(57)【要約】車両用の車両ドライブラインシステムが提供される。システムは、ピニオンを介してエンジンに接続可能なデファレンシャルハウジングを有するデファレンシャルと、各車輪軸と接続可能な２つの出力軸と、デファレンシャルハウジングに選択的に接続される電気モーターとを備える。デファレンシャルハウジングは、移動スリーブと接続するために、係合手段（スプラインなど）が設けられている径方向突起を有する中空軸に及び、前記移動スリーブは、電気モーターを前記デファレンシャルハウジングに接続するために作動されるように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用の車両ドライブラインシステムであって、前記システムは、ピニオン（１３）を介してエンジンに接続可能なデファレンシャルハウジング（１１）を有するデファレンシャル（１０）と、各車輪軸と接続可能な２つの出力軸（１２）と、デファレンシャルハウジング（１１）に選択的に接続される電気モーター（３１）と、を備え、
デファレンシャルハウジング（１１）は、移動スリーブ（４１）と接続するために、スプラインなどの係合手段が設けられている径方向突起（４２）を有する中空軸（３２）に及び、前記移動スリーブ（４１）は、電気モーター（３１）を前記デファレンシャルハウジング（１１）に接続するために作動されるように構成される、車両ドライブラインシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両ドライブラインシステムであって、デファレンシャルハウジング（１１）は、アウターギアリング（２１）を備え、前記アウターギアリング（２１）は、ピニオン（１３）と、出力軸（１２）に接続するインナーギアリング（２２）と、かみ合うように構成され、移動スリーブ（４１）は、インナーギアリング（２２）を前記アウターギアリング（２１）に接続するために作動されるように構成される、車両ドライブラインシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の車両ドライブラインシステムであって、インナーギアリング（２２）は、径方向突起（４２）を有する中空軸（３２）を形成する、車両ドライブラインシステム。
【請求項４】
請求項２または３に記載の車両ドライブラインシステムであって、移動スリーブ（４１）は、以下のモード：ｉ）移動スリーブ（４１）が電気モーター（３１）をデファレンシャルハウジング（１１）のインナーギアリング（２２）に接続する第１モード、ｉｉ）移動スリーブ（４１）が電気モーター（３１）およびデファレンシャルハウジング（１１）のインナーギアリング（２２）から切断される第２モード、ｉｉｉ）移動スリーブ（４１）が、デファレンシャルハウジング（１１）のアウターギアリング（２１）を電気モーター（３１）に接続する一方で、デファレンシャルハウジング（１１）のインナーギアリング（２２）の接続を切る、第３モード、およびｉｖ）移動スリーブ（４１）がデファレンシャルハウジング（１１）のアウターギアリング（２１）を電気モーター（３１）におよびデファレンシャルハウジング（１１）のインナーギアリング（２２）に接続する第４モード、
のいずれかに位置するように構成される、車両ドライブラインシステム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両ドライブラインシステムであって、電気モーター（３１）は、減速ギアリング（５１）を介してデファレンシャルハウジング（１１）に選択的に接続される、車両ドライブラインシステム。
【請求項６】
請求項５に記載の車両ドライブラインシステムであって、前記減速ギアリング（５１）は、デファレンシャルハウジング（１１）の中空軸（３２）周りに同軸に配置された最終ギア（５２）を有するギアトレインを備え、前記最終ギア（５２）は、移動スリーブ（４１）に接続するための手段を有する、車両ドライブラインシステム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両ドライブラインシステムであって、電気モーター（３１）は、前記中空軸（３２）の径方向外側に配置される、車両ドライブラインシステム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両ドライブラインシステムであって、前記電気モーター（３１）は、プラネタリギアリング（５３）を介してデファレンシャルハウジング（１１）に接続可能である、車両ドライブラインシステム。
【請求項９】
請求項８に記載の車両ドライブラインシステムであって、プラネタリギアリング（５３）は、デファレンシャルハウジング（１１）に接続される第１出力軸（９４）と、デファレンシャル（１０）の出力軸（１２）の１つに接続される第２出力軸（９５）と、を有する、車両ドライブラインシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載の車両ドライブラインシステムであって、プラネタリギアリング（５３）の出力軸（９４，９５）は、各プラネットキャリア（９２）によって形成され、プラネットキャリア（９２）は、共通のリングホイール（９３）とかみ合う、車両ドライブラインシステム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の車両ドライブラインシステムであって、デファレンシャルハウジング（１１）は、デファレンシャルハウジング（１１）のアウターギアリング（２１）をデファレンシャルハウジング（１１）のインナーギアリング（２２）に選択的に接続するように構成された切断クラッチ（１４２）を、さらに備える、車両ドライブラインシステム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の車両ドライブラインシステムであって、前記ピニオン（１３）に駆動トルクを伝達するためにピニオン（１３）の入力側に配置されたディスクカップリング（１２２）を、さらに備える、車両ドライブラインシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の車両ドライブラインシステムに関する。特に、本発明は、電気モーターをデファレンシャル入力に選択的に接続するように適合され得る車両ドライブラインシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の乗用車の電力システムは、１２Ｖに基づいている。比較的低い電圧のために、電動推進装置などの高電力ユーティリティ用に提案された解決策は、高損失および増加したケーブル寸法を生じさせる高電流をもたらす。
【０００３】
近年、すでに存在している１２Ｖシステムに４８Ｖ電力システムを加える傾向がある。電力が増加するにつれて、新規で改善された解決策を適用でき、追加的ハイパワーエレクトロニクスを必要とする従来の解決策に取って代わる。
【０００４】
１つのそのような例は、ハイブリッド技術、すなわち、電気駆動を既存の内燃機関に加え、電気によってか、内燃機関によって、または両方で、車両が駆動されることができるようにする、技術である。本出願人は、例えば特許文献１または特許文献２に記載されている、ハイブリッド駆動のいくつかの解決策を以前に提示した。これらのシステムは、推進目的のハイパワー電気モーター、およびトルクベクタリング目的のより小さい電気モーターを備える。４８Ｖが利用できるならば、単一の電気モーターのみ、および、その電気モーターからのトルクを選択的に受け取るように構成されたデファレンシャルを使用し、選択可能な電気全輪駆動を可能にする、全輪駆動車用の車両ドライブラインシステムを開発することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０１０１５０６号
【特許文献２】国際公開第２０１２０６６０３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来技術のシステムの欠点を克服する車両ドライブラインシステムを提供することである。特に、本発明の理念は、ハイブリッド駆動またはトルクベクタリングを得るために、電気モーターをデファレンシャル入力に選択的に接続することができる車両ドライブラインシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１態様によると、車両ドライブラインシステムが提供される。システムは、ピニオンを介してエンジンに接続可能なデファレンシャルハウジングを有するデファレンシャルと、各車輪軸と接続可能な２つの出力軸と、デファレンシャルハウジングに選択的に接続される電気モーターと、を備える。デファレンシャルハウジングは、移動スリーブと接続するために、係合手段（スプラインなど）が設けられている径方向突起を有する中空軸に及び、前記の移動スリーブは、電気モーターを前記のデファレンシャルハウジングに接続するために作動されるように構成される。
【０００８】
デファレンシャルハウジングは、アウターギアリングを備えることができ、アウターギアリングは、ピニオンと、出力軸に接続するインナーギアリングと、かみ合うように構成され、移動スリーブは、インナーギアリングを前記のアウターギアリングに接続するために作動されるように構成される。
【０００９】
実施形態では、インナーギアリングは、径方向突起を有する中空軸を形成する。
【００１０】
移動スリーブは、以下のモードのいずれかに位置するように構成されることができる：ｉ）移動スリーブが電気モーターをデファレンシャルハウジングのインナーギアリングに接続する第１モード、ｉｉ）移動スリーブが電気モーターおよびデファレンシャルハウジングのインナーギアリングから切断される第２モード、ｉｉｉ）移動スリーブが、デファレンシャルハウジングのアウターギアリングを電気モーターに接続する一方で、デファレンシャルハウジングのインナーギアリングの接続を切る、第３モード、およびｉｖ）移動スリーブがデファレンシャルハウジングのアウターギアリングを電気モーターにおよびデファレンシャルハウジングのインナーギアリングに接続する第４モード。
【００１１】
実施形態では、電気モーターは、減速ギアリングを介してデファレンシャルハウジングに選択的に接続される。
【００１２】
減速ギアリングは、デファレンシャルハウジングの中空軸周りに同軸に配置された最終ギアを有するギアトレインを備えることができ、前記の最終ギアは、移動スリーブに接続するための手段を有する。
【００１３】
実施形態では、電気モーターは、前記の中空軸の径方向外側に配置される。
【００１４】
電気モーターは、プラネタリギアリングを介してデファレンシャルハウジングに接続可能であってよい。さらに、プラネタリギアリングは、デファレンシャルハウジングに接続される第１出力軸と、デファレンシャルの出力軸の１つに接続される第２出力軸とを有することができる。
【００１５】
プラネタリギアリングの出力軸は、各プラネットキャリアによって形成されることができ、プラネットキャリアは、共通のリングホイールとかみ合う。
【００１６】
実施形態では、デファレンシャルハウジングは、デファレンシャルハウジングのアウターギアリングをデファレンシャルハウジングのインナーギアリングに選択的に接続するように構成された切断クラッチを、さらに備える。
【００１７】
車両ドライブラインシステムは、前記のピニオンに駆動トルクを伝達するためにピニオンの入力側に配置されたディスクカップリングを、さらに備える。
【００１８】
発明を、添付図面を参照してさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態による車両ドライブラインシステムの概略断面図である。
【図２】実施形態による車両ドライブラインシステムの概略断面図である。
【図３ａ】車両ドライブラインシステムの実施形態による第１モードに位置する移動スリーブの概略断面図である。
【図３ｂ】車両ドライブラインシステムの実施形態による第２モードに位置する移動スリーブの概略断面図である。
【図３ｃ】車両ドライブラインシステムの実施形態による第３モードに位置する移動スリーブの概略断面図である。
【図３ｄ】車両ドライブラインシステムの実施形態による第４モードに位置する移動スリーブの概略断面図である。
【図４】実施形態による車両ドライブラインシステムの概略断面図である。
【図５】実施形態による車両ドライブラインシステムの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１では、車両を対象とした車両ドライブラインシステムが、示されている。車両ドライブラインシステムは、選択的にハイブリッド駆動または関連する車軸のトルクベクタリングを可能にするために、車両の前車軸または後車軸で使用されるように構成される。車両は、従って、前輪駆動車、後輪駆動車、または全輪駆動車であってよい。図１に示されるシステムは、例えば前輪駆動車の前車軸に搭載されることができ、ピニオン１３を介してエンジンに接続されたデファレンシャル１０を備える。デファレンシャル１０は、ピニオン１３から入力トルクを受け取り、それは、前輪を駆動するように意図された２つの出力軸１２を有する。デファレンシャル１０は、出力軸１２にトルクを伝達するように適合されたデファレンシャルハウジング１１を有する。図１に見られるように、デファレンシャルハウジング１１は、出力軸１２の１つの一部を囲む中空軸３２に及ぶ。中空軸３２には、デファレンシャル１０のギアリングから軸方向に離れて位置する径方向突起４２が設けられている。径方向突起４２には、例えば中空軸３２を電気モーター３１に接続するように意図されたスプラインのような、係合手段が設けられてよい。接続は、移動スリーブ４１を通じて実現され、移動スリーブ４１は、径方向突起４２に設けられた接続手段と接続するために、中空軸３２に沿って軸方向に動くように作動することができる。移動スリーブ４１と径方向突起４２との間の接続中、電気モーター３１は、デファレンシャルハウジング１１に接続され、従って電気モーター３１からデファレンシャルハウジング１１へのトルク伝達を可能にし、従って車両の電気駆動を実現する。
【００２１】
このために、前車軸から径方向にオフセットして位置する電気モーター３１は、ギアトレインによって形成される減速ギアリング５１に接続される。ギアトレイン５１は、最終ギア５２を含み、最終ギア５２は、デファレンシャル１０の出力軸１２と同軸に配置され、例えばスプラインまたは同様のものを介して移動スリーブ４１に接続される。従って、電気モーター３１が動いているとき、移動スリーブ４１は、電気モーター３１の速度および減速ギアリング５１のギア比よって決定される速度で回転する。
【００２２】
移動スリーブ４１の作動によって、電気モーター３１からのトルクは、デファレンシャルハウジング１１に選択的に伝達されることができる。エンジンからピニオン１３にトルクが伝達されない場合、これは、電気モーター３１だけによって駆動される車軸、すなわち電気駆動を、可能にする。一方、機械的全輪駆動が提供されるように前記のピニオン１３がトルクをデファレンシャル１０に実際に伝達するとき、電気モーター３１は、追加の駆動トルクを前車軸に加える。
【００２３】
図１の車両ドライブラインシステムは、従って、いくつかの費用がかかって場所をとる部品を必要とせずに、電気駆動を可能にすることによって、前輪駆動、後輪駆動、または全輪駆動であっても、従来の駆動システムを支援する選択的伝達トルクを可能にする。
【００２４】
図２では、車両ドライブラインシステムの別の実施形態が示され、デファレンシャルハウジング１１は、アウターギアリング２１をさらに備え、アウターギアリング２１は、ピニオン１３と駆動連結し、出力軸１２との駆動連結を形成する中空軸３２と選択的に連結可能である。アウターギアリング２１は、従って、ピニオン１３とかみ合うように、および出力軸１２に連結された中空軸３２を形成するインナーギアリング２２と選択的に連結するように、構成される。インナーギアリング２２とアウターギアリング２１とは、移動スリーブ４１の作動を通じて連結することができる。図２に描かれているように、中空軸３２を形成するインナーギアリング２２には、径方向突起４２が設けられている。
【００２５】
径方向突起４２と組み合わせられたインナーギアリング２２およびアウターギアリング２１は、移動スリーブ４１の位置に応じた異なるトルク伝達モードを可能にする。これは、図３ａ−ｄにさらに描かれている。
【００２６】
図３ａは、第１モードを示し、移動スリーブ４１は、電気モーター３１を、最終ギア５２を介して、デファレンシャルハウジング１１のインナーギアリング２２に連結するように、位置づけられ、従って、出力軸１２に電気モーター３１からのトルクを効果的に単に伝達する（すなわち、電気駆動を実現する）。このモードでは、ピニオン１３によって駆動されるアウターギアリング２１は、インナーギアリング２２から切断される。
【００２７】
第２モードが図３ｂに示され、移動スリーブ４１は、電気モーター３１から、およびデファレンシャルハウジング１１のインナーギアリング２２から、切断される。第２モードは、従って、トルクが電気モーター３１からもピニオン１３からも伝達されない切断モードとして記載されることができる。
【００２８】
図３ｃは、第３モードを描き、移動スリーブ４１は、デファレンシャルハウジング１１のアウターギアリング２１を電気モーター３１に接続する一方で、デファレンシャルハウジング１１のインナーギアリング２２を、アウターギアリング２１からおよび電気モーター３１から切断する。このモードでは、電気モーター３１は、同期目的で、ピニオン１３の回転速度を加速するように制御されることができる。
【００２９】
第４モードが図３ｄに示され、移動スリーブ４１は、デファレンシャルハウジング１１のアウターギアリング２１を、電気モーター３１に、およびデファレンシャルハウジング１１のインナーギアリング２２に、接続する。第４モードは、従って、電気モーター３１もピニオン１３も、アウターギアリング２１を介して、出力軸１２にトルクを伝達できるようにする。これは、電気モーター３１から伝達されるトルクを伴う通常の駆動モードをもたらす。
【００３０】
車両ドライブラインシステムのさらに別の実施形態が、図４に描かれている。この実施形態では、電気モーター３１は、図１−２に関して先に記載されている減速ギアリング５１を介してデファレンシャルハウジング１１に選択的に接続される。電気モーター３１からのトルクは、軸に加えられるか、または電気モーターを差動入力におよびプラネタリギアリングを介して出力軸の１つに接続することによってトルクベクタリングに使用される。
【００３１】
電気モーター３１は、２つの選択可能な仕方でデファレンシャルハウジング１１に接続される。第１モードでは、移動スリーブ４１は、図４の左に軸方向に移動し、それによって、径方向突起４２を介して直接に、または以下でさらに記載される切断クラッチ１４２によってインナーギアリング２２に接続されるアウターギアリング２１を介して、減速ギア５１の最終ギア５２を、デファレンシャルハウジング１１のインナーギアリング２２と接続する。
【００３２】
第２モードでは、移動スリーブ４１は、図４の右に軸方向に移動し、それによって、減速ギア５１の最終ギア５２をプラネタリギアリング５３と接続する。プラネタリギアリング５３は、デファレンシャルハウジング１１に接続される第１出力軸９４を形成するプラネットキャリアとかみ合う太陽ホイールを介して最終ギア５２から入力を受け取る。プラネタリギアリング５３は、デファレンシャル１０の出力軸１２の１つに接続される第２出力軸９５も備える。第２出力軸９５は、第２プラネットキャリアによって形成され、共通のリングホイール９３が、プラネタリギアリング５３の出力軸（９４，９５）の出力軸を形成する各プラネットキャリア９２とかみ合う。図４に見られるように、第２出力軸９５を形成するプラネットキャリア９２とかみ合う太陽ホイールは、動かない。このモードでは、電気モーター３１からの駆動トルクは、デファレンシャル入力１１におよび出力軸１２の１つに伝達され、従って、トルクベクタリングを提供する。
【００３３】
前述したように、車両ドライブラインシステムは、切断クラッチ１４２をさらに備えてよい。切断クラッチ１４２は、デファレンシャルハウジング１１のアウターギアリング２１を、デファレンシャルハウジング１１のインナーギアリング２２に、選択的に接続するように構成される。切断クラッチ１４２は、従って、アウターギアリング２１をインナーギアリング２２および出力軸１２に選択的に接続することができる。従って、機械的全輪駆動が、切断クラッチ１４２を接続することによって、およびデファレンシャル１０から電気モーター３１を切断することによって、提供される。
【００３４】
図４に描かれている上述の実施形態によると、切断クラッチ１４２と組み合わされた移動スリーブ４１は、下記のモードのいずれかに位置するように構成されることができる。これらのモードは、全輪駆動車用に提供される車両ドライブラインシステムを必要とするが、しかしながら、上記で説明したように、車両ドライブラインシステムは、対応する機能性を提供する前輪駆動車または後輪駆動車にも配置されてよい。
【００３５】
第１モードでは、切断クラッチ１４２は、アウターギアリング２１をインナーギアリング２２に接続しない一方で、移動スリーブ４１は、減速ギアリング５１の最終ギア５２とアウターギアリング２１を接続する。これは、電気モーター３１によってピニオン１３を加速することによってピニオン１３の同期を可能にする。
【００３６】
第２モードでは、切断クラッチ１４２は、アウターギアリング２１をインナーギアリング２２に接続しない一方で、移動スリーブ４１は、最終ギア５２とプラネタリギアリング５３を接続する。これは、電気モーター３１を制御することによってトルクベクタリングモードを可能にする。
【００３７】
第３モードでは、切断クラッチ１４２は、アウターギアリング２１とインナーギアリング２２を接続する一方で、移動スリーブ４１は、減速ギアリング５１の最終ギア５２とプラネタリギアリング５３を接続する。これは、トルクベクタリングと組み合わせられた機械的全輪駆動を可能にする。
【００３８】
第４モードでは、切断クラッチ１４２は、アウターギアリング２１とインナーギアリング２２を接続する一方で、移動スリーブ４１は、減速ギアリング５１の最終ギア５２を、直接デファレンシャルハウジング１１のインナーギアリング２２に接続する。これは、電気的全輪駆動と組み合わせられた機械的全輪駆動を可能にする。
【００３９】
第５モードでは、切断クラッチ１４２は切断される一方で、電気モーター３１は、インナーギアリング２２を介してデファレンシャルハウジング１１を駆動する。これは、完全な電気的全輪駆動を可能にする。
【００４０】
第６モードでは、切断クラッチ１４２は切断される一方で、電気モーター３１は、プラネタリギアリング５２からおよびデファレンシャルハウジング１１のインナーギアリング２２から切断される。このモードは、従って、車両が二輪駆動モードで走行するニュートラルモードに対応する。
【００４１】
車両ドライブラインシステムに使用可能である空間は不足していることが多いので、電気モーター３１は、空間の節約の目的で中空軸３２の径方向外側に配置されてよい。
【００４２】
図５は、車両ドライブラインシステムが、ピニオン１３の入力側に配置されたディスクカップリング１２２をさらに備える、実施形態を開示する。前記のディスクカップリング１２２は、ピニオン１３に駆動トルクを伝達するように意図されている。ディスクカップリング１２２を作動させることによって、ピニオン１３に対するデファレンシャル１１全体の接続が実現され、従って、車両の機械的四輪駆動を提供する。
【００４３】
この実施形態では、電気モーター３１は、最終ギア５２および軸方向に移動可能な移動スリーブ４１を介してデファレンシャルハウジングに選択的に接続される。従って、図５に示される実施形態は、ディスクカップリングを設けることを除き、図１に示される実施形態と同一である。
【００４４】
本発明は、特定の実施形態を参照して上記で説明されたが、本明細書に記載の特定の形態に限定されるものではない。むしろ、発明は、添付の「特許請求の範囲」によってのみ限定される。
【図１】
2019513619.tif 000003
【図２】
2019513619.tif 000004
【図３ａ】
2019513619.tif 000005
【図３ｂ】
2019513619.tif 000006
【図３ｃ】
2019513619.tif 000007
【図３ｄ】
2019513619.tif 000008
【図４】
2019513619.tif 000009
【図５】
2019513619.tif 000010
【国際調査報告】
2019513619.tif 000011
2019513619.tif 000012
2019513619.tif 000013