JP2007303667A

JP2007303667A - 自動車発進装置

Info

Publication number: JP2007303667A
Application number: JP2006159056A
Authority: JP
Inventors: Bunji Koshiishi; 文次輿石
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】トルクコンバーターや摩擦クラッチを置き換えるもの。自動車を停止状態からスムーズに発進させ通常の走行状態では１００％の動力伝達を目的とする。
【解決手段】プラネタリギアの差動動作を利用しオルタネーターを反力装置として利用することで目的を達成する、ロックアップクラッチと反力スイッチと励磁電流を制御することで回転力伝達経路や反力動作を自由にコントロールすることで走行状況に合わせて最適な動作をさせることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はエンジンのアイドリング状態での停止から自動車をスムースに発進させ、走行中は１００％の動力伝達やキックダウン、電気ブレーキ動作を少ない部品数で実現するものである。

技術背景

自動車を停止から発進させるためには従来は液体を利用するトルクコンバーターや機械的な摩擦力の調節で動力伝達する乾式単版クラッチ等しか無かった。トルクコンバーターは伝達効率が悪く、乾式単版クラッチは操作に熟練が必要で自動的な制御が困難であり、磨耗等の欠点が存在した。

発明の解決しようとする課題

自動車に使われているガソリン・ディーゼルエンジンは停止状態ではトルクを発生できず、発進時は速度の上昇に応じて徐々に車軸に動力を伝える必要があった。理想を言えばアイドリング状態では僅かに駆動力を伝達し、発進時はスムースに動力伝達量を増加させることができ、走行時は１００％の動力伝達を行うことである。

発明を解決するための手段

エンジンの回転力を差動動作を行うプラネタリギアを介して変速機に出力し、オルタネーターを回転負荷とさせることで回転力の伝達力を調節し自動車のスムースな発進を行う。
そしてある程度速度が上昇した時点でプラネタリ動作をロックアップさせ直結動作をさせることで滑りの無い完全な動力伝達を行う。

発明の効果

本発明により液体や摩擦を使うことなく動力伝達を自由に制御できるのでアイドリングでの停止からスムースな発進、通常走行での１００％の動力伝達が可能になる。
小型軽量低価格高効率で大きな設計変更をせずともトルクコンバーターや摩擦クラッチと置き換えることが可能で、その場合オートマチックトランスミッション（ＡＴ）の燃費の大幅な向上が期待でき通常の使用では磨耗や劣化する部品はないので長寿命である。
ロックアップすることで副次的に２段の変速が得られる。副次的な効果としてはＡＴでなくともキックダウン機能を持たせたり電気的なブレーキ動作も行える。
クリープの量はエンジンの回転数にかかわらず励磁電流を変化させることで好みに設定できる。マニュアルミッション（ＭＴ）、ＣＶＴ、２ペダルＭＴ、機械式ＡＴなど全ての形式で応用できる。
全ての構成要素は現在の自動車に使われている既知の部品なので安価で確実な信頼性を持っている。
ハイブリッド車のように高価な走行用モーターや発電機、電池、インバーター等を必要としないので自動車を安く軽くできる。重量増加も僅かなのでその点でも有利である。

ここではシングルピニオンのプラネタリギアでリングギアとサンギアの歯数比を４：１として説明する。
１エンジンのクランク軸からの回転で遊星歯車装置のリングギアを回転させる、２プラネタリキャリアから変速機に回転力が出力される。サンギアの回転力を３ドライブギア（チェーンやベルトでも可）を通じて９オルタネーターを回転させる。

６反カスイッチをＯＮにしオルタネーターの励磁電流をエンジンの回転数に応じて変化させることで任意に反力特性を得ちれる、つまり伝達トルクを自由に変化させることが可能になる。

停車時はサイドブレーキが引かれているので自動車は停車している。プラネタキャリアは回転しないのでリングギアの回転はサンギア（リングギアの４倍速逆回転）から３ドライブギア介して５オルタネーターを回している、６反力スイッチがＯＦＦなのでオルタネーターに反力は殆ど発生しない。

発進時は６反力スイッチをＯＮにしエンジンの回転数を上げると同時に５オルタネーターの励磁電流を増やし反力を大きくさせることでプラネタキャリアに回転力が発生するので自動車はスムースに発進し徐々に速度が増加する。

発進後ある程度速度が上がり５オルタネーターの回転数が下がった時点でロックアップクラッチ４を作動させプラネタリ動作から直結動作にすることで通常の走行状態になる（副次的にシフトアップするなることになる）。ロックアップ後は６反力スイッチはＯＦＦにするのでオルタネータは通常の発電動作を行いバッテリーや電装品に電力を供給する。
発進からロックアップまでの時間はごく短く、その時に発生する余分な電力を回収したりするのは無意味なので単に７反力抵抗で電力を吸収することで反力を発生させる。
発進時には５オルタネーターは単に反力を発生することが目的なので、状況により５オルタネータの出力電圧は大幅に変動するのでバッテリーや電装品に過電圧がかかるのを防ぐために電圧制限回路を通して給電する（図には無い）。

図１は本発明の概念図である

符号の説明

１−エンジン
２−プラネタリギア
３−オルタネータをドライブするギア
４−プラネタリギアのロックアップクラッチ
５−オルタネーター
６−反力スイッチ（理解しやすいように機械的スイッチで表現してある）
７−反力抵抗
８−ラジエター
図２はプラネタリギアの速度線図である
９ーロックアップ時の３軸の回転数（非反力動作）
１０−発進時、反力を大きく取った時の３軸の回転数
１１−アイドリング時の３軸の回転数（非反力動作）

Claims

プラネタリギアのサンギア、リングギア、プラネットキャリアの３つの回転軸にエンジンからの入力、変速機への出力、オルタネータを回転させるドライブギアを割り当てたもの。
ただし入力軸（エンジン）が回転している時オルタネータの回転軸を固定した場合変速機への回転出力は同方向減速回転となり、変速機への回転軸を固定した場合オルタネータへの出力は逆方向増速回転となる組み合わせであること。
具体的にはシングルピニオンのプラネタリギアではエンジン→リングギア、プラネタリキャリア→変速機、サンギア→オルタネータをドライブするギア（チェーンやベルトでも可）。
ダブルピニオンのプラネタリギアでは
エンジン→プラネタリキャリア、リングギア→変速機、サンギア→ドライブギア、或いはエンジン→サンギア、リングギア→変速機、プラネットキャリア→ドライブギアの３種類の組み合わせのうちいずれかとプラネタリ動作をロックアップすることで直結動作をさせるクラッチとオルタネータの発電する電力を吸収して反力（回転を妨げる力）を発生させるための負荷抵抗（反力抵抗）とそれをＯＮ／ＯＦＦするための反力スイッチの組み合わせからなる装置。
請求項１の負荷抵抗（反力抵抗）をラジエターに取り付けることで反力抵抗の放熱にラジエターの冷却能力を流用すること。
プラネタリギアをロックアップして走行中にアクセルペダルを強く踏み込んだ時はロックアップを解除し同時に反力スイッチをＯＮとしオルタネータに励磁電流を流すことでキックダウン動作をさせること。
ブレーキング時には反力スイッチをＯＮにしオルタネータに励磁電流を流すことでフットブレーキを補佐する電気的なブレーキ動作を行わせること。
段階的な変速比を持つ変速機と組み合わせた場合において変速機のシフトアップ動作を始める時にロックアップを一時的に解除することで素早いシンクロ動作を行わせることを可能とする、変速が終了した時点で再びロックアップすること。