JP3711323B2 - 車両用交流回転電機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【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。
【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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