(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン・ブロック（１２）および回転出力部材を有する内燃エンジンの少なくとも１つの補助装置（１４）のための駆動アレンジメントにおいて、前記駆動アレンジメントが、中心ギア（１８）、リング・ギア（２０）、および遊星キャリア（２２）からなる３つの主要構成要素を有する周転円ギア（１６）を包含し、さらに前記駆動アレンジメントにおいて、
−第１の構成要素が、前記エンジンの回転出力部材に接続されることになり、
−第２の構成要素が、ステータも有している第１の電気機械（３２）のロータに接続されることになり、
−第３の構成要素が、前記少なくとも１つの補助装置（１４）に接続されることになり、
前記エンジンの回転出力部材に接続されることになる前記第１の構成要素が、前記エンジン・ブロック上において、厳密なピボット接続によって回転に関して案内されており、かつ前記第１の構成要素がほかの２つの構成要素を支持する剛体のアッセンブリ（２２Ｒ，２２２Ｒ，３１８，４１８，５１８）を包含すること、前記第１の電気機械（３２）の前記ステータがホルダ（４６）上に固定されており、前記ホルダが、前記第１の構成要素の剛体のアッセンブリ上において直接もしくは間接的に、厳密なピボット接続によって回転に関して案内されていること、および前記第１の構成要素が、前記エンジン・ブロック上において、前記ホルダとは回転に関して独立に案内されると共に、前記エンジン・ブロックに直接もしくは間接的に接続されるリンク（４８）によって前記主軸周りの回転においてロックされること、および前記リンクの接続が、前記エンジン・ブロックに対する前記ホルダの直接もしくは間接的なピボット接続より堅固でないことを特徴とする、駆動アレンジメント。
【請求項２】
前記第２および第３の主要構成要素が単一の剛体のエンティティ上の厳密なピボット接続を通じて前記第１の構成要素の剛体のアッセンブリ上に直接もしくは間接的にそれぞれマウントされることを特徴とする、請求項１に記載の駆動アレンジメント。
【請求項３】
前記第２および／または前記第３の主要構成要素が、厳密なピボット接続を通じて前記第１の構成要素の剛体のアッセンブリ上に直接マウントされることを特徴とする、請求項２に記載の駆動アレンジメント。
【請求項４】
前記ホルダが前記周転円ギアの別の構成要素を通じて前記剛体のアッセンブリ上に間接的にマウントされ、前記別の構成要素上における前記ホルダの前記厳密なピボット接続が軸に関して、実質的に前記剛体のアッセンブリ上の前記別の構成要素の前記厳密なピボット接続とともに、かつ前記別の構成要素の周囲に配置されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の駆動アレンジメント。
【請求項５】
前記第３の構成要素に接続される第２の電気機械（４０）を包含することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の駆動アレンジメント。
【請求項６】
前記第２の電気機械（４０）が、前記第１の電気機械（３２）の前記ステータを担持するホルダと同一のホルダ（４６）上に固定されるステータを包含することを特徴とする、請求項５に記載の駆動アレンジメント。
【請求項７】
前記第１の構成要素の前記剛体のアッセンブリが、前記エンジンの出力シャフト（４４）の延長として直接取り付けられることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の駆動アレンジメント。
【請求項８】
前記第２の構成要素に、前記周転円ギア（１６）の前記軸（Ａ１）周りの前記第２の構成要素の回転をロックするべくコントロール可能な機械的ロック（３８）が備えられることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の駆動アレンジメント。
【請求項９】
前記機械的ロック（３８）が、前記第２の構成要素を、前記第１の電気機械（３２）の前記ステータが固定される前記ホルダ（４６）に対してロックすることを特徴とする、請求項８に記載の駆動アレンジメント。
【請求項１０】
前記遊星キャリア（２２）が少なくとも１つの放射状の延長部（２２Ｒ）を有し、遊星キャリア（２２）が少なくとも１つの遊星ギア（２４）を担持すること、前記中心ギア（１８）およびリング・ギア（２０）が回転において前記遊星キャリアに関して、それぞれの厳密なピボット部分（１８Ａ，２０Ｂ）を通じて案内されること、および前記中心ギアの前記厳密なピボット部分および前記リング・ギアの前記厳密なピボット部分が、それぞれ、実質的に、軸に関して前記遊星キャリアの前記放射状の延長部（２２Ｒ）の一方の側および他方の側に配置されることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の駆動アレンジメント。
【請求項１１】
前記剛体のアッセンブリが軸（Ａ１）に沿って延びるシャフトの形式の部品を包含し、それの上に、厳密なピボット接続の形で前記駆動アッセンブリのほかのすべての構成要素を直接もしくは間接的に支持するためのピボット接続部分が形成されることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の駆動アレンジメント。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの補助装置がエンジンの冷却ファン（１４）を包含することを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の駆動アレンジメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン・ブロックおよび回転出力部材を有する内燃エンジンの少なくとも１つの補助装置のための駆動アレンジメントに関し、それにおいて駆動アレンジメントは、中心ギア、リング・ギア、および遊星キャリアからなる３つの主要構成要素を有する周転円ギアを包含し、さらにそれにおいて、
−第１の構成要素が、エンジンの回転出力部材に接続されることになり、
−第２の構成要素が、ステータも有している第１の電気機械のロータに接続されることになり、
−第３の構成要素が、前記少なくとも１つの補助装置に接続されることになる。
【背景技術】
【０００２】
その種の駆動アレンジメントは、特に、乗り物にマウントされるエンジン設備のために使用することが可能であり、それにおいてはエンジンが乗り物の牽引エンジンになるが、定置エンジン設備のためにも使用することが可能である。特許文献１は、上記のタイプの駆動アレンジメントを開示している。その種のアレンジメントは、牽引エンジンの速度とは無関係に補助装置の速度を適合させることを可能にするために非常に有用である。実際のところ以前の駆動アレンジメントにおいては、殆どの場合に補機が、定速度比トランスミッションを通じてエンジンによって直接駆動されるものであった。したがって、補助装置の速度はエンジンの速度を追随することになる。残念ながら、多くの場合においては、補助装置の最適速度プロファイルとエンジンの最適速度プロファイルの間に直接的な結び付きがない。基本的に乗り物においては、エンジン速度が乗り物の速度とリンクされる。したがって、乗り物が高速で走っているときには、エンジンもまた比較的高速で動作している。これに対して、その時点において補機を高速で駆動する必要がないことがある。たとえば、乗り物の速度が高いとき、殆どの場合においては単純に乗り物の速度に起因する空気流がエンジンに必要な冷却を達成するために充分となることから、エンジンの冷却ファンを動作させる必要がない。同様に、搭載された補機に対して電気を引渡すオルタネータは、ヘッドライト、曇り除去ヒータ、ウインドシールド・ワイパといった主要な電気消費デバイスが同時に動作していない場合には、必ずしもそれの全パワーを引渡す必要がない。当然のことながら、エンジン速度は、ギアボックスのギアのいずれが係合されているかということにも関係するが、多くの場合にそれは、補助装置側の必要性との直接的な結び付きをまったく有していない。したがって、多くの場合においては、エンジンによる補助装置の直接駆動を伴う以前のシステムは、補助装置が正しい速度で駆動されないことから、パワー損失を生じる傾向を有している。その逆に、エンジンの速度が低い低速での運転の間に充分な性能を引渡すべく、しばしば補助装置を過剰設計する必要がある。したがって、特許文献１にあるとおりの駆動システムは、エンジンの瞬時的な動作速度に関わらず、より適切な速度において補助装置を動作させることを可能にするという大きな利点を有する。しかしながら特許文献１にあるとおりの駆動システムは、それの部品の数という点において極めて複雑である。また、このシステムのいくつかの部品は、それらがギア装置を介して協働することから整列される必要があるが、適正な整列が保証されるように異なる静止部品上にマウントされ、システムが適正に動作するために非常に厳格な寸法的要件が必要となる。
【０００３】
特許文献２は、類似のタイプの駆動アレンジメントを開示している。この駆動アレンジメントは、ポンプの駆動専用である。駆動アレンジメントの設計は、その種のポンプがそれのケーシングを通じてエンジンに堅固に固定されているという事実に対して適合されている。したがって、この駆動アレンジメントは、ポンプのケーシング周りに構築される。これについても同様に、システムの多くの部品が適正に整列するためには、非常に厳格な寸法的要件が必須になると見られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００２０８８７号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２１４６３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の先行技術を鑑みれば、上で述べたタイプの駆動システムであって、より単純な態様で具体化することが可能な構造を伴った駆動システムの必要性が残されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的の観点から、上で述べたタイプの駆動システムであって、エンジンの回転出力部材に接続されることになる前記第１の構成要素が、エンジン・ブロック上において、厳密なピボット接続によって回転に関して案内されており、かつそれがほかの２つの構成要素を支持する剛体のアッセンブリを包含すること、第１の電気機械のステータがホルダ上に固定されており、前記ホルダが、前記第１の構成要素の剛体のアッセンブリ上において直接もしくは間接的に、厳密なピボット接続によって回転に関して案内されていること、および第１の構成要素が、エンジン・ブロック上において、ホルダとは回転に関して独立に案内されていることを特徴とする駆動システムが提案されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】冷却ファン等の補助装置を駆動するための駆動アレンジメントの取り付けを図解した略図である。
【図２】本発明による駆動アレンジメントの実施態様の、アレンジメントの主軸より上方の上半分だけを非常に概略的に示した断面図である。
【図３】本発明による駆動アレンジメントの実施態様の、アレンジメントの主軸より上方の上半分だけを非常に概略的に示した断面図である。
【図４】本発明による駆動アレンジメントの実施態様の、アレンジメントの主軸より上方の上半分だけを非常に概略的に示した断面図である。
【図５】本発明による駆動アレンジメントの実施態様の、アレンジメントの主軸より上方の上半分だけを非常に概略的に示した断面図である。
【図６】本発明による駆動アレンジメントの実施態様の、アレンジメントの主軸より上方の上半分だけを非常に概略的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１には、たとえば乗り物に搭載される形でマウントすることが可能な設備１０が示されている。この設備は、主エンジンまたは牽引エンジン１２を包含し、殆どの場合においてはそれがディーゼル・エンジン等の内燃エンジンになる。牽引エンジンは、乗り物のための機械的動力の主要ソースであり、それによって乗り物を駆動する動力が、図示されていない適切なトランスミッションを通じて提供される。トランスミッションは、機械的なもの、液圧的なもの、電気的なもの、あるいはこれらの組み合わせ等々とすることが可能である。この設備は、少なくとも１つの補助装置を包含し、ここに開示されている例においてはそれが、機械的に駆動される必要があるエンジン１２のための冷却ファン１４であり、取り付けられた状態では、少なくとも部分的にエンジン１２によって機械的に駆動されることになる。当然のことながら、空気圧縮器、液圧ポンプといったそのほかの補助装置をこの種の駆動アレンジメントによって駆動することも可能である。本発明によれば、補助装置１４が、中心ギア１８、リング・ギア２０、および遊星キャリア２２からなる３つの主要構成要素を有する周転円ギア１６を通じてエンジン１２によって駆動され、これらの構成要素は、軸Ａ１に関して同軸であり、それぞれ３つの入力／出力結合のうちの１つと関連付けされている。中心ギア、リング・ギア、およびキャリアは、それらの共通軸周りに互いに回転可能であり、キャリアは、中心ギア１８およびリング・ギア２０の両方と噛合っている回転可能な遊星ギア２４を担持している。この種のギアにおいては、入力／出力のうちの１つの速度がほかの２つの入力／出力の速度の線形の組み合わせとなるような形で３つの入力／出力の速度が互いにリンクされる。図１に表わされているとおり、周転円ギア１６の第１の構成要素は、第１の結合２６を通じて牽引エンジン１２に、より厳密にはエンジンの回転出力部材に接続されることになり、第２の構成要素は、第２の結合２８を通じて第１の電気機械３２に接続されることになり、第３の構成要素は、第３の結合３０を通じて補助装置１４に接続されることになる。
【０００９】
それぞれの場合において、これらの結合を、それぞれエンジン、電気機械、および補助装置から、およびそれらへの周転円ギアの回転運動の伝達を行なうことができる任意タイプの伝達デバイスとすることが可能である。その種の結合は、たとえば、シャフト、および／またはギア・トランスミッション、および／またはプーリー・トランスミッション等を含むことができる。これらの結合は、構成要素とエンジン、電気機械、および補助装置それぞれの間における固定速度比、または段階的に変更可能速度比、もしくは連続的に変更可能な速度比を確保することが可能である。
【００１０】
第１の電気機械３２は、好ましくは反転可能な電気モータ／発電機等であり、たとえば電子パワー・コントロール・ユニット３６を通じて、駆動アレンジメント専用とすること、あるいは乗り物のほかの要素と好ましく共有されるものとすることができる電気回路網３４に接続される。電気回路網３４は、バッテリ等の電気エネルギ蓄積システムを含むことができる。第１の電気機械は、ロータ３２Ｒおよびステータ３２Ｓを包含する。
【００１１】
この種の駆動アレンジメントの主要な目的は、エンジン１２と補助装置１４の間においてそれが、ある種の連続可変比率の伝達を形成し、それの比が第１の電気機械３２の速度をコントロールすることによってコントロール可能であるという点において周知である。
【００１２】
より詳細については後述するが、この駆動アレンジメントは、さらに、第１の電気機械３２に接続されている第２の構成要素を、周転円ギア１６の軸周りの周転円ギアの前記第２の構成要素の回転が妨げられるようにロックするための機械的ロック３８を包含できる。第２の構成要素がロックされているとき、この駆動アレンジメントは、エンジン１２と補助装置１４の間における固定比率の伝達を形成し、それにおいては、当該比率が周転円ギア１６のそれぞれの構成要素のジオメトリによって単純に決定される。その種の比率が、エンジンおよび補助装置両方の最適動作速度にとって満足のいくものであるとき、機械的ロックをロックすることが、駆動アレンジメント内のあらゆる電気的損失を回避する。
【００１３】
また、ロータが補助装置１４および第３の構成要素の両方に接続された第２の電気機械４０を提供することもできる。第２の電気機械は、この場合に好ましくは、電子パワー・コントロール・ユニットを通じて電気回路網３４と電気的に接続される。第２の電気機械は、好ましくは可逆とし、いくつかの用途を有することができるが、もっとも重要なことは、第１の電気機械がモータとして使用されているときに発電機として使用可能なこと、およびその逆の使用が可能なことであり、それによって駆動アレンジメントが一方または他の方向において電気回路網と電気的エネルギの交換する必要性を最小化する。
【００１４】
次に、図２との関連において本発明の第１の実施態様を説明する。この例においては、エンジン１２に接続される第１の構成要素がキャリア２２であり、第１の電気機械３２に接続される第２の構成要素がリング・ギア２０であり、補助装置１４に接続される第３の構成要素が中心ギア１８である。
【００１５】
第１の構成要素は、剛体のアッセンブリを包含し、以下において明らかになるとおり、周転円ギア１６の残り２つの構成要素を支持する。剛体のアッセンブリは、放射状部分２２Ｒを有し、それが軸Ａ１から外に放射状に延びている。放射状部分２２Ｒは、軸Ａ１と平行な少なくとも１つの遊星ピンを保持しており、それの上において遊星ギア２４が、ピンの軸Ａｐ１周りに回転可能にマウントされる。好ましくは、周転円ギア１６がいくつかの、たとえば３つの遊星ギア２４を有し、したがって放射状部分２２Ｒは、軸Ａ１周囲にいくつかの角度的に分配されたピンを軸Ａ１と平行に保持し、各ピンが１つの遊星ギアを支持することができる。剛体のアッセンブリは、さらに軸部分２２Ａを包含し、それが軸Ａ１に沿って近位端と遠位端の間に延びている。剛体のアッセンブリの軸部分２２Ａは、厳密なピボット接続で駆動アッセンブリ内のほかのすべての構成要素を直接または間接的に支持するためのピボット接続部分を上に形成することが可能なシャフトの形式である。この明細書において、近位は、軸に沿ってエンジン・ブロックに近づく方向、すなわち図面上において右に向かっていることを意味し、遠位は、エンジン・ブロックから離れていく方向、すなわち図面上において左に向かっていることを意味する。剛体のアッセンブリの放射状部分および軸部分は、１つの部品として形成してもよく、あるいは図２に示されているとおりに互いの間に実質的な移動の自由度をまったく伴わずに堅固に接続されるいくつかの部品として形成し、それによって剛体のエンティティを形成してもよい。この第１の実施態様においては、ピンおよびそれらが支える遊星ギアが遊星キャリア構成要素の放射状部分２２Ａの遠位側に配置される。
【００１６】
この第１の構成要素は、エンジンの回転出力部材に接続されることになるが、エンジン・ブロック上において厳密なピボット接続によって回転に関して案内されている。この厳密なピボット接続は、接続が移動の自由度を１つだけ、すなわち周転円ギア１６の軸Ａ１周りの回転だけを認めることを意味する。好ましい実施態様においては、第１の構成要素が、エンジンのクランク・シャフト上に直接もしくは間接的に堅固にマウントされ、クランク・シャフトは、実際、回転に関してエンジン・ブロック上において厳密なピボット接続によって案内されている。
【００１７】
図２の実施態様においては、剛体のアッセンブリの軸部分２２Ａの近位端が、放射状のフランジ部分２２Ｆを呈し、それを通じて剛体のアッセンブリが、たとえば一連のねじによって、プーリー４２の前面に固定されている。プーリー４２は、エンジンのクランク・シャフト４４の前端にマウントされ、ベルトを通じてほかの補機を駆動するために使用されるプーリーとして理解することが可能である。したがって、この例においては、剛体のアッセンブリがプーリー４２を通じて軸部分２２Ａの近位端によってエンジンのクランク・シャフト上に直接マウントされると考えることができる。言換えると、第１の構成要素の剛体のアッセンブリは、エンジンの出力シャフトに、それの延長として取り付けられる。したがって、周転円ギア１６の軸でもある剛体のアッセンブリの軸Ａ１は、エンジンのクランク・シャフトの軸と同軸であり、そのことから、エンジンのクランク・シャフトが第１の構成要素の回転を直接駆動することが充分に理解される。別の実施態様においては、別の位置において剛体のアッセンブリをエンジン・ブロック上にマウントすることが可能である。たとえば、従来的に厳密なピボット接続によってエンジン・ブロックの前面上にマウントされているタイミング・ギアの１つに剛体のアッセンブリをマウントすることができる。その種の場合においては、第１の構成要素の軸Ａ１が、エンジンのクランク・シャフトの軸とは別物になり、第１の構成要素が、それがマウントされるタイミング・ギアと同じ速度で駆動されることになる。さらに別の実施態様においては、専用の厳密なピボット接続を通じて剛体のアッセンブリをエンジン・ブロック上にマウントすることができる。その種の場合においては、タイミング・ギア・セットに匹敵する縦続ギア・セットによって、またはプーリー伝達装置によってそれを駆動することが可能である。いずれの場合においても、第１の構成要素がエンジンのクランク・シャフトによって直接駆動されるか、またはそのほかのエンジン回転出力部材、たとえばカム・シャフト等またはそのほかの動力伝達装置によって間接的に駆動されるかのいずれかとなる。
【００１８】
上で述べたとおり、周転円ギアの残り２つの構成要素は、第１の構成要素の部分である剛体のアッセンブリによって支持されている。好ましくは、第２および第３の主要構成要素が、単一の剛体のエンティティ上の厳密なピボット接続を通じて前記第１の構成要素の剛体のアッセンブリ上に直接もしくは間接的にそれぞれマウントされる。
【００１９】
図２の例においては、リング構成要素２０が、円筒状ギア装置部分２０Ａを有し、それが遊星ギアと係合するための内歯ギア、および円筒状ギア装置部分から軸に沿って近位方向にオフセットされた管として形成され、かつ放射状接続部分によってギア装置部分と接続されるピボット部分２０Ｂを有していることがわかる。円筒状ギア装置部分２０Ａは、遊星キャリアの放射状部分２２Ｒおよび遊星ギア２４を囲い込む。リング構成要素のピボット部分２０Ｂは、２つのボール・ベアリングによって、放射状部分２２Ｒから軸に沿って近位端に向かって延びる剛体のアッセンブリの軸部分２２Ａの対応するピボット接続部分上にマウントされる。中心構成要素１８もまた管状ピボット部分１８Ａを有し、それが２つのボール・ベアリングによって、放射状部分２２Ｒから遠位端に向かって軸方向に延びる剛体のアッセンブリの軸部分２２Ａの対応するピボット接続部分上にマウントされる。中心構成要素のピボット部分１８Ａは、それの近位端の外側表面上に遊星ギア２４と係合するための中心ギアの歯を有している。中心構成要素のピボット部分１８Ａは、それの遠位端に、ファン・ブレードをマウントすることが可能な結合部３０として働く放射状の部分を有する。
【００２０】
別の特徴によれば、第１の電気機械３２のステータ３２Ｓがホルダ４６上に固定されており、前記ホルダは、厳密なピボット接続によって前記第１の構成要素の剛体のアッセンブリ上において回転に関して直接もしくは間接的に案内されている。
【００２１】
図２の実施態様によれば、ホルダ４６が、実際のところ、第３の構成要素のピボット部分１８Ａ、すなわち上で述べたとおり、この場合における中心構成要素の外側表面上に、２つのボール・ベアリングを通じて回転に関して案内されている。したがって、この場合においては、ホルダ４６が第１の構成要素の剛体のアッセンブリ上に間接的に案内されているが、当該ホルダが単一の剛体のエンティティ上に厳密なピボット接続を通じてマウントされており、この場合においてはそれが第３の構成要素であり、それ自体、単一の剛体のエンティティ、すなわちこの場合における第１の構成要素２２の剛体のアッセンブリ上に厳密なピボット接続を通じてマウントされていることは、ここで言及するに値するであろう。したがって、各要素は単一の剛体のエンティティの上にマウントされており、製造という点において、これらすべての要素の適正な軸整列を確保することが極めて容易である。この特徴は、図２から理解できるとおり、第１の電気機械のロータ３２Ｒがリング構成要素の円筒状ギア装置部分２０Ａの外側表面上にマウントされることから有利である。したがって、上記の特徴は、厳格に過ぎる製造上の制約を課することなく、電気機械３２のステータに関するロータの適正な同軸位置の確保を可能にする。これもまた言及するに値することであるが、この、周転円ギアの別の構成要素を通じた剛体のアッセンブリ上におけるホルダ４６の間接マウントにおいては、当該別の構成要素上におけるホルダのピボット部分が、軸に沿って、剛体のアッセンブリ上において実質的に当該別の構成要素のピボット部分とともに、かつそれの周囲に配置される。したがって、２つのピボット部分が軸方向にオフセットされていないことから、このことがより堅固かつ稠密であることをこの間接マウントに提供する。
【００２２】
これらの結果として、剛体のアッセンブリを包含する第１の構成要素、すなわちこの場合の遊星キャリア構成要素２２が、ホルダとは回転に関して独立に、エンジン・ブロック上において案内される。言換えると、第１の構成要素のアクスルの位置が、ホルダに対するそれの接続によってではなく、エンジン・ブロック上におけるそれのピボット接続によって主として決定される。これとは対照的に、ステータを保持するホルダ４６は、それのアクスルの位置に至っては直接エンジン・ブロックに対して接続されず、むしろ密接に第１の構成要素と接続され、その結果それのアクスルの位置が密接に第１の構成要素の位置に接続される。このことは、第１の電気機械のロータとステータの間において要求される軸方向整列を容易にする。
【００２３】
そのとおりではあるが、それにもかかわらず、ホルダは、主軸Ａ１周りの回転においてロックされる必要がある。好ましくはこれが、直接もしくは間接的にエンジン・ブロックに、またはそのほかの任意の静止部分に接続されるリンクまたは係留４８によって達成される。他方においては、好ましくはこのリンク接続が、主アクスルＡ１に対して垂直なすべての方向におけるホルダの位置の規定について、エンジン・ブロックに対するホルダの直接もしくは間接的なピボット接続より堅固でなく構成される。言換えると、主軸Ａ１周りのエンジン・ブロックに関するステータ３２Ｓの角度位置は、リンク４８によって固定されるが、エンジン・ブロックに関するステータ３２Ｓのアクスルの位置は、独立してホルダ４６のピボット接続を通じて規定される。リンク４８は、ロッドの形式とすることが可能であるが、電気機械のステータに対してどのような方向のトルクが印加される場合であってもいずれか１つに張力が掛かるような方法で向きが設定された２本のケーブルによって形成することも可能である。
【００２４】
ここに示されている実施態様においては、ホルダ４６が、それを第１の構成要素の剛体のアッセンブリ上に間接的にマウントするピボット接続部分を形成する内側管状部分４６Ａ、第１の電気機械のステータ３２Ｓを保持する外側管状部分４６Ｂ、およびこれら２つの管状部分の間に延びる放射状部分４６Ｃを呈する。好ましくは、外側管状部分が放射状部分４６Ｃから近位端に向かって軸方向に延びて内部容積を規定し、それが、第１の電気機械３２のロータを保持しているリング構成要素の円筒状ギア装置部分を囲い込み、それ自体もまた、遊星ギア２４および遊星キャリア２２の放射状部分２２Ｒを囲い込む。それによって、第１の電気機械が遊星ギア２４と同心で配され、かつ遊星キャリア２２の放射状部分２２Ｒと同心で配され、軸方向の稠密なアレンジメントを助ける。他方においては、内側管状部分４６Ａが、放射状部分４６Ｃから遠位端に向かって延びる。
【００２５】
上で述べたように、駆動アレンジメントが第２の電気機械４０も包含する場合においては、それのステータ４０Ｓが、第１の電気機械３２のステータ３２Ｓを担持しているホルダ４６と同じホルダ上に固定されるものとして備えると有利となることがある。
【００２６】
図２の実施態様においては、ホルダの外側管状部分４６Ｂが、第２の電気機械４０のステータ４０Ｓを保持するための放射状部分から遠位端に向かう延長部も有することが理解できる。第２の電気機械４０は、第３の構成要素、すなわち剛体のアッセンブリ上の第３の構成要素上のホルダのピボット部分周りに同心で好ましく配され、軸方向にオフセットされていない。他方においては、２つのステータ３２Ｓおよび４０Ｓがホルダの放射状部分４６Ｃの、軸に関してそれぞれの側に配置される。また、これら２つのステータは、たとえば同一の直径とすることができる。結局のところ２つの電気機械３２、４０を合同とすることが可能である。第２の電気機械４０のロータ４０Ｒは、中心構成要素１８の放射状フランジ３０から軸に沿って近位方向に突出する環状のバルジ上にマウントされる。この第２のロータ４０Ｒは、ホルダ４６の外側および内側の管状部分の間において決定される空間内に受入れられる。
【００２７】
図２に示されている例においては、機械的ロック３８がホルダ４６の外側管状部分４６Ｂと、第１の電気機械３２が接続されており第２の構成要素がリングであることから、リング２０の円筒状ギア装置部分２０Ａの間に配されている。たとえばそれは、摩擦ブレーキとして、またはドッグ・クラッチとして構成され、ホルダの放射状部分４６Ｃと第１の電気機械３２の間に軸に沿って配置することが可能である。
【００２８】
図３には、本発明による駆動アレンジメントの第２の実施態様が示されている。容易に明らかになるであろうが、図２を参照して説明済みの要素の多くがこの第２の実施態様についても有効であり、ここではそれらの説明を繰り返さない。以下においては、２つの実施態様の間における主要な相違だけに焦点を当てる。類似の要素には同一の名前を付与し、同一の参照番号に２００の増分を加算するよって示すことにする。
【００２９】
この第２の実施態様においては、第１の電気機械に接続される第２の構成要素が中心ホイール２１８であり、一方、補助装置はリング２２０に接続され、したがって、それは、周転円ギアの第３の構成要素であると言うことができる。エンジンに接続される第１の構成要素は、第１の実施態様の場合と同じく遊星キャリア２２２であり、構造的に第１の実施態様におけるそれと非常に類似している。唯一の違いは、ピンおよびそれらが支持する遊星ギア２２４が剛体のアッセンブリの放射状部分２２２Ｒの近位側に配置されていることである。これら２つの実施態様の間における主要な構造的相違は、中心構成要素２１８が軸に沿って遊星ギア２２４の平面から近位側の方向に延びている一方、リング２２０が軸に沿って遊星ギア２２４の平面から遠位側の方向に延びていることにある。
【００３０】
中心構成要素２１８は、内側管状部分２１８Ａを有し、それによって当該構成要素が、２つのボール・ベアリングを通じて剛体のアッセンブリの軸部分２２２Ａ上にマウントされ、厳密なピボット接続が形成されている。内側管状部分２１８Ａは、それの遠位端において中心ギアの歯を担持し、それの近位端において、内側管状部分２１８Ａを第１の電気機械のロータ２３２Ｒおよび機械的ロック２３８を担持する外側管状部分２１８Ｂに接続する放射状フランジ２１８Ｃを担持する。外側管状部分２１８Ｂは、放射状の部分２１８Ｃから軸に沿って遠位方向に延びている。
【００３１】
リング２２０は、管状部分２２０Ａを有し、それによって当該構成要素が、２つのボール・ベアリングを通じて剛体のアッセンブリの軸部分２２２Ａの遠位端上にマウントされ、厳密なピボット接続が形成されている。リング構成要素２２０のピボット部分は、それの近位端に、ファン・ブレードをマウントすることが可能な結合部２３０として働く放射状の部分を有する。第２の電気機械２４０のロータ２４０Ｒは、リング構成要素の放射状フランジ２３０から軸に沿って近位方向に突出する環状のバルジ上にマウントされる。この環状のバルジはまた、それの内部表面上にリング・ギアの歯も担持している。
【００３２】
ホルダ２４６は、それの内側管状部分２４６Ａがそれの放射状部分２４６Ｃから軸に沿って近位方向に延びていること、および厳密なピボット接続によって中心構成要素のピボット部分２１８Ａ上にそれがマウントされていることだけが異なる。
【００３３】
この実施態様においては、第２の電気機械４０が、遊星ギア２２４および遊星キャリア２２２の放射状部分２２２Ｒと同心で配されていることがわかる。
【００３４】
第１の実施態様と比較したとき、第２の実施態様は、比較的低速の補助装置を駆動する場合、および／または比較的高速の第１の電気機械を使用して補助装置の速度をコントロールする場合に好ましいことがある。
【００３５】
図４には、本発明による駆動アレンジメントの第３の実施態様が示されている。容易に明らかになるであろうが、図２を参照して説明済みの要素の多くがこの第３の実施態様についても有効であり、ここではそれらの説明を繰り返さない。以下においては、２つの実施態様の間における主要な相違だけに焦点を当てる。類似の要素には同一の名前を付与し、同一の参照番号に３００の増分を加算するよって示すことにする。
【００３６】
この第３の実施態様においては、エンジンに接続されている周転円駆動装置の第１の構成要素が中心構成要素３１８である。第１の電気機械３３２のロータ３３２Ｒに接続されている第２の構成要素は、リング構成要素３２０であり、一方、補助装置に接続されているキャリア３２２は、第３の構成要素である。
【００３７】
中心構成要素３１８は、本質的に、第１の実施態様の軸部分２２Ａに類似した剛体のアッセンブリ、すなわち、軸に沿って延びるピボット接続部分を有するシャフト部分の形式のアッセンブリであるが、それにおいては放射状部分２２Ｒが中心ギアの歯によって置換えられている。
【００３８】
リング構成要素３２０は、本質的に第１の実施態様のそれと類似である。これは、遊星ギアと係合するための内歯ギア、および軸に沿って円筒状ギア装置部分から近位方向にオフセットされた管として形成され、かつ放射状接続部分３２０Ｃによってギア装置部分に接続されるピボット部分３２０Ｂを有している円筒状ギア装置部分３２０Ａを有する。円筒状ギア装置部分３２０Ａは、遊星ギア２４を囲い込む。リング構成要素のピボット部分３２０Ｂは、２つのボール・ベアリングによって、軸に沿って中心ギアの歯から近位端に向かって延びる剛体のアッセンブリのシャフト部分の対応するピボット接続部分上にマウントされる。
【００３９】
遊星キャリア構成要素３２２は、２つのボール・ベアリングを通じて剛体のアッセンブリのシャフト部分の遠位端上にそれをマウントし、厳密なピボット接続を形成する管状部分３２２Ａを呈する。キャリア構成要素３２２のピボット部分３２２Ａは、それの近位端に、軸Ａ１から放射状に延び、かつ少なくとも１つの、軸Ａ１に平行なピンを保持する放射状部分３２２Ｃを有し、当該ピンの軸Ａｐ１周りに遊星ギア３２４が回転可能にマウントされている。ピンは、放射状部分３２２Ｃから近位方向に延びており、その結果、遊星ギア３２４がキャリア３２２の近位側に配置される。放射状部分３２２Ｃの外側周縁から軸に沿って遠位方向に外側管状部分３２２Ｂが延びており、第２の電気機械のロータ３４０Ｒを保持している。外側管状部分３２２Ｃの遠位の縁からさらに、ファン・ブレードをマウントすることが可能な結合部３３０として働く放射状の部分が延びている。
【００４０】
ホルダは、ピボット接続部分を形成する内側管状部分３４６Ａを呈し、それによってホルダが、２つのボール・ベアリングを介してリング構成要素のピボット部分３２０Ｂ上にマウントされ、したがって、第１の構成要素の剛体のアッセンブリ上に間接的にマウントされる。またホルダは、第１の電気機械のステータ３３２Ｓを保持するとともに第２の電気機械のステータ３４０Ｓも保持する外側管状部分３４６Ｂ、およびピボット部分３４６Ａの遠位端からこれら２つの管状部分の間に延びる放射状部分３４６Ｃも包含する。これら２つの管状部分３４６Ａ、３４６Ｂは、本質的に軸に関して放射状部分３４６Ｃのそれぞれの側にオフセットされており、その結果、２つのステータ３３２Ｓおよび３４０Ｓがともに、軸に沿ってホルダの放射状部分３４６Ｃの同一の側に配置される。
【００４１】
図５には、本発明による駆動アレンジメントの第４の実施態様が示されている。容易に明らかになるであろうが、図２を参照して説明済みの要素の多くがこの第４の実施態様についても有効であり、ここではそれらの説明を繰り返さない。以下においては、２つの実施態様の間における主要な相違だけに焦点を当てる。類似の要素には同一の名前を付与し、同一の参照番号に４００の増分を加算するよって示すことにする。
【００４２】
この第４の実施態様においては、第３の実施態様と同様に、エンジンに接続されている周転円駆動装置の第１の構成要素が中心構成要素４１８である。第１の電気機械４３２のロータ４３２Ｒに接続されている第２の構成要素は、リング構成要素４２０であり、一方、補助装置に接続されているキャリア４２２は、第３の構成要素である。
【００４３】
第１の実施態様と比較すると、リング構成要素４２０が同一の構造を有し、かつホルダ４４６が同一の構造を有し、しかも第３の構成要素のピボット接続の上にマウントされており、唯一の相違は、この場合における第３の構成要素が遊星キャリア構成要素４２２になるということである。このキャリア構成要素４２２は、それが、それのピボット部分４２２Ａの近位端において中心ギアの歯ではなく遊星ピンを保持するための放射状部分４２２Ｃを有する点が異なることを除けば、本質的に第１の実施態様の中心構成要素と同一の構造を有している。中心構成要素４１８は、前述した第３の実施態様のそれと同じである。
【００４４】
図６には、本発明による駆動アレンジメントの第５の実施態様が示されている。容易に明らかになるであろうが、図２を参照して説明済みの要素の多くがこの第５の実施態様についても有効であり、ここではそれらの説明を繰り返さない。以下においては、２つの実施態様の間における主要な相違だけに焦点を当てる。類似の要素には同一の名前を付与し、同一の参照番号に５００の増分を加算するよって示すことにする。
【００４５】
この第５の実施態様においては、エンジンに接続されている周転円駆動装置の第１の構成要素が中心構成要素５１８である。第１の電気機械５３２のロータ５３２Ｒに接続されている第２の構成要素は、キャリア構成要素５２２であり、一方、補助装置に接続されているリング５２０は、第３の構成要素である。
【００４６】
中心構成要素５１８は、第３および第４の実施態様のそれと類似であり、リング構成要素５２０は、第２の実施態様のそれと類似である。キャリア５２２は、ピボット接続部分を形成する内側管状部分５２２Ａを有し、それによってそれが、中心構成要素５１８のシャフト部分の上にマウントされる。ピボット部分５２２Ａの遠位端から放射状部分５２２Ｃが軸Ａ１から離れる方向に延びており、遊星ギアを支持する遊星ピンを保持している。遊星ピンは、放射状部分５２２Ｃから遠位方向に延びている。放射状部分５２２Ｃの外側周縁から軸に沿って近位方向に外側管状部分５２２Ｂが延びており、第１の電気機械５３２のロータ５３２Ｒをはじめ、機械的ロック５３８を保持している。ホルダ５４６は、本質的に第３の実施態様におけるそれと同じであるが、それのピボット部分５４６Ａがキャリアのピボット部分５２２Ａ上にマウントされている点が異なる。
【００４７】
これまでに述べたすべての実施態様においては、ホルダが、第１の構成要素の上に間接的にのみマウントされ、事実上、ほかの２つの構成要素のうちの１つの上に直接マウントされている。この設備は、軸方向の稠密性に有利である。それにもかかわらず、いくつかの応用においては、剛体のアッセンブリ上にホルダが直接マウントされると好ましいことがある。また、上記の実施態様のすべてにおいては、第２および第３の構成要素のいずれもが剛体のアッセンブリ上に直接マウントされているが、いくつかの応用においては、少なくとも１つの構成要素が、厳密なピボット接続によってホルダ上に、またはそのほかの構成要素上にマウントされ、それによって剛体のアッセンブリ上に間接的にマウントされると好ましいことがある。
【００４８】
上で述べた駆動アレンジメントは、先行技術を超える多くの利点を有する。前述した特許文献１の中で述べられているシステムと比較するとこれは二重遊星システムを回避し、設計においてこれの部品が比較的単純であり、したがって製造が容易であり、かつ組立てが容易である。また、電気機械の一体化が容易に行なわれ、標準の機械が使用可能であることも認識できる。これらの電気機械のステータの冷却は、特に、図上に示されているとおり、冷却リブ５０がホルダ４６の外側表面上に備えられる場合には容易に達成することが可能である。
【００４９】
また両方の電気機械が、システムの出力、すなわち例における第３の結合部３０に関して同一の側に置かれることについても特に注目することができる。このことは、電気機械のステータへの電気ケーブルの配線のために重要となることがあり、またこれは、第３の結合が、たとえばエンジンにマウントされるオルタネータへのケーブルの配線の障害とならないことを意味する。これらのケーブルは、たとえば、リンク・ロッド４８に取り付けることができる。それが可能でなかった場合には、たとえばファンの周りのケーブルの配線が問題となる可能性があり、あるいはより高価な解決策を少なくとも必要とすることになるであろう。
【００５０】
以上の実施態様においては、２つの部品の間における厳密なピボット接続が２つのボール・ベアリングの使用によって代表されているが、これは、その種のアレンジメントが厳密なピボット接続に典型的であること、および単一のピボット接続を通じた接続が、一般に、軸に対して垂直に回転する２つの部品を適正に、かつ堅固に接続し得ないことから機械的な意味においてボール・タイプの接続と見なされることによる。当然のことながら、当業者は、その種のベアリングのうちの少なくとも１つをローラ・ベアリングによって、あるいはブッシングによって置換するといった、厳密なピボット接続のためのこのほかの構成を案出することが可能であろう。
【００５１】
本発明に関して用いる場合に、乗り物という用語は、人および物を輸送するための輸送用の乗り物だけでなく、掘削機、坑内運搬機、積込機等の建設機械も含む。
【符号の説明】
【００５２】
１０      設備
１２      牽引エンジン、エンジン
１４      冷却ファン、補助装置
１６      周転円ギア
１８      中心ギア、中心構成要素
１８Ａ    管状ピボット部分、ピボット部分
２０      リング・ギア、リング、リング構成要素
２０Ａ    円筒状ギア装置部分
２０Ｂ    ピボット部分
２２      遊星キャリア、キャリア
２２Ａ    軸部分
２２Ｆ    放射状のフランジ部分
２２Ｒ    放射状部分
２４      遊星ギア
２６      第１の結合
２８      第２の結合
３０      第３の結合、結合部、放射状フランジ、第３の結合部
３１      中心構成要素
３２      第１の電気機械
３２Ｒ    ロータ
３２Ｓ    ステータ
３４      電気回路網
３６      電子パワー・コントロール・ユニット
３８      機械的ロック
４０      第２の電気機械
４０Ｒ    ロータ
４０Ｓ    ステータ
４２      プーリー
４４      クランク・シャフト
４６      ホルダ
４６Ａ    内側管状部分
４６Ｂ    外側管状部分
４６Ｃ    放射状部分
４８      係留、リンク、リンク・ロッド
５０      冷却リブ
２１８    中心ホイール、中心構成要素
２１８Ａ  内側管状部分、ピボット部分
２１８Ｂ  外側管状部分
２１８Ｃ  放射状フランジ
２２０    リング
２２０Ａ  管状部分
２２２    遊星キャリア
２２２Ａ  軸部分
２２２Ｒ  放射状部分
２２４    遊星ギア
２３０    結合部、放射状フランジ
２３２Ｒ  ロータ
２３８    機械的ロック
２４０    第２の電気機械
２４６    ホルダ
２４６Ａ  内側管状部分
２４６Ｃ  放射状部分
３１８    中心構成要素
３２０    リング構成要素
３２０Ａ  円筒状ギア装置部分
３２０Ｂ  ピボット部分
３２０Ｃ  放射状接続部分
３２２    キャリア、遊星キャリア構成要素
３２２Ａ  管状部分、ピボット部分
３２２Ｂ  外側管状部分
３２２Ｃ  放射状部分
３２４    遊星ギア
３３２    第１の電気機械
３３２Ｒ  ロータ
３３２Ｓ  ステータ
３４０Ｒ  ロータ
３４０Ｓ  ステータ
３４６Ａ  内側管状部分、ピボット部分
３４６Ｂ  外側管状部分
３４６Ｃ  放射状部分
４１８    中心構成要素
４２０    リング構成要素
４２２    キャリア、キャリア構成要素、遊星キャリア構成要素
４２２Ａ  ピボット部分
４２２Ｃ  放射状部分
４３２    第１の電気機械
４３２Ｒ  ロータ
４４６    ホルダ
５１８    中心構成要素
５２０    リング
５２２    キャリア構成要素、キャリア
５２２Ａ  内側管状部分、ピボット部分
５２２Ｂ  外側管状部分
５２２Ｃ  放射状部分
５３２    第１の電気機械
５３２Ｒ  ロータ
５３８    機械的ロック
５４６    ホルダ
５４６Ａ  ピボット部分
Ａ１      軸、主軸、アクスル
Ａｐ１    軸
【図１】
0005628339.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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