JP5106385B2 - 自動車両用切換え装置 - Google Patents

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    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
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    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
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    • F16D11/08—Clutches in which the members have interengaging parts actuated by moving a non-rotating part axially
    • F16D11/10—Clutches in which the members have interengaging parts actuated by moving a non-rotating part axially with clutching members movable only axially
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D21/02—Systems comprising a plurality of actuated clutches for interconnecting three or more shafts or other transmission members in different ways
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/02—Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00—Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D2011/004—Clutches in which the members have interengaging parts using an internal or intermediate axially slidable sleeve, coupling both components together, whereby the intermediate sleeve is arranged internally at least with respect to one of the components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/0866—Power split variators with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
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Description

本発明は、自動車両用切換え装置に関する。本発明は、特に、車両のギア比または動作モードの変更、あるいは２つのギア比の同時選択を保証することを目的とする。本発明は、ハイブリッド車両の分野において極めて有利に適用されるが、その他のあらゆる種類の陸上車両にも利用することができよう。
熱機関と、２つの電気機械と、機械アセンブリの内部で相互に連結された、１つ、２つ、または複数の遊星歯車装置とを含むハイブリッド車両用伝達装置が知られている。そのような装置は、フランス特許出願公開ＦＲ−Ａ−２８３２３５７号に記載されている。これらの伝達装置を用いると、熱機関からの動力を車輪に直接伝達し、あるいは電気系統を経由してバイパスさせることができる。電気系統は、端子において受け取る電気エネルギーおよび／またはシャフトにおいて受け取る機械エネルギーの値に応じてエンジンまたは発電機として動作することができる、電気機械同士を接続する。バイパスされた動力は、改めて車両の車輪に伝達され、場合によっては貯蔵システム内に貯蔵される。このパイパスされた動力により、熱機関の効率が最適になるように熱機関のトルクおよび回転速度を適合させながら、車両の車輪に加えられるトルクを、運転者が要求するトルクに正確に適合させることが可能になる。
電気バスに接続されている貯蔵システムがない場合、機械の一方から発生するエネルギーは自動的に他方の機械によって消費される。変形形態では、バッテリなどの貯蔵システムが電気バスに接続される。特定の回収段階では、２つの電気機械が同時に発電機として動作することができ、その結果、可能な最大量のエネルギーがバッテリ内に貯蔵される。また特定の加速段階では、熱機関が機能していないとき、２つの電気機械が同時にモータとして動作することができる。
動力のバイパスによる伝達という特定の場合、モードの切り換えにより、使用する動力の供給源を選択することができる。たとえば、ある所与のモードでは、車輪のシャフトなどのシャフトは一方の電気機械のシャフトに連結されるが、別のモードではこのシャフトは熱機関のシャフトに連結される。
この目的のために、あるモードから別のモードへの切り換えの際には、動力源のシャフトなど、装置の駆動シャフトは、たとえば車輪のシャフトに連結された第１歯車との連結から、たとえば機械アセンブリの１つの要素に連結された第２歯車との連結に移行する。
従来の切換え装置を使用する場合、切り換えの第１段階では、駆動シャフトは第１歯車にのみ連結される。次に、切り換えの第２段階では、駆動シャフトは第１歯車にも第２歯車にも連結されない。最後に、切り換えの第３段階では、駆動シャフトは第２歯車にのみ連結される。したがって、従来の装置は、３つの位置、すなわち歯車のいずれか一方が噛合される位置およびいずれの歯車も噛合されない位置を保証する。
動力バイパス装置においては、固定したギア比であるいくつかのモードにより、従来の変速機がそうであるように、熱機関のシャフトの回転速度を車輪のシャフトの回転速度に適合させることができる。あるモードから別のモードに移行する場合、従来の変速機においても行われているように、駆動シャフトをアイドル歯車に機械的に連結するか、あるいは連結しない。ところで、従来の変速機とは異なり、固定の変速比モードを得るためには、２つのギアを同時に噛合させる必要がある。すなわち、一例においては、ある固定したギア比を選択するためには、通常、動力源のうちの１つの動力源のシャフトである駆動シャフトが同時に２つの歯車に連結される。このように２つのギア比を同時に選択することにより、機械アセンブリの１自由度を阻止することができる。ところで、既存のシステムでは、２つのギア比を同時に選択することは不可能である。
したがって、本発明は、２つのギア比の同時選択というこれらの問題を解決することを目的とする。
この目的のために、本発明による切換え装置は、第１小歯車および第２小歯車を同時にあるいはそれぞれ独立にシャフトに回転連結することが可能になるような幾何形状を含み、あるいはそれが可能になるように制御される。
より詳細には、この切換え装置は、１つのジョークラッチと、駆動シャフトに空転可能に取り付けられる２つの小歯車を有する。この２つの小歯車は、それぞれ、駆動シャフトをそれに連結することができる機械要素に連結される。ジョークラッチは突起を有し、小歯車も突起を有する。これらの突起は、シャフトに対して軸方向に延び、相互に協働するようになっている。
第１実施形態においては、１つの部分で構成されたシングルブロックのジョークラッチを使用する。切り換えの際、２つの小歯車の同時連結を保証するために、ジョークラッチの長さは２つの小歯車間の距離よりも大きくなっている。したがって、３つの位置、すなわち小歯車のいずれか一方が噛合する位置、および２つの小歯車が噛合する位置を得ることが可能である。この実施形態においては、突発運動を防止するために、小歯車と駆動シャフトとの回転速度の間に同期が必要である。
第２実施形態においては、ジョークラッチは２つの部分から成り、これら２つの部分を独立に制御する。したがって４つの位置、すなわち小歯車のいずれか一方が噛合する位置、２つの小歯車が噛合する位置、２つの小歯車のいずれも噛合しない位置を得ることが可能である。２つの小歯車のいずれも噛合しないという追加の位置は、モード変更の際に中間ステップとして利用することができる。実際、この位置により、仮に同期条件が満たされていなくともモードの変更を行うことができる。さらに、この位置により、ニュートラル位置を設け、停止時の車両のバッテリを再充電することが可能になる。
動力バイパス伝達に関して、適用例を示した。しかしながら、本発明は、２つの速度比の同時選択をするか、あるいはしない任意の種類の伝達装置または機械システムにおいて使用することができる。
したがって、本発明は、２つの空転可能な小歯車と１つのジョークラッチとを有し、
− このジョークラッチが移動により、装置のシャフトの一方を２つの小歯車の一方に選択的に連結することを保証する、自動車両用の切換え装置において、
− ジョークラッチが、同時に２つの小歯車に連結されるようになっている突起を有し、これらの突起がシャフトの軸に平行に延び、
− 小歯車が突起を有し、これらの突起がシャフトの軸に平行に延び、
− ジョークラッチの突起が、小歯車の突起間に設けられた間隙に入るようになっている、
ことを特徴とする切換え装置に関する。
本発明は、また、本発明による切換え装置を、熱機関のシャフトと車輪のシャフトとの間の動力伝達装置とともに使用することに関し、この装置は、
− シャフトを有する少なくとも１つの電気機械を備えており、
− 熱機関のシャフト、車輪のシャフト、および電気機械のシャフトが、遊星および／またはＲａｖｉｇｎｅａｕｘ型の少なくとも１つの歯車装置によって構成される機械アセンブリを介して連結され、
− 伝達装置が、シャフトの１つに対して、当該シャフトが、機械アセンブリの１つの要素に、あるいはアセンブリの別の要素に、あるいは同時に両者に連結されるように取り付けられる。
本発明は、以下に続く説明を読み、添付の図面を参照することにより、よりよく理解されよう。これらの図面は例として示したもので、本発明を限定するものではない。
図１は、熱機関３のシャフト２と車両の車輪５のシャフト４との間の動力伝達装置１を示す。この装置１は、それぞれシャフト８および９を有する第１電気機械６および第２電気機械７を備える。これらのシャフト８および９には、本発明による切換え装置１０および１１がそれぞれ取り付けられる。
より正確には、シャフト２、４、８および９は、機械アセンブリ１２を介して相互に連結される。通常、この機械アセンブリ１２は、２つまたはそれ以上の遊星歯車装置を有する。各歯車装置は３つの要素、すなわち、相互に噛合する、１つの太陽歯車、１つの遊星歯車、および１つのクラウンを有する。アセンブリ１２の歯車装置は、２つの自由度、並びに、シャフト２、４、８および９を接続する４つの回転可動要素を保持するように相互に連結される。
本発明による切換え装置１０および１１は、それぞれ、１つのジョークラッチ１３、１４と２つのアイドル小歯車１５、１６または１７、１８とを有する。ジョークラッチ１３および１４は、それらが係合されたシャフト８または９により回転駆動される。これらのジョークラッチ１３および１４は、２つの小歯車のいずれか一方に係合され、あるいは２つの小歯車に同時に係合される。ジョークラッチが小歯車に係合されると、このジョークラッチは小歯車を回転駆動する。小歯車がジョークラッチに係合されていないときは、この小歯車はシャフトに対して空転可能に取り付けられる。
その結果、シャフト８は、アセンブリ１２の第１要素１９に、あるいはアセンブリ１２の第２要素２０に、あるいは要素１９および２０に同時に連結することが可能である。シャフト８が第１要素１９に連結される際には、ジョークラッチ１３は小歯車１６の内部に挿入され、小歯車１５はシャフト８に対して空転可能に取り付けられる。シャフト８が第２要素２０に連結される際には、ジョークラッチ１３は小歯車１５の内部に挿入され、小歯車１６はシャフト８に対して空転可能に取り付けられる。シャフト８が第１および第２要素に同時に連結されると、ジョークラッチ１３は小歯車１５および小歯車１６の内部に同時に挿入される。
同様に、シャフト９は、アセンブリ１２の第３要素２１に、あるいはアセンブリ１２の第４要素２２に、あるいは要素２１および２２に同時に連結することが可能である。シャフト９が第３要素２１に連結される際には、ジョークラッチ１４は小歯車１８の内部に挿入され、小歯車１７はシャフト９に対して空転可能に取り付けられる。シャフト９が第４要素２２に連結される際には、ジョークラッチ１４は小歯車１７の内部に挿入され、小歯車１８はシャフト９に対して空転可能に取り付けられる。シャフト９が第３および第４要素２１、２２に同時に連結されると、ジョークラッチ１４は小歯車１７および小歯車１８の内部に同時に挿入される。
要素１９〜２２は、アセンブリ１２の歯車装置のうちの１つの歯車装置の太陽歯車、遊星歯車キャリアまたはクラウンに相当するか、あるいはアセンブリ１２または装置１のシャフトに相当する。特定の実施形態においては、第１要素１９は熱機関３のシャフト２に相当し、第３要素２１は車輪５のシャフト４に相当する。
さらに、電気機械６と７とは、電気系統２３を介して相互に連結される。この電気系統２３は、２つの電力変換器２４および２５、並びに２つの接続部３０および３１を備える電気バス２６を有する。より正確には、第１電気機械６の位相２７〜２９は、それ自体が２つの線リンク３２および３３を介して電気バス２６の接続部に接続された電力変換器２４に接続される。第２電気機械７の位相３４〜３６は、それ自体が２つの線リンク３７および３８を介して電気バス２６の接続部に接続された電力変換器２５に接続される。
電気機械の一方６または７が発電機として動作する際には、この電気機械に関連付けられた電力変換器２４または２５により、位相２７〜２９または３４〜３６間で発生する交流電圧信号が、電気バス２６上で発生する直流電圧信号に変換される。電気機械の一方６または７がモータとして動作するときは、この電気機械に関連付けられた電力変換器２４または２５により、電気バス２６上で発生する直流電圧信号が、交流電圧信号に変換される。これらの電圧信号は、モータとして動作する電気機械の位相に印加される。
一般に、切り換えの際、電気系統内で散逸される動力がほぼ０になるように、電気機械の一方が停止される。したがって、他方の電気機械のシャフト上で発生するトルクは０であるので、ジョークラッチはこのシャフトに沿って問題なく移動することができる。
電気バス２６には、バッテリまたはスーパーコンデンサなどの貯蔵装置３９を接続することができる。
図２は、Ｒａｖｉｇｎｅａｕｘ型の歯車装置４５と本発明による切換え装置とで構成された機械アセンブリ１２を含む伝達装置１を示す概略図である。より単純にするために、電気機械６および７同士を接続する電気系統は図示しなかった。
より正確には、歯車装置４５は、装置１のシャフトが接続される４つの可動要素を有する。実際、この歯車装置４５は、遊星歯車装置と同様に、相互に噛合する、第１太陽歯車４６と、第１遊星歯車４８を支承する遊星歯車キャリア４７と、クラウン４９とを有する。さらに、歯車装置４５は、第２遊星歯車４１と第２太陽歯車５０とを有する。第２遊星歯車４１は、遊星歯車キャリア４７に支承され、第１遊星歯車４８と第２太陽歯車５０とに同時に噛合する。
この実施形態においては、シャフト２は、遊星歯車キャリア４７に連結される。また車輪５のシャフト４は、ホイール５１を介してクラウン４９に連結される。この目的のために、クラウン４９は２つの外歯４９．１および４９．２と１つの内歯４９．３とを支持する。
シャフト８は、第２太陽歯車５０に、あるいは熱機関３のシャフト２に、あるいはこれら両者に連結することが可能である。この目的のために、第１切換え装置１０は、２つの部分１３．１および１３．２から成る１つのジョークラッチ１３を有する。第１部分１３．１は第１電気機械６のシャフト８に連結され、第２部分１３．２は熱機関３のシャフト２に連結される。さらに、この装置１０は、シャフト８上に取り付けられた空転可能な小歯車１５、およびシャフト２上に取り付けられた小歯車１６を有する。
シャフト８が第２太陽歯車５０に連結される際には、ジョークラッチの第１部分１３．１が小歯車１５と協働するようになり、一方、小歯車１６はシャフト２に空転可能に取り付けられる。したがって、シャフト８は、小歯車１５と第２太陽歯車５０に係合されたホイール５２とから構成される歯車機構を介して第２太陽歯車５０に連結される。シャフト８がシャフト２に連結される際には、ジョークラッチの第２部分１３．２が小歯車１６と協働するようになり、一方、小歯車１５はシャフト８に空転可能に取り付けられる。したがって、シャフト８は、小歯車１６とシャフト８に直接係合されたホイール５３とから構成される歯車機構を介してシャフト２に連結される。
シャフト８が太陽歯車５０との係合からシャフト２との係合へ、あるいはその逆に移行するときには、シャフト９の回転速度をなくすことにより、シャフト８にかかるトルクをなくすことが好ましい。
変形形態では、切換え装置１０の２つの部分１３．１および１３．２並びに小歯車１５および１６は、シャフト８に取り付けられる。
さらに、第２電気機械７のシャフト９は、車輪５のシャフト４に、あるいは第１太陽歯車４６に、あるいはこれら両者に連結することが可能である。この目的のために、第２切換え装置１１は、小歯車１７および小歯車１８、並びにジョークラッチ１４を有し、これらはシャフト９に取り付けられる。
シャフト９がシャフト４に連結される際には、ジョークラッチ１４は小歯車１７から外れ小歯車１８内に挿入される。したがって、シャフト９は、小歯車１８、クラウン４９、およびシャフト４に係合されたホイール５１を介してシャフト４に連結される。シャフト９が第１太陽歯車４６に連結される際には、ジョークラッチ１４は小歯車１８から外れ小歯車１７内に挿入される。したがって、シャフト９は、小歯車１７と、太陽歯車４６に係合されたホイール５４とを介して太陽歯車４６に連結される。
シャフト９が車輪５のシャフト４との係合から第１太陽歯車４６との係合へ、あるいはその逆に移行するときには、シャフト９の回転速度は、小歯車１７および小歯車１８の回転速度に等しい。この場合も、この切り換えの際に、シャフト８の回転速度をなくすことにより、シャフト９で発生するトルクをなくすことが好ましい。
変形形態では、ジョークラッチ１４は、ジョークラッチ１３と同様、２つの独立した部分で形成される。この変形形態では、シャフト８および９がどの小歯車にも連結されない際には、２つの電気機械は発電機として動作することができ、車両が停止しているときにバッテリを再充電することができる。
伝達装置１は、３つの動作モードで動作することができる。第１動作モードでは、シャフト８は第２太陽歯車５０に連結され、シャフト９は車輪５のシャフト４に連結される。この第１モードは、特に車両の発進時および後退時に実施される。
第２動作モードでは、シャフト８は第２太陽歯車５０に連結され、シャフト９は第１太陽歯車４６に連結される。この第２モードは、第１モードのギア比より大きいが第３モードのギア比よりも小さい中程度ギア比の場合に実施される。
第３動作モードでは、シャフト８は熱機関３のシャフト２に連結され、シャフト９は第１太陽歯車４６に連結される。この第３モードは、第２モードで使用されるギア比より大きいギア比の場合に実施される。
各モードで、電気機械６および７はモータとしてあるいは発電機として動作することができる。
図３は、本発明による切換え装置１１を示す断面図である。上述したように、切換え装置１１は電気機械７のシャフト９に連結される。この装置１１は、小歯車１７と小歯車１８との間に配設されたジョークラッチ１４を有する。小歯車１７および小歯車１８は、それぞれベアリング６９および７０を介してシャフト９に取り付けられる。
より詳細には、電気機械７は、シャフト９に係合されたロータ６１、並びに不動でありベッド６３に係合された環状ステータ６２を有する。ジョークラッチ１４は、シャフト９によって回転駆動され、シャフト９に沿って直線移動することができる。したがって、ジョークラッチ１４は、シャフト９を、小歯車１７に、あるいは小歯車１８に、あるいは同時に２つの小歯車１７および１８に連結させることができる。
この目的のために、ジョークラッチ１４は、相互に対向しシャフト９に直角な２つの面に突起６５および６６を有する。これらの突起６５および６６は、小歯車１７および１８の突起６７および６８と協働することができる。これらの突起６５、６６並びに突起６７、６８は、シャフト９に関して軸方向に延びている。
特定の実施形態においては、小歯車１７は、シャフト６４を介して第１太陽歯車４６に連結されたホイール５４と噛合する。このシャフト６４は中空であり、半分だけを図示したシャフト２を囲む。小歯車１８は、クラウン４９（図示せず）と噛合する。
図４は、シャフト９に取り付けられた本発明による伝達装置１１を示す斜視図である。図４ａは、シングルブロックジョークラッチ１４が小歯車１８と協働するところを示す図である。図４ｂは、ジョークラッチ１４が同時に２つの小歯車１７および１８と協働するところを示す図である。
図４ａは、ジョークラッチ１４の突起６５および６６がシャフト９の軸８９に平行に延びることを明らかにするものである。小歯車１７および１８の突起６７および６８もシャフト９に平行に延び、シャフト９の軸８９に関して軸方向に延びている。突起６５、６６および突起６７、６８は相互に向き合っている。このとき、小歯車１８の側に対向するジョークラッチ１４の面上に位置する突起６６は、この小歯車１８の突起６８と協働するようになる。実際、突起６６は、連続する２つの突起の間にある空間の内部に挿入され、その結果、シャフト９の回転時に、各突起の面の１つが対応する各突起の面の１つに押し付けられるようになる。
より正確には、ジョークラッチ１４は、リング７４を有する。このリング７４の周囲の、シャフト９に直角なこのリング７４の２つの対向面上には、突起６５および６６が配設される。また、小歯車１７および１８は、それぞれ、歯のクラウン７７および７８が連結された環状体７５および７６を有する。クラウン７７および７８の内周は、環状体７５および７６の外周に係合される。小歯車１７の環状体７５の周囲の、シャフト９に直角なこの環状体７５の面上には突起６７が配設される。実際には、リング７４、環状体７５および７６、並びにシャフト９は同心である。
さらに、ジョークラッチ１４は、環状ハブ７９を有する。このハブ７９は、シャフト９に対し半径方向に突出してシャフト９に沿って延びる連結部を有するスプライン（図５において符号８１および８２を付してある）を有する。これらのスプライン８１および８２は、シャフト９の周囲に設けられた溝８３〜８５と協働するようになる。これらの溝８３〜８５は、それぞれ、半径方向に引込んでシャフト９に沿って延びる連結部を有する凹部を有する。特定の実施形態においては、スプライン８１、８２、および溝８３〜８５は相補形を有する。したがって、ジョークラッチ１４は、駆動シャフト９に沿って直線移動することが可能でありながら、このシャフト９により回転駆動を受けることができる。
特定の実施形態においては、溝８３〜８５は、シャフト９上の、シャフト９に対し直角な小歯車１７および小歯車１８の最遠面間に位置する。溝８３〜８５は、少なくとも、ジョークラッチ１４が移動することができる通路の長さに等しい長さを有する。
変形形態においては、シャフト９は、ハブ７９内に設けられた溝と協働するようになるスプラインを有する。通常、スプラインおよび溝は、シャフト９上に等間隔に配設される。
さらに、ジョークラッチ１４は、シャフト９に対し半径方向に延びる環状稜部８０を有する。この稜部８０は、リング７４の外周に結合される。この稜部８０は、ジョークラッチ１４をシャフト９に沿って移動することができるフォーク（図５において符号８６を付してある）に係合されるようになっている。
図４ｂは、ジョークラッチ１４が小歯車１７および小歯車１８と協働するようになった際の本発明による切換え装置１１を示す斜視図である。実際、この図では、突起６７間の空間の内部に突起６５が挿入される。また、突起６８間の空間の内部に突起６６が挿入される。
この目的のために、シャフト９の軸８９の方向におけるジョークラッチ１４の突起の２つの長手方向末端１０５と１０６との間の第１距離８７は、シャフト９の軸８９の方向における小歯車１７および１８の突起６７および６８の２つの長手方向末端１０７と１０８との間の第２距離８８よりも大きい。これらの長手方向末端は、軸８９に直交する。
さらに、突起６５および６６並びに突起６７および６８は、相補形を有する。したがって、これら突起が協働するようになると、各突起６５、６６は、最も広い表面積でこの突起に対応する突起６７、６８と接触する。特定の実施形態においては、突起６５および６６並びに突起６７および６８は台形形状を有する。しかしながら、変形形態では、これらの突起は銃眼またはノコギリの歯の形状をもつことができる。
実際には、突起６５および６６並びに突起６７および６８は、シャフト９の周囲に等間隔に配置される。事実、連続する２つの突起６５、６６間の角度差は、連続する２つの突起６７、６８間の角度差と同じである。この同一の角度差により、全ての突起がある１つの対応する突起と接触する。
図５は、本発明によるジョークラッチ１３または１４の変形実施形態を示す図である。リング７４が、軸方向突起６５および６６を支承する。
図５ａにおいて、リング７４はハブ７９および稜部８０に連結される。リング７４の内周部９１は、ハブ７９の外周部９２と接合している。したがって、一般的に、リング７４および突起６５、６６は、シャフト９の外周に近接する。特定の実施形態においては、リング７４の直径とシャフト９の直径との差は、シャフトの直径の５％未満である。
図５ｂに示す変形形態においては、リング７４の内周部９１はハブ７９の外周部９２から離れている。この変形形態においては、リング７４は、稜部８０の両側の、この稜部８０の円形内周部と円形外周部との間において、シャフト９の軸方向に延びる。その際、稜部８０はハブ７９の外周部に直接連結される。その結果、突起６５、６６は、シャフト９の半径より大きな距離だけこのシャフト９の軸８９から離れる。
突起６５、６６がシャフト９から離れるほど、突起６５、６６と突起６７、６８との間の接点において発生するトルクは大きくなる。したがって、突起６５、６６がシャフト９から離れるほど、ジョークラッチ１４と小歯車との間におけるトルクの伝達が容易になる。
図５ｃは、図２のジョークラッチ１３の部分１３．１または１３．２を示す。実際には、この部分１３．１または１３．２は、ジョークラッチ１３または１４の半分に相当する。突起９３は、もっぱら小歯車１７または１８のうちの一方の小歯車の突起と協働するためのものである。
図５のジョークラッチ１３および１４は、フォーク８６に連結される。このフォーク８６は、ジョークラッチの稜部８０が内部に収容される円形溝９４を有する。このフォーク８６は、稜部８０の辺縁部に載架される。このフォーク８６は、ジョークラッチ１４をシャフト９に沿って二方向９５、９６に移動させるようになっている。
実際には、ハブ７９、リング７４、突起６５、６６、およびジョークラッチ１４の稜部８０は、一体成形または一体溶接される。
変形形態においては、ジョークラッチ１４は、リング７４を有しない。その場合、稜部８０の内周部はハブ７９の外周部に連結される。その場合、突起は稜部の一側面に直接連結される。そして、突起６５、６６は稜部８０の両側に延び、あるいは２部分から成るジョークラッチの場合には、片側だけに延びる。この実施形態により、ジョークラッチの軸方向長さを低減することにより、ジョークラッチをよりコンパクトにすることができる。
図６ａ〜６ｃは、本発明による切換え装置１１を使用して行われる切り換えの諸ステップを示す図である。
図６ａに示す第１ステップでは、ジョークラッチ１４は位置Ｐ１にある。この位置Ｐ１では、ジョークラッチ１４は、小歯車１８から外れ、小歯車１７に連結される。実際、ジョークラッチ１４の突起６５のみが、小歯車１７の突起６７と協働するようになる。したがって、シャフト９は小歯車１７に回転連結される。小歯車１８は、ベアリング７０．１および７０．２を介してシャフトに空転可能に取り付けられる。
図６ｂに示す第２ステップでは、ジョークラッチ１４は、シャフト９に沿って方向９５に向けて直線移動される。この移動は、ジョークラッチ１４が位置Ｐ２に移動するように行われる。この位置では、ジョークラッチ１４は、同時に小歯車１７および小歯車１８に連結される。実際、ジョークラッチ１４の突起６５および６６は、突起６７および６８とそれぞれ協働する。その場合、シャフト９は２つの小歯車１７および１８に回転連結される。したがって、２つのギア比が同時に選択される。さらに、この第２ステップでは、ジョークラッチ１４と小歯車１７および１８との間の遊びの間隔だけジョークラッチ１４を移動することができ、その結果、ジョークラッチ１４の連結領域を小歯車１７から小歯車１８に移行させることができる。
図６ｃに示す第３ステップでは、ジョークラッチ１４は再度、シャフト９に沿って方向９５に向けて直線移動される。この移動は、ジョークラッチ１４が位置Ｐ３に移動するように行われる。この位置では、ジョークラッチ１４は小歯車１７から外れ、小歯車１８に連結される。実際、ジョークラッチ１４の突起６６のみが、小歯車１８の突起６８と協働するようになる。したがって、シャフト９は小歯車１８にのみ回転連結される。小歯車１７は、ベアリング６９を介してシャフト９に空転可能に取り付けられる。
切り換え時、シャフト９並びに小歯車１７および１８の回転速度は等しく、その結果、ジャークが制限される。そして、シャフト９上に発生するトルクは０になる。
一般的に、切り換え時には、ジョークラッチ１４の移動は連続的にすなわち一定速度かつ停止することなく行われる。勿論、ジョークラッチ１４は、逆に小歯車１８との係合から小歯車１７との係合に移行することもできる。
また、ジョークラッチ１４がシャフト９に沿って移動するとき、ジョークラッチ１４の内周部に形成されたジョークラッチの突起８１、８２は、シャフト９に沿って形成された溝８３、８４の内部を滑動する。
図７は、ジョークラッチ１４の変形実施形態を示す図である。このジョークラッチ１４は、図２のジョークラッチ１３と同様、第１部分１４．１および第２部分１４．２を有する。これらの部分１４．１および１４．２は、それぞれ突起６５および６６を支承する。これら２つの部分１４．１および１４．２は、シャフト９の軸の方向における２つの小歯車１７、１８の２つの長手方向末端１０７と１０８との間の距離８８よりも長い距離を移動することができる。
第１部分１４．１は、脱位置Ｐ１’または着位置Ｐ２’のいずれかを占めることができる。脱位置Ｐ１’では、部分１４．１の突起６５は小歯車１７の突起６７と協働することはない。着位置Ｐ２’では、部分１４．１の突起６５は小歯車１７の突起６７と協働するようになる。
第２部分１４．２は、脱位置Ｐ３’または着位置Ｐ４’のいずれかを占めることができる。脱位置Ｐ３’では、部分１４．２の突起６６は小歯車１８の突起６８と協働することはない。着位置Ｐ４’では、部分１４．２の突起６６は小歯車１８の突起６８と協働するようになる。
したがって、図６ａの第１ステップは、部分１４．１が位置Ｐ２’にあり部分１４．２が位置Ｐ３’にあるステップと同等である。図６ｂの第２ステップは、部分１４．１が位置Ｐ２’にあり部分１４．２が位置Ｐ４’にあるステップと同等である。図６ｃの第３ステップは、部分１４．１が位置Ｐ１’にあり部分１４．２が位置Ｐ４’にあるステップと同等である。
さらに、２つの部分１４．１、１４．２が脱位置にあるときには、シャフト９は小歯車１７または１８のいずれにも連結することができない。この構成により、２つの小歯車が異なる回転速度を有するときにモードの変更を行うことができる。実際、シャフト９が同時に２つの小歯車１７および１８に連結されるステップを、シャフト９がいずれの小歯車にも連結されないステップで置き換えることにより、部分１４．１または１４．２が、この部分が連結されるようになる小歯車の回転速度に達するように、シャフト９の速度を変化させることができる。
２つの部分１４．１および１４．２は、それぞれフォーク８６．１および８６．２により移動される。各フォーク８６．１および８６．２は、直流モータを介してそれぞれ独立に移動される。
図８は、本発明による切換え装置１１の空間内への配置の例を示す。この図８においては、小歯車１７および１８、ならびに２つの部分１４．１および１４．２から成るジョークラッチ１４が、シャフト９に取り付けられる。
より正確には、切換え装置１１は、モータ１００と、ウォームねじ１０１と、独立に移動することができる複数の部分を含むバレル１０２とを含む動力アセンブリ９９を有する。雌ねじを含むこのバレル１０２は、ウォームねじ１０１のねじ上に取り付けられる。フォーク８６．１は、同時に第１部分１４．１とバレル１０２とに係合される。フォーク８６．２は、同時に第２部分１４．２とバレル１０２とに係合される。
モータ１００が回転すると、ウォームねじ１０１を回転駆動する。ウォームねじが回転することにより、結果としてバレル１０２を回転駆動し、したがってフォーク８６．１および８６．２を直線移動させることができる。フォーク８６．１および８６．２は、第１部分１４．１および第２部分１４．２を方向９５または方向９６に直線移動させることができる。移動の方向は、ウォームねじ１０１の回転方向によって決まる。
特定の実施形態においては、モータ１００のシャフト１０３はシャフト９に直交し、ウォームねじ１０１はシャフト９に平行である。変形形態では、シャフト１０３はシャフト９に平行な向きにされ、かつ／またはウォームねじ１０１のねじはシャフト９に直交する方向に向けられる。
本発明による切換え装置を含む伝達装置を示す概略図である。 本発明による切換え装置を含むＲａｖｉｇｎｅａｕｘ歯車装置方式の伝達装置を示す概略図である。 電気機械のシャフト上に取り付けられた本発明による切換え装置を示す断面図である。 本発明による切換え装置を示す斜視図である。 本発明によるジョークラッチの変形実施形態を示す断面図である。 本発明による切換え装置を使用して行われる切り換えの諸ステップを示す図である。 本発明による切換え装置の一変形実施形態を示す断面図である。 本発明による切換え装置の配置を示す斜視図である。

Claims (9)

  1. 車両内の熱機関（３）のシャフト（２）と車輪（５）のシャフト（４）との間の動力伝
    達装置であって、シャフト（８、９）を含む少なくとも１つの電気機械（６、７）を備え、
    熱機関のシャフト（２）、車輪のシャフト（４）、および電気機械のシャフト（８、９）が、機械アセンブリ（１２）を介して連結される動力伝達装置において、
    ジョークラッチ（１４）と、機械アセンブリ（１２）に連結される第１小歯車（１７）および第２小歯車（１８）とを有する切換え装置（１０、１１）をさらに備えており、
    当該機械アセンブリはラビニョー型の歯車装置（４５）によって構成され、前記切換え装置（１０、１１）が、電気機械（６、７）のシャフト（８、９）を選択的に、当該歯車装置（４５）の第１要素（４９）に、あるいはこの歯車装置の第２要素（４６）に、あるいはこの２つの要素に同時に連結することができることを特徴とし、
    ジョークラッチ（１４）が移動することで、電気機械のシャフト（８、９）の一方を２つの小歯車の一方に選択的に連結することを保証し、
    ジョークラッチ（１４）が、電気機械のシャフト（９）の軸（８９）に平行に延びる突起（６５、６６）を有し、
    小歯車（１７、１８）が突起（６７、６８）を有し、これらの突起（６７、６８）が電気機械のシャフト（９）の軸（８９）に平行に延び、
    ジョークラッチの突起（６５、６６）が、小歯車（１７、１８）の突起（６７、６８）の間隙に入るようになっており、
    ジョークラッチ（１４）および小歯車（１７、１８）が、ジョークラッチ（１４）と２つの小歯車（１７、１８）との同時噛合を可能にするようになっており、ジョークラッチの突起（６５、６６）が、第１小歯車（１７）の突起（６７）の間隙と、第２小歯車（１８）の突起（６８）の間隙とに同時に入ることができ、その結果、伝達装置の２つのギア比が同時に選択され、２つのギア比が同時に選択されたときに、ジョークラッチを支承するシャフトのトルクをなくす手段を備える装置。
  2. ジョークラッチ（１４）がシングルブロックであり、前記電気機械のシャフト（９）の軸（８９）の方向におけるジョークラッチ（１４）の突起（６５、６６）の２つの長手方向末端（１０５、１０６）間の第１距離（８７）が、前記電気機械のシャフト（９）の軸（８９）の方向における２つの小歯車（１７、１８）の突起の２つの長手方向末端（１０７、１０８）間の第２距離（８８）よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. ジョークラッチ（１４）が２つの部分（１４．１、１４．２）から成り、各部分が互いに独立に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  4. 前記ジョークラッチ（１４）の突起（６５、６６）および前記小歯車（１７、１８）の前記突起（６７、６８）が、台形の相補形を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
  5. 前記ジョークラッチ（１４）が環状ハブ（７９）を有し、このハブ（７９）がスプライン（８１、８２）を有し、これらのスプライン（８１、８２）が、前記電気機械のシャフト（９）に対し径方向に突出して前記電気機械のシャフト（９）に沿って延びる連結部を有し、これらのスプライン（８１、８２）が、前記電気機械のシャフト（９）の周囲に設けられた溝（８３〜８５）と協働するようになり、これらの溝（８３〜８５）がそれぞれ凹部を有し、この凹部が径方向に引込んで前記電気機械のシャフト（９）に沿って延びる連結部を有す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装置。
  6. 前記ジョークラッチ（１４）が、前記電気機械のシャフト（９）に対し径方向に延びる環状稜部（８０）を有し、この稜部（８０）がハブ（７９）の外周に連結され、
    さらにジョークラッチ（１４）を直線移動させるためのフォーク（８６）を備え、このフォーク（８６）が少なくとも部分的に円形の溝（９４）を有し、その内部に稜部（８０）が収容可能であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
  7. 前記ジョークラッチ（１４）の突起（６５、６６）が稜部（８０）に連結されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
  8. フォーク（８６）が、雌ねじを含むバレル（１０２）に取り付けられ、このバレル（１０２）はそれ自体が、直流モータ（１００）によって回転駆動されるウォームねじに取り付けられることを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
  9. 前記ジョークラッチ（１４）の突起（６５、６６）が、前記電気機械のシャフト（９）の半径よりも長い距離だけこの電気機械のシャフト（９）の軸（８９）から離されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
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