JPH08238945A - パワートランスミッション及び動力源の組合体 - Google Patents

パワートランスミッション及び動力源の組合体

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JPH08238945A
JPH08238945A JP32449495A JP32449495A JPH08238945A JP H08238945 A JPH08238945 A JP H08238945A JP 32449495 A JP32449495 A JP 32449495A JP 32449495 A JP32449495 A JP 32449495A JP H08238945 A JPH08238945 A JP H08238945A
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planetary gear
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gear mechanism
transmission
internal combustion
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James F Sherman
ジェイムズ・フランシス・シャーマン
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Motors Liquidation Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の運動中でもエンジンの始動を可能にす
るパワートランスミッションを提供する。 【解決手段】 パワートランスミッション（１０）はエ
ンジンパワー入力を提供するエンジン（１６）と電気モ
ータパワー入力を提供するロータ（３０）と複合遊星歯
車機構（２２）とを有する。パワートランスミッション
は多段変速トランスミッションの入力を提供する駆動部
（１４）を有する。複合遊星歯車機構は電気モータパワ
ー入力だけで駆動することができ、一方向ブレーキ（８
２）が複合遊星歯車機構のための反作用経路及びエンジ
ンでのパワー入力を提供する。摩擦クラッチ（８３）は
多段変速トランスミッション内に駆動経路を確立する。
このクラッチは電力源及び内燃動力源により複合遊星歯
車機構へパワーを供給でき、また、車両の運動中にエン
ジンを始動させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパワートランスミッ
ションに関する。
【０００２】
【従来の技術】ハイブリッドトランスミッションは車両
の駆動列内の多段変速パワートランスミッションへ入力
トルクを供給するために電気モータ／発電機及び内燃機
関即ちエンジンの出力トルクを調整する。ハイブリッド
トランスミッションはトルクコンバータや始動クラッチ
と同様の入力装置と考えることができる。しかし、ハイ
ブリッドトランスミッションは、モータ／発電機がエン
ジンなしに制御ポンプへ駆動力を供給でき、かつ、多段
変速トランスミッションへパワー入力を供給しつつエン
ジンを始動することができるという点で、他の始動装置
より優れた利点を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、車両の運動
中にエンジンの始動を可能にするように選択的に係合で
きる摩擦クラッチを備えた改善した一体型のハイブリッ
ドパワートランスミッションを提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のハイブリッドト
ランスミッションは、車両が静止しているときも、ま
た、車両が運動しているときも、エンジンのための始動
装置を提供する。車両が運動しているときは、エンジン
の始動は、モータ／発電機のトルク入力をエンジンと多
段変速トランスミッション入力との間に分割する（分担
させる）ために、複合遊星歯車機構を介して負荷分担状
態を生じさせるクラッチ組立体の係合により達成され
る。
【０００５】本発明の一形態によれば、一方向ブレーキ
はエンジンの出力シャフト及びこれに接続された遊星歯
車部材の回転を阻止するように作動でき、電気的なパワ
ー（電力）入力とトランスミッション出力との間に減速
駆動状態が確立される。
【０００６】本発明の別の形態によれば、電気的なパワ
ー入力及びエンジンパワー入力を有する改善した一体型
のハイブリッドパワートランスミッションが提供され、
車両の運動中又は静止中にエンジンの作動を開始又は停
止させることができる。
【０００７】本発明の更に別の形態によれば、ハイブリ
ッドトランスミッションはモータ／発電機とエンジンと
多段変速パワートランスミッションへの入力部との間に
トルク分担経路を確立するためにクラッチ部材と一緒に
作動する遊星歯車機構を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に示す動力列（パワートレイ
ン）はハイブリッドトランスミッション１０と、多段変
速遊星トランスミッション１２と、これらを接続するチ
ェーン駆動部１４とを有する。ハイブリッドトランスミ
ッション１０はダンパ２０を介して複合遊星歯車機構２
２に接続された出力シャフト１８を備えた内燃機関即ち
エンジン１６を有する。
【０００９】ハイブリッドトランスミッション１０はま
た、バッテリーの如き電力源に接続したステータ部分２
６と、ロータ３０とを備えたモータ／発電機２４を有す
る。ロータ３０は、ハブ又はこれと同等の部材３２を介
して、普通のトランスミッションの液圧制御子３８へ通
路３６を介して流体を供給する普通の容積式オイルポン
プ３４に接続している。ロータ３０は複合遊星歯車機構
２２にも接続されている。
【００１０】複合遊星歯車機構２２は一対の遊星歯車セ
ット４０、４２を有する。遊星歯車セット４０はサンギ
ヤ４４と、リングギヤ４６と、サンギヤ４４及びリング
ギヤ４６に噛合する複数個のピニオンギヤ５０を回転可
能な状態で支持するキャリヤ部材４８とを有する。遊星
歯車セット４２はサンギヤ５２と、リングギヤ５４と、
サンギヤ５２及びリングギヤ５４に噛合する複数個のピ
ニオンギヤ５８を回転可能な状態で支持するキャリヤ部
材５６とを有する。
【００１１】サンギヤ４４及びリングギヤ５４はハブ６
０により相互連結され、キャリヤ５６はシャフト６２に
より一方向ブレーキ６４及び普通の流体作動ディスクブ
レーキ６６に接続される。キャリヤ４８はハブ６８を介
してスプロケット７０に接続され、このスプロケットは
チェーン駆動部１４の一素子となる。スプロケット７０
はチェーン７２を介してスプロケット７４に接続され、
スプロケット７４は多段変速遊星トランスミッション１
２の出力シャフト７６に接続している。
【００１２】遊星歯車セット４０のリングギヤ４６はハ
ブ７８、シャフト８０、一方向ブレーキ８２及びダンパ
２０に接続している。上述のように、ダンパ２０はエン
ジン１６の出力シャフト１８に接続されている。ハブ６
８（従ってキャリヤ４８）及びハブ６０（従ってリング
ギヤ５４）は、普通の選択的に係合可能な流体作動クラ
ッチ８３、８４をそれぞれ介して、ロータ３０に接続さ
れる。クラッチ８３、８４のいずれかが係合すると、ロ
ータ３０はそれぞれのハブ部材６８、６０に駆動接続さ
れ、それ故、これらハブ部材に接続した歯車に駆動接続
される。必要なら、クラッチ８４は制御子３８により既
知の方法でスリップ係合せしめられる。
【００１３】多段変速遊星トランスミッション１２はサ
ンギヤ９０、９２、リングギヤ９４、９６及びキャリヤ
組立体９８、１００をそれぞれ備えた一対の遊星歯車セ
ット９６、８８を有する。キャリヤ組立体９８はサンギ
ヤ９０及びリングギヤ９４に噛合したピニオンギヤ１０
２を有し、キャリヤ組立体１００は、サンギヤ９２及び
リングギヤ９６に噛合し、回転可能な状態で装着された
ピニオン１０４を有する。
【００１４】多段変速遊星トランスミッション１２は４
つの普通の選択的に係合可能なクラッチ１０６、１０
８、１１０、１１２と、１つのディスクブレーキ１１４
と、一対の普通の流体作動バンドブレーキ１１６、１１
８と、３つの一方向装置１２０、１２２、１２４とを有
する。
【００１５】サンギヤ９０は一方向装置１２０及び（又
は）選択的に係合可能なクラッチ１０６により入力シャ
フト７６に選択的に駆動接続できる。サンギヤ９２はク
ラッチ１１０により入力シャフト７６に選択的に駆動接
続できる。サンギヤ９２は一方向装置１２２及びディス
クブレーキ１１４により選択的に係合される。サンギヤ
９２はまた、バンドブレーキ１１６により静止状態に選
択的に保持される。
【００１６】キャリヤ組立体１００は、クラッチ１０８
により入力シャフト７６に、または、クラッチ１１２に
よりリングギヤ９４に選択的に駆動接続され、バンドブ
レーキ１１８及び（又は）一方向装置１２４により静止
状態に保持できる。リングギヤ９６及びキャリヤ組立体
９８は最終駆動遊星歯車機構１３０の一素子を構成する
サンギヤ１２８に駆動接続した出力シャフト１２６に駆
動接続される。遊星歯車機構１３０はまた、静止のハウ
ジング１３６に接続されたリングギヤ１３４と、普通の
差動組立体１４０に駆動接続されたキャリヤ組立体１３
８とを有する。キャリヤ組立体１３８はサンギヤ１２８
及びリングギヤ１３４に噛合した複数個のピニオンギヤ
１４２を有し、トランスミッションの出力シャフト１２
６と差動組立体１４０との間に減速駆動状態が確立され
る。
【００１７】遊星トランスミッション内の種々のクラッ
チ及びブレーキの選択的な作動は、入力シャフト７６と
出力シャフト１２６との間に４つの前進速比と、１つの
後進速比とを提供する。３つの低速前進速比のいずれか
が確立されているときは、クラッチ１０６、１１２は係
合している。第１速比即ち最低速比に対しては、一方向
装置１２４が作動し、クラッチ１０６の代わりに一方向
装置１２０が作動する。第２速比においては、ディスク
ブレーキ１１４、従って、一方向ブレーキ１２２が作動
状態となる。第３ギヤ比即ち速比においては、クラッチ
１０８が作動し、遊星トランスミッション１２に１：１
の駆動比が確立される。第４前進速比においては、クラ
ッチ１０８及びバンドブレーキ１１６が作動する。後進
駆動比を提供するために、クラッチ１１０及びバンドブ
レーキ１１８が作動する。
【００１８】これらの流体作動クラッチ及びブレーキは
パワートランスミッションに使用される普通の制御装置
であり、本発明においては、好ましくは、オイルポンプ
３４及び液圧制御子３８により供給される液圧流体によ
り作動せしめられる。
【００１９】クラッチ８３、８４、一方向ブレーキ６
４、ディスクブレーキ６６及び一方向ブレーキ８２を介
してハイブリッドパワートランスミッション１０を制御
でき、トランスミッション１２へ電力（電気パワー）入
力を供給し、トランスミッション１２へ電力及びエンジ
ンパワー入力を供給し、または、トランスミッション１
２へエンジンパワー入力を供給する。
【００２０】これらのパワー入力をトランスミッション
１２へ供給する点については、ハイブリッドトランスミ
ッション１０は米国特許第５，２８５，１１１号明細書
に開示されたものに類似している。同様のハイブリッド
パワートランスミッションはヨーロッパ特許出願第０６
４５２７１号明細書（１９９４年８月２９日付で出願）
に記載されている。
【００２１】モータ／発電機２４からの電力入力の間、
エンジン１６は静止しており、クラッチ８４が係合せし
められる。エンジン１６が静止しているときは、一方向
ブレーキ８２はリングギヤ４６のための固定反作用部を
提供し、サンギヤ４４とキャリヤ組立体４８との間の減
速駆動がチェーン駆動部１４へ提供される。従って、多
段変速トランスミッションは電気的な駆動入力を受け取
る。
【００２２】本発明によれば、遊星トランスミッション
１２により駆動される車両が静止しているか運動してい
るかに応じて、始動駆動力をモータ／発電機２４からエ
ンジン１６へ供給することができる。トランスミッショ
ン１２の差動組立体１４０により駆動される車両（図示
せず）が静止しているとき、モータ／発電機２４が前方
へ駆動せしめられ、オイルポンプ３４は付勢圧力をクラ
ッチ８３、８４へ供給するように作動できる。クラッチ
８３、８４が付勢されると、図２にレバー４０Ａにて示
す遊星歯車セット４０が１：１の駆動状態となり、エン
ジン１６が前方に駆動せしめられ、一方向ブレーキ８２
のオーバーランを許容する。これにより、車両が静止し
ているときにエンジンの始動が可能となる。
【００２３】電気的な入力のみで車両を駆動させたい場
合は、モータ／発電機を作動させ、オイルポンプ３４及
び液圧制御子３８を制御してクラッチ８４を係合させ
る。クラッチ８４が付勢されると、レバー４０Ａはサン
ギヤ４４を表す節４４Ａにおいて入力を提供し、リング
ギヤ４６を表す節４６Ａは一方向ブレーキ８２により係
合される。この状態の下で、キャリヤ４８を表す節４８
Ａは減少した速比で前方に駆動せしめられ、トランスミ
ッション１２に減少した駆動入力を供給する。
【００２４】本発明の一形態においては、サンギヤ４４
は３０個の歯を有し、リングギヤ４６は５８個の歯を有
し、これにより、約２．９２ないし１の減速駆動を電気
ロータ３０とハブ７８との間に提供する。
【００２５】車両がモータ／発電機２４により駆動され
ていて、車両の運動中にエンジン１６を始動させたい場
合は、クラッチ８３を係合させ、レバー４０Ａにて表さ
れる遊星歯車セット内に１：１の駆動比を確立させる。
このような状態の下で、エンジンが静止状態からロータ
速度に等しい速度まで加速されるが、それと共に、ロー
タ３０の速度はトランスミッション１２への入力速度に
適合するように減少せしめられる。選択的に制御される
クラッチ８４の係合中、遊星歯車機構４０により、トラ
ンスミッション１２への６０％のトルク分担量及びエン
ジン１６への４０％のトルク分担量が決定される。一方
向ブレーキ８２を係合解除（アンローディング）するの
に十分なトルクレベルが確立されたとき、エンジン１６
が回転し始める。その結果、クラッチ８４の係合中に生
じるシフトのトルク相が完成する。
【００２６】このシフトの慣性相においては、２．９倍
の入力速度から１倍の入力速度までのモータ／発電機２
４の速度変化により生じた慣性トルクが、スリップする
クラッチ８４を介して伝達され、車両を駆動する６０％
のトルクとエンジン１６を駆動する４０％のトルクとに
される。エンジン１６が始動に必要な速度に等しい速度
に達すると、燃料がエンジン１６へ供給されて点火が行
われ、クラッチ８４が完全に係合せしめられる。これに
より、ハイブリッドモードでの車両入力駆動が得られ
る。
【００２７】車両が運動しているときに、エンジン１６
を切り離したい場合は、エンジン１６への燃料の供給及
び点火を中止し、クラッチ８４の係合を解除する。この
状態が生じると、モータ／発電機２４の速度がクラッチ
８４の係合解除前の速度の約２．９倍まで増大し、エン
ジンの回転が減少して最終的にエンジンが停止し、一方
向ブレーキ８２の係合を可能にし、その結果、ハイブリ
ッドトランスミッションが電気駆動モードとなり、エン
ジンは静止状態即ち不作動状態となる。
【００２８】上述の装置は、車両が静止しているか運動
しているかに応じて、モータ／発電機２４によりエンジ
ン１６を始動させることができ、また、車両が静止して
いるか運動しているかに応じて、エンジン１６の切り離
しを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン入力及びモータ／発電機入力を有する
ハイブリッドトランスミッションを備えた車両の動力列
を示す概略図である。
【図２】図１に示す動力列の一部を示すレバー解析線図
である。
【符号の説明】
１０ パワートランスミッション １２ 多段変速遊星トランスミッション １６ エンジン ２２ 複合遊星歯車機構 ２４ モータ／発電機 ２６ ステータ部分 ２８ 電力源 ４０、４２ 遊星歯車セット ４４、５２ サンギヤ ４６、５４ リングギヤ ４８、５６ キャリヤ部材 ８２ 一方向ブレーキ ８３、８４ 流体作動クラッチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パワートランスミッション及び動力源の
    組合体において、 電力源（２４−２８）と；第１の回転方向を有するシャ
    フトを備えた内燃動力源（１６）と；多段遊星歯車機構
    （１２）と；上記電力源と上記内燃動力源と上記多段遊
    星歯車機構との間を接続可能な複合遊星歯車機構（２
    ２）と；上記第１の回転方向とは反対の方向への上記シ
    ャフトの回転を阻止するようにして、上記複合遊星歯車
    機構の第１部材及び上記内燃動力源を選択的に係合する
    第１の一方向トルク伝達手段（８２）と；上記電力源を
    上記複合遊星歯車機構の第２部材又は上記多段遊星歯車
    機構の入力部材に選択的に接続するための第１の摩擦ク
    ラッチ手段（８３）と；上記電力源を上記複合遊星歯車
    機構の第３部材に選択的に接続し、上記第１の摩擦クラ
    ッチ手段及び当該電力源と共働して上記内燃動力源の作
    動を開始させ、上記第１の一方向トルク伝達手段と共働
    して、当該内燃動力源の不作動時に該電力源と上記多段
    遊星歯車機構との間で当該複合遊星歯車機構内に駆動経
    路を確立するための第２の摩擦クラッチ手段（８４）
    と；を有することを特徴とするパワートランスミッショ
    ン及び動力源の組合体。
  2. 【請求項２】 パワートランスミッション及び動力源の
    組合体において、 電力源と；第１の回転方向を有するシャフトを備えた内
    燃動力源と；多段遊星歯車機構と；上記電力源と上記内
    燃動力源と上記多段遊星歯車機構との間を接続可能な複
    合遊星歯車機構であって、２つの遊星歯車セットを備
    え、上記各遊星歯車セットがサングヤ、リングギヤ及び
    キャルヤ組立体を有する複合遊星歯車機構と；上記第１
    の回転方向とは反対の方向への上記シャフトの回転を阻
    止するようにして、上記複合遊星歯車機構の一方の遊星
    歯車セットのリングギヤ及び上記内燃動力源のシャフト
    を選択的に係合する第１の一方向トルク伝達手段と；上
    記電力源を上記複合遊星歯車機構の一方の遊星歯車セッ
    トのキャルヤ組立体及び上記多段遊星歯車機構の入力部
    材に選択的に接続するための第１の摩擦クラッチ手段
    と；上記電力源を上記複合遊星歯車機構の他方の遊星歯
    車セットのリングギヤ及び当該複合遊星歯車機構の一方
    の遊星歯車セットのサンギヤに選択的に接続し、上記第
    １の摩擦クラッチ手段及び当該電力源と共働して上記内
    燃動力源の作動を開始させ、上記第１の一方向トルク伝
    達手段と共働して、当該内燃動力源及び当該第１の摩擦
    クラッチ手段の不作動時に該電力源と上記多段遊星歯車
    機構との間で該複合遊星歯車機構内に駆動経路を確立す
    るための第２の摩擦クラッチ手段と；を有することを特
    徴とするパワートランスミッション及び動力源の組合
    体。
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