(57)【要約】【課題】モジュール変更可能に組み立てられる自動車用複合動力システムを提供する。【解決手段】エンジン、電動機、円板クラッチ及びトランスミッションが備えられている複合動力システムでは、アクチュエータにより円板クラッチのレバー機構を駆動制御しているため、自動制御によりエンジン及び／又は電動機とトランスミッションとの連結を分離又は再結合を行うことができ、異なる機能を有する複合動力システムを形成することができ、しかもモジュール化された部品により異なる形式の複合動力システムとして容易に組み合わせることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンと、
トランスミッションと、
アクチュエータに駆動され、前記エンジンとの分離又は結合を行うためのレバー機構を有する円板クラッチと、
前記エンジンと前記トランスミッションとの結合により動力の生成、発電、惰行運転のいずれかを行う少なくとも一つの電動機と、
を備えていることを特徴とする自動車用複合動力システム。
【請求項２】
前記レバー機構は、
前記アクチュエータにより駆動されるプッシュバーと、
前記プッシュバーにより推進されるレバーと、
前記レバーにより推進され前記円板クラッチに圧力を印加するスラストカラーと、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用複合動力システム。
【請求項３】
前記電動機が動力の生成、発電又は惰行運転のいずれかを行えるように制御するための電子制御器をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用複合動力システム。
【請求項４】
前記電子制御器は更に、自動車の前進又は後退を図るように、前記電動機の正回転又は逆回転を制御することを特徴とする請求項３に記載の自動車用複合動力システム。
【請求項５】
前記トランスミッションは、マニュアル・トランスミッション及びオートマティック・トランスミッションのいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の自動車用複合動力システム。
【請求項６】
内燃エンジンと、
トランスミッションと
前記エンジンと結合され、動力の生成又は発電を行うための第１の電動機と、
前記トランスミッションと結合され、動力の生成又は発電を行うための第２の電動機と、
アクチュエータに駆動され、前記エンジン及び前記第１の電動機が前記第２の電動機との分離又は結合を行うためのレバー機構を有し、前記第１の電動機と前記第２の電動機との間に設置される円板クラッチと、
を備えていることを特徴とする自動車用複合動力システム。
【請求項７】
前記第１の電動機と第２の電動機が動力の生成、発電又は惰行運転のいずれかを行えるように制御するための電子制御器をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の自動車用複合動力システム。
【請求項８】
前記電子制御器は更に、自動車の前進又は後退を図るように、前記第２の電動機の正回転又は逆回転を制御することを特徴とする請求項７に記載の自動車用複合動力システム。
【請求項９】
前記トランスミッションは、マニュアル・トランスミッション及びオートマティック・トランスミッションのいずれか一つであることを特徴とする請求項６に記載の自動車用複合動力システム。
【請求項１０】
前記レバー機構は、
前記アクチュエータにより駆動されるプッシュバーと、
前記プッシュバーにより支点をもって推進されるレバーと、
前記レバーにより推進され、前記円板クラッチに圧力を印加するスラストカラーと、
を備えていることを特徴とする請求項６に記載の自動車用複合動力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合動力システムに関し、より詳しくは、自動車に適用される複合動力システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車に使用されている動力システムでは、通常、起動及び発電の装置が結合されていることにより、エンジンの運転が起動され、エンジンの運転中に必要とする電気負荷を提供し、又はバッテリーへの充電が行われる。
【０００３】
一つの例として、特許文献１には、自動車エンジンに使用されている起動兼発電装置が開示されており、モータのステータに起動コイル及び発電コイルが設けられ、起動時に該起動コイルにバッテリーより電力が供給され、該モータが起動装置として用いられ、それをクランク軸の回転が駆動されるように直接連結することにより、エンジンが起動される。一方、モータの整流子及びブラシ機構は、調節機構により互いに接触されて、エンジンが起動した後、エンジンの回転速度上昇に伴って、そのローターが所定の回転速度に達した場合、遠心力の作用によって該調節機構が作動して、前記整流子及びブラシ機構を非接触状態とし、これにより該モータが発電装置として使用され、発電コイルから生成された起電力を自動車の電気負荷に供給したり、バッテリーへの充電を行う。
【０００４】
自動車工業の進歩に従って、自動車の動力は、エンジン（内燃機関）によって供給される以外に、エンジンに補助動力装置が統合されている補助式複合動力システムによっても供給され、該システムが発展している。一つの例として、特許文献２には、例えば、自動車の坂登り又は大きなトルク出力を直ちに必要とする場合に、トルク補助が供給されるように、エンジンの起動及びエンジンへのトルク補助を行うためのエンジン起動兼補助装置が開示されている。
【０００５】
さらに、エネルギー危機及び環境保護に対する意識が高まっているなかで、現在、広汎に応用されている新型補助式複合動力システムにおいて、エンジンが惰行運転の際に停止され、自動車が起動した瞬間に点火起動される自動停止兼起動（Ｓｔｏｐ−Ｇｏ）機能が導入されている。例えば、特許文献３及び特許文献４などには、エネルギーの節約及び空気汚染の低減のために、自動車が停止した場合エンジンが惰行運転の状態においてエンジンが自動的に停止され、発進した場合にエンジンが自動的に点火起動される、自動車に用いられるためのエンジン起動及び停止装置が開示されている。さらに、エンジン又は電動機の動力を独立して使用することができる全機能式複合動力システムが発展してきており、その電動機はエンジンへの補助動力を供給することができるほか、必要に応じて電動機を単なる動力の出力状態に切り替えることができ、かつエンジンを停止させることができる。
【０００６】
従来の複合総力システムでは、トルクコンバーター又は遊星歯車系を利用して動力の連結を行うことが通常である。その中では、少数であるが、円板クラッチを利用するものもある。ただし、現在は、動力補助式の複合動力システムのみは、モータをエンジンのクランク軸に直接連結することにより、同軸でかつ同期的に回転させるようにしている。特許文献５には、動力補助式の複合動力システムが開示されている。それは、円板クラッチを油圧により制御し、すなわち、油圧シリンダーを、レバーではなく油圧ポンプにより駆動させることによりクラッチシートを操作しているため、レバーによる操作の設計に比較して、部品のコストが高く、取り付けや保守作業が困難となるのみならず、操作スピードも遅くなっている。また、油圧により円板クラッチを制御する構造の設計では、スペースを多く必要とし、その取り付け場所の変更も難しいため、製造をモジュール化する余裕がないことがあった。
【特許文献１】特開平１０−１４８１４２号公報
【特許文献２】中華民国特許公告公報第３９０９３９号明細書
【特許文献３】中華民国特許公告公報第４８７７７９号明細書
【特許文献４】実開昭５８−１４２３７８号公報
【特許文献５】米国特許第６，７２９，４２３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、前記の従来技術の種々の欠点を有効に解決することは、業界において極めて重要な課題となっている。
【０００８】
上記の従来の複合動力システムに使用されたクラッチ装置の課題を解決するに当たり、低コストでかつレバー制御を有する円板クラッチを動力連結素子とし、エネルギー消耗が小さいモータでこのレバーを駆動することにより、円板クラッチの分離又は連結の機能を発揮させることができれば、これらのクラッチ及びモータをモジュール化することができ、エンジン及び電動機等を多数の異なる機能の形態を有する複合動力システムとして組み合わせることができる。
【０００９】
そこで、上記事情を鑑み、本発明は、モジュール変更可能に組み立てられる自動車用複合動力システムを提供することを課題とする。
【００１０】
また、本発明は、部品コストを低減することができる自動車用複合動力システムを提供することを課題とする。
【００１１】
また、本発明は、部品パーツを標準化して、組み立てを容易に変更することができる自動車用複合動力システムを提供することを課題とする。
【００１２】
また、本発明は、保守を容易にできる自動車用複合動力システムを提供することを課題とする。
【００１３】
また、本発明は、エンジン動力と電動機動力との離合動作速度を向上させる自動車用複合動力システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明に係る自動車用複合動力システムは、内燃エンジンと、トランスミッションと、アクチュエータに駆動され、前記エンジンとの分離又は結合を行うためのレバー機構を有する円板クラッチと、前記エンジンと前記トランスミッションとの結合により動力の生成、発電、惰行運転のいずれかを行う少なくとも一つの電動機と、を備えている。
【００１５】
前記レバー機構は、前記アクチュエータにより駆動されるプッシュバーと、前記プッシュバーにより推進されるレバーと、前記レバーにより推進され前記円板クラッチに圧力を印加するスラストカラーと、を備えている。
【００１６】
前記の自動車用複合動力システムにおいて、電動機が、動力の生成、発電又は惰行運転のいずれかを行えるように制御するための電子制御器をさらに備えてよい。
【００１７】
前記電子制御器は更に、自動車の前進又は後退を図るように、前記電動機の正回転又は逆回転を制御する。
【００１８】
前記トランスミッションは、マニュアル・トランスミッション及びオートマティック・トランスミッションのいずれか一つである。
【００１９】
また、同じ目的を図るために、本発明の一態様として、自動車用複合動力システムが提供されており、内燃エンジンと、トランスミッションと、前記エンジンと結合され、動力の生成又は発電を行うための第１の電動機と、前記トランスミッションと結合され、動力の生成又は発電を行うための第２の電動機と、アクチュエータに駆動され、前記エンジン及び前記第１の電動機が前記第２の電動機との分離又は結合を行うためのレバー機構を有し、前記第１の電動機と前記第２の電動機との間に設置される円板クラッチと、を備えている。
【００２０】
前記第１の電動機と第２の電動機が、動力の生成、発電又は惰行運転のいずれかを行えるように制御するための電子制御器をさらに備えている。
【００２１】
前記電子制御器は更に、自動車の前進又は後退を図るように、前記第２の電動機の正回転又は逆回転を制御する。
【００２２】
前記トランスミッションは、マニュアル・トランスミッション及びオートマティック・トランスミッションのいずれか一つである。
【００２３】
前記レバー機構は、前記アクチュエータにより駆動されるプッシュバーと、前記プッシュバーにより支点をもって推進されるレバーと、前記レバーにより推進され前記円板クラッチに圧力を印加するスラストカラーと、を備えている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、アクチュエータにより制御される円板クラッチをキーコンポーネントとして構成される複合動力システムに関するものであり、アクチュエータにより円板クラッチのレバー機構を駆動制御しているため、動力源とトランスミッションとの間の連結、又はエンジンと電動機との間の異なる動力源などの連結を自動的に分離又は再結合を行うことができ、したがって、異なる機能の複合動力システムを形成することができ、さらに、モジュール化された部品により異なる形式の複合動力システムとして容易に組み合わせることができる。また、円板クラッチは、自動車工業に長く使用されてきた低コストでかつ成熟した動力離合機構であるため、本発明によれば、比較的に簡単な構造及び安価なコストで多数の機能や形式を有する複合動力システムとして組み合わせて構成することができ、省エネルギー、動力の出力の増強、操縦性の向上が図られる自動車動力特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下は、特定の具体的な実施例に基づいて本発明の実施方式を説明するものであり、この技術分野に精通した者は、本発明のその他の利点や効果を明細書に記載の内容から容易に理解することができる。本発明は、その他の異なる実施例によって実施や応用したり、明細書の各細目に記載の内容も異なる観点や応用に基づき、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で様々な変形や変更が可能であり、そうした変形や変更は本発明の特許請求の範囲に属するものである。
【００２６】
ここで、それらの図面は簡単のために本発明に係る基本構造を模式的に示し、即ちそれらの図面では本発明に係る素子のみが表示され、その表示された素子はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、その実際に実施される場合の数、形状、及びサイズ比例などは選択性の設計であり、その素子のレイアウト形態がより複雑となるのが言うまでもない。
【００２７】
図１ないし図４は、本発明に係る第１、第２、第３及び第４の具体的な実施形態を示す。図１、図２及び図４に示したのが全機能式複合動力システムであり、すなわちそのエンジン１１及び電動機１２の動力とはいずれも独立に出力してもよく、共に出力してもよい。また、図３Ａ及び図３Ｂに示したのが補助動力式複合動力システムであり、すなわち動力の出力は、エンジン１１の動力を主とするが、電動機１６の動力を補助としており、電動機１６の動力の出力は、エンジン１１の動力と組み合わせることができるが、独立に出力することができない。
【００２８】
図１に示すのは、本発明の第１の具体的な実施形態によるものであり、エンジン１１は、停止、惰行運転又は動力の出力の状態である。エンジン１１が動力の出力の状態である場合、その動力がエンジン出力軸１１１を介して出力される。電動機ローター１６３がエンジン出力軸１１１と同軸に同期的に回転されるように、このエンジン出力軸１１１は、電動機１６の電動機ローター１６３の回転軸心としても用いられる。電動機１６の電動機ステータ１６２が電動機ローター１６３の外周を囲む電動機ケース１６１内に取り付けられ、電動機ステータ１６２には電源線１６４を介して電力が伝送される。電動機１６は、電子制御器により機能を変換することができ、機械の回転動力を受けて発電する発電機となり、又は電池の電力を受けて回転動力を出力するモータとなり、又は発電もせず動力の出力もしないアイドラとなる。
【００２９】
電動機ケース１６１の一側がエンジン１１に固定され、他の一側が円板クラッチセット１３のクラッチカバー１３１に接合され、エンジン出力軸１１１の末端がはずみ車１１２の一側に連結され、はずみ車１１２の他の一側が円板クラッチ１３２に連結され、はずみ車１１２及び円板クラッチ１３２のいずれもクラッチカバー１３１で覆われている。円板クラッチ１３２は、良好な複合動力接続素子であり、その分離又は結合のスピードを精確に制御することにより、トルクの衝撃の発生を回避し、良好な作動が得られる。クラッチカバー１３１には動力位置検知器１１４が設けられ、はずみ車１１２の外縁を検知して動力位置検知信号を生成し、電動機１６を制御するのに必要な正時信号として用いられる。
【００３０】
円板クラッチ１３２は、トランスミッション１５のトランスミッション入力軸１５１の前端に接続され、円板クラッチ１３２が通常閉鎖を保持した状態となることで、すなわち円板クラッチセット１３が閉鎖状態となっていることで、エンジン１１の動力及び電動機１６の動力が、はずみ車１１２及び円板クラッチ１３２自体を介してトランスミッション入力軸１５１が伝達され、トランスミッション１５により変速された後、トランスミッション出力軸１５２及びトランスミッション出力軸１５３を介して負荷が伝達される。
【００３１】
円板クラッチセット１３とトランスミッション１５との間には他の電動機１２が設けられ、そのケースが電動機ケース１２１であり、その内部に電動機ステータ１２２が緊密に取り付けられ、電動機ステータ１２２の内に電動機ローター１２３が覆われ、この電動機ローター１２３もトランスミッション入力軸１５１に装着され、それと同軸に同期的に回転され、電源線１２４が電動機１２の電力伝送として用いられる。さらに、動力位置検知器１２５が回転軸の正時信号を検知し、電動機１２を制御するための動力位置検知信号を生成する。
【００３２】
電動機１２は、電子制御器による変換機能を使用して、機械の回転動力を受けて発電する発電機となってもよく、電池の電力を受けて回転動力を出力するモータとなってもよく、発電もせず動力も出力しないアイドラとなってもよい。電動機１２は、発電方式によってブレーキが早く効いてストップし、かつアイドリングのような操作状態に変換することができることに加えて、その慣性質量が小さいため、クラッチの接続を介さなくともトルク衝撃が大きくなることはなく、トランスミッション１５に直接接続することができることも、本発明の利点の一つである。電動機１２は、モータとして動力の出力が行われる場合、その動力がトランスミッション入力軸１５１に印加され、エンジン１１の動力と電動機１６の動力とに結合され複合動力となる。
【００３３】
円板クラッチセット１３のほか、さらにアクチュエータ１４が設けられており、このアクチュエータ１４にはプッシュバー１４２を制御するための、モータ１４０と作動機構１４１とが含まれ、このプッシュバー１４２がレバー１３３をプッシュし、レバー１３３が支点１３５を支持点とし力を拡大してスラストカラー１３４に印加し、このスラストカラー１３４が円板クラッチ１３２に圧力を直接印加する。モータ１４０による力の印加の場合、円板クラッチ１３２がスラストカラー１３４からのスラストによって円板クラッチ１３２の反作用力とスラストカラー１３４のスラストとがバランスとなるまで分離状態となっている。この場合、円板クラッチセット１３が分離の機能に切り替えられ、エンジン１１の動力及び電動機１６の動力がはずみ車１１２及び円板クラッチ１３２を介してトランスミッション入力軸１５１に伝達されることができなくなり、電動機１２の動力のみがトランスミッション入力軸１５１に伝達されトランスミッション１５に伝達されて変速の処理が行われ、モータ１４０による印加が停止した場合、レバー１３３に作用されているスラストが弱くなり、円板クラッチ１３２の回復力がレバー１３３からスラストカラー１３４に印加されるスラストより大きくなり、円板クラッチ１３２が完全に閉鎖されるまで次第に閉鎖の状態へ作動する。
【００３４】
アクチュエータ１４は、信号線１４３からの制御電力を受けて作動し、作動位置検知器１４４がプッシュバー１４２の作動位置を測定制御し、さらにスラストカラー１３４及び円板クラッチ１３２の作動位置を制御することにより、アクチュエータ１４が円板クラッチセット１３の離合状況を間接的に検知することで、アクチュエータ１４が、円板クラッチ１３２の離合動作を特定の作動力の印加とスピード緩めとの時間関数関係に基づいてスムーズに制御することができ、異なる動力の間が結合される場合に生じたトルク衝撃を回避することができる。以上の機構は、アクチュエータ１４によって円板クラッチ１３２を制御することにより、円板クラッチセット１３が分離又は閉鎖状態となっているため、機構全体のシステムが第１のモジュール化複合動力システム１Ａを形成し、しかも下記のように完全な全機能式複合動力の効果が図られる。
【００３５】
円板クラッチセット１３が分離状態となった場合、電動機１２がモータ機能によって動力を生成し、トランスミッション１５によって変速された後負荷が伝達され、単一の動力が低速低負荷の使用として自動車に供給され、この場合、エンジン１１が停止や惰行運転又は動力の出力状態であってもよい。
【００３６】
円板クラッチセット１３が分離状態となった場合、電動機１２がモータ機能を介して逆回転動力を生成して、トランスミッション１５によって変速された後負荷が伝達され、単一の動力が低速低負荷逆運転として自動車に供給され、すなわちトランスミッション１５にはバックギア機構の必要がなく、この場合、エンジン１１が停止や惰行運転又は動力の出力状態であってもよい。
【００３７】
円板クラッチセット１３が分離状態となった場合、エンジン１１が停止状態となり、電動機１６がモータの状態で動力を出力し、エンジン１１が運転し惰行運転状態又は動力の出力状態として点火起動するようにし、この場合、電動機１２がモータ状態や発電機状態又は惰行運転状態であってもよい。
【００３８】
円板クラッチセット１３が分離状態となった場合、エンジン１１の動力によって電動機１６が駆動され、電動機１６が発電機機能によって電力を生成して自動車の電池に供給し、この場合、電動機１２がモータ状態や発電機状態又は惰行運転状態であってもよい。
【００３９】
円板クラッチセット１３が分離状態となった場合、電動機１２が発電機状態となり、自動車の減速時による慣性力又はブレーキ時による自動車の残りの動力を回収し、電力を生成して自動車の電池に供給し、この場合、エンジン１１が停止や惰行運転又は動力の出力状態であってもよい。
【００４０】
円板クラッチセット１３が閉鎖状態となった場合、エンジン１１の動力が出力され、トランスミッション１５を介して変速された後負荷が伝達され、単一の動力が各種の回転スピード及び各種の負荷時の使用として自動車に供給され、この場合、電動機１２及び電動機１６のいずれも惰行運転状態となっている。
【００４１】
円板クラッチセット１３が閉鎖状態となった場合、エンジン１１の動力が出力され、この場合、電動機１２又は電動機１６のいずれか一方又は両方がモータ状態となったことで動力を出力し、２種の動力が複合された後、トランスミッション１５によって変速された後負荷が伝達され、各種の回転スピード及び各種の負荷時の使用として自動車に供給され、この場合、他の電動機は、惰行運転又はモータ状態となっている。
【００４２】
円板クラッチセット１３が閉鎖状態となった場合、エンジン１１の動力が出力され、動力がトランスミッション１５によって変速された後負荷が伝達され、各種の回転スピード及び各種の負荷時の使用としてとして自動車に供給され、この場合、電動機１２又は電動機１６のいずれか一方又は両方が発電状態となり、電力を生成して自動車の電池に供給し、この場合、他の電動機が惰行運転状態であっても発電機状態であってもよい。
【００４３】
円板クラッチセット１３が閉鎖状態となった場合、エンジン１１が惰行運転となり、この場合、電動機１２又は電動機１６のいずれか一方又は両方が発電機状態となり、自動車の減速時の慣性力又はブレーキ時による自動車及びエンジン動力の残りを回収し、電力を生成して自動車の電池に供給し、この場合、他の電動機が惰行運転状態であっても発電機状態であってもよい。
【００４４】
上記の複合動力の各種の機能によれば、本発明の動力システムが適用された自動車では、自動車の停止又は惰行運転の場合にエンジンが停止し、自動車の発進の場合には低速時に電動機１２を介して自動車が前進し、高速時にエンジン１１を介して自動車が前進し、加速時に電動機１２又は電動機１６がエンジン１１を補助するための動力を出力し、減速又はブレーキ時に電動機１２又は電動機１６が発電して動力を回収することができるため、自動車全体の省エネルギーの効果が図られ、さらに、自動車のバック運転時に電動機１２が逆回転するため、トランスミッション１５にはバックギア機構の必要がないため、コストを低減する効果が図られる。また、本発明に係るシステムでは、自動車の運行中のみならず、自動車の停止時にもエンジン１１の動力によって電動機１６が発電するようにできるため、多機能性及び使用の利便性が向上するようになる。
【００４５】
また、本発明に係る第２のモジュール化複合動力システム１Ｂを図２に示す。エンジン１１において、電動機１６が補助動力式電動機付属品であるため、それをエンジン１１の出力側にあるエンジン出力軸１１１に装着する場合は、電動機１６と同様な電動機１７を他の一端にあるエンジン出力軸背端軸１１３に装着する場合に比較して、図２に示すように、両者の機能が同一である。
【００４６】
電動機１７では、電動機ケース１７１がエンジン１１の出力側の他の一側に固定され、電動機ステータ１７２が電動機ケース１７１の内に固定されかつ電動機ローター１７３を囲んでおり、この電動機ローター１７３がエンジン出力軸背端軸１１３に装着され、エンジン出力軸背端軸１１３と同軸に同期的に回転運動し、電動機ステータ１７２が電源線１７４を介して電池電源に接続され、この電動機１７が、電子制御器による変換機能により、機械的な回転動力を受けて発電する発電機状態、電池電力を受けて回転動力を出力するモータ状態又は発電もせず動力も出力しない惰行運転状態となっている。こうした配置により、第２のモジュール化複合動力システム１Ｂが第１のモジュール化複合動力システム１Ａと同様に複合動力システムを生成して、全機能式複合動力システムとなることが可能であるが、その補助動力式の電動機すなわち電動機１７が、エンジン１１の出力側の他の一端にある開放端に装着されているため、取り付けが容易で、保守調整や放熱が良好となる。
【００４７】
本実施形態では、モジュール化の部品をシステムとして組み合わせているため、第１のモジュール化複合動力システム１Ａの電動機１２を除去すれば、補助動力式の複合動力システムとなることが可能である。図３Ａに示す第３のモジュール化複合動力システム１Ｃでは、電動機が１組少ないためコストの低減が図られるが、その複合動力の機能が減少して、動力補助式の複合動力システムとなり、その機能が以下の通りである。
【００４８】
円板クラッチセット１３が分離状態となり、エンジン１１が停止状態となった場合、電動機１６がモータ状態で動力を出力し、エンジン１１が運転して惰行運転状態又は動力の出力状態として点火起動するようにする。
【００４９】
円板クラッチセット１３が分離状態となり、エンジン１１の動力が電動機１６を駆動し、電動機１６が発電機機能の状態で電力を生成して自動車の電池に充電する。
【００５０】
円板クラッチセット１３が閉鎖状態となり、エンジン１１の動力がトランスミッション１５を介して変速された後負荷が伝達され、単一の動力が各種の回転スピードや各種の負荷時の使用として自動車に供給され、この場合、電動機１６が惰行運転状態であってよい。
【００５１】
円板クラッチセット１３が閉鎖状態となり、エンジン１１の動力がトランスミッション１５を介して変速された後負荷が伝達され、単一の動力が各種の回転スピードや各種の負荷時の使用として自動車に供給され、この場合、電動機１６が発電機機能で電力を生成して自動車の電池に充電する。
【００５２】
円板クラッチセット１３が閉鎖状態となり、電動機１６がモータ状態で動力を出力し、エンジン１１の動力を補助し、２種の動力が複合動力として結合され、トランスミッション１５を介して変速された後負荷が伝達され、各種の回転スピードや各種の負荷時の使用として、特に自動車の加速時の応用として自動車に供給される。
【００５３】
円板クラッチセット１３が閉鎖状態となった場合、電動機１６が発電機能の状態で自動車の減速時の慣性力又はブレーキ時による自動車及びエンジン動力の残りを吸収して、電力を生成して電池に充電する。
【００５４】
上記の複合動力の各種の機能によれば、本発明の動力システムが適用された自動車では、停車又は惰行運転の場合にエンジン停止し、自動車の発進の場合には低速時に電動機１６を介してエンジン１１が点火起動し、高速時にエンジン１１を介して自動車が前進し、加速時に電動機１６がエンジン１１を補助するための動力を出力し、減速又はブレーキ時に電動機１６が蓄電により動力を回収することができるため、自動車全体の省エネルギーの効果が図られる。また、本発明に係るシステムでは、自動車の運行中に発電により電池に充電することができるのみならず、自動車の停止時にもエンジン１１の動力によって電動機１６が発電して電池に充電することができるため、多機能性及び使用の利便性が向上するようになる。
【００５５】
前記のように、エンジン１１において、電動機１６が例えば補助動力式電動機付属品であるため、電動機１６をエンジン１１の出力側にあるエンジン出力軸１１１に装着する場合は、電動機１６と同様の電動機１７を他の一端にあるエンジン出力軸背端軸１１３に装着する場合と比較して、両者の機能が同一である。したがって、図３Ａに示す第３のモジュール化複合動力システム１Ｃの構造のようにしても、図３Ｂに示すように、その電動機１６をエンジンの出力側の他の一端のエンジン出力軸背端軸１１３に装着してもよく、このように形成された他のモジュール化複合動力システムも動力補助式複合動力システムであるため、ここで図示しないが、それが図２に示すエンジン１１の出力側の他の一側に装着されている電動機１７のように構成されている。このモジュール化複合動力システムは第３のモジュール化複合動力システム１Ｃと比較して、両者の機能が同一であるが、電動機１６が開放端に取り付けられているため、この電動機が容易に取り付けられ、保守調整や放熱が良好となる。
【００５６】
本発明に係るモジュール化された部品をシステムとして組み合わせているため、第１のモジュール化複合動力システム１Ａの電動機１６を除去すれば、他のタイプの全機能式複合動力システムとなり、すなわち図４に示す第４のモジュール化複合動力システム１Ｄとなり、その機能が下記の通りである。
【００５７】
円板クラッチセット１３が分離状態となった場合、電動機１２がモータ機能の状態で動力を生成して、トランスミッション１５を介して変速された後負荷が伝達され、単一の動力が低速低負荷の使用として自動車に供給され、この場合、エンジン１１が停止や惰行運転であってもよく動力の出力状態であってもよい。
【００５８】
円板クラッチセット１３が分離状態となった場合、電動機１２がモータ機能の状態でバック回転動力を生成し、トランスミッション１５により変速された後負荷が伝達され、単一の動力が低速低負荷バック運転の使用として自動車に供給され、このタイプのトランスミッション１５ではバックギア機構を省略してもよく、この場合、エンジン１１が停止や惰行運転であってもよく動力の出力状態であってもよい。
【００５９】
円板クラッチセット１３が分離状態となった場合、電動機１２が発電機状態となり、自動車の減速時の慣性力又はブレーキ時による自動車の残り動力を回収し、自動車の電池に供給する電力を生成し、この場合、エンジン１１が停止や惰行運転であってもよく動力の出力状態であってもよい。
【００６０】
円板クラッチセット１３が分離状態となった場合、電動機１２がモータの状態で動力を出力して自動車が一定のスピードに達するように駆動させ、この場合、円板クラッチセット１３が閉鎖状態となり、自動車全体の慣性力によってエンジン１１が回転し、エンジン１１が点火起動し、このタイプのエンジン１１では、起動機構（例えば起動モータ及び起動歯車セット）を省略してもよい。
【００６１】
円板クラッチセット１３が閉鎖状態となった場合、エンジン１１の動力がトランスミッション１５を介して変速された後負荷が伝達され、単一の動力が各種の回転スピードや各種の負荷時の使用として自動車に供給され、この場合、電動機１２が惰行運転状態となってもよい。
【００６２】
円板クラッチセット１３が閉鎖状態となった場合、エンジン１１が動力を出力し、電動機１２がモータ作動の状態で動力を出力し、２種の動力が複合してトランスミッション１５を介して変速された後負荷が伝達され、各種の回転スピードや各種の負荷時の使用として自動車に供給される。
【００６３】
円板クラッチセット１３が閉鎖状態となった場合、エンジン１１が動力を出力し、動力がトランスミッション１５を介して変速された後負荷が伝達され、各種の回転スピードや各種の負荷時の使用として自動車に供給され、この場合、電動機１２が発電機状態となり、自動車の電池に充電する電力を生成する。
【００６４】
円板クラッチセット１３が閉鎖状態となった場合、エンジン１１が惰行運転状態の際、電動機１２が発電機状態となり、自動車の減速時の慣性力或いはブレーキ時による自動車及びエンジン動力の残りを回収し、電力を生成して自動車の電池に充電する。
【００６５】
上記の本発明に係る各具体的な実施形態によれば、本発明のモジュール化配置により生じた各種の複合動力システムは、その構成を模式的に図５及び図６に示す。図５は、本発明に係る第３の具体的な実施形態を模式的に示した構成図であり、図６は、本発明に係る第４の具体的な実施形態を模式的に示した構成図である。
【００６６】
実際に、自動車全体の応用では、その他の部品及び制御システムに合わせて完全な複合動力車を構成してもよい。図７は、本発明に係る第３の具体的な実施形態の車内配置を模式的に示した図であり、図８は、本発明に係る第４の具体的な実施形態の車内配置を模式的に示した図である。
【００６７】
図７に示すように、本発明に係る第３の具体的な実施形態のＶ複合動力車全体の上面図であり、エンジン１１及び電動機１２、円板クラッチセット１３、アクチュエータ１４、トランスミッション１５等の部材により構成されている第３のモジュール化複合動力システム１Ｃである。この車全体システムにおいて電子回路制御システム２がエンジン１１を制御し、電動機１２及びアクチュエータ１４が、複合動力システムの全体が異なる状況において特定の機能が図られるようにしているため、車全体の制御性及び省エネルギーが良好となる。
【００６８】
本実施形態では、さらに大電力が電動機１２に供給され、電動機１２からの発電を受けて電源である主電池１８に充電する。この主電池１８は、電池制御ユニット２４によって電流及び電圧の管理を行うことにより、電池が容量の最適使用範囲及び安全な状態に制御されている。また、直流変換モジュール２５は、主電池１８からの高い電圧を一般の自動車用回路及び制御器に使用される低い電圧に変換する。また、電機制御ユニット２３、すなわちモータ制御器は、電動機１２の操作状態を制御するものであり、モータの動力の出力トルク値及び発電機の電流出力値などを含む。
【００６９】
エンジン制御ユニット２２は、アクセル位置検知器２６からの運転手によるスピードアップ又はスピードダウンの信号を受信し、エンジン１１の状態及びトルク出力回転スピード値を制御する。複合動力システムから取得された、モータローター機械正時信号を表すための動力位置検知信号、及びトランスミッションシステムから読み取られた車スピード検知信号の２種の信号は、判定データとして車全体制御ユニット２１に提供される。車全体制御ユニット２１は、ネットワークを介して電池制御ユニット２４、電機制御ユニット２３及びエンジン制御ユニット２２などのマイクロコンピュータ制御ユニットとやりとりし、複合動力制御ソフトウェアによる制御により最適な効果を生成する。本発明に係る各種の異なる配置の実施形態のモジュール化複合動力システムでは、個別の配置により最適な効果が図られるように、各種の配置に応じて制御ソフトウェアの対応パラメータを変更する必要がある。
【００７０】
図８は、本発明に係る第４の実施形態の他のタイプのＶ複合動力車全体の上面図を示しており、エンジン１１、電動機１２、円板クラッチセット１３、アクチュエータ１４、トランスミッション１５等の部材により構成されている第４のモジュール化複合動力システム１Ｄである。この車全体システムにおいて電子回路制御システム２がエンジン１１を制御し、電動機１２及びアクチュエータ１４が、複合動力システムの全体が異なる状況において特定の機能が図られるようにしているため、車全体の制御性及び省エネルギーが良好となる。
【００７１】
本実施形態では、さらに大電力が電動機１２に供給され、電動機１２からの発電を受けて電源である主電池１８に充電する。この主電池１８は、電池制御ユニット２４によって電流及び電圧の管理を行うことにより、電池が容量の最適使用範囲及び安全な状態に制御されている。また、直流変換モジュール２５は、主電池１８からの高電圧を一般の自動車用回路及び制御器に使用される低電圧に変換する。
【００７２】
また、電機制御ユニット２３、すなわちモータ制御器は、電動機１２の操作状態を制御するものであり、モータの動力の出力トルク値及び発電機の電流出力値などを含む。さらに、エンジン制御ユニット２２は、アクセル位置検知器２６からの運転手によるスピードアップ又はスピードダウンの信号を受信し、エンジン１１の状態及びトルク出力回転スピード値を制御する。複合動力システムから取得された、モータローター機械正時信号を表すための動力位置検知信号、動力位置検知信号及びトランスミッションシステムから読み取られた車スピード検知信号の３種の信号は、判定データとして車全体制御ユニット２１に提供される。車全体制御ユニット２１は、ネットワークを介して電池制御ユニット２４、電機制御ユニット２３及びエンジン制御ユニット２２などのマイクロコンピュータ制御ユニットとやりとりし、複合動力制御ソフトウェアによる制御により最適な効果を生成する。本発明に係る各種の異なる配置の実施形態のモジュール化複合動力システムでは、個別の配置のより最適な効果が図られるように、各種の配置に応じて制御ソフトウェアの対応パラメータを変更する必要がある。
【００７３】
前記のように、本発明に係る自動車用複合動力システムでは、アクチュエータにより円板クラッチのレバー機構を駆動制御しているため、動力源とトランスミッションとの間の連結、又はエンジンと電動機との間の異なる動力源などの連結を自動的に分離又は再結合を行うことができ、したがって、異なる機能の複合動力システムを形成することができ、さらに、モジュール化された部品により異なる形式の複合動力システムとして容易に組み合わせてすることができる。また、円板クラッチは、自動車工業に長く使用されてきた低コストでかつ成熟した動力離合機構であるため、本発明によれば、比較的に簡単な構造及び安価なコストで多数の機能や形式を有する複合動力システムとして組み合わせて構成することができ、省エネルギー、動力の出力の増強、操縦性の向上が図られる自動車動力特性を得ることができ、従来から存在していた課題が解決されるようになる。
【００７４】
以上、これらの実施の形態は本発明を例示する目的で示すものであり、本発明は、これらによって何ら限定されるものではない。本発明に係る実質的な技術内容は、特許請求の範囲に定義される。本発明は、この技術分野に精通した者が特許請求の範囲を逸脱しない範囲で様々な変形や変更が可能であり、そうした変形や変更は本発明の特許請求の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る第１の具体的な実施形態を模式的に示した図である。
【図２】本発明に係る第２の具体的な実施形態を模式的に示した図である。
【図３Ａ】本発明に係る第３の具体的な実施形態における一の形態を模式的に示した図である。
【図３Ｂ】本発明に係る第３の具体的な実施形態における他の形態を模式的に示した図である。
【図４】本発明に係る第４の具体的な実施形態を模式的に示した図である。
【図５】本発明に係る第３の具体的な実施形態の構成を模式的に示した図である。
【図６】本発明に係る第４の具体的な実施形態の構成を模式的に示した図である。
【図７】本発明に係る第３の具体的な実施形態の車内配置を模式的に示した図である。
【図８】本発明に係る第４の具体的な実施形態の車内配置を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００７６】
１Ａ  第１のモジュール化複合動力システム
１Ｂ  第２のモジュール化複合動力システム
１Ｃ  第３のモジュール化複合動力システム
１Ｄ  第４のモジュール化複合動力システム
２  電子回路制御システム
１１  エンジン
１２  電動機
１３  円板クラッチセット
１４  アクチュエータ
１５  トランスミッション
１６  電動機
１７  電動機
１８  主電池
２１  車全体制御ユニット
２２  エンジン制御ユニット
２３  電機制御ユニット
２４  電池制御ユニット
２５  直流変換モジュール
２６  アクセル位置検知器
１１１  エンジン出力軸
１１２  弾み車
１１３  エンジン出力軸背端軸
１１４  動力位置検知器
１２１  電動機ケース
１２２  電動機ステータ
１２３  電動機ローター
１２４  電源線
１２５  動力位置検知器
１３１  クラッチカバー
１３２  円板クラッチ
１３３  レバー
１３４  スラストカラー
１３５  支点
１４０  モータ
１４１  作動機構
１４２  プッシュバー
１４３  信号線
１４４  作動位置検知器
１５１  トランスミッション入力軸
１５２  トランスミッション出力軸
１５３  トランスミッション出力軸
１６１  電動機ケース
１６２  電動機ステータ
１６３  電動機ローター
１７１  電動機ケース
１７２  電動機ステータ
１７３  電動機ローター
１７４  電源線
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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