(57)【要約】  本発明は、本質的に自動車の熱機関（２）と車輪（３）との間の動力伝達装置（１）に関する。この装置（１）は、１対の電気機械（４．１，４．２）と機械アセンブリ（９０）とを含む。このアセンブリ（９０）は、少なくとも２つの遊星歯車装置（５，９）を含む。各歯車装置は、相互に噛合した３つの要素を含む。本発明によれば、切換え装置（２３．１）は、伝達装置（１）の２つの動作モード間の切り換え中に、電気機械のシャフト（１１）と機械アセンブリ（９０）の他の２つの要素（１２．１，１２．２）との間の係合を同時に保証する手段（２３，２８）を含む。
2008513282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の熱機関（２）と車輪（３）との間の動力伝達装置（１）であって、
第１および第２の電気機械（４．１，４．２）と、
熱機関（２）のシャフト（６）、車輪（３）のシャフト（７）、および電気機械（４．１，４．２）のシャフト（８，１１）の間を連結する機械アセンブリ（９０）とを備え、前記機械アセンブリ（９０）が、
シャフトと相互に噛合された複数の要素を含む少なくとも２つの遊星歯車装置（５，９）と、
シャフトの１つが連結できる機械アセンブリ（９０）の第１要素（９．２）または第２要素（９．３）へのこのシャフトの選択的係合を移動によって保証する少なくとも１つの切換え装置（２３．１）とを含む、動力伝達装置（１）において、
前記切換え装置（２３．１）が、この切換え装置（２３．１）の移動中に、選択的に係合された前記シャフト（８，１１）と機械アセンブリ（９０）の２つの要素（９．２，９．３）との間の係合を同時に保証する手段（２３，２８）を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記２つの要素（９．２，９．３）が、同じ遊星歯車装置に属することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
選択的に係合されるシャフトが、電気機械（４．１，４．２）のシャフト（８，１１）であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４】
第１要素（９．２）が、車輪（３）のシャフト（７）に直接連結されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
切換え装置（２３．１）が、２つの要素の一方（９．２）に連結された第１歯車（１２．１）と他方の要素（９．３）に連結された第２歯車（１２．２）との間の距離より大きなシャトル長（２４）を有するシングルブロックジョークラッチ（２３）を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
切換え装置（２３．１）が２つの部分（３０，３１）から構成されたジョークラッチ（２３）を含み、
第１部分（３０）が、２つの要素の一方（９．２）に連結された第１歯車（１２．１）と協働状態に入るようになっており、
第２部分（３１）が、他方の要素（９．３）に連結された第２歯車（１２．２）と協働状態に入るようになっている
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
第１部分および第２部分（３０，３１）が、それぞれ独立に第１歯車と第２歯車（１２．１，１２．２）との間の距離よりも長い間隔を移動することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
ジョークラッチ（２３）が、歯車（１２．１，１２．２）の穴の周囲に形成された溝（４２）および／または歯と協働するようになっているタング（４０）および／または歯（４０．１）を含むことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
切り換え時に他方の機械（４．１）のシャフト（８）に加えられるトルクを補償するために、２つの機械（４．１，４．２）および切換え装置（２３．１）を制御する制御装置（１０）を含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
直流電圧バス（１５）を介して電気機械（４．１，４．２）に接続された貯蔵システム（１８）を含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
遊星歯車装置（５，９）が、２つの要素（９．２，９．３）の回転速度が等しいときに他方の機械（４．１）のシャフト（８）の回転速度が０となるように選択された比率（Ｒ１，Ｒ２）を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
自動車の熱機関（２）と車輪（３）との間の動力伝達装置（１）の使用方法であって、この動力伝達装置（１）が、第１および第２電気機械（４．１，４．２）と、切換え装置（２３．１）と、熱機関のシャフト（６）、車輪（３）のシャフト（７）、および電気機械（４．１，４．２）のシャフト（８，１１）の間を連結する機械アセンブリ（９０）とを備え、この機械アセンブリ（９０）が少なくとも２つの遊星歯車装置（５，９）を含み、各歯車装置がシャフトと相互に噛合した複数の要素を含み、
第１動作モードにおいては、切換え装置（２３．１）のジョークラッチ（２３）を用いて、電気機械（４．２）のシャフト（１１）を機械アセンブリ（９０）の要素（９．２）に連結し、
第２動作モードにおいては、ジョークラッチ（２３）を用いて、この同じ電気機械（４．２）のシャフト（１１）を機械アセンブリの他方の要素（９．３）に連結する方法において、
あるモードから別のモードへの移行中に電気機械（４．２）がエンジンとして動作しない場合、他方の電気機械（４．１）のシャフト上の寄生トルクの存在を補償するためにこのシャフト（８）にトルクを加えること
を特徴とする方法。
【請求項１３】
あるモードから別のモードへの移行時に、補償を行うために、電気機械（４．２）のシャフト（１１）を、ジョークラッチを用いて、このシャフト（１１）を連結できる機械アセンブリの２つの要素（９．２，９．３）に同時に連結することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
あるモードから別のモードへの移行時に、ジョークラッチ（２３）が、要素の一方（９．２）に連結された歯車（１２．１）に係合し、次に、他方の要素（９．３）に連結された第２歯車（１２．２）に係合することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
トルクを補償するために、他方の機械（４．１）に接続された電力変換器（１３）のトランジスタに、増加された時間中、制御信号（０１ａ−０１ｆ）を送信することを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
補償するために、電気機械（４．２）のシャフト（１１）に加えられるトルクに既知の係数Ｇを乗じたものに相当するトルクを他方の機械（４．１）のシャフト（８）に加えることを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、自動車用動力伝達装置に関する。本発明は、特に、運転回転数の変化時に発生することがあるトルクの断絶または消失を無くすことを目的とする。本発明は、自動車の分野において極めて有利に適用されるが、オートバイや船など他の種類の乗物にも利用することができよう。
【０００２】
１つの熱機関と、１つ、２つ、あるいは数個の遊星歯車装置と、２つの電気機械とを含むハイブリッド車両用伝達機構が知られている。そのような機構の例は、フランス特許出願ＦＲ−Ａ−２８３２３５７に記載されている。これらの伝達機構を用いる場合、熱機関の動力は車輪に直接伝達することもでき、電気系統を経由することによりバイパスさせることもできる。電気系統は、端子およびシャフトにおいて電気的または機械的に受け取るエネルギの値に応じてエンジンまたは発電機として動作することができる電気機械を含む。バイパスされた動力は、改めて車両の車輪に伝達されるか、場合によっては貯蔵システムに保存される。このバイパスされた動力により、熱機関の効率が最適になるように熱機関のトルクおよび回転数を正確に適合させながら、車両の車輪に加えられるトルクを運転者によって要求されるトルクに正確に適合させることができる。車輪に加えられるトルクをこのように適合させることにより、より高い運転快適性が得られ、一方、熱機関の動作点の適合化により、エネルギの節減が可能になる。
【０００３】
図１ａは、熱機関２と車両の車輪３との間の動力伝達装置１の例を示す。この装置１は、第１電気機械４．１、第２電気機械４．２、並びに第１遊星歯車装置５および第２遊星歯車装置９を含む。歯車装置５および９は、それぞれ第１、第２および第３要素を含む。これらの歯車装置の構成要素は、遊星歯車でも、遊星歯車キャリアでも、クラウンでもよい。これら３つの要素は相互に噛合している。変形形態では、各歯車装置が３つ以上の要素を含む。例えば、各歯車装置は、第４要素と噛合する外歯付きのクラウンを含むことができる。別の例では、１つの遊星歯車装置が複数の遊星歯車キャリアを含むことができる。
【０００４】
第１歯車装置５の第１要素５．１は、熱機関２および第２歯車装置９の第１要素９．１に連結される。第１歯車装置５の第２要素５．２は、車輪３のシャフト７に直結している第２歯車装置９の第２要素９．２に連結される。第１歯車装置５の第３要素５．３は、第１電気機械４．１のシャフト８に連結される。以下の説明において分かるように、第２電気機械４．２のシャフト１１は、車両の第１動作モードでは第２歯車装置９の第２要素９．２に係合され、車両の第２動作モードでは第２歯車装置９の第３要素９．３に係合される。切換え装置２３．１は、シャフト１１と第２要素９．２との係合から、シャフト１１と第３要素９．３との係合への移行、ならびに逆方向への移行を保証する。
【０００５】
図１ｂは、熱機関２と車両の車輪３との間の動力伝達装置１をより一般的に示す。この装置１は、第１電気機械４．１および第２電気機械４．２、並びに少なくとも２つの遊星歯車装置を含む機械アセンブリ９０を含む。一例では、この機械アセンブリ９０は特にｎ個の遊星歯車装置を含む。幾つかの実施形態においては、歯車および小歯車のシャフトを介して、遊星歯車装置間を相互に連結することができる。
【０００６】
以下の説明において分かるように、第１電気機械４．１のシャフト８は、車両の一動作モードでは機械アセンブリ９０の要素８０．１に係合され、車両の別の動作モードでは機械アセンブリ９０の別の要素８０．２に係合される。第１切換え装置２３２は、シャフト８と要素８０．１との係合から、シャフト８と要素８０．２との係合への移行、並びに逆方向への移行を保証する。
【０００７】
同じく以下の説明において分かるように、第２電気機械４．２のシャフト１１は、車両の一動作モードでは機械アセンブリ９０の要素１１．１に係合され、車両の別の動作モードでは機械アセンブリ９０の別の要素１１．２に係合される。第２切換え装置２３３は、シャフト１１と要素１１．１との係合から、シャフト１１と要素１１．２との係合への移行、並びに逆方向への移行を保証する。
【０００８】
一般的な場合、伝達装置１の任意のシャフトは、切換え装置を介してアセンブリ９０のある要素から別の要素へと係合を移行することができる。実際、一般的な場合、電気機械のうちの一方４．１または４．２のシャフト８または１１、エンジン２のシャフト６、または車輪３のシャフト７を、機械アセンブリ９０の種々の要素に連結することができる。アセンブリ９０内に新しい切換え装置が導入されるたびに、２つの新規動作モードが導入される。したがって、使用される切換え装置がｍ個の場合、異なる２ｍ個の別の動作モードが存在することになる。伝達装置１を作動させるために、エネルギの観点から最も有利なモードが選択されることになる。
【０００９】
直流システムを経由する場合、２つの電力変換器１３および１４が、それぞれ第１電気機械４．１および第２電気機械４．２を直流電圧バス１５に接続する。このように構成されることで、特に遊星歯車装置５および９を含む機械系統１６を介して熱機関２からの動力を車輪３に直接伝達することが可能である。また、この動力は、電気機械４．１および４．２並びに電力変換器１３および１４を含む電気系統１７を介して車両の車輪３に伝達することも可能である。その場合、これらの電気機械４．１および４．２は、エンジンまたは発電機として動作することができる。
【００１０】
電気機械の１つがエンジンとして動作する場合、電力変換器１３および１４は、バス１５上で見られる直流電圧信号から、電気機械のコイルに供給される交流電圧信号への変換を行う。電気機械の１つが発電機として動作する場合、電力変換器１３および１４は、電気機械の位相上で見られる交流電圧信号から直流電圧信号への変換を保証する。エネルギ貯蔵システムを利用しない場合、電気機械のうちの一方４．１または４．２がエンジンとして動作するときは、他方の機械は発電機として動作する。実際、電気機械４．１および４．２によって消費または供給される動力の合計は０に等しくなければならない。この等式は、装置１がエネルギ貯蔵システムを含まない場合にのみ有効である。
【００１１】
変形形態では、バッテリなどのエネルギ貯蔵システム１８が直流電圧バス１５に接続される。電気機械４．１および４．２にバイパスされた動力をこのシステム１８にも伝達することができる。この貯蔵システム１８により、追加の動作度が与えられる。この目的のために、電気機械４．１および４．２は、両方ともにエンジンとして動作することも、両方ともに発電機として動作することも可能である。特に、車両の減速段階においては、動力を貯蔵システム１８に伝達するために、電気機械の少なくとも一方４．１または４．２が発電機として動作する。
【００１２】
特定の実施形態では、電気機械４．１および４．２は同期型の電気機械である。これらの電気機械は、コンパクトであり良好な効率を有するという利点がある。
【００１３】
そのような伝達装置１により、複数の伝達比を得ること、および熱機関２の消費を節減することができる。この目的のために、所与の動力において、熱機関２の回転速度を制限する。電気機械の回転速度を適合させることにより、熱機関２と車輪３との間にあらゆる伝達比を設定することができる。さらに、そのような装置は、エネルギを散逸するクラッチを含まない。したがって、熱機関２の消費量は、この同じ熱機関２を従来の変速機とともに用いた場合の消費量に比べておよそ４０％低減される。
【００１４】
熱機関２の消費をさらに節減し、特に電気系統１７によって散逸されるエネルギを節減するために、伝達装置１は第１動作モードから第２動作モードに、およびその逆方向に移行する。詳細には、これら２つのモードは、第２電気機械４．２の回転速度を制限することにより、この電気機械によって散逸される動力を節減することを目的とする。
【００１５】
この目的のために、図１ａの場合では、車輪３のシャフト７の回転速度がエンジン２のシャフト６の回転速度よりも遅いとき、装置１は第１動作モードに移行する。その際、第２電気機械４．２のシャフト１１は、第１歯車１２．１を介して第２歯車装置９の第２要素９．２に連結される。この第１動作モードは、小さな伝達比に相当する。
【００１６】
エンジンのシャフト６の回転速度が車輪３のシャフト７の回転速度よりも遅いとき、装置１は第２動作モードに移行する。その際、第２電気機械４．２のシャフト１１は、第２歯車１２．２を介して第２歯車装置９の第３要素９．３に連結される。この第２動作モードは、大きな伝達比に相当する。
【００１７】
いずれの動作モードにおいても、電気機械４．１および４．２はエンジンとして、または発電機として動作することができる。
【００１８】
図１ａの場合並びに図１ｂの場合、エンジン２のシャフト６、車輪３のシャフト７、第１電気機械４．１のシャフト８、および第２電気機械４．２のシャフト１１のそれぞれの低速回転速度をそれぞれＮｍ、Ｎｒ、Ｎ１、Ｎ２とする。これらの速度は、実回転速度を一定の係数で乗じたものなので、低い回転速度である。
【００１９】
熱機関２のシャフト６、車輪３のシャフト７、第１電気機械４．１のシャフト８、および第２電気機械４．２のシャフト１１のそれぞれに加えられる小さなトルクをそれぞれＴｍ、Ｔｒ、Ｔ１、Ｔ２とする。これらのトルクは、実トルクを一定の係数で乗じたものなので、小さなトルクである。
【００２０】
一般的に、２動作モード動力バイパス伝達の場合、以下の等式が成り立つ。
Ｎｒ＝Ｎｍ＋Ｎ１（１）
Ｔｒ＝Ｔｍ＋Ｔ２（２）
【００２１】
第１動作モードでは、以下の等式が成り立つ。
Ｎｒ＝Ｎ２（３）
Ｔｍ＝Ｔ１（４）
【００２２】
第２動作モードでは、以下の等式が成り立つ。
Ｎｒ＝Ｎ２＋Ｇ＊Ｎ１（５）
Ｔｍ＝Ｔ１−Ｇ＊Ｔ２（６）
【００２３】
Ｇは、歯車装置の伝達比および伝達装置の伝達比に相当する係数である。
【００２４】
あるモードから別のモードへの切り換えの際、以下の等式が成り立つ。
Ｎ１＝０        （７）
Ｎｍ＝Ｎｒ＝Ｎ２（８）  かつ
Ｔｍ＝Ｔｒ＝Ｔ１（９）
Ｔｍ＝Ｔｒ＝Ｔ１（１０）
【００２５】
より簡略化する目的で、明細書における以下の記載では、小さなトルクをトルク、低い回転速度を回転速度と呼ぶことにする。
【００２６】
あるモードから別のモードへの切り換えを行うには、車輪に対するトルクのサージを防止し、機械的切換え装置の寸法を最小にするために、歯車１２．１および１２．２には何らトルクを加えないようにすることが好ましい。定義上、１つの電気機械の動力は、トルクを回転速度で乗じた値に等しい。したがって、等式（７）が示すように、切り換え時、第１電気機械４．１の回転速度Ｎ１は０になる。その際、電気系統１７には動力は全く散逸されず、したがって第２電気機械４．２によって散逸される動力は０である。この第２電気機械４．２は０ではない回転速度を有するので、そのシャフトに加えられるトルクＴ２は０である。したがって、良好な条件で切り換えを行うことができる。
【００２７】
図２ａは、先行技術の切換え装置１９．１を使用して実施されるあるモードから別のモードへの切り換えの各ステップを示す。これらのステップの間に、切換え装置１９．１は、第１動作モードから第２動作モードに切り換わる。したがって、この図では、第２電気機械４．２のシャフト１１は、歯車１２．１との係合から歯車１２．２との係合に移行する。
【００２８】
この切換え装置１９．１は、ジョークラッチ１９およびフォーク２０を含む。ジョークラッチ１９は、シャフト１１に沿って直線移動することができる。フォーク２０により、このジョークラッチ１９を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２およびその逆に移動させることができる。この目的のために、フォーク２０はジョークラッチ１９の２つのショルダ部に係合される。
【００２９】
上述したように、この切り換え時、第１電気機械４．１の回転速度Ｎ１は０であり、その結果、電気機械４．２のシャフト１１に加えられるトルクＴ２は０になる。
【００３０】
第１ステップＡでは、ジョークラッチ１９は、第１位置Ｐ１にある。その際、ジョークラッチ１９は、第２歯車装置９の第２要素９．２に連結された第１歯車１２．１と協働する。その際、このジョークラッチ１９はこの歯車１２．１に係合される。
【００３１】
第２ステップＢでは、フォーク２０はジョークラッチ１９を中間位置Ｐ１’に移動させる。この移動時、ジョークラッチ１９は、第１歯車１２．１から抜け出す。シャフト１１にはトルクＴ２が全く加えられないので、この移動は問題なく行われる。この第２ステップＢの終了時、ジョークラッチ１９は、２つの歯車１２．１および１２．２から解放される。
【００３２】
最後に第３ステップＣでは、フォーク２０はジョークラッチ１９を第２位置Ｐ２に移動させる。この移動時、ジョークラッチ１９は、第２歯車１２．２の内部に嵌め込まれる。シャフト１１に加えられるトルクは０であるので、この嵌め込みも容易に行われる。このとき、ジョークラッチ１９は、この第２歯車１２．２に係合される。
【００３３】
シャフト１１および歯車１２．１および１２．２の回転速度間で同期が確保されるように、伝達装置１内で使用される歯車比および歯車装置５および９の比率が選択されることで、ジョークラッチ１９の移動が可能になる。より詳細には、第１電気機械４．１の回転速度が０のとき、シャフト１１の回転速度が第１および第２歯車１２．１および１２．２の回転速度に等しくなるように、これらの歯車比および比率が選択される。
【００３４】
しかしながら、実際には、この切り換えはトルクが０のときに行われるわけではない。実際、この切り換えの間、２つの電気機械４．１および４．２のエネルギ損に少なくとも相当する動力を電気系統１７内で発生させることが必要である。第１電気機械４．１は停止しているので、この動力を供給することができない。したがって、第２電気機械４．２のみがこれらのエネルギを供給することができる。第１ステップＡおよび第３ステップＣでは、小さなトルク２１および２２をシャフト１１に加えることができる。これらのトルク２１および２２により、回転中の第２電気機械４．２は、電気機械４．１および４．２の損失に相当する動力を発生することができる。
【００３５】
反対に、第２ステップＢでは、第２電気機械４．２のシャフト１１にはトルクは全く加えられない。実際、この第２ステップの間は、ジョークラッチ１９は第１歯車１２．１によっても第２歯車１２．２によっても駆動されない。このように駆動がないことにより、電気機械の減速が生じる。第２電気機械４．２は、その慣性のために少しの時間回転を続ける。実際、この回転により磁束の変動が生じ、したがってそのコイル内を電流が通過する。この電流の通過により特に無視できないジュール損が生じ、それにより最終的に電気機械が著しく減速する。
【００３６】
また、貯蔵システム１８がバス１５に接続され、第２電気機械４．２が発電機として動作する場合には、切り換え時にトルクの断絶が生じる。このトルクの断絶は、第２電気機械４．２のシャフト１１が、歯車１２．１および１２．２にもはや係合されなくなる第２ステップＢの間に発生することがある。実際、第２電気機械４．２が発電機として動作するとき、無視できないトルクがそのシャフト１１に加えられる。等式（１）は、車輪３のシャフト７に加えられるトルクＴｒが、熱機関２のシャフト６に加えられるトルクＴｍと第２電気機械４．２のシャフト１１に加えられるトルクＴ２の合計に相当することを示す。したがって、熱機関２のシャフト６に加えられるトルクＴｍが一定の場合、切り換えにより、車両の運転者にとって不快なトルクの断絶が生じることがある。
【００３７】
本発明は、特に、切り換え時の電気機械の損失に相当するこの動力の発生の問題、並びにこのトルクの断絶の問題を解決することを目的とする。
【００３８】
この目的のために、本発明においては、第２電気機械のシャフトが車輪のシャフトに係合する第１位置と、第２電気機械のシャフトが第２遊星歯車装置の要素と係合する第２位置との間において、段階的切り換えができるジョークラッチを使用する。特に、この切り換え中、ある所与のタイミングで、ジョークラッチは、第２電気機械のシャフト、車輪のシャフト、第２遊星歯車装置の要素間の同時係合を保証する。本発明においては、第２電気機械のシャフトへの応力は、あるモードから別のモードへの移行ができる限り最良の条件で行われるように、付与される。
【００３９】
したがって、第２電気機械のシャフトに加えられるトルクが常に存在する。トルクをこのように加えることにより、電気機械の損失に対応する動力を発生させ、トルクの断絶のない滑らかで快適な運転を保証することができる。
【００４０】
したがって、本発明は、車両の熱機関と車輪との間の動力伝達装置であって、
−  第１および第２の電気機械と、
−  熱機関のシャフト、車輪のシャフト、および電気機械のシャフトの間を連結する機械アセンブリとを含み、この機械アセンブリが、
−  シャフトと相互に噛合された複数の要素を含む少なくとも２つの遊星歯車装置と、
−  シャフトの１つが連結できる機械アセンブリの第１要素または第２要素へのこのシャフトの選択的係合を移動によって保証する少なくとも１つの切換え装置と
を含む動力伝達装置において、
−  切換え装置が、この切換え装置の移動中に、選択的に係合されたシャフトと機械アセンブリの２つの要素との間の係合を同時に保証する手段を含むことを特徴とする装置に関する。
【００４１】
さらに本発明は、車両の熱機関と車輪との間の動力伝達装置の使用方法であって、この動力伝達装置が、第１および第２電気機械と、切換え装置と、熱機関のシャフト、車輪のシャフト、および電気機械のシャフトの間を連結する機械アセンブリとを備え、この機械アセンブリが少なくとも２つの遊星歯車装置を含み、各歯車装置がシャフトと相互に噛合した複数の要素を含み、
−  第１動作モードにおいては、切換え装置のジョークラッチを用いて、電気機械のシャフトを機械アセンブリの要素に連結し、
−  第２動作モードにおいては、ジョークラッチを用いて、この同じ電気機械のシャフトを機械アセンブリの他方の要素に連結する方法において、
−  あるモードから別のモードへの移行中に、電気機械がエンジンとして動作しない場合、他方の電気機械のシャフト上の寄生トルクの存在を補償するために、このシャフトにトルクを加えること
を特徴とする方法に関する。
【００４２】
本発明は、以下に続く説明を読み、添付の図面を参照することにより、よりよく理解されよう。これらの図は例として示したもので、本発明を限定するものではない。
【００４３】
図２ｂは、本発明による切換え装置２３．１を用いたあるモードから別のモードへの切り換えの各ステップを示す略図である。この切換え装置２３．１は、ジョークラッチ２３とフォーク２８とを含む。
【００４４】
ジョークラッチ２３は、シングルブロックジョークラッチである。このジョークラッチ２３は、第１歯車１２．１と第２歯車１２．２との間に配置される。前述のように、これらの歯車１２．１および１２．２は、それぞれ車輪３のシャフト７に直結している第２歯車装置９のある要素、およびこの第２歯車装置９の別の要素と噛み合う。ジョークラッチ２３はシャフト１１によって回転駆動され、このシャフト１１に沿って直線移動が可能である。変形形態では、歯車１２．１および１２．２は、異なる２つの歯車装置に属する要素と噛み合う。
【００４５】
より正確には、ジョークラッチ２３は、第１端部２５および第２端部２６を含む。これらの端部２５および２６は、歯車１２．１および１２．２の軸を基準として軸方向に延びる。好ましくは、第２電気機械４．２のシャフト１１の軸１１．１は、２つの歯車１２．１および１２．２並びにジョークラッチ２３の軸と同軸とする。ジョークラッチ２３は、最も離れた２つの末端部２４．１および２４．２の間に延びる所定の長さのシャトル２４を有する。このシャトル２４の長さは、２つの歯車１２．１および１２．２間の距離より大きい。
【００４６】
フォーク２８が、このジョークラッチ２３の２つのショルダに係合される。このフォーク２８は、シャフト１１に沿ってジョークラッチ２３を直線移動させるように駆動される。このフォーク２８は、ジョークラッチ２３を、第１位置Ｐ１から、特に位置Ｐ１’をはじめとする中間位置を経由して第２位置Ｐ２まで移動させる。
【００４７】
この切り換えが起きるための条件は、先に示したものと同じである。これらの条件の１つは、第１電気機械４．１の回転速度Ｎ１が０の場合に相当する。また、切り換え時には、シャフト１１と歯車１２．１および１２．２との間で同期がとられなければならない。この同期は、歯車１２．１および１２．２の回転速度がシャフト１１の回転速度と等しいときに実現される。
【００４８】
第１ステップＡ’では、フォーク２８は第１位置Ｐ１にある。その際、ジョークラッチ２３の第１端部２５は、第２歯車装置９の要素に連結された第１歯車１２．１と係合される。この第１端部２５は、第１歯車１２．１を超えて延びる。ジョークラッチ２３の第２端部２６は、歯車１２．１および１２．２のいずれにも係合されない。第２電気機械４．２が、特に電気機械４．１および４．２の損失に相当する動力を供給できるように、トルク２７がシャフト１１に加えられる。
【００４９】
第２ステップＢ’１では、フォーク２８はジョークラッチ２３を中間位置Ｐ１’に移動させる。この移動の際、ジョークラッチ２３は第２歯車１２．２と協働するが、ジョークラッチ２３は第１歯車１２．１に係合されているので、応力を伴わない。この第２ステップＢ’１では、ジョークラッチ２３は第２歯車１２．２に係合されていない。ジョークラッチ２３の第２端部２６は、この端部２６と歯車１２．２との間に存在する隙間を利用することにより、歯車１２．２の内部に入ることができる。したがって、第２ステップＢ’１の終了時、ジョークラッチ２３の第１および第２端部２５および２６は、同時に２つの歯車１２．１および１２．２と協働する。そして、第１端部２５のみが第１歯車１２．１に係合される。
【００５０】
第３ステップＢ’２では、フォーク２８は依然として中間位置Ｐ１’にある。同じく、ジョークラッチ２３の端部２５および２６は、２つの歯車１２．１および１２．２と協働する。このステップＢ’２では、ジョークラッチ２３の押圧力はある歯車から別の歯車に移動される。実際、この第３ステップＢ’２では、第２端部２６が第２歯車１２．２に係合されるが、第１端部２５は第１歯車１２．１に係合されなくなる。
【００５１】
この係合状態の移行は、アクチュエータ（図示せず）によりジョークラッチ２３を若干回転移動させることにより行うことができる。より正確には、ジョークラッチ２３と歯車１２．１および１２．２との間に存在する角方向隙間からジョークラッチを移動させることにより、このジョークラッチ２３の係合がある歯車から別の歯車に移行する。好ましくは、この係合の移行は、ジョークラッチ２３が第１歯車１２．１と第２歯車１２．２とのほぼ中間に位置するときに行われる。
【００５２】
第４ステップＣ’では、ジョークラッチ２３の第１端部２５は第１歯車１２．１から簡単に抜け出すことができる。これは、この第１端部２５はもはや第１歯車１２．１に係合されていないからである。その際、第２端部２６のみが、第２遊星歯車装置９の要素に連結された第２歯車１２．２と係合されている。これにより、第２歯車１２．２を介してトルク２９がシャフト１１に加えられる。こうして、先行技術のステップＢが２つのステップＢ’１およびＢ’２により置き換えられた。ステップＢ’１およびＢ’２の間において、ジョークラッチ２３は同時に２つの歯車１２．１および１２．２と協働し、ある歯車から別の歯車にシャフトの係合が移行する。
【００５３】
その結果、切り換えの全ステップで、ジョークラッチ２３を介してトルクが第２電気機械４．２のシャフト１１に加えられる。これにより、第２電気機械４．２は、電気機械４．１および４．２の損失に相当する動力を常に発生することができる。さらに、第２電気機械４．２が発電機の役割を果たしているときにこの電気機械のシャフト１１に加えられるトルクを、常に車両の車輪３のシャフト７に加えることができる。実際、このトルクは第１歯車１２．１または第２歯車１２．２を介して加えられる。
【００５４】
図１に示したように、本発明による動力伝達装置は、さらに制御装置１０を含む。この制御装置１０は、マイクロプロセッサ１０．１、プログラムメモリ１０．２、およびデータメモリ１０．３を含む。プログラムメモリ１０．２はプログラムＰ１−ＰＮを含み、データメモリ１０．３はデータＤ１−ＤＮを含む。制御装置１０は、入出力インタフェース１０．４も含む。この入出力インタフェース１０．４は、センサ（図示せず）からの信号Ｍ１−ＭＮを受信し、電気機械４．１および４．２に向けて特に制御信号０１−０２を発信する。電気機械４．１，４．２の回転速度およびトルクを測定するセンサの出力部は、特にインタフェース１０．４の入力部に接続される。
【００５５】
フォーク２８の移動は、例えば低出力の直流モータ（図示せず）によって行われる。制御装置１０が切り換え条件に相当する速度およびトルクの値を検出したとき、マイクロプロセッサ１０．１はプログラムＰ１を実行することができる。制御装置１０は、プログラムＰ１の実行時、あるモードから別のモードへの切り換え中に、直流モータに向けて信号０３を送信する。この信号０３は、このエンジンの回転を制御する。
【００５６】
ジョークラッチ２３が常に運動していること、すなわち切り換えの間中、ジョークラッチ２３が連続的に移動することが好ましい。
【００５７】
勿論、切り換えは可逆的であるので、ジョークラッチ２３は第２歯車１２．２から第１歯車１２．１へ移動することができる。
【００５８】
図２ｃは、本発明による切換え装置２３．１の一変形実施形態を示す。この変形形態では、ジョークラッチ２３は、１つの部分だけで構成される図２ｂのジョークラッチとは異なり、第１部分３０と第２部分３１とを含む。これらの第１部分３０および第２部分３１は、２つの歯車１２．１と１２．２との間の空間内に配設され、第２電気機械４．２のシャフト１１の軸を基準にして軸方向に延びる。
【００５９】
これら２つの部分３０および３１は、シャフト１１によって回転駆動される。これら２つの部分３０および３１は、それぞれ独立に、第２電気機械４．２のシャフト１１に沿って直線移動することができる。各部分３０および３１は、フォーク３２および３３によってそれぞれ直線移動される。フォーク３２，３３は、係合位置から解放位置およびその逆へのジョークラッチ２３の一部分の移動を行う。係合位置では、ジョークラッチ２３の一部が、ジョークラッチに対応する歯車の内部に係合される。開放位置では、その部分が、ジョークラッチに対応する歯車から解放される。
【００６０】
したがって、第１ステップＡ’では、第１部分３０は係合位置にあるが、第２部分３１は解放位置にある。その際、トルク２７はこの第１部分３０を介してシャフト１１に加えられる。
【００６１】
第２ステップＢ’１では、第２部分３１にはトルクが加えられていないので、この第２部分は応力が付加されることなく第２歯車１２．２内に係合される。実際、依然としてトルク２７は、第１部分３０を介して第２電気機械４．２のシャフト１１に加えられている。軸線１１．１に対して半径方向に延びる２つの部分３０および３１の端部は、２つの歯車１２．１および１２．２の間の距離よりも大きい間隔をとる。別の言い方をすれば、これら２つの部分３０および３１は、２つの歯車１２．１および１２．２の間の距離よりも大きい距離をとる。
【００６２】
第３ステップＢ’２でも、同じくジョークラッチ２３の部分３０および３１と歯車１２．１および１２．２との間にそれぞれ存在する角方向隙間を利用することにより、ジョークラッチ２３の係合を第１部分から第２部分に移行させる。すると、トルク２９は第２部分３１を介してシャフト１１に加えられる。トルクを移行するには、アクチュエータを使用して、ジョークラッチ２３の部分３０および３１を数十度回転させる。このアクチュエータは、特に、制御中に調整を受ける電気機械４．１または４．２で構成することができる。
【００６３】
第４ステップＣ’では、第１部分３０が第１歯車１２．１から抜け出す。その際、第２部分３１は第２歯車１２．２と係合されているが、第１部分３０はもはや第１歯車１２．１とは係合されていない。第１部分３０のこの解放は何ら応力が付加されることなく行うことができたが、これは第２部分３１が第２歯車１２．２に係合されているからである。
【００６４】
シャフト１１は依然として２つの歯車１２．１および１２．２のうちの１つにより駆動されているので、第２電気機械４．２により、電気機械４．１および４．２の損失に相当する動力を発生することができる。切り換えの際、第２電気機械４．２が発電機として動作する場合、この第２電気機械４．２のトルクが車両の車輪のシャフト７に連続的に加えられる。
【００６５】
２つの部分３０および３１はそれぞれ独立しているので、ジョークラッチ２３はあるステップから別のステップに極めて容易に移行することができる。実際、この実施形態では、歯車１２．１または１２．２のうちの一方に決して係合することのないジョークラッチ２３の部分を移動させる。この実施形態では、移動される部分には、応力は一切加えられない。
【００６６】
この場合も、フォーク３２および３３は、制御装置１０によって制御される直流モータにより駆動させることができる。変形形態では、フォーク３２および３３の一方だけがエンジンによって駆動される。その際、他方のフォークは当該フォークに連結される。
【００６７】
勿論、この実施形態においても、切り換えは可逆的である。実際、ジョークラッチ２３は、第２歯車１２．２との係合から、第１歯車１２．１との係合に移行することができる。
【００６８】
変形形態では、ジョークラッチ２３の２つの部分３０および３１は、２つの歯車１２．１および１２．２の間の隙間の外部に位置する。
【００６９】
図３ａは、本発明によるシングルブロックジョークラッチ２３の側面を示す。このジョークラッチ２３は、端部２５および２６のそれぞれの全長にわたって延びるタング４０および４１を含むことが好ましい。このタング４０および４１は、シャフト１１の軸１１．１を基準にして軸方向に延びる。
【００７０】
歯車１２．１および１２．２は、これらの歯車１２．１および１２．２の軸に沿って延びる溝４２および４３を含む。この軸は、軸１１．１と同軸であることが好ましい。溝４２および４３は、これらの歯車１２．１および１２．２の穴の周囲において、これらの歯車の全厚みにわたって延びる。これらの溝４２および４３の形状は、タング４０および４１の形状の相補形であり、これらのタング４０および４１を収容するようになっている。したがって、ジョークラッチ２３が歯車の一方１２．１または１２．２の内部に挿入されると、ジョークラッチ２３はこの歯車を回転駆動させる。
【００７１】
ジョークラッチ２３が２つの部分３０および３１から構成される場合には、各部分は、それに対応する歯車の溝の中を滑動するように形成されるタングを含む。その際、各部分３０および３１は、この部分に対応する歯車を回転駆動させることができる。
【００７２】
図３ｂは、本発明によるジョークラッチ２３のＦ−Ｆ線矢視の断面を示す。特定の実施形態においては、シャフト１１は長方形形状を有する。その場合、このシャフト１１は、長方形のジョークラッチ２３の空洞部と協働する。したがって、ジョークラッチ２３はこのシャフト１１に沿って直線移動することができ、このシャフト１１によって回転駆動される。
【００７３】
変形形態では、ジョークラッチ２３は、タング４０および４１の他に、歯車１２．１および１２．２の穴の形状と相補形の歯４０．１を含む。変形形態では、ジョークラッチ２３は歯のみを含む。
【００７４】
図４は、本発明による伝達装置の電気系統１７を示す。第１電気機械４．１の電力変換器１３は、第１電気機械４．１のシャフト８に加えられる寄生トルクを補償するように制御される。以下の説明において分かるように、この寄生トルクは、あるモードから別のモードへの切り換え時に第２電気機械４．２が発電機として動作するときに見られる。この切り換えの間、第２電気機械４．２は、バス１５に接続された貯蔵システム１８にエネルギを供給する。
【００７５】
より詳細には、電力変換器１３は、６つのスイッチ３７．１−３７．６を含む。各スイッチ３７．１−３７．６は、例えばＩＧＢＴタイプの１つのトランジスタと１つのダイオードから構成される。電圧をクリップするために、スイッチ３７．１−３７．６は例えば２つずつオンにすることができる。例えば第１トランジスタ３７．１が導通しているときは、第５トランジスタ３７．５も導通している。すると、電流は、バス１５の正の接続部１５．１、次に第１スイッチ３７．１、次にスイッチ３７．１と３７．４との間に接続された第１電気機械４．１の第１位相、次に第１電気機械４．１のコイル、次にスイッチ３７．２と３７．５との間に接続された第１電気機械４．１の第２位相、次に第５スイッチ３７．５を通って、最後にバス１５の負の接続部に戻る。
【００７６】
電力変換器１３がクリッパとして動作し、第１電気機械４．１がエンジンとして動作するとき、スイッチ３７．１−３７．６のダイオードは特にフリーホイールのダイオードの役割を果たす。これらのダイオードは、第１電気機械４．１が発電機として動作するとき、この電気機械から供給される交流電圧信号を整流するダイオードブリッジも構成する。
【００７７】
第２電気機械４．２が貯蔵システム１８に電気エネルギを供給するとき、トルクＴ２が第２電気機械４．２のシャフト１１に加えられる。
【００７８】
このトルクＴ２の一部は、遊星歯車装置５および９の要素を介して第１電気機械４．１のシャフトに伝達される。すると、切り換え時に、第１電気機械４．１のシャフトに通常加えられるトルクＴ１（式１０を参照のこと）が、トルクＴ１−ＧＴ２に置き換えられる。寄生トルクに相当する−ＧＴ２の値のトルクは、この切り換えの際に、第１電気機械４．１の暴走を発生させる可能性がある。
【００７９】
したがって、＋ＧＴ２の値の補償トルクを第１電気機械４．１のシャフト８に加えて、切り換えの間、回転速度を０に保つようにする。この補償トルクは、第１電気機械４．１のシャフト８に加えられた−ＧＴ２の値の寄生トルクを補償する。
【００８０】
この補償トルク＋ＧＴ２を加えるには、スイッチ３７．１−３７．６のトランジスタのベースに印加される制御信号の時間を長くする。これらのトランジスタの制御により、第１電気機械４．１のコイルを通過する電流が変化する。そして、これらの電流により、第１電気機械４．１のシャフト８に加えられるトルクが変化する。一例では、制御信号の時間ＰＡは、トルクＧＴ２に相当する時間ΔＰＡだけ長くなる。
【００８１】
一実施形態においては、データメモリ１０．３は、係数Ｇに相当するデータＤ１を含む。また、マイクロプロセッサ１０．１は、第２電気機械４．２のシャフト１１に加えられたトルクＴ２の値に相当する信号Ｍ２をインタフェース１０．４を介して取得することができる。
【００８２】
この信号Ｍ２は、特に第２電気機械４．２のシャフト上に配置されたトルクセンサを用いることにより取得することができる。制御装置１０は、スイッチ３７．１−３７．６の切り換えを制御する制御信号０１ａ−０１ｆを送信する。これらの信号０１ａ−０１ｆにより、＋ＧＴ２の値のトルクをこのシャフトに加えることで、第１電気機械４．１のシャフト８に加えられるトルクを補償することができる。マイクロプロセッサ１０．１は、＋ＧＴ２の値の補償トルクが第２電気機械４．２によって生じる寄生トルクをちょうど補償するようにするために、信号０１ａ−０１ｆを長くしなければならないΔＰＡの時間を計算することができる。
【００８３】
図５は、本発明による伝達装置の実施形態の例を示す。より分かりやすくするために、この図には２つの電気機械４．１および４．２を接続する電気系統１７は示されていない。この実施形態においては、機械アセンブリ９０は２つの歯車装置５および９から構成される。第１歯車装置５の第１要素５．１は遊星歯車に相当し、第１歯車装置５の第２要素５．２は遊星歯車キャリアに相当し、第１歯車装置５の第３要素５．３はクラウンに相当する。また、第２歯車装置９の第１要素９．１はクラウンに相当し、第２歯車装置９の第２要素９．２は遊星歯車キャリアに相当し、第２歯車装置９の第３要素９．３は遊星歯車に相当する。
【００８４】
より詳細には、熱機関２のシャフト６は、第１歯車装置５の遊星歯車５．１に連結される。第１電気機械４．１のシャフト８は、第１ホイール６４を介して第１歯車装置５のクラウン５．３に連結される。
【００８５】
第１歯車装置５の遊星歯車キャリア５．２は、第２歯車装置９の遊星歯車キャリア９．２に連結される。また、第１歯車装置５の遊星歯車５．１は、第２歯車装置９のクラウン９．１に連結される。このように、２つの歯車装置５および９を連結することにより、これら２つの歯車装置の自由度の数が４に制限される。こうして、２つの電気機械４．１および４．２、熱機関２のシャフト６、および車輪３のシャフト７の相互間の回転運動が保証される。
【００８６】
車輪３のシャフト７は、第２歯車装置９の遊星歯車キャリア９．２に直接連結される。このシャフト７は、第２ホイール６５を介して第１歯車１２．１に連結することができる。第２歯車装置９の遊星歯車９．３は、第３ホイール６６を介して第２歯車１２．２に連結することができる。
【００８７】
本発明によるジョークラッチ２３は、シャフト１１によって回転駆動される。第１動作形態においては、本発明によるジョークラッチ２３は第１歯車１２．１と協働する。第２動作形態においては、ジョークラッチ２３は第２歯車１２．２と協働する。したがって、第１動作形態においては、第２電気機械４．２の出力シャフト１１は、車輪３のシャフト７に直結している第２歯車装置９の遊星歯車キャリア９．２に連結される。第２動作形態においては、第２電気機械４．２の出力シャフト１１は、第２歯車装置９の遊星歯車９．３に連結される。
【００８８】
遊星歯車装置の伝達比は、そのクラウンの直径とその遊星歯車の直径の比に相当する。したがって、第１歯車装置５の伝達比Ｒ１は、クラウン５．３の直径６７と遊星歯車５．１の直径６８との比に相当する。第２歯車装置９の伝達比Ｒ２は、クラウン９．１の直径６９と遊星歯車９．３の直径７０との比に相当する。第１伝達比ｒ１は、ホイール６４の直径と、第１歯車装置５のクラウン５．３の直径６７との比に相当する。第２伝達比ｒ２は、第１歯車１２．１の直径とホイール６５の直径との比に相当する。第３伝達比ｒ３は、第２歯車１２．２の回転速度と第２歯車装置９の遊星歯車９．３の回転速度との比に相当する。
【００８９】
一実施例においては、第１歯車装置５の伝達比Ｒ１は２．３であり、第２歯車装置９の伝達比Ｒ２は３．７８９である。その際、第１伝達比ｒ１は、−０．４５である。第２伝達比ｒ２は、−０．２３である。また、第３伝達比ｒ３は、＋１．１８である。−の符号は、車輪が相互に反対方向に回転することを示す。
【００９０】
変形形態では、電気機械４．１および４．２のシャフト、車輪３のシャフト７、および熱機関２のシャフト６が、歯車装置５および９の他の要素を介して、あるいは３つ以上の歯車装置を介して、相互に連結される。遊星歯車装置によって構成される機械アセンブリ９０に課せられる条件の１つは、自由度を４とし、各シャフトに対し１つの自由度とすることである。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】ａ及びｂは、それぞれ、動力伝達装置の略図及びより一般的な動力伝達装置の略図である。
【図２ａ】先行技術による切換え装置を用いたあるモードから別のモードへの切り換えの各ステップの略図である。
【図２ｂ】本発明による切換え装置を用いたあるモードから別のモードへの切り換えの各ステップの略図である。
【図２ｃ】本発明による切換え装置を用いたあるモードから別のモードへの切り換えの各ステップの略図である。
【図３】ａ及びｂは、それぞれ、本発明による切換え装置の側面図および正面図である。
【図４】本発明による電気系統、並びに、電気機械の１つが発電機として動作している際の、２つのモード間の切り換え用制御信号を示す略図である。
【図５】本発明による動力伝達装置の機械系統を示す略図である。
【図１】
2008513282.tif 000003
【図２ａ】
2008513282.tif 000004
【図２ｂ】
2008513282.tif 000005
【図２ｃ】
2008513282.tif 000006
【図３】
2008513282.tif 000007
【図４】
2008513282.tif 000008
【図５】
2008513282.tif 000009
【国際調査報告】
2008513282.tif 000010
2008513282.tif 000011
2008513282.tif 000012
2008513282.tif 000013
2008513282.tif 000014
2008513282.tif 000015