JP2705957B2 - エンジンの動力伝達装置 - Google Patents

エンジンの動力伝達装置

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JP2705957B2 JP31033688A JP31033688A JP2705957B2 JP 2705957 B2 JP2705957 B2 JP 2705957B2 JP 31033688 A JP31033688 A JP 31033688A JP 31033688 A JP31033688 A JP 31033688A JP 2705957 B2 JP2705957 B2 JP 2705957B2
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    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54Transmission for changing ratio
    • B60K6/543Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission

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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンを動力源とした機械に用いら
れ、特に内燃期間を動力源とした自動車などに用いるの
に好適なエンジンの動力伝達装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第5図は例えば、特開昭61−189356号公報に示された
従来のエンジンの動力伝達装置の構成図であり、図にお
いて、エンジン1の出力はトルクコンバータ2を介して
補助変速機3に加えられ、この補助変速機3の出力は減
速機4を介して車輪5に伝達される。
なお、トルクコンバータ2の入出力軸間には、それら
の軸を直結させるロック・アップ・クラッチ6が介在さ
れている。
また、エンジン1には、その回転速度に対応した数の
信号を出力するエンジン回転速度検出器7が設けられて
いる。
補助変速機3には、その入力軸、中間軸および出力軸
の回転速度に対応した数の信号を出力する入力軸の回転
速度接検出器8,中間軸の回転速度検出器9,出力軸の回転
速度検出器10が各々設けられており、これらの回転速度
検出器8〜10の出力はコントローラ11に加えられる。
コントローラ11には、変速レンジ指令器12より出力さ
れる変速レンジ指令信号、スロットルペダルに連動する
スロットル量検出器13の出力および車両の積載重量検出
器14の出力が各々加えられる。
補助変速機3には、速度段を選定する油圧式クラッチ
による動力伝達断続手段としての変速クラッチ15,16が
配置されている。この変速クラッチ15,16は電子制御式
クラッチ駆動油圧供給装置17によって供給油圧が制御さ
れ、それに作用する油圧は油圧検出器18で検出される。
次に動作について説明する。エンジン1のトルクはあ
る回転速度範囲でほぼ一定であり、その出力はほぼ回転
速度に比例して増加し、最大値に達した後は急に低下す
る。
このため、エンジンの発生する動力を十分利用して、
円滑に負荷を駆動するためには、エンジン1を一定回転
速度以上に回転させておき、駆動軸の回転速度を負荷条
件に応じて変化させる必要がある。
この変速操作を容易かつスムーズに行うために、油圧
を用いたトルクコンバータ2を用いて自動変速を行って
いる。
また、トルクコンバータ2だけでは、トルクが不足す
るために、補助変速機3を組み合わせており、コントロ
ーラ11からの指令で油圧を用いて自動的に変速を行って
いる。この自動変速の手順は次の通りである。
コントローラ11はエンジン回転速度検出器7とスロッ
トル量検出器13の各出力に基づいて変速すべきか否かを
判断する。
いま、変速が必要と判断され、変速クラッチ15を断続
する場合を考える。この場合、変速クラッチ15の結合時
に変速ショックが発生する。
この変速ショックは、変速クラッチ15のすべり量が大
きいほど小さくなる反面、このすべり量の増大にともな
ってクラッチ板の発熱量が大きくなるので、変速クラッ
チ15のクラッチ無圧を適切に漸増する必要がある。
このため、クラッチ油圧の漸増パターンを車重と選択
すべき変速段に応じて、予め複数設定している。そし
て、積載重量検出器14の出力より車重を計算し、変速時
にその車重と変速段に対応するクラッチ油圧漸増パター
ンを上記複数の漸増パターンの中から選択して、そのパ
ターンにしたがって、電子制御式クラッチ駆動油圧供給
装置17を動作させ、クラッチ油圧を適切に漸増させるよ
うにしている。
また、補助変速機3の入力軸の回転速度検出器8と中
間軸の回転速度検出器9より変速クラッチ15のクラッチ
ディスク相対速度を求め、その相対速度と、スロットル
量検出器13の出力より、両者の関係ディスク間に一定の
結合力を保持させる関係となった時点で、上記クラッチ
油圧をその時点の値に保持させ、ディスク相対回転速度
がゼロとなった時点でクラッチ油圧を再び増大させて、
より強くクラッチを結合させる。以上により、スムーズ
な変速を実現している。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のエンジンの動力伝達装置は以上のように構成さ
れているので、変速操作が容易なトルクコンバータ2を
用いた自動変速機を用いているが、補助変速機3におけ
る変速をスムーズに行うために、負荷状態の変化に対応
する多量のデータと複雑な油圧の制御が必要であった。
また、トルクコンバータ自体も複雑で重く、伝達効率
が低いなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、クラッチの断続動作がきわめて簡単化され
るとともに、操作が容易で、複雑な制御を必要とせず、
変速時にショックや発熱を生じないばかりか、究極的に
は、トルクコンバータも不要となり、低コストのエンジ
ンの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〕
この発明に係るエンジンの動力伝達装置は、エンジン
のクラッチ軸に取り付けられた電動機と、この電動機を
駆動し、エンジンの回転速度を同期機により調整可能と
する電力変換器とを設けたものである。
〔作用〕
この発明における電動機は、動力伝達の断続時に、動
力断続手段前後の回転速度差を所定値以下にし、接続動
作後所定時間内になめらかに今回の断続動作の前の接続
状態のときの電動機の動作状態になるように駆動され、
動力伝達の断続時のショックをなくするように作用す
る。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例について図について説明す
る。第1図において、1〜13,15〜17は第5図の従来例
と同じであるので、説明を省略する。
19はエンジン1のクランク軸に取り付けられた電動
機、20はこの電動機19を駆動する電力変換器で、コント
ローラ11によって制御される。
電力変換器20による電動機19の制御は、一般に多く用
いられているので、ここでは説明を省略する。
動力伝達断続手段としては、変速クラッチ15,16があ
り、変速クラッチ15の入力軸回転速度は、補助変速機3
の入力軸の回転速度検出器8よりギヤ比を用いて間接的
に求められる。
同様に、変速クラッチ15の出力軸回転速度は、補助変
速機3の中間軸の回転速度検出器9よりギヤ比に用いて
間接的に求められる。
また、変速クラッチ16に関しても、補助変速機3の中
間軸回転速度検出器9と出力軸の回転速度検出器10より
同様に求められる。
次に動作について説明する。従来例と同様に、エンジ
ン回転速度検出器7とスロットル量検出器13の各出力に
基づいて変速すべきか否かを判断する。
いま、変速が必要と判断され、変速クラッチ15を断続
する場合を考える。このとき、コントローラ11は補助変
速機3の入力軸の回転速度検出器8と中間軸の回転速度
検出器9の出力より、変速クラッチ15のクラッチディス
クの相対速度を求め、この相対速度が所定値以下となる
ように、電力変換器20を動作させ、電動機19を駆動す
る。
このため、変速クラッチ15の入力軸回転速度が出力軸
回転速より大きい場合には、電動機19は負荷として働
き、エンジン回転速度を低下させ、出力軸回転速度が入
力軸回転速度より大きい場合には、電動機19として動作
し、エンジン回転数は上昇する。
電動機19はエンジン1とは異なり、精密な回転数制御
が可能であるため、この制御は容易である。
以上により、変速クラッチ15のクラッチディスクの相
対速度が所定値以下となった時点で、クラッチ油圧を増
加し、クラッチを接続する。
このとき、クラッチディスク相対速度が非常に小さい
ため、摩擦がなく、クラッチディスクが加熱することも
ない。
また、このとき、クラッチ油圧は単に増加するだけで
よく、特別な制御を必要とせず、負荷状態にも影響され
ない。
クラッチが完全に結合すると、電動機19の動作状態を
今回の断続動作以前のクラッチが結合していたときの動
作状態になめらかに移行させることにより、変速による
ショックは発生しない。
変速によるショックは結合後の電動機の駆動状態を断
続動作前の状態にいかになめらかに移行させるかに依存
して現れる。
すなわち、移行する時間がその間の動作変化量に対し
て短かすぎると、大きな変速ショックが現れることにな
り、あまり長すぎると変速に要する時間が大きくなって
しまい、運転性が損われる。
ここでは、単位時間当たりの動作変化量を所定値に保
つように、直線的に移行させるか、もしくは動作変化量
に対して移行に要する時間を予め所定の関係式によって
定め、その定められた時間に、直線的に、もしくは指数
関数的に移行させるのが最適である。
第2図は上述の要部動作波形を示すものであり、第2
図(a)はクラッチ入力側(エンジン側)の回転速度を
示し、第2図(b)はクラッチ出力側(補助変速機側)
の回転速度を示し、第2図(c)はトルクを示し、第2
図(d)は電動機19の動作状態を示している。
第3図はこの発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。この第3図において、1,4,5,7,11,19,20は上記実施
例と同じか、もしくは類似のものであるため、説明を省
略する。
21は動力伝達断続手段であるクラッチ、22は変速機で
あり、クラッチ21,変速機22は人間により操作される。
クラッチ21の入力軸の回転速度はエンジン回転速度と等
しく、エンジン回転速度検出器7により検出され、クラ
ッチ21の出力軸回転速度は出力軸の回転速度検出器23に
より検出される。
次の動作について説明する。いま、人間によりクラッ
チ21が切断された場合、コントローラ11は出力軸の回転
速度検出器23の出力とエンジン回転速度検出器7の差が
ゼロになるように電力変換器20を動作させ、電動機19を
駆動する。
この部分の動作は上記第1図の実施例と同様である。
クラッチ21の切断中に変速機22の変速操作を行い、クラ
ッチ21を接続する場合にクラッチディスクの相対速度が
非常に小さいため、上記の実施例と同様に、電動機19の
駆動状態をなめらかに元の状態に戻していくことによ
り、変速ショックが生じない。
この第3図の実施例においては、人間によりクラッチ
21,変速機22を操作する必要があるが、クラッチ21の接
続に技術を必要とせず、ただ接続するだけでよいため、
トルクコンバータを用いなくとも、容易に発進,変速操
作が行える。
これをもう一段進めたのが第4図に示す実施例であ
る。この第4図では、第3図の構成に第1図で示した電
子制御式クラッチ駆動油圧供給装置17を付加しており、
その他の部分は第1図,第3図の実施例と同様であるた
め、説明は省略する。
次に動作について説明する。上記第3図の実施例にお
いて、変速の判定,クラッチ21の切断,接続および変速
機22の切換は人間が行っていたが、この第4図の実施例
では、自動で行うようにしている。
コントローラ11はエンジン回転速度検出器7およびス
ロットル量検出器13の各出力に基づいて変速すべきか否
かを判定する。
いま、変速が必要と判断されると、電子制御式クラッ
チ駆動油圧供給装置17により、クラッチ21を切断する。
次に、電子制御式クラッチ駆動油圧供給装置17によ
り、変速機22を操作する。このとき、動力はクラッチ21
により切断されているので、変速操作には何の問題もな
い。
次に、クラッチ21を接続する前に、上記二つの実施例
と同じく、クラッチ21の出力軸の回転速度検出器23の出
力とエンジン回転速度検出器7の出力の差がゼロになる
ように、すなわち、クラッチ21のクラッチディスクの相
対速度が所定値以下になるように電力変換器20を動作さ
せ、電動機19を駆動する。
クラッチディスク7の相対速度が所定値以下となった
時点で電子制御式クラッチ駆動油圧供給装置17により、
クラッチ21を接続し、接続後電動機の駆動状態をなめら
かに断続前の状態に移行させることにより、ショックな
しに変速が可能となる。
この実施例によれば、トルクコンバータを用いず、ま
た複雑な油圧の制御を行うことなく、自動変速が可能で
ある。
以上述べた電動機19および電力変換器20はスタータお
よびオルタネータとして使用可能なため、重量および体
積が増大することもない。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、エンジンのクラン
ク軸に電動機を取り付け、エンジンの動力伝達の断続時
に動力伝達断続手段前後の回転速度差を所定値以下に
し、動力伝達の接続動作後所定時間内になめらかに今回
の断続動作の前の接続状態のときの動作状態となるよう
に電動機を駆動してエンジンの回転速度を調節できるよ
うに構成したので、変速時のショックを軽減できるとと
もに、変速時の複雑な油圧制御を省略でき、さらに、装
置全体の簡単化が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるエンジンの動力伝達
装置を示す構成図、第2図は同上実施例の動作を説明す
るための要部の動作波形図、第3図および第4図はそれ
ぞれこの発明の他の実施例の構成を示すブロック図、第
5図は従来のエンジンの動力伝達装置を示す構成図であ
る。 1…エンジン、7…エンジン回転速度検出器、8…入力
軸の回転速度検出器、9…中間軸の回転速度検出器、1
0,23…出力軸の回転速度検出器、15,16,21…変速クラッ
チ(動力伝達断続手段)、17…電子制御式クラッチ駆動
油圧供給装置、19…電動機、20…電力変換器、22…変速
機 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F16H 61/08 // F16H 59:40 59:42 59:46

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンのクランク軸に接続された電動機
    と、この電動機を駆動する電力変換器と、上記エンジン
    の動力を伝達する経路中に設けられた動力伝達断続手段
    と、この動力伝達断続手段の上記エンジン側の回転速度
    を直接または間接的に検出する入力軸の回転速度検出器
    と、上記エンジンの上記動力伝達断続手段側の回転速度
    を直接または間接的に検出する出力軸の回転速度検出器
    と、少なくとも上記動力伝達断続手段により動力の断続
    動作が行われる際に上記出力軸の回転速度と上記入力軸
    の回転速度との差が所定値以下になるように上記電動機
    を駆動し接続動作後所定の時間内になめらかに以前の接
    続状態での上記電動機の動作状態に復帰するように上記
    電力変換器を動作させるコントローラとを備えたエンジ
    ンの動力伝達装置。
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