JPH0586143B2 - - Google Patents

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JPH0586143B2
JPH0586143B2 JP55501894A JP50189480A JPH0586143B2 JP H0586143 B2 JPH0586143 B2 JP H0586143B2 JP 55501894 A JP55501894 A JP 55501894A JP 50189480 A JP50189480 A JP 50189480A JP H0586143 B2 JPH0586143 B2 JP H0586143B2
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Description

された電気式制御手段５４ を具備する駆動装置列において、 フライホイール１２が慣性エネルギーを貯える
ために前記第１の駆動されるシヤフトと共に回転
可能に設けられ、該フライホイールは運動エネル
ギーを吸収し又は吸収した運動エネルギーを迅速
に放出するように動作可能にされており、 クラツチ手段４１が前記一次駆動装置３０と前
記フライホイールとの断続を行うようにこれらの
間に設けられ、 前記電気式制御手段５４が、前記第２の駆動シ
ヤフトを前記第１の駆動されるシヤフトの回転ス
ピードより遅い回転スピードで回転させることが
望まれる場合、電流を調整し、それにより前記第
２の駆動シヤフトへ伝達する動力を制御するよう
に配設され、次いで、前記電気式制御手段５４が
タツプを切り換え余剰電力を前記電気貯蔵セル８
１に貯蔵させ、 一方、前記電気式制御手段５４が、前記第２の
駆動シヤフトを前記第１の駆動されるシヤフトの
回転スピードより速い回転スピードで回転させる
ことが望まれる場合、前記一次駆動装置３０によ
り供給される動力のうちの余分に必要な動力を前
記電気貯蔵セルから電力として取り出し前記電気
的機械に与え、 前記電気的機械１３は前記電気式制御手段５４
の作用のもとで、前記一次駆動装置３０により前
記電気的機械１３に付与されるよりも大きなトル
クを展開できる、 ように構成したことを特徴とする、駆動装置列。
２ さらにブレーキ装置４２を具備し、 前記第２の駆動シヤフト５に接続された前記電
機子１又は前記界磁構造体３１の一方が該ブレー
キ装置の動作により回転が防止され、それによ
り、使用中、前記電機子と前記界磁構造体の相対
的な回転により誘起される電力が前記電機子から
得られ前記電気貯蔵セルに貯えられるようにされ
ており、発電装置として用いられるように適し
た、請求の範囲第１項に記載の駆動装置列。
発明の技術分野 本発明は特に車両に用いる駆動装置列（drive
train）に関する。
先行技術の簡単な説明 熱機関に対する代替装置の主な競合装置として
は従来から電気式牽引装置がある。しかしながら
電気式牽引装置の基本的な問題点としては搭載エ
ネルギーの貯蔵容量が小さいということがある。
それゆえ路面走行車両の主な動力源としては事実
上化学燃料形塔載エネルギー貯蔵装置のみが考慮
されている。
熱機関、例えばデイーゼルエンジン、点火式ガ
ソリンエンジン又はガスタービンが規定速度の比
較的狭い範囲にわたつて最大出力を発生するとい
うことが良く知られている。同様にそのような機
関の効率は特定の速度において最大値に到達す
る。
また特に重要なことは大気中にエンジンが放出
する公害物の規制がある。エンジンの排気物組成
がエンジン速度により変化するので、効果的な無
公害エンジンの設計又は触媒による排気処理装置
の設計は、エンジンが広範囲に速度を変化させて
運転されねばならぬ場合には相当難しくなる。
米国特許第3904883号から、内燃機関が電気的
機械を介して車両の駆動車輪（wheel）に結合さ
れ、それにより駆動車輪が、内燃機関により、電
気的機械に接続されたバツテリイにより、又は両
者により、パワー駆動され得る。しかしながら、
内燃機関を電気的機械に結合させる方法は、装置
が大きく、従来の熱機関車両を不経済にする。
発明の要約 本発明によれば、一次駆動装置、該一次駆動装
置により駆動される回転可能な第１のシヤフト、
電気作動形動力伝達装置であつて回転可能な磁気
界磁構造体および独立に回転可能な電機子を有す
る電気的機械を具備し、該界磁構造体または該電
機子の一方が前記第１の駆動されるシヤフトに接
続され、他方が駆動されるシヤフトとしてその軸
の周りを回転可能な第２の駆動シヤフトに接続さ
れているもの、電気貯蔵セル、および前記電気的
機械および前記電気貯蔵セルに接続された電気式
制御手段を具備する駆動装置列において、フライ
ホイールが慣性エネルギーを貯えるために前記第
１の駆動されるシヤフトと共に回転可能に設けら
れ、該フライホイールは運動エネルギーを吸収し
又は吸収した運動エネルギーを迅速に放出するよ
うに動作可能にされており、クラツチ手段が前記
一次駆動装置と前記フライホイールとの断続を行
うようにこれらの間に設けられ、前記電気式制御
手段が、前記第２の駆動シヤフトを前記第１の駆
動されるシヤフトの回転スピードより遅い回転ス
ピードで回転させることが望まれる場合、電流を
調整し、それにより前記第２の駆動シヤフトへ伝
達する動力を制御するように配設され、次いで、
前記電気式制御手段がタツプを切り換え余剰電力
を前記電気貯蔵セルに貯蔵させ、一方、前記電気
式制御手段、前記第２の駆動シヤフトを前記第１
の駆動されるシヤフトの回転スピードより速い回
転スピードで回転させることが望まれる場合、前
記一次駆動装置により供給される動力のうちの余
分に必要な動力を前記電気貯蔵セルから電力とし
て取り出し前記電気的機械に与える、ように構成
したことを特徴とする、駆動装置列が提供され
る。
本発明の駆動装置列が車両に用いられた場合に
は、使用中、出力が駆動車輪と蓄電池に分割され
るべきことを可能にする、換言すれば不必要な出
力が後で使用するために蓄電池に貯えられる。
それゆえ一次駆動装置により発生されたトルク
は駆動車輪に伝達されるが、出力は電気式出力伝
達装置により変えられ、それにより速度が調節で
きる。
出力の調節は電気式制御手段により行なわれ、
該電気式制御手段は電機子電流を調節し、該電機
子電流は発生装置のトルクつまり駆動車輪に印加
するトルクを決定する。
駆動装置列は一次駆動装置とフライホイール間
に設けられたクラツチを包含し、それにより内燃
式一次駆動装置はクラツチを切離し電機子に電流
を流すことにより始動させることができ、それか
らフライホイールが回転するようになる。それか
らクラツチが接続されそしてフライホイールの慣
性が十分大きくなると一次駆動装置が回転する。
こうなると界磁構造体（field structure）が一次
駆動装置により駆動させられ電流を発生させる電
機子に対して回転する。従つて、駆動車輪に制動
がかけられていると界磁構造体と電機子との相対
速度は最大であり、電気式作動形出力伝達装置は
最大容量において発生している。
電機子が解放されるとすぐに発生装置の反作用
トルクが界磁構造体と同一方向に電機子を回転さ
せる。それから電機子の回転速度は電気式制御装
置により制御され、該電気式制御装置は出力を蓄
電池に供給するために用いられ、それにより熱機
関からの全出力が駆動車輪に印加される。実際に
はこの走行速度においては、所定量の電気が蓄電
池から電機子に印加され、それにより電気的装置
に必要なトルクが提供される。
速度を増加させることが望まれた場合、このこ
とは蓄電池から電機子に電流を供給することによ
り或る限定された期間において行われることがで
き、それにより出力伝達装置は電動機として作動
する。
この配列の利益としては、車両の速度を変化さ
せている間一次駆動装置が一定の回転数で作動す
るように駆動装置が能力を有することである。
さらに、走行速度以下で電気を発生する電気式
作動形出力伝達装置の能力は、電気式牽引装置に
おいて従来遭遇した困難を克服している。
【図面の簡単な説明】
本発明は添付の図面に関連づけた例示にもとづ
いて下記に記述されるのであり、 第１図は本発明による駆動装置列のための電気式
作動形出力伝達装置の断面図、 第２図は該電気式作動形出力伝達装置を用いる駆
動装置列の概略構成図、 第３図は出力伝達駆動装置が差動装置として機能
する本発明の変形形態における車両用駆動装置列
の概略構成図、 第４図は第３図に図示の形式のフライホイールを
有し２つのデイスク状電機子形直流出力伝達駆動
装置を用いるガソリン（petro）・電気混成形車両
用駆動装置列の概略構成図、である。
好適な実施態様の記述 第１図において、入力シヤフト４は通常、（第
２図および第３図に図示の）一次駆動装置として
の熱機関３０により一定の速度で駆動される。出
力伝達駆動装置１３のケーシング３が（図示しな
い）車両の車台に固定されており、界磁構造体３
１がシヤフト４に接続されており該界磁構造体は
ベアリング３２により自由に回転できるうにされ
ている。中空な界磁構造体３１の内部には電機子
１が置かれており、該電機子の中心シヤフト５は
２組のベアリング３３により回転できるようにさ
れており、該２組のベアリングはそれぞれ入力シ
ヤフト４の中空区分３４および平坦部材３５に装
着され、部分３４および３５はシヤフト５と同心
をなし界磁構造体に接続されている。
電機子１および、この場合においては電気磁気
的界磁構造体のための電流接続がブラシ３７およ
び３９により形成され、該電流接続はスリツプリ
ング３６および３８と摺動接触を形成している。
スリツプリング３６および３８の各個の１つがブ
ラシ８０に接続され、該ブラシは（図示しない）
電機子コイルのそれぞれと電気的な接続状態にあ
る。
出力伝達装置として装置１３を使用する場合に
おいて、電気接触がブラシ３９間に形成され、ま
たブラシ３７間に電気接触が形成される。界磁構
造体３１の回転により電機子コイルに誘導された
電流が電機子コイル内を循還し、電機子１とそれ
らの電磁気係合は電機子１および該電機子と協働
するシヤフト５を入力シヤフト４と同一方向に回
転させるようにする。しかしながら車両の停止位
置において、電機子はシヤフト５に作用するブレ
ーキ４２により回転がさまたげられ、それにより
電気が発生し、（第２図又は第３図に図示の）蓄
電池８１へ該発生電気が送られる。装置１３は、
クラツチ４１（第２図参照）を作動させて駆動装
置３０からシヤフト４を切離しブレーキ４０を用
いてシヤフト４を制動させることにより従来の電
動機として作動させることができる。このことは
例えば、蓄電池から電機子コイルに流入させる電
流を引き出すことにより行うことができ、それに
より上記の装置はタウン周辺を短距離走行する場
合における車両用の基底出力装置になる。
駆動装置（熱機関）３０が始動するとブレーキ
４０が解除され、そして電機子１に印加された電
流が界磁構造体を回転させる。界磁構造体３１が
回転するとフライホイール１２が回転する。それ
からクラツチ４１を係合させ、フライホイールに
おける慣性が駆動装置３０を回転させる。
第２図は高効率車両用の車両駆動装置列のため
の実際の配置を示すものであり、該高効率車両は
（装置１３が基底駆動装置として用いられる場
合、）タウン周辺走行用に、そして（駆動装置３
０が装置１３と関連をもつて用いられ得る場合で
あつて該装置が加速又は減速をさせるように用い
られ得る場合）より高速な車道走行用に電気駆動
を組合せて用いている。出力シヤフト５からの出
力が差動装置１４を通して駆動車輪１５および１
６へ伝えられる。
第３図に図示の配置において、差動装置は出力
伝達装置４３であり得り、該出力伝達駆動装置は
２つの電機子２１および２２を有し、該２つの電
機子の各個は独立して回転することができ界磁構
造体４４内に収容されている。界磁構造体は（図
示しない）ギアを通してシヤフト２７により駆動
される。装置４３からの動力出力は低減ギアボツ
クス２３および２４を通して駆動車輪１５および
１６へ印加される。フライホイール２９はギアお
よびクラツチ系統２８を通して駆動装置出力シヤ
フト２７に接続されている。フライホイールは角
運動エネルギーを所望の大きさに吸収又は迅速に
放出するように作動する。
従つて適切な電気および機械制御系統との関連
において、本発明の装置は高効率かつ多機能性
（versatility）を示す車両用駆動装置列を提供す
るように用いることができる。
第４図は実動作用の好適な車両用駆動装置列を
詳細に示すものである。２つのデイスク状電機子
形直流出力伝達駆動装置５０が差動動作を提供す
るように用いられる。
熱機関３０は基底負荷、すなわち走行速度にお
いて必要な全出力を提供するように設計されてい
る。
出力伝達駆動装置５０は基本的には、回転自由
な電機子および界磁構造体を有する従来形の原動
機であり、該界磁構造体３１は熱機関３０および
フライホイール２９により駆動され、該電機子５
２は駆動車輪により駆動する。これらの電機子５
２は直列に接続されそれにより必要とされる差動
要素を提供する。多くの電動機がこの目的に用い
られ得るように設計されているにも拘らず、デイ
スク状電機子形直流電動機の設計が最適である、
その理由としては、電動機又は発電機として作動
させた場合にいずれも高い効率を有すること、出
力・重量比が高いこと、容積が小さいこと、構造
が簡単なこと（従つて製造価格が低いこと）、界
磁構造体３１の慣性が大きく電機子５２の慣性が
小さいこと、および電機子電流に直接比例するト
ルク出力が得られるからである。
電気式作動形出力伝達装置５０は停車時の作動
の間、最大エネルギーの回復を容易にする機関の
出力伝達装置に一致されるように調節されること
ができ、又任意の定められた作動要求に合うよう
に変化されることができる。
熱機関が用いられていない場合クラツチ４１は
係合が解かれている。フライホイール２９が電気
式出力伝達駆動装置により速度を上昇させること
が要求されると、その時点においてクラツチ４１
が閉じられ熱機関３０が始動する。
また単方向クラツチ５１は熱機関３０を用いる
ことなく系統の運転を可能にする。
蓄電池５３の必要とされる容量は基本的には電
気式出力伝達駆動装置５０の最大出力吸収能力
（maximum power absorption）により支配さ
れる。
通常動作においては、熱機関３０は一定速度に
おいて運転され、車両速度は電気式出力伝達駆動
装置により独立に制御される。停車状態において
界磁構造体３１が熱機関３０により回転させられ
るが電機子５２は制動がかけられているので電力
が発生されそして蓄電池５３に蓄積される。
電機子５２の制動が解除されると、該電機子は
界磁構造体３１の回転と同方向に回転する傾向が
あり、それにより駆動車輪を駆動させ、トルクは
電気式制御装置５４により流入さられた電機子電
流に依存する。電気式制御装置５４は流入される
電流の大きさを変化させる可変抵抗器である。該
電流は電機子５２に設けられた（図示しない）整
流子と協働するスリツプリング５７および５８、
およびブラシ５５および５６を通して流入する。
スリツプリング５７および５８への直流電流接続
は協働するブラシ６０および５９のそれぞれにお
いて存在する。
界磁構造体３１は電機子５２に隣接する両側に
設けられた16個直列に設けた永久磁石６１により
構成される。回転可能な界磁構造体３１は単方向
クラツチ５１およびギア６２を通してシヤフト２
７により駆動される。
各個の電機子５２からの駆動力は減速ギア６２
を通して出力シヤフト４５又は４６の各個に供給
される。熱機関からの出力は車両速度に比例する
比率において駆動車輪と蓄電池の間で分割され
る。
走行速度を越えると、界磁構造体３１と電機子
５２との間の相対速度により発生された電気は、
駆動車輪を駆動させるばかりでなく注入されるべ
き所定量の電気量を蓄電池へ再補充させるのに十
分である。駆動車輪と蓄電池との間における出力
の分割制御は電気式制御装置５４のインピーダン
スを効果的に変化させることにより行なわれる。
走行速度において界磁構造体３１および電機子５
２が一諸に回転するから、熱機関３０からの全出
力は蓄電池５３からの少しの電力と共に駆動車輪
に供給され、それにより電気式出力伝達駆動装置
５０に必要なトルクが提供される。走行速度以上
では蓄電池５３は余剰電力を提供する。
制動をかけている間において蓄電池５３および
フライホイール２９の両者に再蓄積される。この
ことは、フライホイールなしで動作する電気式出
力伝達駆動装置において可能であるものよりも非
常に高い再生効率が与えられるように計算されて
いる。
走行速度以上の（蓄電池の容量依存する）制限
範囲にわたる動作用として熱機関３０無しの系統
を用いることが可能である。このことは無公害運
転が特にに望まれる場合としてのタウン内短距離
走行に最も利益があり、さらに最も効率を悪化さ
せる暖機が要求される熱機関を使用しなくとも良
いようになる。そのような動作の後蓄電池５３は
熱機関３０により又は直接メインからのいずれか
により再充電され得る。
系統は効率の良い発電装置を具備しており、該
装置の出力は（中規模のヨーロツパ用サルーン形
乗用車を考慮した場合）20kWでり、この大きさ
は家庭又は実際には小さな工場の要求を十分に満
すことができる。
デイスク状電機子形直流電動機を用いた電気式
出力伝達駆動装置はトルクを規定値の５倍に広げ
ることができ、ギアチエンジをする必要がなく、
またすぐれた性能特性に該当する熱機関のものよ
り10倍程度効率良い最高出力を有している。
本発明の利益は下記のように要約することがで
きる、 １ 出力伝達駆動装置により行なわれる速度変化
の間一次駆動装置が一定の回転数で作動するこ
とができるから相当に燃料が節約され効率が高
い。
２ 熱機関が一定速度で動作するので熱機関から
の公害物がよより容易に低減され得るという理
由により低公害である。
３ 保守のひん度が低い。電気式装置の保守のひ
ん度は非常低く、最適の速度で動作中の熱機関
は一般に保守が非常に少くなる。
４ 低価格。構造の簡単さが製造価格を安くし、
特に設計には今日証明済みの技術のみが取り入
れられている。
５ 従来の道路走行車両の設計と適合し合う。
６ 相異なる熱機関、ガスタービンなどに対し、
１つ、２つ、４又は多数の車輪駆動装置に対し
順応性を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 一次駆動装置３０、 該一次駆動装置により駆動される回転可能な第
    １のシヤフト４、 電気作動形動力伝達装置であつて回転可能な磁
    気界磁構造体３１および独立に回転可能な電機子
    １を有する電気的機械１３を具備し、該界磁構造
    体または該電機子の一方が前記第１の駆動される
    シヤフトに接続され、他方が駆動されるシヤフト
    としてその軸の周りを回転可能な第２の駆動シヤ
    フト５に接続されているもの、 電気貯蔵セル８１、および 前記電気的機械および前記電気貯蔵セルに接続
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