JP3083310B2 - 始動機能付エンジン動力伝達装置 - Google Patents

始動機能付エンジン動力伝達装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、エンジン及び電動機からなるハイブリッ
ドエネルギ源を用いた自動車等のエンジン動力伝達装置
に関し、特に、電動機を動力源又は負荷として機能させ
てクラッチを不要とし、変速機操作時には電動機及び差
動歯車機構を組み合わせてクラッチとして機能させるこ
とにより、コストダウンを実現し且つトルク伝達に伴う
エネルギ損失の最小化を実現すると共に、小形でトルク
伝達の制御自由度及び制御精度の高い始動機能付エンジ
ン動力伝達装置に関するものである。
［従来の技術］ 従来より、自動車等に用いられるエンジン動力伝達装
置は、発進機能並びに走行負荷や速度に応じた変速機能
を果たすため種々の工夫がなされているが、それぞれ以
下のように問題点がある。
例えば、運転者の操作によるクラッチと手動式の歯車
変速機とを組合わせた場合は、車両の発進時や変速比の
切換動作時に、１秒〜５秒程度の間、クラッチが完全に
接続されていない半クラッチ状態を経た後、完全なクラ
ッチ接続が行われる。
即ち、変速比切換動作時においては、まず、変速シフ
トレバーの操作に同期させてクラッチペダルを操作し、
エンジン出力軸と変速機入力軸との接続を遮断する。そ
して、この接続遮断中に次の変速比位置にシフトレバー
を操作した後、再びクラッチペダルを操作して、エンジ
ン出力軸と変速機入力軸とを接続する。このとき、トル
クショック（トルク変動）が発生しないようにクラッチ
の係合動作を行う必要があるが、クラッチペダルの踏み
込み操作に熟練を要する。
又、このようなクラッチペダル操作が頻繁に繰り返さ
れると、運転者の疲労が増大するうえ、常に最適な係合
動作が行われるとは限らないことから、大きなトルク変
動に対して劣化や破壊が発生しないように、伝達系にお
いて余分なトルク容量を確保する必要がある。
更に、運転者によりクラッチ及び変速機を操作する場
合は、半クラッチという面倒な運転操作を伴ううえ、半
クラッチ時の滑り摩擦により、エネルギロスの発生等の
種々の問題が生じる。
一方、流体式のトルクコンバータと常時噛合い式の歯
車変速機とを油圧によって自動的に変速比を切換制御す
る場合は、車両発進時等に、流体式トルクコンバータの
入出力間で流体を介して回転力が徐々に伝達されるの
で、クラッチ動作が自動化されて運転者の操作が不要に
なる。しかし、流体ポンプ等の油圧回路が必要となり、
装置が大形で複雑になるうえ、流体のかきまぜロスやト
ルクコンバータでの滑り損失等のエネルギロスが大きい
という問題がある。
更に、上記従来装置では、エンジン始動用に、動力伝
達装置とは別のスタータモータや始動クラッチ等が必要
となり、スペース効率が低く、装置の小形化を実現する
ことはできない。
［発明が解決しようとする課題］ 従来のエンジン動力伝達装置は以上のように、始動機
能、変速機能及び動力伝達機能を満たすために種々の構
成要素が必要となり、エネルギロスが大きく且つ装置が
大形化するという問題点があった。
又、例えば、特開昭59−149824号公報に参照されるよ
うに、差動歯車機構を含むハイブリッドエネルギ源を用
いて、エンジン始動時に対応可能な動力伝達装置も提案
されているが、アイドル運転時等に対応して電動機を制
御していないので、クラッチを省略することができな
い。したがって、伝達ロスを十分に低減することができ
ず、コストダウンを実現することもできない。
この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、電動機を動力源又は負荷として機能させて
クラッチを不要とし、変速機操作時には電動機及び差動
歯車機構を組み合わせてクラッチとして機能させること
により、コストダウンを実現し且つトルク伝達に伴うエ
ネルギ損失の最小化を実現すると共に、小形でトルク伝
達の制御自由度及び精度の高い始動機能付エンジン動力
伝達装置を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る始動機能付エンジン動力伝達装置は、
差動歯車機構を含み、少なくとも第１、第２及び第３の
回転軸を有する回転動力伝達手段と、第１の回転軸に連
結されたエンジンと、第２の回転軸に連結されて、車両
の出力軸に回転力を伝達するための複数段の操作位置
（変速比）を有する変速機と、第３の回転軸に連結され
た電動機と、電動機を駆動制御する電力変換器と、電力
変換器を介して電動機との間で電気エネルギの授受を行
う蓄電器と、運転操作指令及び車両走行状態に応じて電
動機が動力源又は負荷として機能するように電力変換器
を制御するコントローラとを備え、コントローラは、車
両がアイドル運転時の場合には、電動機が負荷として機
能してエンジン発生トルクの変動を相殺するように、電
動機の発生トルクを制御し、変速機の操作時には、操作
位置（変速比）の変更に同期して電動機の発生トルクを
電気的に変化させ、エンジンから変速機への伝達トルク
を断続制御することにより、電動機及び差動歯車機構を
組み合わせてクラッチとして機能させるものである。
［作用］ この発明においては、エンジン始動時に変速機側をロ
ックして電動機を駆動し、差動歯車機構を介してエンジ
ンのクランク軸を回転させる。又、エンジン始動終了後
は、電動機を主に発電機として機能させ、差動歯車機構
を介して電動機の負荷トルクを反トルクとして変速機に
伝達させる。このとき、コントローラにより電力変速器
を介して電動機の負荷トルクを制御し、変速機に対する
伝達トルクを制御する。
又、複数段の変速機の操作位置の変更に同期させて、
変速機への伝達トルクを断続制御し、トルク変動の少な
い円滑な変速比切換動作を行う。
［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明の一実施例を示す構成図である。
図において、（１）は少なくとも第１〜第３の回転軸
（1a）〜（1c）を有する回転動力伝達手段であり、公知
の差動歯車機構（10）を含んでいる。
差動歯車機構（10）は、一対のカサ歯車からなるサイ
ドギア（11）及び（12）と、サイドギア（11）及び（1
2）の間で噛合った一対のカサ歯車からなるピニオンギ
ア（13）及び（14）と、ピニオンギア（13）及び（14）
を回転自在に支持するピニオン軸（15）と、ピニオン軸
（15）のＵ字形の両端に固定され且つ第１の回転軸（1
a）に回転自在に支持された大歯車（16）とから構成さ
れており、一方のサイドギア（11）は第１の回転軸（1
a）に連結されている。
又、回転動力伝達手段（１）は、大歯車（16）に噛合
い且つ第２の回転軸（1b）に連結された歯車（20）と、
サイドギア（12）に連結された軸（21）と、第１の回転
軸（1a）を支持する軸受（22）と、軸（21）を支持する
軸受（23）と、軸（21）に連結された歯車（24）と、歯
車（24）に噛合い且つ第３の回転軸（1c）に連結された
歯車（25）とを備えている。大歯車（16）及び（20）は
第２の回転軸（1b）に対する減速機構を構成し、歯車
（24）及び（25）は第３の回転軸（1c）に対する減速機
構を構成している。
（２）は通常運転中の駆動源となるエンジンであり、
そのクランク軸が第１の回転軸（1a）に連結されてい
る。（３）は第２の回転軸（1b）に連結された変速機で
あり、シフトレバー（図示せず）の操作位置に応じて、
出力軸（3a）に回転力を伝達するようになっている。
（４）は出力軸（3a）に連結された減速機であり、その
出力軸は図示しない車輪に連結されている。
（５）は第３の回転軸（1c）に連結された電動機、
（６）は電動機（５）を動力源又は負荷として駆動制御
する電力変換器、（７）は電力変換器（６）を介して電
動機（５）との間で電気エネルギの授受を行う蓄電器で
ある。
以上の構成により、エンジン（２）、変速機（３）及
び電動機（５）は、差動歯車機構（10）を介して動力接
続されている。
（８）は変速機（３）の出力軸（3a）に設けられた速
度センサであり、車速に相当する出力軸（3a）の回転速
度Ｖを検出している。この回転速度Ｖは、間接的に車両
走行状態を示している。（９）は電動機（５）の出力軸
である第３の回転軸（1c）に設けられた角度センサであ
り、例えば、外周上にクシ歯を持つ円板と外周近傍に配
置された電磁ピックアップとからなり、クシ歯に応じた
回転パルス信号により第３の回転軸（1c）の回転角度Ｒ
を検出している。
（30）は電力変換器（６）を制御するコントローラで
あり、運転者からの操作指令即ち始動指令Ａ及び発進指
令Ｂと、回転速度（車両走行状態）Ｖと、回転角度Ｒと
に応答して、電動機（５）が動力源又は負荷として機能
するように制御している。尚、始動指令Ａはキースイッ
チ（図示せず）の操作によって生成され、発進指令Ｂは
アクセル（図示せず）の操作によって生成される。
第２図は、始動時、アイドル運転時及び発進時におけ
る、エンジン回転速度、電動機回転速度、電動機発生ト
ルク及び車速の時間的変化をそれぞれ模式的に示す波形
図である。
次に、第２図を参照しながら、第１図に示したこの発
明の一実施例の動作について説明する。
通常の車両走行中は、電源機（５）が負荷として機能
しており、エンジン（２）の回転出力は、電動機（５）
の負荷トルクによる反力トルクとして、回転動力伝達手
段（１）内の差動歯車機構（10）及び歯車（20）を介し
て変速機（３）に伝達される。更に、変速機（３）の回
転出力は、出力軸（3a）から減速機（４）を介して車輪
に伝達される。
このとき、コントローラ（30）は、運転操作指令即ち
始動指令Ａ及び発進指令Ｂと、車両走行状態即ち回転速
度Ｖと、第３の回転軸（1c）の回転角度Ｒとに応じて、
電力変換器（６）を制御する。
即ち、電動機（５）の発生トルクを充電側（負荷トル
ク側）に制御することにより（第２図参照）、変速機
（30）に対するトルク伝達量を任意に制御しており、負
荷（即ち、発電機）として機能しているときの電動機
（５）の回転出力は、電力変換器（６）を介して充電器
（７）に充電される。
このような電力変換器（６）による電動機（５）の制
御については、例えば特開昭63−277499号公報に記載さ
れたように一般に多く用いられているので、ここでは詳
述しない。
次に、エンジン起動時の動作について説明する。
一般に、変速機（３）の状態としては、 入力軸即ち第２の回転軸（1b）と出力軸（3a）とがブ
レーキ又はギア噛合い等により機械的にロックされた
「Ｐ（パーキング）」レンジ状態、 入力軸（1b）と出力軸（3a）とがフリーとなった「Ｎ
（ニュートラル）」レンジ状態、 出力軸（3a）の負荷トルクの大きさに応じて、大きな
変速比から小さな変速比まで自動的に又は手動で変更さ
れる「Ｄ（ドライブ）」レンジ状態、 という少なくとも３つの動作状態がある。
例えば、エンジン（２）を始動する場合、自動車のキ
ースイッチが始動位置にあることが検出され、この検出
信号は、始動指令Ａとしてコントローラ（30）に入力さ
れる。又、通常のエンジン始動時においては、運転者が
シフトレバーを操作しているので、変速機（３）は
「Ｐ」レンジの状態にある。このように、変速機（３）
の入力軸（1b）がロック状態にあると、コントローラ
（30）は、「エンジン（２）の始動」を判断し、電動機
（５）が動力源（スタータモータ）となるように電力変
換器（６）を動作させる。
即ち、コントローラ（30）は、回転角度Ｒから電動機
（５）の回転速度を演算すると共に、動力変換器（６）
を制御して、蓄電器（７）から電動機（５）に電気エネ
ルギを供給して、電動機（５）の回転速度が所定速度
（例えば、200rpm程度）になるようにする。
電動機（５）の回転駆動力は、第３の回転軸（1c）か
ら歯車（25）及び（24）を介して差動歯車機構（10）に
伝達される。このとき、第２の回転軸（1b）がロックさ
れており、大歯車（16）がロックされているので、電動
機（５）から伝達されたサイドギア（12）の回転力は、
ピニオンギア（13）及び（14）の回転により、他方のサ
イドギア（11）を介して第１の回転軸（1a）に伝達され
る。
従って、第１の回転軸（1a）に連結されたエンジン
（２）のクランク軸は、例えば歯車（25）及び（24）の
ギア比が２の場合、電動機（５）の200rpmの回転速度に
対して約100rpmで回転する（第２図参照）。この始動状
態が数秒間にわたって維持されると、エンジン（２）が
起動されてアイドル運転状態となり、エンジン（２）の
クランク軸（1a）の回転速度は、500rpm〜800rpm程度に
上昇する。このとき、変速機（３）が「Ｐ」レンジのま
まであるから、エンジン（２）の回転力は差動歯車機構
（10）を介して電動機（５）に伝達され、第３の回転軸
（1c）は、1000rmp〜1600rpmで回転する。
コントローラ（30）は、角度センサ（９）からの回転
角度Ｒにより電動機（５）の回転速度の上昇を検出する
と、「始動完了」と判断して蓄電器（７）から電動機
（５）への給電を止め、電動機（５）がエンジン（２）
の回転負荷として機能するように電力変換器（６）を動
作させる。
従って、エンジン（２）がアイドル運転状態になる
と、電動機（５）は発電機として動作し、電動機（５）
から発生した電気エネルギは蓄電器（７）に充電され
る。このとき、エンジン（２）の回転力のほとんどは、
差動歯車機構（10）を介して電動機（５）に伝達され
る。又、電動機（５）の負荷トルク及び回転速度は、変
速機（３）の入力軸となる第２の回転軸（1b）に連結さ
れた大歯車（16）が回転しないような大きさに制御され
る。
尚、アイドル運転中のエンジン（２）の回転速度は、
所定速度に制御されているが、トルク変動を生じるため
不安定である。従って、第２図のように電動機（５）の
発生トルクを微妙に制御することにより、エンジン
（２）の発生トルクの変動を相殺し、エンジン回転速度
の変動を抑制する。このアイドル運転中の電力変換器
（６）による電動機（５）のトルク制御についても、前
述の公報に記載されているので、ここでは詳述しない。
次に、自動車を発進させる場合について説明する。
運転者の操作により、変速機（３）のシフトレバーが
「Ｐ」レンジから「Ｄ」レンジに移されると、変速機
（３）のロックは解除され、第２の回転軸（1b）から出
力軸（3a）に回転トルクが伝達できる状態になる。
このとき、アクセルが踏込まれ、この踏込み度合に応
じた電圧信号が発進指令Ｂとして生成されると、コント
ローラ（30）は、発電機として機能している電動機
（５）の発生トルク（負荷トルク）が徐々に増大するよ
うに電力変換器（６）を動作させる。電動機（５）から
発生する負荷トルクは、歯車（25）及び（24）を介して
差動歯車機構（10）に伝達され、反力トルクとなってサ
イドギア（12）からピニオンギア（13）及び（14）に伝
達される。
従って、サイドギア（12）の歯面に沿ってピニオンギ
ア（13）及び（14）が移動し、大歯車（16）が回転す
る。これにより、変換機（３）の入力軸（1b）が停止の
状態から徐々に回転を開始し、車両速度は第２図のよう
に上昇する。
又、コントローラ（30）は、回転速度Ｖ及び発進指令
Ｂに基づいて、所望の発進動作制御（アクセルの踏込み
度合に応じた急発進や滑らかな発進等）を行う。即ち、
車速上昇の時間的変化が予め設定された範囲内に収まる
ように、電動機（５）の発生トルク及び回転速度をフィ
ードバック制御する。
このように、自動車の発進制御が電気的に行われるの
で、トルク伝達制御の自由度及び精度が向上すると共に
エネルギロスが減少する。又、始動装置や充電装置等を
別に設ける必要がないうえ、発進クラッチ機能を有する
流体式コンバータや手動乾式クラッチ等が不要となるの
で、小形化及びコストダウンが実現する。
尚、このような電気的制御は、発信時のみならず、変
速機（３）の切換時にも適用可能である。
次に、変速機（３）を多段変速機とし、シフトレバー
操作に応じて伝達トルクを断続制御するようにした場合
について説明する。
この場合、変速機（３）の変速比を切換えるシフトレ
バーの操作検出手段として、変速操作信号発生器を含む
シフトノブ（図示せず）、又は、変速比状態検出手段
（図示せず）が用いられ、シフトノブ又は変速比状態検
出手段からの検出信号は、車両走行状態を表わす信号と
してコントローラ（30）に入力される。
シフトノブは、セミオートマチック車に用いられてい
るものであり、シフトレバーの操作時に変速操作信号を
検出信号として生成するようになっている。
又、オートマチック車に適用される変速比状態検出手
段は、シフトレバーの可動部分と連動する可動接点を含
み、シフトレバーの操作位置に対応した電気信号を検出
信号として生成するようになっている。この検出信号
は、例えば、変速機（３）が３段変速の場合、１速、２
速、３速、Ｎ、Ｐ及びＲ（後退）の各位置に対応する６
つのオンオフ信号となる。
次に、操作検出手段としてシフトノブを用いた場合を
例にとり、第１図並びに第２図及び第３図の波形図を参
照しながら、この発明の一実施例の動作について説明す
る。
まず、運転者の操作により、変速機（３）のシフトレ
バーがＰ（パーキング）位置から１速位置に移動される
と、変速機は入力軸（1b）から出力軸（3a）に回転トル
クを伝達する状態になる。ここで、アクセルが踏み込ま
れると、発進指令Ｂがコントローラ（30）に入力され、
コントローラ（30）は、第２図のように電動機（５）の
発生トルクを漸増させて変速機（３）の入力トルクを徐
々に増大させ、車両を滑らかに発進させる。
このとき、例えば車速が７〜8km/h以下の場合は発進
動作であると設定し、これ以下の車速においてはアクセ
ルの踏み込み度合に応じて電動機（５）の発生トルクの
時間的な変化率を変更させるように、コントローラ（3
0）のプログラムを設計しておく。これにより、緩やか
な発進から急発進までの種々の発進動作を、機械的な摩
擦損失を伴うことなく、アクセル操作に応じて実現する
ことができる。
こうして、発進動作が終了して車速が上昇した後、１
速から２速へと変速比を移行する場合、運転者は、シフ
トレバーを１速の位置からニュートラル状態（中立）を
経て２速の位置に移動させる。
このとき、シフトノブ内の変速操作信号発生器からの
変速操作信号がコントローラ（30）に入力され、これに
同期して、コントローラ（30）は、エンジン（２）と変
速機（３）との間のトルク伝達を、一時的に遮断した
後、再接続するように電動機（５）を制御する。
変速操作信号は、シフトノブの移動力によりオンオフ
される接触式スイッチから生成され、第３図に示すよう
に、シフトレバー移動中の中立状態においてＨレベルと
なる。この変速操作信号は、回転速度Ｖと共に車両走行
状態を示す。又、変速操作信号のＨレベル期間の中央の
破線部は、変速機（３）がニュートラル状態且つ伝達ト
ルクが零の状態である。
コントローラ（30）は、変速操作信号の入力に同期し
て、エンジン（２）から変速機（30）への伝達トルクを
第３図のように変化させる。
即ち、変速操作信号の立ち上がりで伝達トルクを減少
せる場合はその変化率を大きくし、変速操作信号の立ち
下がりで伝達トルクを増大させる場合はその変化率を緩
やかにする。
このような伝達トルクの変化は、差動歯車機構（10）
を介して、ほとんどそのまま電動機（５）の発生トルク
の変化となっている。従って、伝達トルクは、スケール
は異なるが電動機（５）の発生トルクに置き換えること
ができ、大きな差はない。
電動機（５）の発生トルクを変化させる具体的な方法
については、前述の公報（特開昭63−277499号）にも記
載されているが、比較的簡単な一例としては、第４図の
ように、界磁電流の値をパラメータとして、この界磁電
流を時間経過と共に増減制御する方法がある。
このように、シフトレバーの操作位置の変更（変速比
切換動作）に同期して、電動機（５）の発生トルクを変
化させ、エンジン（２）から変速機（３）への伝達トル
クを遮断制御することにより、トルクショックを抑制す
ることができる。
次に、第５図及び第６図を参照しながら、操作検出手
段として変速比状態検出手段を用いた場合の動作につい
て説明する。
第５図はシフトレバーの６つの操作位置を示す説明図
であり、変速機（３）が３段変速の場合を示し、１速〜
３速、Ｎ、Ｐ及びＲの位置を有している。第６図は動作
タイミングを示す波形図であり、１速〜３速及びＮの状
態に対応するオンオフ信号と、これらオンオフ信号に応
じて断続制御される変速機（３）への伝達トルク（電動
機（５）の発生トルクに対応する）と、変速機（３）の
入力軸（1b）の回転速度とを示している。
まず、変速比状態検出手段は、変速機（３）の結合状
態を検出し、変速比の状態を表わす検出信号をコントロ
ーラ（30）に入力する。
ここで、１速から２速に変速比が切換えられた場合、
シフトレバーが１速位置からＮ位置を通過せずに２速位
置（第５図参照）に操作され、１速信号の変化（立ち下
がり）によりアップシフトであることが判明される。
続いて、２速から３速に変速比が切換えられた場合、
シフトレバーがＮ位置を通過するため、２速信号の立ち
下がりから３速信号の立ち上がりまでの間にＮ信号が発
生し、このＮ信号により、アップシフトであることが判
別される。
コントローラ（30）は、このようなアップシフトにお
いては、変速比変更直後の入力軸（1b）の回転速度が変
更直前よりも低下するように電動機（５）の発生トルク
を制御する。
このとき、コントローラ（30）は、伝達トルクの遮断
後に再接続するまでの間に、入力軸（1b）の回転速度
を、変更後の変速比に応じて、大きな回転速度差が生じ
ないように調節する。
続いて、２速位置に切換えられた後、１速にダウンシ
フトする場合は、変更中にＮ信号が発生しないことか
ら、アップシフトではなくダウンシフトであることが判
別される。
この場合、コントローラ（30）は、変速比変更直後の
入力軸（1b）の回転速度が変更直前よりも上昇するよう
に電動機（５）の発生トルクを制御する。このとき、コ
ントローラ（30）は、速度センサ（８）から得られる出
力軸（3a）の回転速度Ｖと、変速比状態検出手段から得
られる検出信号（変更後の変速比を表わす）とから、目
標とする入力軸（1b）の回転速度を求める。そして、こ
の目標回転速度にできるだけ近づけるように、電動機
（５）の発生トルクを、負荷トルク又は出力トルクとし
て調節する。
尚、変速機（３）の入力軸（1b）の回転速度は、変速
比変更中のエンジン（２）の回転速度をほぼ一定とすれ
ば、角度センサ（９）からの回転角度Ｒに基づく電動機
（５）の回転速度と、差動歯車機構（10）の歯車比とか
ら算出することができる。又は、入力軸（1b）の回転速
度を図示しない速度センサにより直接検出してもよい。
こうして、シフトレバーの操作位置の変更（変速比切
換動作）に同期して、電動機（５）の発生トルクを変化
させ、エンジン（２）から変速機（３）への伝達トルク
を断続制御することができる。又、伝達トルクの遮断後
に再接続するまでの間に、入力軸（1b）の回転速度を、
変更後の変速比に応じて、大きな回転速度差が生じない
ように調節することができる。
このように、差動歯車機構（10）及び電動機（５）を
組み合わせ、エンジン（２）の動力を車両走行力として
適用可能で且つエンジン始動可能な動力伝達装置におい
て、電動機（５）側の発生トルクを電気的に制御して、
エンジン（２）から変速機（３）への伝達トルクを制御
することにより、差動歯車機構（10）及び電動機（５）
を機械的な摩擦部分のないクラッチとして機能させて、
動力伝達に伴うロスを非常に少なくすることができる。
即ち、電動機（５）を負荷として機能させる場合に、
回生制動力の強弱によりクラッチとしての機能を調節す
ることができ（第３図、第６図参照）、このとき、電動
機即に回生エネルギが吸収されることから、エネルギ消
費を最小化することができる。
通常、内燃機関からなるエンジン（２）の場合、アイ
ドル回転数以上の運転領域で伝達動力が発生することか
ら、発進時のエンジン（２）と変速機（３）との回転数
差が大きくなるので、エンジン（２）から変速機（３）
への伝達トルクを断続制御して、電動機（５）及び差動
歯車機構（10）を組み合わせて摩擦のないクラッチとし
て機能させることは特に有効であり、断続に伴う回転エ
ネルギの損失を著しく低減することができる。
アイドル運転時（第２図参照）においては、電動機
（５）及び差動歯車機構（10）の組み合わせは、クラッ
チとして機能せずにエンジン出力の負荷として機能し、
エンジン（２）の発生トルク変動を相殺してエンジン
（２）の回転数をアイドル回転数で安定化させる。
又、変速機（３）のアップ又はダウンシフト時（第３
図、第６図参照）において、電動機（５）の発生トルク
は、エンジン（２）から変速機（３）への伝達トルクを
変化させる。
尚、上記実施例では、発進中に電動機（５）を発電機
として機能させたが、動力源として機能させて変速機
（３）に対する出力トルクを更に増大させてもよい。
又、差動歯車機構（10）と、カサ歯車からなるサイド
ギア（11）、（12）、ピニオンギア（13）及び（14）
と、Ｕ字形のピニオン軸（15）と、大歯車（16）とによ
り構成し、第１〜第３の回転軸（1a）〜（1c）を第１図
のように配列したが、他の構成の差動歯車機構を用いて
もよい。例えば、各回転軸を同軸構成としたコンパクト
な公知の遊星歯車機構を用いても何ら支障はない。
更に、回転動力伝達手段（１）が３つの回転軸を有す
る場合を示したが、同様の遊星歯車機構を組合わせて、
４つ以上の回転軸を有する回転動力伝達手段を用いても
よい。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、差動歯車機構を含
み、少なくとも第１、第２及び第３の回転軸を有する回
転動力伝達手段と、第１の回転軸に連結されたエンジン
と、第２の回転軸に連結されて、車両の出力軸に回転力
を伝達するための複数段の操作位置（変速比）を有する
変速機と、第３の回転軸に連結された電動機と、電動機
を駆動制御する電力変換器と、電力変換器を介して電動
機との間で電気エネルギを授受を行う蓄電器と、運転操
作指令及び車両走行状態に応じて電動機が動力源又は負
荷として機能するように電力変換器を制御するコントロ
ーラとを備え、コントローラは、車両がアイドル運転時
の場合には、電動機が負荷として機能してエンジン発生
トルクの変動を相殺するように、電動機の発生トルクを
制御し、変速機の操作時には、操作位置（変速比）の変
更に同期して電動機の発生トルクを電気的に変化させ、
エンジンから変速機への伝達トルクを遮断制御すること
により、電動機を及び差動歯車機構を組み合わせてクラ
ッチとして機能させたので、電動機のみで始動機能、発
進機能及び充電機能を達成して、動力伝達の制御自由度
を向上させることができる。
又、クラッチを不要としてコストダウン及び伝達エネ
ルギ最小化を実現すると共に、トルク変動の少ない円滑
な変速比切換動作が可能な始動機能付エンジン動力伝達
装置が得られる効果がある。又、同期機構等の変速機の
変更動作機構が簡略化され且つ伝達トルク制御が自動化
されるので、小形軽量化及びコストダウンを実現すると
共に変速比切換制御精度を向上させた始動機能付エンジ
ン動力伝達装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は第
１図の動作を説明するための波形図、第３図はこの発明
の一実施例の動作を説明するための波形図、第４図は電
動機発生トルクを示す特性図、第５図は変速機の操作位
置を示す説明図、第６図はこの発明の一実施例の動作を
説明するための波形図である。 （１）……回転動力伝達手段 （1a）……第１の回転軸、（1b）……第２の回転軸 （1c）……第３の回転軸、（10）……差動歯車機構 （２）……エンジン、（３）……変速機 （５）……電動機、（６）……電力変換器 （７）……蓄電器、（30）……コントローラ Ａ……始動指令、Ｂ……発進指令 Ａ、Ｂ……運転操作指令 Ｖ……出力軸の回転速度（車両走行状態） Ｒ……第３の回転軸の回転角度

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】差動歯車機構を含み、少なくとも第１、第
    ２及び第３の回転軸を有する回転動力伝達手段と、 前記第１の回転軸に連結されたエンジンと、 前記第２の回転軸に連結されて、車両の出力軸に回転力
    を伝達するための複数段の操作位置又は変速比を有する
    変速機と、 前記第３の回転軸に連結された電動機と、 前記電動機を駆動制御する電力変換器と、 前記電力変換器を介して前記電動機との間で電気エネル
    ギの授受を行う蓄電器と、 運転操作指令及び車両走行状態に応じて前記電動機が動
    力源又は負荷として機能するように前記電力変換器を制
    御するコントローラとを備え、 前記コントローラは、 前記車両がアイドル運転時の場合には、前記電動機が負
    荷として機能して前記エンジンの発生トルクの変動を相
    殺するように、前記電動機の発生トルクを制御し、 前記変速機の操作時には、前記操作位置又は変速比の変
    更に同期して前記電動機の発生トルクを電気的に変化さ
    せ、エンジンから前記変速機への伝達トルクを断続制御
    することにより、前記電動機及び前記差動歯車機構を組
    み合わせてクラッチとして機能させることを特徴とする
    始動機能付エンジン動力伝達装置。
  2. 【請求項２】前記コントローラは、前記第２の回転軸が
    ロック状態にあり且つ前記運転操作指令が始動を示すと
    きには、前記電動機が動力源となるように前記電力変換
    器を動作させて、前記エンジンを始動させることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の始動機能付エンジン
    動力伝達装置。
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