JP2007533933A - 自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッション - Google Patents

自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッション Download PDF

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Abstract

本発明の内燃機関が装備された自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッションは、内燃エンジンを自動車の駆動輪へ並列に連結し、各々が作動モードに応じてトランスミッションの軸（６、７）を固定または開放することが可能な連結・連結解除装置（８、９）を含む少なくとも２つの動力経路と、連続変速機（１０）を含む動力経路と、連結・連結解除装置（８、９）の作動を制御することが可能な作動モード切り換え制御装置（１５）を含み、作動モードの切り換えの際に、２つのトランスミッションの軸を固定しながら、２つの作動モードを同時に作動させることが可能な、２つの連結・連結解除装置のための、唯一の駆動装置（１９）を含むことを特徴とする。

Description

本発明は、内燃エンジンが装備された自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッションに関する。
このような動力分岐トランスミッションは、後進ギヤ比から、前進ギヤ比までの、「中立係合」と呼ばれる特殊な位置を経由した、連続したギヤ比の変化を得ることを可能にする。「中立係合」位置においては、内燃エンジンの任意の回転数に対して、自動車の移動速度はゼロである。
動力分岐トランスミッションの複数のタイプが存在している。
「入口結合」と呼ばれる第１のタイプによれば、トランスミッションは、機構の入口で動力を分岐する一対の動力分岐ピニオンと、機構の出口で動力を再結合する「結合」遊星歯車装置を含む。このトランスミッションは、変速機も含む。
「出口結合」と呼ばれるもう一つのタイプにおいては、トランスミッションは、機構の入口における動力分割遊星歯車装置と、機構の出口における一対の動力結合ピニオンを含む。このトランスミッションも、変速機を含む。
最後に、「２適応点」と呼ばれるトランスミッションが知られている。このトランスミッションにおいては、第１の動力分割遊星歯車装置がトランスミッションの入口に配置され、一方第２の動力結合遊星歯車装置がトランスミッションの出口に設けられる。この場合も、トランスミッションは、変速機を含む。
無限可変トランスミッション（ＩＶＴ）は、これらの３つの作動原理の１つまたは２つのみを使用する。
本発明は、２つの異なる作動モードを使用し、第１の作動モードから第２の作動モードへの移行を可能にする作動モード切り換え装置を含む、無限可変トランスミッションに関する。
同一のトランスミッションに２つの作動モードを用いることは、トランスミッションのギヤ比の範囲の増加を可能にし、電気機械からなるであろう変速装置の寸法の減少も可能にするので有益である。
しかしながら、このような従来の２−作動モードトランスミッション構造は、作動モードの変更がトランスミッションの出口に設けられた多板クラッチによって実行され、従って、その動作が使用者によって不快に感じられる鋭いトルク変動を伴うという問題を有する。例えば米国特許ＵＳ−Ａ−５ ５５８ ５８９または米国特許ＵＳ−Ａ−５ ９３５ ０３５に記載されたこのようなトランスミッションのもう１つの問題は、特に少なくとも２つのクラッチと１つのブレーキの存在に伴う、構造の複雑さにある。
本出願人による先のフランス特許出願ＦＲ ０２ １４ ２４１には、電気変速機と、少なくとも２つの動力分岐経路とを含んでなり、２つの動力分岐経路の主経路は、内燃エンジンを駆動輪へ連結し、２つの動力分岐経路の第２の経路は、電気変速機の動力分岐経路へ少なくとも２つの作動モードが適用されるように、電気変速機に接続されたタイプの、２作動モードを有する無限可変トランスミッションが記載されている。
この先の特許出願に記載された無限可変トランスミッションは、主動力分岐経路に沿って内燃エンジンを自動車の駆動輪へ連結することを可能にする第１の複合遊星歯車装置と、動力分岐の実現を可能にする単純な遊星歯車装置、並びに無限可変トランスミッションの少なくとも２つの作動モードの間の作動モード切り換え装置を形成するための、第２の複合遊星歯車装置とを含む。
この先の特許出願に記載された無限可変トランスミッションは、トランスミッションの２つの軸が、別々に回転を停止されたり開放されたりすることを可能にし、それによってトランスミッションの作動モードの１つを毎回可能にする、２つの連結・連結解除装置を有する。
作動モード切り換えの際には、これらの２つの連結・連結解除装置は、電気力または油圧力によって駆動される２つの駆動装置によって別々に操作される。これらの２つの駆動装置の制御は、２つの作動モードが同時に作動させられるように制御され、先に言及したトランスミッションの２つの軸は、同時に回転を停止される。
ＵＳ−Ａ−５ ５５８ ５８９ ＵＳ−Ａ−５ ９３５ ０３５ ＦＲ ０２ １４ ２４１
本発明は、トランスミッションの所要空間と製造コストを減少するために、上記の無限可変トランスミッションの構造を簡単化することを目的とする。
また本発明は、２つの作動モードの間の切り換えが特に簡単に実行される、２作動モードを有する無限可変トランスミッションを提供することを目的とする。
特に内燃機関が装備された自動車に適した、本発明による２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッションは、
−内燃エンジンを自動車の駆動輪へ並列に連結し、各々が、作動モードに応じてトランスミッションの軸を固定または開放することが可能な連結・連結解除装置を含む、少なくとも２つの動力経路と；
−連続変速機を含む動力経路と；
−上記連結・連結解除装置の作動を制御することが可能な作動モード切り換え制御装置と；
を含んでなる、タイプのものである。
上記トランスミッションは、上記作動モードの切り換えの際に、２つの上記トランスミッションの軸を固定しながら、２つの上記作動モードを同時に作動させることが可能な、２つの上記連結・連結解除装置のための唯一の駆動装置を含む。
この結果、２つの別々の駆動装置に対する複雑な制御を必要とする従来のこのタイプのトランスミッションに対して、著しい簡単化がもたらされる。
唯一の上記駆動装置は、噛み合いクラッチのタイプのものであることが望ましく、油圧力または電気力によって駆動される。
上記駆動装置は、２つの上記トランスミッションの軸に平行な並進運動可能であるように取り付けられる。
望ましい１実施の形態においては、上記駆動装置は、２つの上記トランスミッションの軸に取り付けられた対応する噛み合いクラッチの歯の２つのセットとそれぞれ係合することが可能な、噛み合いクラッチの歯の２つのセットを有する。
上記駆動装置の上記噛み合いクラッチの歯の２つの上記セットは、上記駆動装置の１つの位置においては、２つの上記トランスミッションの軸の対応する上記噛み合いクラッチの歯の２つの上記セットと同時に係合することが可能であり、上記駆動装置の他の位置においては、２つの上記トランスミッションの軸の対応する上記噛み合いクラッチの歯の２つの上記セットの１つと交互に係合することが可能であるように、互いに軸方向にずらされていることが望ましい。
上記作動モードの切り換えの際に、２つの上記トランスミッションの軸は、このように簡単かつ効果的に、同時に回転を停止させられる。一方、各上記作動モードにおいては、２つの上記トランスミッションの軸の１つは回転自由であり、他の１つは回転を停止させられる。
上記トランスミッションの有利な１実施の形態においては、上記連続変速機は、電気型のものである。
上記連続変速機は、特にハイブリッド動力装置を形成するために、２つの駆動用の電気機械または１つの駆動用の電気機械および変速機用の電気モータを含む。
上記２つの動力経路の各々は、動力分岐遊星歯車装置を有利に含み、上記動力分岐遊星歯車装置の１つは、１つの上記連結・連結解除装置と接続される。
動力結合遊星歯車装置が、上記トランスミッションの出口に有利に取り付けられる。上記動力結合遊星歯車装置は、上記自動車の上記駆動輪へ接続された出力軸を有し、上記動力分岐遊星歯車装置の出力軸と、上記連続変速機の出力軸は、上記動力分岐遊星歯車装置の入口へ接続される。
本発明は、非限定的な例としてとられ、添付図面によって例示された実施の形態を検討することによってよりよく理解されるであろう。これらの添付図面において：
−図１は、本発明による２作動モードを有する無限可変トランスミッションの主要構成要素を略図で示し；
−図２は、１作動モードから他の作動モードへの移行を示すグラフであり；
−図３〜５は、１実施の形態による、唯一の駆動装置の様々な位置を示し、駆動装置その他の部品の全体が部分断面略図で示されている。
図１は、本発明によるトランスミッションの１実施の形態の主要構成要素を略図で示す。内燃エンジン１は、自動車の動力装置を形成する。自動車の駆動輪２の軸が、駆動要素である。駆動輪２と内燃エンジン１との間に、無限可変トランスミッション３の全体が配置されている。
無限可変トランスミッション３は、内燃エンジン１を自動車の駆動輪２へ並列に連結する、２つの動力経路を含む。これらの２つの動力経路の各々は、動力分岐遊星歯車装置４、５を含み、動力分岐遊星歯車装置４、５の２次軸（トランスミッションの軸）６、７は、連結・連結解除装置８、９によって固定または開放される。
また、無限可変トランスミッション３は、連続変速機１０を含む動力経路も有する。動力結合遊星歯車装置１１は、全ての動力経路の、動力結合要素の役割を果たす。このため、動力分岐遊星歯車装置４、５の出力軸１２と、連続変速機１０の出力軸１３は、動力結合遊星歯車装置１１の入口へ接続される。
動力分岐遊星歯車装置４、５の２次軸６、７は、連結・連結解除装置８、９が作動されたときに、２次軸６、７の一方または他方の回転が停止されるように、連続変速機１０の入力軸１４へ機械的に接続される。
また、無限可変トランスミッション３は、２つの連結・連結解除装置８、９の作動を制御することが可能な、作動モード切り換え制御装置１５も含み、その制御ラインは、図１に参照符号１６、１７によって図示されている。作動モード切り換え制御装置１５は、接続線１８を介して連続変速機１０を制御することも可能である。
作動モード切り換え制御装置１５は、作動モード切り換えの際に、２つの動力伝達の作動モードをこの間に共存させるように、２つの連結・連結解除装置８、９を制御することが可能である。
図２は、２つの連結・連結解除装置８、９の係合状態Ｅ１、Ｅ２を、時間の関数として表す。連結・連結解除装置８の係合状態Ｅ１と、連結・連結解除装置９の係合状態Ｅ２は、時間ｔ０とｔ１の間と、時間ｔ２とｔ３の間は、互いに相補的で、連結・連結解除装置８、９の一方が係合状態にあるときには他方は係合状態にない。これに対して、時間ｔ１とｔ２の間においては、それぞれの係合状態がＥ１とＥ２である連結・連結解除装置８、９は、同時に係合され、作動モードの切り換えが可能になる。
２つの連結・連結解除装置８、９は、異なった様式のもので作成してもよい。
図３〜５に示された望ましい実施の形態においては、図１の２つの連結・連結解除装置８、９に対して単独の駆動装置１９が設けられる。駆動装置１９は、噛み合いクラッチのタイプのものであり、図１に略図で示された動力分岐遊星歯車装置４、５の２次軸６、７の軸２１に平行な矢印２０に沿って並進運動可能である。駆動装置１９は、噛み合いクラッチの歯２２の第１のセットと、第１のセットに対して軸方向にずらされた噛み合いクラッチの歯２３の第２のセットとを有する。２次軸６は、環状部品２４へ取り付けられる。環状部品２４は、噛み合いクラッチの歯２２と相補的で、噛み合いクラッチの歯２２と協動することが可能な、噛み合いクラッチの歯２５のセットを支持する。同様に、２次軸７は、環状部品２６へ取り付けられる。環状部品２６は、噛み合いクラッチの歯２３と協動することが可能な、噛み合いクラッチの歯２７のセットを支持する。
図示された例においては、噛み合いクラッチの歯２２、２３の２つのセットは、駆動装置１９へ取り付けられた２つの環状部品２２ａ、２３ａの内側に装着される。噛み合いクラッチの歯２５、２７の２つのセットは、それぞれ環状部品２４と、環状部品２６の外周上に配置される。
駆動装置１９は、次のように作動する。
図３においては、駆動装置１９は、噛み合いクラッチの歯２２が噛み合いクラッチの歯２５に係合される第１位置にある。他方、噛み合いクラッチの歯２３は、噛み合いクラッチの歯２７から完全に係合解除されている。従って、２次軸６に取り付けられた環状部品２４は回転を停止され、一方、２次軸７に取り付けられた環状部品２６は開放されている。図３の矢印２０の方向における直線的な並進運動が、噛み合いクラッチの歯２２、２３の２つのセットを、図４に示す位置へ移動させる。この位置においては、噛み合いクラッチの歯２３に対して相対的に選ばれた噛み合いクラッチの歯２２の軸方向のずれを考慮すると、噛み合いクラッチの歯２２は、噛み合いクラッチの歯２５と部分的に係合され、一方、噛み合いクラッチの歯２３は、噛み合いクラッチの歯２７と部分的に係合されることが分かる。従って、この中間位置においては、２つの２次軸６、７は、駆動装置１９によって、回転を停止される。この位置は、トランスミッションの作動モードの切り換え行程に該当する。実際、２つの作動モードが同時に作動される。従って、唯一の駆動装置１９の、唯一の直線的な並進運動が、第１作動モードから、２つの作動モードの同時作動行程への切り換えを可能にする。
矢印２０の方向における直線的な並進運動を継続することによって、駆動装置１９は、図５に示された位置に配置される。この位置においては、噛み合いクラッチの歯２２は、噛み合いクラッチの歯２５から係合解除され、一方、噛み合いクラッチの歯２３は、噛み合いクラッチの歯２７と係合される。従って、この位置においてトランスミッションの第２作動モードが作動される。
唯一の駆動装置１９の直線的な並進運動は、直線作動電気装置によって、または油圧力の作用によって得ることができる。
この例は、噛み合い歯が設けられた駆動装置の使用を示すが、特に油圧制御のクラッチのようなほかのタイプの連結・連結解除装置を使用することが可能である。
示された例においては、唯一の駆動装置が回転を止められていることが示された。勿論、駆動装置は、選ばれる運動学に応じて、トランスミッションの他の軸に連結することができる。

Claims (11)

  1. −内燃エンジンを自動車の駆動輪へ並列に連結し、各々が、作動モードに応じてトランスミッションの軸（６、７）を固定または開放することが可能な連結・連結解除装置（８、９）を含む、少なくとも２つの動力経路と；
    −連続変速機（１０）を含む動力経路と；
    −上記連結・連結解除装置（８、９）の作動を制御し、上記作動モードの切り換えの際に、２つの上記トランスミッションの軸を固定しながら、２つの上記作動モードを同時に作動させることが可能な作動モード切り換え制御装置（１５）と；
    を含んでなる、内燃機関が装備された自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッションにおいて、２つの上記連結・連結解除装置のための唯一の駆動装置（１９）を含むことを特徴とする、自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッション。
  2. 上記駆動装置（１９）は、噛み合いクラッチのタイプのものであることを特徴とする、請求項１に記載の、自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッション。
  3. 上記駆動装置は、油圧力によって駆動されることを特徴とする、請求項１または２に記載の、自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッション。
  4. 上記駆動装置は、電気力によって駆動されることを特徴とする、請求項１または２に記載の、自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッション。
  5. 上記駆動装置は、２つの上記トランスミッションの軸に平行な並進運動可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の、自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッション。
  6. 上記駆動装置（１９）は、２つの上記トランスミッションの軸に取り付けられた対応する噛み合いクラッチの歯（２５、２７）の２つのセットとそれぞれ係合することが可能な、噛み合いクラッチの歯（２２、２３）の２つのセットを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の、自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッション。
  7. 上記駆動装置の上記噛み合いクラッチの歯の２つの上記セットは、上記駆動装置の１つの位置においては、２つの上記トランスミッションの軸の対応する上記噛み合いクラッチの歯の２つの上記セットと同時に係合することが可能であり、上記駆動装置の他の位置においては、２つの上記トランスミッションの軸の対応する上記噛み合いクラッチの歯の２つの上記セットの１つと交互に係合することが可能であるように、互いに軸方向にずらされていることを特徴とする、請求項６に記載の、自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッション。
  8. 上記連続変速機（１０）は、電気型のものであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の、自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッション。
  9. 上記連続変速機は、特にハイブリッド動力装置を形成するために、２つの駆動用の電気機械または１つの駆動用の電気機械および変速機用の電気モータを含むことを特徴とする、請求項８に記載の、自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッション。
  10. 上記２つの動力経路の各々は、動力分岐遊星歯車装置（４、５）を含み、上記動力分岐遊星歯車装置の１つは、１つの上記連結・連結解除装置と接続されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の、自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッション。
  11. 上記自動車の上記駆動輪へ接続された出力軸を有する動力結合遊星歯車装置（１１）を含み、上記動力分岐遊星歯車装置の出力軸と、上記連続変速機の出力軸は、上記動力分岐遊星歯車装置の入口へ接続されることを特徴とする、請求項１０に記載の、自動車用の２作動モードを有する無限可変動力分岐トランスミッション。
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