(57)【要約】      （修正有） 【課題】エンジンフライホイール、変速装置または車両シャシーの変更をしないで平行駆動システムの使用を可能とする。【解決手段】平行駆動システムは、特に車両の車軸２８で支持されるのに良く適している。連結装置は、電気モータ４０を駆動車輪に選択的に連結して車輪にトルクを単独でまたは内燃機関からの入力と組み合わせて供給するクラッチ機構５０およびギア減速装置６０を含む。駆動トルクは内燃機関からのみ供給することもできる。構成は、例えば惰行または制動の際に電気モータ４０を発電機として使用することも可能にする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両車軸アセンブリであって、
車軸ハウジングと、
車軸ハウジングに関連して回転するように支持された少なくとも１つの車軸シャフトと、
少なくとも部分的に車軸ハウジングによって支持された第１の連結装置であって、内燃機関に結合された第１の入力部材を車軸シャフトに選択的に連結してシャフトにトルクを供給する第１の連結装置と、
少なくとも部分的に車軸ハウジングによって支持された第２の連結装置であって、電気モータに結合された第２の入力部材を車軸シャフトに選択的に連結してシャフトにトルクを供給する第２の連結装置と、を有する車両車軸アセンブリ。
【請求項２】
第２の入力部材と車軸シャフトとの間に所望の量のギア減速を供給するために第２の連結装置に結合されたギア減速装置を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
第２の連結装置はギア減速装置と選択的に噛み合う、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
ギア減速装置はプラネタリギア装置を備える、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項５】
少なくとも第１の入力部材のみがトルクを供給する第１のモードおよび第２の入力部材のみがトルクを供給する第２のモードにおいて、車軸シャフトにトルクを送るために第１および第２の連結装置の動作を制御する制御装置を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
第１および第２の入力部材がトルクを供給する第３のモードにおいて、制御装置は連結装置の動作を制御して車軸シャフトにトルクを送る、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項７】
２つの車軸シャフトと、車軸ハウジング内で支持され、第１の入力部材を車軸シャフトに連結する差動装置と、を含み、且つ２つの第２の連結装置を含み、第２の連結装置はそれぞれ車軸シャフトの各１つと結合している、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
少なくとも部分的に車軸ハウジングによって支持された電気モータを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項９】
第２の連結装置は、車軸ハウジングによって支持された連結装置ハウジング内で支持される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
車両駆動アセンブリであって、
内燃機関と、
機関と結合されて機関によって与えられたトルクを供給する第１の入力部材と、
車軸ハウジングと、
車軸ハウジングに関連して回転するように支持された少なくとも１つの車軸シャフトと、
少なくとも部分的に車軸ハウジングによって支持された第１の連結装置であって、第１の入力部材を車軸シャフトと選択的に連結してシャフトにトルクを送る第１の連結装置と、
少なくとも部分的に車軸ハウジングによって支持された電気モータと、
電気モータと結合されてモータによって与えられたトルクを供給する第２の入力部材と、
少なくとも部分的に車軸ハウジングによって支持された第２の連結装置であって、第２の入力部材を車軸シャフトと選択的に連結してシャフトにトルクを供給する第２の連結装置と、を有する車両駆動アセンブリ。
【請求項１１】
第２の入力部材と車軸シャフトとの間に所望の量のギア減速を供給するために第２の連結装置に結合されたギア減速装置を含む、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
第２の連結装置はギア減速装置と選択的に噛み合う、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
ギア減速装置はプラネタリギア装置を備える、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
プラネタリギア装置は車軸ハウジングのホイールハブ部近傍で支持される、請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
少なくとも第１の入力部材のみがトルクを供給する第１のモードおよび第２の入力部材のみがトルクを供給する第２のモードにおいて、車軸シャフトにトルクを送るために第１および第２の連結装置の動作を制御する制御装置を含む、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
制御装置は連結装置の動作を制御して車軸シャフトからモータへトルクを送り、制御装置は第３のモードにおいてモータが発電機として機能するように第３のモードにおいてモータを制御する、請求項１５に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
２つの車軸シャフトと、車軸ハウジング内で支持され、第１の入力部材を車軸シャフトに連結する差動装置と、を含み、且つ２つの第２の連結装置を含み、第２の連結装置はそれぞれ車軸シャフトの各１つと結合している、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
第２の連結装置はそれぞれクラッチを備える、請求項１７に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
第２の連結装置は、車軸ハウジングによって支持された連結装置ハウジング内で支持される、請求項１８に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
内燃機関または電気モータから車軸アセンブリ内の少なくとも１つの車軸シャフトへのトルクの分配を制御する方法であって、
内燃機関と結合された入力部材を車軸シャフトと選択的に連結させる第１の連結装置を設けるステップと、
電気モータと結合された入力部材を車軸シャフトと選択的に連結させる第２の連結装置を設けるステップと、
車軸アセンブリ上で第１および第２の連結装置を支持するステップと、
第１および第２の連結装置を選択的に作動させて望ましいトルク分配を達成するステップと、を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、概して車両のための駆動システムに関する。さらに詳しくは、この発明は、車両の駆動車軸に選択的に動力を供給するための車軸に取り付けられた部品を有する平行駆動システムに関する。
【０００２】
車両は通常、内燃機関または１つ以上の電気モータによって動力が供給される。いわゆるハイブリッド車両には内燃機関と電気モータ動力との組み合わせを含むものがある。このようなハイブリッド車両は電気モータ、内燃機関またはその両方から推進モードを供給する平行駆動システムを含む場合がある。
【０００３】
通常、電力または内燃力の選択を可能にする機械的連結器が、内燃機関、車両変速装置、または機械駆動と電気駆動を組み合わせるいわゆるサメーションギアボックスに直接取り付けられる。このような構成によって、制御装置または車両のオペレータは車両を駆動するための電力と内燃力とから選択をすることができる。
【０００４】
このようなシステムに関連する重大な欠点は、必要とされる付加的な連結器に対応するためにエンジンフライホイールまたは変速装置に特別な変更を加える必要があることである。サメーションギアボックスを含む実施の形態においては、付加的な部品に対応するために車両のシャーシも通常変更しなければならない。このような構成の経済的な欠点は構成を理想的でないものにしてしまう。さらに、このような変更は通常実施することが困難である。
【０００５】
改良を行い、より経済的且つ有効な平行駆動システムにすべく当業者は絶え間なく努力をしている。
【０００６】
この発明は、エンジンフライホイール、変速装置または車両シャーシの変更の必要なく平行駆動システムの使用を可能にする独自の構成を提供するものである。
【発明の開示】
【０００７】
概して、この発明は、内燃機関、電気モータ、またはこれらの組み合わせから駆動車輪へのトルク分配を選択的に制御する、車軸に取り付けて最適な平行駆動システム構成である。
【０００８】
この発明によって設計された一例のシステムは車軸ハウジングを含む。連結装置は少なくとも部分的に車軸ハウジングによって支持される。電気モータは車軸ハウジングに結合された車輪に連結装置を介してトルクを選択的に供給する。連結装置の状態に応じて、車両内燃機関からの入力も車輪にトルクを選択的に供給する。
【０００９】
トルクが内燃機関または電気モータに結合した駆動シャフト入力から車輪に選択的に供給されるように電子制御装置は連結装置を操作する。電気モータが車輪にトルクを供給する場合、ギア減速アセンブリと連結装置が噛み合って車輪に所望の量のトルクおよびギア減速が供給されることが好ましい。このようなギア減速は電気モータの速度と望ましいトルクおよび車輪速度との間の典型的な相違を調整するものである。
【００１０】
一例において、例えば惰行または制動の際にトルクが車輪からモータへ伝達されるように連結装置は発電機モードにある電気モータを車輪に選択的に連結させる。このような構成においては、回生（再生）動力を供給して電気モータに電力を供給するために使用される電源を充電する。
【００１１】
この発明の様々な特徴および利点は現在好ましい実施の形態の以下の詳細な説明によって当業者には明らかとなるであろう。詳細な説明に付随する図面は以下のように簡単に説明することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、この発明の駆動システムを使用した車両の一例のタイプである車両２０を概略的に示している。内燃機関２２が従来の変速装置２６を介して車輪２４に駆動トルクを供給する。車輪２４は従来の方法で車軸２８によって支持されている。
【００１３】
図２を参照すると、この発明の駆動装置は、車軸２８へのまたは車軸２８からのトルクの分配を選択的に制御する連結装置またはギアボックス３２を含む車軸アセンブリ３０を含んでいる。内燃機関２２が車軸２８（車輪２４）に駆動トルクを供給すると、駆動シャフト３４は連結器３８を介して車軸ハウジング３６内の適切な部品に必要なトルク入力を供給する。車軸ハウジング３６は、例えば、車輪２４に望ましいトルク分配を供給する従来の差動装置３９を含む。駆動シャフト３４は、必要に応じて駆動シャフト３４から車軸アセンブリへ選択的にトルクを連結する連結器３８の動作条件に応じて、車輪２４に駆動トルクを供給する。一例において、連結器３８はシャフト３４からハウジング３６内の部品へのトルク分配を選択的に遮断するクラッチ機構を含む。
【００１４】
また、車軸アセンブリ３０は車輪２４に駆動トルクを供給する少なくとも１つの電気モータ４０を含む。望ましくは、電子制御装置４２が電気モータ４０の動作を制御する。市販されている様々な電気モータおよびマイクロプロセッサをこの発明によって設計されたシステム内で使用し得る。この明細書の利益を得る当業者は市販の部品の中から選択し、必要なソフトウェアコードを作成してこの発明によってもたらされる結果を達成することができる。
【００１５】
この発明の１つの利点は、トルクを分配する操作可能な部品のすべておよび電気モータをすべて車軸の位置で支持することができることである。車軸に連結装置を設置することによって、エンジンフライホイール、変速装置または車両シャーシの変更が不要となるため、この発明の構成を様々な車両に組み込むことがより容易となる。
【００１６】
図３を参照すると、図示されている電気モータ４０は出力シャフト４４および結合された出力部材４６を含んでいる。モータ部品の回転により出力部材４６が回転し、この出力部材４６は必要に応じて車輪２４にトルクを供給することができ、これについては以下に説明する。
【００１７】
クラッチ機構５０は入力部材５２（即ち、遊び歯車）と、電気モータ４０の出力部材４６を車軸２８と選択的に連結するクラッチ部５４と、を含む。クラッチ部５４は油圧、電磁気、または既知の技術の組み合わせを含む様々な形態をとり得る。
【００１８】
モータ４０と車軸２８との間に必要なギア減速を供給するために、この発明の構成は連結装置３２と結合されたギア減速装置６０を含んでいる。一例の実施の形態は太陽入力ギア６２、リングギア６４を有するプラネタリギアアセンブリを含み、このプラネタリギアアセンブリは図示された例においては連結装置のハウジングに対して固定されている。出力部材６８が車軸２８に望ましい回転およびトルクを供給するように、複数のピニオンまたは遊星ギア６６は既知の方法で太陽ギアおよびリングギア６４と協働する。クラッチ機構５０は、望ましいトルク供給が達成されるように、電気モータ出力を車軸に選択的に連結し、ギア減速装置６０の動作を選択的に制御する。
【００１９】
電気モータ４０、連結器３８およびクラッチ機構５０をすべて単一の制御装置４２によって制御してもよい。他の例においては、これらの装置の各々の動作を制御するために個別の制御装置が与えられ、これらの制御装置は互いに通信を行って望ましいシステム動作を提供する。
【００２０】
図３は内燃機関２２から駆動シャフト３４を介して車軸２８へのトルク分配を示している。この条件において、モータ４０が車軸２８に連結されておらず、且つギア減速装置６０が駆動シャフト３４から車軸２８へ送られたトルクを妨害しないことをクラッチ機構５０が確実にする。これは図示された一例の構成の第１の動作モードである。トルク分配経路は図３において８０で示されている。
【００２１】
ある動作条件下においては、車軸２８および車輪２４へのトルクの供給を電気モータ４０からのみ行うことが望ましい場合がある。この動作条件は図４に示され、連結器３８が駆動シャフト３４を差動装置３９および車軸２８から効果的に分離している。この動作条件下においては、クラッチ機構５０はモータ４０からの出力４６をクラッチ機構の入力５２に選択的に連結し、クラッチ装置５４は減速装置６０と適切に噛み合って車軸２８に所望の量のトルクを送る。この条件におけるトルク分配経路は８２で示されている。
【００２２】
図５は、内燃機関２２および電気モータ４０からの動力の組み合わせからトルクが車輪２４へ供給される他の動作条件を概略的に示している。このようなトルク分配は８４で概略的に示されている。
【００２３】
従って、この発明の構成は、内燃機関２２、電気モータ４０またはこれら両方から車輪２４へ駆動トルクを選択的に供給する必要がある。制御装置４２は選択された車両性能基準に従って自動的にトルクを分配するようにプログラムされることが好ましい。このような情報は、例えば既に車両上にある既知のエンジン制御装置から得るようにしてもよい。この明細書の利益を得る当業者は制御装置を適切にプログラムしてその特定の状況の要求を満たすことが可能である。
【００２４】
他の例では、運転室内のハンドル近傍において、車軸の取り付けられた駆動アセンブリ３０の動作およびその結果としてのトルク分配を選択的に制御するための制御スイッチ等のインタフェース７０が車両のオペレータに提供される。
【００２５】
図６はこの発明の構成の他の特徴を示している。８６で概略的に示されているトルク分配経路は、車輪２４からのトルクが如何にして発電機モードで動作しているモータ４０に送り返されるかを示している。例えば制動または惰行の際に、車輪２４からの余剰トルクがクラッチ機構５０を介して送り返されて適切なモータ部品が回転することによって、例えばモータ４０の電源（図示せず）を充電するための電力を発生させるようにしてもよい。このような構成のさらなる利点は、このような回生制動によって必要または有益とされる場合がある付加的な制動力を提供することができることである。
【００２６】
図面はこの発明によって設計された一例のアセンブリを概略的に示している。他の構成も可能であり、この発明の範囲内となる。例えば、ギア減速装置６０（即ち、プラネタリギアアセンブリ）は車軸アセンブリの中央近傍ではなくホイールハブに取り付けてもよい。特定の車両、および車両シャーシに対して車軸を支持する方法に従って、この発明の構成の様々な部品の取り付け場所の選択を変化させて、特定の状況の要求を満たすことができる。例えば、車輪端部のバネ下質量を減少させるためには、ギア減速装置６０および電気モータ４０は、図３乃至６で概略的に示されるように、車両の中央近傍で支持されることが好ましい。
【００２７】
上記の説明は本質的に限定するものではなく一例である。開示された例の変化および変形は必ずしもこの発明の本質から逸脱するものではないことは当業者には明らかとなるであろう。この発明に与えられた法的保護の範囲は以下の請求の範囲を熟読することによってのみ判断することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明に従って設計された駆動システムを取り入れた車両の一例を概略的に示す。
【図２】図２は、本発明に従って設計された駆動システムを概略的に示す。
【図３】図３は、第１の動作条件セット下における、本発明に従って設計された駆動システムの一例の選択された部品を概略的に示す。
【図４】図４は、第２の動作条件セット下における図３の実施の形態を示す。
【図５】図５は、第３の動作条件セット下における図３の実施の形態を示す。
【図６】図６は、第４の動作条件セット下における図３の実施の形態を示す。
【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】
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【図６】
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【外国語明細書】
2004182221.tif 000009
2004182221.tif 000010
2004182221.tif 000011
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