JPS6243052B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6243052B2 JPS6243052B2 JP54112336A JP11233679A JPS6243052B2 JP S6243052 B2 JPS6243052 B2 JP S6243052B2 JP 54112336 A JP54112336 A JP 54112336A JP 11233679 A JP11233679 A JP 11233679A JP S6243052 B2 JPS6243052 B2 JP S6243052B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flywheel
- power
- engine
- prime mover
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ハイブリツド動力装置およびその作
動方法に関し、特に、減速時における慣性負荷を
運動エネルギーとして貯え、機関の作動により装
置が作動する割合を減少させるために使われるハ
イブリツド動力装置およびその作動方法に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a hybrid power device and its operating method, and in particular to a hybrid power device that stores inertial load during deceleration as kinetic energy and reduces the rate at which the device is operated due to engine operation. It relates to a power plant and its operating method.
現在では燃料節約が強調され、自動車の市街地
走行では高速走行に比べ燃費がかなり悪いという
ことがよく報道されている。その主な理由は、良
く知られているように市街地での減速と停車、停
車中のアイドリング、機関効率が最適ではない速
度での走行が多いこと等による。 Nowadays, fuel conservation is emphasized, and it is often reported that driving a car in a city is much less fuel efficient than driving on a highway. The main reasons for this are, as is well known, the frequent deceleration and stopping in urban areas, idling while stopped, and driving at speeds where engine efficiency is not optimal.
ハイブリツド動力装置は、例えば減速時の自動
車のモーメントや負の推進力を運動エネルギーと
して貯え、このエネルギーを補助動力源として利
用し、機関への動力要求を減らすことにより、特
に市街地走行での自動車の燃費を低減させるもの
として知られている。このような装置では、機関
の発生する余剰動力を将来の使用のためにフライ
ホイールに貯え、更に効率よく作動させることも
できる。更に停車時この装置の機関への燃料供給
を止め、フライホイールに貯えられているエネル
ギーで機関再始動や初期加速を行なうようにして
もよい。 Hybrid power plants store the moment or negative propulsive force of a vehicle during deceleration, for example, as kinetic energy, and use this energy as an auxiliary power source to reduce the power demand on the engine, thereby increasing the power of the vehicle, especially in city driving. It is known to reduce fuel consumption. Such devices also allow excess power generated by the engine to be stored in the flywheel for future use, making it more efficient. Furthermore, when the vehicle is stopped, the fuel supply to the engine of this device may be stopped, and the engine may be restarted or initially accelerated using the energy stored in the flywheel.
市街地走行における燃料消費や大気汚染排出物
の大巾な減少は、例えば厚さ数センチで直径40乃
至50センチの炭素鋼板で、速くとも機関最高速度
程度で回転する比較的簡単なフライホイールを使
つたハイブリツド装置で実現できる。 Significant reductions in fuel consumption and air pollution emissions during city driving can be achieved by using a relatively simple flywheel made of a carbon steel plate several centimeters thick and 40 to 50 centimeters in diameter, which rotates at the maximum speed of the engine. This can be realized using a hybrid device such as
この程度のフライホイールでも、燃料を消費す
る原動機の動力なしに、普通の自動車を限られた
時間駆動するだけでなく、パワーブレーキとかパ
ワーステアリングとかエアコンのような付属装置
をそのまま継続作動させるに必要な動力を供給す
る程度の運動エネルギーを蓄積する容量がある。 Even a flywheel of this size is necessary not only to drive an ordinary car for a limited period of time without the power of a fuel-consuming prime mover, but also to continue operating accessory devices such as power brakes, power steering, and air conditioning. It has the capacity to store enough kinetic energy to provide sufficient power.
ハイブリツド動力装置においては、例えばフラ
イホイール、原動機及び自動車駆動軸で代表され
る負荷の回転を関連付けるのに、普通、ある種の
無段変速装置が使われる。無段変速機は昔ハイブ
リツド動力装置において弱点のある連結機構を意
味していたが、自動車の機関が発生する動力を高
い効率で、ゼロをも含む広範囲な入出力速度比で
伝達できるまでに発達してきた。このような変速
機の例が米国特許第4152946号に開示されてい
る。このように現在の無段変速機の技術水準は、
祥エネルギーをもたらすものとして良く知られて
いるハイブリツド動力装置を育成し、実現できる
までになつてきている。 In hybrid power plants, some type of continuously variable transmission is typically used to relate the rotation of loads, such as flywheels, prime movers, and vehicle drive shafts. Continuously variable transmissions used to represent weak linking mechanisms in hybrid power systems, but they have developed to the point where they can transmit the power generated by automobile engines with high efficiency over a wide range of input/output speed ratios, including zero. I've been doing it. An example of such a transmission is disclosed in US Pat. No. 4,152,946. In this way, the current technological level of continuously variable transmissions is
A hybrid power plant, which is well known as a source of energy, has been cultivated and has reached the point where it can be realized.
高速走行ができるように自動車の動力伝達装置
は、原動機あるいは機関と負荷あるいは駆動輪と
を直結できるようになつていなければならない。
従来のハイブリツド動力装置では、高速走行時駆
動装置とエネルギーを貯えるフライホイールとを
遮断したり(例えばデエイビツド・スコツト
(David Scott)氏による自動車技術
(Automotive Engineering)、1977年3月号、
85:3、18頁乃至19頁記載の「変速機を有するフ
ライホイール伝達装置(Flywheel Transmission
Has Vari―able―Speed Gear)」とか米国特許
第3672244号参照)、フライホイールとハイブリツ
ド動力装置の無段変速機を完全に分岐させ、負荷
に直接動力を伝達させるようにしている(例えば
米国特許第3870116号参照)。 In order to be able to travel at high speeds, an automobile's power transmission system must be able to directly connect the prime mover or engine to the load or drive wheels.
In conventional hybrid power systems, the drive unit and the flywheel that stores energy are cut off during high-speed running (for example, David Scott, Automotive Engineering, March 1977 issue).
85:3, pp. 18-19, “Flywheel Transmission with Transmission”
(See U.S. Pat. No. 3,672,244), "Has Variable—Speed Gear" and U.S. Pat. (See No. 3870116).
また、従来からハイブリツド動力装置によるエ
ネルギー節約の可能性が認められていたが、これ
まで提案されていたハイブリツド装置の動力伝達
装置は、その制御とか各構成の組立てなどの点に
おいて複雑であり、従来の自動車動力伝達装置に
比べ場所を要し、故障を起しやすいものであつ
た。これらの理由によつて、実際にはハイブリツ
ド動力装置が使用されなかつたと考えられてい
る。さらに、運動エネルギーを蓄積するのにフラ
イホイールを使用する技法も知られている(特開
昭49―65433号公報)。しかしながら、この方法で
は、エンジンはフライホイールの作動を要する
が、その場合エンジンは、クラツチが遮断してい
るのでアイドルせず、言換えれば、エンジン・フ
ライホイールが遮断されたエンジンのアイドル
は、エンジン・フライホイールを必要とする。 Furthermore, although the potential for energy savings through hybrid power equipment has been recognized for some time, the power transmission devices for hybrid equipment that have been proposed to date are complex in terms of control and assembly of each component, and Compared to other automobile power transmission systems, these devices took up more space and were more prone to failure. For these reasons, it is believed that hybrid power plants were not used in practice. Furthermore, a technique using a flywheel to store kinetic energy is also known (Japanese Patent Laid-Open No. 49-65433). However, with this method, the engine requires flywheel operation, but in that case the engine will not idle because the clutch is disconnected; in other words, the idle of the engine with the engine flywheel disconnected will be - Requires flywheel.
本発明によれば、市街地走行中の燃料浪費の主
な原因である減速、停車時のアイドリングとかブ
レーキ作動時の運動エネルギーの放散とかを、低
中速域では最適な機関動力を生じさせ、高速域で
は機関と駆動輪を直結させる無段変速機と、ほぼ
現在のクランクシヤフトに設けられているフライ
ホイールと同じ程度のフライホイールを有する動
力伝達装置及びその作動方法ではほぼ解消するこ
とができる。フライホイールは、無段変速機の入
力軸とは常に連結され、原動機のクランクシヤフ
ト又は動力軸とは遮断できるように直接(例えば
クラツチのようなもので)連結される。別な言い
方をすれば、このクラツチは普通の自動車のクラ
ンクシヤフトに連結されているフライホイールと
クラツチとの位置関係を単に逆にしたものであ
る。なぜなら、フライホイールは、クランクシヤ
フトのはずみ車となるだけでなく運動エネルギー
蓄積用はずみ車にもなるように、機関が動力を発
生する時は常に機関と連結させるからである。負
荷が減少しているとか無負荷の時は、機関がアイ
ドリング作動するまで機関への燃料供給を減少さ
せるが完全に停止するとともに、機関動力軸と完
全にあるいは部分的に切離す。このように全くあ
るいはほとんど燃料を消費しない機関の低速回転
でも、潤滑油ポンプ、発電機、パワーブレーキ、
パワーステアリング、エアコンのような付属装置
を継続して作動させるのに役立つ。このようにす
る代りに、付属装置をフライホイールで直接駆動
するようにしてもよい。その場合、機関への燃料
供給は完全に停止するのが望ましい。 According to the present invention, the main causes of fuel waste during city driving, such as deceleration, idling when stopped, and dissipation of kinetic energy when applying the brakes, can be eliminated by generating optimal engine power in the low- to medium-speed range, and at high speeds. In this area, this problem can be almost solved by using a continuously variable transmission that directly connects the engine and the drive wheels, a power transmission device that has a flywheel that is about the same size as the flywheel installed in today's crankshafts, and its operating method. The flywheel is always connected to the input shaft of the continuously variable transmission, and is directly connected (for example, by a clutch) to the crankshaft or power shaft of the prime mover so that it can be disconnected. In other words, this clutch simply reverses the positional relationship between the clutch and the flywheel connected to the crankshaft of a typical automobile. This is because the flywheel is coupled to the engine whenever the engine generates power so that it not only serves as a flywheel for the crankshaft, but also as a flywheel for storing kinetic energy. When the load is decreasing or there is no load, the fuel supply to the engine is reduced until the engine is idling, but then it is completely stopped and the engine is completely or partially disconnected from the engine power shaft. In this way, even at low speeds of engines that consume no or little fuel, lubricating oil pumps, generators, power brakes,
Helps keep accessory devices like power steering and air conditioning running. Alternatively, the accessory device may be driven directly by the flywheel. In that case, it is desirable to completely stop the fuel supply to the engine.
無段変速機の出力軸は、簡単な歯車装置を介し
てプロペラシヤフトと連結され、無段変速機の入
力軸とプロペラシヤフトを直結にしたり、“前
進”、“後退”、“中立”の各作動モードを形成する
ようになつている。 The output shaft of the continuously variable transmission is connected to the propeller shaft through a simple gear system, and the input shaft of the continuously variable transmission can be directly connected to the propeller shaft, or can be used for forward, reverse, and neutral modes. It is designed to define the operating mode.
本発明の主な目的は、改良されたハイブリツド
動力装置とその作動方法を提供するにある。限定
されるものではないが、特に自動車の動力伝達装
置に適用すると、現在の自動車構造を大巾に変更
することなく、プロペラシヤフトに連結したフラ
イホイールと原動機の回転を関連づけたり、原動
機と負荷を直結させて無段変速機を効率的に作動
させることができる。本発明の他の目的や適用範
囲は、図面に基づく詳細な説明から明らかにす
る。 A primary object of the present invention is to provide an improved hybrid power plant and method of operation thereof. Although not limited to this, when applied to automobile power transmission systems in particular, it is possible to relate the rotation of the flywheel connected to the propeller shaft and the prime mover, or to connect the prime mover and the load without making major changes to the current automobile structure. By directly connecting it, the continuously variable transmission can be operated efficiently. Other objects and scope of application of the present invention will become apparent from the detailed description based on the drawings.
第1図は、本発明によるハイブリツド動力装置
の実施例の諸構成要素を概略的に示し、相互に関
係する作動要素及び制御要素並びに全体的な装置
の作動を理解せしめるためのものである。第1図
において、原動機10は動力軸12を有し、この
動力軸12は摩擦クラツチ14を介してフライホ
イール16に断続可能に連結されている。フライ
ホイール16は、好ましくは、当該技術分野にお
いて無段変速機として知られている型式の変速機
20の入力軸18と共に回転自在であり、図示の
実施例において、フライホイール16はその入力
軸18によつて担持されている。変速機20の出
力軸22は、モード制御装置24を介してプロペ
ラシヤフト26に連結され、このプロペラシヤフ
ト26は、更に通常の差動歯車装置(図示せず)
を介して該装置によつて推進される車両の駆動輪
28に結合されている。詳細は後述するが、変速
機20は、更に、第1図の点線で示されて入力軸
18とモード制御装置24を結ぶ直結駆動軸30
を有している。後の説明から明瞭に理解される如
く、これらクラツチ14、フライホイール16、
変速機20、モード制御装置24は、点線で長方
形に囲つた動力伝達装置32の各構成要素であ
る。第1図に概略的に示されて後に詳細に述べる
本発明のハイブリツド動力装置の実施例は、駆動
輪28で負荷を代表させた車両の動力装置を例と
して説明するが、加速時動力を要し減速時慣性モ
ーメントを生じる他の負荷等にも同様に適用でき
る。同様に第1図で原動機10は気化器式火花点
火のピストン機関として図示されているが、装置
の作動を最適にするという観点から他の型式の原
動機が使用され、かつ如ましい場合もある。本発
明の装置は、特に燃料噴射式火花点火機関、デイ
ーゼル機関、スターリング機関等引続いて起こる
不連続な動力衝動を連続的な回転出力または動力
軸運動に変える原動機に用いると有用である。こ
の説明からわかるように、原動機10にはクラン
クシヤフト34があり、その延長上に動力軸12
がある。ここで重要なことは、クランクシヤフト
34と動力軸12が直接連結されており、通常運
動エネルギーの補充的な供給がなくても動力軸1
2が円滑に回転し続けるようクランクシヤフトに
フライホイール又は他の慣性装置が付いている
が、本発明ではそのようなものがないことであ
る。原動機10として使われる機関の型式に関係
なく燃料供給装置36が必要である。エネルギー
または燃料供給装置36からの燃料は、例えば、
実質的に閉じたアイドリング速度から広く開いた
最高速度まで変動する速度で通常作動する絞弁3
8で制御されて、原動機に供給される。本発明に
よれば、燃料あるいはエネルギーの供給は、完全
に停止したり、そのエネルギーあるいは燃料のみ
を用いて原動機の作動維持に必要なレベル以下に
減少するように付加的に調整される。第1図に概
略的に示す実施例において、弁40は、燃料供給
装置36と絞弁38の上流における原動機10と
を結ぶ通路に設けられ、原動機10への燃料供給
は、弁40を閉じて停止されたり、最低のスロツ
トルの設定時のレベル以下に減少することができ
る。電子燃料噴射装置を備えている内燃機関のよ
うな機関において、機関の発生動力を制御する燃
料制御装置に弁40の機能を持たせることができ
る。事実、燃料噴射装置は、気化した状態での燃
料供給に比べ、より正確な燃料供給ができ、か
つ、燃料の流量調整が燃焼室により近接して行な
われるので、好まれるようになつてきている。こ
こで示した絞弁38と弁40は、速度制御絞りに
おいて燃料供給装置36を完全に停止したり減少
させたりする手段の1つを表わしたに過ぎない。
イグニツシヨンスイツチ42は、火花点火機関の
場合に用いられるものであるが、機関の作動、不
作動を制御するものであれば、他のスイツチでも
よい。 FIG. 1 schematically depicts the components of an embodiment of a hybrid power plant according to the invention and is provided to provide an understanding of the interrelated operating and control elements and the operation of the overall system. In FIG. 1, a prime mover 10 has a power shaft 12 which is disconnectably connected to a flywheel 16 via a friction clutch 14. As shown in FIG. The flywheel 16 is preferably rotatable with an input shaft 18 of a transmission 20 of the type known in the art as a continuously variable transmission; in the illustrated embodiment, the flywheel 16 It is carried by. The output shaft 22 of the transmission 20 is connected via a mode control device 24 to a propeller shaft 26, which is further connected to a conventional differential gear (not shown).
is connected to the drive wheels 28 of the vehicle propelled by the device. Although details will be described later, the transmission 20 further includes a direct drive shaft 30, which is shown by a dotted line in FIG.
have. As will be clearly understood from the following description, these clutches 14, flywheels 16,
The transmission 20 and the mode control device 24 are components of the power transmission device 32 surrounded by a rectangular dotted line. The embodiment of the hybrid power system of the present invention, which is schematically shown in FIG. 1 and will be described in detail later, will be explained by taking as an example a power system of a vehicle in which the load is represented by the drive wheels 28. However, it can be similarly applied to other loads that generate a moment of inertia during deceleration. Similarly, although the prime mover 10 is illustrated in FIG. 1 as a carburetor spark-ignited piston engine, other types of prime movers may be used and desired in order to optimize the operation of the system. . The apparatus of the present invention is particularly useful in prime movers that convert subsequent discontinuous power impulses into continuous rotational output or power shaft motion, such as fuel-injected spark ignition engines, diesel engines, Stirling engines, and the like. As can be seen from this explanation, the prime mover 10 has a crankshaft 34, and the power shaft 12 is an extension of the crankshaft 34.
There is. What is important here is that the crankshaft 34 and the power shaft 12 are directly connected, so that the power shaft 12 is normally connected without a supplementary supply of kinetic energy.
The crankshaft has a flywheel or other inertial device to keep it rotating smoothly, but in the present invention there is no such thing. A fuel supply system 36 is required regardless of the type of engine used as prime mover 10. The fuel from the energy or fuel supply 36 may be, for example,
Throttle valve 3 normally operating at speeds varying from substantially closed idle speed to wide open maximum speed
8 and is supplied to the prime mover. According to the invention, the supply of fuel or energy is additionally adjusted so that it is completely stopped or reduced below the level required to maintain operation of the prime mover using only that energy or fuel. In the embodiment schematically shown in FIG. 1, the valve 40 is provided in a passage connecting the fuel supply device 36 and the prime mover 10 upstream of the throttle valve 38, and the fuel supply to the prime mover 10 is performed by closing the valve 40. It can be stopped or reduced below the level at the lowest throttle setting. In an engine such as an internal combustion engine equipped with an electronic fuel injection device, the function of the valve 40 can be provided to a fuel control device that controls the power generated by the engine. In fact, fuel injectors are becoming more popular because they provide more precise fuel delivery than vaporized fuel delivery, and the fuel flow is regulated closer to the combustion chamber. . Throttle valve 38 and valve 40 shown here represent only one means of completely shutting down or reducing fuel supply 36 in a speed control throttle.
The ignition switch 42 is used in the case of a spark ignition engine, but it may be any other switch as long as it controls the activation or inactivation of the engine.
第1図に基づいて概略を説明した各要素は、制
御装置によつて作動される。その制御装置は、運
転者からの入力と装置からの入力を処理し、適切
な制御出力信号を発生するコンピユータ44を有
するブロツクダイアグラムで示してある。詳述す
るに、運転者からの入力は、動力スイツチ(主ス
イツチ)46、進行方向指示器48、アクセルペ
ダル50及びブレーキペダル52からの信号を含
む。装置の各要素からの入力または函数は、機関
回転速度ψ、フライホイール又は変速機入力軸の
回転速度α、変速機出力軸の回転速度θ、モード
制御装置24の示す作動モード及び変速機20の
反動トルクを含む。コンピユータ44によつて制
御される調節可能のパラメータは、イグニツシヨ
ンスイツチ42、絞弁38あるいは他の機関回転
速度制御手段、クラツチ14、変速機20の速度
比及びモード制御装置24を含む。制御装置は、
第1図からわかるように概略的にブロツクでしか
示してないがそのようなコンピユータ化した装置
は、既によく知られているものばかりであり、ま
たコンピユータ論理回路技術に従事する当業者で
あれば、要求される作動特性を知ることにより容
易に完成できるものである。 Each of the elements outlined in FIG. 1 is actuated by a control device. The control system is shown in block diagram form as having a computer 44 that processes the inputs from the driver and the system and generates the appropriate control output signals. Specifically, inputs from the driver include signals from a power switch (main switch) 46, a direction indicator 48, an accelerator pedal 50, and a brake pedal 52. The inputs or functions from each element of the device include the engine rotational speed ψ, the rotational speed α of the flywheel or transmission input shaft, the rotational speed θ of the transmission output shaft, the operating mode indicated by the mode control device 24, and the rotational speed of the transmission 20. Including recoil torque. Adjustable parameters controlled by computer 44 include ignition switch 42, throttle valve 38 or other engine speed control means, clutch 14, transmission 20 speed ratio and mode control 24. The control device is
As can be seen from FIG. 1, although only schematically shown as blocks, such computerized devices are already well known, and those skilled in the art of computer logic circuit technology will be able to understand them. , which can be easily completed by knowing the required operating characteristics.
動力伝達装置32の構造を第2a図及び第2b
図に更に詳細に示す。この装置の各要素は、単一
のフレームまたはケース54に収納され、その先
端の拡張部56は通常の自動車変速機と同様機関
10にボルト等で取付けられている。この拡張部
56にはフライホイール16とクラツチ14が収
納されている。ケース54の中央部は無段変速機
20を収納すると同時にそのフレームとして機能
する。他方の端部にあるベル型ケース部58には
モード制御装置24が収納され、ケース部58と
ケース54はボルト60等で固定されている。 The structure of the power transmission device 32 is shown in FIGS. 2a and 2b.
It is shown in more detail in the figure. Each element of this device is housed in a single frame or case 54, with an extension 56 at the end bolted or the like to the engine 10, similar to a conventional automobile transmission. The flywheel 16 and the clutch 14 are housed in this extension 56. The central portion of the case 54 houses the continuously variable transmission 20 and at the same time functions as its frame. The mode control device 24 is housed in a bell-shaped case portion 58 at the other end, and the case portions 58 and 54 are fixed with bolts 60 or the like.
第2a図に示されるように、動力軸12の端部
にはフランジが設けられてクラツチ板ハブ62を
装着し、軽量のクラツチ板64はハブ62とスプ
ライン結合されて軸方向に摺動可能になつてい
る。クラツチ板64は軸方向に固定された当接リ
ング66と軸方向に調節可能な圧力パツド68と
の間に位置するように外方に延びており、これら
リング66、パツド68はフライホイール16に
よつて直接担持されている。調節可能なパツド6
8は、複数の圧縮バネ69よつて押圧されてクラ
ツチ板64及び当接リング66と係合し、クラツ
チ板64、従つて動力軸12をフライホイール1
6と連結させる。調節可能なパツド68はロツド
70によつて支持され、このロツド70はフライ
ホイール16に設けられた円筒室74内を摺動す
る環状ピストン72へ延びている。通路76への
圧力流体によりパツド68は圧縮バネ69の偏倚
力に抗して後退する。 As shown in FIG. 2a, the end of the power shaft 12 is provided with a flange to mount a clutch plate hub 62, and a lightweight clutch plate 64 is splined to the hub 62 so as to be slidable in the axial direction. It's summery. The clutch plate 64 extends outwardly to be located between an axially fixed abutment ring 66 and an axially adjustable pressure pad 68 which are in contact with the flywheel 16. Therefore, it is directly supported. Adjustable pads 6
8 is pressed by a plurality of compression springs 69 and engages with the clutch plate 64 and the abutment ring 66 to move the clutch plate 64 and therefore the power shaft 12 to the flywheel 1.
Connect with 6. The adjustable pad 68 is supported by a rod 70 which extends to an annular piston 72 which slides within a cylindrical chamber 74 in the flywheel 16. The pressure fluid in passage 76 causes pad 68 to retract against the biasing force of compression spring 69.
以上の説明から明らかなように、クラツチ14
は普通の摩擦クラツチであり、圧縮バネ69の偏
倚力に抗してピストン72を動かす圧力流体が無
ければ、軸12とフライホイール16を完全に連
結するようになつている。軸12は圧力流体がピ
ストン72に作動する時クラツチ板64からパツ
ド68を離し、フライホイール16と完全に切離
すようになつている。ピストン72に作用する流
体の圧力を調節すれば、これら軸12、フライホ
イール16の部材間の相対速度に関係なく一定の
トルクを軸12とフライホイール16間で伝達す
る中間の連結(半クラツチ)状態を作ることがで
きる。又第2a図から明らかなように、フライホ
イール16は軸12及びクラツチ板ハブ62とロ
ーラベアリング78を介して接続されているた
め、それぞれの回転は互いに影響を受けない。一
方フライホイール16は無段変速機20の入力軸
18と一体回転できるようにスプライン等で結合
されている。 As is clear from the above explanation, clutch 14
is a conventional friction clutch and is adapted to completely connect shaft 12 and flywheel 16 in the absence of pressure fluid to move piston 72 against the biasing force of compression spring 69. Shaft 12 is adapted to release pad 68 from clutch plate 64 when pressurized fluid acts on piston 72, completely disconnecting it from flywheel 16. By adjusting the pressure of the fluid acting on the piston 72, an intermediate coupling (half-clutch) is created that transmits a constant torque between the shaft 12 and the flywheel 16, regardless of the relative speed between these members. can create a state. Also, as is clear from FIG. 2a, since the flywheel 16 is connected to the shaft 12 and the clutch plate hub 62 via a roller bearing 78, their rotations are not affected by each other. On the other hand, the flywheel 16 is connected to the input shaft 18 of the continuously variable transmission 20 by a spline or the like so that it can rotate integrally with the input shaft 18 of the continuously variable transmission 20.
モード制御装置24、無段変速機20は、第2
a図、第2b図と同じ構造のものを使わず、異な
つた構造のものを使つてもよい。しかし、無段変
速機20としては、米国特許第4152946号に開示
された型式のものが好ましい。変速機は、そのフ
レームとして、ケース54の中央部と、一対の仕
切壁80,81とを含み、その中で回転自在なク
ランキング体82が、軸受84,86によつて第
1軸線(又は主軸線)87の周りを回転するよう
に構成されている。章動体90は、第1軸線と角
αをなして傾斜している第2軸線96上の軸受9
2,94によつてクランキング体82内に支持さ
れている。章動体90は支持軸98を有し、この
支持軸上に一対の円錘部材100及び102が支
持されている。これらの円錘部材は第2軸線96
上を相対移動すると同時に軸98に対し制限され
た相対回転を行なう。傾斜面付ボール装置104
によつて円錘部材100及び102は軸98上で
隔置され、変速機の負荷トルクの大きさに応じ互
いに離れる方向に動く。傾斜面付ボール装置10
4は、1979年1月22日付出願に係る米国特許願第
5605号に開示されている。 The mode control device 24 and the continuously variable transmission 20
Instead of using the same structure as in Figures a and 2b, a different structure may be used. However, the continuously variable transmission 20 is preferably of the type disclosed in US Pat. No. 4,152,946. The transmission includes, as a frame, a central portion of a case 54 and a pair of partition walls 80, 81, in which a rotatable cranking body 82 is rotated by bearings 84, 86 to a first axis (or It is configured to rotate around a main axis (main axis) 87. The nutating body 90 has a bearing 9 on a second axis 96 that is inclined at an angle α with the first axis.
2,94 within the cranking body 82. The nutating body 90 has a support shaft 98, on which a pair of conical members 100 and 102 are supported. These conical members are aligned with the second axis 96
relative movement on the top and at the same time limited relative rotation about the axis 98. Ball device with inclined surface 104
The conical members 100 and 102 are spaced apart on the shaft 98 and move away from each other in response to the magnitude of transmission load torque. Ball device with inclined surface 10
No. 4 is U.S. Patent Application No. 4 filed on January 22, 1979.
Disclosed in No. 5605.
円錘部材100,102は、支持軸98上で相
対回転できるようになつているが、軸98が傾斜
面付ボール装置104に固定又は連結され一体的
に回転するようになつているため、変速機に所定
のトルクがかかると軸98に対しての回転が制限
されるようになつている。円錘部材100,10
2の外周面は変動する半径R6を有し、ケース5
4に関して回転しないように設けられた一対の環
部材106及び108の半径Rwをもつ内側の索
引面ところがり摩擦係合するようになつており、
軸線87と96の交叉点Sに向けて、かつそれか
ら離反するように第1軸線87に沿つて電気的制
御で駆動されるネジ109によつて制御されて軸
力向に移動するようになつている。 The conical members 100 and 102 are designed to be able to rotate relative to each other on the support shaft 98, but since the shaft 98 is fixed or connected to the inclined surface ball device 104 and rotates integrally with the ball device 104, it is difficult to change the speed. Rotation about the shaft 98 is restricted when a predetermined torque is applied to the machine. Conical member 100, 10
The outer circumferential surface of case 2 has a varying radius R 6 , and case 5
A pair of ring members 106 and 108, which are provided so as not to rotate with respect to 4, are frictionally engaged with the inner index surfaces having a radius Rw,
It is adapted to move in the axial direction under the control of a screw 109 driven by electrical control along the first axis 87 toward and away from the intersection point S of the axes 87 and 96. There is.
クランキング体82が変速機20の入力軸18
のトルクによつて駆動されると、章動体90は軸
線87の周りを章動し、章動体90とともに軸9
8も回転する。軸98の回転は、軸98端部に回
転するよう結合された傘歯車110によつて、ク
ランキング体82によつて担持されたアイドラギ
ヤ112(第3図)を介して、傘歯車114に伝
えられる。この傘歯車114は、軸線87上の変
速機の出力軸22と一体回転するよう軸22にキ
ー等で固定されている。歯車110,112,1
14のそれぞれの回転方向は、第3図に示された
通りである。又これらの歯車の回転速度は次式で
表わされる。 The cranking body 82 is the input shaft 18 of the transmission 20
When driven by the torque of nutator 90, nutator 90 nutates around axis 87,
8 also rotates. Rotation of shaft 98 is transmitted by bevel gear 110 rotationally coupled to the end of shaft 98 to bevel gear 114 via idler gear 112 (FIG. 3) carried by cranking body 82. It will be done. The bevel gear 114 is fixed to the shaft 22 with a key or the like so as to rotate integrally with the output shaft 22 of the transmission on the axis 87. Gears 110, 112, 1
14 are as shown in FIG. Also, the rotational speed of these gears is expressed by the following equation.
ω−α+(α−β)ρ=0
ここで、αは変速機又はクランキング体82の
入力軸の回転速度、βは固定されたフレーム内
で、軸線96を中心に回転する章動体90の回転
速度、ωは軸線87を中心に回転する環部材10
6,108の回転速度、ρは円錘部材100,1
02の外周面までの半径R6と環部材106,1
08の索引面までの半径Rwとの比、即ちρ=
Rb/Rwを示す。 ω-α+(α-β)ρ=0 where α is the rotational speed of the input shaft of the transmission or cranking body 82, and β is the rotational speed of the nutation body 90 rotating around the axis 96 within a fixed frame. The rotational speed, ω, is the ring member 10 rotating around the axis 87.
6,108 rotational speed, ρ is the conical member 100,1
Radius R 6 to the outer peripheral surface of 02 and ring member 106,1
The ratio to the radius Rw to the index plane of 08, that is, ρ=
Indicates Rb/Rw.
図示の変速機では、環部材106,108はケ
ース54に固定されているためω=0であり、前
述の式は、β=α(1−1/ρ)と簡単になる。
もし歯車110の歯数と歯車114の歯数の比を
Kとすると、出力軸22の回転速度θはK、ρ及
びαで次のように表わされる。 In the illustrated transmission, since the ring members 106 and 108 are fixed to the case 54, ω=0, and the above equation is simplified to β=α(1-1/ρ).
If the ratio of the number of teeth of the gear 110 and the number of teeth of the gear 114 is K, then the rotational speed θ of the output shaft 22 is expressed by K, ρ, and α as follows.
θ=α(1−K/ρ)
この式から、出力軸の回転θは、K/ρが1よ
りも大きい時入力軸の回転αと逆方向になり、
K/ρが1の時入力軸の回転に関係なく出力軸の
回転は0となり、K/ρが1未満の時出力軸と入
力軸の回転は同一方向になる。第2a図に示す変
速機20の形状から明らかなように関数ρ(即ち
Rb/Rw)の最大値は、1に接近するが、1には
ならない。ρの最小値は理論的には限定されるも
のではないが、変速機の実際上の寸法の制約から
例えば0.4程度である。Kの値は比較的自由に正
または負の値に選ぶことができるが常時一定値と
され、ρの最大値例えば0.88と等しくすると、変
速機20で使用できる入力軸/出力軸の回転速度
比に制限がなくなる。更に、入力軸18に対する
出力軸22の“前進”、“中立”、“後退”は、前記
の式から明らかなように、環材部106,108
を調節してρをkよりも小さい値とkよりも大き
な値との間で変動させれば達成できる。このよう
に、変速機は入力軸回転(α)と無関係に出力軸
回転を0(θ=0)にできるようKとρの値をも
たせて設計するのが好ましい。 θ=α(1-K/ρ) From this formula, the rotation θ of the output shaft is in the opposite direction to the rotation α of the input shaft when K/ρ is greater than 1,
When K/ρ is 1, the rotation of the output shaft is 0 regardless of the rotation of the input shaft, and when K/ρ is less than 1, the rotation of the output shaft and the input shaft are in the same direction. As is clear from the shape of the transmission 20 shown in FIG. 2a, the function ρ (i.e.
The maximum value of Rb/Rw) approaches 1, but does not reach 1. Although the minimum value of ρ is not theoretically limited, it is, for example, about 0.4 due to practical size constraints of the transmission. The value of K can be relatively freely selected as a positive or negative value, but it is always a constant value, and if it is equal to the maximum value of ρ, for example 0.88, the rotational speed ratio of the input shaft / output shaft that can be used in the transmission 20 There will be no restrictions on Furthermore, "forward", "neutral", and "retreat" of the output shaft 22 with respect to the input shaft 18 are determined by the ring members 106 and 108, as is clear from the above equation.
This can be achieved by adjusting ρ and varying ρ between a value smaller than k and a value larger than k. In this way, the transmission is preferably designed with values of K and ρ so that the output shaft rotation can be set to 0 (θ=0) regardless of the input shaft rotation (α).
既述したように変速機20は第2a図の実施別
と同じものでなくてもよいが、この構造のものに
すると、装置全体をより完全なものにできるとい
う利点を有している。例えば、図示の変速機は広
範な無段速度比を有し、通常の自動車が伝達でき
る動力以上の動力を高い効率で伝達することがで
きる。クランキング体82を回転可能に支持する
軸受84,86はフライホイール16も同時に支
持するので、フライホイールによる歳差運動力を
制御するようなかなり大きいモーメント腕を与え
ることにもなる。更にフライホイール16と一体
的に回転するクランキング体82は、フライホイ
ール16の運動エネルギーを増大する運動エネル
ギー蓄積体でもある。既述したように歯車11
0,112,114(あるいは歯車に相等するも
の)の各々の設計自由度はかなり大きいので、場
合によつてモード制御装置24を省略した装置に
することもできる。それは変速機に対して“前
進”、“中立”、“後退”の各作動モードを行なえる
ように設計することによつて可能となる。 As already mentioned, the transmission 20 does not have to be the same as the embodiment shown in FIG. 2a, but this construction has the advantage of making the entire system more complete. For example, the illustrated transmission has a wide range of continuously variable speed ratios and is capable of transmitting more power with high efficiency than a typical automobile can transmit. The bearings 84, 86 that rotatably support the cranking body 82 also support the flywheel 16 and therefore provide a significant moment arm to control the precession forces by the flywheel. Furthermore, the cranking body 82 that rotates integrally with the flywheel 16 is also a kinetic energy storage body that increases the kinetic energy of the flywheel 16. As mentioned above, the gear 11
Since the degree of freedom in designing each of the gears 0, 112, and 114 (or those equivalent to gears) is quite large, the mode control device 24 may be omitted in some cases. This is made possible by designing the transmission to operate in the forward, neutral, and reverse operating modes.
モード制御装置は、変速機20の構造によつて
は採用しなくてもよいものであるが、本発明のよ
うなハイブリツド装置では採用するのが好まし
い。特に、モード制御装置24を設けると、機関
10やフライホイール16とプロペラシヤフト2
6を直結したり遮断したりできるので、広範な無
段の入力軸/出力軸速度比を有する変速機20の
設計が可能となる。これらの特性を有する実施例
を第2b図に基づいて説明する。 Although the mode control device may not be required depending on the structure of the transmission 20, it is preferable to use it in a hybrid device such as the present invention. In particular, when the mode control device 24 is provided, the engine 10, flywheel 16, and propeller shaft 2
6 can be directly connected or disconnected, it is possible to design a transmission 20 having a wide range of stepless input shaft/output shaft speed ratios. An embodiment having these characteristics will be explained based on FIG. 2b.
第2b図において、変速機20の中空出力軸2
2には、サンギヤ116が一体回転できるようキ
ー等で固定されている。サンギヤ116は、1以
上好ましくは3個で、軸120を中心に回転する
プラネツトギヤ118と噛合している。一対の相
互に連結されたキヤリアリング122,124に
よつて軸120が担持され、これらのリングは出
力軸22上で回転するよう軸支されている。この
実施例では、プラネツトギヤ118はサンギヤ1
16及びリングギヤ126と噛合し、歯車列を形
成している。リングギヤ126はスパイダー装置
128に固定されており、スパイダー装置128
はプロペラシヤフト26に連結され回転を伝える
ようになつている。 In FIG. 2b, the hollow output shaft 2 of the transmission 20
2, a sun gear 116 is fixed with a key or the like so that it can rotate integrally. One or more, preferably three, sun gears 116 mesh with a planet gear 118 that rotates about a shaft 120. Shaft 120 is carried by a pair of interconnected carrier rings 122 , 124 that are pivoted for rotation on output shaft 22 . In this embodiment, planet gear 118 is sun gear 1.
16 and ring gear 126 to form a gear train. The ring gear 126 is fixed to a spider device 128, and the spider device 128
is connected to the propeller shaft 26 to transmit rotation.
既述の数式から明らかなように、変速機20の
速度比のレンジが最大になるのは、出力軸22と
入力軸18の回転方向を逆にしたときである。入
力軸18とプロペラシヤフト26の直結を容易に
するために、“前進”の作動モードで出力軸22
からプロペラシヤフト26に動力伝達がある場合
に、これら2つの軸の回転方向が逆にするのが好
ましい。従つて、この“前進”モードを与えるた
めに、クラツチC1が設けられ、キヤリアリング
126と124を回転しないようにロツクする。
こうして、動力は出力軸22に設けられたサンギ
ヤ116からプラネツトギヤ118、リングギヤ
126、スパイダー装置128を介してプロペラ
シヤフト26に伝達される。“後退”モードの場
合、クラツチC1が遮断され、クラツチC2が接
続し、サンギヤのキヤリアリング122,12
4、プラネツトギヤ118及びサンギヤ116を
一体的にロツクさせる。このモード場合、プロペ
ラシヤフト26は、出力軸22によつて直接駆動
されることになる。第3クラツチC3は、いわゆ
る“直結駆動”にするためのものである。中空出
力軸22内にある軸30は、変速機20のクラン
キング体82とキー等で結合され(第2a図参
照)、クランキング体82と朝顔状の板130を
連結している。朝顔状の板130はクラツチC3
によりスパイダー装置128と断続的に接続さ
れ、クラツチC3が接続されると、変速機の入力
軸18からプロペラシヤフト26まで直接トルク
を伝える機構が形成される。 As is clear from the above formula, the range of the speed ratio of the transmission 20 is maximized when the rotation directions of the output shaft 22 and the input shaft 18 are reversed. In order to facilitate direct connection between the input shaft 18 and the propeller shaft 26, the output shaft 22 is
When there is power transmission from the propeller shaft 26 to the propeller shaft 26, it is preferred that the directions of rotation of these two shafts be reversed. Therefore, to provide this "forward" mode, clutch C1 is provided to lock carrier rings 126 and 124 from rotation.
In this way, power is transmitted from the sun gear 116 provided on the output shaft 22 to the propeller shaft 26 via the planet gear 118, ring gear 126, and spider device 128. In the "reverse" mode, clutch C1 is disengaged, clutch C2 is engaged, and the sun gear carrier rings 122, 12
4. Lock the planet gear 118 and sun gear 116 together. In this mode, the propeller shaft 26 will be driven directly by the output shaft 22. The third clutch C3 is for so-called "direct drive". The shaft 30 within the hollow output shaft 22 is connected to a cranking body 82 of the transmission 20 by a key or the like (see FIG. 2a), and connects the cranking body 82 to a bosh-shaped plate 130. Morning glory-shaped plate 130 is clutch C3
When the clutch C3 is connected, a mechanism for directly transmitting torque from the input shaft 18 of the transmission to the propeller shaft 26 is formed.
モード制御装置24を“中立”モードにするに
は、クラツチC1,C2及びC3を遮断すればよ
い。クラツチC1,C2,C3のうちの1つが接
続し、他の2つが遮断されると、前述したような
前進、後退等のモードができるという意味で、こ
れらのクラツチは交替的に接続可能なものといえ
る。 To place mode controller 24 in a "neutral" mode, clutches C1, C2 and C3 can be disconnected. These clutches are alternately connectable in the sense that when one of the clutches C1, C2, and C3 is connected and the other two are disconnected, the forward, reverse, etc. modes described above are possible. It can be said.
第1図から第3図に示されたハイブリツド動力
装置の作動を次に説明する。最初はモード制御装
置24が“中立”で、クラツチ14が圧縮バネ6
9により接続している以外は総ての要素は作動し
ていないと仮定する。機関10の作動は、通常の
如く、主スイツチ46を操作し、イグニツシヨン
スイツチ42を閉じ、フライホイール16を駆動
する始動モータ(図示せず)を付勢することから
始まる。また、通常の如く、フライホイールの回
転により機関が回転し、機関が起動する。この段
階でのフライホイール16の機能は、通常のクラ
ンクシヤフトに設けられたフライホイールと同一
である。次にアクセルペダル50を踏込むと駆動
されるべき車両または他の負荷の加速が行なわれ
る。即ち、アクセルペダル50を踏込むとコンピ
ユータ44によつてモード制御装置を調節しクラ
ツチC1が接続され、同時に絞弁38の制御によ
つて機関の速度を調整し、無段変速機20の速度
比が調節され、プロペラシヤフト26及び駆動輪
28を加速する。この点に関し、所望の加速を得
るのに必要な速度とトルクの関係は、普通の変速
機と同様な方法でも調節できるが、連続的に速度
比の変えられる無段変速機20にすると、更に効
率がよくなり、機関10、変速機20を駆動する
ための燃料供給は、燃費が最善になるよう調節す
ることができる。機関10の動力発生を必要とす
る低、中速走行の場合も、加速の場合と同様に作
動する。しかしながら、機関10が動力を発生す
る時には、フライホイール16とクランクシヤフ
ト34は、クラツチ14が接続されることにより
常に完全に結合されている。車両の減速または負
荷減少は、ブレークと共に、あるいはブレーキを
伴なわずに、フライホイール16と無段変速機2
0の要素に運動エネルギーが蓄積される場合に生
じる。フライホイール16が最大許容速度以下で
回転しており、かつ、惰行運転によつて生じるも
のよりも高い減速割合で車輛を減速しようとする
場合には、ブレーキペダル52を踏込んで減速す
ると、クラツチ14は一部あるいは完全に遮断さ
れ、無段変速機20はシフトダウンされる。この
状態では、車両の持つ慣性エネルギーがフライホ
イール16の回転を増加することにより吸収また
は蓄積される。クラツチ14を接続し、イグニツ
シヨンスイツチ42を閉じ、燃料供給用の弁40
を開いて機関を再始動させるだけの運動エネルギ
ーがフライホイール16に蓄積されているかぎ
り、そのような減速中において、イグニツシヨン
スイツチ42を開き、燃料供給用の弁40を閉じ
て機関による動力発生を停止させることができ
る。 The operation of the hybrid power plant shown in FIGS. 1-3 will now be described. Initially, the mode control 24 is in "neutral" and the clutch 14 is set to the compression spring 6.
Assume that all elements are inactive except those connected by 9. Operation of engine 10 begins in the usual manner by operating main switch 46, closing ignition switch 42, and energizing a starter motor (not shown) that drives flywheel 16. Also, as usual, the rotation of the flywheel rotates the engine and starts the engine. The function of the flywheel 16 at this stage is the same as that of a flywheel provided in a normal crankshaft. The accelerator pedal 50 is then depressed to accelerate the vehicle or other load to be driven. That is, when the accelerator pedal 50 is depressed, the mode control device is adjusted by the computer 44 and the clutch C1 is connected, and at the same time, the speed of the engine is adjusted by controlling the throttle valve 38, and the speed ratio of the continuously variable transmission 20 is adjusted. is adjusted to accelerate propeller shaft 26 and drive wheels 28. In this regard, the relationship between speed and torque required to obtain the desired acceleration can be adjusted in the same way as with a normal transmission, but with a continuously variable transmission 20 that can continuously change the speed ratio, it is even more difficult to adjust. Efficiency is improved and the fuel supply for driving engine 10 and transmission 20 can be adjusted to optimize fuel efficiency. The same operation as in the case of acceleration is performed in the case of low or medium speed running which requires the generation of power by the engine 10. However, when engine 10 is producing power, flywheel 16 and crankshaft 34 are always fully coupled with clutch 14 engaged. Vehicle deceleration or load reduction occurs through the flywheel 16 and continuously variable transmission 2 with or without braking.
This occurs when kinetic energy is stored in a zero element. If the flywheel 16 is rotating below the maximum allowable speed and you wish to decelerate the vehicle at a higher rate of deceleration than would occur by coasting, depressing the brake pedal 52 will cause the clutch 14 to decelerate. is partially or completely shut off, and the continuously variable transmission 20 is downshifted. In this state, the inertial energy of the vehicle is absorbed or stored by increasing the rotation of the flywheel 16. Connect the clutch 14, close the ignition switch 42, and close the fuel supply valve 40.
During such deceleration, the ignition switch 42 is opened and the fuel supply valve 40 is closed so that engine power is restored as long as enough kinetic energy is stored in the flywheel 16 to restart the engine. The occurrence can be stopped.
フライホイールに蓄積されたエネルギーは、ア
クセルペダル52の調節により負荷に加えられる
加速動力の量およびフライホイール16運動エネ
ルギーとして利用できる加速動力の割合分に応じ
て機関よつて発生された動力を増加させる。例え
ば、フライホイールが機関回転速度以上で回転し
ている時に、加速のための動力が必要となつた場
合、フライホイールの速度がほぼ機関回転速度と
同一になつて、アクセルペダル52の踏込調節に
よつて機関10自体が要求される動力を発生する
ようになるまで、フライホイール16は無段変速
機20を介して加速のための動力を供給する。加
速に必要な動力の大部分がフライホイールのもつ
エネルギーから供給される場合、機関回転速度
は、アイドリング回転からそれより少し高い程度
でよい。この場合、フライホイールの回転速度が
アイドリング回転まで落ちた後、機関は燃料供給
を受けて動力発生を開始する。もしフライホイー
ルが最大許容速度で回転しており、機関が停止し
ているときに、最大の加速動力が必要となつた場
合には、燃料供給用の弁40を開いて機関10を
始動させる。この時、負荷に伝達される動力は、
フライホイール16及び機関10の両方から供給
されることになる。特に、最大加速の時クラツチ
14は完全に接続され、同時に無段変速機20の
出力軸/入力軸速度比は高くされる。フライホイ
ールに蓄積された運動エネルギーは、無段変速機
20を介して負荷に伝えられるか、クラツチ14
を介して機関に伝えられて機関回転の上昇を早め
るか、あるいはこれら両方に伝えられ消減する。
最大加速時のフライホイールの動力配分は、クラ
ツチ14と無段変速機20を制御することによ
り、最も効率のよいものにできる。いかなる場合
にも、機関速度が上昇し、フライホイールと機関
の速度が等しくなるところまでフライホイールの
速度は減少する。その後の最大の加速は機関10
によつてのみ行なわれる。 The energy stored in the flywheel increases the power generated by the engine in proportion to the amount of acceleration power applied to the load by modulation of the accelerator pedal 52 and the proportion of acceleration power available as kinetic energy at the flywheel 16. . For example, if power is required for acceleration when the flywheel is rotating at a speed higher than the engine speed, the speed of the flywheel becomes almost the same as the engine speed, and the accelerator pedal 52 is depressed. The flywheel 16 thus supplies power for acceleration via the continuously variable transmission 20 until the engine 10 itself can generate the required power. If most of the power required for acceleration is supplied from the energy of the flywheel, the engine rotation speed may be from idling to slightly higher. In this case, after the rotational speed of the flywheel drops to idling, the engine receives fuel and starts generating power. If maximum acceleration power is required while the flywheel is rotating at the maximum allowable speed and the engine is stopped, the fuel supply valve 40 is opened to start the engine 10. At this time, the power transmitted to the load is
It will be supplied by both the flywheel 16 and the engine 10. In particular, at maximum acceleration, the clutch 14 is fully engaged, and at the same time the output shaft/input shaft speed ratio of the continuously variable transmission 20 is increased. The kinetic energy stored in the flywheel is transferred to the load via the continuously variable transmission 20 or to the clutch 14.
It is transmitted to the engine via the engine and speeds up the increase in engine speed, or it is transmitted to both of these to reduce the speed.
The flywheel power distribution at maximum acceleration can be made most efficient by controlling the clutch 14 and continuously variable transmission 20. In any case, the engine speed increases and the flywheel speed decreases until the flywheel and engine speeds are equal. The maximum acceleration after that was engine 10.
It is carried out only by.
以上の説明から、車両の加速に使用される動力
(一般的には慣性負荷重というべきもの)は、フ
ライホイール16に蓄積されたエネルギーと機関
10による発生動力の組合せであることがわか
る。 From the above explanation, it can be seen that the power used to accelerate the vehicle (generally referred to as inertial load) is a combination of the energy stored in the flywheel 16 and the power generated by the engine 10.
自動車のような慣性負荷を機関10を使つて減
速しようとする場合、燃料供給弁40を閉じ、ク
ラツチ14を接続して機関と駆動輪28と完全に
連結するようにしてもよい。また、機関の絞弁3
8を閉じてポンピングトルクを大きくし、無段変
速機がシフトダウンされ或いはその他の調整が行
なわれれば所望のエンジンブレーキが得られる。 When the engine 10 is used to decelerate an inertial load, such as an automobile, the fuel supply valve 40 may be closed and the clutch 14 may be engaged to fully connect the engine to the drive wheels 28. In addition, the engine throttle valve 3
8 to increase the pumping torque, and the continuously variable transmission is downshifted or other adjustments are made to obtain the desired engine braking.
自動車でいえば高速道路走行時のように、原動
機又は機関10が連続して動力を発生し、ほぼ一
定速度で車両又は荷重が駆動される場合、クラツ
チC3を接続し、クラツチC1,C2を遮断して
モード制御装置は“直結駆動”にされる。この
時、機関駆動軸12はプロペラシヤフト26と直
結され、無段変速機20は、単に、アイドリング
を行つているだけでその索引駆動要素の間でトル
クの伝達を行なわない。円錘部材100,102
の表面が環部材106,108の索引面と接触し
ても、トルクの伝達がなければこれらの部材間に
負荷はかからない。無負荷の時、これらの部材の
表面が接触しないようにしてもよい。 In the case of a car, when the prime mover or engine 10 continuously generates power and the vehicle or load is driven at a nearly constant speed, as when driving on a highway, clutch C3 is connected and clutches C1 and C2 are disconnected. Then, the mode control device is set to "direct drive". At this time, the engine drive shaft 12 is directly connected to the propeller shaft 26, and the continuously variable transmission 20 is merely idling and does not transmit torque between its index drive elements. Conical members 100, 102
Even if the surfaces of the ring members 106 and 108 come into contact with the index surfaces of the ring members 106 and 108, no load is applied between these members unless torque is transmitted. When no load is applied, the surfaces of these members may not be in contact with each other.
本発明装置は、“直結駆動”モード時通常の自
動車動力伝達装置と同様に作動し、フライホイー
ル16及びフライホイール16と共に回転する部
材は、通常のクランクシヤフトのフライホイール
と同様に作用する。モード制御装置24使うと直
結駆動へのシフト操作が容易となるばかりでな
く、他の適宜設計された無段変速機を単独で使う
場合より装置全体の効率が良くなる。例えば、高
速連続走行で“直結駆動”にすると通常の自動車
の動力伝達装置の燃費効率が大変良くなることが
知られている。本発明における“直結駆動”モー
ドでも、変速機20の効率に損失がないため装置
全体の効率損失がなく、従来のものと同様な効率
の良さが得られる。また、変速機20が速度比
1:1を有している場合、プロペラシヤフト26
と、出力軸22あるいは直結軸30との連結の交
替を、クラツチC3の接続により行なつてもエネ
ルギー損失がなく同期して行なうことができる。
しかし、無段変速機20の特徴は、出力軸/入力
軸速度比の一番大きいレンジで、その作動効率を
最大にできるところにある。従つて、モード制御
装置、特にクラツチC3は、無段変速機の出力
軸/入力軸速度比を0から1:1まで可能とし、
フライホイールのエネルギー蓄積容量が燃費改善
にとつて重要な断続走行あるいは市街地走行での
変速機20の効率を良くすることができる。従つ
て、プロペラシヤフト26を出力軸22と直結駆
動軸30との間で切換えシフトする場合に、クラ
ツチC3にすべりが生じていると同期せずエネル
ギー損失が生じ、無段変速機20によつて得られ
る効率の良さを少々減じることになる。つまり、
モード制御装置24は、装置全体の設計に際し自
由度を大いに増すものであるということがわか
る。第1図から第3図に示す本発明のハイブリツ
ド装置を断続走行あるいは市街地走行において更
に完全に理解してもらうために、時間(秒)に対
する8個の変数の変化を示す第4図の曲線を参照
して説明する。第4図に示される曲線は、第1図
から第3図に示されるハイブリツド装置を装備し
コンピユータでシミユレートされた乗用自動車を
用いて画いたものである。この自動車の仕様は次
の通りである。 The device of the present invention operates in the "direct drive" mode in a manner similar to a conventional automobile power transmission system, and the flywheel 16 and the members rotating therewith function similarly to the flywheel of a conventional crankshaft. The use of the mode control device 24 not only facilitates the shift operation to direct drive, but also improves the overall efficiency of the system compared to using any other appropriately designed continuously variable transmission alone. For example, it is known that when driving continuously at high speeds, the fuel efficiency of the power transmission system of an ordinary automobile can be greatly improved by using "direct drive". Even in the "direct drive" mode of the present invention, there is no loss in efficiency of the transmission 20, so there is no loss in efficiency of the entire device, and the same efficiency as in the conventional system can be obtained. Further, when the transmission 20 has a speed ratio of 1:1, the propeller shaft 26
Even if the connection between the output shaft 22 or the direct coupling shaft 30 is changed by connecting the clutch C3, the connection can be performed synchronously without energy loss.
However, the feature of the continuously variable transmission 20 is that its operating efficiency can be maximized in the largest range of the output shaft/input shaft speed ratio. Therefore, the mode control device, in particular the clutch C3, allows the output shaft/input shaft speed ratio of the continuously variable transmission to range from 0 to 1:1;
The efficiency of the transmission 20 can be improved in intermittent driving or city driving, where the energy storage capacity of the flywheel is important for improving fuel efficiency. Therefore, when switching and shifting the propeller shaft 26 between the output shaft 22 and the direct drive shaft 30, if the clutch C3 slips, the synchronization will not occur and energy loss will occur. This will slightly reduce the efficiency obtained. In other words,
It can be seen that the mode control device 24 greatly increases the degree of freedom in the design of the overall device. In order to provide a more complete understanding of the hybrid device of the invention shown in FIGS. 1 to 3 in intermittent or city driving, the curves in FIG. Refer to and explain. The curve shown in FIG. 4 was drawn using a computer-simulated passenger car equipped with the hybrid device shown in FIGS. 1-3. The specifications of this car are as follows.
車輛重量 1310Kg(非積載時)
1446Kg(積載時)
機関 排気量2100c.c.、燃料噴射式4気筒直列、
5250rpmで100馬力、圧縮比8.5:1
車軸比 3.73:1
最大無段変速機効率 91%
フライホイール並びに付属
回転部材の慣性モーメント 0.704Kg―m2
排気系 三元方式のラムダリンダ触媒を用いた
閉ループ制御
第4図の曲線Aは、市街地走行での標準的なパ
ターンの一部を示し、曲線Bは、空気低抗、ころ
がり低抗に抗して曲線Aの時間的に対応する速度
を得るまで車両を加速するに必要なエネルギーを
単位ジユールで示す。曲線Bで負になるところが
減速時回収できるエネルギーを示している。曲線
Cは、機関から供給されるエネルギーを単位馬力
で示したものである。曲線Dは、フライホイール
及びそれと共に回転する部材から供給されるエネ
ルギーを単位ジユールで示す。前述したように一
端停止した車両を再加速する場合、機関から供給
されるべきエネルギーを補うため、フライホイー
ル及びその回転付属部品からのエネルギーがまず
供給される。曲線Eは、機関の停止(オフ)又は
作動(オン)を示すもので、曲線Fは、作動の時
の機関速度を示すものである。フライホイールの
速度は、曲線Gで示され、無段変速機の出力軸/
入力軸速度比は曲線Hで示される。 Vehicle weight 1310Kg (unloaded) 1446Kg (loaded) Engine displacement 2100c.c., fuel-injected 4-cylinder in-line,
100 horsepower at 5250 rpm, compression ratio 8.5:1 Axle ratio 3.73:1 Maximum continuously variable transmission efficiency 91% Moment of inertia of flywheel and attached rotating parts 0.704 Kg-m 2 Exhaust system Closed-loop control using three-way lambda cylinder catalyst Curve A in Figure 4 shows part of a standard pattern for city driving, and curve B shows how the vehicle resists air resistance and rolling resistance until it reaches a speed corresponding to curve A in time. The energy required to accelerate is expressed in units of Joule. The negative part of curve B shows the energy that can be recovered during deceleration. Curve C shows the energy supplied by the engine in units of horsepower. Curve D shows the energy in units of Joule supplied by the flywheel and the parts rotating therewith. When reaccelerating a stopped vehicle as described above, energy is first supplied from the flywheel and its rotating accessories to supplement the energy that should be supplied from the engine. Curve E shows when the engine is stopped (off) or running (on), and curve F shows the engine speed when running. The speed of the flywheel is shown by curve G, and the speed of the flywheel is
The input shaft speed ratio is shown by curve H.
以上の曲線は前述した車両のコンピユータシミ
ユレーシヨンによつて作られたものである。第4
図には示していないが、同じくコンピユータシミ
ユレーシヨンの結果、燃費は19mpgから3mpgへ
と向上し、排気放出物のうち特にNOは0.06、CO
は0.33、HCは0.09へと低減した。もちろん、実
際の場合には理論的なコンピユータシミユレーシ
ヨンでは考慮されない過渡的な要素が入るので、
値は少し下がると考えられるが、理論的に得られ
うる値が大きいので、たとえば実際の結果が理論
値よりかなり下回ることになつても燃費の大巾な
改善をもたらすものと考えられる。 The above curves were created by computer simulation of the vehicle mentioned above. Fourth
Although not shown in the figure, the same computer simulation results showed that the fuel economy improved from 19mpg to 3mpg, and among the exhaust emissions, NO was 0.06, CO2
decreased to 0.33 and HC to 0.09. Of course, in real cases there are transient elements that are not considered in theoretical computer simulations, so
It is thought that the value will decrease slightly, but since the value that can be theoretically obtained is large, it is thought that even if the actual result is considerably lower than the theoretical value, it will bring about a significant improvement in fuel efficiency.
本発明装置におけるクラツチ14の位置及びそ
の作動上の特徴について以下に説明する。まず機
関10が主に負荷を駆動する動力を発生している
時(あるいは負荷の持つモーメントを吸収する
時)クラツチ14は常にフライホイール16、機
関クランクシヤフト34及び無段変速機20の入
力軸18を直接的に連結するよう完全に接続して
いる。このような連結が存在する時、フライホイ
ール16は、クランクシヤフト34の回転速度と
同一速度で回転し、すべての点で通常のクランク
シヤフトフライホイールと同様に作動する。 The position of the clutch 14 in the device of the invention and its operational characteristics will now be explained. First, when the engine 10 is mainly generating power to drive a load (or absorbing the moment of the load), the clutch 14 is always connected to the flywheel 16, the engine crankshaft 34, and the input shaft 18 of the continuously variable transmission 20. are fully connected to connect directly. When such a connection exists, flywheel 16 rotates at the same speed as the rotational speed of crankshaft 34 and operates like a conventional crankshaft flywheel in all respects.
次に、部分的な連結状態(半クラツチ)で一部
トルクの伝達が行なわれるようクラツチ14を調
節すれば、燃料供給装置36からの燃料を完全に
遮断したり、減少してフライホイールの回転速度
よりはかなり低いが、潤滑装置や付属装置等の駆
動には充分な程度の速度で機関又は原動機を回転
させることができる。当業者にとつて機関又は原
動機の“アイドリング速度”という言葉は色々な
意味に使われている。特許請求の範囲を含めて、
この明細書では“アイドリング速度”という言葉
を、無負荷な機関又は原動機10が燃料のみで回
転を維持する最低速度という意味に使うことにす
る。“クランキング速度”という言葉は、機関の
ポンピング損失、摩擦損失が最少でかつ付属装
置、例えば冷却水ポンプ、潤滑油ポンプ、充電装
置、パワーステアリング、パワーブレーキ、エア
コンなどが作動させられる速度という意味に使
う。機関10を回転させる場合の損失、つまりポ
ンピング損失とか摩擦損失は、アイドリング速度
で小さくなるが、より低いクランキング速度で更
に低下する。クランキング速度は、クラツチ14
を介して伝えられるトルクに関係するので、機関
がクランク運動する正確な速度は、クラツチ板6
4を押圧するパツド68の圧力を調節することに
より調整できる。通常の自動車用内燃機関をクラ
ンク運動させるため、クラツチを調節する時絞弁
38を開くとか、1978年3月3日付SEA技術論
文780146の「弁選択装置(Valve Selector
Hardware)」に記載された機関の弁(図示せず)
を閉じれば、機関10のクランキングにおける損
失を更に少なくできる。 Next, by adjusting the clutch 14 so that some torque is transmitted in a partially engaged state (half-clutch), the fuel from the fuel supply system 36 can be completely cut off or reduced to cause the flywheel to rotate. The engine or prime mover can be rotated at a speed that is considerably lower than the engine speed, but is sufficient to drive the lubricating device, accessory devices, etc. To those skilled in the art, the term "idling speed" of an engine or prime mover is used in a variety of ways. including the claims,
In this specification, the term "idling speed" will be used to mean the lowest speed at which the unloaded engine or prime mover 10 can maintain rotation on fuel alone. The term "cranking speed" means the speed at which the pumping and frictional losses of the engine are minimized and at which ancillary equipment, such as cooling water pump, lubricating oil pump, charging equipment, power steering, power brakes, air conditioner, etc., can be operated. used for Losses in rotating the engine 10, such as pumping losses and friction losses, decrease at idling speed, but further decrease at lower cranking speeds. The cranking speed is clutch 14
The exact speed at which the engine cranks depends on the torque transmitted through the clutch plate 6.
This can be adjusted by adjusting the pressure of the pad 68 that presses the pad 4. In order to crank a normal automobile internal combustion engine, when adjusting the clutch, the throttle valve 38 is opened.
Engine valve (not shown) listed in “Hardware”
By closing, the loss during cranking of the engine 10 can be further reduced.
機関が前述したようにフライホイールに蓄積さ
れた運動エネルギーによつてクランク駆動される
時、燃料供給弁40を完全に閉じてもよいが、一
部閉じて燃料だけ機関の回転を保つのには充分で
ない燃料供給量に調節してもよい。弁40を完全
に閉じた場合に最大のエネルギー節約あるいは燃
料節約が得られるが、機関のアイドリング速度を
保つには不足で、機関温度を保つには充分な燃料
を供給することによつて低燃費で装置全体を作動
させるようにすることもできる。 When the engine is crank-driven by the kinetic energy stored in the flywheel as described above, the fuel supply valve 40 may be completely closed, but it is not possible to partially close it and keep the engine running only with fuel. The amount of fuel supplied may be adjusted to be insufficient. The greatest energy or fuel savings are obtained when valve 40 is completely closed, but not enough to maintain engine idling speed, but sufficient fuel to maintain engine temperature to reduce fuel consumption. It is also possible to operate the entire device with
最後に、機関を再始動するに充分な運動エネル
ギーがフライホイールに蓄積されている場合、ク
ラツチ14を完全に遮断し、機関を完全に停止さ
せてもよい。その場合、機関10が停止している
間フライホイール16により色々な付属装置が駆
動されるようフライホイール16に連結される独
立した付属装置駆動機構(図示せず)が必要とな
る。 Finally, if sufficient kinetic energy is stored in the flywheel to restart the engine, clutch 14 may be completely disengaged, bringing the engine to a complete stop. In that case, an independent accessory drive mechanism (not shown) would be required coupled to the flywheel 16 so that the various accessories can be driven by the flywheel 16 while the engine 10 is stopped.
第5図は他の実施例であつて、フライホイール
16′が軸18′に対し所定の速度比で回転するよ
う傘歯車132を用い、かつフライホイール16
より大きな運動エネルギー蓄積容量を持たせた点
以外は、第1図の実施例と同じである。歯車13
2のギヤ比は、軸12′よりフライホイールが高
速で回転するよう選ばれる。フライホイール1
6′の効率を上げるため、この型式のフライホイ
ールに生じる摩擦損失をなくす真空ハウジング1
34が第5図に略図的であるが設けてある。第5
図に示す機関又は原動機10′はすべての点で第
1図の機関10と同じであるが、ただ動力及びト
ルクが変動すると機関10′への噴射供給される
燃料量が変動し、制御されたあるいは一定の速度
で回転する原動機を意図している。モード制御装
置24′は、第1図のものを減速比を考慮して変
形したものである。従つて、第5図の装置はバス
とかトラツクのように大型の車両で、例えば高い
負荷加速割合が要求される乗用車とは異つて、車
両重量に対する出力の割合が低いものに使われる
動力装置を示している。 FIG. 5 shows another embodiment in which a bevel gear 132 is used so that the flywheel 16' rotates at a predetermined speed ratio with respect to the shaft 18', and the flywheel 16'
The embodiment is the same as the embodiment shown in FIG. 1 except that it has a larger kinetic energy storage capacity. Gear 13
A gear ratio of 2 is chosen so that the flywheel rotates faster than the shaft 12'. flywheel 1
In order to increase the efficiency of the 6′, a vacuum housing 1 is used to eliminate the friction losses that occur in this type of flywheel.
34 is shown schematically in FIG. Fifth
The engine or prime mover 10' shown is in all respects the same as the engine 10 of FIG. 1, except that as the power and torque vary, the amount of fuel injected into the engine 10' varies and is controlled Alternatively, it is intended to be a prime mover that rotates at a constant speed. The mode control device 24' is a modification of the one shown in FIG. 1 in consideration of the reduction ratio. Therefore, the device shown in Fig. 5 is suitable for use with power plants used in large vehicles such as buses and trucks, which have a low ratio of output to vehicle weight, unlike passenger cars, which require a high load acceleration ratio. It shows.
第5図の装置の作動の特徴は、機関10′の制
御された速度より常にフライホイールの速度が上
回つているという点にある。前の実施例と同様
に、クラツチ14′が第5図の実施例にも設けら
れており、機関出力を負荷に全部伝達できるよう
になつている。従つて、始動的、フライホイール
16′の回転速度が機関動力軸12の制御された
速度と同一になるまで、機関10′からフライホ
イールに運動エネルギーが供給される。負荷の加
速はモード制御装置24′を調節した後、無段変
速機20′の調節によつて行なわれる。 A feature of the operation of the apparatus of FIG. 5 is that the speed of the flywheel is always greater than the controlled speed of engine 10'. As in the previous embodiment, a clutch 14' is provided in the embodiment of FIG. 5 to permit full transmission of engine power to the load. Thus, at startup, kinetic energy is supplied to the flywheel from the engine 10' until the rotational speed of the flywheel 16' is the same as the controlled speed of the engine power shaft 12. Acceleration of the load is effected by regulating the continuously variable transmission 20' after regulating the mode control device 24'.
負荷の減速時、慣性モーメントによる運動エネ
ルギーが前の実施例のようにフライホイール1
6′に回収され、機関の作動速度に比べかなり高
い速度でフライホイールを回転させる。これは、
無段変速機20′をシフトダウンすることにより
行なわれる。次に加速をする場合、フライホイー
ル16′が、例えば機関駆動軸12′の作動速度の
2〜3倍程度のほぼ最高速度近くで回転している
とすると、フライホイールに蓄積された運動エネ
ルギーは負荷又は機関あるいはその両方に第1図
の装置で説明したと同様にして伝達される。しか
し、機関とフライホイールでは速度に差があるた
め、原動機の発生動力はフライホイール16′に
伝えられず、かつ吸収されない。勿論、原動機の
出力は、フライホイールの回転速度を低下させる
摩擦等の損失に打勝つのに充分なエネルギーを供
給することにより最低回転速度を保つ。他の点で
は、第5図の実施例も第1図の実施例と同様に作
動する。 When the load decelerates, the kinetic energy due to the moment of inertia is transferred to the flywheel 1 as in the previous embodiment.
6' and rotates the flywheel at a speed considerably higher than the operating speed of the engine. this is,
This is done by downshifting the continuously variable transmission 20'. Next, when accelerating, if the flywheel 16' is rotating at approximately the maximum speed, which is about 2 to 3 times the operating speed of the engine drive shaft 12', the kinetic energy accumulated in the flywheel will be It is transmitted to the load and/or engine in a manner similar to that described for the apparatus of FIG. However, since there is a speed difference between the engine and the flywheel, the power generated by the prime mover is not transmitted to and absorbed by the flywheel 16'. Of course, the power output of the prime mover maintains the minimum rotational speed by providing sufficient energy to overcome losses such as friction that reduce the rotational speed of the flywheel. In other respects, the embodiment of FIG. 5 operates similarly to the embodiment of FIG.
第6図は、プロペラシヤフトにほぼ並行な機関
軸あるいは原動機軸を有する動力伝達装置に、本
発明によりハイブリツド装置を組込んだ例を示
す。このような動力伝達装置は、例えば前輪駆動
の自動車に特に適している。第6図では、機関2
10は前述した実施例と同様動力軸212を有
し、この動力軸212は、通常のクランクシヤフ
トフライホイールがなく、機関クランクシヤフト
の直接の延長部である。第1図、第2図のよう
に、動力軸212には、フライホイール216に
取付けられているクラツチ要素と断続可能な軽量
のクラツチ板264が設けられている。この実施
例においては、フライホイール216はそれぞれ
フレーム221内と動力軸212の延長部223
上とにある軸受217,219で回転自在に支承
されている。この例でもフライホイール216
は、無段変速機220の入力軸218と常に連結
されている。しかし、この例においては、その連
結は、フライホイールに設けられたドライブギヤ
225、アイドラギヤ227及び無段変速機の入
力軸218にキー結合されたドリブンギヤ229
を有する歯車列を介して行なわれている。変速機
220の出力軸222は、差動装置233と歯車
231によつて連結されており、この差動装置2
33から一対のプロペラシヤフト226が駆動輪
228に向つて延びている。 FIG. 6 shows an example in which a hybrid device according to the present invention is incorporated into a power transmission device having an engine shaft or a prime mover shaft substantially parallel to the propeller shaft. Such a power transmission device is particularly suitable, for example, for front-wheel drive motor vehicles. In Figure 6, engine 2
10 has a power shaft 212, similar to the previous embodiment, which is a direct extension of the engine crankshaft, without the usual crankshaft flywheel. As shown in FIGS. 1 and 2, the power shaft 212 is provided with a lightweight clutch plate 264 that can be engaged with a clutch element attached to the flywheel 216. In this embodiment, the flywheel 216 is located within the frame 221 and at an extension 223 of the power shaft 212, respectively.
It is rotatably supported by bearings 217 and 219 at the top. In this example, the flywheel 216
is always connected to the input shaft 218 of the continuously variable transmission 220. However, in this example, the connection includes a drive gear 225 provided on the flywheel, an idler gear 227, and a driven gear 229 keyed to the input shaft 218 of the continuously variable transmission.
This is done through a gear train with The output shaft 222 of the transmission 220 is connected to a differential device 233 by a gear 231.
A pair of propeller shafts 226 extend from 33 toward drive wheels 228 .
アイドラギヤ227は、軸235によつて発電
機、燃料ポンプ、潤滑油ポンプ、エアコン、パワ
ーステアリング及びパワーブレーキのような付属
装置と直接連結されており、これらの付属装置は
通常は機関210によつて駆動される。第6図で
はボツクス237でこれらの付属装置を示し、詳
細は説明しない。第6図に示される動力伝達装置
の重要な特徴は、フライホイール216と無段変
速機入力軸218との間の歯車列に付属装置駆動
装置を挿入したことであり、これによつてクラツ
チ板264が完全にフライホイールと遮断され、
機関210への燃料供給が停止されている時に、
フライホイール216で付属装置を駆動できる。
第6図に示される実施例の作動特性のその他の点
については、前述した実施例と同一である。 Idler gear 227 is directly connected by shaft 235 to ancillary equipment such as a generator, fuel pump, lubricating oil pump, air conditioner, power steering, and power brakes, which are normally operated by engine 210. Driven. These accessories are indicated in box 237 in FIG. 6 and will not be described in detail. An important feature of the power transmission shown in FIG. 6 is the insertion of an accessory drive in the gear train between the flywheel 216 and the continuously variable transmission input shaft 218, which allows the clutch plates to 264 is completely isolated from the flywheel,
When the fuel supply to the engine 210 is stopped,
The flywheel 216 can drive attached devices.
The other aspects of the operating characteristics of the embodiment shown in FIG. 6 are the same as those of the previously described embodiment.
従つて、本発明により、前述した目的が完全に
達成される高効率のハイブリツド動力装置と方法
が得られることが理解されよう。又、前述の記載
に基づいて、当業者にとつて明白な本装置の幾つ
かの要素の変形が成される。従つて、叙上の説明
は好ましい実施例を例示したものであつて、限定
的なものでなく、本発明の技術思想及びその範囲
は特許請求の範囲を参照して定められる。 It will therefore be appreciated that the present invention provides a highly efficient hybrid power system and method in which the foregoing objectives are fully achieved. Also, based on the foregoing description, variations in some of the elements of the device may be made that are obvious to those skilled in the art. Accordingly, the above description is intended to be illustrative of preferred embodiments and not limiting, and the technical spirit and scope of the invention should be determined with reference to the claims.
第1図は、ブロツクダイアグラムの形で表わさ
れる検出及び制御要素との関係で本発明によるハ
イブリツド動力装置の各機械要素を示した概略
図。第2a図、第2b図は、本発明に取付けられ
る動力伝達装置の好ましい実施例の部分縦断面
図、第3図は、第2a―b図に示される変速機の
歯車の相互作用を示す略図的な断面図、第4図
は、共通の横軸に対して縦軸に色々な変数の数値
をプロツトした一連のグラフ、第5図は、本発明
の変形された実施例の構成を示す概略説明図、第
6図は、本発明による他の実施を示す同様な概略
説明図である。
10,10′,210……原動機、12,1
2′,212……動力軸、14,14′……摩擦ク
ラツチ、16,16′,216……フライホイー
ル、18,218……入力軸、20,20′,2
20……変速機、22……出力軸、24,24′
……モード制御装置、26,226……プロペラ
シヤフト、28,228……駆動輪、30……直
結駆動軸、32……動力伝達装置、34……クラ
ンクシヤフト、36……燃料供給装置、38……
絞弁、40……弁、42……イグニツシヨンスイ
ツチ、44……コンピユータ、46……動力スイ
ツチ(主スイツチ)、48……進行方向指示器、
50……アクセルペダル、52……ブレーキペダ
ル、54……ケース、56……拡張部、58……
ベル型ケース部、60……ボルト、62……クラ
ツチ板ハブ、64,264……クラツチ板、66
……リング、68……パツド、69……圧縮バ
ネ、70……ロツド、72……ピストン、74…
…円筒室、76……通路、78……ローラベアリ
ング、80,81……仕切壁部材、82……クラ
ンキング体、84,86……軸受、87……主軸
線(第1軸線)、90……章動体、92,94…
…軸受、96……第2軸線、98……支持軸、1
00,102……円錘部材、104……傾斜面付
ボール装置、106,108……環部材、109
……ネジ、110……傘歯車、112……アイド
ラギヤ、114……傘歯車、116……サンギ
ヤ、118……プラネツトギヤ、120……軸、
122……キヤリアリング、124……キヤリア
リング、126……リングギヤ、128……スパ
イダー装置、130……板、132……歯車、1
34……真空ハウジング、221……フレーム、
223……延長部、217……軸受、219……
軸受、225……ドライブギヤ、227……アイ
ドラギヤ、229……ドリブンギヤ、233……
差動装置、231……歯車、235……軸、23
7……ボツクス。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the mechanical elements of a hybrid power plant according to the invention in relation to sensing and control elements represented in the form of a block diagram. 2a and 2b are partial longitudinal sectional views of a preferred embodiment of the power transmission device installed in the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram showing the interaction of the gears of the transmission shown in FIGS. 2a-b. FIG. 4 is a series of graphs plotting the numerical values of various variables on the vertical axis against a common horizontal axis; FIG. 5 is a schematic diagram showing the construction of a modified embodiment of the invention. The illustration, FIG. 6, is a similar schematic illustration showing another implementation according to the invention. 10,10',210... prime mover, 12,1
2', 212... Power shaft, 14, 14'... Friction clutch, 16, 16', 216... Flywheel, 18, 218... Input shaft, 20, 20', 2
20...Transmission, 22...Output shaft, 24, 24'
...Mode control device, 26,226...Propeller shaft, 28,228...Drive wheel, 30...Direct drive shaft, 32...Power transmission device, 34...Crankshaft, 36...Fuel supply device, 38 ……
Throttle valve, 40... Valve, 42... Ignition switch, 44... Computer, 46... Power switch (main switch), 48... Direction indicator,
50... Accelerator pedal, 52... Brake pedal, 54... Case, 56... Extension part, 58...
Bell-shaped case portion, 60... Bolt, 62... Clutch plate hub, 64, 264... Clutch plate, 66
... Ring, 68 ... Pad, 69 ... Compression spring, 70 ... Rod, 72 ... Piston, 74 ...
... Cylindrical chamber, 76 ... Passage, 78 ... Roller bearing, 80, 81 ... Partition wall member, 82 ... Cranking body, 84, 86 ... Bearing, 87 ... Main axis (first axis), 90 ...nutation body, 92,94...
... Bearing, 96 ... Second axis, 98 ... Support shaft, 1
00, 102... Conical member, 104... Ball device with inclined surface, 106, 108... Ring member, 109
... Screw, 110 ... Bevel gear, 112 ... Idler gear, 114 ... Bevel gear, 116 ... Sun gear, 118 ... Planet gear, 120 ... Shaft,
122...Carrier ring, 124...Carrier ring, 126...Ring gear, 128...Spider device, 130...Plate, 132...Gear, 1
34... Vacuum housing, 221... Frame,
223...extension part, 217...bearing, 219...
Bearing, 225... Drive gear, 227... Idler gear, 229... Driven gear, 233...
Differential device, 231...Gear, 235...Shaft, 23
7...Box.
Claims (1)
ネルギーを蓄積するハイブリツド動力装置におい
て、動力軸12,12′,212を有し動力発生
のためクランクシヤフト・フライホイールのよう
な慣性質量を要する原動機10,10′,210
と、前記原動機の動力発生のために要する少なく
とも前記慣性質量を与えるフライホイール16,
16′,216と、前記フライホイールからの動
力を前記慣性負荷へ伝達し、かつ前記慣性負荷か
らの負荷慣性を前記フライホイールへ伝達する変
速機20,20′,220と、完全な連結状態の
とき前記動力軸と前記フライホイールを接続し、
完全な連結状態ではないとき前記動力軸から独立
して前記フライホイールを回転させる連結手段1
4,14′,264と、前記原動機が燃料消費状
態の間は常時前記連結手段を連結し、負荷減速の
間および前記フライホイールに蓄積された運動エ
ネルギーが前記原動機の動力発生を再開するのに
要する値を超えたとき前記連結手段を少なくとも
部分的に遮断して前記原動機の燃料消費を停止す
る制御手段44とを備えたことを特徴とするハイ
ブリツド動力装置。 2 動力発生のため燃料供給装置36、原動機1
0,10′,210、運動エネルギー蓄積装置1
6,16′,216を有して慣性負荷を駆動する
ハイブリツド動力装置の作動方法において、前記
負荷の減速時に負荷の慣性の運動エネルギーを蓄
積し、負荷の減速および停止の間は前記原動機の
燃料供給を停止させ、前記原動機の燃料供給が停
止されたとき該蓄積された運動エネルギーを前記
負荷の駆動動力として伝達し、該蓄積された運動
エネルギーが前記原動機の燃料供給開始が要求さ
れるレベルまで消滅したときが前記原動機への燃
料供給を再開することを特徴とするハイブリツド
動力装置の作動方法。[Scope of Claims] 1. A hybrid power device that drives an inertial load and stores kinetic energy during load deceleration, which has power shafts 12, 12', and 212, and has a drive shaft such as a crankshaft or flywheel for power generation. Prime movers 10, 10', 210 that require an inertial mass of
and a flywheel 16 that provides at least the inertial mass required for power generation of the prime mover.
16', 216, and a transmission 20, 20', 220, which transmits power from the flywheel to the inertial load and transmits load inertia from the inertial load to the flywheel, in a fully coupled state. When connecting the power shaft and the flywheel,
Connecting means 1 for rotating the flywheel independently from the power shaft when the flywheel is not in a completely connected state.
4, 14', 264, and the connecting means is always connected while the prime mover is in a fuel consumption state, so that during load deceleration and the kinetic energy stored in the flywheel resumes power production of the prime mover. and control means 44 for at least partially cutting off the coupling means to stop fuel consumption of the prime mover when a required value is exceeded. 2 Fuel supply device 36 and prime mover 1 for power generation
0,10',210, kinetic energy storage device 1
6, 16', 216 to drive an inertial load, the kinetic energy of the inertia of the load is stored when the load is decelerated, and the fuel of the prime mover is stored during the deceleration and stop of the load. the fuel supply to the prime mover is stopped, and when the fuel supply to the prime mover is stopped, the accumulated kinetic energy is transmitted as driving power to the load, and the accumulated kinetic energy reaches a level at which starting fuel supply to the prime mover is required; 1. A method for operating a hybrid power plant, characterized in that the fuel supply to the prime mover is restarted when the prime mover is extinguished.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US93890478A | 1978-09-01 | 1978-09-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5549529A JPS5549529A (en) | 1980-04-10 |
| JPS6243052B2 true JPS6243052B2 (en) | 1987-09-11 |
Family
ID=25472174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11233679A Granted JPS5549529A (en) | 1978-09-01 | 1979-08-31 | Hybrid motive power device and operating method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5549529A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008101070A2 (en) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Fallbrook Technologies Inc. | Infinitely variable transmissions, continuously variable transmissions, methods, assemblies, subassemblies, and components therefor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5414258B2 (en) * | 1972-10-31 | 1979-06-06 |
-
1979
- 1979-08-31 JP JP11233679A patent/JPS5549529A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5549529A (en) | 1980-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4393964A (en) | Hybrid power system and method for operating same | |
| CA1115218A (en) | Hybrid power system and method for operating same | |
| US4282947A (en) | Hybrid vehicular power system and method | |
| US7238139B2 (en) | Electric and hybrid electric powertrain for motor vehicles | |
| US5713425A (en) | Parallel hybrid powertrain for an automotive vehicle | |
| US3870116A (en) | Low pollution and fuel consumption flywheel drive system for motor vehicles | |
| US4411171A (en) | Vehicle drive | |
| US4495836A (en) | Automotive vehicle power drive system | |
| EP0953467B1 (en) | Power transmission apparatus for an automobile | |
| US6394208B1 (en) | Starter/alternator control strategy to enhance driveability of a low storage requirement hybrid electric vehicle | |
| US4131171A (en) | Low energy consumption vehicle propelled by thermal engine | |
| US7367415B2 (en) | Hybrid electric vehicle engine start technique | |
| US4407398A (en) | Drive unit | |
| US10315659B2 (en) | Clutchless shifting of a manual transmission | |
| US4123910A (en) | Air drive assist | |
| US7024858B2 (en) | Multi-crankshaft, variable-displacement engine | |
| US20010022245A1 (en) | Motor vehicle | |
| KR20030044785A (en) | Automotive internal combustion engine control system | |
| US7470209B2 (en) | Hybrid powertrain having an electrically variable transmission and engine valve control | |
| CN101746261A (en) | Flywheel driveline and control arrangement | |
| US12194856B2 (en) | Hybrid power train structure in off-road vehicle | |
| US4566279A (en) | Vehicle propulsion plant | |
| EP0063566A1 (en) | Method of vehicle propulsion | |
| JPH04504888A (en) | Apparatus and method for controlling energy conversion device | |
| WO2006079912A1 (en) | Hybrid electric vehicle sequence for engine start |