JP2023505243A - 自動車用の単安定結合システムおよびトルク伝達装置 - Google Patents

Abstract

自動車のトルク伝達装置（１０）用の結合システム（６）は、回転軸と平行な並進によって、後退位置から結合位置に移動することによって、２つの係合インターフェース（６１、６２）を結合するように意図される摺動スリーブ（６３）を備える。静止位置と作動位置との間で移動可能な可動部材（６５１）を備えるアクチュエータ（６５）は、回転運動のリンク（６７）によって、および回転軸（１００）の周りに回転するように固定された弾性戻り部材（６６）によって、摺動スリーブ（６３）に連結されており、可動部材（６５１）は、運動のリンク（６７）によって、摺動スリーブ（６３）を後退位置から結合位置に駆動し、静止位置から作動位置まで通過することによって弾性戻り部材（６６）を付勢することができ、弾性戻り部材（６６）は、付勢解除しながら、運動のリンク（６７）によって、可動部材（６５１）を作動位置から静止位置に、および摺動スリーブ（６３）を結合位置から後退位置に戻すことができる。

Description

本発明は、より具体的には、ただし排他的ではないが、電動またはハイブリッド車両用、特に電気自動車またはハイブリッド自動車用のトルク伝達装置に組み込まれるように意図された、結合システムに関する。

本発明は、より具体的には、ハイブリッド車両および電動車両に適用される。電動モータの速度は、特に二速度電気伝達線の場合、毎分１５０００回転以上の高速であり得る。

速度およびトルクを調整するために、電動モータの使用は一般に、各ホイールで所望の速度およびトルク出力レベルを達成することを可能にする減速装置と、横方向に対向する２つのホイールの間で速度を変化させるための差動装置と、を含む変速機を必要とする。

異なる車両速度に適合するために、減速装置上で所望の減速比を選択することを可能にするクラッチを使用することが知られている。このような装置は、例えば、ドイツ特許第１０２０１６２０２７２３号明細書に開示されている。

この装置は、他のクラッチが閉じているときに開いているクラッチのうちの１つに引きずりトルクが発生するため、効率の点では不十分である。この引きずりトルクは、クラッチが湿っているとき、特に有害である。

加えて、この装置のクラッチは比較的高いトルクを伝達するが、このことは、クラッチがかなりのサイズおよび重量でなければならず、したがってクラッチに関連するフットプリントが大きくなることを意味する。

フランス特許出願１９０１９１６号明細書は、まだ公開されていないが、少なくとも１つのモータを備える車両用のトルク伝達装置を提案しており、トルク伝達装置は、
モータによって駆動されることが可能な第１の入力要素と第１の出力要素とを備える第１のクラッチであって、第１のクラッチが閉じているときに第１の入力要素と第１の出力要素との間でトルクが伝達される、第１のクラッチと、
モータによって駆動されることが可能な第２の入力要素と第２の出力要素とを備える第２のクラッチであって、第２のクラッチが閉じているときに第２の入力要素と第２の出力要素との間でトルクが伝達される、第２のクラッチと、
伝達部材と、
第１のギア比にしたがって、第１の出力要素と伝達部材との間でトルクを伝達するように配置された第１の伝達機構と、
第１のギア比とは異なる第２のギア比にしたがって、第２の出力要素と伝達部材との間でトルクを伝達するように配置された第２の伝達機構と、
第１の伝達機構によって、第１のクラッチの第１の出力要素と伝達部材との間の相互回転駆動を許可または中断するように配置された接続要素と、
を備える。

少なくとも２つのギア比の使用により、高い始動トルクおよび最高速度を両立させ、結果的に車両が高速に達するのに必要な時間を短縮することができる。電動モータによる２つのギア比の選択は、変速機の複雑さ、動的性能、車両の消費、および電動モータのサイズの間に良好な折衷案を提供する。

クラッチ、特に漸進的なマルチディスククラッチの使用もまた、知覚可能な加速度の変化とともに、突然のギアチェンジを回避することによって、ユーザの快適性を確保することを可能にする。

加えて、接続要素は、第２のクラッチが閉じているときに、第１のクラッチの出力要素、特に第１のクラッチの出力摩擦ディスクの駆動を中断することを可能にし、これにより、第２のクラッチが閉じているときの第１のクラッチの引きずりトルクを大幅に制限、またはなくすことによって、エネルギー効率を向上させることができる。

しかしながら、接続要素の統合は、コンパクトで効率的なアクチュエータを必要とする。

本発明は、最新技術の欠点を克服し、提案することを目的とする。

これを行うために、本発明の第１の態様によれば、結合システムであって、
固定基準系の回転軸の周りに回転可能な１の係合インターフェース、および固定基準系の回転軸の周りに第１の係合インターフェースに対して回転可能な第２の係合インターフェースと、
第１および第２の係合インターフェースの一方と係合した中間係合インターフェースを含む摺動スリーブであって、摺動スリーブは、回転軸と平行な並進によって、中間係合インターフェースが第１および第２の係合インターフェースの他方と係合していない後退位置から中間係合インターフェースが第１および第２の係合インターフェースの一方および他方と係合し、第１の係合インターフェースと第２の係合インターフェースとの間に回転結合を作り出す結合位置まで移動することができる、摺動スリーブと、
固定基準系内の固定支持体と可動部材とを備えるアクチュエータであって、可動部材は、静止位置と作動位置との間で回転軸と平行に並進運動可能である、アクチュエータと、
回転軸の周りの回転の自由度を有する、可動部材と摺動スリーブとの間の回転運動のリンクと
を含む結合システムが提供される。

本発明によれば、アクチュエータは、固定基準系内の回転軸の周りに回転するように固定された弾性戻り部材を備え、可動部材は、運動のリンクによって、摺動スリーブを後退位置から結合位置に駆動し、静止位置から作動位置まで通過することによって弾性戻り部材を付勢することができ、弾性戻り部材は、付勢解除しながら、運動のリンクによって、可動部材を作動位置から静止位置に、および摺動スリーブを結合位置から後退位置に戻すことができる。

弾性戻り部材は、３つの係合インターフェースによって形成されたドッグクラッチに「常時開」結合機能を与える。単安定アクチュエータの実装により、コンパクトで単純化されたアクチュエータを有することが可能である。弾性戻り部材は、結合段階中に結合システムの過渡トルクを制限する、加速されなければならない回転ユニットの部分を、各結合部に形成しない。アクチュエータの可動部材は、いずれの回転質量の慣性モーメントにも寄与しないように、それ自体が好ましくは回転軸の周りにも回転するように固定される。

実際には、第１の係合インターフェースおよび第２の係合インターフェースは、中間係合インターフェースの歯が軸方向に摺動する、同一のピッチを有するスプラインで構成されている。しかしながら、当業者は、より一般的には、単一のスプライン内で摺動することができる中間係合インターフェース上、または第１の係合インターフェースおよび第２の係合インターフェースの単一の歯の上では、単一の歯またはスプラインで十分であることを理解するだろう。

弾性戻り部材は、回転軸の周りに均等に分布した１つ以上のばね、特にその軸が回転軸と平行かつ回転軸から分離した螺旋ばねからなってもよい。

一実施形態によれば、第２の係合インターフェースは、第１の係合インターフェースの軸方向延長部に配置される。第１および第２の係合インターフェースのスプラインの歯は、軸方向に延在する。

一実施形態によれば、可動部材は、固定基準系内の回転軸の周りに回転するように固定される。

一実施形態によれば、弾性戻り部材の一端は、固定支持体に固定された支持体に対して当接する。実際には、好ましくは、固定支持体は、第２の係合インターフェースに向かって軸方向に面する前面を有する本体を備え、ロッドがこの前面から軸方向に突出し、各ロッドは支持体が形成されるヘッドを備え、弾性戻り部材は、ヘッドと運動のリンクとの間で軸方向に把持されたばねを備える。

一実施形態によれば、ロッドは、固定支持体の本体の雌ねじにねじ込まれるねじ付き端部を有する。ばねは、ロッドの周りに実装することができる。

一実施形態では、運動のリンクは、可動部材と弾性戻り部材との間に中間押しロッドを備える。

押しロッドは、回転軸の周りに回転するように固定される。

押しロッドは、可動部材および弾性戻り部材に対して軸方向に当接する。

押しロッドは、回転軸の周りの回転ガイドまたはピボット接続部によって摺動スリーブに連結される。

適切であれば、押しロッドは、ばねが当接するカラーを備え、カラーには開口部が形成されており、ロッドが押しロッドを軸方向に案内するように、ロッドは、これらの開口部を貫通する。

特に単純な実施形態によれば、回転ガイドは、軸方向遊びの有無にかかわらず、回転軸１００の周りのピボット接続部を提供する。

これは、例えば、双方向軸力吸収を伴う玉軸受によって構成されたピボット接続部であってもよい。

あるいは、回転運動のリンクは、摺動スリーブと回転ガイド（またはピボット接続部）との間に回転軸と平行な寸法構成並進遊びを有し、この遊びは、静止位置と作動位置との間のストロークの１００分の１より大きく１０分の１未満の大きさを有する。すると遊びは、回転案内またはピボット接続部、特に押しロッドを形成する部分がシステムの安定位置で動作しておらず、引きずりトルクをさらに低下させることを想定できるようにする。

特に有利な実施形態によれば、回転ガイドまたはピボット接続部は、少なくとも１つの環状パッドを備え、環状パッドは、少なくとも部分的に、好ましくは環状である摺動スリーブの２つの対向壁の間に位置決めされる。

一実施形態によれば、摺動スリーブの２つの対向壁は、パッドの環状溝に入る、摺動スリーブの環状径方向リブ上に形成することができる。

あるいは、好ましくは、摺動スリーブの対向壁は、摺動スリーブに形成された環状溝の対向する側面で構成することができ、パッドは少なくとも部分的にこの中に係合される。

好ましくは、環状パッドは、好ましくは環状である、押しロッドの２つの対向壁の間に、少なくとも部分的に位置決めされる。

一実施形態によれば、押しロッドの２つの対向壁は、パッドの環状溝に入る、押しロッドの環状径方向リブ上に形成される。

あるいは、好適な実施形態によれば、押しロッドの対向壁は、押しロッドに形成された環状溝の対向する側面で構成することができ、パッドは少なくとも部分的にこの中に係合される。

環状パッドは、低摩擦係数のプラスチック材料で、必要であれば固体潤滑剤で満たされた材料で、作ることができる。好ましくは、環状パッドと摺動スリーブの環状溝の対向壁との間で軸方向に遊びが維持される。あるいは、または追加で、環状パッドと押しロッドの環状溝の対向壁との間で軸方向に遊びが維持されてもよい。

アクチュエータは、適切であれば、電気機械式であってもよい。あるいは、好ましくは、可動部材は、油圧供給ラインに接続された、固定支持体の可変容積環状チャンバ内で軸方向に摺動することが可能な環状ピストンを備える。油圧駆動装置は、非常に低コストで優れたコンパクトさを保証する。環状チャンバ内で摺動するピストンによって形成された油圧シリンダは一方向であり、静止位置への復帰は弾性戻り部材によって保証される。

一実施形態によれば、第１の係合インターフェースと第２の係合インターフェースとの間には、少なくとも１つの同期リングを含む同期装置が軸方向に介在しており、後退位置にある摺動スリーブは同期リングを駆動せず、摺動スリーブは、軸方向並進中に後退位置から結合位置に移動している間、中間係合インターフェースが同期リングの同期係合インターフェース内に係合され、第１の係合インターフェースと同期リングとの間に回転結合を作り出す中間同期位置を通過することができ、同期リングは、回転軸の周りに第２の係合インターフェースに対して回転することができ、摩擦によって、第２の係合インターフェースを駆動するためのトルクを生成する。同期装置は、過渡的な結合段階における第２の係合インターフェースの漸進的な始動を可能にし、中間係合インターフェースと第１および第２の係合インターフェースの他方との間のトルクスパイクおよび過剰な衝撃を回避する。

一実施形態によれば、押しロッドは、パッドが軸方向にクランプされた状態で保持される環状溝を確定する２つの隣接するカバーを備える。

実際には、結合システムは、
回転軸の周りに回転することが可能な伝達シャフトであって、第１の係合インターフェースが伝達シャフトに固定されている、伝達シャフトと、
回転軸の周りに伝達シャフトに対して回転することが可能な空転伝達ホイールであって、第２の係合インターフェースが空転伝達ホイールに固定されている、空転伝達ホイールと、
を備える。

本発明の別の態様によれば、後者は、少なくとも１つのモータを備える自動車用のトルク伝達装置であって、伝達装置は、
第１の入力要素および第２の入力要素と、
上述のような結合システムと、
第１の一定のギア比にしたがって、第１の入力要素の回転運動を空転伝達ホイールに恒久的に伝達するように配置された、第１の伝達機構と、
第１のギア比とは異なる第２の一定のギア比にしたがって、第２の入力要素と伝達シャフトとの間で回転運動を恒久的に伝達するように配置された、第２の伝達機構と、
を備える伝達装置に関する。

このような伝達装置は特に、例えば毎分１５０００回転以上の、電動モータのロータの高回転速度を特徴とする、ハイブリッド車両および電動車両に適用することができる。上述のように、少なくとも２つのギア比の使用により、高い始動トルクおよび最高速度を両立させることができる。

実際には、第１のギア比は、歩行速度での始動または走行の短い移行段階の間だけ使用されるように意図され、第２の比は、他のすべての状況で牽引力を提供するように意図されている。

好ましくは、トルク伝達装置は、閉状態で、駆動シャフトと第２の入力要素との間でトルクを伝達することができる少なくとも１つのクラッチをさらに備える。

一実施形態によれば、トルク伝達装置は、閉状態で、モータの駆動シャフトと第１の入力要素との間でトルクを伝達することができる別のクラッチと、好ましくは、別のクラッチが閉じているときに可動部材が結合位置にあり、別のクラッチが開いているときに可動部材が静止位置にあるようにアクチュエータを制御するための制御部と、をさらに備える。

あるいは、駆動シャフトと第１の入力要素との間の伝達は直接的であり、結合機能は結合システムによってのみ実行される。

これらの配置は、第２のクラッチが閉じているときに第１のクラッチおよび結合システムの構成要素を駆動することを回避することによって、良好なエネルギー効率を保証することを可能にする。

本発明はまた、結合システムであって、
固定基準系の回転軸の周りに回転することができる第１の係合インターフェース、および固定基準系の回転軸の周りに第１の係合インターフェースに対して回転することができる第２の係合インターフェースと、
第１および第２の係合インターフェースの一方と係合した中間係合インターフェースを含む第１および第２の係合インターフェースの一方と係合した中間係合インターフェースを含む摺動スリーブであって、摺動スリーブは、回転軸と平行な並進によって、中間係合インターフェースが第１および第２の係合インターフェースの他方と係合していない後退位置から、中間係合インターフェースが第１および第２の係合インターフェースの他方と係合し、第１の係合インターフェースと第２の係合インターフェースとの間に回転結合を作り出す結合位置まで、移動することができる、摺動スリーブと、
固定支持体および可動部材を備えるアクチュエータであって、可動部材は、静止位置と作動位置との間で回転軸と平行に並進運動可能である、アクチュエータと、
回転軸の周りの回転の自由度を有する、可動部材と摺動スリーブとの間の回転運動のリンクと、
を備える結合システムにも関する。

この発明によれば、運動のリンクは、固定基準系内の回転軸の周りに回転するように固定された押しロッドと、環状パッドとを備え、環状パッドは、押しロッドの軸方向並進運動を回転軸と平行な２つの対向する方向で環状パッドに伝達できるように、押しロッドの２つの対向壁と軸方向に協働することが可能であり、環状パッドは、環状パッドの軸方向並進運動を２つの対向する方向で摺動スリーブに伝達できるように、摺動スリーブの２つの対向壁と軸方向に協働することが可能であり、環状パッドは、可動部材が静止位置から作動位置に通過するとき、環状パッドが、押しロッドの対向する面のうちの１つおよび摺動スリーブの対向する面のうちの１つに対して当接し、摺動スリーブを後退位置から結合位置に駆動するように、摺動スリーブに対して回転軸の周りに自由に回転する。

実際には、第１の係合インターフェースおよび第２の係合インターフェースは、中間係合インターフェースの歯が軸方向に摺動する、同一のピッチを有する環状スプラインで構成されている。しかしながら、当業者は、より一般的には、単一のスプライン内で摺動することができる中間係合インターフェース上、または第１の係合インターフェースおよび第２の係合インターフェースの単一の歯の上では、単一の歯またはスプラインで十分であることを理解するだろう。

回転運動のリンクの構造は、回転軸の周りの回転運動の伝達なしに並進運動の伝達の機能を非常に単純に提供することを可能にする。

特に有利な実施形態によれば、静止位置と作動位置との間のストロークの１００分の１より大きく１０分の１未満の大きさを有する、回転軸と平行な寸法構成並進遊びが、環状パッドと摺動スリーブの対向壁との間で軸方向に維持される。この遊びは、後退位置から結合位置への移動の移行段階におけるパッドと摺動スリーブの対向する面との間の相互作用を制限することを可能にする。結合位置と同様に後退位置において、摺動スリーブは、並進的に固定された位置決めを見つけ、パッドが摺動スリーブの２つの対向する面から一定距離にあるような位置に位置決めされる。したがって、回転運動のリンクによって誘発された残留引きずりトルクは大幅に減少する。このパッドの自動センタリングは、部品が油槽内にあり、パッドと摺動スリーブの対向する面との間に油膜が形成されるという事実によって促進される。

一実施形態によれば、押しロッドの２つの対向壁は、パッドの環状溝に入る、押しロッドの環状径方向リブ上に形成される。あるいは、好適な実施形態によれば、押しロッドの２つの対向壁は、押しロッドの環状溝の側面に形成される。

同様に、摺動スリーブの２つの対向壁は、パッドの環状溝に入る、摺動スリーブの環状径方向リブ上に形成することができる。あるいは、好ましくは、摺動スリーブの２つの対向壁は、摺動スリーブの環状溝の側面に形成されることも可能である。

一実施形態によれば、環状パッドは、実質的に正方形または長方形の軸方向断面を有する。

一実施形態によれば、押しロッドおよび可動部材は、モノブロックユニットを構成し、一体に形成されるかまたは互いに固定されてもよい。別の実施形態によれば、２つの部品は別個であり、押しロッドは可動部材に対して当接する。

一実施形態によれば、可動部材は、油圧供給ラインに接続された、固定支持体の可変容積環状チャンバ内で軸方向に摺動することができる環状ピストンを備える。アクチュエータは、適切であれば、完全に環状であってもよく、これにより、本発明による結合システムが組み込まれたトルク伝達装置の伝達シャフトがアクチュエータを横切ることが可能となる。あるいは、アクチュエータは、トルク伝達装置の伝達シャフトの一端を収容するために、底部によって閉じられた空洞を確定してもよい。いずれの場合も、回転している伝達シャフトを案内するための滑り軸受または転がり軸受を空洞内に収容するために、アクチュエータの固定支持体の環状形状を利用することが可能である。

一実施形態によれば、結合システムは、回転軸の周りに回転するように固定された弾性戻り部材を備え、可動部材は、押しロッドを介して、静止位置から作動位置に通過することによって弾性戻り部材を付勢することができ、弾性戻り部材は、押しロッドによって、付勢解除することで、可動部材を作動位置から静止位置に、および摺動スリーブを結合位置から後退位置に戻すことができる。

好ましくは、弾性戻り部材の一端は、固定支持体に固定された支持体に対して当接する。

アクチュエータの弾性部材は、３つの係合インターフェースによって形成されたドッグクラッチに「常時開」結合機能を与える。弾性戻り部材は、結合段階中に結合システムの過渡トルクを制限する、加速されなければならない回転ユニットの部分を、各結合部に形成しない。アクチュエータの可動部材は、いずれの回転質量の慣性モーメントにも寄与しないように、それ自体が好ましくは回転軸の周りにも回転するように固定される。

弾性戻り部材は、回転軸の周りに均等に分布した１つ以上のばね、特にその軸が回転軸と平行かつ回転軸から分離した螺旋ばねからなってもよい。

一実施形態によれは、結合システムは、第１の係合インターフェースと第２の係合インターフェースとの間で軸方向に介在して、少なくとも１つの同期リングを含む同期装置を含み、後退位置にある摺動スリーブは同期リングを駆動せず、摺動スリーブは、軸方向並進中に後退位置から結合位置に移動している間、中間係合インターフェースが同期リングの同期係合インターフェース内に係合され、第１の係合インターフェースと同期リングとの間に回転結合を作り出す中間同期位置を通過することができ、同期リングは、回転軸の周りに第２の係合インターフェースに対して回転することができ、摩擦によって、第２の係合インターフェースを駆動するためのトルクを生成する。同期装置は、過渡的な結合段階における第２の係合インターフェースの漸進的な始動を可能にし、中間係合インターフェースと第１および第２の係合インターフェースの他方との間のトルクスパイクおよび過剰な衝撃を回避する。

実際には、結合システムは、
回転軸の周りに回転することが可能な伝達シャフトであって、第１の係合インターフェースが伝達シャフトに固定されている、伝達シャフトと、
回転軸の周りに伝達シャフトに対して回転することが可能な空転伝達ホイールであって、第２の係合インターフェースが空転伝達ホイールに固定されている、空転伝達ホイールと、
を備える。

本発明の別の態様によれば、後者は、少なくとも１つのモータを備える自動車用のトルク伝達装置であって、伝達装置は、
第１の入力要素および第２の入力要素と、
上述のような結合システムと、
第１の一定のギア比にしたがって、第１の入力要素の回転運動を空転伝達ホイールに恒久的に伝達するように配置された、第１の伝達機構と、
第１のギア比とは異なる第２の一定のギア比にしたがって、第２の入力要素と伝達シャフトとの間で回転運動を恒久的に伝達するように配置された、第２の伝達機構と、
を備える伝達装置に関する。

このような伝達装置は特に、例えば毎分１５０００回転以上の、電動モータのロータの高回転速度を特徴とする、ハイブリッド車両および電動車両に適用することができる。上述のように、少なくとも２つのギア比の使用により、高い始動トルクおよび最高速度を両立させることができる。

実際には、第１のギア比は、歩行速度での始動または走行の短い移行段階の間だけ使用されるように意図され、第２の比は、他のすべての状況で牽引力を提供するように意図されている。

好ましくは、トルク伝達装置は、閉状態で、駆動シャフトと第２の入力要素との間でトルクを伝達することができる少なくとも１つのクラッチをさらに備える。

一実施形態によれば、トルク伝達装置は、閉状態で、モータの駆動シャフトと第１の入力要素との間でトルクを伝達することができる別のクラッチと、好ましくは、別のクラッチが閉じているときに可動部材が結合位置にあり、別のクラッチが開いているときに可動部材が静止位置にあるようにアクチュエータを制御するための制御部と、をさらに備える。

あるいは、駆動シャフトと第１の入力要素との間の伝達は直接的であり、結合機能は結合システムによってのみ実行される。

これらの配置は、第２のクラッチが閉じているときに第１のクラッチおよび結合システムの構成要素を駆動することを回避することによって、良好なエネルギー効率を保証することを可能にする。

本発明のさらなる特徴および利点は、以下の添付図面を参照して、以下の説明を読むことで明らかになるだろう。

結合システムの後退位置にある、本発明の一実施形態による結合システムを組み込んだトルク伝達システムの図４の線Ｉ－Ｉに沿った断面図である。 結合システムの後退位置にある、図１のトルク伝達システムの図４の線ＩＩに沿った別の断面図である。 図２の詳細を示す図である。 図１のトルク伝達システムの正面図である。 結合システムの結合位置にある、図１のトルク伝達システムの断面図である。 結合システムの結合位置にある、図１のトルク伝達システムの別の断面図である。 図６の詳細を示す図である。

より明確にするために、同一または類似の要素は、全ての図において同一の参照符号を使用して識別される。

説明および請求項において、「外部」および「内部」という用語、ならびに「軸方向」および「径方向」という配向は、説明において与えられた定義にしたがって伝達装置の要素を示すために使用される。慣例により、「径方向」の配向は、軸方向の配向に直交する。軸方向の配向は、文脈に応じて、シャフトのうちの１つ、例えばモータの出力シャフトまたは伝達シャフト５の回転軸に関連する。「周方向」の配向は、軸方向に直交し、径方向に直交する。「外部」および「内部」という用語は、基準軸に対して、１つの要素の他の要素に対する相対位置を定義するために使用され、したがって軸に近い要素は、径方向で周囲に位置する外部要素とは対照的に、内部として記載される。

伝達装置の異なる部材は各々、入力要素とも呼ばれるトルク入力と、出力要素とも呼ばれるトルク出力とを有する。入力は、運動学的観点から、モータ側に位置し、出力は、車両のホイールの側に位置している。

図１は、車両を推進することができる自動車の電動モータ４と、トルク伝達アセンブリと、を備えるトルク伝達システムを示している。

トルク伝達アセンブリは、伝達装置１０と、車両の２つの横方向に対向するホイール、または２組の駆動される前輪および後輪を駆動することができる差動装置７と、を含んでいる。トルク伝達装置１０は、差動装置７に結合された出力部材９を備えている。

先のフランス特許出願１９０１９１６号明細書で前述されたように、トルク伝達装置１０は、
モータ４によって駆動されることが可能な第１の入力要素と第１の出力要素とを備える第１のクラッチ１であって、第１のクラッチが閉じているときに第１の入力要素と第１の出力要素との間でトルクが伝達される、第１のクラッチ１と、
モータによって駆動されることが可能な第２の入力要素と第２の出力要素とを備える第２のクラッチ２であって、第２のクラッチが閉じているときに第２の入力要素と第２の出力要素との間でトルクが伝達される、第２のクラッチ２と、
伝達部材と、
この場合には伝達シャフトである伝達部材５と、
第１のギア比にしたがって、第１の出力要素と伝達部材５との間でトルクを伝達するように配置された第１の伝達機構１１と、
第１のギア比とは異なる第２のギア比にしたがって、第２の出力要素と伝達部材５との間でトルクを伝達するように配置された第２の伝達機構１２と、
第１の伝達機構１１によって、第１のクラッチ１の第１の出力要素と伝達部材５との間の相互回転駆動を許可または中断するように配置された結合システム６と、
を含んでいる。

ギア比は、伝達機構の出力における速度と伝達機構の入力における速度との間の比を意味するように与えられる。

第１のクラッチ１の第１の入力要素および第２のクラッチ２の第２のクラッチ２は、この場合はモータ４の出力シャフトである、共通のトルク入力シャフト８によって駆動されるように配置されている。クラッチ１および２は、減速装置の前に、モータ４のできるだけ近くに運動学的に配置されており、このことは、２つのクラッチが、伝達線のトルクが最も低い部分に配置されることを意味している。特に漸進摩擦クラッチの場合、この配置により、クラッチのコンパクトさを改善することができる。好ましくは、第１のクラッチ１は漸進摩擦クラッチであり、第２のクラッチ２も漸進摩擦クラッチである。したがって、ギアチェンジは、突然の加速なしに滑らかで漸進的であり得る。漸進クラッチは、その伝達可能なトルクを漸進的に制御することができるクラッチを意味するために与えられる。適切であれば、第１のクラッチ１および第２のクラッチ２は、ともにデュアルクラッチを形成することができる。

トルク伝達装置の出力においてトルクを増加させ、回転速度を低下させるために、この場合、差動装置７の入力に配置された歯車７０と噛み合う出力部材９を形成するピニオンによって、出力部材９および差動装置７によって減速機１４が形成される。

結合システム６は、第１のクラッチ１が閉じているときには、第１の伝達機構１１によって、第１のクラッチ１の第１の出力要素と伝達シャフト５との間の相互回転駆動を許可し、第１のクラッチが開いて第２のクラッチが閉じているときには、第１の伝達機構１１によって、第１のクラッチ１の第１の出力要素と伝達シャフト５との間の相互回転駆動を中断するように配置される。

結合システムは、伝達シャフト５と第１の伝達機構１１との間の相互駆動を直接的に許可または中断するように配置される。不必要に第１の伝達機構を駆動することを回避することによって、第１の伝達機構の効率の有害な損失が回避されるが、この損失は、特に回転伝達要素のはねかけ注油に関連している可能性がある。

第１の伝達機構１１は、減速ギア列である。第２の伝達機構１２もまた減速ギア列である。これらのギア列は、油によってはねかけ注油されるように実装することができる。第１の伝達機構１１は、第２の伝達機構１２よりも低いギア比を有する。第１の伝達機構は、比較的低速で車両を推進するために使用され、第２の伝達機構は、比較的高速で車両を推進するために使用される。

第１の伝達機構１１は、一緒に回転するために第１の入力歯車４２またはピニオン４２に堅固に接続された第１の入力シャフト４１と、この場合は第１の入力歯車４２と直接噛み合う出力歯車４３と、を備えている。

第２の伝達機構１２は、一緒に回転するために第２の入力歯車５２またはピニオン５２に堅固に接続された第２の入力シャフト５１と、この場合は第２の入力歯車５２と直接噛み合う第２の出力歯車５３と、を備えている。

第２の入力シャフトは中空シャフト５１であり、第１の入力シャフト４１はこの中空シャフト５１の内側に延在している。第２の入力シャフト５１と第１の入力シャフト４１とは同軸である。

ピニオン４２は、第１の入力シャフト４１上に実装されるか、またはこれと一体に形成されてもよい。同様に、ピニオン５２は、第２の入力シャフト５１上に実装されるか、またはこれと一体に形成されてもよい。

第２の出力歯車５３は、例えばスプラインを介して、一緒に回転するために伝達シャフト５に堅固に接続されている。第１の出力歯車４３は、伝達シャフト５の回転軸１００の回りで回転する遊び車であるが、結合システム６によって、一緒に回転するために伝達シャフト５に堅固に接続することができる。針状ころ軸受４３０は、伝達シャフト５の円筒面上で第１の出力歯車４３の回転を案内する。

図３および図７に詳細に示される結合システム６は、この場合、伝達シャフト５上のスプラインによって焼きばめまたは堅固に接続されたホイール６１０の周囲に形成された第１のスプラインで構成された第１の係合インターフェース６１と、第１の出力歯車４３上に焼きばめされたリング６２０の周囲に形成された第２のスプラインで構成された第２の係合インターフェース６２と、第１のスプライン６１および第２のスプライン６２と相互作用するように配置された中間スプラインによって形成された中間係合インターフェース６４を含む摺動スリーブ６３と、を含んでいる。

より具体的には、スプライン６１、６２、６４は、回転軸１００と平行に軸方向に延在する、リブまたは歯によって分離された溝で構成される。中間スプライン６４の歯は、この場合、第１のスプライン６１および第２のスプライン６２の対応する溝に入るために、径方向内側に向いている。中間スプライン６４は、第１のスプライン６１と恒久的に係合している。中間スプライン６４に当接する摺動スリーブ６３は、回転軸１００と平行な並進によって、中間スプライン６４が第２のスプライン６２と係合していない図１から図３に示される後退位置から、中間スプラインが第２のスプラインと係合して第１のスプラインと第２のスプラインとの間で回転結合を作り出し、これによって第１の出力歯車４３と伝達シャフト５との間の回転結合を作り出す結合位置まで、移動することができる。

任意選択的に、所定の閾値よりも大きい軸力がピストン６５１によって摺動スリーブ６３に加えられないことを条件として、摺動スリーブ６３を後退位置に保持するために、ホイール６１０と摺動スリーブ６３との間に弾性保持部材６３０が配置される。

結合システム６は、固定支持体６５０と、固定支持体６５０の可変容積環状チャンバ６５２内を軸方向に摺動することができる環状ピストンで構成された可動部材６５１と、を含むアクチュエータ６５をさらに含み、この環状チャンバ６５２は油圧供給ライン６５３に接続されている。任意選択的に、センサ６５４は、可動部材６５１の位置を検出することを可能にする。

環状チャンバ６５２内を摺動する環状ピストン６５１によって形成された油圧シリンダは一方向であり、摺動スリーブ６３を後退位置から結合位置に駆動することを可能にする。

この場合は回転軸１００と平行な軸上に整列され、回転軸１００の周りに分布している螺旋ばね６６０で構成された弾性戻り部材６６は、同様に、摺動スリーブを結合位置から後退位置に戻す。弾性戻り部材６６は、環状チャンバ６５２内の圧力が摺動スリーブ６３を後退位置から結合位置に押すようにピストン６５１に強制するときに付勢され、チャンバ６５２内で圧力が解放されたときにピストン６５１を後退位置に押し戻すことによって付勢解除されるように、ピストン６５１の反対に位置決めされている。

運動のリンク６７は、摺動スリーブ６３とアクチュエータ６５とその弾性戻り部材６６との間に介在する。運動のリンクは、制御溝６７１を形成する押しロッド６７０を含み、その２つの対向壁の間には、環状パッド６７２の径方向外側部分が把持され、その径方向内側部分は、摺動スリーブ６３の溝６７３の２つの対向壁の間の軸方向遊びを伴って収容されている。

固定支持体６５０の本体にしっかりとねじ込まれたロッド６５５（図２）は、弾性戻り部材６６のばね６６０と並んで押しロッド６７０内に形成された開口部を貫通し、ばね６６０も貫通し、各々が関連するばね６６０の一端のためのストップとして機能するヘッド６５６を含んでいる。したがって、ばね６６０は、ロッド６５５のヘッド６５６と押しロッド６７０との間に把持されている。

ピストン６５１と弾性戻り部材６６との間に把持された押しロッド６７０は、回転軸１００の周りに回転しないように、ロッド６５５によって並進的に案内される。したがって、押しロッド６７０、弾性戻り部材６６、およびピストン６５１で構成された可動ユニットは、回転軸１００の周りに回転することなく、軸方向並進で移動可能である。押しロッド６７０は、一体に形成されてもよく、または図３に示されるように、互いに押しつけられて溝６７１を確定する２つの隣接するシートで構成されてもよい。

押しロッド６７０の溝６７１内に把持され、摺動スリーブ６３の溝６７３内に位置決めされたパッド６７２は、押しロッド６７０と摺動スリーブ６３との間に回転ガイドまたはピボット接続部を提供し、これにより、押しロッド６７０の並進運動を摺動スリーブ６３に伝達することができるが、ただし押しロッド６７０に対する回転軸１００の周りの摺動スリーブ６３の自由回転を妨げることはない。並進運動は、ピストン６５１または弾性戻り部材６６の運動力の下で軸方向に移動する押しロッド６７０が、溝６７３の対向する側壁の一方に対してパッド６７２を押し、押しロッド６７０と同じ方向で軸方向に摺動スリーブ６３を押すようにパッド６７２に強制するときに、実行される。パッド６７２は、溝６７３の側壁との摩擦を最小限に抑えるために、理想的には固体潤滑剤で含浸された、低摩擦係数を有する材料で形成されている。

パッド６７２と環状溝６７３の対向壁との間に配置された軸方向遊びは、後退位置と結合位置との間の押しロッドの全ストロークに対して小さくなければならない。実際には、この遊びは、静止位置と作動位置との間のストロークの１０分の１未満の大きさを有している。この遊びは、押しロッド６７０が結合位置に到達すると、一旦生成されたらスプライン６１、６２、および６４の間の結合が大きな軸力を生成しない限り、パッド６７２と溝６７３の壁との間のいかなる圧力も、さらには接触も、実質的に排除することを可能にする。したがって、パッド６７２は、第１の出力歯車４３の回転に対して大きな引きずりトルクを加えない。

結合システム６は、第１の係合インターフェース６１と第２の係合インターフェース６２との間で軸方向に介在して、回転軸１００の周りに自由に回転する少なくとも１つの同期リング６８０と、適切であれば、同期リング６８０と第１の出力歯車４３との間の１つ以上の中間摩擦リング６８１と、を含む同期装置６８をさらに含んでいる。同期リング６８０は、同期係合インターフェースを形成する少なくとも１つの軸方向の歯または溝６８２を有している。

後退位置にある摺動スリーブ６３は、同期リング６８０と相互作用しない。摺動スリーブが後退位置から結合位置に向かってその軸方向並進運動を開始すると、中間スプライン６４と同期リング６８０の同期係合インターフェース６８１とが互いに係合して第１の係合インターフェース６４と同期リング６８０との間に回転結合を作り出す、中間同期位置を通過する。摺動スリーブ６３の中間スプライン６４と係合した第１のスプライン６１に当接するホイール６１０が中間シャフト５によって回転した場合、第１の出力歯車４３が動いていないとき、同期リング６８０と出力歯車４３との間に生成された摩擦は、摺動スリーブ６３が結合位置に向かってそのストロークを継続している間、直接、または摩擦リング６８１によって、出力歯車を始動する。中間スプライン６４が第２のスプライン６２に接触するとき、中間スプライン６４と第２のスプライン６２との間の係合が衝撃も雑音もなく行われ得るように、第２のスプライン６２の歯車４３と摺動スリーブ６３の中間スプライン６４との間の速度差は小さい。

第１の出力歯車４３は、ホイールディスク４３０と、第１の入力歯車４２と係合する歯が形成される周辺ドラム４３１と、を含んでいる。結合システム６の軸方向のコンパクトさを高めるために、周辺ドラム４３１は、結合システム６の特定の構成要素が少なくとも結合位置に完全にまたは部分的に収容される凹部４３２を形成するように、ホイールディスク４３０に対して少なくとも部分的に突出して位置決めされている。したがって、弾性戻り部材６６、運動のリンク６７、および押しロッド６３の一部は、同期装置６８および第２のスプライン６２に当接するリング６２０とともに、すべての動作位置において凹部４３２内に位置決めされている。ピストン６５１は、結合位置において凹部４３２に入る。

伝達シャフト５を案内するための軸受５０１を収容するために、支持体６５０に凹部６５７が形成され、これもシステムの軸方向のコンパクトさに貢献することにも留意されたい。

第１のギア比になると、常時開の第１のクラッチ１は、閉コマンドの適用によって閉状態に保たれ、常時開の第２のクラッチは開状態に保たれ、常時開の結合システム６は、チャンバ６５２内の圧力の印加によって閉状態に保たれる。伝達シャフト５は、第１の入力シャフト４１、第１の入力歯車４２、およびホイール６１０に結合された第１の出力歯車４３によって駆動される。しかしながら、第２の出力歯車５３はまた、第２の入力歯車５２および第２の入力シャフト５１を不必要に駆動する。したがって、この状態はエネルギーを消費し、始動段階または低速駆動段階のみを意図している。

第１のギア比から第２のギア比への変更は、第１のクラッチ１の閉コマンドにエネルギーを供給するのを停止し、閉コマンドを第２のクラッチ２に適用し、チャンバ６５２の圧力供給コマンドにエネルギーを供給するのを停止することによって得られる。次いで、第１のクラッチ１および結合システム６は、その安定位置、すなわち開位置に自力で戻り、第２のクラッチは、その閉位置に移動する。

トルク伝達システムはその後、伝達シャフト５に空転状態で実装された第１の出力歯車４３がこれによって駆動されず、第１の入力シャフト４１を不必要に駆動しないので、エネルギーをほとんど消費しない。

一変形例によれば、第２のクラッチは常時閉であり、第１のクラッチは常時開である。次いで、トルク伝達システムは、この動作モードではいずれのコマンドにもエネルギーが供給されず、これは最も一般的であるため、第２のギアでさらに最適化される。

実際には、２つの構成要素の開閉を調整するために、第１のクラッチ１と結合システム６との間に、油圧インターロック、または電子コマンドによるインターロックが設けられている。

別の実施形態によれば、第２の伝達機構１２の第２の出力歯車５３に結合システム６と同様の結合システムが設けられることが可能である。

変形例として、ギア列のうちの少なくともいくつかをベルトドライブに置き換えることができる。より大きなギア減速のために、ギア列のうちの少なくともいくつかは、入力歯車と出力歯車との間に中間ホイールを含むことができる。

係合インターフェース６１、６２、６４は、便宜上スプラインとして説明してきたが、これらは各々、摺動スリーブが摺動できるようにするために、回転軸１００と平行に、１つ以上の歯、および／または１つ以上の長手方向溝またはスプラインを含むことができる。

押しロッド６７０は、ピストン６５１と一体に形成することができる。

環状パッド６５１は、一体に形成されてもよく、または軸方向に積層された、もしくは同軸層で径方向に重ねられた、いくつかのリングで形成されてもよい。これはまた、溝６７１および６７３内の実装を容易にするために、いくつかの角度セクタで構成することもできる。

溝６７１および／または６７３がパッド内に形成され、押しロッド６７０および／または摺動スリーブ６３上の対応する径方向リブと相互作用することも考えられる。

別の実施形態によれば、アクチュエータのピストンは、遠心機構によって駆動される。したがって、所定の速度閾値に到達すると、結合システム６は、駆動を中断するように切り替えられる。

別の実施形態によれば、第１のクラッチ１を省略することができ、その場合結合システム６は、第１の駆動シャフト４１と伝達シャフト５との間に唯一の結合要素を形成する。

本発明による結合システムは、例えばフランス特許出願１９０１９１６号明細書の図２および図４に示されるように、他のトルク伝達装置に組み込むことができる。

Claims (14)

1. 結合システム（６）であって、
   固定基準系の回転軸（１００）の周りに回転可能な第１の係合インターフェース（６１）、および前記固定基準系の前記回転軸（１００）の周りに前記第１の係合インターフェース（６１）に対して回転可能な第２の係合インターフェース（６２）と、
   前記第１および第２の係合インターフェース（６１、６２）の一方と係合した中間係合インターフェース（６４）を含む摺動スリーブ（６３）であって、前記摺動スリーブ（６３）は、前記回転軸と平行な並進によって、前記中間係合インターフェース（６４）が前記第１および第２の係合インターフェース（６１、６２）の他方と係合していない後退位置から、前記中間係合インターフェース（６４）が前記第１および第２の係合インターフェース（６１、６２）の一方および他方と係合し、前記第１の係合インターフェース（６１）と前記第２の係合インターフェース（６２）との間に回転結合を作り出す結合位置まで、移動することができる、摺動スリーブ（６３）と、
   前記固定基準系内の固定支持体（６５０）と可動部材（６５１）とを備えるアクチュエータ（６５）であって、前記可動部材（６５１）は、静止位置と作動位置との間で前記回転軸（１００）と平行に並進運動可能である、アクチュエータ（６５）と、
   前記回転軸（１００）の周りの回転の自由度を有する、前記可動部材（６５１）と前記摺動スリーブ（６３）との間の回転運動のリンク（６７）と、
   を備え、
   前記アクチュエータ（６５）は、前記固定基準系の前記回転軸（１００）の周りに回転するように固定された弾性戻り部材（６６）を備え、前記可動部材（６５１）は、前記運動のリンク（６７）によって、前記摺動スリーブ（６３）を前記後退位置から前記結合位置に駆動して、前記静止位置から前記作動位置まで通過することによって前記弾性戻り部材（６６）を付勢することができ、前記弾性戻り部材（６６）は、付勢解除しながら、前記運動のリンク（６７）によって、前記可動部材（６５１）を前記作動位置から前記静止位置に、および前記摺動スリーブ（６３）を前記結合位置から前記後退位置に戻すことができることを特徴とする、結合システム（６）。
2. 前記可動部材（６５１）は、前記固定基準系の前記回転軸（１００）の周りに回転するように固定されている、請求項１に記載の結合システム（６）。
3. 前記弾性戻り部材（６６）の一端は、前記固定支持体（６５０）に固定された支持体（６５６）に対して当接していることを特徴とする、請求項１または２に記載の結合システム（６）。
4. 前記固定支持体は、前記第２の係合インターフェース（６２）に向かって軸方向に面する前面を有する本体を備え、ロッド（６５５）がこの前面から軸方向に突出し、各ロッドは前記支持体（６５６）が形成されるヘッド（６５６）を備え、前記弾性戻り部材（６６）は、前記ヘッド（６５６）と前記運動のリンク（６７）との間で軸方向に把持されたばね（６６０）を備えることを特徴とする、請求項３に記載の結合システム（６）。
5. 前記運動のリンク（６７）は、前記可動部材（６５１）と前記弾性戻り部材（６６）との間に中間押しロッド（６７０）を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の結合システム（６）。
6. 前記押しロッド（６７０）は、前記回転軸（１００）の周りに回転するように固定され、前記可動部材（６５１）および前記弾性戻り部材（６６）に対して軸方向に当接していることを特徴とする、請求項５に記載の結合システム（６）。
7. 前記押しロッドは、前記回転軸（１００）の周りの回転ガイドまたはピボット接続部によって前記摺動スリーブ（６３）に連結されていることを特徴とする、請求項５または６に記載の結合システム（６）。
8. 前記押しロッド（６７０）は、前記ばね（６６０）が当接するカラーを備え、前記カラーには開口部が形成されており、前記ロッド（６５５）が前記押しロッド（６７０）を軸方向に案内するように、前記ロッド（６５５）は、これらの開口部を貫通することを特徴とする、請求項４に従属する請求項５から７のいずれか一項に記載の結合システム（６）。
9. 前記回転ガイドまたは前記ピボット接続部は、少なくとも１つの環状パッド（６７２）を備え、前記環状パッド（６７２）は、少なくとも部分的に、前記摺動スリーブ（６３）の２つの対向壁の間に位置決めされることを特徴とする、請求項５から１０のいずれか一項に記載の結合システム（６）。
10. 前記環状パッド（６７２）は、少なくとも部分的に、前記押しロッド（６７０）の２つの対向壁の間に位置決めされることを特徴とする、請求項１１に記載の結合システム（６）。
11. 前記可動部材（６５１）は、油圧供給ライン（６５３）に接続された、前記固定支持体（６５０）の可変容積環状チャンバ（６５２）内を軸方向に摺動することができる環状ピストン（６５１）を備えることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の結合システム（６）。
12. 前記結合システム（６）は、前記第１の係合インターフェース（６１）と前記第２の係合インターフェース（６２）との間で軸方向に介在して、少なくとも１つの同期リング（６８０）を含む同期装置（６８）を含み、前記後退位置にある前記摺動スリーブ（６３）は、前記同期リング（６８０）を駆動せず、前記摺動スリーブ（６３）は、軸方向並進中に前記後退位置から前記結合位置に移動している間、前記中間係合インターフェース（６４）が前記同期リング（６８０）の同期係合インターフェース（６８２）に係合されて、前記第１の係合インターフェース（６１）と前記同期リング（６８０）との間に回転結合を作り出す中間同期位置を通過することができ、前記同期リング（６８０）は、前記回転軸（１００）の周りに前記第２の係合インターフェース（６２）に対して回転することができ、摩擦によって、前記第２の係合インターフェース（６２）を駆動するためのトルクを生成することを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の結合システム（６）。
13. 前記結合システムは、
    前記回転軸（１００）の周りに回転することが可能な伝達シャフト（５）であって、前記第１の係合インターフェース（６１）が前記伝達シャフト（５）に固定されている、伝達シャフト（５）と、
    前記回転軸（１００）の周りに前記伝達シャフト（５）に対して回転することが可能な空転伝達ホイール（４３）であって、前記第２の係合インターフェース（６２）が前記空転伝達ホイール（４３）に固定されている、空転伝達ホイール（４３）と、
    を備えることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の結合システム（６）。
14. 少なくとも１つのモータ（４）を備える自動車用のトルク伝達装置（１０）であって、前記伝達装置は、
    第１の入力要素（４１）および第２の入力要素（５１）と、
    請求項１３に記載の結合システム（６）と、
    第１の一定のギア比にしたがって、前記第１の入力要素（４１）の回転運動を前記空転伝達ホイール（４３）に恒久的に伝達するように配置された、第１の伝達機構（１１）と、
    前記第１のギア比とは異なる第２の一定のギア比にしたがって、前記第２の入力要素（５１）と前記伝達シャフト（５）との間での回転運動を恒久的に伝達するように配置された、第２の伝達機構（１２）と、
    を備える、トルク伝達装置（１０）。

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