JP2018513321A

JP2018513321A - 車両用トランスミッションシステム

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Publication number: JP2018513321A
Application number: JP2017550619A
Authority: JP
Inventors: ラーナデー，アトゥール
Original assignee: ラーナデー，アトゥール
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2016-04-16
Publication date: 2018-05-24
Also published as: WO2016170458A2; EP3286031B1; US10618398B2; US20180257474A1; WO2016170458A3; EP3286031A2

Abstract

車両用トランスミッションシステム（１００）は、同心的に配置され、露出部を有する複数の入力シャフトの少なくとも１セット（１１０および１１６）と、入力シャフトの一端にあり、入力シャフトをパワーソースに接続するクラッチ手段（１０８および１１４）と、入力シャフトに伝達可能であり、車輪のセットにパワーを伝える出力シャフト（１１８）と、入力シャフトの露出部上に、離間した平行配置で配置される入力ギア（１０２および１０４）と、入力ギア間に配置され、入力シャフトをそれぞれの入力ギアにロックするドグクラッチ手段（１２４および１２６）と、出力シャフト（１１８）上に、離間した平行配置で配置され、入力ギアと駆動関係を持って噛み合い、入力ギアによって入力シャフトから出力シャフトにパワーを伝達するように構成されている複数のドライブギア（１２０）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車用トランスミッションシステムに関する。

近年、ハイブリッド車は、排気ガス排出を減らし、車両の燃料効率を改善するメリットに加えられる勢いを得ている。これにより、これらの車両は車両による二酸化炭素排出量を減らす点で有用である。

燃料消費およびパフォーマンスについて車両をより効率的にする狙いで特にハイブリッド車用の様々なトランスミッションが設計されている。しかし、大多数の一般的なトランスミッションシステムは、最高仕様の購入者のニッチ範囲向けに開発されている。

ハイブリッド車用の一般的なトランスミッションシステムは、内燃機関（ＩＣＥ）と電気モータ／ジェネレータとを備える。これらのトランスミッションシステムは、トランスミッションが単一の入力を得て、車輪に出力を提供するＩＣＥ駆動車と類似の技術を用いる。これらの車両は、電気モータが低い能力を持つ車両であるので、マイルドハイブリッドとしても一般的に知られている。モータは、エンジンとトランスミッションとの間に配置され、そのトルクをエンジンのトルクに付加するように構成されている。合成トルクはトランスミッションからディファレンシャルを通って車輪に伝達される。

米国特許第５９４３９１８号にはこのようなハイブリッドパワートレインシステムが開示されている。システムは、内燃機関と、内燃機関に連結されるトランスミッションドライブシャフトおよび複数のギア比で駆動されるトランスミッションドリブンシャフトを含むトランスミッションと、トランスミッションドライブシャフトと連結され、トランスミッションのシフト中にドライブシャフトの回転をドリブンシャフトと同期させる電気モータ／ジェネレータとを備える。

これらのトランスミッションシステムでは、ＩＣＥと電気モータとが同じ毎分回転数で作動することが必要である。ＩＣＥと電気モータとは異なる毎分回転数でこれらの最大トルクを発生するので、これは折衷的な設計である。したがって、この動作では、エンジンまたは電気モータの一方が最大トルクを発揮することができる。

また、ブレーキエネルギ回生が広範囲の速度にわたって実現されないと、ブレーキがかけられる場合にバッテリの再充電が制限される。同じ制限はＩＣＥのクルージング中にバッテリが充電される必要がある場合に生じる。ＩＣＥと電気モータとは、同じ毎分回転数で作動するので、トランスミッションがより高いギアで連結されるときには電気モータの速度は低毎分回転数に低下し、これにより、バッテリを再充電する効率が低下する。したがって、前記構成により、運転中の柔軟性が低下する。

ｅ−ＣＶＴトランスミッションとして知られている別のタイプのトランスミッションシステムがフルハイブリッド車またはプラグインハイブリッド車向けに開発されている。前記トランスミッションシステムはＩＣＥと２つの電気モータとを備える。電気モータは、車をより長い距離、駆動するより高い能力を持つものである。これらのトランスミッションシステムは、プラネタリギアセットのようなパワー分割デバイスを用い、ＩＣＥと電気モータとに接続される。

米国特許出願第２０１４０３７８２５９号には、このようなハイブリッド電気自動車用トランスミッションシステムが開示されている。トランスミッションシステムは、エンジンに接続される入力シャフトと、トランスミッションハウジング上の第１および第２のモータ／ジェネレータと、トランスミッションハウジングに接続される回転要素、第１のモータ／ジェネレータに接続される別の回転要素、および入力シャフトに接続される第３の回転要素を有する、入力シャフト上の第１のプラネタリギアセットと、トランスミッションハウジングに接続される回転要素（別の回転要素は第２のモータ／ジェネレータに接続される）、および出力ギアに接続される第３の回転要素を有する、入力シャフト上の第２のプラネタリギアセットとを備える。

電気モータは、車両を駆動する異なるトルクを発生するのにパワーエレクトロニクスを使用することによって制御される。このようなトランスミッションでは、一般的に、ＩＣＥは要求された実際のパワーにかかわりなく高い速度状態にされる。

さらに、この場合、ＩＣＥと電気モータとは縦置きで動作しなければならず、トランスミッションを電気モータ単独またはＩＣＥ単独によって取り扱うことができない。さらに、前記構成では、機能するトランスミッションに２つの電気モータを設けることになる。これらのトランスミッションに関する別の制限は、制動エネルギを回生するのに用いるモードである。ブレーキエネルギ回生は、車両速度の狭い範囲でのみ可能である。また、広い速度範囲にわたってブレーキエネルギ回生を実現するためにＩＣＥをオンにすることは現実的ではない。

同様の制限が電気自動車に用いられる一般的なトランスミッションシステムに存在する。また、これらの設計の両方に存在する複雑さは大規模製造を阻害し、これにより、製造のコストを上昇させる。ハイブリッド車および電気自動車の技術の利点を完全に利用することを可能にするために、既知のトランスミッションシステムの前記の欠点を解決し、ハイブリッド車および電気自動車を含む様々な車両に適合するトランスミッションシステムを開発することが必要である。

本発明の目的は、エンジンと電気モータ／ジェネレータとを独立して操作し、これにより、累積トルクをトランスミッションに提供するという利点を持つハイブリッド車用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、エンジンと電気モータ／ジェネレータとの継ぎ目のない切り替えを提供するハイブリッド車用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、広範囲の速度にわたるブレーキエネルギ回生を提供するハイブリッド車用トランスミッションシステムを提供することである。

本発明のさらなる目的は、経済的かつ効率的であり、燃料を節約するハイブリッド車用トランスミッションシステムを提供することである。

本発明の他の目的および利点は、本発明の範囲を限定することを意図しない添付の図とともに読まれる場合に、以下の記載からより明らかになる。

したがって、本発明は、パワーソースからパワーを受ける複数の入力シャフトの少なくとも１つのセットであって、前記複数の入力シャフトは、一方が他方の中にある状態で同心的に配置され、内側シャフトが外側シャフトに対して拡張して前記入力シャフトの各々の少なくとも一部を露出させる、複数の入力シャフトの少なくとも１つのセットと、
前記入力シャフトの一端に設けられ、前記入力シャフトを前記パワーソースに選択的に接続するクラッチ手段と、
前記入力シャフトと動作可能に伝達可能な状態で設けられ、トランスミッションから出力されるパワーを少なくとも１セットの車輪に伝える少なくとも１つの出力シャフトと、
前記入力シャフトの各々の露出部上に、離間した平行配置で配置される少なくとも１つの入力ギアであって、前記入力ギアの各々はトランスミッションギア比を構成する異なるピッチ円直径を持つ、少なくとも１つの入力ギアと、
前記入力シャフトの各々の露出部に配置され、前記入力シャフトの各々をそのそれぞれの入力ギアに選択的にロックするように構成されているドグクラッチ手段と、
前記出力シャフト上に、離間した平行配置で配置され、前記入力ギアと駆動関係を持って動作可能に噛み合い、前記入力ギアによって前記入力シャフトから前記出力シャフトにパワーを伝達するように構成されている複数のドライブギアと
を備える車両用トランスミッションシステムであって、
パワーが前記複数の入力シャフトのいずれかを通じてそのそれぞれの入力ギアに伝達される場合に、前記ドグクラッチ手段は、少なくとも２つの入力シャフトをそのそれぞれの入力ギアとロックするように構成され、これにより、連続的なギアシフトに対して前記トランスミッションが整えられる、車両用トランスミッションシステムを開示する。

本発明に係れば、前記パワーソースは、内燃機関、電気モータ、燃料電池、圧縮空気エンジン、高質量フライホイールなどから選択される少なくとも１つのソースを含む。

典型的には、本発明に係れば、少なくとも１つの入力シャフトは、それ自体で、異なるピッチ円直径を持つ１つ以上の入力ギアを支えており、前記入力ギアの各々は前記ドライブギアの１つと動作可能に噛み合わされる。

好ましくは、本発明に係れば、各々のドライブギアは、異なるピッチ円直径を持つ。

より好ましくは、本発明に係れば、パワーソースは、差動構成を介してクラッチユニットによって車輪のセットに動作可能に接続される。

さらに、本発明に係れば、前記入力シャフトへのパワーを調節するプラネタリギアセットが、パワーソースと前記クラッチ手段との間に設けられる。

これの代わりに、本発明に係れば、ギア回転数を前記入力シャフトに伝達する複数のギア要素が、パワーソースと前記入力シャフトとの間に設けられる。好ましくは、本発明に係れば、前記複数のギア要素は、ギア歯配置によって動作可能に噛み合わされる２つ以上のギア車輪の少なくとも１セットを備える。さらに、前記複数のギア要素からのパワーを伝達するのを選択的に中断するクラッチユニットが設けられる。

好ましくは、本発明に係れば、前記トランスミッションシステムを選択的に連結するさらなるクラッチ手段が前記出力シャフトの一端に設けられる。

さらに、本発明に係れば、さらなるパワーを直接車輪のセットに伝達する補助パワーソースが設けられる。典型的には、本発明に係れば、前記補助パワーソースは、前記トランスミッションシステムに対して直列配置で配置される。

本発明に係れば、前記トランスミッションシステムおよび前記補助パワーソースから選択される少なくとも１つの手段からパワーを車輪のセットに伝達する差動構成が設けられる。

好ましくは、本発明に係れば、個々のパワーソースは駆動輪の各セットを駆動する。

これの代わりに、本発明に係れば、前記入力シャフトの少なくとも１つは、パワーを車輪の少なくとも１セットに伝達するように構成されている。

以下の図面を利用して、以下本発明を説明する。

本発明に係るトランスミッションシステムの好ましい実施の形態の概略図を示す。本発明に係る、エンジン、電気モータおよび駆動輪の１つに対するトランスミッションシステムの好ましい配置の概略図を示す。本発明に係る、全輪駆動動作のトランスミッションシステムの別の好ましい配置の概略図を示す。本発明に係る、プラネタリギアセットを用いるトランスミッションシステムのさらに別の好ましい配置の概略図を示す。本発明に係る、複数のギア要素を用いるトランスミッションシステムのまたさらに別の好ましい配置の概略図を示す。

本明細書中の実施の形態および様々な特徴およびこれらの有用な詳細は、以下の記載に限定しない実施の形態を参照して説明される。本明細書中の例は、本明細書中の実施の形態を実施し得る手法の理解を容易にし、さらに当業者が本明細書中の実施の形態を実施するのを可能にすることのみを意図する。したがって、例は、本明細書中の実施の形態の範囲を限定するものと解釈するべきではない。

特定の実施の形態の以下の記載は、他者が、現在の知識を適用することによって、包括的な概念を逸脱しない範囲でこのような特定の実施の形態を容易に修正することができ、かつ／またはこのような特定の実施の形態を様々な用途に適応させることができる本明細書中の実施の形態の包括的な性質をきわめて完全に明らかにし、したがって、このような適応および修正は、開示されている実施の形態の均等物の意味で、かつその範囲で理解するものとする。ここで用いられている語法または用語は説明目的のものであり、限定するものではないと当然解する。したがって、本明細書中の実施の形態が好ましい実施の形態に関して記載されている際には、本明細書に記載されている実施の形態の精神の範囲において、また実施の形態の範囲内で、修正をともなって本明細書中の実施の形態を実施することができると当業者は認識するはずである。

本発明では、車両用トランスミッションシステムを想定する。本発明に係るトランスミッションシステムは、パワーソースからパワーを受ける複数の入力シャフトの少なくとも１つのセットを備える。パワーソースは、内燃機関、電気モータ、燃料電池、圧縮空気エンジン、高質量フライホイールなどから選択される少なくとも１つのソースである。パワーソースは、差動構成を介してクラッチユニットによって車輪のセットに動作可能に接続される。

複数の入力シャフトは、一方が他方の中にある状態で同心的に配置され、内側シャフトが外側シャフトに対して拡張して入力シャフトの各々の少なくとも一部を露出させる。入力シャフトをパワーソースに選択的に接続するクラッチ手段が入力シャフトの一端に設けられる。トランスミッションシステムは、入力シャフトと動作可能に伝達可能な状態で設けられ、トランスミッションから出力されるパワーを少なくとも１セットの車輪に伝える少なくとも１つの出力シャフトを備える。出力シャフトは典型的には入力シャフトに実質的に平行に配置される。

トランスミッションシステムは、入力シャフトの各々の露出部上に、離間した平行配置で配置される少なくとも１つの入力ギアを備える。入力シャフトの少なくとも１つは、それ自体で、１つ以上の入力ギアを支えている。入力ギアは、トランスミッションギア比を定める異なるピッチ円直径を持つ。トランスミッションシステムは、入力シャフトの各々の露出部に配置されるドグクラッチ手段を含む。ドグクラッチ手段は、入力シャフトの各々をそのそれぞれの入力ギアに選択的にロックするように構成されている。トランスミッションシステムは、出力シャフト上に、離間した平行配置で配置される複数のドライブギアをさらに含む。典型的には、ドライブギアの各々は、異なるピッチ円直径を持ってもよい。複数のドライブギアは、入力ギアと駆動関係を持って動作可能に噛み合うように構成されている。このようにして、ドライブギアは、入力ギアによって入力シャフトから出力シャフトにパワーを伝達するように構成されている。

本発明のトランスミッションシステムは、パワーが複数の入力シャフトのいずれかを通じてそのそれぞれの入力ギアに伝達される場合に、少なくとも２つの入力シャフトをそのそれぞれの入力ギアとロックするようにドグクラッチ手段が構成され、これにより、連続的なギアシフトに対してトランスミッションが整えられるように設計されている。ギアシフトは典型的には上へのギアシフトと下へのギアシフトとを含む。

トランスミッションシステムは、出力シャフトの一端に配置されるさらなるクラッチ手段を含む。さらなるクラッチ手段は、選択的に、トランスミッションシステムを連結し、車輪のセットからトランスミッションシステムを切断するように構成されている。したがって、さらなるクラッチ手段が切断されるとき、トランスミッションシステムは切り離される。好ましくは、さらなるパワーを直接車輪のセットに伝達する補助パワーソースを設ける。より好ましくは、トランスミッションシステムが切断されるときであっても、パワーを補助パワーソースによって車輪のセットに伝達することができるように、補助パワーソースをトランスミッションシステムに対して直列に配置する。典型的には、トランスミッションシステムおよび補助パワーソースからパワーを車輪のセットに伝達する差動構成を設ける。

本発明のトランスミッションシステムは、個々のパワーソースが駆動輪の各セットを駆動するように構成することができる。また、パワーを車輪のセットのいずれかに伝達する出力シャフトとして動作するように複数の入力シャフトのいずれかを構成することができる。

さらに、本発明のトランスミッションシステムはプラネタリギアセットを備えてもよい。前記入力シャフトへのパワーを調節するプラネタリギアセットをパワーソースと複数の入力シャフトの端にあるクラッチ手段との間に設けてもよい。

別の実施の形態では、本発明のトランスミッションシステムは複数のギア要素を備えてもよい。ギア回転数を入力シャフトに伝達する複数のギア要素をパワーソースと複数の入力シャフトとの間に設けてもよい。複数のギア要素は、ギア歯配置によって動作可能に噛み合わされる２つ以上のギア車輪の少なくとも１セットを備える。複数のギア要素からのパワーの伝達を選択的に中断するクラッチユニットを設けてもよい。

本発明は、添付の図面に示されている好ましい実施の形態を用いて以下に詳細に説明される。実施の形態は、例示に過ぎず、本発明の領域または範囲をなんらかのものに限定にするものとして解釈するべきではない。

添付の図面の図１は、トランスミッションシステムの好ましい実施の形態を示し、トランスミッションシステムは、符号１００によって図１において包括的に参照されている。トランスミッションシステム１００は、複数の入力シャフトの第１のセット１１０と、複数の入力シャフトの第２のセット１１６とを備える。複数の入力シャフトの第１のセット１１０は、３つの入力シャフト、すなわち、１１０ａ，１１０ｂおよび１１０ｃを備え、３つの入力シャフトは、内側シャフトが外側シャフトに対して拡張して入力シャフトの各々の一部を露出させる、言わば、入力シャフト１１０ｂが入力シャフト１１０ａを越えて延び、入力シャフト１１０ｃが入力シャフト１１０ｂを越えて延びるような同心的手法で一方が他方の中にある状態で配置される。同様に、複数の入力シャフトの第２のセット１１６もまた、３つの入力シャフト、すなわち、１１６ａ，１１６ｂおよび１１６ｃを備え、３つの入力シャフトは、内側シャフトが外側シャフトに対して拡張して入力シャフトの各々の一部を露出させる、言わば、入力シャフト１１６ｂが入力シャフト１１６ａを越えて延び、入力シャフト１１６ｃが入力シャフト１１６ｂを越えて延びるような同心的手法で一方が他方の中にある状態で配置される。

第１のクラッチ手段１０８は第１のクラッチハウジング１０６に収容される。複数の入力シャフトの第１のセット１１０からの各入力シャフトは、第１のクラッチ手段１０８中でクラッチに動作可能に接続される。実施の形態１００に示されているように、クラッチ１０８ａは入力シャフト１１０ａに動作可能に接続され、クラッチ１０８ｂは入力シャフト１１０ｂに動作可能に接続され、クラッチ１０８ｃは入力シャフト１１０ｃに動作可能に接続される。第１のクラッチ手段１０８は、複数の入力シャフトの第１のセット１１０をパワーソース（図１に示されていない）に接続するように構成されている。

第２のクラッチ手段１１４は第２のクラッチハウジング１１２に収容される。複数の入力シャフトの第２のセット１１６からの各入力シャフトは、第２のクラッチ手段１１４中でクラッチに動作可能に接続される。実施の形態１００に示されているように、クラッチ１１４ａは入力シャフト１１６ａに動作可能に接続され、クラッチ１１４ｂは入力シャフト１１６ｂに動作可能に接続され、クラッチ１１４ｃは入力シャフト１１６ｃに動作可能に接続される。第２のクラッチ手段１１４は、複数の入力シャフトの第２のセット１１６をパワーソース（図１に示されていない）に接続するように構成されている。

複数の入力ギア１０２が、複数の入力シャフトの第１のセット１１０の入力シャフトの各々の露出部上に、離間した平行配置で配置される。好ましい実施の形態１００では、２つの入力ギア１０２ａおよび１０２ｂが入力シャフト１１０ａに配置され、２つの入力ギア１０２ｃおよび１０２ｄが入力シャフト１１０ｂに配置され、２つの入力ギア１０２ｅおよび１０２ｆが入力シャフト１１０ｃに配置される。入力ギア１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｅおよび１０２ｆの各々は、異なるピッチ円直径を持ち、異なるギアを可能にする。

ドグクラッチの第１のセット１２４は、複数の入力シャフトの第１のセット１１０に配置され、１つのドグクラッチが、入力シャフトの各々上で支えられる２つの入力ギア間に位置する。ドグクラッチ１２４ａは入力シャフト１１０ａ上で入力ギア１０２ａおよび１０２ｂ間に位置する。ドグクラッチ１２４ｂは入力シャフト１１０ｂ上で入力ギア１０２ｃおよび１０２ｄ間に位置する。ドグクラッチ１２４ｃは入力シャフト１１０ｃ上で入力ギア１０２ｅおよび１０２ｆ間に位置する。

複数の入力ギア１０４が、複数の入力シャフトの第２のセット１１６の入力シャフトの各々の露出部上に、離間した平行配置で配置される。好ましい実施の形態１００では、２つの入力ギア１０４ａおよび１０４ｂが入力シャフト１１６ａに配置され、２つの入力ギア１０４ｃおよび１０４ｄが入力シャフト１１６ｂに配置され、２つの入力ギア１０４ｅおよび１０４ｆが入力シャフト１１６ｃに配置される。入力ギア１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅおよび１０４ｆの各々は、異なるピッチ円直径を持ち、異なるギアを可能にする。

ドグクラッチの第２のセット１２６は、複数の入力シャフトの第２のセット１１６に配置され、１つのドグクラッチが、入力シャフトの各々上で支えられる２つの入力ギア間に位置する。ドグクラッチ１２６ａは入力シャフト１１６ａ上で入力ギア１０４ａおよび１０４ｂ間に位置する。ドグクラッチ１２６ｂは入力シャフト１１６ｂ上で入力ギア１０４ｃおよび１０４ｄ間に位置する。ドグクラッチ１２６ｃは入力シャフト１１６ｃ上で入力ギア１０４ｅおよび１０４ｆ間に位置する。ドグクラッチは、適所で入力シャフトをロックするように構成されている。

複数の入力シャフトの第１のセット１１０と複数の入力シャフトの第２のセット１１６とは、離間した実質的に平行な構成で配置される。出力シャフト１１８が、複数の入力シャフトの第１のセット１１０と複数の入力シャフトの第２のセット１１６との間で実質的に平行に位置する。複数のドライブギア１２０が出力シャフト１１８上に離間した平行配置で設けられる。ドライブギアの各々は２つの入力ギアと駆動関係を持って動作可能に噛み合うように構成されている。ドライブギア１２０は出力シャフト１１８に固定的に取り付けられる。ドライブギア１２０ａは、入力シャフト１１０ａ上の入力ギア１０２ａおよび入力シャフト１１６ａ上の入力ギア１０４ａと駆動関係を持って動作可能に噛み合う。ドライブギア１２０ｂは、入力シャフト１１０ａ上の入力ギア１０２ｂおよび入力シャフト１１６ａ上の入力ギア１０４ｂと駆動関係を持って動作可能に噛み合う。ドライブギア１２０ｃは、入力シャフト１１０ｂ上の入力ギア１０２ｃおよび入力シャフト１１６ｂ上の入力ギア１０４ｃと駆動関係を持って動作可能に噛み合う。ドライブギア１２０ｄは、入力シャフト１１０ｂ上の入力ギア１０２ｄよび入力シャフト１１６ｂ上の入力ギア１０４ｄと駆動関係を持って動作可能に噛み合う。ドライブギア１２０ｅは、入力シャフト１１０ｃ上の入力ギア１０２ｅおよび入力シャフト１１６ｃ上の入力ギア１０４ｅと駆動関係を持って動作可能に噛み合う。ドライブギア１２０ｆは、入力シャフト１１０ｃ上の入力ギア１０２ｆおよび入力シャフト１１６ｃ上の入力ギア１０４ｆと駆動関係を持って動作可能に噛み合う。ドライブギア１２０の各々は異なるピッチ円直径を持つ。

ドライブギア１２０は、入力ギア（１０２および１０４）を介して入力シャフト（１１０および１１６）から出力シャフト１１８にパワーを伝達するように構成されている。選択的に、車輪のセットとトランスミッションシステム１００を連結し切断するさらなるクラッチ手段１２２が出力シャフト１１８の一端に設けられる。

本発明の好ましい実施の形態１００は、複数の入力シャフト（１１０および１１６）の各々のセット上に６つのギアを備える。実施の形態１００では、複数の入力シャフトの第１のセット１１０において、１速ギアおよび４速ギアは入力シャフト１１０ａ上の入力ギア１０２ａおよび１０２ｂによって提供され、２速ギアおよび５速ギアは入力シャフト１１０ｂ上の入力ギア１０２ｃおよび１０２ｄによって提供され、３速ギアおよび６速ギアは入力シャフト１１０ｃ上の入力ギア１０２ｅおよび１０２ｆによって提供される。同様に、複数の入力シャフトの第２のセット１１６において、１速ギアおよび４速ギアは入力シャフト１１６ａ上の入力ギア１０４ａおよび１０４ｂによって提供され、２速ギアおよび５速ギアは入力シャフト１１６ｂ上の入力ギア１０４ｃおよび１０４ｄによって提供され、３速ギアおよび６速ギアは入力シャフト１１６ｃ上の入力ギア１０４ｅおよび１０４ｆによって提供される。

この構成により、ギアの迅速なシフトアップまたはシフトダウンが提供される。複数の入力シャフト（１１０，１１６）は複数の入力ギア（１０２，１０４）に常時動作可能に接続されることはないが、それぞれ、複数の入力シャフト（１１０，１１６）と複数の入力ギア（１０２，１０４）とはドグクラッチ（１２４および１２６）によって選択的に連結される。

複数の入力シャフトの第１のセット１１０は、第１のクラッチ手段１０８を通じてパワーソースに動作可能に接続され、さらに入力ギア１０２を通じてドライブギア１２０を介して出力シャフト１１８と動作可能に接続する。同様に、複数の入力シャフトの第２のセット１１６は、第２のクラッチ手段１１４を通じてパワーソースに動作可能に接続され、さらに入力ギア１０４を通じてドライブギア１２０を介して出力シャフト１１８と動作可能に接続する。典型的には、複数の入力シャフトの２つのセット、すなわち１１０および１１６は、異なるパワーソースに動作可能に接続される。好ましい実施の形態１００により、出力シャフト１１８へのパワーソースの独立した連結が提供される。これの代わりに、複数の入力シャフトの２つのセットに加えて、さらなるパワーソースが含まれる場合、複数の入力シャフトの第３のセットおよび複数の入力シャフトの第４のセットを含むように本実施の形態をさらに拡張することができる。

パワーソース（図１に図示せず）が１速ギアで出力シャフト１１８と連結されることになる場合、ドグクラッチ１２４ａは入力ギア１０２ａをロックし、この結果、入力シャフト１１０ａは入力ギア１０２ａとロックされ、クラッチ１０８ａは第１のクラッチハウジング１０６に押しつけられ、これにより、クラッチ１０８ａを介してパワーソースから入力シャフト１１０ａにパワーが伝達される。このパワーはさらにドグクラッチ１２４ａ、入力ギア１０２ａおよびドライブギア１２０ａを介して出力シャフト１１８に伝達され、これにより、１速ギアで内燃機関からパワーが得られる。

ドグクラッチ１２４ａが入力ギア１０２ａとロックされると、この結果、ドグクラッチ１２４ｂおよび１２４ｃは入力ギア１０２ｃおよび１０２ｅとそれぞれ噛み合い、これにより、トランスミッションシステム１００が２速ギアおよび３速ギアに即座にシフトアップする準備がなされる。１速ギアから２速ギアへのシフトアップを行なうために、クラッチ１０８ａを切断し、クラッチ１０８ｂを連結する。これとは別に、１速ギアから３速ギアにシフトアップするために、クラッチ１０８ａを切断し、クラッチ１０８ｃを連結する。

２速ギア（入力ギア１０２ｃおよびクラッチ１０８ｂと連結される）で車両が走行する間、ドグクラッチ１２４ａおよび１２４ｃは入力ギア１０２ａおよび１０２ｅとそれぞれロックされ続ける。このようにして、それぞれのクラッチと連結することで、３速ギアへの即座のシフトアップまたは１速ギアへの即座のシフトダウンが可能になる。同様に、３速ギア（入力ギア１０２ｅおよびクラッチ１０８ｃと連結される）で車両が走行する間、ドグクラッチ１２４ｃは入力ギア１０２ｅとロックされてパワーを出力シャフト１１８に伝達する。ドグクラッチ１２４ｂは入力ギア１０２ｃとロックされ続け、２速ギアへの即座のシフトダウンが可能になる。また、ドグクラッチ１２４ａは入力ギア１０２ａから外されて、入力ギア１０２ｂと噛み合わされ、これにより、入力シャフト１１０ａが入力ギア１０２ｂとロックされ、車が３速ギアで走行する間に４速ギアに対してトランスミッションシステム１００が整えられる。

同様に、トランスミッションシステム１００は、４速ギア、５速ギアおよび６速ギアにわたって操作することができる。車両が４速ギアで走行する間に、この場合も、ドグクラッチ１２４ｂおよび１２４ｃが５速ギアおよび３速ギアをそれぞれ連結する一方で、クラッチ１０８ａのみを連結する。車両が５速ギアで走行する間に、この場合も、ドグクラッチ１２４ａおよび１２４ｃが４速ギアおよび６速ギアをそれぞれ連結する一方で、クラッチ１０８ｂのみを連結する。車両が６速ギアで走行する間に、この場合も、ドグクラッチ１２４ａおよび１２４ｂが４速ギアおよび５速ギアをそれぞれ連結する一方で、クラッチ１０８ｃのみを連結する。

複数の入力シャフトの第２のセット１１６、入力ギア１０４、ドグクラッチ１２６および第２のクラッチ手段１１４は同様に動作する。したがって、この構成により、ギアの即座のシフトアップおよびシフトダウンが提供される。

この好ましい実施の形態では、６つのギアを有するトランスミッションシステム１００が示されている。しかし、他の異なる仕様が可能である。また、車両の選択に応じてギアの配置を変更することもできる。トランスミッションシステム１００は異なるパワーソースとともに独立して動作するように構成されており、したがって、たとえば、内燃機関または電気モータを異なる速度でかつ最適の効率で動作させる完全な柔軟性が提供される。また、内燃機関伝達または電気モータ伝達のためにシステム１００を部分的に実施することができる。さらに、本発明に係れば、車両に動力を与えるために複数のこのようなパワーソースを同時に用いることができる。

添付の図面の図２は、内燃機関２３２、電気モータ２３６、補助パワーソース２４０、差動構成２４２および車輪のセット２４４を有する構成の図１の好ましい実施の形態を示し、本実施の形態は、符号２００によって図２において包括的に参照されている。実施の形態２００では、第１のクラッチ手段２０８を介して内燃機関２３２と動作可能に伝達可能な状態にある複数の入力シャフトの第１のセット２１０が設けられ、第２のクラッチ手段２１４を介して電気モータ２３６と動作可能に伝達可能な状態にある複数の入力シャフトの第２のセット２１６が設けられる。複数の入力シャフトの第１のセット２１０に合計６つの入力ギア、すなわち、２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄ，２０２ｅおよび２０２ｆが設けられ、１速ギア（入力ギア２０２ａ）および４速ギア（入力ギア２０２ｂ）は複数の入力シャフトの第１のセット２１０の入力シャフト２１０ａにマウントされ、２速ギア（入力ギア２０２ｃ）および５速ギア（入力ギア２０２ｄ）は複数の入力シャフトの第１のセット２１０の入力シャフト２１０ｂにマウントされ、３速ギア（入力ギア２０２ｅ）および６速ギア（入力ギア２０２ｆ）は複数の入力シャフトの第１のセット２１０の入力シャフト２１０ｃにマウントされる。同様に、電気モータ２３６をともなう複数の入力シャフトの第２のセット２１６のアセンブリのための類似の構成が設けられる。複数の入力シャフトの第２のセット２１６に合計６つの入力ギア、すなわち、２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ，２０４ｅおよび２０４ｆが設けられ、１速ギア（入力ギア２０４ａ）および４速ギア（入力ギア２０４ｂ）は複数の入力シャフトの第２のセット２１６の入力シャフト２１６ａにマウントされ、２速ギア（入力ギア２０４ｃ）および５速ギア（入力ギア２０４ｄ）は複数の入力シャフトの第２のセット２１６の入力シャフト２１６ｂにマウントされ、３速ギア（入力ギア２０４ｅ）および６速ギア（入力ギア２０４ｆ）は複数の入力シャフトの第２のセット２１６の入力シャフト２１６ｃにマウントされる。

第１のクラッチ手段２０８は第１のクラッチハウジング２０６に収容され、入力シャフト２１０ａはクラッチ２０８ａに動作可能に接続され、入力シャフト２１０ｂはクラッチ２０８ｂに動作可能に接続され、入力シャフト２１０ｃはクラッチ２０８ｃに動作可能に接続される。複数の入力シャフトの第１のセット２１０は、エンジンシャフト２２８によって第１のクラッチ手段２０８を介して、燃料タンク２３４に接続される内燃機関２３２からエネルギを受ける。

第２のクラッチ手段２１４は第２のクラッチハウジング２１２に収容され、入力シャフト２１６ａはクラッチ２１４ａに動作可能に接続され、入力シャフト２１６ｂはクラッチ２１４ｂに動作可能に接続され、入力シャフト２１６ｃはクラッチ２１４ｃに動作可能に接続される。複数の入力シャフトの第２のセット２１６は、モータシャフト２３０によって第２のクラッチ手段２１４を介して電気モータ２３６からエネルギを受ける。バッテリは、符号２４１によって示されている。

ドグクラッチ２２４ａ，２２４ｂおよび２２４ｃの第１のセットは、複数の入力シャフトの第１のセット２１０の入力シャフト２１０ａ，２１０ｂおよび２１０ｃにそれぞれ配置される。ドグクラッチ２２６ａ，２２６ｂおよび２２６ｃの第２のセットは、複数の入力シャフトの第２のセット２１６の入力シャフト２１６ａ，２１６ｂおよび２１６ｃにそれぞれ配置される。ドグクラッチ２２４および２２６の動作は実施の形態１００について説明されているのと同様である。

複数の入力シャフトの第１のセット２１０の入力ギア２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄ，２０２ｅおよび２０２ｆはそれぞれ、出力シャフト２１８のドライブギア２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄ，２２０ｅおよび２２０ｆと動作可能に伝達可能な状態で設けられる。複数の入力シャフトの第２のセット２１６の入力ギア２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ，２０４ｅおよび２０４ｆはそれぞれ、出力シャフト２１８のドライブギア２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄ，２２０ｅおよび２２０ｆと動作可能に伝達可能な状態で設けられる。両側とも、すなわち、内燃機関２３２側の複数の入力シャフトの第１のセット２１０、および電気モータ２３６側の複数の入力シャフトの第２のセット２１６の動作は、上記の好ましい実施の形態１００について説明されているのと類似している。ただし、両側とも、個々に動作するように構成されている。

実施の形態２００では、内燃機関２３２および電気モータ２３６からのパワーは出力シャフト２１８で合成される。出力シャフト２１８と動作可能に伝達可能な状態にあるさらなるクラッチ手段２２２が設けられる。さらなるクラッチ手段２２２はトランスミッションを連結または切断するように構成されている。さらなるクラッチ手段２２２はさらにエンドシャフト２３８に接続される。補助パワーソース２４０がエンドシャフト２３８に動作可能に接続され、これにより、トランスミッションシステムが動作するとき、補助パワーソース２４０からのパワーは車輪のセット２４４に常に伝達される。したがって、さらなるクラッチ手段２２２がトランスミッションを連結するとき、トランスミッションと補助パワーソース２４０との両方からのパワーが、エンドシャフト２３８に沿って設けられている差動構成２４２を介して車輪のセット２４４に伝えられ、また、さらなるクラッチ手段２２２がトランスミッションを切断するとき、補助パワーソース２４０のみからのパワーが差動構成２４２を介して車輪のセット２４４に伝えられる。補助パワーソース２４０は典型的には第２の電気モータである。第２の電気モータの構造は電気モータ２３６の構造と類似してもよい。この構成によって、車両は直列ハイブリッド、直列並列ハイブリッドまたは並列ハイブリッドとして動作することができる。

添付の図面の図３は、内燃機関３３２、電気モータ３３６、補助パワーソース３４０、差動構成３４２および３４８ならびに車輪のセット３４４および３４６を有する構成の図１の好ましい実施の形態を示し、この全輪駆動の実施の形態は、符号３００によって図３において包括的に参照されている。実施の形態３００では、第１のクラッチ手段３０８を介して内燃機関３３２と動作可能に伝達可能な状態にある複数の入力シャフトの第１のセット３１０が設けられ、第２のクラッチ手段３１４を介して電気モータ３３６と動作可能に伝達可能な状態にある複数の入力シャフトの第２のセット３１６が設けられる。複数の入力シャフトの第１のセット３１０に合計６つの入力ギア、すなわち、３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃ，３０２ｄ，３０２ｅおよび３０２ｆが設けられ、１速ギア（入力ギア３０２ａ）および４速ギア（入力ギア３０２ｂ）は複数の入力シャフトの第１のセット３１０の入力シャフト３１０ａにマウントされ、２速ギア（入力ギア３０２ｃ）および５速ギア（入力ギア３０２ｄ）は複数の入力シャフトの第１のセット３１０の入力シャフト３１０ｂにマウントされ、３速ギア（入力ギア３０２ｅ）および６速ギア（入力ギア３０２ｆ）は複数の入力シャフトの第１のセット３１０の入力シャフト３１０ｃにマウントされる。同様に、電気モータ３３６をともなう複数の入力シャフトの第２のセット３１６のアセンブリのための類似の構成が設けられる。複数の入力シャフトの第２のセット３１６に合計６つの入力ギア、すなわち、３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅおよび３０４ｆが設けられ、１速ギア（入力ギア３０４ａ）および４速ギア（入力ギア３０４ｂ）は複数の入力シャフトの第２のセット３１６の入力シャフト３１６ａにマウントされ、２速ギア（入力ギア３０４ｃ）および５速ギア（入力ギア３０４ｄ）は複数の入力シャフトの第２のセット３１６の入力シャフト３１６ｂにマウントされ、３速ギア（入力ギア３０４ｅ）および６速ギア（入力ギア３０４ｆ）は複数の入力シャフトの第２のセット３１６の入力シャフト３１６ｃにマウントされる。

第１のクラッチ手段３０８は第１のクラッチハウジング３０６に収容され、入力シャフト３１０ａはクラッチ３０８ａに動作可能に接続され、入力シャフト３１０ｂはクラッチ３０８ｂに動作可能に接続され、入力シャフト３１０ｃはクラッチ３０８ｃに動作可能に接続される。複数の入力シャフトの第１のセット３１０は、エンジンシャフト３２８によって第１のクラッチ手段３０８を介して内燃機関３３２からエネルギを受ける。

第２のクラッチ手段３１４は第２のクラッチハウジング３１２に収容され、入力シャフト３１６ａはクラッチ３１４ａに動作可能に接続され、入力シャフト３１６ｂはクラッチ３１４ｂに動作可能に接続され、入力シャフト３１６ｃはクラッチ３１４ｃに動作可能に接続される。複数の入力シャフトの第２のセット３１６は、モータシャフト３３０によって第２のクラッチ手段３１４を介して電気モータ３３６からエネルギを受ける。

ドグクラッチ３２４ａ，３２４ｂおよび３２４ｃの第１のセットは、複数の入力シャフトの第１のセット３１０の入力シャフト３１０ａ，３１０ｂおよび３１０ｃにそれぞれ配置される。ドグクラッチ３２６ａ，３２６ｂおよび３２６ｃの第２のセットは、複数の入力シャフトの第２のセット３１６の入力シャフト３１６ａ，３１６ｂおよび３１６ｃにそれぞれ配置される。ドグクラッチ３２４および３２６の動作は実施の形態１００について説明されているのと同様である。

複数の入力シャフトの第１のセット３１０の入力ギア３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃ，３０２ｄ，３０２ｅおよび３０２ｆはそれぞれ、出力シャフト３１８のドライブギア３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄ，３２０ｅおよび３２０ｆと動作可能に伝達可能な状態で設けられる。複数の入力シャフトの第２のセット３１６の入力ギア３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅおよび３０４ｆはそれぞれ、出力シャフト３１８のドライブギア３２０ａ，３２０ｂ，３２０ｃ，３２０ｄ，３２０ｅおよび３２０ｆと動作可能に伝達可能な状態で設けられる。両側とも、すなわち、内燃機関３３２側の複数の入力シャフトの第１のセット３１０、および電気モータ３３６側の複数の入力シャフトの第２のセット３１６の動作は、上記の好ましい実施の形態１００について説明されているのと類似している。ただし、両側とも、個々に動作するように構成されている。

実施の形態３００では、内燃機関３３２および電気モータ３３６からのパワーは出力シャフト３１８で合成される。出力シャフト３１８と動作可能に伝達可能な状態にあるさらなるクラッチ手段３２２が設けられる。さらなるクラッチ手段３２２はトランスミッションを連結または切断するように構成されている。さらなるクラッチ手段３２２はさらにエンドシャフト３３８に接続される。補助パワーソース３４０がエンドシャフト３３８に動作可能に接続され、これにより、トランスミッションシステムが動作するとき、補助パワーソース３４０からのパワーは車輪の第１のセット３４４に常に伝達される。したがって、さらなるクラッチ手段３２２がトランスミッションを連結するとき、トランスミッションと補助パワーソース３４０との両方からのパワーが、エンドシャフト３３８に沿って設けられている第１の差動構成３４２を介して車輪の第１のセット３４４に伝えられ、また、さらなるクラッチ手段３２２がトランスミッションを切断するとき、補助パワーソース３４０のみからのパワーが第１の差動構成３４２を介して車輪の第１のセット３４４に伝えられる。補助パワーソース３４０は典型的には第２の電気モータである。第２の電気モータの構造は電気モータ３３６の構造と類似してもよい。この構成によって、車両は直列ハイブリッドまたは並列ハイブリッドとして動作することができる。

また、モータシャフト３３０が第２の差動構成３４８を介して電気モータ３３６を車輪の第２のセット３４６に動作可能に接続するように延びる。これの代わりに、第２のエンドシャフトによってこの接続を実現することができる。車輪の第２のセット３４６との電気モータ３３６の接続の連結または切断を選択的に行なうクラッチユニット３５０を設けることができる。実施の形態３００では、このようにして、電気モータ３３６は車輪のセット３４４および３４６の両方にパワーを提供する。

添付の図面の図４は、内燃機関４３２、電気モータ４３６、補助パワーソース４４０、差動構成４４２およびプラネタリギアセットを有する構成の図１の好ましい実施の形態を示し、本実施の形態は、符号４００によって図４において包括的に参照されている。実施の形態４００では、第１のクラッチ手段４０８を介して内燃機関４３２と動作可能に伝達可能な状態にある複数の入力シャフトの第１のセット４１０が設けられ、第２のクラッチ手段４１４を介して電気モータ４３６と動作可能に伝達可能な状態にある複数の入力シャフトの第２のセット４１６が設けられる。複数の入力シャフトの第１のセット４１０に合計６つの入力ギア、すなわち、４０２ａ，４０２ｂ，４０２ｃ，４０２ｄ，４０２ｅおよび４０２ｆが設けられ、１速ギア（入力ギア４０２ａ）および４速ギア（入力ギア４０２ｂ）は複数の入力シャフトの第１のセット４１０の入力シャフト４１０ａにマウントされ、２速ギア（入力ギア４０２ｃ）および５速ギア（入力ギア４０２ｄ）は複数の入力シャフトの第１のセット４１０の入力シャフト４１０ｂにマウントされ、３速ギア（入力ギア４０２ｅ）および６速ギア（入力ギア４０２ｆ）は複数の入力シャフトの第１のセット４１０の入力シャフト４１０ｃにマウントされる。同様に、電気モータ４３６をともなう複数の入力シャフトの第２のセット４１６のアセンブリのための類似の構成が設けられる。複数の入力シャフトの第２のセット４１６に合計６つの入力ギア、すなわち、４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄ，４０４ｅおよび４０４ｆが設けられ、１速ギア（入力ギア４０４ａ）および４速ギア（入力ギア４０４ｂ）は複数の入力シャフトの第２のセット４１６の入力シャフト４１６ａにマウントされ、２速ギア（入力ギア４０４ｃ）および５速ギア（入力ギア４０４ｄ）は複数の入力シャフトの第２のセット４１６の入力シャフト４１６ｂにマウントされ、３速ギア（入力ギア４０４ｅ）および６速ギア（入力ギア４０４ｆ）は複数の入力シャフトの第２のセット４１６の入力シャフト４１６ｃにマウントされる。

第１のクラッチ手段４０８は第１のクラッチハウジング４０６に収容され、入力シャフト４１０ａはクラッチ４０８ａに動作可能に接続され、入力シャフト４１０ｂはクラッチ４０８ｂに動作可能に接続され、入力シャフト４１０ｃはクラッチ４０８ｃに動作可能に接続される。複数の入力シャフトの第１のセット４１０は、エンジンシャフト４２８によって第１のクラッチ手段４０８を介して内燃機関４３２からエネルギを受ける。

第２のクラッチ手段４１４は第２のクラッチハウジング４１２に収容され、入力シャフト４１６ａはクラッチ４１４ａに動作可能に接続され、入力シャフト４１６ｂはクラッチ４１４ｂに動作可能に接続され、入力シャフト４１６ｃはクラッチ４１４ｃに動作可能に接続される。複数の入力シャフトの第２のセット４１６は、モータシャフト４３０によって第２のクラッチ手段４１４を介して電気モータ４３６からエネルギを受ける。

ドグクラッチ４２４ａ，４２４ｂおよび４２４ｃの第１のセットは、複数の入力シャフトの第１のセット４１０の入力シャフト４１０ａ，４１０ｂおよび４１０ｃにそれぞれ配置される。ドグクラッチ４２６ａ，４２６ｂおよび４２６ｃの第２のセットは、複数の入力シャフトの第２のセット４１６の入力シャフト４１６ａ，４１６ｂおよび４１６ｃにそれぞれ配置される。ドグクラッチ４２４および４２６の動作は実施の形態１００について説明されているのと同様である。

複数の入力シャフトの第１のセット４１０の入力ギア４０２ａ，４０２ｂ，４０２ｃ，４０２ｄ，４０２ｅおよび４０２ｆはそれぞれ、出力シャフト４１８のドライブギア４２０ａ，４２０ｂ，４２０ｃ，４２０ｄ，４２０ｅおよび４２０ｆと動作可能に伝達可能な状態で設けられる。複数の入力シャフトの第２のセット４１６の入力ギア４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄ，４０４ｅおよび４０４ｆはそれぞれ、出力シャフト４１８のドライブギア４２０ａ，４２０ｂ，４２０ｃ，４２０ｄ，４２０ｅおよび４２０ｆと動作可能に伝達可能な状態で設けられる。両側とも、すなわち、内燃機関４３２側の複数の入力シャフトの第１のセット４１０、および電気モータ４３６側の複数の入力シャフトの第２のセット４１６の動作は、上記の好ましい実施の形態１００について説明されているのと類似している。ただし、両側とも、個々に動作するように構成されている。

実施の形態４００では、内燃機関４３２および電気モータ４３６からのパワーは出力シャフト４１８で合成される。出力シャフト４１８と動作可能に伝達可能な状態にあるさらなるクラッチ手段４２２が設けられる。さらなるクラッチ手段４２２はトランスミッションを連結または切断するように構成されている。さらなるクラッチ手段４２２はさらにエンドシャフト４３８に接続される。補助パワーソース４４０がエンドシャフト４３８に動作可能に接続され、これにより、トランスミッションシステムが動作するとき、補助パワーソース４４０からのパワーは車輪の第１のセット（図示せず）に常に伝達される。したがって、さらなるクラッチ手段４２２がトランスミッションを連結するとき、トランスミッションと補助パワーソース４４０との両方からのパワーが、エンドシャフト４３８に沿って設けられている第１の差動構成４４２を介して車輪の第１のセットに伝えられ、また、さらなるクラッチ手段４２２がトランスミッションを切断するとき、補助パワーソース４４０のみからのパワーが第１の差動構成４４２を介して車輪の第１のセットに伝えられる。補助パワーソース４４０は典型的には第２の電気モータである。第２の電気モータの構造は電気モータ４３６の構造と類似してもよい。この構成によって、車両は直列ハイブリッドまたは並列ハイブリッドとして動作することができる。

実施の形態４００では、モータシャフト４３０に沿って電気モータ４３６と第２のクラッチ手段４１４との間にプラネタリギアセットが設けられる。実施の形態４００は高速電気モータの場合に好適である。電気モータ４３６は、プラネタリギアセットのサンギア４３１に動作可能に接続される。プラネタリギアセットのプラネットキャリア４３３は静止状態に保たれ、リングギア４３５はモータシャフト４３０に動作可能に接続される。上述されているように、モータシャフト４３０は、第２のクラッチ手段４１４を通じて複数の入力シャフトの第２のセット４１６に接続される。したがって、電気モータ４３６からのパワーは、プラネタリギアセットを介してトランスミッションシステムに伝達される。同様の手法で、プラネタリギアセットを補助パワーソース４４０の場合にも設けてもよい。

添付の図面の図５は、内燃機関５３２、電気モータ５３６、補助パワーソース５４０、差動構成５４２および複数のギア要素を有する構成の図１の好ましい実施の形態を示し、本実施の形態は、符号５００によって図５において包括的に参照されている。実施の形態５００では、第１のクラッチ手段５０８を介して内燃機関５３２と動作可能に伝達可能な状態にある複数の入力シャフトの第１のセット５１０が設けられ、第２のクラッチ手段５１４を介して電気モータ５３６と動作可能に伝達可能な状態にある複数の入力シャフトの第２のセット５１６が設けられる。複数の入力シャフトの第１のセット５１０に合計６つの入力ギア、すなわち、５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄ，５０２ｅおよび５０２ｆが設けられ、１速ギア（入力ギア５０２ａ）および４速ギア（入力ギア５０２ｂ）は複数の入力シャフトの第１のセット５１０の入力シャフト５１０ａにマウントされ、２速ギア（入力ギア５０２ｃ）および５速ギア（入力ギア５０２ｄ）は複数の入力シャフトの第１のセット５１０の入力シャフト５１０ｂにマウントされ、３速ギア（入力ギア５０２ｅ）および６速ギア（入力ギア５０２ｆ）は複数の入力シャフトの第１のセット５１０の入力シャフト５１０ｃにマウントされる。同様に、電気モータ５３６をともなう複数の入力シャフトの第２のセット５１６のアセンブリのための類似の構成が設けられる。複数の入力シャフトの第２のセット５１６に合計６つの入力ギア、すなわち、５０４ａ，５０４ｂ，５０４ｃ，５０４ｄ，５０４ｅおよび５０４ｆが設けられ、１速ギア（入力ギア５０４ａ）および４速ギア（入力ギア５０４ｂ）は複数の入力シャフトの第２のセット５１６の入力シャフト５１６ａにマウントされ、２速ギア（入力ギア５０４ｃ）および５速ギア（入力ギア５０４ｄ）は複数の入力シャフトの第２のセット５１６の入力シャフト５１６ｂにマウントされ、３速ギア（入力ギア５０４ｅ）および６速ギア（入力ギア５０４ｆ）は複数の入力シャフトの第２のセット５１６の入力シャフト５１６ｃにマウントされる。

第１のクラッチ手段５０８は第１のクラッチハウジング５０６に収容され、入力シャフト５１０ａはクラッチ５０８ａに動作可能に接続され、入力シャフト５１０ｂはクラッチ５０８ｂに動作可能に接続され、入力シャフト５１０ｃはクラッチ５０８ｃに動作可能に接続される。複数の入力シャフトの第１のセット５１０は、エンジンシャフト５２８によって第１のクラッチ手段５０８を介して内燃機関５３２からエネルギを受ける。

第２のクラッチ手段５１４は第２のクラッチハウジング５１２に収容され、入力シャフト５１６ａはクラッチ５１４ａに動作可能に接続され、入力シャフト５１６ｂはクラッチ５１４ｂに動作可能に接続され、入力シャフト５１６ｃはクラッチ５１４ｃに動作可能に接続される。複数の入力シャフトの第２のセット５１６は、モータシャフト５３０によって第２のクラッチ手段５１４を介して電気モータ５３６からエネルギを受ける。

ドグクラッチ５２４ａ，５２４ｂおよび５２４ｃの第１のセットは、複数の入力シャフトの第１のセット５１０の入力シャフト５１０ａ，５１０ｂおよび５１０ｃにそれぞれ配置される。ドグクラッチ５２６ａ，５２６ｂおよび５２６ｃの第２のセットは、複数の入力シャフトの第２のセット５１６の入力シャフト５１６ａ，５１６ｂおよび５１６ｃにそれぞれ配置される。ドグクラッチ５２４および５２６の動作は実施の形態１００について説明されているのと同様である。

複数の入力シャフトの第１のセット５１０の入力ギア５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄ，５０２ｅおよび５０２ｆはそれぞれ、出力シャフト５１８のドライブギア５２０ａ，５２０ｂ，５２０ｃ，５２０ｄ，５２０ｅおよび５２０ｆと動作可能に伝達可能な状態で設けられる。複数の入力シャフトの第２のセット５１６の入力ギア５０４ａ，５０４ｂ，５０４ｃ，５０４ｄ，５０４ｅおよび５０４ｆはそれぞれ、出力シャフト５１８のドライブギア５２０ａ，５２０ｂ，５２０ｃ，５２０ｄ，５２０ｅおよび５２０ｆと動作可能に伝達可能な状態で設けられる。両側とも、すなわち、内燃機関５３２側の複数の入力シャフトの第１のセット５１０、および電気モータ５３６側の複数の入力シャフトの第２のセット５１６の動作は、上記の好ましい実施の形態１００について説明されているのと類似している。ただし、両側とも、個々に動作するように構成されている。

実施の形態５００では、内燃機関５３２および電気モータ５３６からのパワーは出力シャフト５１８で合成される。出力シャフト５１８と動作可能に伝達可能な状態にあるさらなるクラッチ手段５２２が設けられる。さらなるクラッチ手段５２２はトランスミッションを連結または切断するように構成されている。さらなるクラッチ手段５２２はさらにエンドシャフト５３８に接続される。補助パワーソース５４０がエンドシャフト５３８に動作可能に接続され、これにより、トランスミッションシステムが動作するとき、補助パワーソース５４０からのパワーは車輪の第１のセット（図示せず）に常に伝達される。したがって、さらなるクラッチ手段５２２がトランスミッションを連結するとき、トランスミッションと補助パワーソース５４０との両方からのパワーが、エンドシャフト５３８に沿って設けられている第１の差動構成５４２を介して車輪の第１のセットに伝えられ、また、さらなるクラッチ手段５２２がトランスミッションを切断するとき、補助パワーソース５４０のみからのパワーが第１の差動構成５４２を介して車輪の第１のセットに伝えられる。補助パワーソース５４０は典型的には第２の電気モータである。第２の電気モータの構造は電気モータ５３６の構造と類似してもよい。この構成によって、車両は直列ハイブリッドまたは並列ハイブリッドとして動作することができる。

実施の形態５００は高速電気モータの場合に好適である。内燃機関５３２および電気モータ５３６と動作可能に伝達可能な状態で、ギア車輪のセットを含む複数のギア要素が設けられる。エンジンシャフト５２８に第の１ギア車輪５４４がマウントされる。第の１ギア車輪５４４はギア歯配置によって第２のギア車輪５４６に接続される。第２のギア車輪５４６はクラッチユニット５３４に動作可能に接続され、クラッチユニット５３４は第３のギア車輪５４８に動作可能に接続される。さらに、第３のギア車輪５４８はギア歯配置によって第４のギア車輪５５０に接続される。第４のギア車輪５５０はモータシャフト５３０に接続され、この結果、第４のギア車輪５５０とモータシャフト５３０とが同じ毎分回転数で回転し、第４のギア車輪５５０からのトルクがモータシャフト５３０に伝送される。

トランスミッションシステムは、内燃機関用の６速トランスミッションおよび電気モータ用の６速トランスミッションとして機能する。しかし、クラッチユニット５３４とともにギア車輪５４４，５４６，５４８および５５０が追加される場合、トランスミッションシステムは、単独の内燃機関用の１２速トランスミッションとして駆動することができる。トランスミッションが内燃機関用の１２速トランスミッションとして駆動されている間、電気モータ用の６速トランスミッションとして機能し続けることができる。この特徴は特に、バスおよびトレーラのような大型車両の用途にトランスミッションを適応させるのに好適である。パワーは、内燃機関からトランスミッション（上述されているようなトランスミッション）、ギア車輪５４４，５４６，５４８および５５０、クラッチユニット５３４ならびにモータシャフト５３０に伝達され、この場合、複数の入力シャフトの第１のセット５１０にマウントされる入力ギア５０２により、内燃機関用の第１の６つのギアが定められ、複数の入力シャフトの第２のセット５１６にマウントされる入力ギア５０４により、内燃機関用の７速〜１２速ギアが定められる。クラッチユニット５３４が切断されるとき、入力シャフト５１０上の第１の６つのギアの１つが連結されて車両が駆動される。しかし、クラッチユニット５３４が連結されるとき、第１のクラッチ手段５０８は切断される。内燃機関５３２および電気モータ５３６からのパワーはモータシャフト５３０によって第２のクラッチ手段５１４に伝達される。入力シャフト５１６ａ，５１６ｂおよび５１６ｃにマウントされる入力ギアの１つが選択され、それぞれのクラッチが連結される。

実施の形態２００を用いる動作モード：

車両の内燃機関による駆動：

それぞれのクラッチ手段２０８、入力シャフト２１０および入力ギア２０２を連結することで内燃機関２３２によって車両は駆動される。要求されるパワーに基づいて、トルクが内燃機関２３２から出力シャフト２１８に伝達されるように、第１のクラッチ手段２０８の１つとそれぞれの入力ギアを連結する。出力シャフト２１８からエンドシャフト２３８、差動構成２４２および前駆動輪２４４にパワーを伝達するために、さらなるクラッチ手段２２２も連結する。電気モータ２３６は、この動作モードでは使用されない。バッテリが消耗している状態では、車両を内燃機関２３２だけで走行させることができる。

車両の内燃機関による駆動および充電：

この動作モードでは、内燃機関２３２からのパワーをバッテリ２４１の充電および車両の駆動のために分割する。内燃機関２３２からのパワーを上記の動作モードで説明されているように出力シャフト２１８に渡す。トルクをエンドシャフト２３８、差動構成２４２および前駆動輪２４４に伝送するために、さらなるクラッチ手段２２２も連結する。電気モータ２３６により、複数の入力シャフトの第２のセット２１６を作動させる。電気モータ２３６はバッテリを充電するジェネレータとして機能する。内燃機関２３２からのパワーは、入力シャフト２１０と、出力シャフト２１８と、電気モータジェネレータ２３６への入力シャフト２１６とによって伝達される。

車両の内燃機関による充電：

この動作モードでは、車両は停車状態にある。したがって、エンドシャフト２３８は回転しない。内燃機関２３２は第１のクラッチ手段２０６を駆動する。入力ギアおよびドグクラッチの動作は上記に説明されている。内燃機関２３２からのトルクをそれぞれのドライブギアを介して出力シャフト２１８に伝達する。さらに、それぞれの入力ギア２０４を連結することによってこのトルクを入力シャフト２１６に伝達する。選択されているギアに基づいて、第２のクラッチ手段２１４のそれぞれのクラッチも連結する。さらなるクラッチ手段２２２はこの動作モードでは切断する。したがって、内燃機関２３２からのトルクは電気モータ２３６のみに伝送される。電気モータ２３６はバッテリを充電するのに用いられる。

車両の電気モータによる駆動：

この動作モードでは、第１のクラッチ手段２０８のクラッチは連結されない。したがって、内燃機関２３２によって伝達されるパワーはなく、内燃機関２３２は完全に停止している。車両は、補助パワーソース２４０によってか、電気モータ２３６および補助パワーソース２４０によって駆動される。

車両が補助パワーソース２４０単独で駆動される場合、さらなるクラッチ手段２２２を切断する。したがって、トランスミッションはエンドシャフト２３８から完全に切り離される。電気モータ２３６はこの場合には動作状態にない。エンドシャフト２３８は補助パワーソース２４０単独で駆動され、さらに差動構成２４２および前駆動輪２４４を駆動する。

車両が電気モータ２３６および補助パワーソース２４０によって駆動される場合、さらなるクラッチ手段２２２を連結した状態を維持する。したがって、トランスミッションはエンドシャフト２３８と連結される。入力シャフト２０４、それぞれの入力ギアおよびクラッチを連結する。電気モータ２３６からのパワーは出力シャフト２１８に伝送され、さらに補助パワーソース２４０からのパワーとともに差動構成２４２および前駆動輪２４４に伝達される。

車両の並列ハイブリッドとしての駆動：

この動作モードでは、パワーは内燃機関２３２、電気モータ２３６および補助パワーソース２４０によって提供される。内燃機関２３２および電気モータ２３６からのパワーを上記で説明されているように出力シャフト２１８に伝送する。内燃機関２３２および電気モータ２３６からのパワーを合成する。さらなるクラッチ手段２２２を連結し、このパワーをエンドシャフト２３８に伝送する。補助パワーソース２４０からのパワーをエンドシャフト２３８に伝送する。このようにして、エンドシャフト２３８によって３つのパワーソースすべてからパワーが合成され、合成されたパワーが差動構成２４２を介して前駆動輪２４４に伝送される。

車両の直列並列ハイブリッドとしての駆動：

この動作モードでは、内燃機関２３２のパワーは、バッテリの充電および車両の駆動のために異なるギア比で分割される。電気モータジェネレータ２３６はジェネレータとして機能し、バッテリを充電する。電気モータジェネレータ２４０はモータとして機能する。電気モータジェネレータ２４０はバッテリ２４１から電流を得て、車両を駆動する。内燃機関２３２からのパワーを出力シャフト２１８に伝送する。さらなるクラッチ手段２２２を連結する。この場合でも、電気モータジェネレータ２３６の側は機能状態にある。パワーを出力シャフト２１８で前駆動輪２４４と電気モータジェネレータ２３６とに分割する。その後、さらなるクラッチ手段２２２を連結し、エンドシャフト２３８は出力シャフト２１８から、さらに言えば、内燃機関２３２からパワーを受ける。エンドシャフト２３８は電気モータジェネレータ２４０からもパワーを受ける。このようにして、内燃機関２３２および電気モータジェネレータ２４０からのパワーはエンドシャフト２３８で合成され、差動構成２４２を介して前駆動輪２４４に提供される。電気モータジェネレータ２３６に伝達される内燃機関２３２からのパワーにより、電気を発生させるために、電気モータジェネレータ２３６が駆動される。電気モータジェネレータ２３６がこのようにしてバッテリ２４１を充電する一方で、電気モータジェネレータ２４０は車両を駆動するためにバッテリを放電させる。このように、トランスミッションは直列並列ハイブリッドトランスミッションとして動作することができる。

車両の直列ハイブリッドとしての駆動：

この動作モードでは、さらなるクラッチ手段２２２を切断する。したがって、エンドシャフト２３８は出力シャフト２１８と独立して回転することができる。電気モータジェネレータ２４０からのパワーはエンドシャフト２３８に伝送される。したがって、電気モータジェネレータ２４０により、差動構成２４２を介して前駆動輪２４４が駆動される。内燃機関２３２からのパワーを出力シャフト２１８に伝送する。内燃機関２３２からのパワーはこの場合も電気モータジェネレータ２３６に伝送される。電気モータジェネレータ２３６はジェネレータとして機能し、バッテリを充電する。したがって、内燃機関２３２により電気モータジェネレータ２３６は駆動され、バッテリが充電され、また、電気モータジェネレータ２４０は車両を駆動する電気エネルギをバッテリ２４１から得る。したがって、車両は直列ハイブリッドとして動作する。

回生制動モード：

車両の運動による機械的エネルギを電気エネルギに変換することによって、回生制動を実現することができる。電気モータはこのモードではジェネレータとして用いられる。機械的エネルギを電気エネルギに変換するのにモータ２３６および２４０の一方または両方を用いることができる。第２の電気モータ２４０を単独でジェネレータとして用いる場合、さらなるクラッチ手段２２２を切断する。これにより、トランスミッションがエンドシャフト２３８から切り離される。このようにして、差動構成２４２によりエンドシャフト２３８のみを駆動する。したがって、電気モータジェネレータ２４０によりバッテリが充電される一方で、第１の電気モータ２３６はアイドル状態にある。

さらなるクラッチ手段２２２を連結する場合、車両の運動によるトルクはエンドシャフト２３８を介して出力シャフト２１８に伝達され、これにより、トランスミッションに伝達される。したがって、内燃機関２３２を停止させる。このようにして、機械的エネルギは第１の電気モータ２３６に伝送される。したがって、第１の電気モータ２３６と電気モータジェネレータ２４０との両方はジェネレータとして機能し、バッテリを充電する。

本明細書全体を通して、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」または用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」もしくは用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」のような変化形は、その他要素、完全体もしくは工程、または要素、完全体もしくは工程の群を除外するのではなく、記載されている要素、完全体もしくは工程、または要素、完全体もしくは工程の群を含むことを示すものと解する。

表現「少なくとも」または表現「少なくとも１つ」を使用する場合、所望の目的または結果の１つ以上を実現する本発明の実施の形態で使用する際には１つ以上の要素または成分または分量の使用が示唆される。

本明細書に含まれている文献、動作、材料、デバイス、物品などに関するなんらかの説明は、単に本発明との関係を提供することを目的とする説明である。これらのもののいずれかまたはすべてが、先行技術を基礎としたものの一部を形成するか、本出願の優先日前にいずれかの場所で存在した、本発明に関連する分野の共通の一般知識であったということを自認したとは当然受け取られない。

様々な物理的パラメータ、寸法または量に対して言及される数値は近似値に過ぎず、パラメータ、寸法または量に割り当てられるより高い／より低い数値が、それとは逆のことを一義的に示す記述が明細書にない限り、本発明の範囲に属すると想定する。

本発明の実施の形態は豊富な数の用途に適用でき、また、これまでに説明されている実施の形態に勝る他の実施の形態を発展させてもよい。本発明から得られる先行技術に勝る利点を示す例のために最も好ましい実施の形態およびこれらの使用法のみをここに記載する。本発明はこれらの特定の実施の形態またはこれらの特定の使用法に限定されない。したがって、ここに説明されている発明の形態は例示としてのみ捉えるべきであり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施の形態を選択してもよい。また、本発明の範囲内のさらなる変更および修正は当業者には明らかであり、ここに記載されている構成に対する様々な修正は本発明の範囲に属すると当然解する。

Claims

パワーソースからパワーを受ける複数の入力シャフトの少なくとも１つのセットであって、前記複数の入力シャフトは、一方が他方の中にある状態で同心的に配置され、内側シャフトが外側シャフトに対して拡張して前記入力シャフトの各々の少なくとも一部を露出させる、複数の入力シャフトの少なくとも１つのセットと、
前記入力シャフトの一端に設けられ、前記入力シャフトを前記パワーソースに選択的に接続するクラッチ手段と、
前記入力シャフトと動作可能に伝達可能な状態で設けられ、トランスミッションから出力されるパワーを少なくとも１セットの車輪に伝える少なくとも１つの出力シャフトと、
前記入力シャフトの各々の露出部上に、離間した平行配置で配置される少なくとも１つの入力ギアであって、前記入力ギアの各々はトランスミッションギア比を構成する異なるピッチ円直径を持つ、少なくとも１つの入力ギアと、
前記入力シャフトの各々の前記露出部に配置され、前記入力シャフトの各々をそのそれぞれの入力ギアに選択的にロックするように構成されているドグクラッチ手段と、
前記出力シャフト上に、離間した平行配置で配置され、前記入力ギアと駆動関係を持って動作可能に噛み合い、前記入力ギアによって前記入力シャフトから前記出力シャフトにパワーを伝達するように構成されている複数のドライブギアと、
を備える車両用トランスミッションシステムであって、
パワーが前記複数の入力シャフトのいずれかを通じてそのそれぞれの入力ギアに伝達される場合に、前記ドグクラッチ手段は、少なくとも２つの入力シャフトをそのそれぞれの入力ギアとロックするように構成され、これにより、連続的なギアシフトに対して前記トランスミッションが整えられる、車両用トランスミッションシステム。
前記パワーソースは、内燃機関、電気モータ、燃料電池、圧縮空気エンジン、高質量フライホイールなどから選択される少なくとも１つのソースを含む、請求項１に記載のトランスミッションシステム。
少なくとも１つの入力シャフトは、それ自体で、異なるピッチ円直径を持つ１つ以上の入力ギアを支えており、前記入力ギアの各々は前記ドライブギアの１つと動作可能に噛み合わされる、請求項１に記載のトランスミッションシステム。
各々のドライブギアは、異なるピッチ円直径を持つ、請求項１に記載のトランスミッションシステム。
前記パワーソースは、差動構成を介してクラッチユニットによって車輪の前記セットに動作可能に接続される、請求項１に記載のトランスミッションシステム。
前記入力シャフトへの前記パワーを調節するプラネタリギアセットが、前記パワーソースと前記クラッチ手段との間に設けられる、請求項１に記載のトランスミッションシステム。
ギア回転数を前記入力シャフトに伝達する複数のギア要素が、前記パワーソースと前記入力シャフトとの間に設けられる、請求項１に記載のトランスミッションシステム。
前記複数のギア要素は、ギア歯配置によって動作可能に噛み合わされる２つ以上のギア車輪の少なくとも１セットを備える、請求項７に記載のトランスミッションシステム。
前記複数のギア要素からのパワーを伝達するのを選択的に中断するクラッチユニットが設けられる、請求項７に記載のトランスミッションシステム。
前記トランスミッションシステムを選択的に連結するさらなるクラッチ手段が前記出力シャフトの一端に設けられる、請求項１に記載のトランスミッションシステム。
さらなるパワーを直接前記車輪のセットに伝達する補助パワーソースが設けられる、請求項１に記載のトランスミッションシステム。
前記補助パワーソースは、前記トランスミッションシステムに対して直列配置で配置される、請求項１１に記載のトランスミッションシステム。
前記トランスミッションシステムおよび前記補助パワーソースから選択される少なくとも１つの手段から前記パワーを車輪の前記セットに伝達する差動構成が設けられる、請求項１および１１に記載のトランスミッションシステム。
個々のパワーソースは駆動輪の各セットを駆動する、請求項２に記載のトランスミッションシステム。
前記入力シャフトの少なくとも１つは、パワーを車輪の少なくとも１セットに伝達するように構成されている、請求項１に記載のトランスミッションシステム。
全輪駆動では、前記少なくとも１つの出力シャフトは、パワーを車輪のフロントセットに伝達し、前記入力シャフトの前記少なくとも１つは、パワーを車輪のリアセットに伝達する、請求項１５に記載のトランスミッションシステム。