(57)【要約】【課題】  少なくとも２つの駆動車軸４、５に、駆動トルクＭ＿ＧＥを必要に合わせて分配するための少なくとも３つの軸１１、１２、１３を備えた動力分割機８において、その各駆動車軸４、５への駆動トルクＭ＿ＧＥの必要に合わせた分配が実施でき、その際にほんの僅かなエネルギ損失しか生じないようにする。【解決手段】  動力分割機８の第１軸１１が、第１駆動車軸５に連動接続され、駆動トルクＭ＿ＧＥを供給できるようになっている。第２軸１２は、第２駆動車軸４に連動接続されている。第３軸１３には、各駆動車軸４、５間における駆動トルクＭ＿ＧＥの分配率Ｐ＿ＶＡ／Ｐ＿ＧＥＳに影響を与えられる機械装置１４のトルクＭ＿Ｅが加えられるようになっている。【選択図】  図１
2004331060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの駆動車軸（４、５）に、駆動トルク（Ｍ＿ＧＥ）を必要に合わせて分配するための少なくとも３つの軸（１１、１２、１３）を備えた動力分割機（８）において、
その第１軸（１１）が、第１駆動車軸（５）に連動接続され、駆動トルク（Ｍ＿ＧＥ）を供給でき、
第２軸（１２）が、第２駆動車軸（４）に連動接続され、
第３軸（１３）に、各駆動車軸（４、５）間における駆動トルク（Ｍ＿ＧＥ）の分配率（Ｐ＿ＶＡ／Ｐ＿ＧＥＳ）に影響を与えられる機械装置（１４）のトルク（Ｍ＿Ｅ）が加えられる、ように構成されたことを特徴とする少なくとも３つの軸を備えた動力分割機。
【請求項２】
各軸（１１、１２、１３）は、機械装置（１４）のトルク（Ｍ＿Ｅ）がないとき、駆動トルク（Ｍ＿ＧＥ）が全部、第１駆動車軸（５）に導かれるように、互いに連動接続されている、ことを特徴とする請求項１記載の動力分割機。
【請求項３】
駆動トルク（Ｍ＿ＧＥ）が、機械装置（１４）のトルク（Ｍ＿Ｅ）の増大と共に増加して第２駆動車軸（４）に導かれる、ことを特徴とする請求項２記載の動力分割機。
【請求項４】
機械装置が、発電機的および電動機的に運転できる電動機（１４）として形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の動力分割機。
【請求項５】
動力分割機（８）が少なくとも１つの遊星歯車装置を有している、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の動力分割機。
【請求項６】
第１軸（１１）が内ば歯車（１７）である、ことを特徴とする請求項５記載の動力分割機。
【請求項７】
第２軸（１２）が遊星歯車キャリヤ（２２）である、ことを特徴とする請求項５又は６記載の動力分割機。
【請求項８】
第３軸（１３）が太陽歯車（２５）である、ことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載の動力分割機。
【請求項９】
駆動車軸（４、５）と、それらの車軸にそれぞれ連動接続された軸（１１、１２）との間に、それぞれ少なくとも１つの横方向動力分割機（９、１０）が配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の動力分割機。
【請求項１０】
第２駆動車軸（４）の横方向動力分割機（９）の伝達比（ｉ＿ＶＡ）は、電動機（１４）が発電機的にも電動機的にも少なくともほぼ同じ時間的な割合で運転できるように設定可能である、ことを特徴とする請求項４ないし９のいずれか１つに記載の動力分割機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動トルクを少なくとも２つの駆動車軸に必要に合わせて分配するための少なくとも３つの軸を備えた動力分割機（動力分割歯車装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
実際に公知の車両の動力伝達系において、駆動機械によって発生された駆動トルクは、必要に合わせて、変速機を介して、駆動輪に伝えられる。複数の駆動車軸を備えた総輪駆動式乗用車あるいは総輪駆動式トラックのような車両が実施されるとき、駆動機械の動力は、そのような車両の動力伝達系において、個々の駆動車軸および種々の駆動輪に分配される。
【０００３】
上述した動力の分配は、通常、いわゆる差動装置で行われる。その場合、縦方向差動装置が、駆動機械の駆動動力を、走行方向に見て縦（前後）方向に、複数の駆動車軸へ分割するために採用される。また、駆動動力を、駆動車軸の両側の駆動輪に、車両の走向方向に関して横（左右）方向に分配するために、いわゆる横方向差動装置ないし平衡伝動装置が利用される。
【０００４】
実際に通常利用されている差動装置の様式は、いわゆるかさ歯車差動装置、平形構造の平歯車差動装置、あるいはウォーム歯車差動装置である。特に、平歯車差動装置は、非対称的なトルク分割方式のために、通常、縦方向差動装置として採用される。かさ歯車差動装置は、平均的には、車両における横方向の容量バランスに対して標準となっており、ウォーム歯車差動装置は、縦方向および横方向の分割に対して採用される。
【０００５】
縦方向動力分割差動装置によって、駆動トルクは、複数の駆動車軸に、任意の比率で、動力伝達系における応力が回避されるように、分配される。
【０００６】
その利点に対して、駆動トルクを可変的に縦分割するために、縦方向動力分割差動装置が、摩擦結合的切換要素ないし摩擦多板ディスククラッチで形成される、という欠点がある。即ち、その摩擦多板ディスククラッチは、車両の各駆動車軸にトルクを不等に分割する間、大きな損失を伴うすべり運転に保たれ、そのために、動力伝達系の効率が大きく低下される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、複数の駆動車軸への駆動トルクの必要に合わせた分配が実施でき、その際にほんの僅かなエネルギ損失しか生じないような動力分割機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明に基づいて、少なくとも２つの駆動車軸に、駆動トルクを必要に合わせて分配するための少なくとも３つの軸を備えた動力分割機において、その第１軸が、第１駆動車軸に連動接続され、駆動トルクを供給でき、第２軸が、第２駆動車軸に連動接続され、第３軸に、各駆動車軸間における駆動トルクの分配率に影響を与えられる機械装置のトルクが加えられるように構成されたことを特徴とする動力分割機によって解決される。
【０００９】
この、駆動トルクを少なくとも２つの駆動車軸に必要に合わせて分配するための少なくとも３つの軸を備えた本発明に基づく動力分割機によれば、両駆動車軸間における駆動トルクの可変的な分配が、ほとんど損失なしに実施できる。
【００１０】
これは、動力分割機の１つの軸が、機械装置に連動接続され、この機械装置が、各駆動車軸間における駆動トルクの分配率に影響を与えられるトルクを、その軸にほとんど損失なしに加えられる、ことによって達成される。
【００１１】
実際に公知の縦方向動力分割機に比べての動力損失の減少は、駆動機械の駆動動力ないし駆動トルクの一部が（従来普通であるように）動力伝達系の摩擦結合的切換要素において摩擦熱として無駄に消費されることなく、機械装置によって加えられた支持トルクを介して駆動車軸に与えられる、ということから生ずる。
【００１２】
その場合、機械装置の駆動出力は、好適には、機械装置の駆動ユニットと軸との間における相応した伝達比を介して、適当な様式で減少できる。即ち、各駆動車軸間における駆動トルクの分配中に、機械装置の駆動出力に対応して発生する損失が、実際に公知の縦方向動力分割機の摩擦結合的切換要素における損失動力に比べて僅かであるように、減少できる。
【００１３】
さらに、本発明に基づく動力分割機は、この動力分割機によって、車両の牽引が著しく改善され、特に、不利な運転状態における発進がともかく可能になる、という利点を有する。即ち、この動力分割機によって、車両の駆動車軸が不利な路面状態のために空転する場合、機械装置のトルクを相応して調整することによって、駆動トルクを空転していない駆動車軸に導入することができる。さらに、危険な走行状態において、複数の駆動輪間における駆動トルクの分配は、従来通常の駆動装置構想に比べて、簡単な様式で、状況に応じて走行安定性が高められるように、制御および又は調整できる。
【００１４】
本発明の他の利点および有利な実施態様は、特許請求の範囲、および、以下に図を参照して原理的に説明した実施形態から理解できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１には、総輪駆動形車両の動力伝達系１が、概略的に示されている。この動力伝達系１は、駆動装置ないし内燃機関２と主変速機３とを有している。その主変速機３は、実際に公知のあらゆる変速機が考えられる。
【００１６】
主変速機３と車両の２つの駆動車軸４、５との間に、動力加算機として形成された動力分割機（動力分割歯車装置）８が配置されている。その各駆動車軸４、５は、公知のように、車両の両側で少なくとも１つの駆動輪６、７に結合されている。動力分割機８は、駆動トルクないし主変速機３の出力トルクを、各駆動車軸４、５に、従ってそれらの駆動輪６、７に、必要に合わせて可変的に分配する。さらに、各駆動車軸４、５と動力分割機８との間に、それ自体公知の構造をした横方向動力分割機９、１０がそれぞれ設けられている。それらの横方向動力分割機９、１０は、各駆動車軸４、５にそれぞれ導入された部分駆動トルクを、各駆動車軸４、５を介して駆動輪６、７に導き、各駆動車軸４、５の左右の駆動輪６、７間において分配する。
【００１７】
各横方向動力分割機９、１０は、各駆動車軸４、５の駆動輪６、７を、左右の車線で異なる回転数による異なる距離に応じて、互いに無関係に駆動することを可能にしている。これによって、駆動トルクは、各駆動車軸４ないし５の左右の駆動輪６ないし７同士の間において、対称的に、従って、片揺れモーメントなしに分配できる。
【００１８】
動力分割機８は３つの軸１１、１２、１３を有している。その第１軸１１は、駆動車軸５に連動接続され、駆動トルク、即ち主変速機３の出力トルクが供給される。動力分割機８の第２軸１２は、駆動車軸４に連動接続され、第３軸１３は、機械装置１４に結合されている。この機械装置１４によって、両駆動車軸４、５間における駆動トルクの分配率に影響を与えられるトルクを、動力分割機８の第３軸３に与えることができる。
【００１９】
図２には、図１に概略的に示された動力分割機８の歯車機構が示されている。図２に示された動力分割機８の実施形態において、この動力分割機８は、二重遊星歯車装置として形成されている。なお当該技術者において、その動力分割機８を上述した作用原理が実施できる他の適当な形態に形成することも、勿論、考えられる。
【００２０】
駆動トルク、即ち図２には示されていない主変速機３の出力トルクＭ＿ＧＥは、中間軸１５を介して、同じく図２には示されていない駆動車軸５に直接導かれる。その駆動車軸５は車両の後車軸である。さらに、出力トルクＭ＿ＧＥは、中間軸１５に固く結合された平歯車１６を介して、動力分割機８の内ば歯車１７に伝えられる。その内ば歯車１７は、二重遊星歯車装置８、即ち動力分割機の両遊星歯車装置８Ａ、８Ｂに対して共通の内ば歯車として形成され、図１における第１軸１１に相当している。遊星歯車キャリヤ１９上に回転可能に支持された遊星歯車装置８Ａの遊星歯車１８は、内ば歯車１７にかみ合っている。遊星歯車装置８Ａの遊星歯車キャリヤ１９は、第２遊星歯車装置８Ｂの太陽歯車２０に連動接続されている。
【００２１】
さらに、遊星歯車装置８Ｂの遊星歯車２１は、内ば歯車１７にかみ合っている。その遊星歯車２１は、図１における第２軸１２に相当する遊星歯車装置８Ｂの遊星歯車キャリヤ２２上に、回転可能に支持されている。また、遊星歯車装置８Ｂの遊星歯車キャリヤ２２は、平歯車２３を介して、中間軸２４に連動接続されている。従って、動力分割機８を介して中間軸２４に伝えられる駆動トルクは、ここでは車両の前車軸である駆動車軸４に伝えられる。
【００２２】
遊星歯車装置８Ａの遊星歯車１８は、さらに、遊星歯車装置８Ａの太陽歯車２５にかみ合っている。その太陽歯車２５は、電動機として形成された機械装置１４に対して、その電動機１４の給電状態において、トルクＭ＿Ｅ（図１）が太陽歯車２５を介して動力分割機８に伝えられるように、連動接続されている。
【００２３】
これは、電動機１４を介して遊星歯車装置８Ａの太陽歯車２５に支持（支援）トルクがかけられることを意味する。それに関係して、駆動トルクＭ＿ＧＥ、ないしは駆動トルクＭ＿ＧＥの少なくとも一部が、動力分割機８を介して、中間軸２４に導かれ、従って、駆動車軸４に導かれる。
【００２４】
その代わりに、各駆動車軸４、５に駆動トルクＭ＿ＧＥを任意に分配調整できるようにするために、機械装置を、駆動トルクを無段調整できる液圧式機械あるいは任意の他の機械として形成することも勿論、可能である。
【００２５】
機械装置１４を電動機として形成する利点は、電動機が発電機的並びに電動機的に運転できることにある。電動機がインテリジェント・エネルギ管理方式が実施されている場合、その電動機は、車両の電気装置によって、十分に自給自足的に運転することができる。即ち、電動機が、発電機としての運転中に、エネルギ貯蔵器、例えばバッテリーあるいはコンデンサを充電し、電動機としての運転中に、エネルギ貯蔵器から給電されるようにすることができる。
【００２６】
図２に示されている動力分割機８の実施形態では、図１に示す動力伝達系１の駆動車軸５への出力端は、主変速機３の出力端の駆動車軸５への堅固な直結駆動部として形成されている。車両の駆動車軸４への出力は、機械装置１４付きの動力加算機ないし動力分割機８を介して行われる。機械装置１４によって発生されたトルクの相応した指令によって、車両の両駆動車軸４、５間における駆動トルクの分配が、任意に調整させられる。
【００２７】
即ち、機械装置１４のトルクＭ＿Ｅが零であるとき、駆動トルクＭ＿ＧＥの少なくとも一部を駆動車軸４の方向に支持し案内する太陽歯車２５に対して支持トルクが存在しないので、変速機出力トルクＭ＿ＧＥは、その１００％が駆動車軸５に導かれる。
【００２８】
図２における動力分割機８の実施形態の場合、動力分割機８の第３軸１３は、遊星歯車装置８Ａの太陽歯車２５に相当する。この第３軸１３に機械装置１４を通じて加えられるトルクが、発生し、ないしは増加して行くとき、駆動トルクＭ＿ＧＥがますます支持されて行き、駆動トルクＭ＿ＧＥの駆動車軸４の方向に導かれる分量が増大し、これに反して、駆動トルクＭ＿ＧＥの駆動車軸５に導かれる分量が同じ割合で低下する。
【００２９】
機械装置１４のトルクＭ＿Ｅの所定値からは、駆動トルクＭ＿ＧＥは、その１００％が、動力分割機８を介して駆動車軸５に導かれ、駆動車軸４に導かれる駆動トルクＭ＿ＧＥの分量は零である。
【００３０】
動力分割機８を介して駆動車軸４に導かれる駆動トルクＭ＿ＧＥの分量は、機械装置１４を介して動力分割機８に導入されるトルクＭ＿Ｅに正比例し、これによって、その制御および調整に要する費用は安価となる。
【００３１】
動力分割機８が二重遊星歯車装置として形成されていることによって、電動機１４で与えるべき動力は、駆動車軸４に導くべき最大出力動力に比べて僅かである。従って、電動機ないし機械装置１４は、ほんの僅かな駆動出力しか必要としない。そのために、その電動機は小さな所要構造空間を有し、また、これによって、動力分割機８はコンパクトな構造と少ない部品数で形成できる。
【００３２】
そのうえ、両駆動車軸間において駆動トルクを可変的に分配するための機械装置を備えた動力分割機の実施を通じて、駆動出力が、実際に公知の動力分割機のすべりクラッチにおいて生ずる損失動力に比べて著しく小さくなる、という利点が得られる。
【００３３】
機械装置によって与えるべき動力は、補助的に、横方向動力分割機９の伝達比ｉ＿ＶＡの変化によって影響を与えることができ、好適には、図２において電動機として形成された機械装置が、発電機としておよび電動機として、ほぼ同じ時間的な割合および同じ動力的な割合で運転できるように、決めることができる。
【００３４】
これは、図３に線図で示された、電動機の出力Ｐ＿Ｅと、両駆動車軸４、５間における駆動トルクＭ＿ＧＥの分配率Ｐ＿ＶＡ／Ｐ＿ＧＥＳとの関係によって、はっきり分かり、その分配率は、ここでは、動力分割機８を介して駆動車軸４に導かれる駆動トルクの分量を表している。３つの曲線Ｉ、II、IIIは、駆動トルクが３５０Ｎｍ、車両の走行速度が１８０ｋｍ／ｈ、内燃機関の運転出力が２００ＫＷ、横方向動力分割機１０の伝達比ｉ＿ＨＡが４．１の値で実施された試験によって得られた。
【００３５】
図３における３つの曲線Ｉ、II、IIIは、横方向動力分割機９の種々の伝達比ｉ＿ＶＡにおいて生ずる。動力分割機８の一定した総伝達比ｉ＿ＧＥＳにおいて、曲線Ｉから出発して曲線IIIの方向に、横方向動力分割機９の伝達比ｉ＿ＶＡが減少している。
【００３６】
図３に示された線図から、両駆動車軸４、５間における駆動トルクＭ＿ＧＥの分配率Ｐ＿ＶＡ／Ｐ＿ＧＥＳが、電動機１４の発電機運転および電動機運転で、０％から１００％まで無段階に調整できることが分かる。駆動車軸４の横方向動力分割機９の伝達比ｉ＿ＶＡが最良にされているとき、電動機、即ち機械装置１４の発電機運転および電動機運転の時間的な割合は、電動機が発電機としても電動機としてもほぼ同じ時間的および動力的割合で運転されるように設定でき、これによって、電動機の電力消費は全体として、上述した様式で少なく保たれる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による動力分割機を備えた車両の動力伝達系を示す概略構成図。
【図２】図１に示した動力伝達系における動力分割機の歯車機構を示す概略構成図。
【図３】機械装置によって与えるべき動力と、前車軸の差動装置の伝達比に関係した前後の駆動車軸間における駆動トルクの分配率との関係を表した線図。
【符号の説明】
【００３８】
１  動力伝達系
２  内燃機関（駆動装置）
３  主変速機
４、５  駆動車軸
６、７  駆動輪
８  動力分割機（二重遊星歯車装置）
８Ａ、８Ｂ  遊星歯車装置
９、１０  横方向動力分割機
１１  第１軸
１２  第２軸
１３  第３軸
１４  機械装置（電動機）
１５  中間軸
１６  平歯車
１７  遊星歯車装置８Ａの内ば歯車
１８  遊星歯車装置８Ａの遊星歯車
１９  遊星歯車装置８Ａの遊星歯車キャリヤ
２０  遊星歯車装置８Ｂの太陽歯車
２１  遊星歯車装置８Ｂの遊星歯車
２２  遊星歯車装置８Ｂの遊星歯車キャリヤ
２３  平歯車
２４  中間軸
２５  遊星歯車装置８Ｂの太陽歯車
Ｍ＿Ｅ  機械装置のトルク
Ｍ＿ＧＥ  変速機出力トルク
ｉ＿ＧＥＳ  動力分割機の伝達比
ｉ＿ＶＡ  横方向動力分割機９の伝達比
ｉ＿ＨＡ  横方向動力分割機１０の伝達比
Ｐ＿Ｅ  機械装置の出力
Ｐ＿ＶＡ／Ｐ＿ＧＥＳ  駆動トルクの分配率
【図１】
2004331060.tif 000003
【図２】
2004331060.tif 000004
【図３】
2004331060.tif 000005