JP2018512329A - ハイブリッド車用のベルト駆動連続可変トランスミッションシステム - Google Patents

Abstract

ハイブリッド車用の連続可変トランスミッションシステム（１００）は、２以上の動力源（１０６、１０８）からのトルクを受け取るように適合されるベルト型連続可変トランスミッション（１２０）を備え、ベルト型連続可変トランスミッション（１２０）は、プーリセット（３２、１３４、１３６）の半プーリ（１３２ａ、１３２ｂ；１３４ａ、１３４ｂ；１３６ａ、１３６ｂ）間に画定される幅可変溝にわたって延在するベルト（１３８）によって動作可能に接続される複数のプーリセット（１３２、１３４、１３６）を含み、ベルト（１３８）はベルト締め具（１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ）によって適所に保持され、プーリセット（１３２、１３４、１３６）のうちの２以上が動力源（１０６、１０８）からのトルクを個々に受け取るために駆動プーリ（１３２、１３４）として機能するように適合され、少なくとも１つのプーリセットが駆動プーリ（１３２、１３４）からのトルクを受け取り、トルクを１セットの駆動ホイールに伝達して車両（１００）を走行させるために被動プーリ（１３６）として機能するように適合される。【選択図】図２

Description

本発明は、連続可変トランスミッションシステムに関する。特に、本発明は、ハイブリッド車用のベルト駆動型トランスミッションの連続可変トランスミッションシステムに関する。

通常、トランスミッションシステムは、回転動力源から別の装置への速度およびトルク変換を提供する変速機であり、一般的にはクラッチと駆動シャフトを含む。トランスミッションシステムの最も典型的な使用例は車両であり、トランスミッションは内燃機関の出力を変えてホイールを駆動する。他にも、トランスミッションシステムは、産業、建設、農業、鉱業またはその他の自動車用の機械で一般的に使用される。これらのトランスミッションシステムは１セットの固定歯車比で設計され、トランスミッションはこれらの有限の歯車比間を段階的に変更する。

この欠点を克服するため、最大歯車比と最小歯車比間の無数の有効歯車比をシームレスに変更することができる連続可変トランスミッションシステムが開発されている。こうしたシステムは、突然動き出させることなく、伝達比を連続的に変更するという利点をもたらす。

典型的なベルト駆動連続可変トランスミッションシステムは、それぞれが２つのシーブを有する２つのプーリを含む。ベルトは２つのプーリ間を延在し、各プーリの２つのシーブが間にベルトを挟む。各プーリのシーブとベルト間の摩擦係合が、ベルトとプーリを同時に駆動する。プーリのうちの１つが駆動プーリまたは入力プーリとして機能し、他のプーリ（出力プーリまたは被動プーリ）がベルトを介して駆動プーリによって駆動可能になる。歯車比は、一方のプーリの２つのシーブを相互に近づけ、他方のプーリの２つのシーブを相互に離すことによって変更される。プーリのシーブが変位すると、Ｖ字状断面が一方のプーリでは狭まり、他方のプーリでは広がることで、ベルトが一方のプーリよりも高くなり、他方のプーリよりも低くなる。このため、プーリの有効駆動径が変化して、全体の歯車比を変化させる。

連続可変トランスミッションシステムの分野では、いくつかの試みが成されてきた。米国特許第６１７４２６０号は、被動歯車がトランスミッションチャンバの外部に配置されてトランスミッションチャンバを小型化し、被動歯車の外径を変更することによって連続可変トランスミッションに伝達される駆動力の伝達比を自由に設定することができる連続可変トランスミッションを教示している。

別の米国特許第６８３７８１８号は、油圧制御装置を備えていない連続可変トランスミッションシステムを教示している。トランスミッションシステムは、Ｖ字状溝を画定する２つのディスクをそれぞれ備える２つのプーリセットと、プーリセット間を延在するベルトと、プーリセットの一方のシャフトに接続される前後制御装置と、前後制御装置に接続されるクラッチとを含み、プーリセット、前後制御装置、クラッチに各自の電気機械型アクチュエータが設けられる。

ハイブリッド車の出現で、従来の連続可変トランスミッションシステムは、複数の源から動力を受け取るように適合させる必要が生じた。ハイブリッド車に連続可変トランスミッションシステムを適用するには、電動モータと内燃機関の両方の出力がホイールを駆動するように構成される必要がある。電動モータが低速で車両を駆動するのに利用できる限られた量の動力を供給する一方、高速では、内燃機関からの動力が供給源となる。また、通常、電動モータと内燃機関に接続される共通シャフトが設けられる。よって、上記トランスミッションシステムは、内燃機関と電動モータの両方が同じＲＰＭで常に駆動されるように設計される。その結果、これらの動力源はどちらも異なるＲＰＭで最大トルクを生成するため、トランスミッションシステムの効率が機能上低下する。したがって、従来設計では、動力源の１つのみがどの時点でも最大トルクを生成することができる。

また、最新技術は、２以上の電動モータと補助燃焼機関とを必要とする完全ハイブリッド車用の明確なトランスミッション設計を有する。この設計は複雑でコストがかかり、他の中間ハイブリッド車に競合できない。

米国特許出願第２０１５００３１５０１号は、連続可変トランスミッションを備えるハイブリッド電気車を教示している。ハイブリッド車は第１のセットの駆動ホイールおよび第２のセットの駆動ホイールと、主動力源と、連続可変トランスミッションと第１のセットの駆動ホイールを選択的に連結する、および連結を解除するように構成される前進切断クラッチを有し、動力源からのトルクを第１のセットの駆動ホイールに伝達するように構成されるトランスミッションと、第２のセットの駆動ホイールに動作可能に接続され、トルクを伝達するように構成される補助動力源とを含む。この設計は、どの時点でも同じＲＰＭで１以上の動力源から動力を引き出すように制限されている。

したがって、従来技術の上記欠点を少なくとも部分的に克服する改良連続可変トランスミッションシステムを提供することが必要とされている。

したがって、本発明の主要な目的は、２以上の動力源、すなわち、内燃機関と電動モータから異なるＲＰＭで同時にトルクを受け取ることで、トランスミッションシステムをすべての種類のハイブリッド車に適合させて、内燃機関と電動モータに対して同時に異なる歯車比を可能にすることによって性能と燃費を向上させる連続可変トランスミッションシステムを提供することである。

本発明の別の目的は、燃焼機関が切断されたときに電動モータで駆動しつつ、継続的に制動する制動エネルギー回生を提供するように適合される連続可変トランスミッションシステムを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、様々な速度および様々なトルクで駆動するために複数の入力と複数の出力を必要とする産業機器に適した連続可変トランスミッションシステムを提供することである。

本発明の追加の目的は、簡易な構成を有し、経済的である連続可変トランスミッションシステムを提供することである。

本発明のその他の目的、側面、利点は、以下の説明からさらに明らかになるであろう。

したがって、本発明は、２以上の動力源からのトルクを受け取るように適合されるベルト型連続可変トランスミッションを備えるハイブリッド車用の連続可変トランスミッションシステムを開示しており、ベルト型連続可変トランスミッションは複数のプーリセットを含み、プーリセットは、プーリセットの半プーリ間に画定される幅可変溝にわたって延在するベルトによって動作可能に接続され、ベルトはベルト締め具によって適所に保持され、
２以上のプーリセットが２以上の動力源からのトルクを個々に受け取るために駆動プーリとして機能するように適合され、少なくとも１つのプーリセットが駆動プーリからのトルクを受け取り、トルクをセットの駆動ホイールに伝達して車両を走行させるために被動プーリとして機能するように適合されることによって、ベルト型連続可変トランスミッションは、１以上の動力源から受け取るトルクによって駆動されるように適合され、ベルト型連続可変トランスミッションは複数の出力にわたって少なくとも１つの動力源から動力を提供するように適合される。動力源は内燃機関、電動モータ、燃料電池、圧縮空気機関、高質量フライホイールから選択される。通常、動力源は内燃機関と少なくとも１つの電動モータを含む。電動モータはバッテリに動作可能に接続される。

好ましくは、第１のクラッチユニットは、ベルト型連続可変トランスミッションのプーリセットとの間に設けることができ、第１のクラッチユニットは、内燃機関とプーリセットとの連結を選択的に解除するように適合される。より好ましくは、第２のクラッチユニットは、ベルト型連続可変トランスミッションとセットの駆動ホイールとの連結を選択的に解除するために設けることができる。さらに、電動モータはベルト型連続可変トランスミッションのプーリセットに動作可能に接続される。もしくは、電動モータは、第３のクラッチユニットを介して第２のセットの駆動ホイールにも動作可能に接続され、第３のクラッチユニットは接続を選択的に解除するように適合される。

また、連続可変トランスミッションシステムは、セットの駆動ホイールに追加のトルクを直接伝達するために設けられる補助動力源を備えることができる。

通常、ベルト型連続可変トランスミッションからセットの駆動ホイールにトルクを伝達するために差動装置を設けることができる。

通常、ベルト締め具は、ベルト巻き径の変化に合わせて調節することができる。好ましくは、ベルト締め具は複数のローラを備える。もしくは、ベルト締め具は、ベルト巻き径の変化に合わせるために追加のプーリを備えることができる。トランスミッションシステムは、複数のプーリセットに加えて固定溝プーリを備えることができる。

また、遊星歯車セットは、プーリセットまたは差動装置へのトルクを調節するために電動モータに動作可能に接続して設けることができる。

好ましくは、ベルト型連続可変トランスミッションは、ベルトの巻き径を監視し、それによりベルト締め具を調節するように適合される制御手段を備えることができる。より好ましくは、制御手段は、車両動作データを受信することと、動力源関連データを受信することと、プーリセット移動データを受信することと、トランスミッション効率データを受信することと、ベルト型連続可変トランスミッションの動作を制御することとから選択される少なくとも１つの機能を実行するようにさらに適合させることができる。

本発明は、トルクを伝達するために１セットの駆動ホイールに動作可能に接続される補助動力源を備えたハイブリッド車用の連続可変トランスミッションシステムを開示する。

以下の図面を参照して本発明を説明する。
本発明の連続可変トランスミッションシステムの好適な実施形態の概略図である。 本発明の連続可変トランスミッションシステムの好適な実施形態の概略図である。 本発明の連続可変トランスミッションシステムの別の好適な実施形態の概略図である。 本発明の連続可変トランスミッションシステムのさらに別の好適な実施形態の概略図である。 本発明の連続可変トランスミッションシステムの追加の実施形態の概略図である。 プーリ構造を示すベルト型連続可変トランスミッションの好適な実施形態の概略図である。 プーリ構造を示すベルト型連続可変トランスミッションの好適な実施形態の概略図である。

本明細書に記載の実施形態ならびにその各種特徴と有益な詳細を、非限定的な実施例を参照して以下に説明する。本明細書で使用される実施例は、本明細書に記載の実施形態を実行することができる方法を理解し易くし、当業者に本明細書に記載の実施形態を実施させることを目的とする。したがって、実施例は、本明細書に記載の実施形態の範囲を限定すると解釈すべきである。

具体的な実施形態に関する後述の説明は、本明細書に記載の実施形態の一般的性質を完全に明らかにするため、他人でも現行の知識を適用することによって、様々な用途のため、類概念から逸脱せずに具体的な実施形態を容易に変更および／または改良することができるので、上記の改良および変更は開示される実施形態の等価物の意味と範囲内で理解されるべきであり、それを目的とする。本明細書で採用される表現と文言は、説明を目的とし、限定を目的としていないと理解すべきである。したがって、本明細書に記載の実施形態を好適な実施形態に関して説明したが、当業者であれば、本明細書に記載の実施形態は、本明細書に記載の実施形態の精神と範囲内での変更を伴い実行することができると認識するであろう。

本発明は、２以上の動力源を有する新規なハイブリッド車用の連続可変トランスミッションシステムを企図する。本発明の連続可変トランスミッションシステムは、パラレルハイブリッド、シリーズハイブリッド、シリーズパラレルハイブリッドとして車両を駆動するように適合される。トランスミッションは、複数の回転インプットシャフトを通じて複数の動力入力源に接続され、複数の回転アウトプットシャフトに動力を分散するように設計される。トランスミッションは、インプットシャフトとアウトプットシャフトとの間で無段変速を行うようにさらに適合される。これにより、車両は、電気牽引、機関牽引、ハイブリッド牽引モードなどの異なる動作モード間を迅速に移行することができる。また、トランスミッションは、車両の運転やバッテリの充電などの各種機能に合わせて異なる比で機関動力を分割するように設計される。

本発明に係る連続可変トランスミッションシステムは、２以上の動力源からのトルクを受け取るように適合されるベルト型連続可変トランスミッションを備える。動力源は内燃機関、電動モータ、燃料電池、圧縮空気機関、高質量フライホイールから選択することができる。通常、動力源は内燃機関と少なくとも１つの電動モータを含む。ベルト型連続可変トランスミッションは複数のプーリセットを備える。各プーリセットは２つの半プーリを備え、両プーリは同じ回転軸を中心に搭載される。複数のプーリセットは、プーリセットの半プーリ間に画定される幅可変溝にわたって延在する単一のベルトによって動作可能に接続される。溝幅はプーリセットの半プーリの変位と共に変動して、ベルト巻き径を変更することによって歯車比を変更する。トランスミッションシステムは２以上の幅可変溝プーリセットと一緒に、固定溝プーリまたは簡易ローラをさらに備えることができる。固定（非可変）溝を有するプーリが使用される場合、プーリの巻き径は一定を保ち、残りのプーリセットの巻き径のみが歯車比を調節しながら変動する。ベルトはベルト締め具によって適所に保持される。ベルト締め具は、ベルト巻き径の変化に合わせて調節することができる。ベルト締め具は好ましくは複数の相互に間隔をおいて配置されたローラであり、その上にベルトが巻き付けられる。複数のローラが軸を中心に自由に回転することができ、少なくとも１つのローラは、ベルトの位置を保持し、ベルトの巻き径の変化と共にベルトとプーリセット間の摩擦係合を維持するように移動させられる。もしくは、ベルト締め具は、巻き径の変化と共にベルト位置を保持するために追加の冗長プーリを備えることができる。この追加の冗長プーリは入力または出力と接続されず、その代わりに、ベルトの全体巻き径の変更を相殺するように調節される。

本発明によると、２以上のプーリセットは、動力源からのトルクを個々に受け取る駆動プーリとして機能するように適合され、１以上のプーリセットは、駆動プーリからのトルクを受け取り、セットの駆動ホイールにトルクを伝達して車両を走行させる被動プーリとして機能するように適合される。ゆえに、プーリセットは、駆動プーリまたは被動プーリとして互換可能に機能することができる。したがって、ベルト型連続可変トランスミッションは、１以上の動力源から受け取ったトルクによって駆動させることができる。さらに、機関からの動力は、様々な可変比で分割し、車両を駆動させバッテリを充電することができる。さらに、ベルト型連続可変トランスミッションは、複数の出力にわたって複数の歯車比で単一の動力源から同時に動力を分割するように適合される。

また、本発明は、補助動力源、通常、セットの駆動ホイールにトルクを直接供給することによって、ベルト型連続可変トランスミッションからのトルクを追加する電動モータを提供する。もしくは、ベルト型連続可変トランスミッションは連結を解除することができ、車両は補助動力源のみから受け取ったトルクによって駆動することができる。

添付図面の図１および２は本発明の好適な実施形態を示し、この実施形態は全体を符号１００で表す。実施形態１００は車両構造１０１と１セットの前側駆動ホイール１０２を示す。トルクは実施形態１００では前側ホイールに伝達される。連続可変トランスミッションシステムは、内燃機関１０６と第１の電動モータ１０８という２つの動力源からのトルクを受け取るように適合される。内燃機関１０６は、燃料を受け取るために燃料タンク１０４に動作可能に接続され、第１の電動モータ１０８は、電気エネルギーを受け取るためにバッテリ１１８に動作可能に接続される。機関１０６は燃料を燃焼させて機械エネルギーを生成し、第１の電動モータ１０８は電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、この機械エネルギーはベルト型連続可変トランスミッション１２０に伝達される。機関１０６からの機械エネルギーは、第１の機関インプットシャフト１１０を介して機関１０６から伝達されるように適合される。第１のクラッチユニット１１２は、機関１０６とベルト型連続可変トランスミッション１２０を連結する、および連結を解除するために機関１０６とベルト型連続可変トランスミッション１２０との間に設けられる。機関１０６がベルト型連続可変トランスミッション１２０と連結されると、機械エネルギーは、第２の機関インプットシャフト１１４を介してベルト型連続可変トランスミッション１２０の第１のプーリセット１３２に伝達される。第１の電動モータ１０８は、モータインプットシャフト１１６によって第２のプーリセット１３４に動作可能に接続される。

第１の電動モータ１０８は通常、バッテリ１１８から得られた電気エネルギーによって駆動される固定ステータおよびロータアセンブリを有する。ロータアセンブリはモータインプットシャフト１１６に接続される。第２の機関インプットシャフト１１４およびモータインプットシャフト１１６は様々な速度で回転することによって、ベルト型連続可変トランスミッション１２０に様々なトルクを伝達するように適合される。機関１０６からのトルクが第１のプーリセット１３２に伝達され、第１の電動モータ１０８からのトルクが第２のプーリセット１３４に伝達される。トルクがベルト型連続可変トランスミッション１２０によって結合されて、第３のプーリセット１３６を介して第１のアウトプットシャフト１２２に伝達される。インプットシャフトおよびアウトプットシャフトは回転シャフトまたはフライホイールである。よって、第１のプーリセット１３２と第２のプーリセット１３４は両方とも駆動プーリとして機能し、第３のプーリセット１３６は被動プーリとして機能する。

第１のアウトプットシャフト１２２は、第３のプーリセット１３６と第２のクラッチユニット１２４を接続する。第２のアウトプットシャフト１２８はクラッチユニット１２４と差動装置１３０を接続する。クラッチユニット１２４は、トランスミッション１２０を差動装置１３０および駆動ホイール１０２と選択的に連結する、あるいは連結を解除する。補助動力源は第２の電動モータ１２６によって設けられる。第２の電動モータ１２６の構造は第１の電動モータ１０８と類似する。第２の電動モータ１２６は第２のアウトプットシャフト１２８に動作可能に接続される。モータ１２６のロータは第２のアウトプットシャフト１２８に搭載される。第２のクラッチユニット１２４は、ベルト型連続可変トランスミッション１２０をセットの駆動ホイール１０２と連結させる、あるいは連結を解除させる。第２のクラッチユニット１２４が連結されると、第２の電動モータ１２６からのトルクに加えて、ベルト型連続可変トランスミッション１２０からのトルクが、差動装置１３０を介して第２のアウトプットシャフト１２８によって駆動ホイール１０２に伝達される。この構造により、車両はシリーズパラレルまたはパラレルハイブリッドとなる。もしくは、クラッチユニット１２４が連結を解除されると、ベルト型連続可変トランスミッション１２０は第２のアウトプットシャフト１２８から連結を解除され、その場合、車両は、第２のアウトプットシャフト１２８と動作可能に連携する第２の電動モータ１２６のみによって駆動される。この構造では、機関１０６と第１の電動モータ１０８は個別に動作し続けることができ、車両をシリーズハイブリッドとする。

ベルト型連続可変トランスミッション１２０は図２に詳細に示す。トランスミッション１２０は、第１のプーリセット１３２、第２のプーリセット１３４、第３のプーリセット１３６の３つのプーリセットを備える。各プーリセットは、同じ回転軸を中心に搭載される２つの半プーリ（１３２ａおよび１３２ｂ、１３４ａおよび１３４ｂ、１３６ａおよび１３６ｂ）を含む。プーリセット１３２、１３４および１３６の回転軸はそれぞれ符号１４４、１４６および１４８で示す。３つのプーリセットは単一のベルト１３８によって動作可能に接続される。ベルト１３８は、プーリセットの半プーリ間に画定される溝の周囲に巻き付けられる。溝幅はプーリセットの半プーリの移動と共に変動する。ベルトは外面１４０と内面１４２を有する。好適な構造では、ベルトは、内面１４２がプーリセットと接触するようにプーリセットの周囲に巻き付けられる。

３つのプーリセットを使用することによって、本発明は、２つのプーリが通常使用される従来のベルト型連続可変トランスミッションとは全く異なる独自設計のベルト型連続可変トランスミッション１２０を開示している。しかしながら、ベルト１３８の位置を維持するため、３つのローラ（１５０ａ、１５０ｂおよび１５０ｃ）が使用される。この構造では、ローラ（１５０ａ、１５０ｂおよび１５０ｃ）は中心軸の近傍に位置する。好適な構造では、ベルトの外面１４０はローラ（１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ）の周囲に巻き付けられる。少なくとも１つのローラ（１５０ａ、１５０ｂおよび１５０ｃ）は、ベルト巻き径の変化に合わせて移動可能であり、動作中のベルト位置とプーリとの摩擦係合とを維持する。溝幅は半プーリの一方または両方の変位によって変更することができる。ベルト１３８は常にプーリセットに接触するため、回転軸からのベルトの距離が有効巻き半径を成す。この距離は、半プーリの移動を近づける、あるいは遠ざけることによって変更される。半プーリ間の空間が増大すると、ベルト１３８が回転軸に近づくことによって有効巻き半径を低減する。半プーリ間の空間が減少すると、ベルト１３８が回転軸から遠ざかることによって、有効巻き半径を増加する。巻き半径が変更すると、歯車比が変更される。

ベルト１３８を所与に線形移動させる場合、プーリの回転速度は巻き半径の減少と共に上昇し、その逆もまた可である。したがって、速度比、ひいては第１のプーリセット１３２と第２のプーリセット１３４間の歯車比は、第１のプーリセット１３２と第２のプーリセット１３４の巻き半径の比に比例する。同じことが第３のプーリセット１３６にも当てはまる。

本発明の連続可変トランスミッションシステムの別の好適な実施形態は、添付図面の図３に示し、この実施形態は全体を符号２００で表す。実施形態２００は全ホイール駆動動作である。実施形態２００は、車両構造２０１、１セットの前側駆動ホイール２０２、１セットの後側駆動ホイール２０３を示す。実施形態２００では、前側駆動ホイール２０２と後側駆動ホイール２０３の両方が、ベルト型連続可変トランスミッション２２０からのトルクを受け取るように適合される。ベルト型連続可変トランスミッション２２０の構成は、実施形態１００に記載するトランスミッション１２０と類似する。

連続可変トランスミッションシステム２００は、内燃機関２０６と第１の電動モータ２０８からのトルクを受け取るように適合される。内燃機関２０６は燃料を受け取るため燃料タンク２０４に動作可能に接続され、第１の電動モータ２０８は、電気エネルギーを受け取るためにバッテリ２１８に動作可能に接続される。機関２０６は燃料を燃焼させて機械エネルギーを生成し、第１の電動モータ２０８は電気エネルギーを機械エネルギーに変換する。この機械エネルギーがベルト型連続可変トランスミッション２２０に伝達される。機関２０６からの機械エネルギーは、第１の機関インプットシャフト２１０を介して機関２０６から伝達されるように適合される。第１のクラッチユニット２１２は、機関２０６とベルト型連続可変トランスミッション２２０を連結させる、および連結を解除させるために、機関２０６とベルト型連続可変トランスミッション２２０との間に設けられる。機関２０６がベルト型連続可変トランスミッション２２０と連結されると、機械エネルギーは第２の機関インプットシャフト２１４を介してベルト型連続可変トランスミッション２２０の第１のプーリセットに伝達される。第１の電動モータ２０８は、モータインプットシャフト２１６によってベルト型連続可変トランスミッション２２０の第２のプーリセットに動作可能に接続される。

機関２０６からのトルクが第１のプーリセットに伝達され、第１の電動モータ２０８からのトルクが第２のプーリセットに伝達される。トルクはベルト型連続可変トランスミッション２２０によって結合され、第３のプーリセットを介して第１のアウトプットシャフト２２２に伝達される。

第１のアウトプットシャフト２２２は第３のプーリセットを第２のクラッチユニット２２４に接続する。第２のアウトプットシャフト２２８は第２のクラッチユニット２２４と差動装置２３０を接続する。第２のクラッチユニット２２４は、トランスミッション２２０と差動装置２３０および駆動ホイール２０２を選択的に連結する、あるいは連結を解除する。補助動力源２２６は第２のアウトプットシャフト２２８に動作可能に接続される。補助動力源２２６は第２の電動モータである。電動モータ２２６のロータは第２のアウトプットシャフト２２８に搭載される。第２のクラッチユニット２２４は、ベルト型連続可変トランスミッション２２０をセットの駆動ホイール２０２および補助動力源２２６と連結させる、あるいは連結を解除させる。第２のクラッチユニット２２４が連結されると、第２の電動モータ２２６からのトルクに加えて、ベルト型連続可変トランスミッション２２０からのトルクが第１の差動装置２３０を介して第２のアウトプットシャフト２２８によって駆動ホイール２０２に伝達される。もしくは、クラッチユニット２２４が連結を解除されると、ベルト型連続可変トランスミッション２２０は第２のアウトプットシャフト２２８との連結を解除され、その場合、車両は、第２のアウトプットシャフト２２８と動作可能に連携する第２の電動モータ２２６のみによって駆動される。この構造では、機関２０６と第１の電動モータ２０８は、補助動力源２２６および前側駆動ホイール２０２と無関係に動作し続けることができる。

第１の電動モータ２０８は、第２の差動装置２３６を介して第３のアウトプットシャフト２３４によってセットの後側駆動ホイール２０３に動作可能に接続される。第３のクラッチユニット２３２は第３のアウトプットシャフト２３４に沿って設けられる。第３のクラッチユニット２３２により、第１の電動モータ２０８をセットの後側駆動ホイール２０３から遮断することができる。連結された第１の電動モータ２０８は、セットの後側駆動ホイール２０３にトルクを供給することによって車両を駆動する。また、第１の電動モータ２０８は、ベルト型連続可変トランスミッション２２０にもトルクを供給する。

添付図面の図４は本発明に係る連続可変トランスミッションシステムのさらに別の好適な実施形態を示し、この実施形態は全体を符号３００で表す。実施形態３００は、３３８、３４４、３４０、３４２の４つのプーリセットを有するベルト型連続可変トランスミッション３２０を示す。内燃機関３０６は第１のプーリセット３３８に動作可能に接続される。内燃機関３０６からのトルクは第１の機関インプットシャフト３１０に伝達される。第１のクラッチユニット３１２は、機関３０６とベルト型連続可変トランスミッション３２０とを連結する、および連結を解除するため、第１の機関インプットシャフト３１０に沿って機関３０６とベルト型連続可変トランスミッション３２０の第１のプーリセット３３８との間に設けられる。機関３０６がベルト型連続可変トランスミッション３２０と連結されると、トルクは第２の機関インプットシャフト３１４を介してベルト型連続可変トランスミッション３２０の第１のプーリセット３３８に伝達される。

第１の電動モータ３０８は、モータインプットシャフト３１６によって第２のプーリセット３４４に動作可能に接続され、トルクを提供する。実施形態３００では、第１のプーリセット３３８および第２のプーリセット３４４は駆動プーリとして機能する。機関３０６からのトルクと第１の電動モータ３０８からのトルクが結合されて、第３のプーリセット３４０と第４のプーリセット３４２を駆動する。よって、第３のプーリセット３４０と第４のプーリセット３４２は実施形態３００では被動プーリとして機能する。プーリセット３３８、３４４、３４０、３４２は、単一のベルト３４６によって動作可能に接続される。ベルトは、ベルト締め具（図４には示さず）によって位置決めされる。

第３のプーリセット３４０は、第１のアウトプットシャフト３２２によってトルクを伝達する。第１のアウトプットシャフト３２２は第３のプーリセットを第２のクラッチユニット３２４に接続する。第２のアウトプットシャフト３２８は第２のクラッチユニット３２４と差動装置３３０を接続する。クラッチユニット３２４は、トランスミッション３２０と差動装置３３０を選択的に連結する、あるいは連結を解除する。第２の電動モータ３２６は第２のアウトプットシャフト３２８に動作可能に接続される。第２のクラッチユニット３２４は、ベルト型連続可変トランスミッション３２０を１セットの前側駆動ホイール、補助動力源、電動モータ３２６と連結させる、あるいは連結を解除する。第２のクラッチユニット３２４が連結されると、第２の電動モータ３２６からのトルクに加えて、ベルト型連続可変トランスミッション３２０からのトルクが、第１の差動装置３３０を介して第２のアウトプットシャフト３２８によって駆動ホイールに伝達される。第４のプーリセット３４２は、第２の差動装置３３６を介して第３のアウトプットシャフト３３４によって１セットの後側駆動ホイールにトルクを伝達することによって、すべてのホイール駆動動作を実行する。第３のクラッチユニット３４８は、第４のプーリセット３４２と第２の差動装置３３６を連結する、および連結を解除するために、第３のアウトプットシャフト３３４に沿って設けられる。

添付図面の図５は本発明に係る連続可変トランスミッションシステムの追加の好適な実施形態を示し、この実施形態は全体を符号４００で表す。実施形態４００は高速電動モータに適する。内燃機関４０６はベルト型連続可変トランスミッション４２０の第１のプーリセット４３２に動作可能に接続される。内燃機関４０６からのトルクは第１の機関インプットシャフト４１０を介して伝達される。第１のクラッチユニット４１２は、機関４０６とベルト型連続可変トランスミッション４２０を連結する、および連結を解除するために、第１の機関インプットシャフト４１０に沿って機関４０６とベルト型連続可変トランスミッション４２０の第１のプーリセット４３２との間に設けられる。機関４０６がベルト型連続可変トランスミッション４２０と連結されると、トルクは第２の機関インプットシャフト４１４を介してベルト型連続可変トランスミッション４２０の第１のプーリセット４３２に伝達される。

第１の電動モータ４０８は第１のモータインプットシャフト４１６に動作可能に接続される。第１の電動モータ４０８は高速モータである。第１の遊星歯車セット４４０はモータインプットシャフト４１６に沿って設けられる。第１の電動モータ４０８のロータは、第１の遊星歯車セット４４０の太陽歯車４４２に動作可能に接続される。遊星枠４４４は静止して保持される。第１の遊星歯車セット４４０の輪歯車４４６は第２のモータインプットシャフト４１８に動作可能に接続される。第２のモータインプットシャフト４１８は、ベルト型連続可変トランスミッション４２０の第２のプーリセット４３６に動作可能に接続される。第１の電動モータ４０８からのトルクは、第１の遊星歯車セット４４０を介して第２のプーリセット４３６に伝達される。

第１のプーリセット４３２および第２のプーリセット４３６からのトルクが結合されて、第３のプーリセット４３４を駆動する。第３のプーリセット４３４は第１のアウトプットシャフト４２２によってトルクを伝達する。第１のアウトプットシャフト４２２は第３のプーリセットを第２のクラッチユニット４２４と接続する。第２のアウトプットシャフト４２８は第２のクラッチユニット４２４と差動装置４３０を接続する。第２のクラッチユニット４２４は、トランスミッション４２０と差動装置４３０を選択的に連結する、あるいは連結を解除する。第２の電動モータ４２６は第２のアウトプットシャフト４２８に動作可能に接続される。第２の電動モータ４２６も高速モータである。第２のクラッチユニット４２４は、ベルト型連続可変トランスミッション４２０を１セットの前側駆動ホイールおよび第２の電動モータ４２６と連結させる、あるいは連結を解除させる。第２のクラッチユニット４２４が連結されると、第２の電動モータ４２６からのトルクに加えて、ベルト型連続可変トランスミッション４２０からのトルクが第１の差動装置４３０を介して第２のアウトプットシャフト４２８によって駆動ホイールに伝達される。第２の遊星歯車セット４５０は、第２のアウトプットシャフト４２８に沿って第２の電動モータ４２６に動作可能に連携して設けられる。第２の電動モータ４２６のロータは、第２の遊星歯車セット４５０の太陽歯車４５２に動作可能に接続される。遊星枠４５４は静止して保持される。第２の遊星歯車セット４５０の輪歯車４５６は第２のアウトプットシャフト４２８に動作可能に接続される。

添付図面の図６Ａおよび６Ｂは、プーリ構造を示すベルト型連続可変トランスミッションを示す。図６Ａに示す好適な実施形態５００では、ベルトの内面５１６がプーリセット５０８、５１０および５１２に巻き付けられる。ベルトの内面５１６は、プーリセット５０８、５１０および５１２に接触したままである。３つのローラ５１８はベルト位置を維持するために設けられる。ローラ５１８は、ベルトの外面５１４に沿って中心軸の近傍に配置される。ベルトの外面５１４はローラ５１８の周囲に巻き付けられる。ローラ５１８のうちの少なくとも１つは調節可能である。ローラ５１８は軸を中心に回転可能である。ベルト型連続可変トランスミッション５００は、１以上のセンサ５０２と、マイクロコントローラ５０４と、移動コントローラ５０６とを有する制御手段を含む。プーリセットの半プーリの変位を監視するために、１以上のセンサ５０２がプーリセットに動作可能に連携して設けられる。このデータはリアルタイムでマイクロコントローラ５０４に送られて、ベルト位置を維持するように１以上のローラ５１８を調節するため、移動コントローラ５０６に信号を送信する。制御手段は、車両動作データを受信することと、動力源関連データを受信することと、プーリセット移動データを受信することと、トランスミッション効率データを受信することと、ベルト型連続可変トランスミッションの動作をさらに制御することとを含む機能を実行するようにさらに適合させることができる。

ベルト型連続可変トランスミッションの別の好適な実施形態６００を図６Ｂに示す。実施形態６００では、６つのローラ６１２が設けられる。ベルトの外面６０８はプーリセット６０２、６０４、６０６の周囲に巻き付けられ、ベルトの内面６１０はローラ６１２（図示）の周囲に巻き付けられる。連続するローラ６１２間に画定される空間６１４は動作中に調節される。

本発明のさらに別の好適な実施形態では、トランスミッションシステムは、２以上の幅可変溝プーリセットと共に固定溝プーリまたは簡易ローラをさらに備えることができ、動作中、固定（非可変）溝プーリの巻き径は一定を保ち、幅可変溝プーリセットの巻き径のみが歯車比を調節しつつ変動する。

本発明の原理を、例示の実施形態１００を参照して以下に説明するが、これは本発明の範囲と精神を制限すると解釈すべきではない。

Ｉ）車両が機関１０６によって駆動されるとき：
本動作モードでは、車両は機関１０６のみからの動力によって駆動される。第１の電動モータ１０８および第２の電動モータ１２６は動作していないため、バッテリは使われない。第１のクラッチユニット１１２が連結される。機関１０６が第１のプーリセット１３２を介してベルト型連続可変トランスミッション１２０を駆動することによって、他のプーリセットを駆動する。その後、トルクはベルト１３８によって、第２のプーリセット１３４および第３のプーリセット１３６に伝達される。第３のプーリセット１３６は第１のアウトプットシャフト１２２を駆動する。第２のアウトプットシャフト１２８を介して差動装置１３０にトルクを伝達するように、第２のクラッチユニット１２４が連結される。それにより、差動装置１３０はセットの前側ホイール１０２を駆動する。歯車比は、第１のプーリセット１３２と第３のプーリセット１３６を調節することによって制御される。第１のプーリセット１３２と第３のプーリセット１３６でのベルトの相対巻き半径がトランスミッションの所望の歯車比を形成するように、プーリセットの半プーリが調節される。第１の電動モータ１０８は使用されないため、第２のプーリセット１３４の設定は無関係である。

ＩＩ）機関１０６が車両を駆動し、バッテリを充電するとき：
本動作モードでは、機関１０６が車両を駆動し、バッテリ１１８も充電する。第１の電動モータ１０８および／または第２の電動モータ１２６は、バッテリ１１８を充電する発電機として機能する。第１のクラッチユニット１１２が連結される。機関１０６は第１のプーリセット１３２を通じてベルト型連続可変トランスミッション１２０を駆動することによって、他のプーリセットを駆動する。その後、トルクはベルト１３８によって第２のプーリセット１３４と第３のプーリセット１３６に伝達される。第２のプーリセット１３４はモータインプットシャフト１１６を介して第１の電動モータ１０８を駆動する。第２のクラッチユニット１２４が連結されて、差動装置１３０を介してトルクを駆動ホイール１０２に伝達する。したがって、機関１０６からのトルクは、第２のプーリセット１３４と第３のプーリセット１３６を通じて、モータインプットシャフト１１６と第１のアウトプットシャフト１２２間で分割される。第１のアウトプットシャフト１２２からのトルクはクラッチユニット１２４を介して第２のアウトプットシャフト１２８を駆動し、差動装置１３０をさらに駆動する。

ＩＩＩ）機関１０６が単にバッテリを充電するとき：
本動作モードでは、車両は静止している。第２のクラッチユニット１２４が連結を解除されるため、第１のアウトプットシャフト１２２および第２のアウトプットシャフト１２８が分離される。したがって、第１のアウトプットシャフト１２２は車速と関係なく回転することができる。第１のクラッチユニット１１２が連結される。機関１０６は第１のプーリセット１３２を通じてベルト型連続可変トランスミッション１２０を駆動することによって、他のプーリセットを駆動する。第１のプーリセット１３２は第２のプーリセット１３４および第３のプーリセット１３６を駆動する。第２のプーリセット１３４はモータインプットシャフト１１６を介して第１の電動モータ１０８を駆動し、第１の電動モータ１０８は機械エネルギーを電気エネルギーに変換するために発電機として機能する。巻き半径は、機関１０６と第１の電動モータ１０８が最適ＲＰＭで駆動されるように調節することができる。

ＩＶ）車両が電動モータによって駆動されるとき：
本動作モードでは、車両は第１の電動モータ１０８および／または第２の電動モータ１２６によって駆動することができる。第２の電動モータ１２６を使用して車両を駆動すると、第２のクラッチユニット１２４が連結されて、ベルト型連続可変トランスミッション１２０、機関１０６、第１の電動モータ１０８が駆動ホイール１０２から分離される。第２の電動モータ１２６はバッテリ１１８からの充電を使用し、第２のアウトプットシャフト１２８、ひいては差動装置１３０を通じて駆動ホイール１０２を動作させる。

第１の電動モータ１０８と第２の電動モータ１２６の両方が使用されると、第２のクラッチユニット１２４が連結される。第１のクラッチユニット１１２が連結を解除されるため、機関１０６はベルト型連続可変トランスミッション１２０に接続されない。両モータはバッテリ１１８から充電される。第１の電動モータ１０８は第２のプーリセット１３４を駆動し、さらに第１のプーリセット１３２と第３のプーリセット１３６を駆動する。第１のアウトプットシャフト１２２は第３のプーリセット１３６を通じて駆動される。第１の電動モータ１０８のトルクは第２の電動モータ１２６のトルクと結合されて、車両を駆動する。

Ｖ）車両がパラレルハイブリッドとして走行するとき：
本動作モードでは、車両は３つすべての動力源、すなわち、機関１０６、第１の電動モータ１０８、第２の電動モータ１２６の結合トルクによって駆動される。第１のクラッチユニット１１２と第２のクラッチユニット１２４の両方が連結される。機関１０６が第１のプーリセット１３２を駆動し、第１の電動モータ１０８が第２のプーリセット１３４を駆動する。結合トルクが第３のプーリセット１３６を駆動し、次に、第１のアウトプットシャフト１２２を駆動する。第２の電動モータ１２６のトルクが第２のアウトプットシャフト１２８で追加される。この結合トルクがホイール１０２を駆動する。
ＶＩ）車両がシリーズパラレルハイブリッドとして走行するとき：

本動作モードでは、機関１０６と電動モータのうちの１つが車両を駆動するように動作する一方で、他の電動モータは発電機として機能してバッテリ１１８を充電する。第１の電動モータ１０８が発電機として機能し、第２の電動モータ１２６が車両を駆動すると仮定する。第１のクラッチユニット１１２が連結される。機関１０６は第１のプーリセット１３２を通じてベルト型連続可変トランスミッション１２０を駆動することによって、他のプーリセットを駆動する。第２のプーリセット１３４が第１の電動モータ１０８にトルクを伝達して、バッテリ１１８を充電する。第２のクラッチユニット１２４も連結される。第３のプーリセット１３６が第１のアウトプットシャフト１２２を駆動する。第２の電動モータ１２６のトルクが第２のアウトプットシャフト１２８で追加される。よって、第２の電動モータ１２６からの結合トルクとＩＣＥ１０６からのトルクがホイール１０２を駆動する。

ＶＩＩ）車両がシリーズハイブリッドとして走行するとき：
本動作モードでは、第２のクラッチユニット１２４の連結が解除される、よって、機関１０６、第１の電動モータ１０８、ベルト型連続可変トランスミッション１２０が、第２の電動モータ１２６の動作から隔離される。第１のクラッチユニット１１２が連結される。機関１０６は第１のプーリセット１３２を通じてベルト型連続可変トランスミッション１２０を駆動することによって、他のプーリセットを駆動する。第２のプーリセット１３４は、第１の電動モータ１０８にトルクを伝達してバッテリ１１８を充電する。第２の電動モータ１２６は、バッテリ１１８から充電されて、第２のアウトプットシャフト１２８を通じて車両を駆動する。

ＶＩＩＩ）回生制動モード：回生制動は、車両の移動からの機械エネルギーを電気エネルギーに変換することによって達成することができる。電動モータは本モードでは発電機として使用される。モータの一方または両方を使用して、機械エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。第２の電動モータ１２６のみを発電機として使用すれば、第２のクラッチユニット１２４の連結が解除される。これにより、ベルト型連続可変トランスミッション１２０が第１のアウトプットシャフト１２２から分離される。よって、差動装置１３０は第２のアウトプットシャフト１２８のみを駆動する。第１の電動モータ１０８はバッテリ１１８を充電しない。

第２のクラッチユニット１２４が連結されると、車両の運動からのトルクは第２のアウトプットシャフト１２８を介して第１のアウトプットシャフト１２２に伝達されることによって、トランスミッション１２０に伝達される。したがって、機械エネルギーはトランスミッション１２０の３つすべてのプーリに伝達される。第１のクラッチユニット１１２は連結が解除されたままである。したがって、機関１０６は切断される。よって、第２のプーリセット１３４に伝達された機械エネルギーは、シャフト１１６を通じて電動モータ１０８にさらに伝達される。このようにして、第１の電動モータ１０８はバッテリ１１８を充電する。したがって、電動モータ１２６および１０８はバッテリ１１８を充電することができる。

本明細書全体にわたって、「備える」という文言または「備えて」などの変形は、記載される要素、整数、またはステップ、あるいは要素、整数、またはステップの群を含むことを示唆するものであって、その他の要素、整数、またはステップ、あるいは要素、整数、またはステップの群を排除することを示唆するものではないと理解される。

「少なくとも」または「少なくとも１つ」という表現の使用は、本発明の実施形態で、所望の目的または結果のうちの１以上を達成するために使用される際、１以上の要素、成分、または量の使用を示唆する。

様々な物理的パラメータ、寸法、量に関して言及される数値は単に概算であり、明細書内の記載が反しない限り、パラメータ、寸法、または量に付与される数値よりも高い／低い値も本発明の範囲に属すると企図される。

本発明の実施形態は幅広い用途に適用可能であり、上に開示した実施形態以外の実施形態を開発することができる。最も好適な実施形態とその使用を例示のために本明細書に記載し、従来技術を超える本発明の利点を示す。本発明は、これらの具体的な実施形態またはその特定の用途に限定されない。よって、本明細書に記載の発明の形式は単に例示として捉えるべきであり、本発明の範囲から逸脱せずに他の実施形態を選択することができる。また、本発明の範囲内の追加の変更および変形は当業者にとって自明であり、本発明に記載の構造に対する様々な変形は本発明の範囲に属すると理解すべきである。

Claims (18)

1. ハイブリッド車用の連続可変トランスミッションシステムであって、２以上の動力源からトルクを受け取るように適合されるベルト型連続可変トランスミッションを備え、前記ベルト型連続可変トランスミッションが複数のプーリセットを含み、前記プーリセットが、前記プーリセットの半プーリ間に画定される幅可変溝にわたって延在するベルトによって動作可能に接続され、前記ベルトがベルト締め具によって適所に保持され、
   ２以上のプーリセットが、２以上の動力源からのトルクを個々に受け取るために駆動プーリとして機能するように適合され、少なくとも１つのプーリセットが、前記駆動プーリからのトルクを受け取り、セットの駆動ホイールに前記トルクを伝達して前記車両を走行させるために被動プーリとして機能するように適合されることによって、前記ベルト型連続可変トランスミッションが、前記動力源の１以上から受け取るトルクによって駆動されるように適合され、前記ベルト型連続可変トランスミッションが、複数の出力にわたって前記動力源のうちの少なくとも１つから動力を提供するように適合されるシステム。
2. 前記動力源が内燃機関、電動モータ、燃料電池、圧縮空気機関、高質量フライホイールなどから選択される、請求項１による連続可変トランスミッションシステム。
3. 前記動力源が内燃機関と少なくとも１つの電動モータを含む、請求項２による連続可変トランスミッションシステム。
4. 第１のクラッチユニットが、前記内燃機関と前記ベルト型連続可変トランスミッションの前記プーリセットとの間に設けられ、前記第１のクラッチユニットが、前記内燃機関と前記プーリセットの連結を選択的に解除するように適合される、請求項３による連続可変トランスミッションシステム。
5. 前記電動モータがバッテリに動作可能に接続される、請求項３による連続可変トランスミッションシステム。
6. 前記電動モータが、前記ベルト型連続可変トランスミッションの前記プーリセットに動作可能に接続される、請求項３による連続可変トランスミッションシステム。
7. 第２のクラッチユニットが、前記ベルト型連続可変トランスミッションと前記セットの駆動ホイールとの間の連結を選択的に解除するために設けられる、請求項１による連続可変トランスミッションシステム。
8. 前記電動モータが、第３のクラッチユニットを介して前記セットの駆動ホイールに動作可能に接続され、前記第３のクラッチユニットが、前記接続を選択的に解除するように適合される、請求項３による連続可変トランスミッションシステム。
9. 補助動力源が、前記セットの駆動ホイールに追加のトルクを直接伝達するために設けられる、請求項１による連続可変トランスミッションシステム。
10. 差動装置が、前記ベルト型連続可変トランスミッションから前記セットの駆動ホイールに前記トルクを伝達するために設けられる、先行する請求項のいずれかによる連続可変トランスミッションシステム。
11. 前記ベルト締め具が、前記ベルト巻き径の変化に合わせて調節可能である、請求項１による連続可変トランスミッションシステム。
12. 前記ベルト締め具が複数のローラを備える、請求項１１による連続可変トランスミッションシステム。
13. 前記ベルト締め具が、前記ベルト巻き径の変化に合わせるために追加のプーリを備える、請求項１１による連続可変トランスミッションシステム。
14. 前記トランスミッションシステムが固定溝プーリを備える、請求項１による連続可変トランスミッションシステム。
15. 前記プーリセットまたは前記差動装置への前記トルクを調節するために前記電動モータと動作可能に接続される遊星歯車セットが設けられる、先行する請求項のいずれかによる連続可変トランスミッションシステム。
16. 前記ベルト型連続可変トランスミッションが、前記ベルトの巻き径を監視して、それにより前記ベルト締め具を調節するように適合される制御手段を備える、請求項１による連続可変トランスミッションシステム。
17. 前記制御手段が、車両動作データを受信することと、動力源関連データを受信することと、プーリセット移動データを受信することと、トランスミッション効率データを受信することと、前記ベルト型連続可変トランスミッションの動作を制御することとから選択される少なくとも１つの機能を実行するようにさらに適合される、請求項１６による連続可変トランスミッションシステム。
18. トルクを伝達するために１セットの駆動ホイールに動作可能に接続される補助動力源を備える前記ハイブリッド車用連続可変トランスミッションシステム。

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