(57)【要約】【課題】電動発進要素又は電動駆動システムを装備した車両のためのトランスミッションと、内燃機関とトランスミッションの間に配置された電気モータ及び遊星歯車装置を有する電動発進要素又は電動駆動システムと、を備えたシステムにおいて、内燃機関による後退運転に必要な機械的部材を廃止し、トランスミッションの長さを減少させる。【解決手段】電動発進要素又は電動駆動システム（１）の電気モータ（２）を適当に調整することによって、後退段では車両が電気モータ（２）によって駆動されるように構成する。【選択図】図３
2007106394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動発進要素又は電動駆動システムを装備した車両のためのトランスミッションと、内燃機関とトランスミッションの間に配置された電気モータ及び遊星歯車装置を有する電動発進要素又は電動駆動システムと、を備えたシステムにおいて、
後退段では車両が電気モータ（２）によって駆動されるように、電動発進要素又は電動駆動システム（１）の電気モータ（２）を適当に調整することによって後退段が実現され、内燃機関（４）による後退運転に必要な機械的部材が廃止されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、
後退運転時に内燃機関（４）のクランクシャフトをロックアップするクランクシャフト・ロックアップ装置（２２）が設けられていることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムにおいて、
クランクシャフト・ロックアップ装置（２２）がブレーキとして構成され、このブレーキにより内燃機関（４）のクランクシャフトがハウジング又はクラッチ・ベルハウジング（１２）に連結されることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステムにおいて、
内燃機関（４）による後退運転のために必要な機械的部材の廃止によって得られるトランスミッションの全長の縮小が、高出力電気モータ（２）を取り付けることができるようにクラッチ・ベルハウジング（１２）を延長するために利用されることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステムにおいて後退段を実現するための方法において、
車両を停止し、停止操作時に必要ならば１速又は２速が挿入されるまでダウンシフトし、クランクシャフト・ロックアップ装置（２２）が設けられていない場合は、内燃機関（４）が停車時にアイドリング回転数で回転し続け、電気モータ（２）がトランスミッション入力部と結合された遊星歯車装置（５）を介して内燃機関の回転方向の逆向きに駆動され、車両側のリバーススイッチを接続することによって、アクセルペダルの操作の際に電気モータの特性図表の第３象限の一部（２３）が利用され、電気モータ（２）が内燃機関の回転方向の逆向きに加速されるように、電気モータ（２）の運転モードが選択されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステムにおいて後退段を実現するための方法において、
車両を停止し、停止操作時に必要ならば１速又は２速が挿入されるまでダウンシフトし、クランクシャフト・ロックアップ装置（２２）が設けられている場合は、車両側のリバーススイッチを接続することによって内燃機関（４）が停止され、クランクシャフト・ロックアップ装置（２２）が締結され、この時点からアクセルペダルが、遊星歯車装置（５）を介してトランスミッション（３）の入力軸（７）と結合された電気モータ（２）のための電気式目標値発信装置の役割を遂行し、運転者がアクセルペダルを踏めば、車両が後方に加速されることを特徴とする方法。
【請求項７】
後退段の速度が、電気モータ（２）の出力、遊星歯車装置（５）、１速又は２速及び駆動される車軸の変速比によって決まることを特徴とする、請求項５又は６に記載の後退段の実現のための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動発進要素又は電動駆動システムを装備した車両のためのトランスミッションと電動発進要素又は電動駆動システムとからなる、請求項１の上位概念に基づくシステムに関する。また本発明は、本発明に基づくシステムのための変速段の実現方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動駆動システム又は発進要素は先行技術により周知であり、自動化マニュアルトランスミッションを備えた車両で無摩耗の発進を可能にするために常用される。通常、内燃機関とトランスミッションの間に配置された電気モータ及び遊星歯車装置からなる。幾つかの実施形態では遊星歯車装置を橋絡するためにクラッチを設けることができる。自動化マニュアルトランスミッションに関連して、電動発進要素はトラックの運転のために必要なすべてのドライブトレイン機能、例えば発進、整列及びギヤシフトを遂行する。電動モータを使用することによってその他の機能、例えば内燃機関の始動、車載回路網への電力供給、蓄電装置によるブレーキエネルギーの回生及び加速操作時の内燃機関の支援が電動発進要素でできる利点ある。
【０００３】
例えば出願人のドイツ特許公開ＤＥ１９９３４６９６Ａ１の枠内で、駆動機関とマニュアルトランスミッションの間に配置され、サンギヤ、リングギヤ及びプラネットキャリアを有し、プラネットキャリアがマニュアルトランスミッションと、リングギヤが駆動機関と結合された遊星歯車装置を具備する車両用電動駆動システムが記載されている。この構造ではサンギヤが電気モータ及びうず電流リターダと結合され、この配列によって駆動機関を始動し、電気エネルギーを発生し、車両を電気的に制動することができる。また静止状態からの車両の発進が可能である。
【０００４】
またマニュアルトランスミッションと、サンギヤ、リングギヤ及びプラネットキャリアの諸要素からなる遊星歯車装置とを備えた別の車両用電動駆動システムが出願人のドイツ特許公開ＤＥ１０１５２４８１Ａ１により周知である。遊星歯車装置の第１の要素は出力軸と、第２の要素は車両の駆動機関と、第３の要素は電気モータ及びうず電流ブレーキの形のリターダと結合されている。またこのシステムは制御装置及びシフト装置を具備する。シフト装置は、遊星歯車装置の橋絡のために遊星歯車装置の２つの要素の間に回転不能な結合が成立する第１のシフトポジションを有し、第２のシフトポジションで遊星歯車装置の２つの要素の間の結合が切断される。シフト装置は遊星歯車装置の第３の要素とハウジング固定部材の間に回転不能な結合が成立する第３のシフトポジションを有し、シフト装置と結合された要素にうず電流ブレーキの回転子が配置され、ハウジング部材に配置された固定子と協動する。遊星歯車装置はマニュアルトランスミッションの出力部の出力軸に配置されている。シフト装置と結合された要素は、遊星歯車装置のリングギヤであることが好ましい。遊星歯車装置の橋絡のために、リングギヤとプラネットキャリアが互いに回転不能に結合されている。
【０００５】
内燃機関とマニュアルトランスミッションの間の電動モータ及び遊星歯車装置からなる電動駆動システムを装備した車両の内燃機関の始動方法が出願人のドイツ特許公開ＤＥ１０１５２４７１Ａ１により周知である。この場合、内燃機関を始動するのに原則として十分な回転数に電気モータが加速され、次にマニュアルトランスミッションの入力軸の回転を制動するブレーキの制御された締結がハウジング固定部材に対して行なわれ、こうして電気モータのトルクと回転部材のトルクの和であるトルクが内燃機関に作用する。
【０００６】
先行技術で周知の解決策では、在来のかみ合い式自動化マニュアルトランスミッションが電動駆動システム又は電動発進要素と組み合わせられるから、取付けスペースや重量の最適化が得られない。
【特許文献１】ドイツ国特許出願公開ＤＥ１９９３４６９６Ａ１
【特許文献２】ドイツ国特許出願公開ＤＥ１０１５２４８１Ａ１
【特許文献３】ドイツ国特許出願公開ＤＥ１０１５２４７１Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の根底にあるのは、電動発進要素又は電動駆動システムを装備する車両のためのトランスミッションと、内燃機関とトランスミッションの間に配置された電気モータ及び遊星歯車装置を具備する電動発進要素又は電動駆動システムとからなるシステムにおいて、その他のドライブトレイン機能を電動発進要素に組み込むことにより機械的部品が減少されるシステムを提示するという課題である。また本発明に基づくシステムのための変速段の実現方法を示すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、システムについては請求項１の特徴によって解決される。変速段の実現法が請求項５及び６の主題である。本発明に基づくその他の実施態様と利点は当該の従属請求項で明らかである。
【０００９】
それによれば電動発進要素又は電動駆動システムを装備する車両のためのトランスミッション並びに内燃機関とトランスミッションの間に配置された電気モータ及び遊星歯車装置を具備する電動発進要素又は電動駆動システムからなり、後退段では車両が電気モータによって駆動されるように、電動発進要素又は電動駆動システムの電気モータを適当に調整することによって後退段が実現されるシステムが提案される。それによって内燃機関による後退運転に必要な機械的部材が廃止される。
【００１０】
本発明の着想によってトランスミッションの長さを減少することができる。このことは例えばセミトレーラの場合のように軸距が非常に短い車両に取り付ける場合、特に有利である。また得られるトランスミッションの全長の短縮は、高出力の電気モータを取り付けることができるようにクラッチ・ベルハウジングを延長するために利用することができる。またトランスミッションシャフトを小さな軸受間隔で短く形成することができるから、軸のたわみが小さくなり、その結果ころがり軸受内の傾きに関して有利であり、それとともに軸受寿命が増加する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に添付の図に基づき本発明を詳しく例示する。
【００１２】
図１に電動発進要素と電動駆動システム１を備えた、先行技術によるトランスミッションを示す。２はクラッチ・ベルハウジング１２の中に配置された電気モータ、３は自動化マニュアルトランスミッションを示す。また内燃機関４とトランスミッション３の間に、加算装置の役割をする遊星歯車装置５が配置され、そのプラネットキャリア６はトランスミッション入力軸７と結合されている。遊星歯車装置５のリングギヤ８は制振要素９を介して内燃機関４と結合され、サンギヤ１０は電気モータ２の回転子１１と結合されている。
【００１３】
在来のトランスミッション３の構造は当業者の熟知するところである。トランスミッション３は複数個の固定歯車及び遊び歯車を備えた主軸１３及び副軸１４を具備する。後退段を実現するために、副軸１４に後退段歯車１５と当該の軸受装置１８が設けられ、後退段歯車１５は中間歯車１６とかみ合い、中間歯車１６は主軸１３上の遊び歯車１７とかみ合う。後退段のシフトのためにシフト装置１９が設けられている。図でシャフトのころがり軸受に参照符号２０を付した。
【００１４】
図２には電動発進要素又は電動駆動システムを有する、先行技術によるトランスミッションの別の実施形態が示されている。図１に示した実施形態との唯一の相違は、遊星歯車装置５の橋絡のためにクラッチ２１が設けられていることである。クラッチ２１はサンギヤ１０とプラネットキャリア６を嵌脱自在に連結し、ロック操作時に遊星歯車相違５が回転する。
【００１５】
本発明によれば、後退段で車両が電気モータによって駆動されるように、電動発進要素又は電動駆動システムの電気モータを適当に調整することによって、後退段が実現される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、電動発進要素又は電動駆動システムを有し、後退運転時に内燃機関４のクランクシャフトをロックアップするロックアップ装置２２を設けたトランスミッションが提案される。例えばクランクシャフト・ロックアップ装置２２は、ブレーキとして構成することができ、このブレーキによって内燃機関４のクランクシャフトがハウジング又はクラッチ・ベルハウジング１２に連結される。これは図３の実施形態の主題である。図でクランクシャフト・ロックアップ装置に参照符号２２を付した。
【００１７】
電気モータは４象限操作で運転することができるから、純電気的に前進及び後退運転することが可能である。電気的に後退運転することができるので、自動化マニュアルトランスミッションの構造を簡素化することができる。図１及び２と図３を比較すれば明らかなように、内燃機関４による後退運転のために必要なすべての機械的部材が廃止される。特に主軸１３の遊び歯車１７、副軸１４の後退段歯車１５、中間歯車軸受１８を含む中間歯車１６及び所属のシフト装置１９が廃止される。
【００１８】
後退段のシフトのために次の手順が行われる。即ち車両を停止し、停止操作の間に必要ならば１速又は２速に挿入されるまでダウンシフトする。車両側の後退運転スイッチを接続することによって、内燃機関が停止され、続いてクランクシャフトのロックアップ装置２２が締結される。本発明に基づきこの時点からアクセルペダルが電気モータ２のための電気式目標値発信装置の機能を遂行する。電気モータ２は遊星歯車装置５を介してトランスミッション３の入力軸７と結合されている。運転者がアクセルペダルを踏めば、車両は後退方向に加速され、やがて最終速度に到達する。最終速度は電気モータ２の出力、遊星歯車装置５、１速又は２速及び駆動される車軸の変速比によって決まる。もしそれより大きな車速が必要ならば、マニュアルトランスミッションの別の変速段を利用することができる。
【００１９】
図３に示すように、電気モータを適当に調整することによって、後退段を実現することができ、クランクシャフト・ロックアップ装置２２の必要はない。
【００２０】
この目的のために車両を停止し、停止操作の間に１速又は２速に挿入されるまでダウンシフトする。内燃機関４は停車時にアイドリング回転数で回転し続け、電気モータ２は遊星歯車装置５によって内燃機関の回転方向の逆向きに駆動される。図４で明らかなように、本発明に基づき車両側の後退運転スイッチを接続することによって、アクセルペダルの操作の際に電気モータの特性図表の第３象限の一部２３（運転範囲）が利用されるように、電気モータ２の運転モードが選択される。こうして電気モータ２は内燃機関の回転方向の逆向きに加速される。
【００２１】
図５に内燃機関４の回転数の経過２４、電気モータ２の回転数の経過及びマニュアルトランスミッション３の入力回転数の経過と時間の関係を示す。初期状態は停止中の車両であり、その際内燃機関はアイドリング回転数で回転する。時点２７（後退加速の開始）で運転者がアクセルペダルにより回転数を調整すると共に、トランスミッション入力の回転数の経過２６を指定する。続いてパラメータ設定自在な図示の回転数曲線２４に従って内燃機関４が加速し、電気モータ２が遊星歯車装置５により固定された比率で逆の回転方向に加速する。トランスミッション入力の回転数は内燃機関の回転方向の逆向きに増加し、車両は後退段で走行する。時点２８で回転数はもはや変化しない。この時点は定常後退運転に相当する。
【００２２】
トランスミッション及び電動発進要素又は駆動システムのあらゆる構造、特に部品の単独又は相互のあらゆる空間的配列も、技術的に有意義である限り、特許請求の範囲に示されたトランスミッションの機能に影響しなければ、この構造が図又は明細書に明示されていなくても、この特許請求の範囲の保護範囲に含まれることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】電動発進要素又は電動駆動システムを有する、先行技術によるトランスミッションの概略図を示す。
【図２】電動発進要素又は電動駆動システムを有する、先行技術によるトランスミッションの別の実施形態の概略図を示す。
【図３】電動発進要素又は電動駆動システムを有する、本発明に基づくトランスミッションの好ましい実施形態の概略図を示す。
【図４】電動発進要素又は電動駆動システムの電気モータの特性図表を示す。
【図５】本発明に基づく後退段での内燃機関、電気モータ１９の回転数の経過及びマニュアルトランスミッションの入力回転数の経過を示す。
【符号の説明】
【００２４】
１  電動駆動システム
２  電気モータ    
３  マニュアルトランスミッション
４  内燃機関
５  遊星歯車装置
６  プラネットキャリア
７  トランスミッション入力軸
８  リングギヤ
９  制振要素
１０  サンギヤ
１１  回転子
１２  クラッチ・ベルハウジング
１３  主軸
１４  副軸  
１５  後退段歯車
１６  中間歯車
１７  遊び歯車
１８  後退段歯車の軸受装置
１９  シフト装置
２０  ころがり軸受
２１  クラッチ
２２  クランクシャフトのロックアップ装置
２３  後退運転の際の電気モータの運転範囲
２４  内燃機関の回転数の経過
２５  電気モータの回転数の経過
２６  トランスミッション入力の回転数の経過
２７  後退加速の開始
２８  定常後退運転の開始
【図１】
2007106394.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007106394.tif 000005
【図４】
2007106394.tif 000006
【図５】
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