JP2007534553A - ハイブリッド動力装置とその操作方法 - Google Patents

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Abstract

本発明の自動車用のハイブリッド動力装置は、燃焼動作モードまたは電気動作モードで動作し、クラッチ（１１３）を介してギヤボックス（１００）に連結される燃焼エンジン（２０）と、電気機械（２００）とを含み、電気機械（２００）は、ギヤボックス（１００）の第１軸（１３０）へ永続的に接続され、第１軸（１３０）は、燃焼動作モードにおいて、電気機械（２００）を駆動し、あるいは、電気動作モードにおいて、電気モータの回転方向に応じて、自動車の前進または後進を可能にする、第１固定歯車（１３２）と、第１ギヤ比の第２固定歯車（１３３）と、第１ギヤ比よりも高いギヤ比の少なくとも４つの自由回転ピニオン（１３４、１３５、１３６、１３７）とを支持することを特徴とする。

Description

本発明は、電気モータと燃焼エンジンとの、２つの駆動装置を含み、主に燃焼動作モードで動作する、電気と燃焼とのハイブリッド駆動装置を有する自動車の動力装置に関する。
特に本発明は、クラッチを介してギヤボックスに連結される燃焼エンジンと、電気機械とを含み、燃焼動作モードまたは電気動作モードで動作する自動車用のハイブリッド動力装置を対象とする。
ハイブリッド動力装置に電気機械を配置する様々な仕方が知られている。
特に特許文献ＦＲ ２ ８２２ １０９及びＦＲ ２ ８３７ ４２９に示された、既知の１つの配置においては、電気機械のステータは、ギヤボックスのケースに取り付けることができ、ギヤボックスのケース自身は、燃焼エンジンのケースに取り付けられ、一方、ロータは、遊星歯車装置の遊星ピニオンに接続される。
特に特許文献ＥＰ １ ２３２ ８９０に記載された、既知の他の１つの配置においては、電気機械は、ギヤボックスの側方位置に配置することができ、この電気機械は、チェーンによって第２軸へ永続的に接続され、一対の回転輪が第１軸と第２軸の端部へ付加される。
これらの既知の配置の問題点は、動力装置に軸方向の長さが追加されることにあり、横方向の配置との適応は困難である。
ＦＲ ２ ８２２ １０９ ＦＲ ２ ８３７ ４２９ ＥＰ １ ２３２ ８９０
本発明は、上記の問題点を解消して、長さを増加させることがない、ハイブリッド動力装置とその操作方法を提供することを目的とする。
上記問題点を解消するために、本発明は、電気機械が、望ましくはチェーンによって、ギヤボックスの第１軸へ、永続的に接続され、燃焼エンジンに対して横方向にずらして設けられることを提案する。
また本発明は：
−自動車が停止時に、ギヤボックスをニュートラル位置にし、クランクシャフトとギヤボックスの入力軸とを連結するためにクラッチを閉じることによって、燃焼エンジンが始動され、
−自動車が電気動作モードで走行中に、クランクシャフトとギヤボックスの入力軸とを連結するためにクラッチを閉じることによって、燃焼エンジンが始動され、
−動力装置は、主たる燃焼動作モードを有し、このとき電気機械は、交流発電機、燃焼エンジンの低速時に追加トルクを供給するモータ、及び減速時の電気ブレーキの機能を実行し、
−動力装置は、電気動作モードを有し、このときクランクシャフトとギヤボックスの入力軸とを連結するためにクラッチは開かれ、このとき電気機械は、ギヤボックスの第１ギヤ比と第２ギヤ比において自動車を前進方向に推進し、第２ギヤ比において回転方向を逆転させることによって後進方向に推進することが可能であり、
−ギヤボックスがロボット化される、
ことを提案する。
本発明のその他の特徴及び利点は、本発明を限定するものではない実施の形態の、添付図面を参照して行う以下の詳細な説明を読むことによって明らかとなるであろう。これらの図面において：
−図１は、提案される動力装置の、燃焼エンジンを除く全体の縦断面図であり；
−図２は、図１の動力装置の部分横断面図である。
図１は、動力装置１０の全体を示す。燃焼エンジン２０は、クランクシャフトの軸端によって代表されている。クランクシャフトの軸端には、本来の意味でのフライホイール３１と、振動緩衝装置３２と、減衰装置３３とからなる、例えば文献ＦＲ ２ ８３３ ３２９に記載のものに相当する、緩衝フライホイール３０が取り付けられている。
燃焼エンジンは、振動緩衝装置のスプライン３２ａを介して、ギヤボックス１００へ連結される。ギヤボックス１００は、クラッチ及び差動機ボックス１１０と、機構ボックス１２０からなる。クラッチ及び差動機ボックスは、側板１１２によって閉じられ、円錐型のクラッチ１１３を含む、第１室１１１からなる。円錐型のクラッチ１１３の入力円錐１１４は、文献ＥＰ １ ３１８ ３１９に記載されているものと同様に、振動緩衝装置３２へ連結される。クラッチの開閉は、スラスト軸受１１６を介して実行される。クラッチ１１３の上部円環１１５は、ハブ１３１を介して、ギヤボックス１００の入力軸すなわち第１軸へ連結される。
第１軸１３０上に、右から左へ、電気機械２００を駆動するための第１固定歯車１３２と、第１ギヤ比の第２固定歯車１３３と、第５ギヤ比の第１自由回転ピニオン１３４と、第３ギヤ比の第２自由回転ピニオン１３５と、第４ギヤ比の第３自由回転ピニオン１３６と、第２ギヤ比の第４自由回転ピニオン１３７とが、設けられている。これらの自由回転ピニオンは、例えば文献ＦＲ ２ ８２１ ６５２に提案されているようなタイプの「円錐連結装置（ｃｏｎｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｅｒｓ）」である、同じ連結装置１３８によって、第１軸と個別に連動させることができる。第１軸に取り付けられた固定歯車と自由回転ピニオンは、第２軸１４０に支持された自由回転ピニオンと固定歯車、すなわち、右から左へ、第１ギヤ比の自由回転ピニオン１４１、第５ギヤ比の第１固定歯車１４２、第３ギヤ比の第２固定歯車１４３、第４ギヤ比の第３固定歯車１４４、第２ギヤ比の第４固定歯車１４５と、それぞれ係合する。
第１ギヤ比の自由回転ピニオン１４１は、文献ＥＰ １ ２７３ ８２５に示された構成による自由輪１４６と、従来の同期及び噛み合いクラッチ装置１４７によって、第２軸１４０と連動させることができる。最後に、第２軸は、従来の差動機１５０へ運動を伝達するための固定歯車１４８を支持する。
クラッチ及び差動機ボックス１１０に支持された電気機械２００は、チェーン２０３によって第１軸へ接続された、単一の固定歯車２０２を有する軸２０１を駆動する。
図２は、電気機械２００の制御装置とその相対的配置を示す。この制御装置は、機構ボックスに支持される。この図は、ギヤボックス１００の部分横断面図であり、上部に第１電気機械アクチュエータ２１０（例えば、文献ＥＰ １ ２２９ ２７４に記載されたような）を示す。電気機械アクチュエータ２１０の指状突起２１１は、第３ギヤ比の第２自由回転ピニオン１３５と第５ギヤ比の第１自由回転ピニオン１３４の連結装置１３８を制御するために、第１フォーク２２１を介して、第１噛み合いクラッチ２２０と協動することができ、あるいは、入力のクラッチ１１３を制御するために、第２フォーク２３１を介して第２噛み合いクラッチ２３０と協動する事ができる。
制御装置は、側部位置に、第２電気機械アクチュエータ２１２を有する。第２電気機械アクチュエータ２１２の指状突起２１３は、第４ギヤ比の第３自由回転ピニオン１３６と第２ギヤ比の第４自由回転ピニオン１３７の連結装置１３８を制御するために、第３フォーク２４１を介して、第２噛み合いクラッチ２４０と協動することができる。最後に、手動制御装置２５０は、第１ギヤ比と後退ギヤ比の歯車を係合させるために、指状突起２５１が、フォーク２５２を介して、第３噛み合いクラッチ２６０と協動することを可能にする。
本発明による、エンジンに対して側方の、スターターの通常の位置に概ね位置する、電気機械２００の独特な配置が図面によって示されており、このように、この配置は動力装置１０の長さを増加させることはない。
図２は、制御装置、第１〜第３フォーク２２１、２３１、２４１の軸及びアクチュエータの、電気機械２００とギヤボックス１００の第１軸１３０とのチェーン２０３による連結との、整合性を示している。
図１は、後退操作のための装置が存在しないことを示している。後退のための固定歯車は、電気機械２００を駆動する第１固定歯車１３２によって、第１軸１３０上で有利に置き換えられている。このように、本発明によれば、第１固定歯車１３２と、固定歯車２０２と、チェーン２０３とからなる電気機械の駆動装置は、ギヤボックス１００の長さを増加させることはなく、従って動力装置１０の長さを増加させることはない。
本発明によれば、電気機械は、ギヤボックス１００の第１軸１３０と恒久的に接続されている。従って、電気機械を：
−ギヤボックスがニュートラルにあって、クラッチ１１３が閉じられていることを条件として、スターターとして、
−ギヤボックスがニュートラルにあって、クラッチ１１３が閉じられていることを条件として、自動車が停止中における交流発電機として、
−ギヤボックスの任意のギヤ比での走行時に、低速における燃焼エンジンに追加のトルクを付与するための「加速機（ブースター）」であるモータとして、
−ギヤボックスの第１ギヤ比を除く任意のギヤ比において、自動車を減速するためのエネルギ回収手段である電気ブレーキとして、
−燃焼エンジンが回転中または停止中の電気動作モードにおいて、電気機械２００の回転方向を逆転させ、側方の第２電気アクチュエータ２１２によって起動された連結装置１３８によって連結された第４自由回転ピニオン１３７と第４固定歯車１４５による第２ギヤ比を用いることによって、上方の第１電気機械アクチュエータ２１０は、燃焼エンジン２０を切り離すために、クラッチ１１３を開放のままに保つので、後進動作に、
−燃焼エンジンが回転中または停止中の電気動作モードにおいて、側方の第２電気アクチュエータ２１２によって起動された連結装置１３８によって連結された、第２固定歯車１３３と自由回転ピニオン１４１による第１ギヤ比、または、第４自由回転ピニオン１３７と第４固定歯車１４５による第２ギヤ比を用いることによって、上方の第１電気機械アクチュエータ２１０は、燃焼エンジン２０を切り離すために、クラッチ１１３を開放のままに保つので、前進動作に、（このように、電気機械は、ギヤボックスの第１ギヤ比と第２ギヤ比において、前進方向に自動車を推進することができ、また、ギヤボックスの第２ギヤ比において、回転方向を逆転させることによって、後進方向に自動車を推進することができる。）及び、
−電気動作モードにおいて、電気機械のエネルギまたは自動車の運動エネルギを利用するようにクラッチ１１３を閉じることによって、燃焼エンジンを始動するために、
使用することが可能である。

Claims (11)

  1. クラッチ（１１３）を介してギヤボックス（１００）に連結される燃焼エンジン（２０）と、上記ギヤボックス（１００）の第１軸（１３０）へ永続的に接続された電気機械（２００）とを含み、燃焼動作モードまたは電気動作モードで動作する自動車用のハイブリッド動力装置（１０）において、上記第１軸（１３０）は、上記燃焼動作モードにおいて、上記電気機械（２００）を駆動することを可能にし、あるいは、上記電気動作モードにおいて、電気モータの回転方向に応じて、上記自動車の前進または後進を可能にする、第１固定歯車（１３２）と、第１ギヤ比の第２固定歯車（１３３）と、第１ギヤ比よりも高いギヤ比の少なくとも４つの自由回転ピニオン（１３４、１３５、１３６、１３７）とを支持することを特徴とする、自動車用のハイブリッド動力装置。
  2. 上記電気機械（２００）は、上記燃焼エンジンに対して横方向にずらして設けられることを特徴とする、請求項１に記載の自動車用のハイブリッド動力装置。
  3. 上記電気機械（２００）は、上記ギヤボックス（１００）の上記第１軸（１３０）へ、チェーン（２０３）によって接続されることを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車用のハイブリッド動力装置。
  4. 第２軸（１４０）が、第１ギヤ比の自由回転ピニオン（１４１）と、第１ギヤ比よりも高いギヤ比の少なくとも４つの固定歯車（１４２〜１４５）とを支持することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動車用のハイブリッド動力装置。
  5. 上記第１ギヤ比の自由回転ピニオン（１４１）が、自由輪に装着されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の自動車用のハイブリッド動力装置。
  6. 上記第１ギヤ比よりも高いギヤ比の上記自由回転ピニオン（１３４〜１３７）が、円錐連結装置（１３８）によって上記第１軸（１３０）へ連結されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動車用のハイブリッド動力装置。
  7. 上記自動車の上記後進が、上記電気機械（２００）の回転方向を逆転させ、第４自由回転ピニオン（１３７）と第４固定歯車（１４５）による第２ギヤ比を用いることによって実行されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動車用のハイブリッド動力装置の操作方法。
  8. クラッチ（１１３）を介してギヤボックス（１００）に連結される燃焼エンジン（２０）と、電気機械（２００）とを含むハイブリッド動力装置（１０）の操作方法において、自動車が停止時に、上記ギヤボックスをニュートラル位置にし、上記クラッチ（１１３）を閉じることによって、上記燃焼エンジン（２０）が始動されることを特徴とする、ハイブリッド動力装置の操作方法。
  9. 上記自動車が電気動作モードで走行中に、上記燃焼エンジンが上記クラッチ（１１３）を閉じることによって始動されることを特徴とする、請求項７または８に記載の自動車用のハイブリッド動力装置の操作方法。
  10. 上記動力装置は、主たる上記燃焼動作モードを有し、このとき上記電気機械（２００）は、交流発電機、上記燃焼エンジンの低速時に追加トルクを供給するモータ、及び減速時の電気ブレーキの機能を実行することを特徴とする、請求項７または８に記載の自動車用のハイブリッド動力装置の操作方法。
  11. 上記動力装置は、上記クラッチ（１１３）が開かれた、上記電気動作モードを有することを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１つに記載の自動車用のハイブリッド動力装置の操作方法。
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