CN1836962A - 跨乘式混合动力车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种跨乘式混合动力车，其在旋转电气装置操作时能有效将旋转电气装置的驱动力传递到驱动轮，并在发动机操作时能调整从旋转电气装置施加到发动机的发电负荷。该混合动力车设有发动机和旋转电气装置，并包括驱动力传递机构用于将从发动机输出的驱动力传递到驱动轮，该驱动力传递机构包括：离合器，用于允许或断开驱动力到驱动轮的传递；和设置在离合器与驱动轮之间的机构，用于与旋转电气装置的输出轴一起工作，并且该旋转电气装置包括：转子；定位成面对转子的定子；和调整机构，用于调整旋转电气装置的场。

Description

跨乘式混合动力车
技术领域
本发明涉及设有发动机和旋转电气装置的跨乘式混合动力车。
背景技术
近年来，已经开发了混合动力车，其利用由燃料燃烧能量操作的发动机和由电能操作的旋转电气装置(也用作发电机的电动机)的组合驱动源驱动。在传统的公知混合动力车中，旋转电气装置连接到发动机的曲轴，以将旋转电气装置的驱动力经由曲轴、离合器和变速器传递到驱动轮。在这样的混合动力车中，发动机的曲轴必须与旋转电气装置的操作协同操作。这产生了一个问题，即旋转电气装置的驱动力被曲轴的旋转和活塞的上下运动消耗，使得旋转电气装置的驱动力无法充分传递到驱动轮。另外，在这样的混合动力车中，旋转电气装置必须在发动机操作的同时与曲轴的旋转协同操作。这在发动机操作时产生了另一个问题，即发动机总被施加与发动机速度相对应的发电负荷。
对于这些问题，专利文献1中公开的混合动力车采用了用于将发动机的驱动力传递到驱动轮的驱动力传递机构，其中旋转电气装置比离合器更靠近驱动轮，就是说，旋转电气装置的驱动力在不经离合器的情况下传递到驱动轮。在这样的混合动力车中，当旋转电气装置在操作时，在离合器断开驱动力到发动机的传递时，其驱动力仅仅传递到驱动轮。于是，当旋转电气装置在操作时，发动机的曲轴等不与旋转电气装置的旋转一起操作。这可以解决由上述公知的混合动力车所导致的问题，即在旋转电气装置操作时旋转电气装置的驱动力被曲轴的旋转所消耗。
[专利文献1]JP-A-2003-80956
发明内容
但是，专利文献1中公开的混合动力车允许旋转电气装置随发动机的操作同步旋转。这意味着发动机仍有总被施加与发动机速度相对应的发电负荷的问题。
本发明得自于上问题，本发明的目的在于提供一种跨乘式混合动力车，其在旋转电气装置操作时可以将旋转电气装置的驱动力有效地传递到驱动轮，其中曲轴等不随旋转电气装置的旋转一起操作，并且其在发动机操作时可以调节来自旋转电气装置要施加到发动机上的发电负荷。
为了解决以上问题，本发明致力于一种设有发动机和旋转电气装置的跨乘式混合动力车，其具有：驱动力传递机构，用于将从所述发动机输出的驱动力传递到驱动轮，所述驱动力传递机构包括：离合器，用于允许或断开所述驱动力到所述驱动轮的传递；和设置在所述离合器与所述驱动轮之间的机构，用于与所述旋转电气装置的输出轴一起工作；所述旋转电气装置包括：转子；定位成面对所述转子的定子；和调整机构，用于调整所述旋转电气装置的场。
在本发明中，驱动力传递机构在离合器和驱动轮之间包括用来与旋转电气装置一起工作的机构。因此，当旋转电气装置运行时，旋转电气装置的驱动力被传递到驱动轮，同时，离合器断开该驱动力向发动机的传递。于是，当旋转电气装置运行时，发动机的曲轴等不会相应于旋转电气装置的旋转而工作。这样就使旋转电气装置的驱动力有效地传递到驱动轮。旋转电气装置的场能够受到控制，因此能够控制旋转电气装置的转矩。这样就不再需要用来允许或者断开旋转电气装置的驱动力向驱动轮传递的离合器机构。反过来，当发动机运行时，能够对施加到发动机的发电负载进行控制。这里所描述的跨乘式混合动力车可以是混合动力摩托车(包括混合动力小型摩托车)、混合动力四轮汽车、混合动力雪地机动车，等等。
根据一个方面的本发明致力于一种设有发动机和旋转电气装置的跨乘式混合动力车，其具有：驱动力传递机构，用于将从所述发动机输出的驱动力传递到驱动轮，所述驱动力传递机构包括：离合器，用于允许或断开所述驱动力到所述驱动轮的传递；和设置在所述离合器与所述驱动轮之间的机构，用于与所述旋转电气装置的输出轴一起工作；所述旋转电气装置包括：转子；定子，定位成面对所述转子，所述定子和所述转子间有间隔；和调整机构，用于调整所述定子和所述转子间的间隔距离。
根据此方面，旋转电气装置的转子和定子之间的间隔距离可以调整，由此在发动机操作时可以调整对发动机的发电负荷。在不再需要由旋转电气装置发电的情况下(例如蓄电池已被充满电)，转子和定子之间的间隔距离可以增大以减小对发动机的发电负荷。如果蓄电池的荷电量不够，则转子和定子之间的间隔距离可以减小以增大对发动机的发电负荷，由此增加发电量。这允许有效地将发动机的驱动力传递到驱动轮。
根据一个方面的本发明致力于这样的跨乘式混合动力车，其中所述定子包括：布置成面对所述转子的第一定子；和布置成与这样的面相对的第二定子，所述面在面对所述转子的所述第一定子的另一侧上；所述第一定子具有带侧周表面的多个齿，线圈绕组围绕所述侧周表面形成；所述第二定子在其面对所述第一定子的一个面上具有多个齿；并且所述调整机构调整所述第二定子绕所述输出轴相对于所述第一定子的旋转角度。
根据此方面，在旋转电气装置在输出轴方向上的尺寸不变化的情况下，可以调整第一齿与第二齿的端部之间的距离，以改变流过第一定子的磁通。这允许调整旋转电气装置的驱动力。
根据一个方面的本发明致力于这样的跨乘式混合动力车，其中所述旋转电气装置定位成其所述输出轴平行于所述驱动轮的驱动轴。根据此方面，与定位成其输出轴相对于驱动轴垂直或倾斜的旋转电气装置相比，可以简化用于将旋转电气装置的驱动力传递到驱动轮的机构。换言之，如果旋转电气装置定位成其输出轴相对于驱动轴垂直或倾斜，则需要另一机构来将在输出轴方向上旋转的力转换成在驱动轴方向上旋转的力。但是，根据此方面的本发明不需要这样的机构。
根据一个方面的本发明致力于这样的跨乘式混合动力车，其中所述旋转电气装置定位成其所述输出轴的轴线与所述驱动轮的所述驱动轴的轴线对齐。根据此方面，旋转电气装置的输出轴可以连接到驱动轴，通过例如变速器的齿轮最小化的发动机速度传递到所述驱动轴。这可以减小旋转电气装置的转速，由此提高其耐久性。另外，与连接到驱动力传递机构中更靠近发动机的构件(例如驱动带轮或驱动链轮)的旋转电气装置相比，在旋转电气装置用作发电机时产生的电压可以减小。这导致更低的电压从旋转电气装置施加到与其相连的电气部件，减小了电气部件的故障率，由此提供了具有优异耐久性电气部件的车辆。
根据一个方面的本发明致力于这样的跨乘式混合动力车，其中齿轮安装到所述驱动轴；所述驱动力传递机构还具有用于传递所述发动机的所述驱动力的中间轴；并且所述中间轴经由所述齿轮连接到所述驱动轴，同时定位成使得所述中间轴与所述驱动轴的轴线之间的距离小于所述驱动轮的车轮的半径。根据此方面，驱动力传递机构可以更靠近车辆横向上的中心，由此确保了大的侧倾角。换言之，驱动轮大体位于车轮在车辆横向上的外周的外侧。根据此方面，中间轴定位成使得中间轴和驱动轴的轴线之间的距离小于车轮的半径。于是，与中间轴位于驱动轮在车辆横向上的一侧相比，中间轴可以更靠近车辆横向上的中心。所以，驱动力传递机构可以更靠近车辆横向上的中心，由此确保大的侧倾角。
根据一个方面的本发明致力于这样的跨乘式混合动力车，其中所述中间轴比所述驱动轴更靠近所述发动机的曲轴。根据此方面，与中间轴设置在驱动轴之上相比，用于将发动机的驱动力从曲轴传递到中间轴的减速机构(例如链或带传动式减速机构)可以在尺寸上更小。这导致驱动力传递机构的尺寸减小。
根据一个方面的本发明致力于这样的跨乘式混合动力车，其中所述中间轴与所述发动机的曲轴间隔开；所述驱动力传递机构还具有减速机构，所述减速机构在所述车辆前进的方向上沿着用于将所述驱动力从所述曲轴传递到所述中间轴的路线延伸，用于将所述发动机的所述驱动力从所述曲轴传递到所述中间轴；并且所述旋转电气装置设置成在所述车辆的横向上比所述减速机构更靠外侧。根据此方面，用于将发动机的驱动力从曲轴传递到中间轴的减速机构(例如链或带传动式减速机构)位于驱动轮和旋转电气装置之间。这与驱动力传递机构位于旋转电气装置外侧相比，可以减小驱动力传递机构的尺寸。
附图说明
图1是根据本发明的混合动力摩托车的侧视图。
图2是驱动力传递机构和旋转电气装置的示意性剖视图。
图3是放大剖视图，示出了旋转电气装置和驱动力传递机构在车辆前进方向上的后部。
图4是根据本发明另一实施例的旋转电气装置的分解立体图。
图5是立体图，示出了根据本发明另一实施例结合有调整机构的组装好的旋转电气装置。
图6(a)-6(c)示出了根据本发明另一实施例的旋转电气装置的第二定子的操作，其往复旋转某一角度。
图7(a)和7(b)图示了控制根据本发明另一实施例的旋转电气装置的旋转从高转矩低速旋转到低转矩高速旋转的原理。
具体实施方式
图1是根据本发明实施例的跨乘式混合动力车的外侧视图。在图1中，跨乘式混合动力车表示为混合动力摩托车。混合动力摩托车1具有从车辆的前下部向上延伸的前叉2。前轮15设置在混合动力摩托车1前部。前叉2的底端连接到前轮15的前轴。前轮被支撑成可绕前轴旋转。在车辆横向上延伸的车把3被支撑在前叉2的顶端处。车把3的每一端都装有把手4，而车把3的中部装有后视镜5和仪表6。
车身框架11从前叉2的中部向着车辆后方延伸。更具体而言，车身框架11向着车辆后方斜向下延伸，接着弯曲并向着车辆后方水平延伸。然后，车身框架11再次弯曲以斜向上延伸到车辆后方。车座8布置在车身框架11的后部之上。蓄电池10布置在车座8的后部之下。
发动机12安装在车座8的中部之下。驱动力传递机构14和旋转电气装置16布置于发动机12在车辆前进方向(图1中Fr所示的方向)上的后方。发动机12和旋转电气装置16经由驱动力传递机构14连接到驱动轮或后轮18。混合动力摩托车1使用发动机12和旋转电气装置16的驱动力中的任一个或两者来使后轮18旋转，从而使摩托车1可以移动。当混合动力摩托车1使用发动机12的驱动力移动时，旋转电气装置16可以用作发电机来对蓄电池10充电。
旋转电气装置16和驱动力传递机构14容纳在壳体20中。壳体20的前部用车身框架11支撑。后悬架22在车辆的斜向下方向上延伸。后悬架22的一端与车身框架11的后端相连，而后悬架22的另一端用螺栓紧固到壳体20的后部。后悬架22的伸展/压缩允许与壳体20和驱动力传递机构14相连的后轮18上下摆动。这样就能够吸收由运动车辆产生的冲击，由此提高驾驶舒适度。
现在参考图2和3，描述发动机12、驱动力传递机构14和旋转电气装置16。图2是图示发动机12、驱动力传递机构14和旋转电气装置16的示意性剖视图。图3是放大剖视图，示出了旋转电气装置和驱动力传递机构14在车辆前进方向上的后部。
如上所述，发动机12和旋转电气装置16的驱动力通过驱动力传递机构14传递到后轮18。如图2所示，驱动力传递机构14包括离合器26、减速机构28、第一中间轴30、第二中间轴32和后车轴34。发动机12的驱动力通过驱动力传递机构14传递到后轮18。在此实施例中，使用公知的离心式离合器作为离合器26，并使用公知的带传动式无级变速器作为减速机构28。
在图2中，发动机12自身是四冲程单缸发动机，其中燃油被供应到气缸12a内的燃烧室，并且在压缩、膨胀、排气和进气冲程期间活塞12b在气缸12a内上下运动。连杆12c可操作地连接到活塞12b的下部处。连杆12c的底端与曲轴24相连。活塞12b的上下运动允许曲轴24绕其轴线旋转以输出发动机驱动力。
离心式离合器26允许或断开从曲轴24输出的驱动力到布置在驱动力传递机构14下游侧的带传动式无级变速器28的传递。
更具体而言，离心式离合器26与曲轴24同轴定位于曲轴24的一端24a处。离心式离合器26包括多个离合器蹄块26a、以及包围整个离合器蹄块26a并可独立于离合器蹄块26a旋转的离合器鼓26b。离合器蹄块26a可以沿径向移动，并与曲轴24相连，使得离合器蹄块26a和曲轴24一起工作。根据曲轴24的旋转，离合器蹄块26a绕曲轴24的轴线旋转。当曲轴24的转速增大时，离合器蹄块26a由于曲轴24的离心力而沿径向向外移动。曲轴24的转速增大到预定速度或更大，离合器蹄块26a和离合器鼓26b彼此接触。相互的摩擦力允许离合器鼓26b与离合器蹄块26a一起绕曲轴24的轴线旋转。于是，当曲轴24的转速(即发动机12的转速)等于或低于预定速度时，只有离合器蹄块26a旋转，并且离心式离合器26断开发动机12驱动力的传递。相反，当发动机12的转速增大到预定速度或更大时，离合器鼓26b与离合器蹄块26a一起工作，由此将发动机12的驱动力传递到带式无级变速器28。
带式无级变速器28被构造成在车辆前进方向上延伸并比旋转电气装置16更靠近后轮18。具体而言，带式无级变速器28包括驱动带轮28a、带28b和从动带轮28c。驱动带轮28a插在曲轴24上以自由旋转，并位于离心式离合器26与发动机12之间。从动带轮28c与驱动带轮28a间隔开并位于驱动带轮28a在车辆前进方向上的后方。从动带轮28c的轴线与驱动带轮28a的轴线即曲轴24平行设置，并比旋转电气装置16更靠近后轮18。带28b缠绕在驱动带轮28a和从动带轮28c上，使得两个带轮一起工作。驱动带轮28a与离合器鼓26b相连，使二者能够与曲轴24同轴地一起工作。从离合器鼓26b传递来的驱动力通过驱动带轮28a和带28b传递到从动带轮28c。
驱动带轮28a包括可以在曲轴24的轴向上前后移动的动轮28d和无法轴向移动的定轮28e。根据发动机12的转速，动轮28d沿着曲轴24的轴线移动。当驱动带轮28a的直径变化时，从动带轮28c的直径变化，从而减速比变化，由此实现连续可变的速度。
作为从动带轮28c轴线的第一中间轴30装配到从动带轮28c中以将发动机12的驱动力从从动带轮28c依次传递到第一中间轴30、第二中间轴32、后车轴34和后轮18。
具体而言，如图3所示，第一中间轴30由轴承30a和30b可旋转地支撑。传递到从动带轮28c的驱动力使得第一中间轴30旋转。第一中间轴30被设置成这样，使得第一中间轴30的轴线位于与由后车轴34和曲轴24的轴线形成的平面相同的平面上，并使得第一中间轴30比后车轴34更靠近曲轴24。这导致装到曲轴24的驱动带轮28a与同第一中间轴30共用共同轴向构件的从动带轮28c之间的距离减小。由此，可以实现驱动力传递机构14的紧凑构造。
第一中间轴30在其位于后轮18侧的外周表面上具有花键。花键与安装到第二中间轴32的齿轮32a啮合。第二中间轴32由轴承32b和32c可旋转地支撑，使得第二中间轴与第一中间轴一起工作。
第二中间轴32被设置成使得其轴线位于由后车轴34和曲轴24的轴线形成的平面之下。这允许在减小第一中间轴30和后车轴34之间距离的同时，能将更大尺寸的齿轮32a安装到第二中间轴32以得到更大的减速比。由此，可以实现驱动力传递机构14的紧凑构造。
第一中间轴30和第二中间轴32的布置方式是，第一中间轴30和后车轴34的轴线之间的距离以及第二中间轴32和后车轴34的轴线之间的距离都小于车轮18a的半径。这允许整个驱动力传递机构14更靠近后轮18，由此确保大的侧倾角。
第二中间轴32在其外周表面上具有花键，其中该花键比齿轮32a更靠近后轮18并与安装到后车轴34的齿轮34a啮合，从而花键和齿轮34a一起工作。后车轴34的一端与后轮18的车轮18a相连。于是，发动机的驱动力从第一中间轴30通过第二中间轴和后车轴34传递到后轮18。
如上所述，由发动机驱动的车辆可以利用传递到离心式离合器26、带传动式无级变速器28、第一中间轴30、第二中间轴32和后车轴34的发动机12的驱动力而移动。如图2所示，曲轴24的与安装离心式离合器26的那一端相反的一端设有发电机35。起动电机(未示出)的输出轴与安装到曲轴24的齿轮36相连。当发动机12起动时，起动电机可以由供应自蓄电池10的电力操作来驱动发动机12。
现在描述从旋转电气装置16延伸到后轮18的用于传递驱动力的路线。如前所述，驱动力传递机构14具有连接到行星齿轮机构36的后车轴34，该行星齿轮机构36与旋转电气装置16的输出轴40一起工作，如图2和3所示。旋转电气装置16的驱动力通过行星齿轮机构36和后车轴34传递到后轮18。
具体而言，旋转电气装置16的输出轴40的一端40b与行星齿轮机构36的行星齿轮36e啮合。与行星齿轮36e相连的行星轮架36a连接到后车轴34，使得行星轮架36a与后车轴34一起工作。旋转电气装置16的输出轴40由此通过行星齿轮机构36与后车轴34一起工作。如上所述，后轮18的车轮18a连接到后车轴34的一端，由此允许车辆除了发动机12的驱动力之外还通过旋转电气装置16的驱动力而移动。旋转电气装置16和行星齿轮机构36的详细构造在后面描述。
在此实施例中，如上所述，同旋转电气装置16的输出轴40一起工作的行星齿轮机构36和后车轴34沿着用于传递驱动力的线路设置成比离心式离合器26更靠近后轮18。后车轴34、第二中间轴32、第一中间轴30、带传动式无级变速器28和离心式离合器26的离合器鼓26b一起工作。因此，在旋转电气装置16操作时，旋转电气装置16的驱动力被传递到后车轴34，并随后从后车轴34依次传递到第二中间轴32、第一中间轴30、带传动式无级变速器28和离合器鼓26b。但是，该驱动力的传递在离合器鼓26b和离合器蹄块26a之间断开，使得没有驱动力传递到曲轴24和连接到曲轴24的活塞12b。结果，在旋转电气装置16操作时，曲轴24和活塞12b不根据旋转电气装置16的旋转工作。这允许旋转电气装置16的驱动力有效传递到后轮18。相反，在发动机12操作时，发动机12的驱动力通过行星齿轮机构36传递到后车轴34以及旋转电气装置16。在此情况下，旋转电气装置16可以用作发电机。
另外，在此实施例中，旋转电气装置16定位成在车辆横向上比带传动式无级变速器28更靠外。而且，驱动力传递机构14在车辆横向上的宽度由此可以减小。
下面对驱动力传递机构14在车辆上的后部和旋转电气装置16进行详细描述。如图3所示，行星齿轮机构36减小旋转电气装置16的转速以将被减小速度的旋转传递到后车轴34。
更具体而言，行星齿轮机构36形成有：齿圈36c、行星轮架36a和多个行星齿轮36e，这些行星齿轮连接到行星轮架36a并在绕行星轮架公转的同时在各自轴上自转。输出轴40在其更靠近行星齿轮机构36的一端40b处具有花键。输出轴40的一端40b装配入行星齿轮机构36的中心，并且输出轴40的花键与行星齿轮36e啮合。齿圈36c固定到壳体。当旋转电气装置16的输出轴40旋转时，行星齿轮36e在绕输出轴40公转的同时在其轴上自转。行星轮架36a利用轴承69和70而被可旋转地支撑。行星轮架36a更靠近旋转电气装置16的一端36b连接到每个行星齿轮36e。多个行星齿轮36e绕行星轮架36a公转，由此允许行星轮架36a相应地旋转。行星轮架36a更靠近后轮18的一端36d在其内周表面上沿轴向形成有多个槽。后车轴34更靠近行星齿轮机构36的一端34b在其外周表面上形成有花键。形成在行星轮架36a的内周表面上的槽与后车轴34的花键啮合。旋转电气装置16的驱动力由此通过行星齿轮机构36传递到后车轴34。当发动机12的驱动力被用来使后车轴34旋转时，发动机12的驱动力也从后车轴34通过行星齿轮机构36传递到旋转电气装置16的输出轴40。
旋转电气装置16包括：盘形定子42、与定子42相向面对并与定子具有间隔的盘形转子44、穿过定子42和转子44中心的输出轴40、以及用于调整转子44和定子42之间间隔距离G的调整机构50。
定子42用螺栓紧固到壳体20并具有设有齿的定子磁轭(未示出)，绕着这些齿形成线圈绕组。转子44具有盘形磁轭46和圆筒形支架49，该支架49固定到磁轭46中心处形成的孔的内周并沿着输出轴40轴向延伸。磁轭46在其朝向定子42的表面上固定有多个磁体48，其磁极具有交替相反的极性。支架49在其内周上形成有多个槽，这些槽沿着输出轴40轴向延伸。轴承67装配在支架49的圆筒部分的外表面上。轴承67的内周表面与支架49的外周表面匹配。
输出轴40的一端40a和另一端40b以可旋转但在轴向上不可移动的方式分别用固定到壳体20的轴承60和更靠近后轮18的轴承62支撑。输出轴40在其外周表面(其相对地面对支架49的内周表面)的一部分上具有花键，以建立输出轴40和支架49之间的花键配合。这允许转子44与输出轴40一起绕输出轴40的轴线旋转。调整机构50的操作方式是，使得转子44沿着输出轴40在轴向上前后移动，以调整转44和定子42之间的间隔距离G。
调整机构50包括滑块构件51和步进电机53。步进电机53装配在壳体20中。步进电机53包括在其外周上的圆筒形定子54和在其内周上的圆筒形转子55，这两者都与输出轴40的轴线同轴布置。定子54固定到壳体20。
转子55在其外周表面上具有朝向定子54的内周表面的多个磁体55a。转子55还在其内周上具有圆筒形构件55b。圆筒形构件55b由固定到壳体20的轴承63和紧固到防止旋转构件65(其固定到壳体20)的轴承64支撑而可绕输出轴40的轴线旋转。在圆筒形构件55b的内周表面上形成螺纹。
滑块构件51使输出轴40从其穿过，不在其轴线上旋转，但沿着输出轴40在轴向上前后移动。根据此前后移动，旋转电气装置16的转子44也可以在轴向上前后移动。
具体而言，滑块构件51具有：在车辆横向外侧上的外圆筒部分51a、以及在后轮18侧上的内圆筒部分51b。内圆筒部分51b从外圆筒部分51a的边缘沿径向延伸，形成向着后轮18的另一圆筒形状。输出轴40穿过外圆筒部分51a和内圆筒部分51b的轴线。内圆筒部分51b与轴承67的外表面匹配。外圆筒部分51a在其外周表面上形成有螺纹，以与圆筒形构件55b的内周表面上的螺纹啮合。
在外圆筒部分51a上部分地形成一个平面。防止旋转构件65布置在该平面的外侧上。防止旋转构件65在其内周表面上具有一个平面与外圆筒部分51a的平面抵靠。因此，当步进电机53在圆筒形构件55b在一个方向上与输出轴40同轴旋转的同时进行操作时，与圆筒形构件55b啮合的滑块构件51将步进电机53的旋转力转换成作用在输出轴40轴向上的力，以在输出轴40的方向上移动。然后，滑块构件51与轴承67一起将转子44向着后轮18压，以增大间隔距离G。相反，当圆筒形构件55b在相反方向上旋转时，间隔距离G减小。此时，滑块构件51的平面部分抵靠防止旋转构件65的平面部分。这在允许滑块构件51沿输出轴40的轴线前后移动的同时，阻止滑块构件51绕输出轴40的轴线旋转。
当车辆利用发动机12的驱动力移动并且旋转电气装置16用作发电机时，调整机构50操作来增大转子44和定子42之间的间隔距离G。由此，转子44和定子42之间的磁阻增大，而磁通量减小，导致施加在发动机12上的发电负荷减小。相反，当蓄电池10的荷电量不足时，间隔距离G可以减小，使得磁阻减小而磁通量增大，由此有效地对蓄电池10充电。当车辆利用旋转电气装置16的驱动力移动时，转子44和定子42之间的间隔距离G可以减小，使得磁阻减小而磁通量增大，由此允许旋转电气装置16提供更大的转矩。相反，如果转子44和定子42之间的间隔距离G增大，则磁通量减小，由此使得旋转电气装置16高速旋转，尽管转矩降低。这允许旋转电气装置16在从低到高的宽速度范围内旋转。另外，如果检测到驾驶员关闭节气门的节气门操作，则可以减小间隔距离G以利用能量回收制动来增大发电量。
附带地，本发明并不限于上述实施例，而可以按各种方式修改。在前述实施例中，用于转子44和定子42的调整机构50调整其间的间隔距离G以控制场。但是，用于控制场的机构并不限于此，而可以通过采用包括第一和第二定子的定子42来实现，从而调整机构50使得第二定子相对于第一定子绕输出轴旋转。参考图4至7，下面对旋转电气装置16使第二定子绕输出轴旋转来控制场的构造进行描述。图4是按所述方式设有第一定子83和第二定子87的旋转电气装置16的分解立体图。图5是立体图，示出了结合有调整机构50的组装好的旋转电气装置16。图6(a)-6(c)示出了第二定子87的操作，其在转子44的旋转方向上相对于第一定子83往复旋转某一角度。图7(a)和7(b)图示了控制旋转电气装置16的旋转从高转矩低速旋转到低转矩高速旋转的原理。在以下说明中，与图1至3共同的部件具有相同的标号。
如图4所示，旋转电气装置16设有转子44，该转子44被设计成以环形方式绕输出轴40旋转。转子44的磁轭46包括：环形部分74、锥形部分75、第一圆筒部分76、第二圆筒部分78、环形部分77和磁体48。多个第一齿81布置成其一端面81a朝向转子44。线圈绕组形成为整个围绕第一齿81的各个侧周81c，除了其各个顶面和底面(81a和81b)。每个第一齿81具有：朝向转子44的一端面81a、以及另一端面81b，所述一端面81a大于所述另一端面81b。因此，相邻第一齿81之间的间隙在所述一端面81a与转子44相对的一侧上窄，而相邻第一齿81之间的间隙在另一端面81b这一侧上宽。
缠绕有线圈82的多个第一齿81彼此一体成型，以使第一定子83的形状整体上成为环形。要施加到第一定子83的第一齿81的线圈82上的电流由转矩产生，在不实现场弱化控制的情况下通过基本驱动方法对转矩进行控制。
与第一齿81同样多的第二齿84被设置成相对地面对第一齿81的端面81b，这些端面81b与相对地面对转子44的端面81a相反。每个第二齿84具有布置成与第一齿81的相应端面81b相对的一端84a。第二齿84的另一端84b被固定地压入配合到环形基座85上形成的每个配合孔86中。
第二齿84和基座85(在基座85上第二齿84被固定地压入配合到配合孔86中)形成第二定子87。优选地，第二齿84和基座85一体成型，尽管图4为图示出这一点。
在图5中，与通孔86连通的狭缝88在第二定子87的基座85上形成。在旋转电气装置16中，转子44、第一定子83和第二定子87沿着输出轴的轴向依次布置，在相互间具有小间隙的情况下彼此面对。第一定子83固定到壳体20(参见图3)。相反，第二定子能够87相对于第一齿81稍稍旋转。下面将讨论第二定子87如何旋转的详细说明。
如图5所示，在旋转电气装置16中，在第二定子87的基座85的周表面的一部分上形成的齿轮啮合齿89与调整机构50的第三减速齿轮91的小直径齿轮啮合。调整机构50包括第三减速齿轮91、第二减速齿轮92、第一减速齿轮93和电机94。第三减速齿轮91的大直径齿轮与第二减速齿轮92的小直径齿轮啮合。第二减速齿轮92的大直径齿轮与第一减速齿轮93的小直径齿轮啮合。第一减速齿轮93的大直径齿轮与固定到电机94的旋转轴的远端上的涡轮95啮合。
电机94连接到从蓄电池10供应电力的控制器97，并被驱动来进行正向/反向旋转。电机94的正向/反向旋转由涡轮95转换成绕与电机94的旋转轴线垂直的轴线的旋转，这减小了转速。对该减小速度的旋转进行传递，根据从第一减速齿轮93的大直径齿轮、第二减速齿轮92到第三减速齿轮91的传动比，按照三级逐渐减速。旋转最终被传递到第二定子87的齿轮啮合齿89。于是，第二定子87被设计成相对于第一定子83在转子44的旋转方向上可稍稍旋转。换言之，第二定子87在转子44的旋转方向(图5中的方向a)上连续往复旋转小的角度。
参考图6(a)、6(b)和6(c)，现在针对第二定子87在转子44的旋转方向上相对于第一定子83的往复运动来进行描述。为了容易理解第二定子87的第二齿84如何相对于第一定子83的第一齿81移位，图6(a)、6(b)和6(c)未图示图5所示的那些，例如线圈82、狭缝88、齿轮啮合齿89和调整机构50。
图6(a)图示了与图5的旋转电气装置16的高转矩低速旋转相关的第二齿84相对于第一齿81的位置关系。在此实施例中，该位置关系被称为基准位置。由于所述的第二定子87的旋转，位于图6(a)的基准位置(即第二齿84直接面对第一齿81的位置)处的第二齿84可以在转子44旋转通过图6(b)的中间位置到达图6(c)的最大可位移位置的箭头a方向上旋转(往复运动)。最大可位移位置在第一齿81与其相邻第一齿81的正中间。图6(b)的中间位置指示了第二齿84可以连续和间断旋转的任何位置。
参考图7(a)和7(b)，对控制此实施例的旋转电气装置16的旋转从高转矩低速旋转到低转矩高速旋转的原理进行描述。在图7(a)和7(b)中，为了方便描述未示出缠绕第一齿81形成的线圈82、线圈82和第一齿81的成型件、以及第二齿84的另一成型件与基座85。
图7(a)图示了高转矩低速旋转，其中每个第二齿84定位成直接面对相应第一齿81，如图6(a)所示。图7(b)图示了低转矩高速旋转，其中，每个第二齿84定位在相应第一齿81与其相邻第一齿81的正中间，如图6(c)所示。在图7(a)中，转子44的每个磁体48直接面对相应的第一齿81，并且每个第二齿84直接面对相应的第一齿81。换言之，图7(a)和图6(a)示出了相同的情况。在图7(b)中，转子44的第一齿81与磁体48之间的位置关系保持不变，而每个第二齿84位于相应的第一齿81与其相邻的第一齿81的正中间。换言之，图7(b)和图6(c)示出了相同的情况。
在图7(a)中，形成转子44的磁轭46、第一齿81、第二齿84和基座85都具有高导磁率，并且相对的磁体48与第一齿81之间的间隙h以及相对的第一齿81与第二齿84之间的间隙k都极窄，这导致气隙中的低磁阻。如上所述，因为第一齿81面对转子44的端面81a形成为大于另一端面81b，所以两个相邻第一齿81的面对转子44的端面81a之间的间隙j比另一端面之间的间隙窄得多。间隙j大于端面81a与转子44之间的间隙h。就是说，在这些间隙之间提供了关系“h≈k＜j”。于是，在磁体48i(N极)与其相邻磁体48i-1(S极)之间产生的磁通很难流过间隙j，而是流过间隙h、第一齿81i、间隙k、第二齿84i、基座85、第二齿84i-1、间隙k、第一齿81i-1、间隙h和磁轭46，由此导致强的磁通流98a。而且，在磁体48i(N极)与其相邻磁体48i+1(S极)之间产生的磁通很难流过间隙j，而是流过间隙h、第一齿81i、间隙k、第二齿84i、基座85、第二齿84i+1、间隙k、第一齿81i+1、间隙h和磁轭46，由此导致强的磁通流98b。即使磁体48i的N极变为S极，也出现相同的现象，其中产生通过两个相关磁体48、第一齿81和第二齿84以及通过基座85和磁轭46的强磁通流，除了磁通在相反方向上流动。
强磁通流或磁阻妨碍旋转电气装置16容易地从高转矩低速旋转转换到低转矩高速旋转。于是在此实施例中，如图5和图6(a)-6(c)所述，第二齿84可以在转子44旋转的箭头a方向上从每个第二齿84直接面对相应第一齿81的基准位置到相应第一齿与其相邻第一齿之间的正中间位置(最大可位移位置)旋转窄的角度范围。
假定第二齿84从图7(a)的基准位置旋转到图7(b)的最大可位移位置。在此情况下，在斜对着的第一齿81和第二齿84之间产生的间隙m大于在直接面对的第一齿81和第二齿84之间产生的间隙k。而且，第二齿84形成为从基座85突出。这导致第一齿81和基座85之间产生的间隙n大于第一齿81和第二齿84之间的间隙m。
就是说，在这些间隙之间提供了关系“m＜n”。如所述的，因为间隙n大于间隙m，所以，按磁阻而言，不是间隙m而是间隙n可忽略。当每个第二齿84移位到如图7(b)所示的相应第一齿81与其相邻第一齿81之间的正中间位置时，在第二齿与第一齿的端面81b(这些端面81b与面对转子44的端面81a相反)之间产生的距离可以最小化为间隙m。
如上所述，由于第一齿81面对转子71的端面81a形成为大于另一端面81b，所以两个相邻第一齿81的面对转子71的端面81a之间的间隙j极窄。在图7(b)所示的情况下，在间隙j与m之间提供了关系“j＜m”。换言之，在第一齿81面对转子44的端面81a与相邻第一齿81面对转子44的另一端面81a之间产生的距离j，小于在第二齿84与第一齿81的相应端面81b之间产生的最小距离(间隙m)。
在对于各个构件之间产生的间隙建立关系“h＜j＜m＜n”的情况下，如图7(b)所示，在磁体48i(N极)与其相邻磁体48i-1(S极)之间产生的磁通由于间隙m内和间隙n内的磁阻，从第一齿81i不通过第二齿84i-1或基座85，而是通过间隙j、第一齿81i+1和磁轭46，由此产生弱的磁通流99a。在磁体48i(N极)与其相邻磁体48i+1(S极)之间产生的磁通由于间隙m内和间隙n内的磁阻，从第一齿81i不通过第二齿84i+1或基座85，而是通过间隙j、第一齿81i+1和磁轭46，由此产生弱的磁通流99b。这种情形阻止来自磁体48的磁通跨越第一齿81的一个线圈82(未示出)到另一个，并因此可以减小在转子44的旋转方向上的磁阻(这可由于磁通跨越一个线圈82到另一个而产生)，由此允许高速旋转。类似地，因为来自磁体48的磁通很难内流到第一齿81的线圈的芯，所以在由线圈82激励的第一齿81与磁体48之间产生减小的转矩，该减小的转矩施加到转子44。这导致低转矩高速旋转。
如所述的，在此实施例中，旋转电气装置16仅仅使第二定子87在转子44的旋转方向上相对于第一定子83旋转，以增大/降低从转子44上的磁体48流到第一齿81的磁通。这可以便于改变旋转输出特性。于是，该旋转电气装置16使得能够容易调整来自转子44的磁通流，以根据蓄电池10每单位时间的充电量来产生电流。旋转电气装置16还允许产生大于蓄电池10每单位时间充电量的电流，由此防止向发动机12施加过大的发电负荷。
在以上实施例中，采用带传动式无级变速器作为减速机构28，但也可以使用链传动式或轴传动式机构作为减速机构28。如果使用这样的链或轴传动式减速机构，则驱动力传递机构14可以在离合器26的上游侧设有变速器。
在以上实施例中，旋转电气装置16定位成使得其输出轴40与后车轴34对齐。但是，驱动力传递机构14可以沿着用于将驱动力从离合器26传递到中间轴的线路设有齿轮，使得该齿轮轴可以和旋转电气装置16的输出轴40连接到一起。

Claims (8)

1.一种跨乘式混合动力车，设有发动机和旋转电气装置，所述混合动力车包括用于将从所述发动机输出的驱动力传递到驱动轮的驱动力传递机构，
所述驱动力传递机构包括：
离合器，用于允许或断开所述驱动力到所述驱动轮的传递；和
用于与所述旋转电气装置的输出轴一起工作的机构，设置在所述离合器与所述驱动轮之间，
所述旋转电气装置包括：
转子；
定位成面对所述转子的定子；和
调整机构，用于调整所述旋转电气装置的场。
2.如权利要求1所述的跨乘式混合动力车，其中
所述定子定位成面对所述转子，所述转子和所述定子间具有间隔；
所述调整机构调整所述转子与所述定子之间的间隔距离。
3.如权利要求1所述的跨乘式混合动力车，其中
所述定子包括：第一定子，布置成面对所述转子；和第二定子，布置成对着所述第一定子的与面对所述转子的面相反的一面；
所述第一定子具有带侧周表面的多个齿，线圈绕组围绕所述侧周表面形成；
所述第二定子在其面对所述第一定子的面上具有多个齿；并且
所述调整机构调整所述第二定子绕所述输出轴相对于所述第一定子的旋转角度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的跨乘式混合动力车，其中，所述旋转电气装置定位成其所述输出轴平行于所述驱动轮的驱动轴。
5.如权利要求4所述的跨乘式混合动力车，其中，所述旋转电气装置定位成所述旋转电气装置的所述输出轴的轴线与所述驱动轮的所述驱动轴的轴线对齐。
6.如权利要求4或5所述的跨乘式混合动力车，其中
在所述驱动轴上安装有齿轮；
所述驱动力传递机构还具有用于传递所述发动机的所述驱动力的中间轴；并且
所述中间轴经由所述齿轮连接到所述驱动轴，同时定位成使得所述中间轴与所述驱动轴的轴线之间的距离小于所述驱动轮的车轮的半径。
7.如权利要求6所述的跨乘式混合动力车，其中，所述中间轴比所述驱动轴更靠近所述发动机的曲轴。
8.如权利要求6或7所述的跨乘式混合动力车，其中
所述中间轴与所述发动机的曲轴间隔开；
所述驱动力传递机构还具有减速机构，所述减速机构在所述车辆前进的方向上沿着用于将所述驱动力从所述曲轴传递到所述中间轴的路线延伸，用于将所述发动机的所述驱动力从所述曲轴传递到所述中间轴；并且
所述旋转电气装置在所述车辆的横向上设置成比所述减速机构更靠外侧。
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