ジェネレータとして運転可能であってもよい。電気機械は、電動モータ及びジェネレータを構造的に統合したものであってもよい。電気機械は、スタータジェネレータであってもよい。自動車は、第２のエネルギ蓄え器を有していてもよい。第２のエネルギ蓄え器は、電気的なエネルギ蓄え器であってもよい。第２のエネルギ蓄え器は、二次電池であってもよい。第２のエネルギ蓄え器は、一次電池であってもよい。エネルギ変換器は、自動車を駆動するために用いられてもよい。エネルギ変換器を用いて、機械的な出力が発生可能であってもよい。自動車は、パラレル式のハイブリッドドライブを有していてもよい。自動車は、フルハイブリッドドライブを有していてもよい。

クラッチ装置は、摩擦クラッチを有していてもよい。クラッチ装置は、乾式のクラッチを有していてもよい。クラッチ装置は、単板クラッチを有していてもよい。クラッチ装置は、湿式のクラッチを有していてもよい。クラッチ装置は、多板クラッチを有していてもよい。クラッチ装置は、ディスククラッチを有していてもよい。クラッチ装置は、プッシュ式のクラッチを有していてもよい。クラッチ装置は、プル式のクラッチを有していてもよい。クラッチ装置は、圧着プレートを有していてもよい。クラッチ装置は、少なくとも１つの中間プレッシャプレートを有していてもよい。クラッチ装置は、プレッシャプレートを有していてもよい。クラッチ装置は、少なくとも１つのクラッチディスクを有していてもよい。少なくとも１つのクラッチディスクは、摩擦ライニングを有していてもよい。中間プレッシャプレートとクラッチディスクとは、交互に配置されていてもよい。少なくとも１つのクラッチディスクは、圧着プレート、少なくとも１つの中間プレッシャプレート及び／又はプレッシャプレートの間で締め付け可能であってもよい。

クラッチ装置は、パワートレーンにおいて内燃機関と電気機械との間に配置されていてもよい。クラッチ装置は、パワートレーンにおいて内燃機関と電気機械のロータとの間に配置されていてもよい。クラッチ装置は、入力部及び出力部を有していてもよい。「入力部」及び「出力部」の称呼は、自動車の駆動可能なホイールに向かうパワーフローに関する。クラッチ装置の入力部は、少なくとも１つのクラッチディスクを有していてもよい。クラッチ装置の入力部は、内燃機関に駆動結合されていてもよい。クラッチ装置の出力部は、圧着プレート、少なくとも１つの中間プレッシャプレート及び／又はプレッシャプレートを有していてもよい。クラッチ装置の出力部は、電気機械に駆動結合されていてもよい。クラッチ装置の出力部は、電気機械のロータに駆動結合されていてもよい。クラッチ装置は、パワートレーンにおいて内燃機関とトランスミッション装置との間に配置されていてもよい。クラッチ装置の出力部は、トランスミッション装置に駆動結合されていてもよい。クラッチ装置の出力部は、トランスミッション装置の入力軸に駆動結合されていてもよい。クラッチ装置は、パワートレーンにおいてトーショナルバイブレーションダンパと電気機械との間に配置されていてもよい。クラッチ装置の入力部は、トーショナルバイブレーションダンパに駆動結合されていてもよい。クラッチ装置の入力部は、トーショナルバイブレーションダンパの出力部に駆動結合されていてもよい。クラッチ装置は、パワートレーンにおいてトーショナルバイブレーションダンパとトランスミッション装置との間に配置されていてもよい。

クラッチ装置は、入力部と少なくとも１つの出力部との間で出力伝達が実質的に行なわれない完全に切断された操作位置から、入力部と少なくとも１つの出力部との間で実質的に完全な出力伝達が行われる完全に接続された操作位置にかけて、操作に応じて増大する出力伝達を可能としてもよい。入力部と少なくとも１つの出力部との間の出力伝達は、力結合（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：力による束縛）、特に摩擦力結合（ｒｅｉｂｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：摩擦力による束縛）を介して実施可能である。反対に、入力部と少なくとも１つの出力部との間で実質的に完全な出力伝達が行われる完全に接続された操作位置から、入力部と少なくとも１つの出力部との間で出力伝達が実質的に行なわれない完全に切断された操作位置にかけて、操作に応じて減少する出力伝達を可能としてもよい。完全に接続された操作位置は、閉鎖された操作位置であってもよい。完全に切断された操作位置は、開放された操作位置であってもよい。

クラッチ装置は、モーメントフィーラ（Ｍｏｍｅｎｔｆｕｅｈｌｅｒ）を有していてもよい。モーメントフィーラは、クラッチ装置の入力部に配置されていてもよい。モーメントフィーラは、入力部と、入力部に対して相対的に回動可能な出力部と、入力部と出力部との間で作用する少なくとも１つのエネルギ蓄え器とを有していてもよい。モーメントは、エネルギ蓄え器の力に抗した入力部と出力部との間の相対回動に基づいて検出可能であってもよい。モーメントフィーラを用いてクラッチ装置の制御が実施されてもよい。

トランスミッション装置は、入力軸及び出力軸を有していてもよい。「入力軸」及び「出力軸」の称呼は、内燃機関又は電気機械を起点とするパワーフローに関する。トランスミッション装置は、有段式トランスミッションを有していてもよい。トランスミッション装置は、無段式トランスミッションを有していてもよい。トランスミッション装置は、デュアルクラッチ式トランスミッションを有していてもよい。トランスミッション装置は、トルクコンバータ及びシフト用クラッチを有するトランスミッション（Ｗａｎｄｌｅｒｓｃｈａｌｔｋｕｐｐｌｕｎｇｓｇｅｔｒｉｅｂｅ）を有していてもよい。トランスミッション装置は、手動シフト可能であってもよい。トランスミッション装置は、自動シフト可能であってもよい。入力軸は、電気機械に駆動結合されていてもよい。入力軸は、電気機械のロータに駆動結合されていてもよい。入力軸は、クラッチ装置に駆動結合されていてもよい。入力軸は、クラッチ装置の出力部に駆動結合されていてもよい。出力軸は、少なくとも１つの駆動可能なホイールに駆動結合されていてもよい。

電気機械は、ハウジングを有していてもよい。ステータは、ハウジングに対して不動に配置されていてもよい。ステータは、ロータの半径方向外側に配置されていてもよい。電気機械は、少なくとも１つの軸又はハブを有していてもよい。ロータは、少なくとも１つの軸又はハブに不動に配置されていてもよい。ロータは、ステータの半径方向内側に配置されていてもよい。電気機械は、第１の軸又はハブ及び第２の軸又はハブを有していてもよい。第１の軸又はハブと第２の軸又はハブとは、同軸に配置されていてもよい。ロータは、第２の軸又はハブに不動に配置されていてもよい。第１の軸又はハブは、クラッチ装置の入力部に配設されていてもよい。第２の軸又はハブは、クラッチ装置の出力部に配設されていてもよい。ロータは、スリーブ状の形状を有していてもよい。ロータは、管片状の形状を有していてもよい。ロータは、中空円筒状の形状を有していてもよい。ロータ内には、収容室が形成されていてもよい。

ロータ内に組み込まれたクラッチ装置は、少なくとも実質的にロータの内側に配置されているクラッチ装置であってもよい。ロータ内に組み込まれたクラッチ装置は、半径方向で少なくとも実質的にロータの内側に配置されているクラッチ装置であってもよい。半径方向は、電気機械の回転軸線に対して垂直な方向である。ロータ内に組み込まれたクラッチ装置は、軸方向で少なくとも実質的にロータの内側に配置されているクラッチ装置であってもよい。軸方向は、電気機械の回転軸線の延び方向である。ロータ内に組み込まれた操作装置は、少なくとも実質的にロータの内側に配置されている操作装置であってもよい。ロータ内に組み込まれた操作装置は、半径方向で少なくとも実質的にロータの内側に配置されている操作装置であってもよい。ロータ内に組み込まれた操作装置は、軸方向で少なくとも実質的にロータの内側に配置されている操作装置であってもよい。クラッチ装置と操作装置とは、部分的に互いに入れ子に配置されていてもよい。操作装置は、部分的に、内燃機関に面した側に配置されていてもよい。クラッチ装置は、部分的に、トランスミッション装置に面した側に配置されていてもよい。操作装置は、部分的に半径方向内側に配置されていてもよい。クラッチ装置は、部分的に半径方向外側に配置されていてもよい。

クラッチ装置の圧着プレートは、操作装置により軸方向で移動可能であってもよい。クラッチ装置は、操作装置により開放又は閉鎖されてもよい。クラッチ装置は、操作装置により接続または切断されてもよい。操作装置は、自己倍力式であってもよい。これにより、比較的高い仕事量の切り換えは、比較的低い操作力で可能である。操作力は、自己倍力されていてもよい。これによりクラッチ装置を接続及び／又は切断するために必要な操作エネルギは、低減されている。必要な操作力は、低減されている。必要な操作距離は、低減されている。アクチュエータは、低減された出力を有していてもよい。アクチュエータは、低減された消費電力を有していてもよい。アクチュエータは、低減された構成スペースを有していてもよい。アクチュエータは、低減された重量を有していてもよい。シフト速度は、高められていてもよい。

カム装置は、回動により調節可能であってもよい。第１のカムあるいはランプと第２のカムあるいはランプとは、互いに相対回動可能であってもよい。第１のカムと第２のカムとの相互の回動は、軸方向の間隔の変化を引き起こしてもよい。第１のカムと第２のカムとの間には、転動体、特にボールが配置されていてもよい。カムは、転動体のための転動面を形成してもよい。カムは、転動体カム、特にボールカムとして形成されていてもよい。カムは、クラッチ装置の周方向で分配配置されていてもよい。カムは、クラッチ装置の回転軸線に対して垂直な平面に対して傾いていてもよい。カムは、クラッチ装置の周方向で上昇及び／又は下降していてもよい。カムは、片側で上昇していてもよい。カムは、両側で上昇していてもよい。第１のカムと第２のカムとは、互いに幾何学的に相補的に形成されていてもよい。第１のカムは、第１のカムと第２のカムとの相互の回動時に第１のカムと第２のカムとがクラッチ装置の回転軸線の延び方向で互いに離間運動又は接近運動するように、第２のカムと対応していてもよい。第１のカムは、転動体を半径方向内側から支持していてもよい。第２のカムは、転動体を半径方向外側から支持していてもよい。転動体は、転動体が第１のカムと第２のカムとの間で紛失しないように保持されているような直径を有していてもよい。転動体は、転動体ケージ内に配置されていてもよい。これによりカムに対する転動体の割り当ては、保証されている。

公転車伝動装置は、遊星車伝動装置であってもよい。中空車は、内歯歯車として内歯を有していてもよい。太陽車は、太陽歯車として外歯を有していてもよい。公転車は、公転歯車としてそれぞれ１つの外歯を有していてもよい。公転車は、それぞれ中空車及び／又は太陽車に係合してもよい。公転車伝動装置は、第１の伝動装置軸、第２の伝動装置軸及び第３の伝動装置軸を有していてもよい。中空車は、第１の伝動装置軸に配置されていてもよい。太陽車は、第２の伝動装置軸に配置されていてもよい。公転車は、第３の伝動装置軸に配置されていてもよい。第１の伝動装置軸と第２の伝動装置軸とは、同軸的な軸線を有していてもよい。第３の伝動装置軸の軸線は、第１の伝動装置軸及び第２の伝動装置軸の軸線に対して平行に、第１の伝動装置軸及び第２の伝動装置軸に対して離間していてもよい。公転車伝動装置の運転時、公転車は、太陽車の周りを公転してもよい。腕は、公転車のキャリアであってもよい。腕は、複数の第３の伝動装置軸を互いに不動に結合しても、複数の第３の伝動装置軸を有していてもよい。

本発明に係る操作装置を備えるクラッチ装置は、電気機械のロータ内に格納されてもよい。クラッチ装置の電気的な操作が可能である。クラッチ装置及び操作装置の所要構成スペースは、減少されている。製造にかかる手間あるいはコストは、削減されている。内燃機関をパワートレーンに接続あるいはパワートレーンから切断することが可能なロータ一体型のクラッチ装置が提供されている。本発明に係るクラッチ装置により最短時間で、内燃機関は、パワートレーンに連結可能であり、内燃機関のモーメントは、伝達可能である。本発明に係るクラッチ装置は、純粋に電気的に操作可能である。その際、操作エネルギは、可及的低く維持されている。操作装置の有効性は、向上されている。カム装置の調節範囲は、拡大されている。

第１のカムは、中空車に不動に結合され、第２のカムは、少なくとも１つの板ばねにより腕に相対回動不能に、かつ軸方向でプリロードが加えられた状態で結合されていてもよく、腕は、ロータに不動に結合されていてもよい。カム装置は、第１のカムリングを有していてもよい。第１のカムリングは、第１のカムを有していてもよい。第１のカムリングは、まず構造的に別体とされ、次に中空車に結合されていてもよい。第１のカムは、中空車に組み込まれていてもよい。第１のカムは、中空車の一部であってもよい。カム装置は、第２のカムリングを有していてもよい。第２のカムリングは、第２のカムを有していてもよい。第２のカムリングは、まず構造的に別体とされ、次に腕に結合されていてもよい。少なくとも１つの板ばねは、引っ張りばねであってもよい。少なくとも１つの板ばねは、環状の形状を有していてもよい。少なくとも１つの板ばねは、一方では第１のカムリングに、他方では第２のカムリングに結合されていてもよい。少なくとも１つの板ばねにより、カム装置には、プリロード力が加えられていてもよい。腕は、ロータと一体的に製造されていてもよい。腕とロータとは、まず構造的に別体に製造され、次に互いに結合されていてもよい。

公転車伝動装置は、太陽車とともに第１の変速比を形成する第１の公転車と、中空車とともに第２の変速比を形成する第２の公転車とを有する公転車対を有していてもよい。それぞれ１つの第１の公転車と第２の公転車とが互いに割り当てられていてもよい。互いに割り当てられた公転車は、互いに同軸的に配置されていてもよい。互いに割り当てられた公転車は、互いに軸方向で離間していてもよい。互いに割り当てられた公転車は、互いに相対回動不能に結合されていてもよい。第１の公転車は、第２の公転車より大きな直径を有していてもよい。これにより、公転車伝動装置の変速比は拡大されている。

中空車側の構成部材と太陽車側の構成部材とは、少なくとも略同じ慣性モーメントを有していてもよい。慣性モーメントは、公転車伝動装置の変速比を考慮の上、少なくとも略同じであってもよい。これにより、操作装置に対する回転加速度の影響、特にクラッチ装置の意図しない開放又は閉鎖は、軽減又は回避されている。

クラッチ装置は、圧着プレートを有し、腕は、圧着プレートに配設されていてもよい。圧着プレートと腕とは、互いに相対回動不能に結合されていてもよい。圧着プレートは、腕に対して相対的に所定の範囲に制限されて軸方向に移動可能であってもよい。圧着プレートは、第２のカムリングと一体的に製造されていてもよい。圧着プレートと第２のカムリングとは、まず構造的に別体に製造され、次に互いに結合されていてもよい。

操作装置は、カム装置を制御して調節するモーメントフィーラと、フリーホイール装置とを有し、モーメントフィーラとフリーホイール装置とは、半径方向で少なくとも部分的にオーバラップするように配置されていてもよい。フリーホイール装置は、内レース及び外レースを有していてもよい。フリーホイール装置は、締結体を有していてもよい。締結体は、内レースと外レースとの間で作用してもよい。フリーホイール装置により、内レースと外レースとの、第１の回転方向での相対回転が可能である一方、第１の回転方向とは逆向きの第２の回転方向での相対回転が阻止されていてもよい。内レースは、電気機械の軸又はハブに配設されていてもよい。外レースは、公転車伝動装置の太陽車に配設されていてもよい。これにより、クラッチ装置が完全に閉鎖された操作位置で、操作装置の自己制御が可能である。内燃機関のコースト運転が可能である。モーメントフィーラは、少なくとも１つのモーメントばね、特にコイル状の圧縮ばねを有し、モーメントばねとフリーホイール装置とは、半径方向で少なくとも部分的にオーバラップするように配置されていてもよい。

操作装置は、電気的なアクチュエータを有していてもよい。アクチュエータは、太陽車に作用するようになっていてもよい。アクチュエータにより、太陽車に対して、パイロット制御モーメントを加えることができるようになっていてもよい。電気的なアクチュエータは、渦電流ブレーキであってもよい。操作装置は、クラッチ装置を閉鎖するために渦電流ブレーキを有していてもよい。渦電流ブレーキを制御するために、電気的な制御装置が設けられていてもよい。渦電流ブレーキにより、中空車が第１のカムを伴って、かつ腕が第２のカムを伴って、互いに相対的に回動するように、公転車伝動装置の回転に反作用するモーメントを太陽車に加えることが可能であってもよい。

クラッチ装置は、完全に開放された操作位置と、中間位置と、完全に閉鎖された操作位置との間で制御されて調節可能であってもよい。制御された調節は、制御装置により実施されてもよい。制御装置から少なくとも１つの出力信号が出力可能であってもよい。出力信号は、制御装置からクラッチ装置のアクチュエータに出力可能であってもよい。制御装置には、少なくとも１つの入力信号が提供可能であってもよい。制御装置には、少なくとも１つのパラメータが格納されていてもよい。制御装置により、少なくとも１つのパラメータが算出可能であってもよい。少なくとも１つの出力信号は、少なくとも１つの入力信号、少なくとも１つの格納されたパラメータ及び／又は少なくとも１つの算出されたパラメータに基づいて生成可能であってもよい。

クラッチ装置は、完全に閉鎖された操作位置で自己制御されていてもよい。クラッチ装置を閉鎖するパイロット制御モーメントは、内燃機関により加えられていてもよい。公転車伝動装置の太陽車には、内燃機関により発生されるモーメントが加えられていてもよい。これにより、クラッチ装置は、閉鎖方向に付勢されていてもよい。これにより、閉鎖された操作位置を維持するために、電気的なアクチュエータによるクラッチ装置の操作は不要である。電気的なエネルギは不要である。

これにより、要約及び換言すれば、本発明により、とりわけ電気的な操作部を備えるロータ一体型のクラッチが得られる。クラッチは、ハイブリッドの電動モータのロータ内に配置可能である。クラッチは、内燃機関に対する電気機械の断接を保証可能である。その際、クラッチにより以下の運転状態が達成可能である。純粋な電気的な走行時、クラッチは開放されており、内燃機関はパワートレーンから連結解除可能である（内燃機関停止）。より多くの出力あるいはモーメントが必要となると、内燃機関は、クラッチの部分的な閉鎖により電動モータを介して始動可能である。クラッチは、内燃機関を始動するためにコースト運転に移行可能である。クラッチが伝達するモーメントは、この状態で正確に制御可能であることができる。このことは、電気的なアクチュエータを介して可変調節可能なモーメントでもって実施可能である。モーメントは、渦電流ブレーキにより実現可能であってもよい。渦電流ブレーキは、所要パイロット制御モーメントを摩耗フリーに提供し、ひいては寿命にわたって常に同じモーメントを提供する。渦電流ブレーキのモーメントは、プラネタリセットを介して増大可能である。内燃機関の運転時、クラッチは、フリーホイール及びプラネタリセットを介して自動的に、内燃機関のモーメントをパワートレーンに伝達するために閉鎖可能である。この状態でクラッチは、自己制御可能であり、付加的な電気的なエネルギを不要とすることができる。この状態でブースト、回生、負荷点移動及び内燃機関による純粋な走行等の走行状態が実現可能である。クラッチは、ロータの回転数が内燃機関の回転数以下となると直ちに開放可能である。

「〜てもよい」とは、特に本発明の任意選択的な特徴を表している。それゆえ、それぞれの単数の特徴又はそれぞれの複数の特徴を有する本発明のそれぞれの実施の形態が生じる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明からその他の特徴及び利点が看取可能である。これらの実施の形態の具体的な特徴は、本発明の普遍的な特徴であってもよい。これらの実施の形態の、他の特徴と結び付けられた特徴は、本発明の独立した特徴であってもよい。

パラレル式のフルハイブリッドドライブと、パワートレーン内に配置されるクラッチとを有する自動車のパワートレーンを概略的かつ例示的に示す図である。ハイブリッドドライブを有する自動車用の、操作装置を備え、電気機械のロータ内に組み込まれたクラッチを概略的かつ例示的に示す図である。

図１は、パラレル式のフルハイブリッドドライブと、パワートレーン１００内に配置されるクラッチ１０２とを有し、本明細書ではその他の部分の詳細な説明はしない自動車のパワートレーン１００を示している。パワートレーン１００は、内燃機関１０４、デュアルマスフライホイール１０６、クラッチ１０２、電気機械１０８、トランスミッション１１０及び少なくとも１つの駆動可能なホイール１１２を有する。電気機械１０８は、モータとして運転可能である。クラッチ１０２は、パワートレーン１００においてデュアルマスフライホイール１０６と電気機械１０８との間に配置されている。クラッチ１０２は、パワートレーン１００においてデュアルマスフライホイール１０６とトランスミッション１１０との間に配置されている。

クラッチ１０２は、入力部１１４及び出力部１１６を備える。クラッチ１０２の入力部１１４は、デュアルマスフライホイール１０６に接続されている。クラッチ１０２の出力部１１６は、電気機械１０８に接続されている。電気機械１０８は、ステータ１１８及びロータ１２０を有する。クラッチ１０２の出力部１１６は、電気機械１０８のロータ１２０に接続されている。クラッチ１０２の出力部１１６は、トランスミッション１１０に接続されている。電気機械１０８は、トランスミッション１１０に接続されている。電気機械１０８のロータ１２０は、トランスミッション１１０に接続されている。

図２は、ハイブリッドドライブを有する自動車用の、操作装置２０４を備え、本明細書ではその他の部分の詳細な説明はしない電気機械（例えば図１に示した電気機械１０８）のロータ２００（例えば図１に示したロータ１２０）内に組み込まれたクラッチ２０２（例えば図１に示したクラッチ１０２）を示している。クラッチ２０２は、回転軸線２０６の延び方向及び半径方向でロータ２００の内側に配置されている。操作装置２０４は、回転軸線２０６の延び方向及び半径方向でロータ２００の内側に配置されている。クラッチ２０２と操作装置２０４とは、互いに入れ子に配置されている。クラッチ２０２は、内燃機関側に配置されている。操作装置２０４は、トランスミッション側に配置されている。

クラッチ２０２は、入力部及び出力部を有する。入力部は、軸２０８、モーメントフィーラ２１０及び複数のクラッチディスク（例えば２１２）を有する。クラッチ２０２の出力部は、１つの圧着プレート２１４、複数の中間プレッシャプレート（例えば２１６）及び１つのプレッシャプレート２１８を有する。クラッチディスク２１２は、相対回動不能に軸２０８に結合されている。圧着プレート２１４、中間プレッシャプレート２１６及びプレッシャプレート２１８は、相対回動不能にロータ２００に結合されている。圧着プレート２１４は、回転軸線２０６の延び方向で所定の範囲に制限されて軸方向に移動可能である。

操作装置２０４は、１つの中空車２２０、１つの太陽車２２２、複数の公転車及び１つの腕２２４を有する公転車伝動装置を有する。中空車２２０は、内歯を有する。太陽車２２２は、外歯を有する。公転車は、それぞれ１つの外歯を有する。公転車伝動装置は、太陽車２２２とともに第１の変速比を形成する複数の第１の公転車（例えば２２６）を有する。公転車伝動装置は、中空車２２０とともに第２の変速比を形成する複数の第２の公転車（例えば２２８）を有する。それぞれ１つの第１の公転車２２６と第２の公転車２２８とは、互いに相対回動不能に結合されている。第１の公転車２２６は、それぞれ、第２の公転車２２８より大きな直径を有する。公転車２２６，２２８は、腕２２４内に支承されている。

操作装置２０４は、第１のカムリング２３０及び第２のカムリング２３２を有するカム装置を有する。第１のカムリング２３０は、第１のカムを有する。第２のカムリング２３２は、第２のカムを有する。第１のカムリング２３０と第２のカムリング２３２とは、互いに相対的に回動可能である。第１のカムリング２３０と第２のカムリング２３２との間には、複数の転動体（例えば２３４）が配置されている。カムリング２３０，２３２の相互の相対回動は、カムリング２３０，２３２間の間隔変更を引き起こす。第１のカムリング２３０と第２のカムリング２３２とは、公転車伝動装置を介して互いに接続されている。第１のカムリング２３０は、中空車２２０に不動に結合されている。第２のカムリング２３２は、腕２２４に相対回動不能に、かつ腕２２４に対して軸方向に移動可能に結合されている。第２のカムリング２３２は、腕２２４に複数の環状の板ばね（例えば２３６）により結合されている。板ばね２３６は、引っ張りばねとして腕２２４と第２のカムリング２３２との間で作用する。腕２２４は、ロータ２００に不動に結合されている。

操作装置２０４は、モーメントフィーラ２１０及びフリーホイール２３８を有する。モーメントフィーラ２１０は、カム装置を制御して調節するために用いられる。モーメントフィーラ２１０は、入力部及び出力部を有する。モーメントフィーラ２１０の入力部は、軸２０８に相対回動不能に結合されている。モーメントフィーラ２１０の出力部は、クラッチディスク２１２に相対回動不能に結合されている。モーメントフィーラ２１０の入力部と出力部との間では、複数の圧縮コイルばね（例えば２４０）が作用している。フリーホイール２３８は、内レース及び外レースを有する。フリーホイール２３８は、締結体あるいはスプラグを有する。フリーホイール２３８の内レースは、軸２０８に相対回動不能に結合されている。フリーホイール２３８の外レースは、スリーブ状の構成部材２４２に相対回動不能に結合されている。スリーブ状の構成部材２４２は、第２の公転車２２８に対応している。モーメントフィーラ２１０とフリーホイール２３８とは、回転軸線２０６の延び方向で互いに並んで配置されている。モーメントフィーラ２１０とフリーホイール２３８とは、半径方向でオーバラップしている。圧縮コイルばね２４０とフリーホイール２３８とは、半径方向で部分的にオーバラップしている。モーメントフィーラ２１０の入力部とフリーホイール２３８の内レースとは、少なくとも略同じ内径を有する。モーメントフィーラ２１０及びフリーホイール２３８は、回転軸線２０６の延び方向でクラッチ２０２の内側に配置されている。モーメントフィーラ２１０及びフリーホイール２３８は、半径方向でクラッチ２０２の内側に配置されている。

操作装置２０４は、渦電流ブレーキ２４４を有する。渦電流ブレーキ２４４は、ブレーキステータ及びブレーキロータを有する。ブレーキステータとブレーキロータとは、半径方向で互いに重なり合うように配置されている。ブレーキステータは、ブレーキロータの半径方向外側に配置されている。ブレーキステータは、複数のコイル及びアーマチュアを有する。アーマチュアは、それぞれ１つの甲部及び２つの指部を有する括弧状の形状を有する。コイルは、それぞれアーマチュアの甲部に配置されている。コイルは、回転軸線２０６に対して平行に配置されているそれぞれ１つの巻線軸線を有する。アーマチュアの甲部は、それぞれ回転軸線２０６に対して平行に延びる。ブレーキステータは、ロータ２００に不動に結合されている。ブレーキロータは、ディスク状の形状を有する。ブレーキロータは、ディスク状の金属プレートを有する。ブレーキロータは、相対回動不能に太陽車２２２に結合されている。ブレーキステータのアーマチュアは、ブレーキロータをそれぞれ括弧状に挟むように係合する。ブレーキステータのアーマチュアは、ブレーキロータをそれぞれ指部で挟むように係合する。これにより、太陽車２２２を介して、クラッチ２０２を操作するパイロット制御モーメントが、導入可能である。公転車伝動装置は、パイロット制御モーメントが増大されるように配置されている。

純粋に電気的な走行時、クラッチ２０２は開放されている。中空車２２０、腕２２４、公転車２２６，２２８及び太陽車２２２は、同じ回転数（電動モータ回転数）で回転し、公転車伝動装置は、いわば「ロック」されている。これによりカムリング２３０，２３２の回動及びクラッチ２０２の操作は、阻止される。付加的に、回転加速度の影響は、一方では、中空車２２０とともに回転する構成部材が、他方では、太陽車２２２とともに回転する構成部材が、それぞれ、略同じ慣性モーメントを有することにより、ほぼ消去されている。

ここで内燃機関を始動したいとき、渦電流ブレーキ２４４により太陽車２２２に対して、クラッチ２０２のためのパイロット制御モーメントを発生させる。このモーメントは、ブレーキモーメントであり、本来の回転運動に対して反作用する。太陽車２２２は、これまで留まっていた公転車伝動装置に対して相対的に回動される。公転車伝動装置の機能を介して中空車２２０、ひいては第１のカムリング２３０は、腕２２４に対して相対的に回動される。同時にこのことは、カム装置の回動及びクラッチ２０２の閉鎖に相当する。

渦電流ブレーキ２４４のパイロット制御モーメントは、公転車伝動装置及びカムリング２３０，２３２における変換によって、内燃機関が所要モーメントで始動され得るように変換される。パイロット制御モーメントは、渦電流ブレーキ２４４における電流供給を介して正確に制御され、最短時間で形成可能である。内燃機関の始動時間は、数ミリ秒である。モーメントの高い変換と短い操作時間とによって、内燃機関の始動のために生じる操作エネルギは、僅かである。さらに渦電流ブレーキ２４４は、摩耗フリーであり、かつ電磁石の磁界を介して、モーメント変動及び摩擦係数依存性を示すことなく、所要モーメントの任意の中間段階を実現可能である。

内燃機関の運転時、パイロット制御モーメントは、内燃機関自体及びフリーホイール２３８を介して発生される。軸２０８は、内燃機関を接続するために用いられる。この運転状態において、クラッチ２０２は、モーメントをドライブ方向で伝達する。このドライブモーメントの所定の部分は、フリーホイール２３８を介して構成部材２４２のためのパイロット制御モーメントとして利用される。これにより、クラッチ２０２は、カムリング２３０，２３２に対する内燃機関のモーメントの一部により公転車伝動装置を介して操作される。クラッチディスク２１２は、圧着プレート２１４と、中間プレッシャプレート２１６と、プレッシャプレート２１８との間で締め付けられ、所要モーメントを伝達する。カムリング２３０，２３２の回動角は、モーメントフィーラ２１０を介して制御される。このことは、やはり、モーメントがもはや伝達されなくなると直ちに、クラッチ２０２が再開放されることを可能にする。各種構成部材のこの配置により、クラッチ２０２は、この状態で自己制御されており、操作のために別の外的なエネルギを必要としない。この状態で、負荷移動、ブースト及び内燃機関による走行等の運転状態が可能である。内燃機関のコースト運転は、このシステムでも可能である。この場合、渦電流ブレーキ２４４は、連続運転で運転される。

１００パワートレーン
１０２クラッチ
１０４内燃機関
１０６デュアルマスフライホイール
１０８電気機械
１１０トランスミッション
１１２ホイール
１１４入力部
１１６出力部
１１８ステータ
１２０ロータ
２００ロータ
２０２クラッチ
２０４操作装置
２０６回転軸線
２０８軸
２１０モーメントフィーラ
２１２クラッチディスク
２１４圧着プレート
２１６中間プレッシャプレート
２１８プレッシャプレート
２２０中空車
２２２太陽車
２２４腕
２２６第１の公転車
２２８第２の公転車
２３０第１のカムリング
２３２第２のカムリング
２３４転動体
２３６板ばね
２３８フリーホイール
２４０圧縮コイルばね
２４２構成部材
２４４渦電流ブレーキ

Claims

特に内燃機関（１０４）とステータ（１１８）及びロータ（１２０，２００）を有する電気機械（１０８）とトランスミッション装置（１１０）とを有する自動車のパワートレーン（１００）用の、操作装置（２０４）を備えるクラッチ装置（１０２，２０２）であって、該クラッチ装置（１０２，２０２）は、前記パワートレーン（１００）において前記内燃機関（１０４）と前記電気機械（１０８）及び前記トランスミッション装置（１１０）との間に配置可能であり、前記クラッチ装置（１０２，２０２）と前記操作装置（２０４）とは、前記電気機械（１０８）のロータ（１２０，２００）内に組み込まれており、前記操作装置（２０４）は、第１のカム（２３０）及び第２のカム（２３２）を有する調節可能なカム装置と、中空車（２２０）、太陽車（２２２）、公転車（２２６，２２８）及び腕（２２４）を有する公転車伝動装置とを有するクラッチ装置（１０２，２０２）において、
前記第１のカム（２３０）は、前記中空車（２２０）に配設され、前記第２のカム（２３２）は、前記腕（２２４）に配設されていることを特徴とする、操作装置を備えるクラッチ装置。
前記第１のカム（２３０）は、前記中空車（２２０）に不動に結合され、前記第２のカム（２３２）は、板ばね（２３６）により前記腕（２２４）に相対回動不能に、かつ軸方向でプリロードが加えられた状態で結合されており、かつ前記腕（２２４）は、前記ロータ（１２０，２００）に不動に結合されている、請求項１記載のクラッチ装置。
前記公転車伝動装置は、前記太陽車（２２２）とともに第１の変速比を形成する第１の公転車（２２６）と、前記中空車（２２０）とともに第２の変速比を形成する第２の公転車（２２８）とを有する公転車対を有する、請求項１及び２の少なくとも１項記載のクラッチ装置。
前記第１の公転車（２２６）は、前記第２の公転車（２２８）より大きな直径を有する、請求項３記載のクラッチ装置。
前記中空車側の構成部材と前記太陽車側の構成部材とは、少なくとも略同じ慣性モーメントを有する、請求項１から４までの少なくとも１項記載のクラッチ装置。
前記クラッチ装置（１０２，２０２）は、圧着プレート（２１４）を有し、前記腕（２２４）は、前記圧着プレート（２１４）に配設されている、請求項１から５までの少なくとも１項記載のクラッチ装置。
前記操作装置（２０４）は、前記カム装置を制御して調節するモーメントフィーラ（２１０）と、フリーホイール装置（２３８）とを有し、前記モーメントフィーラ（２１０）と前記フリーホイール装置（２３８）とは、半径方向で少なくとも部分的にオーバラップするように配置されている、請求項１から６までの少なくとも１項記載のクラッチ装置。
前記モーメントフィーラ（２１０）は、少なくとも１つのモーメントばね（２４０）、特にコイル状の圧縮ばねを有し、前記モーメントばね（２４０）と前記フリーホイール装置（２３８）とは、半径方向で少なくとも部分的にオーバラップするように配置されている、請求項７記載のクラッチ装置。
前記操作装置（２０４）は、前記クラッチ装置（１０２，２０２）を閉鎖するために渦電流ブレーキ（２４４）を有する、請求項１から８までの少なくとも１項記載のクラッチ装置。
前記渦電流ブレーキ（２４４）により、前記中空車（２２０）が前記第１のカム（２３０）を伴って、かつ前記腕（２２４）が前記第２のカム（２３２）を伴って、互いに相対的に回動するように、前記公転車伝動装置の回転に反作用するモーメントを前記太陽車（２２２）に加えることが可能である、請求項９記載のクラッチ装置。