(57)【要約】  本発明は、過給器コンプレッサ（７）と、自動車から同過給器コンプレッサを駆動するように設計されたプーリ（１１）との間に取り付けられたトランスミッション装置（１２）に関する。装置は二つの連続的なモジュール（１６、４６）を含み、それぞれが、フリーホイール（３１、６１）を介する直結係合比が可能であるし、ばね（２８）によって締め付けられる又は遠心カウンタウエイト（３２、６２）の作用によって解放されるクラッチ（２６、５６）によってプラネットギヤ（２１、５１）をロックすることによるオーバードライブ比も可能であり、その作用は、荷重を受けたときのプラネットギヤ（２１、５２）によって発生する歯の軸方向推力Ｆpによって少なくとも補償される。本発明は、プーリ（１１）の速度変化にかかわらず装置（７）の回転速度を独立的に調整するのに有用である。
2008513708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置（７、８２、８６）を速度可変エンジン（２）、たとえば車両のエンジンによって駆動するための少なくとも二つの比を備え、低ギヤ比と、同じエンジン回転速度の場合で低ギヤ比におけるよりも高い速度で装置が駆動される高ギヤ比とに対応する二つの状態が可能である選択結合手段（２６、５６）を含むトランスミッション装置であって、装置における回転速度及びトルクから選択される少なくとも一つのパラメータに依存して変化する作動力を発生させるための少なくとも一つの力発生手段（３２、６２、２１、５１）ならびに選択結合手段（２６、５６）に作動力を加えるための少なくとも一つの付勢手段（３４、３６、２３、３８）を含むことを特徴とするトランスミッション装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの力発生手段が遠心手段（３２、６２）を含み、前記少なくとも一つの付勢手段が、選択結合手段（２６、５６）を低トランスミッション比に対応するその状態に配する性質を有する方向に遠心発生力を加える、請求項１記載の装置。
【請求項３】
遠心手段（３２、６２）が、ギヤ列（１６、４６）の入力における回転速度を受けて、選択結合手段（２６、５６）の状態に依存して二つの比の一方又は他方を発生させる、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも一つの力発生手段が、選択結合手段（２６、５６）の状態によって変化する伝達トルクから、選択結合手段に加えられる状態安定化力（Ｆp）を、遠心発生力に重畳される作動力として発生させる安定化手段を含む、請求項２又は３記載の装置。
【請求項５】
少なくとも一つの力発生手段が、伝達トルクから作動力（Ｆp）を発生させる手段（２１、５１）を含む、請求項１〜３の１項記載の装置。
【請求項６】
前記伝達トルクが、選択結合手段（２６、５６）がその二つの状態のどちらにあるのかに依存して異なるふうに負荷を受ける要素（２１、５１）の伝達トルクである、請求項５記載の装置。
【請求項７】
選択結合手段（２６、５６）の二つの状態の一方において直結駆動で作動する差動機構（１６、４６）を含み、前記伝達トルクが、直結駆動作動の間にはトルク伝達のために短絡されるトランスミッション要素（２１、５１）の伝達トルクである、請求項４〜６の１項記載の装置。
【請求項８】
伝達トルクから作動力を発生させる手段が、ヘリカル歯の圧力の軸方向成分によって発生する軸方向推力（Ｆp）の手段である、請求項４〜７の１項記載の装置。
【請求項９】
低ギヤ比が直結駆動比であり、高ギヤ比がオーバードライブ比である、請求項１〜８の１項記載の装置。
【請求項１０】
選択結合手段（２６、５６）が、差動機構（１６、４６）の反力要素（２１、５１）の選択的固定化のためのクラッチである、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記装置が、選択結合手段（２６、５６）が切断状態にあるとき、出力要素（２９、５９）が入力要素（１３、４３）よりも低速で回転することを防ぐ１方向クラッチ（３１、６１）を含む、請求項９又は１０記載の装置。
【請求項１２】
選択結合手段（２６、５６）が、高い比における作動のための係合状態にあり、その係合状態から、伝達されるトルクがしきい値を超えると、１方向クラッチが低い比を再び設定するまで滑りを許すことができる、請求項１〜１０の１項記載の装置。
【請求項１３】
選択結合手段のクランピング要素（２７）が、
―選択結合手段（２８、５８）を結合状態に配する性質を有する少なくとも一つのばね（２６）と、
―選択結合手段（２８、５８）を非結合状態に配する性質を有する遠心発生力を受ける要素（３４）と、
―結合状態を促進するヘリカル歯の軸方向推力（Ｆp）を受ける要素（２３）と
から発生する力の合力による作用を受ける、請求項１〜１２の１項記載の装置。
【請求項１４】
遠心発生力を受ける要素（３４）が、歯の軸方向推力を受ける要素（２３）によりクランピング要素（２７）を支える、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
それぞれが二つの比を有する、直列に取り付けられた二つのサブアセンブリ（１６、４６）を含む、請求項１〜１４の１項記載の装置。
【請求項１６】
出力における超過速度の場合に装置の前記出力（７１）をクラッチ解除するための、遠心制御（７３）を備えた安全クラッチを出力に含む、請求項１〜１５の１項記載の装置。
【請求項１７】
装置を少なくとも部分的に取り囲むカップを形成するプーリ（８３）の形態の入力要素を含む、請求項１〜１６の１項記載の装置。
【請求項１８】
エンジン過給コンプレッサ（７）を駆動するための、請求項１〜１７のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項１９】
過給コンプレッサ（７）を備えた熱エンジンであって、過給コンプレッサ（７）が、エンジン（２）のシャフト（４）により、請求項１〜１７の１項記載のトランスミッション装置（１２）を介して駆動されることを特徴とする熱エンジン。
【請求項２０】
自動車の推進エンジン（２）から自動車空調コンプレッサ（８６）を駆動するための、請求項１〜１７の１項記載の装置の使用。
【請求項２１】
電気機械（８２）を自動車の推進エンジン（２）に接続するための、請求項１〜１７の１項記載の装置（８１）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度可変エンジンから装置を駆動するための、特に、自動車のエンジン、典型的には熱エンジンから、たとえば過給コンプレッサ、空調コンプレッサ又は電気機械を駆動するための、少なくとも二つの比を備えたトランスミッション装置に関する。
【０００２】
本発明はまた、本発明のトランスミッション装置を備えた過給熱エンジンに関する。
【０００３】
本発明は、そのうえ、本発明のトランスミッション装置の種々の使用に関する。
【０００４】
上述したタイプの装置は通常、車両のエンジンシャフトからベルトによって駆動される。したがって、装置は、車両のエンジンの回転速度の変化を受ける。このタイプの装置は、多くの場合、車両のエンジンの回転速度の範囲よりも狭い、比較的狭い有効作動範囲を有する。したがって、駆動エンジンと装置の間の一つのギヤ比だけで装置の最適な作動を絶えず保証することは不可能である。
【０００５】
その結果、ギヤ比は通常、一つには、特にエンジンがその最高回転速度付近で作動している場合に超えてはならない装置の最高回転速度を考慮し、他方には、エンジンがそのもっとも通常の回転速度で作動しているときに装置の作動速度が最適になるように選択される。
【０００６】
しかし、そのような設定では、装置は、多くの場合、エンジンがアイドリング状態又は非常に低い速度で作動しているとき、その有効性が非常に低下してしまう。これは、実際には非常に不利である。たとえば、移動速度が非常に低い又はゼロであるとき、車両における空調の必要性は最大になる。さらなる例として、熱エンジンがその回転速度の関数としての好ましいエンジントルク特性曲線を有するためには、一般に、比較的低い回転速度でトルクが高いことが望ましい。電気機械に関しては、車両を駆動するために動力が必要であるとき、そのためにエンジンから動力を取り出すのではなく、エンジンがアイドリング状態にあるときに蓄電池を充電することが好ましいであろう。
【０００７】
上記欠点を解消するために、いくつかの比を有するトランスミッション装置がすでに開発されている。しかし、そのようなトランスミッション装置は、エンジン又は車両の電子部品により、センサによって与えられる指示に基づいて制御される。そのうえ、電気式又は油圧式アクチュエータが必要である。全体として、公知のタイプのトランスミッション装置は複雑であり、車両の電子システムとのその接続は複雑な故障の潜在的根源である。
【０００８】
本発明の目的は、これらの欠点を解消し、特に、本質的に自律的なやり方で要求を満たすトランスミッション装置を提供することである。
【０００９】
本発明にしたがって、装置を速度可変エンジン、たとえば車両のエンジンによって駆動することを可能にするための少なくとも二つの比を備え、低ギヤ比と、同じエンジン回転速度の場合で低ギヤ比におけるよりも高い速度で装置が駆動される高ギヤ比とに対応する二つの状態が可能である選択結合手段を含むトランスミッション装置は、装置における回転速度及びトルクから選択される少なくとも一つのパラメータに依存して変化する作動力を発生させるための少なくとも一つの力発生手段及び選択結合手段に作動力を加えるための少なくとも一つの付勢手段を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明はまた、エンジンの過給コンプレッサを駆動するため、自動車の空調コンプレッサを自動車の推進エンジンから駆動するため、又は電気機械と自動車の推進エンジンとの間のリンクのための、本発明の装置の様々な使用に関する。
【００１１】
そのうえ、本発明は、過給コンプレッサを備えた熱エンジンであって、過給コンプレッサが、エンジンシャフトにより、本発明のトランスミッション装置を介して駆動されることを特徴とする熱エンジンに関する。
【００１２】
本発明の他の特徴及び利点は、非限定的な例に関する以下の説明から明らかになるであろう。
【００１３】
図１に示す例では、過給熱エンジン１は、典型的にはピストンを備えたタイプの熱エンジン２を含む。エンジンはエンジンシャフトを有し、その図示しない一端がギヤボックス３に接続され、他端４が、付属部品及び補助装備を駆動するための少なくとも一つのプーリ６を担持している。図１の非常に簡略化された図では、付属部品は示されておらず、１個の補助装備、すなわち、エンジン２の吸気マニホルド８に送り込まれた空気を圧縮する過給コンプレッサ７が示されている。実際には、コンプレッサ７とマニホルド８との間の空気経路は、図示するものよりも複雑であり、特に、圧縮によって発生した過剰な熱を圧縮空気から除くため、インタークーラを経由することができる。
【００１４】
コンプレッサ７は、プーリ６を従動プーリ１１に連結するベルト９によって駆動される。プーリ１１は、本発明の３速トランスミッション装置１２を介してコンプレッサ７を駆動する。
【００１５】
プーリ１１（図２）は装置の入力シャフト１３にキー締めされており、この入力シャフトは、エピサイクリック歯車列として具現化された第一の差動機構１６のプラネットキャリヤ１４と一体化している。プラネットキャリヤ１４は、トランスミッション装置の中心線１７を中心に配置された、回転可能なプラネット１９を自由に支持するトラニオン１８を有している。プラネット１９は、一方では、プラネットの半径方向内側に位置する機構１６のサンギヤ２１と噛合し、他方では、プラネットの半径方向外側に位置するリングギヤ２２と噛合する。サンギヤ２１はディスク２３と一体化しており、このディスクは、摩擦クラッチ２６として具現化された選択結合手段によってトランスミッション装置のケース２４とで選択的に一体化することができる。クラッチ２６はクランピング要素２７を含み、このクランピング要素は、クラッチ２６を締め付け、ひいてはサンギヤ２１をケース２４に対して固定化する性質を有する圧縮ばね２８の推力の下、ケース２４に対して回転方向には固定化されるが、ケース２４に対して軸方向には可動である。
【００１６】
リングギヤ２２は、トランスミッション装置の第一のモジュールの出力を構成するベル形の要素２９と一体化している。この出力は、シャフト１３とベル形の要素２９との間に装着されたフリーホイール３１又は一方向クラッチにより、入力シャフト１３によって構成されるモジュール入力よりも低速で回転することを阻止される。
【００１７】
プラネットキャリヤ１４は、それぞれがカム３３を担持する遠心フライウエイト３２を回転駆動する。遠心力の影響の下、フライウエイト３２が外側に向けて半径方向に旋回すると、そのカム３３は図２の右回り方向に旋回する。これは、プラネットキャリヤ１４によって回転駆動され、ディスク２３（サンギヤ２１と一体化している）を支えるスライダ３４を、軸方向スラストベアリング３６により、プラネットキャリヤ１４に対して図２の左側に押す性質を有する。
【００１８】
差動機構１６はヘリカルギヤ歯を有している。その結果、歯の圧力は、トルクの伝達を可能にする円周方向成分を有するだけでなく、サンギヤ２１及びリングギヤ２２中で対向する軸方向成分をも有するが、プラネット１９は、相互に均衡する力を受ける。図２の実施態様では、歯の傾斜は、サンギヤ２１が軸沿いに矢印Ｆpの方向に応力を受け、それがスラストベアリング３６を圧縮させ、その結果、フライウエイト３２が浮き上がることを防ぐ性質を有するよう、伝達されるエンジントルクの方向に対して選択される。その結果、リングギヤ２２における軸方向推力は、図２の左側に向けられ、ベル形のハウジング２９によってプラネットキャリヤ１４（主ベアリング中、ケース２４に対して軸方向に保持されているシャフト１３と一体である）を支える軸方向スラストベアリング３７によって吸収される。
【００１９】
そのうえ、ディスク２３は、スラストベアリング３６とは反対の側で、別の軸方向スラストベアリング３８を介してクランピング要素２７を軸方向に支えている。
【００２０】
ここまで説明した第一のモジュールの作動は以下のとおりである。
【００２１】
静止状態で、ばね２８が、クラッチ２６を、サンギヤ２１が固定化されるようなやり方で締め付ける。シャフト１３の回転速度が低い場合、入力シャフト１３の回転速度の２乗に比例するフライウエイト３２の遠心力そのものは非常に低く、その結果、フライウエイト３２は、ばね２８の力ならびにスラストベアリング３６及びスライダ３４を介して作用する歯の軸方向力Ｆpにより、持ち上がることを阻止される。したがって、モジュールは、サンギヤ２１が静止している状態で始動し、入力シャフト１３とのプラネットギヤ１４の回転がリングギヤ２２、ひいてはベル形の出力要素２９の回転速度の増大を生じさせる。入力シャフト１３の速度が一定の上しきい値（軸方向力Ｆpによって計測される、伝達されるトルクが高くなるにつれ、なおさら高くなる）に達すると、フライウエイト３２は、力Ｆpに抗してディスク２３を左に押しながら持ち上げられる性質を有する。他方、ディスク２３は、予荷重ばね２８に抗しながら、スラストベアリング３８を介してクランピング要素２７をクラッチ２６の解放の方向に押す性質を有する。その結果、クラッチ２６は滑り始め、サンギヤ２１が解放され、プラネットキャリヤ１４及びベル形の要素２９と同じ方向に回転し始め、その間、ベル形の要素２９の回転速度は低下する。この速度が入力シャフト１３の速度と等しくなると、フリーホイール３１は入力シャフト１３をベル形の要素２９と直結させる。トルクはもはや差動機構１６によって伝達されず、歯圧及びそれとともに軸方向力Ｆpは消滅し、それにより、フライホイール３２は今や自由になって積極的にクラッチ２６を解放させ、実施された比の変更が設定される。モジュールはオーバードライブ比から直結駆動比に自動的にシフトした。
【００２２】
オーバードライブ比への復帰は、回転速度が直結駆動へのシフトを起動した上しきい値よりも明らかに低い下しきい値未満に低下したときに、起こる。下しきい値に達すると、予荷重ばね２８は、フライウエイト３２によって発生する遠心発生力に抗しながらクランピング要素２７をクラッチ２６の締め付け方向に押すのに十分な力を有する。
【００２３】
クラッチ２６の摩擦が、歯を介する一定のトルク伝達を再び設定し、その後、この摩擦がサンギヤ２１を減速させ、ひいてはベル形の要素２９をフリーホイール３１によって課される速度を超えるまで加速させるのに十分になると、全トルクの伝達を再び設定する。その結果、フリーホイールは、トルクの伝達に関して非アクティブになる。歯２１におけるトルクの再出現が、軸方向力Ｆpの再出現を生じさせ、それが、スラストベアリング３６を介してフライウエイト３２の半径方向変位を減らす又はなくすことにより、同時に、ばね２８が、機構１６をそのオーバードライブ比で作動させる条件を再び設定することを助ける。
【００２４】
ベル形の要素２９は、装置全体を通過して延び、それによって装置のための軸方向支持体である入力シャフト１３を中心に自由に回転するように取り付けられた管状のシャフト４３に回転状態で接続されている。管状のシャフト４３は、第二の差動機構４６の入力シャフトであり、したがって、第一の機構１６と直列に機械的に取り付けられている。第二の機構４６は、第一の機構１６と動作的に同一であり、したがって、再び詳細に説明することはしない。この機構は、機構１６と同様に、原則的に類似している条件下、その入力要素４３とベル形の出力要素５９との間に直結駆動比又はオーバードライブ比を設定することができる。一般に、この第二の機構４６のために使用する参照番号は、第一の機構１６の対応する要素に使用される参照番号に３０を足したものである。直結駆動の場合、ベル形の要素５９はフリーホイール６１によって管状の入力シャフト４３と結合する。オーバードライブ作動の場合、摩擦クラッチによって構成される選択結合手段５６が、サンギヤ５１がケース２４に対して回転することを阻止する。リングギヤとサンギヤとの間の歯数の比は、機構１６におけるよりも機構４６におけるほうが１に近い。したがって、第二の機構４６では、二つの比の間のジャンプはより小さい。
【００２５】
第二のモジュール４６の出力要素を構成するベル形の要素５９は、出力シャフト７１、ひいてはコンプレッサ７を超過速度から保護する安全装置７３の一部を形成する、オイル中で作動する多板クラッチによって構成される選択結合手段７２を介してトランスミッション装置１２の出力シャフト７１に接続されている。クラッチ７２は、クラッチを予荷重する圧縮ばね７４によって常時締め付けられている。ばね７４はクランピングプッシャ７６を介して作用することができ、このクランピングプッシャは、入力シャフト７１の回転速度に付され、軸方向スラストベアリング７８を介してクランピング要素７６に対して作用する遠心フライウエイト７７により、ばね７４に抗しながらクラッチ７２の解放方向に押し戻すことができる。クラッチ７２が解放されているとき、クランピング要素７６は、ベル形の要素５９とともに回転し、したがって、出力シャフト７１とは異なる速度で回転するため、軸方向スラストベアリング７８が必要である。
【００２６】
図２のトランスミッション装置の全体的作動は次のとおりである。
【００２７】
低速では、二つの差動機構１６、４６はオーバードライブで作動する。したがって、第二の機構中の、この第二の機構のフライウエイト６２とともに回転する入力シャフト４３の速度は、第一の機構のフライウエイト３２を駆動するシャフト１３の速度よりも高い。その結果、シャフト１３の回転速度が増すと、まず、第二の機構４６のフライウエイト６２が第二の機構４６を直結駆動にシフトさせる。入力シャフト１３の速度が増し続けると、今度は第一の機構１６が直結駆動にシフトする。
【００２８】
したがって、コンプレッサ７の作動速度を、それがエンジンシャフトの回転速度に比較的依存しないように調整する性質を有して、コンプレッサ７が、できるだけ頻繁にその最適速度で作動する、特に、低いエンジン回転速度で顕著に改善された効率で作動するようにするトランスミッション装置が提供される。
【００２９】
選択結合手段２６、５６は、がたつきのない滑らかなギヤ比変更を可能にする、オイル中で作動する摩擦クラッチである。
【００３０】
フライウエイト３２、６２は、遠心力を、フライウエイトが受ける回転速度の２乗に実質的に比例する軸方向力に変換する。したがって、遠心的に発生した力の増大が、従動装置の抵抗トルクの増大によってその回転速度の関数として完全には均衡されないということが確かである。
【００３１】
図３の例では、本発明の装置８１は、エンジン２に連結された電気機械８２を駆動するために使用される。装置８１は、トランスミッション装置の入力要素と一体化しているカップ８３の中に完全に収容された２速装置である。カップの周縁がプーリとエンジン２のシャフト４との間のトランスミッションベルト８４のためのこのプーリを形成する。電気機械は、蓄電池を充填するための発電機であることもできるし、スタータ機能及び／又はその出力をエンジン２の出力に加える補助駆動機の機能を備えた発電機であることもできる。機械８２がモータとして作動する場合、図２における歯の反力、たとえばＦpは逆転するが、対照的に、遠心力は比較的低く、そのため、全体として、オーバードライブ作動（したがって、機械８２を運転者とみなす場合、ギヤ減速操作）を可能にするように設計することができる。
【００３２】
図４に示す例では、図３に示すものに類似したトランスミッション装置８１が、空調コンプレッサ８６を駆動するように作用する。この場合もまた、エンジンのシャフト４の回転速度が低くなると、装置８１はオーバードライブ比にシフトし、コンプレッサ８６の冷却力を高める。
【００３３】
当然、本発明は、説明し、図示した例に限定されない。
【００３４】
本発明は、オーバードライブ比及び直結駆動比の設定に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のエンジンの斜視図である。
【図２】図１のエンジンのコンプレッサを駆動するトランスミッション装置の軸断面図である。
【図３】電気機械の駆動における本発明の装置の使用を示す、図１に類似した図である。
【図４】空調コンプレッサの駆動における本発明の装置の使用を示す、図１に類似した図である。
【図１】
2008513708.tif 000003
【図２】
2008513708.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2008513708.tif 000007
2008513708.tif 000008
2008513708.tif 000009
2008513708.tif 000010
2008513708.tif 000011
2008513708.tif 000012