JPS6174955A - はずみ車型動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は自動車両等に使用されるはずみ卓型動力伝達シ
ステムに関するもので、更に詳細にはこうした動力伝達
システムを効率的に作動させる制御システムと方法に関
するものである。

（従来の技術） エンジンが直接トランスミッションと駆動ライ　　　・
ンに接続されるような慣用的な自動車両動力プラント・
システムにおいてはエネルギー発生原理を基に作動する
。即ち、任意の時点において車両を推進させるのに必要
とされる軸エネルギーの量のみがエンジンによって「発
生ｊされる。この型式のシステムにおける固有の非効率
性はエンジンがこのエネルギーを相当の広い作動範囲に
亘り送出するため要求され、そのエネルギーの僅かの部
分のみが典型的には最大効率でエネルギーの反省いに影
響を与えるという事実から生じている。

自動車両の推進システムの全体的な効率を改善する努力
の中ではずみ卓型車両が開発されている。

米国特許第３．６７２．２４４号及び同第４．１３１．
１７１号にはこうしたシステムの２つの事例が開示しで
ある。はずみ車システムにおいて軸エネルギーは狭い且
つ更に効率的な作動範囲に亘りエンジンにより間欠的に
発生され、瞬時的な推進に要求さない余分なエネルギー
は運動エネルギーとして実質的な質量のある回転はずみ
車内に格納される。この格納されたエネルギーは推進が
要求される場合、典型的には取り出され、はずみ車がじ
んしつ的に速度低下すると、それを運動エネル、ギーで
再び「充填」するためはずみ車にエンジンが再連結され
る。はずみ車は製造中に車両からの再発生によって充填
可能である。システムの効率が著しく増加することはこ
の「エネルギー管理ｊの概念を利用することにより実現
されている。

（発明が解決しようとする問題点） はずみ卓型自動車両での開発にも拘わらずはずみ車車両
の全体的な効率を著しく改善する必要性が以前残ってい
る。バネチック・コーポレーションのケンピー、エルフ
イス及びトリフマンの各氏、は「内燃機関／はずみ車駆
動車両のＣＶＴシステムの可能性の研究」と題するロー
レンス・リバーモア研究所宛に準備した１９８０年１１
月の報告書の中でシステム効率を１００％改善させる潜
在力が存在していると確認した。今日迄、この点につい
ては実現されていない。本発明はこの目標達成に向かっ
て相当前進するものである。

従って、本発明の目的はエネルギーの効率な「発生」と
「管理ｊを最大にするようなはずみ卓型動力伝達システ
ムとそのシステムに対する制御方法を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は自動車両の適用に充分適したシステ
ムと制御方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）　　　′本発明のこれ
らの目的と他の目的について、はずみ車、原動機、動力
を出力軸に伝えるようはずみ車に作動的に連結された連
続可変比トランスミッション°（ＣＶＴ）を有するはず
み卓型動力伝達システムの作動を制御する方法を提供す
ることにより達成される。所望の最大出力軸速度限界値
が予め決定され、エンジンの作動変位が出力軸速度限界
値に比例して調節され、かくしてエンジンの効果的な動
力出力がシステムの動力要件に合せられる。

本発明は又、前述した方法を実行する装置及びこれらの
原理を自動車両の制御に適用することを対象としている
。

本発明の新規な諸特徴について特に前掲の特許゛　請求
の範囲に説明しであるが、本発明については添付図面に
示された本発明に関する以下の詳細な説明から一層完全
に且つ明瞭に理解されよう。

（実施例） 以下に続く説明においては、本発明の原理は自動車両に
適用したものとして説明する。然し乍ら、これらの諸原
理は原動機、はずみ車及びＣＶＴを利用する任意の型式
の動力伝達システムに同等に適用可能であることを理解
すべきである。

第１図を参照すると、車両速度は時間の関数としてプロ
ットされ、街中での運転中における典型的な始動と停止
の車両速度パターンを表わしている。明らかに、このサ
イクル全体を通じて車両を推進させるのに要求される動
力は車両の速度と路面負荷の変化に応じて一定に変化す
る。然し乍ら、このサイクル全体を通じて車両の動力要
件を平均化すると言える第１図の破線で示された平均動
力が存在する。平均動力は最大車両速度限界値に従って
変化する。従って、任意の与えられた速度限界値に対し
ては対応する平均動力を割当てることが出来る。

従来技術においてははずみ本型車両推進システムの効率
ははずみ車の速度を所望の車両速度限界値で予め決めら
れた範囲内に保つようエンジンからはずみ車への動力の
送出を測定されたはずみ単速度の関数として制御するこ
とにより著しく改善出来ることが確認されている。本明
細書で開示された好適実施態様には制御装置としてエン
ジンをはずみ車に対し接続したり切離したりすることが
含まれている。本発明は本明細書で開示した全体的に同
じ概念を具体化しており、平均出力と車両速度限界値の
間で第１図に示された先に説明した関係を考慮に入れる
車両速度限界値の関数としてエンジン動力出力の調節が
含まれている。関係ある出願の場合と同様、はずみ車に
対するエンジンの連結と切離しの代わりに本発明では以
下に説明する如くエンジンからはずみ車への動力の連続
的送出が含まれている。

第２図を参照すると、車両用推進システムの基本構成要
素がエンジン１０”はずみ車２０及び連続可変比トラン
スミッション（ＣＶＴ）３０として図解されている。エ
ンジン１０は典型的には可変変位型式の内燃機関であり
、即ちエンジンの作動変位量が動力出力を効果的に変え
る目的上変化出来る型式である。これらの諸例はシリン
ダーの一部又は全てが選択的に燃料を燃焼させるよう各
シリンダニに対し燃料弁を備えたエンジンであり、・又
はシリンダーの変位量を選択的に変える機構を備えたエ
ンジンである。図示されているエンジンは動力出力を変
えるよう１．２．３又は４のシリンダーで作動出来る型
式のものである。エンジンには又、エンジンの測定速度
ＮＥに従って関数発生器１４により制御される燃料送出
分配器１２を有している。この制御方法については（参
照上、本明細書に導入しである）本出願人の米国特許第
４．４５９，８７８号に説明してあり、極めて効果的な
エンジン作動を可能にする。θは調節された燃料を表わ
し、ガソリン・エンジンの場合はスロットル位置である
。

動力はエンジン１０から直接はずみ車２０に送出される
。はずみ車２０は傘歯車２２及び以下に説明する如く作
動が制御されるはずみ車クラッチ又は継手２４を通じて
駆動される。はずみ車のエネルギーは車両停止クラッチ
３２を介してＣＶＴ３０に送出され、次に駆動軸３４を
介して車両の２個以上の駆動車輪３６に送出される。前
述して米国特許第４，４５９，８７８号に開示された制
御方法に従って加速器ペダル位置αはエンジン作動が車
両のオペレーターによる任意の手動入力とは完全に無関
係となるよう直接ＣＶＴ比を制御出来る。ＣＶＴ３０は
任意型式のトランスミッションにすることが出来、トラ
ンスミッション比は成る比率範囲に亘り実質的に連続的
に変化する。本出願人の先の米国特許第４，４５９，８
７８号に説明された可変網車直径■ベルト駆動型ＣＶＴ
は適当なＣＶＴの典型的な例である。

この型式又は他の任意型式のはずみ重車両においては、
駆動輪は好適には車両の前輪又は車両の車輪全部である
。この前輪駆動又は四輪駆動の構成は回転するはずみ車
の高い慣性度を有する推進システムによって過剰な動的
制動の効果を考える場合、車両の制御可能性と安全性の
観点から重要である。従って、車両が単に後輪駆動型車
両である場合は、動的な制動効果を調整する任意の緻密
化された制御システムが無い場合、後輪の滑りと車両の
方向安定性の損失を生ぜしめることになろう。こうした
システムはアクセル・ペダルα及び最初に前輪に少量の
機械的制動作用を与え、制限された動的制動作用と組合
って後輪に制動作用を与え、暫増的に完全に機械的な制
動作用に迄増加させるブレーキ・ペダルβの運動に応答
するブレーキ調整器３８を含むことになろう。

本発明で具体化される概念ははずみ車のスピン損失が全
体的なシステムの効率を減少させるという認識に基づい
ている。こうした損失ははずみ車の回転速度の目刺に比
例している。従って、目的は車両の推進のため必要とさ
れる運動エネルギーを貯蔵し且つ送出するはすみ車の能
力に一致する最低の維持することにある。車両の推進に
対するエネルギーの必要量は所望の車両最大速度（即ち
車両速度限界値）に依存して変化する。従って、本発明
では効率を最適にするためはずみ車の作動速度範囲及び
エンジンの動力出力（ここでは変位量の関数）は車両の
速度限界値の関数として変化すべきであることを認めて
いる。前述した如く各所定の速度範囲ははずみ車と他の
システムのスピン損失を最低にするよう出来るだけ遅く
すべきことが理想である。これははずみ車の最大作動速
度と最低作動速度を次の如（定めることにより達成され
る。

ωＦＬ−ＭＡＸ＝ｋＲＭＡＸ　（ＮＤＳ−Ｌ　ＩＭ　Ｉ
Ｔ） ωＦＬ−ＭＩＮ＝ｋＲＭＩＮ　（ＮＤＳ−ＬＩＭＩＴ） ここで、 ωＦＬ−ＭＡＸ＝はずみ車の最大作動速度に＝定数 ＲＭＡｘ＝最大１ランスミッション比 ＲＭＩＮ＝最低トランスミッション比 ＮＤＳ−ＬＩＭＩＴ＝所望の車両速度限界値に対応する
最大駆動軸回転速度 先に説明した如く、はずみ車は制動中に車両からの再発
生により充填可能でもある。本発明によれば、はずみ車
の速度は最低に維持され、制動サイクル中に充填するそ
の容量は増加され、かくして車両からのエネルギーの最
大回復を可能にする。

再び第２図を参照すると、前述した原理について、ここ
で本発明の制動システムに適用されたものとして説明す
る。システムに対する初期の制御入力、ＮＤＳ−ＬＩＭ
ＩＴ　（即ち、車両速度限界値）がダイアル入力された
速度限界値に従って燃料分配器１２を通じて作動シリン
ダー１−４の個数を制御するエンジン制御器１００に適
用される。

その結果生ずるエンジンの出力動力レベルはシステムの
平均動力必要量と一致し、かくしてはずみ車速度を全体
的にダイアル入力された速度限界値に対する最適の速度
範囲内に保つ。

第３図を参照すると、ここでは車両の燃料経済性がはず
み車とはずみ車無しのＣＶＴ発生器に対する平均的な車
両路上速度の関数としてプロットしである。この図は低
い車両速度においてはずみ車エネルギー格納装置を使用
することにより効率が著しく高められることを明らかに
している。然し乍ら、車両速度が大略毎時７２ｋｍ（４
５マイル）に接近するのに伴ない、はずみ車システムの
この効率上の利点が図のごとく効果的になくなる。即ち
毎時大略７２ｋｍ（４５マイル）を越える車両速度に対
してははずみ車の作動からはずみ車を使用せずに直接エ
ンジン−ＣＶＴ推進に切換えることが有利である。この
切換え速度は車両と駆動の型式に依存しており、実際こ
れは３２ｋｍ／時（２０ｍｐｈ）ないし８０−７時（５
０ｍｐ　ｈ）に亘る。

再び第２図を参照すると、この切換えは、はずみ車クラ
ッチ比較器３００によって達成され、当該比較器は（勿
論、車両速度に比例する）測定された駆動軸速度を毎時
７２ｋｍ（４５マイル）のしきい値と比較する。測定さ
れた駆動軸速度ＮＤＳ°が毎時７２ｋｍ（４５マイル）
に等しいか又はそれ以下である場合は、はずみ車クラッ
チ２４は係合しル１うたいにとどまる。その上、エンジ
ン制御器１００は先に説明した如くエンジンを通常の様
式で制御するようスイッチ・オンされる。測定された駆
動軸速度が毎時７２ｋｆｆｉ（４５マイル）の等しい車
両速度を越える場合ははずみ車クラッチ比較器３００は
はずみ車クラッチ２４と非保合状態になり、エンジン制
御器１００はスイッチ・オフされる。これによって４個
全てのシリンダーが懸架状態に保たれるので、はずみ車
２０はシステムから効果的に分離され動力は直接エンジ
ンからＣＶＴを通じて駆動車輪へ送られる。

はずみ車クラッチ比較器３００は又、切換え点において
制動調整器３８を介して加速信号αと制動信号βの逆転
を行なう。これは同じ様な車両の加速を達成する目的上
はずみ車システム内の比率変化がはずみ車無しシステム
における比率変化の逆になっていることから必要である
。この減少はシステム間の固有の物理的差によるもので
、はずみ車は一定速度エネルギー源としてＣＶＴに「表
ワレ」、一方、エンジンは可変速度エネルギー源として
「表われる。」従って、はずみ車システムが装備された
車両を加速させるにはトランスミッション比を削減しな
ければならず、一方エンジン／ＣＶＴ　（はずみ車無し
）のシステムが装備された車両を加速するにはトランス
ミッション比を増加させなければならない。

第４図はエンジン速度ＮＥの関数としてエンジン出力ト
ルクＴＥのプロットとして（例えば最低燃料消費量に対
する）理想的なエンジン作動線を表わしている。こうし
たプロットの更に詳細な説明については本出願人の米国
特許第４，４５９゜８７８号に示されている。各ダイア
ル入力された速度限界値に対しエンジンの作動は車両速
度が毎時７２ｋｍ（４５マイル）を下回わる場合は個々
の作動線に沿って生ずる。毎時７２ｋｍ（４５マイル）
を越える車両速度に対しては、４個のシリンダー全てが
燃焼状態になっており、最上方の作動線に従う。

前述した制御方法ははずみ車のスピン損失を最低にし、
全体的なシステムの効率を最大にするその主たる目的を
極めて簡単且つ効果的に達成するものである。エンジン
の接続と切離しが制御モードになっているような典型的
なはずみ車推進システムと比較して本発明の制御方法で
は効率的比ないエンジンの遊びはなくし、エンジンの作
動が一層安定していることから送出の制御が一層簡単に
出来、エンジン・クラッチをなくし、そのクラッチの作
動に関係あるロスをなくし、先行技術のは′ずみ車シス
テムにおいて特に直接的なはずみ車駆動用に設計しなけ
ればならなかった附属部品の直接的なエンジン駆動を可
能にするものである。４個以下のシリンダーで作動する
場合のエンジンの固有の作動上の粗さがはずみ車の慣性
によってなめらかにされるので、車両の運転性を危゛う
くされない。

前述した好適実施態様に説明しである特定のパラメータ
ー値は本発明の範囲を何んら制限する意図はなく、これ
らのパラメーターがエンジン、トランスミッションと車
両の設計及び所望の作動と性能に従って変化することは
明らかである。電子式制御システムについて好適実施態
様を模式的に図解して来たが、特別の様式で機能する制
御システムの任意の型式を使用可能であることを理解す
べきである。多くの機械的構成要素を導入している制御
システムはおそら（最も信頼性があり、最も廉価な代替
例であると思われる。本発明の他の多くの改変例は前掲
の特許請求の範囲で定められた本発明の真の範囲から逸
脱せずに当技術の熟知者には明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は時間の関数として車両の速度をプロットしたも
の。 第２図は本発明によるエンジン／はずみ車の一実施例を
示す図である。 第３図は２つの異なる型式の車両推進システムに対する
平均車両速度の関数として車両の燃料経済性をグラフに
したもの。 １０・・・エンジン、２０・・・はずみ車、３０・・・
連続可変比トランスミッション（ＣＶＴ）、３８・・・
制動調整器、１００・・・エンジン制御器、３０００・
・・はずみ車クラッチ比較器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）エネルギー貯蔵はずみ車、動力をはずみ車に伝える
   ようはずみ車に作動関係的に連結された内燃機関、動力
   を出力軸に伝えるようはずみ車に作動関係的に接続され
   た連続可変比トランスミッションを備えたはずみ車型動
   力送出システムの作動を制御する方法において、 所望の最大出力軸速度限界値を予め決定する段階と、 出力軸速度限界値に比例してエンジンの作動変位を調節
   し、かたしてエンジンの効果的な動力出力がシステムの
   動力要件に合せられる段階から成るはずみ車型動送出シ
   ステムの作動制御方法。 ２）エンジンが複数個の燃焼室を有し、エンジンの作動
   変位を調節する段階が出力軸速度限界値に比例して前記
   燃焼室の所定の個数に燃焼を制限することを含むように
   した特許請求の範囲１）項に記載の方法。 ３）動力送出システムが自動車両の動力設備であり、所
   望の最大出力軸速度限界値が所望の最大車両速度限界値
   に比例するような特許請求の範囲２）項に記載の方法。 ４）動力送出システムが自動車両の動力設備であり、所
   望の最大出力軸速度限界値が所望の最大車両速度限界値
   に比例するような特許請求と範囲第１）項に記載の方法
   。 ５）エネルギー貯蔵はずみ車、動力をはずみ車に送出す
   るためはずみ車に作動関係的に接続された内燃機関及び
   動力を出力軸に送出するためはずみ車に作動関係的に接
   続された連続可変比トランスミッションを有するはずみ
   車動力送出システムにおいて、 エンジンの作動変位を変える変位調節装置と、所望の最
   大出力軸速度限界値に比例して前記作動変位の調節を行
   なうよう前記変位調節装置に作動的に連結され、かくし
   てエンジンの効果的な動力出力がシステムの動力要件に
   合せられるような変位制御装置から成るはずみ車型動力
   送出システム。 ６）エンジンが複数個の燃焼室を有し、前記変位制御装
   置が出力軸速度限界値に比例して前記燃焼室の所定個数
   に対する燃焼を制限するようにした特許請求の範囲第５
   ）項に記載のシステム。 ７）動力送出システムが自動車両の動力設備であり、所
   望の最大出力軸速度限界値が所望の車両速度限界値に比
   例するようにした特許請求の範囲第６）項に記載のシス
   テム。 ８）動力送出システムが自動車両の動力設備であり、所
   望の最大出力軸速度限界値が所望の車両速度限界値に比
   例した特許請求の範囲第５）項に記載のシステム。