JP2010519477A - 動力分岐トランスミッションのモード変更装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、動力分岐トランスミッションのモードを変更する装置に関する。この装置は、トランスミッションに接続されたケーシング（２４）と、３つの入力（Ｐ３、ＰＳ３、Ｃ３）を有する遊星歯車列（Ｇ３）と、トランスミッションの第１の動作モードを確立するために選択的に作動させることができる、ケーシング（２４）に対して第１の入力（ＰＳ３）をブロックする手段（５）と、接続手段（２０）が作動するときに、第１の入力（ＰＳ３）を第２の入力（Ｃ３）に接続することによりトランスミッションの第２の動作モードを確立する接続手段（２０）を備えた連鎖機構とを備える。この連鎖機構は、２つの歯車（１６〜２１）の間に少なくとも１つの噛合い部を含む。

Description

本発明は、トランスミッションのモードを変更するための装置、詳細には、自動車の動力分配トランスミッションのモード変更装置の分野に関する。

フランス特許出願第２８５９６６９号（本出願人）では、２つの機械動力トランスミッション路を用いて車両のホイールに並列に燃焼機関を接続する、動力分配トランスミッションが開示されている。記載されているトランスミッションは、機械動力から電力への変換及び逆の変換による電力伝達路を形成する２つの電気機械を備える。機械動力路の１つはモード変更装置を備える。この装置は、モード変更遊星歯車列を備え、そのモード変更遊星歯車列では、遊星歯車列の２つの入力が前記機械路に沿って挿入される。モード変更遊星歯車列への第３の入力は、構成要素によって、他の入力又はトランスミッションのケーシングに接続される。一方のモードでは、モード変更遊星歯車列の歯の組を変更することによって機械伝達路に適用される速度比を調節することができるように、第３の入力はケーシングに接続される。他方のモードでは、第３の入力は、遊星歯車列が全体的に回転するように同じ遊星歯車列の他の入力に接続される。機械路に加えられる速度比は１に設定される。このようなモード変更装置の不利な点は、一方のモードのみを他方から独立して調節できないことである。

本発明は、前述の不利な点を克服し、とりわけ各トランスミッションモードを適用する際にフレキシビリティを高めることができる、動力分配トランスミッションのモード変更装置及び対応するトランスミッションを提案する。

一実施形態によれば、動力分配トランスミッションのモード変更装置は、トランスミッションに固定されるケーシングと、３つの入力を有する遊星歯車列と、トランスミッションの第１の動作モードを確立するために選択的に作動させることができる、ケーシングに対して第１の入力を固定するブロック手段と、ロックアップ手段が作動するときにトランスミッションの第２の動作モードを確立するように第１の入力を第２の入力に接続するロックアップ手段を備えたドライブチェーンとを備える。ドライブチェーンは、２つのピニオンの少なくとも１つの噛合い部を備える。

本出願人は、トランスミッションの２つの動作モードそれぞれについて、電気路に沿って通る動力の割合が、所与の範囲のトランスミッション比に関して最小であることに留意している。この範囲は、トランスミッションが最良のエネルギー効率を示す範囲である。本出願人が注目したのは、トランスミッション全体の最適化には、第２のモードの比の最適な範囲を第１のモードの比の最適な範囲に連続させることが必要なことである。モード変更遊星歯車列の２つの入力の間のドライブチェーンに導入される噛合い比によって、各モードを互いに独立して調節することが可能になる。これにより、ドライブチェーンの２つのピニオンに作用することによって第１のモードの比の最適な範囲に連続するように第２のモードの比の最適な範囲を修正することが可能になり、しかもトランスミッションの他の部品を変更する必要なしに同修正を行うことが可能になる。これにより、例えば、同じ１つのトランスミッションを、様々な駆動装置に合うように適合させることが可能になる。

代替の形態によれば、遊星歯車列の第１の入力は遊星キャリアであり、第２の入力は内歯歯車である。

他の代替形態によれば、ロックアップ手段は、ドッグタイプのシンクロナイザを備える。

一実施形態によれば、シンクロナイザは遊星歯車列と同軸である。

他の実施形態によれば、この装置は、第１の中間ピニオン及び第２の中間ピニオン、ならびにこれらの２つの中間ピニオンの回転をロックすることができるドッグタイプのシンクロナイザがその上に取り付けられたカウンタシャフトと、第１の入力に対して固定された第１のメインピニオンと噛合う第１の中間ピニオンと、第２の入力に対して固定された第２のメインピニオンと噛合う第２の中間ピニオンとを備える。このドライブチェーンは２つの連続する噛合い部を有する。これはさらに、トランスミッションのフレキシビリティを改善する。さらに、フォークによって作動させなければならないシンクロナイザを、トランスミッション上のよりアクセス可能な地点に移動させることが可能になる。これは、例えばモード変更遊星歯車列の内歯歯車の周りにチェーンが嵌められているとき、車両の横断方向に取り付けられたトランスミッションにあるモード変更遊星歯車列の軸に取り付けられた構成要素が、径方向に非常に大きいものであるときに特に有利である。

有利には、シンクロナイザは、平行移動が可能であると共にカウンタシャフトの長手方向のスプラインと協働する本体を備える。第１の中間ピニオンは、カウンタシャフトに固定式に取り付けられている。それにより、径方向に特にコンパクトなシンクロナイザを有することが可能になる。

有利には、シンクロナイザは、第１の中間ピニオンを、ケーシングのみと、又はケーシング及び第２の中間ピニオンと同時に、又は第２の中間ピニオンのみと同期させることができる。トランスミッションの２つの動作モードの間の移行は、モード変更装置が挿入された機械路の速度がゼロのときに起きる。次いで、前記機械路に挿入されたトランスミッション比は、車両を振動させることなく変更することができる。さらに、これにより、モード変更装置が挿入された機械動力伝達路を開くことなしに、一方のトランスミッションモードから他方のモードに切り替えることが常に可能になる。

代替の形態によれば、ブロック手段は、ドライブチェーンを作動させる第２のモードに寄与する構成要素が、第１のモードが作動するときにトルクを伝達しないように、第１の入力をケーシングに直接接続する。本出願人は、モード変更装置が挿入された機械路によって伝達されるトルクが、第１のモードより第２のモードでの方が小さいことに留意している。第１のモードの場合に第２のモードのドライブチェーンを使用しないことにより、このドライブチェーンの構成要素の寸法を縮小することが可能になる。これにより、例えば、シャフトの直径又は歯の組の幅を縮小することが可能になり、トランスミッションの占める空間を縮小することが可能になる。

有利には、ブロック手段は、ケーシング内で軸方向に平行移動するように案内されるすべり歯車と、第１の入力に固定されたフランジとを備える。すべり歯車は、フランジに属するドッグと協働することができる横方向ドッグを備える。

有利には、ロックアップ手段から独立してブロック手段を作動させることができる。これにより、２つのモード間で重なる領域の調節が容易になり、アクチュエータの機械的公差が低減される。

本発明の他の特徴及び利点は、非限定的な例によって表され添付の図面によって示された、いくつかの実施形態の詳細な説明により明らかになるであろう。

本発明による動力分配トランスミッションの概略図である。 本発明の一実施形態による装置を示すトランスミッションの詳細な線図である。 図２の実施形態による装置を通る長手方向断面図である。 本発明の他の実施形態を通る長手方向断面図である。

図１に示すように、動力分配トランスミッションは、燃焼機関ＭＴ、第１の電気機械ＭＥ１、第２の電気機械ＭＥ２及びホイール１に接続されている。実際の適切なトランスミッションは、入力シャフト２、第１の遊星歯車列Ｇ１、第２の遊星歯車列Ｇ２及びモード変更装置４を備え、モード変更装置４は、ブロック手段５及びロックアップ手段６と共に第３の遊星歯車列Ｇ３を備える。トランスミッションはまた、４つのトランスミッション装置７、８、９及び１０も備え、それらのトランスミッション装置７、８、９及び１０は、トランスミッション比が固定され、第２の遊星歯車列Ｇ２と、それぞれ燃焼機関ＭＴ、モード変更装置４、第２の電気機械ＭＥ２及びホイール１との間に挿入される。比が固定の他のトランスミッション装置６ａが、第３の遊星歯車列Ｇ３の２つの入力の間にロックアップ手段６と直列に取り付けられている。

入力シャフト２に伝達されるトルクは、共通回転力結合装置２ａによってトランスミッション装置７と第１の遊星歯車列Ｇ１の間で分割される。トランスミッション装置８及び９からの駆動トルクは、第１の共通回転力結合装置１ａによって合算される。トランスミッションは、１つの動力トランスミッション電気路及び２つの動力トランスミッション機械路を有する。電気路は電気機械ＭＥ１及びＭＥ２を備える。第１の機械路は、第１の遊星歯車列Ｇ１を第１の共通回転力結合装置１ａに接続する。第２の機械路は、第２の共通回転力結合装置２ａを第２の遊星歯車列Ｇ２に接続する。

トランスミッションは動力分配ベースで働く。燃焼機関ＭＴの動力は、機械路及び電気路を介してホイール１に伝達される。機械ＭＥ１又はＭＥ２の一方が、オルタネータとして動作するときは、他方がモータとして動作する。オルタネータによって供給される電気エネルギーとモータによって消費される電気エネルギーとの間の差は、車両のバッテリＢによって蓄積又は供給される。

モード変更装置４のブロック手段５が作動し、且つロックアップ手段６がロックされていないと、第１の遊星歯車列Ｇ１とトランスミッション装置８の間のトランスミッション比は、固定された所与の比を示す。こうした構成は、低速の車両速度に適したトランスミッションの第１の動作モードに対応する。

ロックアップ手段６が作動しブロック手段５がブロックされていないと、モード変更装置４は、動力分配トランスミッションが高速の車両速度に最適な形で動作することができる他のトランスミッション比を示す。モード変更は、機械動力がモード変更装置４を通らないとき、すなわち第３の遊星歯車列Ｇ３の３つの入力が静止しているときに起きる。モード変更の瞬間は、車両のトルク変更の振動によって明らかにされない。さらに、機械式に作動させることができ、係合位置ではエネルギーの分散を引き起こさないという利点を有する、ドッグタイプのシステムを用いてモード変更を行うことができる。

トランスミッションの全ての歯車装置は、（ブロック手段５が作動する）第１の動作モードでは、電気路を通って伝達されるエネルギーの割合が、機関ＭＴとホイールＭ１の間のトランスミッション比のうち低速の車両速度に対応する範囲で最小になるように最適化される。こうした最適化の結果、トランスミッションは、比を無限に変えることができ、同時に、機械エネルギーから電気エネルギーへの変換及びその逆の変換によるエネルギー損失を最小限に抑える。装置６ａにより、トランスミッションの第２の動作モードが、第１のモードの場合の最適な範囲から連続して推移するトランスミッション比の範囲において、電気路を通って伝達されるエネルギーの割合を最適化することが可能な自由度を導入することができる。モード変更装置４に固定比のトランスミッション装置６ａが存在するので、全体のトランスミッションを、非常に広範囲のトランスミッション比においてエネルギーの観点から最適化することが可能になる。

次に、図２を利用して、図１に対応する動力分配トランスミッションを実現するのに使用することができる特定の構造をさらに詳細に説明する。

トランスミッションは主に２つの軸を備え、一方の軸は燃焼機関ＭＴ及び第１の電気機械ＭＥ１を備え、他方の軸は、第２の機械ＭＥ２を備える。トランスミッションは、第１の軸上の左から右に、第１の電気機械ＭＥ１用のドライブシャフト１１と、第１のハブ１２及び第２のハブ１３とを備え、それらのハブ１２、１３は回転可能にドライブシャフト１１の周りに取り付けられている。入力シャフト１４が、ダイナミックダンパ装置１５を備え、そのダイナミックダンパ装置１５は、ドライブシャフト１１と軸方向に位置合わせして燃焼機関ＭＴに接続されている。

第１及び第３の遊星歯車列Ｇ１、Ｇ３は第１の軸と同軸に配置される。遊星歯車列Ｇ１、Ｇ３はそれぞれ、太陽歯車Ｐ１、Ｐ３、遊星歯車Ｓ１及びＳ３、遊星キャリアＰＳ１、ＰＳ３ならびに内歯歯車Ｃ１、Ｃ３を備える。第１のハブ１２は、固定式メインピニオン１６及び遊動メインピニオン１７を備え、遊星キャリアＰＳ３に固定される。太陽歯車Ｐ３及び遊星キャリアＰＳ１は第２のハブ１３に固定される。遊動メインピニオン１７は内歯歯車Ｃ３に固定され、カウンタシャフト１９上で自由に回転するように取り付けられた中間ピニオン１８と噛み合う。カウンタシャフト１９は、２重ドッグタイプのシンクロナイザ２０と、固定式メインピニオン１６と噛み合った状態の固定式中間ピニオン２１とを備える。シンクロナイザ２０は、フォーク２２の作用の下で、中間ピニオン１８か又はトランスミッションのケーシング２４に対して固定されているドッグ２３に、固定式ピニオン２１をロックすることができる。

ブロック手段５は、メインピニオン１６、中間ピニオン１８、シンクロナイザ２０及び固定式ドッグ２３からなる。

次に、トランスミッションの第２の軸の説明を行う。第２の電気機械ＭＥ２のためのドライブシャフト３０と中間シャフト３１は互いに位置合わせされている。同軸の２つの遊星歯車列Ｇ２及びＧ４はそれぞれ、太陽歯車Ｐ２、Ｐ４、遊星歯車Ｓ２及びＳ４、遊星キャリアＰＳ２、ＰＳ４及び内歯歯車Ｃ２、Ｃ４を備える。太陽歯車Ｐ４はドライブシャフト３０に取り付けられている。回転自在に取り付けられたホイール３２は環状要素Ｃ４及びＣ２を備え、チェーン３３によって回転するように内歯歯車Ｃ３に接続されている。太陽歯車Ｐ２は、中間シャフト３１と、チェーン３５によって内歯歯車Ｃ１に接続されたホイール３４とによって回転するように作られる。遊星キャリアＰＳ２は、中間シャフト３１の周りを自由に回転するようにハブ３６ａ上に取り付けられ、ディファレンシャル３６を介してホイールに接続されている。

固定比のトランスミッション装置９は、遊星キャリアＰＳ４が固定されている遊星歯車列Ｇ４からなる。それにより、第２の電気機械ＭＥ２のドライブシャフトと第２の遊星歯車列Ｇ２の内歯歯車Ｃ２との間に、トランスミッション比を導入することが可能になる。

第１の共通回転力結合装置１ａは、３部構成の装置であり、チェーン３３によって回転するように作られた内歯歯車Ｃ２と、第２及び第４の遊星歯車列Ｇ２及びＧ４の遊星歯車からなる。第２の共通回転力結合装置２ａは、３部構成の装置であり、入力シャフト１４によって回転するように作られた内歯歯車Ｃ１と、チェーン３３と、第１の遊星歯車列Ｇ１の遊星歯車からなる。代替の形態では、いかなる種類の共通回転力結合装置も適切である。必要なのは、この装置が少なくとも３つの異なる回転駆動手段によって回転するホイールから構成されることだけである。回転速度は３つの手段に共通であり、それらの手段によって共通のホイールに加えられるトルクの合計はゼロである。

次に図３により、モード変更遊星歯車列Ｇ３の内歯歯車Ｃ３が、その周りを通るチェーン３３を有するとき、シンクロナイザ２０がカウンタシャフト１９上に位置することによりもたらされた省スペースの利点を説明する。実際のところ、トランスミッションが車両の横断方向に取り付けられる場合は、最適化する必要がある空間の要件は長手方向の寸法である。図３は、遊星キャリアＰＳ３と内歯歯車Ｃ３の間の同期の機能が、軸方向ではメインピニオン１６及び１７の幅のみを占めることを示す。

中間ピニオン１９は、ケーシング２４内で２つのころがり軸受に取り付けられる。遊動中間ピニオン１８は、軸スラストころがり軸受４０によってカウンタシャフト１９に沿った平行移動をブロックされる。シャフト１９は長手方向のスプライン４１を備え、スプライン４１はシンクロナイザ２０のシンクロナイザ本体として働く。シンクロナイザ２０はすべり歯車４２を有し、すべり歯車４２はガイドシャフト１９のスプライン４１と直接協働するガイドハブ４３を備える。すべり歯車４２はスカート４４を備え、スカート４４はシャフト１９の周りを軸方向に延び、その一方の端部は径方向に延びるホイール４５に連結され、他方の端部はガイドハブ４３に連結される。ホイールはドッグ４６を備え、ドッグ４６は遊動中間ピニオン１８のドッグ１８ａ又はケーシング２４に固定されたドッグ２３と協働することができる。ドッグ２３とドッグ１８ａの間の軸方向距離は、ドッグ４６の軸方向の長さより短い。

すべり歯車４２の平行移動中に、ドッグ４６は、図３に示すように固定式ドッグ２３のみと協働する位置から、次いでドッグ４６がドッグ２３及び１８ａと同時に協働する共通位置に移動し、最後にドッグ４６がドッグ１８ａのみと協働する位置に至る。ピニオン１８と係合する位置では、すべり歯車２０のスカート４４は軸スラストころがり軸受４０及びピニオン１８のハブの一部分を取り囲む。スカート４４のこうした構成により、ドッグ４６及び１８ａの直径を、チェーン３３とシャフト１９の間の径方向の空の空間より大きくすることができる。さらに、スカート４４により、フォーク２２が、中間ピニオン１８に関してチェーン３３の反対側に位置する軸方向領域に軸方向に移動することが可能になる。したがって、このような構成により、モード変更及びこれらの２つの要素の間のドライブチェーンへの噛合い比の導入に必要な、遊星キャリア３と内歯歯車３とを同時に同期させながら、軸方向の空間要件及び必要な追加的径方向空間を最小限に抑えることができる。

次に図４により、前述の利点の全てを保持しながら、ロックアップ手段６から独立して固定する装置５を作動させることができる、前述の装置の改良形態を説明する。フランジ５０が、遊星キャリアＰＳ３から径方向外側に延び、遊星キャリアＰＳ３の、第１の遊星歯車列Ｇ１と第３の遊星歯車列Ｇ３の間に位置する部分に接続される。フランジ５０はその外周にドッグ５１を有する。環状の形態のすべり歯車５３が、第１の遊星歯車列Ｇ１の内歯歯車Ｃ１を取り囲む。すべり歯車５３は、軸方向スプライン５２を有し、スプライン５２はケーシング２４に属するスプラインと相補的に協働する。すべり歯車５３は、フランジ５０の周囲のドッグ５１と協働することができるように、軸方向に横に延びるドッグ５４を有する。トランスミッションのフォーク２２と同じ軸部分、すなわちチェーン３３と３５の間に位置する図示しないフォークのシステムによって、すべり歯車５３を作動させることができる。

代替形態の実施形態では、すべり歯車５３及び４２は、互いに独立ではなく、同じ１のアクチュエータによって同時に作動する。遊星キャリアＰＳ３を内歯歯車Ｃ３にリンクさせるドライブチェーンの上流へと固定する手段５を移動したことにより、伝達するトルクが小さくなるので、メイン及び中間ピニオン１６、１７、１８及び２１の歯の組の幅を狭くすることが可能になる。さらに、ドッグ４６はドッグ１８ａとだけ協働すればよいので、ホイール４５も更に狭くすることができる。これらの２つの要因により、トランスミッションの軸方向の寸法をさらに縮小することが可能になる。

Claims (10)

1. トランスミッションに固定されるケーシング（２４）と、３つの入力（Ｐ３、ＰＳ３、Ｃ３）を有する遊星歯車列（Ｇ３）と、トランスミッションの第１の動作モードを確立するために選択的に作動させることができる、ケーシング（２４）に対して第１の入力（ＰＳ３）を固定するブロック手段（５）と、作動すると、第１の入力（ＰＳ３）を第２の入力（Ｃ３）に接続することによりトランスミッションの第２の動作モードを確立するロックアップ手段（２０）を備えたドライブチェーンとを備える、動力分配トランスミッションのモード変更装置であって、ドライブチェーンが、２つのピニオン（１６と２１、１７と１８）の少なくとも１つの噛合い部を備えることを特徴とする、モード変更装置。
2. 遊星歯車列の第１の入力が遊星キャリア（ＰＳ３）であり、第２の入力が内歯歯車（Ｃ３）である、請求項１に記載の装置。
3. ロックアップ手段がドッグタイプのシンクロナイザ（２０）を備える、請求項１又は２に記載の装置。
4. シンクロナイザ（２０）が遊星歯車列（Ｇ３）と同軸である、請求項３に記載の装置。
5. 第１の中間ピニオン（２１）及び第２の中間ピニオン（１８）、ならびに２つの中間ピニオン（１８、２１）の回転をロックすることができるドッグタイプのシンクロナイザ（２０）がその上に取り付けられたカウンタシャフト（１９）と、第１の入力（ＰＳ３）に対して固定された第１のメインピニオン（１６）と噛合う第１の中間ピニオン（２１）と、第２の入力（Ｃ３）に対して固定された第２のメインピニオン（１７）と噛合う第２の中間ピニオン（１８）とを備える、請求項３に記載の装置。
6. シンクロナイザ（２０）が、平行移動が可能であると共にカウンタシャフト（１９）の長手方向スプライン（４１）と協働するすべり歯車（４２）を備え、第１の中間ピニオン（２１）がカウンタシャフト（１９）上に固定式に取り付けられている、請求項５に記載の装置。
7. シンクロナイザ（２０）が、第１の中間ピニオン（２１）を、ケーシング（２４）のみと、ケーシング（２４）及び第２の中間ピニオン（１８）と同時に、又は第２の中間ピニオン（１８）のみと同期させることができる、請求項６に記載の装置。
8. ドライブチェーンを作動させる第２のモードに寄与する構成要素が、第１のモードが作動するときにトルクを伝達しないように、ブロック手段（５）が第１の入力（ＰＳ３）をケーシング（２４）に直接接続する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装置。
9. ブロック手段が、ケーシング（２４）内で軸方向に平行移動するように案内されるすべり歯車（５３）と、第１の入力（ＰＳ３）に固定されたフランジ（５０）とを備え、すべり歯車（５３）が、フランジ（５０）に属するドッグ（５１）と協働することができる横方向ドッグ（５４）を備える、請求項８に記載の装置。
10. ロックアップ手段（２０）から独立してブロック手段（５）を作動させることができる、請求項８又は９に記載の装置。

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