発電電動ユニット

トップ :: B 処理操作運輸 :: B60 車両一般

【発明の名称】	発電電動ユニット
【発明者】	【氏名】浜井九五【氏名】谷内理
【要約】	【課題】既存のパワートレーンを利用可能であるとともに既存の生産ラインを利用可能な安価な構成とすることができ、かつ、発電容量の向上および回生能力の向上を図ることができる、新規な発電電動ユニットを提供すること、及び既存の車両におけるスタータ及びオルタネータを廃止すること。【解決手段】エンジンの出力軸と、ニュートラル状態及び前後進状態を切替可能であるとともに変速比を変更可能な変速装置の入力軸と、の間に介在される発電電動ユニットであって、前記エンジンの出力軸と変速装置の入力軸との間で駆動力の切断及び伝達を行うクラッチと、前記クラッチよりも前記変速装置の入力軸側に設けられ、前記クラッチとの間でトルクを授受可能に設けられた発電電動機と、を備えていることとした。

【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジンの出力軸と、ニュートラル状態及び前後進状態を切替可能であるとともに変速比を変更可能な変速装置の入力軸と、の間に介在される発電電動ユニットであって、前記エンジンの出力軸と変速装置の入力軸との間で駆動力の切断及び伝達を行うクラッチと、前記クラッチよりも前記変速装置の入力軸側に設けられ、前記クラッチとの間でトルクを授受可能に設けられた発電電動機と、を備えていることを特徴とする発電電動ユニット。
【請求項２】前記発電電動ユニットを覆う外側ハウジングと、この外側ハウジング内にもう一つの内側ハウジングとが設けられ、この内側ハウジング内に前記クラッチが納められるとともに、前記内側ハウジング及び前記外側ハウジングにより区画される空間に前記発電電動機が設けられ、これにより前記発電電動ユニットが２室で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発電電動ユニット。
【請求項３】前記クラッチとして電磁クラッチが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の発電電動ユニット。
【請求項４】前記クラッチとして油圧クラッチが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の発電電動ユニット。
【請求項５】前記発電電動ユニットにトルクコンバータが設けられ、前記クラッチが、このトルクコンバータのロックアップ状態を形成可能に設けられたロックアップクラッチであることを特徴とする請求項１ないし４に記載の発電電動ユニット。
【請求項６】前記発電電動機が、前記外側ハウジングの内側に固定されたステータ、及びこのステータと対向して前記クラッチの回転要素に取り付けられたロータにより構成される前記発電電動機において、前記ロータにフィンを設けたことを特徴とする請求項１ないし５に記載の発電電動ユニット。
【請求項７】前記エンジンの出力軸と前記クラッチとの間に、出力軸の曲げ振動を吸収する吸収プレートが設けられ、前記クラッチの締結面よりも変速装置側の部材と変速装置の入力軸との間に、捻り振動を吸収するダンパが設けられていることを特徴とする請求項１ないし６に記載の発電電動ユニット。
【請求項８】前記外側ハウジングにおいて発電電動機のステータの固定面に冷媒が通るジャケットが設けられていることを特徴とする請求項１ないし７に記載の発電電動ユニット。
【請求項９】前記発電電動ユニットに油圧クラッチの締結力を供給するオイルポンプが内蔵されていることを特徴とする請求項４ないし８に記載の発電電動ユニット。
【請求項１０】前記発電電動ユニットの外部に、前記油圧クラッチの締結力及び前記変速装置の制御圧を供給する電動オイルポンプを備えていることを特徴とする請求項１ないし９に記載の発電電動ユニット。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンと変速機との間に介在されたクラッチの回転要素との間でトルクを授受可能に構成された発電電動機を有した発電電動ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車において環境および有限資源に対する考慮から燃費の向上が望まれている。この燃費向上を図る技術の１つとして、エンジンの駆動力伝達系に発電電動機を設け、例えば、走行エネルギを電力として取り出す回生を行ったり、電動機の出力トルクによりエンジントルクをアシストするなどする技術が提案されている。
【０００３】このような従来技術として、例えば、特開平７－１２３５０９号公報記載の技術や、特開平１０－２２５０５８号公報記載の技術が知られている。前者の従来技術は、エンジンの出力軸とトルクを授受可能に発電電動機が設けられており、バッテリ残量に余裕がある場合には、発電電動機をモータとして機能させてエンジンの駆動力をアシストし、また、制動時には、発電電動機を発電機として機能させてバッテリ容量を超えない範囲で走行エネルギを電力として回生するものである。これにより、従来のパワートレーンを用いながら燃費の向上を図ることができる。
【０００４】後者の従来技術は、いわゆるハイブリッドカーと呼ばれる技術であって、これはエンジンとクラッチモータとアシストモータとを備え、これらの駆動を制御することにより、走行エネルギの発生、走行中の発電、制動時の回生を効率よく行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の従来技術にあっては、以下に述べるような解決すべき課題を有していた。すなわち、前者の従来技術にあっては、既存のパワートレーンに対する変更は少ないものの、変速装置として手動変速機が用いられており、減速時に回生を行おうとした場合、エンジンブレーキ分の制動力に回生分の制動力が加わって制動力が大きくなり違和感を感じてしまう。また、変速装置として現在主流となっているトルクコンバータを有した自動変速機を適用した場合、減速時にあっては、変速装置の入力軸に接続されるタービンランナと、エンジンの出力軸に接続されるコンバータカバーとの間で駆動輪側からの入力トルクの伝達が悪く、回生を効率的に行うことができない。また、この前者の従来技術にあっては、オルタネータは常時エンジンの負荷となっており、常にオルタネータ駆動負荷分の燃料が余分に必要となるため、燃費を向上する上で不利である。さらに、近年のハイテク化により車両に搭載される電装部品が急激に増加しているとともに、燃費の向上を図るために従来エンジンのクランク軸にベルト等を介して動力を得ていたエアコンやパワーステアリング等においても、電磁アクチュエータによって作動させる提案がなされており、バッテリの負荷が大きくなる傾向にあり、これに対応するためにバッテリ電圧を１２Ｖから４２Ｖ程度の高電圧に高めることが予期されている。このためオルタネータの容量を大きくする必要があるが、発電電動機と別途オルタネータの容量を大きくすることは非合理的であり、かつ、大容量のオルタネータを常時エンジンで作動させると、燃費の悪化を招くという問題があった。
【０００６】上記のような前者の従来技術の問題に対して、後者の従来技術は、エンジンとクラッチモータとアシストモータの運転を制御することにより、モータ駆動による走行およびエンジンアシスト・回生・発電を効率よく行うことができる。しかしながら、この後者の従来技術は、既存のエンジンと変速装置とを有したパワートレーンとは全く異なる構成であって、既存のパワートレーンを利用したり、既存の生産ラインを利用するすることができないため、非常に高価になってしまうという問題を有している。
【０００７】本発明は上述の従来の問題点に着目してなされたもので、第１の目的として、既存のパワートレーンを利用可能であるとともに既存の生産ラインを利用可能な安価な構成とすることができ、かつ、発電容量の向上および回生能力の向上を図ることができる、新規な発電電動ユニットを提供することを目的とする。
【０００８】また、第２の目的として、既存の車両におけるスタータ及びオルタネータを廃止し、かつ、発電容量の向上及び回生能力の向上を図ることができる、新規な発電電動ユニットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、図１のクレーム対応図に示すように、エンジンの出力軸と、ニュートラル状態及び前後進状態を切替可能であるとともに変速比を変更可能な変速装置の入力軸と、の間に介在される発電電動ユニットであって、前記エンジンの出力軸と変速装置の入力軸との間で駆動力の切断及び伝達を行うクラッチａと、前記クラッチａよりも前記変速装置の入力軸側に設けられ、前記クラッチａとの間でトルクを授受可能に設けられた発電電動機ｂと、を備えていることとした。
【００１０】したがって、前記クラッチａを締結することで、発電電動機ｂをスタータとして機能させることができる。
【００１１】また、エンジンが駆動している時に、発電電動機ｂを発電機として機能させればオルタネータとして使用でき、また、電動機として機能させれば、エンジンの駆動力をアシストすることができる。
【００１２】また、走行中に回生を行う場合、クラッチａの締結を解除することにより、変速装置の入力軸から入力される駆動輪トルクを全て発電電動機ｂにより回生することができる。
【００１３】請求項２に記載の発明においては、前記発電電動ユニットを覆う外側ハウジングと、この外側ハウジング内にもう一つの内側ハウジングとが設けられ、この内側ハウジング内に前記クラッチが納められるとともに、前記内側ハウジング及び前記外側ハウジングにより区画される空間に前記発電電動機が設けられ、これにより前記発電電動ユニットが２室で構成されていることとした。
【００１４】したがって、発電電動機の乾燥室を確保しつつ、内側ハウジング内を乾式クラッチ、湿式クラッチまたはトルクコンバータもしくはこれらの組み合わせのどれを用いてもよく、設計自由度を与えることができる。
【００１５】請求項３に記載の発明においては、前記クラッチとして電磁クラッチが設けられていることとした。
【００１６】したがって、任意の状態でエンジンと発電電動機、またはエンジンと駆動軸を締結もしくは解除することが可能となる。回生作動時には、クラッチの締結の有無にかかわらず、駆動輪側からトルクコンバータに入力される駆動トルクにより発電電動機のロータが回転されて回生エネルギを得ることができる。そして、この時、クラッチの締結を解除しておけば、エンジン負荷分を回生しても、違和感なく回生することができる。
【００１７】請求項４に記載の発明においては、前記クラッチとして油圧クラッチが設けられていることとした。
【００１８】請求項５に記載の発明においては、前記発電電動ユニットにトルクコンバータが設けられ、前記クラッチが、このトルクコンバータのロックアップ状態を形成可能に設けられたロックアップクラッチであることとした。
【００１９】したがって、エンジンの出力が小さな車両においても、発進トルク等を十分発生することが可能となり、また、回生作動時には、前記ロックアップクラッチの締結の有無にかかわらず、駆動輪側からトルクコンバータに入力される駆動トルクにより発電電動機のロータが回転されて回生エネルギを得ることができる。そして、この時、前記ロックアップクラッチの締結を解除しておけば、エンジン負荷分を回生しても、違和感なく回生することができる。
【００２０】請求項６に記載の発明においては、前記発電電動機が、前記外側ハウジングの内側に固定されたステータ、及びこのステータと対向して前記クラッチの回転要素に取り付けられたロータにより構成される前記発電電動機において、前記ロータにフィンを設けたこととした。
【００２１】したがって、ロータが回転するのに伴ってハウジング内に空気の流れが生じて発電電動機が冷却され、熱による発電電動機の機能低下を防止できる。
【００２２】請求項７に記載の発明においては、前記エンジンの出力軸と前記クラッチとの間に、出力軸の曲げ振動を吸収する吸収プレートが設けられ、前記クラッチの締結面よりも変速装置側の部材と変速装置の入力軸との間に、捻り振動を吸収するダンパが設けられていることとした。
【００２３】したがって、前記クラッチを直結状態とした時に、エンジン側と変速装置側とから曲げ振動や捻じれ振動が前記クラッチに入力されても、これらの振動を吸収プレートとダンパにより吸収することができる。よって、前記クラッチの回転要素と前記内側及び外側ハウジングとの間で軸直交方向の相対変位が生じ難くなり、これにより発電電動機においてロータとステータとの間隔を狭くしても両者が干渉し難くなり、発電電動機の入出力効率を向上させることができる。
【００２４】請求項８に記載の発明においては、前記外側ハウジングにおいて発電電動機のステータの固定面に冷媒が通るジャケットが設けられていることとした。
【００２５】したがって、発電電動機のステータが冷却されて発電電動機の熱による機能低下を防止できる。
【００２６】請求項９に記載の発明においては、前記発電電動ユニットに前記油圧クラッチの締結力を供給するオイルポンプが内蔵されていることとした。
【００２７】したがって、外部にオイルポンプ設ける必要がなく、構成をコンパクトにすることができる。
【００２８】請求項１０に記載の発明においては、前記発電電動ユニットの外部に、前記油圧クラッチ及び変速装置に制御圧を供給するための、電動オイルポンプを備えていることとした。
【００２９】したがって、エンジン停止時においても常に油圧を発生することが可能となり、油圧クラッチを任意のタイミングで接続することができる。
【００３０】
【実施の形態】以下本願発明における各実施の形態をより詳しく説明する。
（実施の形態１）図２は、本発明の実施の形態１の発電電動ユニット１０２を示す断面図である。この発電電動ユニット１０２は、エンジン２３の出力軸１３と変速装置１０５の入力軸１０５ａとの間に介在されている。
【００３１】前記エンジン２３はガソリンにより運転され、このエンジン２３のクランク軸１８から出力される回転力がエンジン出力軸１３を介してエンジン２３の側面に固定された発電電動ユニット１０２に出力される。また、変速装置１０５は、周知の無段変速装置であり、プラネタリギヤから構成された前後進切換部１０３とベルト・プーリ式の変速機構部１０４とから構成されている。
【００３２】発電電動ユニット１０２は、外側ハウジング５及び内側ハウジング３０により独立した２室に構成され、外側ハウジング５と内側ハウジング３０によって区画されたモータ室３２には、電動機及び発電機として機能する発電電動機（後述のフローチャートではＳＴＲ／ＡＬＴと表記する。）１０２ｂが設けられており、内側ハウジング３０内にはトルクコンバータ１０２ａが設けられ、トルクコンバータ１０２ａには、ロックアップ用の電磁クラッチ１０２ｄが設けられている。このトルクコンバータ１０２ａのコンバータケース３は、内部に隔壁３ｂが構成され、これにより２室構成となっている。この２室はそれぞれ油室であるトルクコンバータ部分と、乾燥室である電磁クラッチ部分とからなる。なお、電磁クラッチ１０２ｄは、４２Ｖ電磁ロックアップクラッチ用端子１９からスリップリング１９ａを介してコイル１６ｂにに対する通電および通電カットにより締結および締結解除作動を行うよう構成されている。
【００３３】前記コンバータカバー３はオイルポンプ駆動軸３ａに連結されており、コンバータカバー３の回転によってオイルポンプ駆動軸３ａに回転力が入力され内蔵オイルポンプ４を駆動し油圧を発生する。この時コンバータカバー３と内側ハウジング３０とにより区画される空間は、コンバータカバー３の回転を妨げないために乾燥室としてあり、オイルポンプケース３０ａとオイルポンプ駆動軸３ａの間にはオイルシール７が設けられている。
【００３４】内側ハウジング３０は、エンジン２３に固定支持されており、オイルポンプケース３０ａ及びステータ固定軸３０ｂにより構成されている。ステータ固定軸３０ｂは中空軸構造を取っており、この中空軸内には駆動軸１７が貫通支持されている。また、前記ステータ固定軸３０ｂには前記オイルポンプ駆動軸３ａが回転可能に支持されると共に、ステータブレード１１がワンウェイクラッチ９を介して固定支持されている。このワンウェイクラッチ９はステータブレード１１がコンバータカバー３の回転方向と同じ方向には回転しないが、反対方向に油圧によるトルクが発生したときは、ステータブレード１１がその方向に回転可能に支持するものである。
【００３５】前記ステータ固定軸３０ｂに貫通支持された駆動軸１７には、タービンランナ１２及びロックアップピストン１６が結合されている。また、駆動軸１７は前記隔壁３ｂを貫通しているが、電磁クラッチ１０２ｄは乾燥室内に構成されているため、隔壁３ｂと駆動軸１７の間にはオイルシール７ａが構成されている。前記ロックアップピストン１６は駆動軸１７上をスライド可能なセレーション結合されている。また、駆動軸１７内には油路２２が設けてあり、この油路２２がトルクコンバータ１０２ａのトルコン作動圧を供給している。
【００３６】また、駆動軸１７は出力軸１３に設けられた位置決め孔７０に相対回転可能に支持されているが、ベアリング等を介した固定ではなく、エンジンのクランクシャフト等の振動が伝達されない構造となっている。
【００３７】図３にセレーション結合された結合部の拡大断面図を示す。前記ロックアップピストン１６は入力プレート４０及び出力プレート４１から構成され、この２つのプレート４０，４１はトーションスプリング１５を介して結合されている。また、この２つのプレート４０，４１は捻り振動を吸収するために相対回動する。相対回動時に入力トルクを捻り角特性にヒステリシスを与えるために、皿ばね３８及び摩擦プレート３７が設けてある。
【００３８】これにより２つのプレート４０，４１を連結するトーションスプリング１５の伸縮方向が規定され、急激なトルク変動を正確に吸収している。出力プレート４１は駆動軸１７にセレーション結合されており、通常時はスプリング３９によりロックアップ解除の状態を保持するよう構成されている。
【００３９】駆動軸１７は内側ハウジング３０のステータ固定軸３０ｂを貫通し、モータ室３２へと出力されている。この時、モータ室３２はロータ８の回転を妨げないために乾燥室となっている。このモータ室３２部分の駆動軸１７にはロータ支持部材８ａが連結されており、駆動軸１７の駆動によりこのロータ支持部材８ａに設けられた発電電動機１０２ｂのロータ８が回転する。また、このロータ８に対向して発電電動機１０２ｂのステータ１が外側ハウジング５に固定されている。前記ロータ支持部材８ａにはフィン６が設けられており、ロータ支持部材８ａの回転によってロータ８やステータ１の空冷を行うことができる。前記ロータ支持部材８ａを構成することにより、ロータ８の径方向長さを確保し、かつ、トルクコンバータ１０２ａの径方向外側にロータ８部分を位置することが可能となるために、ユニット全体の軸方向長さをさほど延長することなくロータ８の軸方向長さを確保することが可能となり、発電電動機１０２ｂの電動機および発電機としての能力を高く設定することができる。
【００４０】外側ハウジング５外側には、発電電動機１０２ｂに電源を供給、または回収するための電源部４４が設置されている。ステータ１及びコイル２がこのハウジング５内周面に沿って固定されている。また、外側ハウジング５とステータ１の固定接触面には水冷却もしくは冷媒封入のヒートパイプ冷却を行うためのジャケットが設けられており、電源部４４及びステータ１近傍の冷却を同時に行うことができるよう構成されている。駆動軸１７は外側ハウジング５を貫通し、変速装置１０５の入力軸１０５ａと一体に連結されている。
【００４１】前後進切換機構部１０３は、プラネタリギヤにより構成されているものでリングギヤ２５とこのリングギヤ２５内に設けられたクラッチ２９と、ピニオンギヤ２６及びこのピニオンギヤ２６を固定するためのクラッチ２８と、回転軸３３に連結されたサンギヤ２７から構成されており、駆動軸１７から伝達された駆動力はリングギヤ２５に伝達される。ここでクラッチ２８，２９の接続パターンによって後進状態、ニュートラル状態、前進状態を決定し、回転軸３３を介して変速機構部１０４へと駆動力を伝達する。本実施の形態１では変速機構部１０４として無段変速機を用いており、プライマリープーリ３４に伝達された駆動力は、ベルト３６を介してセカンダリープーリ３５へ伝達され、図外のアイドラギヤ、ファイナルギヤ、デファレンシャルギヤを介して駆動輪へと伝達され、車輪を駆動する。なお、本実施の形態１においては、変速装置に供給される油圧は、内蔵オイルポンプ４によってすべて供給するものではなく、エンジン停止時においても、別途アキュムレータ等が装備されており、これにより変速装置への油圧の供給は妨げられないものである。
【００４２】図４には、本発明の実施の形態１におけるコントロールユニットＣ１を示す。このコントロールユニットＣ１は、イグニッションスイッチＳ１に接続され、車速センサＳ２、ブレーキセンサＳ３、アクセル開度センサＳ４、ＡＴポジションセンサＳ５、電圧計Ｓ６、エンジン回転数センサＳ７、の各センサ信号が入力され、このセンサ信号を元に、各種演算を行い、電磁クラッチ１０２ｄの電磁クラッチ部分、発電電動機１０２ｂ、電磁弁４３、エンジンコントロールユニットＣ２に制御信号を出力する。なお、エンジンコントロールユニットＣ２は、エンジン２３の駆動をコントロールするものであり、本実施の形態では、前記コントロールユニットＣ１からの信号を元に、後述する可変動弁機構部Ａ１、燃料噴射装置Ａ２、点火装置Ａ３等に制御信号を出力する。
【００４３】次に、実施の形態１のコントロールユニットＣ１による制御の内容についてフローチャートに基づいて説明する。図５には、本発明の実施の形態１における停車状態からのエンジン始動処理４００のフローチャートを示す。ステップ４０１で車速が０ｋｍ／ｈであるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ４０２に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ４０２でイグニッションがＯＮであるかどうかをを判断し、ＹＥＳであればステップ４０３に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ４０３でブレーキがＯＮであるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ４０４に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ４０４でアクセルがＯＦＦであるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ４０５に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ４０５でＡＴポジションがＰレンジにあるかどうかを確認し、Ｐレンジであればステップ４０６に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ４０６で電磁クラッチ１０２ｄを締結する。ステップ４０７で発電電動機１０２ｂを電動機として作動させる。ステップ４０８でエンジン始動完了を確認する。ステップ４０９で発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止する。ステップ４１０で電磁クラッチ１０２ｄの締結を解除する。
【００４４】すなわち、このエンジン始動制御にあっては、車速が０ｋｍ／ｈで、イグニッションがＯＮ、ブレーキがＯＮ、アクセルはＯＦＦ、ＡＴのポジションがパーキング位置にあることを確認し、図１５のタイムチャートに示すように、トルクコンバータ１０２ａをロックアップ状態として発電電動機１０２ｂを電動機として駆動させる。この駆動によりエンジン２３の出力軸１３が回転してエンジン２３が始動する。エンジン始動完了を確認した後、発電電動機１０２ｂを停止し、電磁クラッチ１０２ｄの締結を解除する。
【００４５】なお、ここで始動後の作動についても説明すると、エンジン２３がアイドリング状態となると、エンジン２３の出力軸１３から出力される駆動力は、発電電動ユニット１０２に設けられたトルクコンバータ１０２ａのコンバータカバー３にクランク軸曲げ振動を抑制するために設けられたフレキプレート１４を介して伝達され、コンバータカバー３を回転駆動する。コンバータカバー３にはオイルポンプ駆動軸３ａが連結されているため、オイルポンプ４が油圧を発生する。
【００４６】同時に、コンバータカバー３内部に固定されたポンプインペラ１０が回転駆動され、コンバータカバー３内のオイルを撹拌する。このオイルはステータブレード１１にぶつかり流れる方向が変更される。この変更されたオイルの流れには、エンジントルクとステータブレード１１の反力が合計されることによるトルク増大作用があり、この増大されたトルクはタービンランナ１２を介して駆動軸１７に駆動力として伝達される。
【００４７】駆動軸１７の回転によりエンジン始動時はスタータとして作用したモータ部分であるロータ８及びロータ支持部材８ａは、エンジンからの駆動力により回転駆動されることでジェネレータとして機能することができる。また、駆動軸１７の駆動力により前後進切換機構部１０３のリングギヤ２５が駆動される。この時、クラッチ２８，２９を開放していると変速装置１０４に駆動力が伝達されることはない。
【００４８】図６にはエンジンクリープ処理５００のフローチャートを示す。ステップ５０１でＡＴポジションがＤレンジにあるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ５０２に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ５０２でブレーキがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ５０３に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ５０３でアクセルがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ５０４に進み、ＮＯであれば通常のアクセル加速処理を行う。ステップ５０４で通常のエンジンクリープ動作を行う。このエンジンクリープとは、エンジン２３を駆動させてトルクコンバータ１０２ａによるクリープ力により、僅かに駆動力を出力するものである。なお、Ｄレンジではクラッチ２９が締結される。
【００４９】前進する場合には、運転者はブレーキを踏み、セレクトレバーをＤレンジに入れる。この時、前後進切換機構部１０３のクラッチ２９が接続される。運転者はブレーキを踏んでいるので、駆動軸１７は固定され、エンジン出力軸１３から伝達された駆動力は、コンバータカバー３内のポンプインペラ１０を回転することで、トルクコンバータ１０２ａ内にクリープ力として蓄積される。よって、運転者がブレーキを放すと、このクリープ力により僅かに推進される。
【００５０】図７には発電電動機１０２ｂを用いたモータクリープ処理６００のフローチャートを示す。ステップ６０１で車速が３．５ｋｍ／ｈ以下であり、かつ、バッテリの充電状態を表す量、例えばバッテリ出力電圧等（以下ＳＯＣと表記する。）が設定値よりも大きい値であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ６０２へ進み、ＮＯであればステップ５００へ進み、エンジンクリープ処理を行う。ステップ６０２でエンジン２３を停止する。ステップ６０３でＡＴポジションがＤレンジにあるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ６０４に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ６０４でブレーキがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ６０５に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ６０５でアクセルがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ６０６へ進み、ＮＯであればステップ７００へ進み、モータクリープからの加速処理を行う。ステップ６０６で発電電動機１０２ｂによる発電を停止する。ステップ６０７で発電電動機１０２ｂを電動機として作動させる。ステップ６０８でＳＯＣが設定値より大きいかどうか、すなわちバッテリ電圧が充分に高いか否かを判断し、ＹＥＳであればこの処理を終了し、ＮＯであればステップ８００へ進み、モータクリープからエンジンクリープへの切替処理を行う。
【００５１】モータクリープとは、発電電動機１０２ｂを駆動させて、僅かに駆動力を出力するもので、すなわち、車速が３．５ｋｍ／ｈ以下でＳＯＣが設定値以上であれば、エンジン２３を停止してモータクリープ処理を行い、この条件を満たさなければエンジンクリープ処理を行う。モータクリープ処理は、ＳＯＣが設定値以上であることに加えて、ＡＴポジションがＤレンジで、ブレーキがＯＦＦ、アクセルがＯＦＦであれば、発電電動機１０２ｂによる発電を停止して、電動機として作動させてクリープ作動を行う。なお、このモータクリープ実行途中でＳＯＣが設定値以下になったときにはエンジンクリープへの切替処理を行う。なお、図１６（ａ）には、上述のエンジンのアイドリング停止からモータクリープに移行する際のタイムチャートが示してある。
【００５２】図８に、モータクリープからの加速処理７００のフローチャートを示す。ステップ７０１でアクセル開度から緩加速か急加速かを判定し、急加速であればステップ７０２へ進み、緩加速であればステップ１２００へ進んで後述のエンジン再始動処理を行う。ステップ７０２で発電電動機１０２ｂの電動機としての回転数を上昇させる。ステップ７０３で電動機としてのドライブ回転数が１４００ｒｐｍ以上であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ７０４に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ７０４で電磁クラッチ１０２ｄを締結する。ステップ７０５でエンジン回転数からエンジン始動を確認する。ステップ７０６で発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止する。
【００５３】すなわち、このクリープからの加速時には、アクセル開度から緩加速か急加速かを判定し、エンジン再始動処理を行う。急加速と判定された場合、発電電動機１０２ｂのモータとしての駆動回転数を上昇させて、車速を上昇させ、さらに、この回転数が１４００ｒｐｍ以上になると、電磁クラッチ１０２ｄを締結させ、これによりエンジンを始動する。エンジン回転数からエンジン始動を確認後、発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止する。急加速要求時には、エンジン２３を始動させずに、まず、発電電動機１０２ｂの回転数を上昇させ、応答性の確保を図っている。
【００５４】図９には、モータクリープからエンジンクリープへの切替処理８００のフローチャートを示す。ステップ８０１で電磁クラッチ１０２ｄを締結する。ステップ８０２でエンジン始動が完了されたかどうかを確認し、始動完了を確認するまでこのステップを繰り返す。ステップ８０３で発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止する。ステップ８０４で電磁クラッチ１０２ｄの締結を解除する。モータクリープ作動時は、電磁クラッチ１０２ｄは開放状態として発電電動機１０２ｂを電動機として作動させているため、まず、電磁クラッチ１０２ｄを締結し、これにより電動機の駆動力をエンジン２３に入力してエンジンを始動させ、エンジン始動を確認後、発電電動機１０２ｂの電動機として動作を停止し、電磁クラッチ１０２ｄを切断する。図１９に上記制御フローのタイムチャートを示す。これによりスムーズな切替処理が行われる。
【００５５】図１０には、定常走行処理９００のフローチャートを示す。ステップ９０１でＡＴポジションがＤレンジにあるかどうかを確認する。ステップ９０２ではブレーキがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ９０３に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ９０３ではアクセル開度が定常状態であるかどうかを判断し、定常であればステップ９０４へ進み、加速であればステップ１０００へ進んで加速処理を行う。ステップ９０４ではエンジン回転数が１０００～３０００ｒｐｍ（尚、回転数範囲はエンジンの熱効率の良いところを選択すればよい。）の間にあるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ９０５へ進み、ＮＯであればステップ９０６に進む。ステップ９０５では、ＳＯＣが設定値内かどうかを判断し、ＹＥＳであれば、ステップ９０７へ進み、ＮＯであればステップ９０６へ進む。ステップ９０６では、発電電動機１０２ｂの発電を停止する◎。
【００５６】ステップ９０７では、発電電動機１０２ｂの発電を作動する。ステップ９０８では、電子制御スロットルによる発電分減速補正を行う。
【００５７】すなわち、定常走行時、すなわち、アクセル開度が定常状態であると判定した場合には、エンジン回転数が１０００～３０００ｒｐｍの範囲で、ＳＯＣが設定値内であれば、発電電動機１０２ｂをオルタネータとして発電作動させ、この発電作動により損失したトルクを電子制御スロットルにより減速補正することで運転者に違和感を与えることなく発電動作を行う。図１７に、定常走行処理のタイムチャートを示す。
【００５８】図１１には、定常走行からの加速処理時のフローチャートを示す。ステップ１００１では、発電電動機１０２ｂの発電を停止する。
【００５９】定常走行時にアクセル開度から加速要求と判断された場合、直ちに発電電動機１０２ｂによる発電動作を停止し、通常のエンジンによる加速動作に移る。これによりエンジン出力等が小さい場合においても、運転者の要求を損なうことなく加速動作を行うことができる。
【００６０】図１２には、可変動弁機構（以下、ＶＥＬと表記する）６０がエンジン２３に備えられている場合の定常走行処理のフローチャートを示す。ここでまず、ＶＥＬ６０の構成を図２１により説明する。図において５１は吸気弁であって（実際には吸気弁の上端部を示している）、この吸気弁５１は図外のスプリングからバルブリフタ５０に入力される付勢力により閉弁方向に付勢されている。また、図において５２はカムシャフトで、このカムシャフト５２が回転すると、カムシャフト５２に一体に設けられたカム４９が回転する。このカム４９が回転すると、これに伴って揺動アーム４７の図中左側端部が上下し、揺動アーム４７は、図中右側端部がこれとは逆に上下するように制御軸４５を中心に振り子運動を繰り返す。そして、これに伴って揺動カム４８の上端部が上下する。したがって、揺動カム４８が下方に変位した時に、バルブリフタ５０が下方に押されて吸気弁５１が開弁する。なお、図中５３は揺動カム４８を反時計回り方向に揺動付勢する捻りスプリングである。
【００６１】前記制御軸４５は、図中Ｐ２で示す点を軸心として回動可能に支持され、この回動を図４に示したＶＥＬアクチュエータ（電磁アクチュエータ）Ａ１により行うように構成されている。すなわち、ＶＥＬアクチュエータＡ１により制御軸４５を回動させて厚肉部が移動すると揺動アーム４７による揺動カム４８の押し下げ量が変更されることによって、動弁機構の開閉時期とバルブリフト量を変更している。これにより、機関低速低負荷時における燃費の改善や安定した運転性、並びに高速高負荷時における吸気の充填効率の向上による十分な出力を確保する等のために、吸気・排気バルブの開閉時期とバルブリフト量を機関運転状態に応じて可変制御するものである。本実施の形態１では、いわゆるアトキンソンサイクルとすることにより燃焼効率の向上を図っている。
【００６２】さらに、本実施の形態１にあっては、上記のＶＥＬアクチュエータＡ１の駆動に基づいて吸気弁５１が全く開弁しない状態、すなわち弁停止状態を形成可能に構成されている。このように弁停止させた場合、エンジン２３のシリンダ内の空気が密閉されて気体の流入流出に伴う移動エネルギの損失（尚、これをポンプ損失という。）が無くなる。
【００６３】以下に、図１２のフローチャートについて説明する。ステップ１１０１ではＡＴポジションがＤレンジにあるかどうかを確認する。ステップ１１０２ではブレーキがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１１０３に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ１１０３ではアクセル開度が定常状態であるかどうかを判断し、定常であればステップ１１０４へ進み、加速であればステップ１０００へ進んで加速処理を行う。ステップ１１０４ではエンジン回転数が１０００～３０００ｒｐｍの間にあるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１１０４へ進み、ＮＯであればステップ１１０６へ進む。ステップ１１０５では、ＳＯＣが設定値内かどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１１０７へ進み、ＮＯであればステップ１１０６へ進む。ステップ１１０６では、発電電動機１０２ｂの発電を停止する。ステップ１１０７では、発電電動機１０２ｂの発電を作動する。ステップ１１０８では、ＶＥＬによる吸排気弁位相制御によりアトキンソンサイクルにする。
【００６４】この定常走行処理にあっては基本的な制御フローは前述の図１０における制御と同じであるが、本制御では、電子制御スロットルによる回生分減速補正を行うのではなく、ＶＥＬ６０により、吸排気弁位相をアトキンソンサイクルにすることによって、燃焼効率の向上を図り、その燃焼効率向上分を発電するようにしている点で異なる。
【００６５】図１３には、エンジン再始動処理１３００のフローチャートを示す。ステップ１２０１では、車速を判断し、０ｋｍ／ｈであればステップ１２０２へ進み、０ｋｍ／ｈ＜車速＜３．５ｋｍ／ｈであればステップ１２０３へ進み、３．５ｋｍ／ｈ＜車速＜４０ｋｍ／ｈであればステップ１３１５へ進んで減速中再加速処理１３１５を行う。
【００６６】ステップ１２０２では、ブレーキがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１２０４に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ１２０３では、アクセルがＯＮかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１２０４に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ１２０４では、ＳＯＣが設定値以上かどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１２０５に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。
【００６７】ステップ１２０５では、アクセル開度から緩加速か急加速かどうかを判断し、緩加速であればステップ１２０６へ進み、急加速であればステップ７００へ進んでモータクリープからの加速処理７００を行う。ステップ１２０６では、前後進切換機構部１０３においてＮレンジに切替る信号を出力する。ステップ１２０７では、電磁クラッチ１０２ｄの電磁クラッチ部分を締結する。ステップ１２０８では、発電電動機１０２ｂを電動機として作動させる。ステップ１２０９では、エンジン回転数からエンジン始動を確認する。ステップ１２１０では、発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止させる。ステップ１２１１では、電磁クラッチ１０２ｄの締結を解除する。ステップ１２１２では、前後進切換機構部１０３においてＤレンジに切替る信号を出力する。
【００６８】すなわち、エンジン再始動処理を行う場合、すなわち、走行中にエンジン２３を停止してからエンジン２３を再始動する場合は、次の３つの状況がある。１つは車速３．５～４０ｋｍ／ｈで減速状態の場合で、ＡＴポジションがＤレンジで、エンジン２３が停止している状態であり、これは減速再加速処理のステップ１３１５に移行する。
【００６９】２つめは、車速０～３．５ｋｍ／ｈの場合でＡＴポジションがＤレンジで、エンジン２３が停止している状態であり、これはモータクリープ処理を実行している状態である。この時は、アクセルがＯＮ、ＳＯＣ＞設定値である時は、アクセル開度から緩加速か急加速かを判定し、急加速であれば図８に示したモータクリープからの加速処理７００に移行する。ここで再度ＳＯＣ＞設定値の判断を行うのは、バックグラウンドジョブが行われて、そこに定周期割り込み処理やイベント割り込み処理が繰り返されているためであり、クリープ処理を行っている時にも、他の処理に移行し、再度クリープ処理に戻ってくるという状況も想定されるからである。つまり、各処理はそれぞれ独立して各自状況確認ができるようにすることで、モータクリープで走っていても、モータクリープ処理以外の処理が順々に処理されている状態を考慮したものである。
【００７０】緩加速であれば、前後進切換機構部１０３に対してＤレンジからＮレンジに切替る信号を出力し、一旦駆動軸１７と変速装置１０４との接続を解除する。次に電磁クラッチ１０２ｄを接続し、発電電動機１０２ｂをスタータとして作動（電動機として作動）させ、エンジン２３を始動し、エンジン回転数からエンジン始動を確認した後、発電電動機１０２ｂのスタータとしての機能を停止させ、電磁クラッチ１０２ｄの接続を解除し、前後進切換機構部１０３に対してＮレンジからＤレンジへ切替る信号を出力し、駆動軸１７と変速装置１０４とを接続し、通常のエンジン走行状態に移行する。図１６（ｂ）にこの制御フローのタイムチャートを示す。ここで、エンジン始動時に前後進切換機構部１０３においてＤ→Ｎ→Ｄと切替るのは、エンジン始動のためのトルク等の変動が駆動輪に伝達されることにより、運転者に違和感を与えることがないよう配慮したためである。
【００７１】図２２には、前後進切換機構部１０３においてＤ→Ｎ→Ｄ切替を行うシフトバルブ４２部分の構成を示す。このシフトバルブ４２は図外のシフトレバーに接続されており、このシフトレバーの操作に基づき、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，２，１の各ポジションに切り換わる。シフトバルブ４２が、Ｄレンジに位置している時には図中Ｄに示す油路にライン圧が供給され、また、Ｒレンジに位置している時には図中Ｒで示す油路に油路が供給されて、この油圧信号を受けて、前後進切換機構部１０３が前後進を切替るように構成されている。また、Ｎレンジの際にはどの油路にもライン圧が供給されない。
【００７２】また、Ｄの油路の途中には電磁弁４３が設けられ、電磁弁４３の非駆動時にはＤの油路がライン圧が供給されるが、電磁弁４３の駆動時にはこのＤの油路が塞がれて前後進切換機構部１０３に対してはＮレンジの信号が出力されている状態となる。そこで、ステップ１２０６および１２１２の処理により変速レンジをＤ→Ｎ→Ｄに変更する場合、Ｄ→Ｎの切り換えは電磁弁４３を駆動させ、Ｎ→Ｄの切り換えは電磁弁４３の駆動を停止させることで行う。電磁弁４３を設けたことにより、応答性の高いＤ→Ｎ→Ｄ切替が可能となる。
【００７３】３つめは、モータクリープ状態に移行した状態で、ブレーキをＯＮし、車速０ｋｍ／ｈになった直後、ブレーキをＯＦＦした状態であり、ＡＴポジションがＤレンジで、エンジン２３が停止している状態が考えられる。この時は、再度ＳＯＣ＞設定値であることを確認後、前記モータクリープからの再始動処理時と同様の処理が行われる。
【００７４】図１４には、減速状態から加速状態に切り替わる際の減速再加速処理のフローチャートを示す。ステップ１３０１では、アクセルがＯＦＦかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１３０２に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ１３０２では、エンジン２３への燃料噴射をカットする。ステップ１３０３では、車速が４０ｋｍ／ｈ以下かどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１３１１へ進み、ＮＯであればステップ１３０４へ進む。ステップ１３０４では、ＶＥＬ６０による弁停止を行う。ステップ１３０５では、発電電動機１０２ｂによる回生作動を行う。ステップ１３０６では、ＳＯＣが設定値内かどうかを判断しＹＥＳであればステップ１３０７へ進み、ＮＯであればステップ１３１４へ進む。ステップ１３０７では、アクセルがＯＮかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップ１３０８に進み、ＮＯであればこの処理を終了する。ステップ１３０８では、発電電動機１０２ｂによる回生動作を停止する。ステップ１３０９では、エンジン２３の燃料噴射を再開する。ステップ１３１０では、通常のエンジン２３によるアクセル加速を行う。
【００７５】ステップ１３１１では、電磁クラッチ１０２ｄの接続を解除する。ステップ１３１２では、発電電動機１０２ｂによる回生作動を行う。ステップ１３１３では、ＳＯＣが設定値内かどうかを判断しＹＥＳであればステップ１３１５へ進み、ＮＯであればステップ１３１４へ進む。ステップ１３１４では、発電電動機１０２ｂによる回生作動を停止する。
【００７６】ステップ１３１５ではアクセル開度から急加速か緩加速かを判断し、緩加速であればステップ１３２２へ進み、急加速であればステップ１３１６へ進む。ステップ１３１６では、発電電動機１０２ｂによる回生作動を停止する。ステップ１３１７では、電磁クラッチ１０２ｄを接続する。ステップ１３１８では発電電動機１０２ｂを電動機として作動させる。ステップ１３１９では、エンジン回転数からエンジン始動を確認する。ステップ１３２０では発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止する。ステップ１３２１では、通常のエンジン２３によるアクセル加速を行う。
【００７７】ステップ１３２２では、発電電動機１０２ｂによる回生作動を停止する。ステップ１３２３では、前後進切換機構部１０３においてＮレンジに切替る信号を出力する。ステップ１３２４では、電磁クラッチ１０２ｄを接続する。ステップ１３２５では、発電電動機１０２ｂを電動機として作動させる。ステップ１３２６では、エンジン回転数からエンジン２３の始動を確認する。ステップ１３２７では、発電電動機１０２ｂの電動機としての作動を停止させる。ステップ１３２８では、前後進切換機構部１０３においてＤレンジに切替る信号を出力する。ステップ１３２９では、通常のエンジン２３によるアクセル加速を行う。
【００７８】すなわち、減速状態においてアクセルがＯＦＦの時は、燃料噴射をカットし、車速が４０ｋｍ／ｈ以上の状態であれば、ＶＥＬ６０による弁停止、つまり吸気弁５１を塞ぐこととし、エンジン２３のシリンダ内を密閉状態に保つ。それにより、いわゆるエンジンブレーキ状態となって出力軸１３→クランク軸１８と動力が伝達され、ピストンが駆動された際、シリンダ内の空気の出入りがなくなるため、気体の移動によるエネルギ損失分がなくなって、エンジンブレーキ分の制動力が低下する。その分を発電電動機１０２ｂにより回生することにより、違和感なく回生を行うことができる。ＳＯＣが設定値内でなければ、発電電動機１０２ｂによる回生動作は停止する。ＳＯＣが設定値内で、アクセルがＯＮであるときは、つまり加速状態に移行すると、回生動作を停止し、エンジン燃料噴射を再開し、通常のエンジン駆動時と同様アクセルで加速する。図２０に上記制御フローにおけるタイムチャートを示す。
【００７９】また、減速状態において、車速が４０ｋｍ／ｈ以下の時は、電磁クラッチ１０２ｄの締結を解除して、発電電動機１０２ｂにより回生作動を行う。この時、エンジン２３と発電電動機１０２ｂの連結が失われているため、エンジンブレーキ分の回生が可能である。この減速状態から加速状態に移行する際、アクセル開度から急加速か緩加速かを判定し、急加速と判定した場合、発電電動機１０２ｂの回生動作を停止させ、電磁クラッチ１０２ｄを接続する。この段階で発電電動機１０２ｂを電動機として作動し、エンジン２３のスタータとしての機能を果たす。エンジン回転数からエンジン始動を確認後、発電電動機１２０ｂの電動機（スタータ）としての機能を停止させ、通常のエンジン駆動時と同様アクセルで加速する。この制御は、基本的に図８で示したモータクリープから加速処理の急加速時と同じものである。なお、本実施の形態１においては、回生時エンジンを停止させるものとし、この場合、変速装置１０５等に必要な油圧は別途設けられた油圧発生手段により供給されるものとし、エンジン停止を行わない場合（フューエルカットにとどめる場合）においては、前記油圧発生手段は不要である。
【００８０】緩加速と判定した場合、発電電動機１０２ｂによる回生動作を停止し、前後進切換機構部１０３においてＮレンジに切替、駆動軸１７との接続を解除した状態で、電磁クラッチ１０２ｄを接続し、発電電動機１０２ｂをスタータとして作動し、エンジン始動を確認後、発電電動機１０２ｂのスタータとしての作動を停止し、前後進切換機構部１０３においてＤレンジに切替、駆動軸１７との接続を行い、通常のエンジンによるアクセル加速を行う。このＤ→Ｎ→Ｄ切替は、前述の図１３のステップ１２０５～ステップ１２１２の制御フローと基本的に同じである。図１８に上記ステップ１３２２～ステップ１３２９の制御フローのタイムチャートを示す。
【００８１】以上説明したように、本発明の実施の形態１では、トルクコンバータ１０２ａをロックアップ状態とするクラッチとして電磁クラッチ１０２ｄを設け、トルクコンバータ１０２ａの外側ハウジング５内に、発電電動機１０２ｂを設けた構成としたため、トルクコンバータ１０２ａを有したこのトルクコンバータ１０２ａよりも変速装置１０５側に発電電動機１０２ｂが設けられている構成にもかかわらず、必要に応じて電磁クラッチ部分を締結させることにより、エンジン２３側と発電電動機１０２ｂと連結させることができ、発電電動機１０２ｂをスタータ・オルタネータ・駆動アシスト・回生手段のいずれの機能も発揮させることができ、しかも、既存のパワートレーンの構成を大幅に変更することが不要であるとともに、生産ラインも大幅な変更が不要で、低コストの手段とすることができる。よって、スタータ・オルタネータ・駆動アシスト・回生の機能を有した発電電動ユニットを安価に提供することができる。さらに、トルクコンバータ１０２ａのハウジングとして既存品をそのまま用いることができるため、パワートレーンとして、既存のトルクコンバータ１０２ａをそのまま用いる仕様と、本発明の発電電動ユニットを用いた仕様と２通りの仕様の設定が可能となり、設計自由度の向上を図ることができる。
【００８２】また、トルクコンバータ１０２ａをロックアップ状態とした時に、エンジン側と変速機側とから曲げ振動や捻じれ振動がトルクコンバータ１０２ａに入力されても、これらの振動をフレキプレート１４とトーションスプリング１５により吸収することができる。よって、トルクコンバータ１０２ａから出力される駆動軸１７に連結されたロータ８と外側ハウジング５との間で軸直交方向の相対変位が生じ難くなり、これにより発電電動機１０２ｂにおいてロータ８とステータ１との間隔を狭くしても両者が干渉し難くなり、発電電動機１０２ｂの入出力効率を向上させることができる。また、ロータ支持部材８ａを設けたことにより、発電電動機１０２ｂの径方向及び軸方向の長さを確保でき、駆動容量及び回生容量を大きくすることが可能となる。また、ロータ支持部材８ａにフィン６を設けたことにより、ステータ１およびロータ８が冷却されて発電電動機１０２ｂの熱による機能低下を防止でき、しかも、外側ハウジング５には冷媒を流すジャケットを設けているため、これによってもステータ１を冷却でき、熱による機能低下を防止できる。また、内蔵オイルポンプ４を設けたことにより、外部にオイルポンプを設ける必要がなく、構成をコンパクトにすることができる。また、電磁クラッチ１０２ｄによりエンジン２３側と発電電動機１０２ｂが設けられている駆動軸１７とが直結されている場合でも、ＶＥＬ６０による弁停止によりエンジン２３のエネルギ損失を抑えた分だけエンジン側の抵抗を落として、この抵抗を落とした分だけ回生することにより、違和感なく回生を行うことができ、回生能力の向上を図ることができる。すなわち、従来、エンジン２３と発電電動機１０２ｂ側とが直結された状態では、回生作動を行うと、通常のエンジンブレーキ相当の制動力に加えて回生分の制動力が発生するため、制動力が増して違和感を感じる。しかしながら、この実施の形態１では、この直結状態において、エンジン２３のエネルギ損失を抑えてエンジンブレーキの制動力を低下させ、この低下分を回生するからトータルの制動力はエンジンブレーキ分となって違和感が生じない。
【００８３】（実施の形態２）図２３は、本願発明の実施の形態２を示す断面図である。この実施の形態２は、トルクコンバータ１０２ａ及び内側ハウジング３０の構成が実施の形態１と異なるだけで基本的構成は実施の形態１と同じであるので、同じ構成には同じ符号を付けることで説明を省略し、相違点のみを説明する。
【００８４】発電電動ユニット１０２は、外側ハウジング５及び内側ハウジング３０により独立した２室に構成され、外側ハウジング５と内側ハウジング３０によって区画されたモータ室３２には、電動機及び発電機として機能する発電電動機１０２ｂが設けられており、内側ハウジング３０内にはトルクコンバータ１０２ａが設けられ、トルクコンバータ１０２ａには、ロックアップ用の油圧クラッチ１０２ｃが設けられている。なお、油圧クラッチ１０２ｃは、ロックアップピストン１６が油圧により締結および締結解除作動を行う。ちなみに、油圧クラッチ１０２ｃの油圧による作動は従来のトルクコンバータのロックアップ条件と同じプログラムにより実行されるように構成されている。
【００８５】コンバータカバー３と内側ハウジング３０とにより区画される空間は、コンバータカバー３の回転を妨げないために乾燥室としてある。
【００８６】前記ステータ固定軸３０ｂに貫通支持された駆動軸１７には、タービンランナ１２及びロックアップピストン１６が結合されており、ロックアップピストン１６は駆動軸１７上をスライド可能なセレーション結合されている。
【００８７】また、駆動軸１７内には油路２２が設けてあり、この油路２２が図２に示す油圧室２１の油圧を調整可能としている。これにより油圧クラッチ１０２ｃがロックアップクラッチとしての締結力を発生する。
【００８８】また、電動オイルポンプ８０が発電電動ユニット１０２の外部に設けられており、この電動オイルポンプ８０から必要な油圧が発電電動モジュール１０２及び変速装置１０５に供給される。
【００８９】図２４には、本発明の実施の形態１におけるコントロールユニットＣ１を示す。このコントロールユニットＣ１は、イグニッションスイッチＳ１に接続され、車速センサＳ２、ブレーキセンサＳ３、アクセル開度センサＳ４、ＡＴポジションセンサＳ５、電圧計Ｓ６、エンジン回転数センサＳ７、の各センサ信号が入力され、このセンサ信号を元に、各種演算を行い、発電電動機１０２ｂ、電磁弁４３、エンジンコントロールユニットＣ２に制御信号を出力する。なお、エンジンコントロールユニットＣ２は、エンジン２３の駆動をコントロールするものであり、本実施の形態では、前記コントロールユニットＣ１からの信号を元に、後述する可変動弁機構部Ａ１、燃料噴射装置Ａ２、点火装置Ａ３等に制御信号を出力する。実施の形態１では、電磁クラッチへの制御信号が出力されていたが、本実施の形態２には電磁クラッチへの出力信号が無い点で異なる。
【００９０】次に、実施の形態１のコントロールユニットＣ１による制御の内容について説明する。本発明の実施の形態２における制御フローは電動オイルポンプ８０を有することから、実施の形態１における電磁クラッチ１０２ｄの働きを油圧クラッチ１０２ｃにそのまま適用することが可能となり、それにより実施の形態１と同じ制御をすることが可能となる。
【００９１】以上説明したように、本発明の実施の形態２では、トルクコンバータ１０２ａをロックアップ状態とするクラッチとして油圧クラッチを設け、トルクコンバータ１０２ａの外側ハウジング５内に、発電電動機１０２ｂを設けた構成とし、外部に電動オイルポンプ８０を設けたため、このトルクコンバータ１０２ａよりも変速装置１０５側に発電電動機１０２ｂが設けられている構成にもかかわらず、必要に応じて油圧クラッチ部分を締結させることにより、エンジン２３側と発電電動機１０２ｂと連結させることができ、発電電動機１０２ｂをスタータ・オルタネータ・駆動アシスト・回生手段のいずれの機能も発揮させることができ、しかも、既存のパワートレーンの構成を大幅に変更することが不要であるとともに、生産ラインも大幅な変更が不要で、低コストの手段とすることができる。また、実施の形態１においては、変速装置１０３に油圧を供給する別途手段を必要としたが、本実施の形態２において電動オイルポンプ８０を設けたことにより、エンジンの運転、停止に関わらず、油圧を供給することが可能となり、前記別途手段を必要としない。これにより、構成を簡略化することが可能となる。
【００９２】（実施の形態３）図２５は、本願発明の実施の形態３を示す断面図である。この実施の形態３は、トルクコンバータ１０２ａ及び内側ハウジング３０の構成が実施の形態１と異なるだけで基本的構成は実施の形態１と同じであるので、同じ構成には同じ符号を付けることで説明を省略し、相違点のみを説明する。
【００９３】内側ハウジング３０内には油圧クラッチ１０２ｃのみが設けられている。なお、油圧クラッチ１０２ｃは、ロックアップピストン１６が油圧により締結および締結解除作動を行う。
【００９４】この油圧クラッチ１０２ｃのクラッチケース３ｃはオイルポンプ駆動軸３ａに連結されており、クラッチケース３ｃの回転によってオイルポンプ駆動軸３ａに回転力が入力され内蔵オイルポンプ４を駆動し油圧を発生する。この時クラッチケース３ｃと内側ハウジング３０とにより区画される空間は、クラッチケース３ｃの回転を妨げないために乾燥室としてあり、オイルポンプケース３０ａとオイルポンプ駆動軸３ａの間にはオイルシール７が設けられている。
【００９５】内側ハウジング３０は、エンジン２３に固定支持されており、オイルポンプケース３０ａ及びステータ固定軸３０ｂにより構成されている。ステータ固定軸３０ｂは中空軸構造を取っており、この中空軸内には駆動軸１７が貫通支持されている。また、前記ステータ固定軸３０ｂには前記オイルポンプ駆動軸３ａが回転可能に支持されるものである。
【００９６】前記ステータ固定軸３０ｂに貫通支持された駆動軸１７には、ロックアップピストン１６が結合されており、ロックアップピストン１６は駆動軸１７上をスライド可能なセレーション結合されている。また、駆動軸１７内には油路２２が設けてあり、この油路２２が図２に示す油圧室２１の油圧を調整可能としている。これにより油圧クラッチ１０２ｃが締結力を発生する。
【００９７】本発明の実施の形態３のコントロールユニットは、実施の形態２と同じであるため図２４を参照されたい。
【００９８】次に、実施の形態３における制御フローを説明する。この制御フローも、実施の形態１との相違点のみ説明する。
【００９９】エンジン始動時、図外のスタータによりエンジンが始動される。エンジン始動後の作動について説明すると、エンジン２３がアイドリング状態となると、エンジン２３の出力軸１３から出力される駆動力は、発電電動ユニット１０２に設けられた油圧クラッチ１０２ｃのクラッチケース３ｃにクランク軸曲げ振動を抑制するために設けられたフレキプレート１４を介して伝達され、クラッチケース３ｃを回転駆動する。クラッチケース３にはオイルポンプ駆動軸３ａが連結されているため、内蔵オイルポンプ４が油圧を発生する。油圧室２１の油圧を駆動軸１７内に設けられた油路２２により制御することで油圧クラッチ１０２ｃを締結し、駆動軸１７に駆動力が伝達される。
【０１００】駆動軸１７の回転によりモータ部分であるロータ８及びロータ支持部材８ａは、エンジンからの駆動力により回転駆動されることでジェネレータとして機能することができる。また、駆動軸１７の駆動力により前後進切換機構部１０３のリングギヤ２５が駆動される。この時、クラッチ２８，２９を開放していると変速装置１０４に駆動力が伝達されることはない。
【０１０１】前進する場合には、運転者はブレーキを踏み、セレクトレバーをＤレンジに入れる。この時、前後進切換機構部１０３のクラッチ２９が接続される。運転者はブレーキを踏んでいるので、駆動軸１７は固定され、エンジン出力軸１３から伝達された駆動力は、クラッチケース３ｃを回転し、この段階で油圧クラッチ１０２ｃは解除された状態である。好ましくは、ブレーキＯＦＦで油圧クラッチ１０２ｃを半クラッチ状態とすることでクリープ状態を形成する。よって、運転者がブレーキを放すと、このクリープ力により僅かに推進される。
【０１０２】次に、モータクリープ作動からエンジンクリープ作動への切替処理について説明すると、モータクリープ作動時は、油圧クラッチ１０２ｃは開放状態として発電電動機１０２ｂを電動機として作動させているため、まず、図外のスタータによりエンジンを始動させ、エンジン始動を確認後、油圧クラッチ１０２ｃを締結し、発電電動機１０２ｂの電動機としての動作を停止する。これによりスムーズな切替処理が行われる。
【０１０３】次に、エンジン再始動作動について説明すると、エンジン再始動作動を行う場合、すなわち、走行中にエンジン２３を停止してからエンジン２３を再始動する場合は、次の３つの状況がある。１つは車速３．５～４０ｋｍ／ｈで減速状態の場合で、ＡＴポジションがＤレンジで、エンジン２３が停止している状態であり、これは減速再加速作動に移行する。
【０１０４】２つめは、車速０～３．５ｋｍ／ｈの場合でＡＴポジションがＤレンジで、エンジン２３が停止している状態であり、これはモータクリープ作動を実行している状態である。この制御も基本的には実施の形態１と同じである。
【０１０５】緩加速であれば、前後進切換機構部１０３に対してＤレンジからＮレンジに切替る信号を出力し、一旦駆動軸１７と変速装置１０４との接続を解除する。次に油圧クラッチ１０２ｃを接続し、発電電動機１０２ｂをスタータとして作動（電動機として作動）させ、エンジン２３を始動し、エンジン回転数からエンジン始動を確認した後、発電電動機１０２ｂのスタータとしての機能を停止させ、前後進切換機構部１０３に対してＮレンジからＤレンジへ切替る信号を出力し、駆動軸１７と変速装置１０４とを接続し、通常のエンジン走行状態に移行する。ここで、実施の形態１においては、油圧クラッチ１０２ｃの締結を解除していたが、本実施の形態３においては、エンジン駆動力は油圧クラッチ１０２ｃのみを介して伝達されるため、油圧クラッチ１０２ｃを解除することはない。
【０１０６】３つめは、モータクリープ状態に移行した状態で、ブレーキをＯＮし、車速０ｋｍ／ｈになった直後、ブレーキをＯＦＦした状態であり、ＡＴポジションがＤレンジで、エンジン２３が停止している状態が考えられる。この時は、再度ＳＯＣ＞設定値であることを確認後、前記モータクリープからの再始動処理時と同様の処理が行われる。
【０１０７】以上説明したように、本発明の実施の形態３では、油圧クラッチ１０２ｃのみを設け、外側ハウジング５内に、発電電動機１０２ｂを設けた構成としたため、基本的な動作能力を確保しながらも、実施の形態１において用いられたトルクコンバータ１０２ａを廃止したことにより、低コストで、伝達効率を向上させることができる。また、トルクコンバータ１０２ａがないため、非常にコンパクトな構成をとることが可能となり、適用可能な車種の範囲を広げることができる。
【０１０８】
【発明の効果】以上説明してきたように、本願全請求項に記載の発明によれば、エンジンと変速装置の間にクラッチを設け、このクラッチと前記変速装置の間に発電電動機を設けた構成としたために、発電電動機をスタータ・オルタネータ・駆動アシスト・回生手段のいずれの機能も発揮させることができ、しかも、既存のパワートレーンの構成を大幅に変更することが不要であるとともに、生産ラインも大幅な変更が不要で、低コストの手段とすることができる。よって、スタータ・オルタネータ・駆動アシスト・回生・の機能を有した発電電動ユニットを安価に提供することができるという効果が得られる。さらに、トルクコンバータのハウジングとして既存品をそのまま用いることができる場合、パワートレーンとして、既存のトルクコンバータをそのまま用いる仕様と、本発明の発電電動ユニットを用いた仕様と２通りの仕様の設定が可能となり、設計自由度の向上を図ることができる。
【０１０９】請求項２に記載の発明によれば、発電電動機の乾燥室を確保しつつ、内側ハウジング内を乾式クラッチ、湿式クラッチまたはトルクコンバータもしくはこれらの組み合わせのどれを用いてもよく、設計自由度を与えることができる。
【０１１０】請求項３に記載の発明によれば、回生作動時には、油圧クラッチの締結の有無にかかわらず、駆動輪側から入力される駆動トルクにより発電電動機のロータが回転されて回生エネルギを得ることができる。そして、この時、油圧クラッチの締結を解除しておけば、エンジン負荷分を回生しても、違和感なく回生することができる。また、油圧クラッチのみより、非常にコンパクトな構成をとることが可能となり、適用可能な車種の範囲を広げることができる。
【０１１１】請求項４に記載の発明によれば、エンジンの出力が小さな車両においても、発進トルク等を十分発生することが可能となり、また、回生作動時には、前記ロックアップクラッチの締結の有無にかかわらず、駆動輪側からトルクコンバータに入力される駆動トルクにより発電電動機のロータが回転されて回生エネルギを得ることができる。そして、この時、前記ロックアップクラッチの締結を解除しておけば、エンジン負荷分を回生しても、違和感なく回生することができる。
【０１１２】請求項６に記載の発明によれば、発電電動機をスタータとして用いる場合は、電磁クラッチを締結させてトルクコンバータをロックアップ状態とすることで、発電電動機の駆動トルクがトルクコンバータからエンジンの駆動軸に伝達される。これによりエンジンスタータを廃止することができる。
【０１１３】請求項７に記載の発明によれば、ロータが回転するのに伴ってハウジング内に空気の流れが生じて発電電動機が冷却され、熱による発電電動機の機能低下を防止できる。
【０１１４】請求項８に記載の発明によれば、前記クラッチを直結状態とした時に、エンジン側と変速装置側とから曲げ振動や捻じれ振動が前記クラッチに入力されても、これらの振動を吸収プレートとダンパにより吸収することができる。よって、前記クラッチの回転要素と前記内側及び外側ハウジングとの間で軸直交方向の相対変位が生じ難くなり、これにより発電電動機においてロータとステータとの間隔を狭くしても両者が干渉し難くなり、発電電動機の入出力効率を向上させることができる。
【０１１５】請求項９に記載の発明によれば、発電電動機のステータが冷却されて発電電動機の熱による機能低下を防止できる。
【０１１６】請求項１０に記載の発明によれば、外部にオイルポンプ設ける必要がなく、構成をコンパクトにすることができる。
【０１１７】請求項１１に記載の発明によれば、エンジンの状態に関わらず、常に油圧を供給することが可能となり、これにより、油圧クラッチに電磁クラッチと同じ働きをさせることが可能になり、しかも、変速装置等に常に必要な油圧を供給することが可能なため、他の油圧発生手段を設ける必要がないため、構成を簡略化することができる。

【出願人】	【識別番号】０００１６７４０６【氏名又は名称】株式会社ユニシアジェックス
【出願日】	平成１１年３月３１日（１９９９．３．３１）
【代理人】	【識別番号】１００１０５１５３【弁理士】【氏名又は名称】朝倉悟（外１名）
【公開番号】	特開２０００－２８７３０５（Ｐ２０００－２８７３０５Ａ）
【公開日】	平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３）
【出願番号】	特願平１１－９０９５８