(57)【要約】  本発明は、特に車両ホイール（１）に用いられる伝動装置ユニット（５）に関する。当該伝動装置ユニット（５）は、入力ピニオン（１３）を備えた入力軸（１１）と、該入力軸に対して平行な、出力歯車（１５）を備えた出力軸（１６）とを有しており、入力軸（１１）と出力軸（１６）とは、互いに並進的（９）に運動可能である。当該伝動装置ユニットはプラネタリ歯車（１４）によりすぐれており、該プラネタリ歯車（１４）は入力ピニオン（１３）と出力歯車（１５）とに噛み合っている。プラネタリ歯車（１４）は、第１のプラネタリキャリヤ（１９）と第２のプラネタリキャリヤ（２０）とに共通である１つのプラネタリキャリヤ軸線（２１）に支承されており、第１のプラネタリキャリヤ（１９）は、入力軸（１１）に対して同軸的に支承されており、第２のプラネタリキャリヤ（２０）は、出力軸（１６）に対して同軸的に支承されている。当該伝動装置ユニットは、最小限の所要構成スペースにおいて、入力部と出力部との間の並進的な分離を可能にする。たとえば、ホイールハブモータを、駆動されるホイールのバウンド運動に関してホイールサスペンションから分離することが可能となり、これにより、ホイールサスペンションの、ばね支持されていない質量が減じられる。
2011521823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に車両ホイール（１）に用いられる伝動装置ユニット（５）であって、当該伝動装置ユニット（５）が、入力ピニオン（１３）を備えた入力軸（１１）と、出力歯車（１５）を備えた出力軸（１６）とを有しており、入力軸（１１）の軸線と出力軸（１６）の軸線とが平行に延びており、入力軸（１１）と出力軸（１６）とが、該入力軸（１１）の回転軸線と該出力軸（１６）の回転軸線とに対して直角の方向（９）で互いに対して並進的に運動可能であり、入力ピニオン（１３）と出力歯車（１５）とにプラネタリ歯車（１４）が噛み合っており、該プラネタリ歯車（１４）が、第１のプラネタリキャリヤ（１９）と第２のプラネタリキャリヤ（２０）とに共通である１つのプラネタリキャリヤ軸線（２１）に支承されており、第１のプラネタリキャリヤ（１９）が、入力軸（１１）に対して同軸的に支承されており、第２のプラネタリキャリヤ（２０）が、出力軸（１６）に対して同軸的に支承されている形式のものにおいて、出力軸（１６）が、並進的な運動（９）を描くようになっており、該並進的な運動時に入力軸（１１）と出力軸（１６）とが、端面側で互いの傍らを通って運動可能であり、所定の相対位置で入力軸（１１）と出力軸（１６）とが、互いに同軸的に位置決めされていることを特徴とする、並進的な自由度を有する伝動装置ユニット。
【請求項２】
出力歯車（１５）がリングギヤである、請求項１記載の伝動装置ユニット。
【請求項３】
第１のプラネタリキャリヤ（１９）が、直接に入力軸（１１）に支承されており、第２のプラネタリキャリヤ（２０）が、直接に出力軸（１６）に支承されている、請求項１または２記載の伝動装置ユニット。
【請求項４】
第１のプラネタリキャリヤ（１９）と第２のプラネタリキャリヤ（２０）とが、同一の作用半径を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の伝動装置ユニット。
【請求項５】
両プラネタリキャリヤ（１９，２０）が、それぞれ２つの支承部を有する旋回レバーとして形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の伝動装置ユニット。
【請求項６】
入力軸（１１）と出力軸（１６）との並進的な相対可動性（９）のためのリニアガイド（７，８）が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の伝動装置ユニット。
【請求項７】
当該伝動装置ユニット（５）が、ホイール駆動装置として形成されていて、ホイールリムに組み込まれており、出力歯車が、直接にホイールハブに結合されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の伝動装置ユニット。
【請求項８】
当該伝動装置ユニット（５）が、ホイールハブ駆動装置として形成されていて、直接に駆動モータ（６）に結合されている、請求項７記載の伝動装置ユニット。
【請求項９】
前記駆動モータ（６）が電気モータである、請求項８記載の伝動装置ユニット。
【請求項１０】
モータ軸が、当該伝動装置ユニット（５）の入力軸（１１）を形成しており、入力ピニオン（１３）が、前記モータ軸に配置されている、請求項７または８記載の伝動装置ユニット。
【請求項１１】
当該伝動装置ユニット（５）が、伝動装置ハウジングとして形成されたホイールキャリヤ（１８）内に配置されている、請求項７から１０までのいずれか１項記載の伝動装置ユニット。
【請求項１２】
モータハウジング（６）とホイールキャリヤ（１８）との間にベローズ（１０）が配置されている、請求項７から１１までのいずれか１項記載の伝動装置ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、特に車両ホイールを駆動するための、入力軸と出力軸とを備えた伝動装置ユニットであって、入力軸と出力軸とが、互いに並進的に運動可能である形式のものに関する。
【０００２】
入力軸が出力軸に対して相対的に並進的に可動となるような、駆動トルクを伝達するための伝動装置ユニット、つまり入力軸と出力軸とが互いにほぼ平行に移動され得ると同時にトルク伝達が行われるような伝動装置ユニットは公知である。冒頭で述べた形式の伝動装置ユニットの例は、ホイールサスペンションに設けられたハーフシャフトもしくはカルダンシャフト、あるいはまたチェーンまたはベルトを備えた特殊なパワートレーンである。
【０００３】
しかし、並進的な運動自由度を有する、このような公知の伝動装置ユニットは、一方では手間がかかり、他方では両軸の互いに相対的な並進可動性を実現するためにかなりの規模の構成スペースを必要とする。さらに、この公知の伝動装置ユニットは、力伝達エレメント（ベルト、チェーン、カルダンジョイント）の長さ補償のための手段が講じられない場合には、構成に応じて、両軸の運動の特定の運動特性に制限されているが、しかしこのような長さ補償のための手段も、やはり付加的な構造的手間を意味する。
【０００４】
自動車のホイールを駆動するためのこのような伝動装置ユニットの使用事例では、まず、パワートレーンとホイールサスペンション／ホイールガイドとから成る総合システムが考えられる。この場合、ホイールサスペンションは通常、多数のリンク、たとえばトレーリングアーム（Laengslenker）、セミトレーリングアーム（Schraeglenker）、コントロールアーム（Querlenker）またはピボットビームアクスルもしくはカップルドビームアクスル（Verbundlenker）を有している。
【０００５】
所属のパワートレーンは自動車において通常、フランジ締結された変速伝動装置または自動変速機を備えた内燃機関と、１つまたは２つの入力軸と、ホイールに通じた所属のハーフシャフトを備えた１つまたは複数のディファレンシャルとを有している。これらの構成アッセンブリは、特にこれらの構成アッセンブリがホイールガイドリンクならびにハーフシャフトを有している場合には、つまりこれらの構成アッセンブリがホイールサスペンションに対応されなければならない場合には、自動車のホイールの範囲においてかなりの構成スペースを占めるので、この構成スペースはもはや別の目的のためには利用され得なくなり、ひいては乗客、荷物あるいはまた技術的な構成アッセンブリのために提供されているスペースを減少させてしまう。
【０００６】
この場合、コンベンショナルなパワートレーンに含まれている構成アッセンブリ、特にホイールガイドリンクおよび入力軸を任意に小さくしたり、短くしたりすることはできない。なぜならば、これによってホイールのバウンド運動時における不都合な運動学的特性が生ぜしめられてしまうからである。
【０００７】
しかし、パワートレーンもしくは自動車駆動装置における開発は、ますますハイブリッドコンセプト志向を強めている。ハイブリッドコンセプトには、特にシリーズ型ハイブリッドも包含されている。シリーズ型ハイブリッドの場合、内燃機関と駆動ホイールとの間にもはや機械的な結合が存在しない。その代わりに、シリーズ型ハイブリッドでは、内燃機関が、たとえば発電機を駆動するようになっており、発電機は駆動ホイールに結合された電気モータに電気を供給する。同様の配置構成は純然たる電気車両においても採用され得る。この場合、エネルギは内燃機関により供給されるのではなく、電気的なエネルギ蓄え器により供給される。また、シリーズ型ハイブリッドと電気車両との間の種々の混合変化形も考えられ、既に存在している。
【０００８】
伝動装置ユニットのために必要とされるコンポーネントの点数ならびに該コンポーネントの所要構成スペースおよび質量をできるだけ小さく保持するために、このような車両コンセプトにおいては、電気的な走行モータを直接にホイールに対応させ、かつできるだけホイールの近くに、もしくはホイールハブモータとしてホイール自体に収納することが部分的に試みられている。こうして、コンベンショナルなパワートレーンの大部分を不要にすることができるか、もしくはエネルギ発生器と自動車のホイールハブモータとの間の、容易にかつフレキシブルに敷設され得る電気的な線路により代えることができる。
【０００９】
付加的に既に、ホイールサスペンション自体をも、所属のばね／ダンパユニットと共にホイールリムの内室に収納するか、もしくはホイールのすぐ近傍に収納し、これにより、従来コンベンショナルなホイールサスペンションにおいて公知のリンク構造のために必要とされている構成スペースを節約してなお一層多くの構成スペースを獲得する努力も成されている。
【００１０】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第６９８０６４４４号明細書に基づき、ホイールのリム内に組込み可能なホイールサスペンションが公知である。このホイールサスペンションでは、付加的にたとえば電気的な駆動モータも、少なくとも部分的にホイールリムの内室に収納され得る。しかし、この公知のホイールサスペンションでは、電気的な駆動モータが、それぞれホイールキャリヤに固くフランジ締結されている。それゆえに、駆動モータの質量が、ホイールサスペンションのばね支持されていない質量に加算されなければならない。自動車のホールハブ駆動装置のために使用可能となる電気モータは所要の性能に基づき、かなりの質量を有しているので、これによってホイールサスペンションのばね支持されていない質量は著しく増大され、これにより乗り心地が著しく損なわれる恐れがある。
【００１１】
さらに、欧州特許出願公開第０２７０５２１号明細書には、入力ピニオンを備えた入力軸と、出力歯車を備えた出力軸とを有する伝動装置ユニットが既に開示されている。この場合、入力軸の軸線と出力軸の軸線とは互いに平行に延びている。両軸線は互いに対して並進的に運動可能である。さらに、プラネタリ歯車が設けられている。このプラネタリ歯車は入力歯車および出力歯車と噛み合っていて、プラネタリキャリヤ軸線に沿って支承されている。このプラネタリキャリヤ軸線は第１のプラネタリキャリヤと第２のプラネタリキャリヤとに共通であり、この場合、第１のプラネタリキャリヤは入力軸に対して同軸的に支承されており、第２のプラネタリキャリヤは出力軸に対して同軸的に支承されている。この構成において欠点となるのは、入力軸と出力軸とが両軸の長手方向で互いにオーバラップしているので、両軸線の互いに相対的な並進的な運動時に、両軸線が、ある程度の最小間隔を置いて互いの傍らを通って運動しなければならず、その結果、比較的大きな構成スペースが必要とされるという不都合が生じることである。
【００１２】
このような技術背景に鑑み、本発明の課題は、公知先行技術の上で述べた欠点を克服する、特に車両ホイール（ただし必ずしも車両ホイールに限定されるわけではない）のための伝動装置ユニットを提供することである。特に、当該伝動装置ユニットは入力軸と出力軸との間の並進的な分離を可能にすると同時に、できるだけ小さな構成スペースしか占めないことが望まれる。こうして、特に、ホイールのバウンド運動に関してホイールハブモータをホイールサスペンションから分離し、こうしてホイールサスペンションのばね支持されていない質量を著しく減少させることが可能となることが望まれる。
【００１３】
この課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴を有する伝動装置ユニットにより解決される。本発明の有利な実施態様は請求項２以下に記載されている。
【００１４】
自体公知の形式で、本発明による伝動装置ユニット（特に自動車のホイールを駆動するために適しているが、ただし必ずしもこれに限定されるものではない）は、入力軸と、該入力軸に対して平行な方向に配置された出力軸とを有している。この場合、入力軸には入力ピニオンが配置されており、出力軸には出力歯車が配置されている。やはり自体公知の形式で、入力軸と出力軸とは互いに平行に、もしくはその各回転軸線に対して直角の方向に互いに偏心的に運動可能であり、これによりこうして入力軸と出力軸との間の並進的な移動もしくは間隔変化を補償することができると同時にトルク伝達を行うことができる。
【００１５】
しかし、本発明によれば、当該伝動装置ユニットは、入力ピニオンとも出力歯車とも噛み合っているプラネタリ歯車によりすぐれている。このためには、プラネタリ歯車が１つのプラネタリキャリヤ軸線に沿って支承されており、この場合、このプラネタリキャリヤ軸線は第１のプラネタリキャリヤと第２のプラネタリキャリヤとに共通である。第１のプラネタリキャリヤは入力軸に対して同軸的に支承されており、第２のプラネタリキャリヤは出力軸に対して同軸的に支承されている。
【００１６】
しかし、本発明によれば、当該伝動装置ユニットは、出力軸が、並進的な運動を描くようになっており、該並進的な運動時に入力軸と出力軸とが、端面側で互いの傍らを通って運動可能であり、所定の相対位置で入力軸と出力軸とが、互いに同軸的に位置決めされていることを特徴としている。
【００１７】
このことは言い換えれば、プラネタリ歯車が、その共通のプラネタリキャリヤ軸線によって互いに連結されている両プラネタリキャリヤによって常時、プラネタリ歯車が入力ピニオンとも出力歯車とも永続的に噛み合うように案内されることを意味している。入力軸に対して同軸的に支承されている第１のプラネタリキャリヤにより、プラネタリ歯車は入力ピニオンと噛み合ったままとなり、この場合、出力軸に対して同軸的に支承されている第２のプラネタリキャリヤにより、プラネタリ歯車は出力歯車と噛み合ったままとなる。
【００１８】
すなわち、たとえばコンベンショナルな遊星歯車伝動装置とは異なり、本発明による伝動装置ユニットでは、サンギヤ（太陽歯車）におけるプラネタリキャリヤの中央の懸吊部を中心としたプラネタリキャリヤの回転は行われない。それどころか、本発明による伝動装置ユニットのプラネタリキャリヤは、入力軸の回転軸線をも、出力軸の回転軸線をも中心としたプラネタリ歯車の調整された旋回運動を保証すると同時に、プラネタリ歯車と入力ピニオンとの永続的な噛合いも、プラネタリ歯車と出力歯車との永続的な噛合いも保証するために働く。
【００１９】
こうして、本発明によれば、入力ピニオンを備えた入力軸と、出力歯車を備えた出力軸とを、互いに対して並進的に平行移動させることができるという利点が得られる。この場合、入力ピニオンと出力歯車とは、端面側で互いの傍らを通って運動可能であり、それと同時に、プラネタリ歯車を用いた入力ピニオンと出力歯車との間のトルク結合は維持され、かつ永続的に保証されている。
【００２０】
この場合、本発明による伝動装置ユニットを極めてコンパクトに形成することができるので特に有利である。なぜならば、本発明による伝動装置ユニットは原理的に、たとえばコンベンショナルな遊星歯車伝動装置と同様にほとんどスペースを必要としないからである。したがって、並進的な自由度、たとえばハーフシャフトもしくはカルダンシャフトを有する公知先行技術に基づいて公知のパワートレーンに比べて、本発明を用いると、公知の解決手段の所要構成スペースの数分の一にしか相当しない、著しく減じられた所要構成スペースが達成される。
【００２１】
本発明はさしあたり、プラネタリ歯車への入力ピニオンおよび出力歯車の同時の噛合いが保証されている限りは、入力ピニオンと出力歯車とが具体的にどのように形成されているのかとは無関係に実現され得る。たとえば、出力歯車は同じくピニオンであってよい。その場合、このピニオンは入力ピニオンに対してほぼ平行に配置されていて、入力ピニオンと同様にプラネタリ歯車と噛み合っている。この場合、入力ピニオンの噛合いも、出力歯車の噛合いも、入力ピニオンとプラネタリ歯車との間ならびに出力ピニオンとプラネタリ歯車との間の連結された両プラネタリキャリヤによって保証されている。
【００２２】
しかし、本発明の特に有利な実施態様では、出力ピニオンがリングギヤとして形成されている。したがって、特に本発明のこの実施態様は、一見すると、遊星歯車伝動装置に近い。この場合、入力ピニオンは遊星歯車伝動装置のサンギヤに相当し、プラネタリ歯車は遊星歯車伝動装置のプラネタリピニオンに相当し、出力歯車は遊星歯車伝動装置のリングギヤに相当している。しかし、遊星歯車伝動装置とは異なり、本発明による伝動装置ユニットにおけるプラネタリ歯車は１つのプラネタリキャリヤによって案内されるのではなく、２つの（場合によっては標準の）プラネタリキャリヤによって案内され、この場合、第１のプラネタリキャリヤは入力軸に対して同軸的に（有利には直接に入力軸に）支承されており、第２のプラネタリキャリヤは出力軸に対して同軸的に（有利には直接に出力軸に）支承されており、そして両プラネタリキャリヤは、プラネタリ歯車の軸線と整合する共通のプラネタリキャリヤ軸線を有している。
【００２３】
出力歯車としてリングギヤを使用する本発明の実施態様は、伝動装置ユニットがこうして、本発明によればもともと既にそうであったよりもさらに一層コンパクトに形成され得るという点で特に有利である。それと同時に、リングギヤ内で提供されている運動空間内での入力ピニオンの自由な並進可動性に基づき、入力軸と出力軸との、可能となる並進的な相対運動の最大化が得られる。
【００２４】
原理的には、本発明は、歯車の噛合いが保証されている限りは、サイズや、入力ピニオンとプラネタリ歯車と出力歯車との間の歯数比とは無関係に実現され得る。しかし、本発明の特に有利な実施態様では、第１のプラネタリキャリヤと第２のプラネタリキャリヤとが、同一の作用半径を有している。このことは言い換えれば、入力軸とプラネタリ歯車の軸線との間の間隔が、出力軸とプラネタリ歯車の軸線との間の間隔と一致していること、すなわちプラネタリ歯車の軸線と入力軸との間隔が、プラネタリ歯車と出力軸との間隔に等しくなることを意味する。
【００２５】
このような実施態様は、こうして入力軸と出力軸との間に最大の軸線オフセットもしくは入力軸と出力軸との間の最大の並進運動自由度が達成される点で有利である。さらに、別の決定的な利点として、本発明による伝動装置ユニットの運動自由度の枠内では、ジオメトリック（幾何学的）な理由から、入力軸と出力軸との間の任意の並進運動によって入力軸と出力軸との間に回転数誤差が誘発されることはないことが挙げられる。このことは、伝動装置ユニットの、この場合には同じ作用半径を有しているプラネタリキャリヤが、並進運動時に基本的に同じ角度量だけ旋回させられることに関連している。これにより、誘発された回転角度もしくは回転数誤差は、伝動装置ユニットの内部でしか発生せず、しかも外部に対しては完全に補償される。
【００２６】
本発明のさらに別の特に有利な実施態様では、両プラネタリキャリヤが、それぞれ２つの支承部を有する旋回レバーとして形成されている。このような実施態様も、本発明による伝動装置ユニットの特にコンパクトな構成のために役立つ。したがって、このような実施態様では、プラネタリキャリヤの機能が、伝動装置ユニットのプラネタリ歯車を入力軸ならびに出力軸に結合させるか、もしくは入力軸と出力軸とに対して相対的に旋回可能に支承し、かつそれと同時にプラネタリ歯車と入力ピニオンとの間ならびにプラネタリ歯車と出力歯車との間の適正な間隔、ひいては歯の噛合いを保証するという役目に減じられている。
【００２７】
本発明の実現はさしあたり、入力軸と出力軸との間での並進的な相対運動可能性の構造的な実現とは無関係である。伝動装置ユニットの並進的な相対運動可能性は、ホイールサスペンションにおける使用事例では、たとえば自体公知のリンク機構によって実現され得る。
【００２８】
しかし、本発明のさらに別の有利な実施態様では、伝動装置ユニットが、付加的に設けられたリニアガイドもしくは直動案内によりすぐれている。リニアガイドによって、入力軸と出力軸との間のリニアな、つまり線状の並進相対運動が保証され、そして入力軸と出力軸との間の運動自由度は、相応して、所望の並進的な運動に限定されている。このようなリニアガイドは、該リニアガイドが、特にホイールサスペンションにおけるリンク機構と比べて、最小限の構成スペースしか要求しないという点で特に有利である。
【００２９】
特にこのような背景を考慮して、本発明のさらに別の有利な実施態様では、当該伝動装置ユニットが、ホイール駆動装置として形成されていて、ホイールリムに組み込まれており、それと同時に出力歯車が、直接にホイールハブに結合されている。当該伝動装置ユニットがこの場合、ホイールハブ駆動装置として形成されていて、直接に駆動モータに結合されていると有利である。
【００３０】
こうして、極めてコンパクトなホイールハブ駆動装置を形成することができる。このホイールハブ駆動装置はさしあたり、ハーフシャフトやチェーン伝動装置のような汎用の駆動要素が必要となることなしに、駆動されるホイールの鉛直方向のバウンド運動が、損なわれずに可能となるという大きな利点を有している。それどころか、本発明による伝動装置ユニットはこの実施態様では、駆動されるホイールの自由な、特に鉛直方向のバウンド運動を可能にする。それと同時に、ホイールの、ホイールハブ内に突入している入力軸は、ホイールの鉛直方向の運動に従動するのではなく、鉛直方向において位置固定されていてよい。したがって、入力軸は、たとえば直接に車両シャーシに支承され得るか、もしくは直接にアクスル駆動装置またはホイール駆動装置に結合され得る。
【００３１】
さらに、本発明による伝動装置ユニットが、直接に接続された駆動モータを備えたホイール駆動装置として構成されている場合には、次のような大きな利点が得られる。すなわち、駆動モータは、たとえば直接にホイールハブに配置されているけれども、ホイールハブもしくはホイールキャリヤに固く結合されている必要はなく、ホイールのバウンド運動に関してこのホイールから完全に分離されて配置され得る。このことは言い換えれば、本発明による伝動装置ユニットを有するホイール駆動装置の駆動モータが、特にボディ固定もしくはシャーシ固定に配置され得るのに対して、駆動されるホイールは、この駆動装置によって影響を与えられることなくそのバウンド運動を実施し得ることを意味する。こうして、公知先行技術に基づき公知のホイールハブ駆動装置、すなわち駆動モータが、ホイールサスペンションのばね支持されていない質量に常時加算されてしまうようなホイールハブ駆動装置の持つ欠点が取り除かれる。これにより、本発明によれば、汎用のホイールサスペンションと比較可能なばね弾性的なサスペンション快適性を提供するホイールハブ駆動装置を形成することが可能となる。
【００３２】
ホイールハブ駆動装置の駆動モータとしては、原理的には任意のモータを使用することができる。この場合、たとえばハイドロリックモータも考えられる。特に本発明による伝動装置ユニットが、電気駆動装置もしくはハイブリッド駆動装置を備えた乗用車の領域において使用されることに鑑み、本発明のさらに別の有利な実施態様では、ホイールハブ駆動装置の駆動モータが電気モータである。
【００３３】
こうして、極めてコンパクトな電気式のホイールハブ駆動装置が得られる。この電気式のホイールハブ駆動装置は、たとえばバッテリもしくはジェネレータを備えた内燃機関によって発生させられた電流によって給電され得る。この場合、ホイールハブ駆動装置はさらに、前記リニアガイドを有していてよく、このリニアガイドによってホイールの鉛直方向のバウンド運動をハンドリングすることができる。全体的には、こうして、自動車の駆動装置やサスペンションを含めて、自動車の駆動されるホイールのための所要構成スペースを、コンベンショナルなパワートレーンおよびホイールサスペンションにおいて必要とされる構成スペースの数分の一にまで減少させることができる。
【００３４】
この場合、駆動モータのモータ軸が、直接に当該伝動装置ユニットの入力軸を形成しており、伝動装置ユニットの入力ピニオンが、直接に前記モータ軸に配置されていると有利である。こうして、駆動モータを直接に、駆動されるホイールに配置するか、もしくは駆動モータおよびリムの形状およびサイズに応じて、ホイールリムの内部に配置することができる。
【００３５】
本発明のさらに別の特に有利な実施態様では、当該伝動装置ユニットが、ホイールキャリヤ内に配置されており、このホイールキャリヤはそれと同時に伝動装置ハウジングとしても形成されている。これにより、ホイールハブ駆動装置として形成された伝動装置ユニットの特にコンパクトでかつ頑丈な構成が達成され、この場合、伝動装置ユニットの歯車は、伝動装置ハウジングとして形成されたホイールキャリヤの内室に配置される。
【００３６】
この場合、リニアガイドの軸受けブシュのための軸受けハウジングは、たとえば前記ホイールキャリヤと一体に形成されているか、または直接に前記ホイールキャリヤに結合されていてよい。こうして、ホイールキャリヤは、ホイールの案内および支承ならびに本発明による伝動装置ユニットのカプセル封入の役割を引き受けるだけでなく、ホイールサスペンションの可動部分をも形成する。言い換えれば、このことは、たとえばリニアガイドの滑り面または軸受けブシュが配置されているリニアガイドの軸受けハウジングが、ホイールキャリヤと一体に形成されているか、または直接にホイールキャリヤに結合され得ることを意味する。このことは、ホイールサスペンションのねじれ剛性的でかつ軽量の構造を可能にする。
【００３７】
特に本発明による伝動装置ユニットに直接にフランジ締結された駆動モータを考慮して、駆動モータの軸側と伝動装置ユニットとの間に弾性的なベローズが設けられていると有利である。こうして、ホイールのバウンド時に発生する、ホイールおよび伝動装置ユニットと、車両シャーシに配置された駆動モータとの間の相対運動を補償することができる。この場合、モータの入力軸および伝動装置ユニットは同時に、環境影響に対して保護されている。
【００３８】
当業者にとっては、前記説明に基づき、本発明の運動学的な原理が歯車伝動装置に限定されるものではないことが判る。このような背景に鑑み、伝動装置ユニットが歯車の代わりに摩擦車を有することも考えられる。その場合、これらの摩擦車の直径比は、伝動装置ユニットの歯車の歯数比に対して特に比例して選択され得る。
【００３９】
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ホイールハブ駆動装置に組み込まれた、本発明による伝動装置ユニットの１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した伝動装置ユニットを備えたホイールハブ駆動装置を、駆動モータが取り外された状態で示す斜視図である。
【図３】図１および図２に示したホイールハブ駆動装置の伝動装置ユニットの一部を拡大して示す、図１および図２に相当する斜視図である。
【図４】図１〜図３に示した伝動装置ユニットを備えたホイールハブ駆動装置の断面図である。
【図５】図１〜図４に示した伝動装置ユニットを備えたホイールハブ駆動装置を、ホイールが完全にリバウンドされた状態（伸び行程）で示す側面図である。
【図６】図１〜図５に示した伝動装置ユニットを備えたホイールハブ駆動装置を、ホイールがニュートラルのばね伸縮状態に位置する状態で示す、図５に相当する図である。
【図７】図１〜図６に示した伝動装置ユニットを備えたホイールハブ駆動装置を、ホイール部分的にバウンドされた状態（縮み行程）で示す、図５および図６に相当する図である。
【００４１】
図１には、ホイールハブ駆動装置として形成されているか、もしくはホイールハブ駆動装置に組み込まれている、本発明による伝動装置ユニットの１実施形態が図示されている。
【００４２】
図１には、タイヤ２とリム３とを備えた車両ホイール１ならびに伝動装置ユニット５と駆動モータ６とを備えたホイールハブ駆動装置４が図示されている。図示のホイールハブ駆動装置４はさらに、ホイールサスペンションとして、概略的にのみ描かれたリニアガイドを備えている。このリニアガイドは、図示の実施形態では２つのガイドロッド７と２つの軸受けハウジング８とを有している。軸受けハウジング８はガイドブシュとして働くか、もしくはガイドブシュを有していて、したがってガイドロッド７に沿って鉛直方向にスライド式に昇降運動する。同じくホイールサスペンションに所属のばね／ダンパユニットは、図面を見易くする目的で図示されていない。
【００４３】
駆動モータ６は車両シャーシ（図示しない）に固く結合されており、本発明による伝動装置ユニット５を備えた車両ホイール１は鉛直方向のバウンド運動９を実施し得るので、駆動モータ６と伝動装置ユニット５との間には、弾性的なベローズ１０が配置されている。このベローズ１０は車両ホイール１と駆動モータ６との間の相対運動時に入力軸１１もしくは伝動装置ユニット５を弾性的に保護する。
【００４４】
図２には、伝動装置ユニット５を分かり易くするために、駆動モータ６が取り外された状態で、図１に示したホイールハブ駆動装置が図示されている。既に図１に示した構成要素に加えて、図２には特に伝動装置ユニット５の入力軸１１が見えている。伝動装置ユニット５のハウジングに設けられたスリット状の長孔１２により、図２には、既に伝動装置ユニット５のハウジングに対して相対的な、もしくは駆動される車両ホイール１に対して相対的な、入力軸１１の並進的な可動性９が示されている（図２の二重矢印９参照）。
【００４５】
このことは、入力軸１１（ならびに入力軸１１と同一である軸を有する駆動モータ６）ならびにリニアガイド７，８のガイドロッド７がシャーシ固定に位置決めされていて、それに対して伝動装置ユニット５のその他の構成要素、つまり伝動装置ユニット５のハウジングならびに駆動される車両ホイール１は、鉛直方向のバウンド運動９を実施し得ることを意味している。
【００４６】
図３には、図１および図２に示したホイールハブ駆動装置の伝動装置ユニット５が、ハウジングカバーなしの状態で部分拡大図で図示されている。図３には、伝動装置ユニット５の主要な構成要素、つまり入力ピニオン１３、プラネタリ歯車１４およびリングギヤ１５として形成された出力歯車が見えている。
【００４７】
入力ピニオン１３は直接に駆動モータ６（図示しない）の入力軸１１に固定されており、出力歯車１５は直接にホイール軸線１６もしくはホイールハブ１７に結合されている。出力歯車１５は特に図４の断面図からも判る。出力歯車１５は伝動装置ハウジングとして形成されたホイールキャリヤ１８によって取り囲まれる。このホイールキャリヤ１８はそれと同時にリニアガイドの軸受けブシュもしくは軸受けハウジング８を形成しているか、もしくは有している。
【００４８】
入力ピニオン１３、プラネタリ歯車１４およびリングギヤ１５の他に、図３および図４には、両プラネタリキャリヤ１９，２０も図示されている。プラネタリキャリヤ１９，２０は図示の実施形態では、それぞれ２つの支承個所を備えた旋回レバーとして形成されている。第１のプラネタリキャリヤ１９はモータの入力軸１１に支承されており、第２のプラネタリキャリヤ２０はホイール軸１６に支承されている。ホイール軸１６はそれと同時に出力歯車１５の軸を形成している。
【００４９】
プラネタリ歯車１４の軸線２１は、同時に両プラネタリキャリヤ１９，２０に共通のプラネタリキャリヤ軸線２１を形成している。この場合、第１のプラネタリキャリヤ１９は入力ピニオン１３とプラネタリ歯車１４との間の一定の間隔および歯噛合いを生ぜしめ、第２のプラネタリキャリヤ２０は同じくプラネタリ歯車１４とリングギヤ１５との間の一定の間隔および歯噛合いを生ぜしめる。このことは、入力軸１１と出力軸もしくはホイール軸１６とが、図面で見て鉛直な方向において互いに対して並進的な運動９を実施し得ることを意味している（図３における二重矢印９参照）。この場合、それと同時に、３つの全ての歯車１３，１４，１５の歯噛合い、ひいては入力軸１１と出力軸１６との間のトルク伝達は常時維持されている。したがって、ホイールキャリヤもしくは伝動装置ハウジング１８を備えた車両ホイール１は、鉛直方向のバウンド運動９を実施することができ、入力軸１１および駆動モータ６は車両シャーシに固く結合されていて、ひいては自動車のばね支持された質量に数えられる。
【００５０】
３つの歯車１３，１４，１５の図示の相対位置の場合、つまりたとえばバウンド運動の途中で入力軸１１と出力軸１６とが互いに正確に同軸的に位置決めされる場合、事情によってはプラネタリ歯車１４の位置に関する運動学的な過少決定もしくは不足決定（kinematisch. Unterbestimmung）、すなわち過剰自由度が生じる恐れがある。このような場合、プラネタリ歯車１４ならびにこのときに平行に位置決めされた両プラネタリキャリヤ１９，２０は、汎用の遊星歯車伝動装置におけるプラネタリピニオンと同様に、この場合に同軸的となる入力軸の軸線と出力軸の軸線とを中心にして公転してしまい、このことはこの場合、望ましくない。なぜならば、その場合にはトルク伝達が中断され、こうして伝動装置が、規定されていない状態に陥ってしまうからである。
【００５１】
プラネタリ歯車１４の位置のこのような運動学的な不足決定もしくは過剰自由度を取り除くために、図示の実施形態では、第１のプラネタリキャリヤ１９にロックピン２２が配置されている。ロックピン２２は入力軸１１の図示のバウンド中間位置の直接的な周辺範囲において、適当に加工成形されたロック溝内に係合する（図面を見易くするために図示しない）。その場合、たとえば伝動装置ハウジング１８のハウジングカバーに配置され得るロック溝内にロックピン２２が係合することにより、第１のプラネタリキャリヤ１９が、入力軸１１の図示の中間位置において、前で述べたように、瞬間軸線としてのプラネタリキャリヤ軸線２１を中心にした旋回運動のみを実施し、入力軸１１を中心にした旋回運動は実施しないことを確保することができる。したがって、ロックピン２２および相応するロック溝内へのロックピン２２の係合に基づき、入力軸１１と出力軸１６との図示の同軸的な位置におけるプラネタリ歯車１４の位置の運動学的な不足決定もしくは過剰自由度を取り除くことができる。
【００５２】
図４には、図１〜図３に示した伝動装置ユニットを備えたホイールハブ駆動装置が、ホイール軸１６に沿った縦断面図で示されている。ホイール軸１６はこの場合、それと同時に伝動装置ユニット５の出力軸１６を形成していて、図３および図４に示した伝動装置位置において、伝動装置ユニット５の入力軸１１と同軸的な位置に位置している。この入力軸１１は同時に駆動モータ６のモータ軸１１をも成している。さらに図４には、伝動装置ユニット５の伝動装置ハウジング１８が示されている。この伝動装置ハウジング１８は、同時にホイールキャリヤをも成していて、さらにリニアガイド７，８の軸受けハウジングもしくは軸受けブシュ８を形成しているか、もしくは軸受けハウジングもしくは軸受けブシュ８を有している。
【００５３】
伝動装置ユニット５のハウジング壁１８のすぐ下方には、リングギヤ１５が見えている。リングギヤ１５は、駆動される車両ホイール１のホイールハブ１７もしくはホイール軸１６に相対回動不能に結合されている。
【００５４】
リングギヤ１５の内側には、プラネタリ歯車１４が断面されて図示されている。このプラネタリ歯車１４は第１のプラネタリキャリヤ１９によって入力ピニオン１３と噛み合った状態に保持され、それと同時に第２のプラネタリキャリヤ２０によってその旋回可能なプラネタリ位置（図５〜図７に示した角度セグメント２６参照）においてリングギヤ１５と噛み合った状態に保持される。さらに図４には、ディスクブレーキが図示されている。このディスクブレーキのブレーキディスク２３はコンベンショナルな形式でホイールハブならびにリムに結合されており、ブレーキキャリパ２４は伝動装置ハウジングもしくはホイールキャリヤ１８に直接にフランジ締結されている。
【００５５】
図５〜図７には、完全なリバウンド（図５）と、ニュートラル位置（図６）と、部分的なバウンド（図７）との間での、駆動される車両ホイール１のバウンド運動の経過が示されている。この場合、ガイドロッド７はそれぞれシャーシ固定である。車両シャーシは図５〜図７には、斜線で示したブロック２５によって概略的に示されている。図面からまず判るように、ホイールキャリヤ１８に結合された軸受けハウジングもしくは軸受けブシュ８はガイドロッド７に沿って、車両ホイール１のバウンド運動９に従動してスライド式に昇降運動することができる。
【００５６】
さらに、図５〜図７には、入力ピニオン１３とプラネタリ歯車１４と出力歯車１５とから成る本発明による伝動装置ユニット５の原理的な作用形式が示されている。この場合にも再びリングギヤ１５として形成された出力歯車は、やはりホイール軸１６に固く結合されており、それに対して入力ピニオン１３は直接に駆動モータ６（図示しない）の入力軸１１に装着されている（図３および図４参照）。特に破線で示した補助線Ｈにより、入力ピニオン１３が、車両ホイール１のバウンド運動９とは無関係に、つまりバウンド運動９の影響を受けることなしに、常に車両シャーシ（斜線で示したブロック２５）に対して固定の相対位置を維持しており、そして入力ピニオン１３とリングギヤ１５との間でのトルク伝達および噛合いが、ホイール軸１６を中心とした旋回運動を実施するプラネタリ歯車１４によって行われることが判る。プラネタリ歯車１４の旋回運動の範囲は図５〜図７において、破線で示した角度セグメント２６によって示されている。
【００５７】
機構学につき、図５〜図７を見れば良く判るように、出力歯車１５は、図示の実施形態におけるように、リングギヤとしてしか形成され得ないのではなく、リングギヤ１５の代わりに出力ピニオンが直接にホイール軸１６に配置されていてもよい。プラネタリ歯車１４はこのような場合、その他の点では変えられていない両プラネタリキャリヤ１９，２０によって入力ピニオン１３とも、「１６」のところで中央の出力ピニオンとも永続的に噛み合っている（図３も参照）。また、図３に示した実施形態においても、リングギヤ１５の代わりに、ホイール軸１６の延長上に、プラネタリ歯車１４と噛み合った出力ピニオン（図示しない）を配置することができる。出力ピニオンと入力ピニオン１３との間の並進的な可動性９は不変に保証されており、この場合、プラネタリ歯車１４（図示されているように）の幅寸法が、入力ピニオン１３の幅と出力ピニオン（図示しない）の幅との総和に相当しているので、入力ピニオン１３と出力ピニオンとはバウンド運動９時に端面側で互いの傍らを通って通過し得るようになる。
【００５８】
これによってその結果、本発明を用いると、最小限の所要スペースにおいて、入力部と出力部との間の完全な並進的な分離を保証することのできる伝動装置ユニットが提供されることが判る。本発明によれば、特に、駆動されるホイールのバウンド運動に関してホイールハブモータをホイールサスペンションから完全に分離することが可能となり、これによりホイールサスペンションのばね支持されていない質量が著しく低減され得る。さらに、本発明によれば、極めてスペース節約的なホイールハブ駆動装置もしくはホイールサスペンションを実現することができる。
【００５９】
これによって、本発明は、特に自動車駆動装置のコストおよび構成スペースの低減、使用可能性の拡張および、たとえばハイブリッド駆動装置の分野での使用時におけるホイールハブ駆動装置の乗り心地の改善のために指標的な貢献を果たす。
【符号の説明】
【００６０】
１  車両ホイール
２  タイヤ
３  リム
４  ホイールハブ駆動装置
５  伝動装置ユニット
６  駆動モータ
７  ガイドロッド
８  軸受けハウジング
９  バウンド運動
１０  エラストマベローズ
１１  入力軸、モータ軸
１２  長孔
１３  入力ピニオン
１４  プラネタリ歯車
１５  出力歯車、リングギヤ
１６  ホイール軸線、出力軸
１７  ホイールハブ
１８  伝動装置ハウジング、ホイールキャリヤ
１９  第１のプラネタリキャリヤ
２０  第２のプラネタリキャリヤ
２１  プラネタリキャリヤ軸線
２２  ロックピン
２３  ブレーキディスク
２４  ブレーキキャリパ
２５  車両シャーシ
２６  角度セグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−７】
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【国際調査報告】
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