JP6542779B2 - ハイブリッド推進及び関連する制御技術を有する自動車用変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、一方で駆動用熱機関を、他方で電気モータを備えるハイブリッド推進を有する、自動車用変速装置の分野に関する。

より具体的には、本発明は、それぞれが車両の車輪に接続されているセカンダリシャフト上に少なくとも１つのステップダウンギアを保持する、２つの同心のプライマリシャフトを備えるハイブリッド変速装置に関する。

ハイブリッド変速装置の便益は、車両の運動伝達駆動機構に対して２つの動力源（熱及び電気）を提供することである。これら２つの動力源によるトルク寄与分は、「ハイブリッド」モードにおいて互いに組み合わせられ得るか、または電気モータがパワートレインに対していかなるトルクをも供給しない「純熱」モード、もしくは熱機関がパワートレインに対していかなるトルクをも供給しない「純電気」モードのいずれかで、個別に使用され得る。

ハイブリッド変速装置では、電気モータをスタータとして用いることによって、停止時または運転中に、熱機関を駆動することが可能である。ハイブリッド変速装置ではまた、電気モータが発電機として動作することによって、車両のバッテリを充電することも可能である。

仏国特許出願公開第ＦＲ２９７３２９９号明細書では、プライマリラインが、電気モータに接続された中空のプライマリシャフトと、熱機関のフライホイールに直接接続された中実のプライマリシャフトを備える、ハイブリッド推進を有する自動車の変速装置が開示されている。中実のプライマリシャフトは、第１のギアシフトダウンを形成するためにセカンダリシャフトの固定ギアと噛合する１つのアイドラギア、及びセカンダリシャフトの２つの固定ギアと共に２つの他のギアシフトダウンを形成する２つのアイドラギア、の両方を保持する。変速装置は、３つの異なる位置を提供するように意図された第１の連結手段を備える。３つの位置とはそれぞれ、電気モータを車輪に接続している運動伝達機構から熱機関が連結解除されている位置、熱機関が電気モータの助力の有無にかかわらず車輪を駆動している位置、及びそれぞれのトルクを組み合わせるために熱機関と電気モータとが連結されている位置、である。

この型の変速装置によって、電気及びハイブリッドモードにおいて少なくとも２つの別個のギア比を、並びに、例えば１３０ｋｍ／ｈといった高速走行用である熱モードにおいて、より高いギア比を、提供することが可能になる。こうして、市街地の運転に適した短いギア比の場合や、例えば１００ｋｍ／ｈといった中間の速度閾値以上での路上運転に適した中間のギア比の場合の唯一の駆動力源として、電気モータが使用され得る。熱機関だけが車輪に連結される自動車道路での運転では、長いギア比が使用される。この場合、電気モータは、バッテリを再充電するための発電機として使用される。

本書はまた、それを超えてからは電気モータの駆動エネルギーと熱機関の駆動エネルギーとが「ハイブリッド」モードと称されるものの中で組み合わされる、例えば１６ｋｍ／ｈといった閾値に達するまでは、電気モータを唯一の動力源として用いることも提案する。

それにも関わらず、純電気モードにおける最高速度はなお低いし、ギア比の変更には、車両の乗員に感知されるようなトルクの中断が伴う。

したがって本発明の目的は、これらの欠点を克服し、トルクを受けたハイブリッドモードを提供するために、変速装置のモードを最適化することである。

したがって、本発明の目的の１つは、電気モードにおける２つのギア減速比の間の速度の急変が減少し、それによってハイブリッドモードにおける運転の快適さが向上するような、ハイブリッド推進を有する車両のための変速装置を提供することである。この減少によって、電気モータが使用可能な２つのギア比の使用におけるスムーズさの向上が可能になり、それによって前記２つのギア比が遷移範囲を有する。言い換えれば、遷移範囲の中では、制約なくこれら２つのギア比の間で変更することが可能である。

本発明のさらなる目的は、自動車道路の走行の場合のエネルギー消費を削減することである。実際、提案されている構造によって、自動車道路における熱機関の使用に特有のギア減速比を提供することが可能になり、また、例えば電気モータによって使用されるものとは別個の非常に長いギア減速比を選択することも可能になる。

要約すると、こうして、一方では電気モータの使用、他方では熱機関の使用に最も好適なギア減速比を、大きな自由度をもって選択することが可能である。

一実施形態では、本発明は、熱機関及び電気モータを備えるハイブリッド推進を有する自動車用の変速装置に関する。当該ハイブリッド推進は、熱機関のフライホイールに接続された中実のプライマリシャフトと、当該中実のプライマリシャフトと同心で、電気モータに接続された中空のプライマリシャフトとを備える、プライマリラインを含む。前記プライマリシャフトはそれぞれ、少なくとも１つのステップダウンギアを、車両の車輪に連結されたセカンダリライン上に保持する。セカンダリラインは、第１のギア減速比を形成するために中空のプライマリシャフトの固定ギアと噛合するアイドラギアと、第２のギア減速比を形成するために中実のプライマリシャフトのアイドラギアと噛合する固定ギアとを保持する、中実のセカンダリシャフトを備える。

中実のプライマリシャフトは、少なくとも１つの第２のアイドラギアを保持する。セカンダリラインは、中実のセカンダリシャフトと同心で、かつ２つの固定ギアを保持する中空のセカンダリシャフトを備える。当該２つの固定ギアはそれぞれ、第４のギア減速比を形成するために中実のプライマリシャフトの第２のアイドラギアと噛合し、第３のギア減速比を形成するために中空のプライマリシャフトの第２の固定ギアと噛合する。前記変速装置は、中実のプライマリシャフトとその２つのアイドラギアのうちの１つとの間に第１の連結システムを備え、２つのセカンダリシャフトの間または中実のセカンダリシャフトとそのアイドラギアとの間に第２の連結システムを備える。

こうして、連結手段を追加することなく、また、補助のセカンダリシャフトを追加した結果として径の大きさを増大させることなく、追加の減速レベルが提供され得る。実際、仏国特許出願公開第ＦＲ２９７３２９９号明細書においては、第２のギア減速比のギアによって、電気モータと熱機関とに由来する組み合わされたトルクの全てが伝達される。この一方、本発明の場合には、２つのギアが、電気モータと熱機関との組み合わされたトルクの全てを伝達することは決してない。こうして、本発明によって、２つのギアの寸法、特に幅を減少することが可能であり、これによって、変速装置の全長に影響を与えることなく、熱機関による速度と電気モータによる速度とを区別することが可能になる。自動車道路の運転の際、こうして熱モードのみの状態はハイブリッドモードに代替される。

有利には、変速装置は、第１の連結システムがオープンされている一方で、ギア比の短いアイドラギアを中実のセカンダリシャフトに接続するために第２の連結システムがクローズされている、少なくとも１つの第１の電気モードを有する。

一実施形態では、変速装置は、第１の連結システムがオープンされている一方で、中空のセカンダリシャフトを中実のセカンダリシャフトに接続するために第２の連結システムがクローズされている、少なくとも１つの第２の電気モードを有する。

一実施形態では、変速装置は、第２のアイドラギアを中実のプライマリシャフトに接続するために第１の連結システムがクローズされており、ギア比の短いアイドラギアを中実のセカンダリシャフトに接続するために第２の連結システムがクローズされている、少なくとも１つの第１のハイブリッドモードを有する。

一実施形態では、変速装置は、第１のアイドラギアを中実のプライマリシャフトに連結するために第１の連結システムがクローズされており、ギア比の短いアイドラギアを中実のセカンダリシャフトに接続するために第２の連結システムがクローズされている、少なくとも１つの第２のハイブリッドモードを有する。

一実施形態では、変速装置は、第１のアイドラギアを中実のプライマリシャフトに連結するために第１の連結システムがクローズされており、２つのセカンダリシャフトを接続するために第２の連結システムがクローズされている、少なくとも１つの第３のハイブリッドモードを有する。

一実施形態では、変速装置は、第２のアイドラギアを中実のプライマリシャフトに連結するために第１の連結システムがクローズされており、２つのセカンダリシャフトを接続するために第２の連結システムがクローズされている、少なくとも１つの第４のハイブリッドモードを有する。

一実施形態では、変速装置は、第２のアイドラギアを中実のプライマリシャフトに連結するために第１の連結システムがクローズされており、第２の連結システムがオープンされている、少なくとも１つのバッテリ充電モードを有する。

一実施形態では、熱機関は、低電圧もしくは高電圧用のスタータオルタネータ型の一体型スタートアップシステムを備えるか、またはエンジンフライホイール上にＩＳＧ型のスタータを備える。

一実施形態では、熱機関及び電気モータは、プライマリラインの同一の側に配置される。

別の実施形態では、電気モータはプライマリラインの一端部に配置され、熱機関は、プライマリラインの、当該第１の端部とは反対側の第２の端部に配置される。

第２の態様に関連して、本発明は、熱機関及び電気モータを備えるハイブリッド推進であって、熱機関のフライホイールに接続された中実のプライマリシャフトと、当該中実のプライマリシャフトと同心で電気モータに接続された中空のプライマリシャフトとを備えるプライマリラインを含み、前記プライマリシャフトのそれぞれが、車両の車輪に接続されたセカンダリライン上に少なくとも１つのステップダウンギアを保持する、ハイブリッド推進を有する自動車用の、変速装置を制御するための方法に関する。セカンダリラインは、第１のギア減速比を形成するために中空のプライマリシャフトの固定ギアと噛合するアイドラギア、及び第２のギア減速比を形成するために中実のプライマリシャフトのアイドラギアと噛合する固定ギアを保持する中実のセカンダリシャフト、並びに、当該中実のセカンダリシャフトと同心な中空のセカンダリシャフトであって、第４のギア減速比を形成するために中実のプライマリシャフトの第２のアイドラギア、及び第３のギア減速比を形成するために中空のプライマリシャフトの第２の固定ギアと、それぞれ噛合する２つの固定ギアを保持する中空のセカンダリシャフトを備える。前記変速装置は、中実のプライマリシャフトとその２つのアイドラギアのうちの１つとの間に第１の連結システムを備え、２つのセカンダリシャフトの間または中実のセカンダリシャフトとそのアイドラギアとの間に第２の連結システムを備える。

変速装置は、少なくとも２つの電気モードを有し、前記モード間の移行は、
− 電気モータのトルクをキャンセルすること、
− 第２の連結システムをオープンすることによって第１のギア減速比用のアイドラギアを噛合解除すること、
− 電気モータの回転速度を、中空のセカンダリシャフトの第３のギア比用の固定ギアの回転速度と同期させること、
− ２つのセカンダリシャフトを接続するために、第２の連結システムをクローズすることによって第３のギア減速比に噛合させること、
− 電気モータを再連結すること、
によって実施される。

一実施形態では、第１の電気モードと第１のハイブリッドモードとの間の移行は、
− 熱機関を無負荷起動すること、
− 熱機関の回転速度を、第２のギア減速比用のアイドラギアの回転速度に無負荷で同期させること、
− 第１の連結システムをクローズすることによって、第２のギア比用のアイドラギアを中実のプライマリシャフトに噛合させること、
− 電気モータを連結すること、
によって実施される。

有利には、熱機関の無負荷起動は、低電圧もしくは高電圧用のスタータオルタネータ型の一体型スタートアップシステムか、またはエンジンフライホイール上のＩＳＧ型のスタータによって制御される。

一実施形態では、２つの電気モードの間の移行は、
− 第１の連結システムをクローズすることによって、第２のギア比用のアイドラギアを中実のプライマリシャフトと噛合させること、
− 一体型スタートアップシステムによって、機関の回転速度を無負荷で同期させること、
によって実施される。

こうして、トルクを受けている当該２つの電気モード間の移行が、熱機関の点火なしで、確保される。

一実施形態では、第１のハイブリッドモードと第２のハイブリッドモードとの間の移行は、
− 電気モータのトルクをキャンセルすること、
− 電気モータの無負荷の回転速度を、第３のギア減速比用の固定ギアの回転速度に同期させること、
− 第２の連結システムをクローズすることによって、第３のギア比に噛合させること、
− 電気モータを再連結すること、
によって実施される。

一実施形態では、第２の道路用ハイブリッドモードと第３のハイブリッドモードとの間の移行は、
− 熱機関のトルクをキャンセルすること、
− 第１の連結システムをオープンすることによって、第２のギア減速比用のアイドラギアを噛合解除すること、
− 熱機関の回転速度を、第３のギア比用の中空のプライマリシャフトの回転速度に同期させること、
− 第１の連結システムをクローズすることによって、第４のギア比用のアイドラギアを中実のプライマリシャフトに噛合させること、
によって実施される。

一実施形態では、静止時再充電モードと第１の電気モードとの間の移行は、
− 熱機関のトルクをキャンセルすること、
− 第１の連結システムを噛合解除し、熱機関の速度を上昇したアイドリング速度と同期させること、
− 電気モータを停止すること、
− 第１の連結システムをクローズすることによって、第４のギア比用のアイドラギアを中実のプライマリシャフトに噛合させること、
によって実施される。

別の態様によると、本発明は、上記のような、熱機関、電気モータ、及び変速装置を備えるハイブリッド推進を有する自動車に関する。

本発明のさらなる目的、特徴、及び利点は、非限定的な例としてのみ示される後述の記載を読み添付図面を参照することによって、より明らかになるであろう。

本発明の第１の実施形態による変速装置の構造を、概略的に示す。 低速電気モードにおける、図１の変速装置を示す。 高速電気モードにおける、図１の変速装置を示す。 熱専用モードにおける、図１の変速装置を示す。 図６、７、８とは異なるハイブリッドモードにある、図１の変速装置を示す。 図５、７、８とは異なるハイブリッドモードにある、図１の変速装置を示す。 図５、６、８とは異なるハイブリッドモードにある、図１の変速装置を示す。 図５、６、７とは異なるハイブリッドモードにある、図１の変速装置を示す。 静止時再充電モードにおける、図１の変速装置を示す。 本発明の第２の実施形態による変速装置の構造を、概略的に示す。

図面に示されるように、１で全体を参照される変速装置は、一方で駆動用熱機関２を、また他方で電気モータ３を備えるハイブリッド推進（図示せず）を有する自動車に一体化されることが意図されている。示されるように、変速装置１は、プライマリライン４、及びセカンダリライン５を備える。電気モータ３は、好ましくは（だが必須ではなく）軸円板型（ａｘｉａｌ ｄｉｓｃｏｉｄ ｔｙｐｅ）である。他の型の電気モータ、例えばラジアルモータ、励起磁石もしくは励起コイル付きモータ、同期もしくは非同期モータ、またはリラクタンスモータなどもまた、そのトポロジーに関わらず、本発明の範囲内で使用され得る。熱機関２及び電気モータ３は、プライマリライン４の同一の側に配置される。

１つまたは２つの機関のトルクを、自動車の車輪（図示せず）を駆動しているアクスルディファレンシャル６に伝達するために、ギアアセンブリは、プライマリライン４とセカンダリライン５との間に配置される。

プライマリライン４は、軸Ｘ１の中実のプライマリシャフト７であって、ダンパーハブ、デュアルマスフライホイール、または任意の他の好適な手段といったフィルトレーションシステム（ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）（図示せず）によって熱機関２のフライホイールに直接接続されている中実のプライマリシャフト７、並びに、当該中実のプライマリシャフト７と同軸で、熱機関２と同一の側に配置された電気モータ３のロータに接続された中空のプライマリシャフト８を備える。

中実のプライマリシャフト７は、ドッグクラッチ、シンクロナイザー、または任意の他の連結型（段階的であってもなくても）といった第１の連結システム９によって、中実のプライマリシャフト７に選択的に接続され得る２つのアイドラギア７ａ、７ｂを回転可能に保持する。

中空のプライマリシャフト８は、２つの固定ギア８ａ、８ｂを保持する。

示されるように、セカンダリライン５は、軸Ｘ２の中実のセカンダリシャフト１０、及び（中実のセカンダリシャフト１０と同軸である）中空のセカンダリシャフト１１を備える。示されるように、セカンダリシャフトの軸Ｘ２は、プライマリシャフトの軸Ｘ１と平行である。

中実のセカンダリシャフト１０は、ドッグクラッチ、シンクロナイザー、または任意の他の連結型（段階的であってもなくても）といった第２の連結システム１２によって、中実のセカンダリシャフト１０に選択的に接続され得るアイドラギア１０ａと、固定ギア１０ｂと、車両の車輪（図示せず）に接続されたディファレンシャル６の方にステップダウンギア１０ｃを、回転自由に保持する。

中空のセカンダリシャフト１１は２つの固定ギア１１ａ、１１ｂを保持しており、第２の連結システム１２によって中実のセカンダリシャフト１０に接続され得る。

中間のギア比、または変速装置１の第２のギア減速比に相当する第１のギアシフトダウンを形成するために、中実のプライマリシャフト７の第１のアイドラギア７ａは、中実のセカンダリシャフト１０の固定ギア１０ｂと噛合する。

変速装置１の第４のギア減速比に相当する第２のギアシフトダウンを形成するために、中実のプライマリシャフト７の第２のアイドラギア７ｂは、中空のセカンダリシャフト１１の第１の固定ギア１１ａと噛合する。

中空のプライマリシャフト８の２つの固定ギア８ａ、８ｂは、変速装置１の「長いギア比」と称される第３のギア減速比に相当するギアシフトダウンを形成するために、中空のセカンダリシャフト１１の第２の固定ギア１１ｂと、及び変速装置１の「短いギア比」と称される第１のギア減速比に相当するギアシフトダウンを形成するために、中実のセカンダリシャフト１０のアイドラギア１０ａと、それぞれ噛合する。

第１の連結手段９によって、中実のプライマリシャフト７がその２つのアイドラギア７ａ、７ｂのうちの１つと連結することが可能である。第２の連結手段１２によって、２つのセカンダリシャフト１０，１１が互いに連結すること、または中実のセカンダリシャフト１０をそのアイドラギア１０ａと連結することが可能である。

図２では第１の連結システム９がオープンされている一方、第１のギア比（短いギア比）用のアイドラギア１０ａを中実のセカンダリシャフト１０に回転可能に接続するために、第２の連結システム１２がクローズされている。図２に示す変速装置１は、低速の電気モードに相当する、短いギア比または第１のギア比の電気モード「Ｅ１」にある。電気モータ３によって中空のプライマリシャフト８に供給されるトルクは、第１の固定ギア８ｂを介して、中実のセカンダリシャフト１０のアイドラギア１０ａで低減される。

図３では、第１の連結システム９は引き続きオープンされている一方、中空のセカンダリシャフト１１を中実のセカンダリシャフト１０に回転可能に接続するために、第２の連結システム１２はクローズされている。図３に示す変速装置１は、高速の電気モードに相当し、短いギア比よりも大きい第３のギア減速比の、電気モード「Ｅ３」にある。電気モータ３によって中空のプライマリシャフト８に供給されるトルクは、第２の固定ギア８ａを介して、長いギア比または第３のギア比用の固定ギア１１ｂで低減される。

図４では、第１のアイドラギア７ａと中実のプライマリシャフト７を回転可能に連結するために、第１の連結システム９はクローズされている一方、第２の連結システム１２はオープンされている。図４に示す変速装置１は、第２のギア比の熱モード「Ｔｈ２」にある。熱機関２によって中実のプライマリシャフト７に供給されるトルクは、第１のアイドラギア７ａによって、中実のセカンダリシャフト１０の固定ギア１０ｂで低減される。

図５では、第２のアイドラギア７ｂと中実のプライマリシャフト７を回転可能に連結するために、第１の連結システム９がクローズされている一方、第１のギア減速比用のアイドラギア１０ａを中実のセカンダリシャフト１０に接続するために、第２の連結システム１２がクローズされている。熱機関２のトルク及び電気モータ３のトルクは、短いギア比で、「急勾配のハイブリッドモード」と称される「Ｔｈ／Ｅ１」モードにおいて合算される。この変速装置モードでは、電気モータ３はセカンダリライン５上で直接減速している一方、セカンダリライン５に提供される熱機関２のトルクは、一連の３つの連続したギア比、即ちギア比１、３、及び４を介して伝えられる。

図６では、中実のプライマリシャフト７とその第１のアイドラギア７ａを連結するために、第１の連結システム９がクローズされている一方、第１のギア減速比用のアイドラギア１０ａを中実のセカンダリシャフト１０に接続するために、第２の連結システム１２がクローズされている。熱機関２のトルク及び電気モータ３のトルクは、中間のギア比で、「Ｔｈ２／Ｅ１」モードにおいて合算される。

図７では、第１の連結システム９は図６と同じ位置にあるが、中空のセカンダリシャフト１１を中実のセカンダリシャフト１０に接続するために、第２の連結システム１２は位置を変更している。熱機関２のトルク及び電気モータ３のトルクは、さらなる中間のギア比で、「Ｔｈ２／Ｅ３」モードにおいて合算される。

図８では、第２のアイドラギア７ｂと中実のプライマリシャフト７を接続するために、第１の連結システム９がクローズされている一方、中空のセカンダリシャフト１１を中実のセカンダリシャフト１０に接続するために、第２の連結システム１２がクローズされている。熱機関２のトルク及び電気モータ３のトルクは、長いギア比で、「自動車道路のハイブリッドモード」と称される「Ｔｈ４／Ｅ３」モードにおいて合算される。この変速装置モードによって、一方では電気モータ３用の第３のギア減速比、他方では熱機関２用の第４のギア減速比という、２つの独立したギア比を達成することが可能である。こうして、ギア減速比は、性能が減損されることなく、直接達成される。

最後に、図９では、第２のアイドラギア７ｂと中実のプライマリシャフト７を第１の連結手段９を介して接続することによって、したがって２つのプライマリシャフト７、８を中空のセカンダリシャフト１１を介して接続することによって、セカンダリライン５上のギア減速なしで、再充電モードが達成される。

図２及び図３に示す２つの純電気モードＥ１とＥ３の間の移行は、電気モータ３の自動同期によるトルクの中断によって実施される。主なステップは、
− 電気モータ３のトルクをキャンセルすること、
− 第２の連結システム１２をオープンすることによって第１のギア減速比用のアイドラギア１０ａを噛合解除すること、
− 電気モータ３の回転速度を、第３のギア減速比用の中空のセカンダリシャフト１１の固定ギア１１ｂの回転速度と同期させること、
− ２つのセカンダリシャフト１０と１１を接続するために、第２の連結システム１２をクローズすることによって第３のギア減速比に噛合させること、
− 電気モータ３を再連結すること、である。

以下の移行により、例えば７０ｋｍ／ｈと８０ｋｍ／ｈの間で、トルクを受けて、第１のギア比で電気モータ３を駆動させ、図２に示す低速用電気モードＥ１から抜け出て図６に示す高速市街地用ハイブリッドモードＴｈ２／Ｅ１に入ることは可能である。
− 例えば熱機関に一体化されたスタートアップシステム（図示せず）の助けを借りて、熱機関２を（無負荷で）始動させること。スタートアップシステムは、例えば、従来型のスタータ、低電圧もしくは高電圧のスタータオルタネータ、またはエンジンフライホイール上のＩＳＧ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｔａｒｔ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）型のスタータであり得る。
− 熱機関の回転速度を、第２のギア減速比用のアイドラギア７ａの回転速度と無負荷で同期させること。
− 第１の連結システム９をクローズすることによって、第２のギア減速比用のアイドラギア７ａを中実のプライマリシャフト７と噛合させること。及び、
− 電気モータ３を連結すること。

次いで、図７に示す道路用ハイブリッドモードＴｈ２／Ｅ３には、例えば８０ｋｍ／ｈと１００ｋｍ／ｈの間で、引き続きトルクを受けて、
− 電気モータ３のトルクをキャンセルすること、
− 電気モータ３の無負荷の回転速度を、第３のギア減速比用の中空のセカンダリシャフト１１の固定ギア１１ｂの回転速度と同期させること、
− ２つのセカンダリシャフト１０と１１を接続するために、第２の連結システム１２をクローズすることによって第３のギア減速比に噛合させること、及び
− 電気モータ３を再連結すること、によって入ることができる。

推進力は熱機関によって第２のギア比で提供されているので、この移行はトルクを受けている。この移行は熱機関の速度の変動なしに実施されるので、ユーザにはほぼ気づかれずに進行する。

次いで、図８に示す自動車道路用ハイブリッドモードＴｈ４／Ｅ３には、
− 熱機関２のトルクをキャンセルすること、
− 第１の連結システム９をオープンすることによって、第２のギア減速比用のアイドラギア７ａを噛合解除すること、
− 熱機関２の回転速度を、中空のプライマリシャフト８の回転速度に同期させること、及び
− 第１の連結システム９をクローズすることによって、第４のギア比用の第２のアイドラギア７ｂを中実のプライマリシャフト７に噛合させること、
によって入ることができる。

この移行によって、２つの独立したギア減速比、即ち電気モータ３用の第３のギア比、及び熱機関２用の第４のギア比を達成することができる。こうして、第３及び第４のギア減速比は、性能が減損されることなく、直接達成される。

第４のギア減速比は、熱機関２のみに関して、例えば１３０ｋｍ／ｈといった高速時のエネルギー消費を最小化することと、自動車道路の勾配を上手く通り抜けるために十分な能力を確保することとの間の、最善の妥協を確保するために決定される。第３のギア減速比は、電気モータ３のみに関する最善の妥協を確保するために決定される。

図９に示す、静止時の再充電状態に始まって、バッテリ（図示せず）が残量ゼロになった結果走行不能になるリスクを低減するために、充電が低レベルである危機的状況の管理を可能にする、簡易モードを提供することが可能である。熱機関２が回転し、それによって第３及び第４のギア減速比用のギアにおいて中空のセカンダリシャフト１１を用いて電気モータ３を駆動する停止時の再充電モードに始まって、次いで前記電気モータはバッテリを充電し、熱機関２を牽引力とは切り離してアイドリング速度で回転させながら、及び
− 熱機関２のトルクをキャンセルすること、
− 第１の連結システム９を解除し、熱機関２の速度を上昇させたアイドリング速度、例えば１０００回転／分で同期させること、
− 電気モータ３を停止すること、及び
− 第１の連結システム９をクローズすることで第４のギア減速比用のアイドラギア７ｂを中実のプライマリシャフト７と噛合させること、
によって、図２に示す低速電気モード（約１５ｋｍ／ｈ〜約４０ｋｍ／ｈ）に入る。

次いで、熱機関を追加することで、
− 電気モータ３の回転速度を中空のプライマリシャフト８の回転速度と無負荷で同期すること、
− 第２の連結システム１２をクローズすることによって、第１のギア減速比用のアイドラギア１０ａを中実のセカンダリシャフト１０と噛合させること、及び
− 熱機関２を連結すること、によって図５に示すハイブリッドモードに入ることが可能になる。

推進力は電気モータ３によって第１のギア比で提供されているので、この移行はトルクを受けている。当該第１のギア比は、一連の３つの連続したギア比、即ち第４のギア比、第３のギア比及び第１のギア比を介してセカンダリライン５と噛合する、熱機関２の制御を容易にする。

最後に、上記の移行（複数）に従って、低速の市街地用ハイブリッドモードに始まって、残りのハイブリッドモードに入ることも、また可能である。

同一の要素が同一の参照番号を有する図１０に示す実施形態は、変速装置を形成する種々の要素の位置が、図１に示す実施形態とは異なっている。こうした変速装置の操作は、図１に示す変速装置の操作と同一である。

図１０に示すように、変速装置１は、一方で駆動用熱機関２を、また他方で電気モータ３を備えるハイブリッド推進（図示せず）を有する自動車に一体化されることが意図されている。示されるように、変速装置１は、プライマリライン４、及びセカンダリライン５を備える。電気モータ３はプライマリライン４の一端部に配置され、熱機関２は、プライマリライン４の（当該第１の端部とは反対側の）第２の端部に配置される。示されるように、電気モータ３は、ディファレンシャル６の駆動ピニオン１０ｃを長さ方向に隠すために、ギアボックスの前部に配置される。限定しないが例示として、この新しい構造は、大型の車両にとって好適である。

図１０に示すように、プライマリライン４は、軸Ｘ１の中実のプライマリシャフト７であって、ダンパーハブ、デュアルマスフライホイール、または任意の他の好適な手段といったフィルトレーションシステム（図示せず）によって熱機関２のフライホイールに直接接続されている中実のプライマリシャフト７、並びに、当該中実のプライマリシャフト７と同軸で、電気モータ３のロータに接続されている中空のプライマリシャフト８を備える。

中実のプライマリシャフト７は、ドッグクラッチ、シンクロナイザー、または別の連結型（段階的であってもなくても）といった第１の連結システム９によって、中実のプライマリシャフト７に選択的に接続され得る２つのアイドラギア７ａ、７ｂを回転自由に保持する。

中空のプライマリシャフト８は、２つの固定ギア８ａ、８ｂを保持する。

図１０に示すように、セカンダリライン５は、軸Ｘ２の中実のセカンダリシャフト１０、及び（中実のセカンダリシャフト１１と同軸である）中空のセカンダリシャフト１１を備える。示されるように、セカンダリシャフトの軸Ｘ２は、プライマリシャフトの軸Ｘ１と平行である。

中実のセカンダリシャフト１０は、ドッグクラッチ、シンクロナイザー、または別の連結型（段階的であってもなくても）といった第２の連結システムによって、中実のセカンダリシャフト１０に選択可能に接続され得るアイドラギア１０ａと、固定ギア１０ｂと、車両の車輪（図示せず）に連結されたディファレンシャル６の方にステップダウンギア１０ｃを、回転自由に保持する。

中空のセカンダリシャフト１１は２つの固定ギア１１ａ、１１ｂを保持しており、第２の連結システム１２によって中実のセカンダリシャフト１０に接続され得る。

中間のギア比、または変速装置１の第２のギア減速比に相当する第１のギアシフトダウンを形成するために、中実のプライマリシャフト７の第１のアイドラギア７ａは、中実のセカンダリシャフト１０の固定ギア１０ｂと噛合する。

変速装置１の第４のギア減速比に相当する第２のギアシフトダウンを形成するために、中実のプライマリシャフト７の第２のアイドラギア７ｂは、中空のセカンダリシャフト１１の第１の固定ギア１１ａと噛合する。

中空のプライマリシャフト８の２つの固定ギア８ａ、８ｂは、変速装置１の「長いギア比」と称される第３のギア減速比に相当するギアシフトダウンを形成するために、中空のセカンダリシャフト１１の第２の固定ギア１１ｂと、及び変速装置１の「短いギア比」と称される第１のギア減速比に相当するギアシフトダウンを形成するために、中実のセカンダリシャフト１０のアイドラギア１０ａと、それぞれ噛合する。

第１の連結手段９によって、中実のプライマリシャフト７がその２つのアイドラギア７ａ、７ｂのうちの１つと連結することが可能である。第２の連結手段１２によって、２つのセカンダリシャフト１０，１１が互いに連結すること、または中実のセカンダリシャフト１０をそのアイドラギア１０ａと連結することが可能である。

本発明により、本変速装置は、幅広い運転モードに適した複数の利用可能性を有する。

さらに、本変速装置によって、電気モードの２つのギア比の間の変更が円滑になり、したがってハイブリッドモードにおける運転の快適さを向上することが可能になる。

提案されている本変速装置は、自動車道路走行用の「純熱モード」は有さない。実際、既知の変速装置が有している既存の自動車道路走行用の純熱モードは、第３及び第４のギア比において、こうしてハイブリッドモードによって代替され、自動車道路走行の際にエネルギー消費を低減することを可能にしている。

Claims (18)

1. 熱機関（２）のフライホイールに接続された中実のプライマリシャフト（７）と、電気モータ（３）に接続された、前記中実のプライマリシャフト（７）と同心の中空のプライマリシャフト（８）とを備えるプライマリライン（４）を含む、前記熱機関（２）及び前記電気モータ（３）を備えるハイブリッド推進を有する自動車の変速装置であって、前記プライマリシャフト（７、８）のそれぞれが、車両の車輪に接続されたセカンダリライン（５）上に少なくとも１つのステップダウンギア（７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ）を保持し、前記セカンダリライン（５）が、第１のギア減速比を形成するために前記中空のプライマリシャフト（８）の固定ギア（８ｂ）と噛合するアイドラギア（１０ａ）を保持する中実のセカンダリシャフト（１０）と、第２のギア減速比を形成するために前記中実のプライマリシャフト（７）の第１のアイドラギア（７ａ）と噛合する固定ギア（１０ｂ）を備え、前記中実のプライマリシャフト（７）が少なくとも１つの第２のアイドラギア（７ｂ）を保持することと、前記セカンダリライン（５）が、前記中実のセカンダリシャフト（１０）と同心な中空のセカンダリシャフト（１１）であって、第４のギア減速比を形成するために前記中実のプライマリシャフト（７）の前記第２のアイドラギア（７ｂ）、及び、第３のギア減速比を形成するために前記中空のプライマリシャフト（８）の第２の固定ギア（８ａ）と、それぞれ噛合する２つの固定ギア（１１ａ、１１ｂ）を保持する中空のセカンダリシャフト（１１）を備えることとを特徴とし、前記変速装置が、前記中実のプライマリシャフト（７）と前記中実のプライマリシャフト（７）の前記２つのアイドラギア（７ａ、７ｂ）のうちの１つとの間に第１の連結システム（９）を備え、且つ前記２つのセカンダリシャフト（１０、１１）の間、または前記中実のセカンダリシャフト（１０）と前記中実のセカンダリシャフト（１０）の前記アイドラギア（１０ａ）との間に第２の連結システム（１２）を備え、前記変速装置が、前記第１の連結システム（９）がオープンされており、ギア比の短い前記アイドラギア（１０ａ）を前記中実のセカンダリシャフト（１０）に接続するために、前記第２の連結システムがクローズされている、少なくとも１つの第１の電気モードを有する、変速装置。
2. 前記第１の連結システム（９）がオープンされている一方で、前記中空のセカンダリシャフト（１１）を前記中実のセカンダリシャフト（１０）に接続するために前記第２の連結システム（１２）がクローズされている、少なくとも１つの第２の電気モードを有することを特徴とする、請求項１に記載の変速装置。
3. 前記第２のアイドラギア（７ｂ）を前記中実のプライマリシャフト（７）に接続するために前記第１の連結システム（９）がクローズされており、前記ギア比の短い前記アイドラギア（１０ａ）を前記中実のセカンダリシャフト（１０）に接続するために前記第２の連結システム（１２）がクローズされている、少なくとも１つの第１のハイブリッドモードを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の変速装置。
4. 前記第１のアイドラギア（７ａ）と前記中実のプライマリシャフト（７）を連結するために前記第１の連結システム（９）がクローズされており、前記ギア比の短い前記アイドラギア（１０ａ）を前記中実のセカンダリシャフト（１０）に接続するために前記第２の連結システム（１２）がクローズされている、少なくとも１つの第２のハイブリッドモード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変速装置。
5. 前記第１のアイドラギア（７ａ）と前記中実のプライマリシャフト（７）を連結するために前記第１の連結システム（９）がクローズされており、前記２つのセカンダリシャフト（１０、１１）を接続するために前記第２の連結システム（１２）がクローズされている、少なくとも１つの第３のハイブリッドモード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変速装置。
6. 前記第２のアイドラギア（７ｂ）と前記中実のプライマリシャフト（７）を連結するために前記第１の連結システム（９）がクローズされており、前記２つのセカンダリシャフト（１０、１１）を接続するために前記第２の連結システム（１２）がクローズされている、少なくとも１つの第４のハイブリッドモードを有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の変速装置。
7. 前記第２のアイドラギア（７ｂ）と前記中実のプライマリシャフト（７）を連結するために前記第１の連結システム（９）がクローズされており、前記第２の連結システム（１２）がオープンされている、少なくとも１つのバッテリ充電モードを有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の変速装置。
8. 前記熱機関（２）は、低電圧もしくは高電圧用のスタータオルタネータ型の一体型スタートアップシステムを備えるか、またはエンジンフライホイール上にＩＳＧ型のスタータを備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の変速装置。
9. 前記熱機関（２）及び前記電気モータ（３）が前記プライマリライン（４）の同一の側に配置されてい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変速装置。
10. 前記電気モータ（３）は前記プライマリライン（４）の第１の端部に配置され、前記熱機関（２）は、前記第１の端部とは反対側の前記プライマリライン（４）の第２の端部に配置されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の変速装置。
11. 熱機関（２）のフライホイールに接続された中実のプライマリシャフト（７）と、電気モータ（３）に接続された、前記中実のプライマリシャフト（７）と同心の中空のプライマリシャフト（８）とを備えるプライマリライン（４）を含む、前記熱機関（２）及び前記電気モータ（３）を備えるハイブリッド推進を有する自動車の変速装置であって、前記プライマリシャフト（７、８）のそれぞれが、車両の車輪に接続されたセカンダリライン（５）上に少なくとも１つのステップダウンギア（７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ）を有し、前記セカンダリライン（５）が、第１のギア減速比を形成するために前記中空のプライマリシャフト（８）の固定ギア（８ａ）と噛合するアイドラギア（１０ａ）を保持する中実のセカンダリシャフト（１０）と、第２のギア減速比を形成するために前記中実のプライマリシャフト（７）の第１のアイドラギア（７ａ）と噛合する固定ギア（１０ｂ）と、前記中実のセカンダリシャフト（１０）と同心な中空のセカンダリシャフト（１１）であって、第４のギア減速比を形成するために前記中実のプライマリシャフト（７）の第２のアイドラギア（７ｂ）、及び、第３のギア減速比を形成するために前記中空のプライマリシャフト（８）の第２の固定ギア（８ａ）と、それぞれ噛合する２つの固定ギア（１１ａ、１１ｂ）を保持する中空のセカンダリシャフト（１１）を備える変速装置の制御方法であって、前記変速装置が、前記中実のプライマリシャフト（７）と前記中実のプライマリシャフト（７）の前記２つのアイドラギア（７ａ、７ｂ）のうちの１つとの間に第１の連結システム（９）を備え、且つ前記２つのセカンダリシャフト（１０、１１）の間、または前記中実のセカンダリシャフト（１０）と前記中実のセカンダリシャフト（１０）の前記アイドラギア（１０ａ）との間に第２の連結システム（１２）を備え、前記変速装置が少なくとも２つの電気モード（Ｅ１、Ｅ２）を有し、前記電気モード間の移行が、
    − 前記電気モータ（３）のトルクをキャンセルすること、
    − 前記第２の連結システム（１２）をオープンすることによって、前記第１のギア減速比用の前記アイドラギア（１０ａ）を噛合解除すること、
    − 前記電気モータ（３）の回転速度を、前記中空のセカンダリシャフト（１１）の前記第３のギア減速比用の前記固定ギア（１１ｂ）の回転速度と同期させること、
    − 前記第２の連結システム（１２）をクローズすることによって、前記第３のギア減速比に噛合させること、及び
    − 前記電気モータ（３）を再連結すること、
    によって実施されることを特徴とする、変速装置の制御方法。
12. 第１の電気モード（Ｅ１）と第１のハイブリッドモード（Ｔｈ２／Ｅ１）との間の移行は、
    − 前記熱機関（２）を無負荷起動すること、
    − 前記熱機関の回転速度を、前記第２のギア減速比用の前記第１のアイドラギア（７ａ）の回転速度に無負荷で同期させること、
    − 前記第１の連結システム（９）をクローズすることによって、前記第２のギア減速比用の前記第１のアイドラギア（７ａ）を前記中実のプライマリシャフト（７）に噛合させること、
    − 前記電気モータ（３）を連結すること、
    によって実施されることを特徴とする、請求項１１に記載の変速装置の制御方法。
13. 前記熱機関（２）の前記無負荷起動は、低電圧もしくは高電圧用のスタータオルタネータ型の一体型スタートアップシステムか、またはエンジンフライホイール上のＩＳＧ型のスタータによって制御されることを特徴とする、請求項１２に記載の変速装置の制御方法。
14. 前記２つの電気モード（Ｅ１／Ｅ２）の間の移行は、
    − 前記第１の連結システム（９）をクローズすることによって、前記第２のギア減速比用の前記第１のアイドラギア（７ａ）を前記中実のプライマリシャフト（７）と噛合させること、
    − 前記一体型スタートアップシステムによって、前記熱機関の前記回転速度を無負荷で同期させること、によって実施されることを特徴とする、請求項１３に記載の変速装置の制御方法。
15. 前記第１のハイブリッドモード（Ｔｈ２／Ｅ１）と第２のハイブリッドモード（Ｔｈ２／Ｅ３）との間の移行は、
    − 前記電気モータ（３）の前記トルクをキャンセルすること、
    − 前記電気モータ（３）の無負荷の前記回転速度を、前記第３のギア減速比用の前記中空のセカンダリシャフト（１１）の前記固定ギア（１１ｂ）の前記回転速度に同期させること、
    − 前記第２の連結システム（１２）をクローズすることによって、前記第３のギア減速比に噛合させること、
    − 前記電気モータ（３）を再連結すること、
    によって実施されることを特徴とする、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の変速装置の制御方法。
16. 前記第２のハイブリッドモード（Ｔｈ２／Ｅ３）と第３のハイブリッドモード（Ｔｈ４／Ｅ３）との間の移行は、
    − 前記熱機関（２）の前記トルクをキャンセルすること、
    − 前記第１の連結システム（９）をオープンにすることによって、前記第２のギア減速比用の前記第１のアイドラギア（７ａ）を噛合解除すること、
    − 前記熱機関（２）の前記回転速度を、前記中空のプライマリシャフト（８）の前記回転速度に同期させること、
    − 前記第１の連結システム（９）をクローズすることによって、前記第４のギア減速比用の前記第２のアイドラギア（７ｂ）を前記中実のプライマリシャフト（７）に噛合させること、
    によって実施されることを特徴とする、請求項１５に記載の変速装置の制御方法。
17. 静止時再充電モードと前記第１の電気モード（Ｅ１）との間の移行は、
    − 前記熱機関（２）の前記トルクをキャンセルすること、
    − 前記第１の連結システム（９）を噛合解除し、前記熱機関（２）の前記回転速度を上昇したアイドリング速度と同期させること、
    − 前記電気モータ（３）を停止すること、
    − 前記第１の連結システム（９）をクローズすることによって、前記第４のギア減速比用の前記第２のアイドラギア（７ｂ）を前記中実のプライマリシャフト（７）に噛合させること、
    によって実施されることを特徴とする、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の変速装置の制御方法。
18. 熱機関（２）、電気モータ（３）、及び請求項１から１０のいずれか一項に記載の変速装置を備えるハイブリッド推進を有する、自動車。

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