JP3220115B2 - ２モード複合スプリット式電気機械的トランスミッション - Google Patents

２モード複合スプリット式電気機械的トランスミッション

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planetary
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として、車輛
用トランスミッションに関する。更に詳細には、本発明
は、エンジン並びに貯蔵された電気エネルギ源から入力
動力を選択的に又は組み合わせて受け入れることができ
る車輛用トランスミッションに関する。特定的には、本
発明は、エンジン及び環状形体であるのがよい二つのモ
ータ／発電機に作動的に連結された相互作用する三つの
遊星ギヤ装置を使用する２モード複合スプリット式電気
機械的車輛用トランスミッションに関する。遊星ギヤ装
置並びに二つのモータ／発電機は、モータ／発電機の半
径方向内方に配置された遊星ギヤ装置と同軸に配置され
ている。遊星ギヤ装置は、出力シャフトによって送出さ
れるのが望ましい又は必要な出力及び／又は速度に応じ
て、動力をエンジン及び／又はモータ／発電機からトラ
ンスミッションの出力部材に伝達するため、トルク伝達
装置を二つだけ使用すること等によって選択的に利用で
きる二つのモード又はギヤトレインを提供する。トラン
スミッションは、その第１作動モードにおいて、少なく
とも一つのメカニカルポイント（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｐｏｉｎｔ）を有し、その第２作動モードにおいて、
少なくとも二つのメカニカルポイントを有する。
【０００２】
【従来の技術】車輛用トランスミッションの目的は、ニ
ュートラルレンジ、少なくとも一つの後退レンジ、及び
一つ又はそれ以上の前進駆動レンジを提供することであ
り、前進駆動レンジでは、エンジン及び／又は他の動力
源から動力を駆動部材に与えることにより、車輛が走る
地形に対して車輛が牽引力を送出する。このように、駆
動部材は、所望の性能を与える必要に応じて前輪、後
輪、又は軌道であるのがよい。
【０００３】直列推進システムは、エネルギがエンジン
から蓄電装置に送られた後に電動モータに送られ、この
電動モータは動力を提供し、駆動部材を回転するシステ
ムである。直列推進システムでは、エンジンと駆動部材
との間は間接的に機械的に連結されている。
【０００４】エンジン又は電動モータのいずれかから、
又はこれらの両方から出力動力を受け入れるようになっ
たトランスミッションは、従来、直列ハイブリッド推進
システムとしてどのように設計されているのかに大幅に
依存している。こうしたシステムは、エミッションを最
小し且つ最高の燃費を得るための比較的低動力の補助動
力ユニット（ＡＰＵ’ｓ）を持つように設計されてい
る。しかしながら、これらの小型補助動力ユニット及び
大型のエネルギ貯蔵装置の組み合わせは、平均出力が高
い車輛には向いておらず、即ち、連続的定速作動を必要
とするデューティーサイクルに向かう。代表的な直列ハ
イブリッドトランスミッション形体では、所望の高い効
率で、急坂を登ったり、高い平均巡行速度を維持したり
することはできない。
【０００５】従って、様々な作動条件に亘って高効率で
作動する動力システムを提供する試みがなされてきた。
所望の電動可変トランスミッションは、所望の低い平均
動力デューティーサイクル−即ち低速始動／停止デュー
ティーサイクルについての直列ハイブリッドトランスミ
ッションの利点、並びに高い平均出力動力、高速デュー
ティーサイクルについての並列ハイブリッドトランスミ
ッションの利点を増大しなければならない。並列の構成
では、エンジンが供給する動力及び電気エネルギ源が供
給する動力は、駆動部材に独立して連結されている。
【０００６】更に、動力をエンジン及び／又はモータ／
発電機から出力シャフトに伝達するために、オンボード
コンピューターによって同期選択するため、二つのモー
ド又はギヤトレインを利用できるという概念を補完する
と、極めて適用範囲が広いハイブリッドトランスミッシ
ョンが得られる。
【０００７】可変２モード入力スプリット並列ハイブリ
ッド電気機械的トランスミッションによって、所望の有
利な結果を得ることができる。このようなトランスミッ
ションは、動力を車輛用エンジン及び動力出力部材から
受け取り、動力を送出し、車輛を駆動するため、入力部
材を使用する。第１及び第２のモータ／発電機がバッテ
リー等のエネルギ貯蔵装置に連結されており、そのた
め、エネルギ貯蔵装置は、第１及び第２のモータ／発電
機から動力を受け取ったり、第１及び第２のモータ／発
電機に動力を供給したりすることができる。制御ユニッ
トは、エネルギ貯蔵装置とモータ／発電機との間並びに
第１及び第２のモータ／発電機間の動力の流れを調節す
る。
【０００８】可変２モード入力スプリット並列ハイブリ
ッド電気機械的トランスミッションは、更に、少なくと
も一つの遊星ギヤセットを使用する。遊星ギヤセット
は、内ギヤ部材及び外ギヤ部材を有し、これらの部材の
各々は、複数の遊星ギヤ部材と噛み合い係合する。入力
部材は遊星ギヤセットのギヤ部材の一つに作動的に連結
されており、動力出力部材を遊星ギヤセットの別のギヤ
部材に作動的に連結するための手段が設けられている。
モータ／発電機の一方が複数のギヤセットの残りのギヤ
部材に連結されており、他方のモータ／発電機を出力シ
ャフトに作動的に連結するための手段が設けられてい
る。
【０００９】第１又は第２モードでの作動は、トルク伝
達装置を使用することによって選択的に行うことができ
る。従来、第１モードでは、トランスミッションの出力
速度は、一方のモータ／発電機の速度とほぼ比例し、第
２モードでは、トランスミッションの出力速度は他方の
モータ／発電機の速度とほぼ比例する。
【００１０】可変２モード入力スプリット並列ハイブリ
ッド電気機械的トランスミッションの幾つかの実施形態
では、第２遊星ギヤセットを使用する。更に、幾つかの
実施形態では三つのトルク伝達装置を使用できる。これ
らのトルク伝達装置のうちの二つは、トランスミッショ
ンの所望の作動モードを選択し、第３トルク伝達装置
は、トランスミッションをエンジンから選択的に外す。
他の実施形態では、全ての三つのトルク伝達装置を使用
し、トランスミッションの所望の作動モードを選択でき
る。
【００１１】また、簡単な遊星ギヤセットを再度参照す
ると、遊星ギヤ部材は、通常は、それ自体が回転自在の
キャリヤに回転するように支持されている。太陽ギヤを
停止状態に保持し、リングギヤに動力を加えた場合、リ
ングギヤに加えられた動力に応じて遊星ギヤ部材が回転
し、及びかくして、固定された太陽ギヤを中心として周
方向に「移動（ｗａｌｋ）」し、キャリヤをリングギヤ
の回転方向と同方向に回転させる。
【００１２】簡単な遊星ギヤセットの任意の二つの部材
を同方向に同じ速度で回転した場合、第３部材に力が加
えられ、同じ速度で且つ同じ方向に回転する。例えば、
太陽ギヤ及びリングギヤを同方向に同じ速度で回転した
場合、遊星ギヤはそれ自体の軸線を中心として回転しな
いが、ユニット全体が一緒に回転しないように係止する
楔として作用し、直接駆動として周知の効果をもたら
す。即ち、キャリヤが太陽ギヤ及びリングギヤとともに
回転するのである。
【００１３】しかしながら、二つのギヤ部材が同方向に
異なる速度で回転した場合、第３ギヤ部材の回転方向
は、多くの場合、視覚的な分析によって簡単に決定でき
るが、多くの場合では、回転方向は明らかでなく、遊星
ギヤセットのギヤ部材に設けられた歯の数を知ることに
よってのみ決定できる。
【００１４】キャリヤが自由に回転しないように拘束さ
れており、動力が太陽ギヤ又はリングギヤに加えられて
いる場合にはいつでも、遊星ギヤ部材はアイドラーとし
て作用する。このようにして、被駆動部材は、駆動部材
とは反対方向に回転する。かくして、多くのトランスミ
ッション装置では、後退駆動レンジを選択した場合、ブ
レーキとして役立つトルク伝達装置を摩擦で作動し、キ
ャリヤを係合させ、これによってキャリヤを回転しない
ように拘束し、その結果、太陽ギヤに加えられた動力に
よりリングギヤを反対方向に回転する。かくして、リン
グギヤが車輛の駆動ホイールに作動的に連結されている
場合には、このような構成により駆動ホイールの回転方
向を逆転でき、これによって、車輛自体の方向を逆転で
きる。
【００１５】動力スプリット装置を使用したトランスミ
ッションシステムは、二つの動力源から動力を受け取る
ということは当業者には理解されよう。一つ又はそれ以
上の遊星ギヤセットを使用することによって、二つ又は
それ以上のギヤトレイン又はモードで動力をトランスミ
ッションの入力部材から出力部材に送出できる。
【００１６】可変２モード入力スプリット並列ハイブリ
ッド電気機械的トランスミッションと同様の上首尾の結
果が得られた今日の唯一の従来技術の特許には、第１モ
ードに一つの「メカニカルポイント」が存在し、第２モ
ードに二つのメカニカルポイントが存在する構成が開示
されている。この構成は、１９９６年９月２４日にゼネ
ラルモーターズ社に賦与された米国特許第５，５５８，
５８９号に開示されている。
【００１７】メカニカルポイントは、トランスミッショ
ンが第１又は第２のモードのいずれかで作動していると
き、いずれかのモータ／発電機が停止した場合に生じ
る。一方のモータ／発電機がメカニカルポイントにあ
り、即ち停止している場合にエンジンから出力部に最大
の機械的効率で動力が伝達されるため、メカニカルポイ
ントがないということは、欠点である。しかしながら、
可変２モード入力スプリット並列ハイブリッド電気機械
的トランスミッションには、代表的には、第２モードに
一つのポイントがあり、このポンプでは、一方のモータ
／発電機が回転しておらず、エンジンの全動力が出力部
に機械的に伝達される。上述の米国特許第５，５５８，
５８９号では、第２モードに二つのメカニカルポイント
があり、第１モードに一つのメカニカルポイントがあ
る。
【００１８】しかしながら、従来技術では、可変２モー
ド入力スプリット並列ハイブリッド電気機械的トランス
ミッション並びに二つのモータ／発電機が同軸に配置さ
れており、遊星ギヤ装置がモータ／発電機の半径方向内
方に配置されるように、モータ／発電機の各々が一つ又
はそれ以上の遊星ギヤ装置を包囲する環体として形成さ
れている、構成によって、上述の所望の特徴が得られる
任意のトランスミッション形体は、教示も示唆もなされ
ていない。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、連続定速作動について求められる所望の高い効
率を提供し、第１モードの少なくとも一つのメカニカル
ポイント及び第２モードの少なくとも二つのメカニカル
ポイント、即ち三つの別々の車輛速度の各々に一つの三
つのメカニカルポイントでの作動中に高い平均動力を提
供する、新規な２モード複合スプリット式電気機械的ト
ランスミッションを提供することである。
【００２０】本発明の別の目的は、遊星ギヤ装置及びモ
ータ／発電機が同軸に配置された、上述の新規なトラン
スミッションを提供することである。本発明の更に別の
目的は、遊星ギヤ装置が環状形体のモータ／発電機の半
径方向内方に配置され、トランスミッションの包含寸法
即ち周囲寸法を最小にする、上述の新規なトランスミッ
ションを提供することである。
【００２１】更に、本発明の更に別の目的は、前記作動
上の結果を三つの簡単な遊星ギヤセットで達成できる、
上述の新規なトランスミッションを提供することであ
る。本発明の他の目的は、ラビネックス（Ｒａｖｉｇｎ
ｅａｕｘ）装置に二つの遊星ギヤサブセットを組み込む
ことによって前記作動上の結果を達成できる、上述の新
規なトランスミッションを提供することである。ラビネ
ックス装置では、共通のリングギヤを使用し、複合させ
た遊星ギヤを共通のキャリヤに取り付け、二つの遊星ギ
ヤサブセットの別々の太陽ギヤと係合させる。
【００２２】本発明の更に他の目的は、トランスミッシ
ョンの作動に取り付け伝達装置を二つしか必要としな
い、上述の新規なトランスミッションを提供することで
ある。本発明のこれらの目的及び他の目的、並びに以下
の詳細な説明を参照することにより明らかになる現存の
従来技術の形体を越えるその利点は、本明細書中に説明
し且つ特許請求した手段によって達成される。
【００２３】
【課題を解決するための手段】一般的に導入された説明
によれば、本発明の概念を具体化した２モード複合スプ
リット式電気機械的トランスミッションは、原動機動力
源から動力を受け取るための入力部材と、出力をトラン
スミッションから送出するための出力部材とを使用す
る。第１及び第２のモータ／発電機はエネルギ貯蔵手段
に作動的に連結されており、エネルギ貯蔵手段との間で
電力を相互交換する。エネルギ貯蔵手段と第１及び第２
のモータ／発電機との間での電力相互交換を調節するた
め、制御手段が設けられている。制御手段は更に、第１
及び第２のモータ／発電機間で電力相互交換を調節す
る。
【００２４】本発明のトランスミッションは、同軸に整
合した三つの遊星ギヤサブセットを使用するということ
を理解することが特に重要である。各遊星ギヤ装置は、
第１及び第２のギヤ部材を使用し、各第１及び第２のギ
ヤ部材は、複数の遊星ギヤと噛み合い係合する。第１及
び第２のモータ／発電機は、互いに及び三つの遊星ギヤ
サブセットと同軸に整合しており、これらの遊星ギヤサ
ブセットは、第１及び第２のモータ／発電機によって取
り囲まれている。
【００２５】第１又は第２の遊星ギヤサブセットのギヤ
部材の少なくとも一つが第１モータ／発電機に連結され
ている。第１又は第２の遊星ギヤサブセットのギヤ部材
の少なくとも一つが第２モータ／発電機に連結されてい
る。第１、第２、及び第３の遊星ギヤサブセットの遊星
ギヤが、出力部材に作動的に連結されたキャリヤに取り
付けられている。第１又は第２の遊星ギヤサブセットの
ギヤ部材のうちの、第１モータ／発電機に連結されてい
ない一つのギヤ部材が、第３遊星ギヤサブセットのギヤ
部材のうちの一つに連続的に連結されている。第１及び
第２の遊星ギヤサブセットのうちの、第１モータ／発電
機に連結されていない他方のギヤ部材が、入力部材に作
動的に連結されており、第１又は第２の遊星ギヤサブセ
ットのいずれにも連結されていない第３遊星ギヤサブセ
ットのギヤ部材がグラウンドに選択的に連結されてい
る。
【００２６】本発明が属する分野の当業者に対し、現
在、二つの例示の構造を示す、２モード複合スプリット
式電気機械的トランスミッションの二つの変形例が考え
られており、本発明を実施するため、本明細書の一部を
形成する添付図面を参照してこれらの変形例を本明細書
中に説明する。例示の２モード複合スプリット式電気機
械的トランスミッションを、本発明を実施する上での様
々な形体及び変形の全てを示そうと試みることなく、詳
細に説明する。このように、本明細書中の示し且つ説明
した実施形態は例示であり、当業者には理解されること
であろうが、本発明の精神及び範囲内で多くの方法で変
形できる。本発明は、添付の特許請求の範囲によって定
義されるものであって、詳細な説明に限定されるもので
はない。
【００２７】
【発明の実施の形態】添付図面において、本発明の概念
を一つの例示の形態で具体化した２モード複合スプリッ
ト式電気機械的トランスミッションの全体に参照番号１
０が附してある。トランスミッションの好ましい形態を
図１乃至図４に包括的に示す。次に、これらの図面を詳
細に参照すると、ハイブリッドトランスミッション１０
は、エンジン１４によって直接的に駆動されるシャフト
である入力部材１２を有してもよく、或いは図２に示す
ように、エンジン１４の出力シャフト１８とハイブリッ
ドトランスミッション１０の入力部材１２との間に組み
込んだ過渡的トルクダンパー１６を有する。本発明で使
用することが推奨される種類の過渡的トルクダンパーの
優れた例は、１９９１年４月２３日にゼネラルモーター
ズ社に賦与された米国特許第５，００９，３０１号に詳
細に開示されている。過渡的トルクダンパー１６は、エ
ンジン１４をハイブリッドトランスミッション１０と選
択的に係合させるため、トルク伝達装置２０（図１参
照）に組み込むことができ、又はこのトルク伝達装置と
関連して使用できるが、ハイブリッドトランスミッショ
ン１０の作動モードの変更又は制御にトルク伝達装置２
０が使用されないということは理解されるべきである。
【００２８】図示の実施形態では、エンジン１４は、利
用可能な動力出力を一定の毎分回転数（ＲＰＭ）で送出
するようになったディーゼルエンジン等の化石燃料エン
ジンであってもよい。図１乃至図４と関連した例示の実
施形態では、エンジン１４は、始動後及びその入力中の
大部分において、図５の曲線２２に示すように約２００
０ＲＰＭの一定の速度で作動する。エンジン１４の速度
及び馬力出力は本発明にとって重要ではないということ
は理解しなければならないけれども、ハイブリッドトラ
ンスミッション１０を完全に明瞭に理解する目的で、例
示の設備の説明について、エンジン１４からの利用でき
る出力は約９７馬力であると仮定する。エンジン１４を
トランスミッション１０の入力部材１２に連結するため
の手段とは係わりなく、入力部材１２は、トランスミッ
ション１０の遊星ギヤサブセット２４に連結されてい
る。
【００２９】ハイブリッドトランスミッション１０は、
三つの遊星ギヤサブセット２４、２６、及び２８を使用
する。第１遊星ギヤサブセット２４は、全体にリングギ
ヤとして設計された外ギヤ部材３０を有する。この部材
は、全体に太陽ギヤとして設計された内ギヤ部材３２を
取り囲んでいる。複数の遊星ギヤ部材３４が、各遊星ギ
ヤ部材３４が外ギヤ部材３０及び内ギヤ部材３２の両方
と噛み合い係合するように、キャリヤ３６に回転自在に
取り付けられている。
【００３０】第２遊星ギヤサブセット２６もまた、全体
にリングギヤとして設計された外ギヤ部材３８を有す
る。この部材は、全体に太陽ギヤとして設計された内ギ
ヤ部材４０を取り囲んでいる。複数の遊星ギヤ部材４２
が、各遊星ギヤ部材４２が外ギヤ部材３０及び内ギヤ部
材４０の両方と噛み合い係合するように、キャリヤ４４
に回転自在に取り付けられている。
【００３１】第３遊星ギヤサブセット２８もまた、全体
にリングギヤとして設計された外ギヤ部材４６を有す
る。この部材は、全体に太陽ギヤとして設計された内ギ
ヤ部材４８を取り囲んでいる。複数の遊星ギヤ部材５０
が、各遊星ギヤ部材５０が外ギヤ部材４６及び内ギヤ部
材４８の両方と噛み合い係合するように、キャリヤ５２
に回転自在に取り付けられている。
【００３２】三つの遊星ギヤサブセット２４、２６、及
び２８は、全て、それ自体については、「単一」の遊星
ギヤサブセットであるが、第１及び第２の遊星ギヤサブ
セット２４及び２６は、第１遊星ギヤサブセット２４の
内ギヤ部材３２が、ハブプレートギヤ５４等を通して第
２遊星ギヤサブセット２６の外ギヤ部材３８に結合され
ている点で複合されている。結合された第１遊星ギヤサ
ブセット２４の内ギヤ部材３２及び第２遊星ギヤサブセ
ット２６の外ギヤ部材３８は、例えばスリーブシャフト
５８によって第１モータ／発電機５６に連続的に連結さ
れている。
【００３３】遊星ギヤサブセット２４及び２６は、更
に、第１遊星ギヤサブセット２４のキャリヤ３６が、シ
ャフト６０等を通して第２遊星ギヤサブセット２６のキ
ャリヤ４４に結合されている点で複合されている。この
ように、第１及び第２の遊星ギヤサブセット２４及び２
６のキャリヤ３６及び４４の夫々が連結されている。更
に、シャフト６０は、トルク伝達装置６２等を通して第
３遊星ギヤサブセット２８のキャリヤ５２に選択的に連
結される。トルク伝達装置６２は、以下に更に詳細に説
明するように、ハイブリッドトランスミッション１０の
作動モードの選択を補助するために使用される。
【００３４】第３遊星ギヤサブセット２８のキャリヤ６
２は、トランスミッションの出力部材６４に直接連結さ
れている。ハイブリッドトランスミッション１０を地上
車輛で使用した場合には、出力部材６４は、駆動部材
（図示せず）で終端する車輛のアクスル（図示せず）に
連結されているのがよい。駆動部材は、車輛の前輪又は
後輪のいずれかであるか或いはトラック車輛の駆動ギヤ
であるのがよい。
【００３５】第２遊星ギヤサブセット２６の内ギヤ部材
４０は、シャフト６０を取り囲むスリーブシャフト６６
等で第３遊星ギヤサブセット２８の内ギヤ部材４８に連
結されている。第３遊星ギヤサブセット２８の外ギヤ部
材４６は、トルク伝達装置７０を通してトランスミッシ
ョンハウジング６８が表すグラウンドに選択的に連結さ
れる。ハイブリッドトランスミッション１０の作動モー
ドの選択を補助するため、以下に説明するトルク伝達装
置７０もまた使用される。スリーブシャフト６６は、更
に、第２モータ／発電機７２に連続的に連結されてい
る。全ての遊星ギヤサブセット２４、２６、及び２８並
びに二つのモータ／発電機５６及び７２は、軸線方向に
配置されたシャフト６０を中心として同軸に配向されて
いる。モータ／発電機５６及び７２は、両方とも環状形
体をなしており、これによって、これらのモータ／発電
機は、遊星ギヤサブセット２４、２６、及び２８がモー
タ／発電機５６及び７２の半径方向内方に配置されるよ
うにこれらの三つの遊星ギヤサブセット２４、２６、及
び２８を包囲できる。この形体により、トランスミッシ
ョン１０の全外形−即ち周方向寸法を最小にできる。
【００３６】エンジン１４の説明と関連して本明細書中
上文中に説明したように、第１及び第２のモータ／発電
機５６及び７２の回転速度及び馬力出力が本発明にとっ
て重要でないということもまた理解されなければなら
ず、ハイブリッドトランスミッション１０を完全に明瞭
に理解する目的のため、例示の装置の説明について、連
続定格が約１００馬力のモータ／発電機について約５０
００ＲＰＭの回転速度を仮定する。
【００３７】以上の説明から明らかであるように、及び
特に図１及び図２を参照すると、トランスミッション１
０は、エンジン１４から動力を選択的に受け入れる。以
下に説明するように、ハイブリッドトランスミッション
は、蓄電装置７４からも動力を受け入れる。蓄電装置７
４は、一つ又はそれ以上のバッテリーであってもよい。
電力を蓄えることができ且つ電力を放出できるこの他の
蓄電装置を、本発明の概念を変更することなく、バッテ
リーの代わりに使用できる。エンジン１４及びモータ／
発電機５６及び７２の記載と関連して説明したように、
蓄電装置７４の馬力出力が本発明にとって重要でないと
いうこともまた理解されなければならず、ハイブリッド
トランスミッション１０を完全に明瞭に理解する目的の
ため、例示の装置の説明について、蓄電装置７４から約
７５馬力の出力が得られるものと仮定する。
【００３８】蓄電装置７４は、伝達導体７８Ａ及び７８
Ｂによって電子式制御ユニット（ＥＣＵ）７６に接続さ
れている。ＥＣＵ７６は、伝達導体７８Ｃ及び７８Ｄに
よってモータ／発電機５６に接続されており、同様に、
伝達導体７８Ｅ及び７８Ｆによってモータ／発電機７２
に接続されている。
【００３９】以上の説明から明らかなように、特定の構
造部材、構成要素、又は構成を一つ以上の箇所で使用で
きる。このような種類の構造部材、構成要素、又は構成
を全体として参照すると、共通の参照番号が使用されて
いる。しかしながら、これらの構造部材、構成要素、又
は構成を個々に同定する場合、これらの構造部材、構成
要素、又は構成を概括的に表示するために使用された参
照番号を添字と組み合わせて使用して表す。かくして、
参照番号７８で概略に示す少なくとも６つの伝達導体が
設けられているが、特定の個々の伝達導体は、明細書中
及び添付図面において７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ、７８
Ｄ、７８Ｅ、及び７８Ｆと表す。本明細書中に亘って同
じ方法で添字を付ける。
【００４０】駆動ギヤ８０が入力部材１２に設けられて
いる。図示のように、駆動ギヤ８０は入力部材１２を第
１遊星ギヤサブセット２４の外ギヤ部材３０に連結し、
従って、駆動ギヤ８０はエンジン１４及び／又はモータ
／発電機５６及び／又は７２から動力を受け取る。駆動
ギヤ８０は、アイドラーギヤ８２と噛み合い係合してお
り、このアイドラーギヤは、シャフト８６の一端に固定
された伝達ギヤ８４と噛み合い係合している。シャフト
８６の他端は、トランスミッション流体ポンプ及び／又
はＰＴＯユニットに固定されている。これには、参照番
号８８が個々に又は集合的に附してある。
【００４１】例示された好ましい実施形態の作用 序説 車輛のオペレータは、トランスミッション１０を制御す
る三つの周知の主な装置を有する。これらの主制御装置
の一つは、周知の駆動レンジ選択器（図示せず）であ
り、この選択器は、トランスミッションを、ＥＣＵ７６
により、駐車レンジ、後退レンジ、ニュートラルレン
ジ、又は前進駆動レンジのいずれかに置く。第２及び第
３の主制御装置はアクセルペダル（図示せず）及びブレ
ーキペダル（図示せず）である。ＥＣＵ７６がこれらの
３つの主制御源から得た情報を、下文において、「オペ
レータデマンド」と呼ぶ。ＥＣＵ７６は、第１及び第２
のモータ／発電機５６及び７２の両方の夫々、エンジン
１４、及び蓄電装置７４からも情報を得る。オペレータ
の操作に応じて、ＥＣＵ７６は、必要とされることを決
定し、その後、ハイブリッドトランスミッション１０の
選択的に作動させた構成要素をほぼオペレータデマンド
に応じて操作する。
【００４２】例えば、図１及び図２に示す例示の実施形
態では、オペレータが前進駆動レンジを選択し、アクセ
ルペダル又はブレーキペダルのいずれかを操作した場
合、ＥＣＵ７６は、車輛を加速すべきか減速すべきかを
決定する。更に、ＥＣＵ７６は、動力源の状態を監視
し、所望の加速度又は減速度を与えるのに必要なトラン
スミッションの出力を決定する。オペレータデマンドを
満たすため、トランスミッションは、ＥＣＵ７６の指令
下で、低速から高速までの所定範囲の出力速度を提供で
きる。
【００４３】本発明の概念を具体化したトランスミッシ
ョンの作動についての完全な説明を提供するため、様々
な作動状態でのオペレータデマンドに合わせるのに必要
な出力動力及び速度を得るのに使用された作動モードを
第１の好ましい実施形態に関して説明する。このよう
に、参照番号１０を附した特定のトランスミッションの
全力作動状態を以下に説明する。この好ましい実施形態
がどのように作動するのかについての全体としての概念
がひとたび理解されると、これらと同じ概念が一つの変
形例にも同様に適用されるということが更に理解され
る。以下に変形例の構造を説明する。
【００４４】繰り返しのため、トランスミッション１０
は２モード複合スプリット式電気機械的車輛用トランス
ミッションである。換言すると、出力部材６４は、トラ
ンスミッション１０内の明らかに異なる二つのギヤトレ
インを通して動力を受け取る。第３遊星ギヤサブセット
２８の外ギヤ部材４６を「グラウンド連結」するために
トルク伝達装置７０を作動させた場合には、第１モード
即ち第１ギヤトレインを選択する。トルク伝達装置７０
を解放すると同時にトルク伝達装置６２を作動し、シャ
フト６０を第３遊星ギヤサブセット２８のキャリヤ５２
に連結する場合には、第２モード即ち第２ギヤトレイン
を選択する。
【００４５】ＥＣＵ７６は、各作動モード内で比較的低
速から比較的高速までの所定の出力速度範囲を提供する
のに役立つということは当業者には理解されよう。各モ
ードが低速から高速までの出力速度範囲にある二つのモ
ードのこの組み合わせは、トランスミッション１０によ
り車輛を停止状態から高速道路速度まで推進できると同
時に、本発明の他の目的を満たすことができる。更に、
ＥＣＵ７６は、モード間で同期シフトを行うことができ
るようにトランスミッション１０の作動を調整する。上
述のように、好ましい実施形態の作動を全力作動に関し
て説明する。手始めに、作動上の概括的概念を完全に説
明する。 Ｉ．第１モード 第１作動モードでは、オペレータが停止状態から前進さ
せ、加速することを所望であることをＥＣＵ７６が確認
したとき、トルク伝達装置２０が作動的に係合し、エン
ジン１４をハイブリッドトランスミッション１０に連結
し、トルク伝達装置２０は、以下に更に詳細に説明する
速度範囲に亘る車輛の前進中、適用されたままである。
トルク伝達装置６２は適用されず、係合解除されたまま
である。この場合には、エンジン１４が第１遊星ギヤサ
ブセット２４の外ギヤ部材３０に駆動力を加え、そのた
め、外部材３０が入力部材１２（及びかくしてエンジン
１４）とともに回転する。これと同時に、第１モータ／
発電機５６が第１遊星ギヤサブセット２４の内ギヤ部材
３２及び第２遊星ギヤサブセット２６の外ギヤ部材３８
を同方向に回転し、かくしてキャリヤ３６を同方向に駆
動する。これにより、第２遊星ギヤサブセット２４の内
ギヤ部材４０を反対方向に回転する。
【００４６】第２モータ／発電機７２は、第１モード
中、モータとして作動し、このようなモータ／発電機７
２により、スリーブシャフト６６は前記方向に駆動さ
れ、これにより、第３遊星ギヤサブセット２８の内ギヤ
部材４８を回転し、第３遊星ギヤサブセット２８の遊星
ギヤ５０を第３遊星ギヤサブセット２８の外ギヤ部材４
６に対して回転する。外ギヤ部材４６は、グラウンドに
固定されたことによって固定されており、車輛を前進さ
せるのに必要な方向にキャリヤ５２が出力部材６４を駆
動する。
【００４７】スリーブシャフト６６は、モータとして作
動する第２モータ／発電機７２の回転によって回転さ
れ、スリーブシャフトの回転により、第２遊星ギヤサブ
セット２６の内ギヤ部材３８が回転される。トルク伝達
装置６２が係合解除状態にあるため、第１及び第２の遊
星ギヤサブセット２４及び２６のキャリヤ３６及び４４
の夫々は自由に、しかし同時に回転できる。これは、二
つのキャリヤが複合されているためである。その結果、
エンジン１４による第１遊星ギヤサブセット２４の外ギ
ヤ部材３０の回転、及び第２モータ／発電機７２による
内ギヤ部材４０の回転により、第１遊星ギヤサブセット
２４の内ギヤ部材３２及びこれに接合された第２遊星ギ
ヤサブセット２６の外ギヤ部材３８に力が加えられ、第
１モータ／発電機５６を前記方向及び速度で駆動し、こ
れによって、第１モータ／発電機５６は、少なくとも最
初は、発電機として役立つ。
【００４８】図５を参照する。曲線２２は、エンジン１
４及びハイブリッドトランスミッション１０を組み込ん
だ車輛のマイル毎時（ＭＰＨ）で表した速度に対して、
エンジンの速度を毎分回転数（ＲＰＭ）で表したプロッ
トである。便利のため、曲線２２は、視覚的プロット点
によって中断していないということに着目されたい。曲
線９０は、車輛の速度（ＭＰＨ）に対する第１モータ／
発電機５６の回転速度（ＲＰＭ）のプロットである。こ
の曲線は、プロット点を小さな正方形として示すことに
よって容易に区別できる。曲線９２は、車輛の速度（Ｍ
ＰＨ）に対する第２モータ／発電機７２の回転速度（Ｒ
ＰＭ）のプロットである。この曲線は、プロット点を小
さな円として示すことによって容易に区別できる。
【００４９】トランスミッション１０の第１作動モード
は、エンジン速度（ＲＰＭ）を示す座標軸から、該座標
軸に対して平行に引いた線９４まで延びている。線９４
は、第１モードのトランスミッション１０の作動から第
２モードへのシフトを定義する。説明する例示の実施形
態では、第１モードは停止時の車輛から約２１ＭＰＨ
（３３．７８９kg/h）程度の前進速度まで延びている。
約２１ＭＰＨ（３３．７８９kg/h）以上の速度では、ト
ランスミッションは第２モードで作動する。
【００５０】上文中に説明したように、第２モータ／発
電機は、第１モード全体に亘って、即ち０ＭＰＨ（０kg
/h）乃至２１ＭＰＨ（３３．７８９kg/h）に亘って、モ
ータとして作動する。しかしながら、第１モータ／発電
機５６は、約１６ＭＰＨ（２５．７４４kg/h）（曲線９
０上にプロット点９６によって示す）までは発電機とし
て作動し、その後、第１モード内でモータとして作動す
る。このような第１モータ／発電機５６の作動態様の移
行は、遊星ギヤサブセット内の様々なギヤに設けられた
歯の数による。これにより二つのモータ／発電機の速度
を車輛の様々な作動速度で逆転させる。
【００５１】本明細書中に記載した結果を重複させるの
が所望であれば、第１及び第２の遊星ギヤサブセット２
４及び２６の各々の外ギヤ部材３０及び３８の歯数は１
１５個であり、第１及び第２の遊星ギヤサブセット２４
及び２６の各々の内ギヤ部材３２及び４０の歯数は６５
個である。第３遊星ギヤサブセット２８の外ギヤ部材４
６の歯数は１３２個であり、第３遊星ギヤサブセット２
８の内ギヤ部材４８の歯数は４２個である。上文中に説
明したトランスミッション１０の形体、及び内ギヤ部材
及び外ギヤ部材に設けられた歯数では、トランスミッシ
ョンは、第１モードでの作動中にメカニカルポイントを
提供する。即ち、第１モータ／発電機５６は、曲線９０
上のプロット点９８で示すように、約１８ＭＰＨ（２
８．９６２kg/h）で回転速度がゼロとなる。
【００５２】例示として説明したモータ／発電機の作動
についての説明を完了するため、第２作動モードでのト
ランスミッションの作動を考慮しなければならない。 ＩＩ．第２モード 第１作動モードから第２作動モードへの移行は、トルク
伝達装置７０を係合解除すると同時にトルク伝達装置６
２を適用することによって行われる。第２作動モードの
初めに、第１モータ／発電機５６は、モータとしての作
動から発電機としての作動に移行する。第１モードで作
動しているトランスミッションの第２モードへの移行が
線９４のところで行われる限り、第１モータ／発電機５
８のモータから発電機への移行は、曲線９０上の点１０
０のところで起こる。この点もまた、曲線９２と線９４
との交差部を構成する。第１モータ／発電機５６は、ト
ランスミッション１０の第２モードでの作動中に発電機
として作動し続け、この際、車輛は、約２１ＭＰＨ（３
３．７８９kg/h）乃至約２５ＭＰＨ（４０．２２５kg/
h）の速度を得る。約２５ＭＰＨ（４０．２２５kg/h）
で、第１モータ／発電機５６は、発電機としての作動か
らモータとしての作動に戻る。この移行を曲線９０上の
点１０２として示す。第１モータ／発電機５６は、その
後、モータとして作動し続ける。
【００５３】第２作動モードの開始時に第２モータ／発
電機７２はモータとして作動し続ける。実際、第２モー
タ／発電機は、車輛が曲線９２上のプロット点１０２で
表す約３３．６ＭＰＨ（５４．０６２kg/h）の速度に至
るまでモータとして作動する。第２モータ／発電機は、
この点で、作動態様を変えて発電機として作動するよう
になり、その後発電機として作動し続ける。
【００５４】上文中に説明したトランスミッション１０
の形体及び内ギヤ部材及び外ギヤ部材の上述の歯数で
は、トランスミッション１０は、第２モードで作動する
際に二つのメカニカルポイントを提供する。即ち、第１
モータ／発電機５６は、曲線９０上の点１０６で示すよ
うに、約２７ＭＰＨ（４３．４４３kg/h）で回転速度が
ゼロである。更に、第２モータ／発電機７２は、曲線９
２上の点１０８で示すように、約６２ＭＰＨ（９９．７
５８kg/h）で回転速度がゼロである。従って、トランス
ミッション１０は第２作動モードに二つのメカニカルポ
イントを提供する。
【００５５】上述のメカニカルポイントの正確な位置
は、遊星ギヤサブセットの内ギヤ部材及び外ギヤ部材に
設けられた歯の数によって決定されるばかりでなく、入
力シャフト１２の回転速度によっても決定されるという
ことは理解されるべきである。従って、第１の例示の実
施形態において内ギヤ部材及び外ギヤ部材について開示
された歯数で、入力シャフト１２を加速することによっ
てメカニカルポイントの位置をずらして車輛速度を上げ
たり、これとは逆に入力シャフト１２を減速することに
よってメカニカルポイントの位置をずらして車輛速度を
下げたりする。 ＩＩＩ．後退モード 後退作動モードは、ＥＣＵ７６によって、第２モータ／
発電機７２を、第１作動モードにおいて停止位置からの
車輛の前進を開始する場合に第２モータ／発電機７２が
回転する回転方向とは逆方向に回転するモータとして作
動することによって行われる。 ＩＶ．概要 本発明の概念を具体化した、参照番号１０を附した２モ
ード複合スプリット式電気機械的トランスミッション
は、エンジンの連続定速作動中に所望の効率を提供する
が、第１モードでの作動中に単一のメカニカルポイント
を提供し、第２モードでの作動中に二つのメカニカルポ
イントを提供する。図５で曲線１０９によって示すよう
に、トランスミッション１０は、その全作動範囲に亘っ
て連続的に増大する出力速度を提供する。上述のトラン
スミッションは、二つのトルク伝達装置によって作動的
に制御される場合に二モード作動を提供するため、三つ
の遊星ギヤサブセットを使用する。更に、三つの遊星ギ
ヤサブセット２４、２６、及び２８並びに両モータ／発
電機５６及び７２は同軸に配置されており、環状モータ
／発電機５６及び７２は、トランスミッション１０の必
要な包含寸法即ち周囲寸法を最小にするため、これらの
遊星ギヤサブセット２４、２６、及び２８を取り囲んで
いる。
【００５６】代替の実施形態 本発明の概念を具体化した２モード複合スプリット電気
機械的トランスミッションの代替形態全体に、添付図面
のうちの図６において、参照番号２１０が附してある。
次に、特に図６を参照すると、ハイブリッドトランスミ
ッション２１０は、エンジン２１４が直接駆動する入力
部材２１２を有する。この変形例でも、エンジン２１４
は、一定の回転数毎分（ＲＰＭ）でその使用可能な動力
出力を提供するように容易に適合できるディーゼルエン
ジン等の化石燃料エンジンであってもよい。図６の変形
例では、エンジン２１４は、始動後及びその入力の大部
分において、例えば約２０００ＲＰＭの定速で作動でき
る。更に、入力シャフト２１２は、ハイブリッドトラン
スミッション２１０に選択的に連結できるが、図示のよ
うに、入力部材２１２は、エンジン２１４の出力部材で
あってもよい。
【００５７】ハイブリッドトランスミッション２１０
は、三つの遊星ギヤサブセット２２４、２２６、及び２
２８を使用する。第１及び第２の遊星ギヤサブセット２
２４及び２２６は、ラビネックス対（Ｒａｖｉｇｎｅａ
ｕｘ ｐａｉｒ）をなして複合されている。即ち、遊星
ギヤサブセット２２４及び２２６は、共通のリングギヤ
として設計された外ギヤ部材２３０を共有する。この外
ギヤ部材２３０は、第１遊星ギヤサブセット２２４の内
ギヤ部材２３２並びに第２遊星ギヤサブセット２２６の
内ギヤ部材２４０を包囲する。これらの内ギヤ部材の各
々は、全体として太陽ギヤとして設計されている。
【００５８】複数の「長い」遊星ギヤ部材２３４が、共
通の外ギヤ部材２３０並びに第１遊星ギヤサブセット２
２４の複数の「短い」遊星ギヤ部材２４２と各々噛み合
い係合するようにキャリヤ２３６に回転自在に取り付け
られている。遊星ギヤ部材２４２もまた共通のキャリヤ
２３６に回転自在に取り付けられている。長い遊星ギヤ
２３４もまた、第２遊星ギヤサブセット２２６の内ギヤ
部材２４０と噛み合い係合しており、これに対し、短い
遊星ギヤサブセットは、長い遊星ギヤ２３４ばかりでな
く、第１遊星ギヤサブセット２２４の内ギヤ部材２３２
とも噛み合い係合している。
【００５９】第３遊星ギヤサブセット２２８もまた、外
ギヤ部材２４６を有する。この外ギヤ部材は全体にリン
グギヤとして設計されており内ギヤ部材２４８を取り囲
んでいる。この内ギヤ部材は、全体に太陽ギヤとして設
計されている。複数の遊星ギヤ部材２５０が、各遊星ギ
ヤ２５０が外ギヤ部材２４６及び内ギヤ部材２４８の両
方と噛み合い係合するように、キャリヤ２５２に回転自
在に取り付けられている。
【００６０】遊星ギヤサブセット２２４、２２６、及び
２２８は、更に、第１及び第２の遊星ギヤサブセット２
２４及び２２６の共通のキャリヤ２３６がシャフト２６
０等を通して第３遊星ギヤサブセット２２８のキャリヤ
２５２に結合されている点で、複合されている。このよ
うに、全部で三つの遊星ギヤサブセット２２４、２２
６、及び２２８のキャリヤ、即ち第１及び第２の遊星ギ
ヤサブセット２２４及び２２６の共通のキャリヤ２３６
並びに第３遊星ギヤサブセット２２８のキャリヤ２５２
は連結されている。第２遊星ギヤサブセット２２６の内
ギヤ部材２４０は、第１モータ／発電機２５６の出力ハ
ブ２５９に固定されたスリーブシャフト２５８等によっ
て第１モータ／発電機２５６に連続的に連結されてい
る。図示のように、スリーブシャフト２５８はシャフト
２６０を同軸に取り囲んでいる。
【００６１】共通のキャリヤ２３６は、トルク伝達装置
２６２等でシャフト２６０に選択的に連結される。トル
ク伝達装置２６２は、以下に更に詳細に説明するよう
に、ハイブリッドトランスミッション２１０の作動モー
ドの選択を補助するのに使用される。更に、シャフト２
６０の軸線方向延長部２６４が、トランスミッション２
１０の出力部材を構成することも述べておかなくてはな
らない。ハイブリッドトランスミッション２１０を地上
用車輛で使用する場合、軸線方向延長部２６４が構成す
る出力部材は車輛アクスル（図示せず）に連結される。
これらのアクスルは駆動ホイール（図示せず）で終端す
る。駆動ホイールは、駆動アクスルが使用された車輛の
前輪であっても後輪であってもよく、トラック車輛の駆
動ギヤであるのがよい。
【００６２】第１遊星ギヤサブセット２２４の内ギヤ部
材２３２は、シャフト２６０を取り囲むスリーブシャフ
ト２６６等で第３遊星ギヤサブセット２２８の内ギヤ部
材２４８に連結されており、スリーブシャフト２５８の
半径方向内方に配置されている。スリーブシャフト２６
６は、更に、第２モータ／発電機２７２の出力ハブ２７
１に連続的に連結されている。第３遊星ギヤサブセット
２２８の外ギヤ部材２４６をトランスミッションハウジ
ング２６８が提供するグラウンドにトルク伝達装置２７
０を通して選択的に連結する。トルク伝達装置２７０
は、以下に説明するように、ハイブリッドトランスミッ
ション２１０の作動モードを選択するのを補助するのに
も使用される。
【００６３】図６を参照してなされた以上の説明から明
らかなように、トランスミッション２１０は、エンジン
２１４から出力を選択的に受け入れる。以下に説明する
ように、ハイブリッドトランスミッションは、蓄電装置
２７４からも動力を得る。蓄電装置２７４は、一つ又は
それ以上のバッテリーであるのがよい。電力を蓄えるこ
とができ且つ電力を放出できるこの他の蓄電装置を、本
発明の概念を変更することなく、バッテリーの代わりに
使用できる。エンジン２１４及びモータ／発電機２５６
及び２７２の記載と関連して説明したように、蓄電装置
２７４の馬力出力もまた本発明にとって重要でない。
【００６４】蓄電装置２７４は、伝達導体２７８Ａ及び
２７８Ｂによって電子式制御ユニット（ＥＣＵ）２７６
に接続されている。ＥＣＵ２７６は、伝達導体２７８Ｃ
及び２７８Ｄによってモータ／発電機２５６に接続され
ており、ＥＣＵ２７６は、同様に、伝達導体２７８Ｅ及
び２７８Ｆによってモータ／発電機２７２に接続されて
いる。
【００６５】駆動ギヤ２８０が入力部材２１２に取り付
けられている。図示のように、駆動ギヤ２８０は、入力
部材２１２を、結合された第１及び第２の遊星ギヤサブ
セット２２４及び２２６の共通の外ギヤ部材２３０に固
定的に連結する。従って、駆動ギヤ２８０は、エンジン
２１４及び／又はモータ／発電機２５６及び／又は２７
２から動力を受け入れる。駆動ギヤ２８０は、シャフト
２８６の一端に固定されたアイドラーギヤ２８４と噛み
合い結合する。シャフト２８６の他端は、個々に又は集
合的に参照番号２８８を附したトランスミッション流体
ポンプ及び／又はＰＴＯユニットに固定できる。
【００６６】代替実施形態の作用 例示の好ましい実施形態１０におけるように、ＥＣＵ２
７６は、「オペレータデマンド」によってトランスミッ
ション２１０の作動を決定し、第１及び第２のモード
は、トランスミッション１０による作動と同様であるの
がよい。即ち、トルク伝達装置２６２が係合解除状態に
ある状態でトルク伝達装置２７０を係合させることによ
り、第１モードの作動を行う。トルク伝達装置２６２の
係合とトルク伝達装置２７０の係合解除を同時に行うこ
とによって、第１モードでの作動から第２モードでの作
動に移行する。トランスミッション２１０の変形例は、
更に、第１モードでの作動中に一つのメカニカルポイン
トを提供し、第２モードでの作動中に二つのメカニカル
ポイントを提供する。
【００６７】これらの目的は、互いに関して並びに両モ
ータ／発電機２５６及び２７２に関して同軸に配置され
た三つの遊星ギヤサブセット２２４、２２６、及び２２
８を使用するトランスミッションによっても達成され
る。この変形例でも、モータ／発電機は、トランスミッ
ション２１０の包含寸法即ち周囲寸法を最小にするた
め、三つの遊星ギヤサブセット２２４、２２６、及び２
２８を取り囲む環状形体を備えている。
【００６８】結論 本発明の一つの好ましい実施形態及び一つの変形例を開
示したが、本発明の概念には、当業者に明らかな多くの
変更を加えることができる。従って、本発明の範囲は、
図示し且つ説明した詳細に限定されず、添付の特許請求
の範囲の範疇の全ての変形及び変更を含もうとするもの
である。
【００６９】明らかなように、本発明は、本発明の概念
を具体化したトランスミッションが、特に高い出力速度
で、全体として高い効率を提供できるということを教示
するばかりでなく、本発明の他の目的も同様に達成でき
るということも教示する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概念を具体化した２モード複合スプリ
ット電気機械的トランスミッションの一つの好ましい形
態の概略図である。
【図２】図１に示す好ましい実施形態の概略図である。
【図３】図２中で「図３を参照せよ」と表示された２点
鎖線で囲まれた部分の拡大概略図である。
【図４】図２中で「図４を参照せよ」と表示された２点
鎖線で囲まれた部分の拡大概略図である。
【図５】図１乃至図４に示すトランスミッションによっ
て得られた、マイル毎時（ＭＰＨ）で表した車輛速度に
対する各モータ／発電機並びにエンジンの毎分回転数
（ＲＰＭ）である。
【図６】本発明の概念を具体化した２モード複合スプリ
ット電気機械的トランスミッションの変形例の形態の概
略図である。
【符号の説明】
１０ ２モード複合スプリット式電気機械的トランスミ
ッション １２ 入力部材 １４ エンジン １６ トルクダンパー １８ 出力シャフト ２０ トルク伝達装置 ２４、２６、２８ 遊星ギヤサブセット ３０、３８、４６ 外ギヤ部材 ３２、４０、４８ 内ギヤ部材 ３４、４２、５０ 遊星ギヤ部材 ３６、４４、５２ キャリヤ ５４ ハブプレートギヤ ５６ 第１モータ／発電機 ５８ スリーブシャフト ６０ シャフト ６２ トルク伝達装置 ６４ 出力部材 ６６ スリーブシャフト ６８ トランスミッションハウジング ７０ トルク伝達装置 ７２ 第２モータ／発電機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−85019（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−30223（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−20410（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−49115（ＪＰ，Ａ) 米国特許5571058（ＵＳ，Ａ) 米国特許5558595（ＵＳ，Ａ) 米国特許5558588（ＵＳ，Ａ) 米国特許5558589（ＵＳ，Ａ) ***国特許出願公開19606771（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60K 17/04 B60K 6/02 B60L 11/00 - 11/14 F16H 3/66

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２モード複合スプリット式ハイブリッド
    電気機械的トランスミッションにおいて、 原動機動力源から動力を受け入れるための入力部材と、 出力を前記トランスミッションから送出するための出力
    部材と、 第１及び第２のモータ／発電機と、 前記第１及び第２のモータ／発電機との間で電力を相互
    交換するためのエネルギ貯蔵手段と、 前記エネルギ貯蔵手段と前記第１及び第２のモータ／発
    電機との間での電力相互交換を調節し、前記第１及び第
    ２のモータ／発電機間での電力相互交換を調節するため
    の制御手段と、 同軸に整合した三つの遊星ギヤ装置とを有し、 各遊星ギヤ装置は、第１及び第２のギヤ部材を使用し、 各遊星ギヤ装置の前記第１及び第２のギヤ部材は、対応
    する遊星ギヤ装置の各々に組み込まれたキャリヤに取り
    付けられた複数の遊星ギヤと噛み合い係合し、 前記第１及び第２のモータ／発電機は互いに及び前記三
    つの遊星ギヤ装置と同軸に整合しており、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材の少な
    くとも一つが前記第１モータ／発電機に連結されてお
    り、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材の少な
    くとも一つが前記第２モータ／発電機に連結されてお
    り、 前記第１、第２、及び第３の遊星ギヤ装置と関連した前
    記キャリヤを互いに及び前記出力部材に作動的に連結す
    る手段を有し、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置のギヤ部材のうちの、
    前記第１モータ／発電機に連結されていない一方のギヤ
    部材が、前記第３遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材のうちの
    一方に連続的に連結されており、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置のうちの、前記第１モ
    ータ／発電機に連結されていない他方のギヤ部材が、前
    記入力部材に作動的に連結されており、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置に連結されていない前
    記第３遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材がグラウンドに選択
    的に連結される、ことを特徴とする電気機械的トランス
    ミッション。
  2. 【請求項２】 前記第３遊星ギヤ装置の遊星ギヤを前記
    第１及び第２の遊星ギヤ装置の前記遊星ギヤに選択的に
    連結するトルク伝達装置を更に有する、請求項１に記載
    の電気機械的トランスミッション。
  3. 【請求項３】 前記第１及び第２のモータ／発電機は、
    前記同軸に配置された遊星ギヤ装置を環状に取り囲む、
    請求項２に記載の電気機械的トランスミッション。
  4. 【請求項４】 前記遊星ギヤ装置は、前記第１及び第２
    のモータ／発電機の半径方向内方に配置されている、請
    求項３に記載の電気機械的トランスミッション。
  5. 【請求項５】 ２モード複合スプリット式ハイブリッド
    電気機械的トランスミッションにおいて、 原動機動力源から動力を受け入れるための入力部材と、 出力を前記トランスミッションから送出するための出力
    部材と、 第１及び第２のモータ／発電機と、 前記第１及び第２のモータ／発電機との間で電力を相互
    交換するためのエネルギ貯蔵手段と、 前記エネルギ貯蔵手段と前記第１及び第２のモータ／発
    電機との間での電力相互交換を調節し、前記第１及び第
    ２のモータ／発電機間での電力相互交換を調節するため
    の制御手段と、 同軸に整合した三つの遊星ギヤ装置とを有し、 各遊星ギヤ装置は、第１及び第２のギヤ部材を使用し、 各遊星ギヤ装置の前記第１及び第２のギヤ部材は、対応
    する遊星ギヤ装置の各々に組み込まれたキャリヤに取り
    付けられた複数の遊星ギヤと噛み合い係合し、 前記第１及び第２のモータ／発電機は互いに及び前記三
    つの遊星ギヤ装置と同軸に整合しており、 前記第１及び第２の遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材の少な
    くとも一つが前記第１モータ／発電機に連結されてお
    り、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材の少な
    くとも一つが前記第２モータ／発電機に連結されてお
    り、 前記第１、第２、及び第３の遊星ギヤ装置と関連した前
    記キャリヤを互いに及び前記出力部材に作動的に連結す
    る手段を有し、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置のギヤ部材のうちの、
    前記第１モータ／発電機に連結されていない一方のギヤ
    部材が、前記第３遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材のうちの
    一方に連続的に連結されており、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置のうちの、前記第１モ
    ータ／発電機に連結されていない他方のギヤ部材が、前
    記入力部材に作動的に連結されており、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置のいずれにも連結され
    ていない前記第３遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材がグラウ
    ンドに選択的に連結される、ことを特徴とする電気機械
    的トランスミッション。
  6. 【請求項６】 前記第１及び第２の遊星ギヤ装置の前記
    遊星ギヤは、前記第３遊星ギヤ装置の前記遊星ギヤに選
    択的に連結されており、 前記第３遊星ギヤ装置の前記遊星ギヤは、前記出力部材
    に連続的に連結されている、請求項５に記載の電気機械
    的トランスミッション。
  7. 【請求項７】 前記第１及び第２のモータ／発電機は、
    前記同軸に配置された遊星ギヤ装置を環状に取り囲む、
    請求項６に記載の電気機械的トランスミッション。
  8. 【請求項８】 前記遊星ギヤ装置は、前記第１及び第２
    のモータ／発電機の半径方向内方に配置されている、請
    求項７に記載の電気機械的トランスミッション。
  9. 【請求項９】 前記入力部材を前記エンジンに選択的に
    連結するトルク伝達装置を更に有する、請求項１に記載
    の電気機械的トランスミッション。
  10. 【請求項１０】 ２モード複合スプリット式ハイブリッ
    ド電気機械的トランスミッションにおいて、 原動機動力源から動力を受け入れるための入力部材と、 出力を前記トランスミッションから送出するための出力
    部材と、 第１及び第２のモータ／発電機と、 前記第１及び第２のモータ／発電機との間で電力を相互
    交換するためのエネルギ貯蔵手段と、 前記エネルギ貯蔵手段と前記第１及び第２のモータ／発
    電機との間での電力相互交換を調節し、前記第１及び第
    ２のモータ／発電機間での電力相互交換を調節するため
    の制御手段と、 同軸に整合した三つの遊星ギヤ装置とを有し、 各遊星ギヤ装置は、第１及び第２のギヤ部材を使用し、 各遊星ギヤ装置の前記第１及び第２のギヤ部材は、対応
    する遊星ギヤ装置の各々に組み込まれたキャリヤに取り
    付けられた複数の遊星ギヤと噛み合い係合し、 前記第１及び第２のモータ／発電機は互いに及び前記三
    つの遊星ギヤ装置と同軸に整合しており、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材の少な
    くとも一つが前記第１モータ／発電機に連結されてお
    り、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材の少な
    くとも一つが前記第２モータ／発電機に連結されてお
    り、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置の前記キャリヤは、前
    記第３遊星ギヤ装置の前記キャリヤに選択的に連結され
    ており、 前記第３遊星ギヤ装置の前記キャリヤは、前記出力部材
    に連続的に連結されており、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置のギヤ部材のうちの、
    前記第１モータ／発電機に連結されていない一方のギヤ
    部材が、前記第３遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材のうちの
    一方に連続的に連結されており、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置のうちの、前記第１モ
    ータ／発電機に連結されていない他方のギヤ部材が、前
    記入力部材に作動的に連結されており、 前記第１又は第２の遊星ギヤ装置のいずれにも連結され
    ていない前記第３遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材がグラウ
    ンドに選択的に連結される、ことを特徴とする電気機械
    的トランスミッション。
  11. 【請求項１１】 前記第１及び第２のモータ／発電機
    は、前記同軸に配置された遊星ギヤ装置を環状に取り囲
    む、請求項１０に記載の電気機械的トランスミッショ
    ン。
  12. 【請求項１２】 前記遊星ギヤ装置は、前記第１及び第
    ２のモータ／発電機の半径方向内方に配置されている、
    請求項１１に記載の電気機械的トランスミッション。
  13. 【請求項１３】 前記第１及び第２の遊星ギヤ装置の前
    記遊星ギヤを回転自在に支持する単一のキャリヤと、 前記単一のキャリヤを前記出力部材に選択的に連結する
    トルク伝達装置とを更に有する、請求項１０に記載の電
    気機械的トランスミッション。
  14. 【請求項１４】 前記第１及び第２の前記遊星ギヤ装置
    の前記遊星ギヤと噛み合い係合した前記第１及び第２の
    遊星ギヤ装置の前記ギヤ部材は、単一のリングギヤであ
    る、請求項１３に記載の電気機械的トランスミッショ
    ン。
  15. 【請求項１５】 前記単一のリングギヤは、前記入力部
    材に作動的に連結されており、 前記第１及び第２の遊星ギヤ装置の、前記入力部材に連
    結されていない前記ギヤ部材は、太陽ギヤである、請求
    項１４に記載の電気機械的トランスミッション。
  16. 【請求項１６】 前記第３遊星ギヤ装置の、グラウンド
    に選択的に連結されないギヤ部材は、太陽ギヤであり、 前記第１遊星ギヤ装置の前記太陽ギヤは、前記第２遊星
    ギヤ装置の前記太陽ギヤに連続的に連結されている、請
    求項１５に記載の電気機械的トランスミッション。
  17. 【請求項１７】 ２モード複合スプリット式ハイブリッ
    ド電気機械的トランスミッションにおいて、 原動機動力源から動力を受け入れるための入力部材と、 出力を前記トランスミッションから送出するための出力
    部材と、 第１及び第２のモータ／発電機と、 前記第１及び第２のモータ／発電機との間で電力を相互
    交換するためのエネルギ貯蔵手段と、 前記エネルギ貯蔵手段と前記第１及び第２のモータ／発
    電機との間での電力相互交換を調節し、前記第１及び第
    ２のモータ／発電機間での電力相互交換を調節するため
    の制御手段と、 太陽ギヤ部材、リングギヤ部材、及び複数の遊星ギヤを
    回転自在に支持する遊星キャリヤアッセンブリを各々含
    む、第１、第２、及び第３の簡単な遊星ギヤセットを含
    む、同軸に整合した三つの遊星ギヤ部材とを有し、 前記第１及び第２のモータ／発電機は、互いに、及び前
    記三つの簡単な遊星ギヤセットと同軸に整合しており、 前記第１遊星ギヤセットの前記リングギヤは、前記入力
    部材に作動的に連結されており、 前記第２遊星ギヤセットの前記リングギヤは、前記第１
    モータ／発電機及び前記第１遊星ギヤセットの前記太陽
    ギヤに作動的に連結されており、 前記第２遊星ギヤセットの前記太陽ギヤは、前記第２モ
    ータ／発電機並びに前記第３遊星ギヤセットの前記太陽
    ギヤに連続的に連結されており、 前記第３遊星ギヤセットの前記リングギヤは、グラウン
    ドに選択的に連結されており、 前記第３遊星ギヤセットの前記遊星ギヤは、前記出力部
    材に連続的に連結されており、 前記第１及び第２の遊星ギヤセットの前記遊星ギヤは、
    前記第３遊星ギヤセットの前記遊星ギヤに選択的に連結
    されている、ことを特徴とする電気機械的トランスミッ
    ション。
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