特表 2022-526521 車両のための駆動ユニットおよび車両のための駆動ユニットを作動させる方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-05-25

(54)【発明の名称】車両のための駆動ユニットおよび車両のための駆動ユニットを作動させる方法

(51)【国際特許分類】

   B60K 6/547 20071001AFI20220518BHJP

   B60K 6/442 20071001ALI20220518BHJP

   B60K 6/36 20071001ALI20220518BHJP

   B60K 17/04 20060101ALI20220518BHJP

【ＦＩ】

B60K6/547

B60K6/442 ZHV

B60K6/36

B60K17/04 G

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021557173

(86)(22)【出願日】2020-03-24

(85)【翻訳文提出日】2021-09-24

(86)【国際出願番号】 EP2020058194

(87)【国際公開番号】W WO2020193564

(87)【国際公開日】2020-10-01

(31)【優先権主張番号】102019204299.6

(32)【優先日】2019-03-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519453607

【氏名又は名称】ヴィテスコ テクノロジーズ ジャーマニー ゲー・エム・ベー・ハー

【氏名又は名称原語表記】Ｖｉｔｅｓｃｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｇｅｒｍａｎｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓｓｔｒａｓｓｅ １２，９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ローガー ポールマン

(72)【発明者】

【氏名】クラウス ライプニッツ

(72)【発明者】

【氏名】クラウス ミュールバウアー

(72)【発明者】

【氏名】キアラシュ サブゼワリ

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス リーデル

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル シェーネベルガー

【テーマコード（参考）】

3D039

3D202

【Ｆターム（参考）】

3D039AA04

3D039AB01

3D039AB04

3D039AB26

3D039AC38

3D039AC77

3D202AA02

3D202EE13

3D202FF08

(57)【要約】

本発明は、車両（Ｆ）のための駆動ユニット（１）であって、内燃機関（２）と、少なくとも１つの電気モータ（３）と、内燃機関（２）のための、および電気モータ（３）のためのそれぞれ１つの別個の入力軸（Ｅ１，Ｅ２）を有したトランスミッション（４）と、を備えており、電気モータ（３）は、トランスミッション（４）の被駆動ユニット（５）に固定的に連結されており、トランスミッション（４）がニュートラル位置（Ｎ）にあるとき、電気モータ（３）と被駆動ユニット（５）との間の動力伝達が遮断されない、駆動ユニット（１）に関する。本発明はさらに、このような駆動ユニット（１）を作動させる方法に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両（Ｆ）のための駆動ユニット（１）であって、
内燃機関（２）と、
少なくとも１つの電気モータ（３）と、
前記内燃機関（２）のための、および前記電気モータ（３）のためのそれぞれ１つの個別の入力軸（Ｅ１，Ｅ２）を有したトランスミッション（４）と、
を備えており、
前記電気モータ（３）は、被駆動ユニット（５）に固定的に連結されており、前記トランスミッション（４）がニュートラル位置（Ｎ）にあるとき、前記電気モータ（３）と前記被駆動ユニット（５）との間の動力伝達が中断されない、駆動ユニット（１）。

【請求項2】

前記トランスミッション（４）は、前記車両（Ｆ）の各発進過程の際に、ニュートラル位置（Ｎ）にある、請求項１記載の駆動ユニット（１）。

【請求項3】

前記トランスミッション（４）は、複数の伝動ギヤ段（Ｇ１～Ｇ４）を備えた、歯車伝動される、オートメーティッドマニュアルトランスミッションとして形成されている、請求項１または２記載の駆動ユニット（１）。

【請求項4】

前記トランスミッション（４）は、
前記内燃機関（２）に機能的に連結されるドライブシャフト（Ａ）と、
前記ドライブシャフト（Ａ）に対して平行に配置されていて、前記ドライブシャフトに係合可能なカウンタシャフト（Ｖ）であって、被駆動ユニット（５）を直接駆動することができる、歯車伝動される最終変速比を含むカウンタシャフト（Ｖ）と、
少なくとも１つの伝動ギヤ段（Ｇ１～Ｇ４）のシフトのための少なくとも１つの噛み合いクラッチ（Ｋ１，Ｋ２）と、
をさらに含む、請求項３記載の駆動ユニット（１）。

【請求項5】

前記電気モータ（３）は、前記カウンタシャフト（Ｖ）を介して前記被駆動ユニット（５）に連結されている、請求項４記載の駆動ユニット（１）。

【請求項6】

前記電気モータ（３）は、第１の伝動ギヤ段（Ｇ１）のための、前記少なくとも１つの噛み合いクラッチ（Ｋ２）によって相対回動不能に前記ドライブシャフト（Ａ）に接続可能な歯車（Ｚ３）を介して、前記カウンタシャフト（Ｖ）に接続されている、請求項４または５記載の駆動ユニット（１）。

【請求項7】

前記少なくとも１つの噛み合いクラッチ（Ｋ２）が開放状態にあるとき、前記第１の伝動ギヤ段（Ｇ１）のための前記歯車（Ｚ３）は、前記ドライブシャフト（Ａ）に対して回転可能である、請求項６記載の駆動ユニット（１）。

【請求項8】

前記電気モータ（３）の回転数と、前記被駆動ユニット（５）の回転数との間の変速比の値は、１よりも大きい、請求項１から７までのいずれか１項記載の駆動ユニット（１）。

【請求項9】

前記ドライブシャフト（Ａ）は、電気的なスタータジェネレータ（６）に連結されている、請求項４から８までのいずれか１項記載の駆動ユニット（１）。

【請求項10】

請求項１から９までのいずれか１項記載の駆動ユニット（１）を作動させる方法であって、トランスミッション（４）がニュートラル位置（Ｎ）にあるとき、被駆動ユニット（５）を駆動するための力をもっぱら電気モータ（３）から伝達する、方法。

【請求項11】

各発進過程の際に、前記トランスミッション（４）をニュートラル位置（Ｎ）にもたらし、
ゼロよりも大きな予め規定された速度を超えてから、伝動ギヤ段（Ｇ１）を介して内燃機関（２）を連結し、前記被駆動ユニット（５）を駆動するための力を前記内燃機関（２）から伝達する、請求項１０記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両のための駆動ユニットに関する。本発明はさらに、このような駆動ユニットを作動させる方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来技術により、車両のための駆動ユニット、例えばハイブリッド駆動ユニットと、それを作動させる方法とが、一般的に知られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の根底にある課題は、従来技術に対して改善された、特にコンパクトな、車両のための駆動ユニットを提供することである。本発明の根底にある課題はさらに、このような駆動ユニットを作動させる適切な方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

駆動ユニットに関してこの課題は、本発明によれば、請求項１記載の特徴によって解決される。方法に関してこの課題は、本発明によれば、請求項１０記載の特徴によって解決される。

【0005】

本発明の好適な構成は、従属請求項の対象である。

【0006】

本発明による、車両のための駆動ユニットは、内燃機関と、少なくとも１つの電気モータと、内燃機関のための、および電気モータのためのそれぞれ１つの個別の入力軸を有したトランスミッションと、を備える。この場合、電気モータは、トランスミッションの被駆動ユニットに固定的に連結されており、トランスミッションがニュートラル位置にあるとき、電気モータと被駆動ユニットとの間の動力伝達が遮断されない。

【0007】

駆動ユニットは、車両のためのハイブリッド駆動装置として形成されており、内燃機関がトランスミッションから機能的に分離されている場合に、車両の純粋に電気的な運転を可能とする。電気モータが被駆動ユニットに固定的に連結されていることにより、電気モータをトランスミッションに機能的に連結させるための連結エレメントが不要である。換言すると、電気モータは、分離ユニットなしに、直接、被駆動ユニットに減速比で連結されている。したがって、トランスミッションを簡単かつコンパクトに製作することができるので、駆動ユニットは従来の駆動ユニットよりも安価である。さらに、このトランスミッションの所要スペースは、従来のハイブリッド駆動装置のトランスミッションよりも小さい。

【0008】

一実施例によれば、トランスミッションは、車両の各発進過程の際にニュートラル位置にある。したがって、各発進過程の際、車両は必然的に電気駆動される。これには、車両の発進の際に、内燃機関の機能的な連結のために用いられるいわゆる発進クラッチが不要であるという利点がある。これによりさらに、トランスミッションのコンパクトな設計が改善される。さらには、所定の速度の超過後に、車両が内燃機関によって駆動されるときには、内燃機関によって生じるトルクに、電気モータによって生じるトルクを加えることができる。換言すると、電気モータによって生じるトルクを、走行運転中、内燃機関を増強するために、すなわち支援するために使用することができる。

【0009】

トランスミッションは特に、複数の伝動ギヤ段を備えた、歯車伝動される、オートメーティッドマニュアルトランスミッションとして形成されている。オートメーティッドマニュアルトランスミッションは、比較的単純な機械的構造および良好な効率の点で優れている。さらに、伝動ギヤ段数を従来技術に対して減らすことができる。このように形成された駆動ユニットのためには、例えば、４つの伝動ギヤ段数で十分であり、この場合、走行快適性は、従来の駆動ユニットに対して遜色ない。２つ、または３つの伝動ギヤ段数も考えられる。

【0010】

トランスミッションはさらに、内燃機関に機能的に連結された、特に共に動くように連結されたドライブシャフトを含む。このドライブシャフトに、係合可能なカウンタシャフトが、特に歯車を介して、このドライブシャフトに対して平行に配置されている。平行に配置されたカウンタシャフトによって、トランスミッションの動力伝達時のドライブシャフトの回転数を減らすことができ、トルクを高めることができる。カウンタシャフトはこの場合、被駆動ユニットを直接駆動することができる、歯車伝動される最終変速比を含む。この被駆動ユニットは、車両の駆動輪用の、例えば前輪駆動輪用の車軸ドライブシャフトを駆動する、ディファレンシャルトランスミッションである。

【0011】

さらに、トランスミッションは、少なくとも１つの伝動ギヤ段のシフトのために、少なくとも１つの噛み合いクラッチを含む。噛み合いクラッチは、簡単に、ひいては安価に製作可能であり、駆動ユニットのトランスミッションの簡単かつコンパクトな構造を促進する。

【0012】

さらに、電気モータは、カウンタシャフトを介して被駆動ユニットに連結されている。これにより、電気モータは、内燃機関に連結されたドライブシャフトとは独立して、被駆動ユニットを駆動することができる。

【0013】

さらなる実施形態によれば、電気モータは、第１の伝動ギヤ段のための、少なくとも１つの噛み合いクラッチによって相対回動不能にドライブシャフトに接続可能な歯車を介して、カウンタシャフトに接続されている。これにより電気モータは、内燃機関のために既に使用されているトランスミッション構成要素によって、カウンタシャフトに連結される。１つのトランスミッション構成要素のこのような多重利用により、トランスミッションの所要構成スペースはさらに減少する。

【0014】

少なくとも１つの噛み合いクラッチが開放状態にあるとき、第１の伝動ギヤ段のための歯車は、ドライブシャフトに対して回転可能である。特に、噛み合いクラッチが開放されていて、内燃機関がトランスミッションから機能的に分離されている場合には、第１の伝動ギヤ段のための歯車からドライブシャフトには力は伝達されない。これにより、第１の伝動ギヤ段のための歯車は、トランスミッションへの内燃機関の連結のためにも、トランスミッションへの電気モータのみの連結のためにも利用することができる。したがって、電気モータは、噛み合いクラッチが一時的に開かれているシフトプロセス中に、駆動アッセンブリとしての機能も行うことができる。これにより、コストのかかるシンクロユニットを省きながら、牽引力を損なうことなくシフトが可能である。

【0015】

電気モータと被駆動ユニットとの連結はさらに、トランスミッションにおける動力伝達の方向で回転数が減少するが伝達トルクは増大する、いわゆる減速比により行われる。このために、電気モータの回転数と、被駆動ユニットの回転数との間の変速比の値は、１よりも大きい。これにより、電気モータの回転数を、良好な発進作動のために必要なタイヤの回転数に変換することができる。さらには、ギヤ段変更の際のトルクの低下を、遮断することなく電気モータにより補償することができる。

【0016】

本発明による駆動ユニットを作動させる方法では、トランスミッションがニュートラル位置にあるとき、被駆動ユニットを駆動するための力をもっぱら電気モータから伝達する。したがって、内燃機関がトランスミッションに機能的に連結されていない場合は、純粋に電気的な車両の駆動が可能である。トランスミッションからの内燃機関の機能的な分離、ひいては、駆動アッセンブリとしてもっぱら電気モータのみを連結することは、この場合、電気モータが、分離ユニットを用いずに被駆動ユニットに、減速比を介して直接連結されていることにより、簡単に可能である。

【0017】

方法の一実施形態によれば、各発進過程の際に、トランスミッションをニュートラル位置にもたらし、ゼロよりも大きな予め規定された速度を超えてからは、被駆動ユニットを駆動するための力を内燃機関によって伝達する。したがって、車両の各発進過程は電気的に駆動されるので、内燃機関をトランスミッションに機能的に連結するための発進クラッチを省くことができる。これにより、従来技術に対して減少した所要構成スペースで、トランスミッションのコンパクトかつ簡単な設計が可能となり、したがってより安価な駆動ユニットが可能となる。

【0018】

発進過程後のより高い速度のために、内燃機関が駆動アッセンブリとして使用される。この場合、ゼロよりも大きな予め規定された速度を超えてからは、内燃機関が伝動ギヤ段を介してカウンタシャフトに連結されるので、被駆動ユニットを駆動するための力は、付加的にまたはもっぱら内燃機関によって伝達される。さらに、シフトプロセス中は、電気モータが駆動アッセンブリとしての機能を行うことができるので、シフト中のトルクの低下はほぼ回避可能である。

【0019】

本発明の実施例を、以下に図面に基づき詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】駆動ユニットを備えた車両を概略的に示す図である。

【図2】車両のための駆動ユニットを概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

互いに対応する部分には、全図において同じ符号が付与されている。

【0022】

図１は、駆動ユニット１を備えた車両Ｆを、著しく簡略化した図で示している。図２は、車両Ｆの駆動ユニット１を、内燃機関２、電気モータ３、トランスミッション４、および被駆動ユニット５と共に概略的に示している。

【0023】

駆動ユニット１は、車両Ｆのための、特に自動車のためのハイブリッド駆動装置を形成しており、例えば、横方向または長手方向で組み込まれたフロント駆動アッセンブリを備えたフロントドライブとして、またはリヤドライブとして使用することができる。車両Ｆは、例えば乗用車、オフロード車、商用車、またはオートバイである。

【0024】

駆動アッセンブリとして、駆動ユニット１は、図示した実施例では、内燃機関２と電気モータ３とを有している。内燃機関２と電気モータ３とはそれぞれ、固有の入力軸Ｅ１，Ｅ２によって、トランスミッション４に連結されている。電気モータ３は、被駆動ユニット５に固定的に連結されており、トランスミッション４がニュートラル位置Ｎにあるとき、電気モータ３と被駆動ユニット５との間の動力伝達は遮断されない。

【0025】

さらに、内燃機関２のための入力軸Ｅ１に連結されていてこの入力軸に対して同軸に延びる、トランスミッション４のドライブシャフトＡは、電気的なスタータジェネレータ６に連結されており、このスタータジェネレータは、内燃機関２を始動させ、シンクロ化を支援し、車両Ｆの運転時にはジェネレータとして使用される。この場合、駆動ユニット１は、例えば、いわゆる、Ｐ１配列およびＰ３配列からなる組み合わせを含む並列式のハイブリッド駆動装置を形成する。

【0026】

配列の呼称は、駆動ユニット１内の電気モータ３の組込み場所に依存する。図示した実施例では、電気モータ３が直接、トランスミッション４の被駆動部に連結されているので（より詳しい後述参照）、Ｐ３配列となっている。Ｐ１配列との組み合わせは、ドライブシャフトＡに固定的に接続されている付加的な電気的なスタータジェネレータ６の結果として生じる。

【0027】

以下に詳しく記載するトランスミッション４は、従来技術により公知のオートメーティッドマニュアルトランスミッション、特に形状接続的な切替エレメントを備えた多経路式スパーギヤトランスミッションに基づく。

【0028】

図示したトランスミッション４では、ドライブシャフトＡに対して平行に延在するように、いわゆるカウンタシャフトＶが配置されており、このカウンタシャフトは同時にトランスミッション４の出力軸を成しており、２つの歯車Ｚ１，Ｚ２からなる最終変速比を介して直接被駆動ユニット５を駆動している。この被駆動ユニット５は例えば、自動車の駆動輪用の、例えば前輪駆動輪用の車軸ドライブシャフトを駆動する、ディファレンシャルトランスミッションである。

【0029】

ドライブシャフトＡ上には複数の歯車Ｚ３～Ｚ６が配置されており、これらの歯車は、カウンタシャフトＶ上に配置されている歯車Ｚ７～Ｚ１０と対になって常に噛み合っており、ひいては様々なギヤ段のための様々な変速比を提供する。図示した実施例では、トランスミッション４は、４つの伝動ギヤ段Ｇ１～Ｇ４を有している。代替的に、トランスミッション４は、４つよりも少ない伝動ギヤ段Ｇ１～Ｇ４を、例えば２つのまたは３つの伝動ギヤ段Ｇ１～Ｇ４を有していてもよい。４つの伝動ギヤ段Ｇ１～Ｇ４よりも多いことも考えられる。

【0030】

歯車対ごとに、歯車Ｚ３～Ｚ１０のうちのそれぞれ一方が、相応の軸、すなわちドライブシャフトＡまたはカウンタシャフトＶ上に相対回動不能に配置されていて、歯車Ｚ３～Ｚ１０のうちのそれぞれ他方が自由回転するようにかつ軸方向で位置固定されて相応の軸上に配置されている。

【0031】

図示した実施例では、第４の伝動ギヤ段Ｇ４のための歯車対は、ドライブシャフトＡ上に固定的に配置された歯車Ｚ６（固定歯車とも呼ばれる）と、カウンタシャフトＶ上に可動に配置された歯車Ｚ１０（空転歯車とも呼ばれる）とを含む。ドライブシャフトＡ上に固定的に配置された歯車Ｚ６はさらに、スタータジェネレータ６の入力軸Ｅ３に接続されている歯車Ｚ１１に常に噛み合っている。可動に配置された歯車Ｚ１０は特に、カウンタシャフトＶの、例えば中空軸として形成されたシャフト区分Ｖ１上に配置されていて、このシャフト区分は、カウンタシャフトＶ上に相対回動不能にかつ軸方向摺動可能に取り付けられている第１の噛み合いクラッチＫ１を含んでいる。

【0032】

第３の伝動ギヤ段Ｇ３のための歯車対は、ドライブシャフトＡ上に固定的に配置された歯車Ｚ５と、カウンタシャフトＶ上に可動に配置された歯車Ｚ９とを含む。可動に配置された歯車Ｚ９も、カウンタシャフトＶの、第１の噛み合いクラッチＫ１を含む別のシャフト区分Ｖ２上に配置されている。

【0033】

第２の伝動ギヤ段Ｇ２のための歯車対は、ドライブシャフトＡ上に可動に配置された歯車Ｚ４を含み、この歯車は、ドライブシャフトＡの、例えば中空軸として形成されたドライブシャフト区分Ａ１上に配置されている。このドライブシャフト区分Ａ１は、第２の噛み合いクラッチＫ２を含む。第２の伝動ギヤ段Ｇ２のための歯車対はさらに、カウンタシャフトＶ上に固定的に配置された歯車Ｚ８を含む。

【0034】

第１の伝動ギヤ段Ｇ１のための歯車対は、ドライブシャフトＡ上に可動に配置されていて、同じくドライブシャフトＡの、第２の噛み合いクラッチＫ２を含むさらなるドライブシャフト区分Ａ２上に配置された歯車Ｚ３と、カウンタシャフトＶ上に固定的に配置された歯車Ｚ７とを含む。

【0035】

噛み合いクラッチＫ１，Ｋ２は、伝動ギヤ段Ｇ１～Ｇ４のシフトのために用いられる。この場合、噛み合いクラッチＫ１，Ｋ２は、ドライブシャフトＡ上にまたはカウンタシャフトＶ上に相対回動不能に配置されているそれぞれ１つの第１の噛み合いエレメントＫ１．１，Ｋ２．１を有している。特に、第１の噛み合いエレメントＫ１．１，Ｋ２．１は、これらがドライブシャフトＡまたはカウンタシャフトＶと一緒に回転するように、しかしながらドライブシャフトＡまたはカウンタシャフトＶに対して軸方向では摺動可能であるように配置されている。

【0036】

噛み合いクラッチＫ１，Ｋ２はさらに、それぞれ２つの第２の噛み合いエレメントＫ１．２，Ｋ２．２を有しており、これらの第２の噛み合いエレメントはそれぞれ、第１の噛み合いエレメントＫ１．１，Ｋ２．１と同軸に対向して、ドライブシャフトＡ上にまたはカウンタシャフトＶ上に配置されている。さらに、第２の噛み合いエレメントＫ１．２およびＫ２．２は、歯車Ｚ９，Ｚ１０またはＺ３，Ｚ４と一体に形成されている。すなわち、例えば、一方の噛み合いクラッチＫ２の一方の第２の噛み合いエレメントＫ２．２は、第１の伝動ギヤ段Ｇ１の歯車Ｚ３と一体に形成されている。この噛み合いクラッチＫ２の他方の第２の噛み合いエレメントＫ２．２は、第２の伝動ギヤ段Ｇ２の歯車Ｚ４と一体に形成されており、他方の噛み合いクラッチＫ１の一方の第２の噛み合いエレメントＫ１．２は、第３の伝動ギヤ段Ｇ３の歯車Ｚ９と一体に形成されている。他方の噛み合いクラッチＫ１の他方の第２の噛み合いエレメントＫ１．２は、第４の伝動ギヤ段Ｇ４の歯車Ｚ１０と一体に形成されている。

【0037】

第１の噛み合いエレメントＫ２．１の、歯車Ｚ３，Ｚ４に面した表面はそれぞれ、詳しくは図示されていない複数の噛み合い歯列を有している。同様に、第２の噛み合いエレメントＫ２．２の、それぞれ第１の噛み合いエレメントＫ２．１に面した表面には、対応する複数の噛み合い歯列が形成されており、これにより噛み合い歯列は互いに噛み合うことができる。

【0038】

図２に示した実施例では、両噛み合いクラッチＫ１，Ｋ２は開放状態で示されている。すなわち、トランスミッション４はニュートラル位置Ｎにあり、この場合、シフト可能な歯車Ｚ３，Ｚ４のいずれもドライブシャフトＡに接続されておらず、シフト可能な歯車Ｚ９，Ｚ１０のいずれもカウンタシャフトＶに接続されていない。したがって、内燃機関２からドライブシャフトＡには力は伝達されない。したがって、内燃機関２は機能的にトランスミッション４に連結されていない、またはトランスミッション４と共に動くようには連結されていない。

【0039】

第１の伝動ギヤ段Ｇ１のシフトのために、第２の噛み合いクラッチＫ２は、第１の伝動ギヤ段Ｇ１のための歯車Ｚ３の方向に動かされる。これにより、第１の噛み合いエレメントＫ２．１の噛み合い歯列と、第１の伝動ギヤ段Ｇ１の歯車Ｚ３と一体に形成された第２の噛み合いエレメントＫ２．２の噛み合い歯列とは互いに噛み合わせられる。その結果、第１の伝動ギヤ段Ｇ１のための歯車Ｚ３が、第２の噛み合いクラッチＫ２を介して相対回動不能にドライブシャフトＡに接続されるので、カウンタシャフトＶは、第１の伝動ギヤ段Ｇ１のための歯車対によって、機能的に歯車Ｚ１，Ｚ２に接続され、したがって共に動くように連結させられる。トランスミッション４は今や、第１のギヤ位置にシフトされている。

【0040】

車両Ｆの走行中に、第２の伝動ギヤ段Ｇ２のシフトのために、例えば、第２の噛み合いクラッチＫ２の第１の噛み合いエレメントＫ２．１は、第２の伝動ギヤ段Ｇ２のための歯車Ｚ４の方向に動かされ、第１の噛み合いエレメントＫ２．１の噛み合い歯列と、第２の伝動ギヤ段Ｇ２の歯車Ｚ４と一体に形成された第２の噛み合いエレメントＫ２．２の噛み合い歯列とは、互いに噛み合わせられる。その結果、第２の伝動ギヤ段Ｇ２のための歯車Ｚ４が、第２の噛み合いクラッチＫ２を介して相対回動不能にドライブシャフトＡに接続されるので、カウンタシャフトＶは、第２の伝動ギヤ段Ｇ２のための歯車対によって、機能的に、特に共に動くように歯車Ｚ１，Ｚ２に接続される。トランスミッション４は今や、第２のギヤ位置にシフトされている。

【0041】

第３の伝動ギヤ段Ｇ３および第４の伝動ギヤ段Ｇ４のシフトのために、第１の噛み合いクラッチＫ１と同様に、上述した工程形式が行われる。

【0042】

従来の駆動ユニット１では、シフトプロセスを穏やかに行うために、例えば、噛み合いクラッチＫ１，Ｋ２の側方に配置される同期化リングの形態のシンクロ機構が使用されている。このようなシンクロ機構は、ギヤ段が入れられる前に、相応の歯車Ｚ１～Ｚ１３の回転数を、相応のシャフトの回転数に適合させる。本発明による駆動ユニット１では、このような形式のシンクロユニットを省くことができる。

【0043】

さらに、シフトプロセス中は、電気モータ３が駆動ユニット１に固定的に連結されていることに基づき、車両Ｆの駆動を行い、これにより、シフトプロセス中に通常生じるトルクの低下を補償することができる。このために、電気モータ３はカウンタシャフトＶに直接、ひいてはトランスミッション４の最終変速比を含む、被駆動ユニット５を駆動制御する歯車Ｚ１，Ｚ２に直接、接続可能である。これについて、以下に詳しく説明する。

【0044】

電気モータ３は、例えば電気的な牽引機である。電気モータ３は、別個の入力軸Ｅ２を介してトランスミッション４に機械的に接続されている。このために、トランスミッション４は、歯車Ｚ１２，Ｚ１３を含む中間歯車対を有している。歯車Ｚ１３は、第１の伝動ギヤ段Ｇ１の、ドライブシャフトＡ上に配置された歯車Ｚ３に常に噛み合っており、歯車Ｚ３はさらに、第１の伝動ギヤ段Ｇ１の、カウンタシャフトＶ上に配置された歯車Ｚ７に常に噛み合っている。

【0045】

第２の噛み合いクラッチＫ２が開放状態にある場合には、トランスミッション４はニュートラル位置Ｎにあり、内燃機関２はトランスミッション４に機能的に連結されていない。すなわち、力の伝達は、電気モータ３から直接、カウンタシャフトＶへと行われ、カウンタシャフトＶは、最終変速比を介して歯車Ｚ１，Ｚ２によって被駆動ユニット５を駆動する。換言すると、内燃機関２が、トランスミッション４に機能的に連結されていない限りは、電気モータ３は、被駆動ユニット５を直接駆動する。

【0046】

したがって、電気モータ３は固定的に、すなわち、固定された変速比でトランスミッション４に接続されており、電気モータ３のみが駆動アッセンブリとしてトランスミッション４に接続されている限りは、伝動ギヤ段Ｇ１～Ｇ４の切替は不可能である。

【0047】

変速比は、駆動アッセンブリ、この場合、電気モータ３の回転数と、被駆動ユニット５の回転数との商として定義される。変速比の値が１よりも大きい場合は、いわゆる減速比と呼ばれ、この場合、トランスミッション４における動力伝達の方向で回転数が減少するが伝達トルクは増大する。駆動ユニット１の図示した実施例では、電気モータ３は、減速比で被駆動ユニット５に連結されている。

【0048】

図示した実施例によりさらにわかるように、トランスミッション４は発進クラッチを有していない。したがって、発進過程では車両Ｆの駆動は必然的に電気モータ３によって行われる。所定の走行速度を超えると、第１の伝動ギヤ段Ｇ１に入れることができるので、内燃機関２は機能的にトランスミッション４に接続される。電気モータ３は、トランスミッション４との固定的な接続により、どの時点でもトランスミッションに接続されているので、発進過程に加えて付加的に、シフトプロセス中に一時的に、車両Ｆのための駆動アッセンブリとして使用することもできる。さらに、車両Ｆの後退走行過程は電気モータ３によって駆動されるので、トランスミッション４ではバックギヤを省くこともできる。

【0049】

発進クラッチの省略、ならびに例えばシンクロ機構およびバックギヤのような、コストのかかるトランスミッション構成要素の省略により、駆動ユニット１の特にコンパクトな設計が可能となり、特に、トランスミッション４を従来技術よりも単純化することができ、ひいてはより安価に製造することができる。走行快適性は、電気モータ３を駆動アッセンブリとして一時的に使用することに基づき、ほとんどまたは全く制限されない。これは特に、電気モータ３が、車両Ｆの電気運転、快適に行うことができる発進過程、およびシフトを、ほぼトルクの低下なしに可能とすることにより達成される。

【0050】

電気モータ３が、第１の伝動ギヤ段Ｇ１のための歯車対を介して被駆動ユニット５に接続可能であることにより、コンパクトな設計がさらに促進される。特に、ドライブシャフトＡ上に可動に配置された歯車Ｚ３は、トランスミッション４の切替エレメントとしても、被駆動ユニット５への電気モータ３の連結のための中間歯車としても使用される。したがって、これにより、内燃機関２のために既に設けられていたトランスミッション構成要素を、電気モータ３から被駆動ユニット５への動力伝達のために利用することができる。

【0051】

さらに、ドライブシャフトＡ上に可動に配置された歯車Ｚ３，Ｚ４および対向する被駆動ユニット５の配置により、車両Ｆのホイールセット幅を小さくすることができる。これによりさらに、電気モータ３用の中間歯車としての歯車Ｚ３の利用が可能となる。

【0052】

第３の伝動ギヤ段Ｇ３および第４の伝動ギヤ段Ｇ４の、カウンタシャフトＶ上に可動に配置された歯車Ｚ９，Ｚ１０の配置により、構成スペース上の理由から、ならびにトランスミッション４の必要な変速比を実現するために、スタータジェネレータ６の直接的な接続が可能となる。

【0053】

記載した駆動ユニット１は、代替的に、直列式のハイブリッド駆動装置としても使用することができる。この場合、内燃機関２が作動中の状態で、トランスミッション４がニュートラル位置Ｎにあり、内燃機関２が被駆動ユニット５と連結されておらず、車両Ｆのバッテリ（図示せず）がスタータジェネレータ６から充電される場合に、電気モータ３と被駆動ユニット５との間の動力伝達が遮断されない。代替的にまたは付加的に、スタータジェネレータ６は、電気モータ３のためのエネルギを直接提供することもできる。

【0054】

この場合、スタータジェネレータ６は、シフトプロセスにおいて内燃機関２の回転数同期化のためにも使用される。これにより、ここでも機械的なシンクロ機構要素を省くことができるので、構成スペースの削減、トランスミッション４のコスト削減、ならびにトランスミッション損失の低減が可能となる。

【0055】

さらに、スタータジェネレータ６によって、クランクシャフトスタータ、特に始動電動機、および従来のオルタネータを省くことができる。特に、スタータジェネレータ６が、内燃機関２のドライブシャフトＡに、第４の伝動ギヤ段Ｇ４の、ドライブシャフトＡ上に固定的に配置された歯車Ｚ６を介して接続されていることにより、必要な変速比および構成スペースを考慮しながら、最小限の追加部品数で、トランスミッション４にスタータジェネレータ６を統合することができる。

【符号の説明】

【0056】

１ 駆動ユニット
２ 内燃機関
３ 電気モータ
４ トランスミッション
５ 被駆動ユニット
６ 電気的なスタータジェネレータ
Ａ ドライブシャフト
Ａ１，Ａ２ ドライブシャフト区分
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ 入力軸
Ｆ 車両
Ｇ１～Ｇ４ 伝動ギヤ段
Ｋ１，Ｋ２ 噛み合いクラッチ
Ｋ１．１，Ｋ２．１ 第１の噛み合いエレメント
Ｋ２．１，Ｋ２．２ 第２の噛み合いエレメント
Ｎ ニュートラル位置
Ｖ カウンタシャフト
Ｖ１，Ｖ２ シャフト区分
Ｚ１～Ｚ１３ 歯車

【図1】

【図2】

【国際調査報告】