JP2003231420A - ハイブリッド駆動システムを備えた車両の補機駆動装置 - Google Patents

ハイブリッド駆動システムを備えた車両の補機駆動装置

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JP2003231420A JP2002368503A JP2002368503A JP2003231420A JP 2003231420 A JP2003231420 A JP 2003231420A JP 2002368503 A JP2002368503 A JP 2002368503A JP 2002368503 A JP2002368503 A JP 2002368503A JP 2003231420 A JP2003231420 A JP 2003231420A
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William P Donohue
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バーティア カンワル
Jeffrey J Brautigan
ジェイ ブローティガン ジェフリー
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スミス マーシ
Greg J Smith
ジェイ スミス グレッグ
Zheng Lou
ルー ツェン
Mathew Breton
ブレトン マシュー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 停止状態を含む種々の車両駆動条件下で車両
補機に充分な動力を供給でき、低コストでかつ最小の所
要パッケージングスペースで済むハイブリッドパワー・
トレーンを備えた車両を提供することである。 【解決手段】 クランクシャフト組立体を備えたエンジ
ンと、主ロータ軸を備えたモータとを有するハイブリッ
ド電気車両用の車両駆動システム。第一クラッチは、ク
ランクシャフト組立体および主ロータ軸と選択的に係合
する。車両駆動システムはまた、入力軸を備えたトラン
スミッションと、主ロータ軸およびトランスミッション
入力軸と選択的に係合する第二クラッチとを有してい
る。補機駆動機構は主ロータ軸により駆動されかつ車両
補機を駆動する。補機がエアコン圧縮機であるとき、補
機駆動機構と圧縮機との間にはクラッチが連結される。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッドパワ
ー・トレーンを備えた車両に関し、より詳しくは、車両
補機の駆動装置をもつハイブリッドパワー・トレーンに
関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の車両は内燃機関（エンジン）によ
り駆動され、内燃機関は車両が移動している間はいつで
も作動している。車両が一次的に停止される場合でも、
エンジンは運転を続けるが、クラッチまたはトルクコン
バータによりドライブ・トレーンから遮断される。この
ようなエンジンは、車両を推進するだけでなく、車両の
種々の補機をも駆動する。補機としては、ウォータポン
プ、エアコン圧縮機、真空ポンプおよびパワーステアリ
ング・ポンプがある。補機は、一般に、エンジンのクラ
ンクシャフトにより回転されるように連結された前端補
機ドライブを介して駆動される。このような構成では、
補機は、車両が停止しているときでも、車両が作動して
いるときはいつでも駆動されている。連続的に運転する
必要がない補機は、該補機自体のクラッチにより補機ド
ライブから遮断される。 【０００３】しかしながら、補機を駆動するエンジンを
使用しない新しい車両が開発されている。より詳しく
は、ハイブリッド電気車両はエンジンおよびモータの両
方を使用しており、特定の駆動条件に基いて、エンジン
およびモータのいずれか一方または両方が車両を推進す
る。このようなハイブリッド車両では、車両の作動中は
ンジンは必ずしも運転されない。従って、前端補機ドラ
イブへの車両補機の単なる連結だけではもはや不充分で
ある。 【０００４】これらの補機を駆動する１つ以上の専用モ
ータを付加することによりこの問題を解決する幾つかの
試みがなされている。しかしながら、この付加モータ
は、コストおよび車両の重量を付加し、かつ全てのコン
ポーネンツのパッケージングをより困難にする。なぜな
らば、エンジン（燃料システムを備えている）およびモ
ータ（バッテリを備えている）の両方を車両内にパッケ
ージしなければならないからである。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】従って、停止状態を含
む種々の車両駆動条件下で車両補機に充分な動力を供給
でき、低コストでかつ最小の所要パッケージングスペー
スで済むハイブリッドパワー・トレーンを備えた車両を
提供することが望まれている。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、その実施形態
において、トルクを出力するためのクランクシャフトを
備えたエンジンと、ステータおよび該ステータ内に回転
可能に取り付けられたロータを備えたモータ／発電機と
を有し、ロータが主ロータ軸を備えている構成の車両駆
動システムを提供する。第一クラッチを有し、該第一ク
ラッチはその第一側がエンジンのクランクシャフトに連
結されかつ第二側が主ロータ軸に連結されており、クラ
ンクシャフトと主ロータ軸とを選択的に連結する。主入
力軸を備えたトランスミッションと、第二クラッチとを
有し、該第二クラッチは、第一側が主ロータ軸に連結さ
れかつ第二側がトランスミッションの主入力軸に連結さ
れており、主ロータ軸とトランスミッションの主入力軸
とを選択的に連結する。主ロータ軸と補機入力軸との間
には補機駆動機構が連結され、補機入力軸には回転駆動
される車両補機が連結されている。 【０００７】本発明の長所は、車両が移動しまたは停止
しているときでも、１つ以上の車両補機を駆動するため
の専用電気モータを付加する必要なく、これらの車両補
機を駆動できることである。 【０００８】本発明の他の長所は、車両が移動している
か停止しているかにかかわらず、エンジンまたはモー
タ、またはこれらの両方が１つ以上の車両補機を駆動で
きることであり、これは、トランスミッションが連続可
変型トランスミッションであるか従来のギヤ駆動型トラ
ンスミッションであるかにかかわらず行なうことができ
る。 【０００９】 【発明の実施の形態】図１には、本発明の第一実施形態
によるハイブリッド車両駆動システム２０が示されてい
る。駆動システム２０は、ガソリン、ディーゼル燃料ま
たは他の種類の燃料源を動力源とする内燃機関２２を有
している。エンジン２２は、該エンジンから延びかつ該
エンジンにより回転駆動されるクランクシャフト組立体
２４を有している。クランクシャフト組立体２４は、第
一クラッチ組立体２６のトルク入力側に連結されてい
る。第一クラッチ組立体２６のトルク出力側は、トラク
ションモータ／発電機３０の主ロータ軸２８に連結され
ている。この第一クラッチ組立体２６は電子制御可能な
形式である。 【００１０】モータ３０はステータ３２を有し、該ステ
ータは、一般に車両に対して固定されかつバッテリ３６
に電気的に接続されている。モータ３０はまたロータ３
４を有し、該ロータ３４はステータ３２に対して回転で
きかつ主ロータ軸２８と共に回転できるように固定され
ている。主ロータ軸２８はモータ３０から外方に延びか
つ第二クラッチ組立体３８のトルク入力側に連結されて
いる。 【００１１】この第二クラッチ組立体３８は電子制御可
能な形式が好ましいが、手動制御型クラッチで構成する
こともできる。主ロータ軸２８はロータ３４の両側に延
びており、第一クラッチ組立体２６の出力側と第二クラ
ッチ組立体３８の入力側とを連結していることが理解さ
れよう。第二クラッチ組立体３８のトルク出力側は、ト
ランスミッション４２の主入力軸４０に連結されてい
る。トランスミッション４２は、慣用のギヤ駆動形式の
トランスミッションまたは連続可変型トランスミッショ
ンのいずれでもよい。トランスミッション４２は出力軸
４４を有し、該出力軸４４は車両のドライブ・トレーン
４６の残部に連結されている。ドライブ・トレーン４６
のこの部分は、車両が前輪駆動であるか後輪駆動である
かによって異なるが、一般的な従来技術であるため、こ
れ以上は説明しない。 【００１２】主ロータ軸２８には、該軸２８と共に回転
できるように補機駆動機構４８の入力部材５０が連結さ
れている。補機駆動機構４８はモータ３０と第二クラッ
チ組立体３８との間で主ロータ軸２８に連結されている
ものが示されているが、モータ３０と第一クラッチ組立
体２６との間で軸２８に連結することもできる。なぜな
らば、モータ３０の両側で外方に延びているのは同じ軸
２８だからである。補機駆動機構４８はトルクを伝達す
る幾つかの異なる形式の機構のうちの１つで構成でき、
トルク／回転速度をステップアップ／ステップダウンで
きるものを考慮に入れることができる。補機駆動機構４
８は、例えば１組のギヤ、プーリ−ベルト組立体（固定
型または可変比型）またはスプロケット−チェーン組立
体で構成できる。 【００１３】補機駆動機構４８の入力部材５０には出力
部材５２が連結され、該出力部材５２は補機駆動入力軸
５４に連結され、該軸５４は更に補機クラッチ５６に連
結されている。クラッチ５６は、車両の駆動すべき特定
補機５８に連結されている。補機クラッチ５６は任意の
ものでよく、駆動すべき特定補機、および車両駆動シス
テムの作動特性に対する前記補機の作動特性に基いて定
められる。補機としては、ウォータポンプ、エアコン圧
縮機、真空ポンプ、エアポンプ、オイルポンプおよび／
またはパワーステアリングポンプを考えることができ
る。 【００１４】例えば車両補機５８は、車両エアコンシス
テムの圧縮機とすることができる。その場合には、圧縮
機クラッチ５６は、使用されるトランスミッション４２
の特定形式およびエアコン圧縮機５８の所望の作動特性
に基いて電子制御により作動され、エアコンシステムの
ニーズに応じて係合および遮断される。これに対し、圧
縮機５８が常時作動型の可変容量圧縮機である場合に
は、トランスミッション４２が、車両の前進または後退
にかかわりなく主ロータ軸２８を同一方向に回転可能に
するものである限り、クラッチを省略できる。トランス
ミッション４２が、車両の前進時には主ロータ軸２８が
一方向に回転し、車両の後退時には逆方向に回転するこ
とを必要とする連続可変型である場合には、クラッチ５
６は、ドライブ・トレーンが前進駆動されるときにのみ
係合し、ドライブ・トレーンが後退方向に駆動されると
きにはスリップするワンウェイクラッチで構成できる。 【００１５】ハイブリッド駆動システム２０の作動およ
びシステム２０が補機５８を駆動する種々の方法につい
て以下に説明する。第二クラッチ３８は係合している
が、第一クラッチ２６は遮断されているときは、モータ
３０がトランスミッション４２を駆動でき、これにより
車両のドライブ・トレーン４６が駆動されて、車両が推
進される。この場合、モータ３０は、補機駆動機構４８
を介して補機５８も駆動する。第一クラッチ２６および
第二クラッチ３８の両方が係合している場合には、エン
ジン２２およびモータ３０が一緒にトランスミッション
４２を駆動するか、エンジン２２がトランスミッション
４２およびモータ３０（この場合、実際には発電機）を
駆動して、車両が推進されるときに車両のバッテリ３６
を充電できる。いずれの場合でも、補機５８は、モータ
３０および／またはエンジン２２と同時に駆動される。
第一クラッチ２６が係合されかつ第二クラッチ３８が遮
断されているときは、エンジン２２は、車両を推進させ
ることなく運転されかつモータ（発電機）３０を駆動で
きる。この場合、補機５８は、モータ（発電機）３０が
駆動されるときに駆動される。また、所望ならば、モー
タ３０が、車両を駆動することなく補機５８を駆動する
ように構成することもできる。 【００１６】補機５８がエアコン圧縮機であるときに
は、補機５８を駆動する種々のオプションが特に重要で
ある。モータ３０とトランスミッション４２との間に第
二クラッチ３８が設けられているため、停止信号、交通
渋滞または駐車場でのアイドリング時のように完全停車
時では、トランスミッション４２をモータ３０およびエ
ンジン２２から全体として遮断して、モータ３０または
エンジン２２がエアコン圧縮機を駆動すべく運転される
ように維持できる。これは、暑い気候のときで、車両は
停止しているがエアコンシステムには冷風を発生させた
い状況にときに特に重要である。 【００１７】図２には、主ロータ軸２８により２つの補
機が駆動される構成の本発明の第二実施形態が示されて
いる。第一実施形態と同じ構成要素は同じ符号で示され
ているが、変更されている構成要素または付加された構
成要素は１００を付加した符号で示されている。エンジ
ン２２、モータ３０および主ロータ軸２８、トランスミ
ッション４２、第一および第二クラッチ３６、３８、お
よびドライブ・トレーン４６の残部は、第一実施形態と
同じである。この実施形態では、補機駆動機構１４８
は、１つ以上の補機からの追加負荷に対応すべく、補機
駆動機構１４８の駆動比を変更することができる。この
実施形態では、補機入力軸１５４は、第一補機５８のク
ラッチ５６だけでなく、第二補機駆動機構１６２の入力
にも連結されている。この第二補機駆動機構１６２の出
力は、車両の第二補機１６６に連結された第二補機入力
軸１６４に連結されている。第一補機駆動機構１４８と
第二補機駆動機構１６２との特定駆動比は、両補機のト
ルク条件および回転速度条件に従って変えることができ
る。 【００１８】この第二補機１６６のための補機クラッチ
は全く示されていないが、所望に応じて設けることがで
きる。但し、設けなくてはならない訳ではない。例え
ば、第一補機５８がエアコン圧縮機で、第二補機１６６
がウォータポンプである場合に、或る日がエアコンディ
ショニングを必要としない快適な日であるときは、圧縮
機クラッチ５６は遮断されるが、ウォータポンプ１６６
はエンジン２２を冷却すべく依然として駆動される。 【００１９】この実施形態は２つの補機のみがシステム
に連結されている構成を示すが、３つ以上の補機を連結
して主ロータ軸により駆動されるように構成できること
はもちろんである。実際に望むならば、第二補機駆動機
構は、第一補機駆動機構を介して連結するのではなく、
直接主ロータ軸に連結できる。このような変更を行なう
理由は、コンポーネンツを車両のエンジン隔室（図示せ
ず）内にパッケージングできるようにするため、または
車両の特定補機に速度条件およびトルク条件の差異があ
るためである。 【００２０】以上、本発明の或る実施形態について詳細
に説明したが、当業者ならば、特許請求の範囲の記載に
定められた本発明を実施するための種々の他の設計およ
び実施形態を考えることができるであろう。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明によるハイブリッド車両駆動システムを
示す概略図である。 【図２】本発明の他の実施形態を示す図１と同様な概略
図である。 【符号の説明】 ２０ ハイブリッド車両駆動システム ２２ 内燃機関 ２６ 第一クラッチ組立体 ２８ 主ロータ軸 ３０ トラクションモータ／発電機 ３８ 第二クラッチ組立体 ４２ トランスミッション ４８ 補機駆動機構 ５６ 補機クラッチ ５８ 補機
フロントページの続き (72)発明者 ジェイムス アール ウィンケルマン アメリカ合衆国 ミシガン州 48304 ブ ルームフィールド ヒルズ ウォーリトン ロード 6138 (72)発明者 ウィリアム ピー ドノヒュー アメリカ合衆国 ミシガン州 48380 ミ ルフォード ジェニ レーン 478 (72)発明者 カンワル バーティア アメリカ合衆国 ミシガン州 48098 ト ロイ グレンシャー ドライヴ 131 (72)発明者 ジェフリー ジェイ ブローティガン アメリカ合衆国 ミシガン州 48150 リ ヴォニア ダンジグ 9127 (72)発明者 マーシ スミス アメリカ合衆国 ミシガン州 48105 ア ン アーバー ソーントリー コート 3616 (72)発明者 グレッグ ジェイ スミス アメリカ合衆国 ミシガン州 48188 カ ントン ヴィスタス サークル サウス 47678 (72)発明者 ツェン ルー アメリカ合衆国 ミシガン州 48170 プ リモス フェロウズ クリーク ドライヴ 11200 (72)発明者 マシュー ブレトン アメリカ合衆国 ミシガン州 48185 ウ ェストランド ロスリン ストリート 35229 Ｆターム(参考） 3D039 AA02 AA04 AB27 AD02 AD53

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 トルクを出力するためのクランクシャフ
    トを備えたエンジンと、 ステータおよび該ステータ内に回転可能に取り付けられ
    たロータを備えたモータ／発電機であって、このロータ
    が主ロータ軸を備えている上記モータ／発電機と、 第一側がエンジンのクランクシャフトに連結されかつ第
    二側が主ロータ軸に連結されている、クランクシャフト
    と主ロータ軸とを選択的に連結する第一クラッチと、 主入力軸を備えたトランスミッションと、 第一側が主ロータ軸に連結されかつ第二側がトランスミ
    ッションの主入力軸に連結されている、主ロータ軸とト
    ランスミッションの主入力軸とを選択的に連結する第二
    クラッチと、 補機入力軸と、 主ロータ軸と補機入力軸との間に連結された補機駆動機
    構と、 補機入力軸に連結された、回転駆動される車両補機と、
    を有することを特徴とする車両駆動システム。
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