(57)【要約】運動エネルギー回生システム（ＫＥＲＳ）が提供される。ＫＥＲＳ（１）は、車両パワートレインに接続可能な入力（１０）を有する第１増速歯車装置（１２）を備える。ＫＥＲＳはさらに、相互に流体接続された第１及び第２斜軸モータ（２０、２２）から構成された油圧バリエータであり、少なくとも第１モータ（２０）は可変容量モータであり且つ第１増速歯車装置（１２）の出力に接続される、油圧バリエータを備える。第２増速歯車装置（３４）が、第２モータ（２２）に接続された入力を有する。少なくとも１つのフライホイール（５２）が、第２増速歯車装置（３４）の出力に接続され、少なくとも１つのフライホイールは、少なくとも１つのフライホイール室（５８）内の真空中に位置付けられる。
2019521032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動エネルギー回生システム（ＫＥＲＳ）であって、
車両パワートレインに接続可能な入力を有する第１増速歯車装置と、
相互に流体接続された第１及び第２斜軸モータを含む油圧バリエータであり、少なくとも前記第１モータは可変容量モータであり且つ前記第１増速歯車装置の出力に接続される、油圧バリエータと、
前記第２モータに接続された入力を有する第２増速歯車装置と、
前記第２増速歯車装置の出力に接続された少なくとも１つのフライホイールであり、少なくとも１つのフライホイール室内の真空中に位置付けられた少なくとも１つのフライホイールと
を備えた運動エネルギー回生システム（ＫＥＲＳ）。
【請求項２】
請求項１に記載のＫＥＲＳにおいて、始動電動機をさらに備え、該始動電動機は、前記第２増速歯車装置及び／又は前記少なくとも１つのフライホイールに接続されるＫＥＲＳ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＫＥＲＳにおいて、前記第１増速歯車装置は、第１リングギヤと該第１リングギヤが一方向にのみ回転できることを確実にするよう構成されたワンウェイクラッチとを有する第１遊星歯車機構であるＫＥＲＳ。
【請求項４】
請求項３に記載のＫＥＲＳにおいて、前記第１遊星歯車機構は、前記第１リングギヤをいずれの方向にも回転しないよう選択的にロックするよう構成されたロック機構を含むＫＥＲＳ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＫＥＲＳにおいて、前記第１モータ及び前記第２モータの両方が可変容量モータであるＫＥＲＳ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＫＥＲＳにおいて、前記第２増速歯車装置は、相互に直列に配置された第２及び第３遊星歯車機構を含むＫＲＥＳ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＫＥＲＳにおいて、前記第２モータと前記第２増速歯車装置との間に接続されたアイドラギヤをさらに備え、それにより、前記第２増速歯車装置及び前記少なくとも１つのフライホイールは、ＫＥＲＳの残りの部分に対してオフセットしているＫＥＲＳ。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＫＥＲＳにおいて、前記第２増速歯車装置と前記少なくとも１つのフライホイールとの間に接続されたアイドラギヤをさらに備え、それにより、前記少なくとも１つのフライホイールは、ＫＥＲＳの残りの部分に対してオフセットしているＫＥＲＳ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のＫＥＲＳにおいて、同軸上に配置されて前記第２増速歯車装置に接続された一対のフライホイールを備えたＫＥＲＳ。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＫＥＲＳにおいて、該ＫＥＲＳは、第１及び第２フライホイールを備え、さらに、
前記第２増速歯車装置と前記第１フライホイールとの間に接続された第１アイドラギヤと、
前記第２増速歯車装置と前記第２フライホイールとの間に接続された第２アイドラギヤと
を備え、前記第１フライホイール及び前記第２フライホイールは、相互に且つＫＥＲＳの残りの部分からオフセットしているＫＥＲＳ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のＫＥＲＳを含む車両パワートレイン。
【請求項１２】
相互に流体接続された第１及び第２斜軸モータを含む油圧バリエータであり、少なくとも前記第１モータは可変容量モータである油圧バリエータ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の油圧バリエータにおいて、前記第１モータ及び前記第２モータの両方が可変容量モータである油圧バリエータ。
【請求項１４】
車両パワートレイン及び／又はエンジンに接続された第１増速歯車装置と、相互に流体接続された第１及び第２斜軸モータを含む油圧バリエータと、第２増速歯車装置と、該第２増速歯車装置の出力に接続された少なくとも１つのフライホイールとを備えた運動エネルギー回生システム（ＫＥＲＳ）を制御する方法であって、
前記車両パワートレインの動作状態変化及び／又は電力需要を監視するステップと、
パワートレイン動作状態変化及び／又は電力需要に応じて前記ＫＥＲＳを充電又は放電するように２つの前記モータの少なくとも一方の容量を変えるステップと
を含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、前記ＫＥＲＳは、前記第２増速歯車装置及び／又は前記少なくとも１つのフライホイールに接続された始動電動機をさらに備え、該方法は、
前記監視するステップ中にエンジン始動コマンドを受け取るステップと、
前記少なくとも一方のモータの容量をゼロに設定するステップと、
前記少なくとも１つのフライホイールを回転させるように前記始動電動機を起動するステップと、
前記エンジンを始動させるために前記フライホイールから前記パワートレインへ運動エネルギーを伝達するように前記少なくとも一方のモータの容量を増加させるステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のハイブリッドパワートレイン、特に車両の原動機から出力された電力を選択的に補う運動エネルギー回生システム（ＫＥＲＳ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＫＥＲＳを利用するハイブリッドパワートレインは既知である。これらのＫＥＲＳは、車両制動中に消失されることになる運動エネルギーを蓄えるために利用される。機械、電気、油圧、又は空気圧システムを介して運動エネルギーをリザーバに蓄える、さまざまなＫＥＲＳが提案されてきた。比較的大きなバッテリ又はアキュムレータに運動エネルギーを蓄える必要があることから、最後の３つのシステムは特定のタイプの車両で用いるには大きすぎる可能性がある。機械式ＫＥＲＳで用いられるフライホイールは、比較的小型であり、得られる全効率も利用可能な他のタイプのものよりも良い。フライホイールは、浅放電サイクルでの動作に必要か深放電サイクルでの動作に必要かに関係なく、非機械式ＫＥＲＳの蓄積手段と比べて比較的長いライフサイクルも有する。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の第１態様によれば、運動エネルギー回生システム（ＫＥＲＳ）であって、
車両パワートレインに接続可能な入力を有する第１増速歯車装置と、
相互に流体接続された第１及び第２斜軸モータを含む油圧バリエータであり、少なくとも第１モータは可変容量モータであり且つ第１増速歯車装置の出力に接続される、油圧バリエータと、
第２モータに接続された入力を有する第２増速歯車装置と、
第２増速歯車装置の出力に接続された少なくとも１つのフライホイールであり、少なくとも１つのフライホイール室内の真空中に位置付けられた少なくとも１つのフライホイールと
を備えた運動エネルギー回生システム（ＫＥＲＳ）が提供される。
【０００４】
本発明の第２態様によれば、本発明の第１態様によるＫＥＲＳを含む車両パワートレインが提供される。
【０００５】
本発明の第３態様によれば、相互に流体接続された第１及び第２斜軸モータを含む油圧バリエータであり、少なくとも第１モータは可変容量モータである油圧バリエータが提供される。
【０００６】
本発明の第４態様によれば、車両パワートレイン及び／又はエンジンに接続された第１増速歯車装置と、相互に流体接続された第１及び第２斜軸モータを含む油圧バリエータと、第２増速歯車装置と、第２増速歯車装置の出力に接続された少なくとも１つのフライホイールとを備えた運動エネルギー回生システム（ＫＥＲＳ）を制御する方法であって、
車両パワートレインの動作状態変化及び／又は電力需要を監視するステップと、
パワートレイン動作状態変化及び／又は電力需要に応じてＫＥＲＳを充電又は放電するように２つのモータの少なくとも一方の容量を変えるステップと
を含む方法が提供される。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態を、単なる例として添付図面を参照して以下に記載する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】運動エネルギー回生システムの第１実施形態の概略図である。
【図２】運動エネルギー回生システムの第２実施形態の概略図である。
【図３】運動エネルギー回生システムの第３実施形態の概略図である。
【図４】運動エネルギー回生システムの第４実施形態の概略図である。
【図５】運動エネルギー回生システムの第５実施形態の概略図である。
【図６】図６ａは、第１充電イベント中のＫＥＲＳの油圧ポンプ、油圧モータ、及びフライホイールの容量を示すグラフである。図６ｂは、第２充電イベント中のＫＥＲＳの油圧ポンプ、油圧モータ、及びフライホイールの容量を示すグラフである。
【図７】ＫＥＲＳを組み込んだ車両ドライブトレインの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、運動エネルギー回生システム（ＫＥＲＳ）１の概略図を示す。ＫＥＲＳ１は、使用時に車両の主ドライブトレインに接続される第１シャフト１０を有し、上記ドライブトレインは、図７に概略的に示されさらに後述されるものである。
【００１０】
第１シャフト１０は、第１遊星歯車機構１２に、より具体的には第１遊星歯車機構１２の複数の第１プラネットギヤ１６に接続される。第１遊星歯車機構１２は、第１リングギヤ１８及び第１サンギヤ１４も含む。第１遊星歯車機構１２は、ワンウェイクラッチの一部を形成し、既知の一方向転がり軸受装置１７があることにより、第１リングギヤ１８は、そのハウジング１９内で一方向に回転できるが逆方向の回転を防止される。第１遊星歯車機構１２は、電動ロックピン１１も含み、これは、第１リングギヤ１８がいずれの方向にも回転できないように第１リングギヤ１８に選択的に係合することができる。図示の実施形態では、第１遊星歯車機構の比は１：３である。
【００１１】
第１遊星歯車機構１２の第１サンギヤ１４は、第１斜軸油圧モータ２０の第１入出力シャフト（図示せず）に接続される。第１斜軸モータ２０は、第２斜軸モータ２２と背中合わせに油圧接続される。換言すれば、２つのモータ２０、２２は、一方から送り込まれた流体が他方を駆動し、またその逆でもあるように、相互に流体接続される。モータ２０、２２のそれぞれが、高圧作動油の供給源に接続された入口２１及び出口２３を有する。結果として、２つのモータ２０、２２は、ＫＥＲＳ１に対して入出力される運動エネルギーを制御する油圧バリエータを形成する。第１モータが可変容量モータであり得る一方で、第２モータは定容量モータであり得るが、この好ましい実施形態では、両方のモータ２０、２２が可変容量を有する。
【００１２】
第２モータ２２の第２シャフト２４が、第１ギヤ２６に接続される。第１ギヤ２６は、始動電動機３２のモータシャフト３０に回転不能に接続された第２ギヤ２８と噛み合う。第１ギヤ２６は、第２遊星歯車機構３４、より具体的には第２遊星歯車機構３４内の複数の第２プラネットギヤ３８にも接続される。第２遊星歯車機構３４は、第２サンギヤ３６及び固定第２リングギヤ４０も含む。第２遊星歯車機構３４の比は、１：３であることが好ましい。
【００１３】
第２サンギヤ３６は、第３遊星歯車機構４２に、より具体的には複数の第３プラネットギヤ４６に接続され、第３プラネットギヤ４６は、第３サンギヤ４４及び固定第３リングギヤ４８と共に第２遊星歯車機構４２を構成する。第３遊星歯車機構４２の比は、１：３．７５であることが好ましい。
【００１４】
第３サンギヤ４４は、フライホイール軸５０に接続され、フライホイール軸５０自体は、フライホイール５２に回転不能に接続される。結果として、第３サンギヤの回転がフライホイール５２を回転させ、またその逆でもある。フライホイール軸５０は、フライホイール５２の両側に位置付けられた一対の軸受５４、５６により回転可能に支持される。フライホイール５２は、真空室５８内に位置付けられる。
【００１５】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０も設けられる。ＥＣＵ６０は、ＫＥＲＳの動作を制御し、車両エンジン及びパワートレインを全体的に制御する監視ＥＣＵ（図示せず）と通信する。ＥＣＵ６０は、ＫＥＲＳのさまざまな動作モードを統轄し、第１遊星歯車機構１２のロックピン１１の起動、可変容量モータ２０、２２それぞれの容量、及び始動電動機３２を制御する。
【００１６】
ＫＥＲＳの第２実施形態１０１を、図２に概略的に示す。この第２実施形態のコンポーネントの大部分は第１実施形態と共通し、遊星歯車機構１２、３２、４２の好ましい比も同様である。したがって、共通のコンポーネントには同じ参照符号を付し、ここでは再度言及しない。第１実施形態に関して図示したＥＣＵは、本明細書に記載のさらなる実施形態のそれぞれに存在するが、明確化のために各図から省いてあることに留意されたい。
【００１７】
この第２実施形態における主な変更は、ＫＥＲＳ１０１に、同軸上に配置されて延長フライホイール軸１５０に回転不能に接続された一対のフライホイール１５２Ａ、１５２Ｂが設けられることである。結果として、第３サンギヤ４４の回転が両方のフライホイール１５２Ａ、１５２Ｂを回転させ、またその逆でもある。フライホイール軸１５０は、３つの軸受により回転可能に支持され、３つの軸受とは、フライホイール軸１５０の両端に隣接して位置付けられた一対の軸受１５４、１５６と、第１及び第２フライホイール１５２Ａ、１５２Ｂ間で軸１５０上の中間の場所に位置付けられた単一の軸受１５５である。各フライホイール１５２Ａ、１５２Ｂは、それぞれの真空室１５８Ａ、１５８Ｂ内に位置付けられる。
【００１８】
ＫＥＲＳの第３実施形態２０１を、図３に概略的に示す。この実施形態も、第１及び第２実施形態といくつかのコンポーネントが共通し、ここでも同様にそれらのコンポーネントには以前と同じ参照符号を付す。この第３実施形態の相違点は、モータ２０、２２とフライホイール２５２Ａ、２５２Ｂとの間に遊星歯車機構が１つしかないことであり、これを第２遊星歯車機構２３４と称する。さらに、フライホイール２５２Ａ、２５２Ｂ及び上記第２遊星歯車機構２３４は、第１遊星歯車機構１２及びモータ２０、２２からオフセットしている。この配置は、モータ２２の第１ギヤ２２６と噛み合って逆回転するアイドラギヤ２４２を設けることにより可能となり、ここで、アイドラギヤと第１ギヤとの比は１：１であることが好ましい。アイドラギヤ２４２は、平ギヤ２４４を介して第２遊星歯車機構２３４にエネルギーを伝達し、ここで、アイドラギヤと平ギヤとの比は１：３．７５であることが好ましい。平ギヤ２４４は、固定第２リングギヤ２４０及び第２サンギヤ２３６も含む第２遊星歯車機構の第２遊星歯車２３８のキャリアとして働く。第２サンギヤ２３６は、第２サンギヤ２３６の回転が一対のフライホイール２５２Ａ、２５２Ｂを回転させ、またその逆でもあるように、フライホイール軸２５０に接続される。フライホイール軸２５０は、３つの軸受により回転可能に支持され、３つの軸受とは、フライホイール軸２５０の両端に隣接して位置付けられた一対の軸受２５４、２５６と、第１及び第２フライホイール２５２Ａ、２５２Ｂ間で軸２５０上の中間の場所に位置付けられた単一の軸受２５５である。各フライホイール２５２Ａ、２５２Ｂは、それぞれの真空室２５８Ａ、２５８Ｂ内に位置付けられる。
【００１９】
ＫＥＲＳの第４実施形態３０１を、図４に概略的に示す。ここでは、第１遊星歯車機構１２、モータ２０、２２、始動電動機３２、及び第２遊星歯車機構３４の配置は、第１及び第２実施形態と同様である。しかしながら、一対のフライホイール３５２Ａ、３５２Ｂは、それらのコンポーネントからオフセットしている。この実施形態では、駆動ギヤ３４１を第２遊星歯車機構３４の第２サンギヤ３６に接続し、アイドラギヤ３４２を上記駆動ギヤに噛み合わせて逆回転をもたらすようにすることにより、オフセット配置が得られる。駆動ギヤ３４１とアイドラギヤ３４２との比は、１：１であることが好ましい。アイドラギヤ３４２は、この実施形態ではフライホイール軸３５０に回転不能に取り付けられた平ギヤ３４４とも噛み合う。アイドラギヤと平ギヤとの比は、１：３．７５であることが好ましい。平ギヤ３４４は、一対のフライホイール３５２Ａ、３５２Ｂ間で軸３５０上に位置付けられる。軸３５０は、２つの軸受対３５４、３５６で回転可能に支持され、その場合、軸受対は、各フライホイール３５２Ａ、３５２Ｂの両側に位置付けられる。以前のように、各フライホイール３５２Ａ、３５２Ｂは、真空室３５８Ａ、３５８Ｂ内に位置付けられる。
【００２０】
ＫＥＲＳの第５実施形態４０１を、図５に概略的に示す。ここでは、第１遊星歯車機構１２、モータ２０、２２、始動電動機３２、及び第２遊星歯車機構３４の配置は、第１、第２、及び第４実施形態と同様である。この実施形態では、駆動ギヤ４４１が第２遊星歯車機構３４の第２サンギヤ３６に接続される。駆動ギヤ４４１は、一対のアイドラギヤ４４２Ａ、４４２Ｂと噛み合い、それにより各アイドラギヤが逆回転をもたらす。駆動ギヤ４４１とアイドラギヤ４４２Ａ、４４２Ｂとの比は、１：１であることが好ましい。各アイドラギヤ４４２Ａ、４４２Ｂは、それぞれが別個のフライホイール軸４５０Ａ、４５０Ｂに回転不能に取り付けられた平ギヤ４４４Ａ、４４４Ｂとも噛み合う。各対のアイドラギヤと平ギヤとの比は、１：３．７５であることが好ましい。各平ギヤ４４４Ａ、４４４Ｂは、それぞれのフライホイール軸４５０Ａ、４５０Ｂ上に位置付けられ、それにより平ギヤの回転が各フライホイール軸及びそこに位置付けられたそれぞれのフライホイール４５２Ａ、４５２Ｂを回転させる。各軸４５０Ａ、４５０Ｂは、軸受対４５４、４５６で回転可能に支持され、ここで、各軸受対は、それぞれのフライホイール４５２Ａ、４５２Ｂの両側に位置付けられる。以前のように、各フライホイール４５２Ａ、４５２Ｂは、真空室４５８Ａ、４５８Ｂ内に位置付けられる。上述した配置の結果として、この第５実施形態のフライホイール４５２Ａ、４５２Ｂは相互にオフセットしている。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
ＫＥＲＳの動作の仕方を以下で説明する。特定の実施形態は、種々の方法でパッケージングされるように付加的なアイドラ及び／又は平ギヤ配置を用いるが、実施形態のそれぞれが実質的に同様に動作する。したがって、動作方法は、主に図１に示す第１実施形態に関して説明する。
【００２２】
ＫＥＲＳは、ＥＣＵ６０により制御されるいくつかの動作モードを有し、これらのモードは、スタンバイモード、始動モード、充電モード、及び放電モードを含み得る。ＫＥＲＳは、減速モード及び強制スピンダウンモードも含み得る。スタンバイモードでは、車両エンジン／原動機が停止され得るか、又はエンジンは始動している場合があるが充電イベントも放電イベントも要求されない。スタンバイモードでは、ＥＣＵ６０は、可変容量モータ２、２０、２２に容量をゼロに調整するよう命令する。これには、ＫＥＲＳ１のエンジン側及びフライホイール側（又は入力側及び出力側）が相互に分離されている結果として、エンジンが作動中か否かに関係なくモータ２０、２２を介してフライホイールに又はフライホイールからエネルギーを伝達できないという効果がある。
【００２３】
エンジンが停止されており、フライホイール５２に蓄えられている運動エネルギーがほとんど又は全くない場合、始動モードを用いてエンジンを始動させることができる。このモードでは、ＥＣＵ６０は、監視コントローラからエンジン始動コマンドを受け取り、可変容量モータ２０、２２の容量がゼロ状態になっていない場合はこれらの容量を最初にゼロに設定して、ＫＥＲＳ１のエンジン側及びフライホイール側が相互に分離されるようにする。ＥＣＵ６０は、続いて始動電動機３２を起動する。この時点でＫＥＲＳ１のフライホイール側が分離されていると、始動電動機の回転が第２及び第３遊星歯車機構３４、４２を介してフライホイール５２をスピンアップさせる。ＥＣＵ６０は、１つ又は複数のセンサ（図示せず）を介してフライホイールが適切な速度でスピンしていると判断したら、可変容量モータ２０、２２に容量をゼロから増加させるよう命令する。結果として、スピン中のフライホイール５２からのエネルギーは、モータ２０、２２及び第１遊星歯車機構１２を介してエンジンに伝達され、それによりエンジンを回転及び始動させる。
【００２４】
充電モードでは、通常は車両の制動中にＫＥＲＳ１が運動エネルギーをフライホイール５２に伝達する。図６（ａ）及び図６（ｂ）のグラフは、ＥＣＵ６０が第１及び第２モータ２０、２２の容量及び得られるフライホイールの速度をどのように調整するかの例を示す。図６（ａ）は、エンジン速度８００ｒｐｍでのそれらの変数を示し、図６（ｂ）は、エンジン速度１８００ｒｐｍでの変数を示す。グラフのそれぞれで、トレースＡは第１モータ２０の容量パーセンテージを表し、トレースＢは第２モータ２２の容量パーセンテージを表し、トレースＣはフライホイールの速度パーセンテージを表す。このモードでは、当然ながら、第１モータ２０はポンプとして作用しており、第２モータ２２は、流体がポンプから送り込まれるのに応じてモータとして作用している。
【００２５】
エンジン速度が８００ｒｐｍである図６（ａ）の例を参照すると、充電イベントの初めはポンプ２０及びモータ２２の容量はいずれもゼロであり、この例では、フライホイール速度もゼロであるものとする。充電が行われる場合、ポンプ２０及びモータ２２の両方の容量が実質的に線形に増加する。ポンプ２０の容量は、最大（１００％）まで増加するが、モータ２２の容量は約５５％まで増加してから、フライホイール速度が０から最高速度まで上昇したと判断されるまでそのまま維持される。最高フライホイール速度に達したら、ＥＵＣ６０は、ポンプ２０及びモータ２２の容量を比較的線形にゼロまで減らす。図示の例では、ポンプ２０が最大容量に達してフライホイールが最高速度に達するまで約０．１７秒を要する。ポンプ及びモータ２０、２２がいずれもゼロ容量に戻ったら、フライホイールは続いて最高速度でスピンを続ける。図示の例では、充電手順全体には約０．３３秒かかり、バリエータ（すなわち、ポンプ及びモータの組み合わせ）が発生させた総電力は１１９ｋＷである。
【００２６】
同様の充電イベントを図６（ｂ）に示し、ここではエンジン速度は１８００ｒｐｍである。この場合も、ポンプ及びモータ２０、２２の容量は比較的線形に増加し、ポンプ容量は約７６％まで増加し、モータ容量は約９５％まで増加する。この容量の増加には約０．１５秒かかり、フライホイールは、約０．０７５秒後にはすでに最高速度に達している。この場合も、ポンプ及びモータ２０、２２の容量がゼロに減ると、フライホイールは最高速度でスピンを続ける。充電手順には約０．３秒かかり、バリエータ（すなわち、ポンプ及びモータ）が発生させた総電力は２０３ｋＷである。
【００２７】
ＥＣＵ６０は、エンジンＥＣＵから補充電力要求を受け取ると、充電モードと事実上逆のプロセスである放電モードに入る。この時点で、フライホイール５２は最高速度でスピンしていることになり、これはこの例では５２０００ｒｐｍ程度であり得る。２つのモータ２０、２２は、いずれもゼロ容量であり、この場合も、これにはフライホイールをエンジン／原動機から分離する効果がある。電力要求を受け取ると、ＥＣＵ６０は、モータ２０、２２の両方に容量を増加させるよう命令する。結果として、スピン中のフライホイール５２のエネルギーは、第３及び第２遊星歯車機構４２、３４の減速ギヤ効果により第２モータ２２の第２シャフト２４に送られる。このモードでは、第２モータ２２はポンプとして作用し、ここで、関連の遊星歯車機構４２、３４を介したフライホイール５２による第２シャフト２４の回転が、第２モータ２２から第１モータ２０へ作動油を送り込ませる。第１モータ２０の第１シャフトの回転速度、したがってシステムが放出しているエネルギーの量は、一方又は両方のモータ２０、２２の容量を調整することにより制御できる。放電をできる限り速く行うことができることを確実にするために、ＥＣＵ６０は、複数のセンサと通信することで、第１遊星歯車機構１２内の第１サンギヤ１４及び第１プラネットギヤ１６並びにそれらの関連シャフト１０の相対回転速度を監視する。ＥＣＵ６０が、速度が同期しているか又は少なくとも相互の所定パーセンテージ内にあると判断すると、ロックピン１１がＥＣＵ６０により起動されることにより、第１リングギヤ１８と係合して第１リングギヤがハウジング１９に対していずれの方向にも回転しないようにする。必要な補充電力を提供するために、第１シャフト１０の運動エネルギーは、第１遊星歯車機構１２の減速ギヤ効果によりエンジンに移動する。
【００２８】
上述のように、ＥＣＵ６０は減速モードも含み得るが、この減速モードは、エンジンパワーの増加とは対照的にエンジンパワーを低減するためにフライホイールのエネルギーが利用されるとはいえ、放電モードに類似している。フライホイール速度をゼロに強制低減する矯正スピンダウンモードもあり得る。
【００２９】
図７は、本発明のＫＥＲＳが接続され得る車両ドライブトレインを概略的な形態で示す。例えば、ＫＥＲＳ１の第１シャフト１０は、原動機３からの出力と無断変速装置（ＣＶＴ）５への入力との間でドライブトレインに接続され得るか、又は主変速装置出力に接続され得る。第１シャフト１０は、駆動ギヤ９と噛み合う平ギヤ７を有し、駆動ギヤ９は、クラッチ１１を介して原動機３に選択的に接続される。ＣＶＴ５は、プロペラシャフト１５及びデファレンシャル１７を介して一対の駆動軸１３に接続される。ドライブトレインブレーキ又はリターダ１９も、プロペラシャフト１５に設けられ得る。
【００３０】
本発明のＫＥＲＳは、ライフサイクルが長く、深放電に達する能力も有する。本発明のＫＥＲＳは、急速に充電及び放電することもできる。本発明のＫＥＲＳは、通常は大型車両用の高温動作環境で良好に機能することもできる。本発明のＫＥＲＳは、小型であり、電気、油圧、又は空気圧手段により運動エネルギーを蓄える代替的なＫＥＲＳシステムよりも充放電効率が良い。
【００３１】
本発明のさまざまな図示の実施形態のコンパクトな構成により、技術者及び設計者は、車両においてＫＥＲＳが占め得る場所に関してより大きな自由度を得ることができる。フライホイールのみを介してエンジンを始動させることができるように始動発電機を組み込んだ好ましい実施形態では、本発明は、より小さな始動発電機の使用も可能にし、これは技術者及び設計者にとってパッケージング面で有利でもある。
【００３２】
背中合わせに流体接続された２つの斜軸モータから構成された油圧バリエータにより、本発明は、無断変速制御ができるバリエータも提供する。これは、上述のさまざまなモード間で遷移するＫＥＲＳで特に有益だが、このバリエータは、上記ＫＥＲＳでの使用に限定されず、ＫＥＲＳ以外の用途で用いてもよい。
【００３３】
本発明が一対のフライホイールを利用する実施形態では、ＫＥＲＳは、単一のフライホイールシステムの運動エネルギー蓄積能力の２倍を事実上有する。
【００３４】
第１遊星歯車機構のロック用ワンウェイクラッチ構成は、エンジン速度がフライホイールの相対速度よりも高い場合にフライホイールの充電が自動的に起こることを確実にする。さらに、上述のように、第１リングギヤの回転をいずれの方向にもロックすることで、ＫＥＲＳに蓄えられたエネルギーの高速放電が確保される。しかしながら、これらは、ロック用ワンウェイクラッチの利点ではあるが、これが従来の第１遊星歯車機構構成を優先させて本発明から省かれ得る任意の特徴であることを理解されたい。
【００３５】
好ましい実施形態では、２つのモータが両方とも可変容量型であるように記載されている。しかしながら、一方のモータ（例えば、第１モータ）が可変容量モータであり得る一方で、他方（例えば、第２モータ）が定容量型であり得る。さらに、作動油がモータを一方向にのみ流れることができるという点で、図示の実施形態に関して記載したバリエータは一方向型である。しかしながら、バリエータは、モータ間で流体の双方向の流れを与えるために作動させることができる切替弁を含むためのものであってもよい。
【００３６】
図示の実施形態では、遊星歯車機構がＫＥＲＳに増速ギヤ配列を提供する。遊星歯車機構は好ましい増速歯車装置であるが、これらの遊星歯車機構を例えば平ギヤ等の代替装置で置き換えても良いことを理解されたい。
【００３７】
始動発電機が本発明のＫＥＲＳに含まれることが好ましいが、これはその必須要素ではない。所望であれば、始動発電機を含まないＫＥＲＳを提供することができる。
【００３８】
特許請求の範囲に記載される本発明の範囲から逸脱することなく、これら及び他の変更及び改良を組み込むことができる。
【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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【国際調査報告】
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