JP5302331B2 - ハイブリッドトランスミッション - Google Patents

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Description

本発明は、請求項１の前提部分の特徴を備えるハイブリッドトランスミッションに関する。
特許文献１から、３つの前進ギヤと４つの無段階変速領域とを実現できるように、３つのディファレンシャル、２つの電気モータである電気機械及び４つのシフトエレメントが配置されているハイブリッドトランスミッションが知られている。
米国特許第６５５１２０８Ｂ１号明細書
本発明の課題は、効率を向上させたハイブリッドトランスミションを提供することである。
この課題は、請求項１の特徴により解決される。これに基づき、第１ディファレンシャルの２つのトランスミッションエレメントが、５番目のシフトエレメントによって接続可能である。５番目のシフトエレメントが閉じられると、第１ディファレンシャルがひとまとまりで回転する。
５番目のシフトエレメントにより、さらに多くの前進ギヤ及び無段階変速領域を実現することができる。
無段階変速領域と固定された前進ギヤとの配置により、ディファレンシャルの設計と組合せて、所要電力（常時要求）を明らかに低減させることができる。
５番目のシフトエレメントによって、固定された機械的前進ギヤに切り換わることにより、二重の出力分離範囲内において所要電力の高い範囲を防ぐことができる。
固定された機械的前進ギヤによって、高負荷時における効率的作動も可能となる。高速度範囲、特により速い高速走行の場合でも電気による走行が可能である。
トランスミションインプットシャフトをハウジングに連結可能にする第１のフリーホイールは、トランスミッションインプットシャフトによって内燃エンジンがその回転方向とは反対の方向に駆動されるのを防止する。さらに、第２の電気機械によって電気走行をしている間、この第１のフリーホイールを介して第１の電気機械から追加トルクが提供される。
第２のフリーホイールにより、内燃エンジンは、油圧の供給なしにスタートさせることができる。
本発明のさらなる利点は、説明及び図に示されている。本発明の具体的な実施例が図の中で簡単に示されており、以下の説明においてその実施例を詳細に述べる。
本発明に基づくハイブリッドトランスミッション実施例のギヤ設計図。 それぞれの前進ギヤ又は無段階変速領域において接続されているシフトエレメントを示した表。
本発明は、ハイブリッドトランスミッションＨＧに関し、このハイブリッドトランスミッションは、好ましくは車両に使用され、好ましくは車両前後方向に取り付けられ、好ましくは少なくとも部分的に車両センタトンネルに組み込まれている。
図１に示されている、本発明に基づくハイブリッドトランスミッションＨＧの実施例は、内燃エンジンに駆動接続されているトランスミッションインプットシャフトＧＥと、車両のギヤに駆動接続されているトランスミッションアウトプットシャフトＧＡとを有している。
ハイブリッドトランスミッションＨＧには、トランスミッションインプットシャフトＧＥとトランスミッションアウトプットシャフトＧＡとの間に、軸方向に前後して並んでいる平面において、実質的に同軸上に、以下の順序で接続されている。
−５番目のシフトエレメントＣ５と第１のフリーホイールＦ１、
−第１ディファレンシャルＤ１
−第１の電気機械Ｅ１
−第１シフトエレメントＣ４と第３シフトエレメントＣ３
−第２ディファレンシャルＤ２と第２フリーホイールＦ２
−第２の電気機械Ｅ２
−第２シフトエレメントＣ２と第４シフトエレメントＣ１
−第３ディファレンシャルＤ３
トランスミッションインプットシャフトＧＥは、第１ディファレンシャルＤ１のリングギヤ３に常時駆動接続されており、５番目のシフトエレメントＣ５によって、第１ディファレンシャルＤ１のリンク１１、第２ディファレンシャルＤ２のリンク１２及び第３ディファレンシャルＤ３のサンギヤに接続することができる。５番目のシフトエレメントＣ５は、クラッチであることが好ましい。代替として、クラッチＣ５によって、第１ディファレンシャルＤ１の他の２つのトランスミションエレメントも接続可能である。第１ディファレンシャルＤ１のリンク１１はプラネタリギヤ２を支持している。第２ディファレンシャルＤ２のリンク１２はプラネタリギヤ５を支持している。
トランスミッションインプットシャフトＧＥは、トランスミッションインプットシャフトＧＥにより内燃エンジンがその回転方向とは反対方向に駆動されないように、第１の機械的フリーホイールＦ１によってハウジングに連結可能になっている。
第１ディファレンシャルＤ１のサンギヤ１は、第１の電気機械Ｅ１に常時駆動接続されており、好ましくはクラッチとして形成されている第１シフトエレメントＣ４によって第２ディファレンシャルＤ２のリングギヤ６に接続することができ、好ましくはブレーキとして形成されている第３シフトエレメントＣ３によってハウジングに接続することができる。
第２ディファレンシャルＤ２のリングギヤ６は、第２のフリーホイールＦ２によってハウジングに連結可能である。第２のフリーホイールＦ２は、圧力が低下すると閉じてブレーキとして作用するように、油圧式フリーホイールとして形成されている。従って、第２の電気機械Ｅ２のトルクが加わることによって、第１ディファレンシャルＤ１のリンク１１のトルクを固定することができる。このことによって、第１の電気機械Ｅ１による内燃エンジンのスタートが可能となる。従って、最初に油圧を上昇させる必要なく、電気エネルギーだけで内燃エンジンを素早くスタートさせることが可能となる。
第２ディファレンシャルＤ２のサンギヤ４は、第２の電気機械Ｅ２に常時駆動接続されており、好ましくはクラッチとして形成されている第２シフトエレメントＣ２によって、第３ディファレンシャルＤ３のリンク１３に接続することができ、好ましくはブレーキとして形成されている第４シフトエレメントＣ１によってハウジングに接続することができる。
第３ディファレンシャルＤ３のリンク１３は、二重リンクとして形成され、互いにかみ合う２つのプラネタリギヤ８、９を支持している。
第３ディファレンシャルＤ３のリングギヤ１０は、トランスミッションアウトプットシャフトＧＡに常時駆動接続している。
図２は、様々な作動モード、すなわちギヤ１〜６の６つの前進ギヤと、ＥＶＴ１〜ＥＶＴ５の５つの無段階変速領域を示している。この場合、「Ｘ」は、そのシフトエレメントＣ１〜Ｃ５が閉じていることを示している。
作動モード間の切換えは、好ましくは固定された前進ギヤと無段階変速領域とで交互に行われる。
すなわち、無段階変速領域ＥＶＴ１においてブレーキＣ１、Ｃ３が閉じた状態で発進した場合、次にクラッチＣ４が閉じることによって前進ギヤのギヤ１への切換えが行われる。逆に、ギヤ１からＥＶＴ１への切換えは、クラッチＣ４が開くことによって行われる。
次に、ブレーキＣ３が開くことによって無段階変速領域ＥＶＴ２への切換えが行われる。選択により、クラッチＣ５が閉じることによって、前進ギヤのギヤ２に切り換わるか、又はクラッチＣ２が閉まることによって前進ギヤのギヤ３に切り換わることもできる。
ブレーキＣ１が開くことにより、前進ギヤのギヤ３から無段階変速領域ＥＶＴ３に切り換えられる。ここから、選択により、クラッチＣ５が閉じることによって、前進ギヤのギヤ４に切り換えるか、又はブレーキＣ３が閉じることによって前進ギヤのギヤ５に切り換えることもできる。
クラッチＣ４が開くことにより、前進ギヤのギヤ４から無段階変速領域ＥＶＴ５に切り換えることができる。ブレーキ３が閉じることによって、無段階変速領域ＥＶＴ５から前進ギヤのギヤ６に切り換えることができる。
クラッチＣ４が開くことにより、前進ギヤのギヤ５から無段階変速領域ＥＶＴ４に切り換えることができる。クラッチＣ５が閉まることによって、無段階変速領域ＥＶＴ４から前進ギヤのギヤ６に切り換えることができる。

Claims (4)

  1. 内燃エンジンに駆動接続することができるトランスミッションインプットシャフト（ＧＥ）と、トランスミッションアウトプットシャフト（ＧＡ）と、
    前記トランスミッションインプットシャフト（ＧＥ）と前記トランスミッションアウトプットシャフト（ＧＡ）との間の動力伝達経路に互いに接続されている３つのディファレンシャル（Ｄ１、Ｄ２，Ｄ３）と、を備え、
    前記各ディファレンシャルは、トランスミッションエレメントとして、リングギアと、プラネタリギアを支持するリンクと、サンギアと、を含み、
    前記第１ディファレンシャル（Ｄ１）の第１リングギア（３）が、前記トランスミッションインプットシャフト（ＧＥ）に駆動接続されており、
    前記第１ディファレンシャル（Ｄ１）の第１リンク（１１）が、前記第２ディファレンシャル（Ｄ２）の第２リンク（１２）と前記第３ディファレンシャル（Ｄ３）の第３サンギア（７）とに駆動接続されており、
    前記第１ディファレンシャル（Ｄ１）の第１サンギア（１）が、第１の電気機械（Ｅ１）に駆動接続されており、第２クラッチ（Ｃ４）によって前記第２ディファレンシャル（Ｄ２）の第２リングギア（６）に駆動接続することができ、
    前記第２ディファレンシャル（Ｄ２）の第２サンギア（４）が、第２の電気機械（Ｅ２）に駆動接続されており、第３クラッチ（Ｃ２）によって前記第３ディファレンシャル（Ｄ３）の第３リンク（１３）に駆動接続することができ、
    前記第３ディファレンシャル（Ｄ３）の第３リングギア（１０）が、前記トランスミッションアウトプットシャフト（ＧＡ）に駆動接続されており、
    前記第２ディファレンシャル（Ｄ２）の前記第２リングギア（６）が、第１ブレーキ（Ｃ３）によってハウジングに接続することができ、
    前記第３ディファレンシャル（Ｄ３）の前記第３リンク（１３）が、第２ブレーキ（Ｃ１）によってハウジングに接続することができる、車両用ハイブリッドトランスミッションであって、
    前記第１ディファレンシャル（Ｄ１）の２つのトランスミッションエレメントが、第１クラッチ（Ｃ５）によって接続可能であることを特徴とするハイブリッドトランスミッション。
  2. 前記第１ディファレンシャル（Ｄ１）の前記第１リングギア（３）と前記第１リンク（１１）とが、前記第１クラッチ（Ｃ５）によって接続可能である、請求項１に記載のハイブリッドトランスミッション。
  3. 前記内燃エンジンが、その回転方向とは反対方向に前記トランスミッションインプットシャフト（ＧＥ）によって駆動されないように、前記トランスミッションインプットシャフト（ＧＥ）が、第１のフリーホイール（Ｆ１）によってハウジングに連結可能になっていることを特徴とする、請求項１あるいは２に記載のハイブリッドトランスミッション。
  4. 前記第２ディファレンシャル（Ｄ２）の第２リングギア（６）が、第２のフリーホイール（Ｆ２）によってハウジングに連結可能であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハイブリッドトランスミッション。
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