(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（４）と変速機（６）の入力軸（２８）との間の電動モータ（２４）及び遊星歯車装置（１４）からなる電動駆動システム（２）を装備する車両の内燃機関（４）の始動方法において、まず電動モータ（２４）を内燃機関（４）の始動のために基本的に十分な回転数に加速し、次に変速機（６）の入力軸（２８）の回転を固定ハウジング部材（３４）に対して制動するブレーキ（３２）を制御に基づき締結し、それによって電動モータトルクと回転部材の回転モーメントの和としてのトルクが内燃機関（４）に作用することを特徴とする方法。
【請求項２】
内燃機関（４）と変速機（６）の入力軸（２８）との間の電動モータ（２４）及び遊星歯車装置（１４）からなる電動駆動システム（２）において、変速機（６）の入力軸（２８）を固定ハウジング部材（３４）に対して制御に基づき制動するためにブレーキ（３２）が設けられており、
前記ブレーキ（３２）が前記変速機（６）の入力軸（２８）と固定回転結合された前記遊星歯車装置（１４）のプラネットキャリア（１８）と連結されていることを特徴とする電動駆動システム。
【請求項３】
内燃機関（４）と変速機（６）の入力軸（２８）との間の電動モータ（２４）及び遊星歯車装置（１４）からなる電動駆動システム（２）において、変速機（６）の入力軸（２８）を固定ハウジング部材（３４）に対して制御に基づき制動するためにブレーキ（３２）が設けられており、
前記ブレーキ（３２）が前記変速機（６）の入力軸（２８）と固定回転結合された前記変速機（６）の副軸（３０）と連結されていることを特徴とする電動駆動システム（２）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１の上位概念に基づく電動駆動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の内燃機関と変速機の間の配列として、種々の方式の電気機械が提案される。一例を挙げれば、駆動機械と変速機の間に３つの機素、太陽歯車、リングギヤ及びプラネットキャリアからなる遊星歯車装置を有する車両用電動駆動システムがドイツ国特許第１９９３４６９６号明細書に記載されている。第１の機素としてのプラネットキャリアは変速機と連結され、第２の機素としてのリングギヤは駆動機械と連結され、第３の機素としての太陽歯車は少なくとも１個の電動モータと連結される。この配列によって駆動機械が始動され、電気エネルギーが発生され、電気的に制動され、また車両が停止状態から発進される。冷機始動条件での駆動機械の始動のための特別の解決策は、ドイツ国特許第１９９３４６９６号明細書では明らかでない。
【０００３】
公知のクランク軸−スタータ−発電機では内燃機関の冷機始動トルクに打ち勝たなければならず、しかも装置が回転質量を必要な始動回転数に加速することができなければならない。このことはクランク軸−スタータ−発電機の電動モータが内燃機関の冷機始動トルクより高いトルクを発生しなければならないことを意味する。この解決策の基本的欠点は、高い内燃機関回転数で２つの基本的要求、即ち冷機始動と発電運転が同じ電動モータに求められることである。冷機始動で高い機械トルクを得るには、所定の電動モータ出力で当該の回転数を極めて低く選定しなければならない。従って電動モータの発電運転で内燃機関の全回転数範囲をカバーするには電動モータの大きな弱め界磁範囲が必要である。内燃機関回転数が高ければ、この大きな弱め界磁範囲は発電運転の不良な効率をもたらす。また必要な高いトルクは高い電機電流を必要とし、それがそのために必要な電力用電子装置の多額の費用となって現われる。
【０００４】
公知のインパルススタータでは電動モータの内燃機関側がシフトクラッチを介してクランク軸と連結されている。変速機側では電動モータと変速機入力軸の間にねじり振動止付きの在来の始動クラッチがある。電動モータと電力用電子装置の上記の欠点を回避するために、インパルススタータの場合は内燃機関の始動のために２つのクラッチが切断される。電動モータは固有の回転質量だけを加速し、慣性始動回転数に到達した後は内燃機関側のシフトクラッチが締結される。こうして慣性モーメントと電動モータトルクを内燃機関の冷機始動のために利用することができる。内燃機関側のシフトクラッチは走行運転時に内燃機関のすべての静的及び動的トルクを伝達しなければならないので、変速機側の始動クラッチと同様に又は場合によってはそれより強力に設計しなければならない。その結果大きな重量と高いコストが生じる。また慣性始動時の断続クラッチの摩擦エネルギーを中間貯蔵する補助蓄積質量が装置の重量を増大する。電動モータは内燃機関や変速機に関係なく慣性始動回転数にしなければならないので、独自の軸受装置を持たねばならない。補助クラッチ及びその操作装置により大きな全長が必要になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底にあるのは、上述の欠点を回避する冷機始動条件のための始動装置を提示する課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は請求項２の特徴を有する電動駆動システム及び請求項１に記載の方法によって解決される。実施形態が従属請求項の主題である。
【０００７】
本発明によれば内燃機関と変速機の入力軸との間の電動モータ及び遊星歯車装置からなる車両の電動駆動システムに、変速機の入力軸を固定ハウジング部材に対して制御に基づき制動するための摩擦ブレーキが設けられている。この駆動システムの使用方法においては変速機をニュートラルにシフトした状態で、まず電動モータを内燃機関の始動のために基本的に十分な回転数に加速する。ブレーキによって制御に基づく締結が行なわれ、それによって変速機の入力軸が固定ハウジング部材に対して制動される。電動モータトルクと回転部材の質量の回転モーメントの和として、低温及びそれに伴う困難な始動条件でも内燃機関を確実かつ迅速に始動するトルクが内燃機関に作用する。好ましい実施形態ではブレーキは変速機の入力軸と固定回転結合された遊星歯車装置のプラネットキャリアと連結されている。別の実施形態ではブレーキは変速機の入力軸と固定回転結合された変速機の副軸と連結されている。
【０００８】
図面に基づき発明を詳述する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は内燃機関４と変速機６の間に配設された電動駆動システム２の概略図を示す。遊星歯車装置１４のリングギヤ１２は内燃機関４のクランク軸８により制振器１０を介して駆動される。プラネットキャリア１８に回転自在に配設された遊星歯車１６がリングギヤ１２とかみ合う。プラネットキャリア１８は摩擦クラッチ２０と連結され、摩擦クラッチ２０によって電動モータ２４の回転子２２をプラネットキャリア１８に遊転不能に結合することができる。また回転子２２に遊星歯車装置１４の太陽歯車２６が遊転不能に結合されている。プラネットキャリア１８は変速機６の入力軸２８に遊転不能に結合され、入力軸２８の歯は変速機６の副軸３０の歯とかみ合う。副軸の別の歯が出力軸３６の歯とかみ合う。摩擦ブレーキ３２により入力軸２８を変速機６のハウジング３４に遊転不能に結合することができる。
【００１０】
始動過程の初めに全ドライブトレインが静止しており、変速機６はニュートラルにシフトされている。ブレーキ３２とクラッチ２０は切断されている。電動モータ２４は慣性始動のために必要な回転数まで加速する。それによって太陽歯車２６が回転し、一方、リングギヤ１２はまだ停止中の内燃機関４によって引き続き固持される。同時にプラネットキャリア１２及びこれと結合された入力軸２８が、遊星歯車装置１４により低減された回転数で回転する。ブレーキ３２を制御に基づき締結することにより、リングギヤ１２と結合されたリングギヤ軸３８にトルクと回転数が形成される。このトルクは電動トルク分と回転質量の慣性モーメントからなる。ブレーキ３２の完全な締結の後に入力軸２８が停止する。この時点以降は遊星歯車装置１４の変速比だけ増大した電動トルクだけがリングギヤ軸３８に、また制振部材１０を介してクランク軸８に作用する。
【００１１】
図２にクランク軸回転数ｎ＿ＶＭの経過と時間ｔの関係を曲線４０に基づいて示す。曲線点４２に至るまで電動モータ２４が加速される。曲線点４２からブレーキ３２が締結される。曲線点４４からリングギヤ軸３８に、電動トルクと慣性モーメントからなるトルクが形成された。このトルクはクランク軸８を回転させるのに十分である。曲線点４６でブレーキ３２が完全に締結され、入力軸２８とプラネットキャリア１８が停止するまで、クランク軸回転数ｎ＿ＶＭが増加する。曲線点４６以後は補助慣性エネルギーが欠如するため、クランク軸回転数ｎ＿ＶＭが再び低下する。しかしここでリングギヤ軸３８の電動トルクとすでに回転質量に蓄積された電気エネルギーは、内燃機関を必要な始動回転数に引き上げ、この回転数を内燃機関４が着火するまで長い時間にわたって保持するのに十分である。
【００１２】
【発明の効果】
公知の始動方式と比較して内燃機関のフライホイールを簡単に構成することができ、スタータ・リングギヤを省略することができる。極端な冷機始動条件での始動過程のために在来のフライホイール形スタータを補設しないでよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動駆動システムの概略図である。
【図２】クランク軸の始動回転数の経過の図である。
【符号の説明】
２  電動駆動システム
４  内燃機関
６  変速機
８  クランク軸
１０  制振器
１２  リングギヤ
１４  遊星歯車装置
１６  遊星歯車
１８  プラネットキャリア
２０  摩擦クラッチ
２２  回転子
２４  電動モータ
２６  太陽歯車
２８  入力軸
３０  副軸
３２  ブレーキ
３４  ハウジング
３６  出力軸
３８  リングギヤ軸
４０  曲線
４２  曲線点
４４  曲線点
４６  曲線点
【図１】
0004190856.tif 000002
【図２】
0004190856.tif 000003