(57)【要約】  パワートレインが、車両の長手方向に延びる両側に沿って配置された接地要素を駆動するように構成されている。パワートレインは、少なくとも１つのエンジン、第１の電気機械、第２の電気機械、第３の電気機械、第１のディファレンシャル機構、および第２のディファレンシャル機構を含んでいる。エンジンおよび第１の電気機械が、第１および第２のディファレンシャル機構へと作動可能に接続されている。第２の電気機械が、第１のディファレンシャル機構へと作動可能に接続され、第３の電気機械が、第２のディファレンシャル機構へと作動可能に接続されている。第１および第２のディファレンシャル機構はそれぞれ、該当の車両の長手方向に延びる両側のそれぞれに配置された１つ以上の接地要素に駆動可能に係合するように作動可能に接続されている。このようなパワートレインを備えている車両ならびにそのような車両を使用する方法も包含される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延びる中心線を有している車両構造アセンブリであって、該中心線の両側に沿って延びる第１および第２の車両構造部分を備えている車両構造アセンブリと、
前記中心線の前記両側のうちの一方の前記第１の車両構造部分に沿って作動可能に配置された第１の複数の接地要素と、
前記中心線の前記両側のうちの他方の前記第２の車両構造部分に沿って作動可能に配置された第２の複数の接地要素と、および
前記第１および第２の複数の接地要素のそれぞれの１つ以上の接地要素に駆動可能に係合する車両パワートレインと
を備えている車両であって、
前記車両パワートレインが、
エンジン回転接続を含んでいる少なくとも１つのエンジンと、
前記エンジン回転接続へと作動可能に接続された第１のＥＭ回転接続を含んでいる第１の電気機械と、
第２のＥＭ回転接続を含んでいる第２の電気機械と、
第３のＥＭ回転接続を含んでいる第３の電気機械と、
第１、第２、および第３のＤＦ回転接続を含んでおり、前記第１のＤＦ回転接続が、前記エンジン回転接続および前記第１のＥＭ回転接続へと作動可能に接続され、前記第２のＤＦ回転接続が、前記第２のＥＭ回転接続へと作動可能に接続され、前記第３のＤＦ回転接続が、前記中心線の前記一方の側の前記第１の複数の接地要素に駆動可能に係合するように作動可能に接続されている第１のディファレンシャルと、および
第４、第５、および第６のＤＦ回転接続を含んでおり、前記第４のＤＦ回転接続が、前記エンジン回転接続および前記第１のＥＭ回転接続へと作動可能に接続され、前記第５のＤＦ回転接続が、前記第３のＥＭ回転接続へと作動可能に接続され、前記第６のＤＦ回転接続が、前記中心線の前記他方の側の前記第２の複数の接地要素に駆動可能に係合するように作動可能に接続されている第２のディファレンシャルと
を含んでいる車両。
【請求項２】
前記車両構造アセンブリが、前記中心線に沿って配置された人員の区画を含んでおり、
前記エンジン、前記第１の電気機械、前記第２の電気機械、前記第３の電気機械、前記第１のディファレンシャル、および前記第２のディファレンシャルのうちの１つ以上が、前記人員の区画の外側において前記車両構造アセンブリに沿って配置され、前記人員の区画の追加の遮蔽を提供している請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記少なくとも１つのエンジンが、前記第１、第２、および第３の電気機械を駆動して電力を生成できるよう、前記少なくとも１つのエンジンの前記回転出力が、前記第１、第２、および第３の電気機械の組み合わせの総回転出力にほぼ等しい請求項１に記載の車両。
【請求項４】
前記接地要素が、車輪であり、前記車両構造アセンブリが、対称全輪操舵システムおよび非対称全輪操舵システムの一方を含んでいる請求項１に記載の車両。
【請求項５】
前記第２および第３の電気機械が、それぞれ第４および第５のＥＭ回転接続を含んでおり、前記パワートレインが、前記第４および第５のＥＭ接続の間に作動可能に接続されたディファレンシャルシャフトを含んでいる請求項１に記載の車両。
【請求項６】
前記少なくとも１つのエンジンが、第１のエンジンであって、該エンジンの前記回転接続が、第１のエンジン回転接続であり、
前記パワートレインが、第２のエンジン回転接続を含んでいる第２のエンジンを含んでおり、
前記第１の電気機械が、前記第２のエンジンの前記第２のエンジン回転接続へと作動可能に接続された第６のＥＭ回転接続を含んでいる請求項５に記載の車両。
【請求項７】
少なくとも前記第１の電気機械、前記第２の電気機械、および前記第３の電気機械に連絡した電気制御システムをさらに備えている請求項１に記載の車両。
【請求項８】
前記電気制御システムに連絡し、前記第１の電気機械、前記第２の電気機械、および前記第３の電気機械のうちの少なくとも１つと電力をやり取りするように構成された電気貯蔵装置をさらに備えている請求項７に記載の車両。
【請求項９】
車両に組み合わせられ、該車両の長手方向に延びる両側に沿って配置された接地要素に組み合わせられ、該接地要素を駆動するように構成されたパワートレインであって、
エンジン回転接続を含んでいる少なくとも１つのエンジンと、
前記エンジン回転接続へと作動可能に接続された第１のＥＭ回転接続を含んでいる第１の電気機械と、
第２のＥＭ回転接続を含んでいる第２の電気機械と、
第３のＥＭ回転接続を含んでいる第３の電気機械と、
第１、第２、および第３のＤＦ回転接続を含んでおり、前記第１のＤＦ回転接続が、前記エンジン回転接続および前記第１のＥＭ回転接続へと作動可能に接続され、前記第２のＤＦ回転接続が、前記第２のＥＭ回転接続へと作動可能に接続され、前記第３のＤＦ回転接続が、該当の車両の長手方向に延びる両側のうちの一方に配置された１つ以上の該当の接地要素に駆動可能に係合するように作動可能に接続されている第１のディファレンシャル機構、および
第４、第５、および第６のＤＦ回転接続を含んでおり、前記第４のＤＦ回転接続が、前記エンジン回転接続および前記第１のＥＭ回転接続へと作動可能に接続され、前記第５のＤＦ回転接続が、前記第３のＥＭ回転接続へと作動可能に接続され、前記第６のＤＦ回転接続が、該当の車両の長手方向に延びる両側のうちの他方に配置された１つ以上の該当の接地要素に駆動可能に係合するように作動可能に接続されている第２のディファレンシャル機構と
を備えているパワートレイン。
【請求項１０】
前記第２および第３の電気機械が、それぞれ第４および第５のＥＭ回転接続を含んでおり、当該パワートレインが、前記第４および第５のＥＭ接続を作動可能に相互接続するディファレンシャルシャフトを含んでいる請求項９に記載のパワートレイン。
【請求項１１】
前記第４および第５のＥＭ回転接続の間に作動可能に配置されたクラッチをさらに備えており、該クラッチが、前記第４および第５のＥＭ回転接続を選択的に相互接続すべく動作できる請求項１０に記載のパワートレイン。
【請求項１２】
前記ディファレンシャルシャフトが、第１および第２のシャフト部分を含んでおり、前記クラッチが、該第１および第２のシャフト部分の間に作動可能に相互接続されている請求項１１に記載のパワートレイン。
【請求項１３】
前記クラッチが、前記第２のＥＭ回転接続と前記ディファレンシャルシャフトとの間に接続された第１のクラッチであり、
当該パワートレインが、前記第３のＥＭ回転接続と前記ディファレンシャルシャフトとの間に接続された第２のクラッチをさらに備えている請求項１１に記載のパワートレイン。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのエンジンが、第１のエンジンであって、該エンジンの前記回転接続が、第１のエンジン回転接続であり、
当該パワートレインが、第２のエンジン回転接続を含んでいる第２のエンジンをさらに備えており、
前記第１の電気機械が、前記第２のエンジンの前記第２のエンジン回転接続へと作動可能に接続された第６のＥＭ回転接続を含んでいる請求項９に記載のパワートレイン。
【請求項１５】
第１および第２のクラッチをさらに備えており、
前記第１のクラッチが、前記第１のエンジンおよび前記第１の電気機械を選択的に切り離すために、前記第１のエンジン回転接続と前記第１のＥＭ回転接続との間に作動可能に配置され、
前記第２のクラッチが、前記第２のエンジンおよび前記第１の電気機械を選択的に切り離すために、前記第２のエンジン回転接続と前記第６のＥＭ回転接続との間に作動可能に配置されている請求項１４に記載のパワートレイン。
【請求項１６】
第３および第４のディファレンシャル機構をさらに備えており、
前記第３のディファレンシャル機構が、前記第１のディファレンシャル機構の前記第３のＤＦ回転接続と、該当の車両の長手方向に延びる両側のうちの前記一方に配置された前記１つ以上の該当の接地要素との間に、作動可能に接続され、
前記第４のディファレンシャル機構が、前記第２のディファレンシャル機構の前記第６のＤＦ回転接続と、該当の車両の長手方向に延びる両側のうちの前記他方に配置された前記１つ以上の該当の接地要素との間に、作動可能に接続されている請求項９に記載のパワートレイン。
【請求項１７】
前記エンジン回転接続と前記第１のＥＭ回転接続との間に作動可能に配置されたクラッチをさらに備えており、
該クラッチが、前記エンジンおよび第１のＥＭ回転接続を選択的に切り離すように動作できる請求項９に記載のパワートレイン。
【請求項１８】
車両を動かす方法であって、
ａ）長手方向に延びる中心線と車両構造両側とを含んでいる車両構造アセンブリを用意すること、
ｂ）前記車両構造両側のうちの一方に沿って配置された第１の複数の接地要素および前記車両構造両側のうちの他方に沿って配置された第２の複数の接地要素を用意すること、
ｃ）第１のエンジンと、第１の電気機械と、第２の電気機械と、第３の電気機械と、第１のディファレンシャルと、第２のディファレンシャルとを含んでいる車両パワートレインを用意すること、
ｄ）少なくとも前記第１のエンジンから前記第１および第２のディファレンシャルへと回転出力を伝達すること、
ｅ）前記第１の電気機械および前記第２の電気機械の少なくとも一方から前記第１のディファレンシャルへと回転出力を伝達し、前記第１の電気機械および前記第３の電気機械の少なくとも一方から前記第２のディファレンシャルへと回転出力を伝達すること、および
ｆ）前記第１のディファレンシャルから前記第１の複数の接地要素へと回転出力を伝達して、前記車両構造両側のうちの前記一方を作動可能に駆動し、前記第２のディファレンシャルから前記第２の複数の接地要素へと回転出力を伝達して、前記車両構造両側のうちの前記他方を作動可能に駆動すること
を含んでいる方法。
【請求項１９】
ａ）において前記車両構造アセンブリを用意することが、人員の区画を含んでいる車両構造アセンブリを用意することを含んでおり、
ｃ）において前記車両パワートレインを用意することが、前記第１のエンジン、前記第１の電気機械、前記第２の電気機械、前記第３の電気機械、前記第１のディファレンシャル、および前記第２のディファレンシャルのうちの１つ以上を、前記人員の区画の外側に沿って配置して、前記人員の区画に追加の保護を提供することを含んでいる請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ｅ）において回転出力を伝達することが、前記エンジンから前記第１の電気機械へと回転出力を伝達することによって、前記第１の電気機械において電力を生成し、該電力の少なくとも一部分を前記第１の電気機械から前記第２および第３の電気機械の少なくとも一方へと伝達し、前記第２の電気機械から前記第１のディファレンシャルへと回転出力を伝達し、前記第３の電気機械から前記第２のディファレンシャルへと回転出力を伝達することを含んでいる請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
ｅ）において回転出力を伝達することが、前記第１のディファレンシャルから前記第２の電気機械へと回転出力を伝達することおよび前記第２のディファレンシャルから前記第３の電気機械へと回転出力を伝達することによって、前記第２および第３の電気機械において電力を生成し、該電力の少なくとも一部分を前記第２および第３の電気機械の少なくとも一方から前記第１の電気機械へと伝達し、前記エンジンおよび前記第１の電気機械から前記第１および第２のディファレンシャルへと回転出力を伝達することを含んでいる請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２および第３の電気機械を回転に関して互いに固定し、前記第１の電気機械を前記第１のエンジンから切り離し、前記エンジンから前記第１および第２の複数の接地要素へと、前記第１および第２のディファレンシャルを介して回転出力を伝達し、前記第１、第２、および第３の電気機械のうちの少なくとも１つを電気的に動かすことなく車両を作動可能に駆動することをさらに含んでいる請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
ｃ）において前記車両パワートレインを用意することが、第２のエンジンを用意することを含んでおり、ｄ）において回転出力を伝達することが、前記第１および第２のエンジンの一方から前記第１および第２のディファレンシャルへと回転出力を選択的に伝達することを含んでいる請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
車両から電力を生成する方法であって、
ａ）長手方向に延びる中心線と車両構造両側とを含んでいる車両構造アセンブリを用意すること、
ｂ）前記車両構造両側のうちの一方に沿って配置された第１の複数の接地要素および前記車両構造両側のうちの他方に沿って配置された第２の複数の接地要素を用意すること、
ｃ）第１のエンジンと、第１の電気機械と、第２の電気機械と、第３の電気機械と、第１のディファレンシャルと、第２のディファレンシャルとを含んでいる車両パワートレインを用意すること、
ｄ）前記第１および第２のディファレンシャルからの回転出力をそれぞれ前記第２および第３の電気機械へと伝達できるよう、前記第１および第２の複数の接地部材を回転に関して固定すること、
ｅ）少なくとも前記第１のエンジンから前記第１の電気機械、前記第１のディファレンシャル、および前記第２のディファレンシャルのうちの少なくとも１つへと回転出力を伝達すること、および
ｆ）前記第１のエンジンからの前記回転出力に応答して、前記第１、第２、および第３の電気機械のうちの前記少なくとも１つにおいて電力を生成すること
を含んでいる方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本出願は、２００６年１０月１３日付の米国特許仮出願第６０／８５１，５３７号からの優先権を主張する。この米国特許仮出願は、その全体が、ここでの言及によって本明細書に援用される。
【０００２】
本発明の主題は、広くには、車両のパワートレインの技術に関し、さらに詳しくは、全輪駆動の車両のための電気的に可変なパワートレインに関する。本主題は、高性能の全地形万能人員輸送車両に関して応用および使用が可能であり、本明細書においては、とくにこのような応用および使用に関して説明を行う。しかしながら、本発明の主題が、例えば乗用車、軽量トラック、スポーツ・ユーティリティ・ビークル、およびその他の輸送車両など、他の用途および環境における使用にもなじむものであることを、理解すべきである。したがって、本明細書において、高性能の全地形万能人員輸送車両に関する使用に具体的に言及しても、それがあくまでも例示にすぎないことを理解すべきである。
【０００３】
本発明が、入力または出力として、種々の速度で回転でき、種々の方向に回転でき、種々のねじり荷重を伝達または支持でき、さらに／あるいは種々の馬力荷重を伝達または支持できる多数の回転部品（例えば、ロータ、クランクシャフト、車軸、歯車）を含むことを、理解できるであろう。検討および理解を容易にするために、回転接続、回転出力、回転動力源、などといった用語が、そのようなあらゆる回転、ねじり、または動力の状態を広く指して使用されている。さらに、本明細書において特定の要素、特徴、部品、構造、および／または動作に関して使用されるとき、序数（例えば、「第１の電気機械」、「第２の電気機械」、「第１の回転接続」、および「第２の回転接続」）は、単に複数のうちの別々の１つを指すにすぎず、請求項の記載によってとくに定められない限りは、いかなる順序または順番も意味するものではない。
【０００４】
さまざまな形式および種類の人員輸送車両が、公知であって一般的に使用されている。そのような公知の車両の多くにおいて、パワートレインおよび他の機械的な部品が、車両の中央に、典型的には車両の下側に向けて配置されている。より大きなサイズおよび／またはマスの部品は、より小さなサイズおよび／またはマスの部品に比べ、多くの場合に、飛来物および爆発性のオーディナンス（ordinance）からの放出による損傷がより少ないことが、よく知られている。公知の配置構成は、車両の下方に位置するオーディナンスからの放出に対して或る程度の追加の遮蔽を提供しているが、パワートレインの構成部品のマスを車両における人員の区画の追加の遮蔽として利用してはいない。
【０００５】
さらに、公知のハイブリッド式パワートレインは、典型的には、車軸対車軸の形式の動作のもとで、車両への動力の供給を制御している。これは、たとえそのようなハイブリッド式パワートレインが全輪駆動の車両に使用される場合でも、そのようであると考えられる。したがって、車両が乾いた表面および氷で覆われた表面の連続を走行するとき、車軸が互いに異なる条件下で動作する期間がわずかでしかないことが多くある。車両が雪で部分的に覆われた道路を走行するとき、車両の片側が乾燥路面上で動作する一方で、車両の反対側が、雪または氷の上で動作する可能性がある。そのような状況下において、公知のハイブリッド式パワートレインは、車両の最適な制御を提供することができないと考えられる。
【０００６】
さらに、公知のハイブリッド式パワートレインは、一般に、車両の非対称なコーナリングをもたらす様相で動作する。すなわち、これらの車両は、曲がり角またはカーブを通り抜けるとき、車両の前輪および後輪がわずかに異なる経路を辿るように動作すると考えられる。一部の状況においては、そのような動作が望ましくない可能性がある。なぜならば、例えばカーブを曲がる操縦の際などに、車両の片側の或る車輪が地面に位置する物体との衝突を避けることができる一方で、車両の同じ側の第２の車輪がこの物体に接触する可能性があるためである。
【０００７】
したがって、全輪駆動の車両のための電気的に可変なパワートレインならびに動作の方法であって、上述の欠点および他の欠点の１つ以上を克服することができるパワートレインおよび方法を開発することが、望ましいと考えられる。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の新規な考え方による車両が提供され、そのような車両は、長手方向に延びる中心線を有している車両構造アセンブリを含んでおり、車両構造アセンブリが、中心線の両側に沿って延びる第１および第２の車両構造部分を有している。第１の複数の接地要素が、前記中心線の両側のうちの一方に位置する第１の車両構造部分に沿って、作動可能に配置されている。第２の複数の接地要素が、前記中心線の両側のうちの他方に位置する第２の車両構造部分に沿って、作動可能に配置されている。車両パワートレインが、第１および第２の複数の接地要素のそれぞれの１つ以上の接地要素に駆動可能に係合している。車両パワートレインは、エンジン回転接続を含んでいる少なくとも１つのエンジンを含んでいる。さらに、車両パワートレインは、第１の電気機械を含んでいる。第１の電気機械は、前記エンジン回転接続へと作動可能に接続された第１のＥＭ回転接続を含んでいる。さらに、車両パワートレインは、第２および第３の電気機械を含んでいる。第２の電気機械が、第２のＥＭ回転接続を含んでおり、第３の電気機械が、第３のＥＭ回転接続を含んでいる。さらに、車両パワートレインは、第１および第２のディファレンシャルを含んでいる。第１のディファレンシャルは、第１、第２、および第３のＤＦ回転接続を含んでいる。第１のＤＦ回転接続が、前記エンジン回転接続および前記第１のＥＭ回転接続へと作動可能に接続されている。第２のＤＦ回転接続は、前記第２のＥＭ回転接続へと作動可能に接続されている。第３のＤＦ回転接続は、中心線の一方の側の前記第１の複数の接地要素に駆動可能に係合するように作動可能に接続されている。第２のディファレンシャルは、第４、第５、および第６のＤＦ回転接続を含んでいる。第４のＤＦ回転接続が、前記エンジン回転接続および前記第１のＥＭ回転接続へと作動可能に接続されている。第５のＤＦ回転接続は、前記第３のＥＭ回転接続へと作動可能に接続されている。第６のＤＦ回転接続は、中心線の他方の側の前記第２の複数の接地要素に駆動可能に係合するように作動可能に接続されている。
【０００９】
車両に組み合わせられ、該車両の長手方向に延びる両側に沿って配置された接地要素に組み合わせられ、該接地要素を駆動するように構成されている本発明の新規な考え方によるパワートレインが提供され、そのようなパワートレインは、エンジン回転接続を有する少なくとも１つのエンジンを含んでいる。第１の電気機械が、前記エンジン回転接続へと作動可能に接続された第１のＥＭ回転接続を含んでいる。第２の電気機械が、第２のＥＭ回転接続を含んでおり、第３の電気機械が、第３のＥＭ回転接続を含んでいる。第１の差動機構が、第１、第２、および第３のＤＦ回転接続を含んでいる。第１のＤＦ回転接続が、前記エンジン回転接続および前記第１のＥＭ回転接続へと作動可能に接続されている。第２のＤＦ回転接続は、前記第２のＥＭ回転接続へと作動可能に接続されている。第３のＤＦ回転接続は、該当の車両の長手方向に延びる両側のうちの一方に配置された１つ以上の該当の接地要素に駆動可能に係合するように作動可能に接続されている。第２の差動機構が、第４、第５、および第６のＤＦ回転接続を含んでいる。第４のＤＦ回転接続が、前記エンジン回転接続および前記第１のＥＭ回転接続へと作動可能に接続されている。第５のＤＦ回転接続は、前記第３のＥＭ回転接続へと作動可能に接続されている。第６のＤＦ回転接続は、該当の車両の長手方向に延びる両側のうちの他方に配置された１つ以上の該当の接地要素に駆動可能に係合するように作動可能に接続されている。
【００１０】
本発明の新規な考え方に従って車両を動かす方法が提供され、そのような方法は、長手方向に延びる中心線と車両構造両側とを含んでいる車両構造アセンブリを用意することを含んでいる。また、この方法は、前記車両構造両側のうちの一方に沿って配置された第１の複数の接地要素および前記車両構造両側のうちの他方に沿って配置された第２の複数の接地要素を用意することを含んでいる。また、この方法は、第１のエンジンと、第１の電気機械と、第２の電気機械と、第３の電気機械と、第１および第２のディファレンシャルとを含んでいる車両パワートレインを用意することを含んでいる。さらに、この方法は、少なくとも前記第１のエンジンから前記第１および第２のディファレンシャルへと回転出力を伝達することを含んでいる。また、この方法は、前記第１の電気機械および前記第２の電気機械の少なくとも一方から前記第１のディファレンシャルへと回転出力を伝達し、前記第１の電気機械および前記第３の電気機械の少なくとも一方から前記第２のディファレンシャルへと回転出力を伝達することを含んでいる。さらに、この方法は、前記第１のディファレンシャルから前記第１の複数の接地要素へと回転出力を伝達して、前記車両構造両側のうちの一方を作動可能に駆動し、前記第２のディファレンシャルから前記第２の複数の接地要素へと回転出力を伝達して、前記車両構造両側のうちの他方を作動可能に駆動することを含んでいる。
【００１１】
車両から電力を生成する方法が提供され、そのような方法は、長手方向に延びる中心線と車両構造両側とを含んでいる車両構造アセンブリを用意することを含んでいる。また、この方法は、前記車両構造両側のうちの一方に沿って配置された第１の複数の接地要素および前記車両構造両側のうちの他方に沿って配置された第２の複数の接地要素を用意することを含んでいる。さらに、この方法は、第１のエンジン、第１の電気機械、第２の電気機械、第３の電気機械、ならびに第１および第２のディファレンシャルを含んでいる車両パワートレインを用意することを含んでいる。また、この方法は、前記第１および第２のディファレンシャルからの回転出力をそれぞれ前記第２および第３の電気機械へと伝達できるよう、前記第１および第２の複数の接地部材を回転に関して固定することを含んでいる。さらに、この方法は、少なくとも前記第１のエンジンから前記第１の電気機械、前記第１のディファレンシャル、および前記第２のディファレンシャルのうちの少なくとも１つへと回転出力を伝達することを含んでいる。また、この方法は、前記第１のエンジンからの前記回転出力に応答して、前記第１、第２、および第３の電気機械のうちの前記少なくとも１つにおいて電力を生成することを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】車両へと作動可能に配置されて示された本発明の新規な考え方によるパワートレインの一典型的な実施形態の概略図である。
【図２】本発明の新規な考え方に従って車両を動かす一典型的な方法を示している。
【図２Ａ】本発明の新規な考え方に従って車両を動かす別の典型的な方法を示している。
【図３】車両へと作動可能に配置されて示された本発明の新規な考え方によるパワートレインの別の典型的な実施形態の概略図である。
【図４】本発明の新規な考え方に従って車両を動かすまた別の典型的な方法を示している。
【図５】車両へと作動可能に配置されて示された本発明の新規な考え方によるパワートレインのまた別の典型的な実施形態の概略図である。
【図６】本発明の新規な考え方に従って車両を動かすさらに別の典型的な方法を示している。
【図６Ａ】本発明の新規な考え方に従って車両を動かすさらなる典型的な方法を示している。
【図６Ｂ】本発明の新規な考え方に従って車両を動かすまたさらなる典型的な方法を示している。
【図７】車両へと作動可能に配置されて示された本発明の新規な考え方によるパワートレインのさらなる典型的な実施形態の概略図である。
【図８】本発明の新規な考え方に従って車両を動かすまたさらなる典型的な方法を示している。
【図８Ａ】本発明の新規な考え方によるパワートレインを含んでいる車両を使用して電力を生成する方法を示している。（詳細な説明）
【００１３】
ここで図面（本発明の新規な考え方の典型的な実施形態を説明する目的で示されており、本発明を限定するものではない）に目を向けると、図１、３、５、および７がそれぞれ、例えば車体、フレーム、または車台などといった車両構造アセンブリを含んでいる車両を示している。車両は、長手方向に離間した第１の端部（すなわち、前端）ＦＮＤおよび第２の端部（すなわち、後端）ＲＮＤを含んでおり、さらに長手方向に延びる中心線ＣＴＬを含むものとして示されている。中心線ＣＴＬが、車両の相対する第１および第２の側ＳＤ１およびＳＤ２を、おおまかに定めている。
【００１４】
車両構造アセンブリを、ばね下マス（例えば、車両の相対する各側ＳＤ１およびＳＤ２に沿って支持される車輪または履帯などといった複数の接地要素を含むことができる）に支持することができる。ばね下マスは、例えば複数の接地要素を車両構造アセンブリへと作動可能に接続する支持アーム（図示されていない）など、１つ以上の構造部材または他の部品を、さらに含むことができる。複数の接地要素（例えば、車輪または履帯）、ならびに複数の接地要素を車両のばね上マス（例えば、車両構造アセンブリ）へと作動可能に接続する構造部材または他の部品が、任意の適切な形式、種類、および／または構成であってよいことを、理解できるであろう。
【００１５】
さらに、図１、３、５、および７のそれぞれにおいては、車両の複数の接地要素が、４つの接地要素を含むものとして示されており、相対する２つの側ＳＤ１およびＳＤ２のそれぞれに沿って、これら接地要素のうちの２つがそれぞれ配置されている。しかしながら、これに代えて、任意の適切な数の接地要素を使用できることを、理解できるであろう。図示の典型的な実施形態においては、４つの接地要素が、１つの接地要素が車両の相対する各側の前側および後ろ側の角に向かって配置されるように、互いに離間して位置している。したがって、図１の車両は、中心線ＣＴＬに沿って前側および後ろ側の接地要素の間のほぼ中程に配置された中点ＭＰＴをさらに有して図示されている。図示はされていないものの、図３、５、および７の車両が同様の中点を有することを、理解できるであろう。
【００１６】
図１をさらに詳しく参照すると、車両１００が、例えば第１の側ＳＤ１に沿って配置された車輪１０４Ａおよび１０４Ｂなどの第１の複数の接地要素と、例えば第２の側ＳＤ２に沿って配置された車輪１０４Ｃおよび１０４Ｄなどの第２の複数の接地要素とを備える車両構造アセンブリ１０２を含んでいる。さらに、車両１００は、車両構造アセンブリ１０２に支持され、複数の接地要素（例えば、車輪１０４Ａ〜Ｄ）に駆動可能に係合するように作動可能に接続されたパワートレイン１０６を含んでいる。
【００１７】
パワートレイン１０６は、構造アセンブリ１０２上に支持され、あるいは構造アセンブリ１０２に沿って支持されたエンジン１０８を含んでいる。エンジン１０８は、任意の適切な形式、種類、および／または構成であってよい。例えば、エンジン１０８は、１つ以上の往復ピストンを有する内燃機関であってよく、あるいはロータリー内燃機関であってよい。さらに、エンジン１０８は、例えばガソリン、ディーゼル、水素、エタノール、バイオディーゼル、あるいは他の任意の適切な燃料または燃料の組み合わせなど、任意の形式または種類の燃料で動作可能であってよい。さらには、例えばスターリング・サイクル・エンジンなど、別の熱力学サイクルにて動作するエンジンを使用することができる。一実施形態においては、エンジン１０８が、約５０ｈｐ〜約１０００ｈｐの範囲の出力を有する多気筒の内燃機関である。さらに、自然吸気のエンジンまたは過給（例えば、ターボチャージャ、スーパーチャージャ）を利用するエンジンを、使用することが可能である。
【００１８】
パワートレイン１０６は、図１において参照番号１１０、１１２、および１１４によってそれぞれ指し示されている第１、第２、および第３の電気機械をさらに備えている。第１、第２、および第３の電気機械は、適切な方法で、構造アセンブリ１０２上に支持され、あるいは構造アセンブリ１０２に沿って支持されている。さらに、第１、第２、および第３の電気機械は、任意の適切な形式、種類、または構成であってよく、任意の適切な性能特性または仕様を備えることができる。さらに、第１、第２、および第３の電気機械は、互いに同じまたは異なるサイズ、速度、および／または出力であってよい。一典型的な実施形態においては、第２および第３の電気機械が、互いに実質的に類似であって、第１の電気機械の公称出力の約半分の公称出力を有している。別の典型的な実施形態においては、第２および第３の電気機械が、第１の電気機械の公称出力の約４分の１の公称出力を有している。
【００１９】
エンジン１０８は、エンジン回転接続１１６を含んでおり、エンジンを回転接続１１６から選択的に切り離すためのクラッチ（図示されていない）を、随意により含むことができる。第１の電気機械１１０が、第１のＥＭ回転接続１１８を含んでいる。図示の典型的な実施形態においては、エンジンおよび第１の電気機械が、エンジン回転接続１１６および第１のＥＭ回転接続１１８が互いに隣接して位置するように、ほぼ平行な関係で車両構造アセンブリ１０２上に支持され、あるいは車両構造アセンブリ１０２に沿って支持されている。第１のトランスミッション１２０が、エンジン回転接続１１６と第１のＥＭ回転接続１１８との間に作動可能に接続されている。図示の典型的な実施形態においては、第１のトランスミッション１２０が、エンジンおよび第１の電気機械の間の角速度の比を維持するように動作できる固定比のトランスミッションである。第１のトランスミッションの比を、パワートレイン１０６の所与の用途および／または使用について望まれる出力および他の性能特性にもとづいて選択できることを、理解できるであろう。あるいは、可変比のトランスミッションを、随意により使用することができる。いずれの場合も、第１のトランスミッション１２０は、エンジンおよび第１の電気機械から得られる組み合わせの回転出力を伝達する回転接続１２２を含んでいる。
【００２０】
さらに、パワートレイン１０６は、第１および第２のディファレンシャルまたは差動機構１２４および１２６を含んでいる。第１のディファレンシャル１２４は、本明細書においてそれぞれ第１、第２、および第３の回転接続１２８、１３０、および１３２と称される３つの回転接続を含んでいる。同様に、第２のディファレンシャルは、それぞれ第４、第５、および第６の回転接続１３４、１３６、および１３８と称される３つの回転接続を含んでいる。図１に示した実施形態においては、エンジンおよび第１の電気機械から得られる出力が、回転接続１２２から第１および第２のディファレンシャル１２４および１２６へと届けられる。得られる回転出力の第１および第２のディファレンシャルへの伝達を、任意の適切な方法で達成できることを、理解できるであろう。例えば、適切なサイズの伝達要素（例えば、歯車）を含んでいる第２のトランスミッション１４０を、回転接続１２２と第１および第２のディファレンシャルのそれぞれの第１および第４の回転接続との間に、作動可能に接続することができる。一典型的な実施形態においては、エンジンおよび第１の電気機械から得られる回転出力を、第１および第２のディファレンシャルの間に等しく伝達することが望ましいかもしれない。そのような場合には、第２のトランスミッション１４０が、回転接続１２２と回転接続１２８および１３４との間に作動可能に相互接続される２つの実質的に同一な歯車を含むことができる。実務においては、第１のトランスミッション１２０および第２のトランスミッション１４０を、共通のハウジング（図示されていない）に配置または他の方法で位置させることができる。
【００２１】
第２の電気機械１１２が、回転接続１４２を含んでおり、第３の電気機械１１４も、回転接続１４４を含んでいる。図１に示した典型的な実施形態においては、回転接続１４２が、第１のディファレンシャル１２４の回転接続１３２へと作動可能に接続され、回転接続１４４が、第２のディファレンシャル１２６の回転接続１３８へと作動可能に接続されている。したがって、回転出力を、第１のディファレンシャルと第２の電気モータとの間、および第２のディファレンシャルと第３の電気モータとの間で、伝達することができる。
【００２２】
図１に示した典型的な実施形態においては、パワートレイン１０６が、車両の複数の接地要素のうちの１つ以上に駆動可能に係合するように作動可能に接続された第３および第４のディファレンシャルまたは差動機構１４６および１４８をさらに含んでいる。第３のディファレンシャル１４６は、本明細書においてそれぞれ参照番号１５０、１５２、および１５４によって指し示されている３つの回転接続を含んでいる。同様に、第４のディファレンシャル１４８は、本明細書においてそれぞれ参照番号１５６、１５８、および１６０によって指し示されている３つの回転接続を含んでいる。第１のディファレンシャル１２４の回転接続１３０が、第３のディファレンシャル１４６の回転接続１５０へと作動可能に接続されている。さらに、第２のディファレンシャル１２６の回転接続１３６が、第４のディファレンシャル１４８の回転接続１５６へと作動可能に接続されている。
【００２３】
第３および第４のディファレンシャル１４６および１４８からの回転出力を、任意の適切な方法で、接地要素（例えば、車輪１０４Ａ〜Ｄ）へと伝達でき、かつ／または接地要素から伝達することができる。例えば、図１に示されているように、接地要素が、回転接続１５２、１５４、１５８、および１６０からの回転出力を伝達すべく回転接続１５２、１５４、１５８、および１６０へと駆動可能に接続された最終トランスミッション１６２を含むことができる。しかしながら、他の任意の適切な構成および／または機構を最終的に使用できることを、理解できるであろう。
【００２４】
図１に示したようなパワートレインを使用する１つの利点は、このパワートレインが、車両の２つの異なる側のそれぞれへと届けられる動力を、実質的に別個独立に制御できる点にある。例えばパワートレイン１０６などの本発明の新規な考え方によるパワートレインを使用して車両を動かす１つの典型的な方法２００が、図２に示されている。方法２００は、矢印２０２によって示されるとおり、エンジンＥＮＧを使用して回転出力を生成することを含んでいる。さらに、方法２００は、矢印２０４によって示されるとおり、回転出力のうちの第１の部分を第１の電気機械ＥＭ１へと伝達することを含んでいる。さらに、この方法は、矢印２０６および２０８によってそれぞれ示されるとおり、回転出力のうちの第２の部分を差動機構ＤＦ１およびＤＦ２へと伝達することを含んでいる。さらに、方法２００は、矢印２１０によって示されるとおり、第１の差動機構ＤＦ１からの回転出力を第３の差動機構ＤＦ３へと伝達することを含んでいる。また、方法２００は、矢印２１２によって示されるとおり、第２の差動機構ＤＦ２からの回転出力を第４の差動機構ＤＦ４へと伝達することを含んでいる。さらに、方法２００は、矢印２１４によって示されるとおり、第３および第４の差動機構ＤＦ３およびＤＦ４からの回転出力をそれぞれの接地要素へと伝達することを含んでいる。
【００２５】
さらに、方法２００は、矢印２０４に沿って第１の電気機械ＥＭ１へと伝達される回転出力を使用して電力を生成し、この電力を、破線の矢印２１６によって示されるとおり、適切なパワーエレクトロニクスＰＥへと伝達することを含んでいる。また、方法２００は、それぞれ破線の矢印２１８および２２０によって示されるとおり、パワーエレクトロニクスＰＥから第２および／または第３の電気機械ＥＭ２および／またはＥＭ３へと電力を選択的に伝達することを含んでいる。さらに、方法２００は、矢印２２２および２２４によって示されるとおり、第２および第３の電気機械ＥＭ２およびＥＭ３から第１および第２の差動機構ＤＦ１およびＤＦ２のそれぞれへと回転出力を伝達することを含んでいる。この追加の回転出力は、車両の各側ＳＤ１およびＳＤ２への伝達のために、第３および第４の差動機構ＤＦ３およびＤＦ４へと伝達される。少なくとも部分的にはこの追加の回転出力の特性ゆえに、この動作方法は、車両のより高速な動作によく適している。さらに、方法２００は、破線の矢印２２６によって示されるとおり、電気エネルギーを選択的に貯蔵装置ＳＴＤへと伝達し、かつ／または貯蔵装置ＳＴＤから伝達することを含むことができる。
【００２６】
図２において方向性の矢印ＡＲ１によって示されているとおり、方法２００による動作の際に、車両の両側ＳＤ１およびＳＤ２が、同じ方向に駆動されることを、理解できるであろう。例えばパワートレイン１０６などの本発明の新規な考え方によるパワートレインを使用するもう１つの利点は、特定の動作条件のもとで、車両を車両の垂直軸（例えば、中点ＭＰＴを通過する軸）を中心にして旋回させ、車両の方向を変更（例えば、逆向きに）できる点にある。より具体的には、第２および第３の電気機械の一方の回転方向を逆にすることによって、該当の差動機構からの回転出力の回転方向を、同様に逆転させることができる。その結果、該当の接地要素が反対方向に回転することになる。
【００２７】
そのような方法で車両を動かす１つの典型的な方法が、図２Ａに方法２００’として示されている。方法２００’が、図２に関して上述した方法２００に実質的に類似であることを、理解できるであろう。方法２００’は、矢印２１２’、２１４’、および２２４’によって表わされる回転の伝達が反対の回転方向である点で、方法２００から相違する。その結果、第３の電気機械ＥＭ３、第２の差動機構ＤＦ２、ならびに接地要素ＧＥ３およびＧＥ４に関する方向性の矢印ＡＲ１が、これら構成要素の反対方向の動作を示す方向性の矢印ＡＲ２によって置き換えられている。接地要素ＧＥ１およびＧＥ２が第１の方向に回転し、接地要素ＧＥ３およびＧＥ４が反対の方向に回転する結果として、車両が、垂直軸（例えば、図１の中点ＭＰＴを貫いて延びる軸など）を中心にして旋回または他の方法で回転することができる。
【００２８】
次に、図３に目を向けると、本発明の新規な考え方による車両３００の別の典型的な実施形態が示されており、例えば第１の側ＳＤ１に沿って配置された車輪３０４Ａおよび３０４Ｂなどの第１の複数の接地要素と、例えば第２の側ＳＤ２に沿って配置された車輪３０４Ｃおよび３０４Ｄなどの第２の複数の接地要素とを備える車両構造アセンブリ３０２を含んでいる。さらに、車両３００は、車両構造アセンブリ３０２に支持され、第１および第２の複数の接地要素（例えば、車輪３０４Ａ〜Ｄ）に駆動可能に係合するように作動可能に接続されたパワートレイン３０６を含んでいる。
【００２９】
パワートレイン３０６は、図３において、エンジン３０８、第１の電気機械３１０、第２の電気機械３１２、第３の電気機械３１４、ならびに第１および第２のディファレンシャル３１６および３１８を含むものとして示されている。パワートレイン３０６が、図１に示して図１に関して上述したパワートレイン１０６に実質的に類似していることを、理解できるであろう。したがって、パワートレインの回転の相互接続に関する特徴および要素については、ここでは繰り返さない。
【００３０】
車両３００は、車両の同じ側の接地要素を同じ角度に操舵することができる全輪操舵システム（図示されていない）を備える点で、車両１００から相違している。接地要素として空気入りの車輪が使用される場合に、共通の転がり半径を維持するうえで助けとなるように、中央タイヤ膨脹システム（図示されていない）または他の同様の設備を、随意により備えることができる。したがって、車両の所与の側の両方の車輪または他の接地要素の速度は、ほぼ等しくなる。したがって、図１において車両の所与の側の接地要素が異なる速度を有することができるようにするために使用されている第３および第４のディファレンシャル１４６および１４８が、パワートレイン３０６からは取り除かれている。したがって、第１および第２のディファレンシャル３１６および３１８が、車両の各側の複数の接地要素に駆動可能に係合するように作動可能に接続されている。
【００３１】
第１および第２のディファレンシャル３１６および３１８が、ディファレンシャル１２４および１２６に関して上述したように、３つの回転接続をそれぞれ含んでいる。この検討の目的において、第１および第２のディファレンシャル３１６および３１８のそれぞれのただ１つの回転接続だけが、図３においては、参照番号３２０および３２２によって指し示されている。第１および第２のディファレンシャル３１６および３１８が、任意の適切な方法で複数の接地要素に駆動可能に係合できることを、理解できるであろう。例えば、ドライブシャフト３２４および３２６を、中間のトランスミッション３２８および３３０をそれぞれ第１および第２のディファレンシャルの回転接続３２０および３２２に作動可能に係合させつつ、車両の相対する各側に沿って配置することができる。次いで、ドライブシャフトを、例えば最終トランスミッション３３２を使用するなどにより、任意の適切な方法で接地要素へと作動可能に接続することができる。
【００３２】
例えばパワートレイン３０６などの本発明の新規な考え方によるパワートレインを使用して車両を動かす別の典型的な方法４００が、図４に示されている。方法４００は、矢印４０２によって示されるとおり、エンジンＥＮＧを使用して回転出力を生成することを含んでいる。さらに、方法４００は、矢印４０４によって示されるとおり、回転出力のうちの第１の部分を第１の電気機械ＥＭ１へと伝達することを含んでいる。さらに、この方法は、矢印４０６および４０８によってそれぞれ示されるとおり、回転出力のうちの第２の部分を差動機構ＤＦ１およびＤＦ２へと伝達することを含んでいる。さらに、方法４００は、矢印４１０によって示されるとおり、第１の差動機構ＤＦ１からの回転出力を、車両の側方ＳＤ１の接地要素ＧＥ１およびＧＥ２または車両の側方ＳＤ１に沿った接地要素ＧＥ１およびＧＥ２へと伝達することを含んでいる。また、方法４００は、矢印４１２によって示されるとおり、第２の差動機構ＤＦ２からの回転出力を、車両の側方ＳＤ２の接地要素ＧＥ３およびＧＥ４または車両の側方ＳＤ２に沿った接地要素ＧＥ３およびＧＥ４へと伝達することを含んでいる。
【００３３】
さらに、方法４００は、矢印４０４に沿って第１の電気機械ＥＭ１へと伝達される回転出力を使用して電力を生成し、この電力を、破線の矢印４１４によって示されるとおり、適切なパワーエレクトロニクスＰＥへと伝達することを含んでいる。また、方法４００は、それぞれ破線の矢印４１６および４１８によって示されるとおり、パワーエレクトロニクスＰＥから第２および／または第３の電気機械ＥＭ２および／またはＥＭ３へと電力を選択的に伝達することを含んでいる。さらに、方法４００は、矢印４２０および４２２によって示されるとおり、第２および第３の電気機械ＥＭ２およびＥＭ３から第１および第２の差動機構ＤＦ１およびＤＦ２のそれぞれへと回転出力を伝達することを含んでいる。この追加の回転出力が、差動機構から車両の各側ＳＤ１およびＳＤ２に沿った接地要素へと伝達される。さらに、方法４００は、破線の矢印４２４によって示されるとおり、電気エネルギーを選択的に貯蔵装置ＳＴＤへと伝達し、かつ／または貯蔵装置ＳＴＤから伝達することを、随意により含むことができる。
【００３４】
例えば車両３００などの全輪操舵機能を備える車両における使用において、方法４００は、第２および第３の電気機械の一方からの回転出力を選択的に変化させるように動作することができる。その結果、車両のその側に組み合わせられた該当の接地要素の回転出力が変化し、例えば図１の第３および第４のディファレンシャル１４６および１４８などといった追加の差動機構を使用することなく、全輪操舵機能をより効果的に使用することが可能になる。図４に示されているように、第２の電気機械ＥＭ２が、第３の電気機械ＥＭ３よりも大きな速度で動作している。したがって、第２の電気機械および車両の側方ＳＤ１に組み合わせられた方向性の矢印ＡＲ１が、第３の電気機械および車両の側方ＳＤ２に組み合わせられた方向性の矢印ＡＲ３よりも、より長い長さに示されている。
【００３５】
次に、図５に目を向けると、本発明の新規な考え方による車両５００のさらなる典型的な実施形態が示されており、例えば第１の側ＳＤ１に沿って配置された車輪５０４Ａおよび５０４Ｂなどの第１の複数の接地要素と、例えば第２の側ＳＤ２に沿って配置された車輪５０４Ｃおよび５０４Ｄなどの第２の複数の接地要素とを備える車両構造アセンブリ５０２を含んでいる。さらに、車両５００は、車両構造アセンブリ５０２に支持され、第１および第２の複数の接地要素（例えば、車輪５０４Ａ〜Ｄ）に駆動可能に係合するように作動可能に接続されたパワートレイン５０６を含んでいる。
【００３６】
パワートレイン５０６は、図５において、エンジン５０８、第１の電気機械５１０、第２の電気機械５１２、第３の電気機械５１４、第１のディファレンシャル５１６、および第２のディファレンシャル５１８を含み、さらにドライブシャフト５２０および５２２、中間トランスミッション５２４および５２６、ならびに最終トランスミッション５２８を含むものとして示されている。このように、パワートレイン５０６が、図３に示して図３に関して上述したパワートレイン３０６に実質的に類似していることを、理解できるであろう。したがって、パワートレインの動作および回転の相互接続に関する特徴および要素については、ここでは繰り返さない。
【００３７】
パワートレイン５０６は、第２および第３の電気機械５１２および５１４をさらなる動作モードおよび／または性能特性をもたらすために機械的に相互接続できる点で、上述したパワートレイン１０６および３０６から相違する。第２および第３の電気機械を、任意の適切な方法で選択的かつ機械的に相互接続できることを、理解できるであろう。
【００３８】
図５に示した典型的な実施形態においては、第２の電気機械５１２が、第１のディファレンシャル５１６へと作動可能に接続された第１の回転接続（番号は付されていない）と、第１の回転接続のおおむね反対側の第２の回転接続５３０とを含んでいる。同様に、第３の電気機械５１４が、第２のディファレンシャル５１８へと作動可能に接続された第１の回転接続（番号は付されていない）のおおむね反対側に、第２の回転接続５３２を含んでいる。さらに、パワートレイン５０６は、第２の回転接続５３０および５３２を作動可能に相互接続するディファレンシャルシャフト５３４を含んでいる。やはり、そのような相互接続が任意の適切な形式、種類、および／または構成であってよいことを、理解できるであろう。例えば、固定比のトランスミッション５３６および５３８を、ディファレンシャルシャフトと第２および第３の電気機械の第２の回転接続との間に、それぞれ備えることができる。さらに、１つ以上のクラッチ５４０（あるいは、他の適切な装置）を、ディファレンシャルシャフト５３４に沿って設けることができ、あるいは他の方法で第２および第３の電気機械の第２の回転接続の間に作動可能に接続することができる。
【００３９】
クラッチ５４０が、第２の回転接続に、お互いに対して選択的に回転可能となる能力を提供し、これが、パワートレインがいくつかの異なる動作モードをとることを可能にする。一例として、第２および第３の電気機械の第２の回転接続の相対回転を許すことで、例えば車両の転向または旋回時に直面されうるような車両の２つの異なる側の速度の相違に対応するために、片側−対−片側の機械的な差動作用がもたらされる。別の例として、第２および第３の電気機械を、車両の片側または両側へと回転力を追加し、あるいは車両の片側または両側から回転力を引き取ることによって、車両の方向の制御を向上させる（すなわち、操縦性を向上させる）ために使用することができる。さらなる例として、ディファレンシャルシャフトおよびクラッチを利用して第２および第３の電気機械の第２の回転接続を相互接続することで、第１、第２、および第３の電気機械のいずれも使用することなくエンジンによって車両へと動力をもたらすことができるようにする反作用トルクを第２および第３の電気機械の間に生成させることができる。さらに別の例として、１つのディファレンシャルからの反作用トルクを第２および第３の電気機械の両方へと伝達できるよう、第２および第３の電気機械をディファレンシャルシャフトによって一体に接続することができ、第２および第３の電気機械によるさらなる電力の生成を可能にすることができる。
【００４０】
例えばパワートレイン５０６などの本発明の新規な考え方によるパワートレインを使用して車両を動かすさらなる典型的な方法６００が、図６に示されている。方法６００は、矢印６０２によって示されるとおり、エンジンＥＮＧを使用して回転出力を生成することを含んでいる。さらに、方法６００は、矢印６０４によって示されるとおり、第１の電気機械ＥＭ１を使用して回転出力を生成することを含んでいる。また、この方法は、矢印６０６および６０８によってそれぞれ示されるとおり、エンジンＥＮＧおよび第１の電気機械ＥＭ１からの回転出力を差動機構ＤＦ１およびＤＦ２へと伝達することを含んでいる。さらに、方法６００は、矢印６１０によって示されるとおり、回転出力のうちの第１の部分を第１の差動機構ＤＦ１から片側ＳＤ１上にまたは沿って接地要素ＧＥ１およびＧＥ２へと届けることを含んでいる。さらに、方法６００は、矢印６１２によって示されるとおり、回転出力のうちの第１の部分を第２の差動機構ＤＦ２から片側ＳＤ２の接地要素ＧＥ３およびＧＥ４へと届けることを含んでいる。
【００４１】
さらに、方法６００は、矢印６１４および６１６によってそれぞれ示されるように、回転出力のうちの第２の部分を第１の差動機構ＤＦ１から第２の電気機械ＥＭ２へと届けること、および回転出力のうちの第２の部分を第２の差動機構ＤＦ２から第３の電気機械ＥＭ３へと届けることを含んでいる。さらに、方法６００は、電気機械ＥＭ２およびＥＭ３を使用し、それぞれ矢印６１４および６１６に沿って電気機械ＥＭ２およびＥＭ３へと届けられる回転出力から電力を生成し、この電力を、破線の矢印６１８および６２０によって示されるとおり、適切なパワーエレクトロニクスＰＥへと伝達することを含んでいる。方法６００は、破線の矢印６２２によって示されるとおり、パワーエレクトロニクスＰＥから第１の電気機械ＥＭ１へと電力を選択的に伝達することを含んでおり、この電力を、矢印６０４によって示されている回転出力を生成するために使用することができる。さらに、方法６００は、破線の矢印６２４によって示されるとおり、電気エネルギーを選択的に貯蔵装置ＳＴＤへと伝達し、かつ／または貯蔵装置ＳＴＤから伝達することを、随意により含むことができる。
【００４２】
図６の方法６００は、比較的低い車両の速度によく適したモードでの車両の動作を示している。そのような比較的低い速度においては、例えば車両の加速または起伏の多い地形での使用などのために、第１の電気モータＥＭ１のトルク出力能力を利用することができる。そのような動作においては、第２および第３の電気機械が、矢印６２６Ａおよび６２６Ｂによって示されるとおり動作に関して互いに切り離され、第１および第２の電気機械ＥＭ２およびＥＭ３が、方向性の矢印ＡＲ４によって示されるとおり互いに別個独立に回転することができる。したがって、車両の各側ＳＤ１およびＳＤ２が、方向性の矢印ＡＲ１およびＡＲ３によって示されるとおり、異なる速度で動作することができる。
【００４３】
例えばパワートレイン５０６などの本発明の新規な考え方によるパワートレインを使用して車両を動かすまたさらなる典型的な方法７００が、図６Ａに示されている。方法７００は、矢印７０２によって示されるとおり、エンジンＥＮＧを使用して回転出力を生成することを含んでいる。しかしながら、方法７００は、第１、第２、または第３の電気機械を使用せずに車両への動力の供給を可能にする点で、方法６００から相違する。また、方法７００は、エンジンＥＮＧからの回転出力の実質的にすべてを、それぞれ矢印７０４および７０６によって示されるとおり、差動機構ＤＦ１およびＤＦ２の少なくとも一方へと届けることを含んでいる。さらに、方法７００は、第１の差動機構ＤＦ１からの回転出力の実質的にすべてを、矢印７０８によって示されるとおり片側ＳＤ１の接地要素ＧＥ１およびＧＥ２の少なくとも一方へと届けることを含むことができる。また、方法７００は、第２の差動機構ＤＦ２からの回転出力の実質的にすべてを、矢印７１０によって示されるとおり片側ＳＤ２の接地要素ＧＥ３およびＧＥ４のうちの１つ以上へと届けることを、随意により含むことができる。
【００４４】
図６Ａにおいて、方法７００は、第２および第３の電気機械が、矢印７１２によって示されるとおり、互いに作動可能に接続されることを示している。したがって、第１および第２のディファレンシャルＤＦ１およびＤＦ２からの回転出力（すなわち、反作用トルク）が、それぞれ矢印７１４および７１６によって示されるとおり第２および第３の電気機械へと伝えられる。しかしながら、第２および第３の電気機械ＥＭ２およびＥＭ３が作動可能に接続されているため、反対向きに回転している方向性の矢印ＡＲ５によって示されるとおり、第２および第３の電気機械の間には実質的な相対運動が生じない。しかしながら、たとえ第１、第２、および第３の電気機械が動作しなくても、車両は、方向性の矢印ＡＲ１によって示されるとおり、エンジンの出力のもとで動作することができる。
【００４５】
例えばパワートレイン５０６などの本発明の新規な考え方によるパワートレインを使用して車両を動かす別の典型的な方法８００が、図６Ｂに示されている。方法８００は、矢印８０２によって示されるとおり、エンジンＥＮＧを使用して回転出力を生成すること、および矢印８０４によって示されるとおり、第１の電気機械ＥＭ１を使用して回転出力を生成することを含んでいる。さらに、この方法は、エンジンＥＮＧおよび第１の電気機械ＥＭ１からの回転出力の実質的にすべてを、矢印８０６によって示されるとおり、差動機構ＤＦ１へと届けることを含んでいる。さらに、方法８００は、第１の差動機構ＤＦ１からの回転出力の第１の部分を、矢印８０８によって示されるとおり片側ＳＤ１の接地要素ＧＥ１およびＧＥ２へと届けることを含んでいる。
【００４６】
図６Ｂは、例えば片側ＳＤ１など、車両の片側の接地要素のみを駆動する方法を示している。そのような動作モードは、例えば車両が岩または他の地面の造作に乗り上げた場合など、車両が主に２つの車輪によってのみ支持されている場合に有用かもしれない。したがって、第２のディファレンシャルＤＦ２あるいは第２のディファレンシャルＤＦ２に対応する接地要素ＧＥ３およびＧＥ４へと届けられる回転出力は、図示されていない。したがって、第２のディファレンシャルから第３の電気モータＥＭ３へと回転出力が届けられることもない。
【００４７】
しかしながら、方法８００は、第１の差動機構ＤＦ１からの回転出力の一部を、矢印８１０によって示されるとおり第２の電気機械ＥＭ２へと届けることをさらに含んでいる。さらに、方法８００は、第２の電気機械ＥＭ２を使用して、第２の電気機械ＥＭ２へと届けられる回転出力の少なくとも一部から電気エネルギーを生成し、この電気エネルギーを、破線の矢印８１２によって示されるとおり、適切なパワーエレクトロニクスＰＥへと伝達することを含んでいる。また、方法８００は、矢印８１４によって示されるとおり、パワーエレクトロニクスＰＥから第１の電気機械ＥＭ１へと電力を選択的に届けることを含んでいる。
【００４８】
また、方法８００は、第２および第３の電気機械ＥＭ２およびＥＭ３を、例えばディファレンシャルシャフト５３４のクラッチ５４０を係合させるなどによって、作動可能に相互接続することを随意により含むことができる。この相互接続の結果として、方向性の矢印ＡＲ６によって示されるとおり、第２の電気機械ＥＭ２から第３の電気機械へと回転運動を伝達することができる。したがって、第１の差動機構ＤＦ１からの追加の回転出力を、第２の電気機械ＥＭ２を介して、矢印８１６によって示されるとおり、第３の電気機械ＥＭ３へと作用させ、あるいは他の方法で伝達することができる。したがって、さらに方法８００は、第３の電気機械ＥＭ３を使用して電力を生成し、この電力を、矢印８１８によって示されるとおりパワーエレクトロニクスＰＥへと伝達することを、随意により含むことができる。さらに、この追加の電力を、例えば第１の電気機械ＥＭ１によって生成される回転出力を増すために、矢印８１４によって示されるとおり第１の電気機械ＥＭ１へと伝達することが可能である。
【００４９】
図７を参照すると、車両９００が、例えば第１の側ＳＤ１に沿って配置された車輪９０４Ａおよび９０４Ｂなどの第１の複数の接地要素と、例えば第２の側ＳＤ２に沿って配置された車輪９０４Ｃおよび９０４Ｄなどの第２の複数の接地要素とを備える車両構造アセンブリ９０２を含んでいる。さらに、車両９００は、車両構造アセンブリ９０２に支持され、第１および第２の複数の接地要素（例えば、車輪９０４Ａ〜Ｄ）に駆動可能に係合するように作動可能に接続されたパワートレイン９０６を含んでいる。図７に示されているように、車両構造アセンブリ９０２は、車両構造アセンブリの内側に位置し、あるいは車両構造アセンブリによって少なくとも部分的に囲まれている人員または運転者の区画９０６を含んでいる。人員の区画９０６が、車両の運転者ならびに随意による１人以上のさらなる人員および／または１つ以上の荷物を収容するために有用でありうるように、任意の適切な形状、サイズ、および／または構成であってよいことを、理解できるであろう。この典型的な実施形態に示されているとおり、区画９０６は、対向する前壁９０６Ａおよび後壁９０６Ｂならびに対向する側壁９０６Ｃおよび９０６Ｄを含むことができる。
【００５０】
パワートレイン９０８は、片側ＳＤ１に沿って構造アセンブリ９０２上に支持された第１のエンジン９１０を含んでおり、エンジン９１０は、任意の適切な形式、種類、サイズ、および／または構成であってよい。さらに、パワートレイン９０８は、片側ＳＤ２に沿って構造アセンブリ９０２上に支持された第２のエンジン９１２を含んでおり、エンジン９１２も、任意の適切な形式、種類、サイズ、および／または構成であってよい。第１および第２のエンジン９１０および９１２が、制限なく、同じまたは異なるサイズおよび／または構成であってよいことを、理解できるであろう。例えば、図９においては、第１のエンジン９１０が、４気筒のエンジンとして示されている一方で、第２のエンジン９１２は、６気筒のエンジンとして示されている。
【００５１】
さらに、パワートレイン９０８は、第１および第２のエンジン９１０および９１２の間に作動可能に接続された第１の電気機械９１４を含んでいる。第１の電気機械を、任意の適切な方法で第１および第２のエンジンの間に作動可能に接続できることを、理解できるであろう。例えば、図７に示した実施形態においては、第１および第２のエンジン９１０および９１２が、回転接続９１６および９１８をそれぞれ含んでいる。さらに、第１の電気機械は、反対向きの回転接続９２０および９２２を含んでいる。トランスミッション９２４が、回転接続９１６および９１８のそれぞれに沿って作動可能に接続され、トランスミッションシャフト９２６および９２８が、トランスミッションと回転接続９２０および９２２の該当の一方との間に作動可能に接続されている。さらに、パワートレイン９０８は、第１および第２のエンジンと第１の電気機械との間に配置される１つ以上のクラッチ９３０をさらに含むことができる。そのようなクラッチを、第１のエンジンを動作に関して第１の電気機械から切り離し、第２のエンジンを動作に関して第１の電気機械から切り離すために、任意の適切な方法で設けることができる。
【００５２】
さらに、パワートレイン９０８は、車両の片側ＳＤ１に沿って支持された第１のディファレンシャル９３２と、車両の片側ＳＤ２に沿って支持された第２のディファレンシャル９３４とを含んでいる。第１および第２のディファレンシャル９３２および９３４は、それぞれ、第１のエンジン９０８、第２のエンジン９１０、および第１の電気機械９１２へとトランスミッション９２４によって作動可能に接続されて示されている。したがって、エンジンおよび第１の電気機械からの組み合わせの合計の回転出力の一部を、一方または両方のディファレンシャルへと伝達することができる。
【００５３】
第１のディファレンシャル９３２は、図７において参照番号９３６、９３８、および９４０によって指し示されている３つの回転接続を含んでいる。同様に、第２のディファレンシャル９３４は、図７において参照番号９４２、９２２、および９４６によって指し示されている３つの回転接続を含んでいる。回転接続９３６および９４２が、上述のように、エンジンおよび第１の電気機械へと作動可能に接続されている。さらに、パワートレイン９０８は、参照番号９５０および９５２によって指し示された２つの回転接続を有する第２の電気機械９４８を有している。また、パワートレイン９０８は、参照番号９５６および９５８によって指し示された２つの回転接続をやはり有する第３の電気機械９５４を有している。第１のディファレンシャル９３２および第２の電気機械９４８のそれぞれの回転接続９３８および９５２が、互いに作動可能に接続されている。さらに、第２のディファレンシャル９３４および第３の電気機械９５４のそれぞれの回転接続９４４および９５６が、互いに作動可能に接続されている。第１および第２のディファレンシャル９３２および９３４のそれぞれの回転接続９４０および９４６が、他の実施形態に関して上述したように、車両の各側の複数の接地要素のうちの１つ以上に駆動可能に係合するように作動可能に接続されている。一典型的な構成においては、トランスミッションシャフト９６０、中間トランスミッション９６２、および最終トランスミッション９６４を、例えばすでに詳しく上述したように使用することができる。
【００５４】
例えば図５のパワートレイン５０６に関して上述したように、第２および第３の電気機械９４８および９５４を、さまざまな動作モードおよび／または性能特性をもたらすために、機械的に相互接続することが可能である。第２および第３の電気機械を、任意の適切な方法で選択的かつ機械的に相互接続できることを、理解できるであろう。図７に示した典型的な実施形態においては、パワートレイン９０８が、第２および第３の電気機械９４８および９５４のそれぞれの回転接続９５２および９５８を作動可能に相互接続するディファレンシャルシャフト９６６を含んでいる。やはり、そのような相互接続が任意の適切な形式、種類、および／または構成であってよいことを、理解できるであろう。例えば、トランスミッション９６８および９７０を、ディファレンシャルシャフトと第２および第３の電気機械のそれぞれの第２の回転接続との間に、備えることができる。さらに、クラッチ９７２および９７４（あるいは、他の適切な装置）を、それぞれのトランスミッションと第２および第３の電気機械の回転接続との間に設けることができる。
【００５５】
パワートレイン９０８が、すでに詳しく上述したパワートレイン５０６に類似しており、パワートレイン５０６と実質的に同様に動作できることを、理解できるであろう。パワートレイン９０８とパワートレイン５０６との間の１つの相違は、パワートレイン９０８の構成部品が、人員の区画９０６の周囲の外側に配置されている点にある。その結果、パワートレインの構成部品が、人員の区画の壁９０６Ａ〜Ｄの２つ以上に沿って、追加の保護および／または遮蔽を提供することができる。もう１つの相違は、パワートレイン９０８に第２のエンジンが設けられている点にある。したがって、車両について、車両の片側への損傷に耐える能力が向上し、例えばパワートレインの構成部品の約半分（例えば、車両の損傷を受けていない側に沿って配置された構成部品）のみを使用して、依然として駆動可能である。またさらなる相違は、パワートレイン５０６のクラッチ５４０が、異なる方向に全速力で回転するディファレンシャルシャフトの部位に悩まされる可能性がある一方で、クラッチ９７２および９７４は、作動接続におけるクラッチ９７２および９７４の位置ゆえに、約半分の速度にしか直面しないと考えられる点にある。
【００５６】
例えばパワートレイン９０８などの本発明の新規な考え方によるパワートレインを使用して車両を動かすまた別の典型的な方法１０００が、図８に示されている。方法１０００は、第１のエンジンＥＮＧ１（矢印１００２によって示されるとおり）および第２のエンジンＥＮＧ２（矢印１００４によって示されるとおり）の少なくとも一方を使用して回転出力を生成することを含んでいる。さらに、方法１０００は、この回転出力のうちの第１の部分を、矢印１００６によって示されるとおり第１の電気機械ＥＭ１へと伝達することを含んでいる。さらに、この方法は、回転出力のうちの第２の部分を、矢印１００８および１０１０によってそれぞれ示されるとおり、差動機構ＤＦ１およびＤＦ２へと伝達することを含んでいる。さらに、方法１０００は、矢印１０１２によって示されるとおり、第１の差動機構ＤＦ１および第２の差動機構ＤＦ２からそれぞれの接地要素へと回転出力を伝達することを含んでいる。
【００５７】
さらに、方法１０００は、矢印１００６に沿って第１の電気機械ＥＭ１へと伝達される回転出力を使用して電力を生成し、この電力を、破線の矢印１０１４によって示されるとおり、適切なパワーエレクトロニクスＰＥへと伝達することを含んでいる。また、方法１０００は、破線の矢印１０１６および１０１８によってそれぞれ示されているように、パワーエレクトロニクスＰＥから第２および／または第３の電子機械ＥＭ２および／またはＥＭ３へと電力を選択的に伝達することを含んでいる。さらに、方法１０００は、矢印１０２０および１０２２によって示されるように、第２および第３の電気機械ＥＭ２およびＥＭ３からそれぞれ第１および第２の差動機構ＤＦ１およびＤＦ２へと回転出力を伝達することを含んでいる。この追加の回転出力は、車両の各側ＳＤ１およびＳＤ２に沿って配置された接地要素へと伝達される。さらに、方法１０００は、破線の矢印１０２４によって示されるとおり、電気エネルギーを選択的に貯蔵装置ＳＴＤへと伝達し、かつ／または貯蔵装置ＳＴＤから伝達することを、随意により含むことができる。
【００５８】
図８の方法１０００は、比較的高速での移動によく適したモードでの車両の動作を説明している。そのような比較的高い速度においては、例えばパワートレインの構成部品の角速度をより高く保つなどのために、第２および第３の電気モータの回転出力が利用される。そのような動作の際には、第１および第２の電気機械ＥＭ２およびＥＭ３が方向性の矢印ＡＲ４によって示されるとおり互いに別個独立に回転できるよう、第２および第３の電気機械が、矢印１０２６Ａおよび１０２６Ｂによって示されるとおり、動作に関してお互いから切り離される。これが、車両の各側ＳＤ１およびＳＤ２が方向性の矢印ＡＲ１およびＡＲ３によって示されるとおり異なる速度で動作できるよう、機械的な差動作用を提供する。
【００５９】
図８Ａを参照すると、例えばパワートレイン９０８などの本発明の新規な考え方によるパワートレインを備える車両を使用して電力を生成する１つの典型的な方法１１００が、矢印１１０２および１１０４によってそれぞれ示されているように、第１および第２のエンジンＥＮＧ１およびＥＮＧ２の少なくとも一方を使用して回転出力を生成することを含んでいる。さらに、方法１１００は、この回転出力のうちの第１の部分を、矢印１１０６によって示されるとおり第１の電気機械ＥＭ１へと伝達することを含んでいる。また、この方法は、回転出力のうちの第２の部分を、矢印１１０８および１１１０によって示されるとおり差動機構ＤＦ１およびＤＦ２へと伝達することを含んでいる。方法１１００は、回転出力を接地要素へと届けるのではなく、矢印１１１２および１１１４によって示されるとおり、第１の差動機構ＤＦ１および第２の差動機構ＤＦ２からそれぞれ第２および第３の電気機械ＥＭ２およびＥＭ３へと伝達する点で、他のすでに述べた方法から相違する。この場合、接地要素がロックされ、あるいは他の方法で非回転の状態となり、差動機構からの回転出力の実質的にすべてが、方向性の矢印ＡＲ８によって示されるとおり、第２および第３の電気機械へと届けられることになる。
【００６０】
矢印１１１６Ａおよび１１１６Ｂによって示されるとおり、第２および第３の電気機械ＥＭ２およびＥＭ３は、動作に関して互いに切り離されている。したがって、第２および第３の電気機械は、方向性の矢印ＡＲ９によって示されるとおり、互いに別個独立に回転可能である。さらに、方法１１００は、矢印１１０６に沿って第１の電気機械ＥＭ１へと伝達される回転出力を使用して電力を生成し、この電力を、破線の矢印１１１８によって示されるとおり、適切なパワーエレクトロニクスＰＥへと伝達することを含んでいる。さらに、方法１１００は、矢印１１１２および１１１４に沿って第２および第３の電気機械ＥＭ２およびＥＭ３へと伝達される回転出力を使用して電力を生成し、これらの電力を、それぞれ破線の矢印１１２０および１１２２によって示されるとおり、適切なパワーエレクトロニクスＰＥへと伝達することを含んでいる。さらに、方法１１００は、矢印１１２４によって示されているように、パワーエレクトロニクスＰＥから外部の電力接続へと電力を届け、外部の電力接続へと電力を供給することを含んでいる。
【００６１】
本発明の新規な考え方を、上述の実施形態を参照して説明し、説明においては、それら開示の実施形態の構造および構成部品間の構造的な相互関係にとくに重点を置いたが、本明細書に開示の原理から離れることなく、他の実施形態も可能であること、ならびに図示および説明した実施形態において多数の変更が可能であることを、理解できるであろう。当然ながら、上述の詳細な説明を検討および理解したならば、いくつかの変更および改変が頭に浮かぶであろう。したがって、以上の説明の内容を、あくまでも本発明の新規な考え方の例示として理解すべきであって、本発明を限定するものと理解してはならないことを、明確に理解すべきである。すなわち、本発明の新規な考え方は、そのような変更および改変のすべてを、それらが添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲に含まれる限りにおいて、包含するものとして解釈されなければならない。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【国際調査報告】
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