JP3711323B2 - 車両用交流回転電機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、機関との間で動力伝達機構を介して双方向に動力伝達可能で、電動機動作による機関の始動、発電機動作による車両への電力供給が可能である車両用交流回転電機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図14は従来の車両用交流回転電機(以下の説明では、回転電機と略称する。)の断面図であり、この回転電機は、ブラケット80と、このブラケット80内に設けられ回転子軸12に固定されたランドル型の回転子200と、ブラケット80の内壁面に固定された固定子101と、回転子軸12の端部に固定され回転子200に電流を供給するスリップリング15と、スリップリング15の表面に摺動する一対のブラシ13と、このブラシ13及びブラシ13を押圧したスプリング14を収納したブラシホルダ102とを備えている。
【0003】
回転子200は、電流を流して磁束を発生する界磁巻線11と、この界磁巻線11を覆った回転子鉄心10とを備えている。固定子101は、界磁巻線11からの磁束が通るとともに複数の鋼板が積層されてなる固定子鉄心1と、3相交流電流が流れる3相の固定子巻線2とを備えている。
【0004】
次に、上記構成の回転電機の動作について説明する。
機関始動時には、回転電機は電動機として作用し、固定子巻線2に交流電流を供給することにより回転子200に回転力が発生し動力伝達機構の構成要素であるプーリ60に巻き掛けされたVベルト(図示せず)に回転力が伝達され、この力により機関が始動する。
【0005】
車両への電力供給時には、回転電機は発電機として作用し、機関からの動力はプーリ60、回転子軸12を通じて回転子200を回転させる。一方、このとき、バッテリ(図示せず)からブラシ13、スリップリング15を通じて回転子200の界磁巻線11に電流が供給されて磁束が発生しており、回転子200の回転により、磁束が3相固定子巻線2と鎖交し、3相固定子巻線2には起電力が発生し、車両には電力が供給される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の回転電機では、動力伝達機構のベルトにおけるプーリ比(機関側プーリ径/回転電機側プーリ径)は、ベルトのスリップを防止し、またプーリ60のベルトの巻掛け寸法を確保し、機関始動時において機関に回転力を確実に伝達するためには最大でも2程度である。
上記回転電機では、両動作時の機関との回転数比が同じであり、プーリ比を考慮した場合に、機関始動に必要十分な回転出力を得ようとした場合、以下から分かるように体格を大型化しなければならず、車両への搭載が不可能であるという問題点があった。
回転出力(W)∝(回転子の外径)2×固定子鉄心の体積≒回転電機の体積
【0007】
この発明は、上記の問題点を解決することを課題とするものであって、体格を大型化することなく、電動機動作の機関始動時には、回転子を高速で回転させることで機関始動に十分な回転出力を得ることができる車両用交流回転電機を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車両用交流回転電機では、電動機動作では、電磁クラッチ従動体が前記電磁クラッチ本体に接合しかつ円筒状体に係合して、円筒状体が制動され、内歯車部が固定要素となり回転子の回転力が回転子軸、太陽歯車、遊星歯車及びキャリアを通じて動力伝達機構に伝達されるようになっており、
前記発電機動作では、前記電磁クラッチ本体に前記電磁クラッチ従動体が離間して、前記動力伝達機構からの回転力が前記キャリア、前記遊星歯車軸及び前記キャリア支持軸、前記一方向クラッチ及び前記回転子軸を通じて前記回転子を回転させるようになっており、
前記一方向クラッチは、前記回転子軸に固定された従動体と、この従動体の外側にカム部を介して設けられた駆動体とを備え、この駆動体に軸受けの内輪が嵌着され、円筒状体の内壁面に軸受けの外輪が嵌着されている。
【0009】
この発明に係る車両用交流回転電機では、一方向クラッチ及びキャリアはそれぞれ軸受けを介してブラケットに回転自在に支持されている。
【0010】
この発明に係る車両用交流回転電機では、電動機動作では、電磁クラッチ従動体が前記クラッチ本体に接合しかつ円筒状体に係合して、円筒状体が制動され、前記内歯車部が固定要素となり回転子の回転力が回転子軸、前記太陽歯車、前記遊星歯車及び前記キャリアを通じて前記動力伝達機構に伝達されるようになっており、
発電機動作では、前記電磁クラッチ本体に前記電磁クラッチ従動体が離間して前記動力伝達機構からの回転力は、同一回転速度で、前記キャリア、前記一方向クラッチ、前記円筒状体、前記遊星歯車、前記太陽歯車及び前記回転子軸を回転させて前記回転子を回転させるようになっており、
前記キャリアは、前記一方向クラッチの駆動体と固定されているとともに前記遊星歯車軸が回転自在に設けられた第1のキャリア部と、この第1のキャリア部に固定されているとともに軸受けを介して前記ブラケットに対して回転自在の第2のキャリアとから構成されている。
【0011】
この発明に係る車両用交流回転電機では、キャリアは、一端部が一方向クラッチの駆動体と固定されており、他端部が軸受けを介して回転子軸に支持されている。
【0012】
この発明に係る車両用交流回転電機では、電動機動作では、電磁クラッチ従動体が電磁クラッチ本体に接合しかつ円筒状体に係合して、前記円筒状体が制動され、内歯車部が固定要素となり回転子の回転力が回転子軸、太陽歯車、遊星歯車及びキャリアを通じて動力伝達機構に伝達されるようになっており、
発電機動作では、前記電磁クラッチ本体から前記電磁クラッチ従動体が離間して前記動力伝達機構からの回転力は、前記キャリア、前記一方向クラッチ、前記太陽歯車及び前記回転子軸を回転させて前記回転子を回転させるようになっており、
前記キャリアと前記一方向クラッチとの間には振動及び回転変動を吸収する振動吸収手段が設けられている。
【0013】
この発明に係る車両用交流回転電機では、円筒状体は、底部を有する有底円筒形状であり、かつ底部は軸受けを介して回転子軸に回転自在に支持されている。
【0014】
この発明に係る車両用交流回転電機では、キャリアは、軸受けを介して円筒状体に回転自在に支持されているとともに、軸受けを介してブラケットに回転自在に支持されている。
【0015】
この発明に係る車両用交流回転電機では、電磁クラッチ本体の外側には、電磁クラッチ従動体の係合部が設けられており、この係合部は、係合部に対向した円筒状体の係合部と係合して円筒状体は制動されるようになっている。
【0016】
この発明に係る車両用交流回転電機では、電磁クラッチ従動体は、磁性体材料からなる円板部と、この円板部の外周部で固定され電磁クラッチ本体を囲った筒部とから構成されている。
【0017】
この発明に係る車両用交流回転電機では、電磁クラッチ本体の内径側には、円筒状体の係合部が設けられており、この係合部は、係合部に対向した電磁クラッチ従動体の係合部と係合して円筒状体は固定されるようになっている。
【0018】
この発明に係る車両用交流回転電機では、電磁クラッチ従動体を保持したブラケットには軸線方向に延びた凹凸形状の固定側案内面が形成され、この固定側案内面には電磁クラッチ従動体に形成された凹凸形状の可動側案内面が摺動してブラケットに電磁クラッチ従動体が組み付けられるようになっている。
【0019】
この発明に係る車両用交流回転電機では、円筒状体は非磁性材料で構成されている。
【0020】
この発明に係る車両用交流回転電機では、円筒状体を回転自在に支持する一対の軸受けの少なくとも一方は、軸線方向及び径方向の合成荷重を支持する軸受けである。
【0021】
この発明に係る車両用交流回転電機では、円筒状体の固定側係合部の径方向の長さと、この固定側係合部と係合する電磁クラッチ従動体の可動側係合部の径方向の長さとが異なる。
【0022】
この発明に係る車両用交流回転電機では、電動機動作においては、電磁クラッチ本体の界磁コイルに通電して円筒状体を制動する通電指令は、機関の停止状態で出されるように制御する制御部を備えている。
【0023】
この発明に係る車両用交流回転電機では、発電機動作においては、電磁クラッチ本体の界磁コイルへの通電を遮断して円筒状体をフリーにする通電遮断指令は、機関の始動を感知した後に出されるように制御する制御部を備えている。
【0024】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の車両用交流回転電機(以下、回転電機と略称する。)の断面図である。
この回転電機は、第1のブラケット80と、この第1のブラケット80内に設けられ回転子軸12に固定されたランドル型の回転子100と、第1のブラケット80の内壁面に固定された固定子101と、回転子軸12の端部に固定され回転子100に電流を供給するスリップリング15と、スリップリング15の表面に摺動する一対のブラシ13と、このブラシ13及びブラシ13を押圧したスプリング14を収納したブラシホルダ102とを備えている。
【0025】
回転子100は、電流を流して磁束を発生する界磁巻線11と、この界磁巻線11を覆った回転子鉄心10とを備えている。固定子101は、界磁巻線11からの磁束が通るとともに複数の鋼板が積層されてなる固定子鉄心1と、3相交流電流が流れる3相の固定子巻線2とを備えている。
【0026】
また、回転電機は、第2のブラケット81内に設けられた、電磁クラッチ110と、遊星歯車機構111と、動力伝達機構112と、回転子軸12の端部に固定された一方向クラッチ113とを備えている。
【0027】
上記電磁クラッチ110は、固定用ネジ72及び固定用キー79で第2のブラケット81に固定されている電磁クラッチ本体70と、この電磁クラッチ本体70内に設けられた界磁コイル71と、第1のブラケット80の保持体77を介して固定用ネジ75で固定されているとともに電磁クラッチ本体70と対向し、かつ内径部に係合部76を有する電磁クラッチ従動体73と、電磁クラッチ従動体73と固定用ネジ75の頭部との間に設けられ電磁クラッチ従動体73を反電磁クラッチ本体70側に付勢したばね74とを備えている。保持体77の外周面には案内面77aが形成され、この案内面77aに電磁クラッチ従動体73の内周面に形成された案内面73bが軸線方向に摺動して、保持体77に電磁クラッチ従動体73が組み付けられている。なお、第1のブラケット80の保持体77は別部材でなく、一体成形されていてもよい。
【0028】
上記遊星歯車機構111は、回転子軸12と一体の太陽歯車20と、電磁クラッチ本体70の係合部76と係合する係合部42が端面に形成され、また内壁面に内歯車部41が形成された円筒状体40と、この円筒状体40の一端部と第1のブラケット80の端部との間に設けられた軸受け44と、円筒状体40の他端部と第2のブラケット81との間に設けられた軸受け43と、内歯車部41及び太陽歯車20と歯合した遊星歯車30と、遊星歯車30の中心部を軸受け31を介して貫通した遊星歯車軸65と、遊星歯車軸65を介して遊星歯車30を回転自在に支持するとともに支持軸64で支持されたキャリア61とを備えている。キャリア61と第2のブラケット81との間には軸受け63が介在しており、キャリア61は第2のブラケット81に対して回転自在に支持されている。
【0029】
上記動力伝達機構112は、ナット62によりキャリア61に固定されたプーリ60を備えている。
【0030】
上記一方向クラッチ113は、軸受け54を介して第1のブラケット80内に設けられた駆動体51と、駆動体51の内側に設けられたカム部52と、このカム部52の両側に設けられた軸受け53と、回転子軸12に固定された従動体50とを備えている。
なお、図1において、符号16,17は軸受け、18,19はスペーサ、21,55はナットである。
【0031】
次に、上記構成の回転電機の動作について説明する。
先ず、回転電機の電動機動作について説明する。機関始動時には電磁クラッチ110の界磁コイル71に通電し、電磁クラッチ従動体73はばね74の弾性力に逆らって電磁クラッチ本体70と接合し、電磁クラッチ従動体73の鋸状の係合部76は円筒状体40の鋸状の係合部42と係合する。この結果、円筒状体40の内歯車部41が固定要素となり、遊星歯車機構111の歯数比での減速(3〜5程度)が可能となり、回転子100の回転力は太陽歯車20を入力要素とし、太陽歯車20の回転により、遊星歯車30は遊星歯車軸65を中心に自転しながら、太陽歯車20を中心に公転する。遊星歯車30の公転に伴いキャリア61を出力要素としてキャリア61と一体のプーリ60は回転し、プーリ60に巻掛けされたVベルト(図示せず)を介して機関に回転力が伝達され、機関は始動する。このときには、一方向クラッチ113の駆動体51は従動体50に対して空転動作となり、一方向クラッチ113、キャリア支持軸64及び遊星歯車軸65を介してキャリア61に回転力が伝達されるようなことはない。
従って、回転子100の回転速度に対して遊星歯車機構111の減速比(3〜5程度)と、動力伝達機構112の減速比(ほぼ2)との積で機関が駆動される。
【0032】
なお、回転子100の回転力は、バッテリ(図示せず)、ブラシ13、スリップリング15を介して界磁巻線11に励磁電流を供給することで回転子鉄心10に磁束が発生し、この状態で3相固定子巻線2に3相交流電流を供給することにより、得られる。
【0033】
次に、回転電機の発電機動作について説明する。
発電機動作による電力供給時には電磁クラッチ110の界磁コイル71への通電を遮断することにより、電磁クラッチ従動体73はばね74の弾性力により電磁クラッチ本体70から離れ、電磁クラッチ従動体73の係合部76と円筒状体40の係合部42との係合が解除され、円筒状体40は回転可能となる。この状態のとき、機関からの動力は動力伝達機構111を介して入力要素であるキャリア61に伝達される。そして、この動力は、遊星歯車軸65及びキャリア支持軸64、一方向クラッチ113の駆動体51を介して従動体50に伝達され、回転子軸12を通じて回転子100を回転させる。
従って、回転子100は機関の回転速度に対して動力伝達機構112の減速比(ほぼ2)で駆動される。
【0034】
一方、バッテリ(図示せず)からブラシ13、スリップリング15通じて界磁巻線11に電流が供給されて磁束が発生し、磁界を生じており、回転子100の回転により、固定子鉄心1の3相固定子巻線2と鎖交し、3相固定子巻線2には起電力が発生し、回転電機に接続された外部負荷に出力電流が流れる。
なお、上記構成の回転電機では、電動機動作においては、電磁クラッチ本体70の界磁コイル71に通電して円筒状体40を制動する通電指令は、機関の停止状態で出されるように制御する制御部を備えているので、係合時に係合部42,76が破損することなく円滑に係合する。
また、発電機動作においては、電磁クラッチ本体70の界磁コイル71への通電を遮断して円筒状体40をフリーにする通電遮断指令は、機関の始動を感知した後に出されるように制御する制御部を備えているので、始動モードから発電モードへの誤切替による始動不良が発生しない。
【0035】
この実施の形態1の回転電機では、電動機動作では、電磁クラッチ従動体73が電磁クラッチ本体70に接合しかつ円筒状体40に係合して、円筒状体40が制動され、内歯車部41が固定要素となり回転子100の回転力が、回転子軸12、太陽歯車20、遊星歯車30及びキャリア61を通じて動力伝達機構112に伝達されるようになっており、回転子100の回転速度に対して遊星歯車機構111の減速比(3〜5程度)と、動力伝達機構112の減速比(ほぼ2)との積で機関が駆動するようになっているので、回転子100を高速で回転させることで、回転電機の体格を大型化することなく、機関始動に必要な十分な回転力を得ることができる。
【0036】
また、円筒形状体40及び電磁クラッチ従動体73の係合手段として鋸形状の係合部42,76を用いているので、電磁クラッチ110を大型化することなく、確実に円筒状体40の内歯車部41を固定要素とすることができる。なお、この円筒状体40は肉厚を薄肉化することで軽量化することが可能となり、それだけ軸受け43,44に作用する荷重が小さくなり、軸受け43,44の信頼性が向上する。
【0037】
また、キャリア61が軸受け63を介して第2のブラケット81に回転自在に支持され、また一方向クラッチ113が軸受け54を介して第1のブラケット80に回転自在に支持され、かつキャリア61と一方向クラッチ113とは、キャリア支持軸64及び遊星歯車軸65を介して一体化しているので、遊星歯車機構111及び一方向クラッチ113の剛性が向上し、また例えば内歯車部41の歯面の片当たり等による歯面損傷等の故障が減少する。
【0038】
実施の形態2.
以下の各実施の形態の回転電機の説明では、実施の形態1と同一または相当部分は同一符号を付して説明する。
図2はこの発明の実施の形態2の回転電機の断面図である。この実施の形態では、一方向クラッチ113の駆動体51の外側面が軸受け44の内輪と密着し、円筒状体40の内壁面が軸受け44の外輪と密着している点が実施の形態1と異なる。
この実施の形態2では、軸受け44は、一方向クラッチ113及び円筒状体40を回転自在に支持しており、一方向クラッチ113及び円筒状体40の回転支持を共用しており、軸受けの使用数量量を減じることができる。
【0039】
実施の形態3.
図3はこの発明の実施の形態3の回転電機の断面図である。
この実施の形態3の回転電機では、一方向クラッチ113がキャリア61と円筒状体40との間に設けられている。一方向クラッチ113は、キャリア61に固定用キー22で固定された駆動体51と、駆動体51の外側に設けられたカム部52と、このカム部52の両側で円筒状体40と駆動体51との間に挟まれた軸受け53とを備えている。円筒状体40の一端部は軸受け43を介して第2のブラケット81に回転自在に支持され、円筒状体40の他端部は軸受け54を介して第1のブラケット80に回転自在に支持されている。
【0040】
上記構成の回転電機の電動機動作では、機関始動時には電磁クラッチ110の界磁コイル71に通電し、電磁クラッチ従動体73がばね74の弾性力に逆らって電磁クラッチ本体70に接合され、電磁クラッチ従動体73の係合部76が円筒状体40の係合部42に係合する。この結果、円筒状体40の内歯車部41が固定要素となり、遊星歯車機構111の歯数比での減速(3〜5程度)が可能となり、回転子100の回転力は太陽歯車20を入力要素とし、太陽歯車20の回転により、遊星歯車30は遊星歯車軸65を中心に自転しながら、太陽歯車20を中心に公転する。遊星歯車30の公転に伴いキャリア61を出力要素としてキャリア61と一体のプーリ60は回転し、機関が始動する。このときには、一方向クラッチ113の駆動体51は円筒状体40に対して空転動作となる。
従って、回転子100の回転速度に対して遊星歯車機構111の減速比(3〜5程度)と、動力伝達機構112の減速比(ほぼ2)との積で機関が駆動される。
【0041】
次に、回転電機の発電機動作について説明する。
発電機動作による電力供給時には電磁クラッチ110の界磁コイル71への通電を遮断することにより、電磁クラッチ従動体73はばね74の弾性力により電磁クラッチ本体70から離れ、電磁クラッチ従動体73の係合部76と円筒状体40の係合部42との歯合が解除され、円筒状体40は回転可能となる。この状態のとき、機関からの動力はプーリ60を介して入力要素であるキャリア61に伝達される。この回転方向のときには、一方向クラッチ113は接続動作となるので、キャリア61の回転に伴い、円筒状体40、遊星歯車30及び太陽歯車20は同一回転数(キャリア61、円筒状体40及び遊星歯車30は一体)で太陽歯車20を中心に回転し、遊星歯車30と歯合した太陽歯車20、回転子軸12を通じて回転子100が回転し、3相固定子巻線2には起電力が発生する。
【0042】
この実施の形態3では、キャリア61及び円筒状体40のそれぞれの一端部は同一の軸受け43を介して第2のブラケット81に対して回転自在に支持されているので、上記実施の形態1,2の回転電機と比較して軸受けの数量を減少させることができる。
【0043】
実施の形態4.
図4はこの発明の実施の形態4の回転電機の断面図である。
この実施の形態では、キャリア61は第1のキャリア部61Aと第2のキャリア部61Bとの2部材で構成され、かつ各キャリア部61A、61Bはねじ67で一体化された点が実施の形態3と異なる。なお、第1のキャリア部61Aと第2のキャリア部61Bとの係合を確実に行うために、第1のキャリア部61Aの外周縁部には切り欠き部61A1が形成され、第2のキャリア部61Bの外周縁部には突出部61B1が形成されている。
この実施の形態4では、遊星歯車機構111を組み立てる第1のブラケット80に組み付ける際には、軸受け54を介して第2のキャリア部61Bに取り付け、この第2のキャリア部61Bに遊星歯車30と遊星歯車軸65を介して一体の第1のキャリア部61Aをねじ67を用いて固定して行われており、組み立て作業性が向上する。
【0044】
実施の形態5.
図5はこの発明の実施の形態5の回転電機の断面図である。
この実施の形態5では、キャリヤ61の回転子100側は回転子軸12に固定された軸受け54で回転自在に支持されている。
このため、上記実施の形態3及び4では、キャリア61の回転子100側は第1のブラケット80に固定された軸受け54で回転自在に支持されていたものと比較してキャリア61の剛性が向上し、遊星歯車30は円筒状体40の内歯車部41及び太陽歯車20と円滑に歯合し、片当たり等による歯面の損傷等を防止できる。
【0045】
実施の形態6.
図6はこの発明の実施の形態6の回転電機の断面図である。
この実施の形態6の回転電機では、回転子軸12の端部に固定用キー22を介して太陽歯車20及び一方向クラッチ113の従動体50が固定されている。一方向クラッチ113の外側には遊星歯車30の中心部を軸線方向に貫通した遊星歯車軸65を介して遊星歯車30を回転自在に支持しかつプーリ60と一体のキャリア61が設けられている。このキャリア61の端部と円筒状体40の端部との間には軸受け54が介在している。
【0046】
上記構成の回転電機の電動機動作では、機関始動時には電磁クラッチ110の界磁コイル71に通電し、電磁クラッチ従動体73はばね74の弾性力に逆らって電磁クラッチ本体70に接合し、電磁クラッチ従動体73の係合部76は円筒状体40の係合部42と係合する。この結果、円筒状体40の内歯車部41が固定要素となり、遊星歯車機構111の歯数比での減速(3〜5程度)が可能となり、回転子100の回転力は太陽歯車20を入力要素とし、太陽歯車20の回転により、遊星歯車30は遊星歯車軸65を中心に自転しながら、太陽歯車20を中心に公転する。遊星歯車30の公転に伴いキャリア61を出力要素としてキャリア61と一体のプーリ60は回転し、機関が始動する。このときには、一方向クラッチ113の従動体50は駆動体51に対して空転動作となる。
従って、回転子100の回転速度に対して遊星歯車機構111の減速比(3〜5程度)と、動力伝達機構112の減速比(ほぼ2)との積で機関が駆動される。
【0047】
次に、この回転電機の発電機動作について説明する。
発電機動作による電力供給時には電磁クラッチ110の界磁コイル71への通電を遮断することにより、電磁クラッチ従動体73はばね74の弾性力により電磁クラッチ本体70から離れ、電磁クラッチ従動体73の係合部76と円筒状体40の係合部42との係合が解除され、円筒状体40は回転可能となる。この状態のとき、機関からの動力は動力伝達機構111を介して入力要素であるキャリア61に伝達される。この回転方向のときには、一方向クラッチ113は接続動作となるので、キャリア61の回転に伴い、介在体23、回転子軸12を通じて回転子100が回転し、3相固定子巻線2には起電力が発生する。
なお、この実施の形態では、キャリア61はプーリ60と一体化され、円筒状体40との間の軸受け54を介して円筒状体40に対して回転自在に支持されているので、例えばキャリア61が一対の軸受け54で回転自在に支持された実施の形態5の回転電機と比較して軸受けの数量を減じることができる。
【0048】
実施の形態7.
図7はこの発明の実施の形態7の回転電機の断面図である。
この実施の形態では、円筒状体40が底有円筒形状である点が実施の形態6と異なる。この形状に円筒状体40をしたことにより、円筒状体40の剛性が向上し、遊星歯車30は円筒状体40の内歯車部41及び太陽歯車20と円滑に歯合し、片当たり等による歯面の損傷等を防止できる。
【0049】
実施の形態8.
図8はこの発明の実施の形態8の回転電機の断面図である。
この実施の形態では、プーリ60がキャリア61と固定用キー68を介して一体化されており、またプーリ60及びキャリア61は軸受け54を介して第2のブラケット81に回転自在に支持されている点が実施の形態6と異なる。
この実施の形態8では、ベルト張力からプーリ60に作用するモーメント荷重は軸受け54を介して第2のブラケット81で支持されるので、動力伝達機構112からの荷重によるキャリア61の変形は防止され、遊星歯車30は円筒状体40の内歯車部41及び太陽歯車20と円滑に歯合し、片当たり等による歯面の損傷等を防止できる。
【0050】
実施の形態9.
図9はこの発明の実施の形態9の回転電機の断面図である。
この実施の形態では、一方向クラッチ113とキャリア61との間に振動及び回転変動を吸収する振動吸収手段である弾性体であるゴム69が設けられている点が実施の形態6と異なる。
この実施の形態9では、機関の筒内爆発に起因して回転変動(トルクリップル)が一方向クラッチ113に伝達されると、回転変動に起因して一方向クラッチ113の接離動作が行われる。この接離動作が繰り返されることにより、一方向クラッチ113の例えばカム部52の結合面が疲労して破壊する虞れがあるが、このゴム69はこの回転変動を吸収することを可能とし、一方向クラッチ113の長寿命化を可能とする。また、ゴム69は、同様の理由により機関始動、機関停止時の急激な回転変動(衝撃荷重)を吸収して一方向クラッチ113の長寿命化を可能とする。
【0051】
実施の形態10.
図10はこの発明の実施の形態10の回転電機の断面図である。
この実施の形態では、電磁クラッチ従動体73の係合部76と円筒状体40の係合部76とは電磁クラッチ本体70の外周側で接離可能になっている点が実施の形態1と異なる。
この実施の形態10では、実施の形態1と比較して回転電機の軸線方向の寸法を小さくすることができる。
【0052】
実施の形態11.
図11はこの発明の実施の形態11の回転電機の断面図である。
この実施の形態では、電磁クラッチ従動体73は、磁気回路を形成する磁性体からドーナツ形状の円板部73Aと、端面に係合部76を有する非鉄金属であるアルミニウム合金からなる円筒部73Bとから構成されている点、第2のブラケット81に凹凸形状の案内面81aが形成され、円筒部73Bの外周面に案内面81aに軸線方向に摺動可能な案内面73B1が形成されている点が実施の形態10と異なる。なお、円筒部73Bは合成樹脂で構成してもよい。
【0053】
この実施の形態11では、磁気回路を形成しない円筒部73Bをアルミニウム合金または合成樹脂で構成したことで、軽量化が可能となる。
また、電磁クラッチ従動体73は、案内面81a及び案内面73B1の働きで、界磁コイル71の通電時は電磁クラッチ従動体73が電磁クラッチ本体70に円滑に接合され、界磁コイル71の電流遮断時は円滑に離間する。また、第2のブラケット81に電磁クラッチ従動体73を組み付ける際には、案内面81a及び73B1が位置決めとして作用し、組み付け作業性が向上する。
【0054】
実施の形態12.
図12はこの発明の実施の形態12の回転電機の断面図である。
この実施の形態12では、第1のブラケット80の外周面に凹凸形状の案内面80aが形成され、電磁クラッチ従動体73の内径面に案内面80aに対して軸線方向に摺動可能な案内面73aが形成されている点が実施の形態1と異なる。
電磁クラッチ従動体73は、案内面80a及び案内面73aの働きで、界磁コイル71の通電時は電磁クラッチ従動体73が電磁クラッチ本体70に円滑に接合され、界磁コイル71の電流遮断時は円滑に離間する。また、第1のブラケット80に電磁クラッチ従動体73を組み付ける際には、案内面80a及び73aが位置決めとして作用し、組み付け作業性が向上する。
【0055】
実施の形態13.
図13はこの発明の実施の形態13の回転電機の断面図である。
この実施の形態では、第2のブラケット81の内壁面に凹凸形状の案内面81aが形成され、電磁クラッチ従動体73の外側面に案内面81aに対して軸線方向に摺動可能な案内面73aが形成されている点が実施の形態10と異なる。
この実施の形態13では、電磁クラッチ従動体73は、案内面81a及び案内面73aの働きで、界磁コイル71の通電時は電磁クラッチ従動体73が電磁クラッチ本体70に円滑に接合され、界磁コイル71の電流遮断時は円滑に離間する。また、第2のブラケット81に電磁クラッチ従動体73を組み付ける際には、案内面81a及び73aが位置決めとして作用し、組み付け作業性が向上する。
【0056】
なお、上記各実施の形態1〜13では、円筒状体40はアルミニウム合金、合成樹脂等の非磁性材料で構成されている。
また、内歯車部41を内周壁面に有する円筒状体40を回転自在に支持する軸受け43(実施の形態4,5,6,7,9では符号54)、44の少なくとも一方は、軸線方向及び径方向の合成荷重を回転自在に支持するアンギュラ玉軸受け等が用いられる。
また、実施の形態1、10及び13では一方向クラッチ113の軸受け54が複数個設けられているが、勿論1個であってもよい。
また、円筒状体40の軸受けについては、実施の形態1(図1)、8(図8)及び10(図10)〜13(図19)では軸受け43、44の何れか一方であってもよい。また、実施の形態2(図2)では軸受け44だけでもよい。実施の形態6(図6)では軸受け44、54の何れか一方であってもよい。実施の形態7(図7)では軸受け44だけでもよい。実施の形態9(図9)では軸受け44、54の何れか一方でもよい。
また、上記各実施の形態では、回転子鉄心に界磁巻線を装着した回転子を有する回転電機について説明したが、かご形誘導機、磁石同期機等の回転電機であってもよい。
また、上記各実施の形態では、動力伝達機構の構成要素としてVベルトを用いたが、チェーン、歯付ベルトであってもよい。
【0057】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、電動機動作では、電磁クラッチ従動体が電磁クラッチ本体に接合しかつ円筒状体に係合して、前記円筒状体が制動され、内歯車部が固定要素となり回転子の回転力が回転子軸、太陽歯車、遊星歯車及びキャリアを通じて動力伝達機構に伝達されるようになっているので、回転子の回転速度に対して遊星歯車機構の減速比と、動力伝達機構の減速比との積で機関が駆動することができ、回転子を高速で回転させることで、回転電機の体格を大型化することなく、機関始動に必要な十分な回転力を得ることができる。
また、発電機動作では、電磁クラッチ本体に電磁クラッチ従動体が離間して、動力伝達機構からの回転力がキャリア、遊星歯車軸及びキャリア支持軸、一方向クラッチ及び前記回転子軸を通じて回転子を回転させるようになっているので、回転子は機関の回転速度に対して動力伝達機構の増速比で回転でき、車両用に必要な十分な出力電力を得ることができる。
また、一方向クラッチは、回転子軸に固定された従動体と、この従動体の外側にカム部を介して設けられた駆動体とを備え、この駆動体に軸受けの内輪が嵌着され、円筒状体の内壁面に軸受けの外輪が嵌着されているので、この軸受けは一方向クラッチ及び円筒状体の両部材の軸受けとして共用しており、軸受けの使用数量を低減することができる。
【0058】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、一方向クラッチ及びキャリアはそれぞれ軸受けを介してブラケットに回転自在に二点支持されているので、一方向クラッチ及び遊星歯車機構の剛性が向上し、また内歯車部の歯面の片当たり等による歯面損傷等の故障が減少し、遊星歯車機構の信頼性が向上する。
【0059】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、電動機動作では、電磁クラッチ従動体が電磁クラッチ本体に接合しかつ円筒状体に係合して、円筒状体が制動され、内歯車部が固定要素となり回転子の回転力が回転子軸、太陽歯車、遊星歯車及びキャリアを通じて動力伝達機構に伝達されるようになっており、発電機動作では、前記電磁クラッチ本体に前記電磁クラッチ従動体が離間して前記動力伝達機構からの回転力は、同一回転速度で、前記キャリア、一方向クラッチ、前記円筒状体、前記遊星歯車、前記太陽歯車及び前記回転子軸を回転させて回転子を回転させるようになっているので、請求項1と同様の効果を得ることができる。
また、キャリア及び円筒状体のそれぞれの一端部は同一の軸受けを介してブラケットに対して回転自在に支持されているので、この軸受けはキャリア及び円筒状体の両部材の軸受けとして共用しており、軸受けの使用数量を低減することができる。
また、キャリアは、一方向クラッチの駆動体と固定されているとともに遊星歯車軸が回転自在に設けられた第1のキャリア部と、この第1のキャリア部に固定されているとともに軸受けを介してブラケットに対して回転自在の第2のキャリアとから構成されているので、遊星歯車機構を第1のブラケットに組み付ける際には、軸受けを介して第2のキャリア部に取り付け、この第2のキャリア部に遊星歯車と遊星歯車軸を介して一体の第1のキャリア部を固定して行うことができ、組み立て作業性が向上する。
【0060】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、キャリアは、一端部が一方向クラッチの駆動体と固定されており、他端部が軸受けを介して回転子軸に支持されているので、キャリアは閉構造となり、キャリアの剛性が向上し、遊星歯車は円筒状体の内歯車部及び太陽歯車と円滑に歯合し、片当たり等による歯面の損傷等を防止でき、遊星歯車機構の信頼性が向上する。
【0061】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、電動機動作では、電磁クラッチ従動体が電磁クラッチ本体に接合しかつ円筒状体に係合して、前記円筒状体が制動され、内歯車部が固定要素となり回転子の回転力が回転子軸、太陽歯車、遊星歯車及びキャリアを通じて動力伝達機構に伝達されるようになっており、発電機動作では、前記電磁クラッチ本体から前記電磁クラッチ従動体が離間して前記動力伝達機構からの回転力は、前記キャリア、一方向クラッチ、前記太陽歯車及び回転子軸を回転させて前記回転子を回転させるようになっているので、請求項1と同様の効果を得ることができる。
また、キャリアはプーリと一体化され、円筒状体との間の軸受けを介して円筒状体に対して回転自在に支持されているので、軸受けの数量数量を低減することができる。
また、キャリアと一方向クラッチとの間には振動及び回転変動を吸収する振動吸収手段が設けられているので、機関の筒内爆発に起因した回転変動荷重、機関始動、機関停止時の急激な回転変動荷重は吸収され、一方向クラッチの長寿命化が可能となる。
【0062】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、円筒状体は、底部を有する有底円筒形状であり、かつ底部は軸受けを介して回転子軸に回転自在に支持されているので、円筒状体の剛性が向上し、円筒状体の内歯車部は遊星歯車と円滑に歯合し、片当たり等による歯面の損傷等を防止でき、遊星歯車機構の信頼性が向上する。
【0063】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、キャリアは、軸受けを介して円筒状体に回転自在に支持されているとともに、軸受けを介してブラケットに回転自在に支持されているので、動力伝達機構からの荷重によるキャリアの変形は防止され、遊星歯車は円筒状体の内歯車及び太陽歯車と円滑に歯合し、片当たり等による歯面の損傷等を防止でき、遊星歯車機構の信頼性が向上する。
【0064】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、電磁クラッチ本体の外側には、電磁クラッチ従動体の係合部が設けられており、この係合部は、係合部に対向した円筒状体の係合部と係合して円筒状体は制動されるようになっているので、回転電機の軸線方向の寸法を小さくすることができる。
【0065】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、電磁クラッチ従動体は、磁性体材料からなる円板部と、この円板部の外周部で固定され電磁クラッチ本体を囲った筒部とから構成されているので、磁気回路を形成しない筒部をアルミニウム合金または合成樹脂で構成することで、軽量化が可能となる。
【0066】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、電磁クラッチ本体の内径側には、円筒状体の係合部が設けられており、この係合部は、係合部に対向した電磁クラッチ従動体の係合部と係合して円筒状体は制動されるようになっているので、円筒状体の径方向の寸法を小さくすることができ、小型、軽量化が可能となる。
【0067】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、電磁クラッチ従動体を保持したブラケットには軸線方向に延びた凹凸形状の固定側案内面が形成され、この固定側案内面には電磁クラッチ従動体に形成された凹凸形状の可動側案内面が摺動してブラケットに電磁クラッチ従動体が組み付けられるようになっているので、界磁コイルの通電時は電磁クラッチ従動体が電磁クラッチ本体に円滑に接合され、界磁コイルの電流遮断時は円滑に離間する。
また、ブラケットに電磁クラッチ従動体を組み付ける際には、案内面が位置決めとして作用し、組み付け作業性が向上する。
【0068】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、円筒状体は非磁性材料で構成されているので、例えばアルミニウム合金または合成樹脂等を用いて、軽量化が可能となる。
【0069】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、円筒状体を回転自在に支持する一対の軸受けの少なくとも一方は、軸線方向及び径方向の合成荷重を支持する軸受けであるので、円筒状体の軸線方向の荷重に対しても支持することができる。
【0070】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、円筒状体の固定側係合部の径方向の長さと、この固定側係合部と係合する電磁クラッチ従動体の可動側係合部の径方向の長さとが異なるので、例えば、鋸形状の両係合部の軸線方向の位置ずれが存在しても、ずれ量を吸収することができ、両係合部は確実に接離される。
【0071】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、電動機動作においては、電磁クラッチ本体の界磁コイルに通電して円筒状体を制動する通電指令は、機関の停止状態で出されるように制御する制御部を備えているので、係合時に係合部が破損することなく円滑に係合する。
【0072】
また、この発明に係る車両用交流回転電機によれば、発電機動作においては、電磁クラッチ本体の界磁コイルへの通電を遮断して円筒状体をフリーにする通電遮断指令は、機関の始動を感知した後に出されるように制御する制御部を備えているので、始動モードから発電モードへの誤切替による始動不良が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る車両用交流回転電機の断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態2に係る車両用交流回転電機の断面図である。
【図3】 この発明の実施の形態3に係る車両用交流回転電機の断面図である。
【図4】 この発明の実施の形態4に係る車両用交流回転電機の断面図である。
【図5】 この発明の実施の形態5に係る車両用交流回転電機の断面図である。
【図6】 この発明の実施の形態6に係る車両用交流回転電機の断面図である。
【図7】 この発明の実施の形態7に係る車両用交流回転電機の断面図である。
【図8】 この発明の実施の形態8に係る車両用交流回転電機の断面図である。
【図9】 この発明の実施の形態9に係る車両用交流回転電機の断面図である。
【図10】 この発明の実施の形態10に係る車両用交流回転電機の断面図である。
【図11】 この発明の実施の形態11に係る車両用交流回転電機の断面図である。
【図12】 この発明の実施の形態12に係る車両用交流回転電機の断面図である。
【図13】 この発明の実施の形態13に係る車両用交流回転電機の断面図である。
【図14】 従来の車両用交流回転電機の断面図である。
【符号の説明】
1 固定子鉄心、2 3相固定子巻線、11 界磁巻線、12 回転子軸、20 太陽歯車、30 遊星歯車、40 円筒状体、41,42 内歯車部、43,44,53,54、50 一方向クラッチ従動体、51 一クラッチ駆動体、52 一方向クラッチカム部、60 プーリ、61 キャリア、63 キャリア支持軸受け、64 キャリア支持軸、65 遊星歯車軸、69 ダンパ(振動吸収手段)、70 電磁クラッチ本体、71 電磁クラッチ界磁コイル、73 電磁クラッチ従動体、73A 円板部、73B 筒部、73a 案内面、74 ばね、76 係合部、77 保持体、80 第1のブラケット、80a 案内面、81 第2のブラケット、81a 案内面、100 回転子、101 固定子、110 電磁クラッチ、111 遊星歯車機構、112 動力伝達機構、113 一方向クラッチ。
Claims (16)
- 機関との間で動力伝達機構を介して双方向に動力伝達可能で、電動機動作による機関の始動、発電機動作による車両への電力供給が可能である車両用交流回転電機であって、
ブラケット内に設けられた回転子軸に固定された回転子と、
前記回転子軸の端部に固定された太陽歯車、この太陽歯車と歯合した遊星歯車、この遊星歯車と歯合する内壁面に形成された内歯車部を有する円筒状体、遊星歯車の中心部で軸線方向に貫通した遊星歯車軸を介して遊星歯車を回転自在に支持しかつ前記動力伝達機構と接続されるキャリア、並びにこのキャリアから軸線方向に延びたキャリア支持軸とを含む遊星歯車機構と、
前記回転子軸に固定されているとともに、前記キャリア支持軸及び前記遊星歯車軸と接続され、キャリア支持軸及び遊星歯車軸からの方向の回転力を回転子軸に伝達可能にする一方向クラッチと、
前記ブラケットに固定された電磁クラッチ本体、及びこの電磁クラッチ本体と対向して設けられ電磁クラッチと接離可能な電磁クラッチ従動体を有する電磁クラッチとを備え、
前記電動機動作では、前記電磁クラッチ従動体が前記電磁クラッチ本体に接合しかつ前記円筒状体に係合して、前記円筒状体が制動され、前記内歯車部が固定要素となり前記回転子の回転力が前記回転子軸、前記太陽歯車、前記遊星歯車及び前記キャリアを通じて前記動力伝達機構に伝達されるようになっており、
前記発電機動作では、前記電磁クラッチ本体に前記電磁クラッチ従動体が離間して、前記動力伝達機構からの回転力が前記キャリア、前記遊星歯車軸及び前記キャリア支持軸、前記一方向クラッチ及び前記回転子軸を通じて前記回転子を回転させるようになっており、
前記一方向クラッチは、前記回転子軸に固定された従動体と、この従動体の外側にカム部を介して設けられた駆動体とを備え、この駆動体に軸受けの内輪が嵌着され、円筒状体の内壁面に軸受けの外輪が嵌着されている車両用交流回転電機。 - 一方向クラッチ及びキャリアはそれぞれ軸受けを介してブラケットに回転自在に支持されている請求項1に記載の車両用交流回転電機。
- 機関との間で動力伝達機構を介して双方向に動力伝達可能で、電動機動作による機関の始動、発電機動作による車両への電力供給が可能である車両用交流回転電機であって、
ブラケット内に設けられた回転子軸に固定された回転子と、
前記回転軸の端部に固定された太陽歯車、この太陽歯車と歯合した遊星歯車、この遊星歯車と歯合する内壁面に形成された内歯車部を有する円筒状体、並びに遊星歯車の中心部を軸線方向に貫通した遊星歯車軸を介して遊星歯車を回転自在に支持しかつ前記動力伝達機構と接続されるキャリアを含む遊星歯車機構と、
前記キャリアと前記円筒状体との間に設けられ、前記動力伝達機構からの回転力を回転子軸に伝達可能にする一方向クラッチと、
前記ブラケットに固定された電磁クラッチ本体、及びこの電磁クラッチ本体と対向して設けられ電磁クラッチと接離可能な電磁クラッチ従動体を有する電磁クラッチとを備え、
前記電動機動作では、前記電磁クラッチ従動体が前記電磁クラッチ本体に接合しかつ前記円筒状体に係合して、前記円筒状体が制動され、前記内歯車部が固定要素となり回転子の回転力が回転子軸、前記太陽歯車、前記遊星歯車及び前記キャリアを通じて前記動力伝達機構に伝達されるようになっており、
前記発電機動作では、前記電磁クラッチ本体に前記電磁クラッチ従動体が離間して前記動力伝達機構からの回転力は、同一回転速度で、前記キャリア、前記一方向クラッチ、前記円筒状体、前記遊星歯車、前記太陽歯車及び前記回転子軸を回転させて前記回転子を回転させるようになっており、
前記キャリアは、前記一方向クラッチの駆動体と固定されているとともに前記遊星歯車軸が回転自在に設けられた第1のキャリア部と、この第1のキャリア部に固定されているとともに軸受けを介して前記ブラケットに対して回転自在の第2のキャリアとから構成されている車両用交流回転電機。 - キャリアは、一端部が一方向クラッチの駆動体と固定されており、他端部が軸受けを介して回転子軸に支持されている請求項3に記載の車両用交流回転電機。
- 機関との間で動力伝達機構を介して双方向に動力伝達可能で、電動機動作による機関の始動、発電機動作による車両への電力供給が可能である車両用交流回転電機であって、
ブラケット内に設けられた回転子軸に固定された回転子と、
前記回転子軸の端部に固定された太陽歯車、この太陽歯車と歯合した遊星歯車、この遊星歯車と歯合する内壁面に形成された内歯車部を有する円筒状体、並びに遊星歯車の中心部を軸線方向に貫通した遊星歯車軸を介して遊星歯車を回転自在に支持しかつ前記動力伝達機構と接続されるキャリアを含む遊星歯車機構と、
前記キャリアの内側に前記太陽歯車と一体に設けられ、前記動力伝達機構からの回転力を太陽歯車を通じて回転子軸に伝達可能にする一方向クラッチと、
前記ブラケットに固定された電磁クラッチ本体、及びこの電磁クラッチ本体と対向して設けられ電磁クラッチと接離可能な電磁クラッチ従動体を有する電磁クラッチとを備え、
前記電動機動作では、前記電磁クラッチ従動体が前記電磁クラッチ本体に接合しかつ前記円筒状体に係合して、前記円筒状体が制動され、前記内歯車部が固定要素となり回転子の回転力が回転子軸、前記太陽歯車、前記遊星歯車及び前記キャリアを通じて前記動力伝達機構に伝達されるようになっており、
前記発電機動作では、前記電磁クラッチ本体から前記電磁クラッチ従動体が離間して前記動力伝達機構からの回転力は、前記キャリア、前記一方向クラッチ、前記太陽歯車及び前記回転子軸を回転させて前記回転子を回転させるようになっており、
前記キャリアと前記一方向クラッチとの間には振動及び回転変動を吸収する振動吸収手段が設けられている車両用交流回転電機。 - 円筒状体は、底部を有する有底円筒形状であり、かつ底部は軸受けを介して回転子軸に回転自在に支持されている請求項5に記載の車両用交流回転電機。
- キャリアは、軸受けを介して円筒状体に回転自在に支持されているとともに、軸受けを介してブラケットに回転自在に支持されている請求項6記載の車両用交流回転電機。
- 電磁クラッチ本体の外側には、電磁クラッチ従動体の係合部が設けられており、この係合部は、係合部に対向した円筒状体の係合部と係合して円筒状体は制動されるようになっている請求項1ないし請求項7の何れかに記載の車両用交流回転電機。
- 電磁クラッチ従動体は、磁性体材料からなる円板部と、この円板部の外周部で固定され電磁クラッチ本体を囲った筒部とから構成されている請求項8に記載の車両用交流回転電機。
- 電磁クラッチ本体の内径側には、円筒状体の係合部が設けられており、この係合部は、係合部に対向した電磁クラッチ従動体の係合部と係合して円筒状体は固定されるようになっている請求項1ないし請求項7の何れかに記載の車両用交流回転電機。
- 電磁クラッチ従動体を保持したブラケットには軸線方向に延びた凹凸形状の固定側案内面が形成され、この固定側案内面には電磁クラッチ従動体に形成された凹凸形状の可動側案内面が摺動してブラケットに電磁クラッチ従動体が組み付けられるようになっている請求項1ないし請求項10の何れかに記載の車両用交流回転電機。
- 円筒状体は非磁性材料で構成されている請求項1ないし請求項11の何れかに記載の車両用交流回転電機。
- 円筒状体を回転自在に支持する一対の軸受けの少なくとも一方は、軸線方向及び径方向の合成荷重を支持する軸受けである請求項1ないし請求項12の何れかに記載の車両用交流回転電機。
- 円筒状体の固定側係合部の径方向の長さと、この固定側係合部と係合する電磁クラッチ従動体の可動側係合部の径方向の長さとが異なる請求項1ないし請求項13の何れかに記載の車両用交流回転電機。
- 電動機動作においては、電磁クラッチ本体の界磁コイルに通電して円筒状体を制動する通電指令は、機関の停止状態で出されるように制御する制御部を備えた請求項1ないし請求項14の何れかに記載の車両用交流回転電機。
- 発電機動作においては、電磁クラッチ本体の界磁コイルへの通電を遮断して円筒状体をフリーにする通電遮断指令は、機関の始動を感知した後に出されるように制御する制御部を備えた請求項1ないし請求項15の何れかに記載の車両用交流回転電機。
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