JP2009096404A - 車両における動力装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】モータジェネレータを備えた車両における動力装置において、燃料消費率を向上させ、しかも高速走行の際にモータジェネレータの発熱を防止する。
【解決手段】車両における動力装置は、エンジン１０の駆動力を駆動車輪に連結される出力軸１６に伝達する変速機１２と、動力伝達機構１７を介して出力軸に連結され電流が供給されればエンジンと協働して出力軸を駆動する電動機として作動するとともに出力軸から駆動されれば発電機として作動するモータジェネレータ２０を備えている。動力伝達機構には、駆動車輪に加わる走行抵抗がモータジェネレータによる駆動車輪の駆動力よりも大となる所定高速走行状態では出力軸とモータジェネレータの間の動力伝達を遮断する遠心クラッチ２５が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関などのエンジンと、変速機と、電流が供給されれば電動機として作動し回転駆動されれば発電機として作動するモータジェネレータを備えた自動車などの車両における動力装置に関する。
ハイブリッド車などに使用される車両における動力装置には、例えば特許文献１に開示されたように、エンジンにより駆動される変速機よりも後側で駆動車輪に直接連結される出力軸に回転電機を連結したものがある。このような車両における動力装置によれば、回転電機は電流を供給すれば変速機を介することなく駆動車輪を駆動するモータとして作動し、また出力軸側から駆動されればジェネレータとして作動して発電を行うことが可能である。
特開２００６−１６６４９１号公報（段落〔００１８〕、段落〔００２５〕、段落〔００３７〕、段落〔００４６〕、図１、図３）。
図３は、バッテリより電流が供給されれば電動機として作動するとともに、外部から回転駆動されれば発電機として作動するモータジェネレータの、低速回転対応設計の場合（(a) で示す）と高速回転対応設計の場合（(b) で示す）における、回転速度に対するトルクの特性を示す図であり、図の上半部は電動機としての特性を示し、図の下半部は発電機としての特性を示している。図３の細線で表した複数の等高線状の略楕円形状はモータジェネレータの効率を示しており、内側となる略楕円形状ほど効率が高い範囲を示している。また多数の×印は、１０モード走行パターンで燃料消費率を測定した際における車両の実際の使用ポイントを示している。この図３の(a) と(b) を比較すれば、車両の実際の使用ポイントを示す×印は、(b) よりも(a) の方が内側となる略楕円形状内に入っているものが多く、従って低速回転対応形のモータジェネレータを使用すれば高速回転対応形のモータジェネレータを使用した場合に比して効率が高い範囲で使用される頻度が高くなり、従って燃料消費率を向上させることができることを示している。しかしながら低速回転対応形のモータジェネレータは、回転速度が高い範囲では高速回転対応形のモータジェネレータよりも効率が低下するので、高速走行の際にはモータジェネレータの発熱が増大し高温になって冷却が必要になり、また燃料消費率が悪くなるという問題がある。
これに対し図４は、５段変速機を備えそれよりも後側で駆動車輪に直接連結される出力軸にモータジェネレータが連結された車両における、車速に対する駆動車輪の駆動力及び走行抵抗の特性を示す図であり、第１〜第５の各変速段における車速に対する内燃機関による駆動力の特性は各特性曲線Ｓ１〜Ｓ５に示すとおりであり、車速に対するモータジェネレータによる駆動力の特性は特性曲線Ｍに示すとおりである。自動車の車速の変動範囲は低速から高速まで広範囲であるので、これに使用するモータジェネレータはこの広い回転数範囲をカバーするように設計する必要があるが、それは事実上困難である。一方、車速に対する駆動車輪の走行抵抗は、路面状況などにより異なるが、平坦な舗装道路などを走行する通常の走行状態においては通常は走行抵抗曲線Ｒに示すとおりである。そして走行抵抗がモータジェネレータによる駆動力特性曲線Ｍよりも大となる車速Ｖａ以上となる所定高速走行状態では、モータジェネレータにより車輪の駆動力を増大させる効果は殆ど期待できない。またこの所定高速走行状態ではモータジェネレータの発電効率が低下するので発電量も少なくなる。
そこで本発明は、上述した所定高速走行状態では出力軸とモータジェネレータの間の動力伝達を遮断する遠心クラッチを設けることにより、モータジェネレータを備えた車両における動力装置における燃料消費率を向上させ、しかも高速走行の際におけるモータジェネレータの発熱及び燃料消費率が悪くなるのを防止して上述した問題を解決することを目的とする。
このために、本発明による車両における動力装置は、手動操作によりあるいは車両の走行状態に応じて自動的にエンジンの回転速度及び駆動トルクを変換して駆動車輪に連結される出力軸に伝達する変速機と、動力伝達機構を介して出力軸に連結され電流が供給されればエンジンと協働して出力軸を駆動する電動機として作動するとともに出力軸から駆動されれば発電機として作動するモータジェネレータを備えてなる車両における動力装置において、動力伝達機構には、通常の走行状態において駆動車輪に加わる走行抵抗がモータジェネレータによる駆動車輪の駆動力よりも大となる所定高速走行状態では出力軸とモータジェネレータの間の動力伝達を遮断する遠心クラッチを設けたことを特徴とするものである。 前項に記載の車両における動力装置において、動力伝達機構はモータジェネレータのロータ軸と同軸的に配列されて出力軸に連結されたクラッチ軸を備えたものとし、遠心クラッチは、摩擦クラッチ及び遠心アクチュエータよりなり、摩擦クラッチは、モータジェネレータのロータ軸の先端部に取り付けられたクラッチハウジングと、このクラッチハウジング内に位置してクラッチ軸の先端部に取り付けられたクラッチディスクと、クラッチハウジング内に設けられ自由状態ではクラッチディスクの外周部をクラッチハウジングのクラッチプレートに弾性的に押圧して摩擦係合させるとともに一部が軸線方向に押圧されれば摩擦係合を解除する弾性押圧機構よりなるものとし、遠心アクチュエータは、クラッチ軸に軸線方向摺動のみ自在に同軸的に取り付けられて内面に円錐面または角錐面状の傾斜カム面が形成されたプッシュプレートと、クラッチ軸に同軸的に固定された支持部材と、この支持部材に半径方向移動自在に支持され遠心力により半径方向外向きに移動されれば傾斜カム面と当接してプッシュプレートを軸線方向に移動させる複数の重錘よりなるものとし、プッシュプレートは、クラッチ軸が回転していない不作動状態では弾性押圧機構の一部を実質的に押圧しないが、クラッチ軸の回転速度が増大して所定高速走行状態に相当する回転速度となれば重錘が遠心力により半径方向外向きに移動し傾斜カム面を介して軸線方向に移動されれば弾性押圧機構の一部を軸線方向に押圧してクラッチディスクの外周部とクラッチハプレートの間の摩擦係合を解除することが好ましい。
前項に記載の車両における動力装置は、プッシュプレートの軸線方向位置を検出するストロークセンサを備え、このストロークセンサからの出力信号に基づき、クラッチ軸の回転速度が所定高速走行状態に対応する回転速度から低下して摩擦クラッチの摩擦係合が開始される前に予めモータジェネレータに電流を供給してロータ軸をクラッチ軸に近い回転速度で回転させるようにすることが好ましい。
前２項に記載の車両における動力装置において、弾性押圧機構は、環状の板材よりなり、その半径方向中間部がクラッチハウジング内に係止されて自由状態ではクラッチディスクの外周部をプレッシャプレートを介してクラッチプレートに弾性的に押圧して摩擦係合させるとともに、一部を形成する内周部が軸線方向に押圧されれば摩擦係合を解除するダイアフラムスプリングよりなることが好ましい。
前３項に記載の車両における動力装置において、支持部材はクラッチ軸と同軸的に支持されたボス部とそれより半径方向外向きに延びる複数のガイドピンよりなるものとし、このガイドピンに軸線方向摺動自在に支持された重錘とボス部の間にはプッシュプレートの傾斜カム面に対する重錘の当接がなだらかに行われるようにするダンパスプリングを設けることが好ましい。
請求項１に記載の発明によれば、動力伝達機構には、通常の走行状態において駆動車輪に加わる走行抵抗がモータジェネレータによる駆動車輪の駆動力よりも大となる所定高速走行状態では出力軸とモータジェネレータの間の動力伝達を遮断する遠心クラッチを設けており、車速が増大して所定高速走行状態となり、それに応じてモータジェネレータの回転速度も高くなる範囲では、遠心クラッチにより出力軸とモータジェネレータの間の動力伝達が遮断されてモータジェネレータが作動されることはない。従って、効率が高い範囲で使用される頻度が高い低速回転対応設計のモータジェネレータを採用しても、車速が高速となる所定高速走行状態においてモータジェネレータの発熱が増大し高温になって冷却が必要になったり、燃料消費率が悪くなったりするという問題を生じることはない。またこのような所定高速走行状態ではモータジェネレータにより車輪の駆動力を増大させる効果は殆ど期待できず、モータジェネレータの発電効率が低下して発電量も少なくなるので、モータジェネレータの機能の低下が実質的に生じることはない。
動力伝達機構はモータジェネレータのロータ軸と同軸的に配列されて出力軸に連結されたクラッチ軸を備えたものとし、遠心クラッチは、摩擦クラッチ及び遠心アクチュエータよりなり、摩擦クラッチは、モータジェネレータのロータ軸の先端部に取り付けられたクラッチハウジングと、このクラッチハウジング内に位置してクラッチ軸の先端部に取り付けられたクラッチディスクと、クラッチハウジング内に設けられ自由状態ではクラッチディスクの外周部をクラッチプレートに弾性的に押圧して摩擦係合させるとともに一部が軸線方向に押圧されれば摩擦係合を解除する弾性押圧機構よりなるものとし、遠心アクチュエータは、クラッチ軸に軸線方向摺動のみ自在に同軸的に取り付けられて内面に円錐面または角錐面状の傾斜カム面が形成されたプッシュプレートと、クラッチ軸に同軸的に固定された支持部材と、この支持部材に半径方向移動自在に支持され遠心力により半径方向外向きに移動されれば傾斜カム面と当接してプッシュプレートを軸線方向に移動させる複数の重錘よりなるものとし、プッシュプレートは、クラッチ軸が回転していない不作動状態では弾性押圧機構の一部を実質的に押圧しないが、クラッチ軸の回転速度が増大して所定高速走行状態に相当する回転速度となれば重錘が遠心力により半径方向外向きに移動し傾斜カム面を介して軸線方向に移動されれば弾性押圧機構の一部を軸線方向に押圧してクラッチディスクの外周部とクラッチプレートの間の摩擦係合を解除するようにした請求項２の発明によれば、車速が増大して所定高速走行状態となり、それに応じてモータジェネレータの回転速度も高くなる範囲では、プッシュプレートは軸線方向に移動され、弾性押圧機構の一部を押圧して摩擦クラッチによる動力伝達が遮断されてモータジェネレータが作動されることはなくなるので、前述と同様、低速回転対応設計のモータジェネレータを採用しても、モータジェネレータの冷却が必要になったり、燃料消費率が悪くなったりするという問題を生じることはない。
プッシュプレートの軸線方向位置を検出するストロークセンサを備え、このストロークセンサからの出力信号に基づき、クラッチ軸の回転速度が所定高速走行状態に対応する回転速度から低下して摩擦クラッチの摩擦係合が開始される前に予めモータジェネレータに電流を供給してロータ軸をクラッチ軸に近い回転速度で回転させるようにした請求項３の発明によれば、モータジェネレータが連結されることにより生じる出力軸の回転変動が減少されるので、モータジェネレータによる駆動が開始される際に感じられるショックを減少させることができる。
弾性押圧機構は、環状の板材よりなり、その半径方向中間部がクラッチハウジング内に係止されて自由状態ではクラッチディスクの外周部をプレッシャプレートを介してクラッチプレートに弾性的に押圧して摩擦係合させるとともに、一部を形成する内周部が軸線方向に押圧されれば摩擦係合を解除するダイアフラムスプリングよりなるものとした請求項４の発明によれば、弾性押圧機構の構造が簡略化されるので車両における動力装置の製造コストを引き下げることができる。
支持部材クラッチ軸と同軸的に支持されたボス部とそれより半径方向外向きに延びる複数のガイドピンよりなるものとし、このガイドピンに軸線方向摺動自在に支持された重錘とボス部の間にはプッシュプレートの傾斜カム面に対する重錘の当接がなだらかに行われるようにするダンパスプリングを設けた請求項５の発明によれば、車速が増大または減少した際の摩擦クラッチの係合離脱がなだらかになるので、その際に感じられるショックを一層減少させることができる。
以下に、図１及び図２により、本発明による車両における動力装置を実施するための最良の形態の説明をする。この実施形態の車両における動力装置は、変速機の入力軸及び中間軸と平行に出力軸が配置されたフロントエンジンフロントドライブ形式の自動車に本発明を適用した例を示し、エンジン１０と、変速機１２と、変速機１２の出力を駆動車輪に伝達する出力軸１６と、動力伝達機構１７と遠心クラッチ２５を介して出力軸１６に連結されたモータジェネレータ２０を主要な構成部材とするものである。
先ず図１により本発明による車両における動力装置の全体的構造の説明をする。動力装置ケース１１内には、入力軸１２ａと中間軸１２ｂが互いに平行に配置されて回転自在に支持され、この両軸１２ａ，１２ｂの間には、第１〜第６変速ギヤ列（第１速〜第６速ギヤ対）Ｇ１〜Ｇ６と後進ギヤ列ＧＢが互いに並列に設けられている。第１及び第２変速ギヤ列Ｇ１，Ｇ２の各駆動ギヤは入力軸１２ａに固定され、各被動ギヤは中間軸１２ｂに回転自在に支持されて各被動ギヤの間には第１切換クラッチＣ１が設けられている。第３〜第６変速ギヤ列Ｇ３〜Ｇ６の各駆動ギヤは入力軸１２ａに回転自在に支持されて各２個の駆動ギヤの間には第２及び第３切換クラッチＣ２，Ｃ３が設けられ、各被動ギヤは中間軸１２ｂに固定されている。後進ギヤ列ＧＢの駆動ギヤは入力軸１２ａに固定され、被動ギヤは中間軸１２ｂに回転自在に支持されて中間軸１２ｂとの間には後進切換クラッチＣＢが設けられている。後進ギヤ列ＧＢの駆動ギヤと被動ギヤは遊転ギヤ（図示省略）を介して噛合されている。
各切換クラッチＣ１〜Ｃ３は、周知のシンクロメッシュ機構よりなるもので、入力軸１２ａまたは中間軸１２ｂに固定されたクラッチハブＬの外周にスプライン係合されたスリーブＭが軸線方向に往復動して両側のギヤに固定された係合部材Ｎに係合することにより、両側のギヤをクラッチハブＬに選択的に連結するものである。後進切換クラッチＣＢは、クラッチハブＬの片側だけにギヤが設けられている点を除き、各切換クラッチＣ１〜Ｃ３と同一構造である。変速機１２は以上の各部分により構成され、その入力軸１２ａはクラッチ１３を介してエンジン１０のクランク軸１０ａにより回転駆動されている。
出力軸１６は中間軸１２ｂと平行に配置され、中間部が差動機構１５を介して同軸的に連結された２つの部分１６ａ，１６ｂよりなり、この両部分１６ａ，１６ｂは動力装置ケース１１により回転自在に支持されるとともにそれぞれの外端部はジョイント及びドライブシャフトを介して左右の各駆動車輪（何れも図示省略）に連結されている。変速機１２の中間軸１２ｂと出力軸１６は、中間軸１２ｂの一端に固定された出力駆動ギヤ１４ａと、差動機構１５のケースに固定されて出力駆動ギヤ１４ａと噛合される出力被動ギヤ１４ｂよりなる出力ギヤ列１４により連結されている。
モータジェネレータ２０は、図１及び図２に示すように、出力軸１６を挟んで変速機１２と反対側となる動力装置ケース１１の一部に取り付けられている。モータジェネレータ２０は、筒状のケーシング２１と、これに同軸的に回転自在に支持されたロータ軸２２と、ロータ軸２２の外周に円周方向に沿って配置された複数の永久磁石からなるロータ２３と、このロータ２３を囲むようにケーシング２１の内面に固定されて巻き線を有する複数の鉄心からなるステータ２４よりなるものである。モータジェネレータ２０のケーシング２１は、ロータ軸２２が出力軸１６と平行になるように、ブラケット１１ａを介して動力装置ケース１１に固定されている。
このモータジェネレータ２０は低速回転対応形のもので、エンジン１０に出力の余裕がない状態ではバッテリより電流が供給されエンジン１０と協働して出力軸１６を駆動する電動機として作動し、駆動車輪側からエンジン１０が駆動される状態あるいはエンジン１０の出力に余裕がある状態では出力軸１６により駆動され発電を行ってバッテリに充電する発電機として作動するよう制御されるものである。なおここで言う低速回転対応形のモータジェネレータとは自動車の低速〜中速走行速度に対応する回転速度において効率が良い特性を有するモータジェネレータを意味し、高速回転対応形のモータジェネレータとは自動車の中速〜高速走行速度に対応する回転速度において効率が良い特性を有するモータジェネレータを意味している。
動力伝達機構１７は、図１及び図２に示すように、モータジェネレータ２０と同軸的に動力装置ケース１１に支持されたクラッチ軸１７ａと、出力軸１６とクラッチ軸１７ａの間でこの両軸１６，１７ａと平行に動力装置ケース１１に支持された伝達軸１７ｂと、この伝達軸１７ｂの一端部に固定され出力被動ギヤ１４ｂと噛合されて出力軸１６と伝達軸１７ｂを連結する第１ギヤ１７ｃと、伝達軸１７ｂとクラッチ軸１７ａの各一端部に固定され互いに噛合されてこの両軸１７ｂ，１７ａを連結する第２及び第３ギヤ１７ｄ，１７ｅにより構成されている。クラッチ軸１７ａのモータジェネレータ２０側となる先端部には、先に進むにつれて段階的に細くなる３つのスプラインが同軸的に形成されている。
遠心クラッチ２５は、図１及び図２に示すようにブラケット１１ａ内に位置しており、摩擦クラッチ３０及び遠心アクチュエータ３５よりなるものである。主として図２に示すように、摩擦クラッチ３０は、クラッチハウジング３１と、プレッシャプレート３２と、クラッチディスク３３と、弾性押圧機構３４により構成されている。クラッチハウジング３１は、ロータ軸２２の先端に同軸的にボルト止め固定された円盤状のクラッチプレート３１ａと、このクラッチプレート３１ａの遠心アクチュエータ３５側を隙間をあけて同軸的に覆い中央部が大きく開口された板金製のカバー部３１ｂよりなるものである。クラッチディスク３３はカバー部３１ｂの開口よりも大径で、その外周部３３ｂの摩擦板がカバー部３１ｂ内に位置しており、中央のボス部３３ａはクラッチ軸１７ａと共に回転するようにその最先端部にスプライン係合されている。
弾性押圧機構３４は、環状の板材の外周側となる半部に半径方向外向きに延びる多数のスリット３４ｃを形成したダイアフラムスプリング３４ａと、クラッチハウジング３１のカバー部３１ｂの開口部に取り付けられてダイアフラムスプリング３４ａの半径方向中間部をカバー部３１ｂに揺動可能に挟持する１対のピボットリング３４ｂよりなるものである。ダイアフラムスプリング３４ａは、図２の上半部に示すように、本来の形状が浅い円錐形の板状で高さ方向に弾性的に圧し縮められ、外周縁に係止された環状のプレッシャプレート３２を介して、クラッチディスク３３の外周部３３ｂをクラッチハウジング３１のクラッチプレート３１ａに弾性的に押圧して摩擦係合させている。この環状のダイアフラムスプリング３４ａは、その一部である内周部をクラッチプレート３１ａ側に向けて押圧すれば、図２の下半部に示すようにピボットリング３４ｂ付近を中心として揺動し、浅い円錐面形の頂角が増大するように弾性変形し、その外周縁に係止されたプレッシャプレート３２をクラッチディスク３３の外周部３３ｂから引き離して、クラッチディスク３３の外周部３３ｂとクラッチハウジング３１のクラッチプレート３１ａの間の摩擦係合は解除される。
遠心アクチュエータ３５は、主としてプッシュプレート３６と、支持部材３７と、重錘３８により構成されている。プッシュプレート３６はプレス成形された板金製で、補強された中央部がクラッチ軸１７ａの中間部のスプラインに軸線方向摺動のみ自在に同軸的に取り付けられ、摩擦クラッチ３０と反対側となる内面には円錐面または角錐面（例えば四角錐面）状の傾斜カム面３６ａが形成されている。プッシュプレート３６の中央部の摩擦クラッチ３０側となる端面とダイアフラムスプリング３４ａの内周部付近の間には、スラストボールベアリング３６ｂが介在されている。モータジェネレータ２０を支持するとともに遠心クラッチ２５を内蔵するブラケット１１ａには、後述するように摩擦クラッチ３０の摩擦係合が開始される前に予めモータジェネレータ２０のロータ２３を回転させるために、プッシュプレート３６の軸線方向位置を検出するストロークセンサ４０が設けられている。
遠心アクチュエータ３５の支持部材３７は、クラッチ軸１７ａの最も太いスプラインに同軸的に係合され段部と止め輪により軸線方向移動が拘束されて固定的に取り付けられたボス部３７ａと、その外周部に円周方向に等角度間隔で根本部が固定されて半径方向外向きに延びる複数（例えば４本）のガイドピン３７ｂよりなるものである。各ガイドピン３７ｂには軸線方向摺動自在に重錘３８がそれぞれ支持され、各重錘３８の一部にはプッシュプレート３６の傾斜カム面３６ａと摺動可能に係合される傾斜面が形成されている。各ガイドピン３７ｂには、支持された重錘３８とボス部３７ａの間に、後述するようにプッシュプレート３６の傾斜カム面３６ａに対する重錘３８の当接がなだらかに行われるようにするダンパスプリング３９が緩く巻き付けられている。
次に上述した実施形態の作動の説明をする。車両が停止されてクラッチ軸１７ａが回転していない不作動状態では、重錘３８には遠心力が作用していないので、図２の上半部に示すように、プッシュプレート３６はスラストボールベアリング３６ｂを介してダイアフラムスプリング３４ａにより支持部材３７側に弾性的に軽く押圧され、傾斜カム面３６ａと当接される重錘３８は最も内側に押圧されてダンパスプリング３９を介して支持部材３７のボス部３７ａに当接されている。この状態では、プッシュプレート３６とダイアフラムスプリング３４ａの間の押圧力はわずかであって、ダイアフラムスプリング３４ａがクラッチディスク３３の外周部３３ｂをクラッチハウジング３１のクラッチプレート３１ａに弾性的に押圧する力に実質的に影響を与えることはなく、クラッチディスク３３の外周部３３ｂはクラッチプレート３１ａに完全に摩擦係合されている。
車両の作動状態では、変速機１２は手動操作によりあるいは自動的に適切な変速段が選択され、エンジン１０はクラッチ１３、変速機１２及び出力軸１６を介して駆動車輪を駆動して、車両は走行される。この走行の際には車速の増大に比例してクラッチ軸１７ａの回転速度も増大し、重錘３８に加わる遠心力は傾斜カム面３６ａを介してプッシュプレート３６を摩擦クラッチ３０側に向けて押圧し、スラストボールベアリング３６ｂを介してダイアフラムスプリング３４ａの内周部を押圧する力は増大する。しかしながら車両の車速が増大して、前述した図４に示すモータジェネレータ２０による駆動力特性曲線Ｍを駆動車輪の走行抵抗が越える車速Ｖａに達するまでは、プッシュプレート３６がスラストボールベアリング３６ｂを介してダイアフラムスプリング３４ａを押圧する力によりクラッチディスク３３の外周部３３ｂとクラッチハウジング３１のクラッチプレート３１ａの間の摩擦係合が解除されることはなく、従ってモータジェネレータ２０のロータ軸２２は出力軸１６に連結されている。この状態ではモータジェネレータ２０は、エンジン１０に出力の余裕がない状態ではバッテリより電流が供給されエンジン１０と協働して出力軸１６を駆動する電動機として作動し、駆動車輪側からエンジン１０が駆動される状態あるいはエンジン１０の出力に余裕がある状態では出力軸１６により駆動され発電を行ってバッテリに充電する発電機として作動するよう制御される。
車両の車速が増大し、駆動車輪の走行抵抗が図４に示すモータジェネレータ２０による駆動力特性曲線Ｍよりも大となる車速Ｖａ以上となる所定高速走行状態になれば、プッシュプレート３６がダイアフラムスプリング３４ａの一部である内周部を押圧する力は増大する。前述のように、この押圧力の増大によりダイアフラムスプリング３４ａはピボットリング３４ｂ付近を中心として揺動し、プレッシャプレート３２をクラッチディスク３３の外周部３３ｂから引き離して、クラッチディスク３３の外周部３３ｂとクラッチハウジング３１のクラッチプレート３１ａの間の摩擦係合は解除される。これにより出力軸１６とモータジェネレータ２０の間の動力伝達が遮断されてモータジェネレータ２０が作動されることはなくなるので、前述のように効率が高い範囲で使用される頻度が高い低速回転対応設計のモータジェネレータ２０を採用しても、車速が高速となる所定高速走行状態においてモータジェネレータ２０の発熱が増大し高温になって冷却が必要になったり、燃料消費率が悪くなったりするという問題を生じることはなくなる。またこのような所定高速走行状態ではモータジェネレータ２０により車輪の駆動力を増大させる効果は殆ど期待できず、モータジェネレータ２０の発電効率が低下して発電量も少なくなるので、モータジェネレータの機能の低下が実質的に生じることはない。
車両の車速が前述したような所定高速走行状態から低下すれば重錘３８に作用する遠心力が減少するので、プッシュプレート３６はダイアフラムスプリング３４ａにより押し戻されて摩擦クラッチ３０から離れる向きに移動し、これに伴いダイアフラムスプリング３４ａは遠心アクチュエータ３５側に移動し、車速がＶａ以下となれば摩擦クラッチ３０が摩擦係合される。これによりそれまで停止していたモータジェネレータ２０のロータ２３は急激に回転が上昇するのでクラッチ軸１７ａ及びこれに連結された出力軸１６に加わる負荷も急増し、一時的に車速が急減するというショックが生じる。この問題を解消するために上述した実施形態では、モータジェネレータ２０を支持するブラケット１１ａにプッシュプレート３６の軸線方向位置を検出するストロークセンサ４０を設け、車速が所定高速走行状態から低下しプッシュプレート３６が摩擦クラッチ３０から離れる向きに移動して摩擦クラッチ３０が摩擦係合される前にそれを検知し、モータジェネレータ２０に電流を供給してロータ軸２２をクラッチ軸１７ａに近い回転速度で回転させるようにしている。このようにすれば、モータジェネレータ２０が連結されることにより生じる出力軸１６の回転変動が減少されるので、モータジェネレータ２０による駆動が開始される際に感じられるショックを減少させることができる。
また車速が増大する際に、重錘３８の遠心力によりプッシュプレート３６がダイアフラムスプリング３４ａを押す力がある値を超えて、ダイアフラムスプリング３４ａが弾性変形してピボットリング３４ｂ付近を中心として揺動を開始すれば、重錘３８は半径方向外向きに移動するので重錘３８に加わる遠心力は加速度的に増大する。このため摩擦クラッチ３０の摩擦係合の解除は急激に行われる。同様に車速が低下する場合にも、重錘３８の遠心力によりプッシュプレート３６がダイアフラムスプリング３４ａを押す力がある値以下となって、重錘３８が半径方向内向きに移動すれば重錘３８に加わる遠心力は加速度的に減少するので、摩擦クラッチ３０の摩擦係合も急激になされる。これにより出力軸１６に加わる負荷が急激に変動するので、その際に車速が急変するショックを感じることがある。しかしながら上述した実施形態では、各ガイドピン３７ｂに支持された各重錘３８とボス部３７ａの間にダンパスプリング３９を設けたので、そのダンパスプリング３９のばね定数を変えることにより、車速が増大または低下するときの摩擦クラッチ３０の係合離脱をなだらかに行わせることができ、これにより上述したショックを減少させることができる。
また上述した実施形態では、弾性押圧機構３４は、環状の板材よりなり、その半径方向中間部がクラッチハウジング３１内に係止されて自由状態ではクラッチディスク３３の外周部３３ｂをプレッシャプレート３２を介してクラッチハウジング３１のクラッチプレート３１ａに弾性的に押圧して摩擦係合させるとともに、一部を形成する内周部が軸線方向に押圧されれば摩擦係合を解除するダイアフラムスプリング３４ａよりなるものとしており、このようにすれば、弾性押圧機構３４の構造が簡略化されるので車両における動力装置の製造コストを引き下げることができる。
本発明による車両における動力装置の一実施形態の全体構造を示す模式図である。 図１に示す実施形態のモータジェネレータ及び遠心クラッチ付近の具体的構造を示す断面図である。 モータジェネレータの回転速度に対するトルクの特性を示す図である。 自動車における車速に対する駆動車輪の駆動力及び走行抵抗の特性を示す図である。
符号の説明
１０…エンジン、１２…変速機、１６…出力軸、１７…動力伝達機構、１７ａ…クラッチ軸、２０…モータジェネレータ、２２…ロータ軸、２５…遠心クラッチ、３０…摩擦クラッチ、３１…クラッチハウジング、３１ａ…クラッチプレート、３２…プレッシャプレート、３３…クラッチディスク、３３ｂ…外周部、３４…弾性押圧機構、３４ａ…ダイアフラムスプリング、３５…遠心アクチュエータ、３６…プッシュプレート、３６ａ…傾斜カム面、３７…支持部材、３７ａ…ボス部、３７ｂ…ガイドピン、３８…重錘、３９…ダンパスプリング。

Claims (5)

  1. 手動操作によりあるいは車両の走行状態に応じて自動的にエンジンの回転速度及び駆動トルクを変換して駆動車輪に連結される出力軸に伝達する変速機と、動力伝達機構を介して前記出力軸に連結され電流が供給されれば前記エンジンと協働して前記出力軸を駆動する電動機として作動するとともに出力軸から駆動されれば発電機として作動するモータジェネレータを備えてなる車両における動力装置において、
    前記動力伝達機構には、通常の走行状態において前記駆動車輪に加わる走行抵抗が前記モータジェネレータによる前記駆動車輪の駆動力よりも大となる所定高速走行状態では前記出力軸とモータジェネレータの間の動力伝達を遮断する遠心クラッチを設けたことを特徴とする車両における動力装置。
  2. 請求項１に記載の車両における動力装置において、
    前記動力伝達機構は前記モータジェネレータのロータ軸と同軸的に配列されて前記出力軸に連結されたクラッチ軸を備え、
    前記遠心クラッチは、摩擦クラッチ及び遠心アクチュエータよりなり、
    前記摩擦クラッチは、前記モータジェネレータのロータ軸の先端部に取り付けられたクラッチハウジングと、このクラッチハウジング内に位置して前記クラッチ軸の先端部に取り付けられたクラッチディスクと、前記クラッチハウジング内に設けられ自由状態では前記クラッチディスクの外周部を前記クラッチハウジングのクラッチプレートに弾性的に押圧して摩擦係合させるとともに一部が軸線方向に押圧されれば前記摩擦係合を解除する弾性押圧機構よりなり、
    前記遠心アクチュエータは、前記クラッチ軸に軸線方向摺動のみ自在に同軸的に取り付けられて内面に円錐面または角錐面状の傾斜カム面が形成されたプッシュプレートと、前記クラッチ軸に同軸的に固定された支持部材と、この支持部材に半径方向移動自在に支持され遠心力により半径方向外向きに移動されれば前記傾斜カム面と当接して前記プッシュプレートを軸線方向に移動させる複数の重錘よりなり、
    前記プッシュプレートは、前記クラッチ軸が回転していない不作動状態では前記弾性押圧機構の前記一部を実質的に押圧しないが、前記クラッチ軸の回転速度が増大して前記所定高速走行状態に相当する回転速度となれば前記重錘が遠心力により半径方向外向きに移動し前記傾斜カム面を介して軸線方向に移動されれば前記弾性押圧機構の前記一部を軸線方向に押圧して前記クラッチディスクの外周部と前記クラッチプレートの間の摩擦係合を解除することを特徴とする車両における動力装置。
  3. 請求項２に記載の車両における動力装置において、前記プッシュプレートの軸線方向位置を検出するストロークセンサを備え、このストロークセンサからの出力信号に基づき、前記クラッチ軸の回転速度が前記所定高速走行状態に対応する回転速度から低下して前記摩擦クラッチの摩擦係合が開始される前に予め前記モータジェネレータに電流を供給して前記ロータ軸を前記クラッチ軸に近い回転速度で回転させるようにしたことを特徴とする車両における動力装置。
  4. 請求項２または請求項３に記載の車両における動力装置において、前記弾性押圧機構は、環状の板材よりなり、その半径方向中間部が前記クラッチハウジング内に係止されて自由状態では前記クラッチディスクの外周部をプレッシャプレートを介して前記クラッチプレートに弾性的に押圧して摩擦係合させるとともに、前記一部を形成する内周部が軸線方向に押圧されれば前記摩擦係合を解除するダイアフラムスプリングよりなることを特徴とする車両における動力装置。
  5. 請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の車両における動力装置において、前記支持部材は前記クラッチ軸と同軸的に支持されたボス部とそれより半径方向外向きに延びる複数のガイドピンよりなり、このガイドピンに軸線方向摺動自在に支持された前記重錘とボス部の間には前記プッシュプレートの傾斜カム面に対する前記重錘の当接がなだらかに行われるようにするダンパスプリングを設けたことを特徴とする車両における動力装置。
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