JP3710201B2

JP3710201B2 - 異なる組合せの複合動力分配装置

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Publication number: JP3710201B2
Application number: JP12849396A
Authority: JP
Inventors: ハーヤンタイ−
Original assignee: タイ−ハーヤン
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2016-05-23
Also published as: JPH09312906A

Description

【０００１】
本発明は異なる組合せの複合動力分配装置に関するものである
近年、エネルギー、騒音及び汚染問題が非常に深刻になってきた。これらの問題の良策は電力駆動車輌の使用にあるが、電力駆動車輌の開発は現在までバッテリ容量に制限を受けて大きな進展が見られなかった。バッテリ容量を上げて運動範囲を増やすことは、バッテリの自重を増加して、その車体の運搬に要する消費電力をも高める結果になり、経済的要求にそぐわない。従って、バッテリの技術問題に大きな進展がない限り、複合駆動構造を用いることがより実用的な駆動方法になる。この複合駆動構造は以下のものを含んでいる。
【０００２】
（Ａ）系列複合動力構造：この構造は最も典型的な電力駆動車輌構造である。この構造においてはエンジンで発電機を駆動して電気を発生させてバッテリを充電し、その後バッテリが駆動モータに電気を供給して車輌を駆動する。このエネルギーは何度か変換されるので、この構造の全体効率は低い。この構造の実施例はゼネラルモータのＢＭＨＸ３車輌である。
【０００３】
（Ｂ）共同軸の同期動力構造：この構造はエンジン出力軸と駆動モータの回転軸とを直列に結合することにより、駆動制御機能と速度制御機能とを発生させる。この構造の実施例は西ドイツのフォルクスワーゲンのチコセダンである。
【０００４】
（Ｂ）に述べた従来のエンジンとモータの場合、エンジンとモータのいずれか１つみが出力電動に選ばれ、その出力の複合はできない。
【０００５】
逆に、本発明の分配式差動連結複合動力装置はエンジン（又は他の回転動力源）の出力軸で前部負荷を駆動するのみならず、電磁カップリング装置と結合して後部負荷をも駆動する。電磁カップリング装置は交流又は直流のブラシ付き又はブラシレスの電気機械で構成され、両端軸構造になっている。それは回転磁界発生構造とロータを含み、ロータ軸（又は磁界回転軸）は出力軸として使用され、電磁カップリング装置を形成し、他端は電動ギヤ装置を通してエンジン出力軸と連結されている。この構造はエンジンの動力と速度出力を電磁カップリング装置自体が発生した出力に付加し、両者間の速度関係に影響されずに後部負荷を駆動することができる。一般的に、これは他の複合動力装置に比べて小型にでき、コストを節約でき、小さいスペースに設置できる。
【０００６】
本発明の差動連結の複合動力分配装置は、回転動力源を必要とする車輌、船舶、飛行機、又はその他の機械、工業又は加工処理装置等に使用可能である。この動力装置は内燃エンジン（又は他の回転動力源）の回転出力軸を備え、直接又は電動ギヤ、ベルト、チェーン又は連結器の伝動装置を通して前部負荷を駆動するのみでなく、電磁カップリング装置の入力軸とも連結して後部負荷を駆動する。電磁カップリング装置は両端構造であり、ステータとロータに結合され、運転装置に制御され、入力電流が電磁カップリング装置に付加された時にモータ駆動機能を発生させるか、発電機として使用された時に出力電流を通して変速カップリング機能の運転をなすか、又はエンジン起動用と動力再発生ブレーキに用いられ、特にエンジンが主伝動動力源である場合に、ステータにょって発生された回転磁界の速度とロータの回転速度との間の速度差でバッテリを充電し、後部負荷との速度差は充電電流を制御することによって調整される。エンジンは定速度又は最良の運転効率と低汚染を維持する作業速度に局部的に調整可能であり、電磁カップリング装置で発生された差動出力部分は負荷駆動に用いられ、余剰の動力は電磁カップリング装置の発電機機能を介して変換されてバッテリを充電する。これにより、電磁カップリング装置はエンジンが低速駆動で変速している間にエンジン効率を改善するかたわらバッテリを充電する動力を獲得し、汚染を軽減し、更に変速カップリングを設け、独立して負荷を駆動するか、又はエンジンと一緒に負荷を駆動する。
【０００７】
次に本発明の実施例を添付図面について詳細に説明する。
【０００８】
図１は異なる組合せの複合動力分配装置の具体例を示し、以下の主な構成部材を有している。
【０００９】
駆動側回転動力源、該回転動力源は最初に前部負荷に供給した後、後部負荷を駆動するため両端軸型の電磁カップリング装置を入力端に伝動する出力を有する。
【００１０】
電磁カップリング装置、該カップリング装置は別の負荷に直接連結されるか、又は伝動装置を通して連結されるか、又は差動ギヤ装置を通して車輌の後輪の差動負荷に連結されている。
【００１１】
図１に示した実施例は以下の通りである。
【００１２】
駆動側回転動力ユニットＰ１０１は内燃エンジン又は他の動力源の形式であり、その回転出力軸Ｓ１０２はクラッチＣＬ１０２を通して中間伝動装置と制御インターフェイスＭ１０２に連結されている。エンジンＰ１０１は更に回転信号を中央制御器ＣＣＵ１０１に伝送するスピードセンサＳＤ１０１を含み、燃油制御弁ＣＧ１０１はエンジン速度を変えたり、低速度に維持したりするように中央制御器ＣＣＵ１０１により制御される。
【００１３】
中間伝動装置と制御インターフェイスＭ１０２は、従来の前輪駆動装置と同様の自動又は手動速度変更制御装置を構成するが、前部負荷のみ、又は前部と後部負荷とを駆動するために用いることができる。クラッチＣＬ１０３は中間入力軸Ｓ１０１と前部負荷との間に設けられ、中間伝動装置と前輪との間をカップリング伝動するか、又はその伝動関係を切断する。クラッチＣＬ１０３はニュートラルシフトに代えることができるし、シフトインターフェイスがニュートラル状態時にニュートラルシフトと共設させることもできる。中間入力軸Ｓ１０１はクラッチＣＬ１０２の出力端に連結されており、直接後方に延伸するか又は伝動装置を通して４輪駆動車輌の後方に延伸された後輪伝動軸のように定速比例又は不定速比例を備えるように中間入力軸Ｓ１０１と出力との間に回転速度作動をもたらすように連結されている。中央制御器ＣＣＵ１０１により制御されるブレーキＢ１０１は中間入力軸Ｓ１０１と固定ケーシングとの間に取付けられている。
【００１４】
直接駆動される前部負荷Ｗ１０１は１つ又は１つ以上の駆動抵抗を有する駆動輪負荷で構成されている。
【００１５】
電磁カップリング装置Ｍ１０１は両端軸構造で、回転磁場発生構造体とロータで構成され、回転磁場発生構造体とロータはクラッチＣＬ１０４を介して各々伝動中間軸Ｓ１０１と後部差動ギヤボックスＧＢ１０１に連結されそれにより両側の差動後部負荷Ｗ１０２を駆動する。電磁カップリング装置Ｍ１０１は交流又は直流、ブラシ付き又はブラシレスの電気機械から成り、特に直列励磁又は補助複合励磁式電気機械で、負荷減少に応じて回転速度を増加する電気特性を有するか、又は交流或いは直流のブラシ付き又はブラシレスの電気機械で、運転回路装置Ｄ１０１の運転制御を通して電流制御（定電流制御を含む）を行って、駆動負荷に追加トルクを供給する。
【００１６】
中央制御器ＣＣＵ１０１により制御されるクラッチＣＬ１０１は、回転磁界発生構造体とロータとの間に取付けられ、磁界発生構造体とロータとの間に同期機械インターロックを直接備えることを要求された時に用いる。
【００１７】
駆動回路装置Ｄ１０１は中央制御器ＣＣＵ１０１の運転指令を受信するため電磁カップリング装置Ｍ１０１とバッテリＢＴ１０１との間に設けられ、バッテリを充電するために電磁カップリング装置を発電機機能として運転するように制御するか、又は他の負荷に動力を供給するか、又は発電機出力の可変電流でカップリングトルクを制御することによって負荷状態に応じて回転速度を変える。
【００１８】
中央制御器ＣＣＵ１０１はオペレータの指令に従って駆動側回転動力ユニットＰ１０１の運転状態を監視して、対応する制御指令を駆動回路装置Ｄ１０１に送る。
【００１９】
ブレーキＢ１０２は必要に応じて電磁カップリング装置Ｍ１０１のケーシングとカップリング装置のダブル動作構造と後部差動ギヤボックスＧＢ１０１との間に位置するクラッチＣＬ１０４との間に取付けられ、前部負荷を駆動し、エンジンを起動したり、静止時に動力を供給し、その時に電磁カップリング装置はエンジンに駆動され、発電機としてバッテリを充電するか、又は他の負荷に動力を供給する。
【００２０】
交流動力出力機能の場合、電磁カップリング装置Ｍ１０１は交流動力発生機能を有する電気機械として使用され、永久磁石又は巻線励磁の可変周波磁場型電気機械、又はブラシ付きの交流型の電気機械から構成され、アマチュア巻線は交流出力用の導電リングと直流入力／出力用の整流子と共に取付けられ、その結果として、交流出力は可変周波出力又はエンジン定速度制御による定周波数出力とすることが可能である。
【００２１】
最後に、前述した直接駆動負荷と分配差動負荷は、１つ又は１つ以上の回転動力源、或いは１つ又は１つ以上の直接駆動負荷、或いは連続する複合系列構造体を形成するために１つ又は１つ以上のダブル差動電磁カップリング装置とそれに駆動される連続直接結合の負荷群から構成することができる。
【００２２】
図１に示した実施例の機能を以下の表１に示す。
【００２３】
Ｆ１−Ａ，Ｆ１−Ｂ，Ｆ１−Ｃ，Ｆ１−Ｄはエンジンが定速出力で負荷を駆動している時の各装置の運転を表わす。
【００２４】
Ｆ２とＦ３は電磁カップリング装置がモータとしてバッテリ電力で負荷を駆動している時の各装置の運転を表わす。
【００２５】
Ｆ４−ＡとＦ４−Ｂは追加の出力を加えることにより大きな動力出力を備えられるように電磁カップリング装置がモータとしてバッテリ電力で運転され、エンジンと共に負荷を駆動している時の各装置の運転を示す。
【００２６】
Ｆ５，Ｆ６とＦ７は電磁カップリング装置が負荷の機械エネルギーにより発電機として駆動されてバッテリを充電するか又はエンジン自体の摩擦ダンピングを利用することによりブレーキ機能として運転している時の各装置の運転を示す。
【００２７】
Ｆ８は電磁カップリング装置がエンジンに駆動され、発電機としてバッテリを充電するように運転されている時の各装置の運転を示す。この機能は設定時間に自動的に停止する充電時間制御機能と上述した交流発電機能を含む。
【００２８】
Ｆ９は電磁カップリング装置がモータとして運転し、バッテリ電力でエンジンを起動する機能である。
【００２９】
Ｆ１０は全装置のクラッチとブレーキの全てが“オフ”状態で、低損失の滑り運転を備える機能である。
【００３０】
表１に示した上記装置の運転機能を以下に詳細に説明する。
【００３１】
Ｆ１−Ａ：この機能を実現するため、エンジンを低速から高速に駆動するようにエンジン燃油弁を次の通り制御する。
【００３２】
エンジンを駆動側回転動力源として作動させ、エンジン燃油弁により後部負荷を駆動するようにエンジンを制御させ、その時、クラッチＣＬ１０１，ＣＬ１０２とＣＬ１０４はオン状態であるが、クラッチＣＬ１０３はオフ状態であり、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態である。
【００３３】
エンジンを駆動側回転動力源として作動させ、前部負荷と後部負荷とを駆動するように燃油弁によりエンジンを制御させ、この時、クラッチＣＬ１０１，ＣＬ１０２，ＣＬ１０３とＣＬ１０４は全てオン状態であり、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態である。
【００３４】
エンジンを駆動側回転動力源として作動させ、前部負荷を駆動するように燃油弁によりエンジンを制御させ、この時、クラッチＣＬ１０２とＣＬ１０３はオン状態であるが、クラッチＣＬ１０１とＣＬ１０４はオフ状態であり、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態で、電磁カップリング装置は無負荷状態である。
【００３５】
Ｆ１−Ｂ：この機能を実現するために、エンジン燃油弁と電磁カップリング装置Ｍ１０１とを同時に制御させ、以下のようにエンジンを低速から高速に駆動すると同時にバッテリを充電する。
【００３６】
エンジンを駆動側回転動力源として作動させ、速度を変えるように燃料弁によりエンジンを制御し、バッテリを充電しかつ後部負荷を駆動するように電磁カップリング装置を発電機として運転させ、この時クラッチＣＬ１０１とＣＬ１０３はオフ状態であり、クラッチＣＬ１０２とＣＬ１０４はオン状態であり、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態である。
【００３７】
エンジンを駆動側回転動力源として作動させ、エンジン速度を変えるように燃油弁によりエンジンを制御させ、電磁カップリング装置を発電機として運転してバッテリを充電し、エンジンと共に後部負荷と前部負荷とを駆動し、この時、クラッチＣＬ１０２，ＣＬ１０３とＣＬ１０４はオン状態であり、クラッチＣＬ１０１はオフ状態であり、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態である。
【００３８】
エンジンを駆動側回転動力源として作動させ、速度を変えるように燃油弁によりエンジンを制御させ、前部負荷を駆動すると共に電磁カップリング装置を発電機として運転してバッテリを充電し、この時、クラッチＣＬ１０１とＣＬｌ０４はオフ状態であり、クラッチＣＬ１０２とＣＬ１０３はオン状態であり、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオン状態である。
【００３９】
Ｆ１−Ｃ：この機能を実現させるためにエンジンを定速度で運転させ、負荷に対する出力を変えるように電磁カップリング装置Ｍ１０１からのバッテリの充電電流を以下のように制御させる。
【００４０】
エンジンを駆動側回転動力源として作動させ、燃油弁と速度フィードバック信号とで制御してエンジンを一定速度で運転し、同時に電磁カップリング装置を発電機として運転してバッテリを充電し、カップリングトルクを調整して後部負荷を駆動させ、この時、クラッチＣＬ１０１とＣＬ１０３はオフ状態であり、クラッチＣＬ１０２とＣＬ１０４はオン状態であり、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態である。
【００４１】
エンジンを駆動側回転動力源として作動させ、エンジン速度を燃油弁と速度フィードバック信号とで制御させ、前部負荷を駆動すると共に電磁カップリング装置を発電機として運転してバッテリを充電しかつカップリングトルクを調整して後部負荷を駆動させ、この時、クラッチＣＬ１０１はオフ状態であり、クラッチＣＬ１０２，ＣＬ１０３とＣＬ１０４はオン状態であり、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態である。
【００４２】
Ｆ１−Ｄ：この機能を実現させるために、電磁カップリング装置Ｍ１０１がショート電流を発生して出力軸トルクを制御して、エンジン速度を以下のように変える。
【００４３】
エンジン駆動側回転動力源として運転し、エンジン燃油弁と速度フィードバック信号を利用して、エンジンを変速又は定速運転すると共に電磁カップリング装置Ｍ１０１を発電機とし運転し、その発生した短絡回路電流に基づいて連結トルクを制御し、これにより、前部負荷と後部負荷との間の動力分配を変え、この時、クラッチＣＬ１０１とＣＬ１０３はオフ状態であり、クラッチＣＬ１０２とＣＬ１０４はオン状態であり、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態である。
【００４４】
エンジンを駆動側回転動力源とし運転し、エンジン燃油弁と速度フィードバック信号とを利用して速度を制御し、同時に電磁カップリング装置Ｍ１０１を発電機として運転し、発生した短絡回路電流に基づいて連結トルクを変え、これにより、前部負荷と後部負荷との間の動力分配を変え、この時、クラッチＣＬ１０１はオフ状態であり、クラッチＣＬ１０２，ＣＬ１０３とＣＬ１０４はオン状態であり、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態である。
【００４５】
Ｆ２：この機能を実現するために、電磁カップリング装置Ｍ１０１をバッテリ電力で駆動し、後部負荷の速度と回転方向を以下のようにして変える。
【００４６】
電磁カップリング装置Ｍ１０１をバッテリ電力でモータとして運転させ、後部負荷を駆動させ、この時、ブレーキＢ１０１はオン状態であり、ブレーキＢ１０２はオフ状態あり、前部負荷制御用のクラッチＣＬ１０１，ＣＬ１０２及びＣＬ１０３はオフ状態であり、クラッチＣＬ１０４はオン状態である。
【００４７】
Ｆ３：この機能を実現するために、電磁カップリング装置Ｍ１０１をバッテリ電力で駆動し、前部負荷の速度と回転方向を以下のようにして変える。
【００４８】
電磁カップリング装置Ｍ１０１がモータとして運転されている時に前部負荷を駆動させるために電磁カップリング装置をバッテリ電力で運転させ、この時、ブレーキＢ１０２はオン状態であり、ブレーキＢ１０１はオフ状態であり、クラッチＣＬ１０１，ＣＬ１０２とＣＬ１０４はオフ状態であって、クラッチＣＬ１０３はオン状態である。
【００４９】
Ｆ４−Ａ：この機能を実現させるために、エンジンを設定速度で運転し、電磁カップリング装置Ｍ１０１をモータとして運転し、後部負荷を以下のように駆動させるように別の動力を備える。
【００５０】
エンジンを駆動側回転動力源として変速又は定速で運転し、電磁カップリングＭ１０１をバッテリ電力で運転し、同時に後部負荷を駆動するための追加の動力を備え、この時、クラッチＣＬ１０１とＣＬ１０３はオフ状態であり、クラッチＣＬ１０２とＣＬ１０４はオン状態であり、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態である。
【００５１】
Ｆ４−Ｂ：この機能を実現させるために、エンジンを低速運転し、電磁カップリング装置Ｍ１０１をモータとして運転し、前部負荷と後部負荷とを以下のように駆動するために追加の出力を備える。
【００５２】
エンジンを駆動側回転動力源として変速又は定速運転し、電磁カップリング装置Ｍ１０１をバッテリ電力で運転し、前部負荷と後部負荷とを同時に駆動させるように追加の出力を備え、この時、クラッチＣＬ１０１はオフ状態であり、クラッチＣＬ１０２，ＣＬ１０３とＣＬ１０４はオン状態であり、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態である。
【００５３】
Ｆ５：この機能を実現させるために、電磁カップリング装置Ｍ１０１を発電機として運転し、後部負荷の運動エネルギーを回収して以下のようにバッテリを充電する。
【００５４】
エンジンを減速させるか又は燃油弁を閉塞し、電磁カップリング装置Ｍ１０１を発電機として運転し、後部負荷の回転機械エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリに充電するか又はその電力を他の負荷に使用し、それによって摩擦減衰が得られ、エンジンピストンの摩擦減衰と共に制動摩擦減衰を備え、この間にブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態であり、クラッチＣＬ１０１とＣＬ１０３はオフ状態であり、クラッチＣＬ１０２とＣＬ１０４はオン状態であり、エンジンを停止させるか又は低速運転させることができる。
【００５５】
電磁カップリング装置Ｍ１０１を発電機として運転し、後部負荷の回転機械エネルギーを電力に変換してバッテリを充電させるか、又は電力を他の負荷により消費させ、それによって摩擦減衰が得られ、この間に、ブレーキＢ１０１はオン状態であり、ブレーキＢ１０２はオフ状態であり、クラッチＣＬ１０１，ＣＬ１０２とＣＬ１０３はオフ状態であり、エンジンは停止させるか又は滑り速度より低い速度で運転し、そしてクラッチＣＬ１０４がオン状態の時にエンジンを停止させる。
【００５６】
Ｆ６：この機能を実現させるために、電磁カップリング装置Ｍ１０１を発電機として運転し、以下のように前部負荷の運動エネルギーを回収して以下のようにバッテリを充電する。
【００５７】
エンジン速度を減速するか、又は燃油弁を閉塞して、電磁カップリング装置Ｍ１０１を発電機として運転して前部負荷の回転機能エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリを充電するか、又は他の負荷でこの電気動力を消費し、それいより、エンジンピストンの摩擦減衰と共にブレーキの摩擦減衰が得られ、この時、ブレーキＢ１０１はオフ状態で、ブレーキＢ１０２はオン状態で、クラッチＣＬ１０１とＣＬ１０４はオフ状態で、クラッチＣＬ１０２とＣＬ１０３はオン状態であり、そしてエンジンは停止又は低速運転可能である。
【００５８】
電磁カップリング装置Ｍ１０１を発電機として運転し、前部負荷の回転機械エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリを充電するか、又はその電力を他の負荷に消費させ、摩擦減衰が得られ、この間に、ブレーキＢ１０２はオン状態で、ブレーキＢ１０１はオフ状態で、クラッチＣＬ１０１，ＣＬ１０２とＣＬ１０４はオフ状態で、クラッチＣＬ１０３はオン状態であり、エンジンは停止又は滑り速度よりも低速で運転でき、そしてクラッチＣＬ１０２がオフ状態の時に、エンジンは運転状態又は停止可能である。
【００５９】
Ｆ７：この機能を実現するために、全負荷を以下のようにエンジン摩擦減衰で停止させる。
【００６０】
エンジンの速度を減速にさせるか、又は燃油弁を閉塞し、発電機を運転して前部負荷と後部負荷との回転機械エネルギーを摩擦減衰に変換し、エンジンピストン摩擦減衰と共にブレーキ摩擦減衰を備え、この間、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態で、クラッチＣＬ１０１はオフ状態で、クラッチＣＬ１０２，ＣＬ１０３とＣＬ１０４はオン状態であり、エンジンは停止又は低速運転可能である。
【００６１】
Ｆ８：この機能を実現するために、次のように本装置自体で充電する。
【００６２】
電磁カップリング装置Ｍ１０１を駆動側回転動力源によって発電機として駆動させ、バッテリを充電するか又は他の負荷に動力を供給する。この時、エンジンが起動され、ブレーキＢ１０１はオフ状態で、ブレーキＢ１０２はオン状態で、クラッチＣＬ１０１，ＣＬ１０３とＣＬ１０４はオフ状態で、クラッチＣＬ１０２はオン状態であり、そして、エンジンの充電時間を設定したり、自動停止のための充電容量制御にタイマーが用いられる。交流動力発生機能は上記の発電機の構造に関連する。
【００６３】
Ｆ９：この機能を実現するために電磁カップリング装置Ｍ１０１が以下のようにモータとして運転され、エンジンを起動する。
【００６４】
電磁カップリング装置Ｍ１０１が駆動側エンジンを起動するために用いられ、この時、ブレーキＢ１０２はオン状態で、ブレーキＢ１０１はオフ状態であり、前部負荷の運転インターフェイスＭ１０２と前部負荷の連結クラッチＣＬ１０１，ＣＬ１０３及びＣＬ１０４はオフ状態で、クラッチＣＬ１０２はオン状態である。
【００６５】
Ｆ１０：ニュートラルスライド：これは動力が出力されず、ブレーキが作動した時の本装置のスライド機能であり、この時、エンジンは運転状態又は停止状態にでき、ブレーキＢ１０１とＢ１０２はオフ状態で、クラッチＣＬ１０１，ＣＬ１０２，ＣＬ１０３はオフ状態である。
【００６６】
Ｆ１１：この機能を実現するために、エンジンで前部負荷を駆動し、電磁カップリング装置Ｍ１０１は後部負荷を駆動するためバッテリで運転され、両者は各負荷を駆動するため独立して運転され、この時、ブレーキＢ１０１はオン状態で、ブレーキＢ１０２はオフ状態で、クラッチＣＬ１０１，ＣＬ１０５はオフ状態で、クラッチＣＬ１０２，ＣＬ１０３とＣＬ１０４はオン状態である。
【００６７】
Ｆ１２：この機能を実現させるために、エンジンで前部負荷を駆動し、電磁カップリング装置Ｍ１０１を発電機として運転し、バッテリを充電し、この時、ブレーキＢ１０１はオン状態で、ブレーキＢ１０２はオフ状態で、クラッチＣＬ１０１，ＣＬ１０５はオフ状態で、クラッチＣＬ１０２，ＣＬ１０３はオン状態である。
【００６８】
図１に示した分配式差動連結複合動力装置の実施例は実際の応用で以下の変形例を有する。
【００６９】
図２は図１の装置の第１変形例を示し、この変形例によってクラッチＣＬ１０４とブレーキＢ１０２が省略されており、そしてその装置の機能は表２に記載されえている。
【００７０】
図３は図１の装置の第２変形例を示し、この変形例において、クラッチＣＬ１０４とブレーキＢ１０２が共に省略され、その装置の機能は表３に記載されている。
【００７１】
図４は図１の装置の第３変形例を示し、この変形例において、ブレーキＢ１０１とクラッチＣＬ１０１とＣＬ１０４が省略され、その装置の機能は表４に記載されている。
【００７２】
図５は図１の装置の第４変形例を示し、この変形例において、クラッチＣＬ１０５が後部出力中間軸と中間伝動装置との間に増設され、クラッチＣＬ１０３は前部負荷を制御するため又は中間伝動装置の速度変換シフトに取り代えるために確保されている。その装置の機能は表５に記載されている。
【００７３】
図６は図１の装置の第５変形例を示し、この変形例において、クラッチＣＬ１０５が後部出力中間軸と中間伝動装置との間に設置され、クラッチＣＬ１０４が省略されている。その装置の機能は表６に記載されている。
【００７４】
図７は図１の装置の第６変形例を示し、この変形例において、クラッチＣＬ１９５が後部出力中間軸と中間伝動装置との間に設置され、クラッチＣＬ１０４とブレーキＢ１０２が省略され、この装置の機能を表７に記載している。
【００７５】
図８は図１の装置の第７変形例を示し、この変形例において、追加クラッチＣＬ１０５が含まれ、クラッチＣＬ１０１とＣＬ１０４とブレーキＢ１０２とが省略され、この装置の機能は表８に記載されている。
【００７６】
上述した変形例は参考のみのため、その他の方法で前部と後部負荷を配置させ、適当な運転構成部材と制御構成部材を選択することにより、本発明から逸脱することなく必要な運転条件によって他の実施例及び変形例を構成することができる。
【００７７】
図１乃至図８に示した実施例の装置が車輌に応用された場合、前部負荷と後部負荷の角移動関係と、伝動比率と車輪外径の差異から生じる駆動力源は次のようにすることができる。２つの負荷の角移動速度と駆動側回転動力源は車輪系の比例関係に従って運転するか、又は２つの負荷間の角移動関係に従って運転し、その駆動側回転動力源での運転は車輪系比例に従わない（例えば路面で滑りを発生した場合）。特に、後部負荷の角移動と駆動側動力源との間の関係又は前部負荷と後部負荷との間の角移動関係は車輪系比例関係に従って運転するように設定しなくてもよく、電磁カップリング装置の差動調整を通して運転させることができる。
【００７８】
−電磁カップリング装置Ｍ１０１の差動調整は、モータとして機能する場合は入力動力に基づく主動調整（Ａｃｔｉｖｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ）と、発電機として機能する場合の出力に対する受動調整（Ｐａｓｓｉｖｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ）とを含む。
【００７９】
−上記の車輌駆動に応用する前部負荷と後部負荷とに置いて、前部負荷は前輪又は後輪にすることができ、そして後部負荷は前輪にさせるか又は前述の定義によって後輪とすることができる。
【００８０】
−分配差動カップリング複合動力装置は多数の運転機能を持つことが可能で、実際の応用では、その一部の機能又は全ての機能を備えるように構成させることができる。
【００８１】
本発明の分配式差動連結複合動力装置は、車輌、ボート、その他複合駆動動力を要する機械に適用することができる。上述した例は基本的な分配式差動連結複合動力装置の概念を有するいくつかの応用例であり、出力機能に使われる如何なる構成部材は必要に応じて選択することができ、融通性を有する装置を備えることができる。
【００８２】
【表１】

【００８３】
【表２】

【００８４】
【表３】

【００８５】
【表４】

【００８６】
【表５】

【００８７】
【表６】

【００８８】
【表７】

【００８９】
【表８】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の実施例の概略説明図である。
【図２】図１の装置の第１変形例の概略説明図である。
【図３】図１の装置の第２変形例の概略説明図である。
【図４】図１の装置の第３変形例の概略説明図である。
【図５】図１の装置の第４変形例の概略説明図である。
【図６】図１の装置の第５変形例の概略説明図である。
【図７】図１の装置の第６変形例の概略説明図である。
【図８】図１の装置の第７変形例の概略説明図である。
【符号の説明】
Ｐ１０１駆動側回転動力源
ＳＤ１０１スピードセンサ
ＤＧ１０１エンジン燃油弁
Ｗ１０１前部負荷
Ｓ１０１中間入力軸
ＣＣＵ１０１中央制御器
ＢＴ１０１バッテリ
Ｄ１０１駆動回路装置
Ｂ１０１，Ｂ１０２ブレーキ
Ｍ１０１電磁カップリング装置
ＣＬ１０１，ＣＬ１０２，ＣＬ１０３，ＣＬ１０４，ＣＬ１０５クラッチ
Ｓ１０２回転出力軸
Ｍ１０２中間伝動装置及び制御インターフェイス
ＧＢ１０１後部差動ギヤボックス
Ｗ１０２後部負荷

Claims

回転駆動に使用するための差動混合の複合動力分配装置であって、
前部負荷を駆動するために前部負荷に連結されかつ後部負荷を駆動するために電磁カップリング装置の入力軸に連結された回転出力軸を有する回転動力源から成り、
電磁カップリング装置には回転電磁界を発生させる手段と該回転電磁界に電磁的に連結するように配設された回転子とを備え、
入力電流が付加された時にモータ駆動機能を発生させるようにかつ電磁カップリング装置が発電機として使用された時に出力電流を通して変速カップリング機能を発生させるように電磁カップリング装置を制御するための手段を有する運転装置を備え、該運転装置には回転動力源が前部及び後部負荷の主動力源である時に回転動力源を起動しかつ動力回生制動として作動するように電磁カップリング装置を制御するための手段と、回転電磁界の回転速度と回転子の回転速度との間の速度差によってバッテリを充電するように電磁カップリング装置を駆動する手段と、バッテリの充電電流を制御することにより前記速度差を調整する手段とを設け、
一つの負荷を単独で駆動するか又は一つの負荷を回転動力源と共に駆動する為に使用される電磁カップリング装置を通して発生させた差動速度出力の一部により操作装置が回転動力源を定速度で駆動させるか又は調整速度で駆動可能とし、該差動速度出力の残りが電磁カップリング装置の発電機機能を通してバッテリを充電するために変換され得る差動混合の複合動力分配装置。
最初に前部負荷に供給させそしてその後に後部負荷を駆動するため電磁カップリング装置（Ｍ１０１）の入力端に伝達される出力を有する駆動側回転動力源（Ｐ１０１）を備えた差動混合の複合動力分配装置であって、
駆動側回転動力源（Ｐ１０１）にはクラッチ（ＣＬ１０２）を通して中間伝動装置（Ｍ１０２）に連結させた回転出力軸（Ｓ１０２）を備え、回転動力源Ｐ１０１には更に回転動力源の回転信号を中央制御器（ＣＣＵ１０１）に伝送するスピードセンサ（ＳＤ１０１）と回転動力源の速度を変える機能と回転動力源を定速度に維持する機能を行うために中央制御器（ＣＣＵ１０１）により制御される燃油弁（ＣＧ１０１）とを設け、
中間伝動装置（Ｍ１０２）には前部負荷のみを駆動するか又は前部負荷と後部負荷の双方を駆動するための変速制御装置を備え、
クラッチ（ＣＬ１０２）の出力端には中間入力軸（Ｓ１０１）を連結させ、
後部負荷を駆動するため電磁カップリング装置（Ｍ１０１）を中間入力軸（Ｓ１０１）に連結させ、
電磁カップリング装置（Ｍ１０１）とバッテリ（ＢＴ１０１）との間に駆動回路装置（Ｄ１０１）を配置し、該駆動回路装置（Ｄ１０１）が電磁カップリング装置をバッテリを充電する発電機として機能するように、連結された他の負荷に動力を供給するように、負荷の状態に応答して回転速度を変える電流制御可能な発電機出力を備えるように制御させるために中央制御器（ＣＣＵ１０１）からの運転指令を受信するように構成されている差動混合の複合動力分配装置。
電磁カップリング装置（Ｍ１０１）の差動出力軸と後部負荷を駆動する後部差動ギヤボックス（ＧＢ１０１）との間に配置させたブレーキ（Ｂ１０２）を含む請求項２に記載の複合動力分配装置。
ブレーキ（Ｂ１０２）と後部負荷との間に配置させたクラッチ（ＣＬ１０４）を含む請求項３に記載の複合動力分配装置。
中間伝動装置（Ｍ１０２）と前部負荷との間に伝動カップリングを備えるために中間入力軸（Ｓ１０１）と前部負荷との間に配置させたクラッチ（ＣＬ１０３）を含む請求項２に記載の複合動力分配装置。
電磁カップリング装置（Ｍ１０１）の差動出力軸と後部負荷を駆動する差動ギヤボックスとの間に配置させたブレーキ（Ｂ１０２）を含む請求項５に記載の複合動力分配装置。
ブレーキ（Ｂ１０２）と後部負荷との間に配置したクラッチ（ＣＬ１０４）を含む請求項６に記載の複合動力分配装置。
中央制御器（ＣＣＵ１０１）には、
エンジンを低速から高速に駆動させるためにエンジン燃油弁を制御する手段と、
エンジンを低速から高速に駆動しそして同時にバッテリを充電するためにエンジン燃油弁と電磁カップリング装置とを同時に制御する手段と、
出力軸トルクを制御するための電流を発生させるように電磁カップリング装置を作動させることによりエンジンの速度を変える手段と、
後部負荷の回転方向を変えるために電磁カップリング装置をバッテリの電力で駆動する手段と、
前部負荷の回転方向又は回転速度を変えるために電磁カップリング装置をバッテリの電力で駆動する手段と、
後部負荷を駆動する付加動力を備えるために電磁カップリング装置がモータとして運転している時にエンジンを予め定めた速度で運転する手段と、
前部と後部負荷とを駆動する付加動力を備えるために電磁カップリング装置がモータとして運転している時にエンジンを予め定めた速度で運転する手段と、
後部負荷からの運動エネルギーによりバッテリを充電させるために電磁カップリング装置を発電機として運転する手段と、
前部負荷からの運動エネルギーによりバッテリを充電するために電磁カップリング装置を発電機として運転する手段と、
すべての負荷をエンジンにより駆動させるためにクラッチ（ＣＬ１０１）を閉合させるように作動させる手段と、
バッテリを充電するか又は状況により変周波又は定周波交流出力を備えるためエンジンにより電磁カップリング装置を発電機として駆動させると共にエンジンを始動させるため電磁カップリング装置をモータとして駆動する手段と、
を備えた請求項７に記載の複合動力分配装置。
中央制御器（ＣＣＵ１０１）には、
エンジンを低速から高速に駆動させるためにエンジン燃油弁を制御する手段と、
エンジンを低速から高速に駆動すると同時にバッテリを充電するためにエンジン燃油弁と電磁カップリング装置とを同時に制御する手段と、
出力軸トルクを制御するための電流を発生させるように電磁カップリング装置を作動させることによりエンジンの速度を変える手段と、
後部負荷の回転方向を変えるため電磁カップリング装置をバッテリの電力で駆動する手段と、
後部負荷を駆動する付加動力を供給するために電磁カップリングがモータとして運転している時にエンジンを予め定めた速度で運転する手段と、
後部負荷からの運動エネルギーによりバッテリを充電するために電磁カップリング装置を発電機として運転する手段と、
エンジンの摩擦制動によりすべての負荷を制動させるように作動する手段と、
バッテリを充電するために発電機として作動させかつそれに連結された別の負荷に電磁カップリング装置の出力を供給するためにエンジンにより電磁カップリング装置を駆動させる手段と、
を備えた請求項６に記載の複合動力分配装置。
中央制御器（ＣＣＵ１０１）には、
エンジンを低速から高速に駆動させるためにエンジン燃油弁を制御する手段と、
エンジンを低速から高速に駆動させると同時にバッテリを充電するためにエンジン燃油弁と電磁カップリング装置とを同時に制御する手段と、
出力軸トルクを制御するための電流を発生させるように電磁カップリング装置を作動させることによりエンジンの速度を変える手段と、
後部負荷の回転方向を変えるために電磁カップリング装置をバッテリの電力で駆動する手段と、
後部負荷を駆動する付加動力を供給するために電磁カップリング装置がモータとして運転している時にエンジンを予め定めた速度で運転する手段と、
後部負荷からの運動エネルギーによりバッテリを充電させるために電磁カップリング装置を発電機として運転する手段と、
エンジンの摩擦制動により全ての負荷を制動させるように作動する手段と、
バッテリを充電するため発電機として作動させかつ電磁カップリング装置の出力を連結された別の負荷に供給するためにエンジンにより電磁カップリング装置を駆動させる手段と、
を備えた請求項５に記載の複合動力分配装置。
中央制御器（ＣＣＵ１０１）には、
エンジンを低速から高速に駆動させるためにエンジン燃油弁を制御する手段と、
エンジンを低速から高速に駆動すると同時にバッテリを充電させるためにエンジン燃油弁と電磁カップリングとを同時に制御する手段と、
出力軸トルクを制御するための電流を発生させるように電磁カップリング装置を作動させることによりエンジンの速度を変える手段と、
後部負荷の回転方向を変えるために電磁カップリング装置をバッテリの電力で駆動する手段と、
後部負荷を駆動する付加動力を供給するために電磁カップリング装置がモータとして運転している時にエンジンを予め定めた速度で運転する手段と、
後部負荷からの運動エネルギーによりバッテリを充電させるために電磁カップリング装置を発電機として運転する手段と、
前部負荷からの運動エネルギーによりバッテリを充電させるために電磁カップリング装置を発電機として運転する手段と、
エンジンの摩擦制動により全ての負荷を制動させるように作動する手段と、
バッテリを充電させるために発電機として駆動させかつ電磁カップリング装置の出力を連結された別の負荷に供給させるためエンジンにより電磁カップリング装置を駆動させる手段と、
を備えた請求項４に記載の複合動力分配装置。
後部出力の中間入力軸（Ｓ１０１）と中間伝動装置（Ｍ１０２）との間にクラッチ（ＣＬ１０５）を備え、中央制御器（ＣＣＵ１０１）には
エンジンを低速から高速に駆動させるためにエンジン燃油弁を制御する手段と、
エンジンを低速から高速に駆動させると同時にバッテリを充電させるためにエンジン燃油弁と電磁カップリングとを同時に制御する手段と、
出力軸トルクを制御するための電流を発生させるように電磁カップリング装置を作動させることによりエンジンの速度を変える手段と、
後部負荷の回転方向を変えるためバッテリの電力で電磁カップリング装置を駆動する手段と、
前部負荷の回転方向又は回転速度を変えるためバッテリの電力で電磁カップリング装置を駆動する手段と、
後部負荷を駆動する付加動力を供給するために電磁カップリング装置がモータとして運転している時にエンジンを予め定めた速度で運転する手段と、
後部負荷からの運動エネルギーによりバッテリを充電させるために電磁カップリング装置を発電機として運転する手段と、
前部負荷からの運動エネルギーによりバッテリを充電させるために電磁カップリング装置を発電機として運転する手段と、
エンジンの摩擦制動により全ての負荷を制動させるように作動する手段と、
バッテリを充電させるため発電機として作動させかつ電磁カップリング装置の出力をそこに連結された別の負荷に供給させるためにエンジンにより電磁カップリング装置を駆動させる手段と、
前部負荷を駆動させるためにエンジンを運転させかつ後部負荷を駆動させるために単独で電磁カップリングを運転する手段と、
前部負荷を駆動させるためエンジンを運転しかつバッテリを充電させるために電磁カップリング装置をも駆動させるようにエンジンを運転する手段と、
を備えた請求項４に記載の複合動力分配装置。
後部出力の中間入力軸（Ｓ１０１）と中間伝動装置（Ｍ１０２）との間にクラッチ（ＣＬ１０５）を設け、中央制御器（ＣＣＵ１０１）には、
エンジンを低速から高速に駆動させるためエンジン燃油弁を制御する手段と、
エンジンを低速から高速に駆動させると同時にバッテリを充電させるためにエンジン燃油弁と電磁カップリング装置とを同時に制御する手段と、
出力軸トルクを制御するための電流を発生させるために電磁カップリング装置を作動させることによりエンジンの速度を変える手段と、
後部負荷の回転方向を変えるためにバッテリの電力により電磁カップリング装置を駆動させる手段と、
前部負荷の回転方向又は回転速度を変えるためにバッテリの電力により電磁カップリング装置を駆動させる手段と、
後部負荷を駆動させる付加動力を供給させるために電磁カップリング装置がモータとして運転している時にエンジンを予め定めた速度で運転させる手段と、
後部負荷からの運動エネルギーによりバッテリを充電させるために電磁カップリング装置を発電機として運転する手段と、
エンジンの摩擦制動により全ての負荷を制動させる手段と、
バッテリを充電させるために発電機として運転させかつ電磁カップリング装置の出力をそこに連結された別の負荷に供給させるためにエンジンにより電磁カップリング装置を駆動させる手段と、
前部負荷を駆動させるためにエンジンを運転しそして後部負荷を駆動させるために電磁カップリング装置を単独で運転させる手段と、
前部負荷を駆動させるためにエンジンを運転させそしてバッテリを充電させるために電磁カップリングを駆動するようにエンジンを運転させる手段と、
を備えた請求項３に記載の複合動力分配装置。
後部出力の中間入力軸（Ｓ１０１）と中間伝動装置（Ｍ１０２）との間にクラッチ（ＣＬ１０５）を設け、中央制御器（ＣＣＵ１０１）には、
エンジンを低速から高速に駆動させるためにエンジン燃油弁を制御する手段と、
エンジンを低速から高速に駆動させると同時にバッテリを充電させるためにエンジン燃油弁と電磁カップリングとを同時に制御する手段と、
出力軸トルクを制御するための電流を発生させるため電磁カップリング装置を作動させることによりエンジンの速度を変える手段と、
後部負荷の回転方向を変えるためにバッテリの電力により電磁カップリングを駆動させる手段と、
前部負荷の回転方向又は回転速度とを変えるためにバッテリの電力により電磁カップリング装置を駆動させる手段と、
後部負荷を駆動させる付加動力を供給するために電磁カップリング装置がモータとして運転している時にエンジンを予め定めた速度で運転する手段と、
後部負荷からの運動エネルギーによりバッテリを充電させるために電磁カップリング装置を発電機として運転する手段と、
エンジンの摩擦制動により全ての負荷を制動させる手段と、
バッテリを充電させる発電機として駆動しかつ電磁カップリング装置の出力をそこに連結された別の負荷に供給させるためにエンジンにより電磁カップリング装置を駆動させる手段と、
前部負荷を駆動するようにエンジンを作動させかつ後部負荷を駆動するように電磁カップリング装置を独立して作動させる手段と、
前部負荷を駆動するようにエンジンを作動させかつバッテリを充電させるために電磁カップリング装置を駆動するようにエンジンを作動させる手段と、
を備えた請求項５に記載の複合動力分配装置。
中間伝動装置（Ｍ１０２）と前部負荷との間に伝動カップリングを備えるために中間入力軸（Ｓ１０１）と前部負荷との間にクラッチ（ＣＬ１０３）を設け、後部出力の中間入力軸（Ｓ１０１）と中間伝動装置（Ｍ１０２）との間にクラッチ（ＣＬ１０５）を配設し、中央制御器（ＣＣＵ１０）には、
エンジンを低速から高速に駆動させるためにエンジン燃油弁を制御する手段と、
エンジンを低速から高速に駆動させると同時にバッテリを充電させるためにエンジン燃油弁と電磁カップリングとを同時に駆動する手段と、
出力軸トルクを制御するための電流を発生させるように電磁カップリング装置を作動させることによりエンジンの速度を変える手段と、
後部負荷の回転方向を変えるためにバッテリの電力により電磁カップリング装置を駆動させる手段と、
前部負荷の回転方向又は回転速度を変えるためにバッテリの電力により電磁カップリング装置を駆動させる手段と、
後部負荷を駆動させる付加動力を供給するために電磁カップリング装置がモータとして作動している時にエンジンを予め定めた速度で運転させる手段と、
後部負荷からの運動エネルギーによりバッテリを充電させるために電磁カップリング装置を発電機として運転する手段と、
エンジンの摩擦制動により全ての負荷を制動させる手段と、
バッテリを充電するために発電機として作動しかつ電磁カップリング装置の出力をそこに連結された別の負荷に供給させるためにエンジンにより電磁カップリング装置を駆動させる手段と、
前部負荷を駆動するようにエンジンを運転させかつ後部負荷を駆動するように電磁カップリング装置を独立して運転させる手段と、
前部負荷を駆動するようにエンジンを運転しかつバッテリを充電させるために電磁カップリングをも駆動させるようにエンジンを運転する手段と、
を備えた請求項２に記載の複合動力分配装置。
前部負荷と後部負荷が車輪であり、前部負荷と後部負荷の両者の関係が車輪系の比例関係よっては運転されず、電磁カップリング装置（Ｍ１０１）の差動調整によって運転されるように設定されている請求項２に記載の複合動力分配装置。
電磁カップリング装置（Ｕ１０１）の差動調整には電磁カップリング装置がモータとして機能する時には入力の能動（ａｃｔｉｖｅ）調整を備え、電磁カップリング装置が発電機として機能する場合には出力の受動（ｐａｓｓｉｖｅ）調整を備える請求項１６に記載の複合動力分配装置。
前部負荷が車輌の一組の前輪と後輪の一方であり、後部負荷が一組の前輪と後輪の他方である請求項２に記載の複合動力分配装置。