JP6351855B2 - 電気駆動装置、及びこのような電気駆動装置を備えるパワートレーンアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、自動車の駆動車軸を駆動する電気駆動装置に関する。電気駆動装置は、自動車の単一の駆動源として用いられても、内燃機関に付け加えて設けられてもよく、後者の場合、電気駆動装置と内燃機関とは、それぞれ単独で又は合成されて自動車を駆動することができる。２つの駆動源を有するこのような駆動コンセプトは、「ハイブリッドドライブ」ともいう。通常、電気駆動装置は、電気モータと、下流に配置される変速伝動機構とを備え、変速伝動機構は、導入された高速の回転運動を低速の回転運動に変換する。変速伝動機構は、下流に配置されるディファレンシャル伝動機構に駆動結合されており、ディファレンシャル伝動機構は、導入されたトルクを２つのサイドシャフトに、車軸の車輪を駆動すべく分配する。

米国特許出願公開第２００７／００２３２１１号明細書において、後車軸を駆動する主駆動装置としての内燃機関を有する自動車の前車軸を駆動する補助駆動装置としての電気駆動装置が公知である。電気駆動装置は、電気モータと、遊星型伝動機構と、ディファレンシャル伝動機構とを備え、これらは、互いに同軸に配置されている。

欧州特許第１３７７４７３号明細書において、同様に構成された、電気モータ、遊星型伝動機構及びディファレンシャル伝動機構を備えるハイブリッド車両用の駆動車軸が公知である。

米国特許出願公開第２００８／０２２３６３５号明細書において、内燃機関、変速伝動機構、ディファレンシャル伝動機構、第１の電気モータ及び第２の電気モータを備えるハイブリッド型パワートレーンが公知である。ディファレンシャル伝動機構は、２つの入力を有し、内燃機関によっても、第１の電気モータによっても駆動され得る。第１の電気モータは、ディファレンシャル伝動機構に対して同軸に配置されている。

独国特許出願公開第１０１４６３８６号明細書において、多軸駆動型の自動車用の駆動ユニットが公知である。駆動ユニットは、第１の駆動車軸を単独駆動する一次駆動源としての内燃機関と、一次駆動源とともに第２の駆動車軸を駆動するために用いられる二次駆動源としての電気モータとを備える。電気モータと、出力経路で見て電気モータの下流に位置する合成伝動機構とは、自動車の長手方向駆動軸に対して同軸に配置されている。

４８ボルトの出力を有する電気モータは、一般に、１２，０００ｒｐｍまでの高回転数時、約５０Ｎｍの比較的小さいトルクを放出するように設計されている。この設計は、電気モータの高い回転数を減速する変速伝動機構の使用を必要とする。

本発明の根底にある課題は、組み付けスペースをそれほど要求せず、ひいては自動車の後車軸への組み付けに好適な、電気機械と、電気機械に対して同軸に配置されるディファレンシャル伝動機構とを備える駆動アッセンブリを提案することである。

１つの解決手段は、自動車の駆動車軸を駆動する電気駆動装置であって、電気機械と、変速伝動機構と、ディファレンシャル伝動機構と、を備え、電気機械は、中空軸として形成されるモータ軸を有し、モータ軸は、第１の回転軸線（Ａ）回りに回転可能に駆動可能であり、変速伝動機構は、モータ軸に結合されるドライブギヤと、ドライブギヤにより第２の回転軸線回りに回転駆動可能な少なくとも１つの中間ギヤと、少なくとも１つの中間ギヤにより第３の回転軸線回りに回転駆動可能なクラウンギヤと、クラウンギヤに結合されるドリブンギヤとを有し、ドリブンギヤとクラウンギヤとは、互いに同軸に配置され、相対回動不能に互いに結合されているので、一緒に第３の回転軸線回りに回転し、第３の回転軸線は、第１の回転軸線と交差している、電気駆動装置にある。

１つの利点は、電気駆動装置が、ディファレンシャル伝動機構と電気機械との同軸的な配置と、クラウンギヤを有した変速伝動機構の構成とに基づいて、特にコンパクトに構成されている点にある。変速伝動機構は、高速から低速への変換を行うように構成されている。これにより、ディファレンシャル伝動機構は、電気モータのモータ軸と比べて何倍もゆっくりと回転する。その際、クラウンギヤは、電気機械を用いてディファレンシャル伝動機構を駆動するのに必要な減速を実現する、あるいは減速機構の一部である。変速伝動機構のドリブンギヤは、トルクをディファレンシャル伝動機構に伝達する。変速伝動機構のドリブンギヤは、ドライブギヤ又はドライブピニオンと称してもよい。ディファレンシャル伝動機構は、導入されたトルクを２つの出力ギヤに分配する。出力ギヤは、サイドシャフトギヤと称してもよい。サイドシャフトギヤは、それぞれ、自動車の、対応するサイドシャフト、あるいはサイドシャフトに結合される車輪を駆動するために用いられる。

電気機械は、エネルギを変換し、モータ又はジェネレータとして作動可能である。電気機械は、モータモードでは、電気エネルギを機械エネルギに変換するので、自動車の駆動車軸を駆動し得る。電気機械は、ジェネレータモードでは、機械エネルギを電気エネルギに変換し、バッテリに蓄積し得る。自動車の制動エネルギを回収するこのプロセスは、回生ともいう。

変速伝動機構あるいはディファレンシャル伝動機構の個々の構成部材は、それぞれ、他の構成部材に、トルクを伝達するように駆動結合されている。なお、「回転駆動可能」又は「駆動結合」なる表現は、それぞれ、駆動する構成部材と、これにより回転駆動される構成部材との間に、単数又は複数の別の構成部材が出力経路内で介在していてもよいことを包含するものである。例えばドライブギヤと中間ギヤとの間及び／又は中間ギヤとクラウンギヤとの間には、単数又は複数の別の歯車が介在していてもよい。出力経路で見て、駆動結合されている２つの構成部材間に、トルク伝達を任意選択的に断接可能な切り換えクラッチが配置されていてもよい。

クラウンギヤは、端面の歯列を有し、歯列は、ディファレンシャル伝動機構の方を向き、ドリブンギヤの歯列より大きな直径上に位置している。クラウンギヤ歯列の個々の歯は、その長手方向延在に沿って、変化する横断面と、歯底線に対して変化する高さとを有していてもよい。その際、歯は、歯列を介した均等な係合が中間ギヤの歯列と実施され得るように、クラウンギヤ軸線に関して半径方向外側に向かって拡幅していてもよい。クラウンギヤ歯列の歯面の中心線は、好ましくは、クラウンギヤ回転軸線に対して垂直な一平面内に位置するので、クラウンギヤと、クラウンギヤと噛み合う中間ギヤとの間の歯係合部の接触線は、中間ギヤ軸線に対して平行に延びている。

クラウン歯列あるいは中間ギヤ歯列は、すぐ歯又ははす歯の歯列として形成されていてもよい。クラウンギヤは、例えば変形加工、特に鍛造により製造されても、一次成形、特に焼結により製造されてもよい。中間ギヤは、クラウンギヤと噛み合い、対応する相補的な歯列を有する。好ましくは、中間ギヤは、円筒側面に歯列を有するシリンドリカルギヤ（円筒歯車）として構成されており、歯列は、クラウンギヤの歯列に応じてすぐ歯又ははす歯の歯列として構成されていてもよい。

クラウンギヤ、あるいはクラウンギヤに結合されるドライブギヤの回転軸線（第３の回転軸線）は、ディファレンシャルあるいは電気モータの回転軸線（第１の回転軸線）と交差している。交差とは、特に、第３の回転軸線が第１の回転軸線と、両回転軸線の正射影で見て交わることを包含するものである。このとき、両回転軸線は、互いに間隔を置いて交差しているか、又は実際に１つの交点で互いに交わっていることがある。正射影で見て両回転軸線間に形成される角度は、特に９０°であり、例えば±１０°までのある程度の偏差は、容認される。

電気駆動装置は、第３の回転軸線が、第１の回転軸線及び第２の回転軸線の少なくとも一方と間隔を置いて交差しているように構成されていてもよい。これとは異なり又はこれに加えて、電気駆動装置は、第３の回転軸線が、第１の回転軸線及び第２の回転軸線の少なくとも一方と交わっているように構成されていてもよい。第１及び第２の軸線の少なくとも一方とは、それぞれ、第１及び／又は第２の回転軸線が相応に配置されていてもよいことを意味する。ここから、種々の可能な構成、すなわち、第３の回転軸線が、第１及び第２の回転軸線と間隔を置いて交差している構成、又は第１の回転軸線と間隔を置いて交差し、かつ第２の回転軸線と交わっている構成、又は第１の回転軸線と交わり、かつ第２の回転軸線と間隔を置いて交差している構成が得られる。好適な構成は、具体的な車両の組み付けスペースの状況と、これに伴う技術的要求とに応じて選択され得る。

少なくとも１つの中間ギヤは、モータドライブギヤとクラウンギヤとの間の間隔の橋渡しをするように配置あるいは構成されている。その際、中間ギヤの第２の回転軸線は、好ましくは、第１の回転軸線に対して平行に、具体的には、第１の回転軸線と、クラウン歯列により規定される一半径方向平面との間に配置されている。１つの可能な構成によれば、１つだけ中間ギヤが設けられており、この中間ギヤが、電気機械により駆動可能なドライブギヤと、クラウンギヤとに歯列を介して係合していてもよい。しかし、上述したように、原理的には、別の構成部材、例えば単数又は複数の別の中間ギヤが、出力経路内に介在していてもよい。

変速伝動機構及びディファレンシャル伝動機構は、相俟って伝動機構ユニットと称してもよく、電気機械と、ディファレンシャル伝動機構の出力部分、あるいは車両の、出力部分に駆動結合されるサイドシャフトとの間に、全体として８〜１２の間にあってもよい変速比が生じるように構成されている。このために、クラウンギヤは、ドライブギヤより大きな直径及び多くの歯数を有し、ドライブギヤとクラウンギヤとの間に第１の変速比（ｉ１）が形成されており、第１の変速比（ｉ１）は、例えば３〜４の間にあるようにしてもよい。さらに、クラウンギヤに結合されるドリブンギヤは、クラウンギヤより小さい直径及び少ない歯数を有し、クラウンギヤとドリブンギヤとの間に第２の変速比（ｉ２）が形成されており、第２の変速比（ｉ２）は、例えば２〜３の間にあるようにしてもよい。而して第１の変速比と第２の変速比との積は、総変速比（ｉｇｅｓ）を形成する。

ドリブンギヤとクラウンギヤとは、相対回動不能に互いに結合されているので、一緒に回転する。結合は、技術的に想到し得るあらゆる可能性、例えば形状結合（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇｅ Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ：形状による束縛）、例えば歯付き軸継手（スプライン）、力結合（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇｅ Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ：摩擦力等の力による束縛）、例えばねじ結合、素材結合（ｓｔｏｆｆｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇｅ Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ：化学結合による束縛）、例えば溶接、又は上記可能性の任意の組み合わせにより実現可能である。好ましくは、ドリブンギヤ及びクラウンギヤは、まず、別体の構成部材として製造され、事後的に互いに結合される。しかし、一体に製造することも、原理的には、可能である。ドリブンギヤとクラウンギヤとは、間接的（インダイレクト）に、例えば、両ギヤを結合し得る駆動部分、例えば適当な軸継手（スプライン）を介して、互いに結合されてもよい。駆動部分は、例えば、軸ジャーナルであってもよい。軸ジャーナルは、自動車の駆動軸、特に長手方向駆動軸により駆動可能であってもよい。ドリブンギヤ及びクラウンギヤを有する構成ユニットは、したがって、可能な２つの形態で、すなわち、クラウンギヤにトルクを導入し得る電気モータを介してか、又は、クラウンギヤに結合される駆動部分にトルクを導入し得る別の駆動源を介して、駆動可能である。その際、電気モータあるいは別の駆動源からのトルクの導入は、単独で実施されても、合成されて実施されてもよい。

ディファレンシャル伝動機構は、好ましくは、ドリブンギヤにより第１の回転軸線回りに回転駆動可能なディファレンシャルキャリアと、複数のディファレンシャルギヤとを有し、ディファレンシャルギヤは、ディファレンシャルキャリアとともに第１の回転軸線回りに公転し、両出力ギヤと駆動結合されている。一形態では、ディファレンシャル伝動機構は、ベベルギヤ式ディファレンシャルとして構成されていてもよい。すなわち、ディファレンシャルギヤ及びサイドシャフトギヤは、ベベルギヤの形態で構成されている。しかし、別の形態、例えばプラネタリギヤ式ディファレンシャルも可能である。好ましくは、ディファレンシャル伝動機構は、リングギヤを有し、リングギヤは、ディファレンシャルキャリアに対して同軸に配置され、ディファレンシャルキャリアに堅固に結合されており、リングギヤと電気機械とは、ディファレンシャル伝動機構の一中央平面に関して互いに異なる側に配置されている。こうして、組み付けスペースに関して好適なユニットの配置が得られる。

変速伝動機構のドリブンギヤは、ディファレンシャル伝動機構のリングギヤと歯列を介して係合しており、両ギヤの軸線は、交わるか、又は間隔を置いて交差し、特に互いに垂直に配置されている。ドリブンギヤとリングギヤとからなるギヤセットは、ハイポイドセット又はアングルドライブと称してもよい。ディファレンシャル伝動機構の両出力ギヤは、それぞれ、車輪を駆動する出力軸に相対回動不能に結合されている。特に、ディファレンシャル伝動機構の両出力軸の一方は、電気機械の中空軸に対して同軸に配置されており、中空軸を貫いて延在するようになっている。

１つの好ましい形態によれば、電気機械と変速伝動機構とディファレンシャル伝動機構とは、１つの共通のハウジングを有する。これは、個々の構成部材が別々のハウジング部分に収容されていて、個々のハウジング部分が例えばフランジ結合を介して互いに結合されているという可能性も包含するものである。

さらに、上述の課題の１つの解決手段は、多軸駆動型の自動車用のパワートレーンアッセンブリであって、第１の駆動源により駆動可能な第１の駆動車軸を有する第１のパワートレーンと、第１の駆動源により、かつ任意選択的に上述の実施の形態の少なくともいずれかにしたがって構成されている電気駆動装置により駆動可能な第２の駆動車軸を有する第２のパワートレーンと、を備えるパワートレーンアッセンブリにある。このパワートレーンアッセンブリにより、コンパクトな構造、ひいては自動車内の僅かな所要組み付けスペースの上述の利点が得られる。

第２のパワートレーンは、長手方向駆動軸を有し、ディファレンシャル伝動機構のドリブンギヤと、変速伝動機構のクラウンギヤとは、相対回動不能に長手方向駆動軸に駆動結合されていてもよい。こうしてトルクは、第１の駆動源からも、第２の駆動源としての電気モータからも、対応する駆動車軸を駆動すべくディファレンシャル伝動機構に導入され得る。電気駆動装置は、駆動アッセンブリと称してもよく、自動車の後車軸内で使用可能である。この場合、前車軸は、第１の駆動源により駆動される一次の駆動車軸となる。これとは異なり、電気駆動装置は、前車軸内で使用されてもよく、この場合、後車軸は、一次駆動される駆動車軸となる。

以下に、好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

本発明に係る電気駆動装置の概略平面図である。 図１に示した電気駆動装置を軸方向で見た図である。 本発明に係る電気駆動装置の、一部変更を加えた実施の形態を、軸方向で見た図である。 本発明に係る電気駆動装置の、一部変更を加えた別の実施の形態を、軸方向で見た図である。 本発明に係る電気駆動装置を備える本発明に係るパワートレーンアッセンブリの概略平面図である。

図１及び２について以下にまとめて説明する。図１は、電気機械３と、電気モータにより回転駆動可能な伝動機構ユニット４とを備える本発明に係る電気駆動装置２を示している。伝動機構ユニット４は、変速伝動機構５と、出力経路で見て下流に配置されるディファレンシャル伝動機構６とを有する。電気駆動装置２は、一次の駆動源として用いられてもよいし、一次の駆動車軸を駆動する一次の駆動源を有する自動車の、必要に応じて駆動可能な二次の駆動車軸を駆動する二次の駆動源として用いられてもよい。

電気モータ３は、ステータ７と、ステータ７に対して回転可能なロータ８とを有し、ロータ８は、電気モータの通電時、モータ軸９を回転駆動する。モータ軸９の回転運動は、出力経路で見て下流に配置される変速伝動機構５を介してディファレンシャル伝動機構６に伝達される。電気モータ３には、バッテリ（図示せず）から電流が供給される。バッテリは、電気機械３のジェネレータモードで充電可能である。電気駆動装置２は、さらにハウジング１０を備え、ハウジング１０内には、電気モータ３及び伝動機構ユニット４が配置されている。

変速伝動機構５は、モータ軸９から導入された高速の回転運動が低速の回転運動に変換されるように構成されており、それゆえ、この伝動機構は、減速伝動機構と称してもよい。モータ軸９は、中空軸として構成されており、軸受（図示せず）によりハウジング１０内で第１の回転軸線Ａ１回りに回転可能に支持されている。ドライブギヤ１４（第１の歯車）は、相対回動不能に駆動軸９に、例えば軸歯列（スプライン）により結合されている。溶接等の別の結合手段が採用されてもよいことは、自明である。

変速伝動機構５は、ドライブギヤ１４と、ドライブギヤにより第２の回転軸線Ａ２回りに回転駆動可能な中間ギヤ１５（第２の歯車）と、中間ギヤにより第３の回転軸線Ａ３回りに回転駆動可能なクラウンギヤ１６（第３の歯車）と、クラウンギヤに堅固に結合されるドリブンギヤ１７（第４の歯車）とを有する。ドリブンギヤ１７は、ディファレンシャル伝動機構６のリングギヤ１８と歯列を介して係合しており、これにより、ディファレンシャル伝動機構６を駆動できる。その点において、ドリブンギヤ１７は、ドライブギヤ又はドライブピニオンと称してもよい。ドライブピニオン１７とリングギヤ１８とからなるギヤセットは、ハイポイドセットの形態で構成されていてもよい。出力経路で見て電気機械３とディファレンシャル伝動機構６の出力部分との間には、制御可能なクラッチ（図示せず）が設けられていてもよく、クラッチは、電気機械３とディファレンシャル伝動機構の出力部分との間でトルク伝達を任意選択的に断接することが可能である。

ディファレンシャル伝動機構６は、堅固にリングギヤ１８に結合されるディファレンシャルキャリア１９と、ディファレンシャルキャリア１９に結合される複数のディファレンシャルギヤ２０とを有している。ディファレンシャルギヤ２０は、ディファレンシャルキャリア１９に結合される単数又は複数のピン２２に回転可能に支持されている。さらにディファレンシャル伝動機構６は、第１及び第２のサイドシャフトギヤ２３，２４を出力部分として有し、第１及び第２のサイドシャフトギヤ２３，２４は、ディファレンシャルギヤ２０により回転軸線Ａ１回りに回転駆動可能である。ディファレンシャル伝動機構は、本実施の形態では、ベベルギヤ式ディファレンシャルの形態で構成されており、ディファレンシャルギヤセット１９，２３，２４は、ディファレンシャルキャリア１９内に配置されており、ディファレンシャルキャリア１９は、その点においてディファレンシャルケースと称してもよい。第１のサイドシャフトギヤ２３は、第１の出力軸２５に相対回動不能に結合されており、第１の出力軸２５は、回転軸線Ａ１に対して同軸に配置されており、中空軸として形成されるモータ軸９に差し通されている。出力軸２５は、伝動機構側の端部部分と、伝動機構から離れて位置する端部部分とを有し、伝動機構側の端部部分は、相対回動不能にサイドシャフトギヤ２３に結合されており、伝動機構から離れて位置する端部部分は、ハウジング１０内で回転軸線Ａ１回りに回転可能に支持されており、等速ジョイント２６に結合されている。等速ジョイント２６は、トルクを第１の出力軸２５から自動車の第１のサイドシャフト２７に任意の作動角度の下で伝達するために用いられる。第１のサイドシャフト２７は、車輪側の別の等速ジョイント２８を介して第１の車輪２９に、任意の作動角度の下でトルクを伝達すべく結合されている。第２のサイドシャフトギヤ２４は、反対側の第２の車輪２９’を、第２の出力軸３０と、伝動機構側の等速ジョイント２６’と、第２のサイドシャフト２７’と、車輪側の等速ジョイント２８’とを介して駆動する。

変速伝動機構５は、電気機械３とディファレンシャルキャリア１９との間で高速から低速への変換を行うように構成されている。この場合、モータドライブギヤ１４とディファレンシャルキャリア１９との間の変速比は、例えば８〜１２の間にあってもよい。このためにクラウンギヤ１６は、ドライブギヤ１４より大きな直径及び多くの歯数を有し、ディファレンシャル伝動機構６のドリブンギヤ１７は、ドリブンギヤ１７に対して同軸のクラウンギヤ１６より小さな直径及び少ない歯数を有している。総変速比ｉｇｅｓ＝８〜１２を達成するために、ドライブギヤ１４とクラウンギヤ１６との間に形成される第１の変速比ｉ１は、例えば３〜４の間にあってもよく、クラウンギヤ１６とドリブンギヤ１７との間に形成される第２の変速比ｉ２は、例えば２〜３の間にあってもよい。

変速伝動機構のドリブンギヤ１７とクラウンギヤ１６とは、相対回動不能に互いに結合されているので、一緒に回転軸線Ａ３回りに回転する。結合は、形状結合、力結合及び／又は素材結合により実現可能である。ドリブンギヤ１７とクラウンギヤ１６とからなる構成ユニットは、軸ジャーナル２１を有し、軸ジャーナル２１は、ハウジング１０のスリーブ状付設部内で回転軸線Ａ３回りに回転可能に支持され得る。軸ジャーナル２１は、自動車のパワートレーンの、ここには示さない駆動軸に駆動結合され得るので、トルクは、上述の駆動軸を介しても、電気機械３からも、それぞれ単独で又は互いに合成されて構成ユニットに導入され得る。

クラウンギヤ１６は、端面の歯列３２を有し、歯列３２は、ディファレンシャル伝動機構６の方を向き、ドリブンギヤ１７の歯列より大きな直径上に位置している。クラウンギヤ１６は、クラウンギヤ歯列３２に対して相補的な歯列３３を有する中間ギヤ１５と噛み合う。クラウンギヤ歯列３２の個々の歯は、その長手方向延在に沿って、変化する横断面と、歯底線に対して変化する高さとを有していてもよい。その際、歯は、歯列を介した均等な係合が中間ギヤ１５の歯列と実施され得るように、クラウンギヤ軸線Ａ３に関して半径方向外側に向かって拡幅していてもよい。クラウンギヤ歯列の歯面の中心線は、クラウンギヤ回転軸線Ａ３に対して垂直な一平面内に位置するので、クラウンギヤ１６と、クラウンギヤ１６と噛み合う中間ギヤ１５との間の歯係合部の接触線は、中間ギヤ軸線Ａ２に対して平行に延びている。中間ギヤ１５は、円筒側面に歯列を有するシリンドリカルギヤ（円筒歯車）として構成されている。クラウン歯列３２と中間ギヤ歯列３３とは、すぐ歯又ははす歯の歯列として形成されていてもよい。

中間ギヤ１５は、第１の回転軸線Ａ１に関して半径方向内側でモータドライブギヤ１４と噛み合う。中間ギヤ１５は、モータドライブギヤ１４とクラウンギヤ１６との間の半径方向の間隔の橋渡しをするように寸法設定されている。本実施の形態では、１つの中間ギヤ１５しか、出力経路で見てドライブギヤ１４とクラウンギヤ１６との間に設けられていないが、組み付けスペースの状況その他の技術的要求に応じて、より多くの中間ギヤが、ドライブギヤからクラウンギヤにトルクを伝達するように設けられていてもよいことは、自明である。特に図２に看取可能であるように、中間ギヤ１５の回転軸線Ａ２は、ドライブギヤ１４の回転軸線Ａ１に対して平行に配置されており、かつクラウンギヤ１６の回転軸線Ａ３と交わっている。このとき、回転軸線Ａ３と回転軸線Ａ１との間には、軸線のずれＶ（オフセット）が形成されている。この軸線のずれＶは、ハイポイドセットと称してもよいドリブンギヤ１７及びリングギヤ１８の歯車対にも、クラウンセットと称してもよい中間ギヤ１５及びクラウンギヤ１６の歯車対にも関する。

図３は、図２に示した実施の形態に対して軽微な変更を加えた形態の本発明に係るアッセンブリを示している。図３に示した実施の形態の平面図は、図１に示したものに相当するので、改めて別途示すことはしない。図３に示した構成は、概ね図２に示した構成に相当するので、共通点については上述の説明を参照されたい。図３において、図１及び２と同じ部材には、図１及び２と同じ符号を付した。図３に示した構成における唯一の相違点は、第３の回転軸線Ａ３が、第１の回転軸線Ａ１に対して平行に延びる第２の回転軸線Ａ２と間隔を置いて交差している点にある。この間隔は、本実施の形態では、第３の軸線Ａ３と第１の軸線Ａ１との間の軸線のずれＶ（オフセット）に相当する。すなわち、第１及び第２の軸線Ａ１，Ａ２は、相俟って一平面を規定し、この平面は、第３の軸線Ａ３に対して平行に延びる。これにより、技術的には、ハイポイドセット１７，１８にのみ軸線のずれが存在し、クラウンセット１５，１６内には軸線のずれが存在しないことが生じる。

図４は、図２あるいは図３に示した実施の形態に対して再度軽微な変更を加えた形態の別の本発明に係るアッセンブリを示している。図４に示した実施の形態の平面図は、図１に示したものに相当するので、改めて別途示すことはしない。図４に示した構成は、概ね図２あるいは図３に示した構成に相当するので、共通点については上述の説明を参照されたい。その際、図１乃至３と同じ部材には、図１乃至３と同じ符号を付した。図４に示した構成における唯一の相違点は、第３の回転軸線Ａ３が第１の回転軸線Ａ１及び第２の回転軸線Ａ２と交わっている点にある。すなわち、３つすべての回転軸線Ａ１，Ａ２，Ａ３が、１つの共通の平面内に位置している。このことから、ハイポイドセット１７，１８内にも、クラウンセット１５，１６内にも、軸線のずれが存在しないことが生じる。

図５は、多軸駆動型の自動車用の本発明に係るパワートレーンアッセンブリ３４を示している。内燃機関３６を有する第１の駆動アッセンブリ３５と、第２の駆動アッセンブリとしての、本発明に係る電気駆動装置２の、図１乃至４に示した実施の形態のいずれかとが設けられている。パワートレーンアッセンブリ３４は、第１の駆動車軸３７を駆動する第１のパワートレーンと、第２の駆動車軸３８を駆動する第２のパワートレーンとを備える。内燃機関３６は、変速機３９を介して分配伝動機構４０を駆動し、分配伝動機構４０を介してトルクは、第１あるいは第２のパワートレーンに導入される。

第１のパワートレーン５は、ディファレンシャル伝動機構（図示せず）を有し、ディファレンシャル伝動機構を介して、導入されたトルクは、両サイドシャフト４１，４１’に伝達され、これにより、対応する車輪４２，４２’を駆動することができる。サイドシャフト４１，４１’は、それぞれ、１つの伝動機構側の等速ジョイント４３，４３’と、１つの車輪側の等速ジョイント４４，４４’とを有し、等速ジョイント４３，４３’，４４，４４’は、それぞれ、任意の作動角度の下でトルクの伝達を行うことができる。

第２のパワートレーンは、常時駆動されていてもよい（パーマネント型全輪駆動）し、出力経路内に配置されるクラッチにより必要なときに追加作動可能に構成されていてもよい（オンデマンド型駆動）。第２のパワートレーンは、長手方向駆動軸４５を有し、長手方向駆動軸４５によりトルクは、第２の駆動アッセンブリ２の駆動部分２１に伝達され得る。長手方向駆動軸４５は、複数の部分からなる軸の形態で構成されており、端部側の第１のジョイント４６を有する第１の軸部分と、センタジョイント４７と、端部側の第２のジョイント４８を有する第２の軸部分とを有する。

第１の駆動車軸３７及び第２の駆動車軸３８は、選択的に第１の駆動アッセンブリ３５及び／又は第２の駆動アッセンブリ２を介して駆動され得る。第２の駆動アッセンブリ２の電気機械３は、車両の制動時、ジェネレータモードで機械エネルギを電気エネルギに変換することができる。本パワートレーンアッセンブリ３４の１つの特徴は、本発明に係る駆動アッセンブリ２が、電気機械３とディファレンシャル伝動機構６との同軸的な方向付けと、クラウンギヤ１６を有した変速伝動機構５の構成とに基づいて、特にコンパクトに構成され、それゆえ良好に後車軸に組み込まれることにある。本実施の形態において、一次の駆動源として内燃機関３６を有する第１の駆動アッセンブリ３５は、前車軸に配設されている一方、二次の駆動源として電気モータ３を有する第２の駆動アッセンブリ２は、後車軸に配設されている。しかし、車両によっては、反対の配設とすること、すなわち、電気駆動装置２を前車軸に、一次駆動装置３５を後車軸の領域に配設することも可能であることは、自明である。

２ 電気駆動装置
３ 電気モータ
４ 伝動機構ユニット
５ 変速伝動機構
６ ディファレンシャル伝動機構
７ ステータ
８ ロータ
９ モータ軸／中空軸
１０ ハウジング
１４ ドライブギヤ
１５ 中間ギヤ
１６ クラウンギヤ
１７ ドライブギヤ
１８ リングギヤ
１９ ディファレンシャルキャリア
２０ ディファレンシャルギヤ
２１ 駆動部分
２２ ピン
２３ サイドシャフトギヤ
２４ サイドシャフトギヤ
２５ 駆動軸
２６ 等速ジョイント
２７ サイドシャフト
２８ 等速ジョイント
２９ 車輪
３０ 駆動軸
３２ クラウン歯列
３３ 中間ギヤ歯列
３４ パワートレーンアッセンブリ
３５ 駆動アッセンブリ
３６ 内燃機関
３７ 第１の駆動車軸
３８ 第２の駆動車軸
３９ 有段変速機
４０ 分配伝動機構
４１ サイドシャフト
４２ 車輪
４３ 等速ジョイント
４４ 等速ジョイント
４５ 長手方向駆動軸
４６ 等速ジョイント
４７ 等速ジョイント
４８ 等速ジョイント
Ａ１ 第１の回転軸線
Ａ２ 第２の回転軸線
Ａ３ 第３の回転軸線

Claims (15)

1. 自動車を駆動する電気駆動装置であって、
   電気機械（３）と、
   変速伝動機構（５）と、
   ディファレンシャル伝動機構（６）と、
   を備え、
   前記電気機械（３）は、中空軸（９）として形成されるモータ軸を有し、前記モータ軸は、第１の回転軸線（Ａ１）回りに回転可能に駆動可能であり、
   前記変速伝動機構（５）は、前記モータ軸（９）に結合されるドライブギヤ（１４）と、前記ドライブギヤ（１４）により第２の回転軸線（Ａ２）回りに回転駆動可能な少なくとも１つの中間ギヤ（１５）と、前記少なくとも１つの中間ギヤ（１５）により第３の回転軸線（Ａ３）回りに回転駆動可能なクラウンギヤ（１６）と、前記クラウンギヤ（１６）に結合されるドリブンギヤ（１７）とを有し、
   前記ドリブンギヤ（１７）と前記クラウンギヤ（１６）とは、互いに同軸に配置され、相対回動不能に互いに結合されているので、一緒に前記第３の回転軸線（Ａ３）回りに回転し、前記第３の回転軸線（Ａ３）は、前記第１の回転軸線（Ａ１）と交差している、
   電気駆動装置。
2. 前記第３の回転軸線（Ａ３）は、前記第１の回転軸線（Ａ１）及び前記第２の回転軸線（Ａ２）の少なくとも一方と間隔を置いて交差していることを特徴とする、請求項１に記載の電気駆動装置。
3. 前記第３の回転軸線（Ａ３）は、前記第１の回転軸線（Ａ１）及び前記第２の回転軸線（Ａ２）の少なくとも一方と交わっていることを特徴とする、請求項１に記載の電気駆動装置。
4. 前記中間ギヤ（１５）の前記第２の回転軸線（Ａ２）は、前記第１の回転軸線（Ａ１）に対して平行に配置されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の電気駆動装置。
5. １つだけ中間ギヤ（１５）が設けられており、前記中間ギヤ（１５）は、前記電気機械（３）により駆動可能な前記ドライブギヤ（１４）と、前記クラウンギヤ（１６）とに歯列を介して係合していることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の電気駆動装置。
6. 前記クラウンギヤ（１６）は、前記ドライブギヤ（１４）より大きな直径及び多くの歯数を有し、前記ドライブギヤ（１４）と前記クラウンギヤ（１６）との間に第１の変速比（ｉ１）が形成されており、前記第１の変速比（ｉ１）は、３〜４の間にあることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の電気駆動装置。
7. 前記ドリブンギヤ（１７）は、前記クラウンギヤ（１６）より小さい直径及び少ない歯数を有し、前記クラウンギヤ（１６）と前記ドリブンギヤ（１７）との間に第２の変速比（ｉ２）が形成されており、前記第２の変速比（ｉ２）は、２〜３の間にあることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の電気駆動装置。
8. 前記変速伝動機構（５）の前記ドリブンギヤ（１７）と前記クラウンギヤ（１６）とは、形状結合、力結合及び／又は素材結合により堅固に互いに結合されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の電気駆動装置。
9. 前記ドリブンギヤ（１７）及び前記クラウンギヤ（１６）は、駆動軸（２１）に堅固に結合されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の電気駆動装置。
10. 前記ディファレンシャル伝動機構（６）は、前記ドリブンギヤ（１７）により前記第１の回転軸線（Ａ１）回りに回転駆動可能なディファレンシャルキャリア（１９）と、複数のディファレンシャルギヤ（２０）とを有し、前記ディファレンシャルギヤ（２０）は、前記ディファレンシャルキャリア（１９）とともに前記第１の回転軸線（Ａ１）回りに公転し、両出力ギヤ（２３，２４）と駆動結合されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の電気駆動装置。
11. 前記ディファレンシャル伝動機構（６）は、リングギヤ（１８）を有し、前記リングギヤ（１８）は、前記ディファレンシャルキャリア（１９）に対して同軸に配置され、前記ディファレンシャルキャリア（１９）に堅固に結合されており、前記リングギヤ（１８）と前記電気機械（３）とは、前記ディファレンシャル伝動機構（６）の一中央平面に関して互いに異なる側に配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載の電気駆動装置。
12. 前記ディファレンシャル伝動機構（６）の前記両出力ギヤの一方（２３）は、１つの出力軸（２５）に相対回動不能に結合されており、前記出力軸（２５）は、前記電気機械（３）の前記中空軸（９）を貫いて延在することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の電気駆動装置。
13. 前記電気機械（３）と前記変速伝動機構（５）と前記ディファレンシャル伝動機構（６）とは、１つの共通のハウジング（１０）を有することを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の電気駆動装置。
14. 多軸駆動型の自動車用のパワートレーンアッセンブリであって、
    第１の駆動源（３５）により駆動可能な第１の駆動車軸（３７）を有する第１のパワートレーンと、
    請求項１から１３までのいずれか１項に記載の電気駆動装置（２）と、
    前記第１の駆動源（３５）により、かつ任意選択的に前記電気駆動装置（２）により駆動可能な第２の駆動車軸（３８）を有する第２のパワートレーンと、
    を備えるパワートレーンアッセンブリ。
15. 前記第２のパワートレーンは、長手方向駆動軸（４５）を有し、前記ディファレンシャル伝動機構（６）を駆動する前記ドリブンギヤ（１７）と、前記クラウンギヤ（１６）とは、前記長手方向駆動軸（４５）に駆動結合されていることを特徴とする、請求項１４に記載のパワートレーンアッセンブリ。

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