JP5439515B2 - ハイブリッド推進システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用ハイブリッド推進システムに関する。

自動車の発明以来、化石燃料は、車両を推進するのに必要とされる主なエネルギー源である。しかしながら、情勢変化やオイル価格の高騰が、効率的なエネルギー車両の発展をリードしてきた。

ハイブリッド電気自動車は、異なる自動車会社によって利用されている多くの異なる形状を含む燃料効率の良い自動車を製造するのに、現在、最も普通の解決策である。ハイブリッド電気自動車は、自動車が止まってる間、エンジンを停止させることが出来る。そこで、空調コンプレッサ、パワーステアリングポンプ、およびウォーターポンプのようなエンジン付属品は、電気駆動ユニットに切り換えなければならない。この設計変更は、ハイブリッド電気自動車のコストを上げる原因の一部となっている。

ハイブリッド電気自動車の他の問題点は、スペースである。電気機器をエンジンの近くに置く必要から、通常はエンジンのサイズを小さくしたり、電気機器と連結されるトランスミッションを設計し直すなどして、電気機器に容積が提供されなければならない。これらの方法は、コストが増すハイブリッド電気になるいくつかの強制的な設計変更を引き起こす。

市場における類似のハイブリッドシステムは、連続可変トランスミッションに限定される。連続可変トランスミッションは、全てのドライバーには好まれない。これは、ハイブリッド車両の実施に影響する主な理由である。

本発明の主な目的は、車両用ハイブリッド推進システムを提供することである。
本発明の第２の目的は、順応性のあるエンジン附属品に適応できるハイブリッド推進システムを提供することである。

ハイブリッド推進システムは、エンジン、モーター、トランスミッション、該エンジンと該トランスミッションを接続するクラッチ、および、該モーターと該トランスミッションを接続する連続可変トランスミッションを有する。

順応性のあるエンジン附属品に適応できるハイブリッド推進システムを提供することができる。

本発明の第１実施例の分解斜視図である。 本発明の第２実施例の分解斜視図である。

図１に示すように、本発明の原理に矛盾しない第１実施例において、エンジン１１０の出力軸は、クラッチ１５０のエンジン側シャフト１５１に接続されている。該クラッチ１５０のトランスミッション側シャフト１５２は、トランスミッション１２０の入力軸１２１に接続されている。ここに述べられているトランスミッション１２０は、完全なトランスミッションである。もし、手動トランスミッションが使用されれば、クラッチはトランスミッションケース内に組み込まれる。もし、自動トランスミッションが使用されれば、トルクコンバーターがトランスミッションケース内に組み込まれる。

モーター１３０の回転軸１３１は、連続可変トランスミッション１４０のモーター側プーリー１４２に接続されている。該連続可変トランスミッション１４０のトランスミッション側プーリー１４１は、トランスミッション１２０の入力軸１２１に接続されている。付属プーリー１３２は、上記モーター１３０の回転軸１３１に接続されている。ベルト１６２は、上記付属プーリー１３２および付属品１６０に接続されている。上述の付属品１６０は、空調用コンプレッサ、パワーステアリングポンプ、ウオーターポンプ、エアーポンプ、真空ポンプ、或いは、他の付属品などの、自動車に使用される何らかの付属品を代表する。

もし、手動トランスミッション或いは自動トランスミッションが、上記トランスミッション１２０として使用されるなら、上記モーター１３０は、トルクコントロールモードで使用されることになる。トルクを与えるモーター１３０の最大運転回転数は、ｎ１として前もって決められる。付属品１６０を稼働させるモーター１３０の最小運転回転数は、ｎ４として前もって決められる。他の２つの回転数ｎ２およびｎ３は、上記ｎ１とｎ４の間に決められる。ここに、ｎ２は、ｎ３より大きい。

運転者がアクセルペダルを踏む前には、モーター１３０の回転数（ｒｐｍ）はｎ４より上に維持されている。クラッチ１５０が解除されて、エンジン側シャフト１５１とトランスミッション側シャフト１５２は切り離される。エンジン１１０は、燃料節約のために停止することができる。付属品１６０は、ベルト１６２と付属品プーリー１３２を介してモーター１３０によって運転される。

運転者がアクセルペダルを踏み込むと、ペダル踏込角は、モータートルクコントロール信号に変換される。該信号は、モーター１３０が提供すべきトルク量である。モーター１３０はトルクを発生させるので、該モーター１３０の回転数は増加する。回転数がｎ２を越えると、連続可変トランスミッション１４０は回転比を変化させて、モーター側プーリー１４２に更に大きい負荷を負わせ、モーター１３０の回転数を低下させる。

もし、回転数がｎ１を越えると、モーター１３０の回転数は、零にセットされ、もはやトルクを発生させることはない。もし、モーター１３０の回転数がｎ３より低下すると、連続可変トランスミッション１４０は、回転比を変化させて、モーター側プーリー１４２に負荷を負わせ、モーター１３０の回転数を増加させる。

もし、運転者が要求したトルクが、モーター１３０の能力を超えると、システムはハイブリッドモードに入る。このモードでは、エンジン１１０とモーター１３０の両方が、トルクを提供するのに使用される。クラッチ１５０はコントロールされた方法で噛み合う。この方法は、エンジン１１０の出力軸を回転させて、エンジン１１０をスタートさせる。

高速で走る時には、システムはエンジンモードに入る。エンジン１１０はトルクを提供するのに使用される。エンジンモード中は、クラッチ１５０が入って、モーター１３０のトルク出力は零である。連続可変トランスミッション１４０は、回転比が調整されて、出来るだけｎ４に近づくようにモーター回転数を維持させ、付属品１６０がスピードオーバーになってエネルギーを浪費しないようにする。

運転者がブレーキペダルを踏み込むと、モーター１３０は電気を発生する発電機として使用される。システムは、モーター１３０からの電流をコントロールすることによって、制動力を管理することができる。システムは、モーター１３０の回転数を調整することによって、制動力を更に管理することができる。連続可変トランスミッション１４０は、回転比を変えて、モーター１３０を、もし必要なら、ｎ１より高い回転数で回転させる。

もし、モーター１３０、エンジン１１０、或いは両者が、トルクの源泉として使用されるかどうか決める際に、他の要素が含まれるかもしれない。しかし、モード決定理論は本願特有のものであり、本実施例の主題ではない。

もし、ＣＶＴ（連続可変トランスミッション）タイプのトランスミッションがトランスミッション１２０として使用されると、連続可変トランスミッション１４０の主な目的は、モーター１３０とエンジン１１０を仲立ちすることであり、モーター１３０とエンジン１１０の回転数の差を補償することである。電気モードと再生モード中の運転は、手動トランスミッション或いは自動トランスミッションがトランスミッション１２０として使用されるのと、実質的に同じである。

図２に示すように、本発明の原理に矛盾しない第２実施例において、エンジン２１０の出力軸はクラッチ２５０のエンジン側シャフト２５１に接続されている。クラッチ２５０のトランスミッション側シャフト２５２は、トランスミッション２２０の入力軸２２１に接続している。上述のトランスミッション２２０は、完全なトランスミッションである。もし、手動トランスミッションが使用されれば、クラッチはトランスミッションケース内に組み込まれる。もし、自動トランスミッションが使用されれば、トルクコンバーターがトランスミッションケース内に組み込まれる。

モーター２３０の回転軸２３１は、油圧式無段トランスミッション２４０のモーター側ユニット２４１に接続されている。該油圧式無段トランスミッション２４０のトランスミッション側ユニット２４２は、トランスミッション２２０の入力軸２２１に接続されている。油圧式モーター２６１は、モーター側ユニット２４１とトランスミッション側ユニット２４２間の油圧管に接続されている。方向スイッチ２６３は、油圧モーター２６１を常に同じ方向に回転させる。

付属品プーリー２３２は油圧モーター２６１に接続されている。ベルト２６２は、付属品プーリー２３２と付属品２６０を連結している。上述の付属品２６０は、空調用コンプレッサ、パワーステアリングポンプ、ウオーターポンプ、エアーポンプ、真空ポンプ、或いは、他の付属品などの、自動車に使用される何らかの付属品を代表する。

モーター２３０とモーター側ユニット２４１は、エンジン２１０から、該モーター側ユニット２４１とトランスミッション側ユニット２４２間に接続される油圧管を車両の後ろ或いは中間部分に常に配置される。トランスミッション２２０は、トランスミッション側シャフト２４２をハウジングに組み込んで、更に油圧式無段トランスミッション２４０と統合させることができる。

もし、手動トランスミッション或いは自動トランスミッションがトランスミッション２２０として使用されるなら、モーター２３０はトルクコントロールモードで使用されることになる。トルクを与えるモーター２３０の最大運転回転数は、ｎ１として前もって決められる。付属品２６０を稼働させるモーター２３０の最小運転回転数は、ｎ４として前もって決められる。他の２つの回転数ｎ２およびｎ３は、上記ｎ１とｎ４の間に決められる。ここに、ｎ２は、ｎ３より大きい。

運転者がアクセルペダルを踏む前には、モーター２３０の回転数（ｒｐｍ）はｎ４より上に維持されている。クラッチ２５０が解除されて、エンジン側シャフト２５１とトランスミッション側シャフト２５２は切り離される。モーター２３０は、モーター側ユニット２４１を回転させて、油圧ポンプを稼働させる。付属品２６０は、ベルト２６２と付属品プーリー２３２を介して油圧ポンプによって運転される。

運転者がアクセルペダルを踏み込むと、ペダル踏込角は、モータートルクコントロール信号に変換される。該信号は、モーター２３０が提供すべきトルク量である。モーター２３０はトルクを発生させるので、該モーター２３０の回転数は増加する。回転数がｎ２を越えると、油圧式無段トランスミッション２４０は回転比を変化させて、モーター側ユニット２４１に更に大きい負荷を負わせ、モーター２３０の回転数を低下させる。

もし、回転数がｎ１を越えると、モーター２３０の回転数は、零にセットされ、もはやトルクを発生させることはない。もし、モーター２３０の回転数がｎ３より低下すると、油圧式無段トランスミッション２４０は、回転比を変化させて、モーター側ユニット２４１に負荷を負わせ、モーター２３０の回転数を増加させる。

もし、運転者が要求したトルクが、モーター２３０の能力を超えると、システムはハイブリッドモードに入る。このモードでは、エンジン１１０とモーター１３０の両方が、トルクを提供するのに使用される。クラッチ２５０はコントロールされた方法で噛み合う。この方法は、エンジン２１０の出力軸を回転させて、エンジン２１０をスタートさせる。

高速で走る時には、システムはエンジンモードに入る。エンジン２１０はトルクを提供するのに使用される。エンジンモード中は、クラッチ２５０が入って、モーター２３０のトルク出力は零である。油圧モーター２６１は、油圧式無段トランスミッション２４０からの圧搾作動油を利用し、付属品２６０を稼働させる。方向スイッチ２６３は、油圧モーター２６１の回転方向が同じになるように保証する。

運転者がブレーキペダルを踏み込むと、モーター２３０は電気を発生する発電機として使用される。システムは、モーター２３０からの電流をコントロールすることによって、制動力を管理することができる。システムは、モーター２３０の回転数を調整することによって、制動力を更に管理することができる。

油圧式無段トランスミッション２４０は、回転比を変えて、モーター２３０を、もし必要なら、ｎ１より高い回転数で回転させる。

もし、モーター２３０、エンジン２１０、或いは両者が、トルクの源泉として使用されるかどうか決める際に、他の要素が含まれるかもしれない。しかし、モード決定理論は本願特有のものであり、本実施例の主題ではない。

もし、ＣＶＴ（連続可変トランスミッション）タイプのトランスミッションがトランスミッション２２０として使用されると、油圧式無段トランスミッション２４０の主な目的は、モーター２３０とエンジン２１０を仲立ちすることであり、モーター２３０とエンジン２１０の回転数の差を補償することである。電気モードと再生モード中の運転は、手動トランスミッション或いは自動トランスミッションがトランスミッション２２０として使用されるのと、実質的に同じである。

本発明は、現在のところ実際的で代表的と思われる実施例を記載したが、本発明は、この開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の精神や範囲に含まれるいろいろな変更や取り合わせを含むものである。

１１０ エンジン
１２０ トランスミッション
１３０ モーター
１４０ 連続可変トランスミッション
１５０ クラッチ
１６０ 附属品
２１０ エンジン
２２０ トランスミッション
２３０ モーター
２４０ 油圧式無段トランスミッション
２５０ クラッチ
２６０ 附属品

Claims (6)

1. ａ）出力軸を備えたエンジンと、
   ｂ）回転軸を備えたモーターと、
   ｃ）入力軸を備えたトランスミッションと、
   ｄ）上記モーターの回転軸に接続され第１シャフトと、上記トランスミッションの入力軸に接続された第２シャフトと、を備えた油圧式無段トランスミッションと、
   ｅ）上記エンジンの出力軸と、上記油圧式無段トランスミッションの第２シャフトを接続するクラッチと、
   ｆ）上記油圧式無段トランスミッションと協働する油圧モーターと、
   ｇ）上記油圧モーターと協働するエンジン付属品と、および
   ｈ）上記油圧モーターと協働して、該油圧モーターの反転を阻止する油圧スイッチと、
   から成り、
   ここに、上記クラッチを切り離し、上記エンジンを停止させ、そして、車両が止まっている時に、上記モーターの回転数を維持することができる、
   ことを特徴とするハイブリッド推進システム。
2. 前記モーターが前車軸の後ろに配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド推進システム。
3. 前記トランスミッションが、クラッチ或いはトルクコンバーターと協働する、ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド推進システム。
4. 前記エンジン付属品が、空調用コンプレッサ、パワーステアリングポンプ、或いは、エンジン用冷却ポンプである、ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド推進システム。
5. 前記エンジン付属品が、ベルト、歯車、或いは、連結器を介して、前記油圧モーターの回転軸に連結されている、ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド推進システム。
6. 前記油圧式無段トランスミッションは、前記エンジンがトルクを提供している時に、前記モーターが前記エンジンより低い回転数を有することを可能にする、ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド推進システム。