JP2005509554A - 少なくとも二つの遊星歯車列を備えたパワートランスミッション装置 - Google Patents

少なくとも二つの遊星歯車列を備えたパワートランスミッション装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、自動車の熱機関（１）と車輪（２）の間のパワートランスミッション装置において、独立した二つの電気機械（３，４）と、熱機関とそれら二つの電気機械を相互に、また車両の車輪に接続する、少なくとも二つの遊星歯車列（５，１５，２５，３５；６，１６，２６，３６）と、伝達比の異なる範囲に対応している各伝達モードについて、トランスミッション装置の、ある動作モードから他の動作モードへの移行を確保する機械的切換装置（７）であって、二つの電気機械のうちの一方を車両の車輪に直接接続することを可能にする機械的切換装置と、制御装置であって、熱機関と二つの電気機械の動作点が最低瞬間燃料消費量に対応し、車輪に所要のパワーが得られることを可能にするように、熱機関（１）、二つの電気機械（３，４）および機械的切換装置（７）に働きかける制御装置とを含むパワートランスミッション装置に関するものである。

Description

本発明は、トルクの伝達遮断をなくすことによって、車両の熱機関と車輪の間のパワートランスミッションを確保するための、自動車用のトランスミッション装置に関するものである。
このタイプのトランスミッション機構はすでに知られており、例えば、自動変速機、あるいはさらにＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）型の、あるいはさらにＩＶＴ（Ｉｎｆｉｎｉｔｉｖｅ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）型の機構、すなわち、所定の間隔内に含まれる全ての伝達比の実現を可能にするトランスミッション装置がある。
これらのトランスミッション機構により、伝達比をそれぞれの運行条件に適合させて、熱機関をその最良の動作点に置くことが可能になる。
しかしながら、これらの機構は全て、高い燃料消費量を招くという欠点があり、なぜなら、それら機構の変速機の受容範囲が限られているからである。他方で、トルクの伝達遮断がない状態は、クラッチ、結合部又は油圧機械内のエネルギーを失いながら散逸することによって得られる。
この欠点を克服するため、ならびに、進行方向の快適さを改善するために、その始動段階での、自動変速機又はＣＶＴトランスミッション機構に関連して、あるトランスミッション機構がすでに開発された。
トヨタがＰＲＩＵＳ（登録商標）車に使用している、このトランスミッション機構は、二つの電気機械と、それを介して熱機関と二つの電気機械が相互に接続される遊星歯車列、ならびに電池を有する。このトランスミッション機構は、車輪に伝達されるパワーを可変させることを可能にするパワー分流原理によって動作する。
熱機関が動作しているとき、そのパワーの一部は直接かつ機械的に車両の車輪に伝達され、一方で、そのパワーの他の部分は二つの電気機械を介して「分流」される。
これら二つの電気機械において分流したパワーは、電池に、あるいはさらに車両の車輪に向けて、伝達される。
このトランスミッション機構は、電池へパワーを伝達することを目的として、減速段階において、二つの電気機械のうちの一方を発電機として動作させることも可能にする。
かかるトランスミッション機構は、とりわけエネルギーを散逸させるいっさいのクラッチが存在しないおかげで、従来の自動変速機に対して燃料消費を約４０％減らしながらも、所与の間隔内で全ての伝達比を得ることを可能にする。
しかしながら、この機構は、とりわけ電池が存在することのために、コストが高いという欠点を示す。他方で、電気系統は低い効率を示す。
欧州特許第１０９２５８３号明細書は、熱機関と、監視装置と、二つの電気機械を一つにまとめる電磁結合部と、ならびに、一つ、さらには二つの遊星歯車列とを含む、車両用のパワー装置を記載している。
この結合部は特有な仕方で設計されており、一方の機械の回転子が他方の機械の固定子に担持され、さらに、二つの機械が同心になっている。
このパワー装置によって、二つの電気機械の諸元決定の問題、および、結合部の回転の速度ゼロでの電気的損失の問題に解決がもたらされる。
しかしながらいくつかの欠点も示される。
それというのも、まず最初に、入り組んだ二つの電気機械で構成され、必然的にコストの高い、特殊な電磁結合部の設計が必要なのである。
そのうえ、二つの電気機械の間の連結は機械的かつ恒常的に確立されており、遊星歯車列を介していない。この配置によって、必然的に、利用可能な動作モードが制限されることになり、したがって、特に燃料消費の最適化可能性が制限される。
同様に、熱機関と結合部の間の恒常的連結によっても、全体の動作が制限される。
最後に、切換装置は、必然的に損失を招くバンドブレーキやクラッチなどのエネルギーの散逸要素を含み、車輪に提供されるトルクの連続性の確保を可能にしない。
独国特許発明第１９９０３９３６号明細書は、熱機関を具備した自動車用のトランスミッション装置に関するものであり、この装置は、それぞれが少なくとも一つの遊星歯車列に結合された、二つの電気機械を含む。
機械的切換装置もまた、備えられている。
この装置は、それら二つの電気機械が熱機関のクランク軸にも、車輪にも結合されないように設計されている。これらの連結は、遊星歯車列を介してのみ実施される。
このトランスミッション装置は、多数の欠点を示す。
それというのも、一つの電気機械と車輪の間に中間遊星歯車列が存在するので、車両の始動の際に、熱機関又はブレーキによって提供されなければならない遊星歯車列の出力に対して、大きなトルクが必要になるのである。それは、特に燃料消費量の面で、望ましくない。
他方で、このトランスミッション装置の動作には、入力と出力にそれぞれブレーキが存在することが必須となる。
欧州特許第１０９２５８３号明細書 独国特許発明第１９９０３９３６号明細書
本発明は、燃料消費量と、全体の外形寸法とコストをさらに減らすことによって、それも特に標準の電気機械を使用し、パワー用電池の存在を無用にすることによって、ハイブリッド車両のための既知のトランスミッション装置を改良することを目的とする。
したがって、本発明は、自動車の熱機関と車輪の間のパワートランスミッション装置において、独立した二つの電気機械と、熱機関とそれら二つの電気機械を相互に、また車両の車輪に接続する少なくとも二つの遊星歯車列と、伝達比の異なる範囲に対応している各動作モードについて、トランスミッション装置の、ある動作モードから他の動作モードへの移行を確保する機械的切換装置であって、二つの電気機械のうちの一方を車両の車輪に直接接続することを可能にする機械的切換装置と、制御装置であって、熱機関と二つの電気機械の動作点が最低瞬間燃料消費量に対応し、車輪に所要のパワーが得られることを可能にするように、熱機関、二つの電気機械および機械的切換装置に働きかける制御装置とを含むパワートランスミッション装置に関するものである。
本発明によるトランスミッション装置は、一つ以上の遊星歯車列の存在のおかげで、燃料消費量の減少が可能であり、そのことによって、分流電力の低下が可能になる。
好適には、機械的切換装置は、エネルギーの散逸要素を有さず、一つの動作モードから別の動作モードへの移行の際に、ショックを制限するか、なくすことを可能にするものである。
このように、トランスミッション装置はこのとき、燃料消費量をさらに減らすことを可能にする。
本発明によれば、機械的切換装置は、二つの電気機械のうちの一方とトランスミッション装置の残りの部分との間に配置される。
好適には、機械的切換装置が、二つの異なる操作モードの間の選択を可能にする。
本発明の推奨実施態様によれば、トランスミッション装置は二つの遊星歯車列を含み、その三本のシャフトは、車体とエンジンケーシングに対して回転自在である。
第一の変型例において、遊星歯車列の二つの遊星枠は、相互に、また車輪に、接続されている。
二つの電気機械のうちの一方はこのとき、機械的切換装置を介して、車両の車輪に、あるいは二つの遊星歯車列の一方の太陽歯車に接続されることができる。
第二の変型例において、第一の遊星歯車列の遊星枠は、第二の遊星歯車列のリングギアと、車輪とに接続されている。
二つの電気機械のうちの一方はこのとき、機械的切換装置を介して、リングギアに、あるいは第二の遊星歯車列の太陽歯車に接続されることができる。
第三の変型例において、第一の遊星歯車列のリングギアは、第二の遊星歯車列の遊星枠と、車輪とに接続されている。
二つの電気機械のうちの一方はこのとき、機械的切換装置を介して、第一の遊星歯車列の太陽歯車に、あるいは第二の遊星歯車列の遊星枠に接続されることができる。
第四の変型例において、第一の遊星歯車列の太陽歯車は、第二の遊星歯車列のリングギアと、車輪とに接続されている。
二つの電気機械のうちの一方はこのとき、機械的切換装置を介して、太陽歯車に、あるいは第一の遊星歯車列の遊星枠に接続されることができる。
他方で、二つの遊星歯車列の比率は、前記電気機械の出力シャフトの回転の速度が前記遊星歯車列の太陽歯車の回転の速度に等しくなったとき、もう一方の電気機械の出力シャフトの回転の速度がゼロになるように、選択される。
好適には、エネルギーの散逸要素のない機械的切換装置は、噛み合いクラッチである。
本発明はまた、独立した二つの電気機械と、熱機関とそれら二つの電気機械を相互に接続する少なくとも二つの遊星歯車列と、二つの電気機械のうちの一方を車両の車輪に接続することを可能にする機械的切換装置とを用いる、自動車の熱機関と車輪との間のパワートランスミッションの方法において、伝達比を決定する過程と、前記比に対応するモードによるトランスミッションを確保するために切換装置を操作する過程と、熱機関と二つの電気機械の動作点が最低瞬間燃料消費量に対応し、車両に所要のパワーを得ることを可能にするように、熱機関と二つの電気機械に働きかける過程とからなる方法にも関するものである。
好適には、機械的切換装置は、エネルギーの散逸要素を有していない。
本発明によれば、ある動作モードから他の動作モードへの移行は、機械的切換装置に接続された電気機械の出力シャフトの回転の速度が、トランスミッション装置の残りの部分にこの切換装置を接続するシャフトの回転の速度に等しいときに、実施される。
好適には、ある動作モードから他の動作モードへの移行は、トルクの急速な変動を避けるように、二つの電気機械に分流されるパワーがゼロのときに実施される。
本発明はまた、先に述べたようなパワートランスミッション装置を具備した自動車にも関するものである。
この自動車は、パワー用電池を含むことができる。
本発明ならびに、本発明のその他の目的、利点および特徴は、付属の図面を参照してなされた、以下に続く説明を読むことによって、いっそう明らかになるものである。
図１は、二つの遊星歯車列を有する本発明によるトランスミッション装置の第一の実施態様を表す概略図である。
図２は、第一のモードにおける、図１のトランスミッション装置の動作を示す図である。
図３は、第二のモードにおける、図１の装置の動作を示す図である。
図４は、本発明によるトランスミッション装置の第二の実施態様を表す概略図である。
図５は、本発明によるトランスミッション装置の第三の実施態様を表す概略図である。
図６は、本発明によるトランスミッション装置の第四の実施態様を表す概略図である。
図７〜１０は、本発明によるトランスミッション装置の第一の実施態様について、自動車を加速したときの、各電気機械のトルク、（Ｃ3、Ｃ4）、各機械の回転数（Ｎ3，Ｎ4）、分流電力（Ｐ）、および車両の速度のそれぞれの、経時的変化を示す。
異なる各図における共通の要素は、同じ符号で示すものとする。
図１に示したトランスミッション装置は、熱機関１を有する自動車のためのものである。車両の車輪は符号２で示されている。
このトランスミッション装置は、二つの電気機械３および４を含む。
熱機関１と、二つの電気機械３および４とは、二つの遊星歯車列５および６を介して、相互に接続されている。
遊星歯車列５は、その太陽歯車５０を介して、熱機関１の出力シャフト１０に接続されている。
その遊星枠５１は、車輪２に接続された出力シャフト２０に接続されている。一方、遊星歯車には符号５１０が付けられている。
最後に、電気機械３は、歯車８１と８２を介して、第一の遊星歯車列５のリングギア５２に噛み合っている。機械３は、その出力シャフト３０によって、歯車８１に接続されている。
熱機関１の出力シャフト１０も、第二の遊星歯車列６のリングギア６２に接続されている。
遊星枠６１は、遊星枠５１と出力シャフト２０とに接続される。遊星歯車には符号６１０が付けられている。
最後に、第二の遊星歯車列６の太陽歯車６０は、図１にきわめて概略的に示した機械的切換装置７を用いて、またシャフト４０および４１、ならびに歯車８３および８４によって、電気機械４に接続されることができる。
好適には、この機械的切換装置はエネルギーの散逸要素を有さない。それは特に噛み合いクラッチの形を取る。
最後に、電気機械４は、歯車８５と８６を介して、出力シャフト２０に、やはり機械的切換装置７を介して接続されることもできる。
このように、このトランスミッション装置において、機械的切換装置７は、二つの電気機械のうちの一方４とトランスミッション装置の残りの部分との間に配置される。実際には、このトランスミッション装置は単独の噛み合いクラッチの形を取る。
他方で、二つの遊星歯車列５および６は、二つの遊星枠５１および６１が相互に、また車輪に接続されるように、配置される。
したがって、熱機関と二つの電気機械の間、およびそれら二つの電気機械の間の連結は、二つの遊星歯車列を介して実現される。
特に、動作モードの選択における大きな柔軟性を得るために、熱機関と二つの電気機械の一方又は他方との間に固定した連結は存在しない。
つぎに、第一の動作モードを図示する図２を参照して、トランスミッション装置の動作をまず最初に説明する。
この第一の動作モードは比較的低い伝達比に用いられる。該伝達比は特に、１０００回転／分の熱機関１の回転の速度について、０〜１５キロメートル／時（車輪に接続した出力シャフト２０）の間に含まれる回転の速度に対応する。
したがって、この第一の動作モードは、車両の始動の際に特に用いられる。
この動作モードにおいて、電気機械４は、二次トランスミッションシャフトを構成する出力シャフト２０に、歯車８５および８６を介して接続されている。切換装置７は、歯車８６がシャフト４０と噛み合うのに適切な仕方で動かされる。
このようにして、電気機械４は、出力シャフト２０と、したがって車両の車輪と、直接噛み合わされる。この直結は損失なしに実施される。他方で、この直結により、電気機械は、諸元が比較的小さい機械で、車輪の部位に大きなトルクを発生させることが可能になる。
第二の遊星歯車列６は、図２に点線で示されている。実際、この遊星歯車列６のリングギア６２は、熱機関１によってたしかに駆動されるが、出力シャフト２０に接続されていないため、車輪にパワーを伝達しない。
このように、歯車８６は、歯車８５を介して、車輪４に接続された出力シャフト２０を駆動し、他方で歯車８４は空転する。
この動作モードにおいては、出力シャフト２０の回転の速度は、二つの遊星歯車列の遊星枠５１および６１の回転の速度に等しい。
車両が駆動されているとき、すなわち熱機関が車輪にパワーを提供するとき、電気機械３はオルタネータとして動作し、一方、電気機械４はモータである。車両が回生状態のとき、すなわち車輪が熱機関を回転駆動するとき、電気機械３はモータとして動作し、電気機械４はオルタネータとして動作する。
図示されていない連結装置が、二つの電気機械の間のパワー移行を確保する。
かかる連結装置は、特に、仏国特許出願公開第０００９４６１号明細書に記載されている。
さらに、車両が後進するときには、トランスミッション装置が第一の動作モードで使用されることも指摘できる。
つぎに、図１に示したトランスミッション装置の第二の動作モードを図示する図３を参照する。
この第二の動作モードは、比較的長い範囲の伝達比に用いられるものであり、例えば、１０００回転／分の熱機関の回転の速度についての、１５〜６０キロメートル／時の間に含まれる出力シャフトの回転の速度に対応する。
この第二の動作モードは、始動後に、車両が前進しているときに用いられる。
この第二の動作モードにおいては、機械的切換システム７は、このとき歯車８６は空転しているので、このときシャフト４１と噛み合っている歯車８４に電気機械４を接続するように操作される。このときシャフト４０および４１は、装置７を介して回転連結されている。
歯車８５および８６は、車輪にパワーを伝達しないことを示すために、図３に点線で示されている。
電気機械４は、このとき、歯車８４および８３を介して、第二の遊星歯車列６の太陽歯車６０と噛み合う。
他方で、熱機関１は、やはり第一の遊星歯車列５の太陽歯車５０に接続され、電気機械３は、歯車８１と８２を介して、やはりこの第一の遊星歯車列のリングギア５２と噛み合う。
第一の動作モードについて先に説明したごとく、二つの電気機械３および４は、場合によって、モータ又はオルタネータとして動作することができる。
図示されていない制御装置は、熱機関と二つの電気機械に働きかけてそれらの動作点を決定し、次の仕方で機械的切換装置７にも働きかける。
熱機関の瞬間燃料消費マップと、二つの電気機械の効率マップから、制御装置が熱機関と二つの電気機械の動作点を決定するが、該動作点は、最小瞬間燃料消費量に対応しており、車輪に得られたトルクが運転者の所望のものに確かに対応することを確保するものである。
制御装置が比較的低い伝達比のための最小燃料消費量を検出したとき、パワートランスミッション装置は第一の動作モードによって使用され、この場合、機械的切換装置７は、歯車８６が電気機械４の出力シャフト４０と一体になるように操作される。そうでなければ、トランスミッション装置は第二の動作モードで使用され、このとき、機械的切換装置７は、このときシャフト４１と一体である歯車８４に電気機械４の出力シャフト４０が接続されるように操作される。
実際には、ある動作モードから別の動作モードへの切換は、電気機械４の出力シャフト４０の回転の速度が、切換装置７を歯車８４に接続しているシャフト４１の回転の速度に等しいときに、実現される。切換装置が動作するようにするためには、運転状態の連続性が必要である。
歯車８３および８４の存在による減速比を除けば、この条件も、電気機械４の出力シャフト４０の回転の速度が遊星歯車列６の太陽歯車６０の回転の速度に等しいときに実現される。
一つの動作モードから別の動作モードへの移行の際に、出力シャフト２０にかかるトルクが減少し、それによって急激なショックが発生する。
動作モード変更の際のこのショックを制限するか、なくすために、いくつかの解決法を考えることができる。
特に考えられるのは、動作モード変更の際に、制御装置が電気機械３を適切に操作するようにすることによって、この機械が所定の時間の間もっと大きなトルクを提供して、電気機械４からのトルクが存在しないことの埋め合わせをするということである。
もう一つの解決法は、回転数の連続性条件が満たされたときに電気機械３の出力シャフト３０の回転の速度がゼロになるように、遊星歯車列５および６の比率を選択することをもって成る。
この条件はまた、二つの電気機械３および４に分流したパワーがゼロであるということにもなる。
回転数変更の際に電気機械３が停止することによって、電気機械４が提供するトルクを最小にすることができる。しかしながら、それら二つの電気機械内の損失と搭載ネットワーク上の燃料消費のために、このトルクはゼロではない。
この条件が実現されると、車輪に提供されるトルクの連続性を確保するためにわずかに大きめのトルクを発生するように、制御装置が熱機関および／又は電気機械３を適切な仕方で操作するということが考えられる。
二つの遊星歯車列のそれぞれにＷＩＬＬＩＳの関係式を適用すると、動作モード変更の際の電気機械３の停止は、次の条件で表される：
［ｒ3／（ｒ2Ｒ2）−（Ｒ2＋１）／Ｒ2＋（Ｒ1＋１）］＝０
この式では：
ｒ3＝Ｚ4／Ｚ3であり、ここでＺ3およびＺ4は、それぞれ歯車８３および８４の歯の数である。
ｒ2＝Ｚ6／Ｚ5であり、ここでＺ5およびＺ6は、それぞれ歯車８５および８６の歯の数である。
Ｒ2は、遊星歯車列６の比である。
Ｒ1は、遊星歯車列５の比である。
遊星歯車列が一つだけの周知のトランスミッション装置に対して、追加の遊星歯車列が存在することによって、追加の動作モードでトランスミッション装置を動作させることが可能になる。
この追加の動作モードによって、もっと大きな伝達比の範囲で、よりよい効率で、熱機関とそれら二つの電気機械を動作させることが可能になる。
このことは、二つの電気機械を介して分流した電力が減少することにつながる。
例として、最大分流パワーが５０ｋＷ程度の従来のトランスミッション装置に対して、この分流パワーは、上述のトランスミッション装置については１７ｋＷ程度であり、しかもこれは同等の性能についてのものである。
したがって、本発明によるトランスミッション装置は、車輪に対するトルクの連続性の確保を可能にし、またしたがって、最小の燃料消費量で車輪に所要のパワーを提供しながら、ショックをなくすことを可能にする。
本発明によるトランスミッション装置によって得られる利点の説明として、図７〜１０は、二つの各電気機械のトルクと回転数の経時的変化、ならびに、車両の加速の際の、分流パワーと車速の経時的変化を示している。
ｔ＝０における時間からｔ＝９．５秒における時間まで、用いられるのは、図２を参照して説明した第一の動作モードである。
第二の動作モードへの移行はｔ＝９．５秒で実現され、このときの電気機械３の回転数（Ｎ3）はゼロであり、電気機械４によって提供されるトルク（Ｃ4）はゼロである。この瞬間、二つの電気機械３と４において分流するパワー（Ｐ）もゼロである。
図７〜１０は、本発明によるトランスミッション装置が、二つの電気機械のそれぞれについて、トルクと回転数の連続性を確保することを示している。
該トランスミッション装置は、二つの電気機械を用いて進行方向の強い推進力を確保するが、該二つの電気機械は、機械部分によって得られた大きな適合可能性のおかげで、その諸元決定が抑えられている。
本発明による他の実施態様は、図４〜６に示されている。
もちろん、本発明は、二つの遊星歯車列を有するトランスミッション装置に限定されない。三つ、あるいはそれ以上の遊星歯車列を有するパワートランスミッション装置も考えられる。遊星歯車列の数は、本質的にコストの理由で制限される。
図４に示した第二の実施態様において、熱機関１と、二つの電気機械３および４は、二つの遊星歯車列１５および１６を介して、相互に接続される。
遊星歯車列１５は、その太陽歯車１５０を介して、熱機関の出力シャフト１０に接続される。
その遊星枠１５１は、第二の遊星歯車列１６のリングギア１６２と、車輪２に接続された出力シャフト２０とに接続されている。遊星歯車には符号１５１０が付けられている。
電気機械３は、歯車８１および８２を介して、第一の遊星歯車列１５のリングギア１５２に噛み合っている。機械３は、その出力シャフト３０によって、歯車８２に接続されている。
熱機関１の出力シャフト１０も、第二の遊星歯車列１６の遊星枠１６１に接続されている。遊星歯車には符号１６１０が付けられている。
第二の遊星歯車列１６のリングギア１６２も、機械的切換装置７を用いて、また電気機械４のシャフト４０ならびに歯車８５および８６によって、電気機械４に接続されることができる。
最後に、第二の遊星歯車列の太陽歯車１６０も、機械的切換装置７を用いて、またシャフト４０および４１ならびに歯車８３および８４によって、電気機械４に接続されることができる。
第一の実施態様と同様に、機械的切換装置は、二つの電気機械のうちの一方と、トランスミッション装置の残りの部分との間に配置される。それは、例えば、ただ一つの噛み合いクラッチで構成される。
図５に示した第三の実施態様において、熱機関１と二つの電気機械３および４は、二つの遊星歯車列２５および２６を介して、相互に接続される。
第一の遊星歯車列２５は、その遊星枠２５１を介して、熱機関１の出力シャフト１０と、第二の遊星歯車列２６のリングギア２６２とに接続される。遊星歯車には符号２５１０が付けられている。
その太陽歯車２５０は、機械的切換装置７を用いて、またシャフト４０および４１ならびに歯車８３および８４を介して、電気機械４に接続されることができる。
第一の遊星歯車列２５のリングギア２５２は、第二の遊星歯車列２６の遊星枠２６１と、車輪２に接続された出力シャフト２０とに接続されている。遊星歯車には符号２６１０が付けられている。
該リングギアは、機械的切換装置７を用いて、また歯車８５と８６を介して、電気機械４にも接続されることができる。
最後に、第二の遊星歯車列２６の太陽歯車２６０は、歯車８１および８２ならびに出力シャフト３０を介して、電気機械３に接続されている。
ここでも、機械的切換装置は、二つの電気機械のうちの一方とトランスミッション装置の残りの部分との間に配置され、このとき、該切換装置は、ただ一つの噛み合いクラッチで構成されることができる。
つぎに、図６を参照すると、熱機関１と、二つの電気機械３および４は、二つの遊星歯車列３５および３６を介して、相互に接続されている。
第一の遊星歯車列３５は、その太陽歯車３５０を介して、第二の遊星歯車列３６のリングギア３６２に接続される。
その太陽歯車３５０によって、遊星歯車列３５は、機械的切換装置７を用いて、また歯車８５および８６を介して、電気機械４にも接続されることができる。
この場合、電気機械４が車輪２を直接駆動する。
遊星歯車列３５のリングギア３５２は熱機関１の出力シャフト１０に接続され、出力シャフト１０は第二の遊星歯車列３６の太陽歯車３６０にも接続されている。
他方で、遊星歯車列３５の遊星枠３５１は、機械的切換装置７を用いて、また歯車８３および８４ならびにシャフト４０および４１を介して、電気機械４に接続されることができる。遊星歯車には符号３５１０が付けられている。
この場合、電気機械４は、第一の遊星歯車列３５に対して可変原動機の役割を果たし、パワーは、歯車８５、８６および８７によって車輪に伝達される。
第二の遊星歯車列３６の遊星枠３６１は、歯車８１および８２ならびにシャフト３０を介して、電気機械３に接続される。遊星歯車には符号３６１０が付けられている。
ここでも、機械的切換装置７は、二つの電気機械のうちの一方とトランスミッション装置の残りの部分との間に配置される。実際には、該切換装置は噛み合いクラッチの形をとることができる。
上述の全ての実施態様において、遊星歯車列は、それらの間に、二つの電気機械ならびに熱機関を接続することを可能にする。
動作モードの選択を制限できるような固定連結は存在しない。
いずれの場合にも、遊星歯車列の三つのシャフトは、車体とエンジンケーシングに対して回転方向が自由である。これには、二つの電気機械の諸元決定を最適化するために可能な組み合わせを多数提供するという利点がある。
他方で、使用されるそれら二つの電気機械は独立したものであり、ポンプや空調機のコンプレッサ向けの機械のような、構造が簡単で、製造コストが最適化された、標準型の機械とすることができる。
それぞれの遊星歯車列には、パワートランスミッション装置の特定の動作モードを組み合わせることができる。
先に述べたごとく、トランスミッション装置は、例えば運動の伝達だけを確保する歯車などの、遊星歯車列以外の機械的要素を含んでいる。しかしながら、全てのモードにおいて装置の動作を確保するためのブレーキなどの要素は不要である。
他方で、エネルギーの散逸要素のない機械的切換装置を用いることで、燃料消費の減少も可能になる。
上述の実施態様において、切換装置は、電気機械とトランスミッション装置の残りの部分との間に配置される。
したがって、切換装置は、特に単一の噛み合いクラッチの形を取ることができる。制御装置に組み合わされた操作ソフトウェアは、したがって、噛み合いクラッチだけに働きかけるように設計され、必然的に、複数の噛み合いクラッチに働きかけるソフトウェアよりも設計が単純である。
他方で、この構成において、切換装置は、二つの異なる動作モードの間の選択を提供する。
このパワートランスミッション装置は、電池の搭載の有無を問わず、自動車に使用されることができる。
電池が存在することにより、車両が低パワーで動作しているときに燃料消費量を減らす利益がある。
しかしながら、電池には、特に外形面積とコストの点で欠点がある。したがって、それを備えないことを選択することができる。
実際には、電池の存在は、トランスミッション装置とは独立して、車両設計の際に選択した運転戦略に従って決定される。
この場合、連結装置が二つの電気機械の間のパワーの直接移行を確保し、それら二つの電気機械は、一方の電気機械によって発生したパワーが他方の電気機械によって直ちに消費されるように操作される。
かかる連結装置は、特に仏国特許出願公開第０００９４６１号明細書に記載されている。
請求の範囲に見られる技術的特徴の後に挿入された符号は、請求項の理解を助けることだけを目的としており、その範囲を制限することはできないものとする。
二つの遊星歯車列を有する本発明によるトランスミッション装置の第一の実施態様を表す概略図である。 第一のモードにおける、図１のトランスミッション装置の動作を示す図である。 第二のモードにおける、図１の装置の動作を示す図である。 本発明によるトランスミッション装置の第二の実施態様を表す概略図である。 本発明によるトランスミッション装置の第三の実施態様を表す概略図である。 本発明によるトランスミッション装置の第四の実施態様を表す概略図である。
符号の説明
１ 熱機関
２ 車輪
３、４ 電気機械
５、６ 遊星歯車列
７ 機械的切換装置
１０ 出力シャフト
１５、１６ 遊星歯車列
２０ 出力シャフト
２５、２６ 遊星歯車列
３０ 出力シャフト
３５、３６ 遊星歯車列
４０ 出力シャフト
４１ シャフト
５０ 出力シャフト
５１ 遊星枠
６０ 太陽歯車
６１ 遊星枠
１５１ 遊星枠
１６０ 太陽歯車
１６２ リングギア
２５０ 太陽歯車
２５２ リングギア
２６１ 遊星枠
３５０ 太陽歯車
３６２ リングギア

Claims (21)

  1. 自動車の熱機関（１）と車輪（２）の間のパワートランスミッション装置であって、該装置は、
    独立した二つの電気機械（３，４）と、
    熱機関とそれら二つの電気機械を相互に、また車両の車輪に接続する、少なくとも二つの遊星歯車列（５，１５，２５，３５；６，１６，２６，３６）と、
    伝達比の異なる範囲に対応している各伝達モードについて、トランスミッション装置の、ある動作モードから他の動作モードへの移行を確保する機械的切換装置（７）であって、二つの電気機械のうちの一方（４）を車両の車輪（２）に直接接続することを可能にする機械的切換装置（７）と、
    制御装置であって、熱機関と二つの電気機械の動作点が最低瞬間燃料消費量に対応し、車輪に所要のパワーが得られることを可能にするように、熱機関（１）、二つの電気機械（３，４）および機械的切換装置（７）に働きかける制御装置とを含む
    パワートランスミッション装置。
  2. 機械的切換装置（７）が、エネルギーの散逸要素を有さず、一つの動作モードから別の動作モードへの移行の際に、ショックを制限するか、なくすことを可能にすることを特徴とする、請求項１に記載のパワートランスミッション装置。
  3. 機械的切換装置（７）が、二つの電気機械のうちの一方（４）とトランスミッション装置の残りの部分との間に配置されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のパワートランスミッション装置。
  4. 機械的切換装置が、二つの異なる動作モードの間の選択を可能にする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のパワートランスミッション装置。
  5. 二つの遊星歯車列（５，６；１５，１６；２５，２６；３５，３６）を含み、その三本のシャフトが車体とエンジンケーシングに対して回転自在である、請求項１〜４のいずれか一つに記載のパワートランスミッション装置。
  6. 二つの遊星枠（５１，６１）が、相互に、また車輪（２）に接続されている、請求項５に記載のパワートランスミッション装置。
  7. 二つの電気機械のうちの一方（４）が、機械的切換装置（７）を介して、車両の車輪（２）に、あるいは二つの遊星歯車列の一方（６）の太陽歯車（６０）に接続されることができる、請求項６に記載のパワートランスミッション装置。
  8. 第一の遊星歯車列（１５）の遊星枠（１５１）が、第二の遊星歯車列（１６）のリングギア（１６２）と、車輪（２）とに接続されている、請求項５に記載のパワートランスミッション装置。
  9. 二つの電気機械のうちの一方（４）が、切換装置（７）を介して、リングギア（１６２）に、あるいは第二の遊星歯車列（６）の太陽歯車（１６０）に接続されることができる、請求項８に記載のパワートランスミッション装置。
  10. 第一の遊星歯車列（２５）のリングギア（２５２）が、第二の遊星歯車列（２６）の遊星枠（２６１）と、車輪（２）とに接続されている、請求項５に記載のパワートランスミッション装置。
  11. 二つの電気機械のうちの一方（４）が、切換装置（７）を介して、第一の遊星歯車列（２５）の太陽歯車（２５０）に、あるいは第二の遊星歯車列（２６）の遊星枠（２６１）に接続されることができる、請求項１０に記載のパワートランスミッション装置。
  12. 第一の遊星歯車列（３５）の太陽歯車（３５０）が、第二の遊星歯車列（３６）のリングギア（３６２）と、車輪（２）とに接続されている、請求項５に記載のパワートランスミッション装置。
  13. 二つの電気機械のうちの一方（４）が、切換装置（７）を介して、太陽歯車（３５０）に、あるいは第一の遊星歯車列（３５）の遊星枠に接続されることができる、請求項１２に記載のパワートランスミッション装置。
  14. 前記電気機械（４）の出力シャフト（４０）の回転の速度が前記遊星歯車列（６）の太陽歯車（６０）の回転の速度に等しくなったとき、もう一方の電気機械（３）の出力シャフト（３０）の回転の速度がゼロになるように、二つの遊星歯車列（５；６）の比率が選択される、請求項５〜１３のいずれか一つに記載のパワートランスミッション装置。
  15. 機械的切換装置（７）が噛み合いクラッチである、請求項２〜１４のいずれか一つに記載のパワートランスミッション装置。
  16. 独立した二つの電気機械（３，４）と、熱機関とそれら二つの電気機械を相互に接続する少なくとも二つの遊星歯車列（５，１５，２５，３５；６，１６，２６，３６）と、二つの電気機械のうちの一方（４）を車両の車輪（２）に接続することを可能にする機械的切換装置（７）とを用いる、自動車の熱機関（１）と車輪（２）との間のパワートランスミッションの方法において、伝達比を決定する過程と、前記伝達比に対応するモードによる伝達を確保するために切換装置を操作する過程と、熱機関と二つの電気機械の動作点が最低瞬間燃料消費量に対応し、車両に所要のパワーを得ることを可能にするように、熱機関と二つの電気機械に働きかける過程とからなるパワートランスミッションの方法。
  17. 機械的切換装置がエネルギーの散逸要素を有していないことを特徴とする、請求項１６に記載のパワートランスミッションの方法。
  18. 機械的切換装置に接続された電気機械（４）の出力シャフト（４０）の回転の速度が、他方でトランスミッション装置の残りの部分にこの切換装置を接続するシャフト（４１）の回転の速度に等しいときに、ある動作モードから他の動作モードへの移行が実施される、請求項１６又は請求項１７に記載のパワートランスミッションの方法。
  19. ある動作モードから他の動作モードへの移行が、トルクの急速な変動を避けるように、二つの電気機械に分流されるパワーがゼロのときに実施される、請求項１８に記載のパワートランスミッションの方法。
  20. 請求項１〜１５のいずれか一つに記載のパワートランスミッション装置を具備した自動車。
  21. パワー用電池を含むことを特徴とする請求項２０に記載の自動車。
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