(57)【要約】  この発明は、プラネタリギアシステムを用いて、液圧式動力と機械式動力との組合せを車両または固定機器に提供する、液圧機械式連続可変動力伝達装置（ＨＭＣＶＴ）を含む。この発明はさらに、ＨＭＣＶＴの性能を向上させるさまざまな補助要素を含む。
2005510678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両または固定機器用の液圧機械式連続可変動力伝達装置であって、
ａ）  リングギア、サンギアおよび搬送ギアを少なくとも有するプラネタリギアセットと、
ｂ）  前記リングギア、前記サンギアおよび前記搬送ギアのうちの１つに連結された主動力入力と、
ｃ）  主出力軸に連結された結合器ギアと、
ｄ）  液圧式ポンプを有する液圧式ブランチとを含み、前記液圧式ブランチは、前記リングギア、前記サンギアおよび前記搬送ギアのうちの第２の１つから入力を受取って、前記結合器ギアに出力を送り、前記動力伝達装置はさらに、
ｅ）  前記リングギア、前記サンギアおよび前記搬送ギアのうちの第３の１つから入力を受取って、前記主軸に出力を送る機械式ブランチを含み、
前記結合器ギアは、主出力軸の速度が増加するにつれて、前記動力伝達装置が前記液圧式ブランチから生じる主動力の百分率を低減させるように、前記液圧式ブランチからの前記出力と前記機械式ブランチからの前記出力とを前記主出力軸で組合わせるよう作用する、動力伝達装置。
【請求項２】
前記液圧式駆動ブランチは、閉ループ回路において可変変位液圧式モータと接続された可変変位液圧式ポンプを含み、前記液圧式ポンプおよび前記液圧式モータの変位を独立して変えることによって可変入力／出力トルク比を提供することができる、請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記機械式ブランチは、一定のギア比と一定の入力／出力トルク比とを有する、請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
以下の群から選択される１つ以上の追加要素をさらに含み、前記群は、
ａ）  低い出力速度でのトルクを増加させる低速ギアとより高い最高出力速度を可能にする高速ギアとを有する、前記主軸に連結された２段変速パワーシフト動力伝達装置からなる、車両または固定機器の動作範囲を増大させる速度制御装置と、
ｂ）  低い出力速度で前記液圧式ブランチにかかるトルクを制限し、前記液圧式ブランチの入力に接続されたエネルギー吸収装置とエネルギー吸収量を制御する制御装置とを含む発進補助装置と、
ｃ）  前記液圧式ブランチの入力に連結され、前記主出力軸がその最大速度の予め選択された百分率で動作している場合に前記液圧式ブランチを閉鎖して全動力が前記機械式ブランチを通るようにするよう動作する、ロックアップブレーキと、
ｄ）  プラネタリ操縦システムとを含み、前記プラネタリ操縦システムは、
ｉ）  液圧式ポンプと、
ii）  液圧式モータと、
iii）  １つの入力が前記液圧式モータに連結され、２つの出力が同じ速度で反対方向に回転するよう連動されているゼロシャフトアセンブリと、
iv）  前記主軸と同軸状に整列された、同一のギア比を有する２つのプラネタリギアセットとを含み、各プラネタリギアセット用の入力は前記ゼロシャフトの出力のうちの１つに連結され、各プラネタリギアセット用の第２の入力は前記主軸に連結され、前記プラネタリギアセットの各々用の出力は前記車両または固定機器の両側へ向けられており、
前記液圧式ポンプおよび液圧式モータは、前記ゼロシャフトにとって利用可能な動力の量を制御するよう動作し、前記群はさらに、
ｅ）  前記機械式ブランチを通る再循環する動力流を発生させることなく、前記主出力軸を動きの反対方向に動作させるように動作する再循環防止逆転器装置と、
ｆ）  要素ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）およびｅ）の組合せとからなる、請求項１に記載の
動力伝達装置。
【請求項５】
前記速度制御装置の前記高速ギアは１：１比のギアである、請求項４に記載の動力伝達装置。
【請求項６】
前記エネルギー吸収装置は摩擦ベースの装置である、請求項４に記載の動力伝達装置。
【請求項７】
前記エネルギー吸収装置は流体力学装置である、請求項４に記載の動力伝達装置。
【請求項８】
前記発進補助装置および前記ロックアップブレーキは単一の装置に組合わされている、請求項４に記載の動力伝達装置。
【請求項９】
前記再循環防止逆転器は、前記機械式動力出力に連結されたクラッチ／同期装置アセンブリを含み、前記クラッチアセンブリは、逆方向の出力動作において前記機械式出力の回転が防止され、動力が前記液圧式ブランチのみを通って流れるように、順方向の出力動作については前記主軸に、逆方向の出力動作については前記動力伝達装置のハウジングに選択的に係合し、ニュートラルの出力動作については何にも係合しないよう動作する、請求項４に記載の動力伝達装置。
【請求項１０】
前記再循環防止装置は、前記主動力入力に連結されたクラッチ／同期装置を含み、前記クラッチ／同期装置は、前記クラッチ／同期装置の両側に同軸状に配置された２つのギアを有し、前記ギアの各々は、ギア増加が等しく反対のギアトレインを駆動し、前記ギアトレインは前記プラネタリギアのうちの１つに連結され、前記主出力軸の順方向、ニュートラルおよび逆方向の回転は、それぞれ、前記クラッチ／同期装置が前記２つのギアの一方に係合することによって、前記２つのギアの他方に係合することによって、および前記２つのギアのどちらにも係合しないことによって決定される、請求項４に記載の動力伝達装置。
【請求項１１】
前記クラッチ／同期装置はスパーギアを用いる、請求項１０に記載の動力伝達装置。
【請求項１２】
前記クラッチ／同期装置はベベルギアを用いる、請求項１０に記載の動力伝達装置。
【請求項１３】
車両または固定機器用の液圧機械式連続可変動力伝達装置であって、
ａ）  リングギア、サンギアおよび搬送ギアを有するプラネタリギアセットと、
ｂ）  リングギア、サンギアまたは搬送ギアの１つに接続された単一の主動力入力と、
ｃ）  結合器ギアに連結された主出力軸とを含み、前記結合器ギアは、前記主出力軸の両側に主動力出力を提供可能であり、前記動力伝達装置はさらに、
ｄ）  閉ループ回路において可変変位液圧式モータと接続された可変変位液圧式ポンプを含み、前記液圧式ポンプおよび前記液圧式モータの変位を独立して変えることによって可変入力／出力トルク比を提供することができる液圧式駆動ブランチを含み、前記液圧式ポンプは、前記主動力入力に接続されたものとは異なる、リングギア、サンギアまたは搬送ギアの１つから動力入力を受取り、前記液圧式駆動ブランチは液圧式動力出力を前記結合器ギアに提供し、前記動力伝達装置はさらに、
ｅ）  一定のギア比と一定の入力／出力トルク比とを含む機械式駆動ブランチを含み、前記機械式駆動ブランチは、リングギア、サンギアまたは搬送ギアの残りの１つから動力入力を受取り、前記機械式駆動ブランチは機械式動力出力を前記主出力軸に提供し、
前記結合器ギアは、前記液圧式ブランチおよび前記機械式ブランチからのトルクを組合わせて前記主軸から前記主動力出力を提供し、前記動力伝達装置用の全体的なトルク／速度比は、マイクロプロセッサが液圧式モータの変位に対する液圧式ポンプの変位の比率を制御することで、前記液圧式ポンプおよび前記液圧式モータの前記変位によって制御され
、
前記主出力軸の速度が増加するにつれて、前記動力伝達装置は前記液圧式ブランチから生じる主動力の百分率を低減させる、動力伝達装置。
【請求項１４】
以下の群から選択される１つ以上の追加要素をさらに含み、前記群は、
ａ）  低い出力速度でのトルクを増加させる低速ギアとより高い最高出力速度を可能にする高速ギアとを有する、前記主軸に連結された２段変速パワーシフト動力伝達装置からなる、車両または固定機器の動作範囲を増大させる速度制御装置と、
ｂ）  液圧式モータの変位に対する液圧式ポンプの変位の前記比率が小さい場合に前記駆動ポンプにかかるトルクを制限し、前記液圧式ブランチの入力に接続されたエネルギー吸収装置とエネルギー吸収量を制御する制御装置とを含む発進補助装置と、
ｃ）  前記液圧式ブランチの入力に連結され、前記主出力軸がその最大速度の予め選択された百分率で動作している場合に前記液圧式ブランチを閉鎖して全動力が前記機械式ブランチを通るようにするよう動作する、ロックアップブレーキと、
ｄ）  プラネタリ操縦システムとを含み、前記プラネタリ操縦システムは、
ｉ）  液圧式ポンプと、
ii）  液圧式モータと、
iii）  １つの入力が前記液圧式モータに連結され、２つの出力が同じ速度で反対方向に回転するよう連動されているゼロシャフトアセンブリと、
iv）  前記主軸と同軸状に整列された、同一のギア比を有する２つのプラネタリギアセットとを含み、各プラネタリギアセット用の入力は前記ゼロシャフトの出力のうちの１つに連結され、各プラネタリギアセット用の第２の入力は前記主軸に連結され、前記プラネタリギアセットの各々用の出力は前記車両または固定機器の両側へ向けられており、
前記液圧式ポンプおよび液圧式モータは、前記ゼロシャフトにとって利用可能な動力の量を制御するよう動作し、前記群はさらに、
ｅ）  前記機械式ブランチを通る再循環する動力流を発生させることなく、前記主出力軸を動きの反対方向に動作させるように動作する再循環防止逆転器装置と、
ｆ）  要素ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）およびｅ）の組合せとからなる、請求項１３に記載の動力伝達装置。
【請求項１５】
前記速度制御装置の前記高速ギアは１：１比のギアである、請求項１４に記載の動力伝達装置。
【請求項１６】
前記エネルギー吸収装置は摩擦ベースの装置である、請求項１４に記載の動力伝達装置。
【請求項１７】
前記エネルギー吸収装置は流体力学装置である、請求項１４に記載の動力伝達装置。
【請求項１８】
前記発進補助装置および前記ロックアップブレーキは単一の装置に組合わされている、請求項１４に記載の動力伝達装置。
【請求項１９】
前記再循環防止逆転器は、前記機械式動力出力に連結されたクラッチ／同期装置アセンブリを含み、前記クラッチアセンブリは、逆方向の出力動作において前記機械式出力の回転が防止され、動力が前記液圧式ブランチのみを通って流れるように、順方向の出力動作については前記主軸に、逆方向の出力動作については前記動力伝達装置のハウジングに選択的に係合し、ニュートラルの出力動作については何にも係合しないよう動作する、請求項１４に記載の動力伝達装置。
【請求項２０】
前記再循環防止装置は、前記主動力入力に連結されたクラッチ／同期装置を含み、前記クラッチ／同期装置は、前記クラッチ／同期装置の両側に同軸状に配置された２つのギア
を有し、前記ギアの各々は、ギア増加が等しく反対のギアトレインを駆動し、前記ギアトレインはリングギア、サンギアまたは搬送ギアの１つに連結され、前記主出力軸の順方向、ニュートラルおよび逆方向の回転は、それぞれ、前記クラッチ／同期装置が前記２つのギアの一方に係合することによって、前記２つのギアの他方に係合することによって、および前記２つのギアのどちらにも係合しないことによって決定される、請求項１４に記載の動力伝達装置。
【請求項２１】
前記クラッチ／同期装置はスパーギアを用いる、請求項２０に記載の動力伝達装置。
【請求項２２】
前記クラッチ／同期装置はベベルギアを用いる、請求項２０に記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
分野
この発明は、機械式動力システムと液圧式動力システムとを組合わせた、車両推進システムまたは固定機器駆動装置として有用な駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
液圧式駆動システムは、大型車両または固定機器用に一般に用いられている。しかしながら、出力速度が所与のギア設定で増加するにつれ、液圧式駆動装置の効率はそれに応じて低下する。これにより、液圧式駆動装置をギア設定の上半分で動作させることが非効率的になる。この問題は多数のギア設定を有することによって克服され得るが、結果として生じる動力伝達装置の複雑性が、液圧式駆動装置を使用する利点を打ち消してしまう。
【０００３】
液圧式駆動システムに対する一代替物は、機械式に駆動されるシステムである。しかしながら、従来の機械式駆動システムは不連続なギア比に限定されており、それらは液圧式駆動装置に見られるような無限の速度比を可能としない。動力伝達装置の効率のためには、全出力速度におけるエンジンと動力伝達装置間の多大な動力管理が必要である。純粋に機械式の駆動装置は、不連続な速度比のため、エンジンの利用可能な動力の効率的な使用を確実にするには不適切であり、一方、純粋に液圧式の駆動装置は本質的に、より速い動作速度において効率が劣る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料のコスト増加およびより厳しくなる排気要件に伴い、伝統的な液圧式および機械式駆動システムに置換わる、大型および小型車両ならびに固定機器用のより効率の良い駆動システムに対する要望がある。
【０００５】
この発明の目的は、液圧式動力システムと機械式動力システムとを組合わせることによって、大型および小型車両ならびに固定機器用のより効率の良い駆動システムを提供することである。
【０００６】
この発明のさらなる目的は、組合わされた駆動システムの使用を最適化するための動力伝達システムを提供することである。
【０００７】
この発明のさらに別の目的は、速度およびトルクの範囲拡張のために２段または多段変速のシフトオンザフライギアボックスを有する、組合わされた駆動システムを提供することである。
【０００８】
この発明のさらに別の目的は、差動出力速度要件に適用された場合に組合わされた駆動システムのための改良された操縦システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
概要
この発明は、プラネタリギアシステムを使用して、車両または固定機器用の液圧式動力と機械式動力との組合せを提供する、液圧機械式連続可変動力伝達装置（ＨＭＣＶＴ）を含む。
【００１０】
ＨＭＣＶＴは、車両または固定機器の動作パラメータを拡張するために２段変速のプラネタリクラッチシステムも含んでいてもよい。
【００１１】
ＨＭＣＶＴは、２段変速プラネタリクラッチシステムの有無にかかわらず機能するプラネタリ操縦システムをさらに含んでいてもよい。
【００１２】
ＨＭＣＶＴはまた、液圧式モータの変位に対する液圧式ポンプの変位の比率が小さい場合に駆動ポンプに加わるトルクを制限する発進補助装置も含んでいてもよい。
【００１３】
ＨＭＣＶＴは加えて、液圧式ブランチの入力に連結され、動力伝達装置の出力がその最大速度の予め選択された百分率で作用している場合に液圧式ブランチを閉鎖して全動力が機械式ブランチを通るようにするよう動作するロックアップブレーキを含んでいてもよい。ロックアップブレーキは発進補助装置と組合わされて単一の装置となってもよい。
【００１４】
ＨＭＣＶＴはさらに、機械式ブランチを通る再循環する動力流を発生させることなく、動力伝達装置の出力を動きの逆方向に作用させるように動作する再循環防止逆転器装置を含んでいてもよい。
【００１５】
任意の所与のＨＭＣＶＴにおいて、２段変速プラネタリクラッチ、プラネタリ操縦システム、発進補助装置、ロックアップブレーキ、および再循環逆転器装置は、個々に使用されてもよく、または２つ以上の任意の組合せで使用されてもよい。
【００１６】
構成および動作方法の双方に関するこの発明それ自体と、そのさらなる目的および利点とは、以下の詳細な説明を添付図面とともに読めば容易に明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
詳細な説明
液圧機械式連続可変動力伝達装置（ＨＭＣＶＴ）は、液圧式ポンプおよびモータを用いる液圧式駆動ブランチと、軸および／またはギアを用いる平行な機械式駆動ブランチとで、入力動力を分割するよう設計されており、各ブランチからの動力を単一の出力に再び組合わせる。
【００１８】
ＨＭＣＶＴは、図１に示すようなプラネタリギアセット１０に基づいている。プラネタリギアセット１０は４つの部分、つまり、搬送ギア１２、多数のプラネタリギア１４、リングギア１６およびサンギア１８からなる。リングギア１６とサンギア１８とはプラネタリギア１４を介して接続されている。プラネタリギア１４は搬送ギア１２にも接続されている。図１では、３つのプラネタリギア１４ａ−ｃが用いられており、必要であればもっと多くのプラネタリギアが使用されてもよい。
【００１９】
プラネタリギアセット１０は、液圧式駆動ポンプ２２、主軸２６および動力伝達装置の入力４０に接続されている。ここでの説明のために、プラネタリギアセット１０が動力伝達装置内でいかに接続されているかを説明するのに３文字の符号（Ｒ＝リングギア、Ｓ＝サンギア、Ｃ＝搬送ギア）が採用されている。つまり、１番目の文字は、プラネタリギアセット１０のどの部分が液圧式駆動ポンプ２２に接続されているかを示し、２番目の文字は、プラネタリギアセット１０のどの部分が主軸２６に接続されているかを示し、最後の文字は、プラネタリギアセット１０のどの部分がエンジンからの入力４０に接続されているかを示している。
【００２０】
随意の構成要素がすべて接続されたＲＳＣ構成での全ＨＭＣＶＴシステムを図２に示す。ＲＳＣ構成では、液圧式駆動ポンプ２２はプラネタリギアセット１０のリングギア１６
に接続されており、サンギア１８は主軸２６を介して結合器ギア２０に接続されている。結合器ギア２０は液圧式駆動モータ２４にも接続されている。メインエンジン（図示せず）からＨＭＣＶＴへの入力４０は、搬送ギア１２によって受取られる。ＲＳＣ構成の詳細な図を図３に示す。
【００２１】
ＳＣＲ構成での全ＨＭＣＶＴシステムを図４に示す。ＳＣＲ構成では、液圧式駆動ポンプ２２はプラネタリギアセット１０のサンギア１８に接続されており、搬送ギア１２は主軸２６を介して結合器ギア２０に接続されている。結合器ギア２０は液圧式駆動モータ２４にも接続されている。ＨＭＣＶＴへの入力４０はリングギア１６によって受取られる。
【００２２】
ＳＲＣ構成での全ＨＭＣＶＴシステムを図５に示す。ＳＲＣ構成では、液圧式駆動ポンプ２２はプラネタリギアセット１０のサンギア１８に接続されており、リングギア１６は主軸２６を介して結合器ギア２０に接続されている。結合器ギア２０は液圧式駆動モータ２４にも接続されている。ＨＭＣＶＴへの入力４０は搬送ギア１２によって受取られる。
【００２３】
理論的には、搬送ギア１２、リングギア１６およびサンギア１８は、入力４０、駆動ポンプ２２および主軸２６に、どの組合せででも接続されてもよい。しかしながら、上述の３つの構成が、大型車両用の動力伝達装置としての適用にとって最も実用的であるとして既に検査されている。
【００２４】
数学的には、ＨＭＣＶＴでは、（駆動ポンプ２２および駆動モータ２４を含む）液圧式システムからの動力が（主軸２６を含む）機械式システムと組合わさって、全動力の１００％から効率損失を減じたものに等しくなるように、動力が分割されることが示され得る。さらに、出力速度が増加するにつれて機械式動力の百分率が増加し、それに応じて液圧式動力が減少することが示され得る。その結果は、完全に液圧式の動力伝達装置、または完全に機械式の動力伝達装置の場合よりもより効率の良い入力エネルギー４０の使用である。
【００２５】
また、リングギア１６とサンギア１８とのトルク比は、リングギア１６とサンギア１８とのギア比にしか依存しないことも示され得る。これは、ＨＭＣＶＴの最終ギア比が、リングギア１６およびサンギア１８の選択によって設定可能であることを意味する。
【００２６】
証明のために、以下の用語、つまりｈ−液圧式、ｍ−機械式、ｉ−入力と定義すると、特定の速度（Ｏx）は、入力（ｉ）ギア速度に対するｘ（ｘ＝ｈ、ｍ、ｉ）ギア速度の比率である。
【００２７】
定数Ｒを、ｈ−ギアが回転しない場合のｍ−ギアの速度と定義する。つまり、Ｒ＝Ｏm｜Ｏh＝０である。次に、Ｏm＝ＲＳと定義する。式中、Ｓは、（０から１の値としての）出力の実際の速度を表わす。ＲおよびＳは、プラネタリギアセット１０の実際の構成から数式を独立させるために使用される。
【００２８】
ＯmはＳにおいて線形であるため、Ｏhも、（１−Ｓ）の関数としてＳと線形でなければならない。なぜならＳ＝１の場合にはＯh＝０であるためである。Ｓ＝１／Ｒでは、Ｏm＝１である。これは、Ｓ＝１／Ｒでは、ｉ−ギアとｍ−ギアとは同じ速度で回転していることを意味する。図１のプラネタリギアモデルを考慮すると、これは、リングギア１６とサンギア１８とが同じ速度で回転していることを意味する。これが起こるためには、プラネタリギア１４は回転していてはならない。つまり、搬送ギア１２も、リングギア１６およびサンギア１８と同じ速度で回転している。
【００２９】
より一般的には、プラネタリギアセット１０のギアのうちの任意の２つが同じ速度で動
いている場合、第３のギアも同様である。この結果を用いると、Ｏh＝（Ｒ／Ｒ−１）（１−Ｓ）が得られる。
【００３０】
動力の分割は次に、Ｐh＝１−ＳおよびＰm＝Ｓとなる。これも、動力再循環の２つの形、つまり、Ｓ＞１の場合には「過度の駆動」、Ｓ＜０の場合には「逆転」が起こり得ることを意味している。
【００３１】
物理的なＨＭＣＶＴでは、結合器ギア２０およびプラネタリギアセット１０は、駆動ポンプ２２と駆動モータ２４との間での動力の分配を制御する責任を負う。出力速度が変わるにつれ、駆動ポンプ２２と駆動モータ２４との間の動力分割も、上述のように変更される。出力が静止している場合（速度＝０）、主軸２６も静止している（０ｒｐｍ）。出力が動くにつれ、駆動ポンプ２２は流体を注入しなければならず、最初は、全動力が駆動ポンプ２２および駆動モータ２４から得られる。出力速度が増加するにつれ、主軸２６と（結合器ギア２０を介して）接続された駆動モータ２４とはより速く回転しなければならない。その結果、駆動ポンプギア（ＲＳＣ構成ではリングギア１６）は、プラネタリギアシステム１０の効果と、一定のトルク比を維持する必要性とのために、よりゆっくりと回転する。
【００３２】
ＨＭＣＶＴのかなりの一利点は、図２−５に示すように構成されたシステムが、共通の軸２６を介し、動力伝達装置の両端での駆動された出力を可能にする独特の能力にある。これは、トラックおよび／または差動装置などの２つの駆動装置への二重の出力軸を必要とする車両または固定機器において、特に有用である。
【００３３】
さらに、出力の一方または双方を係合する、または切り離すことが可能であり、多数の出力駆動装置用に構成される場合にトランスファーケースの必要性を排除する。
【００３４】
ＨＭＣＶＴの速度は任意の従来の態様で制御可能であるが、出力速度に関連して動力分割を最も最適化するためには電子制御システムが好ましい。さらに、電子制御システムは、以下に説明する２段変速動力伝達システム、プラネタリ操縦システム、発進補助装置、ロックアップブレーキ、および再循環防止逆転器のための制御手段も含み得る。
【００３５】
２段変速動力伝達装置
ＨＭＣＶＴの使用を最適化するさらなる変更は、図６に示すような２段変速プラネタリクラッチシステムである。出力２６は、追加の２段変速移動プラネタリ３０の入力に接続される。動力は、移動プラネタリのサンギア３１を介して移動プラネタリに入り、移動プラネタリの搬送ギア３５を介して出る。低速動作では、移動プラネタリのリングギア３３は低速クラッチまたはブレーキ３２によって固定されたままとなり、ギア比の低減をもたらす。高速動作のための高速ギアへの移動は、ブレーキ３２を解除し、高速クラッチ３４を適用して１：１ギア比を効果的に生み出すことによって達成される。
【００３６】
２段変速プラネタリクラッチシステムは、利用可能な速度およびトルクの拡張された範囲を、運転員に提供する。結果は、車両または固定機器用の動作範囲の増大である。
【００３７】
プラネタリ操縦システム
ＨＭＣＶＴにとって別の有用な変更は、図７に示すようなプラネタリ操縦システムである。図示されているように、動力は、主入力４０から、動力伝達装置の両側の各出力駆動装置に１つずつある２つの操縦プラネタリ５２へ送られる。操縦システムは、現在のエンジンのＲＰＭに関連して駆動される閉ループ液圧式ポンプ５４も含む。ポンプ５４の出力は、ゼロシャフト５８と呼ばれるクロスシャフトアセンブリを駆動する液圧式モータ５６に接続されている。
【００３８】
ゼロシャフト５８は、左および右の操縦プラネタリ５２のサンギア６０に接続されており、左および右のサンギア６０は、モータ５６によって反対方向に駆動されている。したがって、ゼロシャフト５８が回転すると、車両の内側駆動装置の速度は減少し、外側駆動装置の速度は増加する。
【００３９】
プラネタリ操縦システムの結果は、直進運動中に良好な運行性能を維持しつつ迅速な反応時間を提供する、高精度の操縦システムである。
【００４０】
発進補助装置（ＬＡＤ）
ＨＭＣＶＴの一特徴は、低い出力速度では、ポンプ２２は非常に低い変位に設定され、モータ２４は高い変位に設定されることである。理論的にこれは、ＨＭＣＶＴの液圧式ブランチを介して非常に大きいトルク増加を作り出し得る。しかしながら、その筋書きでは、生成された液圧式圧力は、システムが耐え得る圧力を上回るであろう。したがって、液圧比は、圧力を許容可能なレベルに制限するよう低減されなければならない。残念ながら、この是正措置は、非常に低速での出力トルクも減少させる。
【００４１】
この問題を解決するために、図８に示すように、発進補助装置（ＬＡＤ）７０と呼ばれるエネルギー吸収器がポンプ２２に取付けられる。ＬＡＤ７０は、液圧式ブランチを駆動するプラネタリ１０のギア要素に対する初期抵抗を提供する。この抵抗は、ポンプ２２が利用可能なトルクを制限し、機械式ブランチが非常に低速でその最大トルク出力に達することができるようにする。その結果、このトルクがＨＭＣＶＴの出力で利用可能である。
【００４２】
ＬＡＤ７０は非常に低速でしか必要とされず、速度が増加するにつれて徐々に段階的に解除されるべきである。図示されているように、ＬＡＤ７０は変調されたブレーキアセンブリである。しかしながら、流体継手またはトルク変換装置などの他の装置が使用可能である。
【００４３】
ロックアップブレーキ
ＨＭＣＶＴ動作範囲の上限では、モータ２４とポンプ２２との変位比は、ポンプ２２が利用可能なトルクの量がそれを回転させ続けるには不十分となる点にまで低減する。液圧式ポンプ２２の速度がゼロになると、全動力が機械式ブランチのみを通って伝達される。残念ながら、最近利用可能なポンプおよびモータの設計は、ある程度の内部漏出を含んでおり、ＨＭＣＶＴが純粋に１００％の機械式状態に達することを妨げている。
【００４４】
この問題は、図９に示すようなロックアップブレーキ８０を使用してポンプ２２が動作範囲の端で回転しないようにすることによって、解決され得る。ロックアップブレーキ８０は、ポンプ２２を駆動するギア１０のうちの１つに取付けられる。動作範囲の上端に達すると、ロックアップブレーキ８０が起動され、ＨＭＣＶＴを純粋に１００％の機械式モードにする。ＨＭＣＶＴの動作範囲が上部領域から外れると、ロックアップブレーキ８０はその場合停止され得る。ロックアップブレーキ８０の起動／停止点は、ＨＭＣＶＴを使用する車両または固定機器用の動作条件およびパラメータによって決定される。
【００４５】
再循環防止逆転器
動力伝達装置の最終出力の方向を逆転させる最も簡単な方法は、駆動モータを逆転させることである。これが起こると、機械式ブランチにおける動力は負となり、液圧式ブランチにおける動力は入力動力よりも大きくなる。実際に起こっていることは、駆動モータが、分割された速度の機械式出力の方向を逆転させなければならないことであり、機械式ブランチを介して動力を上流へ供給する。動力数式を釣り合わせるためには、液圧式ブランチは、入力に等しい動力に機械式ブランチからの再循環された動力を足した量を伝達しな
ければならない。
【００４６】
この増加した動力レベルに対処するため、液圧式ブランチおよび機械式ブランチの双方は、構成要素の増大された強度および／またはサイズを有さなければならず、それは実用的または望ましいとは限らない。したがって、液圧装置を強化する必要性を回避する追加の逆転器サブシステムが望ましい。
【００４７】
図１０および図１１に示すような、ある可能な逆転器サブシステム９０は、入力における可逆ギアの設置を伴う。入力４０は、スライド式クラッチ／同期装置アセンブリ９０に接続されている。クラッチ／同期装置９０にどのギアが係合するかに依存して、駆動ポンプ２２およびモータ２４を含むＨＭＣＶＴ構成要素は、順方向または逆方向のいずれかに回転する。スパーギア（図１０）またはベベルギア（図１１）のいずれかがクラッチ／同期装置９０において使用可能であるが、ベベルギアは、エンジンの動力出力と動力伝達装置の主軸（最終動力出力）との間に９０°の変化を可能にする。いずれの場合も、操縦プラネタリ５２（図７参照）がある場合には、それらは、クラッチ／同期装置９０の順方向／逆方向にかかわらず操縦が機能するように、予め設定されたギア比および一定の方向を介して動力出力に接続される。
【００４８】
図１２に示す逆転器についての代替的なサブシステムは、逆の液圧式動作中に機械式ブランチを切り離し、機械式出力を動力伝達装置のハウジング（図示せず）にロックする。この場合、入力軸は常に同じ方向に回転する。機械式出力は、クラッチ／同期装置アセンブリ１１２によって、主軸２６か動力伝達装置のハウジングのいずれかに選択的に連結されてもよい。機械式出力が主軸２６に接続される場合、順方向の出力速度が結果として生じる。機械式出力がハウジングに接続される場合、機械式ブランチは動力伝達装置の外でロックされる。駆動モータの方向を逆転させることによって、逆の出力速度が次に獲得され得る。動力は液圧式ブランチのみを通って流れ、機械式ブランチを通って再循環されることは不可能である。
【００４９】
したがって、例示的な実施例を参照してこの発明を説明してきたが、この説明は限定的な意味で解釈されるよう意図されてはいない。例示的な実施例のさまざまな変更、およびこの発明の他の実施例は、この説明を参照すれば当業者には明らかであろう。したがって、添付された特許請求の範囲は、任意のそのような変更または実施例を、この発明の範囲内に入るものとして網羅することが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】多数のプラネタリギアを有するプラネタリギアセットを示す図である。
【図２】随意の構成要素をすべて有するＲＳＣ構成でのＨＭＣＶＴのブロック図である。
【図３】ＲＳＣ構成でのＨＭＣＶＴのブロック図である。
【図４】ＳＣＲ構成でのＨＭＣＶＴのブロック図である。
【図５】ＳＲＣ構成でのＨＭＣＶＴのブロック図である。
【図６】２段変速クラッチを有するＲＳＣ構成でのＨＭＣＶＴのブロック図である。
【図７】プラネタリ操縦システムを有するＲＳＣ構成でのＨＭＣＶＴのブロック図である。
【図８】発進補助装置を有するＲＳＣ構成でのＨＭＣＶＴのブロック図である。
【図９】ロックアップブレーキを有するＲＳＣ構成でのＨＭＣＶＴのブロック図である。
【図１０】スパーギア逆転器を有するＲＳＣ構成でのＨＭＣＶＴのブロック図である。
【図１１】ベベルギア逆転器を有するＲＳＣ構成でのＨＭＣＶＴのブロック図である。
【図１２】機械式切り離し逆転器を有するＲＳＣ構成でのＨＭＣＶＴのブロック図である。
【図１】
2005510678.tif 000003
【図２】
2005510678.tif 000004
【図３】
2005510678.tif 000005
【図４】
2005510678.tif 000006
【図５】
2005510678.tif 000007
【図６】
2005510678.tif 000008
【図７】
2005510678.tif 000009
【図８】
2005510678.tif 000010
【図９】
2005510678.tif 000011
【図１０】
2005510678.tif 000012
【図１１】
2005510678.tif 000013
【図１２】
2005510678.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月23日(2004.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両または固定機器用の液圧機械式連続可変動力伝達装置であって、
ａ）  リングギア、サンギアおよび搬送ギアを少なくとも有する入力プラネタリギアセットと、
ｂ）  前記リングギア、前記サンギアおよび前記搬送ギアのうちの１つに連結された主動力入力と、
ｃ）  主出力軸に連結された結合器ギアと、
ｄ）  液圧式ポンプおよびモータを有する液圧式ブランチとを含み、前記液圧式ブランチは、前記リングギア、前記サンギアおよび前記搬送ギアのうちの第２の１つから入力を受取って、液圧式出力を提供し、前記動力伝達装置はさらに、
ｅ）  前記リングギア、前記サンギアおよび前記搬送ギアのうちの第３の１つから入力を受取って、前記主軸に機械式出力を提供する機械式ブランチを含み、前記結合器ギアは、前記主出力軸の速度が増加するにつれて、前記動力伝達装置が前記液圧式ブランチから生じる伝達動力の百分率を低減させるように、前記液圧式出力と前記機械式出力とを前記主出力軸で組合わせるよう動作し、前記動力伝達装置はさらに、
ｆ）  前記主出力軸に、およびパワーテイクオフシャフトに連結された出力プラネタリギアセットと、
ｇ）  前記出力プラネタリギアセットに連結された入力を有する低速移動プラネタリクラッチとを含み、前記低速移動プラネタリクラッチは前記動力伝達装置のギア比の低減をもたらすよう構成されており、前記動力伝達装置はさらに、
ｈ）  前記主出力軸に解除可能に連結され、それに適用される場合に、主出力軸とパワーテイクオフシャフトとの予め定められたギア比を提供する高速移動プラネタリクラッチと、
ｉ）  前記動力伝達装置に連結され、動力伝達装置のギア比の変化を感知して、液圧式出力の速度を、前記機械式出力と組合わされた後で、変化後の前記主出力軸の速度が変化前の前記パワーテイクオフシャフトの速度と整合するよう調整するように動作する、マイクロプロセッサとを含む、動力伝達装置。
【請求項２】
前記予め定められたギア比は１：１である、請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記マイクロプロセッサは、前記液圧式ポンプおよびモータ、前記高速および低速移動プラネタリクラッチ、前記液圧式ブランチへの入力、および前記液圧式ブランチの出力に連結されている、請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記主出力軸は前記出力プラネタリギアセットの前記サンギアに連結され、前記出力プラネタリギアセットのリングギアは前記低速移動プラネタリクラッチに連結され、前記出力プラネタリギアセットのキャリアは前記パワーテイクオフシャフトに連結されている、請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項５】
低い出力速度で前記液圧式ブランチにかかるトルクを制限し、前記液圧式ブランチの入力に接続されて前記液圧式ブランチを駆動するギアに対する抵抗を提供するエネルギー吸収装置を含む発進補助装置を含む、請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項６】
前記エネルギー吸収装置は前記マイクロプロセッサによって制御され、前記マイクロプロセッサは、前記エネルギー吸収装置に、非常に低速で前記液圧式ブランチにかかるトルクを制限させる、請求項５に記載の動力伝達装置。
【請求項７】
前記液圧式ブランチの入力に連結され、前記主出力軸がその最大速度の予め選択された百分率で動作している場合に前記液圧式ブランチを閉鎖して全動力が前記機械式ブランチを通るようにするよう動作する、ロックアップブレーキを含む、請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項８】
前記機械式ブランチを上流へ通る再循環する動力流を発生させることなく、前記主出力軸を動きの反対方向に動作させるように動作する再循環防止逆転器装置を含む、請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項９】
プラネタリ操縦システムを含み、前記プラネタリ操縦システムは、
ａ）  液圧式ポンプと、
ｂ）  液圧式モータと、
ｃ）  １つの入力が前記液圧式モータに連結され、２つの出力が同じ速度ではあるが反対方向に回転するよう連動されているゼロシャフトアセンブリと、
ｄ）  前記主軸と同軸状に整列された、同一のギア比を有する２つのプラネタリギアセットとを含み、各プラネタリギアセット用の入力は前記ゼロシャフトの出力のうちの１つに連結され、各プラネタリギアセット用の第２の入力は前記主軸に連結され、前記プラネタリギアセットの各々用の出力は前記車両または固定機器の両側へ向けられており、前記液圧式ポンプおよび液圧式モータは、前記ゼロシャフトにとって利用可能な動力の量を制御するよう動作する、請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項１０】
前記再循環防止逆転器は、前記機械式動力出力に連結されたクラッチ／同期装置アセンブリを含み、前記クラッチアセンブリは、逆方向の出力動作において前記機械式出力の回転が防止され、動力が前記液圧式ブランチのみを通って流れるように、順方向の出力動作については前記主軸に、逆方向の出力動作については前記動力伝達装置のハウジングに選択的に係合し、ニュートラルの出力動作については何にも係合しないよう動作する、請求項８に記載の動力伝達装置。
【請求項１１】
前記再循環防止装置は、前記主動力入力に連結されたクラッチ／同期装置を含み、前記クラッチ／同期装置は、前記クラッチ／同期装置の両側に同軸状に配置された２つのギアを有し、前記ギアの各々は、ギア増加が等しく反対のギアトレインを駆動し、前記ギアトレインは前記プラネタリギアのうちの１つに連結され、前記主出力軸の順方向、ニュートラルおよび逆方向の回転は、それぞれ、前記クラッチ／同期装置が前記２つのギアの一方
に係合することによって、前記２つのギアの他方に係合することによって、および前記２つのギアのどちらにも係合しないことによって決定される、請求項１に記載の動力伝達装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
概要
この発明は、プラネタリギアシステムを使用して、車両または固定機器用の液圧式動力と機械式動力との組合せを提供する、液圧機械式連続可変動力伝達装置（ＨＭＣＶＴ）を含む。
ＨＭＣＶＴは、リングギア、サンギアおよび搬送ギアを少なくとも有する入力プラネタリギアセットを有する。主動力入力は、リングギア、サンギアおよび搬送ギアのうちの１つに連結される。結合器ギアは主出力軸に連結される。液圧式ポンプおよびモータを有する液圧式ブランチは、リングギア、サンギアおよび搬送ギアのうちの第２の１つから入力を受取り、液圧式出力を提供する。機械式ブランチは、リングギア、サンギアおよび搬送ギアのうちの第３の１つから入力を受取り、主軸に機械式出力を提供する。結合器ギアは、前記主出力軸の速度が増加するにつれて、前記動力伝達装置が前記液圧式ブランチから生じる伝達動力の百分率を低減させるように、液圧式出力と機械式出力とを前記主出力軸で組合わせるよう動作する。出力プラネタリギアセットは、前記主出力軸に、およびパワーテイクオフシャフトに連結される。低速移動プラネタリクラッチは、出力プラネタリギアセットに連結された入力を有する。低速移動プラネタリクラッチは、動力伝達装置のギア比の低減をもたらすよう構成されている。
高速移動プラネタリクラッチは、主出力軸に解除可能に連結され、それに適用される場合に、主出力軸とパワーテイクオフシャフトとの予め定められたギア比を提供する。マイクロプロセッサは、動力伝達装置に連結され、動力伝達装置のギア比の変化を感知して、液圧式出力の速度を、機械式出力と組合わされた後で、変化後の主出力軸の速度が変化前のパワーテイクオフシャフトの速度と整合するよう調整するように動作する。
好ましくは、予め定められたギア比は１：１である。
有利には、マイクロプロセッサは、液圧式ポンプおよびモータ、高速および低速移動プラネタリクラッチ、液圧式ブランチへの入力、および液圧式ブランチの出力に連結されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
物理的なＨＭＣＶＴでは、結合器ギア２０およびプラネタリギアセット１０は、液圧式システムと機械式システムとの間での動力の分配を制御する責任を負う。出力速度が変わるにつれ、液圧式システムと機械式システムとの間の動力分割は、上述のように変更される。出力が静止している場合（速度＝０）、主軸２６も静止している（０ｒｐｍ）。出力が動くにつれ、駆動ポンプ２２は流体を注入しなければならず、最初は、全動力が駆動ポンプ２２および駆動モータ２４から得られる。出力速度が増加するにつれ、主軸２６と（結合器ギア２０を介して）接続された駆動モータ２４とはより速く回転しなければならない。その結果、駆動ポンプギア（ＲＳＣ構成ではリングギア１６）は、プラネタリギアシステム１０の効果と、一定のトルク比を維持する必要性とのために、よりゆっくりと回転する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
２段変速動力伝達装置
ＨＭＣＶＴの使用を最適化するさらなる変更は、図６に示すような２段変速プラネタリクラッチシステムである。出力２６は、追加の２段変速移動プラネタリ３０の入力に接続される。動力は、移動プラネタリのサンギア３１を介して移動プラネタリに入り、移動プラネタリの搬送ギア３５を介して出る。低速動作では、移動プラネタリのリングギア３３は低速クラッチまたはブレーキ３２によって固定されたままとなり、ギア比の低減をもたらす。高速動作のための高速ギアへの移動は、ブレーキ３２を解除し、高速クラッチ３４を適用して１：１ギア比を効果的に生み出すことによって達成される。マイクロプロセッサ４１は、ポンプ２２およびモータ２４、液圧式ブランチの入力ギア４３および出力ギア４５のそれぞれ、低速クラッチ３２および高速クラッチ３４、ならびにパワーテイクオフシャフト４７に連結されている。マイクロプロセッサ４１は、移動の動作および他の機能を制御する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2005510678.tif 000015
【国際調査報告】
2005510678.tif 000016
2005510678.tif 000017
2005510678.tif 000018