(57)【要約】  高効率車両用変速機が提供される。この高効率車両用変速機は、変速機ハウジングと、このハウジング内で回転するように支持された第１および第２要素を含むトルク伝達要素セットと、所望の変速比を得るために、シフト動作中の電気信号に応答して前記要素の少なくとも１の角速度を変化させる電気モータとを備える。少なくとも１の制御可能な非摩擦のカップリングアセンブリは、第１要素を第２要素またはハウジングに結合させるためのカップリング状態と、第１要素を第２要素またはハウジングからそれぞれ解離させるためのアンカップリング状態とを有する。少なくとも１のカップリングアセンブリは、状態を変えて所望の変速比を維持するために、非油圧で制御される。【選択図】図１
2011501054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機ハウジングと、
前記ハウジング内で回転するように支持された第１および第２要素を含むトルク伝達要素セットと、
所望の変速比を得るために、シフト動作中の電気信号に応答して前記要素の少なくとも１の角速度を変化させる電気モータと、
前記第１要素を前記第２要素と前記ハウジングの何れか一方に結合させるためのカップリング状態と、前記第１要素を前記第２要素または前記ハウジングからそれぞれ解離させるためのアンカップリング状態とを有する、少なくとも１の制御可能な非摩擦のカップリングアセンブリとを備え、
前記少なくとも１のカップリングアセンブリが、状態を変えて前記所望の変速比を維持するために、非油圧で制御されることを特徴とする高効率車両用変速機。
【請求項２】
請求項１に記載の変速機において、
前記トルク伝達要素セットが、少なくとも１の遊星歯車セットを備える要素のサブセットを含むことを特徴とする変速機。
【請求項３】
請求項１に記載の変速機において、
前記少なくとも１の非摩擦カップリングアセンブリが、前記アンカップリング状態において、前記第２要素または前記ハウジングに対して、前記第１要素がフリーホイール運動することを可能にするオーバーランニングカップリングアセンブリを含むことを特徴とする変速機。
【請求項４】
請求項３に記載の変速機において、
前記オーバーランニングカップリングアセンブリが、前記第１要素に結合された第１部材と、前記第２要素または前記ハウジングの何れかに結合された第２部材と、前記カップリング状態において前記第１および第２部材を互いに選択的に結合させるための少なくとも１のラチェット部材とを含むことを特徴とする変速機。
【請求項５】
請求項１に記載の変速機において、
前記変速機が、オートマチック変速機であることを特徴とする変速機。
【請求項６】
請求項１に記載の変速機において、
前記変速機が、自動車車両用の多段変速ステップ比変速機であることを特徴とする変速機。
【請求項７】
請求項１に記載の変速機において、
前記変速機が、電気信号に応答して、前記少なくとも１のカップリングアセンブリの状態を制御する少なくとも１の電気機械装置をさらに含むことを特徴とする変速機。
【請求項８】
請求項７に記載の変速機において、
前記少なくとも１の電気機械装置が、電気ソレノイドを含むことを特徴とする変速機。
【請求項９】
請求項７に記載の変速機において、
前記少なくとも１の電気機械装置が、ステッピングモータを含むことを特徴とする変速機。
【請求項１０】
請求項１に記載の変速機において、
前記電気モータが、ケース内に取り付けられることを特徴とする変速機。
【請求項１１】
請求項１に記載の変速機において、
前記変速機が、複数の非摩擦・非油圧操作のカップリングアセンブリを含むことを特徴とする変速機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の変速機において、
前記複数の非摩擦カップリングアセンブリが、少なくとも１の一方向クラッチアセンブリと、少なくとも１の一方向ブレーキアセンブリとを含むことを特徴とする変速機。
【請求項１３】
請求項１に記載の変速機において、
前記電気モータが、変速比間のシームレスなシフトのためにシフト動作を同期させることを特徴とする変速機。
【請求項１４】
請求項１に記載の変速機において、
前記電気モータが、変速比間のシフト動作中にトルクを与えることを特徴とする変速機。
【請求項１５】
請求項１に記載の変速機において、
前記電気モータが、制御信号に応答して、発進補助用に利用されることを特徴とする変速機。
【請求項１６】
請求項１に記載の変速機において、
前記電気モータが、制御信号に応答して、アイドルオフ操作で利用されることを特徴とする変速機。
【請求項１７】
請求項１に記載の変速機において、
前記電気モータが、制御信号に応答して、より小さいＮＶＨを得るために一方向クラッチの係合を弱めることを特徴とする変速機。
【請求項１８】
請求項１に記載の変速機において、
前記電気モータが、制御信号に応答して、回生制動させるために利用されることを特徴とする変速機。
【請求項１９】
変速機ハウジングと、
前記ハウジング内で回転するように支持された第１および第２要素を含むトルク伝達要素セットと、
所望の変速比を得るために、シフト動作中の電気信号に応答して前記要素の少なくとも１の角速度を変化させる電気モータと、
前記第１要素を前記第２要素と前記ハウジングの何れか一方に結合させるためのカップリング状態と、前記第１要素を前記第２要素または前記ハウジングからそれぞれ解離させるためのアンカップリング状態とを有する、少なくとも１の制御可能なオーバーランニングカップリングアセンブリとを備え、
前記少なくとも１のカップリングアセンブリが、状態を変えて前記所望の変速比を維持するために、非油圧で制御されることを特徴とするステップ比車両用変速機。
【請求項２０】
変速機ハウジングと、
トルク伝達要素セットであって、そのサブセットが、前記ハウジング内で回転するように支持された少なくとも１の遊星歯車セットを備えるトルク伝達要素セットと、
所望の変速比を得るために、シフト動作中の電気信号に応答して前記要素の少なくとも１の角速度を変化させる電気モータと、
前記少なくとも１の遊星歯車セットの第１トルク伝達要素を第２トルク伝達要素または前記ハウジングに結合させるためのカップリング状態と、前記第１トルク伝達要素を前記第２トルク伝達要素または前記ハウジングからそれぞれ解離させるためのアンカップリング状態とを有する、少なくとも１の制御可能なオーバーランニングカップリングアセンブリとを備え、
前記少なくとも１のカップリングアセンブリが、状態を変えて前記所望の変速比を維持するために、非油圧で制御されることを特徴とするステップ比車両用変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年１０月１２日に出願された米国仮出願第６０／９９８，７７３号と、２００８年９月１６日に出願された米国出願第１２／２１１，２３６号の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、ステップ比（step ratio）オートマチック変速機のような車両用変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
今日のステップ比オートマチック変速機は、油圧を用いて、速度変更を促し、ＮＶＨを低下させ、カップリング／デカップリングを促し、さらには潤滑および冷却を提供する。これは、トルクコンバータ（カップリング／デカップリングの動力、トルクの増加およびＮＶＨの低減のため）、オイルポンプ、バルブ本体（または油圧ロジック）および摩擦式クラッチ（図１に示すように、バンドおよび摩擦体）を使用することにより実現される。
【０００４】
トルクコンバータは、エンジンと変速機との間の流体カップリングを提供する。一般的なトルクコンバータは、トルクコンバータハウジングに剛結合されたインペラと、変速機の入力シャフト（タービンシャフト）にスプライン結合されたタービンと、一方向クラッチ（one-way clutch）を含むステータとを備える。一方向クラッチのインナーレースは、変速機に取り付けられた固定シャフトにスプライン結合されている。
【０００５】
変速機のオイルポンプは、オイルを循環して、油圧操作に圧力を与えるために使用される。このポンプは、トルクコンバータシェルにより駆動されて、エンジンとともに回転する。流体は、フィルタを介して油だめから取り出されて様々な変速機油圧システムに分配される。
【０００６】
変速機の油圧制御要素は、電気／油圧バルブ本体を含む。バルブ本体アセンブリは、変速機における主たるシフト制御要素である。非ＥＨ（すなわち、電気／油圧）変速機において、バルブ本体は、油圧のみで制御されていた。最近のＥＨ変速機において、バルブ本体は設計上類似しているが、現在は、変速機モジュールにより制御される数多くのシフトソレノイドも収容している。
【０００７】
バルブ本体は、数多くのサブアセンブリからなる。各サブアセンブリは、油圧制御される数多くのスプールバルブを含む。殆どのスプールバルブは、バネ圧による抵抗を受ける。スプールバルブは、変速機における様々なシフト要素に油圧流体フローを誘導するために使用される。ケーブルによりシフトアセンブリに連結されたマニュアルバルブも存在する。このマニュアルバルブによって、ドライバが基本動作モード（または速度）を選択することが可能となる。
【０００８】
バルブ本体は、
・メイン圧力の調整、
・アップシフトおよびダウンシフトのために要素をシフトする流体フローの制御、
・マニュアルバルブを介したドライバによるマニュアル操作の提供、
・後進ロックアウト、
・フェイルセーフ操作、
・オーバーラップシフト制御および圧力アキュームレータによるシフトの快適性、
・トルクコンバータ制御、
・潤滑剤の分配、
に関与する。
【０００９】
＜多板摩擦型クラッチおよびブレーキ＞
クラッチおよびブレーキは、遊星歯車セットの部材を駆動または保持するためにそれぞれ使用される。原則として、多板クラッチは遊星部材を相互に連結する。多板ブレーキは、遊星部材を変速機ケースに連結してそれを固定状態で保持する。
【００１０】
クラッチおよびブレーキは、数多くの摩擦ディスクおよびスチールディスクからなる。摩擦ディスクは摩擦材料により被覆されて、内周部に係合突起（スプライン）を有する。スチールディスクは、両面がスチールであり、外周部に係合突起を有する。摩擦ディスクの係合突起は、通常、遊星部材と係合する。一方、スチールディスクの係合突起は、通常、クラッチピストンハウジングと係合する。
【００１１】
摩擦ディスクおよびスチールディスクに加えて、アプライピストン（apply piston）、ハウジングおよび伸縮バネも設けられる。油圧流体がクラッチアセンブリに加えられると、摩擦ディスクおよびスチールディスクが互いに固定されることとなる。油圧が解放されると、伸縮バネが、クラッチアセンブリを解放する休止位置に、クラッチピストンを戻すこととなる。
【００１２】
バンド型ブレーキは、幾つかの用途で使用されている。ブレーキバンドは、内面に固着された摩擦材料を有する環状バンドである。このバンドは、特定の遊星要素（クラッチドラム）に巻き付けられて、その要素を変速機ケースに固定する。ブレーキバンドは、クラッチアプライピストンにより、作動および解放される。
【００１３】
速度のシフトを実行するためには、流体を、多板クラッチ（またはブレーキ）から放出または供給する必要がある。それには以下の手順がとられる。
１．バルブ本体のシフトバルブからの流体がクラッチアセンブリに供給される。
２．流体圧がアプライピストンの背後で増加し、ダイヤフラムバネからの抵抗を乗り越える。
３．摩擦およびスチールディスクが互いに圧接されて、固定された状態となり、それにより両者間の滑りが防止される。
４．２つの遊星部材がここで互いに固定される。
５．流体圧が解放されると、スチールおよび摩擦ディスクの固定が解除可能となる。
【００１４】
この方法は幾つかの利点を有している。油圧を使用してクラッチを固定するとともに、トルクを増大させるため、出力密度が非常に高い。油圧システムは、良好な緩衝特性と円滑なシフト能力を有することが証明されている。また、変速機の各構成要素を円滑化するとともに、トルクコンバータ、ポンプ、歯車セットおよびベアリング等から熱を取り除くのに、自然な方法でもある。
【００１５】
しかしながら、２、３の問題点も存在する。第一に効率である。ポンプは、エンジンの稼働中、常に作動して、常にオイルを送り込んでいる。摩擦要素がオン状態に切り替えられると、摩擦要素の締付け圧力を維持するために動力が使用される。
【００１６】
また、トルクコンバータの滑りは、損失の大きな源であり、変速機内で開放した摩擦要素は、抵抗を与え、よって損失も与える。別の問題点は、それら構成要素の複雑さである。クラッチ、ポンプ、トルクコンバータおよびバルブ本体は、問題を生じる構成要素の可能性が高く、このため品質保障費をもたらし、顧客満足に悪影響を与える。また、それら構成要素は、変速機において最も高価な構成要素となる傾向もある。
【００１７】
一般的な一方向クラッチは、インナーリング、アウターリングおよびそれら２リング間の固定装置からなる。一方向クラッチは、一方の方向においてロックするとともに、他方の方向において回転自在とする。車両用オートマチック変速機によく使用される２種類の一方向クラッチには、以下のものが含まれる。
・ローラ式：一方向クラッチのインナーレースとアウターレースとの間のバネ荷重ローラからなる。（このローラ式は、幾つかの用途では、バネ無しでも用いられる。）
・スプラグ式：一方向クラッチのインナーレースとアウターレースとの間に配置された非対称形状のウェッジからなる。
【００１８】
一方向クラッチは、一般には、特定のギアシフト動作中に駆動トルク（すなわち、電力潮流）の遮断を防止するとともに、惰性走行中にエンジンブレーキを可能にするために、変速機において使用される。また、前述したように、トルクコンバータのステータにも一方向クラッチが設けられる。
【００１９】
米国特許第５，９２７，４５５号は、動力変換用に取り付けた駆動部材と、当該駆動部材の近傍に変換用に取り付けた被駆動部材とを具える双方向のオーバーランニング爪型クラッチであって、駆動部材と被駆動部材の各々が爪に係合するショルダを有するクラッチと、駆動部材と被駆動部材との間に配置した複数の硬質爪とを開示している。駆動部材及び被駆動部材の間で動きをシフトさせる制御要素を取り付けて、爪の位置を制御して、駆動部材及び被駆動部材の間に延在している係合位置に向けてバイアスをかけて、これらの間に駆動係合を生じさせる。駆動部材の回転の方向によって一方向に駆動させオーバーランニングさせる、又は、反対方向に駆動させオーバーランニングさせるように、制御要素は様々な位置へシフトさせることができる。
【００２０】
米国特許第６，２４４，９６５号は、駆動部材から被駆動部材へと一方向にトルクを伝達する、平坦オーバーランニングカップリングを開示しており、逆方向のトルクによって部材間のフリーホイーリング運動を可能にしている。このカップリングは間に配置したストラット保持プレートに近接して配置されたカップリングプレートを具える。一方のプレートは駆動部材に連結され、他方のプレートは被駆動部材に連結している。各プレートはストラット凹部を具えている。一連のストラットが一枚のプレートの凹部に設置されており、各ストラットは回動して、その結果このストラットが他方のカップリングプレートに伴う凹部に係合できる。保持プレートは角度をつけて間隔をあけて配置した開口を具え、保持プレートが一の回転位置にあるとき、この開口がストラットに合致してストラットを旋回運動させる。保持プレートが第２の回転位置にあるときは、ストラットの旋回運動を妨げ、カップリングプレートを相対的フリーホイーリング運動させる。 
【００２１】
米国特許第６，２９０，０４４号は、オートマチック変速機において使用するための選択可能な一方向クラッチアセンブリを開示しており、中心のハブの周りに回転可能で、回動運動のためにポケットおよびストラットがその内部に取り付けられたストラットプレートを備えている。起動ハブの周囲に同心円状に配置された選択プレートは、軸方向に内向きに延び、起動プレートの開口内に嵌入するように構成された歯を有している。回転装置は、制御プレートのピンを回転させて、選択中のカムを解放させるとともに、起動プレートの内向面を超えて内向きにプレートの選択中の歯を変位させることにより、一方向クラッチのモードを起動させるように選択的に作動可能となっており、ストラットプレートアセンブリがクラッチ方向に回転したときに、ストラットが歯を捕らえるようになっている。ストラットプレートアセンブリが反対方向に回転するときに、ストラットの捕捉端部が、歯の傾斜カム端部によりポケット内にカムを与え、オーバーラン方向にストラットプレートをフリーホイーリング運動させる。
【００２２】
米国特許第７，２５８，２１４号は、平坦な第１および第２部材の係合を制御するオーバーランニングカップリングアセンブリおよび方法を開示しており、二組の対向する係合ストラットが単一の制御プレートまたは部材の一動作により作動されるようになっている。平坦な第１および第２部材は、第１軸に概して垂直に延びる内面を有する。そのアセンブリは、自由に浮動する前進キーと、これに対向する、自由に浮動する後進キーとを含む。前進および後進キーは、ノッチに係合する係合位置と、第２部材が第１部材に対してフリーホイールする解除位置との間で移動可能である。平坦な制御部材は、第１および第２面の間に配置されるとともに、第１部材に対して、第１および第２角度位置の間で、第１軸まわりに制御可能な状態で回転自在となっている。
【００２３】
米国特許第７，３４４，０１０号は、平坦な第１および第２部材の係合を制御するオーバーランニングカップリングアセンブリおよび方法を開示しており、アセンブリが、集合爪と、それら各々の爪保持部とを含む。平坦な第１および第２部材は、第１軸に概して垂直に延びる内面を有する。爪は、自由に浮動する前進爪セットと、自由に浮動する後進集合爪セットとを含む。前進および後進爪セットは、ノッチに係合する係合位置と、解除位置との間で移動可能である。集合させるため、第１および第２面の間に配置された制御要素は、完全に円形である必要は無く、第１部材に対して、第１および第２角度位置の間で、第１軸まわりに制御可能な状態で回転自在となっている。
【００２４】
公開された米国特許出願第２００６／０２７８４８７号は、アセンブリのインナーおよびアウタープレートまたは部材の係合を制御するオーバーランニング・ラジアルカップリングアセンブリまたはクラッチおよび方法を開示しており、完全固定の一方向ロックおよび一方向オーバーラン状態を得るために、近傍の係合するラジアル固定爪が単一の回転可能な制御プレートまたは要素により選択的に制御される。アセンブリは、自由に浮動する前進爪と、それら各々の前進爪に隣接する、自由に浮動する後進爪とを含む。前進および後進爪は、ノッチに係合する係合位置（すなわち、完全ロック状態）と、解除位置との間で移動可能であり、アウター部材が、第１軸まわりの一方向において、一方向オーバーラン状態にあるインナー部材に対してフリーホイールするとともに、アウター部材が、その反対方向において、一方向ロック状態にあるインナー部材に対してロックされる。アセンブリおよび方法の数多くの異なる実施形態が提供されている。
【００２５】
米国特許第６，９５３，４０９号は、エンジンから動力を受け取るための入力部材と、変速機から出力を伝達するための出力部材とを利用する、２モードの複合スプリット（compound-split）電気機械変速機を開示している。第１および第２モータ／発電機は、エネルギ蓄積デバイス、第１モータ／発電機および第２モータ／発電機の間で電気出力を遣り取りするための制御部を介して、エネルギ蓄積デバイスに動作可能に接続されている。変速機は、３の遊星歯車セットを用いる。各遊星歯車構成は、第１、第２および第３歯車部材を利用する。さらに、第１または第２遊星歯車セットの１の歯車部材は、入力部材に動作可能に接続され、第３遊星歯車セットの１の歯車部材は、グランドに選択的に接続される。ロックアップクラッチは、２の遊星歯車セットを１：１の比率で選択的にロックする。
【００２６】
米国特許第７，２５６，５１０号は、単一のモータ／発電機、少なくとも１の異なる歯車セットおよび２のトルク伝達機構のみを有する電気機械変速機を開示している。第１のトルク伝達機構は、第１の連続可変操作モードを確立するために選択的に係合可能であり、第２のトルク伝達機構は、第２の連続可変操作モードを確立するために選択的に係合可能であり、それら２の操作モード間の同期シフトを達成可能となっている。利用可能なモータトルクとモータ出力およびエネルギ効率の最大化に基づいて、操作モードおよびレシオに関して、目標操作状態を特定するために、車両動作特性が分析されることとなる、制御方法が提供される。変速機は、モータ／発電機に接続されたバッテリの充電が蓄積または枯渇したときに、なるべく密にこの操作モードの処理に取り掛かり、正味ゼロのバッテリ使用で最適なトルク操作から分化するために制御される。
【００２７】
この出願の目的において、“カップリング”の用語は、プレートの一方が変速機のトルク伝達要素に駆動可能に連結され、他方のプレートがもう一つのトルク伝達要素に駆動可能に連結又は固定されて変速機ハウジングに対して固定的に保持されているクラッチもしくはブレーキを含むと解すべきである。“カップリング”、“クラッチ”および“ブレーキ”の用語は、相互に交換して用いることができる。
【発明の概要】
【００２８】
本発明の少なくとも１の実施形態の目的は、トルクコンバータ、オイルポンプ、バルブ本体および摩擦クラッチが不要な改良された車両用変速機を提供することである。この変速機は、動力伝達用の油圧回路を全く使用しないものである。
【００２９】
本発明の少なくとも１の実施形態の上記目的およびその他の目的を実行するために、高効率車両用変速機が提供される。この高効率車両用変速機は、変速機ハウジングを含む。変速機は、ハウジング内で回転するように支持された第１および第２要素を含むトルク伝達要素セットをさらに含む。さらに、変速機は、所望の変速比（transmission ratio）を得るために、シフト動作中の電気信号に応答して前記要素の少なくとも１の角速度を変化させる電気モータと、少なくとも１の制御可能な非摩擦のカップリングアセンブリとを含み、当該カップリングアセンブリが、第１要素を第２要素またはハウジングに結合させるためのカップリング状態と、第１要素を第２要素またはハウジングからそれぞれ解離させるためのアンカップリング状態とを有している。少なくとも１のカップリングアセンブリは、状態を変えて前記所望の変速比を維持するために、非油圧で制御される。
【００３０】
トルク伝達要素セットは、少なくとも１の遊星歯車セットを備える要素のサブセットを含むようにしてもよい。
【００３１】
少なくとも１の非摩擦のカップリングアセンブリは、アンカップリング状態において、第２要素またはハウジングに対して、第１要素がフリーホイール運動することを可能にするオーバーランニングカップリングアセンブリを含むものであってもよい。
【００３２】
オーバーランニングカップリングアセンブリは、第１要素に結合された第１部材と、第２要素またはハウジングの何れかに結合された第２部材と、カップリング状態において第１および第２部材を互いに選択的に結合させるための少なくとも１のラチェット部材とを含むものであってもよい。
【００３３】
変速機は、オートマチック変速機であってもよい。
【００３４】
変速機は、自動車車両用の多段変速ステップ比変速機であってもよい。
【００３５】
変速機は、電気信号に応答して、少なくとも１のカップリングアセンブリの状態を制御する少なくとも１の電気機械装置をさらに含むようにしてもよい。
【００３６】
少なくとも１の電気機械装置は、電気ソレノイドを含むようにしてもよい。
【００３７】
少なくとも１の電気機械装置は、ステッピングモータを含むようにしてもよい。
【００３８】
電気モータは、ケース内に取り付けるようにしてもよい。
【００３９】
変速機は、複数の非摩擦・非油圧操作のカップリングアセンブリを含むようにしてもよい。
【００４０】
複数の非摩擦カップリングアセンブリは、少なくとも１の一方向クラッチアセンブリと、少なくとも１の一方向ブレーキアセンブリとを含むようにしてもよい。
【００４１】
電気モータは、変速比間のシームレスなシフトのためにシフト動作を同期させるものであってもよい。
【００４２】
電気モータは、変速比間のシフト動作中にトルクを与えるものであってもよい。
【００４３】
電気モータは、制御信号に応答して、発進補助用に利用されるものであってもよい。
【００４４】
電気モータは、制御信号に応答して、アイドルオフ操作（idle off operations）で利用されるものであってもよい。
【００４５】
電気モータは、制御信号に応答して、より小さいＮＶＨを得るために一方向クラッチの係合を弱めるようにしてもよい。
【００４６】
電気モータは、制御信号に応答して、回生制動させるために利用されるようにしてもよい。
【００４７】
さらに、本発明の少なくとも１の実施形態の上記目的およびその他の目的を実行するために、ステップ比車両用変速機が提供される。このステップ比車両用変速機は、変速機ハウジングを含む。変速機は、ハウジング内で回転するように支持された第１および第２要素を含むトルク伝達要素セットをさらに含む。さらに、変速機は、所望の変速比を得るために、シフト動作中の電気信号に応答して前記要素の少なくとも１の角速度を変化させる電気モータと、少なくとも１の制御可能な非摩擦のオーバーランニングカップリングアセンブリとを含み、当該オーバーランニングカップリングアセンブリが、第１要素を第２要素またはハウジングに結合させるためのカップリング状態と、第１要素を第２要素またはハウジングからそれぞれ解離させるためのアンカップリング状態とを有している。少なくとも１のカップリングアセンブリは、状態を変えて前記所望の変速比を維持するために、非油圧で制御される。
【００４８】
さらに、本発明の少なくとも１の実施形態の上記目的およびその他の目的を実行するために、ステップ比車両用変速機が提供される。このステップ比車両用変速機は、変速機ハウジングを含む。変速機は、トルク伝達要素セットをさらに含む。この要素のサブセットは、ハウジング内で回転するように支持された少なくとも１の遊星歯車セットを含む。さらに、変速機は、所望の変速比を得るために、シフト動作中の電気信号に応答して前記要素の少なくとも１の角速度を変化させる電気モータと、少なくとも１の制御可能なオーバーランニングカップリングアセンブリとを含み、当該オーバーランニングカップリングアセンブリが、少なくとも１の遊星歯車セットの第１トルク伝達要素を第２トルク伝達要素またはハウジングに結合させるためのカップリング状態と、第１トルク伝達要素を第２トルク伝達要素またはハウジングからそれぞれ解離させるためのアンカップリング状態とを有している。少なくとも１のカップリングアセンブリは、状態を変えて前記所望の変速比を維持するために、非油圧で制御される。
【００４９】
本発明の上記目的とその他の目的、特性および利点は、添付した図面とともに解釈することにより、以下の本発明を実施するための最良の形態の詳述から容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、米国特許第５，１０６，３５２号（すなわち、‘３５２特許）に従い構成された自動車車両用の従来の多段変速オートマチック変速機を示す一部破断側面図である。
【図２】図２は、本発明の少なくとも１の実施形態に従い構成された車両用変速機の図であり、この図は図１の図と類似のものであるが、この図２の変速機は、電気同期（ｓｙｎｃ）モータと、制御可能または選択可能な一方向クラッチとを含み、それらは図１のトルクコンバータ、オイルポンプ、バルブ本体および摩擦クラッチを除去するものである。
【図３】図３は、図２の変速機に対応するブロック図である。
【図４】図４は、図２の変速機の様々なギヤ状態に対応する図である。
【図５】図５は、エンジン、キャリヤＡおよび同期ノードＳ２についての速度対時間のグラフであり、典型的な１−２シフトを示している。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図２を参照すると、本発明の少なくとも１の実施形態に従い構成された車両用ステップ比変速機（符号１０で一般に示される）の断面図が示されている。この変速機１０は、本発明の少なくとも１の実施形態がどのように動作するかを示すために、ルペルシェ６速電力潮流（Ｌｅｐｅｌｌｅｔｉｅｒ  ６−ｓｐｅｅｄ  ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）を使用している。‘３５２特許は、そのような多段変速オートマチック変速機を開示している。‘３５２特許に開示される一実施形態において、変速機１０は、単純遊星歯車セットと、ラビニヨウ（Ｒａｖｉｇｎｅａｕｘ）式の複合遊星歯車セットとを含む。
【００５２】
以下は、図２に示される幾つかの部品のリストである。
１０１  Ｌｕｋボールランプクラッチ（ｂａｌｌ  ｒａｍｐ  ｃｌｕｔｃｈ）
１０２  “Ａ”および“Ｂ”クラッチ用の電気ステッピングモータ
１０３  アプライベアリング
１０４  伸縮バネ
１０５  “Ａ”および“Ｂ”ＯＷＣモジュール
１０６  “Ｅ”クラッチソレノイド／ステッピングモータ
１０７  ケース／ハウジング
１０８  “Ｅ”クラッチ用の変圧器
１０９  前部アンダードライブ遊星歯車セット
１１０  “Ｃ”および“Ｄ”ＯＷＣモジュール
１１１  電気同期モータ
１１２  ラビニヨウ歯車セット
１１３  “Ｅ”クラッチ
【００５３】
図２および図３の実施形態において、変速機１０は、ハウジングまたはケース１０７内で回転するように支持された、入力シャフト（図３において“ＩＮ”と表記されている）および出力シャフト（図３において“ＯＵＴ”と表記されている）を含み、それらシャフトが平行となっている。
【００５４】
単純遊星歯車セット１０９は、入力シャフトに固定されたリング歯車Ｒ１と、モジュール１０５の第１制御クラッチＡおよび第２制御クラッチＢに接続された遊星キャリヤＡ１と、遊星ピニオンと、ハウジング１０７に対して相対的に固定された太陽歯車Ｓ１とを含む。それらトルク伝達要素は、第１固定速度比Ｇ１を有する第１出力パスを形成する。
【００５５】
入力シャフトは、直接、第３制御クラッチＥ（１１３）を駆動するとともに、第２固定速度比Ｇ２を有する第２出力パスを形成する。
【００５６】
二重遊星歯車セット１１２は、４部材を備え、ラビニヨウ式のものとなっている。歯車セット１１２は、基本歯車セットを含み、その遊星キャリヤが、遊星ピニオンの第１セットを持ち、それらが遊星ピニオンの第２セット（集合的に、Ａ２）と噛み合うとともに、第２太陽歯車Ｓ２、第３太陽歯車Ｓ３およびリング歯車Ｒ２と噛み合う。第１部材Ｓ３は、第３太陽歯車により形成され、第２部材Ｒ２は、リング歯車により形成され、第３部材Ａ２は、遊星キャリヤにより形成され、第４部材Ｓ２は、第２太陽歯車により形成されている。
【００５７】
４部材Ｓ３，Ｒ２，Ａ２およびＳ２は、図３に示すように、３の制御クラッチＡ、Ｂ（ＯＷＣモジュール１０５のクラッチ）およびＥ１１３と、２の制御ブレーキＣおよびＤ（ＯＷＣモジュール１１０のクラッチ）と関連する。動作の説明は以下の通りであり、その後にトルクおよび速度チャートを示すこととする。
【００５８】
第１部材Ｓ３は、第１制御クラッチＡと関連し、第２部材Ｒ２は、回転のために出力シャフトに固定され、第３部材Ａ２は、第３制御クラッチＥおよび第１制御ブレーキＤと関連し、第４部材Ｓ２は、第２制御クラッチＢおよび第２制御ブレーキＣと関連する。
【００５９】
動作は以下のようになる。
【００６０】
第１ギアにおいて、第１制御クラッチＡと第１制御ブレーキＤが係合する。第１部材Ｓ３が、速度比Ｇ１に従い駆動され、第３部材Ａ２が、回転に逆らって保持される。運動は、速度比Ｇ１と、二重遊星歯車セット１１２の低い減速比に従い伝達される。
【００６１】
第２ギアにおいて、第１制御クラッチＡと第２制御ブレーキＣが係合する。第１部材Ｓ３が、速度比Ｇ１に従い駆動され、第４部材Ｓ２が、回転に逆らって保持される。運動は、速度比Ｇ１と、二重遊星歯車セット１１２の中間の減速比に従い伝達される。
【００６２】
第３ギアにおいて、第１制御クラッチＡと第２制御クラッチＢが係合する。第１部材Ｓ３および第４部材Ｓ２および二重遊星歯車セット１１２が、速度比Ｇ１に従い一体に駆動される。運動は、速度比Ｇ１で伝達される。
【００６３】
第４ギアにおいて、第１制御クラッチＡと第３制御クラッチＥが係合する。第１部材Ｓ３が、速度比Ｇ１に従い駆動され、第３部材Ａ２が、Ｇ１よりも高い速度比Ｇ２に従い駆動される。運動は、速度比Ｇ１およびＧ２の中間の速度比に従い伝達される。
【００６４】
第５ギアにおいて、第２制御クラッチＢと第３制御クラッチＥが係合する。第３部材Ａ２が、Ｇ２に従い駆動され、第４部材Ｓ２が、Ｇ２よりも低いＧ１に従い駆動される。運動は、Ｇ２と、二重遊星歯車セット１１２による中間オーバードライブ比に従い伝達される。
【００６５】
第６ギアにおいて、第３制御クラッチＥと第２制御ブレーキＣが係合する。第３部材Ａ２が、Ｇ２に従い駆動され、第４部材Ｓ２が、回転に逆らって保持される。運動は、Ｇ２と、二重遊星歯車セット１１２の全体のオーバードライブ比に従い伝達される。
【００６６】
後進駆動において、第２制御クラッチＢと第１制御ブレーキＤが係合する。第４部材Ｓ２が、Ｇ１に従い駆動され、第３部材Ａ２が、回転に逆らって保持される。運動は、Ｇ１と、二重遊星歯車セット１１２の後進ドライブ比に従い伝達される。
【００６７】
以下の表１は、それら７の動作モードに関するカップリング（ＯＷＣ）要素の典型的なチャートである。
2011501054.tif 000003
【００６８】
なお、以上の７の動作モードは、３のクラッチと２のブレーキのペアの異なる組合せに対応するもので、これには、第３クラッチＥと第１ブレーキＤの禁止された組合せと、第２クラッチＢと第２ブレーキＣの禁止された組合せとが除かれており、それらは、回転に逆らって入力シャフトを保持するとともに出力シャフトを解放するものである。
【００６９】
変速機１０は、図１の従来の変速機のように、摩擦クラッチを全く有しておらず、むしろ、選択可能な一方向クラッチＡ，Ｂ，Ｃ，ＤおよびＥを備えている。この手法は、図２を参照して述べたように、電気ソレノイドまたはステッピングモータまたはその他の電気デバイスを使用して、選択可能なクラッチをオンまたはオフに切り替えることにより、ポンプおよびバルブ本体を不要とするものである。選択可能または制御可能なＯＷＣ（Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤおよびＥ）の各々の制御プレートは、直線的に動作可能なソレノイドのロッドまたはシャフト、あるいはモータ１０２またはソレノイド／ステッピングモータ１０６のようなステッピングモータの回転シャフトに連結された伝達ロッドに結合されている。ステッピングモータ／ソレノイドに必要な電圧を与えるために、変圧器１０８のような変圧器を使用するようにしてもよい。アプライベアリング１０３のようなアプライベアリングは、伸縮バネ１０４のような圧縮バネの付勢作用に抗して、制御可能なＯＷＣにシフト力を与えるために使用されるものであってもよい。ＯＷＣの制御プレートを動かすために、米国特許第６，２９０，０４４号に示されるような多くの方法を使用することができる。
【００７０】
図１のトルクコンバータは、ボールランプ型のクラッチ１０１（乾式または湿式）および電気モータ１１１により置換される。シフト動作中の速度比の変更は、変速機１０への第２入力としての電気モータ１１１の加速により、変速機１０内で様々なトルク伝達要素の速度を変えることで行われる。ケース１０７内で所望の速度比が達成されると、その速度比は保持またはラッチされる。その後、電気同期モータ１１１はオフに切り替えられる。速度比をラッチまたは保持する方法は、多くの方法によって達成することができる。最も効率的で出力密度の高い方法の一つは、機械的ダイオード、ロッカークラッチ、スプラッグまたはローラＯＷＣのような選択可能なＯＷＣを使用するものである。速度比を変更するこの方法は、数多くの異なる電力潮流に効果を発揮することができる。
【００７１】
以下の表は、クラッチの各々について、一方向クラッチの好ましいタイプを示している。
2011501054.tif 000004
【００７２】
本発明の少なくとも１の実施形態において使用するための動的で選択可能なＯＷＣの設計において、クラッチは、好ましくは停止位置でオンに切り替える能力を有する。
【００７３】
変速機１０を使用するための一般的な方策は以下の通りである。
・エンジンはパーキング位置でアイドリングする。
・停止したとき、Ｌｕｋクラッチ１０１がオフとなる。
・オプションとして、停止位置でエンジンをオフに切り替えるために２秒間遅らせる。
【００７４】
＜後進＞
後進（リバース）方法は、３つの主なやり方で処理される。
１．電気同期モータのみ
２．使用可能なエンジンの“アイドルオフ”
３．エンジンアイドリング
【００７５】
その他の検討は、以下の通りである。
１．ロックサイクリング
２．ローリング前進
３．ローリング後進
【００７６】
＜後進−電気同期モータのみ＞
仮定：最初はＬｕｋクラッチ１０１がオフである。
１．“Ｃｍａｎ”クラッチをオンに切り替える。
２．Ｌｕｋクラッチ１０１をオンに切り替える。
３．同期モータ１１１を逆方向に駆動する。
【００７７】
＜後進−エンジンオフ＞（図４ｇに関して）
仮定：Ｌｕｋクラッチ１０１がオフで、エンジンがオフであり、アクセルペダル入力がシーケンス停止を開始する。
１．“Ｅｓｔｓｒｔｅｒ”，“Ｂ”およびＬｕｋクラッチ１０１をオンに切り替える。
２．同期モータ１１１を前進方向でオンに切り替え、エンジンを始動させる。ここで、クラッチ“Ｂ”は、同期モータ１１１がクラッチＡ，Ｒａｖ．キャリヤを駆動しているときにオーバーランニングしている。
３．エンジンが始動するとすぐに、Ｌｕｋクラッチ１０１を滑らせ、同期モータ１１１を待機（ground）させる。
４．“Ｄｒｅｖ”クラッチをオンに切り替え、同期モータ１１１を緩和（relax）させる。
５．Ｌｕｋクラッチ１０１をオンに切り替え、“Ｅｓｔａｒｔｅｒ”をオフに切り替える。
注：上記ステップ１および２は、ステップ４および５と同様に、並列して行われる。
【００７８】
＜後進−エンジンオン＞（図４ｇに関して）
仮定：Ｌｕｋクラッチ１０１がオフで、エンジンがオンであり、ＰＲＮＤＬのＲ位置がシーケンスを開始する。
１．同期モータ１１１を前進方向で僅かにオンに切り替えた後、“Ｂ”クラッチを係合させる。ここで、クラッチ“Ｂ”は、同期モータ１１１がＡ２，Ｒａｖ．キャリヤを駆動しているときにオーバーランニングしている。
２．“Ａ”が負となるまで同期モータ１１１を後進させ、“Ｄｒｅｖ”クラッチをオンに切り替える。
３．同期モータ１１１を停止させ、Ｌｕｋクラッチ１０１をオンに切り替える。
【００７９】
以下に、変速機１０の多くの異なるシフトを示す。
2011501054.tif 000005
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより、現在のエンジン速度の第２ギヤの速度に降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチ１０１は滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータ１１１は、Ｓ２が≧０となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータ１１１がオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチ１０１が、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間にロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００８０】
2011501054.tif 000006
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより第３ギヤ速度に降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチ１０１は滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータ１１１は、Ｓ２が≧ｏｕｔとなるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２が≧ｏｕｔとなるときに、“Ｂ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータ１１１がオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチ１０１が、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｂ”クラッチは、Ｓ２が＜ｏｕｔの間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が＞ｏｕｔのときにオーバーランニングする。
【００８１】
2011501054.tif 000007
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより、現在の車両速度の第４ギヤの速度に降下される。
２）同期モータ１１１は、Ａが≧エンジン速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）“Ｅ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータ１１１がオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチ１０１が、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｅ”クラッチは、Ａがｉｎ／エンジン速度より小さい間に、ロック方向に回転し、Ａが≧エンジン速度／ｉｎのときにオーバーランニングする。
【００８２】
2011501054.tif 000008
１）エンジン速度を落とし、“Ａ”クラッチをオフに切り替える。注：必要に応じて（“Ａ”がオフではない場合）、“Ａ”を解放するために同期モータ１１１を一時的に後進方向とする。
２）Ａ≧エンジン（ｉｎ）且つＳ２≧Ａ１となるまで、同期モータ１１１を前進方向に作動させる。その後、“Ｂ”と“Ｅ”を係合させる。
３）出力がエンジンに戻り、電気モータ１１１がオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチ１０１が、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
【００８３】
2011501054.tif 000009
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００８４】
2011501054.tif 000010
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００８５】
2011501054.tif 000011
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００８６】
2011501054.tif 000012
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００８７】
2011501054.tif 000013
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００８８】
2011501054.tif 000014
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００８９】
2011501054.tif 000015
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００９０】
2011501054.tif 000016
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００９１】
2011501054.tif 000017
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００９２】
2011501054.tif 000018
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００９３】
2011501054.tif 000019
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００９４】
2011501054.tif 000020
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００９５】
2011501054.tif 000021
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００９６】
2011501054.tif 000022
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００９７】
2011501054.tif 000023
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００９８】
2011501054.tif 000024
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【００９９】
2011501054.tif 000025
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【０１００】
2011501054.tif 000026
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【０１０１】
2011501054.tif 000027
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【０１０２】
2011501054.tif 000028
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【０１０３】
2011501054.tif 000029
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【０１０４】
2011501054.tif 000030
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【０１０５】
2011501054.tif 000031
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【０１０６】
2011501054.tif 000032
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【０１０７】
2011501054.tif 000033
１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【０１０８】
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１）エンジン速度およびトルクはコンピュータにより降下される。Ｌｕｋボールランプクラッチは滑っても滑らなくてもよい。
２）同期モータは、Ｓ２が正の速度となるまで“Ａ”キャリヤの速度を上げる。
３）Ｓ２がゼロを超えるときに、“Ｃ”クラッチがオンに切り替えられる。
４）出力がエンジンに戻り、電気モータがオフに切り替えられ、Ｌｕｋボールランプクラッチが、それまでにオフに切り替えられた場合に、作動される。
注：“Ｃ”クラッチは、Ｓ２が負の間に、ロック方向に回転し、Ｓ２が正のときにオーバーランニングする。
【０１０９】
本発明の少なくとも１の実施形態の電気モータは、
・シームレスなシフト動作のための同期シフトに用いられ、
・エンジンスタータ／オルタネータを切り替え、
・シフト動作中にトルクを与えることができ、
・車両を発進させることができ、
・潜在的な“ゴルフカート”をアイドルオフし、
・より小さいＮＶＨのためにＯＷＣの係合を弱めるのに使用され、
・ハイブリッド機能−回生制動を提供する。
【０１１０】
本発明の少なくとも１の実施形態の特徴は、以下のものを除去する。
・トルクコンバータ
・ポンプ
・摩擦クラッチを選択可能なＯＷＣに置き換える
・バルブ本体
・冷却器ラインおよび冷却器
・任意のオルタネータ／スタータ
【０１１１】
本発明の少なくとも１の実施形態の特徴は、以下の点を変更する。
・ＯＥＭにて設計および支持するための少ないリソースおよびインフラストラクチャ
・スプラッシュ潤滑システム（オイルが棚に散らされて、シャフト上の供給口に流出し、歯車、ベアリング、ブッシングおよびＯＷＣを潤滑化する）
・高度、温度および湿度とは無関係な較正
・非常に簡易で、マニュアルバルブが無く、ケーブルまたはルースターコーン（rooster cone）が無く、すべて電子的なシフター（パーキングはケーブルが必要であっても、無くてもよい）
・標準的なステップ比の電力潮流の使用
・より低いエンジンアイドル回転数（４５０ＲＰＭ？）で、維持するためにオイルポンプが不要
・惰性走行時に、すべてのギア状態にあるＯＷＣが、エンジンと車両の迅速な遮断を可能にする（燃料、ＮＶＨ）
・クラッチをオンで保持するのにエネルギ／動力損失が発生しない（摩擦クラッチは圧力を維持する必要がある）
・ＯＷＣは、同程度の大きさの摩擦クラッチよりも遙かに高いトルク容量を有する
・高出力密度変速機が結果として得られる（より軽量でトルク容量が高い）
【０１１２】
本発明の少なくとも１の実施形態の主たる利点は効率である。今日の車両における燃料のエネルギ分布は、５．６％の損失が変速機から由来することを示している。それらの損失は、主に、ポンプ、コンバータおよび摩擦クラッチからのものである。本発明の少なくとも１の実施形態は、それら構成要素を取り除き、よって、上記損失を大幅に減少させることができる。また、電気モータは、発進補助、アイドルオフ操作および回生制動に用いることができる。これは、１７．２％のスタンバイ／アイドル損失と、５．８％の制動損失の一部とを大幅に減少させることとなる。
【０１１３】
その他の利点は、トルク容量と出力密度であると考えられる。ラチェットＯＷＣは、小型パッケージに、より高いトルク容量を有する。これは、変速機の全体サイズを縮減して、電気モータを収容する空間を形成する。また、それら装置は、摩擦クラッチよりも高い信頼性／高い耐久力の部材を有することとなる（それらは摩擦クラッチのように損耗しない）。また、ＯＷＣは、取り除かれた構成要素よりも部品が少ない。
【０１１４】
その他の利点は次の通りである。
・大幅な燃料経済性の改善（パワーシフト変速機よりも優れている）
・現在のステップ比ボックスと同程度のコストで、ハイブリッドよりも遙かに低い
・ステップ比またはパワーシフト変速機よりも高い出力密度／トルク容量
【０１１５】
主な利点は、以下の理由に起因する効率である。
・大幅に減少した寄生損失−目標は１％未満である
・“アイドルオフ”および“コーストオフ（coast off）”の方策がこの損失を大幅に減少させる
・回生制動−制動時に目標１／２％の減少
【０１１６】
以上、本発明の実施形態を示して説明したが、これらの実施形態は、本発明の可能な形すべてを示して説明するものではない。むしろ、明細書中で使用されている用語は、限定よりむしろ説明のための用語であり、本発明の意図及び範囲から外れることなく様々に変更することができる。
【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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