JPWO2012060196A1 - 駆動システム - Google Patents
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Abstract
Description
また、第1駆動軸の回転方向と、第2駆動軸の回転方向とは逆であるので、第1駆動軸で発生する振動と、第2駆動軸で発生する振動とは、位相が逆になり、振動を相互に打ち消し合う。これにより、駆動システム全体の振動を低減できる。
すなわち、第1回転半径可変機構が第1回転部の回転半径を大きくすれば、第1揺動部の角速度及び揺動角度を大きくできる。一方、第1回転半径可変機構が第1回転部の回転半径を小さくすれば、第1揺動部の角速度及び揺動角度を小さくできる。
なお、第2回転半径可変機構についても同様である。
なお、第1シリンダの中心を通る第1シリンダ軸線と第2シリンダの中心を通る第2シリンダ軸線とが平行である形態だけでなく、例えば、第1クランク軸及び第2クランク軸の軸方向視において、第1シリンダ軸線と第2シリンダ軸線とが「V字形」である形態も含む。
さらに、第1ヘッド部と第2ヘッド部との間のスペースに、吸気もしくは排気の通路を容易にレイアウトすることもできる。
図1に示す本実施形態に係る駆動システム1は、図示しないハイブリッド車(車両、移動体)に搭載されており、ハイブリッド車の駆動力を発生するシステムである。
ただし、車両の種類はこれに限定されず、ガソリン車でもよい。また、四輪車に限定されず、二輪車、三輪車でもよい。
なお、「正方向」は車両の前進方向に対応する方向であり、「逆方向」は車両の後退方向に対応する方向である。
本実施形態において、第1内燃機関10と第2内燃機関20とは、それぞれ直列2気筒型で独立に駆動可能に構成されたレシプロエンジンである。
第1内燃機関10の第1シリンダブロック11と第2内燃機関20の第2シリンダブロック21とは、一体成形品で構成されており(図2参照)、第1内燃機関10及び第2内燃機関20は一体で、隣り合って並んで配置されている。なお、図1では、分かりやすくするため、第1内燃機関10と第2内燃機関20とを、便宜的に別々に記載している。
ただし、第1シリンダ13、13と、第2シリンダ23、23とは、このように軸方向において完全に重なる配列だけでなく、例えば、その一部が重なり、第1シリンダ13、13と、第2シリンダ23、23とが、千鳥状で配列してもよい。
このように、第1クランク軸12と第2クランク軸22との回転方向が逆であるので、第1クランク軸12の回転に伴う振動と、第2クランク軸22の回転に伴う振動とは、相互に相殺され、第1内燃機関10及び第2内燃機関20の振動が低減されるようになっている。
すなわち、第1シリンダ13は、第2シリンダ23に近づく側にオフセットしており、第2内燃機関20の第2シリンダ23は、第1内燃機関10の第1シリンダ13に近づく側にオフセットしている。
なお、第1クランク軸線L12は、第1シリンダ軸線L13と平行であって、第1クランク軸12の回転軸線を通る仮想線である。また、第2クランク軸線L22は、第2シリンダ軸線L23と平行であって、第2クランク軸22の回転軸線を通る仮想線である。
これにより、第1ピストン14と第1シリンダ13の内周面との間、第2ピストン24と第2シリンダ23の内周面との間でそれぞれ生成するフリクション(摩擦力)が低減されるようになっている。その結果、第1シリンダ13と第2シリンダ23との距離を小さくし、つまり、第1シリンダ13と第2シリンダ23との間のシリンダ壁部を薄くすることが可能となり、第1シリンダブロック11(第1内燃機関10)及び第2シリンダブロック21(第2内燃機関20)が小型化・軽量化されている。
これにより、第1内燃機関10と第2内燃機関20とは、異なる高効率ポイントを有することになる。そして、本実施形態では、第1内燃機関10及び/又は第2内燃機関20を高効率ポイントで選択的に駆動させながらも、第1トランスミッション30A、第2トランスミッション30Bが走行要求量(アクセル開度等)に対応して動力を変速し、出力軸(第1出力軸71A及び第2出力軸71B)に伝達するので、ハイブリッド車の走行性が低下することはない。
なお、高効率ポイントとは、正味燃料消費率(BSFC:Brake Specific Fuel Consumption)の値の小さい領域である。
図1、図3に示すように、第1トランスミッション30Aは、第1クランク軸12の回転運動を揺動運動に変換し、その揺動運動を第1ワンウェイクラッチ60Aに伝達すると共に、その角速度ω2(揺動速度)・揺動角度θ2(揺動振幅)を可変し(図4参照)、変速比i(レシオ)を、無限無段階で変速する機構である。
なお、「変速比i=入力軸51の回転速度/第1出力軸71Aの回転速度」であり、この場合の「第1出力軸71Aの回転速度」は、「外リング62の正方向の揺動(動力)のみで回転する場合における第1出力軸71Aの回転速度」である。
また、第1揺動変換ロッド40A、後記する第2揺動変換ロッド40B、偏心部51b、ディスク52等の数は変更自由である。
ここで、第1トランスミッション30Aと第2トランスミッション30Bとは、同様の構成であるので、以下、第1トランスミッション30Aについて具体的に説明する。
図3、図4に示すように、第1回転半径可変機構50Aは、第1クランク軸12と連結され第1クランク軸12の動力が入力される入力軸51と、6枚のディスク52と、入力軸51とディスク52とを相対回転させることで、回転半径r1(偏心半径、偏心量)を可変するピニオン53と、ピニオン53を回動させるDCモータ54と、減速機構55と、を備えている。
これにより、後記する6つの第1ワンウェイクラッチ60Aの6つの外リング62の揺動運動の位相が等間隔(60°間隔)でずれることになり(図10参照)、その結果、位相がずれて揺動運動する6つの外リング62から内リング61に、6つの外リング62の揺動運動の正方向における動力が連続的に伝達されることになる。
さらに説明すると、図4に示すように、各ディスク52は円形を呈している。そして、ディスク52の中心である第1支点O3から外れた位置には、円形の偏心孔52aが形成されており、偏心孔52aには偏心部51bが回転可能に内嵌している。また、偏心孔52aの内周面には内歯車52bが形成されており、内歯車52bはピニオン53と噛合している。
第1揺動変換ロッド40Aは、図4に示すように、入力軸51の回転運動が入力される回転リング41と、回転リング41と一体であり、その揺動運動を第1ワンウェイクラッチ60Aに出力する揺動部42と、軸受43と、を備えている。
そして、回転リング41が一回転すると、回転半径r1の大小に関わらず、揺動部42が円弧状で一往復揺動運動し、外リング62も円弧状で一往復揺動運動するようになっている。
第1ワンウェイクラッチ装置は、6つの第1ワンウェイクラッチ60Aを有しており、6つの第1ワンウェイクラッチ60Aは、6本の第1揺動変換ロッド40Aの揺動部42の正方向のみの動力を、右側の第1出力軸71Aに伝達させるものである。
第2ワンウェイクラッチ装置は、6つの第2ワンウェイクラッチ60Bを有しており、6つの第2ワンウェイクラッチ60Bは、6本の第2揺動変換ロッド40Bの揺動部42の正方向のみの動力を、左側の第2出力軸71Bに伝達させる装置である。
第2ワンウェイクラッチ60Bは、第1ワンウェイクラッチ60Aと同様の構成であるので、以下、第1ワンウェイクラッチ60Aについて説明する。
ここで、図5を参照して回転半径r1が可変する状況を説明し、次いで、図6〜図8を参照して、異なる回転半径r1におけるディスク52(回転リング41)の回転運動と、揺動部42の揺動運動を説明する。
そして、ピニオン53が偏心部51bと異なる回転速度で回転し、偏心部51bとディスク52とが相対回転すると、図5(b)に示すように、第1支点O3と入力中心軸線O1とが近づき、回転半径r1が「中」となるように構成されている。
さらに、偏心部51bとディスク52とが相対回転すると、図5(c)に示すように、第1支点O3と入力中心軸線O1とが重なり、回転半径r1が「0」なるように構成されている。
このように、回転半径r1は、「最大」と「0」との間で、無段階で制御可能となっている。
また、「変速比i=入力軸51の回転速度/第1出力軸71Aの回転速度」であり、「外リング62の揺動速度=外リング62の半径(固定値)×角速度ω2」であるから、変速比iは「小」となる。
この場合、揺動部42(外リング62)の角速度ω2及び揺動角度θ2が「中」となる(図9参照)。そして、変速比iは「中」となる。
この場合、揺動部42(外リング62)の角速度ω2及び揺動角度θ2が「0」となる(図9参照)。そして、変速比iは「∞(無限大)」となる。
そして、入力中心軸線O1を中心とする第1支点O3の回転運動によって、第2支点O4が出力中心軸線O2を揺動中心として揺動運動するようになっている。
また、第1回転半径可変機構50Aにより、回転半径r1を可変することで、第2支点O4の角速度ω2及び揺動角度θ2が可変されるようになっている。
図1に戻って、説明を続ける。
ECU80は、駆動システム1を電子制御する制御装置であり、CPU、ROM、RAM、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機能を発揮し、各種機器を制御するようになっている。
次に、駆動システム1のその他の構成を説明する。
駆動システム1は、第1クラッチ91A及び第2クラッチ91Bと、デフ装置92(ディファレンシャル装置)と、を備えている。
さらに説明すると、第1出力軸71Aは、ECU80に制御される第1クラッチ91Aを介して、デフ装置92を構成するデフケース93(被回転駆動部材)に連結されている。第2出力軸71Bは、ECU80により制御される第2クラッチ91Bを介して、デフケース93に連結されている。
第1クラッチ91Aは、第1出力軸71Aとデフケース93との間において動力を伝達/遮断するものであり、第2クラッチ91Bは、第2出力軸71Bとデフケース93との間において動力を伝達/遮断するものである。
駆動システム1は、第1モータジェネレータ101と、第2モータジェネレータ102と、バッテリ103と、を備えている。
バッテリ103は、例えば、リチウムイオン型で充放電可能に構成され、第1モータジェネレータ101と、第2モータジェネレータ102と、前記したDCモータ54、54との間で、電力を授受するようになっている。
すなわち、モータとして機能する場合、第1モータジェネレータ101はバッテリ103を電源とし、ジェネレータとして機能する場合、第1モータジェネレータ101の発電電力はバッテリ103に充電されるようになっている。
なお、第2モータジェネレータ102をモータとして機能させる場合、つまり、バッテリ103を電源として駆動させモータとして機能させる場合は、例えば、第1クランク軸12の回転をアシストする場合や、第1内燃機関10のスタータとして機能させる場合である。
一方、第2モータジェネレータ102をジェネレータとして機能させる場合は、第2モータジェネレータ102の発電電力をバッテリ103に充電する場合である。
駆動システム1は、ECU80からの指令に従って、第2クランク軸22とデフケース93との間において、動力を伝達/遮断するシンクロ機構110を備えている。なお、シンクロ機構110は、第2内燃機関20を始動させる場合、第2クランク軸22に動力を伝達させるので、スタータ・クラッチとも称される。
このような駆動システム1によれば、次の作用、効果を得る。
また、第1内燃機関10の動力と、第2内燃機関20の動力とは、歯車を介さずに、第1出力軸71A、第2出力軸71Bに伝達されるので、伝達効率が低下することはない。
これにより、例えば、第1内燃機関10(600cc等)と、第2内燃機関20(1000cc等)とを、それぞれ、高効率ポイントで駆動させながら、第1回転半径可変機構50A及び/又は第2回転半径可変機構50Bによって、変速比iを適宜に制御し、加速させることもできる。
また、第1シリンダ13と第2シリンダ23とは、相互に近づくようにオフセットしているので、シリンダブロック全体を小型化・軽量化できる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更できる。
この場合、第2クランク軸22と第2出力軸71Bとを、第2出力軸71Bが正方向に回転するように直接連結し、これに基づいて、第1ワンウェイクラッチ60Aで動力を伝達するべき向きを設定すればよい。
例えば、入力軸51と同軸で同期回転する円板を設け、この円板の径方向に延びるスライド溝等によって、第1支点O3(図4参照)を径方向にスライド可能に構成し、アクチュエータによって第1支点O3を径方向にスライドさせ、回転半径r1を可変する構成としてもよい。
また、第1揺動変換ロッド40Aを伸縮可能に構成し、アクチュエータによって、第1支点O3と第2支点O4との距離を可変することで、角速度ω2及び揺動角度θ2を可変する構成としてもよい。
これにより、第1内燃機関10と第1ヘッド部と第2内燃機関20の第2ヘッド部との間のスペースが大きくなり、例えば、クランク軸の回転速度に対応して吸気弁/排気弁の開閉タイミングを可変する可変バルブ機構を容易にレイアウト可能となる。また、第1ヘッド部と第2ヘッド部との間のスペースに、吸気もしくは排気の通路を容易にレイアウトすることもできる。
また、駆動力発生装置が内燃機関である構成を例示したが、その他に例えば、電動モータ、油圧モータでもよく、さらに、電動モータ等と内燃機関とを組み合わせてもよい。
また、手押し型の小型の耕うん機(汎用機器)に搭載された構成でもよいし、据え置き型の発電機の動力源を構成してもよい。
10 第1内燃機関(第1駆動力発生装置)
11 第1シリンダブロック
12 第1クランク軸(第1駆動軸)
13 第1シリンダ
20 第2内燃機関(第2駆動力発生装置)
21 第2シリンダブロック
22 第2クランク軸(第2駆動軸)
23 第2シリンダ
30A 第1トランスミッション
30B 第2トランスミッション
40A 第1揺動変換ロッド(第1揺動変換手段)
40B 第2揺動変換ロッド(第2揺動変換手段)
41 回転リング(第1回転部、第2回転部)
42 揺動部(第1揺動部、第2揺動部)
50A 第1回転半径可変機構
50B 第2回転半径可変機構
51 入力軸
51b 偏心部
52 ディスク
53 ピニオン
54 DCモータ
60A 第1ワンウェイクラッチ
60B 第2ワンウェイクラッチ
71A 第1出力軸(出力軸)
71B 第2出力軸(出力軸)
80 ECU(制御手段)
L12 第1クランク軸線
L13 第1シリンダ軸線
L22 第2クランク軸線
L23 第2シリンダ軸線
O1 入力中心軸線
O2 出力中心軸線
O3 第1支点
O4 第2支点
r1 回転半径
r2 揺動半径
Claims (5)
- 第1駆動軸を有する第1駆動力発生装置と、
前記第1駆動軸と平行に配置されると共に、前記第1駆動軸と回転方向が逆である第2駆動軸を有する第2駆動力発生装置と、
前記第1駆動軸の回転運動を揺動運動に変換する第1揺動変換手段と、
前記第1駆動力発生装置及び前記第2駆動力発生装置からの動力により、前記第2駆動軸の回転方向である一方向で回転する出力軸と、
前記第1揺動変換手段の揺動運動の一方向のみの動力を、前記出力軸に伝達する第1ワンウェイクラッチと、
を備える
ことを特徴とする駆動システム。 - 前記第2駆動軸の回転運動を揺動運動に変換する第2揺動変換手段と、
前記第2揺動変換手段の揺動運動の一方向のみの動力を、前記出力軸に伝達する第2ワンウェイクラッチと、
を備える
ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の駆動システム。 - 前記第1揺動変換手段は、前記第1駆動軸の回転運動によって回転する第1回転部と、前記第1回転部の回転によって揺動運動する第1揺動部と、を有し、
前記第2揺動変換手段は、前記第2駆動軸の回転運動によって回転する第2回転部と、前記第2回転部の回転によって揺動運動する第2揺動部と、を有し、
前記第1回転部の回転半径を可変することで、前記第1揺動部の角速度を可変する第1回転半径可変機構と、
前記第2回転部の回転半径を可変することで、前記第2揺動部の角速度を可変する第2回転半径可変機構と、
をさらに備える
ことを特徴とする請求の範囲第2項に記載の駆動システム。 - 前記第1駆動力発生装置及び前記第2駆動力発生装置は、レシプロエンジンであると共に、隣り合って配置され、
前記第1駆動軸は第1クランク軸であり、前記第2駆動軸は第2クランク軸であり、
前記第1クランク軸及び前記第2クランク軸の軸方向視において、前記第1クランク軸と前記第2クランク軸との内側の領域で膨張行程となるように、前記第1クランク軸の回転方向及び前記第2クランク軸の回転方向が設定されており、
前記第1駆動力発生装置は第1シリンダを有し、前記第2駆動力発生装置は第2シリンダを有し、
前記第1シリンダは、前記第2シリンダに近づく側にオフセットし、
前記第2シリンダは、前記第1シリンダに近づく側にオフセットしている
ことを特徴とする請求の範囲第1項から請求の範囲第3項のいずれか1項に記載の駆動システム。 - 前記第1駆動力発生装置及び前記第2駆動力発生装置は、レシプロエンジンであると共に、隣り合って配置され、
前記第1駆動軸は第1クランク軸であり、前記第2駆動軸は第2クランク軸であり、
前記第1クランク軸及び前記第2クランク軸の軸方向視において、前記第1クランク軸と前記第2クランク軸との外側の領域で膨張行程となるように、前記第1クランク軸の回転方向及び前記第2クランク軸の回転方向が設定されており、
前記第1駆動力発生装置は第1シリンダを有し、前記第2駆動力発生装置は第2シリンダを有し、
前記第1シリンダは、前記第2シリンダから遠ざかる側にオフセットし、
前記第2シリンダは、前記第1シリンダから遠ざかる側にオフセットしている
ことを特徴とする請求の範囲第1項から請求の範囲第3項のいずれか1項に記載の駆動システム。
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