JP2018526563A

JP2018526563A - 過給機のための多速度遊星駆動装置

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Publication number: JP2018526563A
Application number: JP2018504943A
Authority: JP
Inventors: カシュヤプ，スマンス; ブイ．パルファイ，バラズ
Original assignee: アカーテースパワー，インク．
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2016-08-17
Publication date: 2018-09-13
Also published as: EP3344897A1; WO2017040041A1; CN108138916A; US9927006B2; US20170059008A1; EP3344897B1

Abstract

過給機のための多速度駆動装置は、すべて固定シャフト状で回転するように取り付けられている、太陽歯車機構、遊星キャリアに取り付けられた複数の遊星歯車、およびリング歯車を有する遊星歯車機構を含む。回転機械駆動入力がリング歯車または遊星駆動装置のいずれかによって受け入れられ、回転機械駆動出力が、リング歯車が入力を受け取るときには遊星駆動装置によって、または、遊星駆動装置が入力を受け入れるときにはリング歯車によって供給される。太陽歯車機構と固定シャフトとの間で、一方向ローラクラッチが遊星歯車機構と同軸に配置される。固定シャフト上で遊星歯車機構と同軸上に取り付けられた、液圧作動式クラッチアセンブリが、太陽歯車およびリング歯車を係合して駆動装置の歯車比を変更する。【選択図】図２

Description

本発明の分野は、内燃機関の過給機の速度を制御するための可変伝動装置を備えた駆動装置である。より詳細には、本分野は、遊星歯車アセンブリを用いて多速度（ｍｕｌｔｉｐｌｅｓｐｅｅｄ、複数の速度）で過給機を駆動することに関する。

発明の背景
内燃機関は、異なる運転条件下では異なる量の吸気を必要とする。例えば、エンジンの速度を上げるためには、空気処理システムは、より多くの酸素を供給してより多くの燃料を燃焼させ、それによってエンジンによって送達される動力を増加させるように、吸気の圧力（または密度、ｄｅｎｓｉｔｙ）を増加（ブースト）する必要があり得る。要求に応じて吸気を加圧するために、空気処理システムは、エンジンクランクシャフトへの機械的結合によって駆動される空気圧縮機である、過給機を含むことができる。しかしながら、過給機が低エンジン速度での運転のために設計されている場合、高速での過給吸気圧力は最適運転のために必要以上に高くなることがある。同様に、過給機が高エンジン速度での運転のために設計されている場合、過給吸気圧力は、低速で十分なトルクを生成するには不十分である。したがって、過給機が高および低エンジン速度の両方の条件で効率的に作動することを可能にする駆動装置が必要である。

トラックおよび自動車などの現代の車両では、過給機のような補助装置のためのエンジン区画スペースは非常に制限され得る。過給機駆動装置に利用可能な空間は、連結のためにクランクシャフトに近接して過給機を配置する必要があるために、さらに制限され得る。したがって、過給機の多速度駆動装置（ｍｕｌｔｉ−ｓｐｅｅｄｄｒｉｖｅ）は、多速度過給機運転を可能にする機能を提供しながら、できるだけコンパクトであることが望ましい。これは、遊星歯車セット、および、固定シャフト上で回転するように取り付けられたマルチディスククラッチ機構を使用することによって、以下に説明する過給機駆動装置の実施形態において達成される。

本発明の一態様は、すべて固定シャフト状で回転するように取り付けられている、太陽歯車アセンブリ（ｓｕｎｇｅａｒａｓｓｅｍｂｌｙ）、遊星キャリア（ｐｌａｎｅｔｃａｒｒｉｅｒ）に取り付けられた複数の遊星歯車、およびリング歯車（ｒｉｎｇｇｅａｒ）を有する遊星歯車機構（ｐｌａｎｅｔｇｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を有する過給機のための多速度駆動装置に関する。回転機械駆動入力（ｒｏｔａｒｙ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｄｒｉｖｅｏｕｔｐｕｔ）が、リング歯車または遊星キャリアのいずれかによって受け入れられ、回転機械駆動出力が、リング歯車が入力を受け取るときには遊星キャリアによって、または、遊星キャリアが入力を受け入れるときにはリング歯車によって供給される。太陽歯車アセンブリと固定シャフトとの間で、一方向ローラクラッチ（ｏｎｅ−ｗａｙｒｏｌｌｅｒｃｌｕｔｃｈ）が遊星歯車機構と同軸に配置される。固定シャフト上で遊星歯車機構と同軸上に取り付けられた、液圧作動式マルチプレートクラッチアセンブリ（ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ−ａｃｔｕａｔｅｄ，ｍｕｌｔｉｐｌａｔｅｃｌｕｔｃｈａｓｓｅｍｂｐｌｙ）が、太陽歯車およびリング歯車を係合して駆動装置の歯車比を変更する。

本発明の一態様は、固定シャフト上で回転するように取り付けられた遊星歯車機構がリング歯車を介して回転機械入力を受け取り、遊星キャリアによって回転機械出力を提供する、過給機の多速度駆動装置を含む。固定シャフト上で遊星歯車機構と同軸上に取り付けられた、液圧作動式マルチプレートクラッチアセンブリが、太陽歯車およびリング歯車を係合する。マルチプレートクラッチアセンブリは、第１の状態において、太陽歯車アセンブリをリング歯車からロック解除するように動作可能であり、第２の状態において、太陽歯車アセンブリとリング歯車とを共にロックするように動作可能である。遊星歯車機構と同軸に配置された一方向ローラクラッチが、太陽歯車アセンブリがリング歯車からロック解除されたときに太陽歯車アセンブリの回転を防止するように動作可能である。

本発明のいくつかの事例では、エンジンからの駆動入力がリング歯車によって受け入れられ、過給機のための駆動出力が遊星キャリアから取られる。低速駆動モードでは、マルチプレートクラッチアセンブリは、太陽歯車アセンブリをリング歯車からロック解除し、一方で、一方向クラッチは太陽歯車アセンブリが回転するのを防止し、それによって、リング歯車が遊星キャリアを第１の速度で回転させる。高速駆動モードでは、マルチプレートクラッチアセンブリが太陽歯車アセンブリをリング歯車にロックし、それによって、３つの遊星歯車要素のすべてが第１の速度よりも高い第２の速度で回転する。

本発明の別の態様は、固定シャフト上で回転するように取り付けられた遊星歯車機構が遊星キャリアを介して回転機械入力を受け取り、リング歯車によって回転機械出力を提供する、過給機の多速度駆動装置を含む。固定シャフト上で遊星歯車機構と同軸上に取り付けられた、液圧作動式マルチプレートクラッチアセンブリが、太陽歯車およびリング歯車を係合する。マルチプレートクラッチアセンブリは、第１の状態において、太陽歯車アセンブリをリング歯車からロック解除するように動作可能であり、第２の状態において、太陽歯車アセンブリとリング歯車とを共にロックするように動作可能である。遊星歯車機構と同軸に配置された一方向ローラクラッチが、太陽歯車アセンブリがリング歯車からロック解除されたときに太陽歯車アセンブリの回転を防止するように動作可能である。

本発明のいくつかの他の事例では、エンジンからの駆動入力が遊星キャリアによって受け入れられ、過給機のための駆動出力がリング歯車から取られる。高速駆動モードでは、マルチプレートクラッチアセンブリは、太陽歯車アセンブリをリング歯車からロック解除し、一方で、一方向クラッチは太陽歯車アセンブリが回転するのを防止し、それによって、遊星キャリアがリング歯車を第１の速度で回転させる。低速駆動モードでは、マルチプレートクラッチアセンブリが太陽歯車アセンブリをリング歯車にロックし、それによって、３つの遊星歯車要素のすべてが第１の速度よりも低い第２の速度で回転する。

過給機用の多速度駆動装置の概略図である。

過給機用の多速度駆動装置の本発明の実施形態の断面図である。

図２の多速度駆動装置の要素の配置を示す分解斜視図である。

過給機用の多速度駆動装置の本発明の別の実施形態の断面図である。

図４の多速度駆動装置の要素の配置を示す分解斜視図である。

一般に、本明細書による多速度過給機駆動装置は、クランクシャフトから結合される回転機械運動により動力を与えられる過給機を備えた空気処理システムを含む車両内燃機関に組み込まれる。これに関しては、２０１４年１２月２５日に米国特許出願公開第２０１４／０３７３８１４号として公開された、共同所有の米国特許出願第１３／９２６，３６０号の図２に示されている例を参照されたい。回転機械運動は、チェーン、ベルト、シャフトもしくは歯車、または場合によっては他の装置によって結合されてもよい。多くの場合、過給機はエンジンの加速要求に応答して吸気ブーストを提供する。対向ピストン型の２行程エンジンでは、過給機がブーストを提供し、また、掃気および場合によってはＥＧＲのためにシリンダに正の充填空気圧を提供する。いずれの場合でも、エンジンはターボチャージャを取り付けられてもよく、または取り付けられなくてもよい。

図１を参照すると、エンジン２９によって駆動される過給機２７の速度を制御するために、本発明による多速度駆動装置２５が設けられている。多速度駆動装置２５は、ハウジング内に固定された固定シャフト３０を含む。固定シャフト３０の第１の端部３１はハウジングの１つの壁３２に固定され、固定シャフト３０の第２の端部３３は単純に支持された構成でハウジングの対向する壁３５に固定される。多速度駆動装置２５は、例えばチェーン、ベルト、シャフトもしくは歯車、または場合によって別の装置によってエンジン２９から回転機械入力３６を受け入れる。入力は、プーリ（ｐｕｌｌｅｙ）または歯車のような駆動装置２５の回転要素３７上で受け取られる。代替的に、多速度駆動装置２５の入力はまた、エンジンクランクシャフトに直接取り付けられてもよい。多速度駆動装置２５は、例えばチェーン、ベルト、シャフトもしくは歯車、または場合によって別の装置によって過給機２７に回転機械出力３８を提供する。代替的に、多速度駆動装置の出力は、過給機の駆動スナウト（ｄｒｉｖｅｓｎｏｕｔ）に直接取り付けられてもよい。出力は、プーリのような駆動装置２５の回転要素３９に供給される。好ましくは、多速度駆動装置２５は、プログラムされたエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）４０の制御下で多段クラッチによって作動される遊星歯車アセンブリからなる２段変速機を含む。例えば、クラッチは、マルチプレートクラッチ、コーンクラッチ、または別の等価物であってもよい。好ましくは、必ずしもそうではないが、多段クラッチは液圧作動式である。クラッチが液圧作動される場合、クラッチ作動、したがって駆動装置２５の制御は、ＥＣＵ４０、液圧バルブ４１、およびバルブアクチュエータ４２によって実施される。ＥＣＵ４０は、エンジン速度およびトルク、過給機速度およびトルク、ならびに作動流体圧力のようなエンジン２９の運転状態に対する入力信号を受信し、液圧バルブ４１の状態を設定するバルブアクチュエータ４２に信号を提供する。バルブ４１の１つの状態によれば、作動流体圧力は、固定シャフト３０内の適切な穿孔を介して多速度駆動装置に加えられる。バルブ４１の別の状態によれば、液圧は戻り流体路を介して解放される。液圧流体（ｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｌｕｉｄ）は、好ましくは、潤滑油または同等の流体である。バルブ４１は、好ましくはソレノイドバルブである。

ここで図２、図３、図４および図５を参照して、本発明の特定の実施形態を説明する。以下の説明で使用される用語は、単にこれらの実施形態の詳細な説明と併せて使用されるため、限定的または制限的に解釈されるべきではない。さらに、本発明の実施形態は、いくつかの新規な特徴を含むことができ、そのうちのいずれの単一のものも、その望ましい属性を単独で担当するものでもなく、本発明を実施するために不可欠なものでもない。

第１の実施形態
図２および図３は、過給機用の多速度遊星駆動装置の第１の実施形態を示しており、エンジンからの駆動入力がリング歯車によって受け取られ、過給機のための駆動出力が遊星キャリアから取り出され、太陽歯車を制御することによって動作モードが選択される。第１の実施形態では、２段変速機を有する過給機駆動装置６０が、ハウジング内に固定された固定シャフト６５を含む。固定シャフト６５の第１の端部６７は、第１の端部に形成されたフランジ６９のねじ穴に受け入れられるねじ留め具によってハウジングの１つの壁に固定される。固定シャフト６５の第２の端部７１は、対向する壁（図示せず）に支持されている。スプライン状の内側環状壁部７６を有する円筒形クラッチハウジング７５が、リング軸受７７によって固定シャフト６５上で回転するように支持されている。フランジ６９とクラッチハウジング７５との間で、クラッチハウジングと同軸上に配置された皿形状のスプライン状入力プーリ（または歯車）７９が、ねじ留め具８１によってクラッチハウジングの後面に取り付けられている。太陽歯車アセンブリ８３が、一方向ローラクラッチ８７によって固定シャフト６５上で回転するように支持されている。一方向ローラクラッチ８７は、太陽歯車アセンブリ８３と固定シャフト６５との間で、太陽歯車アセンブリ８３と同軸上に配置されている。太陽歯車アセンブリ８３は、軸方向に延伸する歯車歯が形成された前方部分９０と、スプライン状の中間部分９３とを有する略円筒形の外壁を有する。クラッチリテーナアセンブリ９５（ｃｌｕｔｃｈｒｅｔａｉｎｅｒａｓｓｅｍｂｌｙ９５）は、太陽歯車アセンブリ８３の外壁にわたって受け入れられるハブ９７と、フランジ９９とを有する。ハブ９７は、太陽歯車アセンブリ８３のスプライン状の中央部９３と噛み合うスプライン状の内側環状壁と、スプライン状の外側環状壁とを有する。リテーナアセンブリ９５は、太陽歯車アセンブリ８３の外壁内の溝１０３に着座し、フランジ９９の環状隆起部（ａｎｎｕｌａｒｒｉｄｇｅ）と係合するスラストワッシャ１０１（ｔｈｒｕｓｔｗａｓｈｅｒ１０１）によって軸方向に保持される。クラッチリテーナアセンブリ９７は、クラッチの解放を助けるばね１５９を収容する環状空洞を有する。リング歯車１０７は、ねじ留め具１１２によって、クラッチハウジング７５に同軸に固定された後部フランジ１０９を有し、その間に分離プレート１１０がある。リング歯車１０７は、軸方向に延伸する歯車歯が形成される内側環状壁を有する前方ハブ１１５を有する。略円筒形の遊星キャリア１１８は、リング歯車の前方ハブ１１５を受け入れる環状の溝を有し、その間にリング軸受１２０が保持されて、遊星キャリア１１８とリング歯車１０７との間の相対回転を支持する。遊星キャリア１１８は、リング軸受１２２によって固定シャフト６５上で回転するように支持されている。遊星キャリア１１８には、遊星ピニオン１２５の円形アレイがさらに設けられており、各ピニオンは、１２７で示すようにトレランスリングを使用して遊星キャリア１１８に押し込まれている。遊星歯車１３０は、各遊星ピニオン１２５の非スプライン状のジャーナル部分に、自由に回転するように取り付けられている。各遊星歯車の歯車歯は、リング歯車１０７の内側環状壁上の歯車歯と、太陽歯車アセンブリ８３の前方部分上の歯車歯と噛み合っている。遊星キャリア１１８は、第２の端部近くで、固定シャフト６５上の保持リング１３５によって軸方向に保持される。遊星キャリアの前面には、遊星キャリアと同軸上に配置された皿形状の出力プーリ１３７がねじ留め具１３９によって取り付けられている。

このようにして組み立てられた図２および図３の過給機駆動装置６０は、リング歯車１０７がクラッチハウジング７５を介して入力駆動を受け入れ、太陽歯車アセンブリ８３が固定入力であり、遊星キャリア１１８が駆動出力を提供する遊星歯車アセンブリを有する。この過給機駆動装置は、２つの動作モードが可能である。第１の比較的低い歯車比を提供する第１の動作モードにおいて、リング歯車１０７は、入力プーリ７９に加えられる回転機械駆動の速度で回転し、一方で、太陽歯車アセンブリ８３の回転は一方向ローラクラッチ８７によってロックされ、それによって、遊星キャリアは、リング歯車１０７よりも低速で回転する。第２の比較的高い歯車比を提供する第２の動作モードにおいて、リング歯車１０７、太陽歯車アセンブリ８３、および遊星キャリア１１８はすべて、入力プーリ７９に加えられる回転機械駆動の速度で回転する。

過給機駆動装置動作モードの選択は、太陽歯車アセンブリ８３およびリング歯車１０７を係合するクラッチアセンブリによって可能になる。好ましくは、クラッチアセンブリは、固定シャフト上で遊星歯車機構と同軸上に取り付けられた、液圧作動式マルチプレートクラッチアセンブリである。これに関して、図２および図３を参照すると、環状ピストン支持ディスク１５０が、スプライン部７６の後方で、太陽歯車アセンブリ１８３の内側環状壁の底部の滑らかな壁部分に嵌合されている。環状ピストンディスク１５２は、支持ディスク１５０内に形成された環状トラフ１５３に摺動可能に受け入れられている。一組の環状クラッチプレート１５５が、ピストンディスク１５２とリテーナフランジ９９の後面との間で、クラッチディスクハウジングのスプライン状の内壁部分７６内に保持される。クラッチプレート１５５は、第２のクラッチプレート１５７と交互に配置された第１のクラッチプレート１５６を含む。第１のクラッチプレート１５６は、クラッチハウジングのスプライン状の内壁部分７６と係合するスプラインを外縁に有する。第２のクラッチプレート１５７は、クラッチ保持アセンブリ９５のハブ９７の外壁に形成されたスプラインと係合するスプラインをその内縁に有する。ピストンディスク１５２と、リテーナハブ９７の内部に形成された環状トラフとの間には、圧縮伸縮ばね１５９が保持されている。クラッチアセンブリは、ピストン支持ディスク１５０とピストンディスク１５２との間の空間に加圧液圧流体（好ましくは潤滑油）を供給することによって作動する。例えば、加圧流体は、固定シャフト６５内の穿孔１６２および１６４、ならびに太陽歯車アセンブリ８３およびピストン支持ディスク１５０を通る適切な穿孔１７０および１７２を通って輸送されてもよい。

クランクシャフトからの回転機械入力が入力プーリに加えられ、プーリ７９、クラッチハウジング７５およびリング歯車１０７がクランクシャフトの回転に応答して回転すると仮定する。リング歯車１０７の回転により、遊星歯車１３０、ひいては遊星キャリア１１８がリング歯車１０７と同じ方向に回転する。遊星キャリア１１８の回転は、出力プーリ１３７を介して過給機に出力される。

図２および図３に示す液圧作動式マルチプレートクラッチアセンブリによって、第１の過給機駆動装置動作モードが、ピストン支持ディスク１５０とピストンディスク１５２との間の空間に流体圧力がないことによって可能になる。これにより、伸縮ばね１５９は、ピストンディスク１５２をクラッチプレート１５０から外方に動かす。ピストンディスク１５２によって加えられる圧力がなければ、第１のクラッチプレート１５６および第２のクラッチプレート１５７は密接に摩擦接触せず、すなわち、クラッチは開いている。回転する遊星歯車１３０は、クラッチプレート１５０の間に摩擦接触がなければ、太陽歯車アセンブリ８３をリング歯車１０７および遊星キャリア１１８に対向して回転させ、この傾向は、一方向ローラクラッチ８７によって防止される。リング歯車は遊星歯車のみを駆動し、リング歯車１０７に対する遊星キャリア１１８の回転速度を低下させる。これにより、出力プーリ１３７の速度およびそれによって駆動される過給機の速度は、エンジンの速度に対して低下する。

第２の過給機駆動装置動作モードは、ピストン支持ディスク１５０とピストンディスク１５２との間の空間に流体圧力が存在することによって示される。これにより、ピストンディスク１５２は、クラッチプレート１５０に対して機械的圧力を加える。ピストンディスク１５２によって加えられる圧力によって、第１のクラッチプレート１５６および第２のクラッチプレート１５７は密接に摩擦接触し、すなわち、クラッチは閉じる。太陽歯車アセンブリ８３は、クラッチプレート１５０の間の摩擦接触によって、リング歯車１０７にロックされ、リング歯車１０７と同じ方向に同じ速度で回転する。これは、遊星歯車アセンブリの３つの要素のすべてが同じ速度で共に回転する直接駆動構成において、直接駆動構成において、太陽歯車アセンブリ８３とリング歯車１０７との間に遊星キャリア１１８をロックする。これにより、出力プーリ１３７の速度およびそれによって駆動される過給機の速度は、第１の動作モードにおいて駆動装置の出力速度に対して増加する。

第２の実施形態
図４および図５は、過給機用の多速度遊星駆動装置の第２の実施形態を示しており、エンジンからの駆動入力が遊星キャリアによって受け取られ、過給機のための駆動出力がリング歯車から取り出され、太陽歯車を制御することによって動作モードが選択される。これに関して、２段変速機を有する過給機駆動装置１６０が、ハウジング（図示せず）内に固定された固定シャフト１６５を含む。固定シャフト１６５の第１の端部１６７は、ハウジングの１つの壁に固定されている。固定シャフト１６５の第２の端部１７１は、ハウジングの対向する壁に支持されている。内側環状壁１７６を有する円筒形クラッチハウジング１７５が、リング軸受１７７によって固定シャフト１６５上で回転するように支持されている。環状内壁１７６は、内側のスプライン部１７６ｓと、外側のねじ部１７６ｔとを含む。固定シャフト１６５の第２の端部１７１に隣接する、クラッチハウジング１７５と同軸上に配置されている円筒形の出力プーリ１７８が、ねじ留め具１８１によってクラッチハウジングの前面に取り付けられている。太陽歯車アセンブリ１８３が、一方向ローラクラッチ１８７によって固定シャフト１６５上で回転するように支持されている。一方向ローラクラッチ１８７は、太陽歯車アセンブリ１８３と固定シャフト１６５との間で、太陽歯車アセンブリ１８３と同軸上に配置されている。太陽歯車アセンブリ１８３は、スプライン状の中間部分１９０と、軸方向に延伸する歯車歯が形成された後方部分１９３とを有する略円筒形の外壁を有する。クラッチリテーナアセンブリ１９５は、太陽歯車アセンブリ１８３のスプライン状の中間部分１９０にわたって受け入れられるハブ１９７と、フランジ１９９とを有する。ハブ１９７は、太陽歯車アセンブリ１８３のスプライン状の中央部１９０と噛み合うスプライン状の内側環状壁と、軸歯車歯が上に形成されている外側環状壁とを有する。リテーナアセンブリ１９５は、太陽歯車アセンブリ１８３の外壁の溝２０３に着座し、フランジ１９９の環状隆起部と係合するスラストワッシャ２０１によって軸方向に保持される。リング歯車２０７は、クラッチハウジングの環状内壁１７６のねじ部１７６ｔに受け入れられる雄ねじを有する前方フランジ２０９を有し、その間に分離プレート２１０がある。これにより、クラッチハウジング１７５とリング歯車２０７とは、リング歯車２０７の回転方向とは反対の方向に螺合し、クラッチハウジング１７５をリング歯車２０７上に保持する。リング歯車２０７は、軸方向に延伸する歯車歯が形成される内側環状壁を有する後方ハブ２１５を有する。略円筒形の遊星キャリア２１８は、リング歯車の後方ハブ２１５を受け入れる環状の溝を有し、その間にリング軸受２２０が保持されて、遊星キャリア２１８とリング歯車２０７との間の相対回転を支持する。遊星キャリア２１８は、リング軸受２２２によって固定シャフト１６５の第１の端部１６７に隣接して回転するように支持されている。遊星キャリア２１８には、遊星ピニオン２２５の円形アレイがさらに設けられており、各ピニオンは、トレランスリング２２７を使用して遊星キャリア２１８に押し込まれている。遊星歯車２３０は、各遊星ピニオン２２５の非スプライン状のジャーナル部分に、自由に回転するように取り付けられている。各遊星歯車の歯車歯は、リング歯車２０７の内側環状壁の歯車歯、および、太陽歯車アセンブリ１８３の後方部分の歯車歯と噛み合っている。遊星キャリア２１８は、第１の端部２６７付近で、固定シャフト１６５上に形成されているフランジ２３５によって軸方向に保持されている。遊星キャリア２１８の後方部分は、遊星キャリア２１８と同軸に配置された入力プーリ２７９として形成されている。

このようにして組み立てられた図４および図５の過給機駆動装置１６０は遊星歯車アセンブリを有し、遊星キャリア２１８が入力スプライン（または歯車）２７９を介して入力駆動を受け入れ、太陽歯車アセンブリ１８３が固定入力であり、リング歯車２０７がクラッチハウジング１７５を介して駆動出力を提供する。この過給機駆動装置は、２つの動作モードが可能である。第１の比較的高い歯車比を提供する第１の動作モードにおいて、遊星キャリア２１８は、入力プーリ２７９に加えられる回転機械駆動の速度で回転し、一方で、太陽歯車アセンブリ１８３の回転は一方向ローラクラッチ１８７によって阻害され、それによって、リング歯車２０７は、遊星キャリア２１８よりも高速で回転する。第２の比較的低い歯車比を提供する第２の動作モードにおいて、遊星キャリア２１８、太陽歯車アセンブリ１８３、およびリング歯車２０７はすべて、入力プーリ２７９に加えられる回転機械駆動のより低い速度で共に回転する。

過給機駆動装置動作モードの選択は、太陽歯車アセンブリ１８３およびリング歯車２０７を係合するクラッチアセンブリによって可能になる。好ましくは、クラッチアセンブリは、固定シャフト上で遊星歯車機構と同軸上に取り付けられた、液圧作動式マルチプレートクラッチアセンブリである。これに関して、図３および図４を参照すると、環状ピストン支持ディスク２５０が、スプライン部１７６ｓの前方で、太陽歯車アセンブリ１８３の内側環状壁の底部の滑らかな壁部分に嵌合されている。環状ピストンディスク２５２は、支持ディスク２５０内に形成された環状トラフ２５３に摺動可能に受け入れられている。一組の環状クラッチプレート２５５が、ピストンディスク２５２とリテーナフランジ１９９の前面との間で、クラッチディスクハウジングのスプライン状の内壁部分１７６内に保持される。クラッチプレート２５５は、第２のクラッチプレート２５７と交互に配置された第１のクラッチプレート２５６を含む。第１のクラッチプレート２５６は、クラッチハウジングのスプライン状の内壁部分１７６ｓと係合するスプラインを外縁に有する。第２のクラッチプレート２５７は、クラッチリテーナアセンブリ１９５のハブ１９７の外壁に形成されたスプラインと係合するスプラインをその内縁に有する。ピストンディスク２５２と、リテーナハブ１９７の内部に形成された環状トラフとの間には、圧縮伸縮ばね２５９が保持されている。クラッチアセンブリは、ピストン支持ディスク２５０とピストンディスク２５２との間の空間に加圧作動流体（好ましくは潤滑油）を供給することによって作動する。例えば、加圧流体は、固定シャフト１６５の穿孔２６２および２６４、ならびに太陽歯車アセンブリ１８３およびピストン支持ディスク２５０を通る適切な穿孔２７０および２７２を通って輸送されてもよい。

エンジンからの回転機械入力が入力プーリに加えられ、プーリ２７９および遊星キャリア２１８がクランクシャフトの回転に応答して回転すると仮定する。遊星キャリア２１８の回転は、遊星歯車２３０の回転を引き起こし、それによってリング歯車２０７を遊星キャリア２１８と同じ方向に回転させる。リング歯車２０７の回転は、クラッチハウジング１７５および出力プーリ１７８を介して過給機に出力される。

図４および図５に示す液圧作動式マルチプレートクラッチアセンブリによって、第１の過給機駆動装置動作モードが、ピストン支持ディスク２５０とピストンディスク２５２との間の空間に流体圧力がないことによって可能になる。これにより、伸縮ばね２５９は、ピストンディスク２５２をクラッチプレート２５５から外方に動かす。ピストンディスク２５２によって加えられる圧力がなければ、第１のクラッチプレート２５６および第２のクラッチプレート２５７は密接に摩擦接触せず、すなわち、クラッチは開いている。回転する遊星歯車２３０は、クラッチプレート２５５の間に摩擦接触がなければ、太陽歯車アセンブリ１８３をリング歯車２０７および遊星キャリア２１８に対向して回転させ、この傾向は、一方向ローラクラッチ１８７によって防止される。遊星歯車２３０はここでリング歯車のみを駆動し、遊星キャリア２１８に対するリング歯車２０７の回転速度を増加させる。これにより、出力プーリ２７９の速度およびそれによって駆動される過給機の速度は、エンジンの速度に対して増大する。

第２の過給機駆動装置動作モードは、ピストン支持ディスク２５０とピストンディスク２５２との間の空間に流体圧力が存在することによって示される。これにより、ピストンディスク２５２は、クラッチプレート２５５に対して機械的圧力を加える。ピストンディスク２５２によって加えられる圧力によって、第１のクラッチプレート２５６および第２のクラッチプレート２５７は密接に摩擦接触し、すなわち、クラッチは閉じる。太陽歯車アセンブリ１８３は、クラッチプレート２５５の間の摩擦接触によって、リング歯車２０７にロックされ、リング歯車２０７と同じ方向に同じ速度で回転する。これは、遊星歯車アセンブリの３つの要素のすべてが同じ速度で共に回転する直接駆動構成において、太陽歯車アセンブリ１８３とリング歯車２０７との間に遊星キャリア２１８をロックする。これにより、出力プーリの速度およびそれによって駆動される過給機の速度は、第１の動作モードにおいて駆動装置の出力速度に対して低減する。

前述の説明は、本発明の特定の実施形態を詳述するものである。しかしながら、上記の内容がどれほど詳細に記載されていても、本発明は多くの追加の方法で実施することができる。さらに、本発明の特定の特徴または態様を説明する際に特定の用語を使用することは、その用語が関連する本発明の特徴または態様の任意の特定の特性を含むことに限定されるように、その用語が本明細書において再定義されることを意味するようには意図されていない。したがって、上記に記載された本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲の文言によってのみ決定されるべきである。

Claims

過給機用の多速度駆動装置（２５）であって、
固定シャフト（３０，６５，１６５）と、
すべて前記固定シャフト上で回転するように取り付けられている、太陽歯車アセンブリ（８３，１８３）と、遊星キャリア（１１８，２１８）に取り付けられた複数の遊星歯車（１３０，２３０）と、リング歯車（１０７，２０７）とを有する遊星歯車機構であって、
回転機械駆動入力が前記リング歯車または前記遊星キャリアのいずれかによって受け取られ、回転機械駆動出力が、前記リング歯車が前記入力を受け取るときには前記遊星キャリアによって、または前記遊星キャリアが入力を受け取るときには前記リング歯車によって供給される、遊星歯車機構と、
前記太陽歯車機構と前記固定シャフトとの間に、前記遊星歯車機構と同軸に配置された一方向ローラクラッチ（８７，１８７）と、
前記固定シャフト上で遊星歯車機構と同軸上に取り付けられ、前記太陽歯車および前記リング歯車に動作可能に係合して前記多速度駆動装置の歯車比を変更する液圧作動式クラッチアセンブリ（１５０／１５２，２５０／２５２）とを備える、多速度駆動装置。
前記遊星歯車機構は、前記リング歯車（１０７）を介して前記回転機械入力を受け取り、前記遊星キャリア（１１８）を介して前記回転機械出力を提供し、
前記クラッチアセンブリ（１５０／１５２）は、第１の状態においては前記太陽歯車アセンブリ（８３）を前記リング歯車（１０７）からロック解除するように動作可能であり、第２の状態においては前記太陽歯車アセンブリと前記リング歯車とを共にロックするように動作可能であり、
前記一方向ローラクラッチ（８７）は、前記太陽歯車アセンブリが前記リング歯車からロック解除されたときに、前記太陽歯車アセンブリの回転を防止するように配置される、請求項１に記載の多速度駆動装置。
前記第１の状態において、前記太陽歯車アセンブリの回転が阻止されている間に前記太陽歯車アセンブリが前記リング歯車からロック解除されると、前記リング歯車は、前記遊星キャリアを第１の速度で回転させるように動作可能であり、前記第２の状態において、前記太陽歯車アセンブリが前記リング歯車にロックされると、前記リング歯車、前記太陽歯車アセンブリ、および前記遊星キャリアは、前記第１の速度よりも速い第２の速度で共に回転するように動作可能である、請求項２に記載の多速度駆動装置。
前記液圧作動式クラッチアセンブリがマルチプレートクラッチアセンブリである、請求項２または３に記載の多速度駆動装置。
前記遊星歯車機構は、前記遊星キャリア（２１８）を介して前記回転機械入力を受け取り、前記リング歯車（２０７）を介して前記回転機械出力を提供し、
前記クラッチアセンブリ（２５０／２５２）は、第１の状態においては前記太陽歯車アセンブリを前記リング歯車からロック解除するように動作可能であり、第２の状態においては前記太陽歯車アセンブリと前記リング歯車とを共にロックするように動作可能であり、
前記一方向ローラクラッチ（１８７）は、前記太陽歯車アセンブリが前記リング歯車からロック解除されたときに、前記太陽歯車アセンブリの回転を防止するように配置される、請求項１に記載の多速度駆動装置。
前記第１の状態において、前記太陽歯車アセンブリの回転が阻止されている間に前記太陽歯車アセンブリが前記リング歯車からロック解除されると、前記遊星キャリアは、前記リング歯車を第１の速度で回転させるように動作可能であり、前記第２の状態において、前記太陽歯車アセンブリが前記リング歯車にロックされると、前記リング歯車、前記太陽歯車アセンブリ、および前記遊星キャリアは、前記第１の速度よりも遅い第２の速度で共に回転するように動作可能である、請求項５に記載の多速度駆動装置。
前記液圧作動式クラッチアセンブリがマルチプレートクラッチアセンブリである、請求項５または６に記載の多速度駆動装置。
過給機用の多速度駆動装置であって、
過給機（２７）と、
前記固定シャフト（３０）がハウジング（３２，３５）内に固定されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の多速度駆動装置（２５）と、を備え、
前記多速度駆動装置は、チェーン、ベルト、シャフトもしくは歯車、または場合によっては別の装置によってエンジン（２９）から前記回転機械駆動入力（３６）を受け取り、
前記多速度駆動装置（２５）は、チェーン、ベルト、シャフト、歯車、または前記過給機の駆動スナウトによって回転機械駆動出力を前記過給機に供給し、
前記液圧作動式クラッチアセンブリは、プログラムされているエンジン制御ユニット（ＥＣＵ４０）、液圧バルブ（４１）、およびバルブアクチュエータ（４２）によって制御され、
前記ＥＣＵは、前記エンジンの運転状態を示す入力信号を受信し、前記バルブアクチュエータに信号を提供して、前記液圧バルブの１つの状態に応じて、前記液圧作動式クラッチアセンブリに液圧流体圧が加えられ、前記液圧バルブの別の状態に応じて、戻り流体路を介して前記液圧が解放される、多速度駆動装置。