JP2012522939A - 横方向の自由度を有するギヤユニット - Google Patents

Abstract

被動内歯車（１９）に対して同軸に支承された第２の遊星キャリヤ（２３，２５）が設けられており、遊星歯車（１７，１８）が、軸方向に、第１の遊星キャリヤ（２２，２３）と第２の遊星キャリヤ（２４，２５）間に配設されていることを特徴とする、
ギヤユニット（５）が、駆動ピニオン（２１）を有する駆動軸（１１）と、これに対して平行な、被動内歯車（１９）を有する被動軸（２７）とを有し、駆動軸（１１）と被動軸（２７）が、横方向（９）に反対方向に移動可能であり、ギヤユニット（５）が、更に、少なくとも遊星歯車（１７，１８）を備え、この遊星歯車が、駆動ピニオン（２１）と被動内歯車（１９）と係合し、遊星キャリヤ（２２，２４）の遊星軸（２８，２９）に支承され、遊星キャリヤ（２２，２４）が、更にまた、駆動ピニオン（２１）と同軸に支承されている、特にホイール用のギヤユニット（５）。
このギヤユニット（５）は、設置スペース必要量が最小である場合に、駆動部と被動部間の横方向の切離しを可能にし、同時に、高いトルクが伝達可能であり、例えば、ホイールハブモータを、駆動されるホイールのバウンド運動に関してホイール懸架装置から完全に切り離すことが可能になり、これにより、ホイールハブ駆動装置のバネ荷重を受けてない質量を決定的に低減することができる。

Description

本発明は、ギヤユニットの駆動軸と被動軸が横方向に互いに相対的に移動可能である、特にホイールを駆動するためのギヤユニットに関する。

駆動軸が被動軸に対して相対的に横方向にもしくは並進的に可動である、即ち、駆動軸と被動軸が同時にトルクを伝達する時に反対方向に本質的に平行に移動できる、駆動トルクを伝達するためのギヤユニットが公知である。このようなギヤユニットの例は、ホイール懸架部のサイドシャフトもしくはカルダン軸であり、チェーン又はベルトを有する特殊な駆動係もそうである。

しかしながら、並進的な運動自由度を有するこのような公知のギヤユニットは、一方で費用がかかり、他方で、両軸の並進的な反対方向の可動性を実現するために著しい周辺設置スペースを、特に軸方向又は半径方向に必要とする。加えて、構成に応じて、これら公知のギヤユニットは、所定の、一般的に回転を行なう、回転中心を中心とした旋回運動に限定され、これにより、厳密に言えば、更にまた付加的な構造上の費用を意味する動力伝達要素（ベルト、チェーン、カルダンジョイント）の長さを相殺するための措置を何ら取らない場合には、両軸の運動の純並進的な動きを可能にしない。

更に、自動車のホイールを駆動するためにこのようなギヤユニットを使用する例では、駆動系とホイール懸架装置／ホイールガイドから成る全システムを考慮すべきであり、この場合、ホイールガイドのために必要なホイール懸架装置は、通常、多数のコントロールアームを、例えば長手方向のコントロールアーム、斜め方向のコントロールアーム、横方向のコントロールアーム又は結合用のコントロールアームを備える。

付属する駆動系は、自動車において、通常は、フランジ固定されたマニュアルトランスミッション又はオートマチックトランスミッションを有する内燃機関と、１つ又は２つの駆動軸と、ホイールに通じるサイドシャフトが付属した１つ又は複数のディファレンシャルとを有する。これらの構成要素は、特にホイールガイドコントロールアームとサイドシャフトを有し、従ってホイール懸架装置に付設されている場合は、自動車のホイールの領域内で著しい設置スペース占め、この設置スペースは、他の目的にもはや使用可能でなく、これにより、乗員、荷物又は技術的な構成要素のために使用可能な場所を縮小する。

この場合、従来の駆動系に含まれる構成要素、特にホイールガイドコントロールアームと駆動軸は、任意に短小化もしくは短縮することはできない。それは、これにより、ホイールのバウンド運動時に不利な動き特性が生じるからである。

駆動系もしくは自動車の駆動装置における開発は、益々ハイブリッドコンセプトの方向に進んでいる。これには、特に、内燃機関と駆動輪関の機械的な結合がもはやないシリアルハイブリッドも含まれる。その代わり、シリアルハイブリッドでは、内燃機関は、例えばジェネレータを駆動することができ、このジェネレータは、エネルギーを、場合によってはバッテリに一時保存して、更にまた駆動輪と結合された電気モータに供給する。同様の構成が、純粋な電気自動車の場合でもあり、エネルギーは、この場合、内燃機関からではなく、電気エネルギー蓄積装置から供給され、同程度に、シリアルハイブリッドと電気自動車の間の種々の混合バリエーションが計画されているか、既に存在している。

ギヤユニットに必要な構成要素の数と、その設置スペースの必要量と質量をできるだけ低く保つため、このような車両コンセプトでは、部分的に、電気走行モータをホイールに直接付設し、ホイールのできるだけ近くもしくはホイール自体のホイールハブモータよりも近くに収容することが試みられる。このやり方で、従来の駆動系の大部分をなくすことができるか、自動車のエベルギー発生装置とホイールハブモータ間に敷設すべき軽量で柔軟な電気ラインによって置き換えることができる。

付加的に、ホイール懸架装置自体も、付設されたバネ／ダンパユニットと共にホイールリムの内部空間もしくはホイールの直近に収容し、このやり方で、さもなければ従来のホイール懸架装置において公知のコントロールアーム構造のために必要な設置スペースを得るとの努力が、既に試みられている。

特許文献１から、付加的に例えば電気駆動モータも少なくとも部分的にホイールリムの内部空間に収容できる、ホイールのリムに統合されたホイール懸架装置が公知である。しかしながら、この公知のホイール懸架装置の場合、電気駆動モータが、それぞれホイールキャリヤに不動にフランジ固定されており、従って、駆動モータの質量を、ホイール懸架装置のバネ荷重を受けていない質量に加算しなければならない。自動車のホイールハブ駆動装置のために使用可能な電気モータが、必要な能力に基づいて著しい質量を備えるので、これにより、ホイール懸架装置のバネ荷重を受けない質量は、本質的に拡大され、この質量により、走行の快適性とバネ作用の快適性が著しく損なわれる。それは、特にバネ荷重を受けない質量が高いことに基づいて非常に硬いショックアブソーバができるからである。

特許文献２からは、駆動ピニオンと、被動軸に配設された被動内歯車との間に遊星歯車を配設し、遊星歯車を、それぞれ１つのサポートアームによって旋回可能に駆動軸と結合することによって、ホイールハブ駆動装置の駆動軸と被動軸の望ましい横方向の相対運動能力の問題を解決することを試みた、車両用のギヤユニットが公知である。このやり方で、駆動ピニオンから遊星歯車を介して内歯車への永久的な動力伝達が、同時に（例えばホイールのバウンド運動により）駆動ピニオンと内歯車間で横方向の運動が行なわれる場合でも、可能になる。

しかしながら、この特許文献から公知の説は、この特許文献の説による遊星歯車の懸架が、それぞれ唯一のサポートアームを介してのみ、しかも、ギヤハウジング内のそれぞれの遊星歯車の軸頸のための弧状のスライドガイドと組み合わせて行なわれる点で不利である。しかしながら、これにより、比較的不安定で、加えていくつかの位置で動的に不定の遊星歯車の軸受作用だけが得られ、加えて、遊星歯車は、一方の側でのみ軸受けされ、他方の側で、被動内歯車の歯内に可動に位置する。

従って、従来技術から公知のこのギヤユニットにより、せいぜいわずかなトルクしか伝達できない。それは、さもなければ、遊星歯車の片側での懸架部の過負荷と、ギヤハウジング内での遊星歯車スライドガイドの早期の撓みが生じるからである。今日のギヤの歯に必要な、歯車の軸間隔の正確な維持も、この特許文献の説による遊星歯車の不安定な懸架によって、長時間は可能でない。今日の自動車のホイール毎に生じるトルクもしくは出力に対して、この特許文献の説によるギヤユニットは、決して使用可能でない。

独国特許第６９８ ０６ ４４４号明細書 米国特許第２，１８２，４１７号明細書

この背景から、本発明の課題は、前記従来技術の欠点を克服することができる、特にホイール用のギヤユニットを得ることにある。特に、ギヤユニットは、最小のスペースで、横方向の、もしくは並進的な、駆動軸と被動軸間の切離しを可能にすべきである。このようにして、特に、ホイールハブモータをホイールのバウンド運動に関してホイール懸架装置から切り離し、このようにして、ホイール懸架装置のバネ荷重を受けてない質量を確実に縮小することを可能にすべきである。加えて、しかしながらこの場合、高いトルク及び出力の長期的で確実な伝達を可能にすべきである。

この課題は、請求項１の特徴を有するギヤユニットによって解決される。有利な実施形は、従属請求項の対象である。

採用した公知のやり方で、本発明によるギヤユニットは、駆動軸と、この駆動軸に対して平行な方向に配設された被動軸を有する。この場合、駆動軸に駆動ピニオンが配設され、被動軸に被動内歯車が配設されている。同様にそれ自身公知のやり方で、駆動軸と被動軸は、互いに平行に、即ちそのそれぞれの回転軸に対して垂直な方向に、並進的に反対方向に移動可能であり、このようにして、駆動軸と被動軸間の並進的もしくは横方向の移動を、同時にトルク伝達を行いつつ、相殺することができる。この目的のため、ギヤユニットは、先ず、少なくとも１つの遊星歯車を備え、この遊星歯車が、駆動ピニオンとも被動内歯車とも係合し、遊星キャリヤの遊星軸に支承されている。遊星キャリヤは、駆動ピニオンと同軸に、もしくは駆動軸と同軸に、支承されている。

しかしながら本発明によれば、ギヤユニットは、第１の遊星キャリヤと同じ、遊星歯車を支持する遊星軸が付設された、遊星歯車に同様に付設された第２の遊星キャリヤによって際立っている。この場合、遊星歯車が、軸方向に、第１の遊星キャリヤと第２の遊星キャリヤ間に配設され、第２の遊星キャリヤが、被動内歯車と同軸に支承されている。

換言すると、これは、先ず、本発明により、遊星歯車の軸の両端が、それぞれ自分の遊星キャリヤ内に保持されているということを意味する。従って、遊星歯車は、従来技術の場合のように、一方の側が可動に支承されているだけでなく、従来技術における他方の側が、まったく支承されていないか、ギヤハウジング内の不安定なスライドガイド内に支承されているに過ぎない。

このようにして、遊星歯車は、即ち本発明により、その共通の遊星軸によって互いに旋回運動可能に連結された両遊星キャリヤによって、遊星歯車が駆動ピニオンとも被動内歯車とも永久に係合しているように、常に案内される。この場合、駆動軸と同軸に支承された第１の遊星キャリヤは、遊星歯車が駆動ピニオンと係合を維持するために寄与し、被動内歯車と同軸に支承された第２の遊星キャリヤは、遊星歯車が被動内歯車と永久に係合を維持するために寄与する。

この場合、先ず、ギヤユニットが原理的に例えば従来の遊星ギヤ装置と同様に僅かにしかスペースを必要としないので、ギヤユニットを最もコンパクトに形成できることが有利である。従って、例えばサイドシャフトもしくはカルダン軸のような従来技術から公知の他の並進的自由度を有する駆動系と比べて、それぞれ比較可能なトルク負荷能力を有する他の公知の解決策の設置スペース必要量の一部にしか相当しない確実に縮小した設置スペース必要量が得られる。

これにより、本発明によるギヤユニットは、一目では遊星ギヤ装置に近く、駆動ピニオンが遊星ギヤ装置の太陽歯車に相当し、遊星歯車が遊星ギヤ装置の遊星歯車に相当し、被動内歯車が遊星ギヤ装置の内歯車に相当する。しかしながら、遊星ギヤ装置とは違って（前記従来技術とも違って）、本発明によるギヤユニットにおける遊星歯車は、１つの遊星キャリヤによってだけでなく、独立してはいるが、互いに旋回運動可能に連結された２つの遊星キャリヤによって案内され、第１の遊星キャリヤは駆動軸に対して同軸に、第２の遊星キャリヤは被動内歯車に対して同軸に支承されており、遊星歯車は、軸方向に両遊星キャリヤ間に配設され、両遊星キャリヤは、相互連結のために、共通の遊星軸を備え、この共通の遊星軸が、更にまた遊星歯車の軸と一致する。

即ち、例えば従来の遊星ギヤ装置とは違って、本ギヤユニットの場合、遊星キャリヤと遊星歯車の中央の懸架装置（太陽歯車）を中心とした環状の回転が行なわれない。むしろ、本発明によるギヤユニットの両遊星キャリヤは、駆動軸の回転軸と被動内歯車の回転軸を同時に中心とした遊星歯車の並列の旋回運動を、駆動ピニオン及び被動内歯車と遊星歯車が同時に永久的な係合をしていることで、保証するために役立つ。

このようにして、駆動ピニオンと被動内歯車を有する駆動軸と被動軸が、並進的に反対方向に平行移動することができ、同時に、駆動ピニオンと被動内歯車間での高いトルクの伝達能力が、駆動軸と被動軸の平行移動に依存せずに得られるとの本発明による利点が得られる。

従って、本発明の根底にある認識は、特に被動内歯車として内歯車を使用する場合に、遊星歯車が、遊星軸を構成する両遊星キャリヤの交点で軸方向に両遊星キャリヤ間に配設され得るように、第２の遊星キャリヤが内歯車内に配設され、内歯車と同軸に支承され得ることにある。このようにして、遊星歯車の軸が永久に両端を支持されることによって、遊星歯車の支承部の並外れた剛性が得られる。加えて、従来技術から公知のギヤハウジング内の弧状のスライド軌道内での遊星歯車の軸の効果的でなく僅かにしか負荷可能でない影響を受けやすい支承部をなくすことができる。従って、全体として、本発明によるギヤユニットによって、前記従来技術とは違って、今日の自動車では普通の出力もしくはトルクを伝達することもできる。

本発明の特に好ましい実施形によれば、両遊星キャリヤに共通の遊星軸が、第１の遊星キャリヤ又は第２の遊星キャリヤと一体的に形成されている。このようにして、製造コスト及び組立コストを低減することができる遊星歯車の支承部の剛性の更なる向上が得られ、加えて、ギヤユニットの軸方向の場所の必要量を最小化することができる。

本発明は、両遊星キャリヤの支承が駆動軸もしくは被動軸と同軸に行なわれている限り、両遊星キャリヤの支承部がどのように構造的に形成されているかに依存せずに実現される。しかしながら、特に好ましい実施形によれば、第１の遊星キャリヤが、駆動軸に直接支承され、第２の遊星キャリヤが、被動内歯車内で被動軸に直接支承されている。

この装置構成は、ギヤユニット全体がほとんど内歯車の内部空間内に配設できることによって、特に軸方向の場所の必要量を最小にするとの利点を有する。

原理的に、本発明は、歯車の係合が保証されている限り、駆動ピニオンと遊星歯車と被動内歯車間の大きさ及び歯数比に十分依存せずに実現することができる。

しかしながら本発明の特に好ましい実施形によれば、第１の遊星キャリヤと第２の遊星キャリヤが、同じ作用半径を備える。換言すれば、これは、駆動軸と遊星歯車の軸間の半径方向の間隔が、被動軸と遊星歯車の軸間の半径方向の間隔と一致し、従って、遊星歯車の軸が、即ち被動軸からの間隔と同じ駆動軸からの間隔を備えることを意味する。

この実施形は、このようにして駆動軸と被動軸間の最大の軸ズレもしくは最大の並進的な運動の自由が得られる限り、有利である。更に、この場合、配置構成の理由に由来する本発明によるギヤユニットの運動の自由の範囲内での駆動軸と被動軸間の任意の並進的な運動によって、駆動軸と被動軸間の回転数の誤差が誘発されないとの形態の更なる利点が得られる。これは、この場合に同じ作用半径を備えるギヤユニットの遊星キャリヤが、各横方向運動時に基本的に同じ角度寸法だけ旋回され、これにより、誘発される回転角もしくは回転誤差が、ギヤユニット内にのみ生じるが、外に向かって完全に相殺されることと関係がある。

本発明の別の特に好ましい実施形によれば、遊星キャリヤが、単に、それぞれ２つの軸受個所を有する旋回レバーとして形成されている。この実施形も、本発明によるギヤユニットの特にコンパクトな構成に役立つ。従って、この実施形では、遊星キャリヤが、機能により、ギヤユニットの遊星歯車を駆動軸及び被動軸と結合するか、駆動軸及び被動軸に対して相対的に旋回可能に支承し、同時に、遊星歯車と駆動ピニオン間及び遊星歯車と被動内歯車間の正しい間隔を、従って歯の係合を、横方向の運動時でも保証するとの課題に制限される。

本発明の特に好ましい実施形によれば、ギヤユニットは、２つの遊星歯車と４つの遊星キャリヤを有する。この場合、各遊星歯車に、第１の遊星キャリヤと第２の遊星キャリヤの対が付設されている。この実施形では、更に高い出力伝達及びトルク伝達が両遊星歯車によって得られ、これら両遊星歯車は、ギヤユニットのニュートラル位置で、駆動軸に対して互いに向かい合わせに配設されている。これに依存した、両遊星歯車に対する半径方向の噛合い力の少なくとも部分的な相殺に基づいて、この実施形では、加えて、駆動ピニオンと内歯車間の両遊星歯車の相互支持が、従って全体としてギヤユニットの歯車装置構成の更に良好な剛性が、得られる。

この場合、特に、第２の遊星歯車に付設された両遊星キャリヤが、それぞれ、第１の遊星歯車に付設された両遊星キャリヤに同軸に支承されている。第２の遊星歯車に付設された遊星キャリヤの第１の遊星歯車に付設された遊星キャリヤへのこの同軸の支承により、軸方向の設置スペースが削減され、加えて、４つの遊星キャリヤから成る遊星キャリヤ装置構成に関して高い全体剛性を有する支承が得られる。

別の好ましい実施形によれば、ギヤユニットが、ホイール駆動装置として形成され、ホイールリムに統合されており、被動内歯車が、同時に、ホイールハブと直接結合されている。特に、この場合、ギヤユニットは、加えて、ホイールハブ駆動装置として形成され、駆動モータと直接結合されている。

このようにして、先ず、駆動されるホイールの垂直なバウンド運動を完璧に損なわないで可能にし、このために慣用のサイドシャフト又はチェーンドライブのような駆動要素を必要としないとの決定的な利点を備える最もコンパクトなホイールハブ駆動装置を具現化することができる。むしろ、この実施形の発明によるギヤユニットは、駆動されるホイールの自由な、特に垂直なバウンド運動を可能にし、同時に、ホイールハブに出発点を有する、ホイールの駆動軸は、ホイールの垂直な運動に従わずに、むしろ垂直方向に車両に対して固定することができる。従って、ホイールの駆動軸は、サイドシャフトを介さずに、例えばシャーシに直接支承すること、もしくはアクスル駆動装置又はホイール駆動装置と直接結合することができる。

加えて、駆動モータを直接接続させたホイールハブ駆動装置として本発明によるギヤユニットを構成する場合、駆動モータは、例えばホイールハブに直接配設されているにもかかわらず、ホイールハブもしくはホイールキャリヤと不動に結合される必要があるのではなく、ホイールのバウンド運動に関して、このバウンド運動から完全に切り離すことができる。換言すれば、これは、本発明によるギヤユニットを有するホイールハブ駆動装置の駆動モータは、特にボディ固定もしくはシャーシ固定で配設することができるが、駆動されるホイールは、影響されないでそのバウンド運動を実施することができるということを意味する。このようにして、駆動モータがホイール懸架装置のバネ荷重を受けない質量に加算される従来技術から公知のホイールハブ駆動装置の欠点が、排除される。従って、本発明のおかげで、慣用のホイール懸架装置と比較可能なバネ作用の快適性を提供する、トルク耐性を有するホイールハブ駆動装置を具現化することが可能になる。

ホイールハブ駆動装置の駆動モータとして、原理的に任意のモータが考えられる。ここでは、ハイドロリックモータも考えられる。しかしながら、特に電気駆動装置もしくはハイブリッド駆動装置を有する自家用車の領域に本発明によるギヤユニットを使用するとの背景から、本発明の特に好ましい実施形によれば、駆動モータが、電気モータである。

このようにして、例えばバッテリもしくはジェネレータを有する内燃機関によって発生された電力により供給を受けられる、最もコンパクトな電気式のホイールハブ駆動装置が得られる。

この場合、特に、駆動モータのモータ軸が、駆動軸を直接構成し、ギヤユニットの駆動ピニオンが、モータ軸に直接配設されている。このようにして、駆動モータは、駆動されるホイールに直接配設すること、もしくは、駆動モータとリムの形式及び大きさに応じてホイールリム内に配設することができる。

本発明の別の特に好ましい実施形によれば、ギヤユニットが、同時に、ギヤハウジングとして形成されたホイールキャリヤ内に配設されている。これにより、ギヤユニットの歯車がギヤハウジングとして形成されたホイールキャリヤの内部空間に配設できることによって、ホイールハブ駆動装置として形成されたギヤユニットの特にコンパクトで強靭な構成が得られる。

特に、本発明によるギヤユニットに駆動モータが直接フランジ固定されるとの背景から、特に、半径方向もしくは横方向の運動自由度を有する弾性的なベローズが、駆動モータの軸側とギヤユニット間に設けられている。このようにして、ホイールのバウンド時に生じるホイールとギヤユニットと、シャーシに配設された駆動モータ間の相対運動が相殺でき、モータの駆動軸とギヤユニットは、同時に環境の影響から保護されている。

本発明の実現は、先ず、駆動軸と被動軸間の横方向の相対運動能力の構造的な具現化に依存しない。ギヤユニットの横方向の相対運動能力は、ホイール懸架装置での応用例で、例えば採用した公知のコントロールアーム装置によって実現することができる。

しかしながら、本発明の選択的な実施形によれば、ギヤユニットは、リニアガイドを備えるか、リニアガイドと結合されている。このリニアガイドにより、駆動軸と被動軸間の純粋に直線的な並進的もしくは横方向の相対運動が保証され、従って、駆動軸と被動軸間の運動自由度が、相応に所望の並進運動に限定されている。このようなリニアガイドは、リニアガイドが、コントロールアーム装置と比べて最小の（軸方向の）設置スペースしか要求しない限り有利であり、これは、特に、ギヤユニットのリニアガイドが、一方では駆動軸と被動軸間の直線的な横方向の運動能力を保証し、他方ではホイール懸架装置自身を構成する、ホイール懸架装置では重要である。

この場合、リニアガイドの軸受ブッシュのための軸受ケースは、例えばホイールキャリヤと一体的に形成すること、又は、ホイールキャリヤと直接結合することができる。このようにして、ホイールキャリヤは、ホイールをガイド及び軸受けすること及び本発明によるギヤユニットのカプセル化の課題を担うだけでなく、加えて、ホイール懸架装置の可動部も構成することができる。換言すれば、これは、例えばリニアガイドのスライド面又は軸受ブッシュが配設されたリニアガイドの軸受ケースが、ホイールキャリヤと一体的に形成されているか、ホイールキャリヤと直接結合することができ、これが、ホイール懸架装置の捩れ剛性を有する軽量な構造を可能にするとのことを意味する。

従って、特に、ホイールを懸架するための前記リニアガイドも同時に有するコンパクトなホイールハブ駆動装置としてギヤユニットを形成する場合のために、自動車の駆動されるホイールのための設置スペースの必要量は、その駆動装置及び懸架装置を含めて決定的に低減でき、場合によっては、従来の駆動系及びホイール懸架装置で必要な設置スペースの一部に低減することができる。

しかしながら、ホイール懸架装置の動きに対する要求が高い場合、例えばスポーティな車両の場合、ホイールキャリヤであり、ホイールハブ駆動装置の一部である本発明によるギヤユニットは、コントロールアーム装置によってシャーシに配設することもできる。この背景から、本発明の別の実施形では、ギヤユニットの駆動ピニオンとホイールハブ駆動装置の駆動モータ間に、少なくとも１つの軸−補正ジョイントが配設されている。この補正ジョイントにより、ホイールがリニアガイドによってでなくホイールガイドコントロールアームから成る装置によってシャーシと結合されている場合にホイールのバウンド時に生じる、極僅かな軸方向の長さ変化と極僅かな角度差を相殺することができる。

ギヤユニットの全ての運転状態で確実なトルク伝達を保証するため、本発明の別の実施形によれば、遊星キャリヤの少なくとも一方に、回転防止装置が配設されている。この場合、回転防止装置は、ギヤユニットのニュートラル位置で、即ち駆動軸と被動軸が軸方向にオーバラップする場合に、この場合にオーバラップする駆動軸と被動軸の軸を中心とした、さもなければ可能な遊星キャリヤの、従って更には遊星キャリヤの回転を、従ってトルク伝達の中断を、阻止するように、形成されている。

前記のことから、本発明の動き原理が歯車式ギヤ装置に限定されないことが、当業者に認識可能になる。この背景から、本発明の選択的な実施形によれば、ギヤユニットが、歯車の代わりに摩擦車を備え、摩擦車の直径比は、特にギヤユニットの歯車の歯数比に比例するように選択することができる。

以下で、実施例を図示したに過ぎない図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

リニアガイドを有するホイールハブ駆動装置に統合された本発明によるギヤユニットの一実施形をアイソメ図で示す。 駆動モータを取り外した場合の図１のギヤユニットを有するホイールハブ駆動装置を示す。 ホイールをガイドするためのコントロールアーム装置を有するホイールハブ駆動装置である本発明によるギヤユニットの一実施形を図１及び図２に応じた図で示す。 ギヤハウジングカバーを取り外した図３のギヤユニットを有するホイールハブ駆動装置を図１及び図３に応じた図で示す。 図３及び４のホイールハブ駆動装置のギヤユニットを部分拡大図で示す。 図３〜５のギヤユニットを有するホイールハブ駆動装置を軸方向断面図で示す。 ホイールが完全にリバウンドした状態の図３〜６のギヤユニットを有するホイールハブ駆動装置を概略側面図で示す。 ホイールがニュートラル状態の図３〜７のギヤユニットを有するホイールハブ駆動装置を図７に応じた図で示す。 ホイールが完全にバウンドした状態の図３〜８のギヤユニットを有するホイールハブ駆動装置を図７及び８に応じた図で示す。

図１は、アイソメ図で、ホイールハブ駆動装置として形成もしくはホイールハブ駆動装置に統合された本発明によるギヤユニットの一実施形を示す。

先ず、タイヤ２とリム３を有するホイール１と、更にギヤユニット５と駆動モータ６を有するホイールハブ駆動装置４が認められる。加えて、図示したホイールハブ駆動装置４は、概略的に図示したに過ぎない、ホイール懸架装置であるリニアガイド７，８を備え、このリニアガイドは、図示したこの実施形では、２つのガイドロッド７と２つの軸受ケース８を備える。軸受ケース８は、ガイドブッシュとして役立つか、ガイドブッシュを含み、従って、シャーシ固定のガイドロッド７上で垂直方向に上下にスライドすることができる。同様にホイール懸架装置に属するバネ／ダンパユニットは、良好な理解のために、各図にずしされていない。

（ガイドロッド７と同様に）駆動モータ６は（図示してない）シャーシと不動に結合されているが、ホイール１は、本発明によるギヤユニット５と共に垂直なバウンド運動９を実施することができるので、駆動モータ６とギヤユニット５間に、半径方向もしくは横方向に弾性的なベローズ１０が配設されており、このベローズが、ホイール１と駆動モータ６間で相対運動が行なわれる時に、駆動軸１１を汚れから保護する。

図２は、良好な識別のために駆動モータ６を取り外した場合の図１のホイールハブ駆動装置を示す。既に図１で図示した要素に対して付加的に、図２では、特に、ギヤユニット５の駆動軸１１が識別可能になる。ギヤユニット５のハウジング内のスリット状の長穴１２により、図２には、ギヤユニット５のハウジングに対して相対的もしくは駆動されるホイール１に対して相対的な駆動軸１１の横方向の運動能力９が図示される（図２の破線の矢印９参照）。

これは、駆動軸１１（と、その軸が駆動軸１１と一致している駆動モータ６）は、リニアガイド７，８のガイドロッド７と同様にシャーシ固定で位置決めされているが、ギヤユニット５のその他の構成要素とギヤユニットのハウジングと駆動されるホイール１は、垂直なバウンド運動９を実施できるとのことを意味する。

図３は、本発明によるギヤユニット５の別の実施形を示す。図３で、ギヤユニット５は、同様に、ホイールハブ駆動装置に統合されており、ホイール懸架は、図１及び２の実施例とは違って、リニアガイドによってではなく、ホイールガイドコントロールアーム１３，１４，１５から成る装置によって行なわれる。ホイールガイドコントロールアーム１３，１４，１５は、採用した公知のやり方で、それぞれ一端で、自動車の（図示してない）シャーシと弾性的もしくはジョイント式に結合されているが、ホイール側の端部では、同様に、ここでは同時にホイールキャリヤを構成するギヤユニット５と弾性的もしくはジョイント式に結合されている。

コントロールアーム装置１３，１４，１５によるホイール１の懸架は、ホイール１のバウンド時に、ホイール１の垂直で駆動軸に対して横方向の運動に対して付加的に、ホイール１の極僅かな車幅方向のもしくは駆動軸１１に対して軸方向の運動も生じさせる。ホイールガイドコントロールアーム１３，１４，１５の正確な配置構成に依存して、バウンド時には、加えて、ホイールキャンバの極僅かな変化も生じ得る。これは、ホイール１のバウンド運動が、ここに示した実施形では、ホイールガイドコントロールアーム１３，１４，１５によって、垂直もしくは直線的だけに行なわれないとのことを意味する。

この理由から、この実施形では、ギヤユニット５の駆動軸１１と駆動モータ（ここには図示してないので図１参照）間に補正ジョイント１６が配設されており、この補正ジョイントが、ホイールガイドコントロールアーム１３，１４，１５によって惹起される、ホイールのバウンド時の極僅かな軸方向のズレと生じ得る極僅かなキャンバ角の狂いを、吸収もしくは相殺する。しかしながら、この場合も、バウンド運動の純粋に垂直な成分９が、本発明により完全にギヤユニット５内で吸収及び相殺される。

図４は、ギヤハウジングカバーを取り外した場合の図３のホイールハブ駆動装置のギヤユニット５を示す。ギヤユニット５のいくつかの本質的な構成要素、即ち遊星歯車１７，１８と、ホイールハブにネジ固定された被動内歯車が認められる。被動内歯車１９は、同時にギヤハウジング２０として形成されたホイールキャリヤによって包囲され、このホイールキャリヤは、同時に、ホイールガイドコントロールアーム１３，１４，１５に作用を加えるためのジョイント収容部を構成もしくは支持する。

図４からのギヤユニット５は、良好な識別のために、図５では部分拡大図で図示されている。両遊星歯車１７，１８と被動内歯車１９が認められる。駆動軸に取り付けられた、ギヤユニット５の駆動ピニオン２１も、図５で部分的に見られる。図５では、更に、全部で４つの遊星キャリヤ２２，２３及び２４，２５がよくわかるが、これら遊星キャリヤを介して、２つの遊星歯車１７，１８が案内され、この案内は、遊星歯車１７，１８が、駆動ピニオン２１と被動内歯車１９の両方に常に係合しているように、しかも、図７〜９で詳細に図示したように、駆動軸１１が駆動ピニオン２１と共に、ホイール１が被動内歯車１９と共に、バウンド時に互いに垂直な相対運動９を実施する場合でも常に係合しているように、行なわれる。

図５の遊星キャリヤ２２，２３及び２４，２５は、図示したこの実施形では、本質的に、それぞれ２つの軸受個所を有する旋回レバーとして形成されている。特に図５及び６の概要からわかるように、この場合、図面前方の両遊星キャリヤ２２，２３は、同軸に駆動軸１１に支承されているが、図面後方の両遊星キャリヤ２４，２５は、被動内歯車１９内で同軸に、被動内歯車１９と結合された軸頸２６に支承されており、この軸頸が、更にまたホイールハブ２７と一体的に形成されている。

この場合、両遊星歯車１７，１８のそれぞれの軸２８，２９は、同時に、遊星歯車１７もしくは１８にそれぞれ付設された２つの遊星キャリヤ２２，２３もしくは２４，２５のための共通の２つの遊星軸２８，２９を、それぞれ構成する。従って、それぞれ、一方の遊星歯車１７，１８に付設された第１の遊星キャリヤ２２もしくは２４が、駆動ピニオン２１と遊星歯車１７もしくは１８間の一定の間隔と歯の係合のために寄与するが、同じ遊星歯車１７もしくは１８に付設された第２の遊星キャリヤ２３もしくは２５は、遊星歯車１７もしくは１８と被動内歯車１９間の一定の間隔と歯の係合のために寄与する。

従って、これは、図５の駆動軸１１とホイール軸もしくは被動内歯車１９とが、横方向の運動９を、図面垂直方向に反対方向に実施することができ（２重矢印９）、同時に、４つ全ての歯車２１，１７，１８，１９の歯の係合が、従って駆動軸１１と被動内歯車１９間のトルク伝達が、常に維持されるとのことを意味する。従って、ホイールキャリヤもしくはギヤハウジング２０を有するホイール１は、再び、垂直なバウンド運動９を実施することができるが、駆動軸１１は、従って駆動モータ６（図１参照）は、本質的にシャーシと固定結合することができ、従って、自動車のバネ荷重を受ける質量に関して有利である。

従って、駆動トルクのパワーフローは、このギヤユニットでは、駆動軸１１から出発して、駆動軸１１と不動に結合された駆動ピニオン２１を介して、そこから両遊星歯車１７，１８に行なわれ、遊星歯車１７，１８から、更にまた、ホイール１と不動に結合された被動内歯車１９に行なわれる。これは、特に図６の断面図と図５の概要からわかり、パワーフローは、図６で、点線３０によって図示されている。この場合、パワーフロー３０は、前記のように、駆動ピニオン２１を有する駆動軸１１が垂直方向にホイール１に対してどのように相対運動されるかに依存せずに不変に維持される（図５の破線の２重矢印もしくは図７〜９のホイール１と駆動軸１１もしくは駆動ピニオン２１間の相対運動の図参照）。

図６は、図４及び５のギヤユニットを有するホイールハブ駆動装置をホイール軸もしくはホイールハブ２７に沿った縦断面図で示す。この場合、ホイールハブ２７は、同時に、ギヤユニット５の被動軸を構成し、図４〜６及び９のギヤ位置において、ギヤユニット５の駆動軸１１に対して同軸の相対位置にある。ギヤユニット５のハウジング２０が、図６の断面図で更によく認められるが、このハウジングは、同時にホイールキャリヤであり、従って、図３及び４のホイールガイドコントロールアーム１３，１４，１５のための作用点を支持する。

ギヤユニット５のハウジング壁２０内に直接、図６では、駆動されるホイール１のホイールハブ２７と回転不能に結合された被動内歯車１９が認められる。内歯車１９内に、断面で図示した遊星歯車１７，１８が認められる。両遊星歯車１７，１８は、遊星キャリヤ２２，２４の第１の対によって、駆動ピニオン２１との歯の係合を保持され、同時に、遊星キャリヤ２３，２５の第２の対によって、旋回可能な遊星位置３３（図７〜９の弧セグメント３３参照）上で、被動内歯車１９との歯の係合を保持される。

図５及び図６間の概要から、図６で良好な識別のために太い線で縁取りをして図示した４つの遊星キャリヤ２２，２３，２４，２５の構造的形成がわかる。特に図６において、両遊星歯車１７，１８の軸２８，２９が、それぞれ、ホイール側の両遊星キャリヤ２３，２５の突起によって構成され、これら軸もしくは突起が、それぞれの遊星キャリヤ２３，２５と一体的にそれぞれ形成されていることが認められる。これにより、特に、軸方向に特にコンパクトな構造と、ギヤユニット５の高いトルク剛性とが得られる。

更に、特に図６の断面図において、図面左側の遊星歯車１７を案内する両遊星キャリヤ２２，２３は、それぞれ駆動軸１１もしくは被動内歯車１９の軸頸２６に支承されているが、図面右側の遊星歯車１８を案内する他方の両遊星キャリヤ２４，２５自身は、それぞれ第１の両遊星キャリヤ２２，２３の軸受個所に支承されていることが認められる。これによっても、再び、特にコンパクトな構造が軸方向に得られ、遊星キャリヤ２２，２３，２４，２５から成る装置全体の剛性が高められる。

４つの歯車２１，１７，１８，１９が図示した相対位置である場合、即ち、例えばバウンド運動９の進行中に駆動軸１１と被動軸２７が正確に互いに同軸に位置決めされている場合、状況によって、遊星歯車１７，１９の位置に関して動きを過小評価することがある。この場合、両遊星歯車１７，１８と、対で平行に位置決めされた４つの遊星キャリヤ２２，２４及び２２，２５は、遊星ギヤ装置と同様に、駆動軸１１と被動内歯車１９の同軸な軸１１，２７を中心として回転することができるが、これは、望ましくない。それは、トルク伝達が、この場合中断され、ギヤ装置５が、不定状態に陥ることができるからである。

遊星歯車１７，１８のこの動きの過小評価を、図５に図示したその相対位置で阻止するため、図示したこの実施形の場合、２つのロックピン３１が、図面前方の２つの遊星キャリヤ２２，２４に配設されている。ロックピン３１は、図５，６及び８に図示した、駆動軸１１のバウンド中心位置の直接的な領域で、それぞれ、理解のために図５に図示されてない適切に形成されたロックリンクに係合する。しかしながら、ロックリンクのおおよその延在の具合は、図８に図示されている（符号３４参照）。

ロックピン３１の、例えばギヤハウジング２０のハウジングカバー３２内に配設されたロックリンク３４への係合により、遊星キャリヤ２２，２４が、駆動軸の図示した中心位置の領域（図８も参照）で、その旋回運動を、ホイールのバウンド運動時に行なわれるように、瞬間軸である遊星軸２８，２９を中心として実施できるが、（遊星ギヤ装置の形式に応じて）駆動軸１１を中心とした回転を実施できないことを、保証することができる。従って、ロックピン３１と、ハウジングカバー３２内の相応のロックリンク３４へのその係合のおかげで、駆動軸１１と被動軸２７が図示した同軸の位置にあるときの、駆動軸１１を中心とした遊星歯車１７，１８の回転位置の動きの過小評価を除去することができ、駆動軸１１と被動軸２７の全ての相対位置で完全なトルク伝達を保証することができる。

図７〜９に、完全なリバウンド（図７）、ニュートラル位置（図８）及び完全バウンド（図９）間の駆動されるホイール１のバウンド運動９の経過が図示されている。この場合、図７〜９に認められる三角形型コントロールアーム１３，１５と付加的なトラックガイドコントロールアーム１４の車両側の端部は、シャーシ固定であるが、ホイールガイドコントロールアーム１３，１４，１５のホイール側の端部は、それぞれ、本発明によるギヤユニットのハウジング２０にジョイント式に作用する。

駆動ピニオン２１、遊星歯車１７，１８及び被動内歯車１９から成るギヤユニット５の原理的な作用方式が、図７〜９に良好に認められる。この場合、被動内歯車１９は、再び、ホイールハブと不動に結合されているが、（ここでは図面前方の両遊星キャリヤ２２，２４によって覆われた）駆動ピニオン２１は、駆動軸１１に直接取り付けられており、この駆動軸１１が、ここに図示した、ホイールガイドコントロールアーム１３，１４，１５を有するこの実施形では、補正ジョイント１６を介して駆動モータと結合されている（図３参照）。駆動軸１１は、ホイール１のバウンド運動９に依存せずに、その固定の垂直な、シャーシに対する相対位置を維持するが、同時に、駆動軸１１／駆動ピニオン２１と内歯車１９間の永久的なトルク伝達と歯の係合は、ホイール軸１６を中心とした旋回運動３３をそれぞれ実施する遊星歯車１７，１８によって行なわれることが、明らかにわかる。遊星歯車１７，１８の旋回運動の領域は、図７〜９に、点線の角度セグメント３３によって図示されている。

従って、結果として、本発明により、設置スペース必要量が最小である場合に、駆動部と被動部間の完全な並進的な切離しを保証することができ、同時に、高いトルクもしくは出力の長期的な伝達能力を保証することができるギヤユニットが得られることが明らかである。本発明のおかげで、特に、効率のよいホイールハブモータを、駆動されるホイールのバウンド運動に関してホイール懸架装置から完全に切り離すことが可能になり、これにより、ホイール懸架装置のバネ荷重を受けてない質量を決定的に低減することができる。加えて、本発明のおかげで、最も省設置スペースのホイールハブ駆動装置もしくはホイール懸架装置を、全ての種類の自動車のために実現することができる。

従って、本発明は、特に、自動車の駆動装置の駆動系の設置スペースを低減するため、特に電気駆動もしくはハイブリッド駆動の領域に適用する際の、ホイールハブ駆動装置の使用の可能性の拡大と走行の快適性を改善するために、決定的な寄与をする。

１ ホイール
２ タイヤ
３ リム
４ ホイールハブ駆動装置
５ ギヤユニット
６ 駆動モータ
７ ガイドロッド
８ ガイドブッシュ
９ バウンド運動
１０ エラストマベローズ
１１ 駆動軸、モータ軸
１２ 長穴
１３ クロスコントロールアーム
１４ トラックガイドコントロールアーム
１５ クロスコントロールアーム、三角形型コントロールアーム
１６ 軸補正ジョイント
１７，１８ 遊星歯車
１９ 内歯車
２０ ギヤハウジング
２１ 駆動ピニオン
２２〜２５ 遊星キャリヤ
２６ 軸頸
２７ 被動軸、ホイールハブ
２８，２９ 遊星軸
３０ パワーフロー
３１ ロックピン
３２ ギヤハウジングカバー
３３ ロックリンク

Claims (18)

1. ギヤユニット（５）が、駆動ピニオン（２１）を有する駆動軸（１１）と、被動内歯車（１９）を有する被動軸（２７）とを有し、駆動軸（１１）と被動軸（２７）の軸が平行に延在し、駆動軸（１１）と被動軸（２７）が、垂直方向に、駆動軸（１１）と被動軸（２７）の回転軸に対して横方向に反対方向に移動可能であり、ギヤユニット（５）が、更に、遊星歯車（１７）を有し、この遊星歯車が、駆動ピニオン（２１）と被動内歯車（１９）と係合し、遊星キャリヤ（２２）の遊星軸（２８）に支承され、遊星キャリヤ（２２）が、駆動ピニオン（２１）と同軸に支承されている、特にホイール用のギヤユニット（５）において、
   遊星軸（２８）が、被動内歯車（１９）と同軸に支承された第２の遊星キャリヤ（２３）に付設され、遊星歯車（１７）が、軸方向に、第１の遊星キャリヤ（２２）と第２の遊星キャリヤ（２３）間に配設されていることを特徴とするギヤユニット。
2. 両遊星キャリヤ（２２，２３）に共通の遊星軸（２８）が、第１の遊星キャリヤ（２２）又は第２の遊星キャリヤ（２３）と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のギヤユニット。
3. 第１の遊星キャリヤ（２２）が、駆動軸（１１）に支承され、第２の遊星キャリヤ（２３）が、被動内歯車（１９）内で被動軸（２７）に支承されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のギヤユニット。
4. 第１の遊星キャリヤ（２２）と第２の遊星キャリヤ（２３）が、同じ作用半径を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のギヤユニット。
5. 遊星キャリヤ（２２，２３）が、それぞれ２つの軸受個所を有する旋回レバーとして形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のギヤユニット。
6. ２つの遊星歯車（１７，１８）と４つの遊星キャリヤ（２２，２３，２４，２５）が設けられており、各遊星歯車（１７，１８）に、第１の遊星キャリヤ（２２，２３）と第２の遊星キャリヤ（２４，２５）の対が付設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のギヤユニット。
7. 第２の遊星歯車（１８）に付設された遊星キャリヤ（２４，２５）が、それぞれ、第１の遊星歯車（１７）に付設された遊星キャリヤに同軸に支承されていることを特徴とする請求項６に記載のギヤユニット。
8. ギヤユニット（５）が、ホイール駆動装置として形成され、ホイールリムに統合されており、被動内歯車（１９）が、ホイールハブ（２７）と直接結合されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のギヤユニット。
9. ギヤユニット（５）が、ホイールハブ駆動装置として形成され、駆動モータ（６）と直接結合されていることを特徴とする請求項８に記載のギヤユニット。
10. 駆動モータ（６）が、電気モータであることを特徴とする請求項９に記載の駆動ユニット。
11. モータ軸が、ギヤユニット（５）の駆動軸（１１）を構成し、駆動ピニオン（２１）が、モータ軸（１１）に配設されていることを特徴とする請求項９又は１０二記載のギヤユニット。
12. ギヤユニット（５）が、ギヤハウジングとして形成されたホイールキャリヤ（２０）内に配設されていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１つに記載のギヤユニット。
13. モータハウジング（６）とギヤユニット（５）間に、横方向の運動自由度を有するベローズ（１０）が配設されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１つに記載のギヤユニット。
14. 駆動軸（１１）と被動軸（２７）間の横方向の相対運動能力のためのリニアガイド（７，８）が設けられていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載のギヤユニット。
15. ギヤユニット（５）が、ホイールガイドコントロールアーム装置によってシャーシと結合されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載のギヤユニット。
16. ギヤユニット（５）の駆動ピニオン（２１）と駆動モータ（６）間に、少なくとも１つの軸−補正ジョイント（１６）が配設されていることを特徴とする請求項１５に記載のギヤユニット。
17. 遊星キャリヤ（２２，２４）の少なくとも一方（２２，２４）に、駆動軸（１１）を中心とした遊星キャリヤ（２２，２４）の回転を阻止するための回転防止装置（３１，３４）が配設されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載のギヤユニット。
18. ギヤユニット（５）が、歯車（１７，１８，１９，２１）の代わりに相応の摩擦車を有することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載のギヤユニット。

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