WO2005100068A1

WO2005100068A1 - 車両用駆動装置及びこれを用いた車両

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Publication number: WO2005100068A1
Application number: PCT/JP2004/005359
Authority: WO
Inventors: Tatsuyuki Yamamoto
Original assignee: Hitachi, Ltd.
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2005-10-27
Also published as: JPWO2005100068A1

Abstract

本発明の目的は、エネルギーの利用効率を向上できる車両用駆動装置及びこれを用いた車両を提供することにある。そのために、フライホイール手段(110)は、タイヤホイール10の内部に配置され、回転する車輪の有する運動エネルギーを、増速手段(120)により増速した上で、回転エネルギーとして蓄積する。増速手段(120)とフライホイール手段(110)との間には、フライホイルクラッチ(130)が設けられている。蓄積動力伝達手段(140)は、フライホイール手段(110)に蓄積された回転エネルギーを車輪に伝達する。

Description

車両用駆動装置及びこれを用いた車両 ' 技術分野

本発明は、タイヤの回転により得られた運動エネルギーを蓄積し、蓄積したェネルギ一をタイヤに放出する車両用駆動装置及びこれを用いた車両に関する。背景技術明

従来、電気自動車やハイブリッド車両において、例えば、特開 2 0 0 3— 3 2 7 1 0 3号公報に記載のように、制動時のエ書ネルギ一を回収して、バッテリーに電気エネルギーとして充電する方法が知られている。

また、例えば、特開 2 0 0 4— 7 2 9 8 0号公報に記載のように、回生された電力で小型の電動機を高速回転させ、回転力として蓄積するフライホイルバッテリーが知られている。発明の開示

しかしながら、特開 2 0 0 3— 3 2 7 1 0 3号公報に記載の方式では、回転ェネルギ一" ^発電—バッテリーへの充電と機械的エネルギーを電気に変換し、さらに、バッテリ一" ^モータと電気エネルギーを機械的エネルギーに逆変換するため、充電する時のエネルギー損失と、その逆の利用時のエネルギー損失が大きく、実際に使えるエネルギーは 2 5 %にも満たないものであった。このため、従来より、エネルギーの利用効率の向上が求められていた。

また、特開 2 0 0 4— 7 2 9 8 0号公報に記載の方式では、バッテリーへの化学変化での充電とは違い、若干効率は優れるものの、電力と運動エネルギーの変換が行われるため、エネルギーの利用効率が前例とほぼ同じものあつた。

本発明の目的は、エネルギーの利用効率を向上できる車両用駆動装置及びこれを用いた車両を提供することにある。

( 1 ) 上記目的を達成するために、本発明は、車両用駆動装置をフライホイル駆動装置によって構成したもので、具体的には、回転する車輪の有する運動エネルギ一を回転エネルギーとして蓄積するフライホイール手段と、このフライホイール手段に蓄積された回転エネルギーを前記車輪に伝達する蓄積動力伝達手段とを備えるようにしたものである。

かかる構成により、フライホイール手段に蓄積された回転エネルギーを車輪の駆動に利用することにより、エネルギーの利用効率を向上し得るものとなる。

( 2 ) 上記（1 ) において、好ましくは、前記車輪と前記フライホイール手段との間に配置され、前記車輪の回転数が所定回転数以上になると、前記車輪の回転を前記フライホイール手段に伝達する駆動力伝達手段を備えるようにしたものである。

( 3 ) 上記（2 ) において、好ましくは、前記駆動力伝達手段は、遠心クラッチである。

( 4 ) 上記（1 ) において、好ましくは、前記蓄積動力伝達手段は、前記蓄積動力伝達手段から前記車輪の方向にのみ動力を伝達可能なワンウェイクラッチであるである。

( 5 ) 上記（1 ) において、好ましくは、前記蓄積動力伝達手段は、外部からの指令により、前記蓄積動力伝達手段から前記車輪への動力伝達を可能とするァクチユエ一夕であり、このァクチユエ一夕の動作を制御する制御手段を備えるようにしたものである。

( 6 ) 上記（2 ) において、好ましくは、前記駆動力伝達手段及び前記蓄積動力伝達手段は、外部からの指令により、前記蓄積動力伝達手段と前記車輪との間の動力伝達を開放 ·締結する電磁クラッチであり、この電磁クラッチの動作を制御する制御手段を備えるようにしたものである。

( 7 ) 上記（5 ) または（6 ) において、好ましくは、前記制御手段は、前記車輪を備えた車両が中間加速状態若しくは減速状態を判断すると、前記電磁クラツチを締結して、前記車輪の運動エネルギーを前記フライホイール手段に蓄積し、前記車両が発進若しくは加速状態と判定すると、前記電磁クラッチを締結して、前記フライホイール手段に蓄積された回転エネルギーを前記車輪に伝達するようにしたものである。 ( 8 ) 上記（1 ) において、好ましくは、前記車輪と前記フライホイール手段との間に配置され、前記車輪の回転速度を増速して伝達する増速手段を備えるようにしたものである。

( 9 ) 上記（1 ) において、好ましくは、前記フライホイール手段は、前記車輪を構成するタイヤとタイヤホイールの内、このタイヤホイールの内部に配置されたものである。

( 1 0 ) また、上記目的を達成するために、本発明は、複数の車輪を有し、これらの複数の車輪の少なくとも一部が動力源によって駆動される車両において、前記車輪の有する運動エネルギーを回転エネルギーとして蓄積するフライホイ一ル手段と、このフライホイール手段に蓄積された回転エネルギーを前記車輪に伝達する蓄積動力伝達手段とを備えるようにしたものである。

( 1 1 ) 上記（1 0 ) において、好ましくは、前記フライホイール手段及び前記蓄積動力伝達手段は、前記車輪の内、前記動力源によって駆動されない被駆動車輪に対して備えるようにしたものである。

( 1 2 ) 上記（1 0 ) において、好ましくは、前記フライホイール手段及び前記蓄積動力伝達手段は、前記車輪の内、前記動力源によって駆動されない被駆動車輪及び前記動力源によって駆動される駆動車輪に対して備えるようにしたものである。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施形態による車両用駆動装置の構成を示す断面図である。

図 2は、本発明の一実施形態による車両用駆動装置の動作原理説明図である。図 3は、本発明の第 2の実施形態による車両用駆動装置の構成を示す断面図である。

図 4は、本発明の第 2の実施形態による車両用駆動装置の動作説明のための要部断面図である。図 5は、本発明の第 3の実施形態による車両用駆動装置の構成を示す断面図である。

図 6は、本発明の第 3の実施形態による車両用駆動装置の動作説明のための要部断面図である。

図 7は、本発明の第 4の実施形態による車両用駆動装置の構成を示す断面図である。

図 8は、本発明の各実施形態による車両用駆動装置を搭載した 4輪車両の構成を示す模式図である。

図 9は、本発明の各実施形態による車両用駆動装置を搭載した 4輪車両の第 2 の構成を示す模式図である。

図 1 0は、本発明の各実施形態による車両用駆動装置を搭載した 2輪車両の構成を示す模式図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図 1及び図 2を用いて、本発明の第 1の実施形態による車両用駆動装置, 具体的には、フライホイル駆動装置の構成及び動作について説明する。 '

最初に、図 1を用いて、本実施形態による車両用駆動装置の構成について説明する。

図 1は、本発明の第 1の実施形態による車両用駆動装置の構成を示す断面図である。 .

車両用駆動装置 1 0 0は、タイヤホイール 1 0の内部に設けられており、フラィホイール手段 1 1 0と、増速手段 1 2 0と、フライホイルクラッチ 1 3 0と、蓄積動力伝達手段 1 4 0とを備えている。タイヤホイール 1 0は、車両用駆動装置 1 0 0に対するケーシングを兼ねている。タイヤホイール 1 0の外周には、夕ィャ 2 0が取り付けられ、車輪を構成している。タイヤホイール 1 0は、サスぺンシヨン構造部 3 0に取り付けられた固定シャフト 4 0に、軸受 1 2 A， 1 2 B によって回動自在に支持されている。エンジンやモータ等の動力源からの駆動力は、チェーン，ベルト，ギヤ，スプラインなどにより、駆動軸 5 0を介して、夕ィャホイール 1 0に伝達され、タイヤ 2 0を回転駆動する。フライホイール手段 1 1 0は、フライホイールウェイト 1 1 2と、フライホルディスク 1 1 4とからなる。フライホルディスク 1 1 4は、円盤状の形状であり、その内周部においては、固定シャフト 4 0に対して軸受 1 1 6 A， 1 1 6 Bを介して回動自在に支持されている。フライホイールウェイト 1 1 2は、フライホルディスク 1 1 4の外周側に固定保持されており、車輪の運動エネルギーを回転ェネルギ一として蓄積する部材である。フライホイールウェイト 1 1 2は、重量が大きいほど蓄えられる運動エネルギーも大きいため、金属等の重量部材からなる。一方、フライホルディスク 1 1 4は、軽量で剛性の大きなカーボン等の部材からなる。

増速手段 1 2 0は、タイヤホイール 1 0の回転駆動力（タイヤ 2 0の回転駆動力）をフライホイール手段 1 1 0に伝達して蓄積する際に、フライホイール手段 1 1 0の回転が高速回転なほど蓄積されるエネルギーが大きくできるため、回転速度を増速するために用いられる。増速手段 1 2 0としては、ここでは、 2段構成の遊星歯車機構を用いており、プラネタリギヤ 1 2 2と、リングギヤ 1 2 4と、フライホイルドライブギヤ（ピニオンギヤ） 1 2 6とを備えている。ブラネ夕リギヤ 1 2 2は、タイヤホイール 1 0に固定されたプラネタリキャリア 1 2 8によつて回転可能に支持されている。また、プラネタリギヤ 1 2 2は、第 1のギヤ 1 2 2 Aと、第 2のギヤ 1 2 2 Bとを備えている。リングギヤ 1 2 4は、固定シャフト 4 0に固定されたリングギヤ固定プレート 1 2 9に固定されるとともに、プラネタリギヤ 1 2 2と係合している。フライホイルドライブギヤ（ピニオンギャ） 1 2 6は、固定シャフト 4 0に固定されている。タイヤホイ一ル 1 0の回転力は、リングギヤ 1 2 4とプラネタリギヤ 1 2 2とを介して、フライホイルドライブギヤ（ピニオンギヤ） 1 2 6に伝達される。遊星歯車機構の増速比は、通常 X 3〜X 5であるが、ここでは、 2段の遊星歯車機構を用いることにより、 X 9 〜X 2 5とすることが可能であり、例えば、 X I 6に選択されている。

フライホイルクラッチ 1 3 0は、増速手段 1 2 0で増速された回転駆動力をフライホイール手段 1 1 0に伝達し、また、非伝達とする駆動力伝達手段であり、ここでは、遠心クラッチを用いている。すなわち、タイヤホイール 1 0の回転数が所定数以上になると、タイヤホイール 1 0の回転力は、増速手段 1 2 0及びフライホイルクラッチ 1 3 0を介して、フライホイール手段 1 1 0に伝達され、所定回転数より低い場合には、タイヤホイール 1 0の回転力は、フライホイール手段 1 1 0には伝達されないものである。ここで、所定回転数とは、動力源がェンジン（内燃機関）の場合、例えば、 1 5 0 0 r p mとする。エンジンのトルク力 —ブは、例えば、数千回転にピークがあり、低回転ではトルクも小さいため、フライホイール手段 1 1 0の運動エネルギー蓄積のために、その小さいトルクを用いるのは得策でない。また、エンジンの燃料消費率は、低回転ほど燃料消費率が悪いものである。したがって、エンジンの出力トルクもある程度有り、しかも、燃料消費率もある程度良い状態で、フライホイ一ル手段 1 1 0に運動エネルギーを蓄積することが好ましく、その回転数は、例えば、 1 5 0 0 r p mである。なお、エンジンと車輪の間には、変速機やデフアレンシャルギヤ等の減速機構があり、その全体としての減速比を例えば 3 . 0とすると、エンジンが 1 5 0 0 r p mの時、車輪は 5 0 0 r p mとなるため、フライホイルクラッチ 1 3 0は、 5 0 0 r p m以上で、増速手段 1 2 0で増速された回転駆動力をフライホイール手段 1 1 0に伝達するように設定されたものを用いればよいものである。

蓄積動力伝達手段 1 4 0は、フライホイール手段 1 1 0に蓄積された運動エネルギーを、タイヤホイール 1 0に伝達して、タイヤ 2 0を駆動する場合に用いられる。蓄積動力伝達手段 1 4 0としては、例えば、ワンウェイクラッチを用いる。このワンウェイクラッチは、フライホイール手段 1 1 0からは増速手段 1 2 0を介してタイヤホイール 1 0にエネルギーを伝達できるが、逆方向の増速手段 1 2 0からフライホイ一ル手段 1 1 0の方向にはエネルギーを伝達できないものである。これは、フライホイールディスク 1 1 4の回転数 FWDに対して、フライホィルドライブギヤ 1 2 6の回転数 FWD Gが低い場合（FWD G< F WD) には、タイヤ 2 0の回転による運動エネルギーをフライホイ一ル手段 1 1 0に蓄積できるが、減速時や制動時のように逆の場合（FWD G> F WD) には、タイヤの回転数を減速することになる。そこで、運動エネルギーの伝達は、フライホイール手段 1 1 0から増速手段 1 2 0の方向の一方向となるように、ワンウェイクラッチを用いている。そして、減速時や制動時には、蓄積された回転エネルギーをフライホイール手段 1 1 0に保持する。蓄積動力伝達手段 1 4 0により、フライホイ一ル手段 1 1 0に蓄積された運動エネルギーを、タイヤホイ一ル 1 0に伝達して、タイヤ 2 0を駆動する場合、増速手段 1 2 0は、減速機構として作用するため、発進や加速などにはフライホイルウェイト 1 2 2に蓄積された回転エネルギーは、減速され，そして、トルクを増大させた上で、車両駆動トルクとして利用することができる。

次に、図 2を用いて、本実施形態による車両用駆動装置の原理動作について説明する。

図 2は、本発明の一実施形態による車両用駆動装置の動作原理説明図である。なお、図 1と同一符号は、同一部分を示している。

図 2 ( B ) は、空走時等において、タイヤ 2 0からフライホイールウェイト 1 1 2に運動エネルギーを蓄積している状態を示している。このときは、図 2 (A) に示すように、タイヤ 2 0と、フライホイール手段 1 1 0のフライホールウェイト 1 1 2は、運動エネルギーを蓄積可能なように連結され、タイヤ 2 0からフライホイールウェイト 1 1 2に運動エネルギーを蓄積する。

また、図 2 (D) は、減速時や制動時等において、フライホイールウェイト 1 1 2は、蓄積した運動エネルギーを保持している状態を示している。このときは、図 2 ( C ) に示すように、タイヤ 2 0と、フライホイール手段 1 1 0のフライホ —ルウェイト 1 1 2は非連結となり、フライホイールウェイト 1 1 2は蓄積された運動エネルギーを保持している。

図 2 ( F ) は、発進時や加速時等において、フライホイールウェイト 1 1 2に蓄積した運動エネルギーを、タイヤ 2 0に伝達して、タイヤ 2 0の駆動をアシストしている状態を示している。このときは、図 2 ( E) に示すように、タイヤ 2 0と、フライホイール手段 1 1 0のフライホールウェイト 1 1 2は、蓄積された運動エネルギーを放出可能なように連結され、フライホイールウェイト 1 1 2に蓄積された運動エネルギーによってタイヤ 2 0を駆動する。

以上のような構成により、発進時や加速時のように、大きな駆動力を必要とするときに、フライホイール手段 1 1 0に蓄積された運動エネルギーによりタイヤ 2 0を駆動することにより、発進がスムーズになり、また発進時や加速時の加速性を向上することができる。また、エンジンの馬力が小さい場合でも、発進性加速性を向上することができる。このとき、従来の回生制動や、フライホイルバッテリーのように、運動エネルギー（機械的エネルギー）を電気エネルギーに変換したり、逆に変換したりする過程がないため、エネルギーの損失が少なく、エネルギ一の利用効率を向上できる。

次に、図 3及び図 4を用いて、本発明の第 2の実施形態による車両用駆動装置の構成及び動作について説明する。

図 3は、本発明の第 2の実施形態による車両用駆動装置の構成を示す断面図である。図 4は、本発明の第 2の実施形態による車両用駆動装置の動作説明のための要部断面図である。なお、図 1と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態の基本的な構成は、図 1に示したものと同様であるが、フライホイールウェイト 1 2 2に蓄積された運動エネルギーを、タイヤ 2 0に伝達する手段が異なっている。すなわち、本実施形態の車両用駆動装置 1 0 O Aでは、蓄積動力伝達手段 1 4 0を用いていないで、軸受 1 2 A, 1 2 B , 1 1 6 A, 1 1 6 B をスラスト軸受とし、また、駆動軸 5 O Aとタイヤホイール 2 O Aとの間には、螺旋状の溝とピンとを設け、発進時のように、駆動軸 5 O Aに駆動力がかかると、タイヤホイール 1 0 Aが矢印 H 1方向に移動し、それによつて、フライホイルデイスク 1 1 4とフライホイルドライブギヤ 1 2 6を接触させて、フライホールゥエイト 1 1 2に蓄積された運動エネルギーを増速手段 1 2 0を介して、タイヤ 2 0に伝達するようにしている。

すなわち、図 4 (A) に示す状態では、フライホイルディスク 1 1 4とフライホイルクラッチ 1 3 0との間には、矢印 X Iで示す部分にギャップがあり、フラィホイルディスク 1 1 4は、フライホイルドライブギヤ 1 2 6と非接触状態である。それに対して、図 4 (B) に示すように、発進時のように、駆動軸 5 O Aに駆動力がかかると、タイヤホイ一ル 1 O Aが矢印 H I方向に移動し、それによつて、フライホイルディスク 1 1 4とフライホイルドライブギヤ 1 2 6を接触させて、フライホールウェイト 1 1 2に蓄積された運動エネルギーを増速手段 1 2 0 を介して、タイヤ 2 0に伝達するようにしている。

なお、タイヤホイール 1 0を矢印 H 1方向に移動することにより、多少タイヤ間の距離（トレッド）が変化するが、タイヤホイール 1 0の移動量は l mm程度でよいため、トレツドの変動の影響はほとんどないものである。

本実施形態によっても、エネルギーの損失が少なく、エネルギーの利用効率を向上できる。

次に、図 5及び図 6を用いて、本発明の第 3の実施形態による車両用駆動装置の構成及び動作について説明する。

図 5は、本発明の第 3の実施形態による車両用駆動装置の構成を示す断面図である。図 6は、本発明の第 3の実施形態による車両用駆動装置の動作説明のための要部断面図である。なお、図 1と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態の基本的な構成は、図 1に示したものと同様であるが、フライホイールウェイト 1 2 2に蓄積された運動エネルギーを、タイヤ 2 0に伝達する手段が異なっている。すなわち、本実施形態の車両用駆動装置 1 0 0 Bでは、蓄積動力伝達手段 1 4 0を用いていないで、軸受 1 1 6 A, 1 1 6 Bをスラスト軸受としァクチユエ一夕 1 4 2により、フライホイルディスク 1 1 4を矢印 H 2方向に移動して、フライホイルドライブギヤ 1 2 6を接触させて、フライホールウェイト 1 1 2に蓄積された運動エネルギーを増速手段 1 2 0を介して、タイヤ 2 0に伝達するようにしている。

ァクチユエ一夕 1 4 2の動作を制御するため、フライホイール制御手段（FW C U) 1 5 0を備えている。 FWC U 1 5 0は、アクセル開度信号 S t h，ブレーキペダル踏込み信号 B r , エンジン回転数 N eや車速 Vおよび回転数差検出器 1 6 0からの信号に基づいて、ァクチユエ一夕 1 4 2のオン ·オフを制御する。回転数差検出器 1 6 0は、回転数検出器 1 6 2， 1 6 4からの信号に基づいて、フライホイルディスク 1 1 4とタイヤホイール 1 0の回転数をそれぞれ検出する。回転数検出器 1 6 2， 1 6 4は、例えば磁歪素子からなる。一方、回転数検出器 1 6 2， 1 6 4のそれぞれの位置に対応して、フライホイルディスク 1 1 4には切り欠き 1 6 2 Bが形成され、タイヤホイール 1 0には切り欠き 1 6 2 Bが形成されている。切り欠き 1 6 2 Bは、フライホイルディスク 1 1 4が円柱形状の固定シャフト 4 0と接触する面の円周方向に 1個以上設けられている。また、切り欠き 1 6 4 Bは、タイヤホイール 1 0が円柱形状の固定シャフト 4 0と接触する面の円周方向に 1個以上設けられている。磁歪素子を用いた回転数検出器 162, 164は、切り欠き 162 B, 164 Bを検出して、回転数に相当する信号を出力する。ここで、前述したように、フライホイルディスク 114は、増速手段 120を介してタイヤホイール 10により回転駆動されるため、両者には、増速手段 120の増速比に相当する回転数差がある。ここで、例えば、増速比 Gを 16とすると、（切り欠き 162Bの個数）： (切り欠き 164 Bの個数） =1 : 16とすることにより、フライホイルデイスク 1 14が 16回転した時の回転数検出器 162の検出値と、タイヤホイール 1 0が 1回転したときの回転数検出器 164の検出値を等しくできる。したがって、あたかも、増速手段 120がない場合と同様にして、回転数差検出器 160は、回転数検出器 162, 164の差をとることにより、あたかも、増速手段 120 がない場合と同様にして、フライホイルディスク 1 14とタイヤホイール 10との回転数差を検出することができる。ここでいう回転数差とは、実際の回転数差ではなく、タイヤホイール 10からフライホイルディスク 114に対して運動ェネルギ一を蓄積可能かどうかを判定できる基準である。すなわち、前述したように、フライホイールディスク 1 14の回転数 FWDに対して、フライホイルドライブギヤ 126の回転数 FWDGが低い場合（FWDG<FWD) には、タイヤ 20の回転による運動エネルギーをフライホイール手段 1 10に蓄積できるが、減速時や制動時のように逆の場合（FWDG〉FWD) には、蓄積できないことになる。そこで、回転数差検出器 160は、蓄積した運動エネルギーを放出できるかできないかの基準を示す信号を、出力するものである。

ここで、図 6を用いて、ァクチユエ一夕 142の具体的な構成について説明する。ァクチユエ一夕 142は、固定シャフト 40の内部に設けられており、矢印 H 3方向に往復動可能な構成である。図 6 (A) に示す状態では、フライホイルディスク 114とフライホイルクラッチ 130との間には、矢印 XIで示す部分にギャップがあり、フライホイルディスク 1 14は、フライホイルドライブギヤ 126と非接触状態である。それに対して、ァクチユエ一夕 152をオンすると、図 6 (B) に示すように、フライホイルディスク 1 14が矢印 H3方向に移動し、それによつて、フライホイルディスク 1 14とフライホイルドライブギヤ 126 を接触させて（矢印 X2部）、フライホールウェイト 1 12に蓄積された運動エネルギ一を増速手段 120を介して、タイヤ 20に伝達するようにしている。

次に、 FWCU 150の制御内容について説明する。 FWCU150は、回転数差検出器 160の検出信号により、フライホイールディスク 114の回転数 F WDに対して、フライホイルドライブギヤ 126の回転数 FWDGが低い場合

(FWDGく FWD)，すなわち、フライホイールディスク 1 14の回転数 FWD に対して、タイヤホイール 10の回転数 TFに増速比 Gを掛けた回転数（G.' T F) が低い場合（G * TF<FWD) の場合であって、発進時（車速 Vが 0〜3 km/hで、アクセル開度が全開の 1 8以上の場合）や、加速時（アクセル開度 0 t hの時間変化分が所定値よりも大きい場合）に、ァクチユエ一夕 142を動作させて、フライホールウェイト 1 12に蓄積された運動エネルギーを増速手段 120を介して、タイヤ 20に伝達する。

なお、回転数検出器 164に代えて、車速センサの信号により、タイヤホイ一ルの回転数に相当する信号を得て、この車速センサの出力と、回転数検出器 16 2の出力により、制御するようにしてもよいものである。

次に、図 7を用いて、本発明の第 4の実施形態による車両用駆動装置の構成及び動作について説明する。

図 7は、本発明の第 4の実施形態による車両用駆動装置の構成を示す断面図で 'ある。なお、図 1, 図 5と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態の基本的な構成は、図 1に示したものと同様であるが、図 1に示したワンウェイクラッチからなるフライホイルクラッチ 130及び蓄積動力伝達手段 140の代わりに、本実施形態の車両用駆動装置 100 Cでは、電磁クラツチ 13 OAを用いている。電磁クラッチ 13 OAは、 FWCU 15 OAによってォン -オフ（開放，締結）制御され、タイヤ 20の運動エネルギーをフライホイ一ルウェイト 122に蓄積したり、フライホイールウェイト 122に蓄積された運動エネルギーを、タイヤ 20に伝達する制御を実行する。

次に、 FWCU 15 OAの制御内容について説明する。フライホイール手段 1 10へのエネルギーの蓄積は、中間加速時に行われる。すなわち、 FWCU 15 OAは、回転数差検出器 160の検出信号により、フライホイールディスク 1 1 4の回転数 FWDに対して、フライホイルドライブギヤ 126の回転数 FWDG が低い場合（FWDG<FWD)，すなわち、フライホイールディスク 1 14の回転数 FWDに対して、タイヤホイール 10の回転数 TFに増速比 Gを掛けた回転数（G · TF) が高い場合（G · TF>FWD) の場合であって、エンジン回転数 Neが 1500 r pm〜4000 r pmの時に、中間加速時と判断して、電磁クラッチ 13 OAをオンして、クラッチを締結し、タイヤ 20の回転による運動エネルギーを増速手段 120を介してフライホールウェイト 1 12に蓄積する。また、フライホイール手段 110へのエネルギーの蓄積は、減速時にも行われる。すなわち、 FWCU150Aは、回転数差検出器 160の検出信号により、フライホイ一ルディスク 114の回転数 FWDに対して、フライホイルドライブギヤ 126の回転数 FWDGが低い塲合（FWDG<FWD), すなわち、フライホイ一ルディスク 114の回転数 FWDに対して、タイヤホイール 10の回転数 TFに増速比 Gを掛けた回転数（G ' TF) が高い場合（G ' TF>FWD) の場合であって、アクセル開度 0 t hが 0で、ブレーキペダル踏込み信号 B rがォンの時に、減速時と判断して、電磁クラッチ 13 OAをオンして、クラッチを締結し、タイヤ 20の回転による運動エネルギーを増速手段 120を介してフライホールウェイト 112に蓄積する。また、同じく（G ' TF>FWD) の場合であって、アクセル開度 0 t h^O , 自動変速機の場合にオーバドライブ（〇 D) がオフとされたり、 Dレンジから 2レンジにシフトダウンされた場合にも、減速時と判断して、電磁クラッチ 13 OAをオンして、クラッチを締結し、タイャ 20の回転による運動エネルギーを増速手段 120を介してフライホールゥェイト 1 12に蓄積する。

一方、フライホイール手段 110からのエネルギーの放出時には、 FWCU1 5 OAは、回転数差検出器 160の検出信号により、フライホイールディスク 1 14の回転数 FWDに対して、フライホイルドライブギヤ 126の回転数 FWD Gが低い場合（FWDGく FWD)，すなわち、フライホイールディスク 1 14の回転数 FWDに対して、タイヤホイール 10の回転数 TFに増速比 Gを掛けた回転数（G · TF) が低い場合（G · TF<FWD) の場合であって、発進時（車速 Vが 0〜3 kmZhで、アクセル開度が全開の 1 Z 8以上の場合）や、加速時 (アクセル開度 0 t hの時間変化分が所定値よりも大きい場合）に、ァクチユエ

—夕 142を動作させて、フライホールウェイト 1 12に蓄積された運動エネルギ一を増速手段 120を介して、タイヤ 20に伝達する。

以上の中間加速時，減速時，発進 ·加速時の場合に以外には、電磁クラッチ 1

3 OAはオフ（開放状態）となり、フライホイール手段 110に蓄積された運動エネルギーは、保持されている。

次に、図 8を用いて、本発明の各実施形態による車両用駆動装置を搭載した 4 輪車両の構成及び動作について説明する。

図 8は、本発明の各実施形態による車両用駆動装置を搭載した 4輪車両の構成を示す模式図である。なお、図 1〜図 7と同一符号は、同一部分を示している。

2つの前輪 WH— FL, WH— FRは、エンジン E N Gによって駆動される駆動輪である。エンジン ENGは、エンジンコントロール装置 ECUによって制御される。後輪 WH— RL, WH— RRは、動力源には接続されていない被駆動輪である。この後輪 WH— RL， WH— RRの内部には、図 5に示された車両用駆動装置 100 B若しくは図 7に示された車両用駆動装置 100 Cが内蔵されている。車両用駆動装置 100 B (100 C) は、 FWCU 150 ( 150 A) によつて制御される。図 5や図 7で説明したアクセル開度信号 0 t h, ブレーキぺダル踏込み信号 B r, エンジン回転数 Neや車速 Vは、エンジンコントロール装置 ECUから FWCU150 (15 OA) に与えられる。

以上のように、被駆動輪の内部に車両用駆動装置を備えることにより、中間加速時のタイヤの回転による運動エネルギーを蓄積し、発進■加速時に蓄積したェネルギーを放出することにより、発進性，加速性が向上する。また、通常は 2輪駆動（前輪駆動）であるが、発進 ·加速時には 4輪駆動となり、走行性が向上する。

なお、前述の例は、前輪駆動であるが、後輪駆動車両の場合には、被駆動輪である前輪の内部に車両用駆動装置を備えるようにしてもよいものである。また、動力源としては、エンジンに限らず、モ一夕を用いてもよいものである。さらに、前後輪の一方をエンジンで駆動し、他方の車輪をモータで駆動するハイブリツト自動車において、モータ駆動輪側に車両用駆動装置を備えることにより、発進 · 加速時のモ一タトルクをアシス卜することができる。

また、車両用駆動装置としては、図 1や図 3に示した車両用駆動装置 100， 10 OAを用いることもでき、このときは、 FWCU 150 ( 150 A) は不要である。

次に、図 9を用いて、本発明の各実施形態による車両用駆動装置を搭載した 4 輪車両の第 2の構成及び動作について説明する。

図 9は、本発明の各実施形態による車両用駆動装置を搭載した 4輪車両の第 2 の構成を示す模式図である。なお、図 1〜図 8と同一符号は、同一部分を示して. いる。

2つの前輪 WH—FL, WH— FRは、エンジン E N Gによって駆動される駆動輪である。エンジン ENGは、エンジンコント口一ル装置 ECUによって制御される。後輪 WH— RL, WH— RRは、動力源には接続されていない被駆動輪である。前輪 WH— FL, WH—FR及び後輪WH— RL, WH— RRの内部には、図 5に示された車両用駆動装置 100B若しくは図 7に示された車両用駆動装置 100 Cが内蔵されている。車両用駆動装置 10 OB (100 C) は、 FW CU150 (15 OA) によって制御される。図 5や図 7で説明したアクセル開度信号 S t h，ブレーキペダル踏込み信号 B r, エンジン回転数 Neや車速 Vは、エンジンコントロール装置 ECUから FWCU 150 (15 OA) に与えられる。以上のように、被駆動輪の内部に車両用駆動装置を備えることにより、中間加速時のタイヤの回転による運動エネルギーを蓄積し、発進 ·加速時に蓄積したェネルギ一を 4輪のタイヤより放出することにより、発進性，加速性がさらに向上する。また、通常は 2輪駆動（前輪駆動）であるが、発進 ·加速時には 4輪駆動となり、走行性が向上する。

なお、動力源としては、エンジンに限らず、モータを用いてもよいものである。さらに、前後輪の一方をエンジンで駆動し、他方の車輪をモータで駆動するハイブリット自動車に適用してもよいものである。また、車両用駆動装置としては、図 1や図 3に示した車両用駆動装置 1 0 0， 1 0 O Aを用いることもでき、このときは、 FWC U 1 5 0 ( 1 5 O A) は不要である。

次に、図 1 0を用いて、本発明の各実施形態による車両用駆動装置を搭載した 2輪車両の構成及び動作について説明する。

図 1 0は、本発明の各実施形態による車両用駆動装置を搭載した 2輪車両の構成を示す模式図である。なお、図 1〜図 7と同一符号は、同一部分を示している。エンジン Eの駆動力は、チェーンやシャフト等の伝達手段 T Rによって後輪 W H— Rに伝達される。前輪 WH—Fは、動力源には接続されていない被駆動輪である。この前輪 WH— Fの内部には、図 3に示された車両用駆動装置 1 0 O Aが内蔵されている。

以上のように、被駆動輪の内部に車両用駆動装置を備えることにより、中間加速時のタイヤの回転による運動エネルギーを蓄積し、発進 ·加速時に蓄積したェネルギーを放出することにより、発進性，加速性が向上する。また、フライホイ —ル手段は、ジャイロ効果を有するため、走行中の安定性が向上する。

なお、前述の例では、 4輪車両であるが、 4輪に限られるものでなく、また、乗用に限らず、貨物車両，軽車両，荷役補助車両，鉄道車両等にも適用できるものである。産業上の利用可能性

本発明によれば、車輪，車両のエネルギーの利用効率を向上できるものとなる。

Claims

請求の範囲

1 . 回転する車輪の有する運動エネルギーを回転エネルギーとして蓄積するフラィホイール手段と、

このフライホイ一ル手段に蓄積された回転エネルギーを前記車輪に伝達する蓄積動力伝達手段とを備えたことを特徴とする車両用駆動装置。

2 . 請求項 1記載の車両用駆動装置において、

前記車輪と前記フライホイ一ル手段との間に配置され、前記車輪の回転数が所定回転数以上になると、前記車輪の回転を前記フライホイール手段に伝達する駆動力伝達手段を備えたことを特徴とする車両用駆動装置。

3 . 請求項 2記載の車両用駆動装置において、

前記駆動力伝達手段は、'遠心クラッチであることを特徴とする車両用駆動装置。

4. 請求項 1記載の車両用駆動装置において、

前記蓄積動力伝達手段は、前記蓄積動力伝達手段から前記車輪の方向にのみ動力を伝達可能なワンウェイクラッチであるであることを特徴とする車両用駆動装置。

5 . 請求項 1記載の車両用駆動装置において、

前記蓄積動力伝達手段は、外部からの指令により、前記蓄積動力伝達手段から前記車輪への動力伝達を可能とするァクチユエ一夕であり、

このァクチユエ一夕の動作を制御する制御手段を備えたことを特徴とする車両用駆動装置。

6 . 請求項 2記載の車両用駆動装置において、

前記駆動力伝達手段及び前記蓄積動力伝達手段は、外部からの指令により、前記蓄積動力伝達手段と前記車輪との間の動力伝達を開放 ·締結する電磁クラッチであり、

この電磁クラッチの動作を制御する制御手段を備えたことを特徴とする車両用駆動装置。 '

7 . 請求項 5若しくは請求項 6のいずれかに記載の車両用駆動装置において、前記制御手段は、前記車輪を備えた車両が中間加速状態若しくは減速状態を判断すると、前記電磁クラッチを締結して、前記車輪の運動エネルギーを前記フラィホイール手段に蓄積し、前記車両が発進若しくは加速状態と判定すると、前記電磁クラッチを締結して、前記フライホイール手段に蓄積された回転エネルギーを前記車輪に伝達することを特徴とする車両用駆動装置。

8 . 請求項 1記載の車両用駆動装置において、

前記車輪と前記フライホイール手段との間に配置され、前記車輪の回転速度を増速して伝達する増速手段を備えたことを特徴とする車両用駆動装置。

9 . 請求項 1記載の車両用駆動装置において、

前記フライホイール手段は、前記車輪を構成するタイヤとタイヤホイールの内、このタイヤホイールの内部に配置されたことを特徴とする車両用駆動装置。

1 0 . 複数の車輪を有し、これらの複数の車輪の少なくとも一部が動力源によつて駆動される車両において、

前記車輪の有する運動エネルギーを回転エネルギーとして蓄積するフライホイ —ル手段と、

このフライホイール手段に蓄積された回転エネルギーを前記車輪に伝達する蓄積動力伝達手段とを備えたことを特徴とする車両。

1 1 . 請求項 1 0記載の車両において、

前記フライホイール手段及び前記蓄積動力伝達手段は、前記車輪の内、前記動力源によって駆動されない被駆動車輪に対して備えられたことを特徴とする車両。

1 2 . 請求項 1 0記載の車両において、

前記フライホイール手段及び前記蓄積動力伝達手段は、前記車輪の内、前記動力源によって駆動されない被駆動車輪及び前記動力源によって駆動される駆動車輪に対して備えられたことを特徴とする車両。