JP7009622B2 - ハイブリッド－パワートレーンおよびハイブリッド－パワートレーンを備えた車両 - Google Patents

Description

本発明は、好適には自動車用のハイブリッド－パワートレーンならびにこのようなハイブリッド－パワートレーンを備えた自動車に関する。

先行技術から、内燃機関、大抵はオットーエンジンまたはディーゼルエンジンと、電気機械と、が設けられている自動車用のハイブリッド－パワートレーンが知られている。電気機械は、その被動部、通常は２つの駆動輪を介して、自動車を駆動するために調整されている。電気機械は、並列にまたは直列に接続されている。パラレル－シリーズ－ハイブリッドでは、電気機械が自動車の独立した駆動のために調整されていると同時に、内燃機関からのトルクも被動部に引渡し可能である。幾つかの用途では、構造空間は極めて制限されており、あらゆる状況における始動のために必要となるトルクを提供するために、過度に小さく寸法設計されている電気機械を使用することが有利であるようにみえる。たとえば、このような寸法設計に基づくと、電気機械のトルクが斜面での始動時に十分ではない。このために、内燃機関を付加的にまたは単独で始動のために使用することが考えられている。これを実現するために、いわゆるトルクコンバータ（Torque Converter）が使用される。このようなトルクコンバータは、一実施形態ではエンジン側に第１の羽根車を有しており、被駆動側に第２の羽根車を有している。トルクは、第１の羽根車から回転された液体によってのみ第２の羽根車へと伝達可能である。これにより効率が比較的低い場合でも、小さな構造空間および少ない構成要素で穏やかな始動が可能になっている。さらに、このような構成では、電気機械がメイン駆動装置として調整されており、内燃機関は、電気機械のトルクが十分ではない場合に、代替的にまたは支援的に干渉する。使用可能な構造空間が特に少ない場合、電気機械は、蓄電池を再びチャージするためにさらに発電機として使用される。他方では、駆動は、内燃機関と、トルクの一部にのみによる駆動だけが可能である。代替的には、発電機が設けられておらず、蓄電池は、プラグ－イン－ハイブリッドとして単に外部のエネルギ源を介して、つまりコンセントを介してチャージ可能である。

つまり、利用可能な構造空間が極めて小さな場合にも、基本的に使用可能なできるだけ多くの駆動力源を使用可能にすることが試みられている。

このことを起点として、本発明の根底を成す課題は、先行技術から公知の欠点を少なくとも部分的に克服することにある。本発明の特徴は、独立請求項から判る。この独立請求項に対して有利な構成が従属請求項に挙げられている。請求項に記載された特徴は、技術的に有意なあらゆる形式で組み合わせることができ、これに対して、本発明の補足的な構成を含む以下の説明ならびに図面から判る特徴の説明を照会することができる。

本発明は、ハイブリッド－パワートレーンであって、少なくとも以下の構成要素、すなわち、
トルクを引き渡すための駆動シャフトを備えた内燃機関と、
トルクを電気エネルギに変換するための発電機シャフトを備えた発電機と、
トルクを引き渡すためのロータシャフトを備えた電気機械と、
駆動シャフトのトルクおよびロータシャフトのトルクを伝達するために調整されている伝動機構と、
内燃機関および／または電気機械により入力されたトルクの消費器としての被動部と、
駆動シャフトから被動部へのトルク伝達を接続し、また遮断するための少なくとも１つの遮断クラッチと、
を有している、ハイブリッド－パワートレーンに関する。

ハイブリッド－パワートレーンは、特に、発電機が、駆動シャフトと伝動機構との間のトルク伝達経路内に配置されていることを特徴とする。

本明細書において提案されるハイブリッド－パワートレーンでは、内燃機関軸線を中心として回転可能な駆動シャフト、たとえばクランクシャフトを備えた内燃機関と、発電機軸線を中心として回転可能な発電機シャフトを備えた発電機と、ロータ軸線を中心として回転可能なロータシャフトを備えた電気機械と、が設けられている。内燃機関と電気機械とは、一緒に伝動機構、たとえばギヤ段伝動機構（Zahnradstufengetriebe）を介して被動部に接続されている。自動車では、被動部は、たとえば１つの駆動輪、好適には１つの共通の車軸、つまりたとえば後車軸または前車軸の２つの駆動輪を形成し、あるいは好適には、接続可能かつ遮断可能に全輪駆動における全ての車輪を形成する。

有利な実施形態によれば、電気機械は直接に伝動機構において入力側でフランジ締結されているので、軸方向で構造空間を節約した配列が達成されている。

伝動機構は、固定的な変速比で、または可変の、たとえば切替え可能な変速比で構成されている。駆動シャフトとロータシャフトとは、伝動機構の１つの共通の入力側にトルク引渡しのために接続されている。特に好適には、駆動シャフトとロータシャフトとは、互いに整合して位置調整されている。一実施形態では、ロータシャフトは付加的に、好適には固定的な変速比の伝動機構、たとえばプラネタリ伝動機構（Planetengetriebe）を有しており、このプラネタリ伝動機構によって、内燃機関および電気機械の回転数範囲が同一の領域に移行されている。

本明細書において提案されるハイブリッド－パワートレーンは、少なくとも１つの遮断クラッチを有している。遮断クラッチは、内燃機関と被動部との間のトルク伝達を遮断することを可能にする。したがって、内燃機関の著しい慣性質量が継続的に引き摺られる必要はなく、純粋な電気的な走行が可能になっている。

本明細書において今、発電機が、被動部と伝動機構との間のトルク伝達経路内に配置されていることが提案されている。発電機は、たとえばベルトスタータ発電機（Riemen-Starter-Generator）として、たとえばその発電機軸線で内燃機関軸線に対して平行に配置されている。好適な実施形態では、発電機は駆動シャフトに対して同軸的に配置されている。発電機は、たとえばトルクコンバータを有する冒頭で述べたバリエーションと比較して構造空間ニュートラルに、トルクコンバータの代わりに使用されている。電気機械のトルクが十分ではない場合に、内燃機関を接続することができ、したがって必要となるトルクは単に内燃機関から被動部に引渡し可能であるか、電気機械のトルクと一緒に１つの共通の伝動機構を介して被動部に導入される支援トルクが引渡し可能である。さらに、遮断クラッチによって、内燃機関が切り離されている、以下に説明される切替え状態が達成可能である。

有利な実施形態によれば、発電機は、電気的な駆動モータとしても運転可能である。したがって、トルク引渡し運転中の発電機により、内燃機関のトルクに対して付加的に支援トルクが引渡し可能であるか、または（遮断クラッチの配置に依存して）単に支援トルクだけが引渡し可能である。この支援トルクは、共通の伝動機構を介して被動部に入力される。

有利な実施形態によれば、単独の遮断クラッチが設けられている。この単独の遮断クラッチは、以下の説明では第１の遮断クラッチとして、または第２の遮断クラッチとして説明されている。したがって、第２の遮断クラッチという概念は、第１の遮断クラッチが設けられていなければならないことを意味しないことを指摘しておく。明細書において使用される序数は、明確に反対のものが指摘されない限り、専ら一義的な区別をする働きをし、指定された構成要素の順序または優先順を示さない。

ハイブリッド－パワートレーンの有利な実施形態によれば、遮断クラッチのうちの第１の遮断クラッチが、発電機に対して内燃機関側に配置されており、駆動シャフトと発電機シャフトとの間のトルク伝達が遮断クラッチにより遮断可能であり、好適には第１の遮断クラッチが軸方向で重畳して発電機に接続されている。

この有利な実施形態では、遮断クラッチが内燃機関側に配置されている、つまり、駆動シャフトと発電機の発電機シャフトとの間に配置されている。これにより、確かに内燃機関が被動部から切離し可能であるが、発電機シャフトは継続的に被動部に接続されている。つまり、内燃機関および発電機の協働によるチャージ運転は、同時に駆動シャフトが被動部に接続されている場合にのみ可能である。しかし、内燃機関側で形成されたトルクを、チャージ電圧を形成するための発電機の抵抗モーメントにより消費することも可能であるので、内燃機関のトルクは被動部に引き渡されないか、トルクの一部しか被動部に引き渡されない。

特に有利な実施形態によれば、発電機が電気的な駆動モータとして運転可能であるので、内燃機関が、または内燃機関だけが（支援）トルクの引渡しのために調整されているのではなく、発電機も電気的な駆動モータとして（支援）トルクを引き渡すことができる。遮断クラッチは、この遮断クラッチが単独の遮断クラッチである限り、好適には摩擦クラッチとして、たとえば多板クラッチとして構成されているので、一方では発電機シャフトを駆動シャフトに対して同期化する必要がなく、他方では駆動シャフトの最小回転数（ほぼアイドル回転数）にもかかわらず比較的穏やかなトルク上昇が達成可能である。さらに、摩擦クラッチは、スタータ発電機としての発電機を介して始動させるために適しており、駆動シャフトはこの摩擦クラッチを介して滑るように始動可能である。

ハイブリッド－パワートレーンの有利な実施形態によれば、発電機に対して伝動機構側に、遮断クラッチのうちの第２の遮断クラッチが配置されている。この第２の遮断クラッチにより、内燃機関と伝動機構との間のトルク伝達が遮断可能である。

第２の遮断クラッチという概念は、第１の遮断クラッチが設けられていなければならないことを意味しないことをもう一度指摘しておく。提案される第２の遮断クラッチは、一実施形態によれば、内燃機関と伝動機構との間のトルク伝達経路内の唯一の遮断クラッチである。

この有利な実施形態では、遮断クラッチが伝動機構側に、つまり発電機の発電機シャフトと伝動機構の入力側との間に配置されている。

つまり、第２の遮断クラッチは、発電機に対して伝動機構側に配置されている。つまり、発電機は、この第２の遮断クラッチにより伝動機構から切離し可能であるが、この第２の遮断クラッチによっては駆動シャフトから切離し可能ではない。この第２の遮断クラッチは、内燃機関による蓄電池のチャージを可能にする一方で、同時に電気機械によってトルクが被動部に引渡し可能である。つまり、対応する電気的な接続（Beschaltung）では、蓄電池が空であるか、または制御技術的な理由から有効電圧を引き渡すことができない場合に、電気的な引続き走行が可能である。このことは、発電機において形成された電圧が、内燃機関の運転によって少なくとも部分的に、電気機械への供給のために直接に引き渡されることにより達成可能である。第２の遮断クラッチが締結されると、内燃機関および（電気的な駆動モータとしての）発電機による被動部の単独の駆動またはブースタ、つまり電気機械のロータシャフトを介したトルクの同時的な引渡し時の支援トルクの引渡しが可能である。さらに、内燃機関によってトルクの一部を被動部に提供し、蓄電池をチャージするためにトルクの一部を発電機を介して消費することが可能である。

ハイブリッド－パワートレーンの有利な実施形態によれば、駆動シャフトは切離し可能な発電機シャフトを介して巻掛け式伝動機構に単に間接的に接続されている。

この実施形態によれば、内燃機関の駆動シャフトは、発電機シャフトを介して被動部に単に間接的に接続されている。このために、好適には発電機シャフトが駆動シャフトに対して同軸的に配置されている。この配列は、特に小さな構造形式を可能にし、それにもかかわらず、少なくとも１つの遮断クラッチにより、冒頭で説明したような所望のトルク経過を実現する。

好適な実施形態によれば、第１の遮断クラッチも第２の遮断クラッチも設けられている、つまりトルク伝達経路において発電機の左側と右側とに遮断クラッチが設けられている。これにより、ロータシャフトから被動部へのトルク引渡し中のチャージも、内燃機関から切り離された、電気的な駆動モータとして運転可能である発電機による純粋に電気的なブースタも可能である。

ハイブリッド－パワートレーンの有利な実施形態によれば、上述の説明による第１の遮断クラッチおよび第２の遮断クラッチがトルク伝達経路内に、つまり発電機の前後に配置されている。好適には、第１の遮断クラッチおよび／または第２の遮断クラッチが形状結合式のクラッチまたは形状－力結合式のクラッチである。

この有利な実施形態では、少なくとも１つの遮断クラッチが形状結合式のトルククラッチとして構成されているので、接続すべきシャフトが少なくとも狭い角速度領域で互いに同期化されなければならない。たとえば、遮断クラッチが爪クラッチとして構成されている。特に好適には、遮断クラッチが形状－力結合式（form-kraftschluessig）に構成されており、たとえばいわゆるウェッジクラッチ（Wedge Clutch）として構成されている。ウェッジクラッチは、１つのハブ円錐体と、（丸み付けされた）多角形の連行円錐体とを有している。連行円錐体は、好適には固体ばねとして構成され、対応して構成された収容円錐体と一緒に軸方向で導入可能である。このようなウェッジクラッチでは、２０～３０ｒｐｍ（１分間当たりの回転数）の相対回転数が切替え可能である。なぜならば、係合部が純粋な形状結合式に形成されているのではなく、力結合式に形成されているからである。

発電機の回転数が自由に調節可能であるので、駆動シャフトおよび／または伝動機構の入力側の間の相対回転数は、ゼロに調節可能または少なくとも十分にゼロに接近させることができるので、このような遮断クラッチの切り替えは（ほぼ）あらゆる状態で可能である。したがって、大きな相対回転数でのスリップが許容されている遮断クラッチは不要である。（どちらかというと）形状結合式の遮断クラッチは、接続に関して明らかに手間が少ない。

一実施形態によれば、内燃機関側の（第１の）遮断クラッチは、摩擦クラッチであり、伝動機構側の（第２の）遮断クラッチは、（力－）形状結合式のクラッチである。発電機の回転数は精密に適合させて制御可能であるので、第２の遮断クラッチに回転数が存在している場合でも同期化が可能にされている。

代替的な実施形態では、第１の遮断クラッチが（力－）形状結合式のクラッチであり、第２の遮断クラッチが摩擦クラッチとして構成されている。この場合、発電機シャフトが駆動シャフトの必要な回転数にされる。第２の遮断クラッチにより、駆動シャフト（および伝動機構シャフト）において存在している回転数を、通常は摩擦クラッチを介して比較的穏やかに被動部に導入可能である。

別の代替形態では、両方の遮断クラッチが（力－）形状結合式のクラッチとして構成されており、好適には両方の遮断クラッチのうちの少なくとも１つの遮断クラッチが、ウェッジクラッチとして構成されている。伝動機構出力側に、つまり伝動機構と被動部との間に、スリップする別のクラッチ、たとえば摩擦クラッチもしくはスライドクラッチ（Rutschkupplung）またはトルクコンバータが設けられている限り、被動部における望ましくない飛躍的なトルク上昇は感知されない。

しかし、発電機シャフトまたは第２の遮断クラッチの伝動機構側のクラッチパートナの間の固定的な接続部を備えた構成でも、望ましくない飛躍的なトルク上昇が被動部に伝達されない接続が可能である。たとえば、第２の遮断クラッチは、内燃機関を（スタータ）発電機により始動するために遮断される。代替的には、別個の始動器が設けられており、第１の遮断クラッチが遮断される。駆動シャフトが第１の遮断クラッチにより発電機シャフトから遮断されている間に、第２の遮断クラッチが締結される場合、駆動シャフトが被動部に対して（ほぼ）同一の回転数に到達するや否や、第１の遮断クラッチが締結される。代替的には、第２の遮断クラッチが開いている一方で、第１の遮断クラッチは、始動の時点以降または後続の（被動部とは無関係に同期化された）時点以降は、締結されたままである。伝動機構入力側と発電機シャフトとの間の回転数同化が達成された場合にはじめて、第２の遮断クラッチが締結される。伝動機構入力シャフトの回転数は、電気機械を介して、かつ／または電気的なモータブレーキ（回生）を介して正確に制御可能に調節可能である。切替え工程は、ドライバが回転数同化に気づかないように迅速に実施可能である。トルクが伝達されるべき場合に、切替え可能な円筒歯車伝動機構（Stirnradgetriebe）の、好適には固定的なトルク経路内に介在する歯の対が、歯と歯とが重なった位置（Zahn－auf－Zahn－Stellung）になることを阻止するために、電気機械および／または発電機によって緩慢かつ／またはトルクの弱い回転を、所望の（より大きな）トルクの導入前に実施可能であるので、歯の対はトルク飛躍なしに係合する。

このような（力－）形状結合式のクラッチは、このクラッチが特に小さな構造空間しか必要とせず、通常の運転に対して少ない付加的な構成要素しか必要としないという利点を有している。軸方向の作動装置、たとえば圧力源に対する切替え可能な圧力弁だけが、遮断クラッチを締結しまたは解放するために、必要である。

ハイブリッド－パワートレーンの有利な実施形態によれば、伝動機構は出力側で被動部に分離不能に接続されている。

上述の各実施形態と明確に互換性であるこの実施形態では、伝動機構の被動側に別の遮断クラッチ、特に摩擦クラッチが設けられていない。可変の変速比を備える伝動機構および／またはたとえば電気機械および場合によっては付加的に電気的な駆動モータとしての発電機による純粋に電気的な始動では、穏やかな始動が純粋に電気的に制御可能にされており、これにより持続的に介在するクラッチ、特に摩擦クラッチを介した効率損失は不要である。したがって、電気機械と被動部との間で固定的なトルク伝達が達成されており、伝動機構エレメントを除いて、効率損失が生じない。

ハイブリッド－パワートレーンの有利な実施形態によれば、伝動機構は巻掛け式伝動機構である。

この有利な実施形態によれば、巻掛け式伝動機構が電気機械と内燃機関との間に設けられている。この巻掛け式伝動機構により、無段階に変更可能な変速比が調節可能である。このような巻掛け式伝動機構は、たとえばＣＶＴ（英語：continuously variable transmission）と呼ばれる。

これにより、電気機械は小さな回転数かつ／または低い回転数スパンで使用可能であり、これによって小さな構造サイズの電気機械が使用可能である。代替的には、プラネタリ伝動機構が、巻掛け式伝動機構と電気機械との間に介在しているので、電気機械の回転数は従来の内燃機関に比べて高く、同時にトルクは小さい。プラネタリ伝動機構は、所望の値へとトルクを増し、回転数を下げ、たとえば（伝動機構入力側で）３０００ｒｐｍ（１分間に３０００回転）～７０００ｒｐｍの回転数領域を、２５０Ｎｍの最大トルクで使用可能である。プラネタリ伝動機構は、大きな回転数減少を小さな軸方向の構造空間で、少ない歯の対に基づいて円筒歯車伝動機構に比べて高い効率で可能にする。

ハイブリッド－パワートレーンの有利な実施形態によれば、ロータシャフトと伝動機構との間のトルク伝達経路に、第３の遮断クラッチが配置されており、ロータシャフトが、巻掛け式伝動機構を迂回して直接に被動部に、好適には分離不能に結合されている。

この有利な実施形態では、ロータシャフトと伝動機構の入力側との間に第３の遮断クラッチが設けられており、この第３の遮断クラッチにより、伝動機構入力側からのロータシャフトの切離しが可能になっている。さらに、直接駆動部（Direktgang）を介した電気機械から被動部への直接的なトルク伝達が可能になっているので、伝動機構を介した比較的大きな効率損失が回避されている。電気機械と被動部との間のこのように形成された直接駆動部は、提供可能なトルクを増大する始動のために、または駆動輪において比較的高い回転数が要求されるが、高いトルクは要求されない（通常の）電気的な走行のために、調整されている。それぞれの別の場合のために、トルク伝達経路は、締結された第３の遮断クラッチを介して伝動機構を通って伝達される。

第３の遮断クラッチは、好適には、上述のような（力－）形状結合式のクラッチである。つまり、ロータシャフトは、第３の遮断クラッチが締結され得る前に、まず伝動機構入力シャフトに対して同期化しなければならない。

被動部に対して、ロータシャフトは直接駆動部において好適には円筒歯車段を介して特に小さな効率損失で接続されている。ロータシャフトは、好適には直接駆動部を介して分離不能に被動部に接続されている。つまり、電気機械と被動部との間に別の遮断クラッチは設けられていない。第３の遮断クラッチが締結されると、さらにトルクがこの直接駆動部を介して被動部へと流れる。これに関連する効率損失は、発電機および／または内燃機関からの付加的なトルクを介して補償可能である。

ハイブリッド－パワートレーンの有利な実施形態によれば、電気機械および／または発電機が両回転方向で運転可能である。

この実施形態によれば、電気機械は同様に逆方向にも運転可能である。代替的にまたは補足的に、発電機は駆動モータとして両回転方向で運転可能である。これにより、単に電気的に後退走行が可能であるので、後退伝動機構は不要である。

たとえば上述の説明による、巻掛け式伝動機構を備えた好適な実施形態では、逆方向の回転方向のために遮断クラッチ、たとえば上述の説明による第３の遮断クラッチが設けられているので、巻掛け式伝動機構は１つの方向だけで運転されている。このことは、巻掛け式伝動機構の設計を容易にする。なぜならば、常に巻掛け手段の同一のベルトが張り側区分（Lasttrum）を形成し、したがって効率の上昇が可能になっているからである。

別の態様によれば、本発明は上述の説明による実施形態のハイブリッド－パワートレーンを含む自動車に関する。被動部は、少なくとも１つの駆動輪を有している。

ハイブリッド－パワートレーンを備えた自動車は、多数の個別の駆動構成要素に基づいて極めて小さな構造空間を有している。したがって、小さな構造サイズのハイブリッド－パワートレーンまたは構成要素のフレキシブルに構成可能な配列を有するハイブリッド－パワートレーンを使用することが特に有利である。

この問題は、欧州分類による小型車クラスの乗用車で先鋭化される。小型車クラスの乗用車で使用される機能ユニットは、より大きな車クラスの乗用車に比べて著しく小型化されているわけではない。それにもかかわらず、小型車で使用することができる構造空間は著しく小さい。本明細書において提案されるハイブリッド－パワートレーンは、コンパクトに構成可能であり、構成要素の配列に関して特にフレキシブルである。

好適には、発電機が、内燃機関の駆動シャフトに対して同軸的に軸方向で重畳して配置されている。トルクコンバータと、好適にはスリップするクラッチとは、ハイブリッド－パワートレーン全体において設けられていない。これにより、よりコンパクトな構造と、高い効率とが達成される。さらに、スリップなしに全ての所望の切替え状態が調節可能である遮断クラッチの単純なコンセプトが使用可能である。

乗用車は、たとえばサイズ、価格、重量および出力による車両クラスに割り当てられる。この定義は、市場の要求により常に変化にさらされている。米国市場では、欧州分類による小型車および超小型車クラスの自動車は、サブコンパクトカーのクラスに割り当てられ、英国市場ではスーパーミニまたはシティ・カーのクラスに対応する。超小型車の例は、Ｖｏｌｋｓｗａｇｅｎの「ｕｐ！」またはＲｅｎａｕｌｔの「Ｔｗｉｎｇｏ」である。小型車クラスの例は、Ａｌｆａ Ｒｏｍｅｏの「Ｍｉｔｏ」、Ｖｏｌｋｓｗａｇｅｎの「Ｐｏｌｏ」、Ｆｏｒｄの「Ｆｉｅｓｔａ」またはＲｅｎａｕｌｔの「Ｃｌｉｏ」である。小型車クラスの公知のフルハイブリッドは、ＢＭＷの「ｉ３」、Ａｕｄｉの「Ａ３ ｅ－ｔｒｏｎ」またはトヨタの「Ｙａｒｉｓ Ｈｙｂｒｉｄ」である。

上記で説明した本発明を、該当する技術的な背景につき、好適な構成を示す添付の図面を参照しながら以下で詳細に説明する。本発明は純粋に概略的な図面によっていかなる形式でも制限されない。図面は正しい寸法ではなく、サイズ比を定義するためには適していない。

縦型配列のハイブリッド－パワートレーンを備えた自動車の概略図である。 横型配列の自動車用のハイブリッド－パワートレーンの概略図である。

図１には、ハイブリッド－パワートレーン１を備えた自動車１４が概略的に図示されている。このハイブリッド－パワートレーン１では、内燃機関２と電気機械６とが縦型配列で、つまり内燃機関２の内燃機関軸線２２と電気機械６のロータ軸線２４とが自動車１４の長手方向軸線２１に対して平行に位置調整されている。発電機軸線２３は、同様に整合して、内燃機関軸線２２とロータ軸線２４と一緒に配置されている。電気機械６のロータシャフト７は、入力側で、巻掛け式伝動機構として構成された伝動機構８の第１の円錐プーリ対１８に接続されている。伝動機構８は、トルクを無段式に変向可能に巻掛け手段１７および第２の円錐プーリ対１９を介して伝達可能である。出力側で、伝動機構８は、ここでは円筒歯車伝動機構３０によって、被動部９に接続されている。被動部９は、図１の図面では、必要に応じて、左前輪１５へのトルクと右前輪１６へのトルクとにトルクを分配するディファレンシャル２５を含んでいる。最適な実施形態では、リヤアクスル、つまり左後輪２７および右後輪２８が被動部９として接続可能であるか、または自動車１４の推進のために持続的に使用可能である。内燃機関２または内燃機関２の駆動シャフト３と、入力側の第１の円錐プーリ対１８との間には、発電機４が介在している。発電機４は、好適には電気的な駆動モータとして使用可能である。この場合、発電機シャフト５と駆動シャフト３との間には、第１の遮断クラッチ１１が設けられている。第１の遮断クラッチ１１は、一実施形態によれば力－形状結合式（kraft-formschluessig）の遮断クラッチである。発電機シャフト５と、入力側の第１の円錐プーリ対１８との間には、さらに第２の遮断クラッチ１２が設けられている。この第２の遮断クラッチ１２は、たとえば摩擦クラッチとして構成されている。好適な実施形態では、第１の遮断クラッチ１１が、摩擦クラッチ、たとえば発電機のロータ内で同軸的に重畳された多板クラッチであり、第２の遮断クラッチ１２が、（力－）形状結合式のクラッチである。特に好適には、両方の遮断クラッチ１１，１２が、（力－）形状結合式に構成されている。任意で、ロータシャフト７と、入力側の第１の円錐プーリ対１８との間に第３の遮断クラッチ１３が設けられている。この場合、（破線矢印で図示された）直接駆動部３１が、たとえば円筒歯車伝動機構を介して、ロータシャフト７と被動部９との間で形成されている。図１に示した例では、ハイブリッド－パワートレーン１は、ドライバキャビン２０の前方または部分的にドライバキャビン２０の下に配置されている。好適には、図面は、実際の実施形態に対して長手方向で延伸されて図示されているので、内燃機関２および電気機械７は、ドライバキャビン２０の前に配置されている。

図２には、ハイブリッド－パワートレーン１が概略的に図示されている。このハイブリッド－パワートレーン１は、横型配列のために位置調整されているので、内燃機関軸線２２と、ロータ軸線２４と、ここでは発電機軸線２３も、自動車１４（図１を参照）内で長手方向軸線２１に対して直交する横方向に配置することができる。対応して、被動部９は、ディファレンシャル２５のシフトパターン内に示唆されている。これとは関係なく、ハイブリッド－パワートレーン１の図１に示した配置に対する別の任意の代替形態では、たとえば切替え可能な段階式伝動機構である伝動機構８が示されている。ここでは、巻掛け式伝動機構も同様に使用可能である。さらに、図１に示した実施形態とは異なり、発電機４は単に伝動機構側の第２の遮断クラッチ１２を有している（図１に示したような第１の遮断クラッチ１１は有していない）。この第２の遮断クラッチ１２は、内燃機関２により蓄電池をチャージすることを可能にする一方で、電気機械６は、トルクを被動部９に引き渡す。これとは関係なしに、図１に示したハイブリッド－パワートレーン１に対する別の任意の代替形態では、駆動シャフト３が、さらにデュアルマスフライホイール２９を有している。このデュアルマスフライホイール２９は、トルク変動を減衰するので、対応する振動負荷は、発電機シャフト５、伝動機構８および被動部９に伝達されない。図１および図２に示した実施形態が、上述の実施例の枠内における構成要素の別の組成のために構成可能であり、好適には両図面の任意の特徴はそれぞれ交換可能または個別に補足可能であることを示唆しておく。

本明細書において提案されるハイブリッド－パワートレーンにより、小さな構造空間で多数の切替え状態が、切替え状態の調節の支配可能な複雑さのもとで可能になる。

１ ハイブリッド－パワートレーン
２ 内燃機関
３ 駆動シャフト
４ 発電機
５ 発電機シャフト
６ 電気機械
７ ロータシャフト
８ 伝動機構
９ 被動部
１１ 第１の遮断クラッチ
１２ 第２の遮断クラッチ
１３ 第３の遮断クラッチ
１４ 自動車
１５ 左前輪
１６ 右前輪
１７ 巻掛け手段
１８ 第１の円錐プーリ対
１９ 第２の円錐プーリ対
２０ ドライバキャビン
２１ 長手方向軸線
２２ 内燃機関軸線
２３ 発電機軸線
２４ ロータ軸線
２５ ディファレンシャル
２７ 左後輪
２８ 右後輪
２９ デュアルマスフライホイール
３０ 円筒歯車段伝動機構
３１ 直接駆動部

Claims (10)

1. ハイブリッド－パワートレーン（１）であって、少なくとも以下の構成要素、すなわち
   トルクを引き渡すための駆動シャフト（３）を備えた内燃機関（２）と、
   トルクを電気エネルギに変換するための発電機シャフト（５）を備えた発電機（４）と、
   トルクを引き渡すためのロータシャフト（７）を備えた電気機械（６）と、
   前記駆動シャフト（３）のトルクおよび前記ロータシャフト（７）のトルクを伝達するために調整されている伝動機構（８）と、
   前記内燃機関（２）および／または前記電気機械（６）により入力されたトルクの消費器としての被動部（９）と、
   前記駆動シャフト（３）から前記被動部（９）へのトルク伝達を接続し、また遮断するための少なくとも１つの遮断クラッチ（１１，１２）と、
   を有している、ハイブリッド－パワートレーン（１）において、
   前記発電機（４）が、前記駆動シャフト（３）と前記伝動機構（８）との間のトルク伝達経路内に配置されており、
   前記発電機（４）は、電気的な駆動モータとしても運転可能であり、前記遮断クラッチ（１１，１２）が前記駆動シャフト（３）から前記被動部（９）へのトルク伝達を接続する際に、前記発電機（４）の回転数は、前記駆動シャフト（３）と前記伝動機構（８）の入力側との間の相対回転数が少なくとも十分にゼロに接近するように制御されることを特徴とする、ハイブリッド－パワートレーン（１）。
2. 前記遮断クラッチのうちの第１の遮断クラッチ（１１）が、前記発電機（４）に対して内燃機関側に配置されており、前記駆動シャフト（３）と前記発電機シャフト（５）との間のトルク伝達が、前記遮断クラッチ（１１）により遮断可能であり、前記第１の遮断クラッチ（１１）が、軸方向で重畳して前記発電機（４）に接続されている、請求項１記載のハイブリッド－パワートレーン（１）。
3. 前記発電機（４）に対して伝動機構側に、前記遮断クラッチのうちの第２の遮断クラッチ（１２）が配置されており、該第２の遮断クラッチ（１２）により、前記内燃機関（２）と前記伝動機構（８）との間のトルク伝達が遮断可能である、請求項２記載のハイブリッド－パワートレーン（１）。
4. 前記駆動シャフト（３）が、切離し可能な前記発電機シャフト（５）を介して単に間接的に巻掛け式伝動機構（８）に接続されている、請求項３記載のハイブリッド－パワートレーン（１）。
5. 前記第１の遮断クラッチ（１１）および／または前記第２の遮断クラッチ（１２）が、形状結合式のクラッチまたは形状－力結合式のクラッチである、請求項４記載のハイブリッド－パワートレーン（１）。
6. 前記伝動機構（８）が、出力側で前記被動部（９）に分離不能に接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のハイブリッド－パワートレーン（１）。
7. 前記伝動機構（８）が、巻掛け式伝動機構である、請求項１から６までのいずれか１項記載のハイブリッド－パワートレーン（１）。
8. 前記ロータシャフト（７）と前記伝動機構（８）との間のトルク伝達経路に、第３の遮断クラッチ（１３）が配置されており、前記ロータシャフト（７）が、前記巻掛け式伝動機構（８）を迂回して直接に被動部（９）に分離不能に接続されている、請求項７記載のハイブリッド－パワートレーン（１）。
9. 前記電気機械（６）および／または前記発電機（４）が、両回転方向で運転可能である、請求項１から８までのいずれか1項記載のハイブリッド－パワートレーン（１）。
10. 請求項９に記載のハイブリッド－パワートレーン（１）を含む自動車（１４）であって、被動部（９）が少なくとも１つの駆動輪（１５，１６）を有している、自動車（１４）。

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