JP2000265849A

JP2000265849A - 車両用発電装置

Info

Publication number: JP2000265849A
Application number: JP11069245A
Authority: JP
Inventors: Osamu Suzuki; 修鈴木; Takushi Matto; 卓志松任
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】車両用発電装置において、遊星歯車機構と車
両に既に備えられているクラッチとを組み合わせること
により、常に増速された状態での交流発電機の駆動を回
避して、過熱防止や回転部分の耐久性の向上を低コスト
で実現する。【解決手段】車両用発電装置は、クランク軸９と一体
的に回転するクラッチインナ２１と、機関回転数がアイ
ドリング回転数より大きい所定回転数を越えたときクラ
ッチインナ２１と接続されて出力軸１５にクランク軸９
のトルクを伝達するクラッチアウタ２２とを有する発進
クラッチ２０と、交流発電機４０の回転軸４１と一体的
に回転するサンギヤ３１と、出力軸１５と一体的に回転
するアンニュラギヤ３４と、プラネタリギヤ３２を回転
自在に支持するとともにクラッチインナ２１と一体的に
回転するキャリア３３とを有する遊星歯車機構３０を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本出願発明は、発進クラッチ
を備えた車両に搭載された内燃機関により、遊星歯車機
構を介して駆動される発電機を備えた車両用発電装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両に搭載された内燃機関のクラ
ンク軸のトルクにより回転駆動される交流発電機を備え
た車両用発電装置において、アイドリング時の発電量を
増大させるために、発電機の回転数を遊星式増速機構に
より増速するようにしたものが知られている。

【０００３】例えば、特開平５−６４３９３号公報に記
載された車両用発電装置において、発電機は、ハウジン
グ、回転軸、プーリおよび遊星式増速機構を備えてい
る。プーリは、内燃機関のクランク軸との間に掛け渡さ
れたベルトにより回転駆動される。遊星式増速機構は、
発電機の回転軸に固定された内輪と、ハウジングに固定
された外輪と、内輪と外輪との間に配置され、内輪の周
囲を公転する３個の遊星ローラとを備えている。そし
て、各遊星ローラはプーリに固定されたピンに自転自在
に支持されている。

【０００４】内燃機関の運転時、クランク軸のトルクは
ベルトを介してプーリに伝達されて、プーリが回転され
る。プーリが回転すると、３個の遊星ローラは、内輪の
周囲を自転しながら公転するが、外輪は回転不能に固定
されているため、内輪がプーリの回転数より増速されて
回転する。その結果、内輪と一体の発電機の回転軸も増
速された回転数で回転する。このようにして、アイドリ
ング時のような機関低速回転域において、増速された回
転数で発電機が回転されるため、発電量を増すことがで
きる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の従来
技術では、発電機は、アイドリング時以外の機関運転時
おいても、増速された状態で回転されるので、上限回転
数近傍領域または比較的高回転数領域での作動時間が長
くなる傾向がある。そのため、発電機自体の発熱による
過熱防止のためにファンなどの冷却手段を付設する必要
が生じたり、発電機の回転部分の耐久性の向上を図る必
要が生じ、コスト高となることがあった。

【０００６】本出願発明は、このような事情に鑑みてな
されたものであって、請求項１および請求項２記載の発
明は、車両用発電装置において、遊星歯車機構と車両に
既に備えられているクラッチとを組み合わせることによ
り、常に増速された状態での発電機の駆動を回避して、
過熱防止や回転部分の耐久性の向上を低コストで実現す
ることを共通の課題とする。また、請求項２記載の発明
は、さらに、出力軸の増速回転および燃費向上を図るこ
とを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段および効果】本出願の請求
項１記載の発明は、入力軸と一体的に回転するクラッチ
インナと、機関回転数がアイドリング回転数より大きい
所定回転数を越えたとき前記クラッチインナと接続され
て出力軸に前記入力軸のトルクを伝達するクラッチアウ
タとを有するクラッチと、発電機の回転軸と一体的に回
転するサンギヤと、前記出力軸と一体的に回転するアン
ニュラギヤと、前記サンギヤおよび前記アンニュラギヤ
と噛合するプラネタリギヤを回転自在に支持し前記クラ
ッチインナと一体的に回転するキャリアとを有する遊星
歯車機構とを備えた車両用発電装置である。

【０００８】このような請求項１記載の発明によれば、
機関回転数がアイドリング回転数より大きい所定回転数
以下のとき、クラッチは接続されておらず、一方遊星歯
車機構においては、アンニュラギヤが固定された状態に
あり、キャリアが入力軸と同一の回転数で回転してい
る。そのため、サンギヤはキャリアよりも増速されて回
転され、したがってサンギヤと一体的に回転する発電機
の回転軸も、キャリアの回転数である機関回転数より大
きな回転数で回転される。その結果、アイドリング時を
含む前記所定回転数以下の機関運転時に、増大した発電
量が得られる。そして、機関回転数が前記所定回転数を
越えるとクラッチが接続されて、遊星歯車機構において
は、アンニュラギヤとキャリアとがともに機関回転数で
回転されるため、発電機の回転軸も機関回転数で回転さ
れる。したがって、この状態では、発電機の回転数が入
力軸の回転数より増速されることはなく、発電機が高回
転領域で作動する時間が長くなることはない。それゆ
え、既に車両に備えられているクラッチを遊星歯車機構
と組み合わせることで、常に増速された状態での発電機
の駆動を回避することができるので、発電機の過熱防止
や回転部分の耐久性の向上を低コストで実現できる。

【０００９】請求項２記載の発明のように、請求項１記
載の車両用発電装置において、前記発電機の前記回転軸
の回転を停止するブレーキ装置が設けられるとともに、
前記クラッチアウタはワンウエイクラッチを介して前記
出力軸に前記入力軸のトルクを伝達することにより、ブ
レーキ装置を作動させて発電機の回転軸の回転を停止す
ると、遊星歯車機構においては、サンギヤの回転が停止
されるので、アンニュラギヤが入力軸と一体に回転する
キャリアより増速されて回転される。したがって、ワン
ウエイクラッチの存在により、出力軸は入力軸よりも増
速して回転されて、ハイギヤード化できる。さらに、こ
のときは、発電機の回転軸が停止されているため、発電
機の負荷がない状態になっており、燃費の向上が可能と
なる。

【００１０】

【発明の実施形態】以下、本出願発明の一実施形態を図
１ないし図３を参照して説明する。図１は、本出願発明
の実施形態の車両用発電装置を備えた内燃機関１の断面
図である。この内燃機関１は、鞍乗型車両や自動２輪車
等の車両に搭載される頭上カム軸式単気筒４サイクル内
燃機関であり、左右割りのクランクケース２に、シリン
ダ３、シリンダヘッド４およびシリンダヘッドカバー５
が、順次重ねられて組み付けられている。また、クラン
クケース２の左右両側には、左クランクケースカバー６
および右クランクケースカバー７がそれぞれ取り付けら
れている。なお、便宜上、この実施形態の説明におい
て、左右とは、図１の記載における左右を意味するもの
とする。

【００１１】シリンダ３に形成されたシリンダ孔には、
ピストン８が摺動自在に嵌合されている。また、クラン
クケース２には、クランク軸９が一対の玉軸受を介して
回転自在に支持されている。そして、ピストン８のピス
トンピンおよびクランク軸９のクランクピンには、コネ
クティングロッド１０の小端部および大端部がそれぞれ
枢着されて、ピストン８の往復動に伴ってクランク軸９
が回転駆動されるようになっている。

【００１２】シリンダヘッド４には、それぞれ２個の吸
気弁および排気弁が設けられ、さらにそれぞれ１本の吸
気カム軸および排気カム軸が回転自在に設けられてい
る。両カム軸の左側端部には、ドリブンスプロケット１
１がそれぞれ取り付けられていて、両ドリブンスプロケ
ット１１とクランク軸９に取り付けられたドライブスプ
ロケット１２との間にはカムチェーン１３が掛け渡され
ている。両カム軸は、このカムチェーン１３を介して、
クランク軸９のトルクにより回転駆動されるようになっ
ている。

【００１３】吸気ロッカーアームには、少なくとも一方
の吸気弁の開弁リフト量を内燃機関１の運転状態に応じ
て制御する可変バルブタイミング機構が設けられてい
る。この可変バルブタイミング機構は、油圧制御弁１８
で制御される油圧に応動して複数の吸気ロッカーアーム
間の連結および連結解除を行うピンを備えている。ま
た、吸気カム軸には、それら複数の吸気ロッカーアーム
に対応して、異なるプロフィルを有する複数の吸気カム
が形成されている。

【００１４】そして、前記ピンにより連結または連結解
除された吸気ロッカーアームが、対応する吸気カムによ
り揺動されることで、機関の低負荷時や低回転時などの
低出力運転時には、少なくとも一方の吸気弁を小さいリ
フト量で開弁駆動して、燃焼室内にスワールを発生させ
て燃焼性を向上させて、燃費運転を行い、機関の高負荷
時や高回転時などの高出力運転時には、大きなリフト量
で両吸気弁を開弁駆動して、高出力運転を行うようにな
っている。

【００１５】クランク軸９の左側軸端部には、左端に向
かって順に、ドライブスプロケット１２およびスタータ
ドリブンギヤ１４が取り付けられている。ドライブスプ
ロケット１２には、前述のように吸気カム軸および排気
カム軸を駆動するカムチェーン１３が巻き掛けられてい
る。また、スタータドリブンギヤ１４には、スタータモ
ータの回転がギヤ列を介して伝達され、スタータドリブ
ンギヤ１４の回転は、ワンウエイクラッチを介してクラ
ンク軸９に伝達されるようになっている。

【００１６】クランク軸９の右側軸端部には、右端に向
かって順に、出力軸１５、発進クラッチ２０、遊星歯車
機構３０および交流発電機４０が設けられている。この
うち、出力軸１５は、クランク軸９に回動自在に嵌合さ
れている。そして、出力軸１５の左側には、後述するプ
ライマリドリブンギヤ６１と噛合して１次減速機構を構
成するプライマリドライブギヤ１６が一体に形成されて
いる。なお、発進クラッチ２０、遊星歯車機構３０およ
び交流発電機４０についての詳細な説明、そしてこれら
部材と出力軸１５との関連についての詳細な説明は後述
する。

【００１７】また、クランクケース２には、常時噛み合
い式の歯車変速機５０が装着されている。歯車変速機５
０の主軸５１および副軸５２は、クランク軸９と平行に
なるように配置され、そしてクランクケース２に玉軸受
を介して回転自在に支持されている。主軸５１の右端部
には、多板摩擦式の変速クラッチ６０が設けられてい
る。変速クラッチ６０のクラッチアウタは、主軸５１に
回転自在に取り付けられ、クラッチインナは、主軸５１
に一体的に結合されている。また、クラッチアウタに
は、ダンパを介してプライマリドリブンギヤ６１が一体
的に取り付けられている。なお、変速クラッチ６０の接
続・遮断は、チェンジペダルの操作により行われる。

【００１８】さらに、主軸５１と副軸５２との間には、
シフトドラム５４の回転により選択的に噛合して主軸５
１および副軸５２を連結する多段の変速歯車列５３が設
けられている。シフトドラム５４は、チェンジペダルの
操作に連動する変速操作機構により回転される。副軸５
２の回転は、スプロケット５５およびチェーンを有する
２次減速機構を介して駆動輪に伝達される。

【００１９】つぎに、クランク軸９の右側軸端部に設け
られた発進クラッチ２０、遊星歯車機構３０および交流
発電機４０、そしてこれら部材と出力軸１５との関連に
ついて説明する。

【００２０】発進クラッチ２０は、クラッチインナ２１
およびクラッチアウタ２２を有する。クラッチインナ２
１は、クランク軸９と一体的に回転するようにクランク
軸９の外周に嵌合結合される円筒部２１ａと、円筒部２
１ａから径方向外方に延びて形成された環状部２１ｂと
を有する。環状部２１ｂの左側面には、３個のクラッチ
ウエイト２３が配置されている。各クラッチウエイト２
３の基端は、環状部２１ｂにおいて同一円周上で周方向
に等間隔に固着されたピンに、環状部２１ｂの側面に沿
って揺動自在に枢着されている。さらにクラッチウエイ
ト２３の基端とそのクラッチウエイト２３に隣接するク
ラッチウエイト２３の先端との間には、リターンスプリ
ングが張設されている。

【００２１】クラッチアウタ２２は、３個のクラッチウ
エイト２３を覆う椀状の部材であり、クラッチウエイト
２３の周囲に間隙を置いて位置する円筒状の周壁部２２
ａと、周壁部２２ａの左端から出力軸１５に向かって径
方向内方に延びていて、出力軸１５が挿入されるボス部
が取り付けられた側壁部２２ｂとを有する。ボス部の内
周と出力軸１５の外周との間には、ワンウエイクラッチ
１７が設けられている。このワンウエイクラッチ１７
は、クラッチアウタ２２の回転数が出力軸１５の回転数
以上のときに、クラッチアウタ２２から出力軸１５にト
ルクを伝達し、出力軸１５の回転数がクラッチアウタ２
２の回転数より大きいときには、出力軸１５からクラッ
チアウタ２２へのトルクの伝達を遮断するものである。

【００２２】クランク軸９の回転数が、アイドリング回
転数より大きい所定回転数以下では、リターンスプリン
グの引っ張りバネ力により、クラッチウエイト２３の先
端はクランク軸９寄りに引き寄せられた位置にあって、
クラッチウエイト２３の外周がクラッチアウタ２２の周
壁部２２ａの内周から離れており、発進クラッチ２０は
遮断状態となっている。クランク軸９が前記所定回転数
Ｎ₀を超えた回転数で回転すると、クラッチウエイト２
３に発生する遠心力が大きくなり、その遠心力によるモ
ーメントが、リターンスプリングのバネ力によるモーメ
ントに打ち勝って、クラッチウエイト２３が半径方向に
拡開する。そして、クラッチウエイト２３の外周が周壁
部２２ａの内周に圧接し始め、滑りを伴う接続状態か
ら、さらなる回転数の上昇により滑りのない接続状態に
移行して、発進クラッチ２０は完全な接続状態となる。

【００２３】遊星歯車機構３０は、サンギヤ３１、プラ
ネタリギヤ３２、キャリア３３およびアンニュラギヤ３
４を有する。サンギヤ３１は、発進クラッチ２０より右
側のクランク軸９に回転自在に嵌合された回転軸４１に
形成されている。この回転軸４１は、交流発電機４０の
回転軸４１であって、その左端に形成された大径部４１
ａと小径部４１ｂとを有する段付きの円筒である。大径
部４１ａの内周とクランク軸９の外周との間には、玉軸
受が設けられていている。そして、この大径部４１ａの
外周にはギヤ部が形成されており、この大径部４１ａが
サンギヤ３１を構成している。

【００２４】３個のプラネタリギヤ３２は、発進クラッ
チ２０のクラッチインナ２１の環状部２１ｂの右側面に
配置されている。各プラネタリギヤ３２は、環状部２１
ｂにおいて同一円周上で周方向に等間隔に固着された支
軸に回動自在に支持されて、サンギヤ３１に噛合して、
その周囲を公転ながら自転するようになっている。した
がって、これらプラネタリギヤ３２を支持しているクラ
ッチインナ２１は、キャリア３３を兼ねている。

【００２５】３個のプラネタリギヤ３２の外側に、それ
らと噛合するアンニュラギヤ３４がハウジング３５に取
り付けられている。ハウジング３５は、発進クラッチ２
０のクラッチアウタ２２を覆う椀状の部材であり、クラ
ッチアウタ２２の周囲に間隙を置いて位置する円筒状の
周壁部３５ａと、周壁部３５ａの左端から出力軸１５に
向かって径方向内方に延びていて、クラッチアウタ２２
の左に隣接する位置で出力軸１５の外周に固着される側
壁部３５ｂとを有する。そして、アンニュラギヤ３４
は、このハウジング３５の周壁部３５ａの右端の内周に
固着されている。

【００２６】発電機４０のロータ４２は、回転軸４１の
大径部４１ａにおいて、ギヤ部の右に隣接して固着さ
れ、ステータ４３は、発電機カバー４４に固着されてい
る。発電機カバー４４に形成されたボス部の内周は、回
転軸４１の小径部４１ｂの外周に摺接しており、回転軸
４１のための軸受を形成している。また、発電機４０
は、制御装置７０からの負荷制御信号により、界磁電流
が制御されてその負荷制御が行われるようになってい
る。

【００２７】発電機４０の回転軸４１の回転を停止する
ブレーキ装置４５は、ディスク４６、プレート４７およ
びピストン・シリンダ機構４８を有している。環状の形
状をしたディスク４６は、発電機カバー４４より右方に
突出した回転軸４１の右端部に固着されている。ディス
ク４６の両側には、それぞれ間隔を置いて２枚のプレー
ト４７が配置されている。各プレート４７の外周には複
数の爪が周方向に間隔を置いて形成されていて、これら
爪は、右クランクケースカバー７にクランク軸９の軸方
向に形成された複数条の溝に嵌合されている。それゆ
え、各プレート４７は、クランク軸９の軸方向に移動自
在で、回転方向に不動となっている。ピストン・シリン
ダ機構４８は、右クランクケースカバー７に取り付けら
れていて、油圧により作動されるものである。ピストン
・シリンダ機構４８は、図１には詳細に記載されていな
いが、高油圧が供給されたとき、対向するピストンによ
りまたはピストンとシリンダとの共働により、ディスク
４６の右方に位置するプレート４７を左方に向けて押圧
し、ディスク４６の左方に位置するプレート４７を右方
に押圧することで、それらプレート４７を介してディス
ク４６を挟み付けて、ディスク４６の回転を停止する。
このような形式のピストン・シリンダ機構は公知であっ
て、例えば車両のブレーキ装置に使用されている。

【００２８】右クランクケースカバー７内部には、ピス
トン・シリンダ機構４８にオイルポンプに発生する油圧
を供給する油圧通路４９およびクランク軸９の内部に形
成されたオイル通路にオイルを供給するオイル通路がそ
れぞれ形成されている。ピストン・シリンダ機構４８へ
の油圧の制御は、可変バルブタイミング機構の油圧制御
弁１８により行われるようになっている。クランクケー
ス２に取り付けられた油圧制御弁１８は、可変バルブタ
イミング機構およびピストン・シリンダ機構４８に対し
て、機関の低出力運転時には高油圧の供給を遮断し、機
関の高出力運転時には高油圧を供給するようになってい
る。

【００２９】図２は、以上説明した実施形態の概念図で
ある。制御装置（ＥＣＵ）７０には、機関回転数および
機関負荷信号が入力されている。そして、それら入力信
号に基づいて、制御装置７０は、油圧制御弁１８に対す
る作動制御信号および発電機４０に対する負荷制御信号
を出力する。また、図３は、機関回転数と交流発電機４
０の回転数との関係を表すグラフである。

【００３０】以下、前記実施形態の作動を、主として図
２および図３に基づいて説明する。機関始動後、機関回
転数がアイドリング回転数より大きい所定回転数Ｎ₀以
下の機関運転状態では、クランク軸９と一体的に回転す
る発進クラッチ２０のクラッチインナ２１に設けられた
クラッチウエイト２３は、発生する遠心力により拡開す
ることはない。そのため、発進クラッチ２０は遮断状態
にあり、クラッチアウタ２２は停止している。また、車
両は停車しているため、出力軸１５も停止している。

【００３１】一方、このときの機関運転状態では、制御
装置７０からの作動制御信号に基づいて、油圧制御弁１
８は、ブレーキ装置４５への高油圧の供給を遮断してい
る。そして、ブレーキ装置４５は解除された状態にあっ
て、ディスク４６を開放しているため、発電機４０の回
転軸４１は自由に回転できる。

【００３２】さらに、この機関運転状態では、遊星歯車
機構３０において、アンニュラギヤ３４は固定された状
態にあって回転しておらず、キャリア３３（クラッチイ
ンナ２１）はクランク軸９と同一回転数で回転してい
る。このため、サンギヤ３１はキャリア３３よりも増速
されて回転され、したがって図３に図示されるように、
発電機４０の回転軸４１もキャリア３３の回転数である
機関回転数より大きな回転数で回転される。

【００３３】すなわち、一般に、遊星歯車機構３０の各
ギヤの回転数および歯数の関係は次式で表される。Ｎ２＝（Ｎ１×Ｚ１＋Ｎ３×Ｚ３）／（Ｚ１＋Ｚ３）・・・式（１）ここで、Ｎ１：サンギヤの回転数Ｚ１：サンギヤの歯数Ｎ２：キャリアの回転数Ｎ３：アンニュラギヤの回転数Ｚ３：アンニュラギヤの歯数それゆえ、機関回転数がアイドリング回転数より大きい
所定回転数Ｎ₀以下の機関運転時には、式（１）でＮ３
＝０となるので、サンギヤ３１の回転数は次式で表され
る。Ｎ１＝（１＋Ｚ３／Ｚ１）×Ｎ２したがって、発電機４０の回転軸４１は、クランク軸９
の回転数の（１＋Ｚ３／Ｚ１）倍の回転数で回転され
る。このため、アイドリング時を含む前記所定回転数Ｎ
₀以下の機関運転時に、増大した発電量が得られる。

【００３４】その後、アクセル操作により機関回転数が
上昇して前記所定回転数Ｎ₀を超えると、発進クラッチ
２０のクラッチウエイト２３がその遠心力により拡開し
て、クラッチウエイト２３の外周がクラッチアウタ２２
の周壁部２２ａの内周に滑りを伴いながら圧接され、発
進クラッチ２０が徐々に接続されていく。するとクラッ
チアウタ２２が回転し始め、その後徐々にその回転数が
上昇する。そして、そのトルクはワンウエイクラッチ１
７を介して出力軸１５に伝達されるため、出力軸１５も
クラッチアウタ２２と同一の回転数で回転する。その結
果、アンニュラギヤ３４も同一の回転数で回転するた
め、サンギヤ３１すなわち回転軸４１の回転数は、式
（１）の関係に従って図３に図示されるように、発進ク
ラッチ２０の接続開始時点から次第に減速されてゆく。

【００３５】そして、さらに機関回転数が増加して、発
進クラッチ２０が滑りのない接続状態となって、その接
続が完了すると、クラッチインナ２１とクラッチアウタ
２２との回転数が同じになり、さらに出力軸１５もクラ
ッチインナ２１およびクラッチアウタ２２と同一の回転
数で回転する。その結果、キャリア３３の回転数とアン
ニュラギヤ３４の回転数とが一致し、サンギヤ３１はキ
ャリア３３の回転数と同じ回転数で回転する。したがっ
て、発電機４０の回転軸４１の回転数はクランク軸９の
回転数と一致し、図３に図示されるように、発進クラッ
チ２０の接続完了時点から、発電機４０はクランク軸９
の回転数で回転される。

【００３６】このように、発進クラッチ２０の接続完了
後は、発電機４０の回転数がクランク軸９の回転数より
増速されることはなく、発電機４０が高回転領域で作動
する時間が長くなることはない。それゆえ、既に車両に
備えられている発進クラッチ２０を遊星歯車機構３０と
組み合わせることで、常に増速された状態での発電機４
０の駆動を回避することができるので、発電機４０の過
熱防止や回転部分の耐久性の向上を低コストで実現でき
る。

【００３７】内燃機関１の高出力運転域になると、制御
装置７０からの作動制御信号に基づいて、油圧制御弁１
８はブレーキ装置４５に高油圧が供給されるように制御
される。ピストン・シリンダ装置に高油圧が供給され
て、ブレーキ装置４５が作動するため、発電機４０の回
転軸４１の回転が停止する。すると、サンギヤ３１の回
転が停止するため、クランク軸９の回転数で回転してい
るキャリア３３により、アンニュラギヤ３４が増速され
て回転駆動される。すなわち、アンニュラギヤ３４の回
転数は、式（１）でＮ１＝０となるので、次式で求めら
れる値となる。Ｎ３＝（１＋Ｚ１／Ｚ３）×Ｎ２したがって、アンニュラギヤ３４は、クランク軸９の回
転数の（１＋Ｚ１／Ｚ３）倍の回転数で回転される。こ
の状態では、アンニュラギヤ３４の回転数がクラッチア
ウタ２２の回転数より大きくなるが、クラッチアウタ２
２と出力軸１５との間にはワンウエイクラッチ１７が設
けられているため、出力軸１５は、アウタクラッチの回
転に影響されず、アンニュラギヤ３４と同じ回転数で回
転されることになる。その結果、出力軸１５がクランク
軸９より高速で回転されることになり、ハイギヤード化
できる。さらに、このときは、発電機４０の回転軸４１
が停止されているため、発電機４０の負荷がない状態に
なっており、燃費の向上が可能となる。

【００３８】なお、ブレーキ装置４５が作動することに
よりサンギヤ３１の回転が停止する際に発生するショッ
クは、制御装置７０から油圧制御弁１８に対して出力さ
れた作動制御信号に同期して、ブレーキ装置４５の作動
開始直後から、制御装置７０から出力される負荷制御信
号に基づいて発電機４０の負荷を徐々に小さくすること
により緩和できる。

【００３９】また、車両減速時には、車輪から、歯車変
速機５０および変速クラッチ６０を介して出力軸１５に
伝達されるトルクが、アンニュラギヤ３４からプラネタ
リギヤ３２およびキャリア３３（インナクラッチ２１）
を介してクランク軸９に伝達されるため、エンジンブレ
ーキを働かせることができる。そして、そのエンジンブ
レーキ時には、制御装置７０からの作動制御信号により
ブレーキ装置４５が解除されているため、出力軸１５、
発進クラッチ２０及び回転軸４１が一体となって回転
し、発電機４０による回生発電が行われて、制動エネル
ギーが効率よく回収される。

【００４０】なお、ブレーキ装置４５が解除されること
によりサンギヤ３１が回転し始める際に発生するショッ
クは、制御装置７０から油圧制御弁１８に対して出力さ
れた作動制御信号に同期して、ブレーキ装置４５の解除
開始直後から、制御装置７０から出力される負荷制御信
号に基づいて発電機４０の負荷を小さな値から徐々に大
きくすることにより緩和できる。

【００４１】前記実施形態は、以上のように構成されて
いるので、次の効果を奏する。車両に備えられた発進ク
ラッチ２０は、内燃機関１のクランク軸９に直結されて
一体的に回転するクラッチインナ２１と、機関回転数が
アイドリング回転数より大きい所定回転数Ｎ₀を越えた
ときクラッチインナ２１と接続されて出力軸１５にクラ
ンク軸９のトルクを伝達するクラッチアウタ２２とを有
し、一方、遊星歯車機構３０は、発電機４０の回転軸４
１に形成されたサンギヤ３１と、出力軸１５に固着され
て一体的に回転するアンニュラギヤ３４と、クラッチイ
ンナ２１を兼ねるキャリア３３とを有していることによ
り、クランク軸９の回転数である機関回転数が前記所定
回転数Ｎ₀以下のとき、発進クラッチ２０は接続されて
おらず、一方遊星歯車機構３０においては、アンニュラ
ギヤ３４が固定された状態にあり、キャリア３３がクラ
ンク軸９と同一の回転数で回転している。そのため、サ
ンギヤ３１はキャリア３３よりも増速されて回転され、
したがってサンギヤ３１が形成された発電機４０の回転
軸４１も、キャリア３３の回転数である機関回転数より
大きな回転数で回転される。その結果、アイドリング時
を含む前記所定回転数Ｎ₀以下の機関運転時に、増大し
た発電量が得られる。そして、機関回転数が前記所定回
転数Ｎ₀を越えると発進クラッチ２０が接続されて、遊
星歯車機構３０においては、アンニュラギヤ３４とキャ
リア３３とがともに機関回転数で回転されるため、発電
機４０の回転軸４１も機関回転数で回転される。したが
って、この状態では、発電機４０の回転数がクランク軸
９の回転数より増速されることはなく、発電機４０が高
回転領域で作動する時間が長くなることはない。それゆ
え、既に車両に備えられている発進クラッチ２０を遊星
歯車機構３０と組み合わせることで、発電機４０が常に
増速された状態で駆動されるのを回避することができる
ので、発電機４０の過熱防止や回転部分の耐久性の向上
を低コストで実現できる。

【００４２】また、発電機４０の回転軸４１の回転を停
止するブレーキ装置４５を備えていること、および発進
クラッチ２０のクラッチアウタ２２がワンウエイクラッ
チ１７を介して出力軸１５に結合されていることによ
り、ブレーキ装置４５を作動させて発電機４０の回転軸
４１の回転を停止すると、遊星歯車機構３０において、
サンギヤ３１の回転が停止されるので、アンニュラギヤ
３４がクランク軸９と一体に回転するキャリア３３より
増速されて回転される。したがって、ワンウエイクラッ
チ１７の存在により、出力軸１５はクランク軸９よりも
増速して回転されて、出力向上を図ることができる。さ
らに、このときは、発電機４０の回転軸４１が停止され
ているため、発電機４０の負荷がない状態になってお
り、燃費の向上が可能となる。

【００４３】制御装置７０から出力される負荷制御信号
により、発電機４０の負荷制御を行うことができるの
で、ブレーキ装置４５が作動して発電機４０の回転軸４
１が停止する際のショックおよびブレーキ装置４５を解
除して発電機４０の回転軸４１を回転させる際のショッ
クは、この発電機４０の負荷制御により緩和できる。

【００４４】エンジンブレーキ時にブレーキ装置４５を
解除することにより、発電機４０の回転軸４１を回転さ
せて回生発電をさせることにより、制動エネルギーを効
率よく回収できる。

【００４５】発進クラッチ２０および発電機４０がクラ
ンク軸９の軸端部に直結され、しかも発進クラッチ２０
のクラッチインナ２１が遊星歯車機構３０のキャリア３
３を兼ね、さらにサンギヤ３１が発電機４０の回転軸４
１に形成されていることにより、コンパクトな車両用発
電装置とすることができる。

【００４６】前記実施形態では、発進クラッチ２０のク
ラッチインナ２１と遊星歯車機構３０のキャリア３３と
は、同一部材であったが、両者を別部材として、固着手
段により一体的に結合したものであってもよい。同様
に、発電機４０の回転軸４１と遊星歯車機構３０のサン
ギヤ３１とは、同一部材であったが、両者を別部材とし
て、固着手段により一体的に結合したものであってもよ
い。また、内燃機関１は、単気筒の内燃機関であった
が、２気筒以上の内燃機関であってもよい。

【００４７】前記実施形態では、ブレーキ装置４５の作
動を可変バルブタイミング機構の作動と同期させたが、
両者は必ずしも同期させる必要はない。そのときは、ブ
レーキ装置４５のための油圧制御弁１８と可変バルブタ
イミング機構の油圧制御弁とは別個のものとする。そし
て、制御装置７０からは、ブレーキ装置４５のみを作動
または解除させる制御信号が出力されるようにする。こ
の場合、発電要求スイッチなど発電の要否を反映してい
る入力信号を制御装置７０へ入力するようにして、発電
の要否に応じて任意にブレーキ装置４５の作動・解除の
ための出力を発生させて、発電機４０の回転・停止を制
御するようにできる。同様に、バッテリ電圧信号を制御
装置７０に入力して、バッテリの充電状態に応じてブレ
ーキ装置４５を作動または解除して、バッテリの充電が
必要なときには発電機４０を回転させ、充電が不要のと
きは発電機４０の回転を停止するようにすることもでき
る。

【００４８】また、内燃機関１としては、可変バルブタ
イミング機構を備えていない内燃機関であってもよい。
その場合には、油圧制御弁はブレーキ装置４５のみを制
御するためのものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本出願発明の一実施形態である車両用発電装置
を備えた内燃機関の断面図である。

【図２】図１の車両用発電装置の概念図である。

【図３】図１の車両用発電装置において、機関回転数と
交流発電機の回転数との関係を表すグラフである。

【符号の説明】

１…内燃機関、２…クランクケース、３…シリンダ、４
…シリダンヘッド、５…シリンダヘッドカバー、６，７
…クランクケースカバー、８…ピストン、９…クランク
軸、１０…コネクティングロッド、１１…ドリブンスプ
ロケット、１２…ドライブスプロケット、１３…カムチ
ェーン、１４…スタータドリブンギヤ、１５…出力軸、
１６…プライマリドライブギヤ、１７…ワンウエイクラ
ッチ、１８…油圧制御弁、２０…発進クラッチ、２１…
クラッチインナ、２２…クラッチアウタ、２３…クラッ
チウエイト、３０…遊星歯車機構、３１…サンギヤ、３
２…プラネタリギヤ、３３…キャリア、３４…アンニュ
ラギヤ、３５…ハウジング、４０…交流発電機、４１…
回転軸、４２…ロータ、４３…ステータ、４４…発電機
カバー、４５…ブレーキ装置、４６…ディスク、４７…
プレート、４８…ピストン・シリンダ機構、５０…歯車
変速機、５１…主軸、５２…副軸、５３…変速歯車列、
５４…シフトドラム、５５…スプロケット、６０…変速
クラッチ、６１…プライマリドリブンギヤ、７０…制御
装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力軸と一体的に回転するクラッチイン
ナと、機関回転数がアイドリング回転数より大きい所定
回転数を越えたとき前記クラッチインナと接続されて出
力軸に前記入力軸のトルクを伝達するクラッチアウタと
を有するクラッチと、発電機の回転軸と一体的に回転するサンギヤと、前記出
力軸と一体的に回転するアンニュラギヤと、前記サンギ
ヤおよび前記アンニュラギヤと噛合するプラネタリギヤ
を回転自在に支持し前記クラッチインナと一体的に回転
するキャリアとを有する遊星歯車機構とを備えたことを
特徴とする車両用発電装置。
【請求項２】前記発電機の前記回転軸の回転を停止す
るブレーキ装置が設けられるとともに、前記クラッチア
ウタはワンウエイクラッチを介して前記出力軸に前記入
力軸のトルクを伝達することを特徴とする請求項１記載
の車両用発電装置。