JP7379696B2 - Hybrid drive assembly, powertrain assembly and how to control the powertrain - Google Patents

Hybrid drive assembly, powertrain assembly and how to control the powertrain Download PDF

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Description

本発明は、自動車の駆動アクスルのためのハイブリッド駆動アセンブリと、複数の駆動アクスルのうちの１つがこのようなハイブリッド駆動アセンブリにより駆動可能である、複数の駆動アクスルを備えたパワートレーンアセンブリと、このようなパワートレーンを制御する方法とに関する。 The invention relates to a hybrid drive assembly for a drive axle of a motor vehicle, a powertrain assembly comprising a plurality of drive axles, one of the plurality of drive axles being driveable by such a hybrid drive assembly; and a method for controlling such a power train.

米国特許出願公開第２００８／０２２３６３５号明細書からは、内燃機関と電動モータとを備えたハイブリッド駆動装置が知られている。電動モータは、変速伝動装置と、自動車の両駆動輪のうちの一方との間に、内燃機関に対して平行な配向で、かつ差動伝動装置に対して同軸な配向で配置されている。電動モータは、１つの伝動装置段を介して差動伝動装置のディファレンシャルケージに接続されている。このためには、第１の歯車を介して電動モータに駆動接続されている副軸が設けられている。副軸の第２の歯車は、ディファレンシャルケージに固定的に結合されているリングギヤにかみ合う。 A hybrid drive with an internal combustion engine and an electric motor is known from US Patent Application No. 2008/0223635. The electric motor is arranged between the variable speed transmission and one of the two drive wheels of the motor vehicle in an orientation parallel to the internal combustion engine and coaxial to the differential transmission. The electric motor is connected via one transmission stage to a differential cage of a differential transmission. For this purpose, a countershaft is provided, which is drive-connected to the electric motor via a first gear. A second gear of the countershaft meshes with a ring gear that is fixedly connected to the differential cage.

国際公開第２０１１０６４３６４号明細書からは、自動車の駆動アクスルを駆動するための、電動モータと差動伝動装置とを備えた駆動アセンブリが知られている。電動モータと差動伝動装置との間のパワートレーンにクラッチが配置されており、このクラッチは、選択的にトルクを伝達する、またはトルク伝達を遮断するために、アクチュエータによって制御可能である。切換クラッチの複数の切換位置を求めるためのセンサが設けられている。 From WO 2011064364 A1 a drive assembly with an electric motor and a differential transmission is known for driving a drive axle of a motor vehicle. A clutch is arranged in the power train between the electric motor and the differential transmission, the clutch being controllable by an actuator to selectively transmit or interrupt torque transmission. A sensor is provided for determining a plurality of switching positions of the switching clutch.

独国特許出願公開第１０２０１５１１８７５９号明細書からは、第１の駆動アクスルを駆動するための第１のパワートレーンと、第２の駆動アクスルを駆動するための第２のパワートレーンとを備えた、自動車のためのパワートレーンアセンブリが知られている。第１のパワートレーンは、第１の駆動ユニットと、アクスル差動装置と、２つの側軸とを含んでいる。第２のパワートレーンは、電気機械の形態の第２の駆動ユニットと、アクスル差動装置と、クラッチと、２つの側軸とを含んでいる。第１のパワートレーンと第２のパワートレーンとは、機械的に互いに分離されている。第１の駆動アクスルおよび第２の駆動アクスルの回転数に依存して電気機械およびクラッチを制御する制御ユニットが設けられている。 From DE 10 2015 118 759 A1, a first power train for driving a first drive axle and a second power train for driving a second drive axle are disclosed. Powertrain assemblies for automobiles are known. The first powertrain includes a first drive unit, an axle differential, and two side axles. The second powertrain includes a second drive unit in electromechanical form, an axle differential, a clutch, and two side shafts. The first power train and the second power train are mechanically separated from each other. A control unit is provided which controls the electric machine and the clutch as a function of the rotational speed of the first drive axle and the second drive axle.

本発明の根底にある課題は、自動車の駆動アクスルのためのハイブリッド駆動アセンブリを改良して、種々異なる運転モードにおいて使用可能であり、簡単かつコンパクトな構造を有しているようにすることである。さらに課題は、このようなハイブリッド駆動アセンブリにより種々異なる運転モードにおいて運転することができる、２つの駆動アクスルを備えたパワートレーンアセンブリを提案することである。さらに、このようなハイブリッド駆動アセンブリもしくはパワートレーンアセンブリを制御する方法が提案されることが望まれている。 The problem underlying the invention is to improve a hybrid drive assembly for the drive axle of a motor vehicle in such a way that it can be used in different driving modes and has a simple and compact construction. . Furthermore, the object is to propose a powertrain assembly with two drive axles, which can be operated in different operating modes with such a hybrid drive assembly. Furthermore, it would be desirable to provide a method for controlling such a hybrid drive assembly or powertrain assembly.

解決手段として、自動車の駆動アクスルのためのハイブリッド駆動アセンブリであって、内燃機関と、電気機械と、内燃機関および電気機械により回転式に駆動可能である伝動装置アセンブリであって、入力された回転運動を減速させて伝動するための減速伝動装置および入力された回転運動を２つの出力部分に分配するための差動伝動装置を有している伝動装置アセンブリと、アクチュエータにより制御可能であり、選択的にトルクを駆動アクスルに伝達する、またはトルク伝達を遮断するように構成されているクラッチとを含んでおり、減速伝動装置が、内燃機関および電気機械に永続的に互いに回転しないように結合されている入力部材と、差動伝動装置のディファレンシャルキャリヤに対して同軸に配置され、かつディファレンシャルキャリヤに変速なしに駆動結合されている出力部材と、入力部材と出力部材との間のトルク伝達のための最大３つの中間部材とを有しており、入力部材とディファレンシャルキャリヤとの間の変速比（iges）が固定的であり、内燃機関、電気機械および減速伝動装置の入力部材が、互いに同軸に配置されている、ハイブリッド駆動アセンブリが提案される。 The solution is a hybrid drive assembly for a drive axle of a motor vehicle, comprising an internal combustion engine, an electric machine, and a transmission assembly rotationally driveable by the internal combustion engine and the electric machine, the transmission assembly being rotatably driveable by the internal combustion engine and the electric machine. a transmission assembly having a reduction gearing for reducing and transmitting the motion and a differential gearing for distributing the input rotary motion to two output parts; a clutch configured to transmit torque to a drive axle or to interrupt torque transmission, the reduction transmission being permanently coupled to the internal combustion engine and the electric machine in a mutually non-rotatable manner. and an output member disposed coaxially with respect to the differential carrier of the differential transmission and drive-coupled to the differential carrier without changing speed, and for torque transmission between the input member and the output member. with up to three intermediate members, the gear ratio (iges) between the input member and the differential carrier is fixed, and the input members of the internal combustion engine, the electric machine and the reduction gear are coaxial with each other. A hybrid drive assembly is proposed in which the hybrid drive assembly is arranged.

このハイブリッド駆動アセンブリの利点は、ハイブリッド駆動アセンブリが、内燃機関と電気機械との間の相対回動防止された結合と、減速伝動装置の伝動装置部材の制限された個数とによって、簡単かつコンパクトな構造を有していることである。本開示の枠内において、永続的に相対回動防止された結合とは、特に、内燃機関と電気機械とが互いに永続的に駆動力を伝達するように連結されている、つまり互いに分離不能であると理解される。内燃機関と電気機械とは、常に互いに固定的な比で回転する。伝動装置出力部材もしくは伝動装置出力部材に駆動結合されているディファレンシャルキャリヤに対する伝動装置入力部材の変速比も固定的である。しかしこのことは、クラッチが上述の出力伝達経路内に配置されている限り、締結されたクラッチ状態に関すると理解される。したがって、電気機械のモータ軸および内燃機関のエンジン軸ならびにディファレンシャルキャリヤは、クラッチの締結時に、常に互いに固定的な回転数比で回転する。 The advantage of this hybrid drive assembly is that the hybrid drive assembly is simple and compact due to the relatively rotation-proof coupling between the internal combustion engine and the electric machine and the limited number of transmission parts of the reduction gear. It has a structure. Within the framework of the present disclosure, a permanently rotationally secured connection is in particular defined as a connection in which the internal combustion engine and the electric machine are permanently coupled to each other in a driving force-transmitting manner, that is, they are inseparable from each other. It is understood that there is. The internal combustion engine and the electric machine always rotate at a fixed ratio to each other. The transmission ratio of the transmission input element relative to the transmission output element or to the differential carrier which is drivingly connected to the transmission output element is also fixed. However, this is understood to refer to the engaged clutch state, as long as the clutch is arranged in the power transmission path mentioned above. Therefore, the motor shaft of the electric machine, the engine shaft of the internal combustion engine, and the differential carrier always rotate at a fixed rotational speed ratio relative to each other when the clutch is engaged.

パワートレーンに配置されたクラッチとの相互作用において、ハイブリッド駆動アセンブリの種々異なる機能が有利な形式で生じる。たとえば、ハイブリッド駆動アセンブリを、パラレルモードで運転することができ、このパラレルモードでは、内燃機関と電気機械とは、クラッチの締結時に一緒に駆動アクスルを駆動する。さらに、アセンブリは、別の電気的な駆動アクスルに関連して、シリアルモードで運転することができる。この場合、ハイブリッド駆動アセンブリは、クラッチの解放時に電気的なエネルギを生成し、この電気的なエネルギは、次いで別の駆動アクスルを駆動するために別の電動モータにより使用される。車両が静止している場合でも、アセンブリは、クラッチの解放時に、電流を生成することができるか（ジェネレータモード）、もしくは電気機械に接続されているバッテリをチャージすることができる。逆に、内燃機関を、電気機械により始動することができる（モータモード）。さらに、負荷点上昇（「ブースト」とも呼ばれる）も可能である。 In interaction with the clutch arranged in the power train, different functions of the hybrid drive assembly occur in an advantageous manner. For example, the hybrid drive assembly can be operated in parallel mode, in which the internal combustion engine and the electric machine jointly drive the drive axle when the clutch is engaged. Furthermore, the assembly can be operated in serial mode in conjunction with a separate electrical drive axle. In this case, the hybrid drive assembly generates electrical energy upon release of the clutch, which is then used by another electric motor to drive another drive axle. Even when the vehicle is stationary, the assembly can generate current (generator mode) or charge a battery connected to the electric machine upon release of the clutch. Conversely, the internal combustion engine can be started by an electric machine (motor mode). Furthermore, load point elevation (also called "boost") is possible.

可能な１つの実施形態によれば、内燃機関、電気機械および減速伝動装置の入力部材が、互いに同軸に配置されていてもよい。内燃機関および電気機械は、直接的な相対回動不能な結合部を介して、たとえば差込み歯列または差込みスリーブにより、伝動装置入力部材に結合されていてもよく、または間接的な相対回動不能な結合部を介して、たとえばピニオンを介して、伝動装置入力部材に結合されていてもよい。直接的な相対回動不能な結合部の場合、両原動機軸の間、つまりエンジン軸とモータ軸との間の回転比は、１：１である。電気機械と内燃機関とは、伝動装置入力部材に関して同一の側に、または互いに反対の側に配置されていてもよい。 According to one possible embodiment, the input elements of the internal combustion engine, the electric machine and the reduction gear can be arranged coaxially with one another. The internal combustion engine and the electric machine may be connected to the transmission input part via a direct, relatively non-rotatable connection, for example by a bayonet toothing or a bayonet sleeve, or via an indirect, relatively non-rotatable connection. It may also be connected to the transmission input element via a suitable connection, for example via a pinion. In the case of a direct, relatively non-rotatable connection, the rotation ratio between the two motor shafts, ie between the engine shaft and the motor shaft, is 1:1. The electric machine and the internal combustion engine can be arranged on the same side with respect to the transmission input element or on mutually opposite sides.

１つの実施形態によれば、入力部材の回転軸線と、出力部材の回転軸線とは、互いに平行に配置されていてもよい。特に、減速伝動装置の入力部材は、駆動ギヤが相対回動不能に結合されている、または結合可能である伝動装置軸であってもよい。駆動ギヤは、出力部材に、最大３つの中間部材を介して駆動結合されており、入力部と出力部との間で固定的な変速比が規定されている。入力部材と、出力部材もしくは出力部材に結合された差動伝動装置との間の変速比は、たとえば、３．０～４．０であってもよい。本開示の枠内では、トルク伝達のために、入力部材と出力部材との間の出力伝達経路内に固定的な変速比で配置されている部材、たとえば歯車、軸および／または引張り手段が中間部材として理解され、この場合、出力部材とディファレンシャルキャリヤとの間に別の変速比は設けられていない。 According to one embodiment, the axis of rotation of the input member and the axis of rotation of the output member may be arranged parallel to each other. In particular, the input member of the reduction transmission may be a transmission shaft, to which the drive gear is or can be connected in a rotationally fixed manner. The drive gear is drive-coupled to the output member via up to three intermediate members, and a fixed transmission ratio is defined between the input part and the output part. The transmission ratio between the input member and the output member or a differential transmission coupled to the output member may be, for example, between 3.0 and 4.0. Within the scope of the present disclosure, elements, such as gears, shafts and/or tension means, which are arranged with a fixed transmission ratio in the output transmission path between the input element and the output element, are intermediate for torque transmission. It is understood as a component, in which case no further transmission ratio is provided between the output component and the differential carrier.

可能な１つの具体化によれば、減速伝動装置が、歯車伝動装置として構成されていてもよい。このためには、伝動装置軸と差動伝動装置との間に、２つの中間ギヤを備えた中間軸が設けられている。これらの中間ギヤのうち、一方の中間ギヤは駆動ギヤにかみ合い、他方の中間ギヤは出力部材のリングギヤにかみ合う。この場合、両中間ギヤおよび中間軸が、上述の最大３つの中間部材を形成する。中間軸の回転軸線は、入力部材の回転軸線もしくは出力部材の回転軸線に対して平行に延びていてもよい。この場合、減速伝動装置のギヤは、平歯車として形成されており、この平歯車は、特にはす歯を有していてもよい。軸線間隔および歯数は、構造空間状況に応じて、かつ技術的な設定に合わせることができ、かつ対応して需要に応じて適合させることができると理解される。たとえば、入力部材、中間軸および出力部材の回転軸線は、出力部材と中間軸との間に形成される軸線間隔の、入力軸と中間軸との間に形成される軸線間隔に対する比（Ｖ）が、１．４～１．７であるように配置されていてもよい。さらに、第１のギヤ対の第１の変速比（ｉ１）は、１．０～１．２であってもよく、第２のギヤ対の第２の変速比（ｉ２）が、３～３．３であってもよく、これにより、全体として約３～４である伝動装置入力部材とディファレンシャルキャリヤとの間の変速比が生じる。しかし、減速伝動装置が、歯車伝動装置の代わりに、引張りベルトまたはチェーンを引張り手段として備えた引張り手段伝動装置として構成されていてもよいと理解される。この場合、１つの中間部材のみ、すなわち引張り手段のみが、入力部材と出力部材もしくはディファレンシャルキャリヤとの間に設けられているだろう。 According to one possible embodiment, the reduction transmission can be configured as a gear transmission. For this purpose, an intermediate shaft with two intermediate gears is provided between the transmission shaft and the differential transmission. Among these intermediate gears, one intermediate gear meshes with the drive gear, and the other intermediate gear meshes with the ring gear of the output member. In this case, both intermediate gears and the intermediate shaft form up to the three intermediate members mentioned above. The axis of rotation of the intermediate shaft may extend parallel to the axis of rotation of the input member or the axis of rotation of the output member. In this case, the gear of the reduction gear is designed as a spur gear, which may in particular have helical teeth. It is understood that the axial spacing and the number of teeth can be adapted depending on the construction space situation and to the technical settings and can be correspondingly adapted to the demands. For example, the rotational axes of the input member, intermediate shaft, and output member are determined by the ratio (V) of the axial spacing formed between the output member and the intermediate shaft to the axial spacing formed between the input shaft and the intermediate shaft. may be arranged so that it is 1.4 to 1.7. Further, the first gear ratio (i1) of the first gear pair may be 1.0 to 1.2, and the second gear ratio (i2) of the second gear pair may be 3 to 3. .3, which results in an overall transmission ratio between the transmission input member and the differential carrier of about 3 to 4. However, it is understood that the reduction gear transmission can also be constructed as a traction means transmission with a traction belt or chain as the traction means instead of a gear transmission. In this case, only one intermediate member, ie only the tensioning means, would be provided between the input member and the output member or the differential carrier.

１つの実施形態によれば、両原動機、つまり内燃機関および電気機械は、出力に関して以下のように設計されていてもよい。内燃機関は、８０ｋＷ未満の最大出力を有していてもよい、電気機械は、６０ｋＷ未満、特に５０ｋＷ未満の最大出力を有していてもよい、かつ／または内燃機関の最大出力は、電気機械の最大の回転数の１．３倍より小さく、特に１．２倍より小さくてもよい。 According to one embodiment, both prime movers, namely the internal combustion engine and the electric machine, may be designed as follows in terms of power. The internal combustion engine may have a maximum power of less than 80 kW, the electric machine may have a maximum power of less than 60 kW, in particular less than 50 kW, and/or the maximum power of the internal combustion engine It may be smaller than 1.3 times, in particular smaller than 1.2 times, the maximum rotational speed of.

内燃機関および電気機械の回転数は、たとえば以下のように設計されていてもよい。内燃機関は、５５００回転／分未満の最大回転数を有していてもよい、電気機械は、６５００回転／分未満の最大回転数を有していてもよい、かつ／または電気機械の最大回転数は、内燃機関の最大回転数の１．３倍より小さく、特に１．２倍よりも小さくてもよい。 The rotational speed of the internal combustion engine and the electric machine may be designed, for example, as follows. The internal combustion engine may have a maximum rotational speed of less than 5500 revolutions per minute, the electric machine may have a maximum rotational speed of less than 6500 revolutions per minute, and/or the maximum rotational speed of the electric machine The number may be less than 1.3 times, in particular less than 1.2 times, the maximum rotational speed of the internal combustion engine.

電気機械は、中空軸の形態のモータ軸を有していてもよい。この中空軸は、伝動装置軸の端部に直接に相対回動不能に結合されている。さらに、電気機械は、運動エネルギを蓄えるためのはずみ質量体を有していてもよい。はずみ質量体は、モータ軸に相対回動不能に結合されている。 The electric machine may have a motor shaft in the form of a hollow shaft. This hollow shaft is connected directly to the end of the transmission shaft in a rotationally fixed manner. Furthermore, the electric machine may have a spring mass for storing kinetic energy. The spring mass is non-rotatably coupled to the motor shaft.

クラッチは、好適には、簡単かつコンパクトに構成されている形状結合クラッチとして構成されている。この場合、原則的に摩擦クラッチも可能である。可能な１つの実施形態によれば、クラッチは、減速伝動装置の出力部材とディファレンシャルキャリヤとの間で有効であるように配置されている。クラッチの締結状態において、トルクは出力部材からディファレンシャルキャリヤへと伝達され、クラッチの解放状態において、トルク伝達は遮断されるので、内燃機関と電気機械との両方が車両アクスルから分離されている。なお、クラッチが、伝動装置入力部材と駆動アクスルとの間の出力伝達経路内の別の箇所に配置されていてもよく、たとえば入力軸と中間軸との間、または中間軸において、またはディファレンシャルの側軸ギヤの一方と対応する側軸との間に配置されていてもよいと理解される。 The clutch is preferably constructed as a positive-lock clutch, which is of simple and compact design. In principle, friction clutches are also possible in this case. According to one possible embodiment, the clutch is arranged operatively between the output member of the reduction transmission and the differential carrier. In the engaged state of the clutch, torque is transmitted from the output member to the differential carrier; in the disengaged state of the clutch, torque transmission is interrupted, so that both the internal combustion engine and the electric machine are decoupled from the vehicle axle. It should be noted that the clutch can also be arranged elsewhere in the power transmission path between the transmission input part and the drive axle, for example between the input shaft and the intermediate shaft or on the intermediate shaft or in the differential. It is understood that it may be arranged between one of the side shaft gears and the corresponding side shaft.

１つの実施形態によれば、減速伝動装置の出力部材が、ディファレンシャルケーシングに固定的に結合されていてもよく、このディファレンシャルケーシングが、定置のケーシング内で回転可能に支持されている。ディファレンシャルキャリヤは、ディファレンシャルケーシング内で同軸に配置されており、かつこのディファレンシャルケーシングに対して相対的に回転可能に支持されていてもよい。差動伝動装置は、特に第１の側軸を駆動するための第１のディファレンシャル出力部分と、第２の側軸を駆動するための第２のディファレンシャル出力部分とを有している。これら両出力部分は、互いに補償作用を有している。 According to one embodiment, the output part of the reduction transmission may be fixedly connected to a differential casing, which is rotatably supported in a stationary casing. The differential carrier may be disposed coaxially within the differential casing and rotatably supported relative to the differential casing. The differential transmission has, in particular, a first differential output part for driving the first side shaft and a second differential output part for driving the second side shaft. These two output parts have a compensating effect on each other.

上述の課題はさらに、自動車のためのパワートレーンアセンブリであって、一次的な駆動装置としての一次的な電気機械によって回転式に駆動可能である一次的な駆動アクスルと、上述の１つまたは複数の実施形態により構成されているハイブリッド駆動アセンブリを備えた二次的な駆動アクスルとを含んでおり、一次的な駆動アクスルと二次的な駆動アクスルとが、機械的に互いに分離されており、一次的な電気機械と、ハイブリッド駆動アセンブリの電気機械とに電気的に接続されている、電気的なエネルギを蓄えるための蓄電アセンブリと、一次的な電気機械およびハイブリッド駆動アセンブリを制御する制御ユニット（ＥＣＵ）をさらに含んでいる、パワートレーンアセンブリにより解決される。 The above-mentioned problem further relates to a powertrain assembly for a motor vehicle, comprising a primary drive axle rotationally driveable by a primary electric machine as a primary drive, and one or more of the above-mentioned. a secondary drive axle with a hybrid drive assembly configured according to an embodiment of the invention, the primary drive axle and the secondary drive axle being mechanically separated from each other; a power storage assembly for storing electrical energy, electrically connected to the primary electric machine and the electric machine of the hybrid drive assembly, and a control unit for controlling the primary electric machine and the hybrid drive assembly; The problem is solved by a powertrain assembly that further includes an ECU.

パワートレーンアセンブリは、ハイブリッド駆動アセンブリと同一の利点を対応して有しているので、簡略的に上述の説明が参照される。ハイブリッド駆動アセンブリに関連して説明した全ての特徴をパワートレーンアセンブリにおいて実現することができる。電気機械は、エネルギを変換して、モータまたはジェネレータとして作業する。モータ運転では、電気機械は電気的なエネルギを機械的なエネルギに変換するので、自動車の駆動アクスルもしくは内燃機関を駆動することができる。ジェネレータ運転では、電気機械は機械的なエネルギを電気的なエネルギに変換し、この電気的なエネルギを次いでバッテリに蓄えることができる。可能な１つの実施形態によれば、一次的な電気機械の最大出力が、ハイブリッド駆動アセンブリの原動機（内燃機関および電気機械）のうちの少なくとも一方の最大出力よりも大きくてもよいが、これに制限されることはない。 Since the powertrain assembly correspondingly has the same advantages as the hybrid drive assembly, reference is made briefly to the above description. All features described in connection with a hybrid drive assembly can be implemented in a powertrain assembly. Electric machines convert energy to work as motors or generators. In motor operation, the electric machine converts electrical energy into mechanical energy so that it can drive the drive axle of a motor vehicle or the internal combustion engine. In generator operation, the electric machine converts mechanical energy into electrical energy, which can then be stored in a battery. According to one possible embodiment, the maximum power of the primary electric machine may be greater than the maximum power of at least one of the prime movers (internal combustion engine and electric machine) of the hybrid drive assembly, but There are no restrictions.

上述のパワートレーンアセンブリを制御するための本発明に係る方法は、以下のステップを含んでいてもよい。クラッチを解放するステップ、ハイブリッド駆動アセンブリの電気機械をジェネレータモードで運転するステップであって、内燃機関が電気機械をクラッチが解放した状態で駆動するので、電気機械が、内燃機関から入力された機械的なエネルギを電気的なエネルギに変換するステップおよび生成された電気的なエネルギを蓄電アセンブリに蓄える、または生成されたエネルギを第１の駆動ユニットに供給するステップ。 The method according to the invention for controlling the powertrain assembly described above may include the following steps. disengaging the clutch; operating the electric machine of the hybrid drive assembly in a generator mode, the internal combustion engine driving the electric machine with the clutch disengaged; converting electrical energy into electrical energy and storing the produced electrical energy in a power storage assembly or supplying the produced energy to the first drive unit.

この運転モードでは、バッテリを、内燃機関によりチャージすることができるので、この運転モードは、チャージモード（「charge mode」）と呼ぶこともできる。バッテリのチャージは、車両の静止時に行うことができる。したがって、付加的な電気的なエネルギにより、純粋に電気的な走行のための航続距離延長（「range extender」）が達成される。このためには、電気的なエネルギを、後続の時点で一次的な電動駆動装置によるエミッションフリーの走行のために内燃機関が停止された状態で使用することができる（「シリアルモード：serieller Modus」）か、もしくはハイブリッド駆動装置による短期的な出力上昇のために使用することができる（「boost」）。したがって両電気機械が、需要に応じて蓄電アセンブリを使用することができる。メイン駆動装置は、一次的な駆動アクスルを駆動する出力の強い電動駆動装置により形成される。 In this mode of operation, the battery can be charged by the internal combustion engine, so this mode of operation can also be referred to as a "charge mode". The battery can be charged when the vehicle is stationary. The additional electrical energy thus achieves a "range extender" for purely electric driving. For this purpose, electrical energy can be used with the internal combustion engine switched off for emission-free driving with the primary electric drive at a subsequent point in time ("serial mode"). ) or can be used for short-term power increases with hybrid drives (“boost”). Both electric machines can therefore use the storage assembly as required. The main drive is formed by a powerful electric drive which drives the primary drive axle.

クラッチが解放された状態で実施される別の１つの方法において、電気機械はモータモードにおいて内燃機関を短時間駆動することができ、これにより内燃機関を静止状態から始動することができる（「ICE start」）。 In another method carried out with the clutch released, the electric machine can briefly drive the internal combustion engine in motor mode, which makes it possible to start the internal combustion engine from standstill ("ICE start”).

別の１つの運転モードにおいて、クラッチを締結することができ、電気機械と内燃機関とを停止することができ、ハイブリッド駆動アセンブリの電気機械を、モータモードで運転することができ、これにより蓄電アセンブリからの電気的なエネルギを機械的なエネルギに変換することができる。この場合、電気機械と内燃機関とは一緒に伝動装置入力部材もしくは対応する駆動アクスルを駆動する。ハイブリッド駆動アセンブリによる二次的な駆動アクスルを駆動することは、一次的な電動モータによって一次的な駆動アクスルを駆動することに対して並行して行うことができる。その限りでは、このモードをパラレル運転モードとも呼ぶことができる。この場合、電気機械と内燃機関との連結により、より高い効率を有する範囲への内燃機関の負荷点シフト（「load point shifting」）が可能である。別の可能な１つの方法おいて、クラッチを締結することができ、両方の電気機械を停止することができ、第２の駆動アクスルを単に内燃機関により駆動することができる。 In another mode of operation, the clutch can be engaged, the electric machine and the internal combustion engine can be stopped, and the electric machine of the hybrid drive assembly can be operated in motor mode, whereby the storage assembly Electrical energy from can be converted into mechanical energy. In this case, the electric machine and the internal combustion engine together drive a transmission input member or a corresponding drive axle. Driving the secondary drive axle by the hybrid drive assembly can occur in parallel to driving the primary drive axle by the primary electric motor. To that extent, this mode can also be called parallel operating mode. In this case, the coupling of the electric machine to the internal combustion engine allows a "load point shifting" of the internal combustion engine to a range with higher efficiency. In another possibility, the clutch can be engaged, both electrical machines can be stopped and the second drive axle can be driven solely by the internal combustion engine.

好適な実施例を以下に図面につき説明する。 Preferred embodiments are described below with reference to the drawings.

自動車の１つの駆動アクスルのためのハイブリッド駆動アセンブリを、図２に示した切断ラインＩ－Ｉに沿った縦断面で示す図である。3 shows a hybrid drive assembly for one drive axle of a motor vehicle in longitudinal section along the section line II shown in FIG. 2; FIG. 図１に示したハイブリッド駆動アセンブリを軸方向の視線で示す図である。2 is an axial view of the hybrid drive assembly shown in FIG. 1; FIG. 図１および図２に示したハイブリッド駆動アセンブリを備えた自動車のパワートレーンアセンブリを示す概略図である。3 is a schematic diagram showing a powertrain assembly of a motor vehicle including the hybrid drive assembly shown in FIGS. 1 and 2; FIG.

以下で一緒に説明する図１および図２は、自動車の１つの駆動アクスルのためのハイブリッド駆動アセンブリ２を示している。車両は、一次的な電気機械により駆動される一次的な駆動アクスルと、ハイブリッド駆動アセンブリ２を備えていてもよい二次的な駆動アクスルとを有していてもよい。 1 and 2, discussed together below, show a hybrid drive assembly 2 for one drive axle of a motor vehicle. The vehicle may have a primary drive axle driven by a primary electric machine and a secondary drive axle, which may include a hybrid drive assembly 2.

ハイブリッド駆動アセンブリ２は、内燃機関３と、電気機械４と、伝動装置アセンブリ５とを有している。内燃機関３および電気機械４の両方は、たとえば、内燃機関３が、８０ｋＷ未満の最大出力および／または５５００回転／分未満の最大回転数を有しているように設計されていてもよい。電気機械４は、６０ｋＷ未満、特に５０ｋＷ未満の最大出力と、６５００回転／分未満の最大回転数を有していてもよい。内燃機関３の最大出力Ｐ３は、電気機械の最大出力Ｐ４の１．３倍よりも小さく、特に１．２倍よりも小さくてもよい。電気機械４の最大回転数ｎ４は、内燃機関３の最大回転数ｎ３の１．３倍よりも小さく、特に１．２倍よりも小さくてもよい。 Hybrid drive assembly 2 has an internal combustion engine 3 , an electric machine 4 and a transmission assembly 5 . Both internal combustion engine 3 and electric machine 4 may, for example, be designed such that internal combustion engine 3 has a maximum power of less than 80 kW and/or a maximum rotational speed of less than 5500 revolutions/min. The electric machine 4 may have a maximum power of less than 60 kW, in particular less than 50 kW, and a maximum rotation speed of less than 6500 revolutions/min. The maximum power P3 of the internal combustion engine 3 may be less than 1.3 times, in particular less than 1.2 times, the maximum power P4 of the electric machine. The maximum rotational speed n4 of the electric machine 4 may be less than 1.3 times, in particular less than 1.2 times, the maximum rotational speed n3 of the internal combustion engine 3.

伝動装置アセンブリ５は、内燃機関３および電気機械４から入力された回転運動を減速させて伝動するように構成されている減速伝動装置６と、減速伝動装置から入力された回転運動を２つの出力部分３３，３４に分配するように構成されている、出力伝達経路において後置された差動伝動装置７とを含んでいる。さらにクラッチ８が設けられており、このクラッチ８は、アクチュエータ９により制御可能であり、選択的にトルクを駆動アクスルに伝達する、またはトルク伝達を遮断するように構成されている。 The transmission assembly 5 includes a reduction transmission 6 configured to reduce and transmit the rotational motion input from the internal combustion engine 3 and the electric machine 4, and a reduction transmission 6 configured to reduce and transmit the rotational motion input from the reduction transmission to two outputs. and a downstream differential transmission 7 in the power transmission path, which is configured to distribute between the sections 33, 34. Furthermore, a clutch 8 is provided, which can be controlled by an actuator 9 and is configured to selectively transmit torque to the drive axle or to interrupt torque transmission.

減速伝動装置６は、内燃機関３にも電気機械４にも永続的に互いに回転しないように結合されている入力部材１１と、差動伝動装置７に対して同軸に配置され、かつこの差動伝動装置７に駆動接続されている出力部材１２と、入力部材１１と出力部材１２との間のトルク伝達のための複数の中間部材１３とを有している。入力部材１１と出力部材１２、もしくはこの出力部材１２にクラッチ８を介して接続されたディファレンシャルキャリヤ１４との間の総変速比（iges）は固定されており、たとえば３．０～４．０であってもよいが、これに制限されるものではない。 The reduction transmission 6 is arranged coaxially with respect to the input member 11, which is permanently connected to both the internal combustion engine 3 and the electric machine 4 in a mutually rotationally fixed manner, and to the differential transmission 7, and which It has an output member 12 which is drive-connected to the transmission 7 and a plurality of intermediate members 13 for torque transmission between the input member 11 and the output member 12. The total gear ratio (iges) between the input member 11 and the output member 12, or the differential carrier 14 connected to the output member 12 via the clutch 8, is fixed, for example, between 3.0 and 4.0. It may be possible, but it is not limited to this.

ここでは単にエンジン軸１５が図示されている内燃機関３と、電気機械４と、減速伝動装置の入力部材１１とは、互いに同軸に配置されているが、これに制限されるものではない。入力部材１１は、伝動装置軸とも呼ぶことができる入力軸の形で構成されている。入力軸１１は、軸受手段１６，１７により定置のケーシング１８内で第１の回転軸線Ａ１１を中心として回転可能に支持されている。内燃機関３のエンジン軸１５と、電気機械４のモータ軸１９とは、入力軸１１と永続的に互いに回転しないように結合されている。このためには、原動機軸、つまりエンジン軸１５とモータ軸１９とは、入力軸１１の互いに反対側に位置する端部２１，２２においてこの入力軸１１に相対回動不能に、特に軸歯列（spline）により結合されている。この場合、少なくとも電気機械４のモータ軸１９が中空軸の形で構成されており、この中空軸が、伝動装置軸１１の端部２２に直接に相対回動不能に被せ嵌められている。なお、エンジン軸１５およびモータ軸１９を、介在された部材を介して、入力軸１１に固定的な回転比で結合することもできると理解される。電気機械４は、回転位置を検出するための回転エンコーダ１０を任意に有していてもよく、この回転エンコーダ１０は、モータ軸１９の他方の端部に相対回動不能に接続されていてもよい。 The internal combustion engine 3, of which only the engine shaft 15 is shown here, the electric machine 4 and the input member 11 of the reduction transmission are arranged coaxially with one another, but this is not restrictive. The input member 11 is configured in the form of an input shaft, which can also be referred to as a transmission shaft. The input shaft 11 is rotatably supported within a stationary casing 18 by bearing means 16, 17 about a first axis of rotation A11. The engine shaft 15 of the internal combustion engine 3 and the motor shaft 19 of the electric machine 4 are permanently connected to the input shaft 11 such that they do not rotate with respect to each other. For this purpose, the prime mover shafts, that is, the engine shaft 15 and the motor shaft 19, must be immovably connected to the input shaft 11 at mutually opposite ends 21, 22 of the input shaft 11, in particular in the shaft toothing. (spline). In this case, at least the motor shaft 19 of the electric machine 4 is constructed in the form of a hollow shaft, which is fitted directly onto the end 22 of the transmission shaft 11 in a rotationally fixed manner. It is understood that the engine shaft 15 and the motor shaft 19 can also be coupled to the input shaft 11 at a fixed rotation ratio via an intervening member. The electric machine 4 may optionally have a rotary encoder 10 for detecting the rotational position, which rotary encoder 10 may be connected to the other end of the motor shaft 19 in a relatively fixed manner. good.

本実施形態では、減速伝動装置５が、歯車伝動装置として構成されているが、ベルト伝動装置のような別の伝動装置形態も可能である。減速伝動装置５は、結合された駆動ギヤ２３を備えた伝動装置入力軸１１の他に、駆動ギヤ２３に係合している第１の中間ギヤ２５と、出力ギヤ１２に係合している第２の中間ギヤ２６とを備えた中間軸２４を含んでいる。両中間ギヤ２５，２６は、中間軸２４に相対回動不能に結合されている。結合は、形状結合により、たとえばスプライン結合により、または溶接結合のような材料結合により実現することができる。中間軸２４は、ケーシング１８内で軸受手段２７，２８により回転軸線Ａ２４を中心として回転可能に支持されている。回転軸線Ａ２４は、入力軸１１の回転軸線Ａ１１および差動伝動装置７の回転軸線Ａ７に対して平行に延びている。 In this embodiment, the reduction transmission 5 is configured as a gear transmission, but other transmission forms are also possible, such as a belt transmission. The reduction transmission 5 has, in addition to a transmission input shaft 11 with an associated drive gear 23 , a first intermediate gear 25 engaged with the drive gear 23 and an output gear 12 . The intermediate shaft 24 includes a second intermediate gear 26 . Both intermediate gears 25 and 26 are coupled to the intermediate shaft 24 so as to be relatively unrotatable. The connection can be realized by a form-fitting connection, for example by a spline connection, or by a material connection, such as a welded connection. The intermediate shaft 24 is rotatably supported within the casing 18 by bearing means 27 and 28 about a rotation axis A24. The rotational axis A24 extends parallel to the rotational axis A11 of the input shaft 11 and the rotational axis A7 of the differential transmission 7.

駆動ギヤ２３と出力部材１２との間に、トルクを伝達する単に３つの中間部材（２４，２５，２６）しか設けられていないことにより、アセンブリの特にコンパクトな構造が生じる。さらにこのことは、第１のギヤセット２３，２５および第２のギヤセット２６，１２が互いに軸方向で直接に隣り合って配置されていることにより促進される。減速伝動装置５のギヤ２３，２５，２６，１２は、はす歯を備えた平歯車として構成されていてもよい。出力部材１２は、中間ギヤ２６に歯列係合するリングギヤ２０を含んでいてもよい。 The fact that only three torque-transmitting intermediate members (24, 25, 26) are provided between the drive gear 23 and the output member 12 results in a particularly compact construction of the assembly. This is further facilitated by the fact that the first gear set 23, 25 and the second gear set 26, 12 are arranged directly axially next to each other. The gears 23, 25, 26, 12 of the reduction transmission 5 may be configured as spur gears with helical teeth. Output member 12 may include a ring gear 20 in toothed engagement with intermediate gear 26 .

軸線間隔、歯車もしくは歯数の具体的な構成は、技術的な要求および構造空間状況に合わせられる。たとえば、第１のギヤ対２３，２５の変速比（ｉ１）は、１～１．２であってもよく、第２のギヤ対２６，１２の変速比（ｉ２）は、３～３．３であってもよい。これにより、全体的には、伝動装置入力部材１１とディファレンシャルキャリヤ１４との間の、約３～４の変速比が生じる。特に図２において確認可能であるように、第１の軸線間隔Ｂ１が、入力軸１１の回転軸線Ａ１１と中間軸２４の回転軸線Ａ２４との間に形成される。第２の軸線間隔Ｂ２は、中間軸２４の回転軸線Ａ２４と、リングギヤ２０の回転軸線Ａ１２との間に形成されている。第１の軸線間隔Ｂ１に対する第２の軸線間隔Ｂ２の間隔比Ｖは、たとえば１．４～１．７であってもよい（１．４＜Ｂ２／Ｂ１＜１．７）。 The specific configuration of the axial spacing, gears or number of teeth is adapted to the technical requirements and the construction space situation. For example, the gear ratio (i1) of the first gear pair 23, 25 may be 1 to 1.2, and the gear ratio (i2) of the second gear pair 26, 12 may be 3 to 3.3. It may be. Overall, this results in a transmission ratio of approximately 3 to 4 between the transmission input member 11 and the differential carrier 14. As can be seen in particular in FIG. 2, a first axial spacing B1 is formed between the rotational axis A11 of the input shaft 11 and the rotational axis A24 of the intermediate shaft 24. The second axis spacing B2 is formed between the rotation axis A24 of the intermediate shaft 24 and the rotation axis A12 of the ring gear 20. The spacing ratio V of the second axial spacing B2 to the first axial spacing B1 may be, for example, 1.4 to 1.7 (1.4<B2/B1<1.7).

リングギヤ２０は、ディファレンシャルケーシング２７に固定的に結合されており、ディファレンシャルケーシング２７は、軸受手段２８，２９によりケーシング１８内で回転軸線Ａ７を中心として回転可能に支持されている。リングギヤ２０とディファレンシャルケーシング２７との間の結合は、本実施形態では溶接結合であるが、ねじ結合部のような別の結合手段も同様に可能である。ディファレンシャルケーシング２７は、２つのケーシング部分を含んでいてもよく、これらのケーシング部分は、その開口の領域においてそれぞれ１つのフランジ部分を有している。このフランジ部分により、２つのケーシング部分はリングギヤ２０の対応する収容部内に挿入され、このリングギヤ２０に結合されている。 The ring gear 20 is fixedly connected to a differential casing 27, and the differential casing 27 is rotatably supported within the casing 18 by bearing means 28, 29 about a rotation axis A7. The connection between the ring gear 20 and the differential casing 27 is in this embodiment a welded connection, but other connection means such as a threaded connection are possible as well. The differential casing 27 may include two casing parts, each of which has a flange part in the area of its opening. By means of this flange part, the two casing parts are inserted into corresponding receptacles of the ring gear 20 and are connected to this ring gear 20.

ディファレンシャルケーシング２７内には、ディファレンシャルキャリヤ１４が回転軸線Ａ７を中心として回転可能に支持されている。ディファレンシャルキャリヤ１４は、入力された回転運動を、第１の側軸を駆動するために第１のディファレンシャル出力部分３３に、かつ第２の側軸を駆動するために第２のディファレンシャル出力部分３４に分配する。具体的には、ディファレンシャルキャリヤ１４内にピン３０が収容されていてもよく、このピン３０上に、２つのディファレンシャルギヤ３２がピン軸線を中心として回転可能に支持されている。ディファレンシャルギヤ３２は、回転軸線Ａ７に対して同軸に配置されている第１のディファレンシャル出力部分３３および第２のディファレンシャル出力部分３４に歯列係合している。両ディファレンシャル出力部分３３，３４は、側軸ギヤの形態で構成されており、対応する側軸と相対回動不能に結合するために軸歯列を有していてもよい（図示せず）。両側軸ギヤ３３，３４は、ディファレンシャルケーシング２７に対して摩擦を減じる滑りディスクを介して軸方向で支持されていてもよい。 The differential carrier 14 is rotatably supported within the differential casing 27 about a rotation axis A7. The differential carrier 14 transfers the input rotational movement to a first differential output part 33 for driving the first side shaft and to a second differential output part 34 for driving the second side shaft. distribute. Specifically, a pin 30 may be housed within the differential carrier 14, and two differential gears 32 are supported on the pin 30 so as to be rotatable about the pin axis. The differential gear 32 engages with a first differential output portion 33 and a second differential output portion 34 coaxially arranged with respect to the rotational axis A7. Both differential output parts 33, 34 are constructed in the form of side shaft gears and may have shaft toothing (not shown) in order to be connected in a relatively rotationally fixed manner with the corresponding side shaft. The double shaft gears 33, 34 may be supported axially via friction-reducing sliding discs relative to the differential casing 27.

クラッチ８は、形状結合式のクラッチ、特に歯付きクラッチとして構成されているが、クラッチの別の形態も同様に可能であり、たとえば摩擦クラッチも可能である。クラッチ８は、ディファレンシャルキャリヤ１４に固定的に結合され、特に一体的に構成されている第１のクラッチ部分３６と、第１のクラッチ部分３６に対して軸方向で可動、かつディファレンシャルケーシング２７に相対回動不能に結合されている第２のクラッチ部分３７とを有している。第２のクラッチ部分３７を、トルクを伝達するために第１のクラッチ部分３６に締結させることができ、これにより、両クラッチ部分の間で形状結合式の結合が生じる。第２のクラッチ部分３７を改めて解放することにより、トルク伝達を再び遮断することができる。第１のクラッチ部分３６は、形状結合手段として歯付きリングを有している。この歯付きリングは、ディファレンシャルキャリヤ１４の端面に一体的に成形されている。対応して、第２のクラッチ部分３７は、対向する歯付きリングを有しており、この歯付きリングは、ディファレンシャルケーシング２７内に配置されている。さらに、第２のクラッチ部分３７は、全周にわたって分配された軸方向の複数の突起３８を有している。これらの突起３８は、ディファレンシャルケーシング２７の対応する貫通開口を通って貫通する。アクチュエータ９の対応する制御により、第２のクラッチ部分３７を、第１のクラッチ部分３６に対して相対的に軸方向に移動させることができ、リングギヤ２０からディファレンシャルキャリヤ１４へのトルク伝達が、締結状態において引き起こされる一方で、トルク伝達は解放状態では遮断されている。 The clutch 8 is designed as a positive clutch, in particular a toothed clutch, but other clutch forms are likewise possible, for example a friction clutch. The clutch 8 has a first clutch part 36 , which is fixedly connected to the differential carrier 14 and is constructed in particular in one piece, and which is movable in the axial direction with respect to the first clutch part 36 and relative to the differential casing 27 . and a second clutch part 37 which is non-rotatably coupled. The second clutch part 37 can be fastened to the first clutch part 36 for torque transmission, so that a form-locking connection occurs between both clutch parts. By releasing the second clutch part 37 again, the torque transmission can be interrupted again. The first clutch part 36 has a toothed ring as positive coupling means. This toothed ring is integrally molded on the end face of the differential carrier 14. Correspondingly, the second clutch part 37 has an opposing toothed ring, which is arranged in the differential casing 27 . Furthermore, the second clutch part 37 has a plurality of axial projections 38 distributed over its circumference. These protrusions 38 pass through corresponding through openings in the differential casing 27. A corresponding control of the actuator 9 allows the second clutch part 37 to be moved in the axial direction relative to the first clutch part 36 such that the torque transmission from the ring gear 20 to the differential carrier 14 is torque transmission is blocked in the released state, while being triggered in the released state.

アクチュエータ９は、電磁石３９とソレノイドピストン４０とを含んでいる。電磁石３９への通電時に、ソレノイドピストン４０にはクラッチ８に向かう方向で負荷が加えられるので、クラッチ８が締結される。第２のクラッチ部分３７には、センサディスク３７が取り付けられており、このセンサディスク２５は、センサ（図示せず）と協働するので、クラッチ８の切換位置を確認することができる。ディファレンシャルケーシング２７とセンサディスク３５との間には、戻しばねが配置されている。電磁石３９がスイッチオフされると、第２のクラッチ部分３７は、その出発位置へと移動するので、クラッチ８が再び解放される。 Actuator 9 includes an electromagnet 39 and a solenoid piston 40. When the electromagnet 39 is energized, a load is applied to the solenoid piston 40 in the direction toward the clutch 8, so that the clutch 8 is engaged. A sensor disc 37 is attached to the second clutch part 37, which sensor disc 25 cooperates with a sensor (not shown) so that the switching position of the clutch 8 can be ascertained. A return spring is arranged between the differential casing 27 and the sensor disk 35. When the electromagnet 39 is switched off, the second clutch part 37 moves into its starting position, so that the clutch 8 is released again.

ディファレンシャルケーシング２７は、第１のスリーブ付設部４２と、第２のスリーブ付設部４３とを有している。これらのスリーブ付設部４２，４３は、軸受２６，２７を介して伝動装置ケーシング７内で回転可能に支持されている。図示されていない側軸は、スリーブ付設部４２，４３を通って挿入され、その内側の端部においてそれぞれ対応する側軸ギヤ３３，３４に結合されてもよい。 The differential casing 27 has a first sleeve attachment portion 42 and a second sleeve attachment portion 43. These sleeve fittings 42, 43 are rotatably supported within the transmission casing 7 via bearings 26, 27. Side shafts (not shown) may be inserted through the sleeve fittings 42, 43 and coupled at their inner ends to corresponding side shaft gears 33, 34, respectively.

図２は、図１に示した本発明に係るハイブリッド駆動アセンブリ２を備えた本発明に係るパワートレーンアセンブリ４４を概略図で示している。パワートレーンアセンブリ４４は、第１の駆動アクスル４６を備えた第１のパワートレーン４５と、第２の駆動アクスル４８を備えた第２のパワートレーン４７とを含んでいる。 FIG. 2 schematically shows a powertrain assembly 44 according to the invention with the hybrid drive assembly 2 according to the invention shown in FIG. Powertrain assembly 44 includes a first powertrain 45 with a first drive axle 46 and a second powertrain 47 with a second drive axle 48 .

第１のパワートレーン４５は、第１の駆動ユニット４９により駆動可能であり、この第１の駆動ユニット４９は、後置された伝動装置アセンブリ５０を備えた電気機械５１を含んでいる。伝動装置アセンブリ５１により、モータトルクが駆動トルクに変換されるか、もしくはモータ回転数が駆動回転数に変換される。第２のパワートレーン４７は、構造的に図１に示したように構成されていてもよいハイブリッド駆動アセンブリ２により駆動可能である。さらに、第１の電気機械５１にもハイブリッド駆動アセンブリ２の電気機械３にも電気的に接続されている、電気的なエネルギを蓄えるための蓄電アセンブリ５２と、第１の駆動ユニット４９および第２の駆動ユニット３，４を制御する制御ユニット５３とが設けられている。 The first power train 45 can be driven by a first drive unit 49 , which includes an electric machine 51 with a downstream gear assembly 50 . The transmission assembly 51 converts a motor torque into a drive torque or converts a motor rotation speed into a drive rotation speed. The second powertrain 47 can be driven by a hybrid drive assembly 2, which may be constructed structurally as shown in FIG. Furthermore, a power storage assembly 52 for storing electrical energy, which is electrically connected both to the first electric machine 51 and to the electric machine 3 of the hybrid drive assembly 2; A control unit 53 for controlling the drive units 3 and 4 is provided.

第１の駆動アクスル４６が自動車のリヤアクスルを、第２の駆動アクスル４８がフロントアクスルを形成していることが確認可能であるが、逆の配置も可能である。両パワートレーン４５、４７は、機械的に互いに分離されており、つまり両パワートレーン間の動力伝達は不可能である。第１の駆動ユニット４９は、第１の駆動アクスル４６の単独での機械的な駆動のために働く一方で、ハイブリッド駆動アセンブリ２は、第２の駆動アクスル６の単独での機械的な駆動のために働く。 It can be seen that the first drive axle 46 forms the rear axle of the motor vehicle and the second drive axle 48 forms the front axle, although the reverse arrangement is also possible. Both power trains 45, 47 are mechanically separated from each other, ie no power transmission between them is possible. The first drive unit 49 serves for the sole mechanical drive of the first drive axle 46, while the hybrid drive assembly 2 serves for the sole mechanical drive of the second drive axle 6. work for

第１の駆動アクスルのための第１の駆動ユニット４９が、ハイブリッド駆動アセンブリ２の駆動ユニット３，４の少なくとも一方または両方よりも出力が強いことが規定されている。この点において、第１の駆動ユニット４９を一次的な駆動ユニットと呼び、第１の駆動アクスルを対応して一次的な駆動アクスルとも呼ぶことができる一方で、第２の駆動ユニット３、４を対応して二次的な駆動ユニットと呼び、第２の駆動アクスル４８を二次的な駆動アクスルと呼ぶことができる。可能な１つの実施形態によれば、一次的な駆動ユニット４９の電気機械５１は、６０ｋＷよりも高い、特に７０ｋＷよりも高い最大出力を有していてもよい一方で、ハイブリッド駆動アセンブリ２の電気機械４は、６０ｋＷ未満、特に５０ｋＷ未満の最大出力を有していてもよい。 It is provided that the first drive unit 49 for the first drive axle is more powerful than at least one or both of the drive units 3 , 4 of the hybrid drive assembly 2 . In this respect, the first drive unit 49 can be referred to as the primary drive unit and the first drive axle correspondingly also be referred to as the primary drive axle, while the second drive unit 3, 4 can be referred to as the primary drive axle. Correspondingly, a secondary drive unit and the second drive axle 48 can be called a secondary drive axle. According to one possible embodiment, the electric machine 51 of the primary drive unit 49 may have a maximum power of more than 60 kW, in particular more than 70 kW, while the electric machine 51 of the hybrid drive assembly 2 The machine 4 may have a maximum power of less than 60 kW, in particular less than 50 kW.

一次的な駆動アクスル４６の伝動装置アセンブリ５０は、電動モータ５１から入力された回転運動を減速させて伝動するための減速伝動装置５４と、後置された差動伝動装置５５とを含んでおり、差動伝動装置５５により、入力されたトルクは両側軸ギヤ５６，５７に分配され、この側軸ギヤ５６，５７に駆動接続されている側軸５８，５９に伝達される。側軸５８，５９の端部には、等速回動ジョイントが位置しており、これらの等速回転ジョイントは、角運動下で車両ホイール６０，６１へのトルク伝達を可能にする。 The transmission assembly 50 of the primary drive axle 46 includes a reduction transmission 54 for decelerating and transmitting the rotational motion input from the electric motor 51, and a differential transmission 55 disposed downstream. , the input torque is distributed to both side shaft gears 56, 57 by the differential transmission device 55, and is transmitted to side shafts 58, 59 which are drivingly connected to the side shaft gears 56, 57. At the ends of the side shafts 58, 59, constant velocity rotation joints are located, which make it possible to transmit torque to the vehicle wheels 60, 61 under angular movements.

二次的な駆動アクスル４８も同様に構成されている。差動伝動装置７により、クラッチ８が締結している場合に入力されたトルクが両側軸ギヤ３３，３４に伝達される。側軸ギヤの軸歯列に、対応する出力軸６２，６３が、トルク伝達のために相対回動不能に挿入されている。出力軸６２，６３は、対応する側軸６４，６５を介して、二次的な駆動アクスル４８のホイール６６，６７にトルク伝達するための等速ジョイントに結合されている。 The secondary drive axle 48 is similarly constructed. The differential transmission device 7 transmits the input torque to the shaft gears 33 and 34 on both sides when the clutch 8 is engaged. Corresponding output shafts 62, 63 are inserted into the shaft tooth rows of the side shaft gears in a relatively unrotatable manner for torque transmission. The output shafts 62, 63 are connected via corresponding side shafts 64, 65 to constant velocity joints for transmitting torque to the wheels 66, 67 of the secondary drive axle 48.

一次的な電動駆動装置４９と二次的なハイブリッド駆動装置２とを備えたパワートレーン配置４４は、有利な形式で複数の運転モードを可能にする。たとえば、ハイブリッド駆動アセンブリ２を、パラレルモードで運転することができ、この場合、両機械３，４は、クラッチ８の締結時に一緒に二次的な駆動アクスル４８を駆動する。さらに、駆動アセンブリ２，４９をシリアルモードで運転することができ、この場合、ハイブリッド駆動アセンブリ２は、クラッチ８の解放時に電気的なエネルギを生成し、この電気的なエネルギは、次いで一次的な駆動アクスル４６を駆動するために一次的な電動モータ４９により使用される。車両が静止している場合でも、ハイブリッド駆動アセンブリ２は、クラッチ８の解放時に、電気的なエネルギを生成することができるか（ジェネレータモード）、もしくは蓄電手段５２をチャージすることができる。逆に、内燃機関３を電気機械４により始動することができる（モータモード）。さらに、内燃機関３が電気機械４により、より高い効率を有する出力領域で運転される負荷点上昇も可能である。 The powertrain arrangement 44 with a primary electric drive 49 and a secondary hybrid drive 2 advantageously allows a plurality of operating modes. For example, the hybrid drive assembly 2 can be operated in parallel mode, in which case both machines 3, 4 jointly drive the secondary drive axle 48 when the clutch 8 is engaged. Furthermore, the drive assembly 2, 49 can be operated in a serial mode, in which case the hybrid drive assembly 2 generates electrical energy upon disengagement of the clutch 8, which electrical energy is then transferred to the primary A primary electric motor 49 is used to drive the drive axle 46 . Even when the vehicle is stationary, the hybrid drive assembly 2 can generate electrical energy (generator mode) or charge the electrical storage means 52 upon release of the clutch 8. Conversely, the internal combustion engine 3 can be started by the electric machine 4 (motor mode). Furthermore, a load point increase is also possible in which the internal combustion engine 3 is operated by the electric machine 4 in a power range with higher efficiency.

全体として、内燃機関３および電気機械４が１つの共通の伝動装置入力軸１１に作用するハイブリッド駆動アセンブリ２は、高い効率を同時にコンパクトかつ簡単な構造で提供する。一次的な駆動アクスル４６との協働において、上述の運転可能性が生じる。 Overall, the hybrid drive assembly 2 in which the internal combustion engine 3 and the electric machine 4 act on one common transmission input shaft 11 provides high efficiency at the same time in a compact and simple construction. In cooperation with the primary drive axle 46, the above-mentioned driving possibilities arise.

２ ハイブリッド駆動アセンブリ
３ 内燃機関
４ 電気機械
５ 伝動装置アセンブリ
６ 減速伝動装置
７ 差動伝動装置
８ クラッチ
９ アクチュエータ
１０ エンコーダ
１１ 入力部材
１２ 出力部材
１３ 中間部材
１４ ディファレンシャルキャリヤ
１５ エンジン軸
１６ 軸受
１７ 軸受
１８ ケーシング
１９ モータ軸
２０ リングギヤ
２１，２２ 端部
２３ 駆動ギヤ
２４ 中間軸
２５ 第１の中間ギヤ
２６ 第２の中間ギヤ
２７ ディファレンシャルケーシング
２８，２９ 軸受手段
２９ 軸受手段
３０ ピン
３２ ディファレンシャルギヤ
３３，３４ 側軸ギヤ
３５ センサディスク
３６ 第１のクラッチ部分
２７ 第２のクラッチ部分
３８ 突起
３９ 電磁石
４０ ソレノイドピストン
４１
４２ スリーブ付設部
４３ スリーブ付設部
４４ パワートレーンアセンブリ
４５ 第１のパワートレーン
４６ 第１の駆動アクスル
４７ 第２のパワートレーン
４８ 第２の駆動アクスル
４９ 第１の駆動ユニット
５０ 伝動装置アセンブリ
５１ 一次的な電気機械
５２ 蓄電アセンブリ
５３ 制御ユニット
５４ 減速伝動装置
５５ 差動伝動装置
５６，５７ 側軸ギヤ
５８，５９ 側軸
６０ ホイール
６１ ホイール
６２，６３ 出力軸
６４，６５ 側軸
６６，６７ ホイール
Ａ 回転軸線
ｉ 変速比
ｎ 回転数
Ｐ 出力 2 Hybrid drive assembly 3 Internal combustion engine 4 Electric machine 5 Transmission assembly 6 Reduction transmission 7 Differential transmission 8 Clutch 9 Actuator 10 Encoder 11 Input member 12 Output member 13 Intermediate member 14 Differential carrier 15 Engine shaft 16 Bearing 17 Bearing 18 Casing 19 Motor shaft 20 Ring gear 21, 22 End portion 23 Drive gear 24 Intermediate shaft 25 First intermediate gear 26 Second intermediate gear 27 Differential casing 28, 29 Bearing means 29 Bearing means 30 Pin 32 Differential gear 33, 34 Side shaft gear 35 Sensor disk 36 First clutch part 27 Second clutch part 38 Projection 39 Electromagnet 40 Solenoid piston 41
42 sleeve attachment 43 sleeve attachment 44 powertrain assembly 45 first powertrain 46 first drive axle 47 second powertrain 48 second drive axle 49 first drive unit 50 transmission assembly 51 primary Electric machine 52 Power storage assembly 53 Control unit 54 Reduction transmission 55 Differential transmission 56, 57 Side shaft gear 58, 59 Side shaft 60 Wheel 61 Wheel 62, 63 Output shaft 64, 65 Side shaft 66, 67 Wheel A Rotation axis i Gear ratio n Rotation speed P Output

Claims (10)

自動車の駆動アクスルのためのハイブリッド駆動アセンブリであって、
内燃機関（３）と、
電気機械（４）と、
前記内燃機関（３）および前記電気機械（４）により回転式に駆動可能である伝動装置アセンブリ（５）であって、入力された回転運動を減速させて伝動するための減速伝動装置（６）および入力された前記回転運動を２つの出力部分（３３，３４）に分配するための差動伝動装置（７）を有している伝動装置アセンブリ（５）と、
アクチュエータ（９）により制御可能であり、選択的にトルクを前記駆動アクスルに伝達する、またはトルク伝達を遮断するように構成されているクラッチ（８）と
を含んでいる、ハイブリッド駆動アセンブリにおいて、
前記減速伝動装置（６）は、前記内燃機関（３）および前記電気機械（４）に永続的に互いに回転しないように結合されている１つの共通の入力部材（１１）と、前記差動伝動装置（７）のディファレンシャルキャリヤ（１４）に対して同軸に配置され、かつ該ディファレンシャルキャリヤ（１４）に変速なしに駆動結合されている出力部材（１２）と、前記入力部材（１１）と前記出力部材（１２）との間のトルク伝達のための最大３つの中間部材（２４，２５，２６）とを有しており、
前記入力部材（１１）と前記ディファレンシャルキャリヤ（１４）との間の変速比（iges）が固定されており、
前記内燃機関（３）、前記電気機械（４）および前記減速伝動装置（６）の前記入力部材（１１）は、互いに同軸に配置されていることを特徴とする、ハイブリッド駆動アセンブリ。 A hybrid drive assembly for a drive axle of a motor vehicle, the hybrid drive assembly comprising:
an internal combustion engine (3);
an electric machine (4);
a transmission assembly (5) rotatably driveable by the internal combustion engine (3) and the electric machine (4), the reduction transmission (6) for reducing and transmitting input rotational motion; and a transmission assembly (5) comprising a differential transmission (7) for distributing the input rotary movement to two output parts (33, 34);
a clutch (8) controllable by an actuator (9) and configured to selectively transmit torque to said drive axle or to interrupt torque transmission;
The reduction transmission (6) comprises one common input member (11) which is permanently and rotationally coupled to the internal combustion engine (3) and the electric machine (4) and to the differential transmission. an output member (12) arranged coaxially with respect to the differential carrier (14) of the device (7) and drive-coupled to the differential carrier (14) without changing speed, said input member (11) and said output member; It has a maximum of three intermediate members (24, 25, 26) for torque transmission between the member (12),
A gear ratio (iges) between the input member (11) and the differential carrier (14) is fixed;
Hybrid drive assembly, characterized in that the internal combustion engine (3), the electric machine (4) and the input member (11) of the reduction transmission (6) are arranged coaxially with one another. 前記入力部材（１１）と前記ディファレンシャルキャリヤ（１４）との間の変速比（iges）が、３．０～４．０である、請求項１記載のハイブリッド駆動アセンブリ。 Hybrid drive assembly according to claim 1 , characterized in that the transmission ratio (iges) between the input member (1 1 ) and the differential carrier (14) is between 3.0 and 4.0. 前記入力部材（１１）の回転軸線（Ａ１１）と、前記出力部材（１２）の回転軸線（Ａ１２）とが、互いに平行に配置されており、
前記減速伝動装置（６）の前記入力部材（１１）は、駆動ギヤ（２３）が結合されている伝動装置軸であり、
前記減速伝動装置（６）の前記出力部材（１２）は、リングギヤ（２０）を含んでおり、
前記減速伝動装置（６）は、前記伝動装置軸の前記駆動ギヤ（２３）にかみ合う第１の中間ギヤ（２５）および前記リングギヤ（２０）にかみ合う第２の中間ギヤ（２６）を備えた中間軸（２４）をさらに有しており、
前記中間軸（２４）の回転軸線（Ａ２４）が、前記入力部材（１１）および前記出力部材（１２）の前記回転軸線（Ａ１１，Ａ１２）に対して平行に延びていて、
前記入力部材（１１）の前記回転軸線（Ａ１１）と、前記中間軸（２４）の前記回転軸線（Ａ２４）との間に、第１の軸線間隔（Ｂ１）が形成されており、
前記中間軸（２４）の前記回転軸線（Ａ２４）と、前記出力部材（１２）の前記回転軸線（Ａ１２）との間に、第２の軸線間隔（Ｂ２）が形成されており、
前記第２の軸線間隔（Ｂ２）と前記第１の軸線間隔（Ｂ１）との間の比（Ｖ）が、１．４～１．７であり、
前記電気機械（４）のモータ軸（１９）が、中空軸として構成されており、該中空軸は、前記伝動装置軸の端部に直接に相対回動不能に結合されている
請求項１または２記載のハイブリッド駆動アセンブリ。 The rotational axis (A11) of the input member (11) and the rotational axis (A12) of the output member ( 12 ) are arranged parallel to each other,
The input member (11) of the reduction transmission (6) is a transmission shaft to which a drive gear (23) is coupled;
The output member (12) of the reduction transmission device (6) includes a ring gear (20),
The reduction transmission (6) is an intermediate gear comprising a first intermediate gear (25) meshing with the drive gear (23) of the transmission shaft and a second intermediate gear (26) meshing with the ring gear (20). further comprising an axis (24);
A rotation axis (A24) of the intermediate shaft (24) extends parallel to the rotation axes (A11, A12) of the input member (11) and the output member (12),
A first axis interval (B1) is formed between the rotation axis (A11) of the input member (11) and the rotation axis (A24) of the intermediate shaft (24),
A second axis interval (B2) is formed between the rotation axis (A24) of the intermediate shaft (24) and the rotation axis (A12) of the output member (12),
a ratio (V) between the second axial spacing (B2) and the first axial spacing (B1) is from 1.4 to 1.7;
The motor shaft (19) of the electric machine (4) is configured as a hollow shaft, which hollow shaft is connected directly to the end of the transmission shaft in a rotationally fixed manner.
A hybrid drive assembly according to claim 1 or 2. 前記内燃機関（３）が、８０ｋＷ未満の最大出力（Ｐ３）を有している、
前記電気機械が、６０ｋＷ未満、特に５０ｋＷ未満の最大出力（Ｐ４）を有している、
前記内燃機関（３）の前記最大出力（Ｐ３）が、前記電気機械（４）の前記最大出力（Ｐ４）の１．３倍より小さく、特に１．２倍よりも小さい、
前記内燃機関（３）が、５５００回転／分未満の最大回転数（ｎ３）を有している、
前記電気機械（４）が、６５００回転／分未満の最大回転数（ｎ４）を有している、
前記電気機械（４）の前記最大回転数（ｎ４）が、前記内燃機関（３）の前記最大回転数（ｎ３）の１．３倍よりも小さい、
のうちの少なくとも１つが有効である
請求項１から３までのいずれか１項記載のハイブリッド駆動アセンブリ。 the internal combustion engine (3) has a maximum power (P3) of less than 80 kW;
said electric machine has a maximum power (P4) of less than 60 kW, in particular less than 50 kW;
the maximum power (P3) of the internal combustion engine (3) is less than 1.3 times, in particular less than 1.2 times, the maximum power (P4) of the electric machine (4);
the internal combustion engine (3) has a maximum rotational speed (n3) of less than 5500 revolutions/min;
the electric machine (4) has a maximum rotational speed (n4) of less than 6500 revolutions/min;
The maximum rotation speed (n4) of the electric machine (4) is smaller than 1.3 times the maximum rotation speed (n3) of the internal combustion engine (3).
at least one of them is valid
Hybrid drive assembly according to any one of claims 1 to 3 . 前記クラッチ（８）は、前記減速伝動装置（６）の前記出力部材（１２）と前記ディファレンシャルキャリヤ（１４）との間で有効であるように配置されており、前記クラッチ（８）の締結状態において、トルクが前記出力部材（１２）から前記ディファレンシャルキャリヤ（１４）へと伝達され、前記クラッチ（８）の解放状態において、トルク伝達が遮断されており、
前記減速伝動装置（６）の前記出力部材（１２）は、ディファレンシャルケーシング（２７）に固定的に結合されており、前記ディファレンシャルケーシング（２７）は、定置のケーシング（１８）内で回転可能に支持されており、前記ディファレンシャルキャリヤ（１４）は、前記ディファレンシャルケーシング（２７）内で回転可能に支持されている
請求項１から４までのいずれか１項記載のハイブリッド駆動アセンブリ。 The clutch (8) is arranged to be effective between the output member (12) of the reduction transmission device (6) and the differential carrier (14), and the clutch ( 8 ) is in an engaged state. , torque is transmitted from the output member (12) to the differential carrier (14), and when the clutch (8) is in a released state, torque transmission is interrupted;
The output member (12) of the reduction gearing (6) is fixedly coupled to a differential casing (27), which is rotatably supported within a stationary casing (18). The differential carrier (14) is rotatably supported within the differential casing (27).
Hybrid drive assembly according to any one of claims 1 to 4 . 自動車のためのパワートレーンアセンブリであって、
一次的な駆動装置としての一次的な駆動ユニット（４９）によって回転式に駆動可能である一次的な駆動アクスル（４６）と、
請求項１から５までのいずれか１項記載のハイブリッド駆動アセンブリ（２）を備えた二次的な駆動アクスル（４８）と
を含んでおり、
前記一次的な駆動アクスル（４６）と前記二次的な駆動アクスル（４８）とが、機械的に互いに分離されており、
前記一次的な駆動ユニット（４９）と、前記ハイブリッド駆動アセンブリ（２）の前記電気機械（４）とに電気的に接続されている、電気的なエネルギを蓄えるための蓄電アセンブリ（５２）と、
前記一次的な駆動ユニット（４９）および前記ハイブリッド駆動アセンブリ（２）を制御する制御ユニット（５３）と
をさらに含んでいる、パワートレーンアセンブリ。 A powertrain assembly for an automobile, the powertrain assembly comprising:
a primary drive axle (46) rotatably driveable by a primary drive unit (49) as a primary drive;
a secondary drive axle (48) with a hybrid drive assembly (2) according to any one of claims 1 to 5 ;
the primary drive axle (46) and the secondary drive axle (48) are mechanically separated from each other;
a power storage assembly (52) for storing electrical energy, electrically connected to the primary drive unit (49) and the electric machine (4) of the hybrid drive assembly (2);
A powertrain assembly further comprising a control unit (53) for controlling said primary drive unit (49) and said hybrid drive assembly (2). 請求項６記載のパワートレーンアセンブリを制御する方法であって、
クラッチ（８）を解放し、内燃機関（３）が電気機械（４）をクラッチ（８）が解放した状態で駆動するステップであって、
前記電気機械（４）をジェネレータモードで運転し、前記内燃機関（３）から入力された機械的なエネルギを電気的なエネルギに変換する、ステップおよび
前記電気的なエネルギを蓄電アセンブリ（５２）に蓄える、または第１の駆動ユニット（４９）に供給するステップ
を有する、方法。 7. A method of controlling a powertrain assembly according to claim 6 , comprising:
releasing the clutch (8) and causing the internal combustion engine (3) to drive the electric machine (4) with the clutch (8) released;
operating the electric machine (4) in a generator mode to convert mechanical energy input from the internal combustion engine (3) into electrical energy; and transferring the electrical energy to an electrical storage assembly (52). A method comprising the step of storing or feeding a first drive unit (49). 前記クラッチ（８）を締結するステップ、
前記電気機械（４）をモータモードで運転し、前記蓄電アセンブリ（５２）からの電気的なエネルギを機械的なエネルギに変換するステップおよび
前記電気機械（４）と前記内燃機関（３）とが一緒に前記入力部材（１１）を駆動するステップを有する、または、
前記クラッチ（８）を解放するステップ、および
前記電気機械（４）をモータモードで運転し、前記内燃機関（３）を、該内燃機関（３）を始動させるために駆動するステップ
を有する
請求項７記載の方法。 engaging the clutch (8);
operating the electric machine (4) in motor mode to convert electrical energy from the electrical storage assembly (52) into mechanical energy; and the electric machine (4) and the internal combustion engine (3) driving said input member (11) together; or
releasing said clutch (8); and
operating the electric machine (4) in motor mode and driving the internal combustion engine (3) in order to start the internal combustion engine (3);
have
The method according to claim 7 . 前記クラッチ（８）を解放するステップ、
前記電気機械（４）と前記内燃機関（３）とを停止するステップおよび
一次的な電気機械（５１）をモータモードで運転するステップであって、
前記一次的な電気機械（５１）が前記蓄電アセンブリ（５２）からの電気的なエネルギを機械的なエネルギに変換し、前記一次的な駆動アクスル（４６）に伝達する、ステップ
を有する、請求項７項記載の方法。 releasing the clutch (8);
stopping the electric machine (4) and the internal combustion engine (3); and
operating the primary electric machine (51) in motor mode, comprising:
4. The primary electric machine (51) comprises the step of converting electrical energy from the electrical storage assembly (52) into mechanical energy and transmitting it to the primary drive axle (46). The method described in Section 7 . 前記クラッチ（８）を締結するステップ、
両方の前記電気機械（４，５１）を停止するステップおよび
前記二次的な駆動アクスル（４８）を前記内燃機関（３）のみにより駆動するステップ
を有する、請求項７項記載の方法。 engaging the clutch (8);
stopping both said electric machines (4, 51) and driving said secondary drive axle (48) only by said internal combustion engine (3).
8. The method according to claim 7 , comprising:
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