自動車用パワートレイン
本発明は、少なくとも回転可能な駆動軸（３）と電気機械（１０）とから成る自動車用パワートレインであって、前記電気機械がハウジングに固定されたステータ（１１）と前記駆動軸（３）に連結された回転可能なロータ（１２）とを含み、前記ロータ（１２）が少なくとも２部分で構成されており、第１ロータ部分（１２Ａ）が前記駆動軸（３）と直接連結されており、第２ロータ部分（１２Ｂ）が前記ステータ（１１）で直接駆動可能であり、前記第１ロータ部分（１２Ａ）がトルク伝達可能かつ互いに傾動可能に前記第２ロータ部分（１２Ｂ）と連結されているものに関する。本発明によれば、ハウジングに固定されたロータ支承部（１３）によって前記第２ロータ部分（１２Ｂ）が回転可能に支えられかつ前記ステータ（１１）に対して位置合せされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも回転可能な駆動軸と電気機械とから成る自動車用パワートレインに関する。その際、電気機械はハウジングに固定されたステータと少なくとも２部分で実施されたロータとを含み、第１ロータ部分は駆動軸と直接連結されており、第２ロータ部分はステータで直接駆動可能である。第１ロータ部分はトルク伝達可能かつ互いに傾動可能に第２ロータ部分と連結されている。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１(DE19631384C1)により２分割ロータを有するパワートレインが公知であり、そこではロータ部分の間に振動絶縁部が配置されており、この振動絶縁部は駆動側で生成されたトルク変動が出力側に伝達されるのを十分に防止する。パワートレインはさらに内燃エンジンとして作動する原動機を備えており、原動機のクランク軸は支持体を介して、ステータによって駆動可能なロータ部分と直接結合されている。周知の如くにこのような原動機によって生成される振動はこうして電気機械に直接伝達され、これにより、ステータに対してロータを位置合せしたとき電気機械の性能に否定的作用を及ぼす振動が発生することがある。
【０００３】
特許文献２(EP1243788A1)は他の自動車用パワートレインを開示しており、電気機械のロータは単一部分で実施され、ハウジングに固定されたロータ支承部を介して回転可能に支承されている。それに加えてロータは副変速機の駆動軸と直接連結されており、この駆動軸は２つの軸支承部を介してハウジング内で回転可能に支えられている。駆動軸はこうして３つの支承部を介して過剰静定で、つまり両方の軸支承部とロータ支承部とを介して支えられている。そのことからパワートレインの動作中、駆動軸から変速機副軸へのトルク伝達によって駆動軸が弾力的に曲がり、これにより傾動力がロータに作用するとき，ロータ支承部の機械的負荷が強まることがある。
【０００４】
特許文献３(DE19943037A1)によりさらに電気機械のロータ装置を有する車両パワートレインが公知であり、このロータ装置は駆動軸の揺動運動下でも電気機械のステータ装置に対して自動的に位置合せされる。このためロータ装置は弾性結合装置を介して駆動軸と結合されている。しかしこのような弾性結合装置は振動系であり、そのため駆動軸の振動はステータ装置に対するロータ装置の自動的位置合せを乱すことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許発明第１９６３１３８４号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１２４３７８８号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９９４３０３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の課題は、導入された振動と駆動軸の撓みに対して不感である前記種類のパワートレインを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は第１請求項の特徴によるパワートレインによって解決される。第１請求項は、ハウジングに固定されたロータ支承部によって第２ロータ部分が回転可能に支えられかつステータに対して位置合せされているとの技術的教示を含む。
【０００８】
こうして提案されたロータ支承部によって第２ロータ部分がステータに対して固定され、そのことから電気機械に対する振動の作用が低減され、両方のロータ部分の傾動可能な連結によって駆動軸の傾動は第２ロータ部分とその支承部とに作用せず、同時にロータ部分間のトルク伝達が可能である。それゆえに、これによって提供されるパワートレインは振動と駆動軸の撓みに対してきわめて不感である。
【０００９】
基本的に、第１ロータ部分と第２ロータ部分は専ら一体に実施された部材と理解すべきではない。むしろ第１ロータ部分および／または第２ロータ部分は、特にねじ結合、溶接結合またはリベット結合を介して互いに直接結合された複数の部材でそれぞれ構成することもできる。
【００１０】
好ましくは、パワートレインは電気機械の他に電気的または熱力学的に作動する原動機を有し、そのためパワートレインは２つの冗長駆動系によって駆動可能であり、またはハイブリッドパワートレインの意味で駆動可能である。この場合熱力学的に作動する原動機として理解できるのは熱力学的効果を利用して運動エネルギーまたはトルクを発生するあらゆる種類の原動機、例えばガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンまたはそれらの混合態様、または蒸気タービンまたはガスタービンである。電気的に作動する原動機または電気機械はこの場合、電気効果または電磁効果を利用して運動エネルギーまたはトルクを発生するあらゆる種類の原動機とすることができる。それゆえに電気的原動機、電気機械は例えば三相モータ、交流モータまたはステッピングモータとすることができる。その際強調すべき点として、電気機械は好ましくは電動機としても発電機としても作動することができ、これによりパワートレインは電気機械を介して駆動モード時に運動エネルギーを供給可能であると共に、回生モード時に運動エネルギーを取り出し、後の駆動モード用にこの運動エネルギーをエネルギー蓄積器に蓄積することもできる。
【００１１】
原動機と駆動軸との間にクラッチ、好ましくは発進クラッチを設けておくことができ、このクラッチは係合状態において原動機のトルクを駆動軸に伝達し、解放状態のときには原動機から駆動軸へとトルクを伝達せず、これにより原動機は残りのパワートレインから分離可能である。選択的に、例えば内燃エンジンとして作動する原動機のクランク軸を駆動軸と直接結合しまたは駆動軸と一体に実施することによって、原動機は駆動軸と直接連結しておくこともできる。
【００１２】
本発明の好ましい一構成において電気機械のロータ内にねじり振動ダンパが配置されており、このねじり振動ダンパは電気機械の不規則回転またはピークトルクが駆動軸に伝達される前にそれらを弱め、または駆動軸の不規則回転またはピークトルクが完全に電気機械に導入される前にそれらを弱める。両方の事例においてパワートレインの機械的負荷が低減し、これによりパワートレインの寿命が肯定的に高まる。
【００１３】
本発明の他の有利な諸構成では両方のロータ部分が少なくとも１つの結合要素、他の１つの結合要素、フレックスプレート、歯列またはゴム弾性部材を介して連結される。
【００１４】
以下、図面を基に本発明を詳しく説明するが、図面からは他の有利な諸構成を読み取ることができる。図はそれぞれ略図である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】クラッチを介して原動機が駆動軸と連結されているパワートレインを示しており、駆動軸は副変速機形式の変速機の入力軸として役立ち、ロータ部分は結合要素を介して互いに連結されている。
【図２】図１のロータ部分の連結部の正面図である。
【図３】歯列を介した第１ロータ部分と第２ロータ部分との連結部の正面図である。
【図４】駆動軸が撓んだ図１のパワートレインを示す。
【図５】２分割ロータを有するパワートレインを示しており、ロータのロータ部分は図２による結合要素と他の結合要素とを介して連結されている。
【図６】図５の第１ロータ部分と第２ロータ部分との連結部の正面図である。
【図７】フレックスプレートを介してロータ部分が連結された２分割ロータを有するパワートレインを示す。
【図８】原動機が駆動軸と直接連結され、電気機械のロータがねじり振動ダンパを備えているパワートレインを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１において原動機１は摩擦接合式発進クラッチとしての役割を果たすクラッチ２を介して駆動軸３と連結されている。よってクラッチ２の係合状態において、原動機１によって発生されるトルクは原動機出力軸４からクラッチ２を介してパワートレインの駆動軸３に伝達される。それに対して解放状態のときにはクラッチ２を介して原動機１から駆動軸３にトルクは伝達可能でない。駆動軸３はハウジングに固定された２つの軸支承部５Ａ、５Ｂを介して回転可能に支承され、副変速機形式の変速機６の入力軸として役立つ。このため駆動軸３上に歯車７が相対回転不能に配置されており、この歯車７は駆動軸３から変速機６の副軸９の歯車８にトルクを伝達する。
【００１７】
駆動軸３の周囲に電気機械１０が配置されており、この電気機械はハウジングに固定されたステータ１１と２分割ロータ１２とを備えている。第１ロータ部分１２Ａは少なくとも相対回転不能に駆動軸３と直接連結されている。第２ロータ部分１２Ｂはステータ１１で直接駆動可能であり、ハウジングに固定されたロータ支承部１３を介して回転可能に支えられ、ステータ１１に対してその位置で固定されている。それとともに第２ロータ部分１２Ｂは使用される電気機械１０の種類に応じて永久磁石、コイルまたは電気導体を備えており、これらはステータ１１と一緒に第２ロータ部分１２Ｂを直接駆動する。ロータ支承部１３と軸支承部５Ａ、５Ｂは任意に選択することができ、滑り軸受または転がり軸受を使用するのが好ましく、これらの軸受は浮動配置、Ｘ配置、О配置または固定‐浮動配置で応用することができる。第１ロータ部分１２Ａと駆動軸３との連結は任意に、但しトルク伝達式に、例えばこれに適した公知の軸ハブ結合を介して、実施しておくことができる。第１ロータ部分１２Ａが素材接合式または摩擦接合式に駆動軸３と結合されていると、特別安価であるので特別有利である。さらに、第１ロータ部分１２Ａは駆動軸３と一体に実施しておくことができ、これにより駆動軸３と第１ロータ部分１２Ａはやはり特別安価に共通の製造プロセスにおいて、例えば型鍛造によって製造することができる。
【００１８】
ロータ部分１２Ａ、１２Ｂは図１において円筒形結合要素１４を介して互いに傾動可能かつトルク伝達可能に連結されており、そのうち１つの結合要素が図２に詳しく示してある。その際、図２は図１に破線円で印を付けた領域の正面図である。
【００１９】
図２は第１ロータ部分１２Ａの外周面を示しており、この外周面が第２ロータ部分１２Ｂの内周面に対向している。内周面と外周面との間に遊隙があり、この遊隙は第１ロータ部分１２Ａが第２ロータ部分１２Ｂに対して限定的に傾動しかつ第１ロータ部分１２Ａが第２ロータ部分１２Ｂに対して図示平面に沿って移動することを可能とする。第１ロータ部分１２Ａはその外周面に第１凹部１５Ａを有し、この凹部は第２ロータ部分１２Ｂの内周面の第２凹部１５Ｂに対向している。凹部１５Ａ、１５Ｂ内に突出する結合要素１４が凹部１５Ａ、１５Ｂに対して遊隙を有する。それに加えて、結合要素１４が凹部１５Ａ、１５Ｂから転がり出ることのないように、結合要素は凹部１５Ａ、１５Ｂを覆う円板状末端１６を備えている。凹部１５Ａ、１５Ｂ内での結合要素１４の遊隙によってロータ部分１２Ａ、１２Ｂは引き続き相互に傾動し、図示平面に沿って相互に移動することができる。相対向する凹部１５Ａ、１５Ｂの一方に関してのみ結合要素１４が遊隙を有していれば基本的に十分であり、それゆえに結合要素は例えば凹部１５Ａ、１５Ｂの一方に圧入されていることによってロータ部分１２Ａ、１２Ｂの一方と強固に結合しておくこともできる。
【００２０】
例えばパワートレインを駆動するためのトルクおよび回転運動が電気機械１０によって発生されて第２ロータ部分１２Ｂが第１ロータ部分１２Ａに対して相対運動するとき、第２ロータ部分１２Ｂは第１ロータ部分１２Ａに対して同心またはほぼ同心で回転し、これにより結合要素１４は、第１ロータ部分１２Ａの凹部１５Ａの側面と、第２ロータ部分１２Ｂの凹部１５Ｂの結合要素１４を通して前記側面に点対称に対向する側面とに当接し、これに基づいてロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間でトルク伝達が可能である。それに応じて、駆動軸３に由来するトルクは特に電気機械１０の発電機モード用に第２ロータ部分１２Ｂに伝達することもできる。ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間の遊隙と、結合要素１４と凹部１５Ａ、１５Ｂとの間の遊隙は、パワートレインの動作条件のもとで第２ロータ部分１２Ｂに対する第１ロータ部分１２Ａの最大傾動時にロータ部分１２Ａ、１２Ｂがまだ直接には互いに当接せず、ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの相互傾動によるだけでは結合要素１４が凹部１５Ａ、１５Ｂ内で強固に締付けられないように選択すべきであろう。
【００２１】
図３は図２と同じ領域のパワートレインを示しており、但しこのパワートレインは図１、図２のパワートレインと比較すると、遊隙を伴う歯列１７を介して第１、第２ロータ部分１２Ａ、１２Ｂが互いに連結されている点が相違している。その際、第２ロータ部分１２Ｂがその内周面に歯１７Ａを有し、この歯は第１ロータ部分１２Ａの外周面の窪み１７Ｂ内に遊隙をもって係合する。任意数の歯１７Ａおよび窪み１７Ｂを互いに係合するようにロータ部分１２Ａ、１２Ｂに配置しておくことができる。ここでやはり当業者には明白なことであるが、両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂおよび歯列１７の遊隙は、パワートレインの動作条件のもとで第２ロータ部分１２Ｂに対する第１ロータ部分１２Ａの最大傾動時にロータ部分１２Ａ、１２Ｂが歯列１７を介してのみ互いに直接当接するように設計されていなければならない。歯１７Ａの形状もしくは窪み１７Ｂの形状は任意に選択することができ、例えば台形状、インボリュート状、コンコイド状またはサイクロイド状とすることができる。
【００２２】
図２、図３による本発明の諸実施の好ましい１構成では、両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間に弾性物質、好ましくは弾性減衰物質が配置されており、この物質が遊隙を少なくとも部分的に満たす。これにより有利なことに両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間の相対回転時にトルクの伝達は、ロータ部分１２Ａ、１２Ｂが互いに衝突する時点以降、もしくはロータ部分１２Ａ、１２Ｂが結合要素１４に衝突する時点以降もはや突然起きるのでなく、弾性物質が衝撃を吸収および／または減衰するのでトルクの伝達は連続的に起きる。弾性物質が嵌合式に両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂに当接すると、ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間のトルク伝達がこうしてロータ部分１２Ａ、１２Ｂの相対回転時点に直ちに始まるので特別好ましい。弾性物質は例えば射出成形法でロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間に導入することができる。弾性物質は特に結合要素１４の周りに筒状に配置しておくことができ、結合要素１４とロータ部分１２Ａ、１２Ｂとの間の遊隙を少なくとも部分的に満たす。
【００２３】
弾性物質は特別好ましくはゴムまたはゴム状材料、例えば合成ゴムから成る。
【００２４】
図４は駆動軸３が撓んだ動作状態における図１のパワートレインを示す。その際トルクは原動機１および／または電気機械１０から駆動軸３に伝達され、駆動軸はそれ自身歯車７、８を介して変速機６の副軸９にこのトルクを伝達する。駆動軸３の歯車７から副軸９の歯車８にトルクを伝達するとき、歯車７、８を離反させる力が発生する。この力が駆動軸３の撓みを引き起こし、ハウジングに固定された支え部によって両方の軸支承部５Ａ、５Ｂ内に曲げ振幅は存在しない。次に駆動軸３の撓みに基づいて、駆動軸に直接連結された第１ロータ部分１２Ａが第２ロータ部分１２Ｂに対して傾動するが、しかし両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂ自体の傾動可能な連結によって第２ロータ部分には傾動力が加えられないかまたはごく僅かに加えられるだけである。こうして第２ロータ部分１２Ｂのロータ支承部１３は付加的に負荷されず、第２ロータ部分１２Ｂはステータ１１に対して位置合せされたままとなる。場合によってパワートレイン中に現れる振動は、ステータ１１に対する第２ロータ部分１２Ｂの固定的位置合せによって、電気機械１０に対して否定的作用を及ぼさない。ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの傾動中、トルクを伝達するその連結を介して、電動機または発電機の意味で電気機械１０の円滑な動作がこうして可能である。
【００２５】
図５が切断した半分を示すパワートレインはロータ支承部１３と駆動軸３と電気機械１０とを有し、電気機械はステータ１１と両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂを有するロータ１２とから成り、第１ロータ部分１２Ａは図６に示す結合要素１４と他の結合要素１８とを介して傾動可能かつトルク伝達可能に第２ロータ部分１２Ｂと連結されている。
【００２６】
図６は図５に破線で印を付けた領域の正面図であり、この領域には１つの結合要素１４と他の２つの結合要素１８が配置されている。ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間に配置される前記他の結合要素１８を介して、ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間の相対回転は前記他の結合要素１８の構成に応じて減衰または吸収される。その際、結合要素１４と凹部１５Ａ、１５Ｂは配置、形状および機能が図２の結合要素１４および凹部１５Ａ、１５Ｂに類似している。場合によっては結合要素１４を省くこともでき、これによりロータ部分１２Ａ、１２Ｂは専ら前記他の結合要素１８を介してトルク伝達可能かつ相互に傾動可能に連結される。
【００２７】
第１ロータ部分１２Ａは図６に示すように少なくとも２つの鼻端状凸部１９Ａを有し、これらの凸部１９Ａの間に第２ロータ部分１２Ｂの他の鼻端状凸部１９Ｂが突出している。凸部１９Ａ、１９Ｂの間で前記他の結合要素１８がロータ部分１２Ａ、１２Ｂの周方向に作用し、ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの凸部１９Ａ、１９Ｂの側面に当接配置されている。例えば第２ロータ部分１２Ｂに対する駆動軸３および第１ロータ部分１２Ａの回転に基づいてロータ部分１２Ａ、１２Ｂが相対回転するとき、前記他の結合要素１８のそれぞれ少なくとも１つが圧縮される。それに対して、前記他の結合要素１８が凸部１９Ａ、１９Ｂと強固に結合されている場合、前記他の結合要素１８の別の１つは伸長される。前記他の結合要素１８が減衰要素として形成されている場合ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの相対回転はこうして減衰され、または前記他の結合要素１８がばね要素として形成されている場合ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの相対回転は吸収される。減衰要素として働く前記他の結合要素１８は特に公知の液圧ダンパとして実施しておくことができ、ばね要素として働く前記他の結合要素１８は特に圧縮コイルばね、環状ばねまたは皿ばねとして実施しておくことができる。例えば液圧ダンパを圧縮コイルばねと組み合わせることによって、または前記他の結合要素１８を少なくとも部分的に弾性減衰ゴムまたは弾性減衰ゴム状材料、例えば合成ゴムで構成することによって、前記他の結合要素１８は複合ばね減衰要素として実施しておくこともできる。前記他の結合要素１８は、それが少なくともばね要素として実施されている場合、ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間に配置されるねじりばね系の意味で働く。このねじりばね系は両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間の不規則回転またはトルク衝撃を吸収し、こうして有利なことにパワートレインの部材負荷を軽減する。それに対して前記他の結合要素１８が少なくとも減衰要素として実施されている場合、前記他の結合要素１８はねじり振動ダンパの意味で働き、両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間の不規則回転またはトルク衝撃を減衰し、こうしてやはり有利なことにパワートレインの部材負荷を軽減する。選択的に、ねじりばね系の意味で働く少なくとも１つの渦巻ばねを第１、第２ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間に配置しておくこともできる。
【００２８】
図７は図５によるパワートレインを示しており、両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂは、結合要素１４および前記他の結合要素１８を介してではなくフレックスプレート（撓みプレート）２０を介して連結されている。このようなフレックスプレートは例えば車両パワートレイン内で原動機と変速機との間の軸オフセットまたは軸交差を補償するためのものとして知られており、このようなフレックスプレートを介して原動機から変速機へとトルクは伝達可能である。フレックスプレートは単一部分でも多部分でも実施しておくことができる。図７に示すフレックスプレート２０は単一部分で皿状に形成されており、内側領域２０Ａに設けられた凹部で第１ロータ部分１２Ａと少なくとも相対回転不能に結合され、また外側領域２０Ｂで縁部を介して第２ロータ部分１２Ｂと少なくとも相対回転不能に結合されている。フレックスプレート２０とロータ部分１２Ａ、１２Ｂとの結合は特にねじ止め、リベット止めまたは溶接部を介して行うことができる。駆動軸３の傾動時、従って第１ロータ部分１２Ａが第２ロータ部分１２Ｂに対して傾動するとき、フレックスプレート２０の内側領域２０Ａが一緒に傾動し、外側領域２０Ｂは第２ロータ部分１２Ｂと共にロータ支承部１３を介して固定されており、これによりフレックスプレート２０は弾性変形する。内側領域２０Ａが外側領域２０Ｂに対して傾動することによって第１ロータ部分１２Ａから第２ロータ部分１２Ｂへとごく僅かな傾動力が伝達されるだけであり、これによりロータ支承部１３が第２ロータ部分１２Ｂに対する第１ロータ部分１２Ａの傾動によって僅かに負荷されるだけであるように、フレックスプレート２０の柔軟性は設計されている。
【００２９】
フレックスプレート２０の代わりに、第１、第２ロータ部分１２Ａ、１２Ｂはゴム弾性部材を介して連結しておくこともでき、このゴム弾性部材はロータ部分１２Ａ、１２Ｂと結合されており、トルク伝達能力と同時に第２ロータ部分１２Ｂに対する第１ロータ部分１２Ａの傾動を可能とする。このようなゴム弾性部材は好ましくは射出成形技術でロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間の空隙内に導入され、こうして例えばリングを形成する。このリングは第１ロータ部分１２Ａの外周面と第２ロータ部分１２Ｂの内周面との間にある。ロータ部分１２Ａ、１２Ｂとゴム弾性部材との間のトルク伝達を改善するためにロータ部分１２Ａ、１２Ｂは好ましくは、互いに係合しない歯列を備えており、この歯列がゴム弾性部材によって取り囲まれており、これによりゴム弾性部材はロータ部分１２Ａ、１２Ｂと嵌合結合されている。ゴム弾性部材は、図２、図３、図６に示す結合要素１４および他の結合要素１８に比べて有する利点として、射出成形によって容易に製造可能、またロータ部分１２Ａ、１２Ｂ間に導入可能であり、好ましくはやはりゴムまたはゴム状物質、例えば合成ゴムから成る。
【００３０】
図８に示すパワートレインは図４のパワートレインに相応して原動機１と電気機械１０とを備えており、電気機械はステータ１１と２つのロータ部分１２Ａ、１２Ｂから成るロータ１２とから成り、ロータの第２ロータ部分１２Ｂはロータ支承部１３でステータ１１に対して固定的に位置合せされている。パワートレインはさらに、軸支承部５Ａ、５Ｂで支承された駆動軸３を備えている。しかし図１のパワートレインとは異なり、ここに示すパワートレインでは原動機１が駆動軸３と直接結合されており、ここで駆動軸１は同時に原動機１の原動機出力軸４として役立つ。クラッチ２は出力側で電気機械１０の下流側に配置されており、これにより原動機１は電気機械１０と共に、図示しない残りのパワートレインから分離可能である。こうしてクラッチ２の解放時、原動機１は専ら電気機械１０の駆動に利用することができ、その場合電気機械は原動機１によって発生される運動エネルギーを図示しないエネルギー蓄積器、例えば電池に回生的に蓄積する。そうする代わりに電気機械１０は専ら、クラッチ２の解放時に主に始動のために原動機１を駆動する。
【００３１】
図８において第１ロータ部分１２Ａは、特に摩擦接合式発進クラッチまたは特許文献３により公知のねじり振動ダンパ２１を備えており、このねじり振動ダンパはパワートレインの動作時に電気機械１０内に発生するピークトルクを減衰する。こうしてここで第１ロータ部分１２Ａは少なくとも２つの半片と両方の半片を互いに結合するねじり振動ダンパとから成る。
【００３２】
図８のパワートレインの図示しない一構成では原動機１と駆動軸３が第２クラッチを介して互いに連結可能に形成され、このクラッチは図１のクラッチ２に相応してパワートレイン内に配置されている。これにより出力側で電気機械１０の下流側に配置される残りのパワートレインは選択的に、電気機械１０を一緒に牽引しながらクラッチ２と第２クラッチとを係合させて原動機１のみで駆動可能であり、またはクラッチ２と第２クラッチとをやはり係合させて原動機１および電気機械１０で駆動可能であり、またはクラッチ２を解放しかつ第２クラッチを係合させて電気機械１０のみで駆動可能である。
【００３３】
図１〜図８にはそれぞれインナロータ型の電気機械１０が示してあるが、しかし当業者には明白なことであるが、本発明はアウタロータ型の電気機械１０にも及ぶ。特にその場合第２ロータ部分１２Ｂは図２、図３または図６による本発明の１構成においてそこに示された内周面の代わりに、そこに示された第１ロータ部分１２Ａのものに相応して外周面も有することができる。それに応じて第１ロータ部分１２Ａは図２、図３または図６による本発明の１構成においてそこに示された外周面の代わりに、そこに示された第２ロータ部分１２Ｂのものに相応して内周面も有することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１ 原動機
２ クラッチ
３ 駆動軸
４ 原動機出力軸
５Ａ 軸支承部
５Ｂ 軸支承部
６ 変速機
７ 歯車
８ 歯車
９ 副軸
１０ 電気機械
１１ ステータ
１２ ロータ
１２Ａ 第１ロータ部分
１２Ｂ 第２ロータ部分
１３ ロータ支承部
１４ 結合要素
１５Ａ 第１凹部
１５Ｂ 第２凹部
１６ 結合要素１４の末端
１７ 歯列
１７Ａ 歯
１７Ｂ 窪み
１８ 他の結合要素
１９Ａ 凸部
１９Ｂ 他の凸部
２０ フレックスプレート
２０Ａ フレックスプレート２０の内側領域
２０Ｂ フレックスプレート２０の外側領域
２１ ねじり振動ダンパ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも回転可能な駆動軸と電気機械とから成る自動車用パワートレインに関する。その際、電気機械はハウジングに固定されたステータと少なくとも２部分で実施されたロータとを含み、第１ロータ部分は駆動軸と直接連結されており、第２ロータ部分はステータで直接駆動可能である。第１ロータ部分はトルク伝達可能かつ互いに傾動可能に第２ロータ部分と連結されている。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１(DE19631384C1)により２分割ロータを有するパワートレインが公知であり、そこではロータ部分の間に振動絶縁部が配置されており、この振動絶縁部は駆動側で生成されたトルク変動が出力側に伝達されるのを十分に防止する。パワートレインはさらに内燃エンジンとして作動する原動機を備えており、原動機のクランク軸は支持体を介して、ステータによって駆動可能なロータ部分と直接結合されている。周知の如くにこのような原動機によって生成される振動はこうして電気機械に直接伝達され、これにより、ステータに対してロータを位置合せしたとき電気機械の性能に否定的作用を及ぼす振動が発生することがある。
【０００３】
特許文献２(EP1243788A1)は他の自動車用パワートレインを開示しており、電気機械のロータは単一部分で実施され、ハウジングに固定されたロータ支承部を介して回転可能に支承されている。それに加えてロータは副変速機の駆動軸と直接連結されており、この駆動軸は２つの軸支承部を介してハウジング内で回転可能に支えられている。駆動軸はこうして３つの支承部を介して過剰静定で、つまり両方の軸支承部とロータ支承部とを介して支えられている。そのことからパワートレインの動作中、駆動軸から変速機副軸へのトルク伝達によって駆動軸が弾力的に曲がり、これにより傾動力がロータに作用するとき，ロータ支承部の機械的負荷が強まることがある。
【０００４】
特許文献３(DE19943037A1)によりさらに電気機械のロータ装置を有する車両パワートレインが公知であり、このロータ装置は駆動軸の揺動運動下でも電気機械のステータ装置に対して自動的に位置合せされる。このためロータ装置は弾性結合装置を介して駆動軸と結合されている。しかしこのような弾性結合装置は振動系であり、そのため駆動軸の振動はステータ装置に対するロータ装置の自動的位置合せを乱すことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許発明第１９６３１３８４号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１２４３７８８号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９９４３０３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の課題は、導入された振動と駆動軸の撓みに対して不感である前記種類のパワートレインを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は第１請求項の特徴によるパワートレインによって解決される。第１請求項は、ハウジングに固定されたロータ支承部によって第２ロータ部分が回転可能に支えられかつステータに対して位置合せされているとの技術的教示を含む。
【０００８】
こうして提案されたロータ支承部によって第２ロータ部分がステータに対して固定され、そのことから電気機械に対する振動の作用が低減され、両方のロータ部分の傾動可能な連結によって駆動軸の傾動は第２ロータ部分とその支承部とに作用せず、同時にロータ部分間のトルク伝達が可能である。それゆえに、これによって提供されるパワートレインは振動と駆動軸の撓みに対してきわめて不感である。
【０００９】
基本的に、第１ロータ部分と第２ロータ部分は専ら一体に実施された部材と理解すべきではない。むしろ第１ロータ部分および／または第２ロータ部分は、特にねじ結合、溶接結合またはリベット結合を介して互いに直接結合された複数の部材でそれぞれ構成することもできる。
【００１０】
好ましくは、パワートレインは電気機械の他に電気的または熱力学的に作動する原動機を有し、そのためパワートレインは２つの冗長駆動系によって駆動可能であり、またはハイブリッドパワートレインの意味で駆動可能である。この場合熱力学的に作動する原動機として理解できるのは熱力学的効果を利用して運動エネルギーまたはトルクを発生するあらゆる種類の原動機、例えばガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンまたはそれらの混合態様、または蒸気タービンまたはガスタービンである。電気的に作動する原動機または電気機械はこの場合、電気効果または電磁効果を利用して運動エネルギーまたはトルクを発生するあらゆる種類の原動機とすることができる。それゆえに電気的原動機、電気機械は例えば三相モータ、交流モータまたはステッピングモータとすることができる。その際強調すべき点として、電気機械は好ましくは電動機としても発電機としても作動することができ、これによりパワートレインは電気機械を介して駆動モード時に運動エネルギーを供給可能であると共に、回生モード時に運動エネルギーを取り出し、後の駆動モード用にこの運動エネルギーをエネルギー蓄積器に蓄積することもできる。
【００１１】
原動機と駆動軸との間にクラッチ、好ましくは発進クラッチを設けておくことができ、このクラッチは係合状態において原動機のトルクを駆動軸に伝達し、解放状態のときには原動機から駆動軸へとトルクを伝達せず、これにより原動機は残りのパワートレインから分離可能である。選択的に、例えば内燃エンジンとして作動する原動機のクランク軸を駆動軸と直接結合しまたは駆動軸と一体に実施することによって、原動機は駆動軸と直接連結しておくこともできる。
【００１２】
本発明の好ましい一構成において電気機械のロータ内にねじり振動ダンパが配置されており、このねじり振動ダンパは電気機械の不規則回転またはピークトルクが駆動軸に伝達される前にそれらを弱め、または駆動軸の不規則回転またはピークトルクが完全に電気機械に導入される前にそれらを弱める。両方の事例においてパワートレインの機械的負荷が低減し、これによりパワートレインの寿命が肯定的に高まる。
【００１３】
本発明の他の有利な諸構成では両方のロータ部分が少なくとも１つの結合要素、他の１つの結合要素、フレックスプレート、歯列またはゴム弾性部材を介して連結される。
【００１４】
以下、図面を基に本発明を詳しく説明するが、図面からは他の有利な諸構成を読み取ることができる。図はそれぞれ略図である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】クラッチを介して原動機が駆動軸と連結されているパワートレインを示しており、駆動軸は副変速機形式の変速機の入力軸として役立ち、ロータ部分は結合要素を介して互いに連結されている。
【図２】図１のロータ部分の連結部の正面図である。
【図３】歯列を介した第１ロータ部分と第２ロータ部分との連結部の正面図である。
【図４】駆動軸が撓んだ図１のパワートレインを示す。
【図５】２分割ロータを有するパワートレインを示しており、ロータのロータ部分は図２による結合要素と他の結合要素とを介して連結されている。
【図６】図５の第１ロータ部分と第２ロータ部分との連結部の正面図である。
【図７】フレックスプレートを介してロータ部分が連結された２分割ロータを有するパワートレインを示す。
【図８】原動機が駆動軸と直接連結され、電気機械のロータがねじり振動ダンパを備えているパワートレインを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１において原動機１は摩擦接合式発進クラッチとしての役割を果たすクラッチ２を介して駆動軸３と連結されている。よってクラッチ２の係合状態において、原動機１によって発生されるトルクは原動機出力軸４からクラッチ２を介してパワートレインの駆動軸３に伝達される。それに対して解放状態のときにはクラッチ２を介して原動機１から駆動軸３にトルクは伝達可能でない。駆動軸３はハウジングに固定された２つの軸支承部５Ａ、５Ｂを介して回転可能に支承され、副変速機形式の変速機６の入力軸として役立つ。このため駆動軸３上に歯車７が相対回転不能に配置されており、この歯車７は駆動軸３から変速機６の副軸９の歯車８にトルクを伝達する。
【００１７】
駆動軸３の周囲に電気機械１０が配置されており、この電気機械はハウジングに固定されたステータ１１と２分割ロータ１２とを備えている。第１ロータ部分１２Ａは少なくとも相対回転不能に駆動軸３と直接連結されている。第２ロータ部分１２Ｂはステータ１１で直接駆動可能であり、ハウジングに固定されたロータ支承部１３を介して回転可能に支えられ、ステータ１１に対してその位置で固定されている。それとともに第２ロータ部分１２Ｂは使用される電気機械１０の種類に応じて永久磁石、コイルまたは電気導体を備えており、これらはステータ１１と一緒に第２ロータ部分１２Ｂを直接駆動する。ロータ支承部１３と軸支承部５Ａ、５Ｂは任意に選択することができ、滑り軸受または転がり軸受を使用するのが好ましく、これらの軸受は浮動配置、Ｘ配置、О配置または固定‐浮動配置で応用することができる。第１ロータ部分１２Ａと駆動軸３との連結は任意に、但しトルク伝達式に、例えばこれに適した公知の軸ハブ結合を介して、実施しておくことができる。第１ロータ部分１２Ａが素材接合式または摩擦接合式に駆動軸３と結合されていると、特別安価であるので特別有利である。さらに、第１ロータ部分１２Ａは駆動軸３と一体に実施しておくことができ、これにより駆動軸３と第１ロータ部分１２Ａはやはり特別安価に共通の製造プロセスにおいて、例えば型鍛造によって製造することができる。
【００１８】
ロータ部分１２Ａ、１２Ｂは図１において円筒形結合要素１４を介して互いに傾動可能かつトルク伝達可能に連結されており、そのうち１つの結合要素が図２に詳しく示してある。その際、図２は図１に破線円で印を付けた領域の正面図である。
【００１９】
図２は第１ロータ部分１２Ａの外周面を示しており、この外周面が第２ロータ部分１２Ｂの内周面に対向している。内周面と外周面との間に遊隙があり、この遊隙は第１ロータ部分１２Ａが第２ロータ部分１２Ｂに対して限定的に傾動しかつ第１ロータ部分１２Ａが第２ロータ部分１２Ｂに対して図示平面に沿って移動することを可能とする。第１ロータ部分１２Ａはその外周面に第１凹部１５Ａを有し、この凹部は第２ロータ部分１２Ｂの内周面の第２凹部１５Ｂに対向している。凹部１５Ａ、１５Ｂ内に突出する結合要素１４が凹部１５Ａ、１５Ｂに対して遊隙を有する。それに加えて、結合要素１４が凹部１５Ａ、１５Ｂから転がり出ることのないように、結合要素は凹部１５Ａ、１５Ｂを覆う円板状末端１６を備えている。凹部１５Ａ、１５Ｂ内での結合要素１４の遊隙によってロータ部分１２Ａ、１２Ｂは引き続き相互に傾動し、図示平面に沿って相互に移動することができる。相対向する凹部１５Ａ、１５Ｂの一方に関してのみ結合要素１４が遊隙を有していれば基本的に十分であり、それゆえに結合要素は例えば凹部１５Ａ、１５Ｂの一方に圧入されていることによってロータ部分１２Ａ、１２Ｂの一方と強固に結合しておくこともできる。
【００２０】
例えばパワートレインを駆動するためのトルクおよび回転運動が電気機械１０によって発生されて第２ロータ部分１２Ｂが第１ロータ部分１２Ａに対して相対運動するとき、第２ロータ部分１２Ｂは第１ロータ部分１２Ａに対して同心またはほぼ同心で回転し、これにより結合要素１４は、第１ロータ部分１２Ａの凹部１５Ａの側面と、第２ロータ部分１２Ｂの凹部１５Ｂの結合要素１４を通して前記側面に点対称に対向する側面とに当接し、これに基づいてロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間でトルク伝達が可能である。それに応じて、駆動軸３に由来するトルクは特に電気機械１０の発電機モード用に第２ロータ部分１２Ｂに伝達することもできる。ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間の遊隙と、結合要素１４と凹部１５Ａ、１５Ｂとの間の遊隙は、パワートレインの動作条件のもとで第２ロータ部分１２Ｂに対する第１ロータ部分１２Ａの最大傾動時にロータ部分１２Ａ、１２Ｂがまだ直接には互いに当接せず、ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの相互傾動によるだけでは結合要素１４が凹部１５Ａ、１５Ｂ内で強固に締付けられないように選択すべきであろう。
【００２１】
図３は図２と同じ領域のパワートレインを示しており、但しこのパワートレインは図１、図２のパワートレインと比較すると、遊隙を伴う歯列１７を介して第１、第２ロータ部分１２Ａ、１２Ｂが互いに連結されている点が相違している。その際、第２ロータ部分１２Ｂがその内周面に歯１７Ａを有し、この歯は第１ロータ部分１２Ａの外周面の窪み１７Ｂ内に遊隙をもって係合する。任意数の歯１７Ａおよび窪み１７Ｂを互いに係合するようにロータ部分１２Ａ、１２Ｂに配置しておくことができる。ここでやはり当業者には明白なことであるが、両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂおよび歯列１７の遊隙は、パワートレインの動作条件のもとで第２ロータ部分１２Ｂに対する第１ロータ部分１２Ａの最大傾動時にロータ部分１２Ａ、１２Ｂが歯列１７を介してのみ互いに直接当接するように設計されていなければならない。歯１７Ａの形状もしくは窪み１７Ｂの形状は任意に選択することができ、例えば台形状、インボリュート状、コンコイド状またはサイクロイド状とすることができる。
【００２２】
図２、図３による本発明の諸実施の好ましい１構成では、両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間に弾性物質、好ましくは弾性減衰物質が配置されており、この物質が遊隙を少なくとも部分的に満たす。これにより有利なことに両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間の相対回転時にトルクの伝達は、ロータ部分１２Ａ、１２Ｂが互いに衝突する時点以降、もしくはロータ部分１２Ａ、１２Ｂが結合要素１４に衝突する時点以降もはや突然起きるのでなく、弾性物質が衝撃を吸収および／または減衰するのでトルクの伝達は連続的に起きる。弾性物質が嵌合式に両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂに当接すると、ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間のトルク伝達がこうしてロータ部分１２Ａ、１２Ｂの相対回転時点に直ちに始まるので特別好ましい。弾性物質は例えば射出成形法でロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間に導入することができる。弾性物質は特に結合要素１４の周りに筒状に配置しておくことができ、結合要素１４とロータ部分１２Ａ、１２Ｂとの間の遊隙を少なくとも部分的に満たす。
【００２３】
弾性物質は特別好ましくはゴムまたはゴム状材料、例えば合成ゴムから成る。
【００２４】
図４は駆動軸３が撓んだ動作状態における図１のパワートレインを示す。その際トルクは原動機１および／または電気機械１０から駆動軸３に伝達され、駆動軸はそれ自身歯車７、８を介して変速機６の副軸９にこのトルクを伝達する。駆動軸３の歯車７から副軸９の歯車８にトルクを伝達するとき、歯車７、８を離反させる力が発生する。この力が駆動軸３の撓みを引き起こし、ハウジングに固定された支え部によって両方の軸支承部５Ａ、５Ｂ内に曲げ振幅は存在しない。次に駆動軸３の撓みに基づいて、駆動軸に直接連結された第１ロータ部分１２Ａが第２ロータ部分１２Ｂに対して傾動するが、しかし両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂ自体の傾動可能な連結によって第２ロータ部分には傾動力が加えられないかまたはごく僅かに加えられるだけである。こうして第２ロータ部分１２Ｂのロータ支承部１３は付加的に負荷されず、第２ロータ部分１２Ｂはステータ１１に対して位置合せされたままとなる。場合によってパワートレイン中に現れる振動は、ステータ１１に対する第２ロータ部分１２Ｂの固定的位置合せによって、電気機械１０に対して否定的作用を及ぼさない。ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの傾動中、トルクを伝達するその連結を介して、電動機または発電機の意味で電気機械１０の円滑な動作がこうして可能である。
【００２５】
図５が切断した半分を示すパワートレインはロータ支承部１３と駆動軸３と電気機械１０とを有し、電気機械はステータ１１と両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂを有するロータ１２とから成り、第１ロータ部分１２Ａは図６に示す結合要素１４と他の結合要素１８とを介して傾動可能かつトルク伝達可能に第２ロータ部分１２Ｂと連結されている。
【００２６】
図６は図５に破線で印を付けた領域の正面図であり、この領域には１つの結合要素１４と他の２つの結合要素１８が配置されている。ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間に配置される前記他の結合要素１８を介して、ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間の相対回転は前記他の結合要素１８の構成に応じて減衰または吸収される。その際、結合要素１４と凹部１５Ａ、１５Ｂは配置、形状および機能が図２の結合要素１４および凹部１５Ａ、１５Ｂに類似している。場合によっては結合要素１４を省くこともでき、これによりロータ部分１２Ａ、１２Ｂは専ら前記他の結合要素１８を介してトルク伝達可能かつ相互に傾動可能に連結される。
【００２７】
第１ロータ部分１２Ａは図６に示すように少なくとも２つの鼻端状凸部１９Ａを有し、これらの凸部１９Ａの間に第２ロータ部分１２Ｂの他の鼻端状凸部１９Ｂが突出している。凸部１９Ａ、１９Ｂの間で前記他の結合要素１８がロータ部分１２Ａ、１２Ｂの周方向に作用し、ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの凸部１９Ａ、１９Ｂの側面に当接配置されている。例えば第２ロータ部分１２Ｂに対する駆動軸３および第１ロータ部分１２Ａの回転に基づいてロータ部分１２Ａ、１２Ｂが相対回転するとき、前記他の結合要素１８のそれぞれ少なくとも１つが圧縮される。それに対して、前記他の結合要素１８が凸部１９Ａ、１９Ｂと強固に結合されている場合、前記他の結合要素１８の別の１つは伸長される。前記他の結合要素１８が減衰要素として形成されている場合ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの相対回転はこうして減衰され、または前記他の結合要素１８がばね要素として形成されている場合ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの相対回転は吸収される。減衰要素として働く前記他の結合要素１８は特に公知の液圧ダンパとして実施しておくことができ、ばね要素として働く前記他の結合要素１８は特に圧縮コイルばね、環状ばねまたは皿ばねとして実施しておくことができる。例えば液圧ダンパを圧縮コイルばねと組み合わせることによって、または前記他の結合要素１８を少なくとも部分的に弾性減衰ゴムまたは弾性減衰ゴム状材料、例えば合成ゴムで構成することによって、前記他の結合要素１８は複合ばね減衰要素として実施しておくこともできる。前記他の結合要素１８は、それが少なくともばね要素として実施されている場合、ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間に配置されるねじりばね系の意味で働く。このねじりばね系は両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間の不規則回転またはトルク衝撃を吸収し、こうして有利なことにパワートレインの部材負荷を軽減する。それに対して前記他の結合要素１８が少なくとも減衰要素として実施されている場合、前記他の結合要素１８はねじり振動ダンパの意味で働き、両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間の不規則回転またはトルク衝撃を減衰し、こうしてやはり有利なことにパワートレインの部材負荷を軽減する。選択的に、ねじりばね系の意味で働く少なくとも１つの渦巻ばねを第１、第２ロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間に配置しておくこともできる。
【００２８】
図７は図５によるパワートレインを示しており、両方のロータ部分１２Ａ、１２Ｂは、結合要素１４および前記他の結合要素１８を介してではなくフレックスプレート（撓みプレート）２０を介して連結されている。このようなフレックスプレートは例えば車両パワートレイン内で原動機と変速機との間の軸オフセットまたは軸交差を補償するためのものとして知られており、このようなフレックスプレートを介して原動機から変速機へとトルクは伝達可能である。フレックスプレートは単一部分でも多部分でも実施しておくことができる。図７に示すフレックスプレート２０は単一部分で皿状に形成されており、内側領域２０Ａに設けられた凹部で第１ロータ部分１２Ａと少なくとも相対回転不能に結合され、また外側領域２０Ｂで縁部を介して第２ロータ部分１２Ｂと少なくとも相対回転不能に結合されている。フレックスプレート２０とロータ部分１２Ａ、１２Ｂとの結合は特にねじ止め、リベット止めまたは溶接部を介して行うことができる。駆動軸３の傾動時、従って第１ロータ部分１２Ａが第２ロータ部分１２Ｂに対して傾動するとき、フレックスプレート２０の内側領域２０Ａが一緒に傾動し、外側領域２０Ｂは第２ロータ部分１２Ｂと共にロータ支承部１３を介して固定されており、これによりフレックスプレート２０は弾性変形する。内側領域２０Ａが外側領域２０Ｂに対して傾動することによって第１ロータ部分１２Ａから第２ロータ部分１２Ｂへとごく僅かな傾動力が伝達されるだけであり、これによりロータ支承部１３が第２ロータ部分１２Ｂに対する第１ロータ部分１２Ａの傾動によって僅かに負荷されるだけであるように、フレックスプレート２０の柔軟性は設計されている。
【００２９】
フレックスプレート２０の代わりに、第１、第２ロータ部分１２Ａ、１２Ｂはゴム弾性部材を介して連結しておくこともでき、このゴム弾性部材はロータ部分１２Ａ、１２Ｂと結合されており、トルク伝達能力と同時に第２ロータ部分１２Ｂに対する第１ロータ部分１２Ａの傾動を可能とする。このようなゴム弾性部材は好ましくは射出成形技術でロータ部分１２Ａ、１２Ｂの間の空隙内に導入され、こうして例えばリングを形成する。このリングは第１ロータ部分１２Ａの外周面と第２ロータ部分１２Ｂの内周面との間にある。ロータ部分１２Ａ、１２Ｂとゴム弾性部材との間のトルク伝達を改善するためにロータ部分１２Ａ、１２Ｂは好ましくは、互いに係合しない歯列を備えており、この歯列がゴム弾性部材によって取り囲まれており、これによりゴム弾性部材はロータ部分１２Ａ、１２Ｂと嵌合結合されている。ゴム弾性部材は、図２、図３、図６に示す結合要素１４および他の結合要素１８に比べて有する利点として、射出成形によって容易に製造可能、またロータ部分１２Ａ、１２Ｂ間に導入可能であり、好ましくはやはりゴムまたはゴム状物質、例えば合成ゴムから成る。
【００３０】
図８に示すパワートレインは図４のパワートレインに相応して原動機１と電気機械１０とを備えており、電気機械はステータ１１と２つのロータ部分１２Ａ、１２Ｂから成るロータ１２とから成り、ロータの第２ロータ部分１２Ｂはロータ支承部１３でステータ１１に対して固定的に位置合せされている。パワートレインはさらに、軸支承部５Ａ、５Ｂで支承された駆動軸３を備えている。しかし図１のパワートレインとは異なり、ここに示すパワートレインでは原動機１が駆動軸３と直接結合されており、ここで駆動軸１は同時に原動機１の原動機出力軸４として役立つ。クラッチ２は出力側で電気機械１０の下流側に配置されており、これにより原動機１は電気機械１０と共に、図示しない残りのパワートレインから分離可能である。こうしてクラッチ２の解放時、原動機１は専ら電気機械１０の駆動に利用することができ、その場合電気機械は原動機１によって発生される運動エネルギーを図示しないエネルギー蓄積器、例えば電池に回生的に蓄積する。そうする代わりに電気機械１０は専ら、クラッチ２の解放時に主に始動のために原動機１を駆動する。
【００３１】
図８において第１ロータ部分１２Ａは、特に摩擦接合式発進クラッチまたは特許文献３により公知のねじり振動ダンパ２１を備えており、このねじり振動ダンパはパワートレインの動作時に電気機械１０内に発生するピークトルクを減衰する。こうしてここで第１ロータ部分１２Ａは少なくとも２つの半片と両方の半片を互いに結合するねじり振動ダンパとから成る。
【００３２】
図８のパワートレインの図示しない一構成では原動機１と駆動軸３が第２クラッチを介して互いに連結可能に形成され、このクラッチは図１のクラッチ２に相応してパワートレイン内に配置されている。これにより出力側で電気機械１０の下流側に配置される残りのパワートレインは選択的に、電気機械１０を一緒に牽引しながらクラッチ２と第２クラッチとを係合させて原動機１のみで駆動可能であり、またはクラッチ２と第２クラッチとをやはり係合させて原動機１および電気機械１０で駆動可能であり、またはクラッチ２を解放しかつ第２クラッチを係合させて電気機械１０のみで駆動可能である。
【００３３】
図１〜図８にはそれぞれインナロータ型の電気機械１０が示してあるが、しかし当業者には明白なことであるが、本発明はアウタロータ型の電気機械１０にも及ぶ。特にその場合第２ロータ部分１２Ｂは図２、図３または図６による本発明の１構成においてそこに示された内周面の代わりに、そこに示された第１ロータ部分１２Ａのものに相応して外周面も有することができる。それに応じて第１ロータ部分１２Ａは図２、図３または図６による本発明の１構成においてそこに示された外周面の代わりに、そこに示された第２ロータ部分１２Ｂのものに相応して内周面も有することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１ 原動機
２ クラッチ
３ 駆動軸
４ 原動機出力軸
５Ａ 軸支承部
５Ｂ 軸支承部
６ 変速機
７ 歯車
８ 歯車
９ 副軸
１０ 電気機械
１１ ステータ
１２ ロータ
１２Ａ 第１ロータ部分
１２Ｂ 第２ロータ部分
１３ ロータ支承部
１４ 結合要素
１５Ａ 第１凹部
１５Ｂ 第２凹部
１６ 結合要素１４の末端
１７ 歯列
１７Ａ 歯
１７Ｂ 窪み
１８ 他の結合要素
１９Ａ 凸部
１９Ｂ 他の凸部
２０ フレックスプレート
２０Ａ フレックスプレート２０の内側領域
２０Ｂ フレックスプレート２０の外側領域
２１ ねじり振動ダンパ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも回転可能な駆動軸（３）と電気機械（１０）とから成る自動車用パワートレインであって、前記電気機械がハウジングに固定されたステータ（１１）と前記駆動軸（３）に連結された回転可能なロータ（１２）とを含み、前記ロータ（１２）が少なくとも２部分で構成されており、第１ロータ部分（１２Ａ）が前記駆動軸（３）と直接連結されており、第２ロータ部分（１２Ｂ）が前記ステータ（１１）で直接駆動可能であり、前記第１ロータ部分（１２Ａ）がトルク伝達可能かつ互いに傾動可能に前記第２ロータ部分（１２Ｂ）と連結されているものにおいて、
ハウジングに固定されたロータ支承部（１３）によって前記第２ロータ部分（１２Ｂ）が回転可能に支えられかつ前記ステータ（１１）に対して位置合せされていることを特徴とするパワートレイン。
【請求項２】
前記パワートレインが電気的または熱力学的に作動する原動機（１）を有し、前記原動機を介して前記駆動軸（３）が駆動可能であることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項３】
前記パワートレインが前記原動機（１）と前記駆動軸（３）との間に配置されるクラッチ（２）を有し、前記クラッチ（２）の係合状態において前記原動機（１）のトルクが前記クラッチ（２）を介して前記駆動軸（３）に伝達可能であることを特徴とする請求項２記載のパワートレイン。
【請求項４】
前記原動機（１）が前記駆動軸（３）と直接連結されていることを特徴とする請求項２記載のパワートレイン。
【請求項５】
前記第１ロータ部分（１２Ａ）が素材接合式または摩擦接合式に前記駆動軸（３）と結合されまたは前記駆動軸（３）と一体に実施されていることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項６】
両方の前記ロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）の一方が外周面に少なくとも１つの凹部（１５Ａ、１５Ｂ）を有し、前記両方のロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）の他方が前記一方のロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）の前記外周面に対向する内周面にやはり少なくとも１つの凹部（１５Ａ、１５Ｂ）を有し、前記凹部が前記一方のロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）の前記少なくとも１つの凹部（１５Ａ、１５Ｂ）に対向しており、相対向する前記凹部（１５Ａ、１５Ｂ）内に結合要素（１４）が突出しており、前記結合要素が前記対向する凹部（１５Ａ、１５Ｂ）の少なくとも一方に対して遊隙を有することを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項７】
遊隙を伴う歯列（１７）を介して前記第１ロータ部分（１２Ａ）と前記第２ロータ部分（１２Ｂ）が互いに連結されていることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項８】
前記遊隙が少なくとも弾性な物質で少なくとも部分的に満たされていることを特徴とする請求項６または７記載のパワートレイン。
【請求項９】
前記ロータ（１２）内にねじり振動ダンパ（２１）が配置されていることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項１０】
前記第１、第２ロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）の間にねじりばね系が配置されていることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項１１】
前記第１ロータ部分（１２Ａ）と前記第２ロータ部分（１２Ｂ）との間にフレックスプレート（２０）が配置されており、前記レックスプレートがそれぞれ少なくとも相対回転不能に前記第１、第２ロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）と結合されていることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項１２】
前記第１、第２ロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）が少なくとも１つのゴム弾性部材を介して互いに連結されていることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項１】
少なくとも回転可能な駆動軸（３）と電気機械（１０）とから成る自動車用パワートレインであって、前記電気機械がハウジングに固定されたステータ（１１）と前記駆動軸（３）に連結された回転可能なロータ（１２）とを含み、前記ロータ（１２）が少なくとも２部分で構成されており、第１ロータ部分（１２Ａ）が前記駆動軸（３）と直接連結されており、第２ロータ部分（１２Ｂ）が前記ステータ（１１）で直接駆動可能であり、前記第１ロータ部分（１２Ａ）がトルク伝達可能かつ互いに傾動可能に前記第２ロータ部分（１２Ｂ）と連結されているものにおいて、
ハウジングに固定されたロータ支承部（１３）によって前記第２ロータ部分（１２Ｂ）が回転可能に支えられかつ前記ステータ（１１）に対して位置合せされていることを特徴とするパワートレイン。
【請求項２】
前記パワートレインが電気的または熱力学的に作動する原動機（１）を有し、前記原動機を介して前記駆動軸（３）が駆動可能であることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項３】
前記パワートレインが前記原動機（１）と前記駆動軸（３）との間に配置されるクラッチ（２）を有し、前記クラッチ（２）の係合状態において前記原動機（１）のトルクが前記クラッチ（２）を介して前記駆動軸（３）に伝達可能であることを特徴とする請求項２記載のパワートレイン。
【請求項４】
前記原動機（１）が前記駆動軸（３）と直接連結されていることを特徴とする請求項２記載のパワートレイン。
【請求項５】
前記第１ロータ部分（１２Ａ）が素材接合式または摩擦接合式に前記駆動軸（３）と結合されまたは前記駆動軸（３）と一体に実施されていることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項６】
両方の前記ロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）の一方が外周面に少なくとも１つの凹部（１５Ａ、１５Ｂ）を有し、前記両方のロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）の他方が前記一方のロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）の前記外周面に対向する内周面にやはり少なくとも１つの凹部（１５Ａ、１５Ｂ）を有し、前記凹部が前記一方のロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）の前記少なくとも１つの凹部（１５Ａ、１５Ｂ）に対向しており、相対向する前記凹部（１５Ａ、１５Ｂ）内に結合要素（１４）が突出しており、前記結合要素が前記対向する凹部（１５Ａ、１５Ｂ）の少なくとも一方に対して遊隙を有することを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項７】
遊隙を伴う歯列（１７）を介して前記第１ロータ部分（１２Ａ）と前記第２ロータ部分（１２Ｂ）が互いに連結されていることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項８】
前記遊隙が少なくとも弾性な物質で少なくとも部分的に満たされていることを特徴とする請求項６または７記載のパワートレイン。
【請求項９】
前記ロータ（１２）内にねじり振動ダンパ（２１）が配置されていることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項１０】
前記第１、第２ロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）の間にねじりばね系が配置されていることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項１１】
前記第１ロータ部分（１２Ａ）と前記第２ロータ部分（１２Ｂ）との間にフレックスプレート（２０）が配置されており、前記レックスプレートがそれぞれ少なくとも相対回転不能に前記第１、第２ロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）と結合されていることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【請求項１２】
前記第１、第２ロータ部分（１２Ａ、１２Ｂ）が少なくとも１つのゴム弾性部材を介して互いに連結されていることを特徴とする請求項１記載のパワートレイン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１２−５１１４６３（Ｐ２０１２−５１１４６３Ａ）
【公表日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３９９９２（Ｐ２０１１−５３９９９２）
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６５３５２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６６５４５
【国際公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（５０００４５１２１）ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト (312)
【氏名又は名称原語表記】ＺＦ ＦＲＩＥＤＲＩＣＨＳＨＡＦＥＮ ＡＧ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６５３５２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６６５４５
【国際公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（５０００４５１２１）ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト (312)
【氏名又は名称原語表記】ＺＦ ＦＲＩＥＤＲＩＣＨＳＨＡＦＥＮ ＡＧ
【Ｆターム（参考）】
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