(57)【要約】  入力シャフト（２）、出力シャフト（４）、および好ましくは、少なくとも３つの平行なシャフト（２，４，１２）が備わっている差動ギアセットもまた含む伝動比連続可変型の伝動装置。この装置は、第１および第２のローター（１６，３２）と第１および第２のステーター（２０，２６；３６，２６）とをそれぞれ備える第１および第２の電動モーター／発電機もまた含む。第１および第２のローター（１６，３２）はそれぞれのシャフトへ連結されている。第１および第２のステーターの電気的接続部は互いに連結されている。第１および第２のステーター間の電力の流れを制御するために制御装置（４５）が配置されている。第１ステーターの少なくとも一部分（２６）が第２ステーターの少なくとも一部分（２６）へ連結されている。一部分（２６）は、第１方向に可動であり、それによって、第１モーター／発電機の空隙を増大させるとともに第２モーター／発電機の空隙を減少させ、また、第２方向に可動であり、それによって、第１モーター／発電機の空隙を減少させるとともに第２モーター／発電機の空隙を増大させる。制御装置（４５）によって制御されるアクチュエーター（４２）が設けられ、ステーターの一部分（２６）へ連結されてそれを第１方向あるいは第２方向に選択的に移動させる。
2009544270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力シャフト、出力シャフト、第１および第２のローターと第１および第２のステーターとをそれぞれ備える第１および第２の電動モーター／発電機を有し、
前記第１および第２のローターがそれぞれのシャフトとともに回転するように連結され、前記第１および第２のステーターの電気的接続部が互いに連結されてなり、
前記第１および第２のステーター間の電力の流れを制御するように構成された制御装置を含む伝動装置であって、
前記第１ステーターの少なくとも一部分が前記第２ステーターの少なくとも一部分へ連結されていることと、
前記一部分が、第１方向に可動であり、それによって、前記第１モーター／発電機の空隙を増大させるとともに前記第２モーター／発電機の空隙を減少させ、また、第２方向に可動であり、それによって、前記第１モーター／発電機の空隙を減少させるとともに前記第２モーター／発電機の空隙を増大させることと、
前記制御装置によって制御されるアクチュエーターが設けられ、かつ、前記ステーターの前記一部分へ連結されて、前記一部分を前記第１方向あるいは前記第２方向に選択的に移動させることを特徴とする伝動比連続可変型の伝動装置。
【請求項２】
少なくとも３つの平行なシャフトを備えており、これらのシャフトの２つが前記入力シャフトおよび前記出力シャフトをそれぞれ構成し、かつ、これらのシャフトのすべてが他方のシャフトの１つによって担持された少なくとも１つの歯車に噛み合っている少なくとも１つの歯車を担持している差動ギアセットを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記２つのモーター／発電機は、半径方向磁束型のものであり、前記２つのローターは、実質的に軸方向に広がっているとともに、前記シャフトに対して平行である共通軸に関して回転するように取り付けられており、それぞれのステーターは、円錐台形状のものであり、かつ、それぞれのローターは、相補的な円錐台形状のものであり、前記２つのステーターは、互いに連結されているとともに、前記共通軸の方向に可動であるように構成されている、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
連結された前記２つのステーターは、前記相補的なローターのそれぞれが回転可能に受け入れられた反対方向に、直径が減少している円錐台空間をそれぞれ画定している、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記２つのローターは、連結された前記２つのステーターが受け入れられた反対方向に、直径が減少している円錐台空間をそれぞれ画定している、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記２つのモーター／発電機は、軸方向磁束型のものであり、前記２つのローターは、半径方向に広がっているとともに、前記シャフトに対して平行である共通軸に関して回転するように取り付けられており、前記第１ステーターは、半径方向に広がっている第１および第２の環状ステーター部材を前記第１ローターの両側部に備え、かつ、前記第２ステーターは、半径方向に広がっている第３および第４の環状ステーター部材を前記第２ローターの両側部に備え、前記第２および第３のステーター部材は、互いに連結されているとともに、前記アクチュエーターへ連結された共通のステーター部材を構成している、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記共通のステーター部材に実質的に等角度の間隔位置で作用する少なくとも３つのアクチュエーターを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記２つのローターは、永久磁石によって構成された複数の磁極をもたらし、かつ、前記ステーターの前記一部分は、それが前記第１ローターに接し、従って、前記第１ローターが前記第１ローターにおける前記永久磁石の前記ステーターの前記一部分への磁気的吸引力によってそれにロックされる第１位置と、それが前記第２ローターに接し、従って、前記第２ローターが前記第２ローターにおける前記永久磁石の前記ステーターの前記一部分への磁気的吸引力によってそれにロックされる第２位置との間で可動である、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
それぞれのステーターは、選択的に励磁することのできる電磁コイルによって作り出された複数の磁極をもたらし、かつ、前記制御装置は、ロック位置にあるときにその関連ステーターに対するそれぞれのローターの角度位置を決定し、前記磁気的ロックを解除することが要望されるときに、前記関連ステーターにおいて選択された電磁コイルを適切に励磁して、前記ローターにその磁気的ロックが解除される充分な反発力を作り出すようにプログラムされている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
それぞれのステーターは、選択的に励磁することのできる複数の電磁コイルによって作り出された複数の磁極をもたらし、かつ、前記制御装置は、ロック位置にあるときにその関連ステーターに対するそれぞれのローターの角度位置を決定し、次いで、前記関連ステーターにおいて選択された電磁コイルを適切に励磁して、前記ローターに吸引力を作り出し、それによって、前記ローターと前記ステーターとの間の磁気的吸収力を増大させる、請求項８または請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝動比連続可変型の伝動装置に関し、特に、全く自動車使用のためだけではないが、第１および第２のローターと第１および第２のステーターとをそれぞれ備える第１および第２の電動モーター／発電機、および前記第１および第２のステーター間の電力の流れを制御するように構成された制御装置を含み、前記第１および第２のローターがそれぞれのシャフトとともに回転するように連結され、前記第１および第２のステーターの電気的接続部が互いに連結されてなるような型式の伝動装置に関する。本発明は、特に、少なくとも３つの平行なシャフトを備えており、これらのシャフトの２つが前記入力シャフトおよび前記出力シャフトをそれぞれ構成し、かつ、これらのシャフトのすべてが他方のシャフトの１つによって担持された、少なくとも１つの歯車に噛み合っている少なくとも１つの歯車を担持している差動ギアセットを付加的に含むような型式の伝動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この型式の伝動装置は、自動車の主要推進装置のための伝動装置を開示する国際出願公開公報ＷＯ２００３／０４７８９７号およびＷＯ２００４／０８８１６８号と、自動車の過給機を駆動するための伝動装置を開示する国際出願公開公報ＷＯ２００４／０７２４４９号とに開示されている。例えば、さらに詳しく参照をすることができるＷＯ２００３／０４７８９７号に詳しく表されたように、この型式の伝動装置では、電動機、すなわちモーター／発電機の一方は、発電機として作用し、かつ、電力をモーターとして作用する他方の電動機へ伝達する。従って、この伝動装置によって伝動された電力の一部は機械的に伝動され、一方、典型的には全体の約３分の１までであるさらに別の変動する一部は電気的に伝動される。一方の電動機における公知の制御装置によって速度を変化させることで容易に達成することができる、２つの電動機の間で伝動された電力を変化させることは、出力の速度を入力の一定速度で変化させる結果となり、従って、伝動装置のギア比あるいは伝動比を変える結果となる。
【０００３】
従って、２つの電動機は、時間とそれぞれの電動機の速度と広範囲で変化するそれぞれの電動機によって、あるいはそれぞれの電動機へ印加されたトルクとにおける即時作動条件に左右されるが、どんな時でも、それぞれモーターおよび発電機として、あるいは、それぞれ発電機およびモーターとして作用する。しかしながら、一方の電動機の速度が高いときには、他方の電動機の速度は低く、従って、また、一方の電動機のトルクが高いときには、他方の電動機のトルクは低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動機の効率は空隙の寸法、すなわちローターとステーターとの間の距離によって変化する、ということが知られている。しかしながら、あらゆる電動機にとって最適な空隙はその作動条件によって左右され、従って、高い速度／低いトルクでは比較的大きい空隙が望ましいことと、低い速度／高いトルクでは比較的小さい空隙が望ましいこととが分かっている。前述の公報に開示された伝動装置では、２つの電動機の空隙はもちろん固定されたものであり、従って、これらの空隙の寸法は、それぞれの電動機で予想された速度およびトルクの範囲を考慮して最適な妥協値に設定されている。従って、このことは実際には、両方の電動機がたいていの時間について最適な効率よりも小さい効率で作動することを意味している。従って、本発明の目的は、その効率が公知の伝動装置に比較して改善されている前記型式の伝動装置を提供することである。
【０００５】
上で検討したように、２つの電動機の間で伝動された電力は、出力速度が変化すると変化し、また、実際には、節点と称される異なる２つの出力速度でゼロになる。このことは、電力がこれら２つの電動機の間にゼロの出力速度で伝動されたことを意味し、さらに、伝動装置が「ギア的中立性」をもたらすこと、すなわち、その出力部は入力部が回転しているときには静止できることを意味している。この装置の前記節点では、一方あるいは他方の電動機は静止しており、また、すべての電力は、電気的にではなく機械的にこの装置を介して伝動され、また、このことは電気的損失が最小であることを意味している。従って、全体の作動時間の割合ができるだけ大きい前記節点の一方あるいは他方で作動することが望ましい。これら２つの節点で、前記電動機の一方は静止しているが、それにもかかわらず、実際にはその上に実質的なトルクが存在している。このトルクに抵抗するためにはかなりの量の力が必要であり、このことは実際には、その節点における作動効率が理論的に達成されるものよりも小さいということを意味している。従って、本発明のさらに別の目的は、その全作動の比較的大きい部分について前記節点の一方で作動するように適合されているが、そのようにされるときのその効率が前述した公報に開示された伝動装置の効率よりも大きい伝動装置を提供することである。
【０００６】
前述した検討は基本的には、差動ギアセットを含む型式の伝動装置に関するものである。しかしながら、前述したすべての電気的型式の伝動装置、すなわち差動ギアセットがない伝動装置もまた知られており、また、これら２つのモーター／発電機の作動効率に関する考慮事項もまた一般的に類似している。例えばディーゼル電気機関車に使用されている、また、ある種のハイブリッド道路車両にますます使用されているそのような伝動装置には、第１モーター／発電機のローターへ連結されており、また、使用に際して内燃機関の出力シャフトへ連結される入力シャフトが備わっている。前記第１モーター／発電機の電気的ステーターの連結部は、制御装置を介して第２モーター／発電機の電気的ステーターの連結部へ連結され、そのローターは、使用の際に前記車両の駆動輪へ連結される伝動装置の出力シャフトへ連結されている。使用に際して、前記内燃機関は第１モーター／発電機を発電機として駆動する。制御装置は、例えば前記車両の加速ペダルの位置から、モーターとして作動される他方のモーター／発電機に必要な電力を決定し、その電力の量をそこへ導く。過剰な電力は、それを充電するために前記車両へ導かれ、また、必要な電力の不足分は前記車両のバッテリからもたらされる。車両を減速するときには、第２モーター／発電機が発電機的に、すなわち、その車両の動きによって駆動される発電機として、作用する。作り出される電力は、前記制御装置によって、バッテリを再び充電するためにそのバッテリへ導かれ、および／または、モーターとして作動してその出力が前記内燃機関へフィードバックされ、それによって、その燃料消費が減少される第１モーター／発電機へ導かれる。
【０００７】
従って、その車両が低い速度でかつ高い加速度で動くときには、第１モーター／発電機は、高い速度であるが比較的低いトルクで作動し、第２モーター／発電機は、比較的低い速度かつ高いトルクで作動する。しかしながら、その車両が高いが一定の速度で動くときには、第２モーター／発電機は、高い速度であるが低いトルクで作動し、第１モーター／発電機は、比較的低い速度であるが比較的高いトルクで作動する。従って、これら２つのモーター／発電機の速度およびトルク特性は、また相補的なものであり、その車両の速度および加速度の状態が変化すると、反対方向に動く。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、前述した伝動比連続可変型の伝動装置は、前記第１ステーターの少なくとも一部分が前記第２ステーターの少なくとも一部分へ連結されていることと、前記一部分が、第１方向に可動であり、それによって、前記第１モーター／発電機の空隙を増大させるとともに前記第２モーター／発電機の空隙を減少させ、また、第２方向に可動であり、それによって、前記第１モーター／発電機の空隙を減少させるとともに前記第２モーター／発電機の空隙を増大させることと、アクチュエーターが設けられ、これは、前記制御装置によって制御され、かつ、前記ステーターの前記一部分へ連結されて、それを前記第１方向あるいは前記第２方向に選択的に移動させることを特徴とする。好ましい実施例は、少なくとも３つの平行なシャフトを備えており、これらのシャフトの２つが前記入力シャフトおよび前記出力シャフトをそれぞれ構成し、かつ、これらのシャフトのすべてが他方のシャフトの１つによって担持された少なくとも１つの歯車に噛み合っている少なくとも１つの歯車を担持している差動ギアセットを含む。
【０００９】
伝動装置がすべて電気的型式のものであるときには、前記２つのモーター／発電機のローターが必然的に前記入力シャフトおよび前記出力シャフトへそれぞれ連結される、ことがわかる。しかしながら、好ましいことに伝動装置に差動ギアセットが含まれているときには、前記２つのモーター／発電機のローターは、前記シャフトの適切な任意の２つに連結することができる。
【００１０】
従って、本発明の好ましい実施例による伝動装置は、前述した公報のいずれかに開示された一般的な型のものである。これらの文書のすべてにおける伝動装置には２つのモーター／発電機が含まれており、これらにはそれぞれ、ローターおよびステーターが備わり、従って、本発明によれば、これら２つのステーターの少なくとも一部分は互いに連結され、かつ、この一部分は２つの反対方向のいずれか一方に動くことができる。モーター／発電機は、一方方向における動きによって一方のモーター／発電機の空隙が増大し、その反対方向における動きによって反対の効果がもたらされるように、構成されている。ステーターの前記一部分にはアクチュエーターが連結されていて、それを前記２つの方向の一方に選択的に動かす。このアクチュエーターは、この伝動装置の出力速度とこの伝動装置の入力シャフトへ加えられた負荷とを表す入力値が含まれているいくつかの入力値が備わっている制御装置の制御下にある。この制御装置によれば、前記モーター／発電機の速度およびそのそれぞれにおけるトルクがわかり、また、前記のように、一方のモーター／発電機における高いトルクは、他方の発電機が比較的低いトルクで稼動することを一般に意味し、一方のモーター／発電機における低いトルクは、他方の発電機が比較的高いトルクで稼動することを一般に意味している。これら２つのモーター／発電機の速度およびトルクの値に応じて、前記制御装置が前記アクチュエーターへ信号を発して、前記ステーターの前記一部分を、低いトルク／高い速度で稼動するそのモーター／発電機の前記空隙が増大するように、前記２つの方向の一方に動かし、その効率を最適値により近いものにするとともに、これによって、他方のモーター／発電機の前記空隙の減少を内在的にもたらすために、高いトルク／低い速度の下で作動のための最適値により近い値を内在的にもたらす。従って、一方のモーター／発電機についての空隙の最適化によって、２つのモーター／発電機が作動する条件についての他方のモーター／発電機の空隙の少なくとも近似最適条件もまたもたらされる。
【００１１】
前記２つのモーター／発電機は、半径方向磁束型のもの、すなわち、磁束線がそれらのローターのシャフトに対してほぼ半径方向に延びている型のものであってもよく、あるいは、磁束線が２つのローターのシャフトに対してほぼ平行に延びている軸方向磁束型のものであってもよい。２つのモーター／発電機が半径方向磁束型のものであり、それによって、２つのローターが、実質的に軸方向に延びており、かつ、伝動装置のシャフトに対して平行である共通軸に関して回転するように取り付けられているときには、それぞれのステーターは円錐台形状のものであるが好ましく、また、それぞれのローターは相補的円錐台形状のものであり、２つのローターは、端部どうしが連結されているとともに、ローターシャフトの軸の方向に動くように配置されている。２つの方向のうちの一方における連結されたステーターの動きにより、一方の空隙が増大するとともに他方の空隙が減少することが必要である、という事実によって、これら２つのステーターは反対方向へ先細にされていることが必要である。これらのステーターには、これらのローターが収容されていてもよく、また、この場合には、それぞれの相補的ローターが回転可能に受け入れられている反対方向に直径が減少するそれぞれの円錐台状空間が画定される。これに代えて、これら２つのローターには連結されたステーターが収容されていてもよく、また、この場合には、これら２つのローターには、それぞれの相補的ステーターが受け入れられている反対方向に直径が減少するそれぞれの円錐台状空間が画定される。
【００１２】
２つのモーター／発電機が軸方向磁束型のものであり、それによって、２つのローターが、半径方向に延びており、かつ、伝動装置のシャフトに対して平行である共通軸に関して回転するように取り付けられているときには、第１ステーターは、第１ローターの両側面において半径方向に延びている第１および第２の環状ステーター部材からなっているのが好ましく、また、第２ステーターは、第２ローターの両側面において半径方向に延びている第３および第４の環状ステーター部材からなっているのが好ましく、第２および第３のステーター部材は、互いに連結されているとともに、前記アクチュエーターへ連結された共通のステーター部材あるいは壁を構成している。従って、この共通のステーター壁の、ローターシャフトの共通軸に対して平行であるいずれか一方の方向における動きによって、一方のモーター／発電機の空隙が増大し、同時に他方のモーター／発電機の空隙が減少する、ということは本質的なことである。
【００１３】
前記共通のステーター部材に単一の周縁箇所で作用する単一のアクチュエーターを使用することができるが、共通のステーター壁がローターの軸に対して斜めになるという結果をもたらすおそれがあり、そのため、共通のステーター壁に実質的に等しい角度間隔の置かれた箇所で作用する少なくとも３つのアクチュエーターが設けられるのが好ましい。
【００１４】
前記２つのローターはもちろん、複数の磁極をもたらし、また、これらは永久磁石によって構成されているのが好ましい。また、前記２つのステーターの前記連結部分は、それが第１ローターに接し、従って、第１ローターが第１ローターにおける永久磁石のステーターの前記部分への磁石吸引力によってそれにロックされる第１位置と、それが第２ローターに接し、従って、第２ローターが第２ローターにおける前記ステーターの前記一部分への永久磁石の磁気的吸引力によってそれにロックされる第２位置との間で可動である、こともまた好ましい。可変空隙のある電動機を設けることは知られているが、この空隙をゼロまで減少させることは知られていないと思われる。このことが磁極を永久磁石で構成したローターでなされると、前記磁石とステーターの磁性材料との間の吸引力によって、ローターおよびステーターが互いに連結されるようになるかあるいはロックされるようになる結果をもたらし、それによって、加えられたトルクがきわめて高い値に到達しない限り、その後の相対運動は不可能である。
【００１５】
モーター／発電機のローターのいずれ一方を関連ステーターへ、すなわち、実際には２つのステーターの前記連結部分へロックするために、本発明の伝動の機能は、まったく異なった２組の環境では大きな価値を有するものである。第１に、この伝動装置が自動車のための主要推進装置として使用されると、一方あるいは他方のローターは、その自動車が静止しており、かつ、この装置が自動車を効果的に固定するときには、その関連ステーターへロックすることができる。従って、この磁気的ロッキング機能は、自動車における従来のハンドブレーキを補助するかあるいは交換するために使用することができる。第２に、差動ギアセットを含む本発明の伝動装置の作動効率を最大化することが望ましいときには、前記制御装置は、モーター／発電機の一方が静止している節点の１つが到達した時点を感知し、次いで、そのモーター／発電機のローターをその関連ステーターへロックすることができる。次に、この磁気的ロックによって、上で検討したように、モーター／発電機が静止しているときであっても、そのモーター／発電機に作用するトルクへ必要な応答がもたらされ、それによって、そのトルクに対抗する力を消費する必要性が回避される。これによって、その節点で作動するときに、この伝動装置の効率が顕著に高められる。前記出力シャフトへ加えられたトルクは、それにも関わらず、入力シャフトへ加えられたトルクを変えることで、たとえば、加速ペダルへ加えられた圧力を変えることで、簡単に変えることができ、また、その出力シャフトの速度は、同様に変えることができる。従って、自動車のための主要推進装置として使用されると、この伝動装置は、ある節点である延長された時間帯について保持することができ、それによって、その節点で作動するときに、前述した効率の利益を獲得することができる。しかしながら、一方のローターがその関連ステーターへロックされないときには、この伝動装置の作動が、節点作動であるものから所定量だけ離れるように動くと、ローターとステーターとの間の磁気的ロックは解除されて、通常の作動が再開される。
【００１６】
この型の伝動装置に使用された電動機のローターに使用された永久磁石は、きわめて強力なものである。使用された永久磁石の数は変更することができるが、典型的な数は１２である。このように強力な１２個の永久磁石とステーターの軟鉄との間の前記ロックを解除するために必要な力は、きわめて大きいものであり、従って、その磁気的ロックを解除することは重要な潜在的問題を構成する。しかしながら、本発明のさらに好ましい特徴的構成によれば、前記制御装置は、前記ロック位置にあるときのそれぞれのローターの関連ステーターに対する角度位置を決定し、次いで、その関連ステーターにおける特定の電磁コイルを適切に励磁し、そのローターにその磁気的ロックが解除されるのに充分な反発力を作り出すように、プログラムされている。そのモーター／発電機の通常の作動はその後、再開される。励磁されるコイルは、そのステーターに必要である電磁極を作り出すために、どのような場合にももたらされるものである。そのローターに１２個の磁極が存在するときには、そのステーターに典型的には９個の電極が存在する。この制御装置について、前記ステーターに対する前記ローターの相対的位置を決定することは簡単な事柄であり、また、このことは、そのローターの中へ一体化されたセンサー、例えばホール効果センサーによるか、あるいは、そのローターにおける前記磁極によって作り出された前記電極における効果を検出することによるかのいずれかで、行うことができる。
【００１７】
一方のローターとその関連ステーターとの間における前記磁気的ロックの強さを増大させることが必要であるかあるいは望ましいときには、前記制御装置は、前記ロック位置にあるときにおけるそれぞれのローターのその関連ステーターに対する角度位置を決定し、その関連ステーターにおける特定の電磁コイルを適切に励磁し、そのローターに吸引力を作り出し、それによって、そのローターとそのステーターとの間における磁極的吸引力を高めるようにプログラムすることができる。
【００１８】
従って、本発明による伝動装置における前記２つの電動機の空隙は、これらの空隙を、前述した以前の公報におけるような２つの空隙のための一定の妥協値ではなく、それらが特定の任意量で作動される条件のための最適値により近いある値に維持するために、それらが前記制御装置と１つ以上の関連アクチュエーターとによって連続的に調節される。
さらにまた、いずれか一方のローターをその関連ステーターに磁気的にロックする可能性によって、この伝動装置を一方あるいは他方の節点でこの伝動装置が作動するすべての作動条件の比較的大きい割合について作動させ、それによって、それらの節点で得られた増大効率からの利益を得る可能性がもたらされる。効率の増大は、静止ローターへ加えられたトルクへの必要な応答をもたらし、それによって、このトルクに対抗する不要な電力消費の必要性を回避する磁気的ロックであるという事実によって、さらに高められている。従って、本発明による伝動装置の全作業効率は、この型の公知の伝動装置と比較して、実質的に高められている。
【００１９】
本発明のさらに別の特徴および細部は、添付図面を参照した単なる例によって示された、ある特定の実施例についての以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による、３分岐型遊星ギアセットを含む伝動装置の軸線断面図である。
【図２】遊星ギアセットを含まない型の伝動装置の第２実施例の概略図である。
【図３】４分岐型遊星ギアセットを含む第３実施例の伝動装置の、図１に類似した図である。
【図４】電動機が半径方向磁束型のものである第４実施例だけのローターおよびステーターの概略図である。
【図５】電動機がまた半径方向磁束型のものである第５実施例の、図４に類似した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
初めに図１および図２によれば、この伝動装置には、入力シャフト２と出力シャフト４とが含まれている。入力シャフト２は遊星ギアセットのキャリア６へ連結されており、このキャリア６は、いくつかの、この場合は４つの遊星シャフト８を担持しており、これらの遊星シャフト８のそれぞれは、それぞれの遊星歯車１０を回転可能に担持している。それぞれの遊星歯車１０は、出力シャフト４とともに回転するように連結された環状歯車１２に噛み合っている。これらの遊星歯車１０はまた、入力シャフト２の軸線の周りに回転するように取り付けられた太陽歯車１４にも噛み合っている。
【００２２】
この伝動装置にはまた、軸方向磁束型のモーター／発電機を構成している２つの電動機も含まれている。第１電動機は、半径方向に広がっているローター１６からなり、これは、太陽歯車１４とともに回転するように連結され、かつ、永久磁石１８によって構成されたその外周縁で複数の磁極を担持している。ローター１６は、このローターの両側における２つの部分にあるステーターと協働する。このステーターの第１部分には環状部材２０が備わっており、環状部材２０には軟鉄からなる部分２２が含まれており、その部分に、この電動機の電極を作り出すように構成されたいくつかの電磁コイル２４が担持されている。前記ステーターの他方部分にはさらに別の環状部材２６が備わり、環状部材２６には、それぞれの側面にさらに別の軟鉄部材２８が含まれており、その周りに、また電磁コイル２４が広がっている。第２電動機には、環状歯車１２とともに回転するように連結されたローター３２が含まれており、また、複数の永久磁石３４も含まれている。ローター３２は、その両側に２つのステーター部材も備わっているさらに別のステーターと協働する。その一方側方にあるのはステーター部材３６であり、これは、軟鉄部分３８を含んでおり、また、いくつかの電磁コイル４０を担持している。他方のステーター部材は、ステーター壁２６によって構成され、これはまた、第１電動機のステーターの一部を構成している。
【００２３】
ステーター部材２６は、図１に示されたように、３つのアクチュエーター４２によって、左へあるいは右へ動くことができるように連結されているが、図１では、わかりやすくするために、これらのアクチュエーター４２は１つだけが示されている。これらのアクチュエーターは、等角度で間隔を置いて配置された位置でステーター壁２６の外周縁に係合している。これらのアクチュエーター４２は、任意の公知型、例えば油圧型あるいは空気圧型のものであってもよい。しかしながら、本事例では、それらは、機械型のものであって、出力シャフトが雄ねじ付きシャフト４４へ連結されたモーターを含む。この雄ねじ付きシャフト４４は、ステーター壁２６の前記周縁における相補的な雌ねじ付き孔にねじ合わせ状に受け入れられている。
【００２４】
これら２つの電動機におけるステーターの電気的接続部は、モーターおよび発電機としてそれぞれ作用するこれら２つの電動機の間に伝達された電力の大きさおよび方向を制御するように構成された制御装置４５によって互いに連結されている。このことは、前述した公報の中で詳しく説明されており、従って、図面には示されておらず、また、さらに詳しく説明されることはない。しかしながら、本事例では、前記制御装置は、アクチュエーター４２の作動を制御するためにも連結されている。前記電動機の一方が高速かつ低負荷で作動していることがこの制御装置によって決定されると、他方の電動機が低速かつ高負荷で作動するということに必然的になり、この制御装置は動作信号をアクチュエーター４２へ送り、次いで、アクチュエーター４２は雄ねじ付きシャフト４４を、ある方向に、すなわち、ますます高速で作動している電動機の空隙が減少するという結果がもたらされる方向に、低速で作動している他方の電動機のための空隙が減少するということを必然的に意味する方向に回転させる。これら２つの空隙の正確な値は、ある一定値まで増えてもよいことはもちろんであるが、これら２つの電動機の速度／トルクにとって適切であるように前記制御装置によって設定される。一方の電動機の速度が減少し、それによって、他方の電動機の速度が増大すると、これらのアクチュエーターは、第１電動機の前記空隙を減少させるように、かつ、第２電動機の前記空隙を増大させるように作動する。これら２つの空隙は、これら２つの電動機の即時作動条件のための最適値にできるだけ近い作動範囲に常に調節される。
【００２５】
可動型ステーター部材２６およびアクチュエーター４２は、ステーター部材２６がローター１８に接している位置とローター３４に接している位置との間で動くことができるように、構成されている。可動型ステーター壁２６が前記ローターの一方あるいは他方に接するまで動くと、そのローターに関する永久磁石は、その永久磁石の前記ステーター壁の軟鉄への強力な吸引力によって、それ自体を前記可動型ステーター壁へきわめて強く付着させる。すると、そのローターは定位置にロックされる。このロッキング機能は、この伝動装置が車両の主要推進装置として使用されるときには価値のあるものである。その理由は、この伝動装置を、従ってその車両を定位置にロックするためにそれを使用することができ、それによって、従来のハンドブレーキを補完したり置き換えたりすることができるからである。いっそう意義深いことには、この制御装置は、この装置がその節点に到達するかほとんど到達する時点と、従って、一方あるいは他方の電動機のローターが回転を停止するかほとんど停止する時点とを検出するようにプログラムされている。このことが起きると、制御装置は、可動型ステーター壁２６をそのローターに接するその端部位置へ動かすようにプログラムされている。これは、そのローターを磁石の吸引力によってロックするとともに、そのローターを静止状に保持する。この磁気的ロックは次いで、そうでなければそのローターに作用するトルクを弱めることが必要になるトルクを付加する。この磁石によるロックは、その電動機が再び回転し始める箇所へこの伝動装置の作動範囲が動いた後であっても維持される。この条件下では、この伝動装置は電力を機械的にだけ伝動し、また、出力シャフトにおけるトルクは、入力シャフトへ付加されたトルクを変化させることによってだけ変えることができる。しかしながら、この静止電動機の速度がさもなければ０より大きい所定量よりも大きい箇所へ伝動装置の作動範囲が到達すると、この磁石によるロックは解除されて、通常の作動が再開される。
【００２６】
前記ローターと前記可動型ステーターとの間の磁石吸引力はきわめて強力であり、一般に、アクチュエーター４２の作動によってその磁気的ロックを簡単に解除することはできない。しかしながら、この制御装置は、前記ステーターに対する前記ローターの位置を検出するようにプログラムされており、このことは、いくつかの方式において、例えば、前記ローターにおけるホール効果センサーの設置により、あるいは、前記電磁コイルの電気的接続部を電子的に走査して前記永久磁石のそれらに関する効果を検出することにより、有効である。前記ローターの相対位置がいったん検出されると、前記制御装置が、前記磁気的ロックを解除するために充分大きい大きさのそのローターに関する反発力を作り出すのに足りる、その電磁コイルの少なくともいくつかへ付加される電力の電圧および位相を算出する。必要な電圧が印加されるとともに前記磁気的ロックが解除された後に、その電動機の通常の作動が直ちに再開される。
【００２７】
電動機において典型的に使用される永久磁石は強力であるので、本発明によって作り出されたローターとその関連ステーターとの間の磁気的ロックは一般に、その電動機が磁気的にロックされるときにそれに付加されるトルクに耐えるのに足りるほど強い。しかしながら、一方あるいは双方の電動機へ付加されるトルクがきわめて実質的なものであるということが決定されると、磁気的ロックの強さを増大することは必要であるかあるいは望ましいかも知れない。このことは、ロック位置にあるときにその関連ステーターに対するそれぞれのローターの角度位置を決定し、次いでそのローターにおける吸引力を作り出すためにその関連ステーターにおいて選択された電磁コイルを励磁し、それによって、そのローターとステーターとの間の磁気的吸引力を増大させ、従ってそれらの間のロックを強化し、従って磁気的ロックによって耐えることのできるトルクの値を増大させるために、前記制御装置を付加的にプログラミングすることによって、容易に達成することができる。
【００２８】
第２実施例は図１の実施例に構造的にかつ機能的にきわめて類似しているが、本事例では、その伝動装置はすべて電気的型式のものであるため、遊星ギアセットは省略されている。従って、入力シャフト２および出力シャフト４はそれぞれ、２つの電動機のローター１６およびローター３２へ直接、連結されている。しかしながら、この装置の動作は、図実施例１と同じかさもなければ図１のものと同じである。前記ギアセットを除いて、前記ギアセットを除いて、図１および図２の動作は事実上同一である。
【００２９】
図３は、遊星ギアセットが４分岐型のものである変形実施例を示している。このギアセットは実際、公知のラビグネオックス（Ｒａｖｉｇｎｅａｕｘ）型のものである。このギアセット自体の構成および動作は周知であり、また、前記２つの電動機の構成および動作は図１の構成および動作と実質的に同じであるので、図３についてさらに詳しく説明する必要はないものと思われる。
【００３０】
図４は、２つの電動機が軸方向磁束型ではなく半径方向磁束型のものであるさらに別の変形実施例のローターおよびステーターを示している。第１電動機と称される左側の電動機は、永久磁極１８を担持しているステーター１６を含む。このステーター１６は、円錐台形状のものであり、電磁コイル５２を担持しているステーター５０によって画定された相補的円錐台空間の内部でその円錐台の中心軸の周りに回転するように構成されている。ローターとステーターとの間の空隙は、一定幅のものであるが、回転の軸に対して浅い角度で傾斜している。第２電動機は、概ね類似したものであり、永久磁石３４を担持しているローター３２を含む。このローターは、また円錐台形状のものであり、電磁コイル５６を含むステーター５４によって画定された相補的円錐台空間の内部でその円錐台の軸の周りに回転するように取り付けられている。この空隙もまた、一定幅のものであり、回転の軸に対して浅い角度で傾斜しているが、その傾斜の角度は第１電動機の空隙のそれとは反対である。２つのステーター５０および５４は、互いに連結されて単一の複合ユニットを形成しており、この複合ユニットは、それを回転の軸に対して平行に左あるいは右へ動かすように配置された１つ以上のアクチュエーター（図示せず）へ連結されている。図４に示されたように、この複合ステーターユニット５０，５４が右へ動くと、第１電動機の空隙は増大し、第２電動機の空隙は減少する。逆に、この複合ステーターユニットが左へ動くと、第１電動機の空隙は減少し、第２電動機の空隙は増大する。従って、この実施例は、この伝動装置の性能を最適化するように２つの電動機の空隙を反対方向へ同時に調節するために、第１実施例と実質的に同一の方式で使用することができる。この複合ステーターユニットはまた、これら２つの方向に関する限り動くことができ、一方あるいは他方のローターに接し、それによって、そのローターを磁気的に定位置にロックすることができる。この磁気的ロックもまた、前述の方式で解除することができる。
【００３１】
図５の実施例は図４の実施例と実質的に同一であり、ただ１つの違いは、ローターおよびステーターの相対位置が逆であることである。従って、２つのローター１６，３２は、円錐台空間を画定しており、また、一致した回転軸に関して回転するように取り付けられている。これらは永久磁極１８および３４をそれぞれ担持しており、２つの円錐台空間の直径が増大する方向は、また互いに逆である。これら２つのローターの内部に収容されているのは２つの円錐台状ステーター５０，５４であり、これらのステーターは、電極を作り出すための電磁コイル５０，５６をそれぞれ担持している。ステーター５０および５４はまた、端部どうしが互いに連結されて複合ユニットを形成しており、また、それらを軸方向に動かすために、１つ以上のアクチュエーターへ連結されている。そのような動きによってもまた、前記空隙の一方が増大するとともに、他方が同時に減少する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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