JP2002293147A - ハイブリッド電気ビークル用のパワー組合せ装置 - Google Patents

ハイブリッド電気ビークル用のパワー組合せ装置

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rotation
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャリヤアッセンブリィをその回転に選択的
に影響を与えるための定パワー源に選択的に接続するこ
と。 【解決手段】 ハイブリッド電気ビークル用のパワー組
合せ装置は遊星歯車装置を備え、その構成は太陽歯車、
出力軸に接続されたリング歯車、複数の遊星歯車、及び
太陽及びリング歯車とジャーナルされた、該複数の遊星
歯車を回転可能に支持しているキャリヤアッセンブリィ
とを備えている。トルク伝達構造が太陽歯車と太陽歯車
の回転に影響を与える各種パワー源の軸とに接続されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】ハイブリッド電気ビークル
（ＨＥＶ）は通常のビークル（自動車等）の内燃機関に
電気自動車（ビークル）のバッテリィと電気モータを組
合せている。これが通常のビークルに対して燃料経済性
の増加をもたらしている。この組合せはまた、電気自動
車のもつエネルギーと環境上での利点のかなりの部分
で、ユーザが通常の自動車から期待している拡大された
レンジ（距離）と急速な燃料充填とを提供している。Ｈ
ＥＶの実用的な利点は、通常の自動車と比較して改善さ
れた燃料経済性とより低い放出（エミッション）とを含
んでいる。ＨＥＶの本来的なフレキシビリティは応用の
広い範囲での使用を可能とし、個人的な輸送から商用の
運輸に及んでいる。この発明はこういったＨＥＶ用のパ
ワー組合せ装置（power combining apparatus）に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】並列ハイブリッド電気ビークル（ＨＥ
Ｖ）は一定と可変との両方のパワー用のパワーパス（動
力経路）が存在することを必要としている。言い換える
と、並列ハイブリッド電気ビークルは内燃機関のような
機械的な動力源（ソース）とともに電気的ソースといっ
た両方からのパワーを使用している。これがＨＥＶに対
して機械的なソースとしてより小形のエンジンを使用で
きるようにしている。より小形のエンジン寸法とシステ
ム動作特性とはより少いエミッションでより大きな性能
もしくは改良された燃料経済性を与えている。しかしな
がらＨＥＶの設計における著しい挑戦が、あるドライブ
システムを作り出すべきこととされ、このシステムは機
械的部品の高効率と電気的部品の使い道の多さ（バーサ
ティリティ）という利点を採用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】過去においては、並列
ハイブリッドシステムの各種形式が自動車といった多く
の用途のために提案された。例えば、遊星歯車装置が長
年にわたり自動伝達（オートマチックトランスミッショ
ン）で使用されてきた。しかし、大部分の自動伝達はＳ
ｉｍｐｓｏｎとかＲａｖｉｇｎｅａｎｘ装置といった二
重遊星歯車装置（double planetary gear set）を使用
している。典型的な自動伝達はビークルに対して単一の
パワー源しか使用しない。したがって、ドライブシステ
ムとして、システムが一番時間をかけるところの最大効
率パワー伝達点で動作をしながら、しかも複数歯車比伝
達をもたずに、ビークルを加速するのに必要とされるト
ルクを生成する手段を用意するシステムを与えることが
望まれている。さらにまた、ドライブシステムとして、
システム内の機械的と電気的との各ソース（動力源）が
独立して動作するか、出力デバイスに向けてパワーを互
に他と一緒に転送するかで動作できるシステムを与える
ことが望まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】ビークル伝達系（トラン
スミッションシステム）で、出力シャフトを駆動するた
めに、可変及び一定のパワー源から入力を受けるように
適応されているものは、太陽歯車（サンギヤ）と、出力
シャフトに接続されたリング歯車と、複数の遊星歯車
と、太陽歯車及びリング歯車とジャーナルした複数の遊
星歯車を回転可能に支持するキャリヤアッセンブリィと
を備えてた遊星歯車装置を含んでいる。トルク伝達構成
が太陽歯車と可変パワー源のシャフトとに接続されてい
て、可変パワー源シャフトの回転に従って太陽歯車の回
転に影響を及ぼし、それによってリング歯車とそこに接
続された出力シャフトの回転に影響を及ぼすようにして
いる。遊星歯車構成のキャリヤアッセンブリィはクラッ
チ及びブレーキ構成を経由して定パワー源（一定のパワ
ー源）に選択的に接続可能であり、遊星歯車とリング歯
車のキャリヤアッセンブリィの回転に選択的に影響を及
ぼし、それによって出力シャフトの回転に影響を与えて
いる。
【０００５】ビークル伝達系には駆動（ドライブ）シャ
フトがあり、このシャフトは連続して、あるいは可変速
度で駆動されるようにでき、また第１の機械的モード、
第２の電気的モード、もしくは第３の組合せモードの動
作で動作でき、ビークル伝達系は、複数の部材を有しか
つ可変パワー源の回転可能なシャフトと、定パワー源の
回転可能なシャフトと、出力ドライブシャフトとに動作
するように接続されている組合せ用遊星歯車構成を備え
ている。クラッチとブレーキとの機構は、第１と第３と
のモードでは定パワー源を組合せ用遊星歯車構成の一部
材と接続して組合せ用遊星歯車構成内にドライブパス
（駆動経路）を設定して、定パワー源シャフトの回転方
向に従って、出力シャフトの回転に影響を及ぼすように
動作し、また第２のモードでは組合せ用遊星歯車構成の
部材をグラウンデングして出力ドライブシャフトの回転
が定パワー源により影響されないように動作可能とされ
ている。トルク伝達構成は組合せ用遊星歯車構成の他の
部材と接続されていて、可変パワー源に応答して、第２
と第３のモードの動作では、可変パワー源のシャフトの
回転方向に従って出力シャフトの回転に影響を及ぼし、
また第１のモードの動作では該他の部材の回転を妨げる
のに十分なトルクを作るようにして、可変パワー源によ
り出力ドライブシャフトの回転が影響されないようにす
る。可変パワー源は伝達系がモードを変えることができ
るようにするために同期速度で駆動される。
【０００６】この発明の各種の長所利点は、例としての
目的でのみ示した添付の図面と一緒に記述される以下の
詳細な記述を読むことにより、一層明らかにされること
になろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】ここで記述するように、この発明
のコレクショントランスミッションシステム（収集伝達
系）は遊星歯車装置を利用して複数の入力が単一の出力
へと通ずるようにパワーを組合せて伝達する。この歯車
装置はケース内に閉じ込められていて、いくつかの可変
パワー供給源の出力シャフトと定パワー源からの１つの
出力シャフトを受入れることができる。この系の出力は
シャフトの形態をとり、それが各種の負荷（ロード）を
駆動するのに適用できる。全体の系はケース上のマウン
ト用ソケットを介して支持されている。
【０００８】ここで図面を参照するとして、図では同種
部分には同一参照番号を付してあり、とくに図１には、
この発明の実施形態であるパワーを組合せるコレクショ
ン伝達系１００を模式的に示している。図１に示すよう
に、系１００は、遊星歯車装置４１、出力シャフト４３
ｓに直接接続されたリング歯車４３、複数の遊星歯車４
２ａ、４２ｂ、及び４２ｃ、それに太陽歯車４１とリン
グ歯車４３とジャーナルしている複数の遊星歯車４２ａ
〜ｃを回転可能に支持しているキャリヤアッセンブリィ
３０ｃを備えている。トルク伝達構成はピニオン歯車１
０ｐとブル歯車４０とを備えている。ブル歯車４０は太
陽歯車とピニオン歯車１０ｐとに動作可能に接続されて
いて、ピニオン歯車１０ｐは可変パワー源１０のシャフ
ト１０ｓを受入れる。可変パワー源１０は逆転可能な
（レバーシブル）電気モータのようなもので、可変パワ
ー供給シャフトの回転に従って太陽歯車の回転に影響を
及ぼすようにしている。これがその先ではリング歯車４
３と、そこに接続された出力シャフト４３ｓの回転に影
響を与えている。遊星歯車構成のキャリヤアッセンブリ
ィ３０ｃは遊星歯車４１と同軸で運行するキャリヤシャ
フト３０ｓに動作可能に接続されている。キャリヤアッ
センブリィ３０ｃは内燃機関のような定パワー源２０の
シャフト２０ｓにクラッチ機構３３を経て選択的に接続
可能とされていて、遊星歯車とリング歯車のキャリヤア
ッセンブリィの回転に選択的に影響を与え、それによっ
て出力ドライブシャフト４３ｓの回転に影響を与えてい
る。
【０００９】上記の記述から明らかであるように、図１
の伝達系はその可変パワー源１０としていくつかの逆転
可能な電気モータを用いることが好ましい。モータは直
接に歯車ケースに接続されて、単一のブル歯車４０とか
み合うピニオン１０ｐを介して駆動する。ブル歯車４０
は遊星装置の遊星歯車４１に直接固定され、それとかみ
合う。定パワー源２０は内燃機関の形式をとるのがよ
く、それが限定されたトルクフィードバックを備えた一
定速度で運行する。定パワー源２０はクラッチ機構３３
を介してキャリヤに接続されている。
【００１０】上記の系の動作は以下のようなものであ
る。コレクション伝達系１００の出力４３ｓにパワーを
作るために、入力パワーは定パワー源２０か、可変パワ
ー源１０か、あるいはその両方から用意されることを要
する。図１に示すように、定パワー源２０はそのパワー
をそのシャフト２０ｓを介してクラッチ機構３３に送
り、この機構３３は従来形のクラッチ部材３３と遊星装
置のキャリヤ３０ｃに向けたブレーキ部材３２とを備え
ている。このクラッチは流体（フルード）で動作するク
ラッチであってよく、ブレーキは従来形の制御デバイス
でパワー伝達系で使用されているものである。図１で
は、定パワー源２０のシャフト２０ｓの回転Ｒ２がキャ
リヤシャフト３０ｓの回転Ｒ３を創り出している。この
回転Ｒ３はキャリヤシャフト３０ｓを経てキャリヤ３０
ｃに伝えられて、回転Ｒ８を作り、この回転が太陽歯車
４１の回転Ｒ５と組合されて、回転Ｒ７を作る。パワー
は次にリング歯車４３を介して直接接続されている出力
シャフト４３ｓに伝えられる。好ましい実施例ではこう
いった部品間の比（すなわちキャリヤとリング歯車との
間の比はほぼ１．３ないし１でトルクとともに減る。
【００１１】可変パワー供給源１０はそのパワーをその
シャフト１０ｓを介してピニオン歯車１０ｐへ伝え、太
陽歯車４１に直接接続されたブル歯車に向ける。図１で
は、可変パワー供給源１０のシャフトの特定の回転Ｒ１
が太陽歯車４１に直接伝えられるブル歯車４０の回転を
生じさせている。この回転は遊星歯車４２ａ〜ｃを方向
Ｒ６で回転させるようにし、これによってリング歯車４
３の回転Ｒ７を創り出している。好ましい実施例では、
これが速度低減を約５：１となるようにし、トルクとと
もに増大する。入力パワーはそこで遊星歯車４２ａ〜ｃ
を介して出力に接続されたリング歯車に伝える。好まし
いのは、太陽歯車とリング歯車との間の速度比がほぼ３
〜１であることである。
【００１２】この発明のこの伝達系は、３つの異なるモ
ードで動作することができる。第１のものは可変パワー
源を使用して全パワー出力を作り出すものである。クラ
ッチ３３が係合していない状態でブレーキ３２がクラッ
チ／ブレーキ機構内で係合している状態では、シャフト
３０ｓとキャリヤ３０ｃの回転を停止させることが可能
で、それには遊星装置４２ａ〜ｃ内の歯車の比に依存
し、また可変パワー供給源により加えられるトルクに関
係した予め定めておいた量の反作用トルクを用意するこ
とが行なわれる。パワーは次にブル歯車４０を介して太
陽歯車４１に向けて移動し、その次には太陽歯車４１か
ら遊星を介してリング歯車４３に向けられ、リング歯車
４３は直接に出力ドライブシャフト４３ｓに接続されて
いる。
【００１３】第２のモードは定パワー供給源２０を利用
してドライブシャフト４３に向けて出力パワーを送る。
太陽歯車４１を停止するために十分なトルクを伝達系上
で作る可変パワー供給源１０を備えるとして、定パワー
供給源２０についてのパワーパスは絶縁されて、パワー
はクラッチ機構３３を介してキャリヤ３０ｃに伝えられ
る。キャリヤ３０ｃは太陽歯車４１と共働してパワーを
遊星４２ａ〜ｃを通ってリング歯車４３に向けて送り、
出力シャフト４３ｓをドライブする。このモードでは、
クラッチが係合し、ブレーキは係合を解かれ、それによ
ってドライブパスが定パワー源２０から出力ドライブシ
ャフト４３ｓに向けて組合せ用遊星歯車装置を介してパ
ワーを伝えるために設定される。
【００１４】第３の動作モードは定パワー供給源と可変
パワー供給源１０との両方からのパワーの寄与を組合せ
る。このモードでは、クラッチ３３が係合され、ブレー
キ３２はクラッチ／ブレーキ機構内でオフ状態となる。
パワーはそこで前の２つのモードで記述したような各部
品から流れて、指定された比に各々が依存してのトルク
寄与に分けるように遊星装置にパワーが届くようになる
まで流れ続ける。遊星歯車系内の各部品の回転速度は異
なるモードについて図４に示してある。
【００１５】この発明による伝達系の別な好都合な特徴
は、可変パワー供給源１０が伝達がモードを変更すると
きに同期速度の点まで駆動されることである。これがモ
ード変更点を選ばれるようにして、大部分のパワーが固
定された速度もしくは機械的なパワー源２０によって供
給されるようにする。効率の低い方の可変速度パワー源
はパワーのより僅かな百分率の供給をするが、依然とし
てもっとパワーを必要とする高速での通過や登坂のよう
な場合の助けとして利用可能である。これがこの伝達系
を最も効率的なパワー伝達点で走行可能とし、この点で
はこの伝達系はその時間の大部分を使用して、複数歯車
比伝達を用いずにビークルの加速に必要とされるトルク
を生成する手段を与えている。
【００１６】特定の実施例では、ビークルが所定速度ま
で加速されるときには、例えば時速８３．４ｈｍ（５２
ｍｐｈ）まで加速されるときには、キャリヤ３０ｃを固
定した状態に保っているブレーキが解放される。これは
キャリヤ部品がエンジン出力シャフトに整合するために
速度をスピンアップ（速度増大）するようにできる。こ
のことは電気モータを同期速度にまで駆動して、固定パ
ワー源と同期をとるようにすることにより達成される。
特定の実施例では、これが達成されるのは電気モータを
所与の速度／回転（例えば１５０００ｒｐｍ）から第二
の速度／回転（例えば１３００ｒｐｍ）にまで移行させ
て、クラッチの滑りに制限を加えることによっている。
モータが同期速度に到達すると、キャリヤがエンジン動
作速度となる。リング歯車が出力ドライブシャフトと車
軸とに最終ドライブを介して接続されていて、ビークル
のモーメントがリング歯車を回すために使用され、それ
によって速度を同期させるのを助ける。牽引モータが同
期速度になると、クラッチがロックでき、エンジンと後
部車軸との間の直接ドライブを与える。キャリヤとリン
グ歯車とモータとは遊星歯車装置を介してリンクされて
いて、それによりシステムの部品の２つについての知識
が第３の部品を判断できるものとしている。
【００１７】確かに、可変から機械的に至るパワー源間
の移転の際に３つの主要な事象が発生する。第１は、定
パワー源と遊星歯車装置間のクラッチ／ブレーキ機構内
のブレーキが係合を外される。
【００１８】第２は各種パワー源が同期速度まで駆動さ
れて、それにより移転前後のパワーができるだけ同じ速
度に近いものとなるようにする。最後に、定パワー供給
源ができるだけ遊星装置のキャリヤと速度同期をとっ
て、前述のクラッチ／ブレーキ機構内のクラッチが係合
するときにクラッチ滑りを制限することである。
【００１９】コレクショントランスミッション（収集伝
達）がいくつかのブル歯車４０に接続されたパワー源１
０と、パワー源が整合していることを条件として、一緒
に採用されて、出力速度が同期しているようにされる。
図２はこのような構成を示している。図２に示すよう
に、２つの電気牽引モータ１０ａと１０ｂとがブル歯車
４０にピニオン１０ｐａと１０ｐｂを経てそれぞれ接続
され、速度同期がとられて可変パワー源をコレクション
トランスミッション１００に与えている。内燃機関２０
は通常のギヤボックス２４に接続されて、発電機２２を
介して電気モータ１０ａ、１０ｂに向けてパワーを送る
ために使用され、同時にドライブシャフト４３ｓを経て
ビークルの最終ドライブに向けてパワーの直接もしくは
並列パスを用意している。歯車ケースは例えば金属のよ
うな適切な材料で作ることができて、内部部品を支持す
るのに十分な強度をもち、しかもマウント用ソケットが
あって、その位置は歯車ケースが既知のやり方で静止し
ている対象物に取付けできるものとしている。好ましい
のは歯車ケースでコレクション伝達系を収納しているも
のがエンジン（内燃機関）に直接ボルト留めされている
ことである。
【００２０】停止したり進行したりするストップアンド
ゴートラヒックでは、並列ＨＥＶでこの発明を取り入れ
たものは、例えば第１の“電気のみ”モードの動作で時
間の約３３％にわたり動作する。発電機はモータにパワ
ー（電力）を供給するために使用される。図示していな
いがバッテリィを使用して電気モータに接続して、加速
の際のパワーを吸収することができる。減速の際には、
ブレーキで熱として通常消費されるエネルギーは再ルー
ト設定されてバッテリィ内に蓄積されて、追加の燃料経
済性を与えていて、エンジンサイクリングを減らし、効
率を高めている。さらに典型的な８速トランスミッショ
ンのような通常の伝達系では、８つの異なる歯車比が必
要とされ、トップの２つの歯車比だけが一般には高速道
路進行用として使用されている。その他の歯車比はスト
ップアンドゴートラヒックで使用されて、ビークルを加
速／減速する。この発明では、電気モータはビークルを
高速道路走行速度（例えば約８０ｋｍ／時、すなわち５
０ｍｐｈ）にまで加速するのに使われて、その後に電気
と機械のパワーの並列組合せに切替えられて、それから
終局的には完全に機械的パワーへ移行する。
【００２１】図３Ａはラインホールトラック（line han
l track、２駅間の実車輸送トラック便）のような並列
ハイブリッド電気ビークル構成内に組込まれた図２に示
した実施形態の構成図である。図３Ａに示したように、
内燃機関２０は、ジーゼルエンジンのようなもので、ギ
ヤボックス２４とシャフト２０ｓとを介してクラッチ機
構３３に動作可能に接続されている。ギヤボックス２４
もまた内燃（ＩＣ）機関（エンジン）２０を発電機２２
に動作可能に接続している。ギヤボックスは通常のやり
方で作動し、ＩＣエンジン出力用の入力を有し、発電機
２２用の出力を送出して、歯車比低減機構を介してクラ
ッチ３３の上流のシャフト２０ｓについての出力を与え
ている。逆転可能な電気モータ１０ａ、１０ｂはコレク
ション伝達系１００の入力５４、５６（図３Ｂ参照）に
動作可能に接続された可変パワー源を表わしている。こ
のシステムは入力５２（図３Ｃ参照）を有し、それがキ
ャリヤシャフト３０ｓを介してクラッチ機構３３に接続
されていて、定パワー源からパワーを受取る。コレクシ
ョン伝達系１００の出力５８は出力ドライブシャフト４
３ｓを収納するのに適応していて、最終ドライブ５５へ
の接続に用いられる。最終ドライブ５５はその先で差動
（デファレンシャル）９９を介して動作可能にホイール
車軸シャフト７２に接続されていて、ビークルのホイー
ル１３を駆動する。好ましい実施例では、可変パワー源
１０は電気モータ１０ａ、１０ｂによって代表され、そ
の各々は２５０馬力（ＨＰ）の逆転可能モータである。
定パワー源は４６０ＨＰのジーゼルエンジンが好い。
【００２２】図５ないし９はこの発明のパワー組合せ装
置の代りの実施形態の模式図を示す。これらの実施形態
は同軸シャフトを利用する構成を採用し、同軸シャフト
は全体の系（システム）のためのインラインエンベロー
プを作り出している。このことはこういった構成がパッ
ケージを用意するということで好都合であり、このパッ
ケージは通常のビークル伝達系により占有されている空
間にはめ込むことができるものであるから、それによっ
てハイブリッドドライブシステムを現在量産されている
ビークルに統合集積することが製造者によってより簡単
になる。図５に示された実施形態は可変パワー源１０を
使用し、これがトルクと速度特性であって、遊星ギヤボ
ックスからの所望出力を作るために必要とされるものを
与えるように調節される。図６ないし９に示した実施形
態は低減機構を利用して、特定の応用に適応するために
可変パワー供給源を組入れるようにしている。これらの
各図は、発電機、モータ、及びコレクション伝達を示し
ているハイブリッド電気的パワートレーンを例示してい
る。
【００２３】図５に示した実施形態はインライン構成を
示し、ここでは適当なモータのロータシャフト１１がコ
レクション伝達もしくは組合せギヤボックス１００の太
陽歯車４１にしっかりとマウントされている。単一の中
空ロータモータ１０が使用されて、キャリヤシャフト３
０ｓを直接に太陽歯車４１を通って進めるようにするの
に使用されていて、ここではピニオンとブル歯車の必要
がない。発電気２２はロータ２３とステータ２５とを備
えている。発電機のロータ２３はエンジン上の図示して
いないトーションに対するダンパからの出力シャスト２
０ｓにしっかりとマウントされている。クラッチ３０が
使用されて、キャリヤドライブシャフト３０ｓを係合し
たり、係合を解いたりするために使用され、またブレー
キ３２が伝達系の外壁に向けてキャリヤ３０ｃをグラウ
ンデング（接地する）ために使用されている。
【００２４】図６、７、８はあるモータを収納するため
の追加の実施形態と用意しており、このモータは特定の
ＨＥＶと関係したビークル馬力要件のための適性寸法を
とっていない。図６に示した実施形態は図５のものと似
ているが、追加の遊星低減アッセンブリィ６０を利用し
ており、このアッセンブリィはケースの外壁に固定され
たリング歯車６１と、キャリヤ６４とジャーナルした遊
星歯車６２ａ〜６２ｃと、モータ１０のロータ軸１１に
接続された太陽歯車６３とを備えている。モータロータ
１１は太陽歯車６３を介して遊星低減アッセンブリィ６
０を駆動する。遊星低減アッセンブリィのキャリヤ６４
はコレクタトランスミッション１００の太陽歯車４１を
駆動する。
【００２５】図７に示した代りの実施形態は図６に示し
た前の実施形態と似ていて、遊星低減歯車装置６０をグ
ラウンデングした（ここでは固定の意）キャリヤ６４と
一緒に使用して、組合せギヤボックス１００についての
受入れ可能な速度入力を作り出している。
【００２６】図８と９とに示した実施形態は速度を増す
ための手段として動作するために遊星ギヤボックス９７
を使用している。これは２つのやり方で達成される。モ
ータロータ１１をキャリヤ６４内で駆動して、リング歯
車６１をグラウンデングすることによって、低い方の速
度で回転しているモータを用いて太陽歯車６３を駆動し
て、コレクタ伝達太陽歯車４１を駆動することは可能で
ある。これが図８に示されている。図９に示すように、
もしモータロータ１１が使用されてリング歯車６１を駆
動し、またキャリヤ６４がグラウンデングされるとする
と、遅い方のモータが組合せギヤボックスを駆動するた
めに使用できる。違った実施形態は動作モードに影響を
与えないし、また前述のようにビークル内でのより伝統
的な設置を可能とすることになる。
【００２７】この発明については、ある種の特殊性をも
った好ましい形式で記述し、描画してきたのであるが、
これらの好ましい形式についてしたこの開示は例として
あげたにすぎないのであって、部品や部分についての構
造と組合せと配置の仕方についての詳細部分での数多く
の変更が本願発明の精神と意図する範囲すなわち特許請
求の範囲から逸脱せずに可能であることは理解できよ
う。付与される特許が開示した発明中に存在する特許性
を有する新規な特徴が何であれ、添付の請求の範囲の表
現によって適切にカバーされることを意図して本願明細
書を作成した。
【００２８】従来技術に見られた前掲課題を請求項記載
の構成により解決することができ、有用なＨＥＶを実現
した。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例によるパワー組合せ装置の模
式図。
【図２】この発明の実施例によるパワー組合せ装置にお
いて、２つの可変パワー源を利用したより詳細な断面
図。
【図３】並列ハイブリッド電気トラック構成で実施され
たパワー組合せ装置の平面図（図３（Ａ））と、図３
（Ａ）のギヤボックスアッセンブリィの出口側のより詳
細な模式図（図３（Ｂ））と、図３（Ａ）のコレクショ
ントランスミッションボックスアッセンブリィの入口側
のより詳細な模式図（図３（Ｃ））。
【図４】この発明の特徴による異なるモードについて示
した、遊星歯車系内の各部品の回転速度のグラフ。
【図５】この発明の別な実施例によるパワー組合せ装置
を組込んだインライン並列ハイブリッド電気ビークルの
模式的断面図。
【図６】この発明の第２の代替実施例によるパワー組合
せ装置を組込んだインライン並列ハイブリッド電気ビー
クルの模式的断面図。
【図７】この発明の第３の代替実施例によるパワー組合
せ装置を組込んだインライン並列ハイブリッド電気ビー
クルの模式的断面図。
【図８】この発明の第４の代替実施例によるパワー組合
せ装置を組込んだインライン並列ハイブリッド電気ビー
クルの模式的断面図。
【図９】この発明の第５の代替実施例によるパワー組合
せ装置を組込んだインライン並列ハイブリッド電気ビー
クルの模式的断面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティモシー・ジェイ・リレイ アメリカ合衆国、ニューヨーク州 13901、 ビンガムトン、ウェスト・アーテリアル・ ハイウェイ 427、アパートメント ２ (72)発明者 グラントランド・エル・キングマン アメリカ合衆国、インディアナ州 46038、 フィッシャーズ、コルバーン・ドライブ 12012 Ｆターム(参考） 3D039 AA03 AB27 AC24 3J027 FB02 GB03 GC13 GD04 GD07 GD13 3J028 EA27 EB10 EB62 EB63 EB66 FB03 FB13 FC13 FC23 FC63 GA01 5H115 PA11 PG04 SE04 SE05 SE08 SE09 TO04

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 出力シャフトを駆動するための可変及び
    定パワー源から入力を受けるようにされたビークル伝達
    系であって、 複数の部材を有し、かつ該可変パワー源の回転可能シャ
    フトと、該定パワー源の定パワー源と、該出力シャフト
    とに動作上の接続がとられている組合せ用遊星歯車構成
    と、 該組合せ用遊星歯車構成の一部材に接続され、該可変パ
    ワー源の該シャフトの回転に従って該出力シャフトの回
    転に影響を及ぼすように該可変パワー源に応答するトル
    ク伝達構成と、 該組合せ用遊星歯車構成の他の部材と該定パワー源とを
    選択的に接続して、ドライブパスを該定パワー源と該組
    合せ用遊星歯車構成との間で設定し、該定パワー源シャ
    フトの回転に従って該出力シャフトの回転に影響を及ぼ
    すようにするクラッチとを備えたビークル伝達系。
  2. 【請求項２】 前記組合せ用遊星歯車構成の前記複数の
    部材は、太陽歯車、リング歯車、複数の遊星歯車及びキ
    ャリヤアッセンブリィであって、該太陽歯車とリング歯
    車とジャーナルしている複数の遊星歯車を支持するもの
    とを含んでいる請求項１記載の伝達系。
  3. 【請求項３】 前記リング歯車は、前記出力シャフトに
    直接接続されている請求項１または２記載の伝達系。
  4. 【請求項４】 前記トルク伝達構成に接続された前記部
    材が前記太陽歯車である請求項１ないし３のいずれか１
    項記載の伝達系。
  5. 【請求項５】 前記組合せ用遊星歯車構成の前記他の部
    材が前記キャリヤである請求項１ないし４のいずれか１
    項記載の伝達系。
  6. 【請求項６】 前記トルク伝達構成がピニオン歯車に接
    続されたブル歯車を備えている請求項１ないし５のいず
    れか１項記載の伝達系。
  7. 【請求項７】 前記可変パワー源は少くとも１つの電気
    モータを備えている請求項１ないし６のいずれか１項記
    載の伝達系。
  8. 【請求項８】 前記少くとも１つの電気モータは逆転可
    能なモータである請求項６記載の伝達系。
  9. 【請求項９】 前記定パワー源は定速度で動作する内燃
    機関を備えている請求項１ないし８のいずれか１項記載
    の伝達系。
  10. 【請求項１０】 さらに、前記遊星歯車構成の前記の他
    部材と、そこに接続された前記定パワー源とを選択的に
    グラウンデングして、前記出力シャフトの動作を、前記
    定パワー源の前記シャフトの回転による影響を受けない
    ようにするブレーキを備えた請求項１ないし９のいずれ
    か１項記載の伝達系。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の伝達系であって、第
    １のモードでは、前記出力シャフトが前記機械的パワー
    源により駆動され、第２のモードでは前記出力シャフト
    が前記可変パワー源によって駆動され、また第３のモー
    ドでは前記出力シャフトが前記可変及び定パワー源の組
    合せによって駆動されるように動作する伝達系。
  12. 【請求項１２】 前記可変パワー源は前記伝達系にモー
    ドを変えさせるために実質的に同期する速度で駆動され
    る請求項９記載の伝達系。
  13. 【請求項１３】 太陽歯車、出力シャフトに接続された
    リング歯車、複数の遊星歯車、及び該太陽歯車とリング
    歯車と、ジャーナルしている複数の遊星歯車を回転可能
    に支持するキャリヤアッセンブリィとを備えた遊星歯車
    装置と、 前記太陽歯車と前記可変パワー源とに接続され、前記太
    陽歯車の回転を生じさせるための前記可変パワー供給シ
    ャフトの回転に従って前記太陽歯車の回転に影響を及ぼ
    し、それによって前記リング歯車と前記出力シャフトの
    回転に影響を及ぼすトルク伝達構成とを備え、 前記遊星歯車構成のキャリヤアッセンブリィは、前記遊
    星歯車及びリング歯車の前記キャリヤアッセンブリィの
    回転に選択的に影響を及ぼす前記定パワー源に選択可能
    に接続可能であり、それによって前記出力シャフトの回
    転に影響を及ぼすものであるビークル伝達系。
  14. 【請求項１４】 前記トルク伝達構成はブル歯車に接続
    されたピニオン歯車を備えている請求項１３記載の伝達
    系。
  15. 【請求項１５】 前記ブル歯車は前記太陽歯車に直接接
    続されている請求項１４記載の伝達系。
  16. 【請求項１６】 前記遊星歯車構成のキャリヤアッセン
    ブリィを前記定パワー源に選択的に接続するためのクラ
    ッチをさらに備えている請求項１３ないし１５のいずれ
    か１項記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 前記キャリヤアッセンブリィと、そこ
    に接続された前記定パワー源とを選択的にグラウンデン
    グして、前記定パワー源の前記シャフトの回転による影
    響を、前記出力シャフトの動作が受けないようにするブ
    レーキをさらに備えている請求項１６記載の伝達系。
  18. 【請求項１８】 連続してもしくは可変速度で駆動で
    き、かつ第１の機械的モード、第２の電気的モード、も
    しくは第３の組合せモードの動作で動作可能である出力
    駆動シャフトを有するビークル伝達系であって、 複数の部材を有し、可変パワー源の回転可能なシャフト
    と定パワー源の回転可能なシャフトと、前記出力駆動シ
    ャフトとに動作可能に接続された組合せ用遊星歯車構成
    と、 前記定パワー源を前記組合せ用遊星歯車構成と接続する
    前記第１と第３のモードでは、前記組合せ用遊星歯車構
    成と前記定パワー源との間でドライブパスを設定して、
    定パワー源シャフトの回転方向に従って該出力シャフト
    の回転に影響を及ぼすようにし、また該第２のモードで
    は該組合せ用遊星歯車構成の該部材をグラウンデングし
    て該出力駆動シャフトの回路が定パワー源によって影響
    を受けないようにするように動作可能であるクラッチお
    よびブレーキ機構と、 前記組合せ用遊星歯車構成の他の部材と接続され、前記
    可変パワー源に応答して、前記第２と第３との動作モー
    ドでは前記可変パワー源の前記シャフトの回転方向に従
    って前記出力シャフトの回転に影響を及ぼし、また前記
    第１の動作モードでは前記他の部材の回転を妨げるのに
    十分なトルクを作り出して前記出力駆動シャフトの回転
    が可変パワー源により影響されないようにするトルク伝
    達構成とを備えた伝達系。
  19. 【請求項１９】 前記可変パワー源は前記伝達系にモー
    ド変化を生じさせるために実質的に同期速度で駆動され
    る請求項１８記載の伝達系。
  20. 【請求項２０】 前記遊星歯車構成は太陽歯車と、前記
    出力シャフトに接続されたリング歯車と、複数の遊星歯
    車と、該太陽歯車とリング歯車とジャーナルしている複
    数の遊星歯車とを回転可能に支持するキャリヤアッセン
    ブリィとを備えている請求項１８または１９記載の伝達
    系。
  21. 【請求項２１】 前記トルク伝達構成はブル歯車に接続
    されたピニオンを備え、また前記可変パワー源はいくつ
    かの逆転可能なモータを備え、速度同期がとられて、し
    かも該ピニオンとブル歯車を介して、前記太陽歯車を経
    由して前記組合せ用遊星歯車構成に接続されている請求
    項２０記載のシステム。
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