(57)【要約】      （修正有）【課題】車両がいわゆるエンジン・ブレーキの状態になったときに、内燃機関が自動的に動力系から切り離され、従来内燃機関で熱として放散されていたエネルギを電気制動により回収するように構成することができるが、相応に出力の大きい装置では一方向性の回転伝達手段および電気制動系が発熱する。このための冷却手段を提供する。【解決手段】冷却液を回転軸上部に設ける第一の通路１１から回転軸に供給し、この冷却液を回転軸まわりに設けた第二の通路１２に導入し、軸内を軸方向に貫通する第三の通路１３から一方向性の回転伝達手段２に供給する。さらに第三の通路から分岐する第四の通路１４から、電動発電機のロータおよびステータ・コイルを冷却する。この冷却液はハウンジングの内側下部から回収する構造を設ける。回収した冷却液は一つの系統で濾過し加圧し冷却する。【選択図】図１
2007186088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、電気回転機と、前記内燃機関の出力回転軸と前記電気回転機の回転軸とを連結するワンウエイ・クラッチとを備えたハイブリッド自動車において、
前記ワンウエイ・クラッチおよび前記電気回転機を共通に冷却する一つの冷却液循環系を設けたことを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項２】
前記冷却液循環系は、内燃機関ブロックの内部に、冷却液を前記ワンウエイ・クラッチおよび前記電気回転機にそれぞれ供給するための分岐通路を含む請求項１記載のハイブリッド自動車。
【請求項３】
前記冷却液循環系は、
前記電気回転機のステータ・ハウジング（１）上部から貫通孔として形成され前記電気回転機の回転軸（８）に冷却液を供給する第一の通路（１１）と、
前記電気回転機の回転軸（８）表面に沿い円周溝状に形成され前記第一の通路（１１）から供給された冷却液を電気回転機の回転軸（８）表面およびこの回転軸（８）を支持するベアリング（３）に供給する第二の通路（１２）と、
この第二の通路（１２）から分岐される冷却液を前記電気回転機の回転軸（８）内部を貫通してワンウエイ・クラッチ（５）に供給する第三の通路（１３、１３′）と、
この第三の通路（１３）から分岐される冷却液を前記電気回転機のロータ（６）に供給する第四の通路（１４）と、
前記ステータ・ハウジング（１）内に重力により落下する冷却液をその下方空間から回収する冷却液回収通路（１６）と
を含む請求項１記載のハイブリッド自動車。
【請求項４】
前記冷却液循環系には、さらに、
前記冷却液回収通路（１６）から回収された冷却液が濾過する冷却液フィルタ（１０）と、
この冷却液フィルタ（１０）を通過した冷却液を加圧する電動ポンプ（１７）と、
この電動ポンプ（１７）の出力口から排出される冷却液を冷却して前記第一の通路（１１）の入口に供給する冷却液クーラ（１８）と
を前記ステータ・ハウジング（１）の外部に設けた請求項３記載のハイブリッド自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関動力と電気動力を併用するハイブリッド自動車に利用する。とくに、ハイブリッド自動車に独特の要素である電気回転機、およびこの電気回転機と内燃機関との間に設けられる一方向性の回転伝達手段（ワンウエイ・クラッチ）の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人は、図３に示すような基本構造を有するハイブリッド動力装置を装備したハイブリッド自動車を製造販売している。内燃機関１００と、その出力動力を伝達するトランスミッション装置４００との間に設けたフライホイール・ハウジングの内部に、多相交流の電動発電機２００およびクラッチ３００を実装する構造である。この構造のハイブリッド動力装置は、相応の製造および販売の実績を有する優れた装置であるが、内燃機関１００の回転軸と電動発電機２００の回転軸とは原則的に直結不可分な構造である。すなわち電動発電機２００の回転子は内燃機関１００の回転軸とつねに一体的に回転するものである。
【０００３】
この構造の装置では、車両の走行状態が運転操作にしたがって、内燃機関１００に供給する燃料流量を小さく絞り減速モードになったときに、電動発電機２００を発電機モードに制御して、電動発電機２００で発生する電気エネルギを車両に搭載されたハイブリッド用電池に回生充電させることができる。しかしこのとき同時に内燃機関１００はいわゆるエンジン・ブレーキの状態となり、走行車両により保持されている慣性エネルギの一部は内燃機関１００で熱になり大気に放熱されることになる。この大気に放熱されるエネルギを小さくするために、本願出願人は、内燃機関１００の回転軸と電動発電機２００の回転軸を単に直結するのではなく、図３に斜線を付して示す位置に、一方向性の回転伝達手段を設ける構造を提案した（下記［特許文献１］参照）。
【０００４】
この一方向性の回転伝達手段の作用を簡単に説明すると、内燃機関１００の出力軸が電動発電機２００の回転軸を回転駆動している状態では、一方向性の回転伝達手段は連結状態にあり、双方の回転軸が連結されている。しかし、車両の走行中にアクセル・ペダルが開放されるなど、内燃機関１００の回転駆動力が小さくなり、電動発電機２００の回転軸が内燃機関１００の回転軸を強制的に回転駆動する状態になったときには、上記一方向性の回転伝達手段が自動的に滑り状態になる。この状態では内燃機関１００の回転軸と電動発電機２００の回転軸との機械的連結状態が解除され、内燃機関１００の回転軸には負荷がなくなりいわゆる空転状態となる。この構造により内燃機関１００は車両を減速する状態から開放される。必要ならばこの状態で内燃機関１００に対する燃料供給を停止させることもできる。この構造の車両ではいわゆる「エンジン・ブレーキ」の状態はなく、従来エンジン・ブレーキ時に機械的なフリクションにより熱エネルギとして放熱されていたエネルギは、原理的に電気エネルギに変換されて、ハイブリッド用電池に有効に回生することができる。この一方向性の回転伝達手段の最も単純な理解はいわゆるラチエット機構である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２０６０８４（日野）
【特許文献２】特開２００５−１０４２４２（本田）
【特許文献３】特開２００４−１００７２５（日産）
【特許文献４】特開平６−３８３０３（エクォス・リサーチ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者らは、上述の方式を実用的な形態で実現することを研究した。とくにこの一方向性の回転伝達手段を合理的にかつ実用的な形態で実現することを研究した。すなわち本願出願人が製造販売する最大積載量２トンないし６トン程度の貨物車両、または中型または大型のバス用車両に実施することを試みた。このために実用的に利用することができる形態の一方向性の回転伝達手段を設計し、これを試作し試験した。その結果、従来のハイブリッド自動車ではエンジン・ブレーキとして作用し、内燃機関の冷却系から放熱されていた熱量に相当するエネルギを電気回転機で電気エネルギに変換することになるから、電気回転機もその電流容量が大きくなり、それにともない発生するジュール熱も大きくなることがわかった。また一方向性の回転伝達手段が滑り状態にあるときに相応の摩擦熱が発生することがわかった。そしてこの二つの熱源が発生する熱が相互に影響して装置温度が上昇することがわかった。本願発明者らは、この二つの熱源から車両の走行状態にしたがってどの程度の熱が発生し、どの程度に装置温度が上昇するかを試験計測した。さらにこの一方向性の回転伝達手段が摩耗し、摩耗粉が発生することも経験された。
【０００７】
そして、上記一方向性の回転伝達手段および上記電気回転機からの発熱現象を実用的な装置として許容できる程度におさめるために、しかも合理的な価格で得られる材料を使用し、車両のエンジン・ルームに搭載することができるコンパクトな形態でこれを解決するには、上記一方向性の回転伝達手段から発生する摩擦熱、および上記電気回転機から発生するジュール熱を冷却手段で冷却することが合理的であると考えるに至った。しかもこの冷却手段を車両に搭載して運用するには、この二つの冷却対象にたいして一つの冷却系を設けることが経済的であるとの結論に達した。
【０００８】
なおここで用語としての「電気回転機」には「発電機」、「電動機」、およびその動作モードにより発電機または電動機として作用する「電動発電機」のいずれをも含む。すなわち以下の説明、とくに実施例装置の説明では、本願出願人が製造販売する車両の設計にあわせて、一方向性の回転伝達手段とともに電気回転機として電動発電機を実装するように説明するが、これに限るものではなく、一方向性の回転伝達手段とともに発電機を実装する構造、または一方向性の回転伝達手段とともに電動機を実装する構造についても、同様に本発明を実施することができる。また「一方向性の回転伝達手段」は実用的な装置としての「ワンウエイ・クラッチ」を含む。
【０００９】
すなわち本発明は、本願出願人が上記［特許文献１］に開示した基本構造の車両について、トラック等の貨物車両に実施することができる実用的な構造を提供することを目的とする。本発明は、内燃機関の出力軸に一方向性の回転伝達手段を介して電気回転機を連結する構造の装置について、これを小さい容積で、かつ小さい重量の装置で構成し、さらに小型の車両に適用することを目的とする。本発明は、一方向性の回転伝達手段が回転滑り状態にあるときに、滑り部材に潤滑油を供給して発生する熱を小さくするとともに、発熱要素を強制冷却する装置を提供することを目的とする。さらに電気回転機が電気的もしくは機械的に駆動されるとき、その回転子に発生するジュール熱を合理的に放熱冷却する装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、この二つの異なる原因により発生する熱について、これらを共通に一つの冷却系で冷却することにより、冷却および潤滑機構を小型化合理化することを目的とする。本発明は、一方向性の回転伝達手段が滑り状態になったときに、発生する摩耗粉を除去して装置を長寿命化することを目的とする。本発明は熱により放散させるエネルギを小さくし、そのエネルギをできるだけ多く電気エネルギとして回収することができる装置を提供することを目的とする。本発明は、総じてトラック等の貨物車両について、ハイブリッド自動車のエネルギ効率をさらに高くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はハイブリッド自動車の構造であって、内燃機関と、電気回転機と、前記内燃機関の出力回転軸と前記電気回転機の回転軸とを連結するワンウエイ・クラッチとを備えたハイブリッド自動車において、前記ワンウエイ・クラッチおよび前記電気回転機を共通に冷却する一つの冷却液循環系を設けたことを特徴とする。さらに前記冷却液循環系は、内燃機関ブロックの内部に、冷却液を前記ワンウエイ・クラッチおよび前記電気回転機にそれぞれ供給するための分岐通路を設けた構造とすることが望ましい。
【００１１】
前記冷却液循環系は、前記電気回転機のステータ・ハウジング（１）上部から貫通孔として形成され前記電気回転機の回転軸（８）に冷却液を供給する第一の通路（１１）と、前記電気回転機の回転軸（８）表面に沿い円周溝状に形成され前記第一の通路（１１）から供給された冷却液を電気回転機の回転軸（８）表面およびこの回転軸（８）を支持するベアリング（３）に供給する第二の通路（１２）と、この第二の通路（１２）から分岐される冷却液を前記電気回転機の回転軸（８）内部を貫通してワンウエイ・クラッチ（５）に供給する第三の通路（１３、１３′）と、この第三の通路（１３）から分岐される冷却液を前記電気回転機のロータ（６）に供給する第四の通路（１４）と、前記ステータ・ハウジング（１）内に重力により落下する冷却液をその下方空間から回収する冷却液回収通路（１６）とを含む構成とすることができる。
【００１２】
前記冷却液循環系には、さらに、前記冷却液回収通路（１６）から回収された冷却液が濾過する冷却液フィルタ（１０）と、この冷却液フィルタ（１０）を通過した冷却液を加圧する電動ポンプ（１７）と、この電動ポンプ（１７）の出力口から排出される冷却液を冷却して前記第一の通路（１１）の入口に供給する冷却液クーラ（１８）とを前記ステータ・ハウジング（１）の外部に設けた構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、一方向性の回転伝達手段および発電機（または電動発電機）を大型に設計することが可能になり、車両の制動時に内燃機関の機械的フリクションにより消耗されるエネルギをきわめて小さくし、これを電池に充電可能な電気エネルギとして有効に回収することができる。近年電池の技術が向上し、発電機を大型にしても、電池の重量または形態を対応して大型にする必要が小さくなりつつあることを考慮すると、本発明の形態は将来に向けて有望である。この構造により冷却液フィルタ、冷却液を加圧するポンプおよび冷却液クーラを一系統のみ搭載して、冷却系の構造を単純化かつ経済化することができる。試験の結果から、装置が回転することによりその遠心力を利用して供給油量が自動的に調節される作用があることもわかった。さらに試験の結果から、一方向性の回転伝達手段で発生する摩擦粉が有効に除去され、装置の長寿命化をはかることができることがわかった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明実施例装置の要部断面構造図である。図の左端１０１は内燃機関の出力軸である。図の右端３０１はクラッチの入力板である。ここにクラッチが取付けられるが、クラッチ以降の動力伝達系の構造は本発明に直接関係がないので図示することを省略する。内燃機関の出力回転力は内燃機関の出力軸１０１とともに回転するワンウエイ・クラッチの外輪から、一方向性の回転伝達手段としてのワンウエイ・クラッチ５を介して、そのワンウエイ・クラッチの内輪４に伝達される。この内輪４には電気回転機としての電動発電機のロータ６が固定的に連結されている。そしてこの電動発電機のロータ６は、きわめて小さい空隙を介して電動発電機のステータ７に対向するように配置される。この電動発電機のロータは中心軸を介して、右方のクラッチ入力軸に固定的に連結されている。電動発電機のステータ７はステータ・ハウジング１に固着されている。ステータ・ハウジング１は図外の内燃機関のブロックに固着されている。
【００１５】
図２にワンウエイ・クラッチの構造および動作の説明図を示す。内輪と外輪との間に多数のスプラグがそれぞれその中心仮想軸まわりに可動に間挿されている。図２（ａ）に示すように外輪が内輪にたいして図の右方に回動するときには、スプラグがそれぞれ矢印の向きに回動して外輪と内輪とを機械的に連結する。図２（ｂ）のよう外輪と内輪の相対回転速度が変化して内輪が外輪より高速に回転する状態になると、外輪および内輪に接するスプラグの位置が変わり、スプラグの形状にしたがってスプラグと内外輪との摩擦が小さくなり、内輪と外輪との連結が実質的に解除される。この状態のときスプラグと内外輪との間に摩擦が生じ、このワンウエイ・クラッチは発熱することになる。このようなワンウエイ・クラッチの構造は知られているので、さらに詳しい説明は省略する。
【００１６】
ここで本発明の特徴とするところは、図１に戻って、このワンウエイ・クラッチおよび電気回転機のロータに冷却液（潤滑液、摩耗粉除去液の作用を兼ねる）を供給する構造にある。これを詳しく説明すると、冷却液は第一の通路１１の上端から太い矢印で示すように供給される。第一の通路１１の下端はクラッチの入力軸まわりに溝状に形成された第二の通路１２に連接し、第一の通路から冷却液が第二の通路に流入する。この回転軸には前記第一の通路１１の中心軸（仮想軸）に対する対象位置に、その中心軸に長手方向に形成された第三の通路１３が形成されていて、第二の通路１２に流入した冷却液はこの第三の通路１３に流れ込む。この第三の通路１３内の冷却液はワンウエイ・クラッチ４の内輪に延長形成された通路１３′に連結するとともに、第四の通路１４に分岐され、ワンウエイ・クラッチ５とともに回転する電動発電機のロータ６に供給される。
【００１７】
電動発電機のロータ６は電動発電機のステータ７に小さい間隙で接近して回転する。電動発電機のロータ６に供給された冷却液は回転遠心力により同ステータ７に移り、このステータ７を冷却する。そしてその冷却液は電動発電機のハウジング内壁を伝ってその底部に落下して、回収通路１６から管路（図示せず）を介して冷却液フィルタ１０に回収される。冷却液フィルタ１０の出口は冷却液を循環させる電動ポンプ１７に供給され、ここで加圧される。電動ポンプ１７の出口に送出される冷却液は、冷却液クーラ１８により冷却されて、管路配管を経由して前記第一の通路１１に循環供給される。この冷却液フィルタ１０、電動ポンプ１７および冷却液クーラ１８はよく知られた構造のものを利用することができる。
【００１８】
上記の構造により一つの冷却液供給系の中で、ワンウエイ・クラッチ５、電動発電機のロータ６、および電動発電機のステータ７を並行的に冷却することができる。この構造によりトラック等の貨物車両にエネルギ損失の小さいワンウエイ・クラッチを備えたハイブリッド機関を実装することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明を実施することにより、さらに小型の車両に一方向性の回転伝達手段を備えたハイブリッド機関を搭載することができることがわかった。これによりハイブリッド機関の熱効率をさらに高くすることができる見通しを得た。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明実施例装置の断面構造図。
【図２】本発明実施例装置のワンウエイ・クラッチ（一方向性の回転伝達手段）の構造図。
【図３】本発明を実施する内燃機関まわりの構造図。
【符号の説明】
【００２１】
１    ステータ・ハウンジング
２    （ワンウエイ・クラッチを支持する）ベアリング
３    （電動発電機の回転機構を支持する）ベアリング
４    （ワンウエイ・クラッチの）内輪
５    ワンウエイ・クラッチ
６    ロータ
７    ステータ
８    回転軸
１０    冷却液フィルタ
１１    第一の通路
１２    第二の通路
１３    第三の通路
１４    第四の通路
１５    第五の通路
１６    冷却液回収通路
１７    電動ポンプ
１８    冷却液クーラ
【図１】
2007186088.tif 000003
【図２】
2007186088.tif 000004
【図３】
2007186088.tif 000005