JP3558264B2 - 発電電動ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと変速機との間に介在されたトルクコンバータの回転要素との間でトルクを授受可能に構成された発電電動機を有した発電電動ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車において環境および有限資源に対する考慮から燃費の向上が望まれている。この燃費向上を図る技術の１つとして、エンジンの駆動力伝達系に発電電動機を設け、例えば、走行エネルギを電力として取り出す回生を行ったり、電動機の出力トルクによりエンジントルクをアシストするなどする技術が提案されている。
【０００３】
このような従来技術として、例えば、特開平７−１２３５０９号公報記載の技術や、特開平１０−２２５０５８号公報記載の技術が知られている。
前者の従来技術は、エンジンの出力軸とトルクを授受可能に発電電動機が設けられており、バッテリ残量に余裕がある場合には、発電電動機をモータとして機能させてエンジンの駆動力をアシストし、また、制動時には、発電電動機を発電機として機能させてバッテリ容量を超えない範囲で走行エネルギを電力として回生するものである。これにより、従来のパワートレーンを用いながら燃費の向上を図ることができる。
【０００４】
後者の従来技術は、いわゆるハイブリッドカーと呼ばれる技術であって、これはエンジンとクラッチモータとアシストモータとを備え、これらの駆動を制御することにより、走行エネルギの発生、走行中の発電、制動時の回生を効率よく行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、以下に述べるような解決すべき課題を有していた。
すなわち、前者の従来技術にあっては、既存のパワートレーンに対する変更は少ないものの、変速装置として手動変速機が用いられており、減速時に回生を行おうとした場合、エンジンブレーキ分の制動力に回生分の制動力が加わって制動力が大きくなり違和感を感じてしまう。また、変速装置として現在主流となっているトルクコンバータを有した自動変速機を適用した場合、減速時にあっては、変速装置の入力軸に接続されるタービンランナと、エンジンの出力軸に接続されるコンバータカバーとの間で駆動輪側からの入力トルクの伝達がなされず、回生を行うことができない。
また、この前者の従来技術にあっては、エンジンの始動を行うスタータと、車両が使用する電力を発電するオルタネータが別途必要であり、車両重量の増加を招く。さらに、このオルタネータは常時エンジンの負荷となっており、バッテリの電圧が充分な時にも発電を行うため、燃費を向上する上で不利である。
さらに、近年のハイテク化により車両に搭載される電装部品が急激に増加しているとともに、燃費の向上を図るために従来エンジンのクランク軸にベルト等を介して動力を得ていたエアコンやパワーステアリング等においても、電磁アクチュエータによって作動させる提案がなされており、バッテリの負荷が大きくなる傾向にあり、これに対応するためにバッテリ電圧を１２Ｖから４２Ｖ程度の高電圧に高めることが予期されている。このためオルタネータの容量を大きくする必要があるが、発電電動機と別途オルタネータの容量を大きくすることは非合理的であり、かつ、大容量のオルタネータを常時エンジンで作動させると、燃費の悪化を招くという問題があった。
【０００６】
上記のような前者の従来技術の問題に対して、後者の従来技術は、エンジンとクラッチモータとアシストモータの運転を制御することにより、モータ駆動による走行およびエンジンアシスト・回生・発電を効率よく行うことができる。
しかしながら、この後者の従来技術は、既存のエンジンと変速装置とを有したパワートレーンとは全く異なる構成であって、既存のパワートレーンを利用したり、既存の生産ラインを利用するすることができないため、非常に高価になってしまうという問題を有している。
【０００７】
本発明は上述の従来の問題点に着目してなされたもので、既存のパワートレーンを利用可能であるとともに既存の生産ラインを利用可能な安価な構成とすることができ、かつ、スタータとオルタネータを廃止させることが可能であるとともに、発電容量の向上および回生能力の向上を図ることができる、新規な発電電動ユニットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、図１のクレーム対応図に示すように、エンジンの出力軸と、ニュートラル状態，前後進状態，および変速比を変更可能な変速装置の入力軸と、の間に介在される発電電動ユニットであって、前記エンジンの出力軸と変速装置の入力軸との間で駆動力伝達を行うトルクコンバータａと、このトルクコンバータａの周囲を覆うハウジングｃと、前記トルクコンバータａのロックアップ状態を形成可能に並列に設けられた油圧クラッチａ２および少なくともエンジン始動時に締結する電磁クラッチａ１と、前記ハウジングｃの内側に固定されたステータｂ１、およびこのステータｂ１と対向して前記トルクコンバータａの回転要素に取り付けられたロータｂ２を備え、前記トルクコンバータａの回転要素であって、前記両クラッチよりも変速装置の入力軸側との間でトルクを授受可能に設けられた発電電動機ｂとを設けた。
【０００９】
したがって、エンジンを始動させる場合には、発電電動機ｂを電動機として機能させる。この場合、発電電動機ｂがトルクコンバータａの出力側回転要素、すなわち、両クラッチａ１，ａ２よりも変速装置の入力軸側に設けられているため、電磁クラッチａ１を締結させることにより発電電動機ｂのトルクがエンジンの出力軸に伝達されて回転される。このように発電電動機ｂがエンジンの出力軸を回転させてエンジンを始動させることができるものであり、すなわち、スタータとして作動する。
【００１０】
また、エンジンが駆動している時に、発電電動機ｂを発電機として機能させればオルタネータとして使用でき、また、電動機として機能させれば、エンジンの駆動力をアシストすることができる。なお、エンジンの駆動時においてトルクコンバータａをロックアップ状態とする場合、油圧クラッチａ２と電磁クラッチａ１の両方を締結させれば、高い締結力を得ることができる。
【００１１】
また、走行中に回生を行う場合、発電電動機ｂがトルクコンバータａの出力側回転要素、すなわち、両クラッチａ１，ａ２よりも変速装置の入力軸側に設けられているため、両クラッチａ１，ａ２の締結を解除することにより、変速装置の入力軸から入力される駆動輪トルクを全て発電電動機ｂにより回生することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明においては、前記油圧クラッチおよび電磁クラッチは、フェージング面が共用されていることとした。
したがって、電磁クラッチを既存のトルクコンバータ内に設置するのが容易である。
【００１４】
請求項３に記載の発明においては、エンジン始動時に、前記電磁クラッチを締結し前記発電電動機をスタータとして機能させ、回生時に、油圧クラッチの締結解除条件の成立状態において電磁クラッチの締結を解除させるとともに、エンジンの駆動を停止させる制御手段を設けたこととした。
【００１７】
請求項４に記載の発明においては、前記発電電動機のロータにフィンを設けたこととした。
したがって、ロータが回転するのに伴ってハウジング内に空気の流れが生じて発電電動機が冷却され、熱による発電電動機の機能低下を防止できる。
【００１８】
請求項５に記載の発明においては、前記エンジンの出力軸とトルクコンバータとの間に、出力軸の曲げ振動を吸収する吸収プレートが設けられ、前記トルクコンバータの両クラッチの締結面よりも変速機側の部材と変速機の入力軸との間に、捻り振動を吸収するダンパが設けられていることとした。
したがって、トルクコンバータをロックアップ状態とした時に、エンジン側と変速機側とから曲げ振動や捻じれ振動がトルクコンバータに入力されても、これらの振動を吸収プレートとダンパにより吸収することができる。よって、トルクコンバータの回転要素とハウジングとの間で軸直交方向の相対変位が生じ難くなり、これにより発電電動機においてロータとステータとの間隔を狭くしても両者が干渉し難くなり、発電電動機の入出力効率を向上させることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明においては、前記ハウジングにおいて発電電動機のステータの固定面に冷媒が通るジャケットが設けられていることとした。
したがって、発電電動機のステータが冷却されて発電電動機の熱による機能低下を防止できる。
【００２０】
請求項７に記載の発明においては、前記ユニット内にオイルポンプが内蔵されていることとした。
したがって、外部にオイルポンプ設ける必要がなく、構成をコンパクトにすることができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明においては、前記エンジンに可変動弁機構が設けられ、前記制御手段は、回生作動時において、前記トルクコンバータがロックアップ状態である場合には、前記可変動弁機構により弁作動停止させ、前記エンジンのシリンダ内の空気を密閉することで気体の流入流出に伴う移動エネルギの損失を防止してその損失分のエネルギを回生するよう構成されていることとした。
したがって、エンジンと変速装置とが直結されている場合でも、可変動弁機構によりエンジンのエネルギ損失を抑えた分だけエンジン側の抵抗を落として、この抵抗を落とした分だけ回生することにより、違和感なく回生を行うことができる。すなわち、従来、エンジンと変速装置とが直結された状態では、回生作動を行うと、通常のエンジンブレーキ相当の制動力に加えて回生分の制動力が発生するため、制動力がまして違和感を感じる。しかしながら、この請求項８の発明では、エンジンと変速装置とが直結された状態において、エンジンのエネルギ損失を抑えてエンジンブレーキ分の制動力を低下させ、この低下分を回生するからトータルの制動力はエンジンブレーキ分となって違和感が生じない。
【００２２】
【実施の形態】
以下本願発明における各実施の形態をより詳しく説明する。
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１の発電電動ユニット１０２を示す断面図である。この発電電動ユニット１０２は、エンジン２３の出力軸１３と変速装置１０５の入力軸１０５ａとの間に介在されている。
【００２３】
前記エンジン２３は例えばガソリンにより運転され、このエンジン２３のクランク軸１８から出力される回転力がエンジン出力軸１３を介してエンジン２３の側面に固定された発電電動ユニット１０２に出力される。また、変速装置１０５は、周知の無段変速装置であり、プラネタリギヤから構成された前後進切換部１０３とベルト・プーリ式の変速機構部１０４とから構成されている。
【００２４】
発電電動ユニット１０２は、外側ハウジング（請求の範囲のハウジングに相当する）５及び内側ハウジング３０により独立した２室に構成され、外側ハウジング５と内側ハウジング３０によって区画されたモータ室３２には、電動機及び発電機として機能する発電電動機（後述のフローチャートではＳＴＲ／ＡＬＴと表記する。）１０２ｂが設けられており、内側ハウジング３０内にはトルクコンバータ１０２ａが設けられ、トルクコンバータ１０２ａには、ロックアップ用の電磁／油圧クラッチ１０２ｃが設けられている。なお、電磁／油圧クラッチ１０２ｃは、ロックアップピストン１６が油圧により締結および締結解除作動を行うとともに、図外のコイルに対する通電および通電カットにより締結および締結解除作動を行うよう構成されている。ちなみに、電磁／油圧クラッチ１０２ｃの油圧による作動は従来のトルクコンバータのロックアップ条件と同じプログラムにより実行されるように構成されている。
【００２５】
前記コンバータカバー３はオイルポンプ駆動軸３ａに連結されており、コンバータカバー３の回転によってオイルポンプ駆動軸３ａに回転力が入力され内蔵オイルポンプ４を駆動し油圧を発生する。この時コンバータカバー３と内側ハウジング３０とにより区画される空間は、コンバータカバー３の回転を妨げないために乾燥室としてあり、オイルポンプケース３０ａとオイルポンプ駆動軸３ａの間にはオイルシール７が設けられている。
【００２６】
内側ハウジング３０は、エンジン２３に固定支持されており、オイルポンプケース３０ａ及びステータ固定軸３０ｂにより構成されている。ステータ固定軸３０ｂは中空軸構造を取っており、この中空軸内には駆動軸１７が貫通支持されている。また、前記ステータ固定軸３０ｂには前記オイルポンプ駆動軸３ａが回転可能に支持されると共に、ステータブレード１１がワンウェイクラッチ９を介して固定支持されている。このワンウェイクラッチ９はステータブレード１１がコンバータカバー３の回転方向と同じ方向には回転しないが、反対方向に油圧によるトルクが発生したときは、ステータブレード１１がその方向に回転可能に支持するものである。
【００２７】
前記ステータ固定軸３０ｂに貫通支持された駆動軸１７には、タービンランナ１２及びロックアップピストン１６が結合されており、ロックアップピストン１６は駆動軸１７上をスライド可能なセレーション結合されている。
【００２８】
図３にセレーション結合された結合部の拡大断面図を示す。前記ロックアップピストン１６は入力プレート４０及び出力プレート４１から構成され、この２つのプレート４０，４１はトーションスプリング１５を介して結合されている。また、この２つのプレート４０，４１は捻り振動を吸収するために相対回動する。相対回動時に入力トルクにヒステリシス特性を与えるために、皿ばね３８及び摩擦プレート３７が設けてある。
【００２９】
これにより２つのプレート４０，４１を連結するトーションスプリング１５の伸縮方向が規定され、急激なトルク変動を正確に吸収している。出力プレート４１は駆動軸１７にセレーション結合されており、通常時はスプリング３９によりロックアップ解除の状態を保持するよう構成されている。また、駆動軸１７内には油路２２が設けてあり、この油路２２が図２に示す油圧室２１の油圧を調整可能としている。これにより電磁／油圧クラッチ１０２ｃが油圧ロックアップクラッチとしての締結力を発生する。
【００３０】
駆動軸１７は内側ハウジング３０のステータ固定軸３０ａを貫通し、モータ室３２へと出力されている。この時、モータ室３２はロータ８の回転を妨げないために乾燥室となっている。このモータ室３２部分の駆動軸１７にはロータ支持部材８ａが連結されており、駆動軸１７の駆動によりこのロータ支持部材８ａに設けられた発電電動機１０２ｂのロータ８が回転する。また、このロータ８に対向して発電電動機１０２ｂのステータ１が外側ハウジング５に固定されている。前記ロータ支持部材８ａにはフィン６が設けられており、ロータ支持部材８ａの回転によってロータ８やステータ１の空冷を行うことができる。前記ロータ支持部材８ａを構成することにより、ロータ８の径方向長さを確保し、かつ、トルクコンバータ１０２ａの径方向外側にロータ８部分を位置することが可能となるために、ユニット全体の軸方向長さをさほど延長することなくロータ８の軸方向長さを確保することが可能となり、発電電動機１０２ｂの電動機および発電機としての能力を高く設定することができる。
【００３１】
外側ハウジング５外側には、発電電動機１０２ｂに電源を供給、または回収するための電源部４４が設置されている。ステータ１及びコイル２がこのハウジング５内周面に沿って固定されている。また、外側ハウジング５とステータ１の固定接触面には水冷却もしくは冷媒封入のヒートパイプ冷却を行うためのジャケットが設けられており、電源部４４及びステータ１近傍の冷却を同時に行うことができるよう構成されている。駆動軸１７は外側ハウジング５を貫通し、変速装置１０５の入力軸１０５ａと一体に連結されている。
【００３２】
前後進切換機構部１０３は、プラネタリギヤにより構成されているものでリングギヤ２５とこのリングギヤ２５内に設けられたクラッチ２９と、ピニオンギヤ２６及びこのピニオンギヤ２６を固定するためのクラッチ２８と、回転軸３３に連結されたサンギヤ２７から構成されており、駆動軸１７から伝達された駆動力はリングギヤ２５に伝達される。ここでクラッチ２８，２９の接続パターンによって後進状態、ニュートラル状態、前進状態を決定し、回転軸３３を介して変速機構部１０４へと駆動力を伝達する。本実施の形態１では変速機構部１０４として無段変速機を用いており、プライマリープーリ３４に伝達された駆動力は、ベルト３６を介してセカンダリープーリ３５へ伝達され、図外のアイドラギヤ、ファイナルギヤ、デファレンシャルギヤを介して駆動輪へと伝達され、車輪を駆動する。
【００３３】
図４には、本発明の実施の形態１におけるコントロールユニットＣ１を示す。このコントロールユニットＣ１は、イグニッションスイッチＳ１に接続され、車速センサＳ２、ブレーキセンサＳ３、アクセル開度センサＳ４、ＡＴポジションセンサＳ５、電圧計Ｓ６、エンジン回転数センサＳ７、の各センサ信号が入力され、このセンサ信号を元に、各種演算を行い、電磁／油圧クラッチ１０２ｃの電磁クラッチ部分、発電電動機１０２ｂ、電磁弁４３、エンジンコントロールユニットＣ２に制御信号を出力する。なお、エンジンコントロールユニットＣ２は、エンジン２３の駆動をコントロールするものであり、本実施の形態では、前記コントロールユニットＣ１からの信号を元に、後述する可変動弁機構部Ａ１、燃料噴射装置Ａ２、点火装置Ａ３等に制御信号を出力する。
【００３４】
次に、実施の形態１のコントロールユニットＣ１による制御の内容についてフローチャートに基づいて説明する。
図５には、本発明の実施の形態１における停車状態からのエンジン始動処理４００のフローチャートを示す。
ステップ４０１で車速が０ｋｍ／ｈであるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ４０２に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ４０２でイグニッションがＯＮであるかどうかをを判断し、ＹＥＳであればステップ４０３に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ４０３でブレーキがＯＮであるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ４０４に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ４０４でアクセルがＯＦＦであるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ４０５に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ４０５でＡＴポジションがＰレンジにあるかどうかを確認し、Ｐレンジであればステップ４０６に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ４０６で電磁／油圧クラッチ１０２ｃの電磁クラッチの部分を締結する。
ステップ４０７で発電電動機１０２ｂを電動機として作動させる。
ステップ４０８でエンジン始動完了を確認する。
ステップ４０９で発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止する。
ステップ４１０で電磁／油圧クラッチ１０２ｃの電磁クラッチの部分の締結を解除する。
【００３５】
すなわち、このエンジン始動制御にあっては、車速が０ｋｍ／ｈで、イグニッションがＯＮ、ブレーキがＯＮ、アクセルはＯＦＦ、ＡＴのポジションがパーキング位置にあることを確認し、図１５のタイムチャートに示すように、トルクコンバータ１０２ａをロックアップ状態として発電電動機１０２ｂを電動機として駆動させる。この駆動によりエンジン２３の出力軸１３が回転してエンジン２３が始動する。エンジン始動完了を確認した後、発電電動機１０２ｂを停止し、電磁／油圧クラッチ１０２ｃの締結を解除する。
【００３６】
なお、ここで始動後の作動についても説明すると、エンジン２３がアイドリング状態となると、エンジン２３の出力軸１３から出力される駆動力は、発電電動ユニット１０２に設けられたトルクコンバータ１０２ａのコンバータカバー３にクランク軸曲げ振動を抑制するために設けられたフレキプレート１４を介して伝達され、コンバータカバー３を回転駆動する。コンバータカバー３にはオイルポンプ駆動軸３ａが連結されているため、オイルポンプ４が油圧を発生する。
【００３７】
同時に、コンバータカバー３内部に固定されたポンプインペラ１０が回転駆動され、コンバータカバー３内のオイルを撹拌する。このオイルはステータブレード１１にぶつかり流れる方向が変更される。この変更されたオイルの流れには、エンジントルクとステータブレード１１の反力が合計されることによるトルク増大作用があり、この増大されたトルクはタービンランナ１２を介して駆動軸１７に駆動力として伝達される。
【００３８】
駆動軸１７の回転によりエンジン始動時はスタータとして作用したモータ部分であるロータ８及びロータ支持部材８ａは、エンジンからの駆動力により回転駆動されることでジェネレータとして機能することができる。また、駆動軸１７の駆動力により前後進切換機構部１０３のリングギヤ２５が駆動される。この時、クラッチ２８，２９を開放していると変速装置１０４に駆動力が伝達されることはない。
【００３９】
図６にはエンジンクリープ処理５００のフローチャートを示す。
ステップ５０１でＡＴポジションがＤレンジにあるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ５０２に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ５０２でブレーキがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ５０３に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ５０３でアクセルがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ５０４に進み、ＮＯであれば通常のアクセル加速処理を行う。
ステップ５０４で通常のエンジンクリープ動作を行う。
このエンジンクリープとは、エンジン２３を駆動させてトルクコンバータ１０２ａによるクリープ力により、僅かに駆動力を出力するものである。なお、Ｄレンジではクラッチ２９が締結される。
【００４０】
前進する場合には、運転者はブレーキを踏み、セレクトレバーをＤレンジに入れる。この時、前後進切換機構部１０３のクラッチ２９が接続される。運転者はブレーキを踏んでいるので、駆動軸１７は固定され、エンジン出力軸１３から伝達された駆動力は、コンバータカバー３内のポンプインペラ１０を回転することで、トルクコンバータ１０２ａ内にクリープ力として蓄積される。よって、運転者がブレーキを放すと、このクリープ力により僅かに推進される。
【００４１】
図７には発電電動機１０２ｂを用いたモータクリープ処理６００のフローチャートを示す。
ステップ６０１で車速が３．５ｋｍ／ｈ以下であり、かつ、バッテリ電圧の充電状態を表す量、例えばバッテリ出力電圧等（以下ＳＯＣと表記する。）が設定値よりも大きい値であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ６０２へ進み、ＮＯであればステップ５００へ進み、エンジンクリープ処理を行う。
ステップ６０２でエンジン２３を停止する。
ステップ６０３でＡＴポジションがＤレンジにあるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ６０４に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ６０４でブレーキがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ６０５に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ６０５でアクセルがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ６０６へ進み、ＮＯであればステップ７００へ進み、モータクリープからの加速処理を行う。
ステップ６０６で発電電動機１０２ｂによる発電を停止する。
ステップ６０７で発電電動機１０２ｂを電動機として作動させる。
ステップ６０８でＳＯＣが設定値より大きいかどうか、すなわちバッテリ電圧が充分に高いか否かを判断し、ＹＥＳであればこの処理を終了し、ＮＯであればステップ８００へ進み、モータクリープからエンジンクリープへの切り替え処理を行う。
【００４２】
モータクリープとは、発電電動機１０２ｂを駆動させて、僅かに駆動力を出力するもので、すなわち、車速が３．５ｋｍ／ｈ以下でＳＯＣが設定値以上であれば、エンジン２３を停止してモータクリープ処理を行い、この条件を満たさなければエンジンクリープ処理を行う。モータクリープ処理は、ＳＯＣが設定値以上であることに加えて、ＡＴポジションがＤレンジで、ブレーキがＯＦＦ、アクセルがＯＦＦであれば、発電電動機１０２ｂによる発電を停止して、電動機として作動させてクリープ作動を行う。なお、このモータクリープ実行途中でＳＯＣが設定値以下になったときにはエンジンクリープへの切り替え処理を行う。なお、図１６（ａ）には、上述のエンジンのアイドリング停止からモータクリープに移行する際のタイムチャートが示してある。
【００４３】
図８に、モータクリープからの加速処理７００のフローチャートを示す。 ステップ７０１でアクセル開度から緩加速か急加速かを判定し、急加速であればステップ７０２へ進み、緩加速であればステップ１２００へ進んで後述のエンジン再始動処理を行う。
ステップ７０２で発電電動機１０２ｂの電動機としての回転数を上昇させる。
ステップ７０３で電動機としてのドライブ回転数が１４００ｒｐｍ以上であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ７０４に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ７０４で電磁／油圧クラッチ１０２ｃを、油圧部分と電磁部分の両方を締結する。
ステップ７０５でエンジン回転数からエンジン始動を確認する。
ステップ７０６で発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止する。
【００４４】
すなわち、このクリープからの加速時には、アクセル開度から緩加速か急加速かを判定し、エンジン再始動処理を行う。急加速と判定された場合、発電電動機１０２ｂのモータとしての駆動回転数を上昇させて、車速を上昇させ、さらに、この回転数が１４００ｒｐｍ以上になると、電磁／油圧クラッチ１０２ｃを締結させ、これによりエンジンを始動する。エンジン回転数からエンジン始動を確認後、発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止する。急加速要求時には、エンジン２３を始動させずに、まず、発電電動機１０２ｂの回転数を上昇させ、応答性の確保を図っている。また、この急加速要求時には、トルクコンバータ１０２ａをロックアップさせるにあたり、電磁／油圧クラッチ１０２ｃにおて油圧部分と電磁部分の両方を締結させることで、応答性の確保と締結力の確保を行っている。
【００４５】
図９には、モータクリープからエンジンクリープへの切り替え処理８００のフローチャートを示す。
ステップ８０１で電磁／油圧クラッチ１０２ｃを締結する。
ステップ８０２でエンジン始動が完了されたかどうかを確認し、始動完了を確認するまでこのステップを繰り返す。
ステップ８０３で発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止する。
ステップ８０４で電磁クラッチ１０２ｃの締結を解除する。
モータクリープ作動時は、電磁／油圧クラッチ１０２ｃは開放状態として発電電動機１０２ｂを電動機として作動させているため、まず、電磁／油圧クラッチ１０２ｃを締結し、これにより電動機の駆動力をエンジン２３に入力してエンジンを始動させ、エンジン始動を確認後、発電電動機１０２ｂの電動機として動作を停止し、電磁／油圧クラッチ１０２ｃを切断する。図１９に上記制御フローのタイムチャートを示す。これによりスムーズな切り替え処理が行われる。
【００４６】
図１０には、定常走行処理９００のフローチャートを示す。
ステップ９０１でＡＴポジションがＤレンジにあるかどうかを確認する。
ステップ９０２ではブレーキがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ９０３に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ９０３ではアクセル開度が定常状態であるかどうかを判断し、定常であればステップ９０４へ進み、加速であればステップ１０００へ進んで加速処理を行う。
ステップ９０４ではエンジン回転数が１０００〜３０００ｒｐｍの間にあるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ９０５へ進み、ＮＯであればステップ９０６に進む。
ステップ９０５では、ＳＯＣが設定値内かどうかを判断し、ＹＥＳであれば、ステップ９０７へ進み、ＮＯであればステップ９０６へ進む。
ステップ９０６では、発電電動機１０２ｂの発電を停止する。
ステップ９０７では、発電電動機１０２ｂの発電を作動する。
ステップ９０８では、電子制御スロットルによる発電分減速補正を行う。
【００４７】
すなわち、定常走行時、すなわち、アクセル開度が定常状態であると判定した場合には、エンジン回転数が１０００〜３０００ｒｐｍの範囲で、ＳＯＣが設定値内であれば、発電電動機１０２ｂをオルタネータとして発電作動させ、この発電作動により損失したトルクを電子制御スロットルにより減速補正することで運転者に違和感を与えることなく発電動作を行う。図１７に、定常走行処理のタイムチャートを示す。
【００４８】
図１１には、定常走行からの加速処理時のフローチャートを示す。
ステップ１００１では、発電電動機１０２ｂの発電を停止する。
【００４９】
定常走行時にアクセル開度から加速要求と判断された場合、直ちに発電電動機１０２ｂによる発電動作を停止し、通常のエンジンによる加速動作に移る。これによりエンジン出力等が小さい場合においても、運転者の要求を損なうことなく加速動作を行うことができる。
【００５０】
図１２には、可変動弁機構（以下、ＶＥＬと表記する）６０がエンジン２３に備えられている場合の定常走行処理のフローチャートを示す。
ここでまず、ＶＥＬ６０の構成を図２１により説明する。
図において５１は吸気弁であって（実際には吸気弁の上端部を示している）、この吸気弁５１は図外のスプリングからバルブリフタ５０に入力される付勢力により閉弁方向に付勢されている。また、図において５２はカムシャフトで、このカムシャフト５２が回転すると、カムシャフト５２に一体に設けられたカム４９が回転する。このカム４９が回転すると、これに伴って揺動アーム４７の図中左側端部が上下し、揺動アーム４７は、図中右側端部がこれとは逆に上下するように制御軸４５を中心に振り子運動を繰り返す。そして、これに伴って揺動カム４８の上端部が上下する。
したがって、揺動カム４８が下方に変位した時に、バルブリフタ５０が下方に押されて吸気弁５１が開弁する。なお、図中５３は揺動カム４８を反時計回り方向に揺動付勢する捻りスプリングである。
【００５１】
前記制御軸４５は、図中Ｐ２で示す点を軸心として回動可能に支持され、この回動を図４に示したＶＥＬアクチュエータ（電磁アクチュエータ）Ａ１により行うように構成されている。すなわち、ＶＥＬアクチュエータＡ１により制御軸４５を回動させて圧肉部が移動すると揺動アーム４７による揺動カム４８の押し下げ量が変更されることによって、動弁機構の開閉時期とバルブリフト量を変更している。これにより、機関低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性、並びに高速高負荷時における吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する等のために、吸気・排気バルブの開閉時期とバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変制御するものである。本実施の形態１では、いわゆるアトキンソンサイクルとすることにより燃焼効率の向上を図っている。
【００５２】
さらに、本実施の形態１にあっては、上記のＶＥＬアクチュエータＡ１の駆動に基づいて吸気弁５１が全く開弁しない状態、すなわち弁停止状態を形成可能に構成されている。このように弁停止させた場合、エンジン２３のシリンダ内の空気が密閉されて気体の流入流出に伴う移動エネルギの損失が無くなる。
【００５３】
以下に、図１２のフローチャートについて説明する。
ステップ１１０１ではＡＴポジションがＤレンジにあるかどうかを確認する。ステップ１１０２ではブレーキがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１１０３に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ１１０３ではアクセル開度が定常状態であるかどうかを判断し、定常であればステップ１１０４へ進み、加速であればステップ１０００へ進んで加速処理を行う。
ステップ１１０４ではエンジン回転数が１０００〜３０００ｒｐｍの間にあるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１１０４へ進み、ＮＯであればステップ１１０６へ進む。
ステップ１１０５では、ＳＯＣが設定値内かどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１１０７へ進み、ＮＯであればステップ１１０６へ進む。
ステップ１１０６では、発電電動機１０２ｂの発電を停止する。
ステップ１１０７では、発電電動機１０２ｂの発電を作動する。
ステップ１１０８では、ＶＥＬによる吸排気弁位相制御によりアトキンソンサイクルにする。
【００５４】
この定常走行処理にあっては基本的な制御フローは前述の図１０における制御と同じであるが、本制御では、電子制御スロットルによる回生分減速補正を行うのではなく、ＶＥＬ６０により、吸排気弁位相をアトキンソンサイクルにすることによって、燃焼効率の向上を図り、その燃焼効率向上分を発電するようにしている点で異なる。
【００５５】
図１３には、エンジン再始動処理１２００のフローチャートを示す。
ステップ１２０１では、車速を判断し、０ｋｍ／ｈであればステップ１２０２へ進み、０ｋｍ／ｈ＜車速＜３．５ｋｍ／ｈであればステップ１２０３へ進み、３．５ｋｍ／ｈ＜車速＜４０ｋｍ／ｈであればステップ１３１５へ進んで減速中再加速処理１３１５を行う。
【００５６】
ステップ１２０２では、ブレーキがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１２０４に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ１２０３では、アクセルがＯＮかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１２０４に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ１２０４では、ＳＯＣが設定値以上かどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１２０５に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
【００５７】
ステップ１２０５では、アクセル開度から緩加速か急加速かどうかを判断し、緩加速であればステップ１２０６へ進み、急加速であればステップ７００へ進んでモータクリープからの加速処理７００を行う。
ステップ１２０６では、前後進切換機構部１０３においてＮレンジに切り替える信号を出力する。
ステップ１２０７では、電磁／油圧クラッチ１０２ｃの電磁クラッチ部分を締結する。ちなみに、この時はエンジン２３が停止していてオイルポンプ４が駆動していないから電磁／油圧クラッチ１０２ｃの油圧クラッチの部分は締結されない。
ステップ１２０８では、発電電動機１０２ｂを電動機として作動させる。
ステップ１２０９では、エンジン回転数からエンジン始動を確認する。
ステップ１２１０では、発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止させる。
ステップ１２１１では、電磁／油圧クラッチ１０２ｃの締結を解除する。
ステップ１２１２では、前後進切換機構部１０３においてＤレンジに切り替える信号を出力する。
【００５８】
すなわち、エンジン再始動処理を行う場合、すなわち、走行中にエンジン２３を停止してからエンジン２３を再始動する場合は、次の３つの状況がある。
１つは車速３．５〜４０ｋｍ／ｈで減速状態の場合で、ＡＴポジションがＤレンジで、エンジン２３が停止している状態であり、これは減速再加速処理のステップ１３１５に移行する。
【００５９】
２つめは、車速０〜３．５ｋｍ／ｈの場合でＡＴポジションがＤレンジで、エンジン２３が停止している状態であり、これはモータクリープ処理を実行している状態である。この時は、アクセルがＯＮ、ＳＯＣ＞設定値である時は、アクセル開度から緩加速か急加速かを判定し、急加速であれば図８に示したモータクリープからの加速処理７００に移行する。ここで再度ＳＯＣ＞設定値の判断を行うのは、バックグラウンドジョブが行われて、そこに定周期割り込み処理やイベント割り込み処理が繰り返されているためであり、クリープ処理を行っている時にも、他の処理に移行し、再度クリープ処理に戻ってくるという状況も想定されるからである。つまり、各処理はそれぞれ独立して各自状況確認ができるようにすることで、モータクリープで走っていても、モータクリープ処理以外の処理が順々に処理されている状態を考慮したものである。
【００６０】
緩加速であれば、前後進切換機構部１０３に対してＤレンジからＮレンジに切り替える信号を出力し、一旦駆動軸１７と変速装置１０４との接続を解除する。次に電磁／油圧クラッチ１０２ｃを接続し、発電電動機１０２ｂをスタータとして作動（電動機として作動）させ、エンジン２３を始動し、エンジン回転数からエンジン始動を確認した後、発電電動機１０２ｂのスタータとしての機能を停止させ、電磁／油圧クラッチ１０２ｃの接続を解除し、前後進切換機構部１０３に対してＮレンジからＤレンジへ切り替える信号を出力し、駆動軸１７と変速装置１０４とを接続し、通常のエンジン走行状態に移行する。図１６（ｂ）にこの制御フローのタイムチャートを示す。ここで、エンジン始動時に前後進切換機構部１０３においてＤ→Ｎ→Ｄと切り替えるのは、エンジン始動のためのトルク等の変動が駆動輪に伝達されることにより、運転者に違和感を与えることがないよう配慮したためである。
【００６１】
図２２には、前後進切換機構部１０３においてＤ→Ｎ→Ｄ切り替えを行うシフトバルブ４２部分の構成を示す。このシフトバルブ４２は図外のシフトレバーに接続されており、このシフトレバーの操作に基づき、Ｐ，Ｒ，Ｎ，ｄ，２，１の各ポジションに切り換わる。シフトバルブ４２が、Ｄレンジに位置している時には図中Ｄに示す油路にライン圧が供給され、また、Ｒレンジに位置している時には図中Ｒで示す油路に油路が供給されて、この油圧信号を受けて、前後進切換機構部１０３が前後進を切り替えるように構成されている。また、Ｎレンジの際にはどの油路にもライン圧が供給されない。
【００６２】
また、Ｄの油路の途中には電磁弁４３が設けられ、電磁弁４３の非駆動時にはＤの油路がライン圧が供給されるが、電磁弁４３の駆動時にはこのＤの油路が塞がれて前後進切換機構部１０３に対してはＮレンジの信号が出力されている状態となる。そこで、ステップ１２０６および１２１２の処理により変速レンジをＤ→Ｎ→Ｄに変更する場合、Ｄ→Ｎの切り換えは電磁弁４３を駆動させ、Ｎ→Ｄの切り換えは電磁弁４３の駆動を停止させることで行う。電磁弁４３を設けたことにより、応答性の高いＤ→Ｎ→Ｄ切り替えが可能となる。
【００６３】
３つめは、モータクリープ状態に移行した状態で、ブレーキをＯＮし、車速０ｋｍ／ｈになった直後、ブレーキをＯＦＦした状態であり、ＡＴポジションがＤレンジで、エンジン２３が停止している状態が考えられる。この時は、再度ＳＯＣ＞設定値であることを確認後、前記モータクリープからの再始動処理時と同様の処理が行われる。
【００６４】
図１４には、減速状態から加速状態に切り替わる際の減速再加速処理のフローチャートを示す。
ステップ１３０１では、アクセルがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１３０２に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ１３０２では、エンジン２３への燃料噴射をカットする。
ステップ１３０３では、車速が４０ｋｍ／ｈ以上かどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１３１１へ進み、ＮＯであればステップ１３０４へ進む。
ステップ１３０４では、ＶＥＬ６０による弁停止を行う。
ステップ１３０５では、発電電動機１０２ｂによる回生作動を行う。
ステップ１３０６では、ＳＯＣが設定値内かどうかを判断しＹＥＳであればステップ１３１５へ進み、ＮＯであればステップ１３１４へ進む。
ステップ１３０７では、アクセルがＯＮかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１３０８に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ１３０８では、発電電動機１０２ｂによる回生動作を停止する。
ステップ１３０９では、エンジン２３の燃料噴射を再開する。
ステップ１３１０では、通常のエンジン２３によるアクセル加速を行う。
【００６５】
ステップ１３１１では、電磁／油圧クラッチ１０２ｃの接続を解除する。
ステップ１３１２では、発電電動機１０２ｂによる回生作動を行う。
ステップ１３１３では、ＳＯＣが設定値内かどうかを判断しＹＥＳであればステップ１３１５へ進み、ＮＯであればステップ１３１４へ進む。
ステップ１３１４では、発電電動機１０２ｂによる回生作動を停止する。
【００６６】
ステップ１３１５ではアクセル開度から急加速か緩加速かを判断し、緩加速であればステップ１３２２へ進み、急加速であればステップ１３１６へ進む。
ステップ１３１６では、発電電動機１０２ｂによる回生作動を停止する。
ステップ１３１７では、電磁／油圧クラッチ１３１７を接続する。この場合、電磁部分と油圧部分の両方を締結する。
ステップ１３１８では発電電動機１０２ｂを電動機として作動させる。
ステップ１３１９では、エンジン回転数からエンジン始動を確認する。
ステップ１３２０では発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止する。ステップ１３２１では、通常のエンジン２３によるアクセル加速を行う。
【００６７】
ステップ１３２２では、発電電動機１０２ｂによる回生作動を停止する。
ステップ１３２３では、前後進切換機構部１０３においてＮレンジに切り替える信号を出力する。
ステップ１３２４では、電磁／油圧クラッチ１０２ｃを接続する。
ステップ１３２５では、発電電動機１０２ｂを電動機として作動させる。
ステップ１３２６では、エンジン回転数からエンジン２３の始動を確認する。
ステップ１３２７では、発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止させる。
ステップ１３２８では、前後進切換機構部１０３においてＤレンジに切り替える信号を出力する。
ステップ１３２９では、通常のエンジン２３によるアクセル加速を行う。
【００６８】
すなわち、減速状態においてアクセルがＯＦＦの時は、燃料噴射をカットし、車速が４０ｋｍ／ｈ以上の状態であれば、ＶＥＬ６０による弁停止、つまり吸気弁５１を塞ぐこととし、エンジン２３のシリンダ内を密閉状態に保つ。それにより、いわゆるエンジンブレーキ状態となって出力軸１３→クランク軸１８と動力が伝達され、ピストンが駆動された際、シリンダ内の空気の出入りがなくなるため、気体の移動によるエネルギ損失分がなくなって、エンジンブレーキ分の制動力が低下する。その分を発電電動機１０２ｂにより回生することにより、違和感なく回生を行うことができる。ＳＯＣが設定値内でなければ、発電電動機１０２ｂによる回生動作は停止する。ＳＯＣが設定値内で、アクセルがＯＮであるときは、つまり加速状態に移行すると、回生動作を停止し、エンジン燃料噴射を再開し、通常のエンジン駆動時と同様アクセルで加速する。図２０に上記制御フローにおけるタイムチャートを示す。
【００６９】
また、減速状態において、車速が４０ｋｍ／ｈ以下の時は、電磁／油圧クラッチ１０２ｃの締結を解除して、発電電動機１０２ｂにより回生作動を行う。この時、エンジン２３と発電電動機１０２ｂの連結が失われているため、エンジンブレーキ分の回生が可能である。この減速状態から加速状態に移行する際、アクセル開度から急加速か緩加速かを判定し、急加速と判定した場合、発電電動機１０２ｂの回生動作を停止させ、電磁／油圧クラッチ１０２ｃを接続する。この段階で発電電動機１０２ｂを電動機として作動し、エンジン２３のスタータとしての機能を果たす。エンジン回転数からエンジン始動を確認後、発電電動機１２０ｂの電動機（スタータ）としての機能を停止させ、通常のエンジン駆動時と同様アクセルで加速する。この制御は、基本的に図８で示したモータクリープから加速処理の急加速時と同じものである。なお、本実施の形態１においては、回生時エンジン２３を停止させるものとし、この場合、変速装置１０５等に必要な油圧は別途設けられた油圧発生手段により供給されるものとし、エンジン停止を行わない場合（フューエルカットにとどめる場合）においては、前記油圧発生手段は不要である。また、油圧発生手段としては、モータにより駆動されるポンプや或いは、油圧を貯留するアキュムレータなどを用いることができる。
【００７０】
緩加速と判定した場合、発電電動機１０２ｂによる回生動作を停止し、前後進切換機構部１０３においてＮレンジに切り替え、駆動軸１７との接続を解除した状態で、電磁／油圧ラッチ１０２ｂを接続し、発電電動機１０２ｂをスタータとして作動し、エンジン始動を確認後、発電電動機１０２ｂのスタータとしての作動を停止し、前後進切換機構部１０３においてＤレンジに切り替え、駆動軸１７との接続を行い、通常のエンジンによるアクセル加速を行う。このＤ→Ｎ→Ｄ切り替えは、前述の図１３のステップ１２０５〜ステップ１２１２の制御フローと基本的に同じであるが、減速再加速処理におけるステップ１３２４で電磁／油圧クラッチ１０２ｃを接続している点で異なり、これは、走行中に十分な油圧が確保されていることによる。図１８に上記ステップ１３２２〜ステップ１３２９の制御フローのタイムチャートを示す。
【００７１】
以上説明したように、本発明の実施の形態１では、トルクコンバータ１０２ａをロックアップ状態とするクラッチとして油圧クラッチと電磁クラッチとを並列に設けた電磁／油圧クラッチ１０２ｃを設け、トルクコンバータ１０２ａの外側ハウジング５内に、発電電動機１０２ｂを設けた構成としたため、トルクコンバータ１０２ａを有したこのトルクコンバータ１０２ａよりも変速装置１０５側に発電電動機１０２ｂが設けられている構成にもかかわらず、電磁／油圧クラッチ１０２ｃの油圧クラッチ部分が締結しない条件下においても必要に応じて電磁クラッチ部分を締結させることにより、エンジン２３側と発電電動機１０２ｂと連結させることができ、発電電動機１０２ｂをスタータ・オルタネータ・駆動アシスト・回生手段のいずれの機能も発揮させることができ、しかも、既存のパワートレーンの構成を大幅に変更することが不要であるとともに、生産ラインも大幅な変更が不要で、低コストの手段とすることができる。よって、スタータ・オルタネータ・駆動アシスト・回生の機能を有した発電電動ユニットを安価に提供することができる。
さらに、トルクコンバータ１０２ａのハウジングとして既存品をそのまま用いることができるため、パワートレーンとして、既存のトルクコンバータ１０２ａをそのまま用いる仕様と、本発明の発電電動ユニットを用いた仕様と２通りの仕様の設定が可能となり、設計自由度の向上を図ることができる。
【００７２】
また、トルクコンバータ１０２ａをロックアップ状態とした時に、エンジン側と変速機側とから曲げ振動や捻じれ振動がトルクコンバータ１０２ａに入力されても、これらの振動をフレキプレート１４とトーションスプリング１５により吸収することができる。よって、トルクコンバータ１０２ａから出力される駆動軸１７に連結されたロータ８と外側ハウジング５との間で軸直交方向の相対変位が生じ難くなり、これにより発電電動機１０２ｂにおいてロータ８とステータ１との間隔を狭くしても両者が干渉し難くなり、発電電動機１０２ｂの入出力効率を向上させることができる。
また、ロータ支持部材８ａを設けたことにより、発電電動機１０２ｂの径方向及び軸方向の長さを確保でき、駆動容量及び回生容量を大きくすることが可能となる。
また、ロータ支持部材８ａにフィン６を設けたことにより、ステータ１およびロータ８が冷却されて発電電動機１０２ｂの熱による機能低下を防止でき、しかも、外側ハウジング５には冷媒を流すジャケットを設けているため、これによってもステータ１を冷却でき、熱による機能低下を防止できる。
また、内蔵オイルポンプ４を設けたことにより、外部にオイルポンプ設ける必要がなく、構成をコンパクトにすることができる。
また、電磁／油圧クラッチ１０２ｃによりエンジン２３側と発電電動機１０２ｂが設けられている駆動軸１７とが直結されている場合でも、ＶＥＬ６０による弁停止によりエンジン２３のエネルギ損失を抑えた分だけエンジン側の抵抗を落として、この抵抗を落とした分だけ回生することにより、違和感なく回生を行うことができ、回生能力の向上を図ることができる。すなわち、従来、エンジン２３と発電電動機１０２ｂ側とが直結された状態では、回生作動を行うと、通常のエンジンブレーキ相当の制動力に加えて回生分の制動力が発生するため、制動力が増して違和感を感じる。しかしながら、この実施の形態１では、この直結状態において、エンジン２３のエネルギ損失を抑えてエンジンブレーキの制動力を低下させ、この低下分を回生するからトータルの制動力はエンジンブレーキ分となって違和感が生じない。
【００７３】
（実施の形態２）
図２３は、本願発明の実施の形態２を示す断面図である。
この実施の形態２は、発電電動機１０２ｂを設ける位置が実施の形態１と異なるだけで基本的構成は実施の形態１と同じであるので、同じ構成には同じ符号を付けることで説明を省略し、相違点のみを説明する。
【００７４】
発電電動機１０２ｂのロータ８は、トルクコンバータ１０２ａのコンバータケース３に設けられている。また、オイルポンプ４は、外側ハウジング５に設置している。したがって、実施の形態２では、内側ハウジング３０を設ける必要がなく、構成を簡略化することができるため、従来の車両に用いられていたトルクコンバータ１０２ａを構成するモジュール部分の軸方向長さを変更することなく、従来車両に搭載可能である。
【００７５】
次に、実施の形態２における制御フローを説明する。この制御フローも、実施の形態１との相違点のみ説明する。
【００７６】
図２４には、本発明の実施の形態２におけるエンジン始動処理のフローチャートを示す。
実施の形態２では、発電電動機１０２ｂのロータ８がコンバータカバー３に設けられており発電電動機１０２ｂとエンジン２３とが直結された構成となっている。
したがって、エンジン２３を始動する場合、ステップ４０１〜４０５において車速が０ｋｍ／ｈで、イグニッションがＯＮ、ブレーキがＯＮ、アクセルはＯＦＦ、ＡＴのポジションがＰレンジにあることを確認すると、発電電動機１０２ｂを電動機として駆動させてスタータとして機能させる。エンジン始動完了を確認した後、発電電動機１０２ｂの電動機作動を停止する。よって、実施の形態１のエンジン始動処理と比較すると、ステップ４０６及びステップ４１０は排除されたフローとなっている。実施の形態１と２で、もっとも異なる点は、発電電動機１０２ｂをスタータとして機能させる際、ロックアップクラッチを接続する必要がない点である。これは、コンバータカバー３外側に一体に発電電動機１０２ｂが構成されているためである。
【００７７】
図２５には、エンジン再始動処理のフローチャートを示す。実施の形態１の図１３に示したステップと異なる部分について説明すると、ステップ２３０１で、発電電動機１０２ｂを電動機として作動する。
ステップ２３０２では、エンジン出力軸１３の回転数が１４００ｒｐｍ以上かどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ２３０３に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
ステップ２３０３では、エンジン回転数からエンジン始動を確認する。
ステップ２３０４では、発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止させる。
【００７８】
実施の形態２において、ＡＴポジションがＤレンジに入った状態で車両のエンジン２３が停止する場合とは、アイドリング状態で、ブレーキを踏み、車速が０ｋｍ／ｈになったときである。この状態からブレーキをＯＦＦし、アクセルがＯＮで、ＳＯＣが設定値よりも大きいときは、アクセル開度から急加速か緩加速かを判定し、緩加速と判断したときは、前後進切換機構部１０３においてＮレンジに切り替え、発電電動機１０２ｂをスタータとして作動させ、エンジン回転数からエンジン始動を確認後、発電電動機１０２ｂのスタータとしての作動を停止し、前後進切換機構部１０３においてＤレンジに切り替え、エンジン再始動を終了する。ここでも、実施の形態１におけるステップと異なるのは電磁／油圧クラッチ１０２ｃを接続する必要がない点である。また、発電電動機１０２ｂをスタータとして回転させたとき、同時にポンプインペラ１０が回転することによって、増大された発進トルクがタービンランナ１２に伝達され、スムーズな発進を可能としている。
【００７９】
急加速と判断したときには、発電電動機１０２ｂをスタータとして作動させるとともに、初期の駆動源としても活用し、トルクコンバータ１０２ａを介して十分なトルクを駆動軸１７に出力することができる。エンジン出力軸１３の回転数が１４００ｒｐｍ以上になると、エンジン回転数からエンジン始動を確認しＳＴＲ／ＡＬＴ１０５ｂのスタータとしての作動を停止する。これにより、急加速時に要求される応答性を損なうことなくスムーズに運転者の要求に応えることを可能としている。
【００８０】
図２６には、減速状態から加速状態に切り替わる際の減速再加速処理のフローチャートを示す。実施の形態１と異なるステップについてのみ説明すると、ステップ２４０１では、ＳＴＲ／ＡＬＴ１０５ｂによる回生作動を停止する。
ステップ２４０２では、エンジン２３の燃料噴射を再開する。
ステップ２４０３では、電磁／油圧クラッチ１０２ｃを接続する。
ステップ２４０４では、通常のエンジン２３によるアクセル加速を行う。
ステップ２４０５では、発電電動機１０２ｂによる回生作動を停止する。
ステップ２４０６では、エンジン２３の燃料噴射を再開する。
ステップ２４０７では、電磁／油圧クラッチ１０２ｃを接続する。
ステップ２４０８では、通常のエンジン２３によるアクセル加速を行う。
【００８１】
減速時において、燃料噴射をカットし、ＶＥＬ６０による弁停止を行いポンプ損失分を回収するために発電電動機１０２ｂを回生作動させる点は、実施の形態１と同じであるが、コンバータカバー３にロータ８が設けられ、エンジン２３と発電電動機１０２ｂは常に連結されているため、エンジンフリクション分の回生は行われない。また、ロックアップ解除の制御は車速を基準に行っており、車速によって電磁／油圧クラッチ１０２ｃの締結が解除になるときと、締結されたままの状態があり、締結状態では回生動作を続行するが、解除になった段階で回生動作は行われることはない。減速から加速に移行する際、アクセル開度から急加速か緩加速かを判断し、急加速であれば、発電電動機１０２ｂによる回生動作を停止し、エンジン２３の燃料噴射を再開し、電磁／油圧クラッチ１０２ｃを接続し、通常のエンジン２３によるアクセル加速を行う。電磁／油圧クラッチ１０２ｃが接続されたままの状態で、ステップ２４０７に至った場合には、このステップを無視して次のステップ２４０８に進む。また、電磁／油圧クラッチ１０２ｃを締結するのは、急加速時における急激なトルク変動に確実に対応するためである。
【００８２】
緩加速であれば、発電電動機１０２ｂによる回生動作を停止し、エンジン２３の燃料噴射を再開し、電磁／油圧クラッチ１０２ｃの油圧クラッチ部分のみを接続し、通常のエンジン２３によるアクセル加速を行う。ここでも、電磁／油圧クラッチ１０２ｃが接続されたままの状態で、ステップ２４０３に至った場合は、このステップを無視してステップ２４０４へ進む。緩加速時には、急激なトルク変動が発生しないため、電磁／油圧クラッチ１０２ｃの油圧クラッチ部分の締結のみで十分に対応可能である。
【００８３】
以上説明したように、本発明の実施の形態２の構成を採用したことにより、発電電動ユニット１０２の軸方向長さを、従来の車両に設けられているトルクコンバータ１０２ａ部分と全く同じ大きさに形成することが可能となり、従来の車両に容易に搭載可能としている。また、ハウジングが一つしかないことから、生産性の面においてもコストを抑えることができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本願全請求項に記載の発明によれば、トルクコンバータをロックアップ状態とするクラッチとして油圧クラッチと電磁クラッチとを並列に設け、トルクコンバータのハウジング内に、発電電動機を設けた構成としたために、トルクコンバータを有した構成であるにもかかわらず、発電電動機を両クラッチよりも変速機の入力軸側に設けても、発電電動機をスタータ・オルタネータ・駆動アシスト・回生手段のいずれの機能も発揮させることができ、しかも、既存のパワートレーンの構成を大幅に変更することが不要であるとともに、生産ラインも大幅な変更が不要で、低コストの手段とすることができる。よって、スタータ・オルタネータ・駆動アシスト・回生の機能を有した発電電動ユニットを安価に提供することができるという効果が得られる。さらに、トルクコンバータのハウジングとして既存品をそのまま用いることができる場合、パワートレーンとして、既存のトルクコンバータをそのまま用いる仕様と、本発明の発電電動ユニットを用いた仕様と２通りの仕様の設定が可能となり、設計自由度の向上を図ることができる。
【００８５】
請求項２に記載の発明によれば、電磁クラッチを既存のトルクコンバータ内に設置するのが容易である。
【００８６】
請求項４に記載の発明によれば、ロータが回転するのに伴ってハウジング内に空気の流れが生じて発電電動機が冷却され、熱による発電電動機の機能低下を防止できる。
【００８７】
請求項５に記載の発明によれば、トルクコンバータをロックアップ状態とした時に、エンジン側と変速機側とから曲げ振動や捻れ振動がトルクコンバータに入力されても、これらの振動を吸収プレートとダンパにより吸収することができる。よって、トルクコンバータの回転要素とハウジングとの間で軸直交方向の相対変位が生じ難くなり、これにより発電電動機においてロータとステータとの間隔を狭くしても両者が干渉し難くなり、発電電動機の入出力効率を向上させることができる。
請求項６に記載の発明によれば、発電電動機のステータが冷却されて発電電動機の熱による機能低下を防止できる。
請求７に記載の発明によれば、外部にオイルポンプ設ける必要がなく、構成をコンパクトにすることができる。
請求項８に記載の発明によれば、エンジンと変速装置とが直結されている場合でも、可変動弁機構によりエンジンのエネルギ損失を抑えた分だけエンジン側の抵抗を落として、この抵抗を落とした分だけ回生することにより、違和感なく回生を行うことができ、回生性能の向上を図ることができる。すなわち、従来、エンジンと変速装置とが直結された状態では、回生作動を行うと、通常のエンジンブレーキ相当の制動力に加えて回生分の制動力が発生するため、制動力がまして違和感を感じる。しかしながら、この請求項８の発明では、エンジンと変速装置とが直結された状態において、エンジンのエネルギ損失を抑えてエンジンブレーキ分の制動力を低下させ、この低下分を回生するからトータルの制動力はエンジンブレーキ分となって違和感が生じず、品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を示すクレーム対応図を示す。
【図２】本発明の実施の形態１の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１のセレーション結合部の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１のコントロールユニットのブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１のエンジン始動処理のフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１のエンジンクリープ処理のフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１のモータクリープ処理のフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１のモータクリープからの加速処理のフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１のモータクリープからエンジンクリープへの切り替え処理のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態１の定常走行処理のフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態１の加速処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態１の可変動弁機構がある場合の定常走行処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態１のエンジン再始動処理のフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態１の減速再加速処理のフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態１のエンジン始動時のタイムチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態１のアイドリング停止からモータクリープ及び始動発進加速を行う際のタイムチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態１の定常走行処理のタイムチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態１のエンジンブレーキ回生中の減速再加速処理のタイムチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態１のモータクリープからエンジンクリープへの切り替え処理のタイムチャートである。
【図２０】本発明の実施の形態１のエンジンブレーキ回生なしの減速再加速処理のタイムチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態１の可変動弁機構の拡大断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態１のシフトバルブを示す断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態２の全体構成を示す断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態２のエンジン始動処理のフローチャートである。
【図２５】本発明の実施の形態２のエンジン再始動処理のフローチャートである。
【図２６】本発明の実施の形態２の減速再加速処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１ ステータ
２ コイル
３ コンバータカバー
３ａ オイルポンプ駆動軸
４ 内蔵オイルポンプ
５ 外側ハウジング
６ フィン
７ オイルシール
８ ロータ
８ａ ロータ支持部材
９ ワンウェイクラッチ
１０ ポンプインペラ
１０ａ インペラシェル
１０ｂ インペラブレード
１１ ステータブレード
１２ タービンランナ
１３ 出力軸
１４ フレキプレート
１５ トーションスプリング
１６ ロックアップピストン
１６ａ 摩擦材
１６ｂ コイル
１７ 駆動軸
１８ クランク軸
１９ ４２Ｖ電磁ロックアップクラッチ用端子
１９ａ スリップリング
２１ 油圧室
２２ 油路
２３ エンジン
２４ ミッションケース
２５ リングギヤ
２６ ピニオンギヤ
２７ サンギヤ
２８ クラッチ
２９ クラッチ
３０ 内側ハウジング
３０ａ オイルポンプケース
３０ｂ ステータ固定軸
３１ ロックアップピストン結合部
３２ モータ室
３３ 回転軸
３４ プライマリープーリ
３５ セカンダリプーリ
３６ ベルト
３７ 摩擦プレート
３８ 皿ばね
３９ スプリング
４０ 入力プレート
４１ 出力プレート
４２ シフトバルブ
４３ 電磁弁
４４ 電源部
４５ 制御軸
４６ 制御カム
４７ 揺動アーム
４８ 揺動カム
４９ カム
５０ バルブリフター
５１ 吸気弁
５２ カムシャフト
６０ 可変動弁機構
１０２ 発電電動ユニット
１０２ａ トルクコンバータ
１０２ｂ 発電電動機
１０２ｃ 電磁／油圧クラッチ
１０３ 前後進切換機構部
１０４ 変速機構部
１０５ 変速装置
１０５ａ 入力軸

Claims (8)

1. エンジンの出力軸と、ニュートラル状態および前後進状態を切換可能であるとともに変速比を変更可能な変速装置の入力軸と、の間に介在される発電電動ユニットであって、
   前記エンジンの出力軸と変速装置の入力軸との間で駆動力伝達を行うトルクコンバータと、
   このトルクコンバータの周囲を覆うハウジングと、
   前記トルクコンバータのロックアップ状態を形成可能に並列に設けられた油圧クラッチおよび少なくともエンジン始動時に締結する電磁クラッチと、
   前記ハウジングの内側に固定されたステータ、およびこのステータと対向して前記トルクコンバータの回転要素に取り付けられたロータを備え、前記トルクコンバータの回転要素であって、前記両クラッチよりも変速装置の入力軸側との間でトルクを授受可能に設けられた発電電動機と、
   を備えていることを特徴とする発電電動ユニット。
2. 前記油圧クラッチおよび電磁クラッチは、フェージング面が共用されていることを特徴とする請求項１記載の発電電動ユニット。
3. エンジン始動時に、前記電磁クラッチを締結し前記発電電動機をスタータとして機能させ、回生時に、油圧クラッチの締結解除条件の成立状態において電磁クラッチの締結を解除させるとともに、エンジンの駆動を停止させる制御手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の発電電動ユニット。
4. 前記発電電動機のロータにフィンを設けたことを特徴とする請求項１ないし３に記載の発電電動ユニット。
5. 前記エンジンの出力軸とトルクコンバータとの間に、出力軸の曲げ振動を吸収する吸収プレートが設けられ、
   前記トルクコンバータの両クラッチの締結面よりも変速機側の部材と変速機の入力軸との間に、捻り振動を吸収するダンパが設けられていることを特徴とする請求項１ないし４に記載の発電電動ユニット。
6. 前記ハウジングにおいて発電電動機のステータの固定面に冷媒が通るジャケットが設けられていることを特徴とする請求項１ないし５に記載の発電電動ユニット。
7. ユニット内にオイルポンプが内蔵されていることを特徴とする請求項１ないし６に記載の発電電動ユニット。
8. 前記エンジンに可変動弁機構が設けられ、
   前記制御手段は、回生作動時において、前記トルクコンバータがロックアップ状態である場合には、前記可変動弁機構により弁作動停止させ、前記エンジンのシリンダ内の空気を密閉することで気体の流入流出に伴う移動エネルギの損失を防止してその損失分のエネルギを回生するよう構成されていることを特徴とする請求項３ないし７に記載の発電電動ユニット。

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