JP2003020970A - フライホイール・エネルギー蓄積駆動装置とその回生制動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンからの出力動力あるいは駆動輪の
制動動力を有効にフライホイールへ蓄積させる変速作用
を可能にすること。 【構成】 エンジンの経済燃費となる特性上において、
エンジンが駆動輪の要求動力以上の出力動力を、回転エ
ネルギーとしてフライホイールに間欠的に蓄積し、その
フライ・ホイールに連動の差動電動発電機と発電電動機
からなる変速機によってその回転エネルギーを駆動輪に
伝達し、あるいは駆動輪からの制動エネルギーをフライ
・ホイールに蓄積する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動輪を発電電動
機の発電作用によって制動をかけ、その発電した電力に
よって差動電動発電機にモーター作用をさせ、そのモー
ター作用によってフライホイールへその制動動力を蓄積
させる車両のフライホイール・エネルギー蓄積駆動装置
とその回生制動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリン・エンジン等のエンジンは、一
般的に図7のような性質がある。図7は、縦軸Ｔがエンジ
ンの出力トルクを示し、横軸ｎがエンジンの回転速度を
示している。

【０００３】図7における記号は下記のとおりである。 θ： エンジンにおけるスロットル開度一定あるいはエ
ンジンへの燃料供給量一定のトルク特性を示し、θｍは
燃料供給量最大時のトルク特性を示し、燃料供給量θ一
定の値が小さくなるにつれて、そのトルク特性はθａ，
θｂのような特性になる。

【０００４】λ： 単位時間ごとにおける出力動力当た
りの燃料消費率（以後、単に燃費率と呼ぶ）を示し、λ
ａは最小燃費率を示し、点線図示の燃費率一定の曲線が
λｂのようにλａの曲線から遠ざかるにしたがって燃費
率は低下してゆく。

【０００５】Ｐ： 動力一定の特性を示し、Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３の順に動力が小さくなる。 Ｅ： エンジンにおけるそれぞれの出力動力一定時（例
えばＰ１，Ｐ２あるいはＰ３ごと）においてエンジンの
燃費率が最小となる経済燃費特性を示している。

【０００６】図7の上記符号説明から理解できるよう
に、それら動力Ｐごとの最小燃費率を得るためには、エ
ンジンに下記の作用をさせればよい。

【０００７】エンジンの出力動力をＰ（例えばＰ１、Ｐ
２、Ｐ３）の大きさに設定するため、先ず運転者あるい
は制御装置は燃料供給量θを設定（例えばθａ、θｂ）
する。

【０００８】次に、それら燃料供給量θの設定ごとに、
変速機の変速比操作等によってエンジンの負荷トルクを
制御する。その制御は、それら設定した燃料供給量θと
経済燃費特性Ｅと交叉するに相当した回転速度ｎになる
ように、エンジンの負荷トルクを制御すればよい。

【０００９】特に、エンジンを最小燃費率λａとなるよ
うに作動させるためには、燃料供給量をθａ一定に設定
しておき、エンジンへの負荷トルクをＴａに相当する値
に調節して、エンジンの回転速度がｎａとなるように作
動させればよい。

【００１０】そのようなことより、従来の電池自動車に
おいて、その電池自動車における電池への電力補充用と
して、エンジン直結の発電機をその車両に搭載しておく
方式がある。その場合、その発電機が発電する発電レベ
ルは、エンジンにおける作動が上記の燃費率最小の作動
点λａにおいて常に作動するように、設定するものであ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来における電気
自動車の機構は、エンジンからの出力動力を全て電気的
エネルギーに一旦、置換し、その電力を電動機によって
再び、機械的動力に変換して駆動輪を駆動している。

【００１２】このエンジンの出力動力を電力に変換し、
その電力を電池に蓄積し、更に、その電力を機械的動力
に変換する動力形態の変換には、その変換ごとに動力損
失を伴う。その場合、その動力形態の変換は、エンジン
から出力した全動力について行っている。したがって、
上記従来の方式は、エンジン自体の作動は燃費率を最良
にしても、その動力伝達の効率が良くない。

【００１３】本発明の目的は、動力伝達効率の良い機械
的な駆動系を介して、エンジンの出力動力を間欠的にフ
ライホイールへ蓄積しておき、その蓄積したエネルギー
を動力分割型変速機を介して出力軸へ放出するフライホ
イール・エネルギー蓄積駆動装置とその回生制動方法を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１のクラッチ（Ｃ4）
を介してエンジン１に連動するフライホイール（3ｃ）
は外径ローター（３ｂ）に連動し、その外径ローターと
内径ローター（３ａ）は互に相対回転をすることによっ
て電動機或いは発電機の作用をする差動電動発電機
（３）を形成している。

【００１５】前記内径ローターは、第２のクラッチを介
して前期エンジンの駆動軸（１ａ）あるいは前後いずれ
かの駆動輪に連動の出力軸（4ａ）へ、あるいはその駆
動軸とその出力軸の両者に連動し、それら駆動輪のうち
のいずれかに発電電動機（４）を連動させている。

【００１６】このフライホイール・エネルギー蓄積駆動
装置を使用することによって、下記のような駆動をする
ことが出来る。エンジンが負荷を駆動する場合につい
て、エンジンへの任意の一定の燃料供給量（θ）ごとに
エンジンの燃費率が最良となるエンジンの特定した回転
速度を求め、そのデータを制御装置に記憶させておく。

【００１７】フライホイールの回転速度が所定の下限の
回転速度以下にあって、エンジンによりそのフライホイ
ールを増速させる場合は、第１のクラッチを係合させエ
ンジンにおける燃料供給量（θ）を増大させることによ
ってエンジンの回転速度を増大させてゆく。

【００１８】その燃料供給量を増大させてゆく速度は、
その燃料供給量の増大につれてそのエンジンの回転速度
が前記特定の回転速度に一致する速度をもってその燃料
供給量を増大させてゆく。

【００１９】エンジンの駆動によってフライホイールの
回転速度が所定の上限の回転速度に達したとき、クラッ
チを切り離し且つエンジン１への燃料供給を停止してそ
のフライホイールの増速を停止させる。その増速によっ
てフライホイールへ蓄積した回転エネルギーによって出
力軸を駆動するときは、差動電動発電機（以降、単に差
動Ｇ／Ｍと呼ぶ）の発電作用によって外径ローターが内
径ローターに駆動トルクを生じさせ、その駆動トルクが
第２のクラッチを介して出力軸を駆動する。

【００２０】その際において、その差動Ｇ／Ｍにおいて
発電した電力は、原則として、全て駆動輪に連動の発電
電動機（以降、単にＭ／Ｇと呼ぶ）へ供給して、Ｍ／Ｇ
にモーター作用をさせる。

【００２１】又、上記駆動に対して、その車両の駆動輪
に制動をかけるときは、下記の操作を可能とする。第２
のクラッチによって、内径ローターを出力軸に連動さ
せ、第１のクラッチが切り離れている状態において、Ｍ
／Ｇに発電作用をさせて前記駆動輪に制動をかけ、その
Ｍ／Ｇが発電した電力によって差動Ｇ／Ｍにモーター作
用をさせ、そのことによって、外径ローター３ｂの回転
速度を増大させ、その結果、フライホイールの回転速度
が上昇する。すなわち、上記駆動輪の制動エネルギーが
フライホイールに蓄積する。

【００２２】又、長い下り坂での長時間ブレーキを必要
とする場合は下記のような制動を可能とする。第２のク
ラッチによって、出力軸を内径ローターとエンジンの駆
動軸に連動し、駆動輪における走行動力が出力軸、第２
のクラッチおよび駆動軸を介してエンジンを駆動し、そ
の駆動は主としてエンジンブレーキによって吸収する。

【００２３】又、その場合において、フライホイールの
回転速度が所定の回転速度以下である場合は、Ｍ／Ｇに
発電作用をさせ、その発電した電力によって差動Ｇ／Ｍ
にモーター作用をさせ、そのことによってフライホイー
ルにおける回転速度を増速して、回生エネルギーをフラ
イ・ホイールに回収する。

【００２４】

【発明の実施の形態】

【実施例】図１は、本発明におけるフライホイール・エ
ネルギー蓄積駆動装置のシステム図である。図１におい
て、エンジン１からの駆動軸１ａは、プラネタリー歯車
式の増速機2のキャリヤー2ａに連動している。増速機2
において、キャリヤー2ａに軸支している遊星歯車2ｂ
は、太陽歯車2ｅの外周に噛み合い且つリング歯車2ｃの
内周に噛み合っている。キャリヤー2ａにはブレーキＣ
１を設け、太陽歯車2ｅは駆動軸2ｄに連動している。

【００２５】駆動軸2ｄは、第１のクラッチである一方
向クラッチＣ４を介して、フライホイール３ｃに連動
し，フライホイール３ｃにはフライホイールの役目も有
する外径ローター３ｂが固着している。このフライホイ
ール３ｃと外径ローター３ｂは連動関係にあればよい。

【００２６】外径ローター３ｂと内径ローター３ａは、
相互に相対回転することによってモーター作用あるいは
発電作用をする差動電動発電機3（以降、単にＭ／Ｇ3と
呼ぶ）となっている。このＭ／Ｇ3は、いわゆるクラッ
チ・モーターと同じものである。内径ローター３ａの駆
動軸３ｄに設けた３ｅは、配線３ｆを介してＭ／Ｇ４へ
の電力授受を行うスリップ・リングである。

【００２７】駆動軸３ｄには、駆動軸1ａへ選択的に連
動させるクラッチＣ２と、駆動軸４ａへ選択的に連動さ
せるクラッチＣ３を設けている。クラッチC2とクラッチ
C3とによって第２のクラッチを形成している。

【００２８】駆動軸軸４ａは、発電電動機4（以降、単
にＧ／Ｍ４と呼ぶ）を介して駆動輪に連動した出力軸４
ｂに連動している。なお、駆動軸４ａと出力軸４ｂは一
体であって、Ｇ／Ｍ４は歯車を介して出力軸４ｂと連動
する関係であってもよい。又、その歯車を介しての出力
軸４ｂとＧ／Ｍ４の連動は、歯車列を切りかえる有段歯
車変速機、あるいは無段変速機を介した連動であっても
よい。又、エンジン１は、上述した図7と同様の特性を
有している。

【００２９】以下、図7の特性と図4および5の特性を使
用しながら、図1における作用を説明する。 エンジン１の始動； 運転者がエンジン・キーを差し込
む等、運転者の運転開始の意志を検出器が確認すると、
ブレーキＣ１およびクラッチＣ２を係合し、クラッチＣ
３を開放する。すなわち、この状態は、ブレーキＣ１の
係合によって駆動軸１ａが拘束状態になり、且つ内径ロ
ーター３ａも駆動軸３ｄおよびクラッチＣ２を介して駆
動軸１ａと共に拘束状態になっている。

【００３０】この状態において、運転者がエンジン・キ
ーをオン（ｏｎ）にすると、図示していない制御装置
は、電池（図示せず）からの電力によってＭ／Ｇ３にモ
ーター作用をさせ、外径ローター３ｂを矢印ａと同方向
へ始動する。その始動による外径ローター３ｂの駆動
は、外径ローター３ｂが所定の回転速度Ｎｉに達する
迄、駆動する。その所定の回転速度Ｎｉとは、ブレーキ
Ｃ１を開放してエンジン１がアイドリング回転速度状態
で駆動軸２ｄを駆動していると仮定した状態の、その状
態における駆動軸２ｄの回転速度を少し上回った回転速
度を言う。

【００３１】外径ローター３ｂおよびフライホイール３
ｃの回転速度が上記所定の回転速度Ｎｉに達した後、制
御装置は、ブレーキＣ１を開放し、クラッチＣ２は係合
したままＭ／Ｇ３に発電作用をさせる。

【００３２】そのことによって、フライホイール３ｃに
連動した外径ローター３ｂの慣性モーメントが、その発
電作用によって内径ローター３ａを矢印ａ方向に駆動す
る。その駆動は、駆動軸３ｄ、クラッチＣ２および駆動
軸１ａを介してエンジン１を始動する。

【００３３】エンジン１のその始動によって、駆動軸１
ａはキャリヤー２ａを駆動し、そのキャリヤー２ａの駆
動によって、遊星歯車２ｂはリング歯車２ｃの内径を回
転しながら太陽歯車２ｅの回転速度を駆動軸１ａにおけ
るアイドリング回転速度Ｎｅｏのｉ倍に増速する。

【００３４】この場合において、上記のように、フライ
ホイール３ｃが所定の回転速度Ｎｉに達して後、エンジ
ン１を始動させ、その始動後のフライホイール３ｃの回
転速度も、上記エンジン・アイドリング回転速度Ｎｅｏ
のｉ倍より幾分、高い回転速度を維持する関係になって
いる。

【００３５】又、一方向クラッチＣ４は、駆動軸２ｄが
フライホイール３ｃより矢印ａ方向へより早く回転しよ
うとする状態において、駆動軸２ｄがフライホイール３
ｃを駆動し、その逆の状態では、フライホイール３ｃが
矢印ａ方向に自由回転する関係になっている。

【００３６】すなわち、このエンジン１のアイドリング
状態では、駆動軸２ｄがフライホイール３ｃより幾分、
低い回転速度となっていて、駆動軸２ｄに対してフライ
・ホイール３ｃは自由回転の状態にある。

【００３７】なお、この間に運転者がアクセル・ペダル
を踏み込んだ場合は、電池からの電力によってＧ／Ｍ４
にモーター作用をさせ、車両を発進させる。

【００３８】ここまでのエンジン１の始動は、図２の機
構によって行ってもよい。図２において図１と異なって
いる部分は、図１におけるブレーキＣ１を省略し、代わ
りに、太陽歯車２ｅの駆動軸２ｄへ一方向クラッチＣｆ
を設けたことにある。その他の機構は、図2、図1共に同
じである。又、一方向クラッチＣｆは、駆動軸２ｄが矢
印ａ方向に回転するとき自由回転し、その逆方向に回転
しようとするとき駆動軸２ｄの回転をケーシングが拘束
する機構となっている。

【００３９】図２の機構において、車両が発進する前
は、クラッチＣ２が係合し、クラッチＣ３が開放状態に
なっている。この状態において、図1における場合と同
様、運転者がエンジン・キーをオンにすると、制御装置
は、外径ローター３ｂが矢印ａ方向へ回転するようにＭ
／Ｇ３にモーター作用をさせる。

【００４０】Ｍ／Ｇ３が上記モーター作用をすると、外
径ローター3ｂは、内径ローター３ａに矢印ａと逆方向
に反力トルクを与えながら、矢印ａ方向へ回転する。こ
の状態において、内径ローター３ａに生じているその反
力トルクは、駆動軸３ｄ、クラッチＣ２、駆動軸１ａ、
キャリヤー２ａ、遊星歯車２ｂおよび太陽歯車２ｅを介
して駆動軸２ｄを矢印ａと反対方向へ回転させようとす
る。

【００４１】しかし、一方向クラッチＣｆがその回転を
阻止するから、結局、内径ローター3ａは、このＭ／Ｇ
３のモーター作用時において回転拘束の状態にあり、図
１における場合と同様に、フライホイール３ｃを所定の
回転速度Ｎｉまで駆動できることになる。

【００４２】フライホイール３ｃがこの所定の回転速度
Ｎｉになった時点において、Ｍ／Ｇ３に発電作用をさせ
ると、フライホイール３ｃの慣性モーメントが外径ロー
ター３ｂを駆動し、その発電作用によって内径ローター
３ａが外径ローター３ｂと同一方向に回転する。

【００４３】その内径ローター３ａの回転は、駆動軸３
ｄ、クラッチＣ２および駆動軸１ａを介してエンジン１
を始動する。この場合、その回転によって駆動軸２ｄも
矢印ａの方向に回転するが、一方向クラッチＣｆは上記
のように、駆動軸２ｄが矢印ａ方向へ回転する状態で自
由回転を可能にする。したがって、エンジン１の始動
は、図1の場合と同じになる。

【００４４】なお、上記エンジン１の始動の間に、運転
者がアクセル・ペダルを踏み込んだ場合は、アクセル・ペ
ダルの踏み込みの大きさに応じて、Ｇ／Ｍ４にモーター
作用をさせ、自動車が発進出来ることは図1の場合と同
じである。

【００４５】又、上記エンジン１の始動は、図３の機構
によって行うことも出きる。図３が図１と異なる部分
は、図１におけるブレーキＣ１を省略し、代わって、図
１において常時固定していたリング歯車２ｃを選択的に
固定あるいは自由回転させるブレーキＣｏを設け、且つ
駆動軸１ａから歯車１ｂ、１ｃおよびクラッチ１ｄを介
してエンジン始動用の電動機１Ａを設けている点にあ
る。その他の部分は、図３、図１共に同じである。な
お、１Ｂは補機である。

【００４６】図３の車両が未だ停止しており、エンジン
１が未だ始動前においては、ブレーキＣｏ、クラッチＣ
３を開放し、クラッチＣ２および１ｄを係合しておき、
運転者のエンジン・キーをオンすることによって、電動
機１Ａにモーター作用をさせる。その結果、電動機１Ａ
はクラッチ1ｄ、歯車１ｃおよび１ｂを介してエンジン
１を始動させる。

【００４７】エンジン１の始動によって駆動軸１ａが回
転すると、キャリヤー２ａも回転するが、この状態にお
いて、ブレーキＣｏは開放しているので、リング歯車２
ｃは空回りして、駆動軸１ａの駆動力は太陽歯車２ｅに
伝達しない。

【００４８】このエンジン１の始動が完了すると、制御
装置はＭ／Ｇ３に発電作用をさせる。すなわち、エンジ
ン１が駆動軸１ａ、クラッチＣ２および駆動軸３ｄを介
して内径ローター３ａを矢印ａ方向に回転させている状
態において、Ｍ／Ｇ３に発電作用をさせると、内径ロー
ター３ａと外径ローター３ｂとの間に生じているトルク
によって外径ローター３ｂおよびフライホイール３ｃが
内径ローター３ａと同じ回転方向に加速されてゆく。

【００４９】その加速によって、外径ローター３ｂが上
述における所定の回転速度Ｎｉに達した状態において、
エンジン１の回転速度を低下させる。その低下は、ブレ
ーキＣｏを係合していると仮定した場合に、駆動軸２ｄ
の回転速度が上記所定の回転速度Ｎｉに達したと想定さ
れるエンジン１の回転速度まで低下させる。すなわち、
ブレーキＣｏを係合した状態の増速機２の増速比をｉと
し、エンジン１の回転速度をＮｅとすると、その低下さ
せたエンジン１の回転速度ＮｅはＮｅ＝Ｎｉ／ｉの関係
にある。

【００５０】上記状態に達したとき、すなわち、駆動軸
２ｄの回転速度とフライホイール３ｃの回転速度が同期
している状態において、ブレーキＣｏを係合する。この
状態に達する迄の間は、制御装置が制御しているが、上
述の図１および２におけるように、エンジン１を始動し
且つフライホイール３ｃが所定の回転速度に達する迄の
間に、運転者がその車両を発進指示したときは、制御装
置が電池の電力を使用してＧ／Ｍ４にモーター作用を行
なわせて車両を発進することが出来る。

【００５１】以上の図１、図２あるいは図３の方法によ
って、エンジン１の始動とフライホイール３ｃの態勢が
完了すると、制御装置は下記の制御を行い、その説明は
図１を中心に行う。

【００５２】エネルギー蓄積作用； 図１において、ブ
レーキＣ１およびクラッチＣ２を開放し、クラッチＣ３
を係合する。この状態から、エンジン１における燃料供
給量θを、図4のθｏの値に増大させてゆく。

【００５３】ここで、図4は、図7における経済燃費特性
Ｅのみを拡大図示したものであって、図4におけるｉ点
は、上記のようにエンジン１がアイドリング状態になっ
ている作動点を示している。

【００５４】このように、エンジン１のアイドリングｉ
の状態から、エンジン１への燃料供給量θを燃料供給量
θｏへ増大してゆくと、エンジン１の出力は、駆動軸1
ａ,キャリヤー２ａ、遊星歯車２ｂ、太陽歯車２ｅ、駆
動軸２ｄおよび一方向クラッチＣ４を介して、フライホ
イール３ｃを回転加速させてゆく。

【００５５】ここで、大切なことは、図４におけるｉ点
からｐｏ点に至る間の燃料供給量の増大させて行く速度
が、エンジン１の作動がｐｏ点に向けて作動する制御を
することである。

【００５６】また、上記所定の燃料供給量θｏにおける
作動点ｐｏは、該θｏと経済燃費特性Ｅとの交点ｄにお
けるエンジン１の回転速度ｎｄより僅かに低回転速度と
なるｐｏである。

【００５７】更に、このｉ点からｐｏ点に至る制御は、
以下に説明する図4における経済燃費特性Ｅ上でのｄ点
からｂ点への作動と同じ制御になるから、そのｉ点から
ｐｏ点に至る制御は、以下、そのｄ点からｂ点への作動
説明によって代表して行なう。

【００５８】駆動軸２ｄの回転速度はエンジン１におけ
る駆動軸１ａの回転が増速機２を介して増速した値とな
っており、ここで駆動軸２ｄに生ずる駆動トルクをＴｆ
とする。

【００５９】駆動軸２ｄにおける駆動トルクＴｆが一方
向クラッチＣ４を介してフライホイール３ｃを加速して
ゆく場合、その駆動トルクＴｆとフライホイール３ｃの
角加速度ｄω／ｄｔとの関係は、公知のように、 Ｔｆ＝Ｉ×ｄω／ｄｔ （１） である。

【００６０】なお、（１）式におけるＩは、外径ロータ
ー３ｂを含めたフライ・ホイール３ｃの慣性モーメント
であり、ωはフライホイール３ｃの角速度である。又、
上記駆動軸２ｄにおけるトルクＴｆとエンジン１の出力
トルクＴとの関係は、増速機2の増速比ｉの関係から Ｔｆ＝Ｔ／ｉ （２） の一定の関係にある。

【００６１】すなわち、エンジン１の出力トルクＴがフ
ライホイール３を加速して行く関係は、（１）式および
（２）式より、 ｄω／ｄｔ＝Ｔ／（Ｉ×ｉ） （３） となる。

【００６２】今、エンジン１が図4におけるｐｏ点とな
っている微小の時間を考える。この状態において、駆動
軸２ｄにおける駆動トルクＴｆは、（１）式の関係によ
ってフライホイール３ｃを加速してゆく。この微小の時
間内において、エンジン１への燃料供給量は未だθｏ一
定になっていると考えることができる。

【００６３】したがって、この微小時間において、エン
ジン１は燃料供給量θｏ一定の特性線上を作動しなが
ら、エンジン１は、（３）式に随ってフライホイール３
ｃを加速してゆく。その際におけるエンジン１の作動
は、作動点ｐｏから図4の燃料供給量θｏ一定線上に沿
って、経済燃費特性Ｅ上のｄ点を通過しようとする。そ
のｄ点を通過した直後の作動点ｐ1を検出したことによ
って、制御装置は、エンジン１への燃料供給量を今まで
のθｏからθ１へ増大させる。

【００６４】ここで、その燃料供給量をθｏからθ１へ
増大させる作用は、ステップ状に増大したと仮定する。
そのθｏからθ１へ燃料供給量を増大させたとき、エン
ジン１の慣性モーメントとフライホイール３ｃの慣性モ
ーメントが存在するため、その瞬間において、エンジン
１の回転速度ｎは変化せず、エンジン１の出力トルクの
みがｐ２点へ上昇する。

【００６５】そのため、θｏからθ１へ燃料供給量を増
大させた瞬間（あるいは瞬間に近い時間に）、エンジン
１の作動点は、ｐ１からｐ２へ変化する。このことによ
って、エンジン１は、その増大したトルクとなった新た
な燃料供給量θ１一定の特性に沿って、（３）式に随っ
て、フライホイール３ｃを加速してゆく。

【００６６】その結果、同様に、エンジン１の作動は、
作動点ｐ２から図4の燃料供給量θ１一定線上に沿っ
て、経済燃費特性Ｅ上のｃ点を通過しようとする。制御
装置は、そのｃ点を通過した直後の作動点ｐ３を検出す
ることによって、エンジン１への燃料供給量を今までの
θ１からθ２へ増大させる。

【００６７】同様に、そのθ１からθ２へ燃料供給量を
増大させたとき、エンジン１の慣性モーメントとフライ
ホイール３の慣性モーメントが存在していることによっ
て、その瞬間も、エンジン１の回転速度ｎは変化せず、
そのθ１からθ２へ燃料供給量を増大させた瞬間、エン
ジン１の作動点は、ｐ３からｐ４へ変化する。

【００６８】このようにｐｏ，ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ
４，ｐ５…と作動するように、燃料供給量θをθｏ，θ
１，θ２…と制御してゆけば、エンジン１は、経済燃費
特性Ｅに沿って変化しながらフライホイール３ｃを加速
してゆく。このように、図4におけるｉ点からｐｏ点に
至るエンジン１の作動も同様に行えばよい。

【００６９】この経済燃費特性Ｅに沿ってエンジン１を
増速させてゆく制御において、その制御の応答性が粗雑
になると、下記の問題がある。燃料供給量θを、例え
ば、図4におけるθｏからθ１に増大させる場合、その
増大量が大き過ぎると、その瞬間におけるｐ２点とｃ点
との偏差が大きくなり過ぎ、エンジン１の作動が経済燃
費特性Ｅとかけ離れて作動する時間帯が長くなる。

【００７０】又、その燃料供給量θ１上において、エン
ジン１の作動がｃ点を通過したことを検出したことによ
って、続いて燃料供給量をθ２に増大させることが遅く
なると、ｃ点とｐ3点との偏差が大きくなり過ぎ、エン
ジン１の作動が経済燃費特性Ｅとかけ離れて作動する時
間帯を長くしてしまう。

【００７１】このことは、制御装置が下記の制御を行え
ばよいことになる。制御装置がエンジン１への燃料供給
量θを増大させてゆく速度は、その燃料供給量θの増大
につれてエンジン１の回転速度ｎが、その燃料供給量θ
ごとの「特定の回転速度」に一致してゆく速度をもって
その燃料供給量θを増大させてゆけば良いことになる。

【００７２】上記の場合における「特定の回転速度」
は、図7において、燃料供給量θごとにエンジン１の作
動が経済燃費特性Ｅと交叉する回転速度ｎに相当してい
る。これを更に具体的に説明すると、燃料供給量θを増
大させてゆく過程における現時点の燃料供給量がθ１で
あるとすると、上記「特定の回転速度」は、経済燃費特
性Ｅとその燃料供給量θ１との交点ｃとなるエンジン1
の回転速度ｎｃ（図４）に相当している。

【００７３】以上のように、フライホイール３ｃの加速
において、上記のようにエンジン１が経済燃費特性Ｅに
沿ってその回転速度を上昇させてゆく上限は、図7にお
けるａ点乃至は、その経済燃費特性Ｅ上であって、図7
のａ点における回転速度ｎａより高い所定の上限の回転
速度までとする。ここで、その所定の上限の回転速度に
おけるエンジン１の作動点は、エンジン１の燃費率が所
定の良好な範囲内にあるものとする。

【００７４】又、この場合において、上記所定の上限の
回転速度は、現在走行中の車速に比例して高くなるもの
であってもよい。要は、上記所定の上限の回転速度を、
駆動輪の走行に必要な現在の動力レベルより高い動力レ
ベルに設定することである。例えば、車両が現在走行し
ている動力レベルが図7におけるＰ３の動力レベルであ
ったとすると、上記所定の上限の回転速度は、図7にお
ける動力レベルＰ３よりも高い動力レベルＰ２あるいは
Ｐ１のレベルに設定すればよい。

【００７５】このことは下記のことを意味している。従
来におけるエンジン１の使用方法は、通常の変速機を使
用した動力伝達の場合、エンジン１の出力動力レベルと
車両の走行に必要な動力レベルが、平衡して等しい値で
あった。

【００７６】このことに対して、上記のように経済燃費
特性Ｅ上において、車両の現在の走行に必要な動力レベ
ルより高い動力レベルにエンジン１を作動させること
は、図7において説明したように、更にエンジン１の燃
費率の良い作動域を利用して車両を走行できることにな
る。

【００７７】このように、フライホイール３ｃを所定の
上限の回転速度まで増速させた時点において、制御装置
は、エンジン１の作動を停止させ、あるいはアイドリン
グ状態に設定する。その結果、一方向クラッチＣ４の存
在によって、駆動軸２ｄとフライホイール３ｃとの駆動
関係は自然に切れる。

【００７８】なお、この第１のクラッチである一方向ク
ラッチＣ４は、制御装置が、駆動軸２ｄのフライホイー
ル３ｃを駆動開始する時点において、その第１のクラッ
チを係合し、エンジン１の回転速度を停止あるいはアイ
ドリングに設定する時点においてその第１のクラッチを
開放する通常のクラッチであってもよい。

【００７９】又、上記エンジン１の制御において、各燃
料供給量θごとに、エンジン１の回転速度がその燃料供
給量θと経済燃費特性Ｅとの交点となる特定の回転速度
ｎｓを通過した（あるいは達した）ことの検出は、図5
のデータを使用して行えばよい。

【００８０】すなわち、図5のように、エンジン１にお
ける上記特定の回転速度ｎｓとエンジン１への燃料供給
量θとの関係曲線を図4から求め、これを制御装置内に
データとして記録しておき、制御装置は、各燃料供給量
θごとに、エンジン１における実の回転速度とそのデー
タにおけるエンジン１の上記特定の回転速度ｎｓとの偏
差が零になる制御を行えばよい。

【００８１】このようにフライホイール３ｃを加速させ
て行く間、制御装置は、運転者がアクセル・ペダルを操
作する信号とは無関係にエンジン１を制御する。又、上
記エンジン１によってフライホイール３ｃに回転エネル
ギーを蓄積した後、下記の車両走行にその回転エネルギ
ーを使用してゆくことによって、フライホイール３ｃの
回転速度が内径ローター３ａの回転速度近くまで低下し
た場合、エンジン１は、図４を使用した上記のフライホ
イール３ｃの増速を繰り返す。

【００８２】その場合にあって、エンジン１がそのフラ
イホイール３ｃの増速を開始する際、エンジン１が停止
状態になっている場合は、フライホイール３ｃが有する
慣性モーメントによってＭ／Ｇ３に発電作用をさせ、そ
の発電作用において内径ローター３ａに生ずるトルクに
よってエンジン１を始動させればよい。

【００８３】すなわち、図１あるいは図2において、ク
ラッチＣ３を開放し、クラッチＣ２を係合し、上記発電
作用を生じさせると、内径ローター３ａに生じたトルク
が駆動軸３ｄ、クラッチＣ２および駆動軸１ａを介して
エンジン１を始動することになる。

【００８４】又、図３の機構においては、エンジン１を
始動する専用の電動機１Ａが存在するから、クラッチ１
ｄを係合し、歯車１ｃおよび１ｂを介して電動機１Ａが
そのエンジン１の始動を可能にしている。

【００８５】上記エンジン１側への制御装置による制御
に対して、運転者がアクセル・ペダルを操作することに
よる出力軸４ｂの側への制御は、制御装置が下記の制御
を行う。

【００８６】アクセル・ペダルからの信号は、出力軸４
ｂに出力するトルクあるいは出力軸４ｂの回転速度の指
示となっている。この場合において、アクセル・ペダル
が出力軸４ｂの駆動トルクを増減する指示は、出力軸４
ｂの駆動動力レベルを現在の走行状態から増減させるこ
とであり、又、アクセル・ペダルが出力軸４ｂの回転速
度を増減する指示も、出力軸４ｂの駆動動力レベルを現
在の走行状態から増減させることである。

【００８７】したがって、以降の説明においては、アク
セル・ペダルが出力軸４ｂに、駆動トルクを増減させる
指示の場合と、回転速度を増減させる指示の場合の両者
を含め、これをアクセル・ペダルが出力軸４ｂへ動力レ
ベルの増減をさせる指示する表現によって代表させる。

【００８８】車両の前進運転； 図１の駆動装置を使用
して車両を前進させる場合は、ブレーキＣ１およびクラ
ッチＣ２を開放状態にし、且つクラッチＣ３を係合す
る。この状態において、運転者がアクセル・ペダルを踏
み込んで目標の上記動力レベルを指示すると、Ｍ／Ｇ３
に発電作用をさせ、その発電作用によって生じた電力に
よってＧ／Ｍ４にモーター作用をさせる。

【００８９】なお、上記エネルギー蓄積作用時におい
て、運転者がアクセル・ペダルを踏み込んで車両を前進
させる指示を出した場合は、電池の電力によってＧ／Ｍ
４にモーター作用をさせ発進する。

【００９０】ここで、Ｍ／Ｇ３が発電をするに要する機
械的な動力Ｐｄは、下記のようになる。すなわち、フラ
イホイール３ｃに連動の外径ローター３ｂがその慣性モ
ーメントによって駆動するＭ／Ｇ３の発電作用は、その
発電に伴って、内径ローター３ａにフライホイール３ｃ
の回転方向と同じ方向へ機械的なトルクＴ３を生じさせ
る。

【００９１】そして、外径ローター３ｂの角速度をωｆ
および内径ローター３ａの角速度をωｏとすると、その
発電に要するＭ／Ｇ３の機械的動力Ｐｄは、 Ｐｄ＝Ｔ３×（ωｆ−ωｏ） （４） である。（４）式の動力ＰｄによってＭ／Ｇ３が発電し
た電力は、スリップ・リング３ｅ、配線３ｆおよび制御
装置を介してＧ／Ｍ４に送電する。

【００９２】その送電によってＧ／Ｍ４がモーター作用
によって出力軸４ｂへ出力するトルクをＴ４とすると、
Ｇ／Ｍ４が出力軸４ｂへ出力する動力Ｐｍは Ｐｍ＝Ｔ4×ωｏ （5） である。

【００９３】ここで、Ｍ／Ｇ３の発電からＧ／Ｍ４のモ
ーター作用までの間の動力伝達効率をηｅとすると、 Ｐｄ×ηｅ＝Ｐｍ （６） であるから、（４）、（５）および（6）式から Ｔ３×（ωｆ−ωｏ）×ηｅ＝Ｔ４×ωｏ （7） となる。

【００９４】又、上記内径ローター３ａに生ずるトルク
Ｔ３とＧ／Ｍ４の出力トルクＴ４との和が出力軸４ｂに
出力するトルクＴｏであるから、 Ｔｏ＝Ｔ３＋Ｔ４ （8） の関係がある。

【００９５】上記（7）および（8）式から Ｔ３＝｛Ｔｏ−（１−ηｅ）｝ｅ／ηｅ （9） を得る。なお、（9）式において ｅ＝ωｏ／ωｆ である。

【００９６】簡単のため、ηｅを１．0と仮定すると、
（９）式は、 Ｔ３＝Ｔｏ×ωｏ／ωｆ （10） の関係を得る。

【００９７】ここで、Ｔｏはアクセル・ペダルからの要
求トルクでもある。又、アクセル・ペダルからの要求が
要求動力である場合は、（10）式におけるＴｏ×ωｏの
項がその要求動力となる。

【００９８】結局、制御装置がＭ／Ｇ３に発電作用をさ
せる制御は、Ｍ／Ｇ３に（9）式のトルクＴ３を生じさ
せるように制御すればよいことになる。

【００９９】なお、上記各動力の関係式は、説明の便宜
上、機械的な動力伝達経路の動力伝達効率を100％とし
ているが、実際には、その機械的な動力伝達経路におい
ても動力伝達効率を考慮することが望ましい。

【０１００】又、上記の場合において、上述の説明にお
けるようにエンジン１の始動等に使用する電池の充電量
が所定のレベル以下である状態においては、上記（4）
式の動力Ｐｄを電池の充電に充当する分、上乗せして発
電する。

【０１０１】又、上記場合は、Ｍ／Ｇ３において発電し
た電力の全てをＧ／Ｍ４へ供給することを原則としてい
るが、急加速等の特別な場合は、Ｍ／Ｇ３での発電動力
に電池からの必要な電力を加算してＧ／Ｍ４にモーター
作用をさせてもよい。

【０１０２】回生制動； 回生制動は、上記前進駆動走
行の場合と同じに、図１の場合は、ブレーキＣ１とクラ
ッチＣ２を開放し、クラッチＣ３を係合したまま、Ｇ／
Ｍ４に発電作用をさせる。この発電作用によって、出力
軸４ｂが駆動輪にブレーキ・トルクをかけその車両の制
動が可能になる。そのＧ／Ｍ４によって発電した電力
は、原則として全てＭ／Ｇ３のモーター作用に使用す
る。

【０１０３】そのモーター作用は、制御装置によって、
Ｇ／Ｍ４が発電した電力を配線３ｆからスリップ・リン
グ３ｅを介してＭ／Ｇ３に供給し、そのことによって外
径ローター３ｂには矢印ａ方向の駆動トルクが生じて外
径ローター３ｂおよびフライホイール３ｃを増速する。
他方、そのモーター作用において外径ローター３ｂに生
じたトルクに対する反力トルクも内径ローター３ａ、駆
動軸３ｄ、クラッチＣ３、駆動軸４ａ、Ｇ／Ｍ４および
出力軸４ｂを介して駆動輪に制動力をかける。

【０１０４】これは、図２および図３における回生制動
の場合も実質同じである。すなわち、図２および図３に
おいて、クラッチＣ２を開放し、クラッチＣ３を係合す
れば、図２および図３の場合共に、上記図１における場
合と同じ回生制動の態勢になるからである。

【０１０５】エンジン・ブレーキ； 長い下り坂におけ
るエンジン・ブレーキは下記の作用になる。図１におい
ては、ブレーキＣ１を開放し、クラッチＣ２およびＣ３
を係合する。その状態において、エンジン１への燃料噴
射を停止し且つエンジン１のスロットル弁を閉じる程度
を調節しながらエンジン１にエンジンブレーキのかかる
状態に設定する。すなわち、そのエンジン１におけるエ
ンジンブレーキは、駆動軸１ａ、クラッチＣ２およびＣ
３、駆動軸４ａおよび出力軸４ｂを介して駆動輪にブレ
ーキをかける。

【０１０６】なお、上記エンジンブレーキにおいて、フ
ライホイール３ｃの回転速度が所定の高い回転速度以下
である状態においては、Ｇ／Ｍ４に発電作用をさせ、制
御装置は、そのＧ／Ｍ４が発電した電力によってＭ／Ｇ
３にモーター作用をさせる。

【０１０７】すなわち、Ｇ／Ｍ４の発電作用は、上記エ
ンジンブレーキに加え、出力軸4ｂにブレーキ力を与
え、更に、Ｍ／Ｇ３のモーター作用は、図１における矢
印ａ方向にフライホイール３ｃを増速させる方向に作用
するため、内径ローター３ａにそのモーター作用におけ
る反力トルクが矢印ａと反対の回転方向に作用する。

【０１０８】その結果、出力軸４ｂには、上記Ｇ／Ｍ４
の発電作用によるブレーキ力、Ｍ／Ｇ３のモーター作用
から生ずる上記反力トルクおよびエンジン１による上記
エンジンブレーキが作用する。

【０１０９】その場合において、エンジン１のスロット
ル弁の調節によるエンジンブレーキ力、Ｇ／Ｍ４の発電
作用とＭ／Ｇ３のモーター作用によって上記出力軸４ｂ
へ寄与するブレーキ力の総計は、ブレーキペダルの踏み
込みレベルに応じて制御装置が制御する。

【０１１０】これらエンジンブレーキの作用は、図２に
おいても同じである。すなわち、図２において、クラッ
チＣ２およびＣ３を係合する。すると、エンジンブレー
キ状態においては、駆動輪からの走行動力が出力軸４
ｂ、クラッチＣ3およびＣ2を介して駆動軸１ａを矢印ａ
方向に駆動するから、その駆動軸1ａの回転は増速機２
を介して駆動軸2ｄを矢印ａと同方向に回転させる。

【０１１１】この駆動軸２ｄの矢印ａ方向への回転は、
一方向クラッチＣｆが空転する状態になる。したがっ
て、この図２の状態は、図１における上述のエンジンブ
レーキ態勢と実質、同じ態勢となる。

【０１１２】又、このエンジンブレーキ態勢は図３にお
いても実質、同じである。すなわち、図３において、ク
ラッチ１ｄを開放し、ブレーキＣｏ、クラッチＣ２およ
びＣ３を係合すれば、その態勢は、図１におけるエンジ
ンブレーキの態勢と同じである。

【０１１３】なお、図３におけるエンジンブレーキにあ
っては、下記の方法を採用しても良い。ブレーキＣｏを
係合したまま、クラッチ１ｄおよびＣ３を係合し、クラ
ッチＣ２を開放した態勢に設定する。すなわち、出力軸
４ｂとエンジン１の駆動軸１ａはクラッチＣ２において
切り離した状態になる。

【０１１４】この状態において、Ｇ／Ｍ４に発電作用を
させると、その発電作用は出力軸４ｂの回転動力を吸収
して駆動輪にブレーキをかける。そのＧ／Ｍ４によって
発電した電力は制御装置を介して電動機１Ａにモーター
作用をさせる。そのモーター作用によって、電動機１Ａ
は、クラッチ１ｄ、歯車１ｃおよび１ｂを介してエンジ
ン１を駆動して上述の図１における場合に相当するエン
ジンブレーキを可能にする。

【０１１５】以上の説明において、図１、図２および図
３における出力軸４ｂには、有段変速機あるいは無段変
速機を設けてもよい。又、出力軸４ｂには前進・後退切
り換えの変速機を設けても良い。又、後退運転は、図
１，図２あるいは図３のいずれにおいても、クラッチＣ
３を開放し、電池からの電力によってＧ／Ｍ４に後退運
転方向へのモーター作用をさせてもよい。又、下記の作
用による後退運転も可能である。

【０１１６】後退運転； 図１における車両の後退運転
時においても、フライホイール３ｃが所定の低い回転速
度に低下すごとに、エンジン１が増速機２および一方向
クラッチＣ４を介してをフライホイール３ｃを所定の高
いレベルの回転速度まで増速させるエンジン１の間歇運
転は、上述の前進運転の場合と同様に行う。

【０１１７】図１において後退運転の場合、クラッチＣ
３は開放しておく。この態勢において、上記のようにエ
ンジン１がフライホイール３ｃを増速している場合と、
フライホイール３ｃを増速し終わってエンジン１が停止
している場合の2通りの状態が存在する。

【０１１８】エンジン１がフライホイール３ｃを増速す
る状態においては、当然にブレーキＣ１は開放してお
く。そのエンジン１によるフライホイール３ｃの増速
は、駆動軸１ａ、増速機２、駆動軸２ｄおよび一方向ク
ラッチＣ４を介してフライ・ホイール３ｃおよび外径ロ
ーター３を駆動することは、上述における前進走行の場
合と同じである。

【０１１９】更に、この後退運転の場合は、図１におい
てクラッチＣ２を上記のように係合しているから、エン
ジン１を駆動している状態において、上記フライ・ホイ
ール３ｃの駆動と同時に、駆動軸１ａの回転はクラッチ
Ｃ２および駆動軸３ｄを介して内径ローター３ａをも駆
動する。

【０１２０】しかも、この場合、フライ・ホイール３ｃ
の側は駆動軸１ａから増速機２を介して駆動し、内径ロ
ーター３ａは駆動軸１ａから増速無しで駆動している。
したがって、エンジン１が外径ローター３ｂと内径ロー
ター３ａを同時に駆動している状態において、外径ロー
ター３ｂと内径ローター３ａとの間には、回転速度差が
生じている。

【０１２１】その回転速度差の生じている状態におい
て、Ｍ／Ｇ３に発電作用をさせ、そのＭ／Ｇ３において
発電した電力によってＧ／Ｍ４に車両の後退運転の方向
にモーター作用をさせる。

【０１２２】その際、アクセル・ペダルからＧ／Ｍ４へ
要求する動力要求量Ｐに対して、制御装置は、その動力
要求量Ｐに相当する発電電力量をＭ／Ｇ３に発電させ
る。なお、その際、エンジン１は、Ｍ／Ｇ３の発電量と
は関係無く上述の図４に随った経済燃費特性Ｅ上の駆動
を行っている。又、この状態におけるフライホイール３
ｃの加速は、上述の（３）式におけるエンジン・トルク
Ｔから、上記発電による内径ローター３ａの駆動トルク
分を差し引いた値になる。

【０１２３】これに対して、エンジン１を停止させてい
る状態においては、ブレーキＣ１を係合させる。即ち、
ブレーキＣ１は駆動軸１ａ、クラッチＣ２および駆動軸
３ｄを介して内径ローター３ａの回転を阻止する態勢に
なる。

【０１２４】この状態において、フライホイ―ル３ｃお
よび外径ローター３ｂの回転慣性によってＭ／Ｇ３にこ
の後退運転に必要な量の発電量Ｐを発電させ、その発電
電力Ｐによって、Ｇ／Ｍ４に後退運転方向へのモーター
作用をさせる。

【０１２５】又、上記後退運転において、エンジン１に
よってフライホイール３ｃを増速している場合からエン
ジン１の作動を停止する場合へと、あるいはその逆の場
合の切り換え時に、上記Ｇ／Ｍ４のモーター作用への電
力不足分が生ずる場合、補助の電池からの電力を補充使
用する。

【０１２６】上記後退運転は、図２においても同様であ
る。図２において、後退運転の場合は、図1における場
合と同じに、クラッチＣ２を係合し、クラッチＣ３を開
放する。

【０１２７】この態勢において、フライ・ホイール３ｃ
の回転速度が所定の低い回転速度以下に低下しているこ
とによってエンジン１がフライ・ホイール３ｃを増速さ
せている状態においては、図1における場合と同じ作用
となる。

【０１２８】すなわち、そのエンジン１の作動時におい
て、図１に対する図２の機構上の異なりは、図１のブレ
ーキＣ１に代わって図２においては一方向クラッチＣｆ
を設けている点にあるが、この一方向クラッチＣｆは、
上述したように、エンジン１が作動して駆動軸１ａが矢
印ａ方向に回転する態勢において開放するものである。
したがって、エンジン１がフライ・ホイール３ｃを増速
している間の後退運転は、図１も図２も、実質、同じ作
用となる。

【０１２９】又、図２において、エンジン１によるフラ
イ・ホイール３ｃの増速をせず、エンジン１が停止して
いる場合の後退運転も図1における場合と実質同じにな
る。すなわち、フライ・ホイール３ｃおよび外径ロータ
ー３ｂの慣性回転によって、Ｍ／Ｇ３に発電作用をさせ
ると、内径ローター３ａに矢印ａと反対の回転方向へ外
径ローター３ｂからの反力トルクが生ずる。

【０１３０】その反力トルクは、駆動軸３ｄ、クラッチ
Ｃ２、駆動軸1ａおよび増速機２を介して駆動軸２ｄを
矢印ａと反対の回転方向へ駆動しようとする。しかし、
一方向クラッチＣｆは駆動軸２ｄが矢印ａと反対の回転
方向へ回転することを阻止する機構になっているから、
内径ローター３ａはその阻止によって回転しない。その
結果、エンジン１が停止している場合の図２における後
退運転も、図1における場合と同じになる。

【０１３１】図３における後退運転は、ブレーキＣｏ、
クラッチＣ2およびＣ３を開放し、クラッチ１ｄを係合
した態勢において、エンジン１の作動によって駆動軸１
ａ、歯車1ｂおよび１ｃを介して電動機１Ａに発電をさ
せ、その発電による電力によってＧ／Ｍ４に後退運転方
向のモーター作用をさせればよい。

【０１３２】車両停止時； 上記の車両走行が終え、制
御装置が、例えば駆動輪の回転が零になり且つエンジン
・キーが抜かれたことによって車両の使用が終了したと
判別した場合であって、フライ・ホイール３ｃが未だ回
転状態にある場合は、制御装置は下記処理によって、フ
ライ・ホイール３ｃの有している回転エネルギーを電池
に回収してもよい。

【０１３３】このエンジン・キーを切った状態にあっ
て、エンジン１の作動は停止しており、その状態におい
て、図１の場合は、制御装置が、ブレーキＣ１およびク
ラッチＣ２を係合し、クラッチＣ３を開放させ、Ｍ／Ｇ
３に発電作用をさせる。すると、フライ・ホイール３ｃ
の有していた慣性回転エネルギーがその発電作用によっ
て消耗し、代わってその慣性回転エネルギーは電力に変
換し、その電力を電池へ充電回収する。

【０１３４】以上の図１、図２および図３の説明におい
て、Ｇ／Ｍ４は駆動輪に連動しているものであるから、
その駆動輪は、前後輪のうち、いずれかの駆動輪に連動
していればよいことになる。例えば、図１における駆動
系は、図６に示す機構にしてもよい。

【０１３５】図６において、エンジン１から増速機２、
Ｍ／Ｇ３およびクラッチＣ２、Ｃ３までの駆動系は図１
と同一である。クラッチＣ３からの駆動軸５ｆは、歯車
５ｅから歯車５ｄに至る歯車列（あるいはスプロケット
５ｆおよび５ｄ間に掛けたチェーン駆動系）、出力軸５
ｃおよびディファレンシャル歯車5（以後、単にデフ5と
呼ぶ）を介して前輪あるいは後輪５ａ，５ｂに連動して
いる。すなわち、図１においてクラッチＣ３からの駆動
軸４ａに設けたＧ／Ｍ４は、図６のクラッチＣ３から駆
動輪５ａ，５ｂに至る駆動系には設けていない。

【０１３６】それに対して、図６においては、そのＧ／
Ｍ４をディファレンシャル歯車6（以後、単にデフ6と呼
ぶ）を介して後輪あるいは前輪６ａ、６ｂに連動させて
いる。

【０１３７】図１に対して図６は、Ｇ／Ｍ４がエンジン
１からの駆動系に連動の駆動輪とは異なる側の駆動輪に
連動しているのみであって、その両駆動輪は両者共に同
じ路面を駆動するものであるから、前進運転の場合も後
退運転の場合も、図６における設定、操作および作用は
図１における場合と同じになる。

【０１３８】しかし、図６における前進運転の場合、エ
ンジン１からの駆動系が駆動輪５ａ，５ｂの側を駆動
し、Ｇ／Ｍ４の駆動系が駆動輪６ａ，６ｂの側を駆動す
るため、その作用は、図１における２輪駆動に対して図
６の場合は4輪駆動となる。

【０１３９】又、図６の後退運転の場合において、駆動
軸５ｆから出力軸５ｃへ至るまでの駆動系に前進・後退
切り換えの変速機を設ければ、4輪駆動による後退運転
が可能になる。

【０１４０】それは、ブレーキＣ１とクラッチＣ２を開
放し、クラッチＣ３を係合した態勢に設定する。その態
勢において、図１の前進運転の場合と同様、エンジン１
がフライ・ホイール３ｃを常に所定の範囲内の回転速度
に維持させる間歇駆動を行う。すなわち、フライ・ホイ
ール３ｃの回転エネルギーが消耗する毎に、エンジン１
は駆動軸１ａ、増速機２および一方向クラッチＣ４を介
してのフライ・ホイール３ｃおよび外径ローター３ｂの
間歇増速を行う。その結果、フライ・ホイール３ｃは常
に、所定の範囲内での回転速度を保持している。

【０１４１】その状態において、制御装置は、Ｍ／Ｇ３
に発電作用をさせる。すると、フライ・ホイール３ｃ回
転慣性が外径ローター３ｂを駆動する発電作用をし、そ
のことによって、内径ローター３ａには外径ローター３
ｂの回転方向と同方向のトルクが生ずる。

【０１４２】その結果、内径ローター３ａは、クラッチ
Ｃ３および駆動軸５ｆから出力軸５ｃまでの間に設けた
後退用変速機を介して、駆動輪５ａ，５ｂを後退運転方
向に駆動する。この作用と同時に、Ｍ／Ｇ３において発
電した電力によってＧ／Ｍ４を後退運転方向のモーター
作用をさせれば、Ｇ／Ｍ４もデフ６を介して駆動輪６
ａ，６ｂを後退運転方向に駆動する。

【０１４３】又、図６において、回生制動をする場合、
下記のように、４輪全部からの回生が可能になるから、
図１における２輪のみの回生制動に比し、その回生効率
が向上する。

【０１４４】図６の回生制動を行う場合は、エンジン１
への燃料供給を停止し、クラッチＣ２を開放し、クラッ
チＣ３を係合する。その態勢において、Ｇ／Ｍ４に発電
作用をさせ、その発電による電力によってＭ／Ｇ３を矢
印ａの回転方向へモーター作用させる。

【０１４５】すなわち、Ｇ／Ｍ４の発電作用によって、
Ｇ／Ｍ４はデフ６を介して駆動輪６ａ，６ｂに制動をか
ける。又、同時に、Ｍ／Ｇ３のモーター作用は外径ロー
ター３ｂを矢印ａの回転方向に駆動させる。その結果、
その外径ローター３ｂを駆動するための反力トルクが内
径ローター３ａに生じ、その反力トルクは矢印ａと反対
の回転方向になる。したがって、内径ローター３ａに生
ずるこの反力トルクは歯車５ｆ，５ｄの歯車系、出力軸
５ｃおよびデフ５を介して駆動輪５ａ，５ｂにも制動を
かける。

【０１４６】なお、上記制動において、Ｍ／Ｇ３のモー
ター作用に使用の電力は、必ずしもＧ／Ｍ４が発電した
電力のみを使用せずに、その電力へ電池からの電力を追
加し、あるいはその電力から所定の電力を差し引きした
ものであってもよい。また、その差し引きした電力は電
池へ充電する。そのようにすると、駆動輪5ａ,5ｂ側と
駆動輪6ａ,6ｂ側との制動力の配分を調整できる。

【０１４７】又、図６においては、駆動軸５ｆと出力軸
５ｃの間に有段変速機あるいは無段変速機を介しても良
い。そのようにすると、同じ出力動力においてＭ／Ｇ３
の作動状態を更に効率の良い状態において使用出来る。
又、そのことはＧ／Ｍ４とデフ６との間においても同様
である。

【０１４８】以上の図１、図２、図３および図６におけ
る増速機２は、必ずしも必要ではない。すなわち、エン
ジン１の駆動軸１ａから、直接、一方向クラッチＣ４を
介してフライ・ホイール３ｃを駆動してもよい。

【０１４９】唯、エンジン１は経済燃費範囲内の低い回
転速度範囲内の作動であっても、エンジン１の回転が、
増速機２の存在によって、フライ・ホイール３ｃの回転
速度を更に増速することが可能になり、フライ・ホイー
ル３ｃへ、より大きな回転エネルギーを蓄積出来ること
になる。

【０１５０】又、上述の説明において、差動電動発電機
３は、内径ローター３ａと外径ローター３ｂとの差動回
転によって、発電作用あるいはモーター作用を行うもの
であるが、この差動電動発電機３は、差動歯車の差動回
転を使用した下記の機構であってもよい。

【０１５１】例えば、その差動歯車は図３における増速
機２のブレーキＣｏを省略した機構のようになる。すな
わち、図２において、その差動歯車は、太陽歯車２ｅ
（Ａ）の外径とリング歯車２ｃ（Ｂ）の内径にそれぞれ
噛み合っている遊星歯車２ｂと、遊星歯車２ｂを軸支し
たキャリヤー２ａ（Ｃ）からなっている。

【０１５２】そのように、太陽歯車Ａ，リング歯車Ｂお
よびキャリヤーＣの相互に相対回転可能な３要素のう
ち、いずれかの要素にフライホイールを連動し、他の残
る要素のいずれかに通常のモーター・ジェネレーターを
連動し、残る最後の要素を図１の駆動軸３ｄへ連動させ
た機構とすることによって、差動電動発電機を形成でき
る。なお、フライホイールは、一方向クラッチＣ４を介
して駆動軸２ｄ（図１）へ連動する。

【０１５３】そのようにすれば、フライホイールと駆動
軸３ｄとの相対回転によって、モーター・ジェネレータ
ーが発電あるいはモーター作用をすることが可能とな
る。

【０１５４】このように、本発明における第１の発明
は、差動電動発電機３と発電電動機4によって動力分割
型の変速機を形成し、その変速機への動力供給は、変速
機が出力軸へ出力する走行動力とは無関係に、常に、エ
ンジン１がフライ・ホイール３ｃへ走行動力以上の動力
を補充しているものである。

【０１５５】更に、フライ・ホイール３ｃへの回転エネ
ルギーの蓄積は、動力を機械系から一旦、電気系へ変換
するような手段を用いず、エンジン１が、直接に、動力
伝達効率の良い機械的な駆動系のみによっている点に特
徴がある。

【０１５６】又、その際におけるエンジン１の作動は、
燃費率の良い経済燃費特性Ｅ上を作動させている点に特
徴がある。

【０１５７】更に、差動電動発電機３と発電電動機４か
らなる動力分割型の上記変速機は、差動電動発電機３の
発電作用によってフライホイール３ｃから出力軸４ｂへ
エネルギーを取り出す作用において、差動電動発電機３
からは、内径ローター３ａに生ずるトルクＴ３と内径ロ
ーター３ａの角速度ωｏとの積に相当する機械的な動力
（Ｔ３×ωｏ）が、直接、駆動輪の側へ動力伝達するも
のである。

【０１５８】又、車両の前進駆動において、差動電動発
電機３が発電した電力は電池へ充電せず、全て発電電動
機４へ供給することができる。又、車両の回生制動にお
いても、発電電動機４が発電した電力も電池へ充電せず
全て差動発電機３のモーター作用へ供給出来る。

【０１５９】又、本発明は、エンジン１が常に経済燃費
特性Ｅ上で作動しながら発生した動力を間欠的にフライ
ホイール３ｃへ供給蓄積し、その蓄積したエネルギーか
ら必要な分のみ、動力伝達効率の良い動力分割型変速機
が出力軸４ａへ動力を出力しているものである。

【０１６０】

【発明の効果】請求項１の発明は、エンジン１が経済燃
費特性Ｅ上を作動しながら、直接、機械的にフライ・ホ
イール３ｃへエネルギー蓄積するものであるから、その
エネルギー蓄積効率が良い。

【０１６１】請求項１の発明は、フライホイール３ｃか
ら駆動輪へのエネルギー取り出しは、直接、伝動効率の
良い一部機械的伝動可能な動力分割型変速機を形成させ
ているから、他の電気的動力伝達に比し、動力伝達効率
が良い。

【０１６２】請求項１の発明は、特に、車両の走行に要
求する出力エネルギーが、高速の高レベルから零レベル
迄、全て、上記動力分割型変速機の機能のまま、駆動す
ることが可能である。したがって、特に車速の低い低動
力における走行燃費は、従来のアシスト駆動によるパラ
レル・ハイブリッド方式や純電気的駆動のシリーズ方式
に比し、動力伝達効率およびエンジンの燃費を良好にす
ることが可能になる。

【０１６３】請求項１の発明は、又、車両の駆動輪が使
用の動力レベルの高低とは無関係に、エンジン１は常に
最良の燃費効率となる高負荷での間歇的エネルギー蓄積
駆動によって、フライホイール３ｃへエネルギーを蓄積
しているものであるから、そのフライホイール３ｃへの
エネルギー蓄積効率が優れたものになる。

【０１６４】請求項１の発明は、又、補助的な電池を除
き、本発明は電池を使用した充放電を必要としないか
ら、重量の重くなる電池使用の心配もいらない。

【０１６５】請求項２の発明においては、発電電動機４
の発電作用によって駆動輪に回生制動をかけることがで
き、その発電作用による電力によって差動電動発電機３
にモーター作用をさせることによって、回生制動エネル
ギーをフライ・ホイール３ｃの回転エネルギーとして蓄
積することができる。そのことは、補助的電池を除き、
重量と容量が大となる電池を原則として必要としないも
のである。

【０１６６】又、本発明は、図６に示すように、出力軸
５ｆが駆動する駆動輪5ａ,5ｂとは異なる側の駆動輪６
ａ，６ｂを発電電動機４によって駆動出来る。そのため
本発明は、４輪駆動も可能になる。更に、その場合は、
４輪全輪からの回生制動時のエネルギー回収が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用のフライホイール・エネルギー蓄
積駆動装置をシステム図によって示したものである。

【図２】図１に対する他の実施例をシステム図によって
示したものである。

【図３】図１および図２に対する他の実施例を示したも
のである。

【図４】エンジン１の特性を示した図7における経済燃
費特性Ｅの部分を拡大図示したものであって、エンジン
１をアイドリングから所定の上限の回転速度まで増速し
てゆく制御過程を示したものである。

【図5】図４の経済燃費特性Ｅ上において、任意の燃料
供給量θに対応したエンジン１の回転速度ｎｓと、その
燃料供給量θとの関係を示したものである。

【図6】図１、図２および図３に対する本発明の他の実
施例をシステム図によって示したものである。

【図7】エンジン１の従来における特性を示したもので
ある。

【符号の説明】

1 エンジン、 １ａ 駆動軸、 ２ 増速機、 ３差
動電動発電機、 ３ａ内径ローター、 ３ｂ 外径ロー
ター、 ３ｃ フライ・ホイール、 ４ 発電電動機、
４ｂおよび５ｃ 出力軸、 C4 第１のクラッチ、
C2,C3 第２のクラッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６０Ｋ 41/00 Ｂ６０Ｋ 41/02 ＺＨＶ Ｂ６０Ｌ 7/22 41/02 ＺＨＶ Ｆ０２Ｂ 61/00 Ｆ Ｂ６０Ｌ 7/22 Ｂ６０Ｋ 9/04 // Ｆ０２Ｂ 61/00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のクラッチ（Ｃ4）を介してエンジ
   ン１に連動するフライホイール（3ｃ）は外径ローター
   （３ｂ）に連動し、その外径ローターと内径ローター
   （３ａ）は互に相対回転をすることによって電動機或い
   は発電機の作用をする差動電動発電機（３）を形成し、
   前記内径ローターは、第２のクラッチ（Ｃ2，Ｃ3）を介
   して前期エンジンの駆動軸（１ａ）および出力軸（4
   ａ）のうち、いずれか一方あるいはその両者へ選択的に
   連動し、前記出力軸は前輪あるいは後輪のうちいずれか
   の側の駆動輪に連動し、前記後輪あるいは前輪のうちい
   ずれかの側の駆動輪には発電電動機（４）が連動してい
   るフライホイール・エネルギー蓄積駆動装置。
2. 【請求項２】 クラッチ（Ｃ4）を介してエンジン１に
   連動したフライホイール（3ｃ）は外径ローター（３
   ｂ）に連動し、その外径ローターと内径ローター（３
   ａ）は互に相対回転をすることによって電動機或いは発
   電機の作用をする差動電動発電機（３）を形成し、前記
   内径ローターは前輪あるいは後輪のうちのいずれかの側
   の駆動輪に連動の出力軸（4ａ）へ連動させ、前記後輪
   あるいは前輪のうちいずれかの側の駆動輪には発電電動
   機（４）が連動している駆動装置の制御において、 前記駆動輪に回生制動をかけるときは、前記クラッチが
   切り離れている状態において、前記発電電動機の発電作
   用によって前記駆動輪に制動をかけ、その発電電動機が
   発電した電力によって前記差動電動発電機にモーター作
   用をさせることによって前記外径ローターの回転速度を
   増大させる回生制動方法。