JP7496875B2 - 電動パワートレイン用ギアボックス - Google Patents

Description

本発明は、電動パワートレイン用のギアボックスに関する。

一般的に、本発明は、車両の車軸に組み込まれた電動パワートレインの一部であるギアボックスに適用される。このような電動車軸（または「イーアクスル」）は、前車軸または後車軸であって、パワートレインを受け入れるように適合された車軸本体（または「ハウジング」）を含み、車軸の車輪にトルクを提供するように配置される。「イーアクスル」は、バッテリー式電気自動車、燃料電池、ハイブリッドアプリケーション向けのコンパクトで経済的な電気駆動の解決策である。電気モータ、電子機器、トランスミッションをコンパクトなユニットにまとめ、車軸の長手方向両端に設けられた車輪を直接駆動する。

本発明は、トラック、バス、建設機械などの中型および大型車両、ならびに乗用車に適用可能である。本発明はトラックに関して説明するが、この特定の車種に限定するものではない。実際、本発明の電動パワートレインは、船舶（船、ボートなど）にも使用可能である。

運輸業界は現在、電力を使用して車両を運転するエレクトロモビリティへの移行が進んでいる。エレクトロモビリティは主に、ますます厳しくなる排ガス規制要件と、一部の都市による内燃機関車の禁止に対応するため発展している。

バッテリー、シャーシ、及び空力学的形状のようなその他の大型部品用に可能な限り多くのスペースを確保するため、パワートレインは可能な限りコンパクトでなければならない。

大抵の電気モータは高速・低トルクで、内燃機関は低速・高トルクで動作するのが理想的な動作範囲である。一般的に、坂道発進や高負荷時の発進の車輪のトルク要求を満たすために、比較的高い減速比（通常２０～５０）が必要である。この減速比は、複数の減速段階により達成可能であるため、スペースが必要である。

固定の速度比を有するギアボックスを使用した場合の課題は、クルーズモードの状態では電気モータが高速かつ低トルクで動作し、そのような状態におけるモータの効率は最適ではないことである。更に、高速時には、トランスミッションのギア、ベアリング、シールリングへの圧力も増加し、トランスミッションの耐久性が低下する。

更に、高速で回転するギアを有するギアボックスは、潤滑の問題を引き起こす。実際に、連続する２つの歯の間のオイルが遠心力によって排出され、噛み合う２つのギアの歯の間で金属同士が接触することで熱が発生し、不可逆的な機械的損傷が起こるため、高速回転するギアは、適切に潤滑されていない可能性がある。

また、一般的に回転数が高いと騒音や振動が発生しやすい。これは、規制の観点および顧客（ドライバーおよび車外の人の両方）にとっても問題になる可能性がある。

これらの不利な点に対して、本発明は、よりコンパクトで頑丈なギアボックスを提案し、いくつかのギア比を提供することによって多くの状態で電気モータのより良い効率の保証を可能にし、より具体的に改善することを目的とする。

既存の解決策は、従来のギアボックスの場合と同様に、２つのギアの３番目のセットを追加して３番目の比を作成することである。この場合、ギアボックスがコンパクトにならず、その結果、車輪間のコンパクトなパッケージングは不可能である。

別の解決策は、ギアボックスの比を上げてクルーズ時でのＥモータ速度を下げて、（３番目の）クルーズギアの必要性を抑えることである。しかし、特に大型車両では、最低ギア比では車両を始動するのに十分ではない可能性があるため、発進時の性能に影響を与える可能性がある。

さらに、国際公開第２０１８／１５６７６０号（図３）は、差動アセンブリ２３２に動作可能に結合されたドライブトレインを含む電動アクスル２００を開示している。差動アセンブリ２３２は、ギアパス２３０に駆動するように接続されている。第１電気モータ／発電機２０２は、回転可能なシャフト２０６に駆動するように接続されている。電動アクスル２００は、シャフト２０６に駆動するように接続されている第２電気モータ／発電機２０４も含む。第２電気モータ／発電機２０４および第１電気モータ／発電機２０２は、互いに並列に配置されている。

シャフト２０６は、それに回転して取り付けられたセレクタスプライン２６０を有する。セレクタスリーブ２６２は、セレクタスプライン２６０上を摺動し、クラッチ動作によってシャフト２２４ａまたはシャフト２２４ｂと係合する。シャフト２２４ａ、２２４ｂは、シャフト２０６と同軸の中空の回転可能なシャフトである。シャフト２２４ａもシャフト２２４ｂも係合していないとき、セレクタスリーブ２６２はニュートラルポジションにある。

低速時では、高い比の範囲が望まれる。セレクタスプライン２６０はシャフト２２４ｂに係合される。動力は、モータ／発電機２０２，２０４からセレクタスプライン２６０を介してオーバーランクラッチ２６６に伝達される。オーバーランクラッチ２６６は、低車速時に自動的に係合し、動力をシャフト２２４ａ、ギアパス２３０、差動アセンブリ２３２に伝達し、それにより、動力がホイール２４４ａ、２４４ｂに伝達する。

高速時では、回生ブレーキのために低い比の範囲が望まれる。セレクタスプライン２６０はシャフト２２４ａに係合される。回生電力は、ホイール２４４ａ、２４４ｂからモータ／発電機２０２，２０４に伝達される。オーバーランクラッチ２６６は、中空シャフト２２４ｂとの接続を切り離し、ギアパス２２０、シャフト２１４およびギアパス２１２の回転を防止する。

特定の所望の道路速度では、セレクタスリーブ２６０は、シャフト２０６からシャフト２２４ｂおよびギアパス２３０を経て差動アセンブリ２３２から車両のホイール２４４ａ、２４４ｂに動力が伝達されないニュートラルポジションにあることが可能である。

米国特許出願公開第２０１９／００７８６７２号は、電気モータ１１に稼働するべく接続された４つの電気キャリパブレーキシステム２２、３１、４４、５１と、１つのステージギアとを含む電気自動車用の４速トランスアクスル１０を開示している。

第１電気キャリパブレーキシステム２２は、ロックおよびリリースされた第１遊星ギアにおける第１キャリア１７を制御するために使用され、第２電気キャリパブレーキシステム３１は、ロックおよびリリースされた第２遊星ギアにおける第２キャリア２７を制御するために使用され、第３電気キャリパブレーキシステム４４は、ロックおよびリリースされた第４遊星ギアにおける第４キャリア３８を制御するために使用され、第４電気キャリパブレーキシステム５１は、ロックおよびリリースされた第４遊星ギアにおける第４リングギア３９を制御するために使用される。

第１速度比は、第２キャリア２７および第４リングギア３９がロックされ、第１キャリア１７および第４キャリア３８が解放されることによって達成される。第２速度比は、第１キャリア１７および第４リングギア３９がロックされ、第２キャリア２７および第４キャリア３８が解放されることによって達成される。第３速度比は、第２キャリア２７および第４キャリア３８がロックされ、第１キャリア１７および第４リングギア３９が解放されることによって達成される。最終的に、第４速度比は、第１キャリア１７および第４キャリア３８がロックされ、第２キャリア２７および第４リングギア３９が解放されることによって達成される。

米国特許第７，８１９，７７２号は、第１伝動軸１に接続可能な入力軸ａｎと第２伝動軸である出力軸ａｂとの間においてパワーシフト可能な多段トランスミッションＬＭＧであって、トランスミッションハウジング０内に並列に配置される２つのシャフトラインＷＳ１とＷＳ２と、これらのシャフトライン間における３つの伝達ギアＳＧと、それぞれサンギアＳｏ、リングギアＨｏと単一の遊星を有する遊星キャリアＰｔをそれぞれ備える３つの遊星ギアＰＧと、複数、好ましくは５つのシフト要素ＳＥとを備えるパワーシフト可能な多段トランスミッションＬＭＧを開示している。５つのみのシフト要素で８つの前進ギア、１つの後退ギアの切り替えが可能である。

ギア要素が２つのシャフトライン上に配置されているため、トランスミッションギアボックスの長さを短くし、インラインアプリケーションだけでなく、フロントクロスアプリケーションにも適している。すべてのシフト要素はオイルを簡単に供給し制御することができる。シフト要素が４つのみの場合も、トランスミッションには５つの段付き前進ギア、１つの後進ギアを有する。ギアトレイン４７と５８は、有利なハイブリッドドライブラインを得るために電気モータに連結するのに非常に適したギア要素である。

しかし、上記の特許文献は、本発明によるギアボックスの特定の構成を開示していない。

本発明は、請求項１に記載のギアボックスに関する。

本発明により、（モータ軸とプライマリ軸の間で減速するために必要な）第１プライマリギアは、ギアボックス内で動力を受け取るためと、第１セカンダリギアを介してセカンダリ軸に動力を伝達するためとの両方に使用される。これにより、２つのギアセットの代わりに１つのギアのみを追加することによって、クルージングレシオと呼ばれる３番目のギアレシオを作成できる。したがって、スペース、質量、および製造コストを節約可能である。

請求項２から６は、ギアボックスの利点を定義しているが必須ではない。

また、本発明は、請求項７に記載の電動パワートレインに関する。請求項８から１２は電動パワートレインの利点を定義しているが必須ではない。

最後に、本発明は、そのような電動パワートレインを含む電気、燃料電池、またはハイブリッド車に関する（請求項１３）。

以下、添付図面を参照し、実施例として挙げた本発明の実施形態について、より詳細に説明する。図面について：
本発明によるパワートレインを含む車両の斜視図であり、該パワートレインは、イーアクスルと呼ばれる車両の車軸の１つに統合されている。 図２は、イーアクスルに接合されたパワートレインの斜視図であり、前記パワートレインは、モータトルクを車軸ホイールに伝達するための、本発明の第１の実施形態による第１電気モータおよびギアボックスを備える。 図３は、図２のパワートレインの上面図であり、ギアボックスのギアを示すためにギアボックスケーシングが省略されている。 図４は、第１構成におけるギアボックスの概略図である。 図５は、第２構成におけるギアボックスの概略図である。 図６は、第３構成におけるギアボックスの概略図である。 図７は、第２電気モータのモータトルクを車軸ホイールに伝達するための、イーアクスルの第２ギアボックスの概略図である。 図８は、第２電気モータのモータトルクを車軸ホイールに伝達するための、イーアクスルの第２ギアボックスの概略図である。 図９は、本発明の別の実施形態によるギアボックスの概略図である。 図１０は、イーアクスルの一部であるパワートレインのすべての可能な動作モードをまとめた表である。

図１は、電気、燃料電池、またはハイブリッド車である車両、つまり電気エネルギーを動力源として使用する車両を示している。この例では、車両はトラック２であり、２つの車軸、前車軸６および後車軸４を含む。

別の実施形態では、車両は、１つまたは複数の追加の車軸を含む可能性があることは明らかである。

２つの車軸４および６のうちの少なくとも１つは電動式である、すなわち、少なくとも１つの電気モータを含む。この例では、後車軸４のみが電動化されている、つまり車両２が推進車両（後車軸のみが電動化されている）の場合を考える。しかし、本発明は、全輪駆動車および牽引車（前車軸のみが電動化されている）にも適用されることは言うまでもない。

車軸４は、第１電気モータ（または「Ｅモータ」）ＥＭ１および、好ましくは、第２電気モータＥＭ２を含むパワートレイン５を含む。この例では、２つのモータＥＭ１とＥＭ２は同一のモータ、つまり、同じ特性（供給電圧、動作電流、トルク速度特性など）を有する。

電気モータＥＭ１およびＥＭ２は、ＡＣタイプのモーター（同期または非同期）であることが利点である。あるいは、電気モータＥＭ１およびＥＭ２は、ＤＣタイプのモータ（ブラシ付き）でもよい。より一般的には、任意の電気モータが適している。

図の例では、図２に示すように、電気モータＥＭ１とＥＭ２に対して１つずつ、２つのインバーターＩＮＶ１とＩＮＶ２が設けられている。

好ましくは、車軸４は、細長い車軸ハウジング（図示せず）を有する。この車軸ハウジングは中空であり、差動装置１０を内部に受け入れる中央部と、その中央部分の両側に伸びる２つの側部を有する。２つの側部は、それぞれホイールＷ１およびＷ２に接続された出力シャフト４２および４４を受け入れる（図４参照）。このような車軸ハウジングは既知であるため図示していない。

通常、モータＥＭ１およびＥＭ２は、適切な手段、特にボルト締めによって車軸ハウジングに取り付けられる。そのような固定手段は既知であるため図示していない。あるいは、電気モータＥＭ１およびＥＭ２のハウジングは、車軸ハウジングと一体になっており、両者は一体化している。

第１電気モータＥＭ１および第２電気モータＥＭ２は、車軸４の長手方向軸線Ｘ４からオフセットされていることが利点である。

好ましくは、各電気モータＥＭ１およびＥＭ２の回転軸は、車軸４の長手方向軸線Ｘ４に平行である。したがって、パワートレイン５は、車軸に対して長手方向の構成にあると言われている。

ギア減速機構を含むギアボックス（またはトランスミッション）Ｇ１は、第１電気モータＥＭ１と差動装置１０との間に備えられる。ギアボックスＧ1は、複数の速度比が含まれる。

図４に示すように、ギアボックスＧ１は、プライマリシャフト２０（「入力シャフト」としても知られる）を含み、プライマリシャフト２０と伴に回転するように固定（に対する回転が固定）された第１プライマリギア２１（「ギアリング」または「ピニオン」としても知られる）と、第２プライマリギア２２と、第３プライマリギア２３とが、プライマリシャフト２０に配置される。

前記ギア２１と２２と２３は、それぞれ異なる（外径）および／または異なる数の歯を有する。通常、ギア２１は、ギア２３の直径よりも大きく、ギア２３は、ギア２２の直径よりも大きい。

この例では、第１プライマリギア２１は、シャフト２０と一体である（すなわち、１つの構成要素として作られている）が、第１プライマリギア２１は、締め具、溶接、スプライン、または他の任意の手段を使用して、シャフト２０に固定的に取り付け可能である。さらに、第２プライマリギア２２と第３プライマリギア２３は、この特定の構成において、デフォルトではそれぞれがプライマリシャフト２０を中心に回転自在である。

通常、第２プライマリギア２２は、第１プライマリギア２１と第３プライマリギア２３との間に配置される。ただし、他の配置も可能であり、典型的には、１つの代替実施形態において、第３プライマリギア２３は、第１と第２プライマリギア２１と２２との間に配置することができる。

好ましくは、３つのギア２１と２２と２３のみがプライマリシャフト２０上に配置される。

また、ギアボックスＧ１は、セカンダリシャフト３０（「出力シャフト」または「カウンターシャフト」としても知られる）を含み、第１プライマリギア２１と噛み合い、デフォルトではセカンダリシャフト３０を中心に回転自在である第１セカンダリギア３１と、第２プライマリギア２２と噛み合う第２セカンダリギア３２と、第３プライマリギア２３と噛み合う第３セカンダリギア３３が、セカンダリシャフト３０に配置されている。

好ましくは、第２ギア３２と第３ギア３３は、それぞれ前記セカンダリシャフト３０と伴に回転するように固定（に対する回転が固定）されている。この例では、第２ギア３２と第３ギア３３は、シャフト３０と一体である（すなわち、１つの構成要素として作られている）が、締め具、溶接、スプライン、または他の任意の手段を使用して、シャフト３０に固定的に取り付け可能である。

通常、第２セカンダリギア３２は、第１セカンダリギア３１と第３セカンダリギア３３との間に配置される。

好ましくは、プライマリシャフト２０とセカンダリシャフト３０は、それぞれの回転軸に垂直な軸に沿ってオフセットされ、互いに並列に延びる。

また、ギアボックスＧ１は、第１カップリング部材４０（「ギアシフト機構」または「ドッグクラッチ要素」としても知られる）を含み、該第１カップリング部材４０は、セカンダリシャフト３０に沿って配置され、セカンダリシャフト３０と伴に回転するように第１セカンダリギア３１に第１カップリング部材４０が結合する係合位置（図６参照）と、ギア３１をセカンダリシャフト３０の周りに自由に回転させるニュートラルポジション（図４および５参照）との間を移動可能である。

これらの図の実施形態では、電気モータＥＭ１およびＥＭ２は、ギアシフトの前、すなわち結合の前に、ギアとシャフトとの間の速度同期を実行するように電気的に制御される。しかし、図示されていない変形例において、ギアボックスＧ１も、ギアの速度をシャフトの速度と同期させるための少なくとも１つの要素を含む。このような同期要素は既知であるため、本明細書でさらに詳述されない。

また、ギアボックスＧ１は、第２カップリング部材１８を含み、該第２カップリング部材１８は、プライマリシャフト２０およびセカンダリシャフト３０のうちの一方のシャフト、典型的にはシャフト２０に沿って配置される。該第２カップリング部材１８は、プライマリシャフト２０と伴に回転するように第２プライマリギア２２に第２カップリング部材１８が結合する第１ポジション（図５参照）と、プライマリシャフト２０と伴に回転するように第３プライマリギア２３に第２カップリング部材１８が結合する第２ポジション（図４参照）と、第２および第３プライマリギア２２、２３がプライマリシャフト２０を中心に回転することを妨げないニュートラルポジション（図６参照）との間で移動可能である。

別の実施形態（図示せず）では、第２カップリング部材１８は、セカンダリシャフト３０に沿って配置することができる。この場合、第２カップリング部材１８は、セカンダリシャフト３０と伴に回転するように第２セカンダリギア３２に第２カップリング部材１８が結合する第１ポジションと、セカンダリシャフト３０と伴に回転するように第３セカンダリギア３３に第２カップリング部材１８が結合する第２ポジションと、第２および第３セカンダリギア３２、３３がセカンダリシャフト３０を中心に回転することを妨げないニュートラルポジションとの間で移動可能である。

好ましくは、第１カップリング部材４０および第２カップリング部材１８の少なくとも１つ（好ましくは、カップリング部材１８および４０の両方）は、ドッグクラッチである。

図４に示されるように、第１速度比（「ＥＭ１ギア１」）は、第１カップリング部材４０がニュートラルポジションにあり、且つ、第２カップリング部材１８が第１ポジションにあるときに得られる。この構成において、トルクは、一対のギア２２と３２を介してプライマリシャフト２０からセカンダリシャフト３０に伝達される。他のギア、すなわち、ギア２３と３１は、シャフト２０と３０からそれぞれクラッチが外されている。これは、ギア２３の回転速度がシャフト２０の回転速度から独立し、ギア３１の回転速度がシャフト３０の回転速度から独立していることを意味する。言い換えれば、ギア２３と３１は、シャフト２０と３０を中心にそれぞれ回転自在である。これは、ギア２３と３１が不動のままであるという意味ではない。ギア２３と３１は、シャフト３０と２０と伴に回転するように固定（に対する回転がそれぞれ固定）されたギア３３と２１によってそれぞれ回転駆動されている。

図５に示されるように、第１の速度比とは異なる第２速度比（「ＥＭ１ギア３」）は、第１カップリング部材４０がニュートラルポジションにあり、且つ、第２カップリング部材１８が第２ポジションにあるときに得られることが利点である。この構成において、トルクは、一対のギア２３と３３を介してプライマリシャフト２０からセカンダリシャフト３０に伝達される。他のギア、すなわち、ギア２２と３１は、シャフト２０と３０からそれぞれクラッチが外されている。これは、ギア２２の回転速度がシャフト２０の回転速度から独立し、ギア３１の回転速度がシャフト３０の回転速度から独立していることを意味する。言い換えれば、ギア２２と３１は、シャフト２０と３０を中心にそれぞれ回転自在である。これは、ギア２２と３１が不動のままというわけではない。ギア２２と３１は、シャフト３０と２０と伴に回転するようにそれぞれ固定（に対する回転がそれぞれ固定）されたギア３２と２１によってそれぞれ回転駆動されている。

図６に示されるように、第１速度比と第２速度比とは異なる第３速度比（「ＥＭ１クルーズギア」）は、第１カップリング部材４０が係合位置にあり、且つ、第２カップリング部材１８がニュートラルポジションにあるときに得られることが利点である。この構成において、トルクは、一対のギア２１と３１を介してプライマリシャフト２０からセカンダリシャフト３０に伝達される。他のギア、すなわち、ギア２２と２３は、シャフト２０からクラッチが外されている。これは、ギア２２と２３の回転速度がシャフト２０の回転速度から独立していることを意味する。言い換えれば、ギア２２と２３は、シャフト２０を中心にそれぞれ回転自在である。これは、ギア２２と２３が不動のままというわけではない。ギア２２と２３は、シャフト３０と伴に回転するように固定（に対する回転がそれぞれ固定）されたギア３２と３３によってそれぞれ回転駆動されている。

ギアボックスＧ１の速度比は、出力ギア３４の回転速度とギア１６の回転速度との間の商として定義することができる。図の特定の配置では、第１速度比は第２速度比よりも小さく、それ自体は第３速度比（クルーズギア比）よりも小さい。通常、第１速度比は約１：１６であり、第２速度比は約１：１０であり、第３速度比は約１：７である。

一般的に、第１速度比は低速で、すなわち、車両の始動時に選択することができ、第２速度比は中速で選択することができ、第３速度比は高速で選択することができる。ギアボックスＧ１の変速比は車速に応じて自動的に変更される。

さらに、カップリング部材１８と４０の両方がニュートラルポジションにある場合、トルクは、電気モータＥＭ１によって車輪に伝達されない。

したがって、この例では、ギアボックスＧ１は少なくとも３つの異なる速度比（３速ギアボックス）を有する。ギアボックスＧ１のプライマリシャフト２０には、３速の変速機としては珍しく、３つのギアのみが配置されていることに留意されたい。実際、３速ギアボックスには通常、１つの入力ギア（駆動源に接続される）と、３つの速度比を実現するために異なる直径を有する３つの分配ギア（つまり４速ギア）が配置された入力シャフトが含まれる。これにより、特にトランスミッションの長手方向に非常にコンパクトなギアボックスを可能にする。

別の実施形態（図示せず）では、セカンダリシャフト３０に沿って配置された第２セカンダリギア３２と第３セカンダリギア３３は、デフォルトでは、それぞれ、前記セカンダリシャフトシャフト３０を中心に回転自在である。この場合、第３カップリング部材はセカンダリシャフト３０に沿って配置され、セカンダリシャフト３０と伴に回転するようにセカンダリギア３２に第３カップリング部材が結合する第１ポジションと、セカンダリシャフト３０と伴に回転するように第３ギア３３に第３カップリング部材が結合する第２ポジションと、第２ギア３２と第３ギア３３がセカンダリシャフト３０を中心に回転するニュートラルポジションとの間で移動可能である。第３カップリング部材を有することの利点は、該第３カップリング部材がトルクを伝達しないときにギアセット２２、３２または２３、３３に注油する必要がないため、オイルの飛散損失を抑えることである。これにより、ギアの歯の摩耗も減り、ギアボックスＧ１がより頑丈になる（または耐久性が高まる）。

実際、第３カップリング部材は、トルクを伝達するギアの対（例えば、２２と３２）のみを使用することを可能にし、トルクを伝達しない他のギア（例えば、２３と３３）が回転することを回避する。第２カップリング部材１８がニュートラルポジションにあるとき、第３カップリング部材もニュートラルポジションに置くことができ、その結果、ギア２２と３２と２３と３３のいずれも回転しない。

第４ギア３４（「出力ギア」としても知られる）は、セカンダリシャフト３０上に配置される。前記第４ギア３４は、好ましくは、セカンダリシャフト３０と伴に回転するようにそれぞれ固定（に対する回転が固定）されることが利点である。第４ギア３４は、差動装置１０のクラウンホイール１２と噛み合う。

ギア３１と３２と３３と３４は、それぞれ異なる（外径）および／または異なる数の歯を有する。一般的には、ギア３２は、ギア３３の直径よりも大きく、ギア３３は、ギア３１の直径よりも大きく、ギア３１は、ギア３４の直径よりも大きい。しかしながら、示されていない他の実施形態では、ギア３４の直径は、ギア３３の直径よりも大きくなり得る。

この例では、第４ギア３４は、第２および第３セカンダリギア３２、３３の間に軸方向に配置されている。しかしながら、別の実施形態（図示せず）では、第４ギア３４は、ギア３３の反対側、すなわち、ギア３２側に配置することができる。これにより、上記のように、第３カップリング部材のスペースを節約できる。

したがって、セカンダリシャフト３０には、ギア３１～３４の４つのギアのみが配置されている。

図の特定の実施形態では、第１電気モータＥＭ１は、プライマリシャフト２０の第１プライマリギア２１と噛み合うピニオン１６が配置されたモータシャフト（または「ローターシャフト」）１４を備える。

通常、ピニオン１６は、モータシャフト１４と伴に回転するように固定（に対する回転が固定）される。例えば、ピニオン１６はシャフト１４と一体化することができる。これは、ピニオン１６とシャフト１４が固有の部品を形成することを意味する。

第２電気モータＥＭ２は、同一または別個のギアボックスを介して、ホイールシャフト４２と４４とへ追加トルクを提供するように配置される。図の例では、図７に示すように、別のギアボックスＧ２がある。

実際には、ギアボックスＧ１とＧ２は共通のギアステージを共有している。一般的に、セカンダリシャフト（または出力シャフト）３０は、ギアボックスＧ１とＧ２との両方に共通であり、これにより、アセンブリのサイズを制限することができる（コンパクト化）。次に、電気モータＥＭ１とＥＭ２との両方が同じ差動装置１０を共有していることが理解される。換言すれば、電気モータＥＭ１とＥＭ２は、差動装置１０のクラウンホイール１２を介して駆動トルク（またはモータトルク）をホイールシャフト４２と４４に伝達するように配置されている。ギアボックスＧ２は、適切な（または専用の）入力シャフト５０を有する。

既知の方法において、差動装置１０は、２つのモータＥＭ１とＥＭ２によって伝達された動きを、発生した抵抗トルクに比例して、ホイールハブに連結された出力シャフト４２および４４に分配する。

一般的には、入力シャフト５０と伴に回転するように固定（に対する回転が固定）されている第１入力ギア５１と第２入力ギア５２と第３入力ギア５３が入力シャフト５０上に配置されている。この例では、第２入力ギア５２および第３入力ギア５３は、デフォルトでは入力シャフト５０を中心に回転自在である。

第２入力ギア５２は、セカンダリシャフト３０に取り付けられた第２セカンダリギア３２と噛み合い、第３入力ギア５３は、第３セカンダリギア３３と噛み合う。第１ギアボックスＧ１の構成とは反対に、第１入力ギア５１は、シャフト３０に取り付けられた第１セカンダリギア３１と噛み合わない。しかしながら、示されていない他の実施形態では、第１入力ギア５１は、第１セカンダリギア３１と噛み合う可能性がある。この場合、ギアボックスＧ２はギアボックスＧ１と同じ構成になる。つまり、３番目の速度比（クルーズ速度比）も提供される。

これらの図の特定の実施形態では、第２電気モータＥＭ２は、入力シャフト５０の第１入力ギア５１と噛み合うピニオン１７が配置されたモータシャフトを備える。

ギアボックスＧ２は、典型的には第２入力ギア５２と第３入力ギア５３との間において入力シャフト５０に取り付けられたカップリング部材５５を含む。該カップリング部材５５は、入力シャフト５０と伴に回転するように第２入力ギア５２にカップリング部材５５が結合する第１ポジション（図７を参照：「ＥＭ２ギア２」）と、入力シャフト５０と伴に回転するように第３入力ギア５３にカップリング部材５５が結合する第２ポジション（図８参照：「ＥＭ２ギヤ４」）と、第２，第３入力ギア５２，５３が入力シャフト５０を中心に回転自在であるニュートラルポジションとの間で移動可能である。

図７に示されるように、第１速度比（「ＥＭ２ギア２」）は、カップリング部材４０がニュートラルポジションにあり、且つ、カップリング部材５５が第１ポジションにあるときに得られることが利点である。この構成では、トルクは、一対のギア５２と３２を介してシャフト５０からセカンダリシャフト３０に伝達される。他のギア、すなわちギア５３と３１は、それぞれ、シャフト５０と３０からクラッチが外されている。これは、ギア５３の回転速度がシャフト５０の回転速度から独立しており、ギア３１の回転速度がシャフト３０の回転速度から独立していることを意味する。換言すれば、ギア５３と３１は、それぞれシャフト５０と３０を中心に回転自在である。これは、ギア５３と３１が不動のままであるいう意味ではない。ギア５３と３１は、シャフト３０とシャフト２０と伴に回転するようにそれぞれ固定（に対する回転がそれぞれ固定）されているギア３３と２１によってそれぞれ回転駆動される。

図８に示されるように、第２速度比（「ＥＭ２ギア４」）は、カップリング部材４０がニュートラルポジションにあり、且つ、カップリング部材５５が第２ポジションにあるときに得られることが利点である。この構成では、トルクは、一対のギア５３と３３を介してシャフト５０からセカンダリシャフト３０に伝達される。他のギア、すなわちギア５２と３１は、それぞれ、シャフト５０と３０からクラッチが外されている。これは、ギア５２の回転速度がシャフト５０の回転速度から独立しており、ギア３１の回転速度がシャフト３０の回転速度から独立していることを意味する。換言すれば、ギア５２と３１は、それぞれシャフト５０と３０を中心に回転自在であるが、これは、ギア５２と３１が固定されたままであるいう意味ではない。ギア５２と３１は、シャフト３０とシャフト２０と伴に回転するようにそれぞれ固定（に対する回転がそれぞれ固定）されているギア３２と２１によってそれぞれ回転駆動される。

また、カップリング部材４０と５５の両方がそれぞれニュートラルポジションにあるときにニュートラルポイントを得ることができる。

ギアボックスＧ２の速度比は、出力ギア３４の回転速度とギア１７の回転速度との間の商として定義することができる。好ましくは、約１：１０であるギアボックスＧ２の第１速度比は、約１：５であるギアボックスＧ２の第２速度比よりも低い。ギアボックスＧ２内のギアシフトは、車速に応じて自動的に成されることを理解されたい。

ギアボックスＧ２は、電気モータＥＭ２からホイールＷ１およびＷ２にトルクを伝達することはできないニュートラルポイントを備えた２速ギアボックスである。

別の実施形態では、ギアボックスＧ２は、固定された減速装置（またはトランスミッション）と置き換えることができる。

別の実施形態（図示せず）では、差動装置１０はない。この実施形態では、電気モータＥＭ１は、駆動トルクをホイールＷ１のみに伝達するように配置され、電気モータＥＭ２は、駆動トルクをホイールＷ２のみに伝達するように配置されている。そして、各ホイールに適用される回転速度と駆動トルクを独立して制御する。この方法は「トルクベクタリング方式（ｔｏｒｑｕｅ ｖｅｃｔｏｒｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）」と呼ばれる。このような「トルクベクタリング方式」は、各ホイールシャフト４２および４４に１つずつ、２つのパワートレインを使用することによっても達成される。２つのパワートレインは同一でも異なっていてもよい。この場合、ギアボックスの出力ギアは、ホイールシャフトに配置されたピニオンと直接噛み合う。

好ましくは、電気モータＥＭ１とＥＭ２とならびに関連する伝達要素Ｇ１とＧ２は、車軸ハウジング内に入れられる。あるいは、伝達要素Ｇ１とＧ２は車軸ハウジングの外側にあってもよい。この場合、ハウジングには、電気モータＥＭ１とＥＭ２を組み立てるための標準インターフェースが含まれる。

好ましくは、電気モータＥＭ１とＥＭ２は、シャーシなどの車両の別の部分に取り付けられた少なくとも１つのバッテリーまたは燃料電池などの電源によって電力を供給される。

図９は、本発明の別の実施形態を示す。簡潔にするために、第１の実施形態に対する違いのみを以下に記載する。

この他の実施形態では、２つの電気モータＥＭ１とＥＭ２は、車軸の回転軸Ｘ４に対してトラバースするように配置され、これは、各モータＥＭ１とＥＭ２の回転軸が車軸の長手方向に垂直であることを意味する。したがって、パワートレイン５は、車軸に対してトラバース構成にあると言われる。このようなトラバース構成は、長手方向（縦方向）の構成と比較して、縦方向においてコンパクトであるという利点がある。対照的に、縦方向の配置は、横方向の省スペースが求められる。

パワートレインの設計、つまり縦置きまたは横置きかは、その用途によって異なる。

また、クラウンホイール１２と出力ギア３４は円錐ギア（ベベルギアとも呼ばれる）である。また、第１セカンダリギア３１は、第２セカンダリギア３２と出力ギア３４との間に配置され、ギア３２は、ギア３１と３３との間に配置され、出力ギア３４は、一般的に、シャフト３０の端部に配置される。この特定の構成は、上記のように、ギア３２と３３との間に別のカップリング要素（図示せず）を配置するのに特に適している。

その他の部分に関しては、図９に示されているトランスミッションの配置は、図１～８の配置と同一である。

図１０は、パワートレイン５が提供するすべての可能な組み合わせを示す。この図で、「クルーズギア」の列は、第１カップリング部材４０の結合状態を表す。「クルーズギア」が係合しているとき、第２カップリング部材１８（およびもしある場合はカップリング部材５５）は好ましくはニュートラルポジションにある。しかし、他の実施形態では、カップリング部材５５は、クルーズギアが係合している間、すなわち、第１カップリング部材４０が係合状態にある間、第１または第２ポジションにおいて係合することができる。

第２電気モータＥＭ２またはＥＭ１は、ギアチェンジにおける固有の電力損失を完全に補償するように、それぞれ伝達要素Ｇ１またはＧ２のギアチェンジ中に追加の電力を提供するように制御されることが利点である。

好ましくは、ギアボックスＧ２の伝達比は、ギアボックスＧ１の伝達比とは異なる。一般的に、Ｇ１の第１速度比（「ＥＭ１ギア１」）は、Ｇ２の第１速度比（「ＥＭ２ギア２」）よりも低く、Ｇ２の第１速度比（「ＥＭ２ギア２」）は、Ｇ１の第２速度比（「ＥＭ１ギア３」）よりも低く、Ｇ１の第２速度比（「ＥＭ１ギア３」）は、Ｇ２の第２速度比（「ＥＭ２ギア４」）よりも低い。Ｇ１の第３速度比）または「ギアクルーズ比」は、Ｇ２の第２速度比（「ＥＭ２ギア４」）よりも低い。

全体として、２つのギアボックスＧ１とＧ２は、（変速機の入力としての）ＥモータＥＭ１のトルクとＥモータＥＭ２のトルクとを、一般的には（変速機の出力としての）差動装置を介して、ホイールに選択的に伝達可能な多入力変速機を一緒に形成している。

本発明は、上述及び図示の実施形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、当業者であれば、添付の特許請求の範囲内で、多くの変更及び修正がなされ得ることを認識するであろう。一般的に、パワートレイン５は、他のタイプの車両、特に、船舶、軍用エンジン、または建設機械などの車輪のない車両を駆動するために適合され得る。
（付記）
（付記１）
プライマリシャフト（２０）であって、該プライマリシャフト（２０）と伴に回転するように固定された第１プライマリギア（２１）と、第２プライマリギア（２２）と、第３プライマリギア（２３）とが配置されているプライマリシャフトと、
セカンダリシャフト（３０）であって、前記第１プライマリギア（２１）と噛み合い、デフォルトでは該セカンダリシャフトを中心に回転自在である第１セカンダリギア（３１）と、前記第２プライマリギアと噛み合う第２セカンダリギア（３２）と、前記第３プライマリギアと噛み合う第３セカンダリギア（３３）とが配置されているセカンダリシャフトと、
前記セカンダリシャフト（３０）に沿って配置される第１カップリング部材（４０）であって、前記セカンダリシャフト（３０）と伴に回転するように第１セカンダリギア（３１）に該第１カップリング部材が結合する係合位置（図６）と、前記第１セカンダリギアが前記セカンダリシャフトの周りを回転可能であるニュートラルポジション（図４）との間を移動可能な第１カップリング部材と、
前記プライマリシャフト（２０）と前記セカンダリシャフト（３０）のうちの一つのシャフト（２０）に沿って配置される第２カップリング部材（１８）と、
を含み、
前記第２カップリング部材（１８）は、前記一つのシャフト（２０）と伴に回転するように前記第２ギア（２２）と前記第３ギア（２３）のうちの一つ（２２）に該第２カップリング部材が結合する第１ポジション（図４）と、前記一つのシャフトと伴に回転するように前記第２ギア（２２）と前記第３ギア（２３）のうちの他方（２３）に該第２カップリング部材が結合する第２ポジション（図５）と、第２ギア（２２）と第３ギア（２３）とが前記一つのシャフトを中心に回転可能であるニュートラルポジション（図６）との間で移動可能である、
電動パワートレイン（５）用のギアボックス（Ｇ１）。
（付記２）
前記プライマリシャフト（２０）と前記セカンダリシャフト（３０）のうちの前記他方のシャフト（３０）に沿って配置される前記第２ギアおよび前記第３ギアは、デフォルトでは前記他方のシャフトを中心にそれぞれ回転自在であり、ここで、前記第３カップリング部材は、前記他方のシャフト（３０）に沿って配置され、該第３カップリング部材は、前記他方のシャフトと伴に回転するように前記第２ギアと前記第３ギアのうちの一つに該第３カップリング部材が結合する第１ポジションと、前記他方のシャフトと伴に回転するように前記第２ギアと前記第３ギアのうちの他方に該第３カップリング部材が結合する第２ポジションと、前記第２ギアと前記第３ギアが前記他方のシャフトを中心に回転自在であるニュートラルポジションとの間で移動可能である、付記１に記載のギアボックス（Ｇ１）。
（付記３）
前記プライマリシャフト（２０）と前記セカンダリシャフト（３０）のうちの前記他方のシャフト（３０）に沿って配置された前記第２ギア（３２）と第３ギア（３３）は、それぞれ前記他方のシャフトと伴に回転するように固定されている、付記１に記載のギアボックス（Ｇ１）。
（付記４）
第１速度比は、前記第１カップリング部材（４０）がニュートラルポジションにあり、且つ、前記第２カップリング部材（１８）が第１ポジションにあるとき（図４）に得られ、
前記第１の速度比とは異なる第２速度比は、前記第１カップリング部材（４０）がニュートラルポジションにあり、且つ、前記第２カップリング部材（１８）が第２ポジションにあるとき（図５）に得られ、
前記第１速度比と第２速度比とは異なる第３速度比は、前記第１カップリング部材（４０）が前記係合位置にあり、且つ、前記第２カップリング部材（１８）が、ニュートラルポジションにあるとき（図６）に得られる、付記１から３のいずれか１項に記載のギアボックス（Ｇ１）。
（付記５）
前記プライマリシャフトと前記セカンダリシャフトは、それぞれの回転軸に垂直な軸に沿ってオフセットされ、互いに平行に延びる、付記１から４のいずれか１項に記載のギアボックス（Ｇ１）。
（付記６）
第４ギア（３４）が前記セカンダリシャフト（３０）に配置され、該第４ギアは、好ましくは、前記セカンダリシャフト（３０）と伴に回転するように固定される、付記１から５のいずれか１項に記載のギアボックス（Ｇ１）。
（付記７）
モータトルクを少なくとも１つの駆動シャフト（４２、４４）に伝達するために、少なくとも１つの電気モータ（ＥＭ１）と、付記１から６のいずれか１項に記載のギアボックス（Ｇ１）とを含む車両（２）用の電動パワートレイン（５）。
（付記８）
前記ギアボックス（Ｇ１）は、前記モータトルクを２つの前記駆動シャフト（４２、４４）に分配する差動装置（１０）と係合している、付記７に記載の電動パワートレイン（５）。
（付記９）
前記電気モータ（ＥＭ１）は、前記プライマリシャフト（２０）の第１プライマリギア（２１）と噛み合うピニオン（１６）が配置されたモータシャフト（１４）を含む、付記７または８に記載の電動パワートレイン（５）。
（付記１０）
同じギアボックスまたは別のギアボックス（Ｇ２）を介して、前記少なくとも１つの駆動シャフト（４２、４４）に更なるトルクを供給するように配置された、別の電気モータ（ＥＭ２）を含む、付記７から９のいずれか１項に記載の電動パワートレイン（５）。
（付記１１）
前記別のギアボックス（Ｇ２）は可変速度比を有し、前記別のギアボックス（Ｇ２）の複数の速度比は、好ましくは、それぞれギアボックス（Ｇ１）の速度比と異なる、付記７から１０のいずれか１項に記載の電動パワートレイン（５）。
（付記１２）
前記２つの電気モータ（ＥＭ１、ＥＭ２）のそれぞれ２つのギアボックス（Ｇ１、Ｇ２）は、共通の差動装置（１０）に係合している、付記１０または１１に記載の電動パワートレイン（５）。
（付記１３）
付記７から１２のいずれか１項に記載の電動パワートレイン（５）を含む、電気またはハイブリッドの車両（２）。

Claims (8)

1. 車両（２）用の電動パワートレイン（５）であって、
   第１電気モータ（ＥＭ１）と、第２電気モータ（ＥＭ２）と、少なくとも１つの駆動シャフト（４２、４４）と、前記第１電気モータ（ＥＭ１）のモータトルクを前記少なくとも１つの駆動シャフト（４２、４４）に伝達するための第１ギアボックス（Ｇ１）と、前記第２電気モータ（ＥＭ２）のモータトルクを前記少なくとも一つの駆動シャフト（４２、４４）に伝達するための第２ギアボックス（Ｇ２）と、を含み、
   前記第１ギアボックス（Ｇ１）と前記第２ギアボックス（Ｇ２）の少なくとも一方は、
   プライマリシャフト（２０）であって、該プライマリシャフト（２０）と伴に回転するように固定された第１プライマリギア（２１）と、第２プライマリギア（２２）と、第３プライマリギア（２３）とが配置されているプライマリシャフトと、
   セカンダリシャフト（３０）であって、前記第１プライマリギア（２１）と噛み合い、デフォルトでは該セカンダリシャフトを中心に回転自在である第１セカンダリギア（３１）と、前記第２プライマリギアと噛み合う第２セカンダリギア（３２）と、前記第３プライマリギアと噛み合う第３セカンダリギア（３３）とが配置されているセカンダリシャフトと、
   前記セカンダリシャフト（３０）に沿って配置される第１カップリング部材（４０）であって、前記セカンダリシャフト（３０）と伴に回転するように前記第１セカンダリギア（３１）に該第１カップリング部材が結合する係合位置と、前記第１セカンダリギアが前記セカンダリシャフトの周りを回転可能であるニュートラルポジションとの間を移動可能な第１カップリング部材と、
   前記プライマリシャフト（２０）に沿って配置される第２カップリング部材（１８）と、
   前記セカンダリシャフト（３０）に沿って配置される第３カップリング部材と、
   を含み、
   前記第２プライマリギア（２２）および前記第３プライマリギア（２３）は、デフォルトでは前記プライマリシャフト（２０）を中心にそれぞれ回転自在であり、
   前記第２セカンダリギア（３２）および前記第３セカンダリギア（３３）は、デフォルトでは前記セカンダリシャフト（３０）を中心にそれぞれ回転自在であり、
   前記第２カップリング部材（１８）は、前記プライマリシャフト（２０）と伴に回転するように前記第２プライマリギア（２２）と前記第３プライマリギア（２３）のうちの一つ（２２）に該第２カップリング部材が結合する第１ポジションと、前記プライマリシャフトと伴に回転するように前記第２プライマリギア（２２）と前記第３プライマリギア（２３）のうちの他方（２３）に該第２カップリング部材が結合する第２ポジションと、前記第２プライマリギア（２２）と前記第３プライマリギア（２３）とが前記プライマリシャフトを中心に回転可能であるニュートラルポジションとの間で移動可能であり、
   前記第３カップリング部材は、前記セカンダリシャフト（３０）と伴に回転するように前記第２セカンダリギア（３２）と前記第３セカンダリギア（３３）のうちの一つ（３２）に該第３カップリング部材が結合する第１ポジションと、前記セカンダリシャフト（３０）と伴に回転するように前記第２セカンダリギア（３２）と前記第３セカンダリギア（３３）のうちの他方（３３）に該第３カップリング部材が結合する第２ポジションと、前記第２セカンダリギア（３２）と前記第３セカンダリギア（３３）とが前記セカンダリシャフト（３０）を中心に回転自在であるニュートラルポジションとの間で移動可能である、
   電動パワートレイン（５）。
2. 前記第１ギアボックス（Ｇ１）と前記第２ギアボックス（Ｇ２）の前記少なくとも一方において、
   第１速度比は、前記第１カップリング部材（４０）がニュートラルポジションにあり、且つ、前記第２カップリング部材（１８）及び前記第３カップリング部材が第１ポジションにあるときに得られ、
   前記第１の速度比とは異なる第２速度比は、前記第１カップリング部材（４０）がニュートラルポジションにあり、且つ、前記第２カップリング部材（１８）及び前記第３カップリング部材が第２ポジションにあるときに得られ、
   前記第１速度比と第２速度比とは異なる第３速度比は、前記第１カップリング部材（４０）が前記係合位置にあり、且つ、前記第２カップリング部材（１８）及び前記第３カップリング部材が、ニュートラルポジションにあるときに得られる、請求項１に記載の電動パワートレイン（５）。
3. 前記第１ギアボックス（Ｇ１）と前記第２ギアボックス（Ｇ２）の前記少なくとも一方において、
   前記プライマリシャフトと前記セカンダリシャフトは、それぞれの回転軸に垂直な軸に沿ってオフセットされ、互いに平行に延びる、請求項１又は２に記載の電動パワートレイン（５）。
4. 前記第１ギアボックス（Ｇ１）と前記第２ギアボックス（Ｇ２）の前記少なくとも一方において、
   第４ギア（３４）が前記セカンダリシャフト（３０）に配置され、該第４ギアは、前記セカンダリシャフト（３０）と伴に回転するように固定される、請求項１から３のいずれか１項に記載の電動パワートレイン（５）。
5. 前記第１電気モータ（ＥＭ１）は、前記プライマリシャフト（２０）の前記第１プライマリギア（２１）と噛み合うピニオン（１６）が配置されたモータシャフト（１４）を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の電動パワートレイン（５）。
6. 前記第２ギアボックス（Ｇ２）は可変速度比を有し、前記第２ギアボックス（Ｇ２）の複数の速度比は、それぞれ前記第１ギアボックス（Ｇ１）の速度比と異なる、請求項１から５のいずれか１項に記載の電動パワートレイン（５）。
7. 前記第１ギアボックス（Ｇ１）及び前記第２ギアボックス（Ｇ２）は、共通の差動装置（１０）に係合している、請求項１から６のいずれか１項に記載の電動パワートレイン（５）。
8. 請求項５から７のいずれか１項に記載の電動パワートレイン（５）を含む、電気またはハイブリッドの車両（２）。