JPH1061462A - ハイブリッド走行車用駆動装置 - Google Patents

ハイブリッド走行車用駆動装置

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JPH1061462A JP11834197A JP11834197A JPH1061462A JP H1061462 A JPH1061462 A JP H1061462A JP 11834197 A JP11834197 A JP 11834197A JP 11834197 A JP11834197 A JP 11834197A JP H1061462 A JPH1061462 A JP H1061462A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】内燃機関と電気機械とを備えたハイブリッド走
行車用駆動装置において、軸方向に狭く構成されかつ内
燃機関の点火順序により生起されるトルク変動が電気機
械により補償される駆動装置を創りだすことである。 【解決手段】電気機械（５）の回転子（２１）がクラン
ク軸（１１）と相対回転不能に固定され、従って同回転
子が内燃機関（３）のはずみ車質量として有効であるこ
と、そして伝導装置の側における回転子の境界面（４
１）が電気機械（５）と伝導装置との間に配置された摩
擦クラッチ（８）のクラッチ係合面である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関と電気機械と
を備えたハイブリッド走行車用駆動装置にして、このハ
イブリッド走行車が、少なくとも限定された時間の間選
択的に、純粋に内燃機関による駆動部により、純粋に電
動的の駆動部により、または内燃機関による駆動部と電
動的の駆動部により同時に運転可能であり、その場合内
燃機関と電気機械とが共通の１つの被動軸に作用し、そ
して内燃機関のクランク軸と伝導装置入力軸との間のト
ルク伝達がクラッチ技術的に接断可能である駆動装置に
関する。
【０００２】
【従来技術】ドイツ特許第４，３２３，６０１号公報よ
り、内燃機関と電気機械とを備え、少なくとも限定され
た時間の間選択的に、純粋に内燃機関による駆動部によ
り、純粋に電動的の駆動部により、または内燃機関によ
る駆動部と電動的の駆動部により同時に運転可能である
ハイブリッド走行車は周知である。内燃機関と電気機械
とは、変速装置に至る共通の被動軸に作用する。電気機
械の回転子は、この被動軸と相対回転不能に連結されて
いる。固定子は、固定子巻線の近くまで達する軸方向の
凹部を有し、その内部にクラッチが少なくとも部分的に
配置されている。クラッチは、ねじり振動減衰器を含む
単板クラッチまたは多板クラッチとして構成されてい
る。内燃機関の点火順序により生起されるトルク変動
は、ねじり振動減衰器がその休止位置より振れることに
より、このねじり振動減衰器により減衰される。
【０００３】この減衰のために内燃機関を経てその軸受
部に対し支承されるねじり力がクランク軸に作用し、そ
の結果該軸受部をこの力作用のためにそれに応じた寸法
にしなければならないと言う欠点がある。従って、不均
衡の少なくとも１部が内燃機関に、特にその軸受部に伝
達される。それによって、ねじり振動減衰器から戻され
た振動が次第に強まることになる可能性がある。
【０００４】ドイツ特許第３，２３０，６０７号公報よ
り、内燃機関およびこの内燃機関とクラッチを介して連
結可能な電気機械を含み、電気機械自体は別のクラッチ
を介して伝動装置と連結可能となっている駆動装置は周
知である。この駆動装置の場合、回転子は、滑りなしに
内燃機関とクラッチ連結可能であり、そしてクラッチ接
続時内燃機関のはずみ車質量の１部を形成する。電気機
械は、回転子により内燃機関の不均衡に反対作用する負
荷モーメントが形成されるように制御される。それによ
って、内燃機関に起因する振動が減衰される。
【０００５】前記の装置においては、電気機械と内燃機
関との間にクラッチを配置し、それによって駆動装置の
軸方向の構成長さが大きくなると言う欠点がある。さら
に、電気機械と内燃機関とが作用結合されているとき、
すなわちトルクがクラッチを介して伝達されるとき、内
燃機関よりの振動が電気機械によってのみ減衰可能とな
る。このためクラッチが開放のとき、電気機械による能
動的な振動減衰は不可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、軸方
向に狭く構成されかつ内燃機関の点火順序により生起さ
れるトルク変動が電気機械により補償される駆動装置を
創りだすことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
り、電気機械の回転子がクランク軸と相対回転不能に固
定され、従って内燃機関のはずみ車質量として有効であ
ること、そして該回転子が伝導装置の側にて回転子の境
界面が電気機械と伝導装置との間に配置されたクラッチ
のクラッチ係合面であることにより解決される。
【０００８】
【発明の作用と効果】本発明により、回転子を内燃機関
のクランク軸と連結し、そして回転子を伝動装置の側で
クラッチ係合面として構成する手段により、軸方向に狭
く構成した駆動装置が創りだされる。この装置では、内
燃機関のはずみ車質量がクランク軸と固定連結された回
転子により形成される。電気機械と内燃機関との間には
クラッチが設けられていないので、両者は常に作用接触
している。内燃機関よりクランク軸に伝達されるトルク
のアペックスでは、電気機械が発電機として運転される
ことにより、内燃機関よりのトルク変動は電気機械の適
宜の制御により能動的に減衰されまたは相殺される。過
剰のエネルギーは電気エネルギーに変換される。この電
気エネルギーは電気エネルギー用蓄電要素に、特にコン
デンサに中間蓄電それる。内燃機関よりクランク軸に伝
達されるトルクの値が低位にあるとき、電気機械はモー
タとして運転され、貯蔵された電気エネルギーはトルク
に変換される。このトルクは、内燃機関よりのトルクに
付加的に作用するので、結果として被動軸に生ずるトル
クは殆ど一定に保持される。この能動的振動減衰によ
り、内燃機関に対し逆に作用する力は減少する。このト
ルク変動の漸次的増大は防止され、従って内燃機関の軸
受の負荷は軽減される。
【０００９】前述した能動的振動減衰により、クランク
軸はこれに作用するねじり力を軽減されるので、特に内
燃機関の固定軸受の負荷が軽減される。クランク軸と作
用結合しており、そして例えば水ポンプ、空調設備用コ
ンプレッサ等の駆動のために設けられたベルト伝動装置
は、前記のクランク軸により駆動される。前述した能動
的振動減衰によりクランク軸の走行は安定し、従ってベ
ルト伝動装置の負荷も軽減される。
【００１０】軸方向にできるだけ狭く構成するために、
回転子の伝動装置側境界面はクラッチ係合面として構成
されている。この場合クラッチ係合面は、クラッチによ
り電気機械が磨滅しないように構成される。場合によっ
ては、保護板を必要とすることがあり得る。内燃機関と
電気機械に生ずる漏出熱を共通の冷却系を介して排出で
きるように、電気機械の固定子を内燃機関ケーシングと
連結することが有利であると判明した。この冷却系は、
冷却液の貫流する管路系を有する。これらの管路は、特
別の連結要素を設ける必要なく、電気機械の固定子から
直接に内燃機関ケーシング内に移行する。冷却液は、ま
ず温度に敏感な電気機械を貫流し、ついで内燃機関を貫
流するようにするのが有利である。
【００１１】走行車が電気モータのみにより駆動される
ときは、内燃機関のピストンを無圧に切り換えるのがよ
い。クランク軸と固定結合されているピストンは、クラ
ンク軸を介して回転子と固定結合されているので、前記
ピストンは駆動されることになる。無圧に切り換えられ
たビストンは、内燃機関と電気機械との固定結合により
エネルギー損失は僅少に過ぎない。燃料節約のため内燃
機関のシリンダ数を減少するため、内燃機関のシリンダ
の１部のみを無圧に切り換えることも可能である。シリ
ンダ数を変えることにより、内燃機関の振動態様も変わ
る。それに応じて電気機械は、内燃機関の変化した振動
態様に同調させられ、そして内燃機関よりの振動が電気
機械によりさらに最適にかつ能動的に減衰されるように
制御される。さらに、ドライバーが電気機械による能動
的減衰に影響を及ぼすことのてきるスイッチを設けるこ
とができる。ドライバーは、最適の減衰かまたは僅少の
燃料消費かのいずれが自分にとり重要であるかを選択す
る。
【００１２】さらに、電気機械を伝動装置の反対にある
内燃機関の側に設けるのが有利であることが判った。そ
れによって、内燃機関、クラッチおよび伝動装置よりな
る従来の駆動系列を変える必要はなくなる。電気機械
は、空間的にクラッチより別に配置される。従って電気
機械は、この空間的分離によってもクラッチによる摩耗
に対し保護される。伝動装置の反対にある内燃機関の側
には、水ポンプ、カム軸駆動部および空調設備用コンプ
レッサを駆動可能なベルト伝動装置が通常設けられてい
る。このベルト伝動装置は、これにより駆動される装置
が電気機械により駆動できない限り、内燃機関の反対に
ある電気機械の側に配置される。能動的振動減衰に対し
ては、電気機械が内燃機関のいずれの側に配置されてい
るかは重要でない。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を図面に示す実施
例により詳細に説明する。図１に、本発明による駆動装
置１の図式的構成を示す。内燃機関３が電気機械５と連
結され、その場合電気機械５に蓄電要素１５が付設され
ている。電気機械５にクラッチ７が接続しており、図２
に示すように、前記クラッチのクラッチ係合面３５は電
気機械５の構成部分となっている。クラッチ７に伝動装
置９が接続しており、伝動装置９は伝動装置入力軸１４
を介してクラッチ７と連結されている。電気機械５自体
は回転子２１および固定子１９を備え、そして回転子２
１は内燃機関３のクランク軸１１と相対回転不能に連結
され、固定子１９は内燃機関ケーシング４と連結されて
いる。
【００１４】電気機械５は、内燃機関３のトルク変動に
対し反作用的に制御されている。内燃機関３より大きな
トルク（点火）が被動軸１３に伝達されると、電気機械
５は発電機４５として運転され、クランク軸１１より導
入される回転運動に対し反作用的に働き、機械的エネル
ギーの１部が電気的エネルギーへ変換され、この電気的
エネルギーは特に中間蓄電器１６を含む蓄電要素１５に
蓄電される。内燃機関の高い点火周波数により、充電と
放電プロセスの数が与えられる。従って、この中間蓄電
器１６は、充電と放電プロセスに関し高い寿命を有する
必要があり、そのため中間蓄電器１６としてコンデンサ
ー１７が好適である。内燃機関３が平均トルクよりも小
さいトルクを出すときは、電気機械５は電動モータ４７
として運転され、蓄電要素１５にて中間蓄電されたエネ
ルギーをトルクに変換し、このトルクは内燃機関３より
出るトルクに付加される。
【００１５】既に述べたように、純粋に内燃機関の運転
では、電気機械５は単に振動減衰的に作用する。蓄電要
素１５が蓄電池１８を含むときは、走行車は混合運転に
移行することが可能である。すなわち、内燃機関３なら
びに電動モータ４７は、被動軸１３に伝達されるトルク
に寄与することができる。前述の場合、蓄電池１８をコ
ンデンサー１７に付加して設けることができる。さら
に、内燃機関３から来る振動は、この振動に同調しかつ
この振動に反対振動する電動モータ４７からのトルクの
トルク振動により相殺される。蓄電池１８は、内燃機関
３により駆動される発電機４５としての電気機械により
充電される。電気的エネルギー用の蓄電要素１５が常に
充分に充電されるように、蓄電池１８の充電状態は監視
下に置かれる。
【００１６】電気的エネルギー用蓄電要素１５の容量が
充分に大きい場合、走行車は少なくとも限定された時間
の間純粋に電動モータにより駆動することができる。回
転子２１が内燃機関３のクランク軸１１と連結されてい
るので、クランク軸１１は回転子２１により駆動され
る。従って、この純粋に電動モータ駆動の運転モードで
は、シリンダが無圧力状態に切り替わっているので、ク
ランク軸と連結されたピストン４９のシリンダ３７内の
運動は摩擦損失が小さい。
【００１７】電気機械５の基本的構成を、図２により詳
細に説明する。電気機械５は、磁石２５を備えた回転子
２１と銅巻線２３を備えた固定子１９とを有する。固定
子１９は固定子支持体２０により支持され、この支持体
２０に冷却系２７の冷却液用冷却管路２９が設けられて
いる。前記支持体２０は、内燃機関ケーシング４と固定
結合されている。また、前記支持体２０は、内燃機関ケ
ーシング４と一体に構成することも可能である。前記回
転子２１は、クランク軸１１と相対回転不能に連結され
ている。クランク軸１１は、半径方向の内方に凹部３９
を備えており、この凹部は例えばドイツ特許第４，４０
４，７９１号公報に記載の冷却剤ポンプを収納するため
に設けられる。伝動装置側境界面４１は、クラッチ係合
面３５として構成されている。これに直接接続して、膜
ばね３３を備えかつ連動解除レバー３１により操作可能
なクラッチ７が設けられている。被動軸１３に伝達され
るトルクは、クラッチ７を閉成するとき伝動装置入力軸
１４に伝達される。速度変換時、このクラッチ７により
動力の流れが遮断される。
【００１８】図３に示す電気機械５の構成が図２の構成
と異なる点は、主としてクラッチ７の配置であるが、機
能的には不変である。回転子２１およびクランク軸１１
は、被動軸１３と相対回転不能に連結されている。固定
子支持体２０は、ここでも内燃機関ケーシング４と固定
結合され、その場合固定子支持体により同じく電動モー
タケーシング６も形成される。この実施例では、回転子
２１がシリンダ状に構成され、その場合内燃機関３の方
を向いた端部はシリンダ底４３により閉止されている。
このシリンダ底４３は、クラッチ７が接続するクラッチ
係合面３５を形成する。従って、クラッチ７は、空間的
に軸方向に回転子２１のシリンダ底面４３と固定子１９
との間に配置されている。クラッチ７は、固定子１９の
半径方向内方にて前述の凹部３９内に配置されている連
動解除レバー３１により操作される。伝動装置入力軸１
４は、内燃機関側にて回転可能にクランク軸１１に装着
され、それによってクランク軸１１の半径方向の可動性
が限定されている。
【００１９】図４に図式的に示す駆動装置１の相違する
点は、主として電気機械５の配置にある。電気機械の回
転子は、内燃機関のクランク軸１１と相対回転不能に連
結されている。電気機械は、内燃機関からのトルク変動
が電気機械により相殺されるように制御される。内燃機
関３と伝動装置９との間に配置されたクラッチ８を経
て、導入されるトルクが伝動装置入力軸１４に伝達され
るが、その場合クラッチ８は任意のクラッチ、例えば油
浴クラッチ、多板クラッチ等とすることがてきる。電気
機械をこのように異なる配置としたことにより、原理的
な機能に変化はない。この配置の場合にも、駆動装置１
の上に述べた運転態様は勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】非常に簡単化した本発明による駆動装置の図式
図である。
【図２】クラッチを具備する電気機械の断面図である。
【図３】クラッチを具備する電気機械の別の実施例の断
面図である。
【図４】本発明による駆動装置の別の実施例の図１と同
様な図式図である。
【符号の説明】
１ 駆動装置 ３ 内燃機関 ５ 電気機械 ６ 電動モータケーシング ９ 伝動装置 １１ クランク軸 １３ 被動軸 １９ 固定子 ２１ 回転子 ２７ 冷却系
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１０月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウヴェ アドラー ドイツ連邦共和国 デー・97509 ウンタ ーシュピースハイム アム ヴァインベル ク 12

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関と電気機械とを備えたハイブリ
    ッド走行車用駆動装置にして、このハイブリッド走行車
    が、少なくとも限定された時間の間選択的に、純粋に内
    燃機関による駆動部により、純粋に電動的の駆動部によ
    り、または内燃機関による駆動部と電動的の駆動部によ
    り同時に運転可能であり、その場合内燃機関と電気機械
    とが共通の１つの被動軸に作用し、そして内燃機関のク
    ランク軸と伝導装置入力軸との間のトルク伝達がクラッ
    チ技術的に接断可能である駆動装置において、 電気機械（５）の回転子（２１）が、クランク軸（１
    １）と相対回転不能に固定され、従って内燃機関（３）
    のはずみ車質量として有効であること、そして該回転子
    （２１）が伝導装置（９）の側にて回転子の境界面（４
    １）が電気機械（５）と伝導装置（９）との間に配置さ
    れた摩擦クラッチ（８）のクラッチ係合面（３５）であ
    ることを特徴とするハイブリッド走行車用駆動装置。
  2. 【請求項２】 固定子（１９）が電気機械ケーシング
    （６）と相対回転不能に固定され、そして内燃機関
    （３）と固定子（１９）とに生ずる熱が共通の冷却系
    （２７）により排出可能であり、その場合冷却液が先ず
    温度に敏感な電気機械（５）を貫流することを特徴とす
    る、請求項１に記載のハイブリッド走行車用駆動装置。
  3. 【請求項３】 走行車を純粋に電動的に駆動する場合、
    内燃機関（３）のシリンダが無圧に切換えられ、従って
    回転子（２１）の回転によりクランク軸（１１）を介し
    て駆動されシリンダ内にあるピストンが、押圧されるこ
    となくシリンダ内を動か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走行車用駆動装置。
  4. 【請求項４】 内燃機関と電気機械とを備えたハイブリ
    ッド走行車用駆動装置にして、このハイブリッド走行車
    が、少なくとも限定された時間の間選択的に、純粋に内
    燃機関による駆動部により、純粋に電動的の駆動部によ
    り、または同時に内燃機関による駆動部と電動的の駆動
    部により運転可能であり、その場合内燃機関と電気機械
    とが共通の１つの被動軸に作用し、そして内燃機関のク
    ランク軸と伝導装置入力軸との間のトルク伝達がクラッ
    チ技術的に接断可能である駆動装置において、 電気機械（５）が伝導装置（９）の反対にある内燃機関
    （３）側に配置され、その場合電気機械（５）および内
    燃機関（３）が共通の被動軸（１３）に作用することを
    特徴とするハイブリッド走行車用駆動装置。
  5. 【請求項５】 回転子（２１）がクランク軸（１１）と
    相対回転不能に連結され、従って内燃機関（３）のはず
    み車質量として有効であることを特徴とする、請求項４
    に記載のハイブリッド走行車用駆動装置。
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