JP6592446B2 - モーター車両用ドライブトレイン、および前記類型のドライブトレインを作動させる方法 - Google Patents

モーター車両用ドライブトレイン、および前記類型のドライブトレインを作動させる方法 Download PDF

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    • F16H3/02Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/089Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears all of the meshing gears being supported by a pair of parallel shafts, one being the input shaft and the other the output shaft, there being no countershaft involved
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Description

本発明は、モーター車両用ドライブトレインに関するもので、ドライブトレインは、入力側および回転駆動の観点から入力側に選択的に連結可能な出力側を具備する第1クラッチ;および回転駆動の観点から出力側に連結されるか連結可能なトランスミッションシャフト(transmission shaft)を有するトランスミッションを具備し、トランスミッションシャフトは、回転駆動の観点から第2クラッチによってギヤホイールに、例えば、浮動(floating)ギヤに選択的に連結可能である。本発明は、また、前記類型のドライブトレイン内のトランスミッションでギヤシフトを遂行する方法に関するものである。
モーター車両のドライブトレインは一般に第1クラッチを具備すると知られており、第1クラッチは入力側および回転駆動の観点から入力側に選択的に連結可能な出力側を有する。さらに、知られているドライブトレインは、回転駆動の観点から出力側に連結されるか連結可能なトランスミッションシャフトを有するトランスミッションを具備し、トランスミッションシャフトは、第2クラッチによって、トランスミッションシャフト上に配置されるギヤホイールまたは浮動ギヤに回転駆動の観点から選択的に連結可能である。この場合、浮動ギヤは、浮動ギヤが更なるトランスミッションシャフト上の他のギヤホイールとともにギヤセットを形成するように、回転駆動の観点から該他のギヤホイールと噛合する(mesh)。第2クラッチとしては、一般的にいわゆるシフトスリーブで製造されたものを使用する。第2クラッチの閉鎖前にトランスミッションシャフトの回転速度とギヤホイールの回転速度が互いに近似化または整列されるように、第2クラッチは、摩擦によってトランスミッションシャフトの回転速度とギヤホイールの回転速度が互いに近似化または整列される同期化本体または同期化リングを具備する。このような各実施例は、手動トランスミッションで立証されたが、特に第2クラッチまたはシフトスリーブに関して製造が相対的に難しく、摩擦摩耗が増加する短所がある。さらに、電気機械の回転子が第1クラッチの出力側上に配置されるようにドライブトレインがハイブリッドドライブのドライブトレイン形態となっている場合、第1クラッチの出力側上に配置される回転子の追加重量により同期化処理を妨げる追加慣性質量が発生する問題点もある。
したがって、本発明の目的は、摩耗が減少され、簡単な同期化が可能で、製造が比較的簡単な、包括的類型のドライブトレインを提供することである。本発明の目的は、また、前記類型のドライブトレイン内のトランスミッションでギヤシフトを遂行する簡略化された方法を特定することである。
前記目的は、請求項1と請求項12で特定された特徴部によって達成される。従属項は本発明の有利な実施例に関するものである。
本発明に係るドライブトレインは、特にモーター車両で使用するように設計されたものである。ドライブトレインは、例えば、単一の始動および/または分離クラッチの形態からなっているものであり得る第1クラッチを具備する。第1クラッチは、入力側および回転駆動の観点から入力側に選択的に連結可能な出力側を有する。ドライブトレインは、回転駆動の観点から第1クラッチの出力側に連結されるか連結可能なトランスミッションシャフトを有するトランスミッションをさらに含む。トランスミッションシャフトは、例えば、トランスミッション入力シャフトまたはトルク流れにおいて、トランスミッション入力シャフトの間接的または直接的に下流側にあるトランスミッションシャフト、すなわち、例えば、カウンターシャフト、補助トランスミッションシャフトまたはメイントランスミッションシャフトであり得る。好ましくは、浮動ギヤの形態であるギヤホイールはトランスミッションシャフト上に配置され、トランスミッションシャフトは回転駆動の観点から第2クラッチによってギヤホイールに選択的に連結可能であり、第2クラッチは、例えば、シフトスリーブ型クラッチであり得る。ドライブトレインに電気機械も提供され、このようなドライブトレインはハイブリッドドライブのためのドライブトレインであり得る。この場合、電気機械の回転子は第1クラッチの出力側上に配置され、このとき、回転子は回転駆動の観点から出力側に間接的または直接的に連結される。同期化動作を具現するように、電気機械は、モーター作動時、第2クラッチの閉鎖前にトランスミッションシャフトの回転速度とギヤホイールの回転速度が互いに近似化または整列されるように、制御または規制され得るように設計される。トランスミッションシャフトの回転速度とギヤホイールの回転速度が互いに適応され得る、換言すれば、互いに近似化または整列され得る、好ましくは、電気機械によって同じ値に制御または規制され得るという事実のため、例えば、第2クラッチの領域で、多く使用される同期化本体、すなわち、例えば、同期化動作を達成するように従来技術で多く使用される、摩擦コーン(cone)があるクラッチ本体および対応コーンがある同期化リングを省略することができる。このような方式によって、摩擦摩耗が減少するだけでなく特に第2クラッチに関するドライブトレインの設計も簡略化される。したがって、第2クラッチは、摩擦成分がないまたは摩擦成分が非常に小さい実質的にポジティブロッキングクラッチ(positively locking clutch)であり得る。さらに、第1クラッチの出力側上に配置された回転子の重量は、電気機械の固定子と相互作用するその回転子が同期化動作を達成するため、同期化の観点から問題を引き起こさない。また、第1クラッチは対応する長所がある湿式可動型(wet−running)のクラッチとして構成され得る反面、従来技術では乾式起動型クラッチだけが第1クラッチとして使用される。
本発明に係るドライブトレインの好ましい一実施例では、トランスミッションシャフトの回転速度とギヤホイールの回転速度を直接的または間接的に検出するための手段を提供し、前記手段は、トランスミッションシャフトの回転速度とギヤホイールの回転速度間の差が減少または除去され得るように、電気機械の制御および/または規制装置と相互作用する。回転速度の直接的な検出の場合には、各回転速度値が直接的に決定され得る反面、回転速度の間接的な検出の場合には、回転速度が他の作動または構造的変数から導き出され得る。
本発明に係るドライブトレインの特に好ましい実施例において、回転子は、半径方向に第1クラッチの出力側上に配置され、および/または第1クラッチの小さい軸構造長さ(small axial structural length)を具現するように、半径方向に第1クラッチとの装着(nest)構成となり、これは具体的に半径方向に第1クラッチとともにする回転子の装着によって可能である。
本発明に係るドライブトレインの特に好ましい更なる実施例において、第1クラッチは多板(multiplate)クラッチの形態となっているものである。この場合、多板クラッチの形態となっている第1クラッチの出力側を外側板キャリアの形態とした方が有利であることが立証された。これは、第1クラッチの出力側上の回転子の構造を非常に簡単にすることができ、具体的に、回転子と第1クラッチの、非常に簡単で空間を節約する半径装着が可能であるため、有利である。このような点で、本実施例では、半径方向に第1クラッチの外側上に回転子を配置するように回転子を外側板キャリアの外側板維持部上に配置することがより好ましい。また、または代案として、このような設計の変形例では、ドライブトレインの軸構造の長さを減少させるように回転子が半径方向に多板クラッチのプレートパック(plate pack)とともに装着された構成となる。
前述した通り、本発明に係るドライブトレインの有利な実施例において、第1クラッチは始動および/または分離クラッチ、具体的にはシングルクラッチである。
本発明に係るドライブトレインの有利な更なる実施例において、第1クラッチは正常閉鎖(normally closed)クラッチの形態となっていつものである。
前述した通り、本発明に係るドライブトレインの特に有利な実施例において、第1クラッチは、具体的に、電気機械によって遂行される同期化の背景に対して始動および/または分離クラッチとして多く使用される乾式起動型クラッチより熱的に剛健な第1クラッチを具現するように湿式可動型クラッチの形態となっているものであり、ここで湿式可動型クラッチを使用しているのは同期化動作の観点から問題を引き起こさない。本実施例において、好ましくは、第1クラッチは湿式チャンバーに配置され、湿式チャンバーは、静的トランスミッションハウジングベルによって、および/または共回転(co−rotating)クラッチハウジングによって範囲が決定される(delimit)。この場合、好ましくは、共回転クラッチハウジングは回転子に固定され、共回転クラッチハウジングは、この場合、例えば、互いに対向して回転子に固定された二つのクラッチハウジングシェルによって形成され、回転子自体はクラッチハウジングの一部を有利に形成する。共回転クラッチハウジングの設計の変形例では、固定子と回転子の相互作用が湿式チャンバー内の流体、例えば、冷却油または潤滑油による影響を受けないように、電気機械の固定子が配置される乾式チャンバーを湿式チャンバーから分離するようにクラッチハウジングをトランスミッションハウジングベル内に配置することがさらに好ましい。
本発明に係るドライブトレインの有利な更なる実施例において、第1クラッチには、閉鎖力を印加するためのスプリング装置が割り当てられる。好ましくは、スプリング装置は板スプリングである。
本発明に係るドライブトレインの好ましい更なる実施例において、第1クラッチには起動装置が割り当てられ、好ましくは、起動装置は油圧起動装置である。換言すれば、第1クラッチは油圧クラッチと称することもできる。起動装置は、好ましくは、ハウジングに対して静的であるか固定されるように設計される。換言すれば、起動装置は、第1クラッチの回転軸を中心とする回転運動を遂行せず、具体的に油圧起動装置の場合は、漏出損失を実質的に除去できる効果がある。本実施例において、起動装置が回転駆動の観点から第1クラッチまたは閉鎖力を印加するためのスプリング装置から結合解除されることがさらに好ましい。この場合、回転駆動の観点から結合解除は、好ましくは、介在された(interposed)締結解除ベアリングによって具現される。
本発明に係るドライブトレインの特に好ましい更なる実施例において、スプリング装置の閉鎖力および/または起動装置の起動力は、好ましくは、出力シャフト上の、すなわち、例えば、回転駆動の観点から駆動ユニットの入力側に連結されるクランクシャフト上の、またはトランスミッションシャフト上のトランスミッションハウジングまたはトランスミッションハウジングカバー上の固定リングによって、好ましくは、軸方向に支持可能であるか支持される。
本発明に係るドライブトレインの有利な更なる実施例において、トランスミッションは自動化された手動トランスミッションまたは自動トランスミッションの形態となっているものである。
本発明に係るドライブトレインの特に有利な更なる実施例において、トランスミッションは前進ギヤを形成するための少なくとも一つのギヤセットを具備する。すなわち、トランスミッションは、ギヤセットによって、駆動ユニットを通じて前進ギヤとして作動することができる。しかし、トランスミッションは、同じギヤセットによって、電気機械を通じて後進ギヤとして作動することもできる。ここでは、トランスミッションが、同じギヤセットによって、電気機械を通してのみおよび/または回転子の回転方向の反転によって後進ギヤとして作動することができるのであれば好ましい。本実施例は、従来のトランスミッションで提供されるような後進ギヤのためのギヤセットを完全に省略することができ、トランスミッションの軸構造の長さが短くなり、製造がさらに簡単となり、重量を低減できる長所がある。
本発明に係る方法は、本発明に係る類型のドライブトレイン内のトランスミッションでギヤシフトを遂行するように機能し、後述する段階を有する。まず、第1クラッチを開放する。後続して、トランスミッションシャフトの回転速度とギヤホイールの回転速度が互いに近似化または整列されるように、モーター作動時に電気機械を制御または規制する。トランスミッションシャフトの回転速度とギヤホイールの回転速度が互いに近似化または整列された後、第2クラッチを閉鎖して回転駆動の観点からトランスミッションシャフトとギヤホイールの間を連結する。本発明に係る方法の長所と更なる設計変形例に関しては、方法に対応させて適用可能な本発明と本発明の実施例に係るドライブトレインに関して前述した長所を参照する。
本発明に係る方法の好ましい実施例において、トランスミッションシャフトの回転速度とギヤホイールの回転速度は間接的または直接的に検出され、モーター作動時に電気機械の制御または規制は、トランスミッションシャフトの回転速度とギヤホイールの回転速度間の差を減少または除去するように遂行される。
本発明に係る方法の好ましい更なる実施例において、モーター作動時に電気機械の制御または規制および/または第2クラッチの閉鎖は、自動化され、すなわち、操作者によるいかなる追加動作も含まない。
本発明に係る方法の特に好ましい実施例において、トランスミッションは、前進ギヤを形成するためのギヤセットによって、電気機械を通じて、好ましくは、電気機械を通してのみおよび/または電気機械の回転子の回転方向の反転によって後進ギヤとして作動する。
以下では、本発明の例示的な実施例について添付図面を参照してさらに詳細に説明する。
本発明の第1実施例に係るドライブトレイン内の第1クラッチの部分側断面図。 本発明の第2実施例に係るドライブトレイン内の第1クラッチの部分側断面図。 本発明の第3実施例に係るドライブトレイン内の第1クラッチの部分側断面図。 本発明の第4実施例に係るドライブトレイン内の第1クラッチの部分側断面図。 本発明の図1〜図4の第1クラッチ中の一つを有するドライブトレインの第1実施例の概略図。 本発明の図1〜図4の第1クラッチ中の一つを有するドライブトレインの第2実施例の概略図。 本発明の第3実施例により図1〜図4の第1クラッチ中の一つを有するドライブトレインの第3実施例の概略図。 本発明に係るドライブトレインの中間展開状態の第1クラッチの側断面図。
図1は本発明の第1実施例に係るドライブトレインの第1クラッチ2の詳細を図示する。始動(starting)および/または分離クラッチの形態となっている第1クラッチ2は、ドライブトレインのトランスミッション6と駆動ユニット4間にトルクを選択的に伝達するように機能し、これは図1に部分的および/または概略的にのみ示されている。これにより、図1において、駆動ユニット4の出力シャフト8の端部には、前記端部に回転可能にともに固定されたフライホイール10があり、さらに詳細に後述する、回転駆動の観点から第1クラッチ2に対する連結がフライホイール10を通じて具現される。対照的に、トランスミッション6には、トランスミッション入力シャフト12とも称することができる第1トランスミッションシャフト12、およびトランスミッションハウジング14が表示されている。さらに、図1において、第1クラッチ2の、相互反対側である軸方向16、18、相互反対側である半径方向20、22、および相互反対側である円周方向24、26が対応矢印で表示されており、第1クラッチ2と第1トランスミッションシャフト12と駆動ユニット4の出力シャフト8のすべては軸方向16、18に延長される回転軸28を中心に回転可能である。すなわち、円周方向24、26も回転方向24、26と称することができる。
トランスミッションハウジング14は、軸方向16に向かう自分の端部地点上に、軸方向18と半径外側方向20に収容空間32の範囲が決定されるトランスミッションハウジングベル30を具備し、収容空間32は、トランスミッションハウジングベル30上に着脱可能に配置されるトランスミッションハウジングカバー34により軸方向16にさらに範囲が決定される。
始動および/または分離クラッチの形態となっている第1クラッチ2は収容空間32内に配置される。この場合、第1クラッチ2は、多数の外側板と内側板が軸方向(16または18)に交互に配置されており、プレートパック36を形成する多板クラッチの形態となる。第1クラッチ2は、入力側38、および回転駆動の観点から入力側38に選択的に連結可能な出力側40を有する。入力側38は実質的に内側板キャリア42とクラッチ入力ハブ44で構成される。内側板キャリア42は、プレートパック36の内側板のための実質的に管形(tubular)の板維持部46、および半径支持部48を有し、半径支持部は、軸方向16に板維持部46に隣接し、半径方向22に内側に延長され、半径方向22に内側に向かう端部地点でクラッチ入力ハブ44とともに回転可能に連結される。反面、クラッチ入力ハブ44は、この場合、フライホイール10により駆動ユニット4の出力シャフト8に回転可能に、また着脱可能に、ともに連結されるようにトランスミッションハウジングカバー34の中心開口を通じて軸方向16に延長され、回転可能に、ともに連結するのはスプライントゥーシング(spline toothing;50)により具現される。この場合、クラッチ入力ハブ44は、半径および軸ベアリング52により半径方向20と軸方向16のすべてにおいてトランスミッションハウジングカバー34上で支持可能であるか支持され、また、包囲密封部(encircling seal;54)は、トランスミッションハウジングカバー34内の開口の半径方向22に内側に向かうエッジとクラッチ入力ハブ44の間で半径方向20、22に提供される。さらに、クラッチ入力ハブ44は、更なる半径ベアリングによって半径方向22に第1トランスミッションシャフト12上で支持される。
前述した第1クラッチ2の出力側40は、外側板キャリア58および半径方向22において内部に向かって外側板キャリア58に次ぐクラッチ出力ハブ60により実質的に形成され、クラッチ出力ハブ60は、外側板キャリア58に回転可能に、ともに連結され、回転駆動の観点から第1トランスミッションシャフト12に連結され、これにより、回転駆動の観点から本連結はスパイントゥーシング62により具現される。この場合、外側板キャリア58は、プレートパック36の外側板を維持するための実質的に管形の板維持部64、および軸方向18に板維持部64に次いでクラッチ出力ハブ60に向かって半径方向22において実質的に内側に延長される半径支持部66を有する。クラッチ出力ハブ60は、半径および軸ベアリング67により半径方向20と軸方向16においてクラッチ入力ハブ44上で支持可能であるか支持される。
プレートパック36は、固定リング70により板維持部64に着脱可能に固定された支持部分68上から軸方向16に支持可能である。反対側軸方向18には、軸方向16に突出する起動フィンガー74を有して実質的にファン(annular)の形態となっている力伝達素子72が提供される。これに伴い、ファンの形態の力伝達素子72から、起動フィンガー74が、軸方向16において半径支持部66のプレートパック36とは反対側にある面からウインドウ76を通じて半径支持部66のプレートパック36に向かう面に延長され、このとき、起動フィンガー74は、軸方向18に向かうプレートパック36の端部に対して軸方向16に加圧され得る。
第1クラッチ2またはプレートパック36には、第1クラッチ2の閉鎖力を印加するためのスプリング装置78がさらに割り当てられ、スプリング装置78は板スプリング80により実質的に形成される。半径方向20に板スプリング80の外側部は力伝達素子72に対して加圧され得る反面、半径方向22への内側部はさらに詳細に後述する起動装置によって起動され得る。その間は、板スプリング80が維持装置82上に回動可能に(pivotably)維持され、維持装置82は外側板キャリア58の半径支持部66に固定される。すなわち、スプリング装置78の板スプリング80は、単に回動可能であるが、維持装置82の領域では外側板キャリア58に対する軸方向16、18において並進移動できない。
前述した通り、第1クラッチ2には油圧起動装置84が割り当てられ、油圧起動装置84は基本的に機械的起動装置であり得る。起動装置84は、静的であるように、すなわち、円周方向24、26に共回転しないようにおよび/またはハウジングに対して固定されるように設計され、この場合、ハウジングはトランスミッションハウジング14を示す。これに伴い、起動装置84は、軸方向16、18に変位可能であり、油圧式で駆動され得る起動ピストン86を有し、前記起動ピストン86は対応する起動シリンダー(図示しない)内で誘導される。この場合、起動装置84、さらに具体的には、起動ピストン86は、締結解除ベアリング88により回転駆動の観点から第1クラッチ2または第1クラッチのスプリング装置78から結合解除される。すなわち、起動シリンダーだけでなく起動ピストン86も、ハウジングに対して静的であるか固定されるように設計され、これによって油圧起動装置84の領域での漏出損失を除去することができる。
例示した第1クラッチ2は正常閉鎖クラッチである。起動ピストン86が油圧によって作動しない場合、前記起動ピストン86は、起動ピストン86が軸方向18に変位される初期位置に位置する。この場合、板スプリング80の閉鎖力は力伝達素子72に対して作用し、これにより、プレートパック36を圧縮して第1クラッチ2を閉鎖する。対照的に、起動ピストン86が油圧によって作動する場合、起動ピストンは、維持装置82の領域で板スプリング80が回動するように軸方向16に変位され、力伝達素子72を解除し、このとき、プレートパック36はそれ以上圧縮されず第1クラッチ2が開放される。この場合、スプリング装置78の閉鎖力と起動装置84の起動力の両方は、軸方向16にトランスミッションハウジング14上で、より正確には、トランスミッションハウジング14のトランスミッションハウジングカバー34上で支持可能であるか支持される。したがって、第1クラッチ2の開放の間、閉鎖力または起動力は、維持装置82を通じて外側板キャリア58および外側板キャリアに連結されたクラッチ出力ハブ60に対して作用し、ここで、後者の場合は、半径および軸ベアリング67、クラッチ入力ハブ44、および半径および軸ベアリング52を通じてトランスミッションハウジングカバー34上から軸方向16に支持される。
第1クラッチ2は湿式可動型クラッチの形態となっている。したがって、第1クラッチ2は、例示した実施例において、収容空間32に実質的に対応する湿式チャンバー90に配置され、このとき、湿式チャンバー90はトランスミッションハウジングカバー34とトランスミッションハウジング14の静的トランスミッションハウジングベル30により範囲が決定される。冷却剤および/または例えばオイルなどの潤滑剤を湿式チャンバー90に供給することは、この場合、第1トランスミッションシャフト12も収容空間32または湿式チャンバー90内に延長されるトランスミッションハウジング14の開口を通してであり得、冷却剤および/または潤滑剤供給経路92は対応する矢印で図1に図示されている。また、図1から、外側板キャリア58の半径支持部66に、冷却剤および/または潤滑剤がプレートパック36に良好に供給されることを確実にするために、冷却剤および/または潤滑剤が通過できるようにする凹部94が提供されることが分かる。
図1からわかるように、ドライブトレインには電気機械96も提供され、このとき、ドライブトレインは、駆動ユニット4と電気機械96の両方によって、駆動を付与することができるハイブリッドドライブのためのドライブトレインとして機能することができる。電気機械96は、収容空間32内に配置され、ハウジングに対して固定された固定子98および半径方向22に固定子98内に配置された回転子100を有し、円周方向24、26に包囲形態となっているギャップが固定子98と回転子100の間に半径方向20、22に形成される。半径および軸ベアリング67、52によるトランスミッションハウジングカバー34上の前述した装着のため、確実にギャップ aを正確に設定することができ、動作の間維持することができる。電気機械96の回転子100は、外側板キャリア58により形成された第1クラッチ2の出力側40上に回転可能に、ともに連結されるように配置されて連結される。この場合、回転子100は、半径方向20に第1クラッチ2の外部上に配置され、半径方向20、22に第1クラッチ2とともに装着された構成となる。さらに具体的に、例示した実施例において、回転子100は、外側板キャリア58の板維持部64上に回転可能に、ともに連結されるように配置および連結され、回転子100は、電気機械96とともに第1クラッチ2の小さい軸構造長さを具現し、これによって、全体的なドライブトレインの短い軸構造長さを具現するように、半径方向20、22に多板クラッチによって形成される第1クラッチ2のプレートパック36とともに装着された構成となる。
ドライブトレインの更なる設計変形例を図5〜図7を参照してより詳細に説明する前に、第1クラッチ2の更なる実施例を電気機械96とともに図2〜図4を参照して後述する。
図2はドライブトレインの第1クラッチ2の第2実施例を図示し、第2実施例は図1でのように第1実施例に実質的に対応し、差異点だけを説明し、同じ参照符号は同一であるか類似の部分に対して使用され、それ以外は前記説明を対応させて適用する。
第1実施例とは対照的に、第2実施例は図2でのように、半径および軸ベアリング52がない場合であり、閉鎖力および/または起動力はトランスミッションハウジングカバー34上から軸方向16に支持されず、つまり、このようなトランスミッションハウジングカバーは図1による第1実施例より薄い壁に設計され得る。また、図1に図示した通り、トランスミッションハウジングカバー34上の少なくとも一つの補強リブ102を図2の第2実施例では省略することができ、これは、スプリング装置78の閉鎖力および/または起動装置84の起動力が、維持装置82、外側板キャリア58の半径支持部66、クラッチ出力ハブ60、半径および軸ベアリング67およびクラッチ入力ハブ44を通じて駆動ユニット4の出力シャフト8上から軸方向16に支持可能であるか支持される場合である。
図3は電気機械96とともに第1クラッチ2の第3実施例を図示し、第3実施例は図2の第2実施例に実質的に対応し、差異点だけを後述し、同じ参照符号は同一であるか類似の部分に対して使用され、それ以外は前記説明を対応させて適用する。
第3実施例において、閉鎖力および/または起動力は、回転駆動の観点から入力側38に連結された駆動ユニット4の出力シャフト8上で支持されない。むしろ、スプリング装置78の閉鎖力および/または起動装置84の起動力は、維持装置82、外側板キャリア58の半径支持部66、およびクラッチ出力ハブ60を通じてトランスミッションシャフト12上から軸方向16に支持可能であるか支持される。このために、クラッチ出力ハブ60は、固定リング104により第1トランスミッションシャフト12に軸方向16に固定される。
図4は電気機械96とともに第1クラッチ2の第4実施例を図示し、第4実施例は図1の第1実施例に実質的に対応し、差異点だけを後述し、同じ参照符号は同一であるか類似の部分に対して使用され、それ以外は前記説明を対応させて適用する。
図1の第1実施例にはトランスミッションハウジングベル30とトランスミッションハウジングカバー34により範囲が決定される収容空間が類似して湿式チャンバー90を形成する場合であるが、図4の第4実施例では、湿式チャンバー90は共回転クラッチハウジング106により範囲が決定される。この場合、クラッチハウジング106は二つのハウジングの部分によって実質的に形成され、第1ハウジングの部分108は軸方向16に湿式チャンバー90の範囲が決定される反面、対向する第2ハウジングの部分110は実質的に軸方向18に湿式チャンバー90の範囲が決定される。この場合、二つのハウジングの部分108、110は、回転子100が湿式チャンバー90の範囲を半径方向20の外側に決定するハウジングの部分を類似に形成するように、軸方向16、18に互いに対向して位置する回転子100の側面に固定される。半径方向22の内側へは、二つのハウジングの部分108、110が密封部112、114によりトランスミッションハウジング14に対してそれぞれ密封され、密封部112は隣接するトランスミッションハウジングカバー34に対して密封を行い、密封部114はトランスミッションハウジング14のトランスミッションハウジングベル30に対して密封を行う。したがって、前記説明と図4から、電気機械96の固定子98が配置される乾式チャンバー116をトランスミッションハウジングベル30の収容空間32内の湿式チャンバーから分離するようにクラッチハウジング106が配置されることは明白である。すなわち、固定子98と回転子100の相互作用に影響を及ぼし得るいかなる冷却剤および/または潤滑剤も固定子98と回転子100の間のギャップ内に通過しない。
このとき、図1〜図4を参照して説明したクラッチ配列、特に、このようなクラッチ配列による起動力および/または閉鎖力の支持が、図5〜図7を参照して説明するドライブトレインの追加構成要素の部分または電気機械96が省略されても、本来の本発明の独立的な特徴部を構成できることに注目する。
図5は、図1〜図4中のいずれか一つに係る第1クラッチ2の実施例とともに本発明に係るドライブトレイン118の第1実施例を図示し、電気機械96とともに対応する第1クラッチ2は図5に概略的に図示されているだけである。トランスミッション6は、回転駆動の観点から第1クラッチ2の出力側40に連結されたトランスミッション入力シャフトの形態となっている前述した第1トランスミッションシャフト12を具備する。さらに、トランスミッション6は第2トランスミッションシャフト120を具備し、第2トランスミッションシャフト120は回転駆動の観点から出力側40に連結可能なトランスミッションシャフト120である。したがって、第2トランスミッションシャフト120は、トランスミッション6内のトルク流れにおいて第1トランスミッションシャフト12の下流側にある。例示した実施例において、トランスミッションは、第2トランスミッションシャフト120が第1トランスミッションシャフト12に平行するように配置され、トランスミッション出力シャフトを形成する非同軸(non−coaxial)トランスミッション6の形態となっている。しかし、このとき、本発明の教示はトランスミッション6内の他のまたは更なるトランスミッションシャフトにも関連され得ることに注目する。
3個の第1ギヤホイール122、124、126は第1トランスミッションシャフト12上に配列される反面、3個の第2ギヤホイール128、130、132は第2トランスミッションシャフト120上に配列され、第1ギヤホイール122と第2ギヤホイール128は、回転駆動の観点から互いに噛合されて第1前進ギヤを形成するための第1ギヤセット134を形成する。これに対応して、第1ギヤホイール124と第2ギヤホイール130は、回転駆動の観点から互いに噛合されて第2前進ギヤを形成するための第2ギヤセット136を形成する。これに対応して、第1ギヤホイール126は回転駆動の観点から第2ギヤホイール132に連結され、第3前進ギヤを形成するための第3ギヤセット138を形成する。後進ギヤを形成するための更なる専用ギヤセットは省略され、代わりに、トランスミッション6は、第1、第2、または第3ギヤセット134、136、138により、回転子100の回転方向の反転によって電気機械96を通じて後進ギヤとして作動することができる。この場合、好ましくは、後進ギヤの作動は電気機械96によってのみ具現される。対照的に、前進ギヤにおいて、トランスミッション6は、第1クラッチ2が閉鎖された駆動ユニット4と第1クラッチ2が開放された電気機械96の両方によって作動することができる。トランスミッション6は自動化された手動トランスミッションまたは自動トランスミッションの形態となっているものであり、このとき、より詳細に後述する第2クラッチを起動するための起動力は、操作者によって対応して手動作動されるギヤシフト手段に加えられる作動力によって決定されない。
図5による第1実施例において、第1ギヤホイール122、124、126はそれぞれ浮動ギヤの形態となっているものであり、これらは回転駆動の観点からそれぞれの場合に、一つの第2クラッチ140、142により第1トランスミッションシャフト12に選択的に連結可能である。第1ギヤホイール122、124は回転駆動の観点から第2クラッチ140により第1トランスミッションシャフト12に交互に連結可能である反面、第1ギヤホイール126は回転駆動の観点から第2クラッチ142により第1トランスミッションシャフト12に選択的に連結可能である。第2クラッチ140、142は、この場合、好ましくは、シフトスリーブ(shift sleeve)型クラッチの形態となっているものである。また、第2クラッチ140、142は、摩擦成分がないまたは摩擦成分が非常に小さい実質的にポジティブロッキングクラッチの形態となっているものである。したがって、例示した実施例において、同期化動作を具現するように従来技術で多く使用されるような、摩擦コーンがあるクラッチ本体および対応コーンがある同期化リングが省略される。換言すれば、いかなる形態の同期化本体も使用しない。
図5には、第1および/または第2トランスミッションシャフト12、120の回転速度を直接的または間接的に検出するための手段144、および浮動ギヤの形態となっているギヤホイールの、この場合には、第1ギヤホイール122、124、126の回転速度を直接的または間接的に検出するための手段146も図示されている。このような前記手段144、146は電気機械96の制御および/または規制装置148と相互作用する。
電気機械96は、モーター作動時、第2クラッチ142の閉鎖前にトランスミッションシャフト12の回転速度と第1ギヤホイール126の回転速度が互いに近似化または整列されるように、制御および/または規制装置148により制御または規制され得る。これに対応して、電気機械96は、モーター作動時、第2クラッチ140(第1閉鎖位置)の閉鎖前に第1トランスミッションシャフト12の回転速度と第1ギヤホイール124の回転速度が互いに近似化または整列されるように、制御および/または規制装置148により制御または規制され得る。また、電気機械96は、モーター作動時、第2クラッチ140(第2閉鎖位置)の閉鎖前に第1トランスミッションシャフト12の回転速度と第1ギヤホイール122の回転速度が互いに近似化または整列されるように、制御および/または規制装置148により制御または規制され得る。これは、各場合に、第1トランスミッションシャフト12の回転速度と各第1ギヤホイール126、124、122の回転速度間の差が制御および/または規制装置148により電気機械96の対応する制御または規制を通じて減少または除去され得るという点で具現される。このような作動モードを、前述したギヤシフト処理のすべてに対して、代表的に第3ギヤセット138の第1ギヤホイール126とともに第2クラッチ142に基づいて例を挙げて後述する。
まず、第1クラッチ2が閉鎖されている反面、第2クラッチ140は回転駆動の観点から第1トランスミッションシャフト12と第1ギヤホイール122が連結される前述した第2閉鎖位置に移動したと仮定する。すなわち、トランスミッション6は第1前進ギヤとして作動し、駆動ユニット4により駆動が付与される。操作者が第3前進ギヤへのギヤシフト処理を開始すれば、第1クラッチ2が開放される反面、第2クラッチ140は、回転駆動の観点から第1トランスミッションシャフト12と第1ギヤホイール122がそれ以上連結されない図5に図示した中立位置に移動することになる。ギヤシフト処理の更なる進行の間、手段144は第1トランスミッションシャフト12の回転速度を決定する一方、手段146は第3ギヤセット138の第1ギヤホイール126の回転速度を検出し、決定された値は制御および/または規制装置148に転送される。第1トランスミッションシャフト12の検出された回転速度と第1ギヤホイール126の検出された回転速度間の差は制御および/または規制装置148内で決定される。このように決定された差に基づいて、電気機械96は、モーター作動時、その回転速度の間の差が減少するかまたは除去されるように制御および/または規制装置148により制御または規制される。換言すれば、第1トランスミッションシャフト12の回転速度と第1ギヤホイール126の回転速度が互いに近似化または整列される。第1トランスミッションシャフト12の回転速度と第1ギヤホイール126の回転速度が適切な程度に互いに近似化されるかまたは互いに整列されると、第2クラッチ142が閉鎖され、回転駆動の観点から第1トランスミッションシャフト12と第1ギヤホイール126が互いに連結される。この場合、電気機械96の制御または規制および第2クラッチ142の閉鎖は、手動作動するギヤシフト手段または操作スイッチを操作者が単に起動するかシフト処理を開始すればできるように自動化される。
図6は図5の第1実施例に実質的に対応する本発明に係るドライブトレイン118の第2実施例を図示し、差異点だけを以下で説明し、同じ参照符号は同一であるか類似の部分に対して使用され、それ以外は前記説明を対応させて適用する。
図6による第2実施例において、第2ギヤホイール128、130、132は浮動ギヤの形態となっているものである反面、第1ギヤホイール122、124、126は固定されたギヤの形態となっているものである。浮動ギヤの形態となっている第2ギヤホイール128、130、132が回転駆動の観点から第2トランスミッションシャフト120に選択的に連結されるように、第2クラッチ140、142が第2トランスミッションシャフト120上にさらに提供される。図5の第1実施例の場合のように、手段146は、トランスミッション6の浮動ギヤの回転速度を検出するように機能し、この場合、第2ギヤホイール128、130、132の回転速度を検出するように機能する反面、手段144は第2トランスミッションシャフト120の回転速度を検出するように機能する。
図7は本発明に係るドライブトレイン118の第3実施例を図示し、第3実施例は図5でのように第1実施例に実質的に対応し、差異点だけを説明し、同じ参照符号は同一であるか類似の部分に対して使用され、それ以外は前記説明を対応させて適用する。
図5による第1実施例とは対照的に、第1ギヤホイール126は固定されたギヤの形態となっている一方、第2ギヤホイール132は浮動ギヤの形態となっているものである。したがって、第2ギヤホイール132が回転駆動の観点から第2クラッチ142により第2トランスミッションシャフト120に選択的に連結されるように、第2クラッチ142が第2トランスミッションシャフト120上にさらに配置される。図5と図6を参照して前述した二つの実施例で説明した通り、手段146は、浮動ギヤの形態となっているギヤホイールの回転速度を間接的または直接的に検出するように機能し、この場合には、第1ギヤホイール122、124と第2ギヤホイール132の回転速度を間接的または直接的に検出するように機能する。手段144は、第1トランスミッションシャフト12の回転速度および第2トランスミッションシャフト120の回転速度のすべてを検出するように機能する。
図8は図1のクラッチ配列に実質的に対応するクラッチ配列を図示し、差異点だけを以下で説明し、同じ参照符号は同一であるか類似の部分に対して使用され、それ以外は前記説明を対応させて適用する。
図8の実施例では、電気機械96が省略されている。入力側38はクラッチ入力ハブ44を有し、入力側38の残りは、実質的に、外側板キャリア150により、クラッチ入力ハブ44に連結された半径支持部152により、および半径支持部152に次ぐ板維持部154により形成される。対照的に、維持装置82は、外側板キャリア150の半径支持部152の反対側に位置する半径部156に固定され、半径部156は例示した実施例において、半径方向22に何の支持機能も遂行しない。力伝達素子72の起動フィンガー74のための前述したウインドウ76も半径部156に提供される。対照的に、出力側40は、板維持部160および軸方向18に板維持部160に隣接する半径支持部162を有する内側板キャリア158とともにクラッチ出力ハブ60により形成され、半径支持部162は、半径方向22の内側に、クラッチ出力ハブ60に回転可能に、ともに連結される。このような簡略化された変形例において、外側板キャリア150に関して小さい内側板キャリア158とプレートパック36の内側板が第1トランスミッションシャフト12上で支持され、第1トランスミッションシャフトに回転可能に、ともに連結されるため、同期化される質量が少ない。この場合にも、起動力および/または閉鎖力はトランスミッションハウジングカバー34上で支持され、図2〜図4を参照して前述した方式で支持を具現することができる。
2:第1クラッチ
4:駆動ユニット
6:トランスミッション
8:出力軸
10:フライホイール
12:第1トランスミッション軸
14:トランスミッションハウジング
16:軸方向
18:軸方向
20:半径方向
22:半径方向
24:円周方向
26:円周方向
28:回転軸
30:トランスミッションハウジングベル
32:収容空間
34:トランスミッションハウジングカバー
36:プレートパック
38:入力側
40:出力側
42:内側板キャリア
44:クラッチ入力ハブ
46:板維持部
48:半径支持部
50:スプライントゥーシング
52:半径および軸方向ベアリング
54:密封部
56:放射状ベアリング
58:外側板キャリア
60:クラッチ出力ハブ
62:スプライントゥーシング
64:板維持部
66:半径支持部
67:半径および軸方向ベアリング
68:支持の部分
70:固定リング
72:力伝達素子
74:起動フィンガー
76:ウインドウ
78:スプリング装置
80:板スプリング
82:維持装置
84:起動装置
86:起動ピストン
88:噛合解除ベアリング
90:湿式チャンバー
92:供給経路
94:凹部
96:電気機械
98:固定子
100:回転子
102:補強リブ
104:固定リング
106:クラッチハウジング
108:第1ハウジングの部分
110:第2ハウジングの部分
112:密封部
114:密封部
116:乾式チャンバー
118:ドライブトレイン
120:第2トランスミッション軸
122:第1ギヤホイール
124:第1ギヤホイール
126:第1ギヤホイール
128:第2ギヤホイール
130:第2ギヤホイール
132:第2ギヤホイール
134:第1ギヤセット
136:第2ギヤセット
138:第3ギヤセット
140:第2クラッチ
142:第2クラッチ
144:回転速度検出手段
146:回転速度検出手段
148:制御および/または規制装置
150:外側板キャリア
152:半径支持部
154:板維持部
156:半径部
158:内側板キャリア
160:板維持部
162:半径支持部
a:ギャップ

Claims (14)

  1. ドライブトレイン118)であって、
    入力側(38)、および前記入力側(38)に選択的に連結可能な出力側(40)を具備する第1クラッチ(2)、および
    記出力側(40)に連結されるか連結可能であり第2クラッチ(140;142)によりギヤホイール(122;124;126)選択的に連結可能なトランスミッションシャフト12;120)を具備するトランスミッション(6)を含み、
    電気機械(96)の回転子100)は前記出力側(40)上に配置され、前記電気機械(96)は、モーター作動時、前記第2クラッチ(140;142)の閉鎖前に前記トランスミッションシャフト(12;120)の回転速度と前記ギヤホイール(122;124;26)の回転速度が互いに近似化または整列されるように、制御または規制され得、
    前記第1クラッチ(2)には閉鎖力を印加するためにスプリング装置(78)が割り当てられ、
    前記スプリング装置(78)の閉鎖力は、トランスミッションハウジング(14)上で、または、トランスミッションハウジングカバー(34)上で支持可能であるか支持される、
    ドライブトレイン(118)。
  2. 前記トランスミッションシャフト(12)の回転速度と前記ギヤホイール(122;124;126)の回転速度を直接的または間接的に検出するための手段(144、146)を提供し、前記手段は、前記トランスミッションシャフト(12)の回転速度と前記ギヤホイール(122、124、126)の回転速度間の差が減少または除去されるように前記電気機械(96)の制御および/または規制装置(148)と相互作用す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(118)。
  3. 前記回転子(100)は、半径方向(20)に前記第1クラッチ(2)の外側に配置され、および/または半径方向(20、22)に前記第1クラッチ(2)とともに装着(nest)された構成となっていることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のドライブトレイン(118)。
  4. 前記第1クラッチ(2)は、多板クラッチ(multiplate clutch)の形態になっており、前記第1クラッチの出力側(40)は外側板キャリア(58)の形態になっており、前記回転子(100)は前記外側板キャリア(58)の板維持セクション(64)上に配置され、および/または半径方向(20、22)に前記多板クラッチのプレートパック(plate pack;36)とともに装着された構成となっていることを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のドライブトレイン(118)。
  5. 前記第1クラッチ(2)は、始動および/または分離クラッチおよび/または正常閉鎖クラッチであることを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のドライブトレイン(118)。
  6. 前記第1クラッチ(2)は、湿式稼動ラッチであり、
    前記第1クラッチ(2)は湿式チャンバー(90)に配置され、
    前記湿式チャンバー(90)は、静的トランスミッションハウジングベル(30)および/または共回転ラッチハウジング(106)により範囲が決定され、
    前記クラッチハウジング(106)は前記電気機械(96)の固定子(98)が配置された乾式チャンバー(116)を前記湿式チャンバー(90)から分離するようにトランスミッションハウジングベル(30)内に配置される
    ことを特徴とする、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のドライブトレイン(118)。
  7. 前記スプリング装置(78)板スプリング(80)である、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のドライブトレイン(118)。
  8. 前記第1クラッチ(2)には、
    ハウジングに対して静的であるか固定されるように構成され、または、
    締結解除ベアリング(88)により記第1クラッチ(2)またはスプリング装置(78)から結合解除される油圧起動装置(84)が割り当てられ得る
    ことを特徴とする、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のドライブトレイン(118)。
  9. 前記トランスミッション(6)は自動化された手動トランスミッションまたは自動トランスミッションの形態となっていることを特徴とする、請求項1〜請求項のいずれか一項に記載のドライブトレイン(118)。
  10. 前記トランスミッション(6)は前進ギヤを形成するための少なくとも一つのギヤセット(134;136;138)を具備し、前記トランスミッション(6)は、同じ前記ギヤセット(134;136;138)により、前記電気機械(96)を通じて電気機械(96)を通じてのみおよび/または前記回転子(100)の回転方向の反転によって後進ギヤとして作動することができることを特徴とする、請求項1〜請求項のいずれか一項に記載のドライブトレイン(118)。
  11. 請求項1〜請求項1のいずれか一項に記載されたドライブトレイン(118)内のトランスミッション(6)でギヤシフトを遂行する方法であって、
    前記第1クラッチ(2)を開放する段階、
    モーター作動時、前記トランスミッションシャフト(12)の回転速度と前記ギヤホイール(122;124;126)の回転速度が互いに近似化または整列されるように、前記電気機械(96)を制御または規制する段階、および
    前記トランスミッションシャフト(12)の回転速度と前記ギヤホイール(122;124;126)の回転速度が互いに近似化または整列された後、前記第2クラッチ(140;142)を閉鎖して回転駆動の観点から前記トランスミッションシャフト(12)と前記ギヤホイール(122;124;126)の間を連結する段階を含む、方法。
  12. 前記トランスミッションシャフト(12)の回転速度と前記ギヤホイール(122;124;126)の回転速度は間接的または直接的に検出され、前記電気機械(96)を制御または規制する段階は、前記トランスミッションシャフト(12)の回転速度と前記ギヤホイール(122;124;126)の回転速度間の差を減少または除去するように遂行されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  13. 前記電気機械(96)の制御または規制および/または前記第2クラッチ(140;142)の閉鎖は自動化されることを特徴とする、請求項1または請求項1に記載の方法。
  14. 前記トランスミッション(6)は、前進ギヤを形成するためのギヤセット(134;136;138)により、前記電気機械(96)を通じて前記電気機械(96)を通じてのみおよび/または前記回転子(100)の回転方向の反転によって後進ギヤとして作動されることを特徴とする、請求項1〜請求項1のいずれか一項に記載の方法。
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