JP3917390B2 - 発電電動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のエンジンを始動させるスタータモータの機能と、走行中に発電を行う発電機の機能とを有した発電電動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、エンジンを始動させるスタータモータと走行中に発電を行う発電機とは別個に設けられている。スタータモータは、エンジンのクランク軸などにクラッチおよび変速ギヤを介して連結され、スタータモータの駆動トルクが減速されてエンジンに入力されるように構成されている。
また、発電機は、エンジンのクランク軸などにベルトなどの変速手段を介して連結され、エンジンの回転が増速されて入力される構成となっている。
【0003】
このようにスタータモータと発電機を別個に設けるとコストが嵩む。
そこで、1つの発電電動機をスタータモータと発電機との両方として作動させる装置も、例えば、特開平8−317600号公報に記載されている。
この従来技術は、エンジンのクランク軸と同軸に遊星歯車が設けられ、この遊星歯車のキャリアにクランク軸が結合され、サンギヤが発電電動機に結合されている。したがって、発電電動機をモータとして駆動させると、その駆動トルクが遊星歯車のサンギヤに入力されて、キャリアから減速されて出力される。よって、小さなトルクでエンジンを始動させることができる。
また、エンジンが駆動を開始すると、エンジンの駆動トルクがクランク軸からキャリアに入力されて、サンギヤから増速されて出力される。したがって、効率の良い発電が可能となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の発電電動機にあっては、発電電動機とエンジンとの間に設けられている変速手段としての遊星歯車の変速比が固定であったため、発電電動機を小型にするのが難しかった。すなわち、変速手段の減速比を大きくすれば発電電動機の容量を小さくすることができる。しかし、逆に発電機として作動させる時には、大きな増速比で発電が成されることになるため、発電電動機の容量を大きくする必要がある。よって、スタータとしての出力と発電機としての容量とのバランスをとりつつ発電電動機の小型化を図るのが難しかった。
【0005】
さらに、本願発明者は、この問題を図るために変速手段を複数設け、これらを選択的に機能することを発明した。しかしながら、これを車載するには、複数の変速手段ならびにその切替手段をコンパクトに配置するという新たな課題、ならびに、発生する騒音をできるだけ低く抑えるという新たな課題が生じた。
【0006】
本発明は、上述の問題点に着目して成されたもので、エンジンの始動と走行中の発電を行う発電電動装置において、発電電動機をコンパクトに構成することを可能とすることを目的としている。さらに、装置全体をコンパクトにすることならびに騒音を低減させるという課題を解決することを目的としている。
【0007】
【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に記載の発明は、エンジンに駆動力を与えるスタータモータとして駆動可能であるとともに、エンジンの駆動力により発電する発電機として駆動可能な発電電動機が設けられ、この発電電動機とエンジンの駆動軸との間に、発電電動機から駆動軸へのトルク伝達の際に減速しその逆方向のトルク伝達の際に増速する変速作動を実行可能な第1変速手段が設けられ、
前記第1変速手段と駆動軸との間と、第1変速手段と発電電動機との間との一方に、発電電動機側から駆動軸側へのトルク伝達の際に減速しその逆方向のトルク伝達の際に増速する変速作動を実行可能な第2変速手段が設けられ、前記第1変速手段ならびに第2変速手段が変速作動を実行可能な状態と、第1変速手段のみが変速作動を実行可能な状態とに切り替える切替手段が設けられていることを特徴とする手段とした。
【0008】
更に、前記第1変速手段の減速比よりも、第2変速手段の減速比の方が大きく設定されていることを特徴とする手段とした。
【0010】
更に、前記第1変速手段として、発電電動機により入出力可能なサンギヤと、エンジンの出力が入力される入力軸に対して前記切替手段としての第1クラッチにより接続および切断可能なキャリアと、固定されたリングギヤとを備えた第1遊星歯車が設けられ、前記第2変速手段として、前記第1遊星歯車のキャリアと接続されたサンギヤと、前記切替手段としての第2クラッチにより入力軸に接続および切断可能なキャリアと、固定されたリングギヤとを備えた第2遊星歯車が設けられていることを特徴とする手段とした。
【0011】
更に、前記入力軸の外側に間隔を有して第2遊星歯車のキャリアに接続されたキャリア接続円管が設けられ、このキャリア接続円管と入力軸との間に、前記第2クラッチが設けられ、第1クラッチの外側に、入力軸に連結された入力円管が設けられているとともに、さらにその外側に間隔を有して外周に第2遊星歯車のサンギヤが形成されているとともに、第1遊星歯車のキャリアが接続されたサンギヤ接続円管が設けられ、このサンギヤ接続円管とキャリア接続円管との間に、前記第1クラッチが設けられ、前記サンギヤ接続円管の外側に第2遊星歯車が配置され、この第1遊星歯車の外側に第1遊星歯車が配置され、この第1遊星歯車の外側に、第1遊星歯車のサンギヤに接続されているとともに、外周に発電電動機のロータが装着された回転体が設けられていることを特徴とする手段とした。
【0012】
請求項2に記載の発明は、エンジンに駆動力を与えるスタータモータとして駆動可能であるとともに、エンジンの駆動力により発電する発電機として駆動可能な発電電動機が設けられ、この発電電動機とエンジンの駆動軸との間に、発電電動機から駆動軸へのトルク伝達の際に減速しその逆方向のトルク伝達の際に増速する変速作動を実行可能な第1変速手段が設けられ、前記第1変速手段と駆動軸との間と、第1変速手段と発電電動機との間との一方に、発電電動機側から駆動軸側へのトルク伝達の際に減速しその逆方向のトルク伝達の際に増速する変速作動を実行可能な第2変速手段が設けられ、前記第1変速手段ならびに第2変速手段が変速作動を実行可能な状態と、第1変速手段のみが変速作動を実行可能な状態とに切り替える切替手段が設けられ、前記第1変速手段の減速比よりも、第2変速手段の減速比の方が大きく設定され、前記第1変速手段として、発電電動機により入出力可能なサンギヤと、エンジンの出力が入力される入力軸に対して前記切替手段としての第1クラッチにより接続および切断可能なキャリアと、固定されたリングギヤとを備えた第1遊星歯車が設けられ、前記第2変速手段として、前記第1遊星歯車のキャリアと接続されたサンギヤと、前記切替手段としての第2クラッチにより入力軸に接続および切断可能なキャリアと、固定されたリングギヤとを備えた第2遊星歯車が設けられ、前記入力軸の外側に、サンギヤが入力軸と相対回転可能に支持されて第1遊星歯車が設けられ、この第1遊星歯車の外側に第2遊星歯車が設けられ、この第2遊星歯車の外側に、前記第1遊星歯車のキャリアならびに第2遊星歯車のサンギヤに接続されたサンギヤ接続円管が設けられ、このサンギヤ接続円管と、このサンギヤ接続円管の外側に間隔を有して配置されているとともに入力軸に接続された入力円管との間に、前記第1クラッチが設けられ、前記入力円管と、この入力円管の外側に間隔を有して配置されているとともに第2遊星歯車のキャリアに接続されたキャリア接続円管との間に、前記第2クラッチが設けられ、前記キャリア接続円管の外側に、前記第1遊星歯車のサンギヤに接続されているとともに外周に発電電動機のロータが装着された円管が設けられていることを特徴とする手段とした。
【0013】
請求項3に記載の発明では、エンジンに駆動力を与えるスタータモータとして駆動可能であるとともに、エンジンの駆動力により発電する発電機として駆動可能な発電電動機が設けられ、この発電電動機とエンジンの駆動軸との間に、発電電動機から駆動軸へのトルク伝達の際に減速しその逆方向のトルク伝達の際に増速する変速作動を実行可能な第1変速手段が設けられ、前記第1変速手段と駆動軸との間と、第1変速手段と発電電動機との間との一方に、発電電動機側から駆動軸側へのトルク伝達の際に減速しその逆方向のトルク伝達の際に増速する変速作動を実行可能な第2変速手段が設けられ、前記第1変速手段ならびに第2変速手段が変速作動を実行可能な状態と、第1変速手段のみが変速作動を実行可能な状態とに切り替える切替手段が設けられ、前記第1変速手段の減速比よりも、第2変速手段の減速比の方が大きく設定され、前記第1変速手段として、発電電動機により入出力可能なサンギヤと、エンジンの出力が入力される入力軸に対して前記切替手段としての第1クラッチにより接続および切断可能なキャリアと、固定されたリングギヤとを備えた第1遊星歯車が設けられ、前記第2変速手段として、前記第1遊星歯車のキャリアと接続されたサンギヤと、前記入力軸に対して接続されたキャリアと、前記切替手段としてのブレーキにより固定および解放されるリングギヤとを備えた第2遊星歯車が設けられ、前記第1及び第2遊星歯車を内外二重に配置させたことを特徴とする。
【0014】
請求項4に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発電電動装置において、前記エンジンの駆動軸は、変速機の入力軸に連結され、この変速機の入力軸は、トルクコンバータに接続されていることを特徴とする手段とした。
【0015】
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発電電動装置において、前記エンジンの駆動軸は、変速機の入力軸に対してクラッチを介して接続されていることを特徴とする手段とした。
【0016】
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の発電電動装置において、前記第1クラッチは、非通電時に締結され、通電時に解放される電磁クラッチであり、前記第2クラッチは、非通電時に解放され、通電時に締結される電磁クラッチであることを特徴とする。
【0017】
【発明の作用および効果】
本発明の発電電動装置にあっては、エンジンの始動時には、切替手段により、第1変速手段と第2変速手段とを変速作動実行可能な状態とし、この状態で発電電動機として作動させる。
したがって、発電電動機の駆動トルクが、第1変速手段と第2変速手段とを直列に伝達され、両変速手段の減速比を乗じた減速比でエンジンに伝達される。よって、小さなトルクでエンジンを始動させることができる。
【0018】
一方、エンジンの駆動軸側からの入力により発電電動機により発電を行う際には、切替手段により、第1変速手段において変速動を行うが、第2変速手段において変速作動を行わない状態とする。この状態では、エンジンの駆動軸側から入力されるトルクが、第1変速手段では、増速されて発電電動機側に伝達され、第1変速手段と第2変速手段とにより直列に増速するのに比べて少ない回転数で発電が成される。
【0019】
このように、本発明では、始動時には、第1変速手段と第2変速手段とにより直列に大きな減速比を得ることができるとのに対して、発電時には、第1変速手段のみの増速として、発電電動機の回転数を抑えることができる。よって、発電電動機として、電動機として出力トルクが小さなものを用いることと、発電機として発電容量の小さなものを用いることの両立が可能となって、発電電動機として小型のものを用いて発電電動装置を小型とすることが可能となり、車両搭載性を向上させることができる。
【0020】
また、第1変速手段の減速比よりも第2変速手段の減速比の方を大きく設定したため、エンジンの始動時には、大きな減速比を得るようにしながら、発電時には、増速比を抑えて、発電電動機の回転数が大きくなり過ぎないようにすることができる。
【0023】
また、エンジン始動時には、第1クラッチを解放させて第1遊星歯車のキャリアと入力軸とを切断させるとともに、第2クラッチを締結させて第2遊星歯車のキャリアと入力軸とを接続させ、この状態で発電電動機を電動機として駆動させる。この場合、発電電動機の出力が第1遊星歯車のサンギヤに入力されて、第1遊星歯車のキャリアから減速されて出力され、さらに、この出力トルクが、第2遊星歯車のサンギヤに入力されて、第2遊星歯車のキャリアから減速されて出力されて、入力軸に伝達される。したがって、発電電動機の出力トルクが2つの変速手段により大きく減速されて入力軸に伝達される。
【0024】
一方、発電時には、第2クラッチを解放させて第2遊星歯車のキャリアと入力軸とを切断させるとともに、第1クラッチを締結させて第1遊星歯車のキャリアと入力軸とを接続させ、この状態で、発電電動機を発電機として作動させる。
この場合、入力軸に入力されるエンジンなどのトルクは、第1クラッチを介して第1遊星歯車のキャリアに入力され、サンギヤから増速して出力され、発電電動機に伝達される。なお、入力軸のトルクは、第2遊星歯車のキャリアにも入力されるが、この第2遊星歯車は、リングギヤが解放されているため、トルク伝達は行わない。
【0025】
さらに、入力軸の外周に、内側から外側に順に第2クラッチ、第1クラッチ、第2遊星歯車、第1遊星歯車、発電電動機が多重に配置されているため、発電電動装置の軸方向寸法を小さく抑えることができる。したがって、エンジンと変速機との間に設置することが容易となり、高い車両搭載性が得られる。
【0026】
加えて、請求項2に記載の発明にあっては、入力軸の外周に、内側から外側に順に、第1遊星歯車、第2遊星歯車、第1クラッチ、第2クラッチ、発電電動気が多重に配置されているため、上記請求項5に記載の発明と同様に、発電電動装置の軸方向寸法を小さく抑えることができる。したがって、エンジンと変速機との間に設置することが容易となり、高い車両搭載性が得られる。加えて、ギヤの噛み合いを有して作動音が発生する遊星歯車をクラッチの内側に配置させたため、作動時に発生する騒音を低く抑えることができる。
【0027】
請求項3に記載の発明では、エンジン始動時には、ブレーキを制動作動させて第2遊星歯車のリングギヤを固定するとともに、第1クラッチを解放させて第1遊星歯車のキャリアと入力軸とを切断し、この状態で発電電動機を電動機として駆動させる。この場合、発電電動機の出力が第1遊星歯車のサンギヤに入力されて、第1遊星歯車のキャリアから減速されて出力され、さらに、この出力トルクが、第2遊星歯車のサンギヤに入力されて、第2遊星歯車のキャリアから減速されて出力されて、入力軸に伝達される。したがって、発電電動機の出力トルクが2つの変速手段により大きく減速されて入力軸に伝達される。一方、発電時には、ブレーキの制動を解除して、第2遊星歯車のリングギヤの固定を解除するとともに、第1クラッチを締結させて第1遊星歯車のキャリアと入力軸とを接続させ、この状態で、発電電動機を発電機として作動させる。この場合、入力軸に入力されるエンジンなどのトルクは、第1クラッチを介して第1遊星歯車のキャリアに入力され、サンギヤから増速して出力されて、発電電動機に伝達される。なお、入力軸のトルクは、第2遊星歯車のキャリアにも入力されるが、この第2遊星歯車は、リングギヤが解放されているため、トルク伝達は行わない。
【0029】
請求項3に記載の発明では、エンジン始動時に発電電動装置からトルク入力されるエンジンの駆動軸は、変速機に連結されているが、トルクコンバータの介在により変速機側へのトルク伝達が成されないようにしてエンジンを始動させることができる。
【0030】
また、請求項4に記載の発明では、エンジンの駆動軸と変速機の入力軸との間にクラッチが設けられているため、エンジンの始動時には、クラッチを解放させることにより発電電動機の出力が変速機へ伝達されないようにすることができ、これにより、変速機にトルクコンバータが介在されていない構成でも、エンジンの始動が可能となる。
【0031】
請求項5に記載の発明では、第1クラッチは非通電時に締結される構成としているため、請求項4〜9に記載の発明にあっては、走行中の殆どの状態を占める発電時において、第1クラッチを締結させるとともに、第2クラッチを解放させるが、この場合、いずれのクラッチにも通電しないことになり、走行中のエネルギ消費を抑えることができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下に、参考例及び本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(参考例1)
この発電電動装置MGUは、図1に示すように、エンジンEGとトランスミッションTMとの動力伝達経路の途中に設けられている。なお、トランスミッションTMは、手動変速機やいわゆるATと呼ばれる自動変速機、あるいはCVTなどから成り、前後進機構部91と変速機構部92とを備えている。
【0033】
前記発電電動装置MGUは、エンジンEGのクランク軸6(図2参照)に連結された入力軸1と、トランスミッションTMの入力軸(図示省略)に連結された出力軸2とを備え、さらに、入力軸1の外側に、第1変速手段としての第1遊星歯車PGS1と、第2変速手段としての第2遊星歯車PGS2とが設けられている。
【0034】
前記第2遊星歯車PGS2は、キャリア22が前記入力軸1に結合され、サンギヤ21が入力軸1に対して相対回転可能に設けられているとともに第1遊星歯車PGS1のキャリア12に結合され、リングギヤ23が、切替手段としてのブレーキBRKにより固定および固定解除可能に構成されている。また、この第2遊星歯車PGS2は、サンギヤ21から入力してキャリア22から出力した場合には、1/5の減速比が得られる設定となっている。
【0035】
前記第1遊星歯車PGS1は、サンギヤ11に発電電動機MGが設けられ、リングギヤ13が固定されている。なお、キャリア12は、上述のように第2遊星歯車PGS2のサンギヤ21に結合されている。この第1遊星歯車PGS1は、サンギヤ11から入力してキャリア12から出力した場合には、1/2の減速比が得られ、その逆にキャリア12から入力してサンギヤから出力した場合には2倍の増速比が得られる設定となっている。
【0036】
さらに、前記サンギヤ21とキャリア12とを接続している後述するサンギヤ接続円管34が切替手段としての第1電磁クラッチA−C/Lにより入力軸1に対して結合および結合解除可能に構成されている。
【0037】
次に、図2の断面図に基づいて上記の構成の詳細について説明する。図においてHは参考例1の発電電動装置MGUを収容するハウジングで、このハウジングHは、中央に穴が開いた4枚の円盤41,42,43,44と、各円盤41,42,43,44を連結する円管45,46,47とを備えており、前記円盤41,42の内周に、軸受49,49を介して入力軸1および出力軸2を回転自在に支持している。なお、両軸受49,49の隣には油室シール部材50,50が設けられ、ハウジングH内周の油室ORをシールしている。また、両軸受49,49により軸方向の寸法が管理されている。また、ハウジングHの円管45の大径部分の外周には、空冷フィン48が図3の断面図に示すように放射状に形成されている。
【0038】
前記入力軸1は、振動吸収手段5を介してクランク軸6に連結されている。
前記入力軸1の外周には、非磁性体により中央に穴の開いた円盤状に形成された磁路形成リング31が結合されている。なお、この磁路形成リング31を非磁性体により構成することで、後述する電磁ソレノイド653,653Aの磁路短絡を防止している。
さらに、この磁路形成リング31の中間部には、入力円管32が軸方向に一体に結合され、かつ、この入力円管32の他端に前記第2遊星歯車PGS2のキャリア22に結合された回転体33が結合されている。なお、ハウジングHには、磁路形成リング31および回転体33を軸方向で支持するスラストベアリング51,52が設けられており、磁路形成リング31,入力円管32,回転体33が回転した際の摩擦抵抗の低減が図られている。
【0039】
前記入力円管32の外周側に間隔を開けて前記サンギヤ21とキャリア12に結合されたサンギヤ接続円管34が設けられている。なお、このサンギヤ接続円管34は、前記入力円管32に対してオイルを介在させてフローティング支持されている。
【0040】
前記第1遊星歯車PGS1は、図示のようにリングギヤ13がハウジングHと一体に固定されており、また、サンギヤ11には、サンギヤ11に結合された円盤35aと、この円盤35aの外周に結合された円管35bとを備えた回転体35が結合され、この回転体35の円管35bの外周に前記発電電動機MGのロータ16が装着され、ハウジングHにおいてこのロータ16と対向する位置にステータ17が設けられている。なお、図において18は給電用のハーネスである。また、前記回転体35は、円管35bの外周が軸受53,53を介してハウジングHに支持され、かつ、スラスト方向の先端部がスラストローラ54を介してハウジングHに支持されている。
さらに、軸受53,53に隣接して発電電動機MGが設置された気室ARと前述した油室ORとを分離するシール部材55,55が設けられている。
【0041】
前記第2遊星歯車PGS2は、前述したようにサンギヤ21がサンギヤ接続円管34に一体的に結合され、キャリア22が回転体33に結合され、また、リングギヤ23は、スラスト方向がスラストローラ56を介してハウジングHに支持されている。また、リングギヤ23の外周にはブレーキBRKが設けられている。
このブレーキBRKは、いわゆるバンドブレーキであって、図4に示すように、リングギヤ23の外周に設けられたブレーキシュー24と、このブレーキシュー24に対向して装着されたブレーキ用バンド25とを備えている。さらに、このブレーキ用バンド25は、両端をスプリング26,27により締結方向に付勢されている一方、ブレーキ用バンド25の一端が油圧アクチュエータ28によりスプリング26の付勢力とは反対方向に移動可能な構成となっている。
すなわち、このブレーキBRKは、油圧アクチュエータ28の非作動時にはスプリング26,27の付勢力により締結されてリングギヤ23を固定し、油圧アクチュエータ28を作動させると、締結が解除されてリングギヤ23の固定が解除されて回転可能となるもので、車速が所定速度以上になったことが検出されると油圧アクチュエータ28が作動する構成となっている。なお、この油圧アクチュエータ28に替えて電磁アクチュエータを用いてもよいし、あるいは、設定速度以上で回転すると自動的に締結解除となる遠心ウエイトを用いた構成や、車両停止時ならびに低速時には電磁石と対向するアマチュアでリングギヤ23を固定し、一定速度以上は電磁石に非通電としてリターンスプリングにより締結を解除する構成を用いるようにしてもよい。さらに、ブレーキBRKとしては、バンドブレーキに限らず多板ブレーキを用いてもよい。
【0042】
次に、各電磁クラッチA−C/L,C/Lについて説明すると、前記後側電磁クラッチC/Lは、出力軸2と入力円管32との間に設けられ、前記第1クラッチA−C/Lは、入力円管32とサンギヤ接続円管34との間に設けられ、これらクラッチA−C/L,C/Lは、内外二重に設けられている。
【0043】
前記後側電磁クラッチC/Lは、多板クラッチ60、第1回転体61、第2回転体62、カム機構63、サブクラッチ64、締結機構65を備えている。
前記多板クラッチ60は、出力軸2の外周と入力円管32の内周とにそれぞれスプライン結合により軸方向に相対移動可能で回転方向には相対移動不可能に装着されたものが交互に配置されている。
また、多板クラッチ60は、その一端側が回転体33によって軸方向の移動が規制され、その他端側には、前記第1回転体61が隣設されている。
【0044】
この第1回転体61は、前記出力軸2に対してスプライン結合により軸方向に相対移動可能であるが回転方向に相対移動不可能に装着されている。
また、第1回転体61に対向して第2回転体62が設けられている。この第2回転体62は、図示のように円盤621とこの円盤621の内周に固定された円管622とにより断面L字の環形状に形成され、前記出力軸2と入力円管32との間にフローティングされている。すなわち、図5に示すように、第2回転体62の内周と出力軸2との間には、オイルoilが充填されており、これにより第2回転体62は出力軸2にフローティング状態で支持される。
【0045】
前記第1回転体61と第2回転体62との間には、カム機構63が設けられている。このカム機構63は、第1回転体61に放射状に配置されている(図5参照)とともに図6に示すように、保持板631により軸心を中心に回転自在に装着されたスラストローラ632と、第2回転体62においてスラストローラ632に対向する位置に図5に示すように放射状に形成されたカム溝633とを備えている。
【0046】
また、前記第2回転体62は、図示は省略するが、出力軸2との間に設けられた例えば板ばね状のリターンスプリングにより、図6(a)に示すように、第1回転体61に当接する方向に付勢されている。
したがって、カム機構63は、第2回転体62が第1回転体61と共に回転している状態では、図6(a)に示す初期状態となって、カム溝633の略中央に配置され、軸方向に力が発生していない。それに対して、同図(b)に示すように両回転体61,62に相対回転が生じると、第2回転体62のカム溝633がスラストローラ632に乗り上げ、これにより図示のように第2回転体62に軸方向の相対変位shが生じ、押圧力FPが発生する。
【0047】
前記第2回転体62の円管622と、前記入力円管32において円管622の外周に対向する部位には、多板のサブクラッチ64がそれぞれに対して軸方向に相対移動可能かつ回転方向に相対移動不可能に装着され、締結状態で第2回転体62と入力円管32との相対回転を規制し、締結解除状態でこれらの相対回転を許すよう設けられている。
【0048】
このサブクラッチ64の締結および締結解除を行う締結機構65は、アマチュア651と、電磁ソレノイド653とを備えている。
前記アマチュア651は、第2回転体62とサブクラッチ64との間に配置されて入力円管32にスプライン結合により軸方向に相対移動可能かつ回転方向に相対移動不可能に結合されてサブクラッチ64を押圧可能に装着されている。
【0049】
前記電磁ソレノイド653は、ハウジングHに設けられ、通電時には、図において点線Aで示す磁路を形成して、前記アマチュア651をサブクラッチ64の方向に吸引させてサブクラッチ64を締結させる。
【0050】
したがって、締結機構65は、電磁ソレノイド653への通電時には、発生した吸引力によりアマチュア651がサブクラッチ64を締結させる。よって、入力円管32と出力軸2とが相対回転している状態では、第2回転体62と第1回転体61との間に相対回転が生じ、カム機構63がカム作動を行って多板クラッチ60が結合され、後側電磁クラッチC/Lが締結状態となる。
一方、電磁ソレノイド653への非通電時には、サブクラッチ64が解放され、第2回転体62は、第1回転体61に連れ回り、カム機構63においてカム作動が成されず、多板クラッチ60が解放され、後側電磁クラッチC/Lは締結解除状態となる。
【0051】
次に、第1電磁クラッチA−C/Lについて説明するが、これらの基本的な構成は、後側電磁クラッチC/Lと共通しているので、簡単に説明する。
【0052】
第1電磁クラッチA−C/Lも、多板クラッチ60A、第1回転体61A、第2回転体62A、カム機構63A、サブクラッチ64A、締結機構65Aを備えている。
【0053】
前記多板クラッチ60Aは、入力円管32とサンギヤ接続円管34とのそれぞれに軸方向に相対移動可能かつ相対回転不可能に設けられたものが交互に配置されている。
【0054】
前記第1回転体61Aは、入力円管32に軸方向に相対移動可能かつ相対回転不可能に装着されている。
前記第2回転体62Aは、入力円管32とサンギヤ接続円管34との間にフローティング支持されている。
前記カム機構63Aは、後側電磁クラッチC/Lと同様に第1回転体61Aに保持されたスラストローラ633aと第2回転体62Aに形成されたカム溝(図示省略)を備えている。
【0055】
前記サブクラッチ64Aは、第2回転体62Aの円管622Aとサンギヤ接続円管34のそれぞれに軸方向に相対移動可能かつ相対回転不可能に設けられたものが交互に配置されている。
前記締結機構65Aは、サブクラッチ64Aを押圧可能にサンギヤ接続円管34に装着されたアマチュア651Aと、ハウジングHに設けられて通電時にアマチュア651Aを吸引する電磁ソレノイド653Aとを備えている。
したがって、電磁ソレノイド653Aに通電した際には、サブクラッチ64Aが締結され、これにより第1回転体61Aと第2回転体62Aとの間で相対回転が発生してカム機構63Aが倍力出力を行って多板クラッチ60Aが締結され、これにより入力円管32とサンギヤ接続円管34とが結合される。
また、電磁ソレノイド653Aへの非通電時には、サブクラッチ64Aの締結が解除されるとともに多板クラッチ60Aの締結が解除され、入力円管32とサンギヤ接続円管34との結合が解除される。
さらに、本実施の形態1にあっては、油室ORの内部のオイルoilを後側電磁クラッチC/Lからさらにその外側の第1電磁クラッチA−C/Lに供給するために、入力円管32に、油供給孔32bが内周から外周に貫通して複数穿設されている。
【0056】
次に、発電電動装置MGUの作動を、図7の作動説明図に基づいて説明する。なお、この図7において、STRと記載しているのは発電電動機MGをスタータモータとして駆動する状態を示し、ALTと記載しているのは発電電動機MGをオルタネータ(発電機)として駆動する状態を示している。
【0057】
(エンジン始動時)
図外のイグニッションスイッチをOFFにした停・駐車状態からエンジンEGを始動させるエンジン初期始動時には、例えば、図外のイグニッションスイッチOFF、アクセル開度α=0、ブレーキON、シフトポジションP(パーキングレンジ)、エンジン回転数Ne=0、車速Vh=0となっていることにより始動時を判別し、この状態からイグニッションスイッチがONに切り替わったときに始動制御を実行する。
【0058】
始動制御では、図7に示すように、発電電動機MGをスタータモータとして駆動させ、かつ、第1電磁クラッチA−C/Lおよび後側電磁クラッチC/Lを解放させ、かつ、ブレーキBRKを制動状態に維持させる。
【0059】
したがって、発電電動機MGで発生した駆動力が第1遊星歯車PGS1においてサンギヤ11から入力されてキャリア12から出力され、この第1遊星歯車PGS1において1/2に減速される。また、第1遊星歯車PGS1のキャリア12からの出力によりサンギヤ接続円管34が回転されて、この回転がサンギヤ21から第2遊星歯車PGS2に入力される。この第2遊星歯車PGS2では、ブレーキBRKによりリングギヤ23が固定されているため、キャリア22から減速出力されるもので、本参考例1にあっては、第2遊星歯車PGS2において、1/5の減速比で出力される。したがって、発電電動機MGの駆動トルクが、入力軸1において合計1/10に減速されてエンジンEGへクランク軸6から入力される。このように、2つの遊星歯車PGS1,PGS2により大きく減速して駆動トルクが伝達されるため、発電電動機MGとしては出力が小さなものでもエンジンEGの始動を行うことができる。よって、発電電動機MGとして、従来からの仕様である14Vタイプのものを用いても、小型でも必要十分なトルクを得ることができる。
【0060】
(発電時)
走行中に発電電動機MGにより発電を行うときには、後側電磁クラッチC/Lおよび第1電磁クラッチA−C/Lを締結させ、かつ、ブレーキBRKを解放させる。
したがって、エンジンEGの駆動力あるいは減速時に駆動輪側から入力される駆動力による入力軸1の回転が、第1電磁クラッチA−C/Lを介してサンギヤ接続円管34から第1遊星歯車PGS1のキャリア12に入力され、サンギヤ11に2倍に増速して出力され、これによりサンギヤ11と一体の回転体35が入力軸1の2倍で回転され、発電電動機MGにおいて発電が成される。
【0061】
このように、本参考例1にあっては、発電電動機MGをスタータモータとして使用する際には、2つの遊星歯車PGS1,PGS2を直列に介するとともにそれぞれにおいて減速させることにより、大きな減速比を得るようにして、発電電動機MGを小型にしても始動に必要なトルクを得ることができる。一方、発電電動機MGを発電機として使用する際には、1つの遊星歯車PGS1,PGS2のうちの第1遊星歯車PGS1のみを介してトルク伝達させるとともにこのとき適度な増速作用を得るようにして、発電電動機MGとしてやはり小型のものを使用可能とすることができる。
【0062】
さらに、本参考例1にあっては、2つの電磁クラッチC/L,A−C/Lを内外二重に配置し、さらに、第1電磁クラッチA−C/Lの外周に第1遊星歯車PGS1と第2遊星歯車PGS2とを設け、これら2つの遊星歯車PGS1,PGS2の外側に発電電動機MGならびにブレーキBRKを配置させた構成としたため、装置の軸方向寸法を小さく抑えることができ、エンジンEGとトランスミッションTMとの間に配置することが容易となり、車両搭載性に優れるという効果が得られる。
【0063】
さらに、本参考例1にあっては、発進時に、ブレーキBRKを解放作動させて第1遊星歯車PGS1のリングギヤ11の固定を解除させた状態で発電電動機MGを電動機として駆動させ、さらに、クラッチC/Lを滑り制御することにより、発電電動機MGにより発進トルクをアシストすることができる。
【0064】
(実施の形態1)
次に、実施の形態1の発電電動装置MGUについて説明する。この実施の形態1は、請求項1,4に記載されている発明に対応している。なお、実施の形態1を説明するにあたり、参考例1と同じ構成には参考例1と同じ符号を付けて説明を省略する。
【0065】
この実施の形態1は、図8に示すように、トランスミッションTMとしてトルクコンバータTCを有したいわゆるATと呼ばれる自動変速機あるいはCVTと呼ばれる無断変速機などに適用した例である。この実施の形態1にあっては、エンジンEGとトルクコンバータTCとが入力軸1により直結されている。そして、この実施の形態1では、第2遊星歯車PGS2と第1遊星歯車PGS1とが内外二重に配置されている。すなわち、第2遊星歯車PGS2のリングギヤ23の外径方向に第1遊星歯車PGS1のサンギヤ11が配置されている。なお、第2遊星歯車PGS2のサンギヤ21が第1遊星歯車PGS1のキャリア22に結合され、かつ、第1遊星歯車PGS1のリングギヤ13がハウジングHに固定され、サンギヤ11に発電電動機MGが設けられている点は、参考例1と同様である。
【0066】
また、本実施の形態1にあっては、入力軸1とキャリア12およびサンギヤ21とが第1電磁クラッチA−C/Lにより結合および結合解除可能に構成され、かつ、第2遊星歯車PGS2のキャリア22と入力軸1とが第2電磁クラッチB−C/Lにより結合および結合解除可能に構成され、また、第2遊星歯車PGS2のリングギヤ13がハウジングHに固定されている。
【0067】
上記構成を図9の断面図により詳細に説明する。
入力軸1の外周には、磁路形成リング31が結合され、この磁路形成リング31には入力円管32が結合されている。また、入力円管32の内周にはキャリア接続円管36が設けられ、このキャリア接続円管36と第2遊星歯車PGS2のキャリア22とが回転体33で結合されている。なお、この回転体33は、スラストローラ203によりハウジングHにスラスト方向に支持されている。
【0068】
また、キャリア接続円管36と入力軸1との間に、第2電磁クラッチB−C/Lが設けられている。この第2電磁クラッチB−C/Lは、多板クラッチ60B、第1回転体61B、第2回転体62B、カム機構63B、サブクラッチ64B、締結機構65Bを備えている。
【0069】
前記多板クラッチ60Bは、入力軸1とキャリア接続円管36のそれぞれに軸方向に相対移動可能かつ相対回転不可能に設けられたものが交互に配置されている。また、多板クラッチ60Bの図中右側には、前記回転体33と一体あるいは別体の円盤201が設けられている。この円盤201は、スラストローラ202により図中右方向の移動が規制され、前記多板クラッチ60Bの図中右側の押さえとなる。
【0070】
前記第1回転体61Bは、入力軸1に軸方向に相対移動可能かつ相対回転不可能に装着されている。
前記第2回転体62Bは、入力軸1とキャリア接続円管36との間にフローティング支持されている。
前記カム機構63Bは、第1回転体61Bに保持されたスラストローラ633aと第2回転体62Bに形成されたカム溝(図示省略)を備えている。
【0071】
前記サブクラッチ64Bは、第2回転体62Bの円管622Bとキャリア接続円管36のそれぞれに軸方向に相対移動可能かつ相対回転不可能に設けられたものが交互に配置されている。
前記締結機構65Bは、サブクラッチ64Bを押圧可能に入力円管32に装着されたアマチュア651Bと、ハウジングHに設けられて通電時にアマチュア651Bを吸引する電磁ソレノイド653Bとを備えている。
【0072】
したがって、電磁ソレノイド653Bに通電した際には、サブクラッチ64Bが締結され、これにより第1回転体61Bと第2回転体62Bとの間で相対回転が発生してカム機構63Bが倍力出力を行って多板クラッチ60Bが締結され、これにより入力軸1とキャリア接続円管36とが結合される。
また、電磁ソレノイド653Bへの非通電時には、サブクラッチ64Bの締結が解除されるとともに多板クラッチ60Bの締結が解除され、入力軸1とキャリア接続円管36との結合が解除される。
【0073】
前記入力円管32の外側には間隔を開けてサンギヤ接続円管34がフローティング支持されて設けられている。このサンギヤ接続円管34は、第2遊星歯車PGS2のサンギヤ21が結合されているとともに、第1遊星歯車PGS1のキャリア12が結合されている。なお、このサンギヤ接続円管34は、スラストローラ200によりスラスト方向を支持されている。
【0074】
また、前記入力円管32とサンギヤ接続円管34との間に、第1電磁クラッチA−C/Lが設けられている。この第1電磁クラッチA−C/Lも、多板クラッチ60A、第1回転体61A、第2回転体62A、カム機構63A、サブクラッチ64A、締結機構65Aを備えている。
【0075】
前記多板クラッチ60Aは、入力円管32とサンギヤ接続円管34とのそれぞれに軸方向に相対移動可能かつ相対回転不可能に設けられたものが交互に配置されている。また、多板クラッチ60Aの図中右側には、前記入力円管32一体の円盤204が設けられ、前記多板クラッチ60Aの図中右側の押さえとなっている。
【0076】
前記第1回転体61Aは、入力円管32に軸方向に相対移動可能かつ相対回転不可能に装着されている。
前記第2回転体62Aは、入力円管32とサンギヤ接続円管34との間にフローティング支持されている。
前記カム機構63Aは、第1回転体61Aに保持されたスラストローラ632と第2回転体62Aに形成されたカム溝(図示省略)を備えている。
【0077】
前記サブクラッチ64Aは、第2回転体62Aの円管622Aとサンギヤ接続円管34のそれぞれに軸方向に相対移動可能かつ相対回転不可能に設けられたものが交互に配置されている。
前記締結機構65Aは、サブクラッチ64Aを押圧可能にサンギヤ接続円管34に装着されたアマチュア651Aと、ハウジングHに設けられて通電時にアマチュア651Aを吸引する電磁ソレノイド653Aとを備えている。
【0078】
したがって、電磁ソレノイド653Aに通電した際には、サブクラッチ64Aが締結され、これにより第1回転体61Aと第2回転体62Aとの間で相対回転が発生してカム機構63Aが倍力出力を行って多板クラッチ60Aが締結され、これにより入力円管32とサンギヤ接続円管34とが結合される。
また、電磁ソレノイド653Aへの非通電時には、サブクラッチ64Aの締結が解除されるとともに多板クラッチ60Aの締結が解除され、入力円管32とサンギヤ接続円管34との結合が解除される。
【0079】
また、本実施の形態1にあっては、第1遊星歯車PGS1のサンギヤ11と一体の回転体35が2つのスラストローラ54,54によりスラスト方向に支持されている。
【0080】
次に、実施の形態1の発電電動装置MGUの作動を、図10の作動説明図に基づいて説明する。なお、この図10において、STRと記載しているのは発電電動機MGをスタータモータとして駆動する状態を示し、ALTと記載しているのは発電電動機MGをオルタネータ(発電機)として駆動する状態を示している。
【0081】
(エンジン始動時)
図外のイグニッションスイッチをOFFからONに切り替わったときに始動制御を実行する。
【0082】
この始動制御では、図10に示すように、発電電動機MGをスタータモータとして駆動させ、かつ、第1電磁クラッチA−C/Lを解放させる一方で、第2電磁クラッチB−C/Lを締結させる。
【0083】
したがって、発電電動機MGで発生した駆動力が、回転体35を介して第1遊星歯車PGS1のサンギヤ11に入力されてキャリア12から出力され、この第1遊星歯車PGS1において1/2に減速される。
また、第1遊星歯車PGS1のキャリア12からの出力は、サンギヤ接続円管34から第2遊星歯車PGS2のサンギヤ21に入力され、キャリア22から回転体33に出力される。この第2遊星歯車PGS2では、リングギヤ23が固定されているため、キャリア22から減速出力されるもので、本実施の形態2にあっては、第2遊星歯車PGS2において、1/5の減速比で出力される。
【0084】
よって、発電電動機MGの駆動トルクは、第1遊星歯車PGS1および第2遊星歯車PGS2により合計1/10に減速され、さらに、キャリア22から回転体33、キャリア接続円管36および第2電磁クラッチB−C/Lを介して入力軸1に伝達され、さらにクランク軸6からエンジンEGに入力される。このように、2つの遊星歯車PGS1,PGS2により大きく減速して駆動トルクが伝達されるため、発電電動機MGとしては出力が小さなものでもエンジンEGの始動を行うことができる。よって、発電電動機MGとして、従来からの仕様である14Vタイプのものを用いても、小型でも必要十分なトルクを得ることができる。
【0085】
(発電時)
走行中に発電電動機MGにより発電を行うときには、第1電磁クラッチA−C/Lを締結させる一方で、第2電磁クラッチB−C/Lを解放させる。
したがって、エンジンEGの駆動力あるいは減速時に駆動輪側から入力される駆動力による入力軸1の回転が、磁路形成リング31および入力円管32から第1電磁クラッチA−C/Lを介して第1遊星歯車PGS1のキャリア12に入力され、サンギヤ11から回転体35に出力される。
したがって、回転体35は、入力軸1の2倍の速度で回転され、発電電動機MGにおいて効率良く発電が成される。
【0086】
このように、本実施の形態1にあっては、発電電動機MGをスタータモータとして使用する際には、2つの遊星歯車PGS1,PGS2を直列に介するとともにそれぞれにおいて減速させることにより、大きな減速比を得るようにして、発電電動機MGを小型にしても始動に必要なトルクを得ることができる。一方、発電電動機MGを発電機として使用する際には、2つの遊星歯車PGS1,PGS2のうちの第1遊星歯車PGS1のみを介してトルク伝達させるとともにこのとき適度な増速作用を得るようにして、発電電動機MGとしてやはり小型のものを使用可能とすることができる。
【0087】
さらに、本実施の形態1にあっては、2つの電磁クラッチA−C/L,B−C/Lを内外二重に配置し、さらに、第1電磁クラッチA−C/Lの外周に第1遊星歯車PGS1と第2遊星歯車PGS2とを内外二重に設け、第1遊星歯車PGS1の外側に発電電動機MGを配置させた構成としたため、実施の形態1よりもさらに軸方向寸法を小さく抑えることができ、エンジンEGとトランスミッションTMとの間に配置することが容易となり、車両搭載性に優れるという効果が得られる。
【0088】
(実施の形態2)
次に、実施の形態2の発電電動装置MGUについて説明する。この実施の形態2は、請求項2,4,5,6に記載の発明に対応している。なお、実施の形態2を説明するにあたり、参考例1あるいは実施の形態1と同じ構成には参考例1あるいは実施の形態1と同じ符号を付けて説明を省略する。
【0089】
図11は、実施の形態2の発電電動装置MGUを示す断面図である。この実施の形態2も、実施の形態1と同様にエンジンEGとトルクコンバータTC付きのトランスミッションTMの間に設けられ、入力軸1は、エンジンEGのクランク軸6とトランスミッションTMの入力軸とを直結しているものとする。また、前記入力軸1の外周に第1遊星歯車PGS1が設けられ、この第1遊星歯車PGS1の外側に第2遊星歯車PGS2が設けられ、さらに第2遊星歯車PGS2の外側に第1電磁クラッチA−C/Lが設けられ、この第1電磁クラッチA−C/Lの外側に第2電磁クラッチB−C/Lが設けられ、この第2電磁クラッチB−C/Lの外側に発電電動機MGが設けられているもので、参考例1および実施の形態1よりもさらに軸方向寸法を小さく形成している。
【0090】
すなわち、前記第1遊星歯車PGS1は、サンギヤ11が入力軸1の外周にスラストベアリング301を介在させて設けられている。
また、第1遊星歯車PGS1のリングギヤ13ならびに第2遊星歯車PGS2のリングギヤ23は、ハウジングHに固定されている。このハウジングHは、円盤41,42と、この円盤41,42の外周を結合した円管46と円管46の外周に結合された円盤43と、この円盤43の外周に結合された円管45と、この円管45の外周に放射状に設けられた空冷フィン48とを備えている。
さらに、円盤41,42の内周には、油室ORをシールする油室シール部材50が設けられている。
そして、円盤41に前記リングギヤ13,23が固定されている。
また、このサンギヤ11には、円盤302と円管303とから成る回転体304が結合されている。この回転体304の円管303は、ハウジングHの円管46の外側に配置され、かつ、ハウジングHに軸受53,53を介して支持されている。さらに、この円管303には、発電電動機MGのロータ16が装着されている。なお、回転体304の円盤302の内周にはOリング305が設けられている。
【0091】
前記入力軸1には、円盤306が結合され、この円盤306の外周に入力円管332が結合されている。
さらに、入力円管332の内側に間隔を開けてサンギヤ接続円管334が設けられている。このサンギヤ接続円管334は、第2遊星歯車PGS2のサンギヤ21および第1遊星歯車PGS1のキャリア12に円盤307を介して結合されている。
【0092】
一方、前記入力円管332の外側には間隔を開けてキャリア接続円管366が設けられている。このキャリア接続円管366は、回転体335を介して第2遊星歯車PGS2のキャリア22に結合されている。
【0093】
前記サンギヤ接続円管334と入力円管332との間に、第1電磁クラッチA−C/Lが設けられ、また、前記入力円管332とキャリア接続円管366との間に、第2電磁クラッチB−C/Lが設けられている。
【0094】
前記第1電磁クラッチA−C/Lは、多板クラッチ60A、アマチュア66A、ストッパ67A、スプリング68A、電磁ソレノイド69Aを備えている。
【0095】
前記多板クラッチ60Aは、入力円管332とサンギヤ接続円管334とのそれぞれに軸方向に相対移動可能かつ相対回転不可能にスプライン結合されたものが交互に配置されている。
【0096】
この多板クラッチ60Aを挟んで、図中右側にアマチュア66Aが設けられている一方、図中左側にストッパ67Aが設けられている。前記アマチュア66Aは、入力円管332に軸方向移動可能にスプライン結合され、かつ、前記スプリング68Aにより多板クラッチ60Aを押圧する方向に付勢されている。
一方、前記ストッパ67Aは、サンギヤ接続円管334にスプライン結合され、かつ、所定位置で図中左側への移動が規制されている。
また、前記電磁ソレノイド69Aは、通電時には、アマチュア66Aをスプリング68Aの付勢力に抗して吸引する。
【0097】
したがって、第1電磁クラッチA−C/Lにあっては、電磁ソレノイド69Aへの非通電時には、スプリング68Aがアマチュア66Aを押圧し、アマチュア66Aとストッパ67Aとの間に多板クラッチ60Aを挟んで締結させる。
一方、電磁ソレノイド69Aへ通電した際には、アマチュア66Aがスプリング68Aの付勢力に抗して吸引され、多板クラッチ60Aに対する押圧力が取り除かれて多板クラッチ60Aの締結が解除される。
【0098】
前記第2電磁クラッチB−C/Lは、多板クラッチ60B、アマチュア66B、ストッパ67B、電磁ソレノイド69Aを備えている。
【0099】
前記多板クラッチ60Bは、入力円管332とキャリア接続円管366とのそれぞれに軸方向に相対移動可能かつ相対回転不可能にスプライン結合されたものが交互に配置されている。
【0100】
また、多板クラッチ60Bを挟んで図中右側にはストッパ67Bが固定され、一方、図中左側にはアマチュア66Bが設けられている。このアマチュア66Bは、入力円管332に軸方向に移動可能にスプライン結合され、かつ、図外のスプリングにより多板クラッチ60Bから離反する方向に付勢されている。
また、前記電磁ソレノイド69Bは、通電時には、アマチュア66Bを多板クラッチ60Bの方向に吸引する。
【0101】
したがって、第2電磁クラッチB−C/Lにあっては、電磁ソレノイド69Bへの非通電時には、アマチュア66Bが図外のスプリングにより多板クラッチ60Bから離反しており、多板クラッチ60Bは解放状態となる。一方、電磁ソレノイド69Bへ通電した際には、アマチュア66Bが多板クラッチ60Bをストッパ67Bとの間に押圧して締結させる。
【0102】
(始動時)
図外のイグニッションスイッチをOFFからONに切り替わったときに実行される始動制御では、発電電動機MGをスタータモータとして駆動させ、かつ、第1電磁クラッチA−C/Lを通電状態として解放させる一方で、第2電磁クラッチB−C/Lに通電して締結させる。
【0103】
このように第2電磁クラッチB−C/Lのみが締結された状態では、発電電動機MGで発生した駆動力が、回転体304を介して第1遊星歯車PGS1のサンギヤ11に入力されてキャリア12から出力され、この第1遊星歯車PGS1において1/2に減速される。
また、第1遊星歯車PGS1のキャリア12からの出力は、円盤307から第2遊星歯車PGS2のサンギヤ21に入力され、キャリア22から回転体335に出力される。この第2遊星歯車PGS2では、リングギヤ23が固定されているため、キャリア22から減速出力されるもので、本実施の形態2にあっては、第2遊星歯車PGS2において、1/5の減速比で出力される。
【0104】
よって、発電電動機MGの駆動トルクは、第1遊星歯車PGS1および第2遊星歯車PGS2により合計1/10に減速され、さらに、キャリア22から回転体335およびキャリア接続円管366から第2電磁クラッチB−C/Lを介して、入力円管332に伝達され、そこから円盤306を介して入力軸1に伝達され、さらにクランク軸6からエンジンEGに入力される。
このように、2つの遊星歯車PGS1,PGS2により大きく減速(1/10に減速)して駆動トルクが伝達されるため、発電電動機MGとしては出力が小さなものでもエンジンEGの始動を行うことができる。よって、発電電動機MGとして、従来からの仕様である14Vタイプのものを用いても、小型でも必要十分なトルクを得ることができる。
【0105】
(発電時)
走行中に発電電動機MGにより発電を行うときには、第1電磁クラッチA−C/Lを非通電として締結させる一方で、第2電磁クラッチB−C/Lを非通電として解放させる。
したがって、エンジンEGの駆動力あるいは減速時に駆動輪側から入力される駆動力による入力軸1の回転が、円盤306から入力円管332に入力され、さらに、締結状態の第1電磁クラッチA−C/Lを介して円盤307から第1遊星歯車PGS1のキャリア12に入力され、サンギヤ11から回転体304に出力される。
したがって、回転体304は、入力軸1の2倍の速度で回転され、発電電動機MGにおいて効率良く発電が成される。
加えて、実施の形態3にあっては、この通常走行時における発電時において、両電磁クラッチA−C/L,B−C/Lに通電しないため、消費エネルギが少なく、車載性に優れるという効果が得られる。
【0106】
このように、本実施の形態2にあっては、発電電動機MGをスタータモータとして使用する際には、2つの遊星歯車PGS1,PGS2を直列に介するとともにそれぞれにおいて減速させることにより、大きな減速比を得るようにして、発電電動機MGを小型にしても始動に必要なトルクを得ることができる。一方、発電電動機MGを発電機として使用する際には、1つの遊星歯車PGS1,PGS2のうちの第1遊星歯車PGS1のみを介してトルク伝達させるとともにこのとき適度な増速作用を得るようにして、発電電動機MGとしてやはり小型のものを使用可能とすることができる。
【0107】
さらに、本実施の形態2にあっては、入力軸1の外周に第1遊星歯車PGS1と第2遊星歯車PGS2とを内外二重に設け、その外側に2つの電磁クラッチA−C/L,B−C/Lを内外二重に配置し、さらに、その外側に発電電動機MGを配置させた構成としたため、参考例1及び実施の形態1よりもさらに軸方向寸法を小さく抑えることができ、エンジンEGとトランスミッションTMとの間に配置することが容易となり、車両搭載性に優れるという効果が得られる。
【0108】
また、実施の形態2にあっては、2つの遊星歯車PGS1,PGS2を2つの電磁クラッチA−C/L,B−C/Lおよび発電電動機MGの内側に配置させているため、2つの遊星歯車PGS1,PGS2で発生する音が外に伝達され難く静粛性に優れている。
【0109】
さらに、本実施の形態2にあっては、エンジンEGの出力はトランスミッションTMに対して入力軸1を介して直接伝達され、各クラッチA−C/L,B−C/Lを介しては、発電電動機MGの出力およびロータ16を回転させるためのトルクが伝達されるだけであるので、各クラッチA−C/L,B−C/Lとして倍力機構を有しない単純な構造のものを用いており、構造の簡略化ならびにコストダウンを図ることができる。
【0110】
(参考例2)
次に、参考例2の発電電動装置MGUについて説明する。なお、参考例2を説明するにあたり、参考例1,実施の形態1,2と同じ構成には参考例1,実施の形態1,2と同じ符号を付けて説明を省略する。
【0111】
図12は参考例2の発電電動装置MGUを有した駆動ユニットを示す構成図であり、図13は参考例2の発電電動装置MGUを示す断面図である。
【0112】
この参考例2の発電電動装置は、第2変速手段としての遊星歯車PGS1と第1変速手段としてのチェーン機構CHとを用いた例である。すなわち、チェーン機構CHは、エンジンEGとトランスミッションTMとを結ぶクランク軸6の外周に第1スプロケット401と、前記クランク軸6と平行に設けられた入力軸1の先端に設けられた第2スプロケット402と、両スプロケット401,402に掛け渡されたサイレントチェーン403とを備えている。なお、前記第1スプロケット401は第2スプロケット402の2倍の歯数に形成されている。したがって、クランク軸6から入力軸1へは2倍の増速比で、その逆には1/2の減速比で回転が伝達される。なお、両スプロケット401,402およびサイレントチェーン403は、チェーンケース404の中に収容され、このチェーンケース404とクランク軸6との間には、オイルシール405が設けられている。
【0113】
前記入力軸1は、発電電動機MGの出力軸407と同軸に設けられ、出力軸407と入力軸1との間には、第1電磁クラッチA−C/Lが設けられている。
また、出力軸407の外周には遊星歯車PGS1が設けられている。すなわち、遊星歯車PGS1は、サンギヤ11が出力軸に結合され、また、リングギヤ13がハウジングHに固定されている。そして、キャリア12と前記入力軸1との間に第2電磁クラッチB−C/Lが設けられている。なお、前記遊星歯車PGS1は、サンギヤ11から入力されてキャリア12から出力した場合には、1/5の減速比が得られる構成となっている。
【0114】
この構成の詳細について図13の断面図により説明すると、入力軸1には、円盤408が結合されている。そして、この円盤408の中間部には、前記出力軸407の外径方向に間隔を空けて内側円管432が固定されている。さらに、内側円管432の外側には間隔を空けて外側円管434が配置され、この外側円管434はキャリア12に結合されている。
【0115】
前記内側円管432と出力軸407との間に第1電磁クラッチA−C/Lが設けられている。この第1電磁クラッチA−C/Lは多板クラッチ60A、アマチュア66A、ストッパ67A、スプリング68A、電磁ソレノイド69Aを備えている。
【0116】
前記多板クラッチ60Aは、内側円管432と出力軸407とのそれぞれに軸方向に相対移動可能かつ相対回転不可能にスプライン結合されたものが交互に配置されている。
【0117】
また、多板クラッチ60Aを挟んで、図中右側にはアマチュア66Aが設けられ、一方、図中左側にはストッパ67Aが内側円管432に固定されている。なお、前記アマチュア66Aは、出力軸407に軸方向に移動可能にスプライン結合され、かつ、前記スプリング68Aにより多板クラッチ60Aを押圧する方向に付勢されている。
また、前記電磁ソレノイド69Aは、ハウジングHに設けられ、通電時には、アマチュア66Aをスプリング68Aの付勢力に抗して吸引する。
【0118】
したがって、第1電磁クラッチA−C/Lにあっては、電磁ソレノイド69Aへの非通電時には、スプリング68Aがアマチュア66Aを押圧し、アマチュア66Aとストッパ67Aとの間に多板クラッチ60Aを挟んで締結させる。
一方、電磁ソレノイド69Aへ通電した際には、アマチュア66Aがスプリング68Aの付勢力に抗して吸引され、多板クラッチ60Aに対する押圧力が取り除かれて多板クラッチ60Aの締結が解除される。
【0119】
前記第2電磁クラッチB−C/Lは、前記外側円管434と内側円管432との間に設けられ、多板クラッチ60B、アマチュア66B、電磁ソレノイド69Bを備えている。
【0120】
前記多板クラッチ60Bは、内側円管432と外側円管434とのそれぞれに軸方向に相対移動可能かつ相対回転不可能にスプライン結合されたものが交互に配置されている。
【0121】
また、多板クラッチ60Bの図中左側にはアマチュア66Bが設けられている。このアマチュア66Bは、内側円管432に軸方向に移動可能にスプライン結合され、かつ、図外のスプリングにより多板クラッチ60Bから離反する方向に付勢されている。
また、前記電磁ソレノイド69Bは、ハウジングHに設けられ、通電時には、アマチュア66Bを多板クラッチ60Bの方向に吸引する。
【0122】
したがって、第2電磁クラッチB−C/Lにあっては、電磁ソレノイド69Bへの非通電時には、アマチュア66Bが図外のスプリングにより多板クラッチ60Bから離反しており、多板クラッチ60Bは解放状態となる。一方、電磁ソレノイド69Bへ通電した際には、アマチュア66Bが多板クラッチ60Bを円盤408との間に押圧して締結させる。
【0123】
(始動時)
図外のイグニッションスイッチをOFFからONに切り替わったときに実行される始動制御では、発電電動機MGをスタータモータとして駆動させ、かつ、第1電磁クラッチA−C/Lを通電状態として解放させる一方で、第2電磁クラッチB−C/Lに通電して締結させる。
【0124】
したがって、発電電動機MGで発生した駆動力が、遊星歯車PGS1のサンギヤ11に入力され、かつ、キャリア12から出力される。この時、遊星歯車PGS1にあっては、1/5に減速される。
そして、キャリア12から出力された駆動力は、第2電磁クラッチB−C/Lを介して円盤408から入力軸1に入力され、両スプロケット401,402およびサイレントチェーン403から成るチェーン機構CHを介してクランク軸6に伝達される。このチェーン機構CHにおける伝達により1/2の減速比が得られる。
したがって、発電電動機MGの駆動トルクは、遊星歯車PGS1およびチェーン機構CHにより合計1/10に減速されてクランク軸6からエンジンEGに入力される。
このように、遊星歯車PGS1とチェーン機構CHとの2つの変速手段により大きく減速して駆動トルクが伝達されるため、発電電動機MGとしては出力が小さなものでもエンジンEGの始動を行うことができる。
【0125】
(発電時)
走行中に発電電動機MGにより発電を行うときには、第1電磁クラッチA−C/Lを非通電として締結させる一方で、第2電磁クラッチB−C/Lを非通電として解放させる。
したがって、エンジンEGの駆動力あるいは減速時に駆動輪側から入力される駆動力によるクランク軸6の回転が、チェーン機構CHを介して入力軸1に伝達され、さらに、円盤408および内側円管432から締結状態の第1電磁クラッチA−C/Lを介して出力軸407に伝達され、発電電動機MGが発電される。
したがって、発電電動機MGにおいて出力軸407がクランク軸6の2倍の速度で回転して、効率良く発電が成される。
【0126】
このように、本参考例2にあっては、発電電動機MGをスタータモータとして使用する際には、遊星歯車PGS1とチェーン機構CHを直列に介するとともにそれぞれにおいて減速させることにより、大きな減速比を得るようにして、発電電動機MGを小型にしても始動に必要なトルクを得ることができる。一方、発電電動機MGを発電機として使用する際には、チェーン機構CHのみを介してトルク伝達させるとともにこのとき適度な増速作用を得るようにして、発電電動機MGとしてやはり小型のものを使用可能とすることができる。
【0127】
加えて、参考例2にあっては、通常の走行時(発電時)において、両電磁クラッチA−C/L,B−C/Lに通電しないため、消費エネルギが少なく、車載性に優れるという効果が得られる。
【0128】
さらに、本参考例2にあっては、エンジンEGの出力はトランスミッションTMに対して入力軸1を介して直接伝達され、各クラッチA−C/L,B−C/Lを介しては、発電電動機MGの出力およびロータ16を回転させるためのトルクが伝達されるだけであるので、各クラッチA−C/L,B−C/Lとして倍力機構を有しない単純な構造のものを用いており、構造の簡略化ならびにコストダウンを図ることができる。
【0129】
(実施の形態3)
実施の形態3は次に示す構成である。この実施の形態3は、請求項3に記載の発明に対応している。すなわち、参考例1では、図2の断面図では第1・第2遊星歯車PGS1,PGS2を前後に配置させた例を示したが、図1のスケルトン図に示すように、第1・第2遊星歯車PGS1,PGS2を内外二重に配置させたものである。
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例1及び実施の形態3の発電電動装置MGUを示すスケルトン図である。
【図2】参考例1の発電電動装置MGUを示す断面図である。
【図3】参考例1の要部を示す断面図である。
【図4】参考例1の発電電動装置におけるバンドブレーキを示す断面図である。
【図5】参考例1の要部を示す断面図である。
【図6】参考例1の作動説明図である。
【図7】参考例1の作動特性図である。
【図8】実施の形態1の発電電動装置MGUを示すスケルトン図である。
【図9】実施の形態1の発電電動装置MGUを示す断面図である。
【図10】実施の形態1の作動特性図である。
【図11】実施の形態2の発電電動装置MGUを示す断面図である。
【図12】参考例2の発電電動装置MGUを示すスケルトン図である。
【図13】参考例2の発電電動装置MGUを示す断面図である。
Claims (6)
- エンジンに駆動力を与えるスタータモータとして駆動可能であるとともに、エンジンの駆動力により発電する発電機として駆動可能な発電電動機が設けられ、
この発電電動機とエンジンの駆動軸との間に、発電電動機から駆動軸へのトルク伝達の際に減速しその逆方向のトルク伝達の際に増速する変速作動を実行可能な第1変速手段が設けられ、
前記第1変速手段と駆動軸との間と、第1変速手段と発電電動機との間との一方に、発電電動機側から駆動軸側へのトルク伝達の際に減速しその逆方向のトルク伝達の際に増速する変速作動を実行可能な第2変速手段が設けられ、
前記第1変速手段ならびに第2変速手段が変速作動を実行可能な状態と、第1変速手段のみが変速作動を実行可能な状態とに切り替える切替手段が設けられ、
前記第1変速手段の減速比よりも、第2変速手段の減速比の方が大きく設定され、
前記第1変速手段として、発電電動機により入出力可能なサンギヤと、エンジンの出力が入力される入力軸に対して前記切替手段としての第1クラッチにより接続および切断可能なキャリアと、固定されたリングギヤとを備えた第1遊星歯車が設けられ、
前記第2変速手段として、前記第1遊星歯車のキャリアと接続されたサンギヤと、前記切替手段としての第2クラッチにより入力軸に接続および切断可能なキャリアと、固定されたリングギヤとを備えた第2遊星歯車が設けられ、
前記入力軸の外側に間隔を有して第2遊星歯車のキャリアに接続されたキャリア接続円管が設けられ、このキャリア接続円管と入力軸との間に、前記第2クラッチが設けられ、
第1クラッチの内側に、入力軸に連結された入力円管が設けられているとともに、さらにその外側に間隔を有して外周に第2遊星歯車のサンギヤが形成されているとともに、第1遊星歯車のキャリアが接続されたサンギヤ接続円管が設けられ、
このサンギヤ接続円管とキャリア接続円管との間に、前記第1クラッチが設けられ、
前記サンギヤ接続円管の外側に第2遊星歯車が配置され、
この第2遊星歯車の外側に第1遊星歯車が配置され、
この第1遊星歯車の外側に、第1遊星歯車のサンギヤに接続されているとともに、外周に発電電動機のロータが装着された回転体が設けられていること
を特徴とする発電電動装置。 - エンジンに駆動力を与えるスタータモータとして駆動可能であるとともに、エンジンの駆動力により発電する発電機として駆動可能な発電電動機が設けられ、
この発電電動機とエンジンの駆動軸との間に、発電電動機から駆動軸へのトルク伝達の際に減速しその逆方向のトルク伝達の際に増速する変速作動を実行可能な第1変速手段が設けられ、
前記第1変速手段と駆動軸との間と、第1変速手段と発電電動機との間との一方に、発電電動機側から駆動軸側へのトルク伝達の際に減速しその逆方向のトルク伝達の際に増速する変速作動を実行可能な第2変速手段が設けられ、
前記第1変速手段ならびに第2変速手段が変速作動を実行可能な状態と、第1変速手段のみが変速作動を実行可能な状態とに切り替える切替手段が設けられ、
前記第1変速手段の減速比よりも、第2変速手段の減速比の方が大きく設定され、
前記第1変速手段として、発電電動機により入出力可能なサンギヤと、エンジンの出力が入力される入力軸に対して前記切替手段としての第1クラッチにより接続および切断可能なキャリアと、固定されたリングギヤとを備えた第1遊星歯車が設けられ、
前記第2変速手段として、前記第1遊星歯車のキャリアと接続されたサンギヤと、前記切替手段としての第2クラッチにより入力軸に接続および切断可能なキャリアと、固定されたリングギヤとを備えた第2遊星歯車が設けられ、
前記入力軸の外側に、サンギヤが入力軸と相対回転可能に支持されて第1遊星歯車が設けられ、この第1遊星歯車の外側に第2遊星歯車が設けられ、この第2遊星歯車の外側に、前記第1遊星歯車のキャリアならびに第2遊星歯車のサンギヤに接続されたサンギヤ接続円管が設けられ、このサンギヤ接続円管と、このサンギヤ接続円管の外側に間隔を有して配置されているとともに入力軸に接続された入力円管との間に、前記第1クラッチが設けられ、前記入力円管と、この入力円管の外側に間隔を有して配置されているとともに第2遊星歯車のキャリアに接続されたキャリア接続円管との間に、前記第2クラッチが設けられ、前記キャリア接続円管の外側に、前記第1遊星歯車のサンギヤに接続されているとともに外周に発電電動機のロータが装着された円管が設けられていること
を特徴とする発電電動装置。 - エンジンに駆動力を与えるスタータモータとして駆動可能であるとともに、エンジンの駆動力により発電する発電機として駆動可能な発電電動機が設けられ、
この発電電動機とエンジンの駆動軸との間に、発電電動機から駆動軸へのトルク伝達の際に減速しその逆方向のトルク伝達の際に増速する変速作動を実行可能な第1変速手段が設けられ、
前記第1変速手段と駆動軸との間と、第1変速手段と発電電動機との間との一方に、発電電動機側から駆動軸側へのトルク伝達の際に減速しその逆方向のトルク伝達の際に増速する変速作動を実行可能な第2変速手段が設けられ、
前記第1変速手段ならびに第2変速手段が変速作動を実行可能な状態と、第1変速手段のみが変速作動を実行可能な状態とに切り替える切替手段が設けられ、
前記第1変速手段の減速比よりも、第2変速手段の減速比の方が大きく設定され、
前記第1変速手段として、発電電動機により入出力可能なサンギヤと、エンジンの出力が入力される入力軸に対して前記切替手段としての第1クラッチにより接続および切断可能なキャリアと、固定されたリングギヤとを備えた第1遊星歯車が設けられ、前記第2変速手段として、前記第1遊星歯車のキャリアと接続されたサンギヤと、前記入力軸に対して接続されたキャリアと、前記切替手段としてのブレーキにより固定および解放されるリングギヤとを備えた第2遊星歯車が設けられ、
前記第1及び第2遊星歯車を内外二重に配置させたことを特徴とする発電電動装置。 - 前記エンジンの駆動軸は、変速機の入力軸に連結され、この変速機の入力軸は、トルクコンバータに接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の発電電動装置。
- 前記エンジンの駆動軸は、変速機の入力軸に対してクラッチを介して接続されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の発電電動装置。
- 前記第1クラッチは、非通電時に締結され、通電時に解放される電磁クラッチであり、前記第2クラッチは、非通電時に解放され、通電時に締結される電磁クラッチであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の発電電動装置。
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