(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラクション・エンジン（４）のエンジン出力軸（２）と、理論軸中心線（８）に沿って軸方向にエンジン出力軸（２）に配置され、駆動トランスミッション（１４）のトランスミッション駆動軸（１２）に駆動連結される、または駆動連結可能であるタービンホイール・ユニット（１０）を有する流体トルク・コンバータ（６）と、流体トルク・コンバータ（６）のエンジン出力軸（２）に面した側に配置された電気機械（１６）と、エンジン出力軸に駆動連結される、または駆動連結可能である半径方向内側端部、および電気機械（１６）のロータ（２０）に駆動連結される、または駆動連結可能である半径方向外側端部を有する駆動連結体（１８）とを含む自動車のドライブ・トレインであって、駆動連結ブリッジ（２４）が設けられ、この駆動連結ブリッジによって電気機械（１６）のロータ（２０）および／または駆動連結体（１８）の半径方向外側端部（１８−２）が流体トルク・コンバータ（６）のインペラ・ユニット（２６）に駆動連結される、または駆動連結可能であること、並びに、前記駆動連結ブリッジ（２４）が、前記インペラ・ユニット（２６）および前記電気機械（１６）のロータ（２０）の軸方向移動を互いに得るために設計されていることを特徴とする自動車のドライブ・トレイン。
【請求項２】
駆動連結ブリッジ（２４）が、軸方向に可撓性を有するブリッジ要素（５０、１５０、２５０）を備え、このブリッジ要素によってインペラ・ユニット（２６）および電気機械（１６）のロータ（２０）が互いに軸方向に移動可能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。
【請求項３】
ブリッジ要素が、軸中心線（８）と同軸に配置され、各固定点（１５６、１５８）の間で軸方向に可撓性を有する環状体（１５０）であり、この固定点において環状体が、環状の円周方向に交互に、一方で、電気機械（１６）のロータ（２０）または駆動連結体（１８）の半径方向外側端部（１８−２）に、または他方でインペラ・ユニット（２６）に駆動連結される、または駆動連結可能であること、および、これらの交互の固定点（１５６、１５８）の間で環状体（１５０）が運転中に誘導された軸力によって軸方向にたわむことを特徴とする請求項２に記載のドライブ・トレイン。
【請求項４】
ブリッジ要素が、軸方向断面で見て少なくとも１つの半波形状（２５１）を有する波状の管（２５０）であり、波状管が半波形状の可撓性によってこの半波形状の領域で軸方向に伸縮可能であ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。
【請求項５】
電気機械（１６）が、エンジン出力軸（２）と少なくとも部分的に軸方向にオーバーラップするように配置されることを特徴とする請求項１から４の一項に記載のドライブ・トレイン。
【請求項６】
流体トルク・コンバータ（６）の駆動を橋渡しするロックアップ・クラッチ（３６）が設けられることを特徴とする請求項１から５の一項に記載のドライブ・トレイン。
【請求項７】
電気機械（１６）がロックアップ・クラッチ（３６）と少なくとも部分的に軸方向にオーバーラップするように配置されることを特徴とする請求項６に記載のドライブ・トレイン。
【請求項８】
駆動連結体（１８）が電気機械（１６）とロックアップ・クラッチの間の合い間空間を通って伸びていることを特徴とする請求項６または７に記載のドライブ・トレイン。
【請求項９】
流体トルク・コンバータ（６）のインペラ・ユニット（２６）が、流体トルク・コンバータの少なくとも１つのインペラと回転という点で固く連結される、または連結可能であるコンバータ・ハウジング（３０）を有すること、および、駆動連結ブリッジ（２４）がコンバータ・ハウジング（３０）と駆動連結される、または駆動連結可能であることを特徴とする請求項１から８の一項に記載のドライブ・トレイン。
【請求項１０】
電気機械（１６）が外部ロータであり、ロータ（２０）が関連するステータ（２２）の半径方向外側に配置されていることを特徴とする請求項１から９の一項に記載のドライブ・トレイン。
【請求項１１】
エンジン出力軸（２）が、内燃機関（４）のクランクシャフトであることを特徴とする請求項１から１０の一項に記載のドライブ・トレイン。
【請求項１２】
トランスミッション駆動軸（１２）が、駆動トランスミッション（１４）のトランスミッション入力軸であることを特徴とする請求項１から１１の一項に記載のドライブ・トレイン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１の前提部分による自動車のドライブ・トレインに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のこの種のドライブ・トレインは実践で知られており、また次の特許文献１からも同様に知られている。
【特許文献１】
ＤＥ１９８４９０５１Ｃ１公報
これは、トラクション・エンジンのエンジン出力軸（クランクシャフト）と、エンジン出力軸と軸方向で理論軸中心線に沿って配置され、駆動トランスミッションのトランスミッション駆動軸（トランスミッション入力軸）に駆動連結される、または駆動連結可能であるタービンホイール・ユニットを有する流体トルク・コンバータと、エンジン出力軸に面した流体トルク・コンバータのエンジン出力軸側に配置される電気機械と、エンジン出力軸に駆動連結される、または駆動連結可能である半径方向内側端部、および電気機械のロータに駆動連結される、または駆動連結可能である半径方向外側端部を有する駆動連結体とを含む。流体トルク・コンバータのインペラ・ユニットは、第２の駆動連結体を用いてエンジン出力軸と回転という点で固く連結している。流体トルク・コンバータの駆動を橋渡しするロックアップ・クラッチがエンジン出力軸に面したトルク・コンバータのエンジン出力軸側に配置されている。電気機械は内部ロータ（ステータ内のロータ）であり、ロックアップ・クラッチとプラネタリ・ギヤの間の中間空間に配置されるが、ロックアップ・クラッチとプラネタリ・ギヤのいずれよりも半径方向の直径が大きい。プラネタリ・ギヤはエンジン出力軸と電気機械のロータの間で駆動連結されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこの種のドライブ・トレインのコストおよび組み立てスペースを節減し、同時に高効率な駆動トランスミッションを実現する目的を達成しようとするものである。ドライブ・トレインの重量も低下しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明によれば、請求項１の特徴によって達成される。
【０００５】
すなわち、この目的は、トラクション・エンジンのエンジン出力軸と、理論軸中心線に沿って軸方向にエンジン出力軸に配置され、駆動トランスミッションのトランスミッション駆動軸に駆動連結される、または駆動連結可能であるタービンホイール・ユニットを有する流体トルク・コンバータと、流体トルク・コンバータのエンジン出力軸に面した側に配置された電気機械と、エンジン出力軸に駆動連結される、または駆動連結可能である半径方向内側端部、および電気機械のロータに駆動連結される、または駆動連結可能である半径方向外側端部を有する駆動連結体とを含む自動車のドライブ・トレインであって、駆動連結ブリッジが設けられ、この駆動連結ブリッジによって電気機械のロータおよび／または駆動連結体の半径方向外側端部が流体トルク・コンバータのインペラ・ユニットに駆動連結される、または駆動連結可能である自動車のドライブ・トレインにより、達成される。
【０００６】
本発明の他の特徴および実施形態は従属項に包含されている。
すなわち、自動車のドライブ・トレインは好ましくはさらに次のように構成される。駆動連結ブリッジは、インペラ・ユニットおよび電気機械のロータの軸方向移動を互いに得るために設計されている。駆動連結ブリッジは、軸方向に可撓性を有するブリッジ要素を備え、このブリッジ要素によってインペラ・ユニットおよび電気機械のロータが互いに軸方向に移動可能である。ブリッジ要素は、軸中心線と同軸に配置され、各固定点の間で軸方向に可撓性を有する環状体であり、この固定点において環状体が、環状の円周方向に交互に、一方で、電気機械のロータまたは駆動連結体の半径方向外側端部に、または他方でインペラ・ユニットに駆動連結される、または駆動連結可能であること、および、これらの交互の固定点の間で環状体が運転中に誘導された軸力によって軸方向にたわむ。ブリッジ要素は、軸方向断面で見て少なくとも１つの半波形状を有する波状の管であり、波状管が半波形状の可撓性によってこの半波形状の領域で軸方向に伸縮可能である。電気機械は、エンジン出力軸と少なくとも部分的に軸方向にオーバーラップするように配置される。流体トルク・コンバータの駆動を橋渡しするロックアップ・クラッチが設けられる。電気機械はロックアップ・クラッチと少なくとも部分的に軸方向にオーバーラップするように配置される。駆動連結体は電気機械とロックアップ・クラッチの間の合い間空間を通って伸びている。流体トルク・コンバータのインペラ・ユニットは、流体トルク・コンバータの少なくとも１つのインペラと回転という点で固く連結される、または連結可能であるコンバータ・ハウジングを有し、および、駆動連結ブリッジはコンバータ・ハウジングと駆動連結される、または駆動連結可能である。電気機械は外部ロータであり、ロータが関連するステータの半径方向外側に配置されている。エンジン出力軸は、内燃機関のクランクシャフトである。トランスミッション駆動軸は、駆動トランスミッションのトランスミッション入力軸である。
【０００７】
本発明の利点
駆動連結ブリッジによって橋渡しする距離は、エンジン出力軸からトルク・コンバータのインペラ・ユニットに至る付加的な第２の駆動連結体の長さよりも実質的に短い。その結果、材料およびコストが節減され、組み立てスペースを低減することができる。駆動連結ブリッジは、トルク・コンバータ内に行き渡っている圧力によるトルク・コンバータの膨張と収縮（息付き運動）を補償するために電気機械のロータに対してインペラ・ユニットを軸方向に移動するように設計することができる。さらにまた、トルク・コンバータがロックアップ・クラッチを有する場合、電気機械がロックアップ・クラッチより大きい内径を有し、ロックアップ・クラッチを超え少なくとも電気機械の長さの一部にわたって、好ましくは電気機械の長さの４分の１以上にわたって軸方向に突出するように配置されるという点で軸方向の組み立てスペースは小さくすることができる。電気機械は同時にエンジン出力軸と軸方向に少なくとも一部の長さにわたってオーバーラップすることが可能である。電気機械を外部ロータ（ステータの半径方向外側のロータ）にすることは、結果として、電気機械を同一の外径にしてそのトルクを増加させるか、または組み立てスペースの径をさらに小さくするためにトルクを同一にして電気機械の外径を減らすことができるので、好ましいことである。
【０００８】
電気機械は内燃機関を始動するスタータとして、および／または内燃機関（ハイブリッド駆動）を備えたあるいは備えていない自動車を駆動するトラクション・ドライブとして、および／または電流を発生する発電機として設計することができる。エンジン出力軸は、内燃機関、またはその他の機関のクランクシャフト、または前記クランクシャフトに続きかつクランクシャフトによって駆動することができるシャフトでよい。トランスミッション駆動軸は、トランスミッション入力軸、または駆動という点で駆動トランスミッションより前にあるトランスミッションの軸でよい。特にコンパクトな構成の形は、トランスミッション駆動軸がトランスミッション入力軸でかつエンジン出力軸がクランクシャフトである場合に得られる。
【０００９】
図を参照しながら、例としての好ましい実施形態によって本発明を以下に説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に示される本発明による自動車のドライブ・トレインは、トラクション・エンジン４、たとえば内燃機関の好ましくはクランクシャフトであるエンジン出力軸２と、およびエンジン出力軸２と軸方向で理論軸中心線８に沿って配置され、また駆動トランスミッション１４のトランスミッション駆動軸１２、好ましくはトランスミッション入力軸に駆動連結される、または駆動連結可能であるタービンホイール・ユニット１０を有する流体トルク・コンバータ６とを含む。
【００１１】
また、１つまたは複数の電気機械１６が、エンジン出力軸２に面した流体トルク・コンバータ６のエンジン出力軸側に配置されて設けられている。
【００１２】
さらにまた、エンジン出力軸２に駆動連結される、または駆動連結可能である半径方向内側端部１８−１および電気機械１６のロータ２０に駆動連結される、または駆動連結可能である半径方向外側端部１８−２を有する駆動連結体１８が設けられている。駆動連結体１８はおおよそ皿形であり、エンジン出力軸２を中心とする中心オリフィスを有している。
【００１３】
エンジン出力軸２と流体トルク・コンバータ６のインペラ・ユニット２６との間でトルクを伝達し、また電気機械１６のロータ２０とトルク・コンバータ６のインペラ・ユニット２６との間でトルクを伝達する駆動連結ブリッジ２４は、一方で、インペラ・ユニット２６に駆動連結する、または駆動連結可能にしてあり、他方で、ロータ２０および／または駆動連結体１８の半径方向外側端部１８−２に駆動連結する、または駆動連結可能にしてある。図１において、ロータ２０はボルト２８を使用して駆動連結体１８の半径方向外側端部１８−２に固定され、また駆動連結ブリッジ２４は同様に、たとえばねじ止めまたは溶接によってこの外側端部１８−２に固定されている。図３の実施形態においては、駆動連結ブリッジ２４とロータ２０の両方がボルト２８によって駆動連結体１８の半径方向外側端部１８−２に駆動連結する、または駆動連結可能にしてある。
【００１４】
前述の図の説明において、「駆動連結される、または駆動連結可能」という言葉はそれぞれのケースにおいて「トルクを伝達する連結」ということを意味している。
【００１５】
電気機械１６は外部ロータであり、電気機械の中でロータ２０は関連するステータ２２の半径方向外側に配置されている。この結果、外径が同一の電気機械に対して、ロータ２０の直径が大きくなり、したがって伝達可能なトルクが高くなる。
【００１６】
タービンホイール・ユニット１０は少なくとも１つのタービン・ホイールを有する。インペラ・ユニット２６は少なくとも１つのインペラと、好ましくは、インペラと回転という点で固く連結しているコンバータ・ハウジング３０をも含み、かつ少なくとも１つのガイド・ホイール３２を含む。
【００１７】
コンバータ・ハウジング３０は、エンジン出力軸２に面し、中心がエンジン出力軸２上にあることが好ましいトルク・コンバータ６のエンジン出力軸側のタービンホイール・ユニット１０をおおって伸張していることが好ましい。コンバータ・ハウジング３０は、たとえば溶接して、またはねじ、ボルト、リベット等によって駆動連結ブリッジ２４に駆動連結される、または駆動連結可能であるインペラ・ユニット２６のハウジング部分であることが好ましい。コンバータ・ハウジング３０は、たとえば図１による溶接で少なくとも１つのインペラ３２と回転という点で固く連結している。
【００１８】
駆動連結体１８は電気機械１６とコンバータ・ハウジング３０の間の中間空間を通って伸張する。
【００１９】
エンジン出力軸２は電気機械１６の中央通路オリフィス４０内に伸張することができ、その結果エンジン出力軸２と電気機械１６は軸方向に少なくとも一部がお互いにオーバーラップする。
【００２０】
トルク・コンバータ６の駆動を橋渡しするロックアップ・クラッチ３６はトラクション・エンジンに面したトルク・コンバータ６のトラクション・エンジン側に配置されることが好ましく、コンバータのタービン・ホイール３４とコンバータ・ハウジング３０の間の空間に配置されることが好ましい。
【００２１】
ロックアップ・クラッチ３６およびこの周りで弧を描いているコンバータ・ハウジング３０のロックアップ・クラッチの部分の直径は電気機械１６の内径より小さく、その結果ロックアップ・クラッチ３６を電気機械１６の中央通路オリフィス４０内に突出するように配置することができる。これは、図１によれば、電気機械１６のステータ２２、特にそのステータ巻線張出し部３８を、しかし好ましくはまたロータ２０を、電気機械が少なくとも部分的に軸方向にロックアップ・クラッチ３６の上へ達するように、配置することを可能とする。
【００２２】
駆動連結体１８の端部１８−１および１８−２は、少なくとも一部が横切る方向、好ましくは半径方向に中心線８まで伸張し、また基本的に中心線の軸方向に伸張し、一方はロックアップ・クラッチ３６およびコンバータ・ハウジング３０と電気機械１６との間の半径方向の空間で、他方は電気機械１６の中央通路オリフィス４０内で、各端部を相互に連結する中間部分１８−３を有する。
【００２３】
外部ロータが電気機械１６として使用されることにより、電気機械の外径はトルク・コンバータ６の外径にほぼ等しくすることができ、また、同時にロータ２０の比較的大きな径のため電気機械１６で大きなトルクを発生する可能性がある。
【００２４】
電気機械１６のハウジング４２は１つの部品にすることもあるいは多数の部品にすることもできる。さらにまた、それは冷却水ダクト４４が付いた冷却ジャケットを形成することができる。また、エンジン出力軸２に対して封止するように配置されたシャフト・シール４６はハウジング４２内部に組み込むことができる。
【００２５】
電気機械１６のステータ２２はねじ５０によってクランクシャフト・ハウジング４８にねじ止めすることが好ましい。ねじ５０は電気機械のステータ２２の積層コアの中を通って伸張する、またはこのコアの下に配置することができる。
【００２６】
駆動連結ブリッジ２４は回転に対して剛性的な駆動連結を形成することが好ましいが、回転に対して弾性的な駆動連結にすることも可能である。駆動連結ブリッジ２４は好ましくは電気機械１６のロータ２０に対してインペラ・ユニット２６を軸方向に移動するように設計することができる。これによって、たとえばトランスミッション駆動軸１２とクランクシャフト２の間の相対移動のため、かつ／またはトルク・コンバータ内に行き渡っている流体圧力によるトルク・コンバータ６の膨張と収縮（息付き運動）のため、これらロータ２０とインペラ・ユニット２６が相互に軸方向に移動したとしても、インペラ・ユニット２６とロータ２０の間のゆがみは避けられる。
【００２７】
駆動連結ブリッジ２４は１つの部品にすることもあるいは多数の部品にすることもでき、また少なくとも２つの部品は前に述べた軸方向移動のために相互に対して軸方向に移動できるように設計することができる。本発明の別の実施形態では、駆動連結ブリッジは軸方向に可撓性のブリッジ要素を有し、このブリッジ要素によって、一方のインペラ・ユニット２６と、他方のロータ２０および駆動連結１８が相互に軸方向に移動することができる。
【００２８】
図１は環状円板でよくあるいは多数の多種多様な環状に配置されたタブでもよいブリッジ要素５０を示す。このブリッジ要素は半径方向内側部分５２および半径方向外側部分５４を有している。半径方向内側部分５２（または半径方向外側部分５４）はコンバータ・ハウジング３０に固定され、たとえばコンバータ・ハウジングにねじ止めされる、または溶接個所５６によってコンバータ・ハウジングに溶接される。半径方向外側部分５４（または半径方向内側部分５２）はそれぞれのケースにおいて、回転という点で駆動連結体１８の半径方向外側端部１８−２と、たとえば溶接してあるいはねじ５８によってねじ止めして固く連結している。ブリッジ要素５０は剛性であってもよい。しかしながら、ブリッジ要素５０は、ドライブ・トレイン内の作動力のもとでその端部５２および５４の間で軸方向に可撓性の、たとえば柔軟なあるいは弾力的に伸縮できることが好ましい。
【００２９】
図２は前に述べたブリッジ要素５０の代わりに使用することのできるブリッジ要素１５０の好ましい実施形態を示している。図１に対応する部分には同じ参照数字を与えているが、数字を１００だけ増加させている。
【００３０】
図２のブリッジ要素１５０は、軸中心線８と同軸に配置され、円周方向にお互いに間隔をあけて配置したブリッジ要素の固定点１５６および１５８の間で軸方向に可撓性の、好ましくは弾力的に伸縮自在に可撓性の環状の円板である。環状円板１５０は、たとえばねじ止めまたは溶接によって、一方では、環状の円周方向に１つおきに最初の固定点１５８において、電気機械１６のロータ２０または駆動連結体１８の半径方向外側端部１８−２に駆動連結される、または駆動連結可能であり、他方では、環状の円周方向に１つおきに残りの固定点１５６において、インペラ・ユニット、好ましくはコンバータ・ハウジング３０に駆動連結される、または駆動連結可能である。
【００３１】
図３では、図１のブリッジ要素５０の代わりに、波状管２５０の形態のブリッジ要素であり、これは、軸方向断面で見て少なくとも１つの半波形状２５１を有し、半波形状の可撓性によって、好ましくは半波形状の弾力的な伸縮性によってこの半波形状の領域で軸方向に伸縮可能である。波状管２５０の固定点は図１による参照数字５６および５８の個所にある。図３はトルク・コンバータ６から離れている波状管２５０の端部を、ボルト２８を使用して駆動連結体１８の半径方向外側端部１８−２と一緒に電気機械１６のロータ２０に固定する可能性を示している。
【００３２】
電気機械１６は内燃機関４を始動するスタータとして設計することができ、また好ましくは電気トラクション・エンジン（単独でまたはハイブリッド駆動としてトラクション・エンジン４と一緒に；パルス始動）として使用することもまた発電機として使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動車のドライブ・トレインの軸方向半断面図である。
【図２】駆動連結ブリッジのブリッジ要素としての軸方向に可撓性の継手リングの軸端面図である。
【図３】駆動連結ブリッジの他の実施形態をもつ本発明によるドライブ・トレインの半断面図である。
【符号の説明】
２  エンジン出力軸
４  トラクション・エンジン（内燃機関）
６  流体トルク・コンバータ
８  理論軸中心線
１０  タービンホイール・ユニット
１２  トランスミッション駆動軸
１４  駆動トランスミッション
１６  電気機械
１８  駆動連結体
１８−１  半径方向内側端部
１８−２  半径方向外側端部
２０  ロータ
２２  ステータ
２４  駆動連結ブリッジ
２６  インペラ・ユニット
３０  コンバータ・ハウジング
３２  インペラ
３２  ガイド・ホイール
３４  タービン・ホイール
３６  ロックアップ・クラッチ
４０  中央通路オリフィス
４２  電気機械のハウジング
５０、１５０  ブリッジ要素
１５６、１５８  固定点
【図１】
0003683564.tif 000002
【図２】
0003683564.tif 000003
【図３】
0003683564.tif 000004