特許 7404530 トラック用電動アクスルのためのトランスミッションギヤボックス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-15

(45)【発行日】2023-12-25

(54)【発明の名称】トラック用電動アクスルのためのトランスミッションギヤボックス

(51)【国際特許分類】

   F16H 3/091 20060101AFI20231218BHJP

   B60K 17/12 20060101ALI20231218BHJP

   F16H 48/08 20060101ALI20231218BHJP

【ＦＩ】

F16H3/091

B60K17/12

F16H48/08

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2022527158

(86)(22)【出願日】2019-11-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-18

(86)【国際出願番号】 EP2019081534

(87)【国際公開番号】W WO2021093973

(87)【国際公開日】2021-05-20

【審査請求日】2022-06-29

(73)【特許権者】

【識別番号】512272672

【氏名又は名称】ボルボトラックコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100169018

【弁理士】

【氏名又は名称】網屋 美湖

(74)【代理人】

【識別番号】100217076

【弁理士】

【氏名又は名称】宅間 邦俊

(72)【発明者】

【氏名】バリヨ，トーマス

(72)【発明者】

【氏名】テラット，ジャン

(72)【発明者】

【氏名】コヴァン，ベルトラン

(72)【発明者】

【氏名】ヴァナンティ，セルジュ

【審査官】前田 浩

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０３６３６７９６（ＵＳ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１１２５１７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ３／０９１

Ｂ６０Ｋ １７／１２

Ｆ１６Ｈ ４８／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両用ギヤボックス（５）であって、
ギヤボックスケーシング（５０）と、
第１の軸線（Ａ１）周りに回転するように構成された主シャフト（１０）であって、前記ギヤボックスケーシング（５０）内に回転可能に取り付けられた第１の軸端及び第２の軸端（１０１，１０２）を有する、主シャフト（１０）と、
前記主シャフト（１０）と共に回転するように前記主シャフト（１０）に固定された分配ギヤ（１２）と、
前記第１の軸線（Ａ１）周りに回転するように構成されると共に、前記主シャフト（１０）の周りに配置された伝達ギヤ（１３）と、
第２の軸線（Ａ２）周りに回転するように構成された補助シャフト（２０）であって、前記第１の軸線（Ａ１）と前記第２の軸線（Ａ２）とが互いに離れている、補助シャフト（２０）と、
前記補助シャフト（２０）の周りに配置された補助出力ギヤ（２２）及び補助伝達ギヤ（２１）であって、前記補助伝達ギヤ（２１）は、前記伝達ギヤ（１３）に係合されている、補助出力ギヤ（２２）及び補助伝達ギヤ（２１）と、
前記ギヤボックスの外に動力を伝達するための出力ギヤ（３）であって、前記主シャフト（１０）の周りに独立して回転可能に配置され、前記第１の軸線（Ａ１）周りに回転するように構成され、前記補助出力ギヤ（２２）に係合されている、出力ギヤ（３）と、
少なとも２つの位置の間でスライド可能な第１のギヤシフトシステム（８）であって、
前記主シャフト（１０）から前記出力ギヤ（３）に動力を直接伝達するために前記分配ギヤ（１２）及び前記出力ギヤ（３）に回転可能に係合し、又は、
前記主シャフト（１０）から前記補助シャフト（２０）を介して前記出力ギヤ（３）に動力を間接的に伝達するために前記分配ギヤ（１２）及び前記伝達ギヤ（１３）に回転可能に係合する、
ように構成された、第１のギヤシフトシステム（８）と、
を含む、ギヤボックス。

【請求項2】

前記分配ギヤ（１２）は、前記主シャフト（１０）に剛性的に固定されているか又は前記主シャフト（１０）と一体である、請求項１に記載のギヤボックス。

【請求項3】

少なくとも前記補助伝達ギヤ（２１）又は前記補助出力ギヤ（２２）は、前記補助シャフト（２０）に剛性的に固定されているか又は前記補助シャフト（２０）と一体である、請求項１－２のいずれかに記載のギヤボックス。

【請求項4】

前記主シャフト（１０）は、前記第１の軸端（１０１）に配置された第１の主ローラ軸受（４１）及び前記第２の軸端（１０２）に配置された第２の主ローラ軸受（４２）を介して、前記ギヤボックスケーシング（５０）内に回転可能に取り付けられている、請求項１－３のいずれかに記載のギヤボックス。

【請求項5】

前記第１の軸線（Ａ１）に沿って測定される前記ギヤボックス（５）の軸方向の長さ（ＬＧ）が４００ｍｍ未満である、請求項１－４のいずれかに記載のギヤボックス。

【請求項6】

前記出力ギヤ（３）は、少なくとも１つの出力ローラ軸受（４３，４４）を介して前記主シャフト（１０）に取り付けられている、請求項１－５のいずれかに記載のギヤボックス。

【請求項7】

前記伝達ギヤ（１３）は、少なくとも１つのローラ軸受（４９）を介して、前記主シャフト（１０）に取り付けられている、請求項１－６のいずれかに記載のギヤボックス。

【請求項8】

前記主シャフト（１０）と共に回転するように前記主シャフト（１０）に固定された主入力リング（１１）をさらに含む、請求項１－７のいずれかに記載のギヤボックス。

【請求項9】

前記主シャフト（１０）の回転速度と前記出力ギヤ（３）の回転速度との間の比が、
前記分配ギヤ（１２）と前記出力ギヤ（３）とが回転可能に係合された場合の第１のギヤ比と、
前記分配ギヤ（１２）と前記伝達ギヤ（１３）が回転可能に係合された場合の第２のギヤ比と、
の間で選択可能であり、
前記第２のギヤ比は、前記第１のギヤ比よりも大きい、
請求項１－８のいずれかに記載のギヤボックス。

【請求項10】

前記第１のギヤシフトシステム（８）は、前記主シャフト（１０）と前記出力ギヤ（３）との間で動力が伝達されない第１の中立位置を規定するため、前記分配ギヤ（１２）とのみ係合するように配置されるようにさらに構成されている、請求項１－９のいずれかに記載のギヤボックス。

【請求項11】

前記主シャフト（１０）と共に回転するように前記主シャフト（１０）に固定された主入力ギヤ（１１）と、
前記主シャフト（１０）と一体の第２の分配ギヤ（１４）と、
前記第１の軸線（Ａ１）上に回転可能に取り付けられ、前記主シャフト（１０）上に配置された第２の伝達ギヤ（１５）と、
前記補助シャフト（２０）に配置されて前記第２の伝達ギヤ（１５）に係合された第２の補助伝達ギヤ（２３）と、
少なくとも２つの位置の間でスライド可能な第２のギヤシフトシステム（８８）であって、
前記第２の分配ギヤ（１４）を介して前記主入力ギヤ（１１）と前記出力ギヤ（３）との間で動力を伝達しない第２の中立位置を規定するために前記第２の分配ギヤ（１４）のみに回転可能に係合し、又は、
前記第１のギヤシフトシステム（８）が前記第１の中立位置に配置されている場合に、前記主シャフト（１０）から前記補助シャフト（２０）を介して前記出力ギヤ（３）に間接的に動力を伝達するために前記第２の分配ギヤ（１４）及び前記第２の伝達ギヤ（１５）に回転可能に係合する、
ように構成されている、第２のギヤシフトシステム（８８）と、
をさらに含む、請求項１０に記載のギヤボックス（５）。

【請求項12】

前記ギヤボックス（５）は、少なくとも２５０ｋＷの動力を伝達することができ、前記ギヤボックス（５）は、少なくとも６００Ｎ・ｍのトルクを伝達することができる、請求項１－１１のいずれかに記載のギヤボックス（５）。

【請求項13】

前記第１のギヤシフトシステム（８）及び／又は前記第２のギヤシフトシステム（８８）は、シフトスリーブで構成されている、請求項１１に記載のギヤボックス（５）。

【請求項14】

前記出力ギヤ（３）、前記伝達ギヤ（１３）、前記補助伝達ギヤ（２１）及び前記補助出力ギヤ（２２）の少なくとも１つは、ヘリカルギヤである、請求項１－１３のいずれかに記載のギヤボックス（５）。

【請求項15】

車両用パワートレインアセンブリであって、
請求項１－１４のいずれかに記載のギヤボックス（５）と、
前記ギヤボックス（５）の主入力ギヤ（１１）に係合されるように構成された少なくとも１つの電気モータ（６；６６）と、
差動リングホイール（７０）を有し、前記差動リングホイール（７０）が前記ギヤボックスの前記出力ギヤ（３）に係合されている差動装置と、
前記差動装置に連結された駆動輪車軸（Ｔ）と、
を含む、パワートレインアセンブリ。

【請求項16】

請求項１５に記載のパワートレインアセンブリを備える車両（１）。

【請求項17】

前記車両は、トラック、バス、又は建設機械などの大型車両である、請求項１６に記載の車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に用いられるギヤボックス及び車両に用いられるパワートレインアセンブリに関する。より具体的には、本発明は、電気自動車、ハイブリッド車、又は車両に牽引されるトレーラーに用いられる、電気モータによって駆動されるギヤボックス及びパワートレインアセンブリに関する。

【0002】

本発明は、トラック、バス、及び建設機械などのような大型車両に適用可能である。本発明は、トラックに関して説明されるが、この特定の車両に限定されず、乗用車のような他の車両に用いられてもよい。

【背景技術】

【0003】

運輸業界においては、ますます厳しくなる排ガス規制に対処する必要があり、交通量の多さに悩まされている都市部では、市街地での内燃エンジン車の乗り入れが禁止され始めている。

【0004】

車両、特に、電気バス／ハイブリッドバスや電気トラック／ハイブリッドトラックのような電気自動車／ハイブリッド車は、通常、駆動輪シャフト（又は駆動輪車軸（駆動輪アクスル））を介して１つ又は複数の車輪を走行させるために電気モータを用いる。通常、車軸（アクスル）は、各駆動輪に１つずつ設けられた２つの駆動輪シャフトを含む。しかし、電気モータの多くは、高トルク／低速で動作する公知の内燃エンジンと比較して、高速／低トルクで動作するように設計されている。

【0005】

車両の車輪（複数を含む）におけるトルク要求を満たすことは、種々の条件下で、例えば、斜面での車両の始動性にとって重要である。したがって、ギヤボックス／パワートレインアセンブリを介して広範なギヤ減速比（典型的には、例えば１：２０－１：５０のギヤ減速比）を有する必要がある。このような広範な減速比は、通常、いくつかの減速段を有するギヤボックスを介して達成され、その結果、より広いスペースが必要になり、車両の他の部品（例えば、バッテリー、車体／空力装置、サスペンションアセンブリ）に必要なスペースが制限されることとなる。さらに、一般的に知られているギヤボックスは、重量があるため、車両の移動能力をさらに低下させ、車両の自律性を制限する。そのため、ギヤボックス／トランスミッションアセンブリが電気自動車／ハイブリッド車内に組み込まれる際に問題が発生する。ガソリンエンジン／ディーゼルエンジン用の標準的なトランスミッションシステム、具体的には、トランスミッションが様々な方法で配置されてシャフトアセンブリを介して駆動シャフトに接続されるトラスミッションシステム（例えば、後輪駆動トラック／バスのトランスミッションシステム）とは異なり、電気自動車／ハイブリッド車の場合、電気モータ及びギヤボックスを駆動輪車軸（駆動輪アクスル）の近くに収容する必要がある。通常、電気モータが動力を駆動輪車軸に分配する場合、異なる動力／トルクを関連する駆動輪シャフトを介して各車輪に分配するために、通常、差動アセンブリが必要である。他方、電気モータが接続されて動力を駆動輪シャフトに（ギヤボックスを介してではあるが）直接分配する場合には、通常、差動アセンブリが必要とされないが、駆動輪シャフトのそれぞれに対して１つの電気モータ（したがって、少なくとも２つの電気モータ）を有する必要がある。

【0006】

上記構成にしたがうと、電気自動車／ハイブリッド車にギヤボックス／トランスミッションアセンブリを収容するために必要なスペースは、サスペンションアセンブリによってさらに制限される。

【0007】

先行技術の例、例えば、特許文献１は、電気自動車用のトラスミッションシステムを開示している。このトランスミッションシステムは、駆動モータに係合される入力シャフト及び差動装置に係合される出力シャフトによって規定される。入力シャフト及び出力シャフトのそれぞれが異なる回転軸を有し、システムは、コンパクトさに欠けるので、電気自動車内の容積が限られたスペースに搭載するのは難しい。

【0008】

したがって、本発明の実施形態でさらに述べるように、本発明者らは、公知のギヤボックス／トランスミッションアセンブリと比較して、小型／コンパクトで軽量なギヤボックスを提供するための解決策を見出すべく取り組んできた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】米国特許第９，４０９，４７７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、これらの欠点を改善しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、車両用ギヤボックスに関する。この車両用ギヤボックスは、
第１の軸線周りに回転するように構成された主シャフトと、
主シャフトと共に回転するように主シャフトに固定された分配ギヤと、
第１の軸線周りに回転するように構成されると共に、主シャフトの周りに配置された伝達ギヤと、
第２の軸線周りに回転するように構成された補助シャフトであって、第１の軸線と第２の軸線とが互いに離れている、補助シャフトと、
補助シャフト周りに配置された補助出力ギヤ及び補助伝達ギヤであって、補助伝達ギヤは、伝達ギヤに係合されている、補助出力ギヤ及び補助伝達ギヤと、
ギヤボックスの外に動力を伝達するための出力ギヤであって、主シャフトの周りに独立して回転可能に配置され、第１の軸線周りに回転するように構成され、補助出力ギヤに係合されている、出力ギヤと、
少なとも２つの位置の間でスライド可能なギヤシフトシステムであって、
動力を主シャフトから出力ギヤに直接伝達するために分配ギヤ及び出力ギヤに回転可能に係合し、又は、
動力を主シャフトから補助シャフトを介して出力ギヤに間接的に伝達するために分配ギヤ及び伝達ギヤに回転可能に係合する、
ように構成された、ギヤシフトシステムと、
を含む。

【0012】

この構成により、出力ギヤと主シャフトとは同じ軸線周りに回転する。したがって、厳しいスペース制限物（例えば、電気自動車の場合、バッテリセット、サスペンションアセンブリ等）によって利用可能なスペースが制限される車両に適したコンパクトな小さいギヤボックスを提供することができる。ギヤボックスのコンパクトさは、主シャフトに配置された出力ギヤであって、ギヤシフト手段の位置に応じて主シャフトと同じ回転速度又は異なる回転速度で回転することができる、出力ギヤによって達成される。したがって、上記の構成により、動力をギヤボックス内及びギヤボックスの外に伝達するために２つの異なるシャフトを有することを避けることが可能である。

【0013】

さらに、出力ギヤを補助シャフトに対して実質的に同じ位置としたまま、追加の伝達ギヤ及び補助伝達ギヤを介して２つ以上のギヤ段を提供することが可能である。つまり、１つ以上のギヤ段が追加されても、主シャフトと補助シャフトとの間の距離は不変である。

【0014】

少なくとも２つの段を含むこのコンパクトな解決策は、車両の種々の駆動モード（ギヤの現在の選択）に起因する種々の性能（始動時の高トルク／低速要求、及び／又は、クルーズ走行時の高速／低トルク要求）を確保するための要求を満たす。

【0015】

有利には、このギヤボックスは、以下の追加的な複数の特徴を含む。これらの特徴は、単独で考慮されてもよいし、組み合わせて考慮されてもよい。

【0016】

－分配ギヤは、主シャフトに剛体的に（しっかりと）固定されているか、又は主シャフトと一体になっている。

【0017】

－少なくとも補助伝達ギヤ又は補助出力ギヤは、補助シャフトに剛性的に固定されているか、又は補助シャフトと一体になっている。

【0018】

あるいは、一例として、補助シャフトがギヤボックスケーシングに剛性的に固定され、少なくとも１つの補助伝達ギヤ及び補助出力ギヤは、この固定された補助シャフト周りに回転するように構成されてもよい。さらに、一例として、少なくとも１つの補助伝達ギヤ及び補助出力ギヤは、少なくとも１つの補助ローラ軸受を介して、固定された補助シャフト（ギヤボックスケーシングに剛性的に固定された補助シャフト）の周りに取り付けられてもよい。ギヤボックスケーシングと主シャフトとの間に配置されたローラ軸受は、高トルクに耐えることができ、摩耗を最小限に抑制することができる。

【0019】

－主シャフトは、第１及び第２の軸端を有し、第１の軸端に配置された第１の主ローラ軸受及び第２の軸端に配置された第２の主ローラ軸受を介して、ギヤボックスケーシング内に回転可能に取り付けられている。

【0020】

－第１の軸線に沿って測定されるギヤボックスの軸方向の長さは、４００ｍｍ未満である。

【0021】

この４００ｍｍ未満の軸方向の長さは、厳しいスペース要求が主要な特徴である種々のタイプの電気自動車／ハイブリッド車に収容することができる、ギヤボックスの高いコンパクト性を規定する。

【0022】

－出力ギヤは、少なくとも１つの出力ローラ軸受を介して主シャフトに取り付けられている。

【0023】

この構成により、出力ギヤは、主シャフトと同様に、第１の軸線周りに回転することができる。ギヤシフト手段の位置に応じて、出力ギヤの回転速度を主シャフトの回転速度と異ならせることができる。出力ギヤの主シャフトの周りの変更可能な回転速度は、車両の始動時に必要な高トルク要求と、クルーズ走行時の高出力要求とに耐えることができる出力ローラ軸受によって達成される。これによって、ギヤボックスの信頼性及び寿命が向上し、メンテナンスの必要性も最小限に抑えられる。

【0024】

－伝達ギヤは、少なくとも１つのローラ軸受を介して、好ましくは、少なくとも１つのニードル軸受を介して主シャフトに取り付けられている。

【0025】

伝達ギヤと主シャフトとの間に配置されたニードル軸受により、スペース制限が改善される。その理由は、ニードル軸受は、他の公知のタイプの軸受よりも少ないスペースしか必要とせず、さらには、間接配置（電気モータからの動力が主シャフトから伝達ギヤを介して補助シャフトに伝達されて補助シャフトから出力ギヤに伝達される）において、ギヤボックスの速度／トルク要求に耐えるのに十分な強度を提供するからである。

【0026】

－補助シャフトは、少なくとも１つの補助ローラ軸受を介してギヤボックスケース内に回転可能に取り付けられている。

【0027】

－ギヤボックスは、主シャフトと共に回転するように主シャフトに固定された主入力リングをさらに含む。

【0028】

－主シャフトの回転速度と出力ギヤの回転速度との比は、分配ギヤと出力ギヤとが回転可能に係合されたときの第１のギヤ比と、分配ギヤと伝達ギヤとが回転可能に係合されたときの第２のギヤ比との間で選択可能であり、第２のギヤ比は、第１のギヤ比よりも大きい。

【0029】

－ギヤシフトシステムは、主シャフトと出力ギヤとの間で動力が伝達されない第１の中立位置を規定するため、分配ギヤとのみ係合するよう配置されるように、さらに構成されている。

【0030】

この構成により、ギヤボックスは、車両／トレーラーの牽引又は点検のために、駆動輪シャフト／駆動輪車軸の自由な動きを提供する中立位置（ギヤシフト手段によって規定される第１の中立位置）に切り替え可能である。

【0031】

－ギヤボックスは、主シャフトと一体の第２の分配ギヤと、第１の軸線上に回転可能に設けられると共に主シャフト上に配置された第２の伝達ギヤと、補助シャフト上に配置されて第２の伝達ギヤに係合された第２の補助伝達ギヤと、少なくとも２つの位置の間をスライド可能な第２のギヤシフト手段とをさらに含み、前記第２のギヤシフト手段は、
第２の分配ギヤを介して主入力ギヤと出力ギヤとの間で動力を伝達しない第２の中立位置を規定するために第２の分配ギヤのみと回転可能に係合し、又は、ギヤシフト手段が第１の中立位置に配置されている場合に、主シャフトから補助シャフトを介して出力ギヤに間接的に動力を伝達するために第２の分配ギヤ及び第２の伝達ギヤと回転可能に係合するように構成されている。

【0032】

第２のギヤシフト手段が設けられたギヤボックスのこの構成は、出力ギヤの回転速度のさらなる減速／増速のための２つ以上のギヤ段を有することを可能にし、車両の種々の駆動モード（ギヤの現在の選択）に起因する種々の性能（始動条件下での高トルク／低速要求及び／又はクルーズ走行条件下での高速／低トルク要求）を確保する要求を満たすことができる。

【0033】

－ギヤボックスは、少なくとも２５０ｋＷ、好ましくは、少なくとも３００ｋＷの動力を伝達することができ、及び、ギヤボックスは、少なくとも６００Ｎ・ｍ、好ましくは、少なくとも７５０Ｎ・ｍのトルクを伝達することができる。

【0034】

－ギヤシフト手段及び／又は第２のギヤシフト手段は、シフトスリーブで構成されている。

【0035】

－ギヤの少なくとも１つは、ヘリカルギヤである。

【0036】

この構成により、動作中にギヤボックスによって発生する騒音を効果的に低減することが可能である。

【0037】

また、本発明は、車両用パワートレインアセンブリに関する。この車両用パワートレインアセンブリは、前述のギヤボックスと、ギヤボックスの主入力ギヤに係合されるように構成された少なくとも１つの電気モータと、差動リングホイールを有し、差動リングホイールがギヤボックスの出力ギヤに係合されている差動装置と、差動装置に連結された駆動輪車軸（駆動輪アクスル）とを含む。

【0038】

そして、最後に、本発明は、前述のパワートレインアセンブリを含む車両に関する。

【0039】

好ましくは、車両は、トラック、バス、又は建設機械などのような大型車両である。車両は、電気自動車、ハイブリッド車、又は牽引されるトレーラーの１つであってもよい。

【0040】

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面に関連する非制限的な本発明の実施形態のいくつかの以下の詳細な説明から明らかになるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】本開示の一実施形態のギヤボックスの断面図である。

【図2】異なる構成にある図１のギヤボックスの断面図である。

【図3】図１、２のギヤボックスの概略図である。

【図4】追加のギヤ段を有するギヤボックスの別の実施形態の概略図である。

【図5】本開示による一実施形態のパワートレインアセンブリの斜視図である。

【図6】図５のパワートレインアセンブリの上面図である。

【図7】図５のパワートレインアセンブリの斜視図である。

【図8】図５のパワートレインアセンブリの側面図である。

【図9】パワートレインアセンブリの他の実施形態の斜視図である。

【図10】図１のギヤボックス内に含まれる種々の半径を断面で示す概略図である。

【図11】本発明のギヤボックスを備える車両、特に、トラックの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

図面において、別段の記載がない限り、同一の参照番号は、同一又は同様の要素を示すものとする。

【0043】

図１は、本開示の一実施形態のギヤボックス５の断面図（縦断面図）である。ギヤボックス５は、主シャフト１０と、補助シャフト２０（「カウンターシャフト」としても知られる）とを含む。主シャフト１０は、ギヤボックス５内において動力を伝達するように構成されている。

【0044】

主シャフト１０は、第１の軸線Ａ１周りに回転するように構成され、補助シャフト２０は、第２の軸線Ａ２周りに回転するように構成されている。第１の軸線Ａ１と第２の軸線Ａ２とは、互いに離れるように構成されている。すなわち、第１の軸線Ａ１と第２の軸線Ａ２とは、１つの所与の例では実質的に垂直な平面内において互いに離れている（間隔をあけて配置されている）。図示の例において、第１の軸線Ａ１と第２の軸線Ａ２とは、互いに平行である。

【0045】

有利には、主入力リング（プライマリ入力リング）１１は、主シャフト（プライマリシャフト）１０と共に回転するように主シャフト１０に固定されている。図示の例では、主入力ギヤ（プライマリ入力ギヤ）１１は、主シャフト１０に（すなわち、主シャフト１０の周りに）取り付けられており、これによって、主シャフト１０に剛性的に固定されている（この場合、主シャフト１０及び主入力ギヤ１１は、２部品である）。あるいは、主入力リング１１は、主シャフト１０と一体であってもよい（この場合、主シャフト１０及び主入力ギヤ１１は、１部品である）。そして、主入力リング１１は、動力が軸線Ａ１に対して半径方向に主シャフト１０に伝達されるように配置される（図１，２の矢印「入力（「ＩＮ」）参照）。

【0046】

主シャフト１０の回転速度は、主入力リング１１の回転速度と同じである。

【0047】

好ましくは、主入力リング１１は、主入力リング１１と（図示されない）電気モータのロータとの間の回転係合により、電気モータによって駆動されるように構成されている。図示されない変更形態では、ＩＣＥ（内燃エンジン）のような他のタイプの原動機がギヤボックス５を駆動する動力源として用いられてもよい。好ましくは、電気モータは、ＤＣモータ、例えば、ＢＬＤＣモータ（ブラシレス直流モータ）である。

【0048】

有利には、（モータのタイプに関わらず）モータの回転シャフトと主シャフト１０との間に１つの減速比が設定される。これは、モータの回転シャフトが主シャフト１０に直結されていないことを意味する。

【0049】

主入力リング１１は、任意選択的である。何故なら、主シャフト１０の長手方向の一端をモータの回転シャフト（例えば、ロータ又はカムシャフト）のような駆動シャフトの長手方向の端部に接続するために、図示しない軸継手（カップリング）が用いられてもよいからである。例えば、主シャフトを駆動シャフトに接続するために、キー付きジョイントや又はカルダンジョイントが用いられてもよい。これは、図示されないこの変更形態において、動力が軸方向において（すなわち、軸線Ａ１に沿って）主シャフト１０に伝達され得ることを意味する。これはまた、一実施形態において、（モータのタイプに関わらず）モータの回転シャフトと主シャフト１０との間に減速がなされないことを意味する。

【0050】

図示の例において、主入力リング１１は、ギヤ要素（又はピニオン）である。これは、主入力リング１１が他のリングギヤ（図示せず）と噛み合うことを意味する。これらの２つの互いに噛み合うギヤのうち、主入力ギヤ１１が被駆動ギヤ（従動ギヤ）であり、他のリングギヤが駆動ギヤである。あるいは、リング１１は、ベルトに接続されたプーリー（プーリーベルトシステム）であってもよいし、又はチェーンに接続されたスプロケット（ローラーチェーンシステム）であってもよい。これは、リング１１が必ずしも外歯を含む必要がないことを意味する。

【0051】

分配ギヤ１２は、主シャフト１０と共に回転するように主シャフト１０に固定されている。図示の例において、分配ギヤ１２は、主シャフト１０と一体である（この場合、分配ギヤ１２及び主シャフト１０は、１部品である）。しかしながら、代替的な実施形態（図示せず）おいて、分配ギヤ１２は、主シャフト１０と別体であってもよい（この場合、分配ギヤ１２及び主シャフト１０は、２部品である）。この場合、分配ギヤ１２は、シャフト１０の周りに配置され、シャフト１０に剛性的に固定（又は固着）される。

【0052】

分配ギヤ１２は、（動力をギヤボックス５の外に出力するために）動力を主シャフト１０から出力ギヤ３に伝達するか、又は動力を主シャフト１０から伝達ギヤ１３に伝達するように構成されている。

【0053】

出力ギヤ３は、動力をギヤボックス５の外に伝達するように構成されている。出力ギヤ３は、主シャフト１０と同じ第１の軸線Ａ１周りに回転するように、主シャフト１０の周りに独立して回転可能に配置されている。出力ギヤ３は、主シャフト１０の周りを自由に回転することができる。出力ギヤ３の回転速度は、選択された駆動モード（例えば、中立（ニュートラル）、１速（ファーストギヤ）、２速（セカンドギヤ）など）に応じて、主シャフト１０の回転速度と同じか又は異なる回転速度とすることができる。種々の実施形態において、出力ギヤ３は、車両のタイプに応じて、１つ、２つ、又は３つ以上の駆動輪車軸Ｔに動力を伝達するために、差動アセンブリ（７０－例えば、差動リングホイール）に係合することができる。

【0054】

図示の例では、図１１に示されるように、車両１は、トラックである。あるいは、車両１は、バスや建設機械であってもよい。

【0055】

動作中、主入力ギヤ１１及び出力ギヤ３は、同一軸線、すなわち、第１の軸線Ａ１周りに回転する。何故なら、出力ギヤ３は、主シャフト１０に配置されているからである。したがって、必要なスペースが厳しいスペース制限物（例えば、電気自動車の場合、バッテリセットやサスペンションアセンブリなど）によって限られている車両に適用可能なコンパクトで小さいギヤボックスを提供することが可能である。

【0056】

好ましくは、出力ギヤ３は、少なくとも１つの出力ローラ軸受、好ましくは、２つの出力ローラ軸受４３，４４を介して主シャフト１０の周りに取り付けられている。このような構成により、出力ギヤ３は、主シャフト１０と同じ第１の軸線Ａ１周りを回転することができる。出力ギヤ３の回転速度は、主シャフト１０の回転速度と同じでもよいが、主シャフト１０の回転速度と異ならせることもできる。主シャフト１０の周りの出力ギヤ３の種々の回転速度は、特に車両の始動時の高トルク伝達に耐えることができる少なくとも１つの出力ローラ軸受（４３，４４）によって達成される。これによって、ギヤボックスの信頼性及び寿命が改善され、保守の必要性も最小限に抑えられる。

【0057】

有利には、伝達ギヤ１３は、第１の軸線Ａ１周りに回転するように構成され、主シャフト１０上に配置されている。

【0058】

図示の例では、伝達ギヤ１３は、主シャフト１０の周りを自由に回転することができ（すなわち、回転自在であり）、その逆に、主シャフト１０が伝達ギヤ１３に対して自由に回転することができる。

【0059】

伝達ギヤ１３は、選択されたギヤ比に応じて、主シャフト１０の回転速度と同じか又は異なる回転速度で回転することができる。

【0060】

好ましくは、伝達ギヤ１３は、少なくとも１つのローラ軸受、好ましくは、ニードル軸受４９を介して主シャフト１０の周りに取り付けられている。伝達ギヤ１３と主シャフト１０との間に配置されるこのニードル軸受４９は、スペース制限を改善する。何故なら、ニードル軸受４９は、他の周知のタイプの軸受よりもわずかなスペースしか必要とせず、さらにギヤボックス５の速度／トルク要求に耐えるのに十分な強度を有するからである。

【0061】

種々の実施形態において、伝達ギヤ１３の数は、ギヤボックス５内に配置されるギヤ段の数に応じて異ならせることができる。図１は、１つの伝達ギヤ１３を有する実施形態を示している。より多くのギヤ段（第２の分配ギヤ１４及び第２の伝達ギヤ１５）を有する他の実施形態の例は図４に示されており、後で説明される。

【0062】

好ましくは、ギヤボックス５は、補助出力ギヤ２２も含む。補助出力ギヤ２２は、好ましくは、補助シャフト２０と共に回転するように補助シャフト２０に固定されている。図示の例において、補助出力ギヤ２２は、補助シャフト２０に（すなわち、補助シャフト２０の周りに）取り付けられて補助シャフト２０に剛性的に固定されている（この場合、補助出力ギヤ２２及び補助シャフト２０は、２部品である）。あるいは、補助出力ギヤ２２は、補助シャフト２０と一体であってもよい（この場合、補助出力ギヤ２２及び補助シャフト２０は、１部品である）。

【0063】

さらに、ギヤボックス５は、補助伝達ギヤ２１も含む。この例において、補助伝達ギヤ２１は、補助シャフト２０と共に回転するように補助シャフト２０に固定されている。図示の例において、補助伝達ギヤ２１は、補助シャフト２０に（すなわち、補助シャフト２０の周りに）取り付けられて補助シャフト２０に剛性的に固定されている（この場合、補助シャフト２０及び補助伝達ギヤ２１は、２部品である）。あるいは、補助伝達ギヤ２１は、補助シャフト２０と一体であってもよい（この場合、補助シャフト２０及び補助伝達ギヤ２１は、１部品である）。

【0064】

有利には、補助伝達ギヤ２１は、伝達ギヤ１３に係合されている。前述したように、異なる数の伝達ギヤ１３を有する種々の実施形態では、補助伝達ギヤ２１の数を異ならせることもできる（例えば、図４の実施形態）。補助伝達ギヤ２１及び補助出力ギヤ２２は、補助シャフト２０と同じ速度で第２の軸線Ａ２周りに回転する。

【0065】

あるいは、図示されない他の実施形態において、補助シャフト２０は、ギヤボックス内において、（例えば、ギヤボックスケーシング５０に）剛性的に固定されてもよい。換言すれば、シャフト２０は、非回転体であってもよい（固定されていてもよい）。このような構成において、補助伝達ギヤ２１及び補助出力ギヤ２２は、ローラ軸受を介して、剛性的に固定された補助シャフト２０の周りに回転可能に（すなわち、自在に回転するように）取り付けられるとよい。

【0066】

したがって、補助伝達ギヤ２１及び補助出力ギヤ２２は、シャフト２０と共に回転するようにシャフト２０に固定されてもよいし、又はシャフト２０に対して自在に回転するように取り付けられてもよい。

【0067】

ギヤボックス５は、ギヤシフトシステム８をさらに含む。ギヤシフトシステム８は、少なくとも２つの位置の間で軸線Ａ１に沿って（軸方向に）スライド（摺動）可能となるように構成されている。２つの位置は、主シャフト１０の分配ギヤ１２と出力ギヤ３又は少なくとも１つの伝達ギヤ１３のいずれかとの間の異なる係合配置として規定され得る。

【0068】

図２に示される第１の配置では、ギヤシフトシステム８が初期位置（破線）から左にシフトされて分配ギヤ１２と出力ギヤ３とが回転可能に係合される。この第１の配置において、出力ギヤ３の回転速度は、主シャフト１０の分配ギヤ１２の回転速度と同じである。第１の配置において、動力は、（電気モータ６に接続された）主シャフト１０から出力ギヤ３に直接分配される。したがって、電気モータ（図示せず）の動力は、主入力ギヤ１１を介して主シャフト１０に半径方向に伝達され、次いで、分配ギヤ１２を介して出力ギヤ３に直接軸方向に伝達され、その後、差動アセンブリ（例えば、差動リングホイール７０）に伝達される。この動力伝達は、図２において、次のような動力伝達経路：すなわち、（ＩＮ）電気モータ（図示せず）→主入力ギヤ１１→主シャフト１０→分配ギヤ１２→ギヤシフトシステム８→出力ギヤ→（ＯＵＴ）差動アセンブリ、を表す二点鎖線によって示されている。

【0069】

上記のようなギヤシフトシステム８の第１の配置において、出力ギヤ３の回転速度は、主シャフト１０の回転速度と同じである。典型的には、このような配置は、クルーズ走行状態（高速／低トルク）において選択され得る。

【0070】

分配ギヤ１２と伝達ギヤ１３とが回転可能に係合する第２の配置が図１に示される。図１に示されるように、ギヤシフトシステム８は、初期位置（破線）から右側にシフトされて分配ギヤ１２と伝達ギヤ１３とを回転可能に係合させる。このいわゆる第２の配置において、伝達ギヤ１３の回転速度は、分配ギヤ１２の回転速度と同じである。第２の配置において、動力は、（電気モータに接続された）主シャフト１０から補助シャフト２０を介して出力ギヤ３に間接的に分配される。

【0071】

したがって、電気モータ（図示せず）の動力は、主入力ギヤ１１を介して主シャフト１０に半径方向に伝達され、次いで、（分配ギヤ１２及びギヤシフトシステム８を介して）伝達ギヤ１３に軸方向に伝達され、次いで、（伝達ギヤ１３に回転可能に係合された）補助伝達ギヤ２１から補助シャフト２０を介して補助出力ギヤ２２に分配される。そして、動力は、補助出力ギヤ２２から出力ギヤ３に伝達され、その後、差動アセンブリ（例えば、差動リングホイール７０）に半径方向に伝達される。この動力伝達は、図１において、次のような動力伝達経路：すなわち、（ＩＮ）電気モータ（図示せず）→主入力ギヤ１１→主シャフト１０→分配ギヤ１２→ギヤシフトシステム８→伝達ギヤ１３→補助伝達ギヤ２１→補助シャフト２０→補助出力ギヤ２２→出力ギヤ３→（ＯＵＴ）差動アセンブリ、を表す二点鎖線によって示されている。

【0072】

上記のようなギヤシフトシステム８の第２の配置において、出力ギヤ３の回転速度は、補助シャフト２０を介して、主シャフト１０の回転速度に比べて減速される。このような配置は、高トルク／低速条件において選択することができる。

【0073】

また、ギヤ比は、主入力ギヤ１１の回転速度と出力ギヤ３の回転回転速度との間の比（又は商）として規定することができる。ギヤシフトシステム８の第１の配置において、すなわち、分配ギヤ１２が出力ギヤ３に直接係合される場合、ギヤ比は、１：１の第１のギヤ比に相当する。

【0074】

さらに、ギヤシフトシステム８の第２の配置は、その間に補助シャフト２０を介した分配ギヤ１２と出力ギヤ３との間接係合を規定する。この第２の配置において、ギヤ比は、第２のギヤ比に相当する。

【0075】

有利には、第２のギヤ比（間接係合）は、第１のギヤ比（直接係合）よりも大きい。

【0076】

しかしながら、代替的な実施形態においては、第２のギヤ比が第１のギヤ比より小さくてもよい。これは、主入力ギヤの回転速度が、低減（減速）される代わりに増幅（増速）されることを意味する。

【0077】

任意選択的に、ギヤシフトシステム８は、分配ギヤ１２とのみ係合するよう配置されるようにさらに構成されてもよい。このような配置では、ギヤシフトシステム８は、出力ギヤ３又は伝達ギヤ１３に対していかなる係合配置も有さない。この配置は、中立位置（例えば、図４において規定されるさらなるギヤ段に対する第１の中立位置）として規定されるとよい。（第１の）中立位置では、これらのギヤ（３，１２，１３）の間に物理的な係合が提供されないので、ギヤシフトシステム８は、主入力ギヤ１１と出力ギヤ３との間で動力を伝達しないように構成される。（第１の）中立位置は、直接係合（第１の配置）及び間接係合（第２の配置）に対する追加的なオプションとしてのギヤシフトシステム８の第３の位置を表すことができる。ギヤシフトシステム８の（第１の）中立位置は、車両の自由な動作、例えば、車両／トレーラーを牽引又は点検するための駆動輪シャフト／駆動輪軸の自由な動作を提供することができる。さらに、図１、２に関し、ギヤシフトシステム８の（第１の）中立位置は、破線で示されており、そこでは、ギヤシフトシステム８の位置が分配ギヤ１２の位置に対応している。

【0078】

また、ギヤシフトシステムは、クラッチスリーブ（「シフトスリーブ」とも呼ばれる）の形式であってもよいし、又はギヤボックス５内においてギヤチェンジを行うためのドッグクラッチの任意の適切な形式であってもよい。それ自体周知であり、したがって、詳細に説明しないが、このギヤシフトシステム／ドッグクラッチの形式は、（図７に部分的に示される）制御フォーク５３によって制御可能である。

【0079】

さらに、ギヤボックス５は、好ましくは、ギヤボックスケーシング５０を含む。ギヤボックスケーシング５０は、ギヤボックスの構成要素を包含（内包）する任意のタイプのケーシング／ハウジングであり得る。典型的には、ギヤボックスケーシング５０は、主ケーシング構成要素と、１つ又は複数のケーシングカバー５１（図２，５）とを含む２つ以上の部分で構成される。

【0080】

図１，２にさらに示されるように、主シャフト１０は、第１の軸端１０１と第２の軸端１０２との間を長手方向に延びている。主シャフト１０の両軸端（１０１，１０２）は、ギヤボックスケーシング５０内に回転可能に取り付けられ得る。この取り付けは、第１の軸端１０１に配置された第１の主ローラ軸受４１と、第２の軸端１０２に配置された第２の主ローラ軸受４２とを介して行われ得る。両軸端（１０１，１０２）でギヤボックスケーシング５０と主シャフト１０との間に配置されるローラ軸受（４１，４２）は、高いトルクに耐え、主シャフト１０の摩耗を最小限に抑えるのに役立つ。

【0081】

補助シャフト２０は、第１の補助軸端２０１と第２の補助軸端２０２との間を長手方向に延びている。両補助軸端（２０１，２０２）は、ギヤボックスケーシング５０内に回転可能に取り付けられ得る。この取り付けは、第１の補助軸端２０１に配置された第１の補助ローラ軸受４６と、第２の補助軸端２０２に配置された第２の補助ローラ軸受４７とを介して行われ得る。両補助軸端（２０１，２０２）でギヤボックスケーシング５０と補助シャフト２０との間に配置される補助ローラ軸受（４６，４７）は、高いトルクに耐え、補助シャフト２０の摩耗を最小限に抑えるのに役立つ。

【0082】

ギヤボックス５は、軸方向の長さＬＧを有する。軸方向の長さＬＧは、第１の軸線Ａ１に沿った長さとすることができる。したがって、軸方向の長さＬＧは、第１の軸線Ａ１の軸方向におけるギヤボックス５の全長とみなすことができる。軸方向の長さＬＧは、１つ又は複数のカバー５１を含むギヤボックスケーシング５０の寸法を含んでもよい。ギヤボックス５の軸方向の長さ（全長）ＬＧは、４００ｍｍ未満である。このコンパクトさは、出力ギヤ３が、主シャフト１０と同じように第１の軸線Ａ１周りに回転するように主シャフト１０の周りに独立して回転可能に配置されることによって達成される。４００ｍｍ未満の軸方向の長さＬＧは、ギヤボックス５の高いコンパクト性を表し、これによって、このギヤボックス５を厳しいスペース要求が主要な特徴となる種々のタイプの電気自動車／ハイブリッド車に収容することができる。

【0083】

図１、２にさらに示されるように、主シャフト１０は、直径Ｄ１－Ｄ４によって規定（定義）することができ、直径Ｄ１は、主シャフト１０の第１の軸端１０１で測定され、直径Ｄ４は、主シャフトの第２の軸端１０２で測定される。直径Ｄ２、Ｄ３は、主シャフト１０の（両端部の）内側部分の直径である。直径Ｄ１－Ｄ４の全てが互いに異なっていてもよい。直径Ｄ１は、主シャフト１０の構造的強度を確保できる主シャフト１０の構造的な最小直径を表す。直径Ｄ１は、好ましくは、少なくとも４０ｍｍである。直径Ｄ４は、好ましくは、７０ｍｍである。また、直径Ｄ３は、出力ギヤ３が取り付けられる領域における主シャフト１０の直径を規定し、好ましくは、約８５ｍｍである。直径Ｄ２は、伝達ギヤ１３が取り付けられる領域における主シャフト１０の直径を規定し、好ましくは、約６０ｍｍである。さらに、主シャフト１０の長さＬ１０は、第１の軸線Ａ１に沿った主シャフト１０の全長として規定される。長さＬ１０は、好ましくは、約２５０ｍｍである。

【0084】

同様に、補助シャフト２０は、直径Ｄ２５－Ｄ２９によってさらに規定（定義）することができ、直径Ｄ２５は、補助シャフト２０の第１の補助軸端２０１で測定され、直径Ｄ２９は、補助シャフト２０の第２の補助軸端２０で測定される。直径Ｄ２６－Ｄ２８は、補助シャフト２０の（両端部の）内側部分の直径である。直径Ｄ２５－Ｄ２９の全てが異なっていてもよい。直径Ｄ２５は、補助シャフト２０の構造的強度を確保する補助シャフト２０の構造的な最小直径を表す。直径Ｄ２５は、好ましくは、少なくとも３４ｍｍに等しい。直径Ｄ２９は、好ましくは、約５５ｍｍである。補助伝達ギヤ２１が補助シャフト２０に剛性的に固定される補助シャフト２０の特定部分は、直径Ｄ２６と、補助伝達ギヤ２１の半径Ｒ２１によって規定することができる。したがって、補助シャフト２０の直径Ｄ２６は、補助伝達ギヤ２１の内径（図示せず）に対応し、剛性的な固定を行うために、補助シャフト２０の直径Ｄ２６及び補助伝達ギヤ２１の内径は、互いに一致するとよい。補助シャフト２０の直径Ｄ２６は、好ましくは、約８０ｍｍである。

【0085】

同様に、補助出力ギヤ２２が補助シャフト２０に剛性的に固定される補助シャフト２０の特定の部分は、補助シャフト２０の直径Ｄ２８及び補助出力ギヤ２２の半径Ｒ２２によって規定することができる。したがって、補助シャフト２０の直径Ｄ２８は、剛性的な固定を行うため、補助出力ギヤ２２の内径（図示せず）に対応するとよい。これは、補助シャフト２０の直径Ｄ２８及び補助出力ギヤ２２の内径が互いに一致することを意味する。補助シャフト２０の直径Ｄ２８は、好ましくは、約１０８ｍｍである。加えて、補助伝達ギヤ２１と補助出力ギヤ２２との間の補助シャフト２０の部分が直径Ｄ２７を規定してもよい。補助シャフト２０の直径Ｄ２７は、好ましくは、約９５ｍｍである。補助シャフト２０の長さＬ２０は、第２の軸線Ａ２に沿った補助シャフト２０の全長として規定され、長さＬ２０は、好ましくは、約２００ｍｍである。

【0086】

図３を参照すると、伝達ギヤ１３及び補助伝達ギヤ２１を有する前述の実施形態の概略図が示される。図１、２に加えて、図３は、モータ６、典型的には、モータ軸Ａ６を有する電気モータをさらに示している。モータ軸Ａ６は、ロータの回転軸である。ギヤボックス５は、差動アセンブリに、より具体的には、差動アセンブリの差動リングホイール７０にさらに係合可能であり、差動アセンブリは、動力を駆動輪車軸Ｔに略沿って延びる左駆動輪シャフト７１及び右駆動輪シャフト７２にさらに伝達する。左右の駆動輪シャフト（７１，７２）のそれぞれは、ギヤボックス５のそれぞれの側に配置可能である。（第１の）電気モータ６から入力される動力は、主入力ギヤ１１を介してギヤボックス５内に伝達され、差動リングホイール７０に係合された出力ギヤ３を介してギヤボックス５の外に伝達される。

【0087】

図４は、分配ギヤ１２、伝達ギヤ１３、及び補助伝達ギヤ２１に加えて第２の分配ギヤ１４、第２の伝達ギヤ１５、及び第２の補助伝達ギヤ２３を有することを除けば、図１－３に示される実施形態の特徴と実質的に同じ特徴を有する別の実施形態を示す。電気モータ６の機能及び位置は、先の実施形態と実質的に同じであり、電気モータ６は、主シャフト１０の主入力ギヤ１１に係合されている。同様に、出力ギヤ３は、差動リングホイール７０を介して１つ又は複数の駆動輪車軸Ｔに動力を伝達する差動アセンブリに係合可能である。

【0088】

図４に示されるように、主シャフト１０には、前述の主入力ギヤ１１及び分配ギヤ１２が設けられている。また、主シャフト１０は、第２の分配ギヤ１４をさらに含む。第２の分配ギヤ１４は、主シャフト１０に剛性的に固定されてもよいし、主シャフト１０と一体であってもよい。

【0089】

第２の伝達ギヤ１５は、第１の軸線Ａ１上の回転可能に取り付けられ、主シャフト１０上に配置されている。種々のシナリオにおいて、第２の伝達ギヤ１５は、主シャフト１０の周りを自由に回転することができる。第２の伝達ギヤ１５は、ギヤの現在の選択に応じて、主シャフト１０及び伝達ギヤ１３の回転速度と同じか又は異なる回転速度で回転することができる。

【0090】

好ましくは、第２の伝達ギヤ１５は、少なくとも第２の変速ニードル軸受（図示せず）を介して主シャフト１０の周りに取り付けられる。第２の伝達ギヤ１５と主シャフト１０との間に配置される少なくとも第２のニードル軸受は、他の公知のタイプの軸受より少ないスペースしか必要としないので、スペース制限を改善し、ギヤボックス５の速度／トルク要求に耐えるのに十分な強度を提供する。

【0091】

第２の分配ギヤ１４は、（後述の）第２のギヤシフトシステム８８によって第２の伝達ギヤ１５に回転可能に係合されると、主シャフト１０から第２の伝達ギヤ１５に動力を伝達するように構成される。

【0092】

図４に示されるように、補助シャフト２０は、出力ギヤ３に係合する補助出力ギヤ２２と、伝達ギヤ１３に係合する補助伝達ギヤ２１とを含む。また、補助シャフト２０は、第２の補助伝達ギヤ２３も含む。第２の補助伝達ギヤ２３は、補助シャフト２０に剛性的に固定されてもよいし、又は補助シャフト２０と一体であってもよい。この構成において、補助出力ギヤ２２、補助伝達ギヤ２１、及び第２の補助伝達ギヤ２３は、補助シャフト２０と同じ速度で第２の軸線Ａ２周りに一緒に回転する。第２の補助伝達ギヤ２３は、第２の伝達ギヤ１５に係合している（噛み合っている）。

【0093】

図４の実施形態のギヤボックス５は、第２のギヤシフトシステム８８をさらに含む。第２のギヤシフトシステム８８は、少なくとも２つの位置の間でスライド（摺動）可能に構成されている。少なくとも２つの位置は、主シャフト１０の第２の分配ギヤ１４と第２の伝達ギヤ１５との間の異なる係合配置として規定することができる。

【0094】

第１に、第２のギヤシフトシステム８８は、第２の分配ギヤ１４とのみ係合することができる。この配置において、第２のギヤシフトシステム８８は、第２の伝達ギヤ１５に対していかなる係合も行わない。第２のギヤシフトシステム８８が第２の分配ギヤ１４のみと係合することを、第２の中立位置として規定（定義）することができる。第２の中立位置において、第２のギヤシフトシステム８８は、第２の分配ギヤ１４（及び第２の伝達ギヤ１５）を介して主入力ギヤ１１と出力ギヤ３との間で動力を伝達しないように構成される。これらのギヤ（１４，１５）の間に物理的な係合が存在しないからである。

【0095】

第２に、第２のギヤシフトシステム８８は、第２の中立位置から第２の分配ギヤ１４と第２の伝達ギヤ１５とが回転係合する配置にシフト（移行）することができる。この係合配置においては、第２の伝達ギヤ１５の回転速度は、第２の分配ギヤ１４の回転速度と同じである。この配置において、動力は、（（第１の）電気モータ６に接続された）主シャフト１０から（第２の分配ギヤ１４及び第２の補助伝達ギヤ２３に係合された第２の伝達ギヤ１５を経由して）補助シャフト２０を介して出力ギヤ３に間接的に分配される。

【0096】

したがって、電気モータ６の動力は、主入力ギヤ１１を介して主シャフト１０に半径方向に伝達され、次いで、第２の分配ギヤ１４及び第２のギヤシフトシステム８８を介して第２の伝達ギヤ１５に伝達され、次いで、第２の伝達ギヤ１５に回転可能に係合された第２の補助伝達ギヤ２３から補助シャフト２０を介して補助出力ギヤ２２に分配される。そして、動力は、補助出力ギヤ２２から出力ギヤ３に伝達され、さらに、差動アセンブリ（例えば、差動リングホイール７０）に半径方向に伝達される。

【0097】

このような第２のギヤシフトシステム８８の配置（構成）において、出力ギヤ３の回転速度は、図１に示されるようなギヤシフトシステム８を介する間接係合に関して規定された第２の配置における出力ギヤ３の回転速度と比較してさらに減速される。したがって、このような配置は、高トルク／低速条件下で選択され得る。

【0098】

また、第２のギヤシフトシステム８８が第２の分配ギヤ１４及び第２の伝達ギヤ１５を回転可能に係合するシナリオにおいて、ギヤシフトシステム８は、分配ギヤ１２と出力ギヤ３又は伝達ギヤ１３との間の係合を提供しないようにするため、（第１の）中立位置に配置されていなければならない。同様に、ギヤシフトシステム８が出力ギヤ３又は伝達ギヤ１３のいずれかを分配ギヤ１２に回転可能に係合するシナリオでは、第２のギヤシフトシステム８８は、（第２の分配ギヤ１４とのみ係合する）第２の中立位置に配置されていなければならない。さらに、種々のシナリオにおいて、ギヤシフトシステム８及び第２のギヤシフトシステム８８の両方は、車両の自由な動作、例えば、車両／トレーラーを牽引又は点検するのための駆動輪シャフト／駆動輪車軸（駆動輪アクスル）の自由な動作を提供するために、それらの第１／第２の中立位置に配置されてもよい。

【0099】

さらに、第２のギヤシフトシステム８８は、クラッチスリーブの形式でもあってもよいし、又はギヤボックス５内においてギヤチェンジを行うための任意の適切な形式のドッグクラッチであってもよい。

【0100】

有利には、第２の分配ギヤ１４、第２の伝達ギヤ１５、及び第２の補助伝達ギヤ２３がギヤボックス５内に設けられたとしても、ギヤボックス５は、５００ｍｍ未満、好ましくは、４５０ｍｍである軸方向の長さＬＧを有する。それ故、仮にギヤボックス５が（追加的な分配ギヤ／伝達ギヤ／補助伝達ギヤに関して）追加的なギヤ段を有しても、主シャフト１０の主入力ギヤ１１及び出力ギヤ３は、補助シャフト２０に対する垂直配置に関して実質的に同じ位置にとどまることとなる。これは、主シャフト１０と補助シャフト２０との間の距離が１つ又は複数の追加的なギヤ段が追加されても不変であることを意味する。

【0101】

加えて、前述の第１及び第２のギヤ比に対して、図４の実施形態は、第３のギヤ比に関して、主入力ギヤ１１の回転速度と出力ギヤ３の回転速度との間の商としてさらに規定（定義）することも可能である。第１のギヤ比は、（分配ギヤ１２と出力ギヤ３との間の直接係合配置における）主入力ギヤ１１の回転速度と出力ギヤ３の回転速度との間の商である。第２のギヤ比は、（分配ギヤ１２と出力ギヤ３との間の間接係合、すなわち、動力が伝達ギヤ１３を介して補助シャフト２０に伝達される間接係合における）主入力ギヤ１１の回転速度と出力ギヤ３の回転速度との間の商である。

【0102】

加えて、第３のギヤ比は、第２のギヤシフトシステム８８が第２の分配ギヤ１４と第２の伝達ギヤ１５との間に回転係合をもたらす位置にある場合のギヤ比として規定することが可能である。この配置において、動力は、主シャフト１０（主入力ギヤ１１）から（第２の分配ギヤ１４及び第２の補助伝達ギヤ２３に係合された第２の伝達ギヤ１５を経由して）補助シャフト２０を介して出力ギヤ３に間接的に分配される。したがって、第３のギヤ比は、（ギヤシフトシステム８がその（第１の）中立位置に配置された状態において第２の分配ギヤ１４が第２の伝達ギヤ１５に係合された時の）主入力ギヤ１１の回転速度と出力ギヤ３の回転速度との間の商である。

【0103】

好ましくは、（第２の分配ギヤ１４と第２の伝達ギヤ１５との間の係合による）第３のギヤ比は、（分配ギヤ１２と伝達ギヤ１３との間の係合による）第２のギヤ比よりも大きい。加えて、第２のギヤ比は、好ましくは、（分配ギヤ１２と出力ギヤ３との間の係合による）第１のギヤ比よりも大きい。

【0104】

図５は、パワートレインアセンブリの斜視図を示している。パワートレインアセンブリは、ケーシング５０を有するギヤボックス５と、１つ又は２つの電気モータ（６，６６）と、ギヤボックス５に係合された差動アセンブリとを含む。ギヤボックス５のケーシング５０は、ギヤボックスの構成要素を包含（内包）する任意のタイプのケーシング／ハウジングとすることができ、典型的には、主ケーシング構成要素と、１つ又は複数のケーシングカバー５１とを含む２つ以上の部品で構成される。

【0105】

パワートレインアセンブリは、駆動輪車軸（駆動輪アクスル）Ｔをさらに含むことができ、駆動輪車軸Ｔを介して動力をギヤボックス５から車両の駆動輪９６に伝達することができる。駆動輪車軸Ｔは、車軸本体（アクスル本体）／車軸ケース（アクスルケース７）に包含された左駆動輪シャフト７１及び右駆動輪シャフト７２によってさらに規定され得る。左右の駆動輪シャフト（７１，７２）のそれぞれは、軸Ｘ（車両の長手方向の軸）に関してギヤボックス５のそれぞれの側に配置され得る。

【0106】

図５にさらに示されるように、パワートレインアセンブリは、例えば、空圧シリンダ（９８，９９）によって規定される車両のサスペンションシステムに直接的又は間接的に係合可能である。空圧シリンダー（９８、９９）は、他のタイプのシリンダ、例えば、特別の車両に特有の任意の補助装置用シリンダでもよい。パワートレインアセンブリは、より剛性の高い構成とするために車両のシャーシ９にさらに接続されてもよい。図５に例示されるように、パワートレインアセンブリは、１つ又は複数のストラット１８，１９（例えば、垂直及び水平のショックアブソーバ１８，１９）を介してシャーシ９に取り付けることができる。ストラット（１８，１９）は、振動及び衝撃を制限するための任意のタイプの適切なストラットとすることができる。

【0107】

図６は、図５に示されたパワートレインアセンブリの上面図である。そこに示されるように、軸Ｘは、車両の長手方向に規定され、駆動輪車軸Ｔは、軸Ｘと直交している。さらに図示されるように、矢印ＦＷは、車両の前部（例えば、車室又は前操舵輪車軸（前操舵輪アクスル））が配置される方向を示している。図２に関して説明したように、ギヤボックス５は、駆動輪車軸Ｔに沿って（又は駆動輪車軸Ｔと平行な第１の軸線Ａ１に沿って）測定されるギヤボックス５の長さとして規定される軸方向の長さＬＧを有する。

【0108】

より具体的には、軸方向の長さＬＧは、１つ又は２つの電気モータ（６，６６）の寸法を考慮しない第１の軸線Ａ１／駆動輪車軸Ｔに沿ったギヤボックス５の長さである。ギヤボックス５の軸方向の長さＬＧは、４００ｍｍ未満、好ましくは、約３６０ｍｍである。ギヤボックス５、より具体的には、ギヤボックス５とギヤボックス５に係合された１つ又は２つの電気モータ（６，６６）とは、第１の軸線Ａ１／駆動輪車軸Ｔに沿った長さとして規定される第２の軸方向の長さＬＧ２によってさらに規定されてもよい。第２の軸方向の長さＬＧ２は、好ましくは、約４００ｍｍである。

【0109】

軸方向の長さＬＧ又は第２の軸方向の長さＬＧ２のいずれかによって規定されるギヤボックス５は、高レベルのコンパクト性を提供することができ、車両の既存のシャーシ９／サスペンションシステム内に装着可能である。

【0110】

図７は、車両の回転可能な車輪９６、シャーシ９、ストラット１９、空圧シリンダ（９８，９９）及びサスペンションシステムが省略されたパワートレインアセンブリの斜視図である。さらに、ギヤボックス５は、ケーシング５０及び１つ又は複数のケーシングカバー５１が省略されて示されている。図７に示される例は、２つの電気モータ（６，６６）を有する実施形態を表している。しかしながら、いくつかのタイプの車両においては、ギヤボックス５のための室（ルーム）／スペースを制限するために、図９に示されるように、単一の電気モータの実施形態が好ましい。

【0111】

図７は、（第１の）電気モータ６の（第１の）モータ軸Ａ６をさらに示している。（第１の）モータ軸Ａ６は、（第１の）電気モータ６のロータがその周りを回転する軸を規定する。同様に、（第２の）モータ軸Ａ６６は、（第２の）電気モータ６６の軸として規定され、（第２の）電気モータ６６のロータがその周りを回転する軸を表す。図７における２つの電気モータ（６，６６）の位置は、例示的なものであり、車両のタイプに応じて異なることがある。例えば、サスペンションアセンブリ及びシャーシ９に起因して、（第１の）電気モータ６の位置は、（第２の）電気モータ６６の位置に対して垂直に配置されてもよい。

【0112】

図７に示されるギヤボックス５の構成は、（第１の）モータ６に係合された２つの分配ギヤ（分配ギヤ１２及び第２の分配ギヤ１４）、２つの伝達ギヤ（伝達ギヤ１３及び第２の伝達ギヤ１５）、及び２つの補助伝達ギヤ（補助伝達ギヤ２１及び第２の補助伝達ギヤ２３）を有する図４の実施形態を表している。図７に示される例示的な実施形態では、（第２の）電気モータ６６は、ギヤボックスに係合されずに、差動アセンブリに係合された減速装置（減速機）５２に係合されている。減速装置は、（変更することができない）固定されたギヤ比を有する。パワートレインアセンブリは、差動アセンブリを選択的にロック／ロック解除するための制御フォーク５３をさらに含んでもよい。他の実施形態（図示せず）では、減速装置５２が省略され、両方の電気モータ（６，６６）がそれぞれ２つのギヤボックスに係合されてもよい。

【0113】

図７に示されるように、（第１の）電気モータ６は、ギヤボックス５の主入力ギヤ１１に係合されるように構成される。したがって、動力は、主入力ギヤ１１を介してギヤボックスの主シャフト１０に伝達される。差動アセンブリは、差動リングホイール７０を有する差動装置を含むものとして規定され得る。差動リングホイール７０は、ギヤボックス５から出た動力を１つ又は複数の駆動輪車軸Ｔに伝達するためにギヤボックス５の出力ギヤ３に回転可能に係合可能である。前述したように、駆動輪車軸Ｔは、左駆動輪シャフト７１及び右駆動輪シャフト７２として規定され得る。左右の駆動輪シャフト（７１，７２）は、それぞれが差動アセンブリの差動クラウンホイールに連結されるように、ギヤボックス５のそれぞれの側に配置されるとよい。

【0114】

図８は、前述のパワートレインアセンブリの側面図である。図示されるように、パワートレインアセンブリは、駆動輪車軸Ｔに対してそれぞれの側に配置された２つの電気モータ（６，６６）を有する実施形態を表す。コンパクトなギヤボックス５を有するパワートレインアセンブリのコンパクトさが、Ｈ１－Ｈ４として規定される高さ／クリアランス、及び、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２として規定される長さによってさらに示されている。軸Ｘは、車両の長手方向の軸を規定し、矢印ＦＷは、車両の前部（例えば、車室又は前側操舵輪車軸（前側操舵輪アクスル））が配置される方向を規定する。軸Ｚは、軸Ｘ及び駆動輪軸Ｔと直交する垂直軸を規定する。

【0115】

高さＨ１は、地面から車両のシャーシ９の上部までのＺ軸に沿った鉛直方向の距離を表している。第２のクリアランスＨ２は、地面から（第２の）電気モータ６６の最下部までのＺ軸に沿った鉛直方向の距離を表している。第３のクリアランスＨ３は、地面からサスペンションアセンブリの最下部（例えば、サスペンションアーム）までのＺ軸に沿った鉛直方向の距離を表している。第４のクリアランスＨ４は、地面から（第１の）電気モータ６の最下部までのＺ軸に沿った距離を表している。

【0116】

長さＬは、（第１の）電気モータ６の（第１の）モータ軸Ａ６と（第２の）電気モータ６６の（第２の）モータ軸Ａ６６との間のＸ軸に沿った長手方向の距離を表している。また、長さＬ１は、（第１の）電気モータ６の（第１の）モータ軸Ａ６と駆動輪車軸Ｔとの間のＸ軸に沿った長手方向の距離を表している。長さＬ２は、（第２の）電気モータ６６の（第２の）モータ軸Ａ６６と駆動輪車軸Ｔとの間のＸ軸に沿った長手方向の距離を表している。

【0117】

例示的な実施形態として、パワートレインアセンブリは、寸法（タイヤサイズ）が３１５／７０ Ｒ２２．５の駆動輪９６を有する車両に組み付けることが可能である。駆動輪９６の寸法は限定されない。これらの寸法は、図８に示されるトランスミッションアセンブリの全体的な寸法及びコンパクトさの１つの考えを示すものである。

【0118】

好ましくは、高さＨ１は、約８５９ｍｍ（確認中（ｔｂｃ））である。クリアランスＨ２は、好ましくは、約２１７ｍｍ（ｔｂｃ）である。クリアランスＨ３は，約２３０（ｔｂｃ）である。クリアランスＨ４は、好ましくは、約２２９ｍｍ（ｔｂｃ）である。長さＬは、好ましくは、約１０７４ｍｍである。長さＬ１は、好ましくは、約４７０ｍｍである。長さＬ２は、好ましくは、約６３３ｍｍである。

【0119】

このようなギヤボックス５とギヤボックス５が組み込まれたパワートレインアセンブリとのそれぞれの寸法が小さいことにより、高いレベルのコンパクト性が達成される。例えば、パワートレインアセンブリが大型トラック車両に組み込まれる場合、シャーシ９とギヤボックス５との間のクリアランスは、より重い負荷に耐えることを可能とし、ギヤボックス５がサスペンションアセンブリに係合される場合、車両は、極めて高い振動に耐えることができ、駆動輪車軸（駆動輪アクスル）Ｔに与えられる高いレベルの動きによって、より大きい衝撃を吸収することができる。このような高いレベルの動きは、パワートレインアセンブリと車両の他の部分（例えば、シャーシ９、サスペンションアセンブリ、バッテリー等）との間の利用可能な室（スペース）によってもたらされる。

【0120】

図９は、１つの（第１の）電気モータ６のみが配置されることを除けば、図５－８の実施形態と実質的に同じである好ましい実施形態を示している。この実施形態は、ギヤボックス５のコンパクト性及び車両内のパワートレインアセンブリのコンパクト性をさらに向上させる。

【0121】

図１０は、第１／第２の軸線（Ａ１，Ａ２）に沿った、ギヤボックス５内に含まれる種々の半径を断面で示す概略図である。図１－２及び図１０に示されるように、主シャフト１０は、主入力ギヤ１１及び分配ギヤ１２の半径Ｒ１１，Ｒ１２、直径Ｄ１－Ｄ４、さらに長さＬ１０によって更に規定することができる。同様に、補助シャフト２０は、補助伝達ギヤ２１及び補助出力ギヤ２２の半径Ｒ２１、Ｒ２２、直径Ｄ２５－Ｄ２９、及び長さＬ２０によってさらに規定することができる。

【0122】

種々の実施形態において、第１のシャフト／補助シャフト（１０，２０）の直径は、ギヤ（３，１３，１５，２１，２２，２３）の半径と同様、異ならせることができる。したがって、ギヤ（３，１３，１５，２１，２２，２３）の半径／直径を変更することによって、実質的に任意のギヤ比をもたらすことが可能である。出力ギヤ３の回転速度はΩ３で表すことができ、従来技術においてよく知られるように、回転速度Ω３は、以下の式を用いて決定することができる。

【0123】

Ω３＝Ω１（Ｒ１３／Ｒ２１）（Ｒ２２／Ｒ３３）

【0124】

ここで、Ω１は，入力ギヤの回転速度である（例えば、間接係合の場合、入力ギヤは、主シャフト１０／主入力ギヤ１１の回転速度と同じ回転速度を持つ伝達ギヤ１３として表すことができる）。Ｒ１３は、伝達ギヤ１３の半径であり、Ｒ２１は、補助伝達ギヤ２１の半径であり、Ｒ２２は，補助出力ギヤ２２の半径であり、Ｒ３３は，出力ギヤ３の半径である。従って、上記の式の個々の半径を変更することによって、異なるギヤ比を達成することができる。

【0125】

加えて、主入力ギヤ１１の半径Ｒ１１は、好ましくは、約１６６ｍｍである。分配ギヤ１２の半径Ｒ１２は、好ましくは、約８６ｍｍである。有利には、他の実施例によれば、回転速度Ω３は、Ω１よりも低くてもよいし（減速ギヤ比）、Ω１と比較して高くてもよい（増速ギヤ比）。

【0126】

さらに図１０に示されるように、主入力ギヤ１１、伝達ギヤ１３、補助伝達ギヤ２１、補助出力ギヤ２２、及び出力ギヤ３の外周面（１１ａ，１３ａ，２１ａ，２２ａ，３ａ）は、互いに係合しているか、入力（例えば、電気モータ６）又は出力（例えば、差動リングホイール７０）のいずれかに係合するものとして示されている。より具体的には、主入力ギヤ１１の外周面１１ａは、電気モータ６のロータの外周面に係合している。伝達ギヤ１３の外周面１３ａは、補助伝達ギヤ２１の外周面２１ａに係合している。また、補助出力ギヤ２２の外周面２２ａは、出力ギヤ３の外周面３ａに係合している。さらに、出力ギヤ３は、その外周面３ａが差動アセンブリの差動リングホイール７０に係合している。

【0127】

有利には、互いに対応するギヤホイールの外周面（１１ａ，１３ａ，２１ａ，２２ａ，３ａ）は、ヘリカルタイプの歯（螺旋歯）を有するとよい。螺旋歯は、ギヤボックス５の差動中にギヤボックス５によって発生する騒音を効果的に低減する。

【0128】

さらに、前述のギヤボックス５及びこのようなギヤボックス５が組み込まれたパワートレインアセンブリは、少なくとも２５０ｋＷの動力を伝達することができる。より好ましくは、伝達される動力は、少なくとも３００ｋＷとすることができる。伝達トルクに関して、ギヤボックス５又はこのようなギヤボックス５が組み込まれたトランスミッションアセンブリは、少なくとも６００Ｎ・ｍ、好ましくは、少なくとも７５０Ｎ・ｍのトルクを伝達することができる。

【0129】

したがって、前述のギヤボックス５及びトランスミッションアセンブリは、種々の形式の車両、好ましくは、電気トラック又はバス／ハイブリッドトラック又はバスのような電気自動車／ハイブリッド車両のためのコンパクトな解決策をもたらすこととなる。ギヤボックス５（及びトランスミッションアセンブリ）は、特定の条件下で追加の牽引力をもたらすために、牽引車両の動力とは無関係に、追加の動力源としてトレーラーにも適している。ギヤボックス５の短い軸方向の長さによって、ギヤボックス５は、他の部品（バッテリー、荷台／空力装置、サスペンションアセンブリ等）に必要とされるスペースを制限することなく、種々の寸法の電気自動車／ハイブリッド車に装着することができる。このように、本明細書は、種々の形式の車両用の小形、コンパクト、及び軽量のギヤボックス５のための解決策を提案するものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】