JPH06505938A - 二入力無段変速一体型モータ及び伝動装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称： 二人力無段変速一体型モータ及び伝動装置技術分野 本発明は、一般に、２つの動力入力と、広い範囲にわたる連続可変回転速度の動 力出力を有する、モータ装置と伝動装置の一体的組合せに関する。本発明はデフ ァレンシャルユニットまたは遊星ギヤユニットの新規な使用を採用する。それは 電気車両の駆動輪を回転させるため、あるいは従来の車両における動力の蓄積及 び伝達用のフライホイールユニットとして有用である。

従来の技術 伝動装置の回転速度（ｒｐｍ）出力の広い範囲にわたって動力源のピーク出力を 伝達できる組合せ動力源（つまり駆動）及び伝動装置を得ることは、当該分野で 長い間目標とされてきた。また、このピーク動力は、出力回転速度の広い範囲に わたる連続可変回転速度で、伝動装置から、または伝動装置を組み込んだ駆動装 置から出力されることが望ましい。そのような特性を可能にする伝動装置は、無 段変速伝動装置として当該分野で知られている。「駆動及び伝動装置」または［ 組合せモータ及び駆動装置」という用語は、本件開示において、駆動手段（つま り動力源手段）と伝動手段を含む装置の場合の記載に使用される。「モータ及び 伝動装置」または「組合せモータ及び伝動装置」という用語は、駆動手段（つま り動力源）として電気モータを含む駆動装置の場合に使用される。

公知の典型的な伝動装置は、単一の機械的回転入力と単一の機械的回転出力を有 する。そのような公知の伝動装置は、手動式か自動式かにかかわらず、通常、ギ ヤのセットを使用する。これらの伝動装置では、入力回転速度と出力回転速度の 比が、ギヤのセットに対応する固定値のセットのうちのひとつになっている。こ れは、通常、多数の部品と、多くの用途、特に車両の推進に望ましくない重量と 、伝動装置の内部または伝動装置を組み込んだ駆動装置の内部の多数の部材間の 動力の多段伝達に起因する大きな損失とをもたらす。

そのような公知の伝動装置に対する機械的回転入力はガソリンエンジンまたは電 気モータの出力でよく、その多くは通常、ピーク動力の速度（ｒｐｍ）の範囲が 限られている。その結果、その伝動装置はピーク動力範囲でのモータの速度につ いて連続可変出力回転速度を有していないと考えられる。

ピーク動力出力を維持し得る実効範囲は伝動装置のギヤの数とともに増大するが 、その範囲は複数の小範囲がオーバーラツプし合って形成されるもので、各小範 囲は公知の伝動装置がそれぞれのギヤにおいてピーク動力を出力する狭い回転速 度範囲である。しかし、ギヤ数が増すほど伝動装置は重く高価になり、動力を伝 達するインターフェース（機械的リンク）の数に起因して効率が悪くなる。

伝動装置としては、デファレンシャルユニット及び遊１　星ギヤユニットが当該 分野で知られている。デファレンシャル伝動ユニットは、車両において駆動軸か ら一対の駆動輪へ動力を分配するために通常使用される。この使用において、駆 動軸の機械的回転入力は、駆動軸の端部に固定されたギヤによってデファレンシ ャル伝動ユニットのリングギヤに伝えられる。リングギヤは、一対の駆動ギヤ間 で回転するよう一対のピニオンギヤを保持するフレームに取り付けられている。

各駆動ギヤは軸に固定されて、２つの駆動輪のそれぞれを回転させる。２個の駆 動ギヤは同心回転し、出力は駆動ギヤの軸心を横切る軸心まわりの回転となる。

駆動ギヤ間での一対のピニオンギヤの回転は、２つの車輪が自動車を駆動しなが ら独立して回転することを許容する。ピニオンギヤ対の回転量は、角を曲がると き、または駆動輪の一方が牽引力を失ったとき等の両部動輪の回転差に相当する 。

公知の遊星ギヤ式伝動装置は、内側の太陽ギヤ、外側のリングギヤ、及び太陽ギ ヤとリングギヤの間で回転するようハブに保持された遊星ギヤのセットを含む。

太陽ギヤがリングギヤに対して回転すると、遊星ギヤがその間で回転し、それに 従ってハブが太陽ギア及びリングギヤと同心で回転する。

遊星ギヤユニットの典型的な従来の使用では、ハブが固定され、太陽ギヤかりン グギャが機械的回転入力として駆動され、他方が機械的回転出力を与える。ある いは、太陽ギヤ又はリングギヤのいずれか一方を固定することができ、他方が機 械的回転入力又は出力の一方になると共にハブが機械的回転入力又は出力の他方 になる。

従来の技術において、伝動装置と電気モータ駆動装置との組合せには、通常、分 離した電気モータが使用され、その軸が伝動装置に対する機械的回転入力を与え るべく延びている。通常、軸は間隔をあけた２箇所で２個の軸受けで支持され、 両軸受けの間にモータの要素が設けられている。

従来の技術にあっては、電気モータ手段の必須要素は伝動装置の必須要素と一体 的に組み合わされず、電気モータの要素の１つの軸受けで支持することもない。

従って、従来のモータと伝動手段の組合せの構成は、多数の部品とそれに伴う望 ましくない重量を有していた。

発明の開示 発明の目的は、無段変速組合せモータ及び伝動装置、つまり出力の回転速度の非 常に広い範囲にわたって連続可変回転速度のピーク動力出力を供給できるものを 提供することにある。

発明の他の目的は、２つの入力を有し、入力の少なくとも１つが電気モータ要素 と伝動ユニット要素との一体的組合せである無段変速組合せモータ及び伝動装置 を提供することにある。　゛ 発明の更に他の目的は、デファレンシャル伝動ユニットまたは遊星ギヤユニット の新規な構成を採用した組合せモータ及び伝動装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、電気推進車両の各駆動輪のための組合せモータ及び伝動装 置であって、各装置が２つの動力入力を有し、少なくともその一方が車両を効率 的に推進させるための電気モータ手段と伝動装置の一体的組合せを含むものを提 供することにある。

発明の他の目的は、電気推進車両の車輪のホイールアセンブリ内に設けることが できる組合せモータ及び伝動装置を提供することにある。

発明の他の目的は、電気推進車両の車輪の駆動用として、軽量で高効率の組合せ モータ及び伝動装置を、少ない部品、低損失、及びアンチロック制動が容易に適 用される回生制動によって提供することにある。

発明の更に他の目的は、必要に応じてピーク動力を補充すべく動力を貯蔵するた め、そして回生制動のために、本発明の組合せモータ及び伝動装置を採用したフ ライホイールユニットを提供することにある。

図面の簡単な説明 図ＩＡ及び図２Ｂは、自動車を推進させるために各車輪のホイールアセンブリ内 に組み込まれた本発明の組合せモータ及び伝動装置を備えた電気駆動車両を示す 。

図２は、少なくとも１つ、望ましくは２つの電力入力と、１つの機械的回転出力 を備えた本発明の組合せモータ及び伝動装置の全体的特徴を示す。

図３は、デファレンシャルユニットを採用した本発明の組合せモータ及び伝動装 置の実施例を示す。

図４は、遊星ギヤユニットを採用した本発明の組合せモータ及び伝動装置の実施 例を示す。

図５は、遊星ギヤユニットを採用した本発明の組合せモータ及び伝動装置の他の 実施例を示す。

図６は、自動車を推進させるエネルギを蓄積し供給するための、本発明の組合せ モータ及び伝動装置のフライホイールの実施例を示す。

発明を実施する形態 本発明は、以下の具体的実施例の詳細な記載と各図面から理解されよう。実施例 の記載と図面は説明のためだけで、発明を限定しようとするものではない。

例えば４つの車輪を備え、各車輪が本発明の４つの組合せモータ及び伝動装置ｌ の１つによってそれぞれ駆動される電気駆動車両が、図ＩＡ及びＩＢに示されて いる。

概略的にのみ示されているように、４つのサスペンションユニット１２が車両の 車台即ち支持フレーム１１に連結され、それぞれの他端は各車輪１０のために設 けられた組合せモータ及び伝動装置ｌに連結されている。２つの前輪１０に連結 する操向部材１３が車両の操向のために設けられている。サスペンション及び操 向部材１２゜１３には従来の手段を採用できる。

図示の実施例で、それぞれの組合せモータ及び伝動袋ｆｔｌはホイールアセンブ リと一体化されてタイヤが回転する空間内に効果的に組み込まれている。各組合 せモータ及び伝動装置１の出力はホイールディスク１６が連結されたハブ１４に 沿い、ホイールディスクは径方向外方に広がり、タイヤ１０が取りつけられたリ ムに連結されている。

本発明の組合せモータ及び伝動装置ｌの全体的特徴が図２に示されている。２つ の入力部２，３は動力の入力用である。これら入力部２，３の少な（とも一方は 、装置１内の電気モータ要素と伝動ユニット要素の一体的組合せを駆動する電力 入力である。例えば、電気モータ要素は、図３を参照して次に記載するように、 デファレンシャルユニット伝動装置の必須要素としての回転リングギヤに取り付 けられた電気モータの電機子である。あるいは、必須の電気モータ要素が界磁ア センブリであり、必須のモータ要素が伝動装置の他の部品であってもよい。

機械的回転出力４は、本発明の種々の実施例において、負の最大値から正の最大 値までといった連続可変速度で図３は、新規な形態でデファレンシャルユニット ヲ採用した本発明の組合せモータ及び伝動装置ｌの実施例を示す。装置ｌはハウ ジングハーフ１５を含み、これは、装置が図ＩＡの電気車両に採用された場合、 サスペンション部材１２に直接固定され、車輪が操向回転される場合は操向部材 １３に固定され、あるいは車両の他の適当な部材に固定される。

モータ及び伝動装置１の２つの入力部２，３は対応する矢印の下に位置する。こ の実施例では、入力は内部で機械動力に変換される電力である。駆動輪１０を回 転させる出力部４は、外端がホイールハブ１４に固定されてそれを回転させる車 軸４３を介している。ホイールディスク１６は、車輪１０を回転させるために、 ボルト（図示せず）によってハブ１４の環状周縁部４９に連結されている。ホイ ールディスク１６の外周縁は、タイヤが取り付けられたリム（図示せず）に連結 されている。

このホイールアセンブリはフローティングハブ型として当該分野で知られている 。公知のように、車輪１０にかかる荷重は軸受け（図示せず）によってハブ１４ の内面４７からスピンドル４４の円柱状外面へ伝えられる。

スピンドル４４は中空で、その中での鋼鉄製の軸４３の回転を可能にし、これに よって車輪ｌＯにかかる荷重に影響されずに車輪１０を回転させるための回転力 を供給している。

発明に戻って、入力部２は、例えば、ハウジング部１５の内側に固定された界磁 部材２１を含み、例えば、図３に輪郭が示されている円形のディスク２３の外周 部に固定された電機子部材２２と相互作用する、図３に示してないが、複数の界 磁部材２１がハウジング１５の内周に沿って配設され、複数の電機子部材がディ スク２３の外周に沿って配設されている。

ディスク２３はハウジング１５に固定された軸受け２５に支持され、従って車輪 ｌＯと同じ軸心まわりに回転させられる。ディスク２３に駆動ギヤ２４が固定さ れ、その筒状に傾斜した前面部に溝が切られてギヤ歯を形成している。この実施 例では、図３に示すように、入力部３は入力部２と本質的に同じ部材を備えてい る。

出力部４へ進んで、ピニオンギヤ軸４１は、入力部２及び３の対向し合う駆動ギ ヤ、つまり図３に示す入力部２の駆動ギヤ２４と、対応する入力部３の駆動ギヤ との間で回転する一対のピニオンギヤ４２を保持している。

車輪１０を回転させるために、ピニオンギヤ軸４１はその中央で車軸４３と直角 に、固定（回転不能に）連結されている。

入力部２のベベル駆動ギヤ２３と入力部３の対応駆動ギヤが電気入力によって同 じ速度で回転駆動されるとき、ピニオンギヤ４２はピニオンギヤ軸４１上で回転 しない。

この場合、ピニオンギヤ軸４１はこれと同じ速度で（紙面に直交する平面内で） 回転し、車輪１０もこの回転速度で回転する。対向する２つのベベル駆動ギヤが 、逆転方向の場合を含み異なる速度で駆動されるときは、ピニオンギヤ軸４１上 でピニオンギヤ４２が回転することにより、対向する２つのベベル駆動ギヤの回 転速度の中間の速度でピニオンギヤ軸４１が回転させられる。

従って、２つの入力部２及び３が正転または逆転方向に同一方向で、かつ、最高 速度のときに、車輪１０は正転または逆転方向に最高速度で駆動される。一方の 速度が下がると車輪１０が減速する。このようにして、車輪１０の回転速度は、 正転フルスピードから逆転フルスピードまで連続的に可変である。

電力源がバッテリーの場合、正転フルスピードと逆転フルスピードとの間の範囲 のいかなる速度でも、最大バッテリー出力で車輪１０を駆動できる。以下に説明 するように、組合せモータ及び伝動装置ｌは、この広い範囲内のいかなる速度で 車輪１０を回転させても全力を与えることができ、有効かつ効率的な無段変速伝 動装置である。

２つの入力部２，３が大きさがほぼ等しく逆方向である速度で駆動される場合は 、車輪１０は非常に遅い速度であるが、バッテリーから得られるピーク出力に相 当する非常に大きなトルクで回転される。最大正転速度及び最大逆転速度に満た ないそれぞれの出力速度について、実際、２つの入力部２，３の速度の連続的な 組合せが存在する。

この組合せが連続する幅、つまり、１つの出力速度についての有効な組合せの数 は、最高速度以下の出力速度の低下に従って大きくなる。従って、出力速度を変 更する制御において、入力の動力源と負荷の特性に応じて、異なる制御方法を選 択できる。

本発明の伝動及び駆動装置は、ホイールアセンブリの残りの部分とともに、車輪 の内部空間に収納することができるほど小型軽量である。その構造に種々の軽量 材料を使用できるので小型軽量になる。本発明の伝動及び駆動装置の質量は約１ ６ないし１８ｋｇ以下といった小さいもので、外側円筒寸法は、例えば、直径０ ．３５ｍで、長さ０．２０ｍ以下と見積られる。

本発明の装置が十分小さくホイールアセンブリと共に車輪内に収まることにより 、車両のステアリング及びサスペンションの形状を適正にすることができる。こ のことは一般的に車両設計において非常に重要である。軽量なので、車両のばね 下重量の増加が抑えられる。車体から駆動装置を完全に取り除くことにより、バ ッテリーの載置を含む他の目的のために車体を開放できる。

図３において、制動手段がホイールディスク１６から水平に突出したバンドまた はリップ（ドラム）５１によって示されている。このバンド５１は、制動力を与 えるため、それを締める一対のキャリパ５３間に突出している。このように、実 際、制動手段を含む装置全体が、車輪の内部空間の、通常のホイールアセンブリ の空間内に収まる。

車軸４３及びディスク２３を支持するための他の軸受は構造を使用することもで きる。以下、簡単のために車軸４３が車輪１０に直接連結されていて、車輪が装 置１の外側に位置する本発明の伝動及び駆動装置の側突雄側を２つ説明する。こ れら他の実施例を、必要なら図３と同様に、つまり装置１を車輪の内部空間に収 納するように構成できることは明かである。

図４は遊星ギヤユニットを採用した本発明の伝動装置の実施例を示す。図３の実 施例と同一の部材は同じ参照番号で示し、説明を繰り返さない。単純化された出 力部４は、ハウジングハーフ１５に連結された軸受はハーフ４４′に支持された 車軸４３を示している。顕著な相違は、デファレンシャルギヤユニットを遊星ギ ヤユニットで置き換えた点にある。

遊星ギヤユニットの最も外側の部材はリングギヤで、その歯は円筒部材３６の内 周に設けられている。円筒部材３６の右端部は閉鎖されていてもよいが、いずれ にせよ、この例では入力部３のディスク３３に固着されて共に回転する。リング ギヤ部材３６の内部には太陽ギヤ４６（点線でのみ示されている）とハブが設け られている。

ハブの一部２６が左側に突出して、入力部２のディスク２３に固着されている。

太陽ギヤ４６とハブ（その一部２６も）の両者がリングギヤ３６と同心で回転す る。車軸４３が右方へ延び、太陽ギヤ４６と固定連結されて共に回転する。スペ ーサ２６は、通常、少なくとも３個の遊星ギヤ２７（１個だけが図４に点線で示 されている）を備え、太陽ギヤ４６とリングギヤ３６の間で回転する。

図５は遊星ギヤユニットを採用した本発明の伝動装置の他の実施例を示す。ここ では、入力部２のディスク２３が太陽ギヤの延長部４６°に固定連結され、入力 部２の作動時に太陽ギヤを回転させる。太陽ギヤとその延長部４６′は太陽ギヤ の軸心に沿って円筒状に中空となっており、車軸４３の延長部４３′（点線で示 されている）がその軸心に沿って右方へ延び、遊星ギヤセットのハブ２６°　と 回転不能に固定連結されることを可能にしている。

図４の遊星ギヤユニットの実施例は、図５のそれと比べて、それぞれの場合の２ つの入力部の最高速度が等しいとすれば、より高い出力速度を存する。つまり、 図４の実施例では、出力回転速度は再入力速度の重み付けされた合計であり、そ の重みは遊星ギヤユニットのギヤの相対径によって決まる。具体的には、図４の 実施例では、出力速度が容易にいずれの入力速度よりも大きくなる。

従って、この実施例は、力の強い「低速ギヤ」特性を維持しながらも、高速能力 、即ち「オーバードライブ」特性を有すると考えられる。

これに対して、図５の実施例は、出力速度がいずれの入力速度をも超えられない ことから、より「低速ギヤ」的な装置と考えるべきである。つまり、図３のデフ ァレンシャルユニットのように、両方の入力が同方向で最高速度のとき最高出力 速度が得られる。

この後者の特徴は図４の実施例と図５の実施例との最も重要な相違をもたらす。

つまり、装置１への２つの入力が２つのディスク２３及び３３を同速度で回転さ せるものであるとき、少なくとも最高速度において、図５の実施例は図４のそれ よりずっと効率的である。この場合、ハブとハブに支持された遊星ギヤ（図５に は示されてないが、図４に示されたハブ２６及び遊星ギヤ２７を参照）は太陽ギ ヤ４６とリングギア３６に対して相対回転せず、それらとともに回転する。図４ の実施例では、最高速度でこれらが一緒に回転しない場合は、最高速度において 遊星ギヤ２７とハブ２６の相対運動とそれに伴う損失が大きくなるが、ここでは そのような損失は生じない。

伝動駆動装置の機械的回転出力は、負荷と２つの入力制御次第で、任意の所望の 速度、力、又はトルクにすることができる。モータに供給される電力を入力部の 回転機械動力に変換するために、あらゆるタイプの電気モータを各入力部に組み 込むことができる。

図３．４及び５に示すように、本発明のひとつの特徴は、電機子２２のような必 須の電気モータ要素が、図３の駆動ギヤ２４、図４のハブ２６、あるいは図５の 太陽ギヤ４６（延長部４６″を介して）等の必須の伝動ユニット要素と一体的に 連結されていることにある。これは、モータ及び伝動装置の部品数、大きさ及び 重量を低減するための非常に効果的な方策である。この低減は、従来技術におけ るモータ出力軸、つまり従来の組合せにおける伝動装置の機械的回転入力として 作用する軸の両端を支持するのに必要とされた軸受けの数の低減を含む。図面か ら理解できるように、図示の伝動装置の必須要素に横方向の力がほとんど作用し ないので、軸受けはこれ以上必要ではない。従って、具体的な場合ごとの適切な 設計により、必須の電気モータ部分に結合されてこれを支持する必須の伝動部分 用として十分な１つの軸受けを作ることができる。つまり、負荷の大半を必須の 伝動部分の回転軸心に直交するひとつの平面内に効果的に作用させることができ る。

機械的回転入力の時間、従って速度の関数としての角度位置を制御し、機械的回 転出力を所望の値に制御することを可能にするために、ステッピングモータが特 に有用である。公知のように、ステッピングモータのトルク出力は、通常、回転 速度の増加とともに、ゼロまたは低回転速度における最大トルクから低下する。

これに対して、ステッピングモータの典型的な出力は、回転速度の増加とともに 、ゼロから安定値へ急速に上昇する、つまり出力は回転速度の非常に広い範囲に わたってこの安定値にとどまる。

このように、本発明の伝動駆動装置の２つの入力部に２台のステッピングモータ が使用され、各モータがそのピーク出力に安定値を供給するための最低速度以上 の回転速度で駆動された場合、２台のステッピングモータのピーク動力の合計が 効果的に出力として利用され得る。

容易に理解されるように、本発明の伝動装置のこの合計ピーク出力はいかなる出 力速度でも得られる。従って、低出力速度で出力トルクは非常に高くなり得る。

ステッピングモータは、バッテリー駆動式車両に採用できる本発明の駆動装置で の使用に特に有利である。それは軽量かつ効率的で、所望の出力回転速度（ｒｐ ｍ）を得るための制御が容易である。減速時に全体効率をかなり失うことが多い 他のほとんどの電気モータと異なり、その高い効率は広い回転速度範囲にわたっ てほとんど一定である。また、他の多くのタイプの電気モータと異なり、ステッ ピングモータは低速回転時にトルクが大きい。

他のほとんどのモータは十分に減速できず、逆回転できない。

電機子回転と車輪回転の比が１対１である図示のすべての実施例では、入力部２ ．３として作用する電気モータの比較的低い最高速度（ｒｐｍ）が要求される。

従って、通常のタイヤの大きさの場合、８００〜１０００　ｒ　ｐｍの最高速度 が、各機械回転入力部２．３用として、はとんどの目的にほぼ十分であろう。

本発明の駆動装置でステッピングモータの制御にコンピュータを使用すれば、運 転者がステアリングホイールを回す角度によるのと同様に、コンピュータが検出 する回転半径に従って２つの前輪を異なる出力速度で駆動することによって、コ ーナリングが容易になる。各駆動輪の速度の独立制御は、例えば一対の駆動輪間 で動力を分配するディファレンシャル伝動装置を採用した従来の自動車において しばしば生じる牽引力の喪失とそれに対応する駆動輪のスピニングを回避するの に有効である。

本発明の重要な利点は、発電機として使用される本発明の駆動装置によって、つ まり回生制動によって、車両の制動を行うことができる点にある。バッテリー駆 動式の自動車の場合、自動車の運動エネルギを利用可能な電気に逆変換して、バ ッテリーを充電し、その後の自動車の推進に利用できる。従って、例えば各車輪 に設けられた小型で軽量の油圧ブレーキが、自動車のバックアップ及び緊急用ブ レーキとして十分である。

本発明の組合せモータ及び伝動装置の無段変速特性は、この目的に特に有用であ る、つまり最大限の回生のために装置を合わせることができる。広い意味で、こ れは上記出力４を入力に、そして２つの入力２，３を２つの出力または１つの出 力と１つの入力に変換することを含む。

２つの入力の少なくとも一方の非常に高い回転速度が、大きな力の回生のために 各電気モータ部材を駆動するように、組合せモータ及び伝動装置を作動させるこ とによって、制動力を高めることができよう。車両を駐車している間、制御をこ の同じ「高速ギヤＪ回生モードに設定すれば、わずかな電流の消費で効果的なパ ーキングブレーキが得られる。

本発明の組合せモータ及び伝動装置への電力入力の制御に関するいくつかの考察 は以下の通りである。車両を停止状態から増速させるために本発明の装置を操作 するための最初の制御法は簡単である。図３の実施例の場合、各機械回転入力部 ２．３をゼロ回転速度から開始し一緒に増速させることにより、ピニオンギヤ４ ２の相対回転を回避する。

図３の実施例における、より複雑な方法としては、両方の機械回転入力部２，３ を同速かつ逆方向で開始し、一方を他方より減速させて行き、やがて車両の最高 速度で両機械入力部が同じ方向に一緒に回転させる。実際、これは、回転するデ ィスク２３．３３の一方に前もって蓄積された運動エネルギを取ることによる、 バッテリーからのピーク動力のフライホイール式補充を行うものである。

図６は、エネルギを蓄積し、必要なときに供給するためのフライホイールとして 使用される本発明の他の実施例を示す。これは、２つの電力入力２．３と、機械 的回転エネルギの出力４を有する組合せモータ及び伝動装置１を示すが、回生制 動の場合の先の実施例で述べたように、入力または出力の構成に関して反転する ことができる。

しかし、この実施例の目的は、ピーク動力の必要時に備えて、例えば予期された 又は不測の加速状況ために、または車両の制動時に得られる運動エネルギの機械 的蓄積のために、制動プロセス自体によってフライホイールを加速して、車両全 体の運動エネルギを、組合せモータ及び伝動装置ｌに含まれる１又は２以上のフ ライホイールの運動エネルギに変換することによってエネルギを蓄積することに ある。種々の設計がこれらの種々の目的に合わせられる。図６の実施例をピーク 動力の補充用としてのみ説明すれば十分であろう。

入力部２は、ハウジングハーフ１５の内側に配設された界磁アセンブリユニット ２１と、回転慣性モーメントを増大させるための重い円筒状の周縁部２８を有す るディスク２３（輪郭で示されている）の上側に位置する電機子ユニット２２と を含む。入力部３も同様の部材を備えている。この実施例は、ディスク３３及び ２３にそれぞれ連結された、図４の実施例の遊星ユニットの実施例のリングギヤ ３６とハブ２６を示している。

出力部４は、例えば２つの駆動輪を連結するディファレンシャルユニットのリン グギヤと係合する軸４３の端部に取り付けられたピニオンギヤにより、駆動輪と 係合すべく下方に延びた垂直軸４３によるものである。この組合せモータ及び伝 動装置１は、２つの駆動輪を連結するディファレンシャルユニットを備える普通 の車両に採用できる。

本発明は、上記実施例の詳細ではなく、以下の請求の範囲のみによって限定され る。上記実施例の多くの改良や変化は、本開示を手にした当業者には明かであり 、本国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定回　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、　ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、　ＳＥ）、０Ａ （ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ 、ＴＧ）、ＡＵ、ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　Ｃ３，ＦＩ、　ＨＵ、ＪＰ、 　ＫＰ。

ＫＲ，ＬＫ、ＭＣ，ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、Ｎｏ、ＰＬ、ＲＯ，ＳＤ、ＳＥ、ＳＵ

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. １．第１の電力入力を受けるための第１電力入力手段と、第２の電力入力を受け るための第２電力入力手段と、前記第１及び第２電力入力手段が受けた電力を出 力のために変換するための動力変換手段とを備え、前記動力変換手段は機械伝動 ユニットを含み、その機械伝動ユニットは前記第１及び第２電力入力手段が受け た第１及び第２電力入力に対応する機械動力をそれぞれ受けるための２つの入力 部と、変換された動力を回転機械動力として出力するための１つの出力部とを有 する組合せモータ及び伝動装置であって、 前記出力部の回転速度が連続的に可変であり、前記動力変換手段が、前記第１及 び第２動力入力それぞれのために、それぞれの電気モータ要素と前記機械伝動ユ ニットの要素との一体組合せをそれぞれ含み、前記両要素が実質的なスペーシン グ又は軸受け及び軸を含む他の要素を介することなく機械的かつ幾何学的（ｇｅ ｏｍｅｔｒｉｃａｌｌｙ）に直接結合している組合せモータ及び伝動装置。
2. ２．第１の電力入力を受けるための第１電力入力手段と、第２の電力入力を受け るための第２電力入力手段と、前記第１及び第２電力入力手段が受けた電力を出 力のために変換するための動力変換手段とを備え、前記動力変換手段は機械伝動 ユニットを含み、その機械伝動ユニットは前記第１及び第２電力入力手段が受け た第１及び第２電力入力に対応する機械動力をそれぞれ受けるための２つの入力 部と、変換された動力を回転機械動力として出力するための１つの出力部とを有 する組合せモータ及び伝動装置であって、 前記出力部の回転速度が連続的に可変であり、前記動力変換手段が、前記第１及 び第２動力入力それぞれのために、それぞれの電気モータ要素と前記機械伝動ユ ニットの要素との一体組合せをそれぞれ含み、それぞれの一体組合せにおいて、 前記両要素の一方の少なくとも大部分が他方の輪郭（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）内に位 置することによりそれぞれの一体組合せが小型に構成されると共に２つの一体組 合せが互いに近接して設けられている組合せモータ及び伝動装置。
3. ３．前記輪郭は前記一体組合せのモータ要素の輪郭であり、その輪郭は実際上円 筒状の回転体（ｓｙｍｍｅｔｒｙ）であって、その長さが直径より実質的に短い 、請求項２記載の組合せモータ及び伝動装置。
4. ４．前記伝動ユニットが、前記２つの入力部に相当する一対の対向した駆動ギヤ と、その一対の対向した駆動ギアの間で第１軸上で回転する一対のピニオンギヤ と、前記第１軸の中間部に直交するように一端側が連結され他端側が前記回転機 械動力を出力する第２軸と、前記駆動ギヤ、ピニオンギヤ、第１軸及び第２軸を 少なくとも部分的に囲むハウジングとを含むデファレンシャルユニットとを備え 、 前記２つの一体組合せが、前記伝動ユニットの要素としての前記駆動ギヤ対の一 方又は他方をそれぞれ備え、各駆動ギヤが各電気モータ要素と機械的に連結され ている請求項３記載の組合せモータ及び伝動装置。
5. ５．前記伝動ユニットが、前記２つの入力部に相当する一対の対向した駆動ギヤ と、その一対の対向した駆動ギヤの間で第１軸上で回転する一対のピニオンギヤ と、前記第１軸の中間部に直交するように一端側が連結され他端側が前記回転機 械動力を出力する第２軸と、前記駆動ギヤ、ピニオンギヤ、第１及軸び第２軸を 少なくとも部分的に囲むハウジングとを含むデファレンシャルユニットとを備え 、 前記２つの一体組合せが、前記伝動ユニットの要素としての前記駆動ギヤ対の一 方又は他方をそれぞれ備えている請求項１記載の組合せモータ及び伝動装置。
6. ６．前記駆動ギヤ対のうちの第１駆動ギヤの周縁部に固定連結されて共に回転す る電機子である第１電気モータの第１要素と、前記駆動ギヤ対のうちの第２駆動 ギヤの周縁部に固定連結されて共に回転する電機子である第２電気モータの第１ 要素と、前記第１駆動ギヤの電機子と磁界を介して相互作用する位置で前記ハウ ジングに機械的に連結された第１界磁アセンブリである第１電気モータの第２要 素と、前記第２駆動ギヤの電機子と磁界を介して相互作用する位置で前記ハウジ ングに機械的に連結された第２界磁アセンブリである第２電気モータの第２要素 とを備え、前記２つの一体組合せの電気モータの要素が前記電機子である請求項 ５記載のの組合せモータ及び伝動装置。
7. ７．前記伝動ユニットが、遊星ギアユニットと、前記電気モータ及び伝動ユニッ トを少なくとも部分的に囲むハウジングとを備え、 前記遊星ギアユニットは、内側の太陽ギヤと、回転軸心が前記太陽ギヤと同じで ある外側のリングギヤと、ハブに支持された複数の遊星ギヤとを含み、前記複数 の遊星ギヤは前記太陽ギヤと前記リングギヤとの間で一体回転するよう前記ハブ に支持され、前記複数の遊星ギヤは前記太陽ギヤと前記リングギヤとの回転差に 従って前記ハブに対して相対回転し、前記ハブは、前記太陽ギヤと前記リングギ ヤの共通回転速度である第１回転速度成分と前記太陽ギヤと前記リングギヤの回 転速度の差である第２回転速度成分との２つの回転速度成分の合計に従って回転 する、請求項３記載の組合せモータ及び伝動装置。
8. ８．前記リングギヤの周縁部に固定連結されて共に回転する電機子である第１電 気モータの第１要素と、前記ハブの周縁部に固定連結されて共に回転する電機子 である第２電気モータの第１要素と、前記リングギヤの前記電機子と磁界を介し て相互作用する位置で前記ハウジングに機械的に連結された第１界磁アセンブリ である第１電気モータの第２要素と、前記ハブの前記電機子と磁界を介して相互 作用する位置で前記ハウジングに機械的に連結された第２界磁アセンブリである 第２電気モータの第２要素と、前記太陽ギヤに連結されて前記遊星ギヤ、ハブ、 及びリングギヤによって回転駆動される軸とを備え、 前記一体組合せの前記電気モータ要素が前記電機子である請求項７の組合せモー タ及び伝動装置。
9. ９．前記リングギヤの周縁部に固定連結されて共に回転する電機子である第１電 気モータの第１要素と、前記太陽ギヤの周縁部に固定連結されて共に回転する電 機子である第２電気モータの第１要素と、前記リングギヤの前記電機子と磁界を 介して相互作用する位置で前記ハウジングに機械的に連結された第１界磁アセン ブリである第１電気モータの第２要素と、前記第太陽ギヤの前記電機子と磁界を 介して相互作用する位置で前記ハウジングに機械的に連結された第２界磁アセン ブリである前記第２電気モータの第２要素と、前記ハブの延長部に連結されて前 記遊星ギヤ、太陽ギヤ、及びリングギヤによって回転駆動される軸とを備え、 前記一体組合せの前記電気モータ要素が前記電機子である請求項７の組合せモー タ及び伝動装置。
10. １０．第１の電力入力を受けるための第１電力入力手段と、第２の電力入力を受 けるための第２電力入力手段と、前記第１及び第２電力入力手段が受けた電力を 出力のために変換するための動力変換手段とを備え、前記動力変換手段は機械伝 動ユニットを含み、その機械伝動ユニットは前記第１及び第２電力入力手段が受 けた第１及び第２電力入力に対応する機械動力をそれぞれ受けるための２つの入 力部と、変換された動力を回転機械動力として出力するための１つの出力部とを 有する組合せモータ及び伝動装置であって、 前記出力部の回転速度が連続的に可変であり、前記動力変換手段が、前記第１及 び第２動力入力それぞれのために、それぞれの電気モータ要素と前記機械的伝動 ユニットの要素との一体組合せをそれぞれ含み、前記伝動ユニットは、遊星ギヤ ユニットと、前記電気モータ及び伝動ユニットを少なくとも部分的に囲むハウジ ングとを備え、 前記遊星ギヤユニットは、内側の太陽ギヤと、回転軸心が前記太陽ギヤと同じで ある外側のリングギヤと、ハブに支持された複数の遊星ギヤとを含み、前記複数 の遊星ギヤは前記太陽ギヤと前記リングギヤとの間で一体回転するよう前記ハブ に支持され、前記複数の遊星ギヤは前記太陽ギヤと前記リングギヤとの回転差に 従って前記ハブに対して相対回転し、前記ハブは、前記太陽ギヤと前記リングギ ヤの共通回転速度である第１回転速度成分と前記太陽ギヤと前記リングギヤの回 転速度の差である第２回転速度成分との２つの回転速度成分の合計に従って回転 し、 前記リングギヤの周縁部に固定連結されて共に回転する電機子である第１電気モ ータの第１要素と、前記ハブの周縁部に固定連結されて共に回転する電機子であ る第２電気モータの第１要素と、前記リングギヤの前記電機子と磁界を介して相 互作用する位置で前記ハウジングに機械的に連結された第１界磁アセンブリであ る第１電気モータの第２要素と、前記ハブの前記電機子と磁界を介して相互作用 する位置で前記ハウジングに機械的に連結された第２界磁アセンブリである第２ 電気モータの第２要素と、前記太陽ギヤに連結されて前記遊星ギヤ、ハブ、及び リングギヤによって回転駆動される軸と、その軸の軸心と同心状に前記ハウジン グに連結され前記軸を受け入れるためにその軸心に沿って中空である車輪支持ス ピンドルと、その車輪支持スピンドル上で回転するためのリム及び軸受け手段を 有する車輪とを備え、前記軸が前記リム及び軸受け手段を介して前記車輪に連結 すべく前記ハウジングから延出している、組合せモータ及び伝動装置。
11. １１．第１の電力入力を受けるための第１電力入力手段と、第２の電力入力を受 けるための第２電力入力手段と、前記第１及び第２電力入力手段が受けた電力を 出力のために変換するための動力変換手段とを備え、前記動力変換手段は機械伝 動ユニットを含み、その機械伝動ユニットは前記第１及び第２電力入力手段が受 けた第１及び第２電力入力に対応する機械動力をそれぞれ受けるための２つの入 力部と、変換された動力を回転機械動力として出力するための１つの出力部とを 有する組合せモータ及び伝動装置であって、 前記出力部の回転速度が連続的に可変であり、前記動力変換手段が、前記第１及 び第２動力入力それぞれのために、それぞれの電気モータ要素と前記機械的伝動 ユニットの要素との一体組合せをそれぞれ含み、前記伝動ユニットは、遊星ギヤ ユニットと、前記電気モータ及び伝動ユニットを少なくとも部分的に囲むハウジ ングとを備え、 前記遊星ギヤユニットは、内側の太陽ギヤと、回転軸心が前記太陽ギヤと同じで ある外側のリングギヤと、ハブに支持された複数の遊星ギヤとを含み、前記複数 の遊星ギヤは前記太陽ギヤと前記リングギヤとの間で一体回転するよう前記ハブ に支持され、前記複数の遊星ギヤは前記太陽ギヤと前記リングギヤとの回転差に 従って前記ハブに対して相対回転し、前記ハブは、前記太陽ギヤと前記リングギ ヤの共通回転速度である第１回転速度成分と前記太陽ギヤと前記リングギヤの回 転速度の差である第２回転速度成分との２つの回転速度成分の合計に従って回転 し、 前記リングギヤの周縁部に固定連結されて共に回転する電機子である第１電気モ ータの第１要素と、前記ハブの周縁部に固定連結されて共に回転する電機子であ る第２電気モータの第１要素と、前記リングギヤの前記電機子と磁界を介して相 互作用する位置で前記ハウジングに機械的に連結された第１界磁アセンブリであ る第１電気モータの第２要素と、前記ハブの前記電機子と磁界を介して相互作用 する位置で前記ハウジングに機械的に連結された第２界磁アセンブリである第２ 電気モータの第２要素と、前記ハブの延長部に連結されて前記遊星ギヤ、太陽ギ ヤ、及びリングギヤによって回転駆動される軸と、その軸の軸心と同心状に前記 ハウジングに連結され前記軸を受け入れるためにその軸心に沿って中空である車 輪支持スピンドルと、その車輪支持スピンドル上で回転するためのリム及び軸受 け手段を有する車輪とを備え、前記軸が前記リム及び軸受け手段を介して前記車 輪に連結すべく前記ハウジングから延出している、組合せモータ及び伝動装置。
12. １２．第１の電力入力を受けるための第１電力入力手段と、第２の電力入力を受 けるための第２電力入力手段と、前記第１及び第２電力入力手段が受けた電力を 出力のために変換するための動力変換手段とを備え、前記動力変換手段は機械伝 動ユニットを含み、その機械伝動ユニットは前記第１及び第２電力入力手段が受 けた第１及び第２電力入力に対応する機械動力をそれぞれ受けるための２つの入 力部と、変換された動力を回転機械動力として出力するための１つの出力部とを 有する組合せモータ及び伝動装置であって、 前記伝動ユニットが、前記２つの入力部に相当する一対の対向した駆動ギヤと、 その一対の対向した駆動ギアの間で第１軸上で回転する一対のピニオンギヤと、 前記第１軸の中間部に直交するように一端側が連結され他端側が前記回転機械動 力を出力する第２軸と、前記駆動ギヤ、ピニオンギヤ、第１軸及び第２軸を少な くとも部分的に囲むハウジングとを含むデファレンシャルユニットとを備え、 前記２つの一体組合せが、前記伝動ユニットの要素としての前記駆動ギヤ対の一 方又は他方をそれぞれ備え、各駆動ギヤが各電気モータ要素と機械的に連結され ていて、 前記第２軸の軸心と同心状に前記ハウジングに連結され前記第２軸を受け入れる ためにその軸心に沿って中空である車輪支持スピンドルと、その車輪支持スピン ドル上で回転するためのリム及び軸受け手段を有する車輪とを備え、前記第２軸 が前記リム及び軸受け手段を介して前記車輪に連結すべく前記ハウジングから延 出している、組合せモータ及び伝動装置。
13. １３．前記リムを有する前記車輪上の別のハウジングと、前記第２軸に連結され 、前記リムと車輪とを含む車輪手段と、前記車輪の回転を制動するために、前記 伝動ユニットのハウジングに連結された第１ブレーキ手段と、前記別のハウジン グに連結された第２ブレーキ手段とを備えている請求項１２記載の組合せモータ 及び伝動装置。
14. １４．回転軸心まわりに大きな慣性モーメントを有する少なくとも１つの回転部 材を有し、エネルギを回転運動エネルギとして蓄積するフライホイール手段とし て働く請求項３記載の組合せモータ及び伝動装置。
15. １５．少なくとも２つの駆動輪を備えた車両を推進させるべく少なくとも一対の 駆動輪を回転させるために、各駆動輪の内部にそのホイールアセンブリと共に組 み込まれている請求項２記載の組合せモータ及び伝動装置。
16. １６．前記車両が前記車輪を４つ備え、各車輪が各ホイールアセンブリとともに 組み込まれた前記組合せモータ及び伝動装置をそれぞれ有する請求項１５に記載 のモータ及び伝動装置。
17. １７．各モータ及び伝動装置が各車輪のホイールアセンブリ内に組み込まれてい る請求項１５記載のモータ及び伝動装置。
18. １８．各モータ及び伝動装置が約１８ｋｇ以下の質量である請求項１６記載のモ ータ及び伝動装置。
19. １９．各モータ及び伝動装置が約１６ｋｇ以下の質量である請求項１６記載の組 合せモータ及び伝動装置。
20. ２０．必要時に車両が使用するためのエネルギを蓄積するための前記フライホイ ール手段として、車両の一対の駆動輪と連動連結するように組み込まれ、前記フ ライホイール手段に蓄積されるエネルギが前記第１及び第２入力手段の少なくと も一方を介して、前記一対の駆動輪の回生制動から入力される、請求項１４記載 の組合せモータ及び伝動装置。
21. ２１．前記連続可変回転出力が、連続的に可変の対応回転速度を有する前記入力 の少なくとも１つによって生成される請求項１記載の組合せモータ及び伝動装置 。
22. ２２．前記一体組合せのそれぞれが、前記２つの要素が沿って配列された共通の 中心軸心を有し、単一のベアリングによって前記中心軸心の近傍で前記ハウジン グに隣接して支持されている請求項１の組合せモータ及び伝動装置。
23. ２３．前記一体組合せのそれぞれが、前記２つの要素が沿って配列された共通の 中心軸心を有し、単一のベアリングによって前記中心軸心の近傍で前記ハウジン グに隣接して支持されている請求項３の組合せモータ及び伝動装置。
24. ２４．動力変換ユニットの外面を形成するハウジングと、前記動力変換ユニット の中心軸心から延出する軸を備える機械動力出力手段と、前記ハウジングに連結 されて前記中心軸心と同心状に延出し前記軸に外嵌する中空スピンドル及び前記 軸に連結された車輪支持スピンドルとを含むフローティングハブ型ホイールアセ ンブリと、前記軸に連結されて前記車輪支持スピンドル上で回転するリム及び軸 受け付車輪とを備え、前記車輪支持スピンドル上で前記車輪を回転させるために 前記軸が前記リム及び軸受け手段を介して前記車輪に連結すべく前記ハウジング から延出している請求項１の組合せモータ及び伝動装置。