(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力伝達方向の前側に配設した内燃機関及び後側に配設した電動機を備えると共に、前記内燃機関と電動機との間に、所定回転速度以上で遠心力によって接続され所定回転速度未満で遮断される遠心クラッチと、内燃機関側から電動機側方向への駆動力を伝達し逆方向の駆動力伝達を遮断する一方向クラッチと、を直列に連結し、要求運転状態に応じて内燃機関及び電動機を制御することを特徴とする複合型原動機の内部動力制御装置。
【請求項２】
電動機を運転すると共に内燃機関を所定回転速度以上で運転して前記遠心クラッチで接続し、併用運転することを特徴とする請求項１に記載の複合型原動機の内部動力制御装置。
【請求項３】
内燃機関を所定回転速度以上で運転し、前記遠心クラッチで接続される電動機を発電機として駆動して発電させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複合型原動機の内部動力制御装置。
【請求項４】
内燃機関の運転を停止し、電動機のみを運転することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の複合型原動機の内部動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機と内燃機関とを備えた複合型原動機の内部動力を要求運転状態に応じて制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機を主原動機とし内燃機関を補助原動機として組み合わせたハイブリッド原動機において、電動機と内燃機関との間に変速機を連結したものがある（例えば、特許文献１参照）。このものでは、変速機の中立位置で電動機の単独運転を行ない、内燃機関を併用運転する際に燃費の良い回転速度で運転されるように適切な変速位置を選択して電動機と接続することができる。
【０００３】
また、簡易タイプで変速機の代わりに主原動機と補助原動機の間に一方向クラッチを設けたものがある（例えば、特許文献２参照）。このものでは、補助原動機（例えば内燃機関）が停止し、主原動機（例えば電動機）によって走行している間は、主原動機と補助原動機の回転力伝達機能を遮断し、補助原動機が運転され、主原動機の回転速度に達すると一方向クラッチが補助原動機から主原動機に向けて回転力を伝達する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２５７４７２号公報
【特許文献２】
特開平８−１４２７８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前者のように原動機内部に変速機を設けて内部動力を制御する方式のものでは、該原動機内部の変速機は、機械式歯車で構成されているので、平歯車や遊星歯車の種別によって幾分制御の方法は異なるものの、滑らかな変速を行うためには駆動側と被駆動側の歯車周速が一致したときに両者を締結することが要求される。
【０００６】
通常内燃機関の併用運転を必要とする局面は、自動車が電動機によって走行中であり、電動機は車輪（駆動輪）と同期して回転しているので、前記内部変速機変速のため電動機側の回転速度を変更することは車速を変更することになり走行状態に影響を及ぼすこととなるから好ましくない。したがって、内燃機関の回転速度を調整して電動機側の回転速度に同期させることになるが、内燃機関の回転速度制御は電動機を回転速度制御する場合に比較すると精度的に大きく劣り、滑らかな変速制御を行うことができないのが実態であった。
【０００７】
一方、前記原動機内部に一方向クラッチを設けた簡易式の内部動力制御方式で主原動機を電動機とし補助原動機を内燃機関としたものでは、信号待ちなど一時停止時などに、電動機と駆動輪との間を、その間に設けたクラッチ（双方向クラッチ）により切り離し、内燃機関の出力によって電動機を駆動して発電し、蓄電池を充電することができる。このことは、内部変速機を備えた原動機でも同様である。
【０００８】
しかし、上記のような一時停止状態から発進する場合、一旦電動機を停止させてから前記クラッチにより電動機と駆動輪を接続後に電動機を駆動することとなるが、内燃機関から電動機への駆動力を伝達する一方向クラッチを設けているため、電動機を停止するためには内燃機関の運転（回転）を停止する必要がある。電動機を停止しないまま駆動輪と接続すると急激な発進トルクを生じてしまう。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、走行状況に応じた要求運転状態を満たすように内部動力が制御されるようにした複合型原動機の内部動力制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、駆動力伝達方向の前側に配設した内燃機関及び後側に配設した電動機を備えると共に、前記内燃機関と電動機との間に、所定回転速度以上で遠心力によって接続され所定回転速度未満で遮断される遠心クラッチと、内燃機関側から電動機側方向への駆動力を伝達し逆方向の駆動力伝達を遮断する一方向クラッチと、を直列に連結し、要求運転状態に応じて内燃機関及び電動機を制御することを特徴とする。
【００１３】
かかる発明によると、前記一方向クラッチにより電動機の単独での運転と内燃機関との併用運転とを実現できると共に、停車時に内燃機関で発電機として機能させた電動機を駆動して発電している状態から発進するときなど、内燃機関を遠心クラッチの接続速度未満に回転させたままで電動機のみを停止させてから駆動輪と接続して発進させることができ、かつ、電動機のみを高速運転させたい場合は、一方向クラッチにより内燃機関と切り離されて該運転を実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、参考例を示す。
本実施形態における複合型原動機は、駆動力伝達方向の前側に補助原動機として機能するエンジン（内燃機関）１を備え、駆動力伝達方向の後側に主原動機として機能するモータ（電動機）２を備え、モータ２は外部変速機１１を介して駆動軸１２と連結し、駆動輪１３を駆動する。
【００１５】
前記エンジン１とモータ２との間に、中立位置及び複数の変速位置に切り換え可能な平歯車、遊星歯車等で構成される機械式変速機３と、エンジン１からモータ２方向への駆動力を伝達し逆方向の駆動力伝達を遮断する一方向クラッチ４と、を直列に連結してある。
また、前記エンジン１の回転速度を検出する回転速度センサ５を設け、その回転速度信号を制御コンピュータ６に入力する。制御コンピュータ６は、前記回転速度信号に基づき、要求運転状態に応じてエンジン１とモータ２の駆動を制御すると共に、変速アクチュエータ７を介して機械式変速機３を制御する。
【００１６】
すなわち、前記機械式変速機３、一方向クラッチ４と、制御コンピュータ６及び回転速度センサ５により、本実施形態における複合型原動機の内部動力制御装置が構成される。
以下、本実施形態の要求運転状態毎の内部動力制御について説明する。
通常の発進時及び前進走行時にエンジン１を停止またはモータ２に同期して回転する速度未満で無負荷運転する場合は、一方向クラッチ４の作用によりモータ２とエンジン１の回転を切り離すことで運転できる。機械式変速機３を中立位置に置いても可能であるが、その必要はない。
【００１７】
また、上り坂走行（発進）時や急加速時、高速走行時など、大きな出力が要求される運転時は、モータ２の駆動力にエンジン１の駆動力を重畳して大きな駆動力を確保することができる。かかる大出力運転時は、機械式変速機３を接続してエンジン１の駆動力をモータ２側に伝達させる。ここで、エンジン１とモータ２とを変速機４の低速レンジまたは高速レンジなどの変速位置で変速して連結することができ、モータ２の回転速度を基準として、変速後の変速比からエンジン１側の同期速度を算出し、エンジン１を該同期速度よりも低速に調節して変速を行う。
【００１８】
このようにすれば、前記同期速度未満では、変速機３に加わる駆動トルクは一方向クラッチ４の作用により０となり、クラッチを切ったときと同じ状態となり、この無負荷状態で極めてスムースに変速を行うことができる。このように、従来の同期速度として変速を行う場合のピンポイント制御による変速制御に比較して前記同期速度未満の領域が変速可能な領域となるので、非常に広域の変速可能領域を獲得でき、かつ、特別なクラッチ操作を必要とせず、機構を簡易化できる。
【００１９】
なお、前記外部変速機１１の変速操作などにより走行条件に最適なモータ２の回転速度に設定したとしても、それがエンジン１にとっても最適な回転速度である保証はなく、エンジン１とモータ２の合体運転時には同じ速度で運転できるだけでは機能的に不十分であるが、本実施形態のようにエンジン１及びモータ２相互の回転軸の間に機械式変速機３を設け、エンジン１及びモータ２を同時に最適な速度となるように制御コンピュータで変速位置を制御することにより、エンジン１及びモータ２の機能を最大限に発揮させることができるのである。
【００２０】
例えば、排ガス対策の有効な回転域を利用してエンジン１を運転したり、登坂時に必要な駆動力を得たり、省エネ能力を発揮する運転域を利用するように調節することができる。
なお、本実施形態のようにモータ２と駆動軸１２の間にも外部変速機１１を設けた場合は、エンジン１から駆動軸１２に至る区間の総変速段数は、機械式変速機３と外部変速機１１の変速段数の積になるので、多段変速機能を獲得できる。
【００２１】
また、後退走行を行うときは、機械式変速機３を中立位置にしてモータ２を逆転させればよい。機械式変速機３を中立位置にする必要があるのは、中立位置でないと一方向クラッチ４の作用により、エンジンを逆転方向に引きずってしまうからである。なお、機械式変速機３として変速位置に後退位置を持つものを用いれば、エンジン１を正転させ、機械式変速機３を後退位置に入れて、モータ２は逆転して後退すれば、エンジン１とモータ２の回転力を重畳して強力な後退駆動力を得ることができる。
【００２２】
なお、減速時にモータ２を発電機として機能させて発電させることの他、信号待ちなど停止時に、外部変速機１１を中立位置としてモータ２と駆動軸１２とを切り離すと共に機械式変速機３を接続し、発電機として機能させたモータ２をエンジン１により駆動して発電し、図示しないバッテリに充電させることもできる。
【００２３】
次に、本発明の実施形態を説明する。
図２は、本実施形態の全体構成を示す。本実施形態における複合型原動機も、駆動力伝達方向の前側に補助原動機として機能するエンジン（内燃機関）１を備え、駆動力伝達方向の後側に主原動機として機能するモータ（電動機）２を備え、モータ２は外部変速機１１を介して駆動軸１２と連結し、駆動輪１３を駆動することは参考例と同様である。
【００２４】
また、エンジン１とモータ２との間を、エンジン１の出力軸に連結したフライホイール８を介して所定回転速度以上で遠心力によって接続され所定回転速度未満で遮断される遠心クラッチ９と、エンジン１側からモータ２側方向への駆動力を伝達し逆方向の駆動力伝達を遮断する一方向クラッチ１０と、を直列に連結した構成とする。
【００２５】
また、前記エンジン１の回転速度を検出する回転速度センサ５を設け、その回転速度信号を制御コンピュータ６に入力し、制御コンピュータ６は、前記回転速度信号に基づき、要求運転状態に応じてエンジン１とモータ２の駆動を制御する。
すなわち、前記遠心クラッチ９と、一方向クラッチ１０と、制御コンピュータ６及び回転速度センサ５により、本実施形態における複合型原動機の内部動力制御装置が構成される。
【００２６】
図３は、上記内部動力制御装置のハードウエアの詳細を示し、モータハウジング１０１の前面に締結されたクラッチハウジング１０２の内部空間に、前記エンジン１側のフライホイール８と、該フライホイール８の後端面に連結された遠心クラッチ９と、一方向クラッチ１０とが前後方向に配置されて収納される。
エンジン１の回転速度が上昇し、フライホイール８と共に回転する遠心クラッチ９に所定以上の遠心力が作用すると、遠心クラッチ９が外側に拡開して一方向クラッチ１０に連結された皿状部材１０３の内周面に圧接し、エンジン駆動力が一方向クラッチ１０に伝達される。
【００２７】
一方向クラッチ１０は前記外周回転部材１０Ａと内周側部材１０Ｂとがラチェット機構などにより連結され、内周側部材１０Ｂにはモータ２のロータ駆動軸２Ａが連結される。そして、外周回転部材１０Ａのエンジン１と同一方向の回転駆動力は、内周側部材１０Ｂに伝達されるが、モータ１２と一体に回転する内周側部材１０Ｂのエンジン回転と同一方向の回転駆動力は外周回転部材１０Ａへは伝達されない。
【００２８】
以下、本実施形態の要求運転状態毎の内部動力制御について説明する。
停止状態からの発進時は、エンジン１の回転速度を遠心クラッチ９の接続速度未満（停止を含む）に調節することで、モータ２を停止させることができ、該停止状態で外部変速機１１を低速レンジに接続してモータ２と駆動軸２とを連結させ、モータ２を駆動することにより発進できる。
【００２９】
モータ２の回転速度が適度に上昇したとき、エンジン１の出力を上げて速度を追従させ、遠心クラッチ９の接続及び一方向クラッチ１０による駆動力伝達を介して、エンジン１の駆動力をモータ２の駆動力に重畳させたドッキング運転を実行できる。このように、前記エンジン１の簡易な出力制御を行うだけでドッキング運転を実現でき、特別なアクチュエータなどを必要としない。
【００３０】
上記ドッキング運転からモータ２のみの駆動力による低出力モードに切り換えるときは、エンジン１の出力を減少させて同期速度以下とすれば、一方向クラッチの作用によってモータ２の駆動力がエンジン１に伝達されることはなく、遠心クラッチ９も遮断状態となりエンジン１を支障なく停止させることができる。
また、減速時には車体のもつ運動エネルギを全てモータ２に吸収できるので、電力に変換してバッテリなどに蓄電し、次の電力消費に備えることができる。この場合、エンジン１とは動力伝達を切り離せるので、いわゆるエンジンブレーキを使用することがないので、電力の回生効率を高めることができ、省エネ能力が改善される。
【００３１】
また、遠心クラッチ９と一方向クラッチ１０とは直列に連結されるが、図３にも示すように、遠心クラッチは概して大径であり、他方、一方向クラッチは比較的小径であるので、これらを組み合わせても比較的コンパクトにクラッチを設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の全体構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態の全体構成を示す図。
【図３】同上実施形態の要部の詳細を示す断面図。
【符号の説明】
１…エンジン    ２…モータ    ３…機械式変速機    ４…一方向クラッチ
５…回転速度センサ    ６…制御コンピュータ    ７…変速アクチュエータ
９…遠心クラッチ    １０…一方向クラッチ
【図１】
0003721352.tif 000002
【図２】
0003721352.tif 000003
【図３】
0003721352.tif 000004