(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力と出力を有する電気機械式トランスミッションであって、
第１モータ／発電機と；
第２モータ／発電機と；
第１及び第２モータ／発電機の一方に連結され出力に選択的に連結される第１部材と、出力に選択的に連結される第２部材と、入力に連結された第３部材と、出力に選択的に連結される第４部材と、第１及び第２モータ／発電機の他方に連結された第５部材を有するプラネタリギア機構と；
複数のギア比を達成するためにプラネタリギア機構の第１、第２及び第４部材を選択的に出力に連結するギア変更機構と；
を具備したことを特徴とする電気機械式トランスミッション。
【請求項２】
プラネタリギア機構は第１プラネタリギアセットと、第２プラネタリギアセットと、第３プラネタリギアセットを含んでおり、各プラネタリギアセットはサンギアと、プラネットギアを有するキャリアと、リングギアを含んでいることを特徴とする請求項１記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項３】
ギア変更機構はギア比を変更するために、第１部材、第２部材及び第４部材の１つを選択的に出力に連結することを特徴とする請求項１記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項４】
第１部材は第２及び第３プラネタリギアセットのリングギアを含んでいることを特徴とする請求項２記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項５】
第２部材は第３プラネタリギアセットのキャリアを含んでいることを特徴とする請求項２記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項６】
第３部材は第２プラネタリギアセットのキャリアと、第１プラネタリギアセットのリングギアを含んでいることを特徴とする請求項２記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項７】
第４部材は第１プラネタリギアセットのキャリアを含んでいることを特徴とする請求項２記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項８】
第５部材は第１、第２及び第３プラネタリギアセットのサンギアを含んでいることを特徴とする請求項２記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項９】
ギア変更機構は、第１ギア比を達成するために、第１部材を選択的に出力に連結するように係合される第１クラッチを含んでいることを特徴とする請求項３記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項１０】
ギア変更機構は、第２ギア比を達成するために、第４部材を選択的に出力に連結するように係合される第２クラッチを含んでいることを特徴とする請求項３記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項１１】
ギア変更機構は、第３ギア比を達成するために、第２部材を選択的に出力に連結するように係合される第３クラッチを含んでいることを特徴とする請求項３記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項１２】
ギア変更機構は、第４ギア比を達成するために、第４部材を選択的に出力に連結するように係合される第４クラッチを含んでいることを特徴とする請求項３記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項１３】
第１部材は第３プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第２部材は第３プラネタリギアセットのキャリアと第２プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第３部材は第２プラネタリギアセットのキャリアと第１プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第４部材は第１プラネタリギアセットのキャリアを含んでおり、第５部材は第１、第２及び第３プラネタリギアセットのサンギアを含んでいることを特徴とする請求項２記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項１４】
第１部材は第３プラネタリギアセットのキャリアと第２プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第２部材は第１プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第３部材は第３プラネタリギアセットのリングギアと第１及び第２プラネタリギアセットのキャリアを含んでおり、第４部材は第１及び第２プラネタリギアセットのサンギアを含んでおり、第５部材は第３プラネタリギアセットのサンギアを含んでいることを特徴とする請求項２記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項１５】
第１部材は第３プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第２部材は第３プラネタリギアセットのキャリアと第２プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第３部材は第１プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第４部材は第１及び第２プラネタリギアセットのキャリアを含んでおり、第５部材は第１、第２及び第３プラネタリギアセットのサンギアを含んでいることを特徴とする請求項２記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項１６】
第１部材は第２及び第３プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第２部材は第３プラネタリギアセットのキャリアを含んでおり、第３部材は第２プラネタリギアセットのキャリアと第１プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第４部材は第１プラネタリギアセットのキャリアを含んでおり、第５部材は第１、第２及び第３プラネタリギアセットのサンギアを含んでいることを特徴とする請求項２記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項１７】
第１部材は第３プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第２部材は第２プラネタリギアセットのリングギアと第１プラネタリギアセットのキャリアを含んでおり、第３部材は第１プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第４部材は第１、第２及び第３プラネタリギアセットのサンギアを含んでおり、第５部材は第２及び第３プラネタリギアセットのキャリアを含んでいることを特徴とする請求項２記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項１８】
第１部材は第３プラネタリギアセットのリングギアと第２プラネタリギアセットのキャリアを含んでおり、第２部材は第１プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第３部材は第３プラネタリギアセットのキャリアを含んでおり、第４部材は第２プラネタリギアセットのリングギアと第１プラネタリギアセットのキャリアを含んでおり、第５部材は第１、第２及び第３プラネタリギアセットのサンギアを含んでいることを特徴とする請求項２記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項１９】
第１部材は第３プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第２部材は第３プラネタリギアセットのキャリアと第２プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第３部材は第１プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第４部材は第３プラネタリギアセットのサンギアと第１及び第２プラネタリギアセットのキャリアを含んでおり、第５部材は第１及び第２プラネタリギアセットのサンギアを含んでいることを特徴とする請求項２記載の電気機械式トランスミッション。
【請求項２０】
第１部材は第２プラネタリギアセットのリングギアと第１プラネタリギアセットのキャリアを含んでおり、第２部材は第３プラネタリギアセットのリングギアと第２プラネタリギアセットのキャリアを含んでおり、第３部材は第３プラネタリギアセットのキャリアを含んでおり、第４部材は第２及び第３プラネタリギアセットのサンギアと第１プラネタリギアセットのリングギアを含んでおり、第５部材は第１プラネタリギアセットのサンギアを含んでいることを特徴とする請求項２記載の電気機械式トランスミッション。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に電気機械式トランスミッションに関し、特に、５つの部材及び３つのプラネタリギアセットを有するプラネタリギア機構を具備した電気機械式トランスミッションに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ホイルローダ又は履帯型トラクターのような機械においては、エンジンが機械を前進又は後進方向に推進するためのパワー及び機械の作業器具のためのパワーを供給する。トランスミッションがエンジンに連結されており、エンジンからのパワーを駆動トレーンに伝達して機械を推進する。
【０００３】
連続的に可変なトランスミッションを利用してトランスミッション比を制御し、これにより作業器具用にエンジンのパワーを節約し、トランスミッションを通しての連続的に可変なパワーの流れを提供して機械の生産性を改良することが望ましい。
【０００４】
機械は比較的低速度で周期的な作業ルーチンで作動される場合が多いので、機械の速度を正確に制御し、その速度がトランスミッションのフルレインジに渡り無限に調整可能である必要がある。
【０００５】
このような構造に関連した問題の１つは、広い範囲の作動条件に渡り、高効率で作動する電気機械式トランスミッションをいかに提供するかということである。
【０００６】
本発明は上述した問題の１つ或いは複数を克服せんとするものである。
【０００７】
【発明の開示】
本発明の一つの側面においては、入力及び出力を有する電気機械式トランスミッションが提供される。電気機械式トランスミッションは、第１及び第２モータ／発電機とプラネタリギア機構を含んでいる。
【０００８】
プラネタリギア機構の第１部材がモータ／発電機の１つに連結され、出力に選択的に連結される。第２部材は出力に選択的に連結される。第３部材が入力に連結されている。
【０００９】
第４部材が出力に選択的に連結される。第５部材がモータ／発電機の他方に連結されている。数多くのギア比を達成するために、ギア変更機構がプラネタリギア機構を出力に選択的に連結する。
【００１０】
【発明を実施するための最良の形態】
図１を参照すると、電気機械式トランスミッション１０は相互協力して図示しない機械を推進するための電気セクション１２と機械式トランスミッション１４を含んでいる。
【００１１】
電気機械式トランスミッションは、例えばエンジン１６のような動力源からの入力パワーを出力に分配する構造を提供する。エンジン１６はギア１９を有する出力シャフト１８を有している。
【００１２】
電気セクション１２は機械式トランスミッション１４に連結されたギア２２を有する第１モータ／発電機２０と、機械式トランスミッション１４に連結されたシャフト２６を有する第２モータ／発電機２４と、電気ケーブル３０，３２により第１及び第２モータ／発電機２０，２４に電気的に接続されたコントローラ２８を含んでいる。
【００１３】
コントローラ２８は第１及び第２モータ／発電機２０，２４の速度及び方向を制御すると共に、モータと発電機との間でいつ切換わるかの制御をする。
【００１４】
機械式トランスミッション１４はプラネタリギア機構３６と、出力シャフト４０を有するギア変更機構３８を含んでいる。出力シャフト４０は機械の方向を制御するために前進／後進機構４１に連結されている。
【００１５】
ギア変更機構３８は、第１クラッチ４２、第２クラッチ４４又は第３クラッチ４６を係合して各ギア４８，５０，５２を出力シャフト４０に選択的に連結することにより、トランスミッション比を制御する。
【００１６】
プラネタリギア機構３６の第１部材６０は、第１モータ／発電機２０のギア２２に駆動連結されると共にギア変更機構３８のギア４８に駆動連結されるギア６２を含んでいる。
【００１７】
第１クラッチ４２はギア４８を出力シャフト４０に選択的に連結して、第１ギア比を達成する。プラネタリギア機構３６の第２部材６８が、ギア変更機構３８のギア５２に駆動連結されるギア７０を含んでいる。
【００１８】
第３クラッチ４６はギア５２を出力シャフト４０に選択的に連結して、第３ギア比を達成する。プラネタリギア機構３６の第３部材７４は、エンジン１６のギア１９に駆動連結されるギア７６を含んでいる。
【００１９】
プラネタリギア機構３６の第４部材８０は、ギア変更機構３８のギア５０に駆動連結されるギア８２を含んでいる。第２クラッチ４４はギア５０を出力シャフト４０に選択的に連結して、第２ギア比を達成する。
【００２０】
プラネタリギア機構３６の第５部材８４は、第２モータ／発電機２４の出力シャフト２６に駆動連結されている。ギア変更機構３８の出力シャフト４０は従来の方向機構４１に連結されて、機械が前進又は後進方向に移動するのを許容する。
【００２１】
部材６０，６８，７４，８０，８４の各々はプラネタリギア機構３６の１つ或いは複数の要素から構成され、相互連結された関連するギアは一つの部材として機能する。
【００２２】
方向機構４１は出力シャフト４０に連結されており、公知の方法により作動されて機械を前進又は後進方向に推進させる。
【００２３】
図１の各構成部分に付された符号は以下の図面においても繰り返して使用される。
【００２４】
図２を参照すると、プラネタリギア機構３６は第１プラネタリギアセット１００と、第２プラネタリギアセット１０２と、第３プラネタリギアセット１０４を含んでいる。
【００２５】
各プラネタリギアセット１００，１０２，１０４は例えばサンギア、プラネットギアを有するキャリア、リングギアのような要素を含んでいる。第１プラネタリギアセット１００はサンギア１００Ｓと、キャリア１００Ｃと、リングギア１００Ｒを含んでいる。
【００２６】
第２プラネタリギアセット１０２はサンギア１０２Ｓと、キャリア１０２Ｃと、リングギア１０２Ｒを含んでいる。第３プラネタリギアセット１０４はサンギア１０４Ｓと、キャリア１０４Ｃと、リングギア１０４Ｒを含んでいる。
【００２７】
第１部材６０は、一つのユニットとして回転するために、第２及び第３プラネタリギアセット１０２，１０４のリングギア１０２R，１０４Rを含んでいる。
【００２８】
第１部材６０は第１モータ／発電機のギア２２に噛み合うギア６２に連結されており、ギア６２はギア変更機構３８のギア４８にも噛み合っている。ギア４８は第１クラッチ４２を係合することにより出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００２９】
第２部材６８は、一つのユニットとして回転するために、第３プラネタリギアセット１０４のキャリア１０４Cを含んでいる。第２部材６８はギア変更機構３８のギア５２に噛み合ったギア７０に連結されている。ギア５２は第３クラッチ４６を係合することにより出力シャフト４２に選択的に連結される。
【００３０】
第３部材７４は、一つのユニットとして回転するために、第１プラネタリギアセット１００のリングギア１００Ｒと第２プラネタリギアセット１０２のキャリア１０２Ｃを含んでいる。
【００３１】
第３部材７４はエンジンにより駆動されるギア１９に噛み合ったギア７６に連結されている。第４部材８０は第１プラネタリギアセット１００のキャリア１００Ｃを含んでいる。
【００３２】
第４部材８０はギア変更機構３８のギア５０と噛み合ったギア８２に連結されている。ギア５０は第２クラッチ４４を係合することにより出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００３３】
第５部材８４は第１、第２及び第３プラネタリギアセット１００，１０２，１０４のサンギア１００Ｓ，１０２Ｓ，１０４Ｓを含んでいる。第５部材８４は第２モータ／発電機２４のシャフト２６に連結されている。
【００３４】
ギア変更機構３８は３つの速度比を有するように示されている。図面ではクラッチが示されているが、本発明の範囲を逸脱せずして、シフトカラーのような他の手段もギア比を変更する為に使用可能である。
【００３５】
図３を参照すると、プラネタリギア機構３６の第１部材６０は第３プラネタリギアセット１０４のリングギア１０４Ｒを含んでいる。第１部材６０は第１モータ／発電機２０に連結されており、ギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００３６】
プラネタリギア機構３６の第２部材６８は、第２プラネタリギアセット１０２のリングギア１０２Ｒと第３プラネタリギアセット１０４のキャリア１０４Ｃを含んでいる。第２部材６８はギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００３７】
プラネタリギア機構３６の第３部材７４は、第１プラネタリギアセット１００のリングギア１００Ｒと第２プラネタリギアセット１０２のキャリア１０２Ｃを含んでいる。第３部材７４はエンジン１６に連結されている。
【００３８】
プラネタリギア機構３６の第４部材８０は第１プラネタリギアセット１００のキャリア１００Ｃを含んでいる。第４部材８０はギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００３９】
第５部材８４は第１，第２及び第３プラネタリギアセット１００，１０２，１０４のサンギア１００Ｓ，１０２Ｓ，１０４Ｓを含んでいる。第５部材８４は第２モータ／発電機２４に連結されている。ギア変更機構３８は３つの速度比を有するように示されている。
【００４０】
図４を参照すると、プラネタリギア機構３６の第１部材６０は第３プラネタリギアセット１０４のリングギア１０４Ｒを含んでいる。第１部材６０は第１モータ／発電機２０に連結されており、ギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００４１】
プラネタリギア機構３６の第２部材６８は、第２プラネタリギアセット１０２のリングギア１０２Ｒと第３プラネタリギアセット１０４のキャリア１０４Ｃを含んでいる。第２部材６８はギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００４２】
プラネタリギア機構３６の第３部材７４は第１プラネタリギアセット１００のリングギア１００Ｒを含んでいる。第３部材７４はエンジン１６に連結されている。
【００４３】
プラネタリギア機構３６の第４部材８０は、第１及び第２プラネタリギアセット１００，１０２のキャリア１００Ｃ，１０２Ｃと第３プラネタリギアセット１０４のサンギア１０４Ｓを含んでいる。第４部材８０はギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００４４】
第５部材８４は第１及び第２プラネタリギアセット１００，１０２のサンギア１００Ｓ，１０２Ｓを含んでいる。第５部材８４は第２モータ／発電機２４に連結されている。ギア変更機構３８は３つの速度比を有するように示されている。
【００４５】
図５を参照すると、第１部材６０は第２プラネタリギアセット１０２のリングギア１０２Ｒと第３プラネタリギアセット１０４のキャリア１０４Ｃを含んでいる。第１部材６０は第１モータ／発電機２０に連結されており、ギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００４６】
第３部材７４は第１プラネタリギアセット１００のリングギア１００Ｒを含んでいる。第３部材７４はギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００４７】
第２部材６８は第１及び第２プラネタリギアセット１００，１０２のキャリア１００Ｃ，１０２Ｃと第３プラネタリギアセット１０４のリングギア１０４Ｒを含んでいる。第２部材６８はエンジン１６に連結されている。
【００４８】
第４部材８０は第１及び第２プラネタリギアセット１００，１０２のサンギア１００Ｓ，１０２Ｓを含んでいる。第５部材８４は第３プラネタリギアセット１０４のサンギア１０４Ｓを含んでいる。第５部材８４は第２モータ／発電機２４に連結されている。
【００４９】
ギア変更機構３８は、第１クラッチ１１０と、第２クラッチ１１２と、第３クラッチ１１４と、第４クラッチ１１６を含んでいる。第１ギア比を提供するために、第１クラッチ１１０は関連するギアトレーン１２０を介して第１部材６０を選択的に出力シャフト４０に連結する。
【００５０】
第２ギア比を提供するために、第２クラッチ１１２は関連するギアトレーン１２４を介して第４部材８０を選択的に出力シャフト４０に連結する。第３ギア比を提供するために、第３クラッチ１１４は関連するギアトレーン１２８を介して第２部材６８を選択的に出力シャフト４０に連結する。
【００５１】
第４ギア比を提供するために、第４クラッチ１１６は関連するギアトレーン１３２を介して第４部材８０を選択的に出力シャフト４０に連結する。
【００５２】
図６を参照すると、第１部材６０は第３プラネタリギアセット１０４のリングギア１０４Ｒを含んでいる。第１部材６０は第１モータ／発電機２０に連結されており、第１クラッチ１１０及びギアトレーン１２０を介してギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００５３】
第２部材６８は第２プラネタリギアセット１０２のリングギア１０２Ｒと、第３プラネタリギアセット１０４のキャリア１０４Ｃを含んでいる。第２部材６８は、第３クラッチ１１４及びギアトレーン１２８を介してギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００５４】
第３部材７４は第１プラネタリギアセット１００のリングギア１００Ｒを含んでいる。第３部材７４はエンジン１６に連結されている。
【００５５】
第４部材８０は第１及び第２プラネタリギアセット１００，１０２のキャリア１００Ｃ，１０２Ｃを含んでいる。第４部材８０は、第２クラッチ１１２及びギアトレーン１２４を介して、出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００５６】
第４部材８０は更に、第４クラッチ１１６及びギアトレーン１３２を介して、出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００５７】
第５部材８４は第１，第２及び第３プラネタリギアセット１００，１０２，１０４のサンギア１００Ｓ，１０２Ｓ，１０４Ｓを含んでいる。第５部材８４は第２モータ／発電機２４に連結されている。
【００５８】
図７を参照すると、第１部材６０は第２及び第３プラネタリギアセット１０２，１０４のリングギア１０２Ｒ，１０４Ｒを含んでいる。第１部材６０は第１モータ／発電機２０に連結されており、更に第１クラッチ１１０及びギアトレーン１２０を介してギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００５９】
第２部材６８は第３プラネタリギアセット１０４のキャリア１０４Ｃを含んでいる。第２部材６８は、第３クラッチ１１４及びギアトレーン１２８を介して、出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００６０】
第３部材７４は、第１プラネタリギアセット１００のリングギア１００Ｒと、第２プラネタリギアセット１０２のキャリア１０２Ｃを含んでいる。第３部材７４はエンジン１６に連結されている。
【００６１】
第４部材８０は第１プラネタリギアセット１００のキャリア１００Ｃを含んでいる。第４部材８０は、第２クラッチ１１２及びギアトレーン１２４を介して、出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００６２】
第４部材８０は更に、第４クラッチ１１６及びギアトレーン１３２を介して、出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００６３】
第５部材８４は、第１、第２及び第３プラネタリギアセット１００，１０２，１０４のサンギア１００Ｓ，１０２Ｓ，１０４Ｓを含んでいる。第５部材８４は第２モータ／発電機２４に連結されている。
【００６４】
図８を参照すると、第１部材６０は第３プラネタリギアセット１０４のリングギア１０４Ｒを含んでいる。第１部材６０は第１モータ／発電機２０に連結されており、第１クラッチ１１０及びギアトレーン１２０を介してギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００６５】
第２部材６８は、第１プラネタリギアセット１００のキャリア１００Ｃと第２プラネタリギアセット１０２のリングギア１０２Ｒを含んでいる。第２部材６８は、第３クラッチ及びギアトレーン１２８を介して、ギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００６６】
第３部材７４は第１プラネタリギアセット１００のリングギア１００Ｒを含んでいる。第３部材７４はエンジン１６に連結されている。
【００６７】
第４部材８０は第１、第２及び第３プラネタリギアセット１００，１０２，１０４のサンギア１００Ｓ，１０２Ｓ，１０４Ｓを含んでいる。第４部材８０は、第２クラッチ１１２及びギアトレーン１２４を介して、出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００６８】
第４部材８０は更に、第４クラッチ１１６及びギアトレーン１３２を介して出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００６９】
第５部材８４は第２及び第３プラネタリギアセット１０２，１０４のキャリア１０２Ｃ，１０４Ｃを含んでいる。第５部材８４は第２モータ／発電機２４に連結されている。
【００７０】
図９を参照すると、第１部材６０は第２プラネタリギアセット１０２のキャリア１０２Ｃと、第３プラネタリギアセット１０４のリングギア１０４Ｒを含んでいる。第１部材６０は第１モータ／発電機２０に連結されており、第１クラッチ１１０及びギアトレーン１２０を介してギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００７１】
第２部材６８は第１プラネタリギアセット１００のリングギア１００Ｒを含んでいる。第２部材６８は、第３クラッチ１１４及びギアトレーン１２８を介してギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００７２】
第３部材７４は第３プラネタリギアセット１０４のキャリア１０４Ｃを含んでいる。第３部材７４はエンジン１６に連結されている。
【００７３】
第４部材８０は第１プラネタリギアセット１００のキャリア１００Ｃと、第２プラネタリギアセット１０２のリングギア１０２Ｒを含んでいる。第４部材８０は、第２クラッチ１１２及びギアトレーン１２４を介して出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００７４】
第４部材８４は更に、第４クラッチ１１６及びギアトレーン１３２を介して出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００７５】
第５部材８４は第１、第２及び第３プラネタリギアセット１００，１０２，１０４のサンギア１００Ｓ，１０２Ｓ，１０４Ｓを含んでいる。第５部材８４は第２モータ／発電機２４に連結されている。
【００７６】
図１０を参照すると、第１部材６０は、第１プラネタリギアセット１００のキャリア１００Ｃと、第２プラネタリギアセット１０２のリングギア１０２Ｒと、第１及び第２プラネタリギアセット１００，１０２の間に配置されたギアトレーン１４０を含んでいる。
【００７７】
第１部材６０は第１モータ／発電機２０に連結されており、更に第１クラッチ１１０及びギアトレーン１２０を介してギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００７８】
第２部材６８は、第２プラネタリギアセット１０２のキャリア１０２Ｃと、第３プラネタリギアセット１０４のリングギア１０４Ｒを含んでいる。第２部材６８は、第３クラッチ１１４及びギアトレーン１２８を介してギア変更機構３８の出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００７９】
第３部材７４は第３プラネタリギアセット１０４のキャリア１０４Ｃを含んでいる。第３部材７４はエンジンに連結されている。
【００８０】
第４部材８０は第１プラネタリギアセット１００のリングギア１００Ｒと、第２及び第３プラネタリギアセット１０２，１０４のサンギア１０２Ｓ，１０４Ｓと、第１及び第２プラネタリギアセット１００，１０２の間に配置されたギアトレーン１４２を含んでいる。
【００８１】
第４部材８０は、第２クラッチ１１２及びギアトレーン１２４を介して出力シャフト４０に選択的に連結される。第４部材８０は更に、第４クラッチ１１６及びギアトレーン１３２を介して出力シャフト４０に選択的に連結される。
【００８２】
第５部材８４は第１プラネタリギアセット１００のサンギア１００Ｓを含んでいる。第５部材８４は第２モータ／発電機２４に連結されている。
【００８３】
図１１を参照すると、機械が前進及び後進方向にゼロ速度から最大速度を達成するときの、部材及び関連する要素の変化を示すグラフが示されている。
【００８４】
このグラフは三つの速度比を有するものとして示されている。クラッチ及びギアトレーンを付加することにより、トランスミッションを４つ又はそれ以上の速度比を有するようにすることもできる。
【００８５】
このグラフは図１に示された数多くの部材の変化を示している。ライン１５２は、クラッチ４２が係合され、クラッチ４４，４６の係合が解除され、エンジン１６及びモータ／発電機２０，２４が機械をゼロ速度に維持しているゼロ速度を示している。
【００８６】
ライン１５２〜ライン１５４までは、クラッチ４２が係合され、方向機構４１が前進方向にされ、機械が速度を増加している。ライン１５４でクラッチ４２が解除されてクラッチ４４が係合され、第１ギア比から第２ギア比にシフトされる。
【００８７】
ライン１５６でクラッチ４４が解除されてクラッチ４６が係合され、第２ギア比から第３ギア比にシフトされる。後進方向では、ギア比はライン１５８とライン１６０で変更される。グラフ上の複数のデータライン６０，６８，７４，８０，８４は５つの部材の符号に対応している。これらのデータラインは機械の速度が増加するときの数多くの部材の速度及び方向を示している。
【００８８】
【産業上の利用可能性】
図１〜図４に示された３つの速度比を有する電気機械式トランスミッション１０の使用においては、電気セクション１２と機械式トランスミッション１４が相互作用して、エンジンが最大効率で作動する連続的に可変な効率的な出力を提供する。
【００８９】
エンジン１６及びエンジンに連結された第３部材７４が一定の所定速度レベルで回転している電気機械式トランスミッション１０の作動においては、第１クラッチ４２が係合されて第１部材を出力シャフト４０に連結し、第２及び第３クラッチ４４，４６の係合が解除され、モータ／発電機２０，２４は機械を速度ゼロに維持している。
【００９０】
オペレーターが機械を前進方向に、例えばゼロ速度から概略１．６〜３．２ｋｍ／ｈの速度で機械を移動させたいとすると、第１クラッチ４２は第１ギア比で係合されたままであり、方向機構４１は前進方向、第１部材６０及び第１モータ／発電機２０は速度を増加し、第２部材６８は速度を増加し、第４部材８０は速度を減少し、第２モータ／発電機２４を有する第５部材８４は速度を減少する。
【００９１】
概略１．６〜３．２ｋｍ／ｈであるライン１５４では、第１クラッチ４２の係合が解除されて第１部材６０を出力から切り離し、第２クラッチ４４が係合されて第２ギア比を達成し、第４部材８０を出力に連結する。
【００９２】
第１モータ／発電機２０と共に第１部材６０がその速度を減少し、第２部材６８が速度を減少し、第４部材８０が速度を増加し、第５部材８４が第２モータ／発電機２４と共に速度を増加する。
【００９３】
概略６．４ｋｍ／ｈであるライン１５６では、第２クラッチ４４の係合が解除されて第４部材８０を出力から切り離し、第３クラッチ４６が係合されて第３ギア比を達成し、第２部材６８を出力に連結する。
【００９４】
第１部材６０の速度が増加し、第２部材６８の速度が増加し、第４部材８０の速度が減少し、第５部材８４の速度が減少する。機械がその最大速度を達成するまで部材６０，６８の速度が増加し、部材８０，８４の速度が減少する。
【００９５】
上述したグラフ及びその説明は３つの速度比を有する電気機械式トランスミッションに関するものであるが、第４部材８０と共に第４クラッチ１１６を使用することにより、より高いギア比を達成できることに注意されたい。本発明の範囲を逸脱せずして、より高いギア比を達成するために部材と共に付加的なクラッチを使用可能である。
【００９６】
機械の速度はゼロ速度からスムーズな連続的な方法により所定の最大速度レベルに増加される。これは、クラッチを係合及び解除することにより、モータ／発電機と機械式トランスミッションの相互作用により達成される。
【００９７】
本発明の構造においては、前進方向の作動に関連して上述したのと同一のギア比で機械は後進方向に作動される。後進方向に作動するためには、方向機構を後進方向に変更しなければならない。
【００９８】
以上説明したところにより、５つの部材及び３つのプラネタリギアセットを有する本発明の電気機械式トランスミッションは連続的で可変のトランスミッションを提供できることが容易に理解される。
【００９９】
本発明の他の側面、目的及び利益は添付図面、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲を研究することにより得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラネタリギア機構の５つの部材を示す本発明の電気機械式トランスミッションの概略図である。
【図２】プラネタリギア機構の５つの部材を示す本発明実施形態の電気機械式トランスミッションの概略図である。
【図３】本発明の他の実施形態のトランスミッションの概略図である。
【図４】本発明の更に他の実施形態のトランスミッションの概略図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態のトランスミッションの概略図である。
【図６】本発明の更に他の実施形態のトランスミッションの概略図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態のトランスミッションの概略図である。
【図８】本発明の更に他の実施形態のトランスミッションの概略図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態のトランスミッションの概略図である。
【図１０】本発明の更に他の実施形態のトランスミッションの概略図である。
【図１１】機械の速度に関連した数多くの部品の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  電気機械式トランスミッション
１２  電気セクション
１４  機械式トランスミッション
１６  エンジン
１８  出力シャフト
２０  第１モータ／発電機
２２  第２モータ／発電機
２８  コントローラ
３６  プラネタリギア機構
３８  ギア変更機構
４２  第１クラッチ
４４  第２クラッチ
４６  第３クラッチ
６０  第１部材
６８  第２部材
７４  第３部材
８０  第４部材
１００  第１プラネタリギアセット
１０２  第２プラネタリギアセット
１０４  第３プラネタリギアセット
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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