JP5886498B2 - 車載動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、遊星歯車機構を備える車載動力伝達装置に関する。

従来、例えば下記特許文献１に見られるように、駆動輪と内燃機関とを連結する回転軸、回転エネルギを蓄えるフライホイール、及び車載発電機の間の動力伝達を可能とする遊星歯車機構を備える車載動力伝達装置が知られている。詳しくは、この動力伝達装置に備えられる遊星歯車機構は、フライホイール、回転軸及び車載発電機のそれぞれに連結されるサンギア、キャリア及びリングギアを有している。上記動力伝達装置を用いれば、駆動輪から遊星歯車機構を介してフライホイールに至る動力伝達経路によって、車両の運動エネルギをフライホイールに蓄える回生制御処理を行うことが可能となる。

国際公開第２００９／０１０８１９号

ところで、上記遊星歯車機構を介してフライホイールに蓄えられる運動エネルギは、回生制御処理が行われる場合におけるサンギア、キャリア及びリングギアの回転速度に大きく影響を及ぼされる。詳しくは、フライホイールと連結されるサンギアの回転速度が低い場合、フライホイールに車両の運動エネルギを十分に蓄えることができなくなる懸念がある。

こうした問題を解消し、車両の運動エネルギの有効利用を図る上では、車両の運動エネルギのうちフライホイールに蓄えられるエネルギを増大可能なエネルギ回収手法が要求される。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両の運動エネルギのうちフライホイールに蓄えられるエネルギを好適に増大させることのできる新たな車載動力伝達装置を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明は、走行動力源となる主機（１０）を備える車両に適用され、入力軸（４２ａ）を介して入力されるエネルギを回転エネルギとして蓄積可能なエネルギ蓄積手段（４２）、自身に作用するトルクを調節可能なトルク調節手段（４４）及び駆動輪（１８）の間の動力伝達を可能とすべく、前記入力軸、前記駆動輪及び前記トルク調節手段のそれぞれに連結される第１の回転体（Ｓ）、第２の回転体（Ｃ）及び第３の回転体（Ｒ）を有する遊星歯車機構（４０）と、前記入力軸に連結され、前記エネルギ蓄積手段に蓄えられた回転エネルギが供給されて発電する回転機（４８）と、前記主機の動力生成指示がなされない状況下において、前記遊星歯車機構及び前記入力軸を介して前記車両の運動エネルギを前記エネルギ蓄積手段に蓄える回生制御処理を行う回生処理手段と、を備え、前記回転機は、前記入力軸の回転速度が規定速度以下である場合に自身から外部へと出力可能な電流が生成されない特性を有するように構成されていることを特徴とする。

上記発明では、回生制御処理によってエネルギ蓄積手段に蓄えられた回転エネルギを回転機に供給して発電させることで、車両の運動エネルギの有効利用を図っている。ここで、本発明者らは、エネルギ蓄積手段の入力軸の回転速度が高いほど、車両の運動エネルギのうち回生制御処理によってエネルギ蓄積手段に蓄えられるエネルギを増大させることができるとの知見を得た。

つまり、遊星歯車機構を介して動力伝達が行われる状況下における第１〜第３の回転体の印加トルクの間には比例関係がある。この関係によれば、回生制御処理が行われる状況下において、駆動輪に連結された第２の回転体の印加トルクが車両の走行状態に応じて定まることで、第１，第３の回転体の印加トルクが定まることとなる。また、駆動輪から遊星歯車機構及び入力軸を介してエネルギ蓄積手段に供給される車両の運動エネルギは、入力軸の回転速度と、入力軸の印加トルクとの積に比例する。この比例関係と、車両の走行状態に応じて第１〜３の回転体の印加トルクが定まることとによれば、回生制御処理が行われる状況下においてエネルギ蓄積手段の入力軸の回転速度が高くなるほど、エネルギ蓄積手段に供給される車両の運動エネルギを増大させることができる。

そこで、上記発明では、回転機を上記特性を有するように構成した。このため、入力軸の回転速度が低い場合において、エネルギ蓄積手段に蓄えられた回転エネルギが回転機の発電に用いられて消費されることを抑制でき、入力軸の回転速度が過度に低くなることを回避できる。すなわち、回生制御処理が開始される際の入力軸の回転速度を極力高い水準に維持することができる。これにより、回生制御処理が行われる場合に、車両の運動エネルギのうちエネルギ蓄積手段に蓄えられるエネルギを増大させることができる。

さらに、上記発明では、例えば、回転機の制御装置によって入力軸の回転速度が規定速度以下であると判断された場合に上記制御装置の指示によって回転機の電流の生成を停止させる構成と比較して、電流の生成を停止させるための構成の簡素化を図ることもできる。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかるオルタネータの構成図。 同実施形態にかかるフライホイール近傍の断面図。 同実施形態にかかる摺動部材の配置態様を示す図。 同実施形態にかかるオルタネータの出力電流特性を示す図。 同実施形態にかかる遊星歯車機構の共線図。 第２の実施形態にかかるフライホイール近傍の断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる車載動力伝達装置を車載主機として内燃機関のみを備える車両に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。

図示されるように、エンジン１０は、車載主機としての内燃機関である。エンジン１０の出力軸（クランク軸１０ａ）は、変速装置１２、シャフト１４及びディファレンシャル１６を介して駆動輪１８に連結されている。なお、クランク軸１０ａには、減速歯車機構２０を介して、クランク軸１０ａに初期回転を付与するスタータ２２が連結されている。減速歯車機構２０は、スタータ２２の回転速度よりもクランク軸１０ａの回転速度を低くするための部材である。

クランク軸１０ａには、ベルト２４を介して第１オルタネータ２６が連結されている。第１オルタネータ２６は、３相交流発電機であり、スタータ２２等の車載補機の電源としての機能や、車載バッテリ２８（例えば鉛バッテリ）を充電する機能等を有する。第１オルタネータ２６は、図２に示すように、ベルト２４を介して伝達されるクランク軸１０ａの回転力によって回転駆動されるロータ２９、ロータ２９に設けられたロータコイル３０、ロータ２９の外側に配置されたステータコイル３２、整流回路３４及びレギュレータ３６を備えて構成されている。

詳しくは、ステータコイル３２は、整流回路３４に接続されている。整流回路３４は、ステータコイル３２から出力される交流電流を直流電流に変換するためのものである。整流回路３４の一方の端子は、第１オルタネータ２６の出力端子（Ｂ端子）に接続され、他方の端子は、レギュレータ３６に接続されるとともに接地されている。なお、Ｂ端子には、バッテリ２８や車載補機が接続されている。

こうした構成において、第１オルタネータ２６の発電電力は、上記レギュレータ３６によってロータコイル３０に流れる励磁電流（以下、フィールド電流Ｉｆ）が調節されることで調節される。具体的には、この発電電力は、フィールド電流Ｉｆの調節によって第１オルタネータ２６の負荷トルクが大きくなったり、第１オルタネータ２６の回転速度が高くなったりするほど大きくなる傾向にある。

なお、本実施形態では、第１オルタネータ２６として、ロータコイル３０に流すフィールド電流Ｉｆを整流回路３４の出力電流Ｉｄｃの一部で賄ういわゆる自励式のものを用いている。このため、第１オルタネータ２６から外部（バッテリ２８等）へと出力可能な電流である最終的な出力電流Ｉｏｕｔは、整流回路３４の出力電流Ｉｄｃからフィールド電流Ｉｆを減算した値となる。

先の図１の説明に戻り、上記シャフト１４には、増速歯車機構３８を介して遊星歯車機構４０が連結されている。遊星歯車機構４０は、互いに連動して回転する回転体であってかつ、駆動輪１８（シャフト１４）、フライホイール４２の回転軸となる入力軸４２ａ及びトルク調節装置４４の間の動力を伝達可能とするキャリアＣ、サンギアＳ及びリングギアＲを備えている。詳しくは、キャリアＣには、増速歯車機構３８を介してシャフト１４が連結され、サンギアＳには、ワンウェイクラッチ４６、第２オルタネータ４８及び増速歯車機構５０を介して入力軸４２ａが連結され、リングギアＲには、トルク調節装置４４が連結されている。なお、増速歯車機構３８は、シャフト１４の回転速度よりもキャリアＣの回転速度を高くするための部材であり、増速歯車機構５０は、サンギアＳの回転速度よりもフライホイール４２の回転速度（入力軸４２ａの回転速度）を高くするための部材である。

トルク調節装置４４は、自身に作用するトルクを調節可能なトルク調節手段である。本実施形態では、トルク調節装置４４として、対となる摩擦板を有するクラッチ機構と、電磁コイルとを備える電磁ブレーキを用いている。トルク調節装置４４は、電磁コイルへの通電操作による一対の摩擦板同士の摩擦により、リングギアＲの回転を妨げる方向のトルクをリングギアＲに付与する。

ワンウェイクラッチ４６は、第２オルタネータ４８の回転速度に対するサンギアＳの相対回転速度が負でない場合にのみサンギアＳ側から第２オルタネータ４８側へとトルクを伝達させ、上記相対回転速度が負となる場合にサンギアＳ側から第２オルタネータ４８側へとトルクを伝達させない機能を有する一方向伝達機構である。ワンウェイクラッチ４６によれば、フライホイール４２に一旦蓄えられた回転エネルギがサンギアＳに伝達されることを回避できる。これにより、フライホイール４２に蓄えられた回転エネルギが第２オルタネータ４８の発電以外によって消費されることを極力抑制できる。なお、上記相対回転速度とは、より詳しくは、サンギアＳの回転速度から第２オルタネータ４８の回転速度を減算した値のことである。

第２オルタネータ４８は、第１オルタネータ２６と同様に、車載補機の電源としての機能や、バッテリ２８を充電する機能等を有する。本実施形態では、第２オルタネータ４８として、第１オルタネータ２６と同様に自励式のものを用いている（先の図２参照）。このため、第２オルタネータ４８の発電電力は、フィールド電流Ｉｆの調節によって第２オルタネータ４８の負荷トルクが大きくなったり、第２オルタネータ４８の回転速度が高くなったりするほど大きくなる傾向にある。

フライホイール４２は、入力される回転エネルギを回転エネルギのまま蓄えるエネルギ蓄積手段である。本実施形態では、フライホイール４２として、鉄を素材としたものを用いている。

なお、フライホイール４２、遊星歯車機構４０及びトルク調節装置４４等は、実際には、ハウジングに収容されて一体的に構成されている。

続いて、図３を用いて、上記ハウジングに収容されるフライホイール４２近傍の構成について詳しく説明する。ここで、図３は、入力軸４２ａの中心軸線Ｌｓと平行な平面であってかつ上記中心軸線Ｌｓを通る平面でフライホイール４２等を切断した場合のフライホイール４２近傍の断面図である。

図示されるように、フライホイール４２は、ハウジング５２ａ，５２ｂに収容されている。なお、本実施形態では、これらハウジング５２ａ，５２ｂとして、アルミニウムを素材してダイカスト鋳造されたものを用いている。

ハウジング５２ａには、一対のベアリング５４が固定されている。そして、増速歯車機構５０と連結された入力軸４２ａは、一対のベアリング５４によって回転可能に支持されている。すなわち、本実施形態では、フライホイール４２が片持支持されている。なお、本実施形態では、ベアリング５４として、内輪、外輪及び転動体（ボール又はころ等）を備える転がり軸受を用いている。

フライホイール４２は、上記入力軸４２ａに加えて、第１の円筒部４２ｂと、第２の円筒部４２ｃとを備えて一体的に構成されている。なお、図中、入力軸４２ａ、第１の円筒部４２ｂ及び第２の円筒部４２ｃの判別用にフライホイール４２に破線を記載している。

第１の円筒部４２ｂは、フライホイール４２のうち入力軸４２ａに隣接する円筒状の部分であり、第１の円筒部４２ｂの中心軸線は、入力軸４２ａの中心軸線Ｌｓと一致している。

また、第２の円筒部４２ｃは、フライホイール４２のうち第１の円筒部４２ｂに隣接する円筒状の部分であり、第２の円筒部４２ｃの中心軸線は、入力軸４２ａの中心軸線Ｌｓと一致している。第２の円筒部４２ｃは、第１の円筒部４２ｂのうち径方向の端部から入力軸４２ａの中心軸線Ｌｓ方向と平行な１方向に向かって延びるように形成されている。

ハウジング５２ａには、シール部材５６（例えばリップシール）が固定されている。シール部材５６は、円環状の部材であり、第１の円筒部４２ｂ及び第２の円筒部４２ｃ近傍とそれ以外とを区画するための部材である。シール部材５６を備える構成において、第１の円筒部４２ｂ及び第２の円筒部４２ｃ付近の圧力を低下させることにより、フライホイール４２の回転に伴い生じるフライホイール４２とその周囲の気体との摩擦損失を低減することができる。これにより、フライホイール４２に一旦蓄えられた回転エネルギの減少を抑制することができる。なお、第１の円筒部４２ｂ及び第２の円筒部４２ｃ付近の圧力を低下させる手法としては、例えば、エンジン１０に接続される吸気通路の負圧を導入させる手法が挙げられる。

ハウジング５２ａには、さらに、本実施形態にかかる特徴的構成の１つである摺動部材５８が固定されている。摺動部材５８は、円環状の部材であり、何らかの要因でフライホイール４２の回転速度がその許容上限速度（例えば４５０００ｒｐｍ）を超えようとする場合にフライホイール４２の回転速度を許容上限速度で制限するため部材である。ここで、許容上限速度とは、フライホイール４２の信頼性を維持可能なフライホイール４２の回転速度の上限値のことである。以下、図４を用いて、摺動部材５８の配置態様について詳述する。

図４は、先の図３のうち摺動部材５８近傍の拡大図である。なお、図４において、フライホイール４２には、便宜上、断面を示す斜線を記載していない。また、図４では、静止状態のフライホイール４２を実線にて示し、フライホイール４２の回転速度が許容上限速度となる場合のフライホイール４２を破線にて示している。

図示されるように、フライホイール４２が静止状態とされる場合において、第２の円筒部４２ｃの表面のうち入力軸４２ａの中心軸線Ｌｓと直交する平面に平行な面を第１の面Ｓ１と定義し、ハウジング５２ａの表面のうち第１の面Ｓ１と対向する部分を第２の面Ｓ２と定義する。また、フライホイール４２が静止状態とされる場合において、第２の円筒部４２ｃの表面のうち入力軸４２ａの中心軸線Ｌｓと平行な面（外周面）を第３の面Ｓ３と定義し、ハウジング５２ｂの表面のうち第３の面Ｓ３と対向する部分を第４の面Ｓ４と定義する。

ここで、本実施形態では、フライホイール４２の回転速度が許容上限速度とされる状況下、第３の面Ｓ３と第４の面Ｓ４とが接触する前に、第１の面Ｓ１（より具体的には、第１の面Ｓ１のうち入力軸４２ａ側）と摺動部材５８とが接触するように、ハウジング５２ａのうち第２の面Ｓ２近傍に摺動部材５８を固定する。これは、フライホイール４２等の信頼性が大きく低下することを回避するためである。

つまり、フライホイール４２が高速回転してフライホイール４２に遠心力が作用すると、第１の円筒部４２ｂ及び第２の円筒部４２ｃの境界近傍を基点として、図中破線にて示すように、第２の円筒部４２ｃの径方向外側に向かって第２の円筒部４２ｃが変形することとなる。このため、第２の円筒部４２ｃのうち第３の面Ｓ３がハウジング５２ｂのうち第４の面Ｓ４に接近し、また、第２の円筒部４２ｃのうち第１の面Ｓ１がハウジング５２ａのうち第２の面Ｓ２に接近することとなる。

ここで、フライホイール４２とハウジングとが接触する場合において、これらの接触点におけるフライホイール４２の周速度が低いほど、上記接触点におけるフライホイール４２やハウジングの磨耗が少なくなる等、フライホイール４２等の信頼性の低下度合いが小さくなる。このため、上記信頼性の大きな低下を回避する上では、フライホイール４２の周速度が低くなる箇所においてフライホイール４２とハウジングとを接触させることが望ましい。

こうした点に鑑み、摺動部材５８を上述した位置に固定した。このため、フライホイール４２の回転速度が許容上限速度を超えようとする場合に、フライホイール４２の周速度が比較的低い第１の面Ｓ１と摺動部材５８とを接触させることができる。これにより、フライホイール４２等の信頼性が大きく低下することを回避できる。

なお、摺動部材５８としては、耐摩耗性に優れたものを用いることが望ましく、具体的には、テフロン（登録商標）又はダイアモンドライクカーボン等の耐摩耗性に優れた層を摺動部材５８の表面に形成させたものを用いればよい。

先の図１の説明に戻り、制御装置６０は、車両を制御対象とし、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。制御装置６０には、ユーザのブレーキペダル６２の操作量（以下、ブレーキ操作量）を検出するブレーキセンサ６４等の出力信号が入力される。制御装置６０は、上記入力に応じて、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、スタータ２２による始動制御処理や、エンジン１０の燃焼制御処理、更には第１オルタネータ２６，第２オルタネータ４８による発電制御処理等を行う。

特に、制御装置６０は、回生制御処理を行う。この処理は、ユーザによってブレーキ操作（車両の制動指示）がなされる状況下、車両の運動エネルギを遊星歯車機構４０及びワンウェイクラッチ４６を介してフライホイール４２に蓄えたり、第２オルタネータ４８に供給したりするための処理である。この処理によれば、フライホイール４２に蓄えられた回転エネルギや、ワンウェイクラッチ４６を介して入力される回転エネルギを用いて強制的に第２オルタネータ４８に発電させてかつ、第１オルタネータ２６の発電を停止させることができる。これにより、例えばその後電気機器の作動のために第１オルタネータ２６を駆動させる頻度を低下させることができ、エンジン１０の燃費低減効果を高めることが可能となる。

なお、回生制御処理が行われる場合においては、遊星歯車機構４０を介して駆動輪１８及びフライホイール４２の間のトルク伝達を可能とすべくトルク調節装置４４によってリングギアＲにトルクが付与される。また、ブレーキ操作がなされているか否かは、ブレーキセンサ６４の出力値に基づき判断すればよい。

ちなみに、回生制御処理が行われる状況としては、ブレーキ操作によって車両が減速する状況のみならず、例えばブレーキ操作によって所定の走行速度を維持しつつ車両が下り坂を走行する状況も考えられる。これは、車両が下り坂を走行する状況下においても、周知の燃料カット制御が実行されることがあるためである。

続いて、本実施形態にかかる特徴的構成である第２オルタネータ４８の出力電流特性について説明する。

本実施形態では、入力軸４２ａの回転速度が規定速度以下である場合に、制御装置６０から指示することなく、第２オルタネータ４８から外部（バッテリ２８等）へと出力可能な電流が生成されない特性を有するように第２オルタネータ４８が構成されている。すなわち、第２オルタネータ４８は、図５に示すように、入力軸４２ａの回転速度を増速歯車機構５０の増速比で除算した値であるオルタネータ回転速度ｎが、規定速度を増速歯車機構５０の増速比で除算した値である立ち上がり回転速度ｎ０を超えるまでは、上記最終的な出力電流Ｉｏｕｔが「０」となる特性を有するように構成されている。ここで、上記規定速度は、フライホイール４２に蓄積された回転エネルギを第２オルタネータ４８で使用することによってエンジン１０の燃費低減効果を高めるとの観点、及びフライホイール４２の回転速度を高くすることによって回生制御処理時の車両の運動エネルギの回収効率を高めるとの観点から設定される。

上記立ち上がり回転速度ｎ０は、具体的には、磁束密度Ｂ、第２オルタネータ４８のロータ２９の外径Ｄ、ステータコイル３２の長さｌ、ステータコイル３２の抵抗ｒを用いて下式（ｃ１）にて表現される。

ｎ０＝ｒ／（３×Ｂ×Ｄ×ｌ）×｛Ｖｄｃ／（ｒ×√３）＋Ｉｆ｝ …（ｃ１）
このため、立ち上がり回転速度ｎ０は、例えば、ロータ２９の外径Ｄや、ステータコイル３２の長さｌ（ステータコイル３２の巻き数）の調整によって定められることとなる。

なお、図中、オルタネータ回転速度ｎが低速度となる場合の第２オルタネータ４８の出力電流特性を表す数式と、オルタネータ回転速度ｎが高速度となる場合の第２オルタネータ４８の出力電流特性を表す数式とを併記した。ここでは、ステータコイル３２のインダクタンスＬ、整流回路３４の出力電圧Ｖｄｃ及び円周率πを用いている。これら特性については、例えば、「エンジン電装品 エンジン電装品研究会、株式会社山海堂、平成１４年５月１日、ｐ．１２５−１２７」に詳しく記載されている。

第２オルタネータ４８の上述した構成は、回生制御処理が行われる場合、フライホイール４２に供給される車両の運動エネルギを増大させるための構成である。以下、フライホイール４２に供給される車両の運動エネルギが増大する理由と、フライホイール４２への運動エネルギの供給量を増大させるために第２オルタネータ４８の上述した構成を採用した理由とについて説明する。

まず、図６を用いて、フライホイール４２に供給される車両の運動エネルギが増大する理由について説明する。詳しくは、図６は、遊星歯車機構４０のサンギアＳ、キャリアＣ及びリングギアＲの回転速度の共線図である。なお、図中、矢印は、トルクの向きを示すものである。トルクの向きは、回転速度と同様、図中上側を正としており、これにより、遊星歯車機構４０に動力が入力される場合の動力の符号を正と定義している。

遊星歯車機構４０を介して動力伝達が行われる状況下におけるサンギアＳ、キャリアＣ及びリングギアＲの印加トルクの間には比例関係がある。詳しくは、サンギアＳの印加トルクＴｓ、キャリアＣの印加トルクＴｃ及びリングギアＲの印加トルクＴｒの関係は、リングギアＲの歯数Ｚｒに対するサンギアＳの歯数Ｚｓの比ρ（Ｚｓ／Ｚｒ）を用いて、下式（ｃ２）、（ｃ３）にて表現される。

Ｔｒ＝−Ｔｃ／（１＋ρ） …（ｃ２）
Ｔｓ＝−ρＴｃ／（１＋ρ） …（ｃ３）
この関係によれば、回生制御処理が行われる状況下において、車両の走行状態に応じてキャリアＣの印加トルクＴｃが定まることで、サンギアＳの印加トルクＴｓ及びリングギアＲの印加トルクＴｒが定まることとなる。ここでは、サンギアＳの印加トルクＴｓとリングギアＲの印加トルクＴｒとの比率がリングギアＲの歯数Ｚｒに対するサンギアＳの歯数Ｚｓの比ρによって定まる。なお、キャリアＣの回転速度Ｎｃ、サンギアＳの回転速度Ｎｓ及びリングギアＲの回転速度Ｎｒのそれぞれについては、下式（ｃ４）で表される関係を満たすことが要求される。
Ｎｒ＝（１＋ρ）×Ｎｃ−ρ×Ｎｓ …（ｃ４）
また、駆動輪１８から遊星歯車機構４０を介してフライホイール４２に供給される車両の運動エネルギは、フライホイール４２の回転速度とフライホイール４２への入力トルク（サンギアＳの印加トルクＴｓを増速歯車機構５０の増速比で除算したトルク）との積に比例する。この比例関係と、車両の走行状態に応じてサンギアＳ、キャリアＣ及びリングギアＲの印加トルクが定まることとによれば、フライホイール４２の回転速度が高くなるほど、フライホイール４２に供給される車両の運動エネルギが増大することとなる。

続いて、フライホイール４２への車両の運動エネルギの供給量を増大させるために第２オルタネータ４８の上述した構成を採用した理由について説明する。

回生制御処理による車両の運動エネルギの回収効率を高める上では、フライホイール４２の回転速度が規定速度以下となる場合に、第２オルタネータ４８の発電を停止させることが有効である。すなわち、フライホイール４２の回転速度が規定速度を超える場合に、第２オルタネータ４８から外部へと電流を出力できる構成を採用することが有効である。

こうした構成としては、例えば、フライホイール４２の回転速度を検出する回転速度センサを備え、このセンサによって検出された上記回転速度が規定速度以下であると制御装置６０によって判断された場合に制御装置６０の指示で第２オルタネータ４８の発電を停止させる構成を採用することも考えられる。しかしながら、この場合、発電を停止させるための制御機器（回転速度センサ等）が必要となり、また、発電を停止させるための制御ロジックを追加することが要求される。

これに対し、本実施形態にかかる第２オルタネータ４８の構成を採用すれば、回転速度センサを備えることなく、また、第２オルタネータ４８の発電を停止させるための制御ロジックを追加することなく、フライホイール４２の回転速度が低くなる場合に、上記最終的な出力電流Ｉｏｕｔを生成するための第２オルタネータ４８の発電を停止させることができる。このため、車両の運動エネルギの回収システムの構築に際し、部品数を低減させることができ、コストを低減させたり、上記システムの軽量化を図ったり、更には上記システムの体格の増大を回避したりすることができる。

さらに、回転速度センサを備える必要が無いため、例えば、回転速度センサの故障に起因して、フライホイール４２の回転速度が規定速度以下となる場合に第２オルタネータ４８の発電を停止できなくなるおそれがなくなる。

こうした理由から、本実施形態では、第２オルタネータ４８の上述した構成を採用している。

ちなみに、オルタネータ回転速度ｎが立ち上がり回転速度ｎ０以下となる場合において、最終的な出力電流Ｉｏｕｔは「０」となるものの、フィールド電流Ｉｆを生成するためにフライホイール４２の蓄積エネルギが消費されている。ただし、この消費量は非常に小さく、フィールド電流Ｉｆの生成によるフライホイール４２の回転速度の低下量が非常に小さいことが本発明者らによって調べられている。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）上記規定速度を増速歯車機構５０の増速比で除算した値に第２オルタネータ４８の立ち上がり回転速度ｎ０を設定した。このため、回生制御処理が開始される際のフライホイール４２の回転速度を極力高い水準に維持することができる。これにより、回生制御処理が行われる場合に、車両の運動エネルギのうちフライホイール４２に蓄えられるエネルギを好適に増大させることができる。さらに、こうした効果を簡素な構成で実現することもできる。

（２）サンギアＳと第２オルタネータ４８との間にワンウェイクラッチ４６を設けた。このため、フライホイール４２に一旦蓄えられた回転エネルギが遊星歯車機構４０を介して放出されることを電子制御なしの簡素な構成で回避できる。

（３）ハウジング５２ａに摺動部材５８を設けた。このため、何らかの要因によってフライホイール４２の回転速度が許容上限速度を超えようとする場合であっても、フライホイール４２等の信頼性が大きく低下することを回避できる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、フライホイール４２を片持支持する構成に代えて、両持支持する構成に変更する。

図７に、本実施形態にかかるフライホイール４２近傍の構成を示す。なお、図７において、先の図３に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。

図示されるように、フライホイール４２は、ハウジング５２ａ，５２ｂ，５２ｃに収容されている。

ハウジング５２ａには、ベアリング６６ａが固定され、ハウジング５２ｃには、ベアリング６６ｂが固定されている。そして、入力軸４２ａは、これらベアリング６６ａ，６６ｂによって回転可能に支持されている。すなわち、本実施形態では、フライホイール４２が両持支持されている。なお、本実施形態では、ベアリング６６ａ，６６ｂとして、第１の実施形態と同様に転がり軸受を用いている。

フライホイール４２のうち第２の円筒部４２ｃは、第１の円筒部４２ｂのうち径方向の端部から入力軸４２ａの中心軸線Ｌｓ方向と平行な２方向に向かって延びるように形成されている。

ここで、本実施形態において、ハウジング５２ａには、摺動部材７０ａが固定され、ハウジング５２ｃには、摺動部材７０ｂが固定されている。これら摺動部材７０ａ，７０ｂは、先の図４で説明した手法と同様の手法によって配置される。

ちなみに、ハウジング５２ａ，５２ｃには、シール部材６８ａ，６８ｂが固定されている。また、上述したフライホイール４２の両持支持構造によれば、フライホイール４２の慣性モーメントを維持しつつ、入力軸４２ａの中心軸線Ｌｓ方向における第２の円筒部４２ｃを短くすることができる。これにより、フライホイール４２が高速回転された場合に、第１の円筒部４２ｂ及び第２の円筒部４２ｃの境界近傍に作用する応力を低減させることができ、また、第２の円筒部４２ｃの径方向外側に向かう変形量を小さくすることができる。

以上説明した本実施形態によっても、フライホイール４２の回転速度が許容上限速度を超えようとする場合におけるフライホイール４２等の信頼性の大きな低下を回避できる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・トルク調節手段としては、電磁ブレーキを備えるものに限らず、例えば、オルタネータであってもよい。この場合、オルタネータの発電電力を大きくすることで、オルタネータに作用するトルクを大きくし、リングギアＲに対する付与トルクを大きくすることができる。

・上記第１の実施形態において、遊星歯車機構４０のサンギアＳにトルク調節装置４４を連結してかつ、リングギアＲにワンウェイクラッチ４６を介して入力軸４２ａを連結してもよい。

・上記第１の実施形態において、摺動部材５８に代えて、フライホイール４２の回転速度が許容上限速度とされる状況下、第３の面Ｓ３と第４の面Ｓ４とが接触する前に、第２の面Ｓ２と摺動手段とが接触するように、第２の円筒部４２ｃのうち第１の面Ｓ１の入力軸４２ａ側近傍に上記摺動手段を備えてもよい。この場合、摺動手段としては、第２の円筒部４２ｃに固定される摺動部材であってもよいし、第２の円筒部４２ｃと一体的に形成された部分であってもよい。

・一方向伝達機構としては、ワンウェイクラッチ４６に限らず、これと同じ機能を有するものであれば他の部材であってもよい。

また、遮断部材としては、一方向伝達機構に限らず、例えば、サンギアＳと入力軸４２ａとの間のトルクを伝達状態及び遮断状態のうちいずれかに切り替える電子制御式のクラッチであってもよい。この場合、例えば、フライホイール４２の回転速度を検出する回転速度センサを備え、検出された回転速度が規定速度以下になると制御装置６０によって判断された場合、制御装置６０によってクラッチを遮断状態に切り替えればよい。

さらに、遮断部材を備えない構成を採用してもよい。この場合であっても、回生制御処理が行われる場合における車両の運動エネルギの回収効率を高めることはできる。

・上記第１の実施形態において、入力軸４２ａに発電機（第２オルタネータ４８）を連結する構成を採用したがこれに限らず、発電機兼電動機の機能を有する回転機を連結してもよい。この場合、例えば、バッテリ２８として、蓄電可能なエネルギの上限値がある程度大きいものを採用し、バッテリ２８を電力供給源とした回転機の駆動によって遊星歯車機構４０を介した駆動輪１８のトルクアシストなどを行うことができる。

・車載主機の動力生成指示がなされていないか否かを判断する手法としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、燃料カット制御が行われていると判断された場合、動力生成指示がなされていないと判断してもよい。

・エネルギ蓄積手段としては、フライホイール４２に限らず、これと同じ機能を有するものであれば他の手段であってもよい。

・本願発明が適用される車両としては、車載主機として内燃機関及び回転機を備える車両であってもよい。また、車載主機として回転機のみを備える車両であってもよい。

１０…エンジン、１８…駆動輪、４０…遊星歯車機構、４２…フライホイール、４２ａ…入力軸、４４…トルク調節装置、４８…第２オルタネータ、Ｓ…サンギア、Ｃ…キャリア、Ｒ…リングギア。

Claims (2)

1. 走行動力源となる主機（１０）を備える車両に適用され、
   入力軸（４２ａ）を介して入力されるエネルギを回転エネルギとして蓄積可能なエネルギ蓄積手段（４２）、自身に作用するトルクを調節可能なトルク調節手段（４４）及び駆動輪（１８）の間の動力伝達を可能とすべく、前記入力軸、前記駆動輪及び前記トルク調節手段のそれぞれに連結される第１の回転体（Ｓ）、第２の回転体（Ｃ）及び第３の回転体（Ｒ）を有する遊星歯車機構（４０）と、
   前記入力軸に連結され、前記エネルギ蓄積手段に蓄えられた回転エネルギが供給されて発電する回転機（４８）と、
   前記主機の動力生成指示がなされない状況下において、前記遊星歯車機構及び前記入力軸を介して前記車両の運動エネルギを前記エネルギ蓄積手段に蓄える回生制御処理を行う回生処理手段と、
   前記入力軸から前記第１の回転体へのトルク伝達を遮断する遮断部材（４６）と、
   を備え、
   前記回転機は、前記入力軸の回転速度が規定速度以下である場合に自身から外部へと出力可能な電流が生成されない特性を有するように構成され、
   前記遮断部材は、前記入力軸と前記第１の回転体とを連結してかつ、該遮断部材の前記入力軸側の回転速度に対する前記第１の回転体側の相対回転速度が負でない場合にのみ該第１の回転体から前記入力軸へとトルクを伝達させる一方向伝達機構（４６）であることを特徴とする車載動力伝達装置。
2. 前記エネルギ蓄積手段は、フライホイール（４２）であることを特徴とする請求項１に記載の車載動力伝達装置。

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