JP7459088B2 - ハイブリッド駆動装置用のトランスミッション装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関と電気機械とを備えた自動車のためのハイブリッド駆動装置用のトランスミッション装置に関する。

国際公開第２０１６１２００６６号から、ハイブリッド車の動力伝達系統のための調整可能なトランスミッションを制御する方法が公知である。このハイブリッド動力伝達系統には、内燃機関と、電気機械と、遊星歯車伝動装置を備えた変速装置とが含まれる。遊星歯車伝動装置にはサンギヤとリングギヤとが含まれており、サンギヤとリングギヤとはそれぞれ、制御可能なクラッチを介して内燃機関のエンジンシャフトに結合可能である。第１の遊星歯車伝動装置の遊星キャリアは、平行な軸線上に配置された第２の遊星歯車伝動装置のリングギヤに駆動結合されている。第２の遊星歯車伝動装置には、第２のサンギヤと、第２のピニオンギヤと、第２の遊星キャリアとが含まれており、第２の遊星キャリアは、車軸のディファレンシャル伝動装置に駆動結合されている。電気機械は、第２のサンギヤに駆動結合されている。第２のサンギヤと第２のリングギヤとを互いにロック可能なクラッチが設けられており、これにより、車軸を選択的に、電気機械のみによりまたは内燃機関と共に駆動することができるようになっている。

国際公開第２０１８０１４９８３号から公知の、内燃機関と電気機械とを備えたハイブリッド車用のトランスミッション装置では、トランスミッション装置を介して、内燃機関の第１の駆動トルクと、電気機械の第２の駆動トルクとを、ハイブリッド車の少なくとも１つの駆動軸に伝達可能である。トランスミッション装置は、第１のサンギヤと、第１のリングギヤと、第１の遊星キャリアと、第１のピニオンギヤとを備えた第１の遊星歯車伝動装置を有している。第１のリングギヤは内燃機関に駆動結合されており、第１のサンギヤは電気機械に駆動結合されており、第１の遊星キャリアは、出力経路内に後置された第２の遊星歯車伝動装置の第２の遊星キャリアに駆動結合されている。第２の遊星歯車伝動装置は、第２の遊星キャリアに配置されたピニオンギヤに噛み合う２つのサンギヤを有しており、２つのサンギヤのうち一方のサンギヤは、クラッチを介して定置の構成部材に支持され得、他方のサンギヤは、後置されたディファレンシャル伝動装置に駆動結合されている。

国際公開第２０１７２０７０６１号から公知の、自動車用の駆動装置は、内燃機関と、多段トランスミッションユニットと、電気機械と、シフト装置を備えた遊星歯車伝動装置ユニットと、ディファレンシャル伝動装置ユニットとを有している。遊星歯車伝動装置ユニットには、電気機械により回転駆動可能な遊星キャリアと、遊星キャリアと共に回る複数のピニオンギヤと、ピニオンギヤに駆動結合された２つのサンギヤとが含まれる。２つのサンギヤのうち一方は、後置されたディファレンシャル伝動装置ユニットに駆動結合されている。他方のサンギヤは、シフト装置を介して複数のシフト状態に移行可能であり、この場合、このサンギヤは、第１のシフト位置では定置の構成部材に回転方向において支持されており、第２のシフト位置ではディファレンシャル伝動装置ユニットに駆動結合されており、第３のシフト位置では自由に回転可能である。

国際公開第２０１２００７０３１号から公知の、自動車用の電気駆動装置には、電動モータと、トランスミッションユニットとが含まれる。トランスミッションユニットは、互いに同軸に配置された遊星歯車伝動装置と、ディファレンシャル伝動装置とを有している。３つのシフト位置、つまり２つの異なるシフト段と１つのアイドリング位置とに移行可能なクラッチが設けられている。

内燃機関と電気機械とは、異なる回転数領域および異なる有効範囲を有している。この場合、各駆動装置は、異なる走行条件－例えば車両最高速度に達するまでに各車輪において粘着状態が異なる場合の車輪スリップ状況－において、適切な運転モードを提供することができなければならない。それぞれ異なる特性に基づき、駆動軸を共に駆動する内燃機関と電気機械とを有するハイブリッド車の場合には、各駆動装置が全ての走行状態に対して効率的な運転モードを可能にするわけではない、という問題が生じる。

したがって本発明の課題は、自動車を可能な限り効率的に運転するための複数の運転モードを可能にする、内燃機関と電気機械とを備えたハイブリッド駆動装置用のトランスミッション装置を提案することにある。

この課題を解決するために提案する、内燃機関と電気機械とを備えたハイブリッド駆動装置用のトランスミッション装置は、内燃機関用の第１のトランスミッションユニット、電気機械用の第２のトランスミッションユニット、第１のトランスミッションユニットに駆動結合された第１の入力部材と、第２のトランスミッションユニットに駆動結合された第２の入力部材と、出力部材とを備え、第１の入力部材と第２の入力部材と出力部材とは互いに調整作用を有しているオーバーライド伝動装置、オーバーライド伝動装置の出力部材に駆動結合されたディファレンシャルケースと、第１の駆動軸を駆動する第１のディファレンシャル出力部材と、第２の駆動軸を駆動する第２のディファレンシャル出力部材とを備えたディファレンシャル伝動装置ユニット、および制御可能なロック装置を含み、ロック装置は選択的に、第１または第２のトランスミッションユニットからオーバーライド伝動装置に導入された回転運動が、その時々の他方のトランスミッションユニットに伝達され得るようにディファレンシャルケースをロックするか、またはディファレンシャルケースを解放するように形成されている。

トランスミッション装置の１つの利点は、このトランスミッション装置は、自動車の可能な限り効率的な運転のために複数の運転モードを可能にする、という点にある。特に、必要に応じてディファレンシャルケースをロックすることにより、内燃機関と電気機械との間に直接的な駆動結合を生ぜしめることができる。このことは有利には、内燃機関が電気機械を駆動することができる、ということを可能にするため、電気機械は－特にバッテリーが空の場合には－発電機運転において機械エネルギを電気エネルギに変換し、バッテリーを再充電することができる。逆の運転モードは、内燃機関を駆動するために、電気機械がスタータとして運転され得る、ということを可能にする。この機能を可能にするためには、ディファレンシャルケースが必要に応じてロック装置により相対回動不能に保持される。このようにして、オーバーライド伝動装置の自由度が固定される、すなわち、オーバーライド伝動装置に内燃機関から第１のトランスミッションを介してもしくは電気機械から第２のトランスミッションを介してオーバーライド伝動装置に導入されたトルクが、相対回動不能に保持されたディファレンシャルケースに支持されて、その時々の他方の機械に伝達される。別の利点は、ロック状態では、ディファレンシャルケースに駆動結合された全ての部材が回転方向において支持されている、すなわち相対回動不能に保持されている、という点にある。この場合、ロック装置は接続状態においてパーキングロックとしても働く。

トランスミッション装置の個々の部材は、トルクを伝達するために、それぞれ別の部材に駆動結合されている。この場合、回転駆動可能または駆動結合されているという表現にはそれぞれ、出力経路内で駆動部材と、駆動部材により回転駆動される部材との間にはさらに、１つまたは複数の別の部材が中間接続され得るという可能性が一緒に含まれているということにする。例えば、第１のトランスミッションユニットの入力部材とオーバーライド伝動装置との間にはさらに、トルク伝達を最適に生ぜしめるまたは中断することができる、１つまたは複数のクラッチが中間接続されていてよい。

ロック装置は、好適にはディファレンシャルケースを選択的にロックするかまたは解放することができるように形成もしくは配置されている。このことには、ディファレンシャルケースに駆動結合された構成部材、特にオーバーライド伝動装置の出力部材も、ロック装置により選択的にロックされ得るかまたは解放され得る可能性も含まれる。相対回動不能の支持は、定置の構成部材、例えばトランスミッションケーシングまたはトランスミッションケーシングに結合された部材に対して行われてよい。解放状態では、ディファレンシャルケースは切り離されており、ディファレンシャルケースに導入された回転運動が、両方の出力軸に伝達されるようになっている。

１つの好適な構成では、ロック装置は形状接続クラッチを有しており、この場合、オーバーライド伝動装置の出力部材は、形状接続クラッチの第１のクラッチ位置では相対回動不能に保持されており、第２のクラッチ位置では自由に回転可能である。形状接続クラッチは、定置の構成部材、例えばトランスミッションケーシングのケーシング部分に相対回動不能にかつ軸方向に可動に結合された第１のクラッチ部材と、相対回動不能にディファレンシャルケースに結合された第２のクラッチ部材とを有していてよい。

形状接続クラッチを作動させるためには、特に電気液圧式の作動装置が設けられている。この場合、作動装置は、簡単に構成された丈夫なオン・オフ作動手段として形成されていてよい。作動装置は、液圧により可動のピストンを有していてよく、ピストンは、第１のクラッチ部材に結合されており、装置作動時に第１のクラッチ部材を接続方向に押圧する。形状接続クラッチを再び切断するためもしくはピストンを引っ込めるためには、第１のクラッチ部材を第２のクラッチ部材から離れる方向に押圧するように組み込まれた戻しばねが設けられていてよい。ただし、電気機械的または電磁的な装置等の別の作動装置も使用可能である、ということは自明である。

１つの可能な構成では、オーバーライド伝動装置の出力部材は、ディファレンシャルケースに固く結合されていてよく、特にディファレンシャルケースと一体に形成されていてよい。ただし、オーバーライド伝動装置の出力部材とディファレンシャルケースとは、別個の部材として製造され、後から互いに結合されてもよい。

１つの別の構成では、制御可能なクラッチユニットが、オーバーライド伝動装置の入力部材のうちの一方、すなわち第１または第２の入力部材と、出力部材との間に設けられていてよい。入力部材の一方を出力部材に結合することにより、オーバーライド伝動装置の回転自由度は制限される、すなわち、相対的な回転運動は制動されるもしくは行われなくなる。相対回動不能に結合された状態では、入力部材と出力部材とは互いにロックされており、共通の回転軸線を中心として共に回転する。好適には、クラッチユニットには、オーバーライド伝動装置の入力部材に相対回動不能に結合されたクラッチ入力部材と、出力部材に相対回動不能に結合されたクラッチ出力部材とを備えた形状接続クラッチが含まれる。両クラッチ部材は直接に、または結合部材を介して間接的に、互いに係合状態にまたは互いに係合外にもたらされてよい。

クラッチユニットはさらに、特に電気液圧式の作動装置を有しており、この場合は電気機械的または電磁的な装置も使用可能である。１つの構造的に簡単な構成では、作動装置はオン・オフ作動手段として形成されていてよい。作動装置は、液圧により可動のピストンを有していてよく、ピストンは、軸方向に可動のクラッチ部材に結合されており、作動時にこのクラッチ部材を接続方向に押圧する。クラッチを再び切断するためもしくはピストンを引っ込めるためには、戻しばねが設けられていてよい。

１つの好適な実施形態では、第１のトランスミッションユニットは、多段トランスミッションとして形成されている。多段トランスミッションは、内燃機関から導入された回転運動を、可能な異なる減速比でもってオーバーライド伝動装置に伝達するように形成されている。例えば、多段トランスミッションは１．８～３．０の変速比を有していてよい。多段トランスミッションは特に、第１のサンギヤと、第１のリングギヤと、少なくとも１つの第１のピニオンギヤと、第１の遊星キャリアとを備えた遊星歯車伝動装置を有していてよい。この場合、サンギヤは、内燃機関の駆動部材に駆動結合され得る一方で、遊星キャリアは、オーバーライド伝動装置に駆動結合され得る。遊星歯車伝動装置とオーバーライド伝動装置との間には、平歯車伝動装置が中間接続されていてよい。

第１の可能性において、第１のトランスミッションユニットは、２速トランスミッションとして形成されていてよく、この場合、制御可能なクラッチユニットがリングギヤとサンギヤとの間に配置されており、これにより、第１の変速比または第２の変速比でもって変速を選択的に実現することができるようになっている。制御可能なクラッチユニットには、摩擦クラッチとフリーホイールクラッチとが含まれていてよい。遊星歯車伝動装置のリングギヤは、定置のケーシングに回転可能に支承されていてよく、この場合、フリーホイールクラッチは、リングギヤからケーシングへのトルク伝達を選択的に可能にするかまたは切り離すために設けられている。摩擦クラッチは特に、リングギヤとサンギヤとの間でトルクを伝達するために設けられている。摩擦クラッチを作動させるためには、液圧を相応に調整することにより、伝達可能なトルクを切断位置と接続位置との間で連続的に伝達可能に形成された、電気液圧式の作動ユニットが設けられていてよい。

第１の変速段は、摩擦クラッチが切断されている間にフリーホイールクラッチが、リングギヤをケーシングに相対回動不能に結合し、これによりサンギヤがリングギヤに対して回転可能になることにより、実現されている。これにより、サンギヤの回転運動は、サンギヤの周りを回るピニオンギヤを介して遊星キャリアに伝達される。この場合、遊星歯車伝動装置は、回転運動を高速から低速に変速する減速歯車伝動装置として作用する。

第２の変速段用に、フリーホイールクラッチは、リングギヤをケーシングから切り離し、これによりリングギヤは回転可能になる。この状態で、トルクは摩擦クラッチを介してサンギヤからリングギヤに伝達され得る。摩擦クラッチが完全に接続された状態では、サンギヤとリングギヤとが共に回転するため、遊星歯車伝動装置はロックされた状態になる。よって、リングギヤもしくはサンギヤの回転運動は、サンギヤの周りを回ることができないピニオンギヤを介して遊星キャリアに伝達される。つまり、サンギヤ、リングギヤおよび遊星キャリアの回転数は同じである。

第２の可能性では、第１のトランスミッションユニットは、特にラビニョー型の遊星歯車セットを含んでいてよい４速トランスミッションとして形成されていてよい。ラビニョー型の遊星歯車セットは、第１のサンギヤ、第１のサンギヤに噛み合う第１のピニオンギヤ、第２のサンギヤ、第２のサンギヤに噛み合う第２のピニオンギヤ、第１および第２のピニオンギヤを支持する遊星キャリア、ならびに第２のピニオンギヤと歯列係合するリングギヤを備えたダブル遊星歯車伝動装置である。ラビニョー型の遊星歯車セットの特定の部材の駆動もしくは固定結合もしくはピニオンギヤセット全体のロックにより、様々な変速段が達成される。このためには特に、２つ以上の制御可能なクラッチユニットが設けられていてよい。第１の制御可能なクラッチユニットは、例えば遊星キャリアと、２つのサンギヤのうちの一方との間に設けられていてよく、これにより、前記各部材間のトルク伝達を選択的に可能にするかまたは切り離すことができる。第２の制御可能なクラッチユニットは、例えば他方のサンギヤと定置の構成部材との間に設けられていてよく、これにより、第２のサンギヤと定置の構成部材との間のトルク伝達を選択的に可能にするかまたは切り離すことができ、その結果、第２のサンギヤは自由に回転可能になる。さらにクラッチユニットは、２速トランスミッションに関連して上述したように、フリーホイールクラッチと摩擦クラッチとを備えて、例えば機能的に、第１のトランスミッション駆動部と遊星キャリアとの間に設けられていてよい。ダブル遊星歯車伝動装置の出力は、例えばオーバーライド伝動装置の第１の入力部材に駆動結合されたリングギヤを介して行われてよい。

１つの可能な実施形態では、オーバーライド伝動装置の入力部材は、ディファレンシャルケースに回転可能に支承されていてよい。オーバーライド伝動装置は、リングギヤ、サンギヤ、ピニオンギヤおよび遊星キャリアの各部材を備えた遊星歯車伝動装置として形成されていてよい。この場合、第１の入力部材は、例えばリングギヤであってよく、第２の入力部材は、例えば遊星歯車伝動装置のサンギヤであってよく、この場合は逆の対応関係も可能である。オーバーライド伝動装置の第２の入力部材は、１つの実施形態では第２のトランスミッションユニットの中空軸に相対回動不能に結合されていてよく、この場合、中空軸は、ディファレンシャルケースに対して同軸に配置されていてよい。このようにして、ディファレンシャル伝動装置の出力軸が、第２のトランスミッションユニットの中空軸を通って延びることができるようになっている。

第２のトランスミッションユニットは、例えば平歯車伝動装置または牽引手段伝動装置として形成されていてよい、もしくは平歯車伝動装置または牽引手段伝動装置を有していてよい。

前記課題はさらに、内燃機関と、電気機械と、前記各実施形態のうちの少なくとも１つに基づき形成されたトランスミッション装置とを備えた駆動装置により解決される。トランスミッション装置の第１の駆動部は、内燃機関のエンジンシャフトに結合されている。トランスミッション装置の第２の駆動部は、電気機械のモータ軸に結合されている。電気機械および／または内燃機関の制御は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）が組み込まれた、パルス制御インバータ等のパワーエレクトロニクスにより行われてよい。電気機械への電力供給のために、電気機械はバッテリーに接続され得る。電気機械は、駆動装置のケーシング部分に結合されたステータと、モータ軸に結合されたロータとを有していてよい。

電気機械はエネルギを変換し、モータまたは発電機として働くことができる。モータ運転では、電気機械は電気エネルギを機械エネルギに変換し、これにより、自動車の駆動軸が駆動され得る。このことは、内燃機関と共にオーバーライド（重畳）形式で、または単独駆動として行われてよい。発電機運転では、電気機械は機械エネルギを電気エネルギに変換し、次いで電気エネルギをバッテリーに蓄えることができる。機械エネルギは、例えばオーバーライド伝動装置の出力部材が相対回動不能に保持されると内燃機関から導入され得るか、または車軸を制動するために車軸から導入され得、この場合、オーバーライド伝動装置の出力部材もしくはディファレンシャルケースはこのために自由に回転可能でなければならない。自動車の制動エネルギの回収は、回生とも呼ばれる。

以下に、好適な実施例を図面に基づき説明する。

自動車のハイブリッド駆動装置用のトランスミッション装置を、２速トランスミッションを備えた第１の実施形態で示す縦断面図である。 自動車のハイブリッド駆動装置用のトランスミッション装置を、４速トランスミッションを備えた第２の実施形態で示す縦断面図である。 自動車のハイブリッド駆動装置用のトランスミッション装置を、４速トランスミッションを備えた別の実施形態で示す縦断面図である。

図１には、車軸を駆動するための内燃機関と電気機械とを有するハイブリッド車用のトランスミッション装置２が示されている。トランスミッション装置２は、内燃機関からの第１の駆動トルクおよび／または電気機械からの第２の駆動トルクを車両の駆動軸に伝達するように構成されている。このためにトランスミッション装置２は、内燃機関に対応して配置された第１のトランスミッションユニット３、電気機械に対応して配置された第２のトランスミッションユニット４、および第１のトランスミッションユニット３に結合された第１の入力部材６と、第２のトランスミッションユニット４に結合された第２の入力部材７と、出力経路内に後置されたディファレンシャル伝動装置９に結合された出力部材８とを備えたオーバーライド伝動装置５を有している。本実施形態では、第１のトランスミッションユニット３の第１の駆動部１０は第１の回転軸線Ａ１上に配置されており、第２のトランスミッションユニット４の第２の駆動部１１は第２の回転軸線Ａ２上に配置されており、オーバーライド伝動装置５は第３の回転軸線Ａ３上に配置されている。回転軸線Ａ１，Ａ２，Ａ３は互いに平行に延在しており、この場合は別の構成もしくは配置も可能である。

本実施形態では、内燃機関から第１の駆動部１０を介して導入された回転運動を、異なる減速比でもってオーバーライド伝動装置５に伝達するために、第１のトランスミッションユニット３は２速トランスミッションとして構成されている。本実施形態では、トランスミッションユニット３には、クラッチユニット１３を備えた遊星歯車伝動装置１２ならびに出力経路内で遊星歯車伝動装置１２とオーバーライド伝動装置５との間に配置された平歯車伝動装置１４が含まれる。遊星歯車伝動装置１２は、第１の回転軸線Ａ１上にサンギヤ１５、サンギヤ１５に対して同軸に配置されたリングギヤ１６、サンギヤとリングギヤとに係合する複数のピニオンギヤ１７、ならびに遊星キャリア１８を有しており、遊星キャリア１８にはピニオンギヤが回転可能に支承されている。サンギヤ１５は、駆動部１０に結合されておりひいては内燃機関からの回転運動を伝達するための入力手段として働く。遊星キャリア１８は、平歯車伝動装置１４の第１の平歯車１９と相対回動不能に結合されている。第１の平歯車１９は、第２の平歯車２０と噛み合っており、第２の平歯車２０もやはり、オーバーライド伝動装置５の第１の入力部材６に係合している。つまり遊星歯車伝動装置１２と平歯車伝動装置１４とは、第１の回転運動をオーバーライド伝動装置５に導入する第１の出力経路を形成している。この場合、平歯車伝動装置１４は、第１の回転軸線Ａ１と第３の回転軸線Ａ３との間の軸間隔を架橋している。

制御可能なクラッチユニット１３は、機能的に、リングギヤ１６と駆動部１０もしくは駆動部１０に結合されたサンギヤ１５との間に配置されており、これにより、第１の変速比または第２の変速比を選択的に用いて変速を実現することができるようになっている。本発明では、制御可能なクラッチユニット１３には、作動ユニット２３を介して作動可能な摩擦クラッチ２２と、フリーホイールクラッチ２４とが含まれている。リングギヤ１６は、軸受手段２５，２５’を介して、ケーシング２１内で回転軸線Ａ１を中心として回転可能に支承されている。フリーホイールクラッチ２４は、リングギヤ１６を選択的に、ケーシング２１に相対回動不能に結合するか、またはケーシング２１から解離するように構成されている。

摩擦クラッチ２２は、第１の駆動部１０もしくはサンギヤ１５に相対回動不能に結合された第１のクラッチ部材２６と、リングギヤ１６に相対回動不能に結合された第２のクラッチ部材２７との間でトルクを伝達するために設けられている。このために摩擦クラッチ２２は、作動ユニット２３により軸方向に押圧可能なディスクパック２８を有している。ディスクパック２８には、第１のクラッチ部材２６と相対回動不能にかつ軸方向に可動に結合された第１のディスクおよび第２のクラッチ部材２７と相対回動不能にかつ軸方向に可動に結合された第２のディスクとが含まれ、第１のディスクと第２のディスクとは、特に軸方向において交互に配置されている。ディスクパック２８は押圧プレート２９により押圧可能であり、押圧プレート２９は作動装置２３により押圧可能である。

摩擦クラッチ２２用の作動装置２３は、本発明では電気液圧式の作動装置として形成されている。このために作動装置はピストン３０を有しており、ピストン３０は、ケーシング部分３２内のシリンダ室３１内に収容されており、液圧の印加により可動である。ピストン３０は、スラスト軸受３４を介して押圧プレート２９に作用し、押圧プレート２９はディスクパック２８を押圧する。ピストン３０に液圧が印加されると、摩擦クラッチ２２は接続方向に動作させられる。このときに伝達可能な結合トルクは、必要に応じて液圧を相応に制御することにより、完全に接続されたクラッチ位置と、完全に切断されたクラッチ位置との間で可変に調節され得る。このようにして、第１のトランスミッションユニット３もしくはトランスミッション装置２に対する荷重の切替えが可能になる。摩擦クラッチ２２を再度切断するためには戻しばねが設けられていてよく、戻しばねは、ピストン３０を再び引っ込み位置に押圧し、これによりディスクパック２８が再び持ち上げられる。作動装置２３は、電動モータおよび／または内燃機関の制御にも使用可能な電子制御ユニット（ＥＣＵ）を介して制御される。電子制御ユニット用の別の入力値として、電動モータおよび／または内燃機関および／または車輪の回転数が検出され、電子制御ユニットに伝送され得る。

第１のトランスミッションユニット３の第１の変速段は、摩擦クラッチ２２が切断されている間にフリーホイールクラッチ２４が、リングギヤ１６をケーシング２１に相対回動不能に結合することにより、実現されている。これにより、サンギヤ１５はリングギヤ１６に対して回転可能になっており、この場合、サンギヤ１５の回転運動は、サンギヤ１５を中心として回る複数のピニオンギヤ１７を介して遊星キャリア１８に伝達される。この場合、遊星歯車伝動装置１２は、回転運動を、高速から第１の変速比でもって低速に変速する減速歯車伝動装置として作用する。

第２の変速段用に、フリーホイールクラッチ２４は第２のクラッチ部材２７もしくは第２のクラッチ部材２７に結合されたリングギヤ１６をケーシング２１から切り離し、これによりリングギヤ１６は自由に回転可能になる。この状態で、トルクは駆動部１０から摩擦クラッチ２２を介してリングギヤ１６に伝達され得る。摩擦クラッチ２２が完全に接続された状態では、サンギヤ１５とリングギヤ１６とが共に回転するため、遊星歯車伝動装置１２はロックされている。よって、リングギヤ１６もしくはサンギヤ１５の回転運動は、サンギヤを中心として回ることができないピニオンギヤ１７を介して遊星キャリア１８に伝達される。つまり、サンギヤ１５、リングギヤ１６および遊星キャリア１８の回転数は同じであるため、遊星歯車伝動装置の第２の変速比は１である。

第２のトランスミッションユニット４は、本実施形態では、電気機械から第２の駆動部１１に導入された回転運動を高速から低速に変速する平歯車伝動装置として形成されている。平歯車伝動装置は、第１の駆動ギヤ４０と、中間軸４１に相対回動不能に結合された中間ギヤ４２とを備えた第１の変速段を有しており、第１の駆動ギヤ４０と中間ギヤ４２とは互いに歯列係合している。第１の駆動ギヤ４０と第１の中間ギヤ４２とは、第１の変速比を有する第１のギヤセットを形成している。第２の変速段には、中間軸４１に結合された第２の中間ギヤ４３と、第２の中間ギヤ４３と噛み合う第２の駆動ギヤ４４とが含まれており、第２の駆動ギヤ４４は、中空軸４５に固く結合されており、特に中空軸４５と一体に形成されている。第２の中間ギヤ４３と第２の駆動ギヤ４４とは、第２の変速比を有する第２のギヤセットを形成している。

第２の駆動部１１、中間軸４１および中空軸４５は、対応する軸受手段４６，４６’；４７，４７’，４８，４８’を介してケーシング２１内で互いに平行な回転軸線Ａ２，Ａ５，Ａ３上で回転可能に支承されており、この場合は別の配置も考えられる。中空軸４５は、オーバーライド伝動装置５の出力部材８もしくは出力部材８に結合されたディファレンシャルケースに対して同軸に配置されており、そのディファレンシャル側の端部に、オーバーライド伝動装置５の第２の入力部材を支持している。

オーバーライド伝動装置５は、本発明では遊星歯車伝動装置として構成されており、遊星歯車伝動装置は、サンギヤ５０、サンギヤ５０に対して同軸に配置されたリングギヤ５１、サンギヤ５０とリングギヤ５１とに係合する複数のピニオンギヤ５２、ならびに遊星キャリア５３を有しており、遊星キャリア５３にはピニオンギヤ５２が回転可能に支承されている。リングギヤ５１は、特にねじ手段５４を介して第１の入力部材６と固く結合されており、軸受５５，５５’を介して遊星キャリア５３に、回転軸線Ａ３を中心として回転可能に支承されている。サンギヤ５０は、オーバーライド伝動装置５の第２の入力部材７を形成している。遊星キャリア５３は、オーバーライド伝動装置５の出力部材８を形成しており、出力部材８は、ディファレンシャル伝動装置９のディファレンシャルケースに固く結合されており、特にディファレンシャルケースと一体に形成されている。

遊星キャリア５３とディファレンシャルケース６０とを含むキャリア部材は、サンギヤ５０を軸方向において覆っておりかつサンギヤの側方に隣接し、軸受４９を介してケーシング２１内で回転軸線Ａ３を中心として回転可能に支承されている、ピニオンギヤ側部分３３を有している。軸方向において反対の側に、キャリア部材は、別の軸受４９’を介してケーシング２１内で回転軸線Ａ３を中心として回転可能に支承されたスリーブ状部分５９を有している。ピニオンギヤ側部分３３は、スリーブ状部分５９よりも大きな直径を有しており、これに相応してピニオン側の軸受４９も、スリーブ側の軸受４９’より大きくなっている。第２の入力部材７は、本発明では限定しないが、オフセットされて形成されている、すなわち、入力部材７の、中空軸４５との結合部は、軸方向において歯列部分５０に対してずらされている。このようにして、ディファレンシャル伝動装置９とオーバーライド伝動装置５とから成るユニットの、特にコンパクトな構成形式が生じる。

ディファレンシャル伝送装置９は、オーバーライド伝動装置５からディファレンシャルケース６０に導入された駆動トルクを、自動車の左右のハーフシャフトに均等に伝達するために設けられている。ディファレンシャル伝動装置９には、ディファレンシャルケース６０と共に回転軸線Ａ３を中心として回転する複数のディファレンシャルギヤ６１、ならびにディファレンシャルギヤ６１と歯列係合しておりかつ出力部材６２，６３として働く２つのハーフシャフトギヤが含まれる。ハーフシャフトギヤは、トルク伝達用の各ハーフシャフト（図示せず）に結合され得、この場合、出力部材６３に結合されるべきハーフシャフトは、中空軸４５を通って延びている。

本発明では、ディファレンシャルケース６０もしくはオーバーライド伝動装置５の、ディファレンシャルケース６０に結合された出力部材８を選択的にロックまたは解放するために、ロック装置７０が設けられている。ロック装置７０には、形状接続クラッチ７１と作動ユニット７２とが含まれる。形状接続クラッチ７１は、ディファレンシャルケース６０に固く結合された第１のクラッチ部材７３と、ケーシングに相対回動不能にかつ軸方向に可動に結合された第２のクラッチ部材７４とを有している。

作動ユニット７２は、本発明では電気液圧式の作動ユニットとして形成されておりかつシリンダ室７５内に収容されたピストン７６を有しており、ピストン７６は、液圧の印加により軸方向に可動である。ピストン７６は、第２のクラッチ部材７４に作用結合されており、これにより、液圧が印加されると第２のクラッチ部材７４を接続方向に押圧することができる。形状接続クラッチ７１を再び切断するためもしくはピストン７６を引っ込めるためには、ケーシングに支持されており、第２のクラッチ部材７４を第１のクラッチ部材７３から離れる方向に押圧する戻しばね７７が設けられている。

ロック装置７０により、駆動装置２の拡張運転モードが可能である。形状接続クラッチ７１の切断位置では、内燃機関および／または電気機械からオーバーライド伝動装置に導入された回転運動は、ディファレンシャル伝動装置９を介してハーフシャフトに伝達される。形状接続クラッチ７１の接続位置では、ディファレンシャルケース６０もしくはオーバーライド伝動装置の出力部材８は相対回動不能に位置固定されるため、内燃機関と電気機械との間に直接的な駆動結合が形成される。このようにして、内燃機関が電気機械を駆動すること、または反対に電気機械が内燃機関を駆動することができるようになっている。形状接続クラッチ７１の接続状態では、ロック装置はさらに、パーキングロックとして働くことができる。

オーバーライド伝動装置５は、別のクラッチ機能をも含んでいる。このためには、第１の入力部材６と出力部材８との間に制御可能なクラッチユニット５６が設けられている。第１の入力部材６を出力部材８に結合することにより、オーバーライド伝動装置５の回転自由度は制限される、すなわち、相対的な回転運動は行われなくなる。クラッチ５６の接続状態では、オーバーライド伝動装置の各部６，７，８は互いにロックされており、共通の回転軸線Ａ３を中心として共に回転する。クラッチユニット５６には、形状接続クラッチ５７と、電気液圧式の作動装置５８とが含まれる。形状接続クラッチ５７は、オーバーライド伝動装置５の第１の入力部材６に相対回動不能にかつ軸方向に可動に結合されたクラッチ入力部材３５と、出力部材８もしくはディファレンシャルケース６０に相対回動不能に結合された、特にディファレンシャルケース６０と一体に形成されたクラッチ出力部材３６とを有している。クラッチ入力部材３５は、クラッチ出力部材３６の対向する係合部分に結合されるために設けられた環状の係合部分、ならびに入力部材６の壁を貫通して案内されておりかつ作動装置５８により押圧可能な、全周にわたり配分された複数の作動部分３７を有している。

作動装置５８も、やはり電気液圧式の作動装置として形成されておりかつシリンダ室内に収容されたピストン３８を有しており、ピストン３８は、液圧の印加により軸方向に可動である。相対回動不能に配置されたピストンと、回転可能なクラッチ入力部材との間には、軸受３９が設けられている。ピストン３８に液圧が印加されることにより、形状接続クラッチ５７が接続方向に押圧される。形状接続クラッチ５７を再び切断するためもしくはピストンを引っ込めるためには、第１の入力部材６に支持されておりかつクラッチ入力部材３５をクラッチ出力部材３６から離れる方向に押圧する戻しばね３３が設けられている。

形状接続クラッチ５７の切断位置では、オーバーライド伝動装置の各部材は互いに自由に回転可能であるのに対し、形状接続クラッチの接続位置では、オーバーライド伝動装置の各部材は互いにロックされており、共に回転する。

図２には、本発明によるトランスミッション装置２が別の実施形態で示されている。この実施形態は、構成および機能形式に関して概ね、図１に示した実施形態に相応するため、共通点については前記説明を参照されたい。この場合、同一のもしくは互いに対応する細部には、図１の参照符号と同じ参照符号が付されている。

相違点は、本実施形態では第１のトランスミッションユニット３が４速トランスミッションとして形成されている、という点にある。このためにトランスミッションユニット３は、ラビニョー型の遊星歯車セット、すなわち、第１のサンギヤ１５、第１のサンギヤ１５に噛み合う第１のピニオンギヤ１７、第２のサンギヤ１５’、第２のサンギヤ１５’に噛み合う第２のピニオンギヤ１７’、第１および第２のピニオンギヤ１７，１７’を支持する遊星キャリア１８、ならびに第２のピニオンギヤ１７’と歯列係合するリングギヤ１６を備えたダブル遊星歯車伝動装置１２を有している。

ラビニョー型の遊星歯車セットの特定の部材１５，１８，１５’の駆動もしくは固定結合もしくはピニオンギヤセット１７，１７’全体のロックにより、様々な変速段が達成される。このためには複数の制御可能なクラッチユニット１３，６４，６５が設けられている。構成および機能形式に関して、図１に示したものと同様に構成された第１の制御可能なクラッチユニット１３は、機能的に、遊星キャリア１８と第１の駆動部１０との間に配置されている。別の制御可能なクラッチユニット６４は、機能的に、第１の駆動部１０と第１のサンギヤ１５との間に設けられており、これにより、前記各部材間のトルク伝達を選択的に可能にするかまたは切り離すことができる。この第２のクラッチユニット６４には特に、形状接続クラッチ６６と、この形状接続クラッチを作動させる電気液圧式の作動ユニット６７とが含まれる。別の制御可能なクラッチユニット６５は、機能的に、第２のサンギヤ１５’とケーシング２１との間に設けられており、これにより、第２のサンギヤ１５’とケーシング２１との間のトルク伝達を選択的に可能にするかまたは切り離すことができる。この別のクラッチユニット６５には特に、形状接続クラッチ６８と、この形状接続クラッチ６８を作動させる電気液圧式の作動ユニット６９とが含まれる。クラッチ６８の切断状態において、第２のサンギヤ１５’は自由に回転することができる。クラッチ６８の接続状態では、第２のサンギヤ１５’は相対回動不能に保持されるため、第２のサンギヤ１５’に導入されたトルクが支持されることになる。出力は、例えばリングギヤ１６もしくはリングギヤ１６に結合された、駆動ギヤを備えた中空軸を介して行われてよく、駆動ギヤは、中間ギヤ２０を介して回転運動を、オーバーライド伝動装置５の第１の入力部材６に伝達する。その他のコンポーネントの構成および機能形式は、図１に示した構成と同様であり、この点において反復を避けるために、図１の説明を参照されたい。

図３には、本発明によるトランスミッション装置２が１つの変化実施形態で示されている。この実施形態は、構成および機能形式に関して概ね、図２に示した実施形態に相応するため、共通点については前記説明を参照されたい。この場合、同一のもしくは互いに対応する細部には、図２もしくは図１の符号と同じ符号が付されている。

唯一の相違点は、図２に示した実施形態において牽引手段駆動装置を含む、第２のトランスミッションユニット４の構成にある。電気機械により駆動可能な、駆動ピニオン４０を備えた駆動部１１ならびに駆動ピニオン４０に噛み合う、中間軸４１の中間ギヤ４２が設けられている。牽引手段駆動装置には、中間軸４１と相対回動不能に結合された駆動ギヤ４３と、中空軸４５に固く結合された出力ギヤ４４と、トルクを駆動ギヤ４３から出力ギヤ４４に伝達するエンドレス牽引手段４６とが含まれる。出力ギヤ４４は、駆動ギヤ４３よりも大幅に大きな直径を有しており、これによりこの場合も、低速への変速が行われる、ということが認められる。牽引手段駆動装置は牽引手段４６として、例えばベルトまたはチェーンを有していてよい。

別の変化態様も考えられるということは自明である。例えば図１に示した２速トランスミッションによる実施形態は、図３に示したものと同様に牽引手段駆動装置を備えて形成されてもよい。

説明した、内燃機関と電気機械とを備えたハイブリッド駆動装置用のトランスミッション装置２は、有利には特に、連続可変トランスミッション（Continuously Variable Transmission, CVT）、２つの駆動装置、すなわち内燃機関と電気機械とを用いた並列駆動装置、リバース駆動装置、内燃機関の引きずり始動（Schleppstart）、荷重無しの切替え、車両停止時の内燃機関によるバッテリー充電の可能性の技術的な特性ならびに車両停止時の電気機械による内燃機関の始動機能を提供する。これにより全体として、このトランスミッション装置は多数の運転モードと同時に、簡単かつコンパクトな構成を統合している。

２ トランスミッション装置
３ 第１のトランスミッションユニット
４ 第２のトランスミッションユニット
５ オーバーライド伝動装置
６ 第１の入力部材
７ 第２の入力部材
８ 出力部材
９ ディファレンシャル伝動装置
１０ 第１の駆動部
１１ 第２の駆動部
１２ 遊星歯車伝動装置
１３ クラッチユニット
１４ 平歯車伝動装置
１５ サンギヤ
１６ リングギヤ
１７ ピニオンギヤ
１８ 遊星キャリア
１９ 第１の平歯車
２０ 第２の平歯車
２１ ケーシング
２２ 摩擦クラッチ
２３ 作動ユニット
２４ フリーホイールクラッチ
２５ 軸受手段
２６ 第１のクラッチ部材
２７ 第２のクラッチ部材
２８ ディスクパック
２９ 押圧プレート
３０ ピストン
３１ シリンダ室
３２ ケーシング部分
３３ 部分
３４ スラスト軸受
３５ クラッチ入力部材
３６ クラッチ出力部材
３７ 作動部分
３８ ピストン
３９ 軸受
４０ 第１の駆動ギヤ
４１ 中間軸
４２ 第１の中間ギヤ
４３ 第２の中間ギヤ
４４ 第２の駆動ギヤ
４５ 中空軸
４６，４６’ 軸受
４７，４７’ 軸受
４８，４８’ 軸受
４９，４９’ 軸受
５０ サンギヤ
５１ リングギヤ
５２ ピニオンギヤ
５３ 遊星キャリア
５４ ねじ手段
５５，５５’ 軸受
５６ クラッチユニット
５７ 形状接続クラッチ
５８ 作動装置
５９ 部分
６０ ディファレンシャルケース
６１ ディファレンシャルギヤ
６２ 第１の出力部材
６３ 第２の出力部材
６４ 第２のクラッチユニット
６５ 第３のクラッチユニット
６６ 形状接続クラッチ
６７ 作動装置
６８ 形状接続クラッチ
６９ 作動装置
７０ ロック装置
７１ 形状接続クラッチ
７２ 作動ユニット
７３ 第１のクラッチ部材
７４ 第２のクラッチ部材
７５ シリンダ室
７６ ピストン
７７ 戻しばね
Ａ１～Ａ５ 回転軸線

Claims (10)

1. 内燃機関と電気機械とを備えたハイブリッド駆動装置用のトランスミッション装置であって、
   前記内燃機関から導入された回転運動を伝達するための第１のトランスミッションユニット（３）、
   前記電気機械から導入された回転運動を伝達するための第２のトランスミッションユニット（４）、
   前記第１のトランスミッションユニット（３）に駆動結合された第１の入力部材（６）と、前記第２のトランスミッションユニット（４）に駆動結合された第２の入力部材（７）と、１つの出力部材（８）とを備えていて、前記第１の入力部材（６）と前記第２の入力部材（７）と前記出力部材（８）とは互いに回転可能であり、前記第１の入力部材（６）と前記第２の入力部材（７）と前記出力部材（８）との回転運動が、互いに重畳可能であるとともに互いに調整される重畳伝動装置（５）、
   前記重畳伝動装置（５）の前記出力部材（８）に駆動結合されたディファレンシャルケース（６０）と、第１の駆動軸を駆動する第１のディファレンシャル出力部材（６２）と、第２の駆動軸を駆動する第２のディファレンシャル出力部材（６３）とを備えたディファレンシャル伝動装置ユニット（９）
   を含む、トランスミッション装置において、
   制御可能なロック装置（７０）が設けられており、該ロック装置（７０）は選択的に、前記第１または第２のトランスミッションユニット（３，４）から前記重畳伝動装置（５）に導入された回転運動が、その時々の他方のトランスミッションユニット（３，４）に伝達され得るように前記重畳伝動装置（５）の前記出力部材（８）を定置の構成部材（２１）に対して相対回動不能にロックするか、または前記重畳伝動装置（５）の前記出力部材（８）を前記定置の構成部材（２１）から解放するように形成されていることを特徴とする、トランスミッション装置。
2. 前記ロック装置（７０）は、前記ディファレンシャルケース（６０）と、定置の構成部材（２１）との間に配置されたクラッチ（７１）を有しており、前記ディファレンシャルケース（６０）は、前記クラッチ（７１）の接続位置では前記定置の構成部材（２１）に相対回動不能に結合されており、前記クラッチ（７１）の切断位置では前記定置の構成部材（２１）から切り離されており、
   前記クラッチ（７１）は、形状接続クラッチとして形成されており、該形状接続クラッチは、前記ディファレンシャルケース（６０）に相対回動不能に結合された第１のクラッチ部材（７３）と、前記定置の構成部材（２１）に相対回動不能にかつ軸方向に可動に結合された第２のクラッチ部材（７４）とを有している、請求項１記載のトランスミッション装置。
3. 前記クラッチ（７１）は、電気液圧式の作動装置（７２）により作動可能であり、該電気液圧式の作動装置（７２）は、可動のピストン（７６）を有しており、該ピストン（７６）は、液圧が印加されると前記クラッチ（７１）を接続位置に押圧するようになっている、請求項２記載のトランスミッション装置。
4. 前記重畳伝動装置（５）の前記出力部材（８）は、前記ディファレンシャルケース（６０）に固く結合されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のトランスミッション装置。
5. 前記重畳伝動装置（５）の前記入力部材（６，７）のうちの一方と、前記出力部材（８）との間には、制御可能なクラッチユニット（５６）が設けられており、
   前記クラッチユニット（５６）は、形状接続クラッチ（５７）を含み、該形状接続クラッチ（５７）は、前記重畳伝動装置（５）の前記第１の入力部材（６）に相対回動不能に結合された第１のクラッチ部材（３５）と、前記重畳伝動装置（５）の前記出力部材（８）に相対回動不能に結合された第２のクラッチ部材（３６）とを備えている、請求項１から４までのいずれか１項記載のトランスミッション装置。
6. 前記クラッチユニット（５６）の作動用に、電気液圧式の作動装置（５８）が設けられている、請求項５記載のトランスミッション装置。
7. 前記第１のトランスミッションユニット（３）は、多段トランスミッションとして形成されており、該多段トランスミッションは、第１のサンギヤ（１５）と、第１のリングギヤ（１６）と、少なくとも１つの第１のピニオンギヤ（１７）と、第１の遊星キャリア（１８）とを備えた遊星歯車伝動装置（１２）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のトランスミッション装置。
8. 前記第１のトランスミッションユニット（３）は、２速トランスミッションとして形成されており、前記遊星キャリア（１８）は、前記重畳伝動装置（５）に駆動結合されており、前記リングギヤ（１６）と前記サンギヤ（１５）との間には、制御可能なクラッチユニット（１３）が設けられており、前記制御可能なクラッチユニット（１３）には、摩擦クラッチ（２２）およびフリーホイールクラッチ（２４）が含まれる、請求項７記載のトランスミッション装置。
9. 前記第１のトランスミッションユニット（３）には、第１のサンギヤ（１５）、該第１のサンギヤ（１５）に噛み合う第１のピニオンギヤ（１７）、第２のサンギヤ（１５’）、該第２のサンギヤ（１５’）に噛み合う第２のピニオンギヤ（１７’）、前記第１および第２のピニオンギヤ（１７，１７’）を支持する遊星キャリア（１８）、ならびに前記第２のピニオンギヤ（１７’）と歯列係合するリングギヤ（１６）を備えたダブル遊星歯車伝動装置（１２）を有する４速トランスミッションが含まれ、
   前記ダブル遊星歯車伝動装置（１２）の各前記部材（１５，１５’，１６，１７，１７’，１８）のうちの２つの間に第１の制御可能なクラッチユニット（６４）が設けられており、前記ダブル遊星歯車伝動装置（１２）の各前記部材（１５，１５’，１６，１７，１７’，１８）のうちの１つと、定置の構成部材（２１）との間に第２の制御可能なクラッチユニット（６５）が設けられている、請求項７記載のトランスミッション装置。
10. 前記重畳伝動装置（５）の前記第１の入力部材（６）は、前記ディファレンシャルケース（６０）に回転可能に支承されており、リングギヤ（５１）を有しており
    前記重畳伝動装置（５）の前記第２の入力部材（７）は、前記第２のトランスミッションユニット（４）の中空軸（４５）に相対回動不能に結合されており、サンギヤ（５０）を有しており、
    前記第２のトランスミッションユニット（４）は、平歯車伝動装置または牽引手段伝動装置を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載のトランスミッション装置。

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