(57)【要約】      （修正有）【課題】熱機関の軸と車両の車輪の軸との間の動力伝達装置に関し、変速比を変えるときの車輪に対する破損または偶力の消失をなくす。【解決手段】この伝達装置１は、第１機械および第２機械６、７、ならびに機械的アセンブリ９を含む。第１運転モードでは、第１機械６はアセンブリ９の機素２７に、第２機械７は車輪５の軸４に連結される。第２運転モードでは、第１機械６はアセンブリ９の機素２７に、第２機械７はアセンブリ９の別の機素２６に連結される。第３運転モードでは、第１機械６の軸１０は車輪５の軸４に、第２機械７の軸１１は別の機素２６に連結される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電気機械および第２電気機械（６、７）と、
車輪（５）の軸（４）と熱機関（３）の軸（２）と前記２つの電気機械（６、７）の軸（１０、１１）とを互いに連結し、少なくとも２つの遊星歯車装置によって形成される機械的アセンブリ（９）であって、これら２つの遊星歯車装置は各々が相互にかみ合う複数の機素を含む機械的アセンブリ（９）と、
を含む、熱機関（３）の軸（２）と車輪（５）の軸（４）との間の動力伝達装置（１）であって、
第１機械（６）の軸（１０）を熱機関（３）の軸（２）、または、機械的アセンブリ（９）の列のうちの１つの機素（２７）に連結するための手段（５１、５３）を含む切替え装置（２１．２）を含むことを特徴とする動力伝達装置（１）。
【請求項２】
前記機械的アセンブリ（９）が第１遊星歯車装置および第２遊星歯車装置（３１、３２）から形成され、前記第１遊星歯車装置および第２遊星歯車装置（３１、３２）はこれらの遊星歯車連結リンク（３３．１、３３．２）によって互いに連結され、第１遊星歯車装置（３１）の１つの遊星歯車（３４）は第２遊星歯車装置（３２）の１つの内歯車（３５）に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記切替え装置（２１．２）が、前記第１機械（６）の軸（１１）を熱機関（３）の軸（２）、または、第１遊星歯車装置（３１）の内歯車に連結するための手段（５１、５３）を含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
遊星歯車装置（３１、３２）の比率（Ｒ１、Ｒ２）が、切替え装置（２１．１）を連結し得る遊星歯車装置のうちの１つの機素（２７）の回転速度が熱機関（３）の軸（２）の回転速度と同じであるときに、第２機械（７）の軸（１１）の回転速度がゼロであるように選択されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
熱機関（３）を操作する制御装置（３０）と、２つの電気機械（６、７）と、切替え装置（２１．２）とを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記切替え装置（２１．２）がかみ合いクラッチ（５１）とフォーク部（５３）とを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記電気機械を互いに接続させる電気的接続装置（８）を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記電気的接続装置（８）が、直流電圧バス（１４）と、前記電気機械のうちの１つと前記バス（１４）とにそれぞれ接続された２つのインバータとを含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記電圧バス（１４）に接続されたバッテリーを含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２機械（７）の軸（１１）を車輪（５）の軸（４）、または、機械的アセンブリ（９）の遊星歯車装置のうちの１つの機素（２６）に連結するための手段（５１、５３）を含む別の切替え装置（２１．１）を含むことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
２つの電気機械（６、７）と、
前記２つの電気機械（６、７）の軸（１０、１１）と熱機関（３）の軸（２）と車輪（５）の軸（４）とを互いに連結し、少なくとも２つの遊星歯車装置を含む機械的アセンブリ（９）であって、これらの少なくとも２つの遊星歯車装置は各々が相互にかみ合う３つの機素を含む機械的アセンブリ（９）と、
を活用する、熱機関（３）の軸（２）と車輪（５）の軸（４）との間の動力伝達方法において、
第１運転モードにおいては、第１機械（６）の軸（１０）を遊星歯車装置のうちの１つの機素（２７）に、第２機械（７）の軸（１１）を車輪（５）の軸（４）に連結し、
第２運転モードにおいては、第１機械（６）の軸（１０）を遊星歯車装置のうちの１つの機素（２７）に、第２機械（７）の軸（１１）を遊星歯車装置のうちの１つの他の機素（２６）に連結する方法であって、
第３運転モードにおいては、第１機械（６）の軸（１０）を熱機関（３）の軸（２）に、第２機械（７）の軸（１１）を別の機素（２６）に連結することを特徴とする方法。
【請求項１２】
車輪（５）の軸（４）の回転速度が、第１切替え装置（２１．１）を連結し得るアセンブリ（９）の機素（２６）の回転速度と等しいときに、第１運転モードから第２運転モードに移行することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第１機械（６）の軸（１０）の回転速度がゼロであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
熱機関（３）の軸（２）の回転速度が、第２切替え装置（２１．２）を連結し得るアセンブリ（９）の機素（２７）の回転速度と等しいときに、第２運転モードから第３運転モードに移行することを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
第２機械（７）の軸（１１）の回転速度がゼロであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
制御装置（３０）を用いて、あるモードから他のモードへの移行のときに機械のうちの１つの軸と連結すべき機素との間の速度差を補償するために２つの電気機械（６、７）を操作することを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、熱機関の軸と車両の車輪の軸との間の動力伝達装置に関する。本発明の目的は、変速比を変えるときの車輪に対する破損または偶力の消失をなくすことである。本発明は、自動車の分野において特に有利な適用を見つけているが、本発明を、列車、船舶、またはオートバイにおいても活用することができよう。
【０００２】
ハイブリッド車において使用される熱機関の軸と車輪の軸との間の動力伝達装置は周知である。このような装置は特許文献１に記載される。一般にこれらの伝達装置は、熱機関（エンジン）および一対の電気機械を備えている。熱機関の軸と、車輪の軸と、電気機械の軸は、互いに機械的アセンブリを介して連結される。この機械的アセンブリは一般に１つまたは複数の遊星歯車装置で形成される。２つの電気機械は互いに、特に電気バスを含む結合装置を介して連絡している。これらの機械は、これらの軸および端子にそれぞれ受け入れる機械的エネルギーおよび電気エネルギーに応じて電動機または発電機として作動する。
【０００３】
熱機関によって供給される動力を、機械的アセンブリを介して車輪の軸に直接伝達することができるか、または熱機関と結合装置を含む電気系統に分流することができる。電気系統に分流された動力は、熱機関の偶力と回転数をこの熱機関の消費が最低になる運転点に適合させながら、車輪の軸に加えられる偶力を調節するように車輪の軸に伝達される。
【０００４】
伝達装置の第１形態においては、どの蓄電システムも電気バスに連結されていない。この形態では、電気機械の損失を除けば電気系統における動力はほとんどゼロである。それで、これらの機械の１つによって消費される動力は自動的に他の機械によって消費される。その結果、機械の１つが電動機として作動すると、他の機械は発電機として作動する。
【０００５】
伝達装置の第２形態では、蓄電システムは電気バスに連結される。この蓄電システムはバッテリー、スーパーコンデンサ、または慣性機械の形を取ることができる。それで、分流された動力の一部を回収してこの蓄電システムの中に蓄電することができる。蓄電用バッテリーは、このシステムの追加機能動作のある度合いを許可するものである。そのために、２つの機械は加速モードで電動機として同時に機能動作することができる。その上に、特定のエネルギー回収モードでは、２つの機械は同時に、大量のエネルギーを貯蔵するように発電機として機能動作する。
【０００６】
本発明は、特許文献１に記載された伝達装置の改良から成り立つ。
【特許文献１】特許出願ＦＲ−Ａ−２８３２３５７
【０００７】
この特許出願に記載された伝達装置では、その機械のうちの１つの軸を車両の車輪の軸に結合することができる。さらに正確には、この伝達装置では、その機械のうちの１つの軸を第１運転モードでは車輪の軸に、または第２運転モードでは機械的アセンブリの１つの機素につなぐことができる。各運転モードは歯車比の１つの範囲に対応する。第１モードは低い変速比に対応するが、第２モードは高い変速比に対応する。
【０００８】
車両の寿命状況に応じて２つの異なる運転モードを準備することによって、２つの電気機械の偶力の大きさ決定を最小にすることができ、これら２つの機械における損失を減少することができる。こうして、使用される電気機械は、ただ１つの運転モードを含む伝達装置の場合よりも小さなサイズになる。
【０００９】
本発明においては、電気機械の大きさと、対応するインバータの大きさとをさらに減らすために、また同様にエネルギーの節約を実現するために、新しい運転モードが導入される。さらに正確には、本発明においては、機械のうちの１つの軸を車輪の軸に結合できることに加えて、他の機械の軸を熱機関の軸に結合することができる。
【００１０】
こうして本発明では、第１運転モードにおいては、機械のうちの１つの軸が遊星歯車装置の１つの機素に連結されるが、一方他の機械の軸は車輪の軸に連結される。第２運転モードにおいては、２つの機械の軸はそれぞれ遊星歯車装置のうちの１つの機素に連結される。第３運転モードにおいては、機械のうちの１つの軸は熱機関の軸に連結されるが、一方他の機械の軸は遊星歯車装置のうちの１つの機素に連結される。
【００１１】
ある特定の実施形態では、機械的アセンブリは、それ自体の遊星歯車連結リンクによって互いにつながれた２つの遊星歯車装置によって形成される。機械の１つの軸は、熱機関の軸、または、遊星歯車装置の１つの内歯車につながれている。他の機械の軸は車両の車輪の軸、または、他の遊星歯車装置の一遊星歯車に連結される。
【００１２】
したがって本発明では、熱機関の出力の動力学が最もよく探究される。この偶力と回転数の動力学の探究によって、できるだけ連続した方式で車輪の軸に加えられる偶力を進展させながら、エネルギー最大値を節約することが可能になる。
【００１３】
あるモードから別のモードに変るとき、電気系統によって伝達される動力が、車輪への偶力の連続性をさらに容易に管理するためにゼロであることが好ましい。
【００１４】
したがって本発明は、
第１電気機械および第２電気機械と、
車輪の軸と熱機関の軸と２つの電気機械の軸とを互いに連結し、少なくとも２つの遊星歯車装置によって形成される機械的アセンブリであって、これら２つの遊星歯車装置は各々が相互にかみ合う複数の機素を含む機械的アセンブリと、
を含む、熱機関の軸と車輪の軸との間の動力伝達装置であって、
第１機械の軸を熱機関の軸、または、機械的アセンブリの列の１つの機素に連結するための手段を備えた切替え装置を含むことを特徴とする動力伝達装置に関する。
【００１５】
その上に本発明は、
２つの電気機械と、
２つの電気機械の軸と熱機関の軸と車輪の軸とを互いに連結し、少なくとも２つの遊星歯車装置を含む機械的アセンブリであって、これらの少なくとも２つの遊星歯車装置は各々が相互にかみ合う３つの機素を含む機械的アセンブリと、
を使用する、熱機関の軸と車輪の軸との間の動力伝達方法において、
第１運転モードにおいて、第１機械の軸を遊星歯車装置のうちの１つの機素に、第２機械の軸を車輪の軸に連結し、
第２運転モードにおいて、第１機械の軸を遊星歯車装置のうちの１つの機素に、第２機械の軸を遊星歯車装置のうちの１つの他の機素に連結する方法であって、
第３運転モードにおいて、第１機械の軸を熱機関の軸に、第２機械の軸を別の機素に連結することを特徴とする方法に関する。
【００１６】
本発明は、下記の説明を読み、添付の図を検討することによってさらによく理解されよう。
【００１７】
図１は、本発明による動力伝達装置１の概略図を示す。この装置１は、熱機関３の軸２と車輪５の軸４との間の動力伝達を遂行する。
【００１８】
この装置１は、電気的結合装置８を介して互いに連結された第１電気機械６と第２電気機械７とを含む。
【００１９】
機械的アセンブリ９が、車輪５の軸４と、熱機関３の軸２と、第１機械６の軸１０と、第２機械７の軸１１とを互いに連結する。この機械的アセンブリ９は、少なくとも２つの遊星歯車装置を含む。これら２つの遊星歯車装置は各々が、互いにかみ合う３つの機素を含む。これら３つの機素は、内歯車（リングギア）と、遊星歯車連結リンク（プラネットキャリア）と、遊星歯車（サンギア）である。これら２つの遊星歯車装置は、４の自由度（各軸について１）を示すように互いに連結される。
【００２０】
変形形態として、遊星歯車装置は３つを超える個数の機素を含む。例えば、各装置は第４機素とかみ合う外歯車を含むことができよう。別の実施例では、各装置はいくつもの遊星歯車連結リンクを含むことになる。その上、いくつかの実施形態では、遊星歯車装置は、かみ合い軸とピニオン軸とを介して互いに連結される。これらの実施形態では、ピニオンは遊星歯車装置の機素とかみ合う。
【００２１】
熱機関３の軸２は、アセンブリ９の遊星歯車装置の１つの第１機素２４に連結される。車輪５の軸４は、アセンブリ９の遊星歯車装置のうちの１つの第２機素２５に連結される。後に説明するように、第２機械７の軸１１は、熱機関３の軸２かまたはアセンブリ９の遊星歯車装置のうちの１つの第３機素２６に連結される。また第１機械６の軸１０は、車輪５の軸４、または、アセンブリ９の遊星歯車装置のうちの１つの第４機素２７に連結される。第１、第２、第３、および第４機素２４〜２７は、互いに区別された４つの機素であることが好ましい。
【００２２】
その上、接続装置８は、第１機械６につながる第１インバータ１２と第２機械７に接続する第２インバータ１３とを含む。接続装置８はまた、２つのインバータ１２および１３を接続する直流電圧バス１４も含む。このバス１４は第１結線１４．１と第２結線１４．２とを含む。さらに正確には、第１機械６の位相線１５はインバータ１２に接続され、インバータ１２自体は２本の接続線１６および１７を介してバス１４に接続されている。第２機械７の位相線１８は第２インバータ１３に接続され、インバータ１３自体は２本の接続線１９および２０を介してバス１４に接続されている。
【００２３】
このような伝達装置１では、熱機関３の軸２によって供給される動力は、アセンブリ９によって形成される機械系統を介して車輪５の軸４に直接伝達されることが可能である。この動力の一部を、２つの機械６および７と接続装置８とを含む電気系統によって分流することもできる。
【００２４】
動力が電気系統の中に分流されると、機械６および７は電動機かまたは発電機として作動する。図示された装置１の構成では、どの蓄電システムもバス１４に接続されていない。機械の１つが発電機として作動すると、他の機械は電動機として作動する。
【００２５】
機械６または７の１つが電動機として作動するときは、これに連絡するインバータ１２または１３は、バス１４の上で観察可能な直流電圧信号を交流位相ずれ電圧信号に変換する。したがってインバータ１２または１３のトランジスタは、バス１４の上で観察可能な直流電圧を刻むように転換制御される。交流位相ずれ電圧信号は、電動機として機能動作する機械６または７のコイルの端子に加えられる。
【００２６】
機械６または７のうちの１つが発電機として作動するときは、これに連絡するインバータ１２または１３は、機械のコイルの端子で観察可能な交流位相ずれ電圧信号を、バス１４の上に発せられる直流電圧信号に変換する。この目的で、インバータ１２または１３のトランジスタはブロックされ、トランジスタのエミッタとコレクタとの間に接続されたフリーホィールダイオードは整流器ブリッジを形成する。
【００２７】
実際には、機械６および７は同期形式の機械である。これらの機械はコンパクトであり効率がよいという利点を有する。
【００２８】
伝達装置１は第１切替え装置２１．１を備えている。伝達装置１の運転モードに従って、この切替え装置２１．１は第２機械７の軸１１を、車輪５の軸４かまたは第３機素２６に連結する。さらに正確には、第１切替え装置２１．１は、第２機械７の軸１１を車輪５の軸４に第１歯車２２を介して連結することができる。第１切替え装置２１．１はまた、第２機械７の軸１１を第３機素２６に第２歯車２３を介して連結することができる。
【００２９】
その上に、本発明に従って、伝達装置１は第２切替え装置２１．２を備えている。伝達装置１の運転モードに従って、この第２切替え装置２１．２は第１機械６の軸１０を、熱機関３の軸２かまたは第４機素２７に連結することを可能にする。さらに正確には、この第２切替え装置２１．２は、第１機械６の軸１０を熱機関３の軸２に第３歯車２８を介して連結することができる。この第２切替え装置２１．２はまた、第１機械６の軸１０を第４機素２７に第４歯車２９を介して連結することができる。
【００３０】
こうして、第１運転モードでは、第１機械６の軸１０は第４機素２７に連結される一方で、第２機械７の軸１１は車輪５の軸４に連結される。この第１運転モードは、図６に見られるように低い変速比のために使用される。
【００３１】
第２運転モードでは、第１機械６の軸１０は第４機素２７に連結される一方で、第２機械７の軸１１は第３機素２６に連結される。この第２運転モードは、図６に見られるように中間の変速比のために使用される。
【００３２】
第３運転モードでは、第１機械６の軸１０は熱機関３の軸２に連結される一方で、第２機械７の軸１１は第３機素２６に連結される。この第３運転モードは、図６に見られるように高い変速比のために使用される。
【００３３】
第２および第３運転モードの導入によって、電気系統に分流される動力を制限することができる。そのために、機械６および７の軸１０および１１は、これらの機械によって伝達される動力を制限するように、最も低速で回転する機素に常に連結される。こうして、第２機械７の軸１１は、車輪５の軸４と第３機素２６との間で最も低速で回転する機素に常に連結される。また第１機械６の軸１０は、車輪５の軸４と第４機素２７との間で最も低速で回転する機素に常に連結される。
【００３４】
最初の状態では、伝達装置１は第１運転モードで動作する。車両の速度が上昇する間、伝達装置１はあるモードから他のモードに連続的に移行する。こうして、本発明による伝達装置では、切替え装置２１．１および２１．２の１つだけが、モードの変更の際にある位置から他の位置へ移動する。したがって本発明による伝達装置１によって、第１運転モードから直接に第３運転モードに、または、その逆に移行することはできない。他のモード変更のすべてを考えることができる。
【００３５】
実際には、第１運転モードから第２運転モードへ、およびその逆に容易に切替えるために、特定のやり方でアセンブリ９の遊星歯車装置の比率が選択される。さらに正確には、これらの比率は、（減速比を除けば）車輪５の軸４の回転速度が第３機素２６の回転速度と同じであるときに、第１機械６の軸１０の回転速度がゼロになるように選択される。１つの機械によって伝達される動力がその回転速度によって増加するその偶力と同じになると、電気系統における動力はゼロになる。第２機械７は回転中であって、その動力はゼロであるから、この第２機械７の軸１１に加えられる偶力はゼロである。こうして第１切替え装置２１．１は、第１歯車２２との結合から第３歯車２３との結合に、およびその逆に容易に移行することができる。その上に、車輪５の軸４に加えられる偶力は総括的に、熱機関３の軸２に加えられる偶力と第２機械７の軸１１に加えられる偶力との合計に等しい。したがって第１モードから第２モードへの移行は、車輪５の軸４に加えられる偶力をまったく変更することなく行われる。
【００３６】
似たようなやり方で、第２運転モードから第３運転モードへ、およびその逆に容易に切替えるために、特定のやり方でアセンブリ９の遊星歯車装置の比率が選択される。さらに正確には、これらの比率は、（減速比を除いて）熱機関３の軸２の回転速度が第４機素２７の回転速度と同じであるときに、第２機械７の軸１１の回転速度がゼロになるように選択される。電気系統における動力はここではまだゼロである。第１機械６の回転速度はゼロではないがその動力はゼロであるので、その軸１０に加えられる偶力はゼロである。こうして第２切替え装置２１．２は、第４歯車２９との結合から第３歯車２８との結合に、およびその逆に容易に移行することができる。
【００３７】
あるモードから他のモードへの移行は、熱機関３が常にその最適機能動作点で作動するように行われる。この最適機能作動点は、ある所定の動力について、消費動力が最低となる熱機関の回転数に対応する。
【００３８】
そのために、伝達装置１は制御装置３０を含む。この制御装置は、マイクロプロセッサ３０．１と、プログラムメモリ３０．２と、データメモリ３０．３と入出力インターフェース３０．４とを含む。
【００３９】
データＤ１〜ＤＮは、遊星歯車装置の比率や歯車比の値などの伝達装置１のパラメータに対応する。信号Ｉ１〜ＩＮが入出力インターフェース３０．４の入力側に加えられる。これらの信号Ｉ１〜ＩＮは特に測定信号および命令信号に対応する。測定信号は、装置１の様々な機構に位置するセンサ（図示せず）から出される。これらのセンサは、特に様々な機械によって消散される動力およびこれらの機械の軸の回転速度に対応する電気信号を発信する。命令信号は、例えばアクセルペダルの踏み込み度合い、軸に加えるべき基準偶力などに対応する。
【００４０】
受信された測定信号および命令信号に応じて、マイクロプロセッサ３０．１は、熱機関３の回転数と機械６および７の効率のマッピングを考慮して、プログラムＰ１を実行する。このプログラムＰ１によって戻された値に応じて、動力伝達装置１の１つの運転モードが、本発明による伝達装置の３つの運転モードの中から選択される。例えば、低い変速比に対して最低消費量が検出された場合には、第１運転モードが選択されることになる。高い変速比に対して最低消費量が検出された場合には、選択されるのはむしろ第２運転モードまたは第３運転モードになろう。
【００４１】
そのとき、制御信号Ｏ１およびＯ２がインバータ１２および１３に向けて発信される。これらの制御信号Ｏ１およびＯ２は、これらのインバータ１２および１３のトランジスタの切替えを制御する。トランジスタのこれらの制御によって、各機械の軸の偶力と回転速度を、期待した偶力と回転速度に対して適合させることが可能になる。その上、制御信号Ｏ３が熱機関３の制御モジュールの入力側に加えられる。この制御信号Ｏ３は熱機関内へのガソリンの噴射を制御する。このようにして、制御信号Ｏ１、Ｏ２、およびＯ３は、熱機関がその最適機能動作点で機能動作し、車両の車輪５の軸４に加えられる偶力が使用者によって要求される偶力に対応するように伝達装置１を制御する。
【００４２】
あるモードから他のモードに切り替えるために、切替え条件が制御装置３０によって検証される。ある実施例では、入力信号Ｉ２は熱機関３の軸２の回転速度に対応する。入力信号Ｉ４は車輪５の軸４の回転速度に対応する。入力信号Ｉ１０は第１機械６の軸１０の回転速度に対応する。入力信号Ｉ１１は第２機械７の軸１１の回転速度に対応する。入力信号Ｉ２６は第３機素２６の回転速度に対応し、入力信号Ｉ２７は第４機素２７の回転速度に対応する。
【００４３】
入力信号Ｉ４およびＩ２６が、車輪５の軸４と第３機素２６の回転速度が同じであることを示し、入力信号Ｉ２が、軸２の回転速度がゼロであることを示していると、マイクロプロセッサ３０．１はプログラムＰ２を実行する。このプログラムＰ２は、第２切替え装置２１．２の電動機を制御する信号Ｏ３を発信させる。この電動機は、第１モードから第２モードへまたはその逆に移行するように第２切替え装置２１．２をある位置から他の位置へ移す。
【００４４】
同じように、入力信号Ｉ２およびＩ２７が、熱機関３の軸２と第４機素２７の回転速度が同じであることを示し、入力信号Ｉ４が軸４の回転速度がゼロであることを示していると、マイクロプロセッサ３０．１はプログラムＰ３を実行する。このプログラムＰ３は、第１切替え装置２１．１に付属する電動機を制御する信号Ｏ４を発信させる。この電動機は、第２モードから第３モードへまたはその逆に移行するように第１切替え装置２１．１をある位置から他の位置へ移す。
【００４５】
変形例として、第４運転モードを考えることができる。この第４モードでは、第１機械６の軸１０は熱機関３の軸２に連結され、第２機械７の軸１１は車輪５の軸４に連結される。しかし、この第４モードにはほとんど関心が寄せられない。実際、機械６と機械７はそれぞれ熱機関３の軸２と車輪５の軸４に直結している。そこで、機械６および７と軸２および４との直結は、これらの機械によって消散される動力を制限するのではなく逆に増加させ、これは熱機関３の消費の観点から興味あるものではない。
【００４６】
変形例として、バッテリーまたはスーパーコンデンサなどの蓄電装置が、直流電圧のバスの接続線１４．１および１４．２の間に接続される。
【００４７】
変形例として、電気接続装置８は三相電圧バスを含み、インバータ１２および１３は信号Ｏ１およびＯ２によって制御される切替えスイッチによって取り代えられる。
【００４８】
図２〜５は、本発明による伝達装置１の一実施例の概略図を示す。この伝達装置１は２つの遊星歯車装置３１および３２を含む。図３〜５はこの伝達装置１の３つの運転モードを図示している。これらの図ではもっとわかりやすくするために接続装置８は示されていない。
【００４９】
さらに正確には、図２ないし５は、第１遊星歯車装置３１と第２遊星歯車装置３２とを含む機械的アセンブリ９を示す。第１遊星歯車装置３１の遊星歯車連結リンク３３．１は第２遊星歯車装置３２の遊星歯車連結リンク３３．２に連結されている。第１遊星歯車装置３１の遊星歯車連結リンクは３３１の参照番号で示されている。第２遊星歯車装置３２の遊星歯車連結リンクは３３２の参照番号で示されている。第１遊星歯車装置３１の遊星歯車３４は第２遊星歯車装置３２の内歯車３５に連結されている。
【００５０】
熱機関３の軸２は第１遊星歯車装置３１の遊星歯車３４に連結されている。車輪５の軸４は第２遊星歯車装置３２の遊星歯車連結リンク３３．２に連結されている。
【００５１】
第２機械７の軸１１は、車輪５の軸４かまたは第２遊星歯車装置３２の遊星歯車３８に連結されている。さらに正確には、第２機械７の軸１１を、第１切替え装置２１．１を用いて、第１歯車２２と第１車輪３６を介して車輪５の軸４に連結することができる。比率ｒ１は、この第１歯車２２の直径とこの第１車輪３６の直径との間の比に対応する。その上に、第２機械７の軸１１を、第１切替え装置２１．１を用いて、第２歯車２３と第２車輪３７を介して第２遊星歯車装置３２の遊星歯車３８に連結することができる。比率ｒ２は、遊星歯車３８の回転速度と第２歯車２９の回転速度との間の比に対応する。
【００５２】
第１機械６の軸１０は、熱機関３の軸２かまたは第１遊星歯車装置３１の内歯車４０．１に連結されている。さらに正確には、第１機械６の軸１０を、第２切替え装置２１．２を用いて、第３歯車２８と第３車輪３９を介して熱機関３の軸２に連結することができる。比率ｒ３は、この第３歯車２８の直径とこの第３車輪３９の直径との間の比に対応する。その上に、第１機械６の軸１０を、第２切替え装置２１．２を用いて、第４歯車２９と第４車輪４０．２とを介して第１遊星歯車装置３１の内歯車４０．１に連結することができる。比率ｒ４は、この第４歯車２９の直径とこの第４車輪３７の直径との間の比に対応する。
【００５３】
この実施形態では、図１の第１機素２４は第１遊星歯車装置３１の遊星歯車３４に対応する。図１の第２機素２５は第２遊星歯車装置３２の遊星歯車連結リンク３３．２に対応する。図１の第３機素２６は第２遊星歯車装置３２の遊星歯車３８に対応する。図１の第４機素２７は第１遊星歯車装置３１の内歯車４０．１に対応する。
【００５４】
遊星歯車装置の比率は、その内歯車の直径とその遊星歯車の直径との間の比に対応する。ある特定の実施形態では、第１遊星歯車装置３１の比率Ｒ１は２．３の値を有する。第２遊星歯車装置３２の比率Ｒ２は３．７８９の値を有する。第１比率ｒ１は−０．２３の値を有する。第２比率ｒ２は１．１８の値を有する。第３比率ｒ３は、−０．４５の値を有する第４比率ｒ４よりも低い。記号−は、車輪が互いに反対方向に回転することを示す。
【００５５】
図３は、図２の伝達装置１の第１運転モードを示す。
【００５６】
この第１運転モードでは、第１切替え装置２１．１は第１歯車２２に連結され、第２切替え装置は第４歯車２９に連結されている。したがって第１歯車２２は第１切替え装置２１．１によって回転駆動されるが、第２歯車２３は回転駆動されない。さらに、第４歯車２９は第２切替え装置２１．２によって回転駆動されるが、第３歯車２８は回転駆動されない。
【００５７】
したがって、動力を第２歯車２３および第３歯車２８を介して伝達することはまったくできない。第３歯車２８と第３車輪３９は、これらが車輪５の軸４に動力をまったく伝達しないことを表すために、点線で示されている。第２遊星歯車装置３２もまた、点線で示されている。実際、第２遊星歯車装置３２の内歯車３５が回転駆動されても、これは車輪５の軸４に連結されていないのでこの軸４に動力をまったく伝達しない。
【００５８】
この第１モードでは、第２機械７がその動力を、第１歯車２２と第１車輪３６とを介して車輪５の軸４に伝達する。その上、熱機関がその動力を、第１遊星歯車装置３１を介して車輪５の軸４に供給する。この第１モードでは、車輪５の軸４の回転速度は遊星歯車連結リンク３３．１と３３．２の回転速度と同じである。
【００５９】
車両が牽引段階にあるとき、すなわち熱機関３の軸２が動力を車輪５の軸４に供給するときは、第１機械６は発電機として作動するが、第２機械７は電動機として作動する。車両が回収段階にあるとき、すなわち熱機関３の軸２が車輪５の軸４によって回転駆動されるときは、第１機械６は電動機として作動するが、第２機械７は発電機として作動する。異なる段階における機械の作動は、本発明による伝達装置１の運転モードすべてにおいて有効である。
【００６０】
図４は、本発明による伝達装置１の第２運転モードを示す。
【００６１】
熱機関３の軸２は第１遊星歯車装置３１の遊星歯車３４に常に連結されている。車輪５の軸４は第２遊星歯車装置３２の遊星歯車連結リンク３３．２に常に連結されている。
【００６２】
この第２運転モードでは、第１切替え装置２１．１は第２歯車２３に連結され、第２切替え装置２１．２は第４歯車２９に連結されている。こうして、第２歯車２３は第１切替え装置２１．１によって回転駆動されるが、第１歯車２２は回転駆動されない。その上、第４歯車２９は第２切替え装置２１．２によって回転駆動されるが、第３歯車２８は回転駆動されない。
【００６３】
その結果、第１歯車２２と第１車輪３６は、第４歯車２９および第４車輪３９と同様に点線で表されている。この点線表示は、これらが車輪５の軸４に動力をまったく伝達しないことを表すものである。
【００６４】
この第２モードでは、機械６および７の軸、熱機関３の軸２、および車輪５の軸４の間の動力交換は、２つの遊星歯車装置３１および３２を介して実施される。
【００６５】
図５は、本発明による伝達装置１の第３運転モードを示す。
【００６６】
熱機関３の軸２は第１遊星歯車装置３１の遊星歯車３４に常に連結されている。車輪５の軸４は第２遊星歯車装置３２の遊星歯車連結リンク３３．２に常に連結されている。
【００６７】
この第３運転モードでは、第１切替え装置２１．１は第２歯車２３に連結され、第２切替え装置２１．２は第３歯車２８に連結されている。したがって、第２歯車２３は第１切替え装置２１．１によって回転駆動されるが、第１歯車２２は回転駆動されない。その上、第３歯車２８は第２切替え装置２１．２によって回転駆動されるが、第４歯車２９は回転駆動されない。
【００６８】
その結果、点線で表された第１歯車２２と第１車輪３６は、車輪５の軸４に動力を伝達することはできない。第１遊星歯車装置３１も、これが車輪５の軸４にもう動力を伝達しないことを示すために点線で表されている。実際、この第１遊星歯車装置３１の内歯車４０．１は回転駆動されるが、第２機械７の軸に連結されていない。
【００６９】
この第３モードでは、機械６および７の軸、熱機関３の軸２、および車輪５の軸４の間の動力の交換は、第３歯車２８と第３車輪３９を介して、ならびに第２遊星歯車装置３２を介して実施される。
【００７０】
図６は、キロメートル／時で表す車両の速度に対する回転／分で表す熱機関３の軸２の回転速度の関係を示す曲線４３である。
【００７１】
これらの曲線４３は３つの異なるゾーンに位置する。各ゾーンは、適合直線と呼ばれる２本の直線によって制限されている。これらの適合直線は、電気系統に分流される動力がゼロになる減速比に対応する。各ゾーンは、本発明による伝達装置１の１つの運転モードに対応する。実際、２本の適合直線が各モードに関連する。
【００７２】
このように、第１適合直線４４と第２適合直線４５は伝達装置１の第１運転モードに関連する。この第１運転モードは低い変速比のために使用される。この第１モードは特に車両を発進させるとき、または車両が０〜１５ｋｍ／ｈ間にある速度を有するときに１０００回転／分の熱機関の軸の回転速度のために使用される。この第１モードはまた車両の後退のためにも使用される。
【００７３】
第２適合直線４５と第３適合直線４６は伝達装置１の第２運転モードに関連する。この第２運転モードは中間の変速比のために使用される。
【００７４】
第３適合直線４６と第４適合直線４７は第３運転モードに関連する。この第３運転モードは、第２モードにおいて使用される変速比よりも高い変速比のために使用される。
【００７５】
第２および第３モードは、車両が前進するときには車両の発進の後に使用される。
【００７６】
各曲線４３は、電気系統に分流される動力に対応する。適合直線から離れるほど、分流される動力は増加する。反対に適合直線に近づくほど、電気系統に分流される動力は減少する。特定の一実施形態では、あるゾーンの適合直線に近い曲線４３の１つは１０ｋＷの分流動力に対応するが、適合直線からより離れた別の曲線は電気系統に分流される１８ｋＷの動力に対応する。
【００７７】
各直線について、機械６または７のうちの１つの軸の回転速度はゼロである。さらに正確には、第２適合直線４５の上では、第１機械６の軸１０の回転速度ＷＡはゼロである。第３適合直線４６の上では、第２機械７の軸１１の回転速度ＷＢはゼロである。したがって、適合直線の上にあるときには、電気系統に分流される動力はゼロである。適合直線の上にあるときには、熱機関３の動力は機械的なやり方で車輪５の軸４に直接伝達される。こうして各適合曲線は、熱機関３の軸２の回転速度と車輪５の軸４の回転速度との間の減速比に対応する。
【００７８】
あるモードから他のモードへ移行すると、機械６および７の軸１０および１１に及ぼす応力をこれらの最高速度の周辺において軽減することができる。そのために、第１モードにおいて第２機械７は車輪５の軸４と直結している。したがって、この第２機械７の軸１１の回転速度ＷＢは、この車輪５の軸４の速度に比例して非常に急速に増加する。第２適合直線４５の上では、熱機関３がそれ自体最高速度にある場合には、第２機械７の軸１１の回転速度ＷＢはその最高速度に達する。いかなる場合でも、第２適合直線４５の上では、第１機械６の軸１０の回転速度ＷＡはゼロである。したがって車両の速度が上昇する場合には、第２運転モードに移行する。
【００７９】
この第２モードでは、車両の速度が上昇すると、第２機械７の軸１１の回転速度ＷＢは低下するが、第１機械６の軸１０の回転速度ＷＡは上昇する。第３適合直線４６の上では、第２機械７の軸１１の回転速度ＷＢはゼロであるが、第１機械６の軸１０の回転速度ＷＡはその最高速度の近くになることができる。車両の速度がさらに上昇する場合には、伝達装置１は第３運転モードに移行する。
【００８０】
この第３モードでは、第１機械６の軸１０の回転速度ＷＡと第２機械７の軸１１の回転速度ＷＢはこれらの最高速度より低い。
【００８１】
本発明による伝達装置１によって、電気系統によって伝達される動力を１２キロワットに制限することができる。そこで、１つの運転モードしか持たない既存の装置については、機械は約４倍を超える動力を伝達し、また２つの運転モードしか持たない既存の装置については、機械は１８キロワット程度の動力を伝達する。したがって本発明による装置において使用される機械は、最新技術水準の装置の機械よりもコンパクトである。
【００８２】
理解されたように、制御装置３０は、電気系統に分流される動力がゼロであるときに適合直線の上でモード変更を操作することが好ましい。適合直線上でのモード変更によって、切替え装置２１．１または２１．２をある位置から他の位置へ容易に移すことができる。実際、切替え装置２１．１または２１．２の移動で軸上に加えられる偶力はゼロになる。
【００８３】
変形実施形態では、制御装置３０は、直線４８または直線４９などの適合直線の異なる直線上でモード変更を操作する。これらの直線は点線で表されている。したがって制御装置３０は、機械６または７の軸と連結すべき機素との間に存在する回転速度の差を補償するように、機械６および７に関連するインバータ１２および１３に向けて制御信号Ｏ１およびＯ２を発信する。この変形実施形態では、機械の軸の速度を上昇させるために、蓄電システムを介して追加エネルギーを機械６または７に供給する。バッテリーまたはスーパーコンデンサなどのこの蓄電システムは、上記２つの機械に接続された電気バスに接続されている。
【００８４】
図７ａ〜７ｃは、第２切替え装置２１．２の移動段階を示す。この第２切替え装置２１．２によって、第１機械６の軸は第３歯車２８かまたは第４歯車２９に係合することができる。
【００８５】
切替え装置２１．１は、かみ合いクラッチ５１とフォーク部５３とを含む。かみ合いクラッチ５１は、回転軸５２を有する第１機械６の軸１０に沿って移動する。フォーク部５３はかみ合いクラッチ５１に係合する。さらに正確には、このフォーク部５３は、かみ合いクラッチ５１の肩部５４および５５の上に支えられた２つのアーム５３．１および５３．２を含む。このフォーク部５３は直流電動機の助けによって移動する。この電動機の回転動作は、制御装置３０によって発信される信号Ｏ３によって制御される。
【００８６】
図７ａでは、かみ合いクラッチ５１は第１位置Ｐ１にある。この第１位置Ｐ１では、かみ合いクラッチ５１は第３歯車２８とかみ合っている。第４歯車２９は回転駆動されない。
【００８７】
図７ｂでは、フォーク部５３はかみ合いクラッチ５１を第１位置から第２位置Ｐ２に向けて移動させる。移動すると、かみ合いクラッチ５１は第１歯車２８から離脱する。この位置では、かみ合いクラッチ５１は第３歯車２８とも第４歯車２９ともかみ合っていない。
【００８８】
図７ｃでは、フォーク部５３はかみ合いクラッチ５１を第２位置Ｐ２から第３位置Ｐ３に向けて移動させる。移動すると、かみ合いクラッチ５１は第４歯車の中で係合する。この第３位置Ｐ３では、かみ合いクラッチ５１は第４歯車２９とかみ合って、これを回転駆動できるようにする。第３歯車２８は回転駆動されない。
【００８９】
特定の一実施形態では、かみ合いクラッチ５１は、軸５２に関して軸方向に向けられた舌状片５６および５７を含む。歯車２８および２９は、それぞれその周囲に溝５８と溝５９とを含む。これらの溝５８および５９は軸５２に関して軸方向に向いている。これらの溝５８および５９は、かみ合いクラッチ５１が歯車２８および２９を回転駆動させることができるように、舌状片５６および５７を受け入れるために充てられる。
【００９０】
変形実施形態では、かみ合いクラッチ５１は、歯車２８および２９の直径内側周囲に位置する歯と協働する歯を備える。
【００９１】
もちろん、かみ合いクラッチ５１の移動は可逆である。実際、かみ合いクラッチ５１は、第４歯車２９との係合から第３歯車２８との係合へ移行させることもできる。
【００９２】
ある位置から別の位置への移行が容易に行われるために、歯車２８および２９の回転速度が等しいときに、第２機械７の軸１１の回転速度はゼロである。もちろん、第１機械６の軸１０の回転速度もまた、その慣性が理由で切替え中に歯車２８および２９の回転速度と同じである。これらの条件によって、第１機械６の軸１０は回転しているがその上で観察可能な偶力を解消することができる。
【００９３】
しかし、実際には、電気機械６および７の損失に対応する動力を、切替え中でも消散しなければならない。したがって、第２モードから第３モードへの切替えのときに、第１機械６は、その軸１０の上で軽い偶力が観察可能であるように制御される。その軸１０の回転速度とこの軸の上で観察可能な偶力との組合せによって、電気機械６および７の損失に対応する動力が生成される。第１モードから第２モードへの切替えおよびその逆への切替えのときに第２機械７の軸１１によっても同様である。
【００９４】
かみ合いクラッチ５１の有用性はほとんどエネルギーを消散しないということである。変形実施形態では、使用される切替え装置はクラッチである。
【００９５】
第１切替え装置２１．１は、先に説明した切替え装置２１．２と同様に実現される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明による伝達装置の概略図である。
【図２】２つの遊星歯車装置から形成された機械的アセンブリを含む本発明による伝達装置の概略図である。
【図３】図２の伝達装置の第１運転モードを示す図である。
【図４】図２の伝達装置の第２運転モードを示す図である。
【図５】図２の伝達装置の第３運転モードを示す図である。
【図６】車両の速度と熱機関の軸の回転速度との関係を示すグラフを示す図である。
【図７】モードを別のモードに変えるときの切替え装置の変位を示す概略図である。
【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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【図６】
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【図７】
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