JP2018510300A - 伝動装置アセンブリおよびこのような伝動装置アセンブリを備えた電気駆動装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車用の電気駆動装置のための伝動装置アセンブリであって、駆動車（１０，１１０）と軸線をずらされた被動車（１２，１１２）とを有する第１の伝動装置ユニット（７，１０７）と、第１の伝動装置ユニット（７，１０７）に駆動結合されており低速への変速比（ｉ２）を有する第２の伝動装置ユニット（８，１０８）と、第２の伝動装置ユニット（８，１０８）に駆動結合されており１つの入力部分（３７，１３７）から導入されたトルクを２つの出力部分（５，６；１０５，１０６）に分割する第３の伝動装置ユニット（９，１０９）と、を備え、第２の伝動装置ユニット（８，１０８）は、遊星歯車（１５，１１５）と遊星キャリア（１４，１１４）と第１の太陽歯車（３０，１３０）と第２の太陽歯車（３１，１３１）とを備えた遊星歯車機構を有しており、遊星歯車（１５，１１５）は、第１の太陽歯車（３０，１３０）および第２の太陽歯車（３１，１３１）と歯列係合しており、第１の太陽歯車（３０，１３０）は、位置固定の部材に対して回転方向において少なくとも支持可能であり、第２の太陽歯車（３１，１３１）は、第３の伝動装置ユニット（９，１０９）の入力部分（３７，１３７）に駆動結合されている、伝動装置アセンブリに関する。本発明はさらに、このような伝動装置アセンブリを備えた電気駆動装置アセンブリに関する。

Description

本発明は、特に自動車用の電気駆動装置のための伝動装置アセンブリ、およびこのような伝動装置アセンブリを備えた電気駆動装置に関する。電気駆動装置は、自動車用の唯一の駆動装置として用いることができ、または追加的に１つの内燃機関が設けられていてもよい。この場合、電気駆動装置および内燃機関は、それぞれ単独でまたは一緒に重畳されて自動車を駆動することができる。内燃機関および電気駆動装置の駆動コンセプトは、「ハイブリッド駆動装置」とも呼ばれる。

通常、電気駆動装置は、電気機械と、回転運動を高速から低速に変速する後置された減速伝動装置とを備えている。トルクは、減速伝動装置から自動車のパワートレインに伝達される。そのため、トルク伝達経路において減速伝動装置に後置された差動歯車機構が、車両ホイールを駆動するために、導入されたトルクを２つの出力軸に分割する。差動歯車機構の両方の出力軸は、互いに補償作用を有している。つまり、両方の出力軸のうちの一方が高速で回転すると、他方の出力軸は相応して低速で回転し、または逆の関係で回転するようになっている。

国際公開第２０１２００７０３１号に基づいて公知の、自動車用の電気駆動装置は、電動機と伝動装置ユニットとを備えている。この伝動装置ユニットは、互いに同軸に配置された遊星歯車機構と差動歯車機構とを有している。３つの切換え位置に、つまり２つの異なった切換え段と１つのアイドリング位置とに移動することができるクラッチが設けられている。

独国特許翻訳第１１２００６００１８５１号明細書に基づいて、自動車用の電気式の補助駆動装置アセンブリが公知である。この駆動装置アセンブリは、互いに同軸に配置されている電動機、減速用遊星歯車機構および差動歯車機構を備えている。遊星歯車機構は、電動機によって駆動されるキャリアを有しており、このキャリアに結合された複数のフランジ軸は、互いに不動に結合された第１の遊星歯車と第２の遊星歯車との対をそれぞれ自由回転可能に保持している。第１の遊星歯車は、第２の遊星歯車に比べて小さな直径を有しており、かつ位置固定の太陽歯車の歯と歯列係合している。第２の遊星歯車は、キャリアに結合された別のフランジ軸に回転可能に支持されている比較的大きな遊星歯車と歯列係合している。これらの比較的大きな遊星歯車は、差動歯車機構の差動歯車ケージに回動不能に結合された第２の太陽歯車と歯列係合している。

また独国特許翻訳第１１２０１０００５７３８号明細書に基づいて、電動機、トラクション伝動装置、遊星歯車機構および差動歯車機構を備えた電気駆動装置が公知である。電動機の駆動軸線と差動歯車機構の回転軸線とは、互いにずらされて配置されている。

独国特許出願公開第１０２０１１００４６９８号明細書に基づいて、互いに同軸に配置されている電動機、遊星歯車機構および差動歯車機構を備えた電気駆動装置が公知である。

***国特許出願公開第１１１６５４３号明細書に基づいて、固有の駆動モータおよび補償伝動装置を備えた軸アセンブリが公知である。

独国特許出願公開第１０２０１００５４５３３号明細書に基づいて、変速区分および補償区分を備えた伝動装置が公知である。変速区分は２つの遊星歯車機構を有している。補償区分は、平歯車差動機構として構成されている。

独国特許出願公開第１０２００５００４２９０号明細書に基づいて、自動車のパワートレインにおける、可変のトルク配分のための伝動装置モジュールが公知である。この伝動装置モジュールは、第１の太陽歯車を備えた第１の軸、第２の太陽歯車を備えた第２の軸、第１の太陽歯車および第２の太陽歯車に係合している複数の遊星歯車、および遊星歯車を保持するキャリアエレメントを有している。キャリアエレメントは、クラッチを用いて位置固定のハウジングに連結することができるので、第１の軸と第２の軸との間でトルクが伝達される。

電気駆動装置を備えた駆動コンセプトでは、今日の開発傾向は、比較的高い回転数を有する電気機械を用いることにある。このことは、他方では、後置された変速伝動装置の比較的高い変速比を必要とする。このような変速比は、２段式の平歯車伝動装置によって難なく実現することができる。同時に、電気駆動装置の比較的高い回転数と共に、望ましくないＮＶＨ特性のリスクも高まり、伝動装置におけるチャーニングロス（Planschverlust）が増加する。ＮＶＨ特性というのは、一般的な言語慣用によれば、騒音として聞こえるかまたは振動として感じられる、通常は望ましくない揺れのことである。この言葉は、英語の「noise， vibration， harshness」の頭文字をとった略語であり、例えば騒音、振動、ハーシュネス（乗り心地）と翻訳することができる。

上記のことを背景として、本発明の根底を成す課題は、大きな変速比、好適なＮＶＨ特性、僅かな出力損失およびコンパクトな構造を有する、特に自動車を駆動する電気駆動装置のための伝動装置アセンブリを提供することである。本発明の課題はさらに、このような伝動装置アセンブリを備えた相応する電気駆動装置を提供することにある。

この課題を解決する１つの解決策は、特に自動車用の電気駆動装置のための伝動装置アセンブリであって、互いに軸線がずれている駆動車と被動車とを有する第１の伝動装置ユニットと、第１の伝動装置ユニットに駆動結合されており低速への変速比を有する第２の伝動装置ユニットと、第２の伝動装置ユニットに駆動結合されており１つの入力部分から導入されたトルクを２つの出力部分に分割する第３の伝動装置ユニットと、を備え、第２の伝動装置ユニットは、少なくとも１つの遊星歯車とこの少なくとも１つの遊星歯車を保持する遊星キャリアと第１の太陽歯車と第２の太陽歯車とを備えた遊星歯車機構を有しており、遊星キャリアは第１の伝動装置ユニットによって回転軸線を中心にして回転駆動可能であり、少なくとも１つの遊星歯車は、第１の太陽歯車および第２の太陽歯車と少なくとも間接的に歯列係合しており、第１の太陽歯車は、位置固定の部材に対して回転方向において少なくとも支持可能であり、第２の太陽歯車は、第３の伝動装置ユニットの入力部分に駆動結合されている、伝動装置アセンブリである。

このような伝動装置アセンブリの利点は、これによって低速への大きな変速を実現できることにある。そのために、機能的に直列に配置された第１および第２の伝動装置ユニットと、２つの太陽歯車を備えた遊星歯車機構を有する第２の伝動装置ユニットの具体的な構成とが貢献する。別の利点としては、チャーニングロスが僅かに保たれ、好適なＮＶＨ特性が得られることにある。

伝動装置アセンブリに駆動源から導入されたトルクは、第１の伝動装置ユニットから第２の伝動装置ユニットに伝達され、さらに第２の伝動装置ユニットから第３の伝動装置ユニットに伝達され、この第３の伝動装置ユニットにおいて２つの出力部分に分割される。このように確定された出力路において、伝動装置アセンブリの個々の部材は、それぞれトルクを伝達するために他の部材に駆動結合されている。本発明の開示における回転駆動可能にまたは駆動結合されてという記載には、駆動する部材とこの部材によって回転駆動される部材との間に、出力路において１つまたは複数の別の部材を介在させることができるという可能性もそれぞれ一緒に含まれているべきである。例えば、出力路において第１の伝動装置ユニットと第３の伝動装置ユニットとの間に、原則的に第２の伝動装置ユニットに加えてさらに別の伝動装置ユニットが介在していてもよい。さらにまた、出力路において２つの駆動結合された部材の間に、必要に応じてトルク伝達を最適に形成または中断することができる制御可能なクラッチが配置されているような構成も可能である。

第１の太陽歯車は、位置固定の部材に対して相対的に回転方向において少なくとも支持可能であり、このことには特に、第１の太陽歯車は永続的に回動不能に保持されているかまたは例えば制御可能なクラッチを用いて追加的に回動不能に支持可能であるということが、一緒に含まれているべきである。位置固定の部材としては、そこにおいて回動不能な支持が可能であるすべての部材、例えば伝動装置アセンブリのハウジング部分またはハウジングに結合された部材のような部材が該当する。遊星歯車機構は、少なくとも１つの遊星歯車を有しており、このことは、２つ、３つまたはそれ以上の遊星歯車が設けられていてもよいことを意味し、これらの遊星歯車は、特に通常、全周にわたって分配配置されていてよい。本明細書において１つのまたは前記遊星歯車という記載があった場合に、このことは常に、少なくとも１つの遊星歯車の意味をも含んでいると理解されるべきである。少なくとも１つの遊星歯車は、第１または第２の太陽歯車と少なくとも間接的に歯列係合している。この記載は、可能性として、直接的な歯列係合、および例えば別の中間歯車を介した間接的な歯列係合が一緒に含まれていると理解されるべきである。

第１の伝動装置ユニットは特に、伝動装置ユニットの駆動車と被動車との間に軸線ずれが形成されるように構成されている。このように構成されていると、駆動源の回転軸線Ａ１と第２または第３の伝動装置ユニットの回転軸線Ａ２との間における軸線ずれを解消することができる。伝動装置ユニットの変速のために、特に以下に記載のことのうちの少なくとも１つが適用される：すなわち、第１の伝動装置ユニットが、導入されたトルクを１から最大３の第１の変速比で伝達するように構成されていること、および／または、第２伝動装置ユニットが、導入されたトルクを最大１０の第２の変速比で低速へと変速するように構成されていること、および／または、第１の変速比と第２の変速比とから成る全変速比が１０〜３０であることである。このような構成によって、伝動装置アセンブリは、高速電気機械を備えた電気駆動装置に好適である。第１の伝動装置ユニットは、駆動車と被動車の間において１の変速比を有することができ、この場合、駆動車と被動車とは、互いに軸線をずらされた回転軸を中心にして同じ速度で回転する。代替的に、第１の伝動装置ユニットは、駆動車から被動車へと低速への変速をするように構成されていてもよい。

第１の伝動装置ユニットは、互いに駆動結合されている、第１の回転軸線を備えた駆動車と第２の回転軸線を有する被動車とを備えることができ、特に、駆動車は遊星キャリアに対して同軸に配置され、かつ遊星キャリアに回動不能に結合されている。具体的に言えば、第１の伝動装置ユニットは、例えばチェーン伝動装置またはベルト伝動装置の形態で構成されていてよく、この場合には、駆動車と被動車とはチェーンまたはベルトを介して互いに駆動結合される。または、第１の伝動装置ユニットは、平歯車伝動装置の形態で構成されていてよく、この場合には、歯車が歯列係合によって互いに駆動結合される。

遊星歯車機構は、回転運動をさらに低速へと変速する第２の伝動装置ユニットを形成している。遊星キャリアに導入されたトルクは、少なくとも１つの遊星歯車に伝達され、この遊星歯車は、遊星歯車軸線が遊星キャリアの回転軸線を中心にして公転するように遊星キャリアに固定されている。１つの形態では、遊星歯車は、第１の太陽歯車に駆動結合された第１の歯列区分と、第２の太陽歯車に駆動結合された第２の歯列区分とを有している。この結合はそれぞれ、各歯列区分と各太陽歯車との直接的な歯列係合によって直接的に行われているか、または例えば別の遊星歯車を介在させて間接的に行うことができる。別の形態では、第１の太陽歯車は、位置固定の部材に回動不能に結合されているかまたは結合可能である。第２の太陽歯車は、第３の伝動装置ユニットの入力部分に回動不能に結合されていてよい。回動不能な結合部は、例えば形状結合式、摩擦力結合式および／または素材結合式の結合部であってよい。

可能な別の実施形態によれば、遊星歯車の第１の歯列区分と第２の歯列区分とは、同数の歯を有している。特に、第１の歯列区分と第２の歯列区分とは同じ構成を有していることが可能である。これに対して、第１の太陽歯車と第２の太陽歯車とは、互いに異なった数の歯を有していることができ、第１の太陽歯車の歯列と第２の太陽歯車の歯列とは、互いに相対的に転位されている。太陽歯車の互いに異なった歯数または転位によって、変速が生じる。両方の歯車および少なくとも１つの遊星歯車は、等しいモジュールを有している。好ましくは、第１の太陽歯車と第２の太陽歯車との歯の数は、第１の太陽歯車と第２の太陽歯車との相対回動位置において複数の歯が、軸方向において互いに合致して位置し、これによって第１の太陽歯車および第２の太陽歯車が、複数の遊星歯車の歯列に同時に係合できるように、選択される。

別の実施形態によれば、第３の伝動装置ユニットは、差動歯車機構を有しているか、または差動歯車機構として構成されており、差動歯車機構の入力部分は、遊星キャリアの回転軸線に対して同軸に配置された差動歯車ケージの形態で構成されている。

伝動装置ユニットの配置形態に関しては複数の可能性が考えられる。第１実施形態によれば、遊星歯車機構は少なくとも部分的に第３の伝動装置ユニットの半径方向外側に配置されており、および／または、少なくとも部分的に第３の伝動装置ユニットに対して相対的に軸方向においてオーバラップして配置されている。具体的には、少なくとも１つの遊星歯車と差動歯車ケージとは、少なくとも部分的に軸方向において互いにオーバラップしており、第２の太陽歯車は、差動歯車ケージの周壁部分に結合されているような構成が可能である。この場合には、太陽歯車は、差動歯車ケージの最大外径よりも大きな直径を有することができる。第２の太陽歯車と差動歯車ケージとの結合は、特に、例えばねじ結合を用いて摩擦力結合式に、例えば歯列結合を用いて形状結合式に、および／または溶接結合を用いて素材結合式に行うことができる。また、第２の太陽歯車と遊星キャリアとが一体に構成されているような形態も可能である。

第２の実施形態によれば、遊星歯車機構は、少なくとも部分的に第３の伝動装置ユニットの半径方向内側に配置されており、および／または第３の伝動装置ユニットに対して軸方向において隣接して配置されている。具体的には、少なくとも１つの遊星歯車は、差動歯車ケージとの半径方向のオーバラップを有していてよい。この場合、第２の太陽歯車は、差動歯車ケージの最大直径よりも小さな直径を有することができる。

両方の実施形態に対して言えることは、遊星歯車機構の遊星キャリアはハウジング状に形成されていてよく、第３の伝動装置ユニットは遊星キャリア内に配置されていてよいということである。特に、ハウジング状の遊星キャリアは、潤滑剤によって満たされていて、外方に向かってハウジングの内室に対してシールされていてよい。さらに、遊星キャリアはスリーブ付加部を有していてよく、このスリーブ付加部によって遊星キャリアは、片側において伝動装置アセンブリの位置固定のハウジング内に支持されている。このことは、遊星キャリアが、遊星歯車を横切る中心平面に関して、位置固定のハウジングにおける一方の側においてだけ支持されていることを意味する。片持ち式の支持とも呼ばれるこのような片側における支持形態は、例えば軸方向で互いに間隔を空けて位置する２つのころがり軸受を有することができる。遊星キャリアの片側における支持形態の利点は、位置固定のハウジングを支持とは反対の側において、プラスチックまたは金属薄板のような軽量構造材料から構成することができるということにあり、このようなハウジングは単にシール機能だけを引き受け、保持機能を引き受ける必要はない。これに対して、遊星キャリアのための支持が設けられている、位置固定のハウジングの支持機能を有する部分は、アルミニウム鋳造品のような比較的高い強度を有する材料から構成されていてよい。

上に述べた課題の別の解決策は、自動車用の電気駆動装置であり、この電気駆動装置は、自動車の駆動軸を駆動するための駆動軸を有する電気機械と、上において述べた実施形態のうちの少なくとも１つのように構成されていてよい伝動装置アセンブリと、を備えている。伝動装置アセンブリの第１の伝動装置段は、電気機械の駆動軸に駆動結合されている。

電気駆動装置アセンブリによって、伝動装置アセンブリによって得られるのと同じ利点が得られ、特に低速への大きな変速が達成可能であり、このことは、高速電気機械を駆動源として使用することを可能にする。好適な実施形態によれば、電気機械は、毎分少なくとも２０，０００回転の定格回転数を有する高速電気機械として構成されている。第１の伝動装置段の駆動車は、好ましくは、電気機械の駆動軸に対して同軸に配置されており、好ましくは駆動軸に回動不能に結合されている。

次に、図面を参照しながら好適な実施形態について説明する。

第１実施形態における、本発明に係る伝動装置アセンブリを備えた本発明に係る電気駆動装置アセンブリを概略的に示す図である。 図１に示した伝動装置アセンブリの詳細を示す半割縦断面図である。 第２実施形態における、本発明に係る伝動装置アセンブリを備えた本発明に係る電気駆動装置アセンブリを概略的に示す図である。 図３に示した伝動装置アセンブリの第２の伝動装置ユニットを部分的に断面して示す斜視図である。 図４に示した第２の伝動装置ユニットの縦断面図である。

図１および図２については、以下に一緒に記載する。図１には、電気機械３および本発明に係る伝動装置アセンブリ４を備えた、本発明に係る電気駆動装置アセンブリ２の第１実施形態が示されている。伝動装置アセンブリ４は、第１の伝動装置ユニット７、第２の伝動装置ユニット８および第３の伝動装置ユニット９を有している。第２および第３の伝動装置ユニット８，９は、図２に詳しく示されている。第３の伝動装置ユニット９は、第２の伝動装置ユニット８から導入されたトルクを２つの出力軸５，６に分割する差動歯車機構の形態で構成されている。

電気機械３は、自動車（図示せず）の駆動軸を駆動する駆動源として働く。電気機械３は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）を用いて駆動制御される。電気機械３は、電流供給のためにバッテリ（図示せず）に接続されることができる。電気機械３は、特に高速電気機械として構成されていてよく、例えば毎分少なくとも２０，０００回転（Ｕ／ｍｉｎ）の定格回転数を有することができる。通常、電気機械３は、モータハウジングに不動に結合されたステータと、トルク伝達のためにモータ軸１１に不動に結合されたロータとを有している。

トルクは、モータ軸１１から第１の伝動装置ユニット７に導入される。第１の伝動装置ユニット７は、無端のベルト１３を介して互いに駆動結合されている駆動車１０と被動車１２とを備えたベルト伝動装置を有している。駆動車１０はモータ軸１１に不動に結合されていて、モータ軸１１に対して同軸に配置されている。図面から認識できるように、被動車１２は、駆動車１０に比べて大幅に大きな直径を有しているので、ここでは低速への変速が行われる。駆動車１０の直径Ｄ１０に対する被動車１２の直径Ｄ１２に相当する
第１の変速比ｉ１（ｉ１＝Ｄ１２／Ｄ１０）は、１よりも大きく、好ましくは最大で３であり、つまり１≦ｉ１≦３である。ベルト伝動装置としての構成の代わりに、第１の伝動装置ユニット７は、例えばチェーン伝動装置または平歯車伝動装置の形態で構成されていてよい。すべての場合において、第１の伝動装置ユニット７によって、電気機械３の回転軸線Ａ１と第２または第３の伝動装置ユニット８，９の回転軸線Ａ２との間における軸線ずれが解消（ueberbruecken）される。

第２の伝動装置ユニット８は、遊星歯車機構の形態で構成されており、この遊星歯車機構は、第１の伝動装置ユニット７の被動車１２から導入された回転運動をさらに低速へと変速する。第１の伝動装置ユニット７の被動車１２は、遊星歯車機構８の遊星キャリア１４に不動に結合されており、この遊星キャリア１４はベルト伝動装置を介して回転軸線Ａ２を中心にして回転駆動可能である。遊星歯車機構８は、複数の遊星歯車１５を有しており、これらの遊星歯車１５は、遊星キャリア１４の回転軸線Ａ２を中心にして公転するように遊星キャリア１４に固定されている。遊星キャリア１４はハウジング状に構成されていて、スリーブ付加部１７を備えた鍋形状のハウジング部分１６と、スリーブ付加部２２を備えたカバー形状のハウジング部分２１とを有しており、スリーブ付加部１７は、軸受１８，１９を用いて伝動装置アセンブリ４のハウジング２０内に回転軸線Ａ２を中心にして回転可能に支持されており、かつスリーブ付加部２２は、軸受２３を用いて第３の伝動装置ユニット９の出力軸６に回転可能に支持されている。第２のスリーブ付加部２２の側において、遊星キャリア１４は位置固定のハウジング２０に対して支持なしの状態であり、つまり遊星キャリア１４は片側においてだけ第１のスリーブ付加部１７を用いてハウジング２０内に支持されている。遊星キャリアのこの片側におけるまたは片持ち式の支持形態は、位置固定のハウジング２０が高強度および高剛性の材料から成る、支持機能を有するハウジング区分４９と、比較的低強度および低剛性の材料から成る、支持機能を有さないハウジング区分４８とを有することができることを可能にする。ハウジング区分４９内には、遊星キャリア１４が支持されており、このハウジング区分４９は、駆動源との結合のために働き、ハウジング区分４８は、ハウジング内室をシールするための純然たるシール機能を引き受ける。両方のハウジング区分４８，４９は、適宜な結合手段５０、例えばねじ結合されたまたは溶接されたフランジ結合部によって互いに結合されている。第１のハウジング部分１６と位置固定のハウジング２０との間に形成されたリング室は、軸受１９に隣接して配置された軸シール部材２４を用いてシールされている。第２のハウジング部分２１と出力軸６との間に形成されたリング室は、軸受２３に隣接して配置された軸シール部材２５を用いてシールされている。

遊星歯車１５は、それぞれラジアル軸受２６，２６’を用いて、遊星キャリア１４に結合されたピン２７に、各ピン軸線Ａ２７を中心にして回転可能に支持されていて、かつスラスト軸受２８，２８’を用いて遊星キャリア１４に対して軸方向において支持されている。遊星歯車１５は、第１の太陽歯車３０に歯列係合している各１つの第１の歯列区分２９と、第２の太陽歯車３１に歯列係合している各１つの第２の歯列区分２９’とを有している。第１の太陽歯車３０は、位置固定のハウジング２０に回動不能に、つまり間に配置されたスリーブ３２を介して結合されており、このスリーブ３２は、回転軸線Ａ２に対して同軸に、半径方向で第３の伝動装置ユニット９の第１の出力軸５と遊星キャリア１４のスリーブ付加部１７との間に配置されていて、軸方向でスリーブ付加部１７の端部を超えるまで延びている。図面から明らかなように、第１の太陽歯車３０はスリーブ形状の結合区分３３を有しており、この結合区分３３は、スプライン３４を介してスリーブ３２に回動不能に結合されている。スリーブ３２は、反対側に位置する端部に、フランジ区分３５を有しており、このフランジ区分３５は歯列３６を介して位置固定のハウジング２０に回動不能に結合されている。第１の太陽歯車３０と位置固定のハウジング２０との回動不能な結合によって、太陽歯車３０に導入されたトルクは、位置固定のハウジング２０に対して支持されることができる。軸方向力を支持するために、太陽歯車３０とハウジング部分１６との間にはスラストワッシャ５１が設けられている。

遊星歯車１５の第１および第２の歯列区分２９，２９’は、それぞれ同数の歯を有しており、かつ特に同じ構成を有している。第１の太陽歯車３０および第２の太陽歯車３１は、互いに異なった数の歯を有しており、このとき第１の太陽歯車３０の歯列と第２の太陽歯車３１の歯列とは互いに相対的に転位（profilverschieben）されている。両方の太陽歯車３０，３１および遊星歯車１５の歯列区分２９，２９’は、それぞれ等しいモジュールを有している。太陽歯車３０，３１の異なった歯数または転位によって、変速が生じる。第１および第２の太陽歯車３０，３１の歯数は、相対的な回転位置において複数の歯が互いに合致しており、これによって複数の歯が同時に複数の遊星歯車１５の歯列に係合できるように選択されている。

第２の太陽歯車３１は、差動歯車機構９を駆動するために、差動歯車機構９の入力部分３７に結合されている。入力部分３７は、差動歯車ケージ（Differentialkorb）の形態で構成されており、この差動歯車ケージは、第２の太陽歯車３１によって回転軸線Ａ２を中心にして回転駆動可能である。第２の太陽歯車３１と差動歯車ケージ３７とは、互いに不動に結合されており、例えば互いに溶接されているかまたは一体に構成されている。第２の太陽歯車３１は、遊星キャリア１４および第１の太陽歯車３０にスラスト軸受５２，５３を用いて軸方向で支持されている。遊星歯車機構８は、本実施形態では差動歯車機構９の半径方向外側に、かつ差動歯車機構９に対して相対的に部分的に軸方向でオーバラップして配置されている。このとき第２の太陽歯車３１は、差動歯車ケージ３７の周壁区分の外側に設けられているので、遊星歯車１５と差動歯車ケージ３７とは互いに部分的に軸方向において合致している。

差動歯車機構９は複数の差動歯車３８と２つのサイド軸歯車３９，３９’とを有しており、差動歯車３８は、差動歯車ケージ３７内において回転軸線Ａ３８に回転可能に支持されていて、かつ差動歯車ケージ３７と一緒に回転軸線Ａ２を中心にして回転し、サイド軸歯車３９，３９’はそれぞれ、回転軸線Ａ２に対して同軸に回転可能に配置されていて、かつ差動歯車３８と歯列係合している。差動歯車ケージ３７内に導入されたトルクは、差動歯車３８を介して両方のサイド軸歯車３９，３９’に伝達され、このとき両方のサイド軸歯車３９，３９’の間において補償作用が生じる。サイド軸歯車３９，３９’はまた、トルクを伝達するために、スプラインを介して所属のサイド軸５，６に回動不能に結合されており、サイド軸５，６は、導入されたトルクを自動車のホイールに伝達する。

第２の伝動装置段８の本構成によって、第１の伝動装置段７から導入された回転運動は、さらに低速へと変速される。このとき第２の伝動装置段の第２の変速比ｉ２は、１よりも大きく、特に５よりも大きく、かつ好ましくは最大１０であってよく、つまり１≦ｉ２≦１０である。全体として、第１の変速比ｉ１と第２の変速比ｉ２とから成る変速比ｉｇｅｓ（ｉｇｅｓ＝ｉ１・ｉ２）は、好ましくは１０〜１５である。すなわち、差動歯車ケージ３７は、電動機３の駆動軸１１よりも１０〜１５倍ゆっくりと回転する。第１の伝動装置ユニット７としてベルト伝動装置を備えた本実施形態では、位置固定のハウジング２０の内室は乾燥していてよく、つまりここでは潤滑は必要ない。単に、回転駆動可能なハウジング状の遊星キャリア１４（この限りでは遊星ハウジングとも呼ぶことができる）だけが潤滑剤によって満たされ、その結果、遊星歯車機構８および差動歯車機構９の回転する部材は、潤滑されかつ冷却されている。これによってチャーニングロス（Planschverlust）を僅かに保つことができる。

図３には、電気機械１０３および本発明に係る伝動装置アセンブリ１０４を備えた、本発明に係る電気駆動装置１０２の第２実施形態が示されている。電気駆動装置１０２または伝動装置アセンブリ１０４は、大部分が図１および図２に示したものに相当しているので、すべての共通部分に関しては上記記載を参照するものとする。同じまたは互いに対応する個々の部材に対しては、図１および図２における部材に１００を加えた符号が付されている。上記実施形態のように、本実施形態の伝動装置アセンブリ１０４も、第１の伝動装置ユニット１０７、第２の伝動装置ユニット１０８および第３の伝動装置ユニット１０９を有している。遊星歯車機構の形態で構成された第２の伝動装置ユニット１０８は、図４および図５に詳しく示されている。図３〜図５については、以下に一緒に記載する。

第２実施形態の特殊性は、第２の伝動装置ユニット１０８と第３の伝動装置ユニット１０９とが、互いに相対的にかつ第１の伝動装置ユニット１０７に対して、軸方向にずらされていることにある。これについては以下において詳しく説明する。

電気機械１０３については、上記実施形態の特徴と同じ特徴が通用するので、繰り返しを避けるために、上記実施形態に対する記載を参照するものとする。モータ軸１１１から、ベルト伝動装置の形態で構成された第１の伝動装置ユニット１０７に、トルクが導入される。しかしながら、第１の伝動装置ユニット１０７は、チェーン伝動装置または平歯車伝動装置の形態で構成されていてもよい。駆動車１１０は、モータ軸１１１に不動に結合されていて、このモータ軸１１１に対して同軸に配置されている。被動車１１２は、駆動車１１０に比べて大幅に大きな直径を有しているので、低速への変速が行われる。第１の変速比ｉ１（ｉ１＝Ｄ１１２／Ｄ１１０）は、１よりも大きく、好ましくは最大で３であり、つまり１≦ｉ１≦３である。

第１の伝動装置ユニット１０７の被動車１１２は、第２の伝動装置ユニット１０８の遊星キャリア１１４に回動不能に結合されている。そのために被動車１１２は、中空軸１１７に結合されており、この中空軸１１７は、導入されたトルクを第２の伝動装置ユニット１０８の遊星キャリア１１４に伝達する。中空軸１１７の、被動車１１２の一方の側に位置している第１の区分が、第１の軸受１１８を用いて、位置固定のハウジング１２０内に、回転軸線Ａ２を中心にして回転可能に支持されている。ここでハウジング１２０と中空軸１１７との間に形成されたリング室は、第１のシール部材１２４を用いてシールされている。中空軸１１７の、被動車１１２の他方の側に位置している第２の区分が、第２の軸受１１９を用いて、位置固定のハウジング１２０の軸受ブシュ１４０内に、回転軸線Ａ２を中心にして回転可能に支持されている。軸受ブシュ１４０と中空軸１１７の第２の区分との間のリング室は、第２のシール部材１２５を用いてシールされている。出力軸１０６は、ハウジング１２０に対してシール部材１４１を用いてシールされている。

第２の伝動装置ユニット１０８は、遊星歯車機構の形態で構成されており、この遊星歯車機構は、遊星キャリア１１４に導入された回転運動をさらに低速へと変速する。

遊星歯車機構１０８は、複数の遊星歯車１１５を有しており、これらの遊星歯車１１５は、遊星歯車１１５が回転軸線Ａ２を中心にして公転するように遊星キャリア１１４に固定されている。遊星キャリア１１４は、ハウジング状に構成されていて、かつ鍋形状のハウジング部分１１６を有することができ、このハウジング部分１１６内には、遊星歯車１１５および太陽歯車１３０，１３１が収容されており、または遊星キャリア１１４は、さらに以下に記載するようにケージ状に構成されていてもよい。

遊星歯車機構１０８は、図４および図５に詳細に示されている。図面から認識できるように、遊星歯車１１５はそれぞれラジアル軸受１２６，１２６’を用いて、遊星キャリア１１４に結合されたピン１２７に、各ピン軸線Ａ１２７を中心にして回転可能に支持され、かつスラスト軸受１２８，１２８’を用いて遊星キャリア１１４の側壁に対して軸方向において支持されている。ピン１２７は、潤滑剤通路１５４を有しており、これらの潤滑剤通路１５４を通って潤滑剤が軸受１２６，１２６’を潤滑するために流れることができる。遊星キャリア１１４は、ケージ形状に構成されていて、第１のフランジ部分１４２、第２のフランジ部分１４３、および軸方向において両フランジ部分１４２，１４３の間を延びる複数のウェブ部分１４４を有しており、これらのウェブ部分１４４は第１のフランジ部分１４２と第２のフランジ部分１４３とを互いに結合している。遊星キャリア１１４は、一体に構成されていてよく、歯車１１５，１３０，１３１は、ウェブ１４４の間に形成された開口を通して取り付けることができる。フランジ部分１４２，１４３にはカバー１５５，１５５’が装着されている。

遊星歯車１１５は、二つの部分から構成されており、それぞれ、第１の太陽歯車１３０と歯列係合している第１の歯列区分１２９と、第２の太陽歯車１３１と歯列係合している第２の歯列区分１２９’とを有している。両方の歯列区分１２９，１２９’は、最初に、別個の部材として製造され、次いで互いに堅固に結合され、例えば互いに溶接される。しかしながらまた、原則的には、遊星歯車を一体に製造することも考えられる。第１の太陽歯車１３０は、縦長のスリーブ１３２を介して、位置固定のハウジング１２０と回動不能に結合されている。スリーブ１３２は、回転軸線Ａ２に対して同軸に、半径方向において第２の出力軸１０６と中空軸１１７との間に配置されていて、かつ軸方向において位置固定のハウジング１２０のハウジングブシュ１４０にまで延びている。第１の太陽歯車１３０および第２の太陽歯車１３１はそれぞれ、各接続部材の対応する外歯列との回動不能な結合のために内歯列１４７，１４７’を有している。第１の太陽歯車１３０は、スリーブ１３２の外歯列に回動不能に結合されており、これに対して第２の太陽歯車１３１は、遊星キャリア１１４に結合された差込み部分の外歯列に回動不能に結合されている。スリーブ１３２は、遊星歯車機構１０８とは反対側の端部に、フランジ区分１３５を有しており、このフランジ区分１３５は、例えば歯列を介して、位置固定のハウジング１２０に回動不能に結合されている。第１の太陽歯車１３０と位置固定のハウジング１２０との回動不能な結合によって、太陽歯車１３０に導入されたトルクが、位置固定のハウジング１２０に対して支持される。

上に記載の実施形態とは異なり、図４および図５に示した本実施形態では、遊星歯車１１５の第１および第２の歯列区分１２９，１２９’は、異なった数の歯を有している。特に図４から認識できるように、歯列区分１２９，１２９’は、別個に構成されている。特に、歯列区分１２９は歯列区分１２９’のスリーブ付加部に差し嵌められていて、このスリーブ付加部に不動に結合され、特に溶接されているかまたは押し嵌められている。第１の太陽歯車１３０と第２の太陽歯車１３１とは、異なった数の歯を有している。両方の太陽歯車１３０，１３１と遊星歯車１１５の歯列区分１２９，１２９’とは、それぞれ等しいモジュールを有することができる。遊星歯車の両方の歯列区分１２９，１２９’の異なった歯数によって、変速が行われ、このとき歯列区分が等しい歯数を有している実施形態に対して、変速比に関して比較的大きなフレキシビリティが生じる。しかしながらもちろん、図３〜図５に示した本実施形態を、遊星歯車の歯列区分の等しい歯数で構成することも可能であり、また逆に、図１および図２に示した上の実施形態を、歯列区分の異なった歯数で構成することも可能である。

第２の太陽歯車１３１は、差動歯車機構１０９を駆動するために、差動歯車機構１０９の入力部分１３７に結合されている。この入力部分１３７は、差動歯車ケージの形態で構成されており、この差動歯車ケージは、第２の太陽歯車１３１によって、回転軸線Ａ２を中心にして回転駆動可能である。本実施形態の特殊性は、遊星歯車機構１０８が軸方向において差動歯車機構１０９に隣接して配置されていて、これによって少なくとも部分的に半径方向における重なりを有していることである。第２の太陽歯車１３１は、差動歯車機構１０９の差動歯車ケージ１３７よりも小さな直径を有している。

差動歯車機構１０９は、第１実施形態のように構成されているので、繰り返しを避けるために、第１実施形態に対する記載を参照するものとする。太陽歯車１３１から差動歯車ケージ１３７に導入されたトルクは、差動歯車１３８を介して、両方のサイド軸歯車１３９，１３９’に伝達される。これらのサイド軸歯車１３９，１３９’は、所属のサイド軸１０５，１０６に結合されており、これらのサイド軸１０５，１０６は、導入されたトルクを自動車のホイールに伝達する。

第２の伝動装置段１０８の本構成によって、第１の伝動装置段１０７から導入された回転運動は、さらに低速へと変速される。第２の伝動装置段１０８の第２の変速比ｉ２は、１よりも大きく、特に５よりも大きく、かつ好ましくは最大１０であり、つまり１≦ｉ２≦１０である。全体として、第１の変速比ｉ１と第２の変速比ｉ２とから成る変速比ｉｇｅｓ（ｉｇｅｓ＝ｉ１・ｉ２）は、好ましくは１０〜１５である。すなわち、差動歯車ケージ１３７は、電動機１０３の駆動軸１１１よりも１０〜１５倍ゆっくりと回転する。ベルト伝動装置１０７が収容されている、ハウジング区分１４８の内室は乾燥しており、つまり潤滑剤なしである。これに対して、遊星歯車機構１０８および差動歯車機構１０９が収容されているハウジング区分１４９は、潤滑剤によって満たされ、その結果、回転する部材を冷却しかつ潤滑することができる。本実施形態では、両方のハウジング区分１４８，１４９が、保持機能を有する区分として、高強度の適宜なハウジング材料、例えば鋳造材料から成っている。

伝動装置アセンブリ４，１０４の上に記載した両方の実施形態は、低速への大きな変速比を得ることができるという利点を提供し、このことは、駆動源としての高速電気機械の使用を可能にする。第１の伝動装置ユニットとしてベルト伝動装置を使用することによって、この部分を潤滑剤なしに構成することができるので、伝動装置アセンブリ４，１０４のチャーニングロスは全体として僅かに保たれる。本発明に係る伝動装置アセンブリ４，１０４は、車両駆動軸を駆動するための電気駆動装置アセンブリ２，１０２において使用することができる。

２，１０２ 電気駆動装置アセンブリ
３，１０３ 電気機械
４，１０４ 伝動装置アセンブリ
５，１０５ 第１の出力軸
６，１０６ 第２の出力軸
７，１０７ 第１の伝動装置ユニット
８，１０８ 第２の伝動装置ユニット
９，１０９ 第３の伝動装置ユニット
１０，１１０ 駆動車
１１，１１１ モータ軸
１２，１１２ 被動車
１３，１１３ ベルト
１４，１１４ 遊星キャリア
１５，１１５ 遊星歯車
１６，１１６ ハウジング部分
１７，１１７ スリーブ付加部／中空軸
１８，１１８ 軸受
１９，１１９ 軸受
２０，１２０ ハウジング
２１，１２１ ハウジング部分
２２，１２２ スリーブ付加部
２３，１２３ 軸受
２４，１２４ 軸シール部材
２５，１２５ 軸シール部材
２６，１２６ ラジアル軸受
２７，１２７ ピン
２８，１２８ スラスト軸受
２９，１２９ 歯列区分
３０，１３０ 第１の太陽歯車
３１，１３１ 第２の太陽歯車
３２，１３２ スリーブ
３３，１３３ スリーブ付加部
３４ スプライン
３５ フランジ区分
３６ 歯列アセンブリ
３７，１３７ 入力部分
３８，１３８ 差動歯車
３９，１３９ サイド軸歯車
１４０ ハウジングブシュ
１４１ シール部材
１４２ 第１のフランジ部分
１４３ 第２のフランジ部分
１４４ ウェブ部分
１４５ カバー部分
１４６ 固定リング
１４７ 歯列
４８，１４８ ハウジング区分
４９，１４９ ハウジング区分
５０，１５０ 結合手段
５１ スラストワッシャ
５２，１５２ スラスト軸受
５３，１５３ スラスト軸受
１５４ 潤滑剤通路
１５５，１５５’ カバー
Ａ 回転軸線
Ｄ 直径
ｉ 変速比

Claims (16)

1. 自動車用の電気駆動装置のための伝動装置アセンブリであって、
   互いに軸線がずれている駆動車（１０，１１０）と被動車（１２，１１２）とを有する第１の伝動装置ユニット（７，１０７）と、
   該第１の伝動装置ユニット（７，１０７）に駆動結合されており低速への変速比（ｉ２）を有する第２の伝動装置ユニット（８，１０８）と、
   該第２の伝動装置ユニット（８，１０８）に駆動結合されており１つの入力部分（３７，１３７）から導入されたトルクを２つの出力部分（５，６；１０５，１０６）に分割する第３の伝動装置ユニット（９，１０９）と、を備え、
   前記第２の伝動装置ユニット（８，１０８）は、少なくとも１つの遊星歯車（１５，１１５）と該少なくとも１つの遊星歯車（１５，１１５）を保持する遊星キャリア（１４，１１４）と第１の太陽歯車（３０，１３０）と第２の太陽歯車（３１，１３１）とを備えた遊星歯車機構を有しており、
   前記遊星キャリア（１４，１１４）は、前記第１の伝動装置ユニット（７，１０７）によって回転軸線（Ａ２）を中心にして回転駆動可能であり、
   前記少なくとも１つの遊星歯車（１５，１１５）は、前記第１の太陽歯車（３０，１３０）および前記第２の太陽歯車（３１，１３１）と少なくとも間接的に歯列係合しており、
   前記第１の太陽歯車（３０，１３０）は、位置固定の部材に対して回転方向において少なくとも支持可能であり、
   前記第２の太陽歯車（３１，１３１）は、前記第３の伝動装置ユニット（９，１０９）の前記入力部分（３７，１３７）に駆動結合されている、
   伝動装置アセンブリ。
2. 以下に記載のことのうちの少なくとも１つが適用される：すなわち、
   前記第１の伝動装置ユニット（７，１０７）は、導入されたトルクを最大３（ｉ１≦３）の第１の変速比（ｉ１）で伝達するように構成されており、
   前記第２の伝動装置ユニット（８，１０８）は、導入されたトルクを最大１０（ｉ２≦１０）の第２の変速比（ｉ２）で低速へと変速するように構成されており、
   前記第１の変速比（ｉ１）と前記第２の変速比（ｉ２）とから成る全変速比（ｉｇｅｓ）は、１０〜１５である（１０≦ｉｇｅｓ≦３０）、
   請求項１記載の伝動装置アセンブリ。
3. 前記第１の伝動装置ユニット（７，１０７）の前記駆動車（１０，１１０）は、第１の回転軸線（Ａ１）を中心にして回転駆動可能であり、前記第１の伝動装置ユニット（７，１０７）の被動車（１２，１１２）は、第２の前記回転軸線（Ａ２）に対して同軸に配置されていて、前記遊星キャリア（１４，１１４）に回動不能に結合されており、前記第２の回転軸線（Ａ２）は、前記第１の回転軸線（Ａ１）に対して平行に間隔を空けて延びている、請求項１または２記載の伝動装置アセンブリ。
4. 前記第１の太陽歯車（３０，１３０）は、前記位置固定の部材（２０，１２０）に回動不能に結合されており、
   前記第２の太陽歯車（３１，１３１）は、前記第３の伝動装置ユニット（９，１０９）の前記入力部分（３７，１３７）に回動不能に結合されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の伝動装置アセンブリ。
5. 前記少なくとも１つの遊星歯車（１５，１１５）は、前記第１の太陽歯車（３０，１３０）と係合している第１の歯列区分（２９，１２９）と、前記第２の太陽歯車（３１，１３１）と係合している第２の歯列区分（２９’，１２９’）とを有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の伝動装置アセンブリ。
6. 前記第１の歯列区分（２９，１２９）と前記第２の歯列区分（２９’，１２９’）とは、同数の歯を有しており、前記第１の歯列区分（２９，１２９）と前記第２の歯列区分（２９’，１２９’）とは、特に同じ構成を有している、請求項５記載の伝動装置アセンブリ。
7. 前記第１の太陽歯車（３０，１３０）と前記第２の太陽歯車（３１，１３１）とは、互いに異なった数の歯を有しており、前記第１の太陽歯車（３０，１３０）の歯列と前記第２の太陽歯車（３１，１３１）の歯列とは、互いに相対的に転位されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の伝動装置アセンブリ。
8. 前記第１の太陽歯車（３０，１３０）および前記第２の太陽歯車（３１，１３１）の歯の数は、前記第１の太陽歯車（３０，１３０）および前記第２の太陽歯車（３１，１３１）の相対的な回転位置において複数の歯が軸方向において互いに合致して位置し、これによってこれらの歯が、複数の前記遊星歯車（１５，１１５）の歯列に同時に係合できるように選択されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の伝動装置アセンブリ。
9. 前記第３の伝動装置ユニット（９，１０９）は、差動歯車機構を有しており、前記第３の伝動装置ユニット（９，１０９）の前記入力部分（３７，１３７）は、前記遊星キャリア（１４，１１４）の前記回転軸線（Ａ２）に対して同軸に配置された差動歯車ケージの形態で構成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の伝動装置アセンブリ。
10. 前記遊星歯車機構の前記遊星キャリア（１４，１１４）は、ハウジング状に構成されており、位置固定のハウジング（２０，１２０）内に前記遊星キャリア（１４，１１４）を片側で支持するためにスリーブ付加部（１７，１１７）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の伝動装置アセンブリ。
11. 前記少なくとも１つの遊星歯車（１５，１１５）と前記差動歯車ケージとは、少なくとも部分的に軸方向において互いにオーバラップしており、前記第２の太陽歯車（３１，１３１）は、前記差動歯車ケージの周壁部分に結合されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の伝動装置アセンブリ。（図１，図２）
12. 前記第３の伝動装置ユニット（９，１０９）は、前記遊星キャリア（１４，１１４）内に配置されている、請求項１１記載の伝動装置アセンブリ。
13. 前記遊星歯車機構は、軸方向において前記差動歯車機構に対して隣接配置されており、前記第２の太陽歯車（３１，１３１）は、前記差動歯車ケージよりも小さな直径を有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の伝動装置アセンブリ。（図３〜図５）
14. 自動車用の電気駆動装置であって、前記自動車の駆動軸を駆動するための駆動軸（１１，１１１）を有する電気機械（３，１０３）と、請求項１から１３までのいずれか１項記載の伝動装置アセンブリ（４，１０４）と、を備え、該伝動装置アセンブリの第１の伝動装置ユニット（７，１０７）は、前記電気機械（３，１０３）の前記駆動軸（１１，１１１）に駆動結合されている、自動車用の電気駆動装置。
15. 前記電気機械（３，１０３）は、毎分少なくとも２０，０００回転の定格回転数を有する高速電気機械として構成されている、請求項１４記載の電気駆動装置。
16. 前記第１の伝動装置ユニット（７，１０７）の前記駆動車（１０，１１０）は、前記電気機械（３，１０３）の前記駆動軸（１１，１１１）に対して同軸に配置されている、請求項１４または１５記載の電気駆動装置。

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