JP6085821B1

JP6085821B1 - 発電装置

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Publication number: JP6085821B1
Application number: JP2016562618A
Authority: JP
Inventors: 記市竹花; 壽一竹花; 弘二竹花
Original assignee: JHL CO., LTD.
Current assignee: JHL CO., LTD.
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2036-01-20
Also published as: WO2017126133A1; US20190006911A1; JPWO2017126133A1

Abstract

小型化やコンパクト化が図れ、また、発電量をより一層増すことが可能な発電装置を提供する。外部動力で駆動される入力側歯車機構３０Ａと、入力側歯車機構３０Ａから動力が伝達される出力側歯車機構３０Ｂとを備え、出力側歯車機構３０Ｂに発電機５３が接続され、入力側歯車機構３０Ａ及び出力側歯車機構３０Ｂが、一対の側板３１，３２の間に、太陽歯車３８と同心に環状の内歯車３７が配置されるとともに内歯車３７と太陽歯車３８との間の環状空間に複数の中間歯車が介装されて構成された発電装置２０において、入力側歯車機構３０Ａの太陽歯車３８に第１出力軸５２Ａが設けられ、第１出力軸５２Ａが、出力側歯車機構３０Ｂの内歯車３７に接続され、出力側歯車機構３０Ｂの太陽歯車３８に第２出力軸５２Ｂが設けられ、第２出力軸５２Ｂが、発電機５３に接続されて、入力側歯車機構３０Ａの内歯車３７に外部動力が入力される。

Description

本発明は、発電装置に関する。

従来、車両の被駆動輪の車軸に車軸用プーリが設けられ、車両に備える発電機の回転軸に発電機用プーリが設けられ、車軸用プーリと発電機用プーリとにベルトが掛けられ、被駆動輪の回転を発電機に伝えて発電するものが有る（例えば、特許文献１参照）。
また、車両の被駆動輪に入力側歯車機構が接続され、入力側歯車機構に出力側歯車機構が連結され、出力側歯車機構に発電機が設けられた発電装置が有る（例えば、特許文献２参照）。

実用新案登録第３１７０６６３号公報国際公開第２０１５／１９４０５８号公報

特許文献１において、発電機の発電能力を増すために車軸用プーリと発電機用プーリとの外径比を大きくする場合、車軸用プーリの外径を発電機用プーリより大きくする必要がある。しかし、車軸と車体の床パネルとの間のスペースが限られているため、車軸用プーリの外径を大きくするのに制約を受け、変速比を大きくすることが難しい。従って、発電機の発電量を大きくできない。また、車軸用プーリ、発電機用プーリ間の大きなスペースがベルトで占有される。
また、特許文献２においても、車両の増大する電力需要に対応すべく、発電装置を小型・コンパクトにしつつ、発電量を増加させることが望まれる。
本発明の目的は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、小型化やコンパクト化が図れ、また、発電量をより一層増すことが可能な発電装置を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、ハウジングからなる支持部材の一端部側に、一方が前記支持部材に固定された一対の側板を有するとともに前記一対の側板のそれぞれの外面に第１軸受を支持する入力側歯車機構が支持され、前記ハウジングからなる支持部材の他端部側に、一方が前記支持部材に固定された一対の側板を有する出力側歯車機構が支持され、前記入力側歯車機構及び前記出力側歯車機構が、それぞれ前記一対の側板の間に、太陽歯車と同心に環状の内歯車が配置されるとともに前記内歯車と前記太陽歯車との間の環状空間に複数の中間歯車が介装されて構成され、前記入力側歯車機構の内歯車が外部動力で駆動され、前記入力側歯車機構の太陽歯車の両端から延びるとともに一対の前記側板を貫通して前記入力側歯車機構の一対の前記第１軸受で回転自在に支持された第１出力軸を備え、前記出力側歯車機構の内歯車が、前記第１出力軸の一端部に設けられた連結部材を介して前記第１出力軸から伝えられる動力で駆動され、前記出力側歯車機構の太陽歯車の両端から延びるとともに一対の前記側板を貫通して一端部が前記出力側歯車機構に設けられた第２軸受で回転自在に支持された第２出力軸を備え、前記第２出力軸に発電機のロータが固定され、前記支持部材側又は前記連結部材側に、前記ロータと相対回転することで発電する発電機構成部材が前記ロータを囲むように固定され、前記連結部材は、前記出力歯車機構の内歯車と共に前記支持部材内に配置されていることを特徴とする。

上記構成において、前記出力側歯車機構は、前記一対の側板のうち、前記ロータから遠い方の側板に前記第２軸受が設けられるようにしても良い。
また、上記構成において、前記発電機の発電機構成部材は、前記出力側歯車機構の他方の側板と前記支持部材とを接続する中間支持部材の内周面に設けられるようにしても良い。

また、上記構成において、前記連結部材は、前記出力側歯車機構の内歯車の外周部に取付けられた周壁を備え、前記発電機の発電機構成部材は、前記周壁の内周面に設けられるようにしても良い。
また、上記構成において、前記第２出力軸は、その他端部が、前記第１出力軸の端部又は前記支持部材で支持されるようにしても良い。
また、上記構成において、前記入力側歯車機構の前記一方の側板は、その外周部が、前記支持部材の一端部に固定され、前記支持部材の一端部で前記第１軸受が囲まれていても良い。

本発明は、入力側歯車機構の太陽歯車に第１出力軸が設けられ、第１出力軸が、出力側歯車機構の内歯車に接続され、出力側歯車機構の太陽歯車に第２出力軸が設けられ、第２出力軸が、発電機に接続されて、入力側歯車機構の内歯車に外部動力が入力されるので、外部動力から入力された回転を入力側歯車機構及び出力側歯車機構によりそれぞれで増速させることが可能になり、この増速した回転で発電機を駆動させることができ、発電機の発電量をより一層増すことができる。また、入力側歯車機構及び出力側歯車機構は共に、複数の中間歯車を介して内歯車から太陽歯車に伝えられる動力を複数の中間歯車で分担することができ、中間歯車を小型にすることができる。これにより、伝達されるトルクを確保しながら入力側歯車機構及び出力側歯車機構の小型・コンパクト化を図ることができ、ひいては、発電装置の小型・コンパクト化を図ることができる。

また、第１出力軸は、連結部材を介して出力側歯車機構の内歯車に連結され、連結部材は、第１出力軸にスプライン結合されるので、第１出力軸と連結部材とをスプライン結合することで、入力側歯車機構と出力側歯車機構とを容易に連結することができ、組付け性を向上させることができる。
また、発電機は、第２出力軸に固定されたインナロータと、このインナロータを囲むように連結部材に固定されたアウタロータとから構成され、発電機は、入力側歯車機構と出力側歯車機構との間に配置されるので、第１出力軸と出力側歯車機構の内歯車とを連結する連結部材にアウタロータを設けることで、特別にアウタロータを支持する部材を設けずに済み、部品数を減らすことができ、コストを抑えることができる。また、発電機を入力側歯車機構と出力側歯車機構との間に配置することで、発電装置の小型・コンパクト化を図ることができる。

また、第１出力軸の一端部に、連結部材とスプライン結合される雄スプラインと、この雄スプラインの半径方向内側に設けられた中空部とが形成され、中空部に出力軸用軸受を介して第２出力軸の一端部が嵌合されるので、第１出力軸と第２出力軸との連結部をコンパクトに形成することができ、発電装置の小型・コンパクト化を図ることができる。また、第１出力軸と前記第２出力軸とを出力軸用軸受を介して嵌合することで、第１出力軸及び前記第２出力軸の支持剛性を向上させることができ、動力を効率良く伝達することができる。
また、出力側歯車機構は、一対の側板のうち、発電機から遠い方の側板のみに軸受支持部が設けられ、軸受支持部に、第２出力軸を支持する側板側軸受が取付けられるので、発電機に近い方の側板形状を簡素にすることができ、コストを抑えることができる。

図１は、本発明に係る第１実施形態の発電装置が搭載された車両を示す模式図である。図２は、後輪に接続された第１実施形態の発電装置の断面図である。図３は、図２に示した入力側歯車機構の要部拡大図である。図４は、図２に示した出力側歯車機構の要部拡大図である。図５は、図２のＶ−Ｖ線断面図である。図６は、後輪に接続された第２実施形態の発電装置の断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る第１実施形態の発電装置２０が搭載された車両１０を示す模式図である。
車両１０は、車体１１、左右一対の前輪１２，１２、左右一対の後輪１３，１３、パワーユニット１４及び左右一対の発電装置２０，２０を備える。
前輪１２，１２は、車体１１に回転自在に支持された駆動輪であり、前輪１２，１２が、車体１１に支持された操舵装置（不図示）に接続され、乗車した運転者のハンドル操作によって左右に操舵される。後輪１３，１３は、車体１１に回転自在に支持された被駆動輪である。パワーユニット１４は、前輪１２，１２を駆動する駆動源であり、エンジン又は電動モータ、あるいはエンジン及び電動モータからなる。

エンジンの場合は、エンジンの燃料を貯める燃料タンクを備え、電動モータの場合は、電動モータを駆動する駆動用バッテリと、駆動用バッテリを充電する充電器とを備える。エンジン及び電動モータのいずれの場合も、車両に備える補機部品に電力を供給する補機用バッテリを搭載していても良い。駆動用バッテリ及び補機用バッテリには、発電装置２０，２０で発電された電力が蓄えられる。
パワーユニット１４は、直接に、又はクラッチ、変速機を介して前輪１２，１２に接続される。後輪１３，１３は、後で詳述する発電装置２０，２０の一部を介して車体１１に回転自在に支持されている。
パワーユニット１４で前輪１２，１２を回転駆動させると、後輪１３，１３も回転し、車両１０が走行する。本実施形態の発電装置２０では、後輪１３，１３の回転力を動力にして発電する。
上記したように、左右の後輪１３，１３にそれぞれ発電装置２０を接続することで、車両１０の左右の重量バランスや、後輪１３が回転するときの抵抗を左右均等にすることが可能になる。

図２は、後輪１３に接続された第１実施形態の発電装置２０の断面図である。
発電装置２０は、固定部材２１、ハウジング２２、入力側歯車機構３０Ａ、入力側カップ状継手５１Ａ、第１出力軸５２Ａ、出力側カップ状継手５１Ｂ、出力側歯車機構３０Ｂ、第２出力軸５２Ｂ及び発電機５３を備える。
固定部材２１は、車体１１（図１参照）に固定される、あるいは車体１１の一部を構成する。ハウジング２２は、固定部材２１に取付けられた部材である。ハウジング２２は、固定部材２１に取付けられたハウジング本体２２ａと、ハウジング本体２２ａの両端部にそれぞれ複数のボルト２３及びナット２６で着脱可能に取付けられた内カバー２２ｂ及び外カバー２２ｃとからなる。ハウジング本体２２ａは、固定部材２１に取付けられた円筒状又は矩形箱状の部材である。内カバー２２ｂは、ハウジング本体２２ａの車幅方向内側端部に設けられ、内カバー２２ｂの中央部に形成された筒部２２ｄにボールベアリング３５及びオイルシール５４が設けられている。ボールベアリング３５は、筒部２２ｄの内周面に形成された環状溝に嵌められた止め輪４４によって筒部２２ｄから抜け止めされている。外カバー２２ｃは、ハウジング本体２２ａの車幅方向外側端部に設けられ、外カバー２２ｃの車幅方向外側端部に入力側歯車機構３０Ａ（詳しくは、後で詳述する側板３１）が固定される。ハウジング本体２２ａ又は内カバー２２ｂには、発電機５３から発電電力を外部に取り出す導線（不図示）を通すための導線挿通穴（不図示）が開けられている。

入力側歯車機構３０Ａは、ハウジング２２の一端部に取付けられ、複数の歯車を備え、入力に対して出力を増速する変速機構であり、その構成により、入力側歯車機構３０Ａの小型化・軽量化及びコンパクト化が図られている。入力側カップ状継手５１Ａは、その外周部が入力側歯車機構３０Ａの外周部（詳しくは、後で詳述する内歯車３７）に取付けられている。入力側カップ状継手５１Ａは、その中央が凹んだカップ状に形成され、カップの底部に複数のボルト５５及びナット５６で後輪１３を構成するホイール１３Ａが取付けられている。なお、符号５７は入力側カップ状継手５１Ａの外周部に複数のボルト５８で取付けられたブレーキディスクである。ブレーキディスク５７は、図示せぬブレーキキャリパと共にディスクブレーキを構成し、ブレーキキャリパでブレーキディスク５７が制動される。

入力側カップ状継手５１Ａの材質としては、車両重量及び慣性モーメントをより小さくするために、アルミニウム、マグネシウム、チタン又はこれら金属の合金などの軽量金属が好適である。図示したように、入力側歯車機構３０Ａ及び入力側カップ状継手５１Ａは、後輪１３のホイール１３Ａの内側で且つ後輪１３の幅内に収まるように小型に形成されている。第１出力軸５２Ａは、後輪１３の車軸に相当する部材であり、入力側歯車機構３０Ａの中央部を車幅方向に延びるように貫通し、入力側歯車機構３０Ａに一対のボールベアリング３５，３５を介して回転可能に支持されている。第１出力軸５２Ａの一端部には、雄スプライン５２ｄが形成されている。

出力側カップ状継手５１Ｂは、中央が凹んだカップ状に形成され、カップの外周部が出力側歯車機構３０Ｂの外周部に取付けられ、カップの底部に設けられたボス部３０ｃに雌スプライン５１ｃが形成されている。雌スプライン５１ｃには、第１出力軸５２Ａの雄スプライン５２ｄがスプライン結合されている。出力側歯車機構３０Ｂは、ハウジング２２内に設けられた歯車機構支持部材２４を介してハウジング本体２２ａに取付けられ、複数の歯車を備え、入力に対して出力を増速する変速機構である。この構成によって、出力側歯車機構３０Ｂの小型化・軽量化及びコンパクト化が図られている。

第２出力軸５２Ｂは、出力側歯車機構３０Ｂの中央部を車幅方向に延びるように貫通し、出力側歯車機構３０Ｂ及び内カバー２２ｂにそれぞれボールベアリング３５を介して回転可能に支持されている。発電機５３は、出力側歯車機構３０Ｂに近接して設けられ、歯車機構支持部材２４の内周部に取付けられた筒状のステータ６１と、第２出力軸５２Ｂに取付けられてステータ６１の内側に配置されたロータ６３とを備える。発電機５３では、ステータ６１内でロータ６３が回転することにより発電する。
上記のように、ステータ６１を、ハウジング本体２２ａに出力側歯車機構３０Ｂを固定するための歯車機構支持部材２４で支持することで、ステータ６１を支持する特別な部材が不要になるため、部品数を減らすことができ、コストを抑えることができる。また、ステータ６１は、歯車機構支持部材２４の内周面に取付けられるため、発電機５３の車幅方向内側への突出量を抑えることができ、発電装置２０の小型・コンパクト化を図ることができる。

図３は、図２に示した入力側歯車機構３０Ａの要部拡大図である。
入力側歯車機構３０Ａは、側板３１，３２、カラー３４、中間歯車３６、内歯車３７及び太陽歯車３８を備える。
側板３１は、ハウジング本体２２ａの端部に溶接にて取付けられている。側板３２は、側板３１に対向するように隔てて配置されている。側板３１，３２は、同一形状の円板であり、第１出力軸５２Ａが貫通している。側板３１，３２は、詳しくは、第１出力軸５２Ａの軸方向に突出する筒部３１ａ，３２ａをそれぞれ一体に備える。筒部３１ａ，３２ａは、それぞれの内側に、ボールベアリング３５と、ボールベアリング３５の抜け止めをする止め輪４４と、筒部３１ａ，３２ａの開口端側に設けられたオイルシール５４とが配置されている。カラー３４は、筒状であり、カラー３４が側板３１，３２間に挟まれた状態で、側板３１，３２及びカラー３４にボルト３３が貫通し、ボルト３３の先端部にナット４１がねじ結合されている。

中間歯車３６は、複数のカラー３４のそれぞれに回転可能に支持されている。中間歯車３６は、複数設けられるため、内歯車３７から太陽歯車３８にトルクを複数の中間歯車３６で分担して伝えることが可能になる。内歯車３７は、複数の中間歯車３６に噛み合うように複数の中間歯車３６の外側に配置された環状の部材である。内歯車３７の外周部には入力側カップ状継手５１Ａの外周部が嵌合するとともに溶接により取付けられている。内歯車３７の外周部は、側板３１，３２の外周縁よりも半径方向外側に位置し、内歯車３７の外径は、側板３１，３２の外径よりも大きい。これにより、内歯車３７の外周部にカップ状継手５１を取付けやすくすることができる。太陽歯車３８は、複数の中間歯車３６に噛み合うとともに第１出力軸５２Ａにスプライン結合されている。

内歯車３７と太陽歯車３８とは、歯数の比が例えば２：１であり、内歯車３７が回動すれば、内歯車３７の回転は複数の中間歯車３６を介して太陽歯車３８に伝わり、内歯車３７の回動角度に対して太陽歯車３８の回動角度は２倍になる。
入力側歯車機構３０Ａにおいて、一対の側板３１，３２間に複数のカラー３４が配置された状態で、側板３１，３２及び複数のカラー３４を貫通するボルト３３と、ボルト３３にねじ結合されたナット４１とにより、側板３１，３２が締結される。この結果、側板３１，３２間の距離が一定に保たれ、中間歯車３６と側板３１，３２とのクリアランスが一定になり、中間歯車３６の回転を安定させることができる。カラー３４は、上記した側板３１，３２の距離を一定に保つ機能と、中間歯車３６を回転可能に支持する機能とを兼ねるため、部品数を削減することができ、コストを抑えることができる。
一対の側板３１，３２は、複数の中間歯車３６、内歯車３７及び太陽歯車３８を収納する歯車箱４２を構成している。歯車箱４２内には潤滑油が封入されている。

内歯車３７は、その側面３７ａ，３７ａが一対の側板３１，３２に摺動可能に支持される、あるいは、わずかの隙間を介して配置されている。側板３１，３２の内側面３１ｂ，３２ｂの外周側には環状のＯリング溝３１ｃ，３２ｃが形成され、Ｏリング溝３１ｃ，３２ｃにそれぞれＯリング４３が配置されて、側板３１，３２と内歯車３７との間がシールされている。このように、Ｏリング４３を設けることで、歯車箱４２内に、土埃、泥、雨水等が入り込まないようにすることができる。従って、歯車箱４２内における歯車の回動を支持する部分や、歯車の噛み合い部分の摩耗を抑制することができ、また、潤滑油の漏れを防止することができる。
第１出力軸５２Ａは、中間部に雄スプライン５２ｃが一体に形成され、雄スプライン５２ｃは、太陽歯車３８に形成された雌スプライン３８ａとスプライン結合され、太陽歯車３８から第１出力軸５２Ａへ動力が伝達される。
上記したように、一対の側板３１，３２を同一形状とすることで、側板３１，３２の種類を増やさずに済み、部品管理を容易に行うことができ、コストを抑えることができる。

図４は、図２に示した出力側歯車機構３０Ｂの要部拡大図である。
出力側歯車機構３０Ｂは、入力側歯車機構３０Ａ（図３参照）の側板３１に対して側板３９のみ異なっている。
側板３９は、歯車機構支持部材２４に取付けられた円形の平板であり、円形の中央部に、第２出力軸５２Ｂが貫通する貫通穴３９ｅが開けられている。一対の側板３９，３２間に複数のカラー３４が配置された状態で、側板３９，３２及び複数のカラー３４を貫通するボルト３３と、ボルト３３にねじ結合されたナット４１とにより、側板３９，３２が締結される。一対の側板３９，３２は、外径が同一に形成されている。
一対の側板３９，３２は、複数の中間歯車３６、内歯車３７及び太陽歯車３８を収納する歯車箱４９を構成している。歯車箱４９内には潤滑油が封入されている。
側板３９の内側面３９ｂの外周側には環状のＯリング溝３９ｃが形成され、Ｏリング溝３９ｃにＯリング４３が配置されて、側板３９と内歯車３７との間がシールされている。

内歯車３７は、その外周部が出力側カップ状継手５１Ｂの外周部に取付けられている。
第２出力軸５２Ｂは、その中間部に雄スプライン５２ｃが形成され、雄スプライン５２ｃは、一対の側板３９，３２間に配置されている。雄スプライン５２ｃと太陽歯車３８に形成された雌スプライン３８ａとは、スプライン結合されている。
上記した一対の側板３９，３２において、ボールベアリング３５は、発電機５３から遠い方の側板３２にのみ設けられている。このように、一対の側板３９，３２のうちの発電機５３から遠い方の側板３２と、内カバー２２ｂとのそれぞれに設けられたボールベアリング３５とで第２出力軸５２Ｂを支持することで、第２出力軸５２Ｂの両端部を支持することができる。これにより、第２出力軸５２Ｂを支持する距離が最大になり、第２出力軸５２Ｂの支持剛性を高めることができる。

図５は、図２のＶ−Ｖ線断面図である。
なお、図５は出力側歯車機構３０Ｂの断面図でもあり（この場合、図５に示した符号３０Ａを３０Ｂ、符号５１Ａを５１Ｂ、符号５２Ａを５２Ｂと読み替える。）、代表して入力側歯車機構３０Ａについて、構造及び作用を説明する。
内歯車３７と太陽歯車３８との間に環状空間には、複数の中間歯車３６の他に、複数本のボルト６７と、それぞれのボルト６７に嵌合する筒状のカラー６８とが配置されている。
ボルト６７は、カラー６８及び側板３１，３２を貫通した先端部にナット（不図示）がねじ結合されている。カラー６８は、カラー３４と同じように、一対の側板３１，３２（側板３２については図３参照）間に配置されている。
ボルト６７の軸部の外径は、ボルト３３の軸部の外径と同一か、又は異なっていても良い。カラー６８は、全長がカラー３４と同一である。カラー６８の内径及び外径は、カラー３４と同一か、又は異なっていてもよい。
このように、複数のボルト６７・ナット及び複数のカラー６８を設けることで、一対の側板３１，３２を、複数のボルト３３・ナット４１（図３参照）及びカラー３４だけで締結するのに比べてより一層強固に締結することができる。また、各ボルト６７・ナット及び各カラー６８を、環状空間の隣り合う中間歯車３６，３６の間に配置することで、デッドスペースを有効利用でき、入力側歯車機構３０Ａのコンパクト化を図ることができる。

矢印Ａで示すように、内歯車３７が回動すると、各中間歯車３６が矢印Ｂで示すように回転し、太陽歯車３８及び第１出力軸５２Ａ（又は第２出力軸５２Ｂ（図４参照））が、矢印Ｃで示すように一体的に回転する。このとき、内歯車３７に対して太陽歯車３８が反対方向に回転し、且つ内歯車３７の回動角度に対して太陽歯車３８の回動角度は２倍になる。

例えば、内歯車３７が３６０°（１回転）回動すれば、太陽歯車３８は、７２０°（２回転）回動する。相対回転としては、内歯車３７の３６０°の回動角度に対して太陽歯車３８は、３６０＋７２０＝１０８０°回動する。換言すれば、内歯車３７が１回転する間に、太陽歯車３８が内歯車３７に対して３回転する。
図２に戻って、後輪１３が１回転すれば、第１出力軸５２Ａは２回転する。第１出力軸５２Ａが２回転すれば、第２出力軸５２Ｂは４回転し、ロータ６３が４回転する。
入力側歯車機構３０Ａ及び出力側歯車機構３０Ｂでは、内歯車３７と太陽歯車３８との歯数の比を２：１にした例を示したが、これに限らず、発電機５３の仕様、駆動用バッテリの使用状況、車両１０（図１参照）の使用環境等に応じて適宜変更しても良い。

図５において、内歯車３７から太陽歯車３８へ伝達されるトルクは、複数（４個）の中間歯車３６で分散されるため、１個の中間歯車３６で伝えるトルクをより小さくすることができ、中間歯車３６を、外径、幅を小さくして小型にすることができる。中間歯車３６が小型になれば、内歯車３７、太陽歯車３８間の距離を縮めることができ、内歯車３７を小径にすることができる。この結果、入力側歯車機構３０Ａ（及び出力側歯車機構３０Ｂ（図２参照））の小型・コンパクト化及び軽量化を図ることができる。なお、中間歯車３６の個数は、上記の個数に限らず、複数であれば良い。

以上の図２〜図４に示したように、外部動力（図１に示した車両１０の後輪１３，１３）で駆動される入力側歯車機構３０Ａと、入力側歯車機構３０Ａから動力が伝達される出力側歯車機構３０Ｂとを備え、出力側歯車機構３０Ｂに発電機５３が接続され、入力側歯車機構３０Ａ及び出力側歯車機構３０Ｂが、それぞれ一対の側板３１，３２及び一対の側板３９，３２の間に、太陽歯車３８と同心に環状の内歯車３７が配置されるとともに内歯車３７と太陽歯車３８との間の環状空間に複数の中間歯車３６が介装されて構成され、一方の側板３１，３９が支持部材としてのハウジング２２に固定された発電装置２０において、入力側歯車機構３０Ａの太陽歯車３８に第１出力軸５２Ａが設けられ、第１出力軸５２Ａが、出力側歯車機構３０Ｂの内歯車３７に接続され、出力側歯車機構３０Ｂの太陽歯車３８に第２出力軸５２Ｂが設けられ、第２出力軸５２Ｂが、発電機５３に接続されて、入力側歯車機構３０Ａの内歯車３７に外部動力が入力される。

この構成によれば、外部動力から入力された回転を入力側歯車機構３０Ａ及び出力側歯車機構３０Ｂにより増速させることが可能になり、この増速した回転で発電機５３を駆動させることができ、発電機５３の発電量をより一層増すことができる。また、入力側歯車機構３０Ａ及び出力側歯車機構３０Ｂは共に、複数の中間歯車３６を介して内歯車３７から太陽歯車３８に伝えられる動力を複数の中間歯車３６で分担することができ、中間歯車３６を小型にすることができる。従って、伝達されるトルクを確保しながら入力側歯車機構３０Ａ及び出力側歯車機構３０Ｂの小型・コンパクト化を図ることができ、ひいては、発電装置２０の小型・コンパクト化を図ることができる。

また、図２に示したように、第１出力軸５２Ａは、連結部材としての出力側カップ状継手５１Ｂを介して出力側歯車機構３０Ｂの内歯車３７に連結され、出力側カップ状継手５１Ｂは、第１出力軸５２Ａにスプライン結合される。第１出力軸５２Ａと出力側カップ状継手５１Ｂとをスプライン結合することで、入力側歯車機構３０Ａと出力側歯車機構３０Ｂとを容易に連結することができ、組付け性を向上させることができる。

また、図２及び図４に示したように、出力側歯車機構３０Ｂは、一対の側板３９，３２のうち、発電機５３から遠い方の側板３２のみに軸受支持部としての筒部３２ａが設けられ、筒部３２ａに、第２出力軸５２Ｂを支持する側板側軸受としてのボールベアリング３５が取付けられる。これにより、発電機５３に近い方の側板３９の形状を簡素にすることができ、発電装置２０のコストを抑えることができる。

＜第２実施形態＞
図６は、後輪１３に接続された第２実施形態の発電装置７０の断面図である。
図２に示した第１実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
発電装置７０は、固定部材２１、ハウジング本体（支持部材）７２、入力側歯車機構８０Ａ、入力側カップ状継手５１Ａ、第１出力軸８２Ａ、出力側カップ状継手（連結部材）８１Ｂ、出力側歯車機構８０Ｂ、第２出力軸８２Ｂ及び発電機８３を備える。
ハウジング本体７２は、固定部材２１に取付けられた円筒状又は矩形箱状の部材であり、ハウジング本体７２の両端部が、入力側歯車機構８０Ａと出力側歯車機構８０Ｂとに取付けられている。
入力側歯車機構８０Ａは、図２に示した入力側歯車機構３０Ａの側板３１、内歯車３７に対して、図６に示す側板８５、内歯車８７が異なる。
側板８５は、側板３１に対して外径が大きくされた円板状を成し、側板８５の外周部がハウジング本体７２に固定されている。
一対の側板８５，３２は、複数の中間歯車３６、内歯車８７及び太陽歯車３８を収納する歯車箱９２を構成している。歯車箱９２内には潤滑油が封入されている。

内歯車８７は、側板８５の外径が大きくされたのに伴い、一方の側面８７ａが平坦にされ、内歯車８７の外周部に入力側カップ状継手５１Ａが取付けられている。内歯車８７の他方の側面３７ａは、内歯車３７に対して変更されていない。
内歯車８７は、その側面８７ａ，３７ａが一対の側板８５，３２に摺動可能に支持される、あるいは、わずかの隙間を介して配置されている。側板８５，３２の内側面８５ｂ，３２ｂの外周側には環状のＯリング溝８５ｃ，３２ｃが形成され、Ｏリング溝８５ｃ，３２ｃにそれぞれＯリング４３が配置されて、側板８５，３２と内歯車８７との間がシールされている。
第１出力軸８２Ａは、側板８５，３２の筒部（軸受支持部）８５ａ，３２ａに設けられた一対のボールベアリング３５，３５に回転可能に支持され、第１出力軸８２Ａの側板８５，３２よりも内側には雄スプライン５２ｃが形成されている。第１出力軸８２Ａの発電機８３側の端部には、雄スプライン８２ｃと、雄スプライン８２ｃの半径方向内側に設けられた中空部８２ｄとが形成されている。

出力側カップ状継手８１Ｂは、入力側カップ状継手５１Ａと同じように軽量金属製であり、円板部８１ｇと、円板部８１ｇの外周部に設けられた周壁８１ｈとから一体に形成されている。円板部８１ｇは、中央部にボス部８１ｊが形成され、ボス部８１ｊに雌スプライン８１ｋが形成されている。雌スプライン８１ｋには、第１出力軸８２Ａの雄スプライン８２ｃがスプライン結合されている。周壁８１ｈは、その端部が出力側歯車機構８０Ｂの内歯車９１の外周部に取付けられ、周壁８１ｈの円板部８１ｇ側に、発電機８３を構成するアウタロータ９３が設けられている。

出力側歯車機構８０Ｂは、入力側歯車機構８０Ａの側板３２に対して側板３９が異なる。
側板８５は、その外周部が、ハウジング本体７２に固定されている。
一対の側板８５，３９は、複数の中間歯車３６、内歯車８７及び太陽歯車３８を収納する歯車箱９９を構成している。歯車箱９９内には潤滑油が封入されている。
内歯車８７は、その側面８７ａ，３７ａが一対の側板８５，３９に摺動可能に支持される、あるいは、わずかの隙間を介して配置されている。側板８５，３９の内側面８５ｂ，３９ｂの外周側には環状のＯリング溝８５ｃ，３９ｃが形成され、Ｏリング溝８５ｃ，３９ｃにそれぞれＯリング４３が配置されて、側板８５，３９と内歯車９１との間がシールされている。

第２出力軸８２Ｂは、一端部が側板８５の筒部８５ａの内側に設けられたボールベアリング３５で回転可能に支持され、他端部が第１出力軸８２Ａの中空部８２ｄに設けられたニードルベアリング（出力軸用軸受）９５で回転可能に支持されている。第２出力軸８２Ｂの側板８５，３９よりも内側には雄スプライン８２ｃが設けられ、第２出力軸８２Ｂの他端部には、ニードルベアリング９５に支持される小径部８２ｅが形成されている。ニードルベアリング（ころ軸受）９５を用いることで、第１出力軸８２Ａと出力側カップ状継手８１Ｂとの連結部及び第１出力軸８２Ａと第２出力軸８２Ｂとの連結部の占有スペースをより小さくできる。なお、ニードルベアリング９５に代えて小型のボールベアリングを用いても良い。発電機８３は、第２出力軸８２Ｂの出力側歯車機構８０Ｂよりも車幅方向外側に固定されたインナロータ９７と、インナロータ９７を囲むように出力側カップ状継手８１Ｂの周壁８１ｈの内周面に固定されたアウタロータ９３とから構成される。

入力側歯車機構８０Ａは、両側板８５，３２に設けられたボールベアリング３５，３５で第１出力軸８２Ａが支持され、出力側歯車機構８０Ｂは、一方の側板８８に設けられたベアリング３５と第１出力軸８２Ａに設けられたニードルベアリング９５とで支持されている。これにより、第１出力軸８２Ａ及び第２出力軸８２Ｂの支持剛性を高めるとともに、第２出力軸８２Ｂに取付けられたインナロータ９７の回転を安定させることができ、振動の発生を抑制することができる。また、ニードルベアリング９５を用いることで、第１出力軸８２Ａと出力側カップ状継手８１Ｂとの連結部（動力伝達部）をよりコンパクトに形成することができ、発電装置７０の小型・コンパクト化を図ることができる。また、入力側歯車機構８０Ａと出力側歯車機構８０Ｂとで側板８５を同一にすることで、部品の種類を減らすことができ、部品管理が容易になって管理工数を減らすことができる。

発電機８３は、出力側カップ状継手８１Ｂの内側に配置されている。即ち、発電機８３は、入力側歯車機構８０Ａと出力側歯車機構８０Ｂとの間に配置されている。
発電装置７０の動力の流れとしては、後輪１３→入力側カップ状継手５１Ａ→入力側歯車機構８０Ａ→第１出力軸８２Ａ→出力側カップ状継手８１Ｂ→出力側歯車機構８０Ｂ→第２出力軸８２Ｂ→発電機８３となる。この動力の流れの中で、後輪１３から出力側歯車機構８０Ｂまでは、車幅方向外側から車幅方向内側へ向かう流れであり、第２出力軸８２Ｂから発電機８３までは、車幅方向内側から車幅方向外側へ向かう流れである。

このような構成とすることで、第１出力軸８２Ａ及び第２出力軸８２Ｂの軸方向で、発電装置７０の全長を短くすることができる、即ち、発電装置７０の小型・コンパクト化を図ることができる。また、動力を伝達する部材である出力側カップ状継手８１Ｂに、発電機８３のアウタロータ９３を配置することで、特別にアウタロータ９３を支持する部材が不要となり、部品数を削減することができ、コストを低減することができる。また、入力側歯車機構８０Ａ及び出力側歯車機構８０Ｂの側板８５，８５とハウジング本体７２とで、密閉されたハウジング１０１を形成している。ハウジング１０１は、その構成部品として入力側歯車機構８０Ａ及び出力側歯車機構８０Ｂの部品を使用しているので、ハウジング１０１を形成する新たな部品としてはハウジング本体７２のみであり、コストを低減することができる。

上記した出力側歯車機構８０Ｂの一対の側板８５，３９において、ボールベアリング３５は、発電機８３から遠い方の側板８５にのみ設けられている。このように、一対の側板８５，３９のうちの発電機８３から遠い方の側板８５に設けられたボールベアリング３５と、第１出力軸８２Ａ、第２出力軸８２Ｂ間に設けられたニードルベアリング９５とで第２出力軸８２Ｂの両端部を支持することができる。これにより、第２出力軸８２Ｂを支持する距離が最大になり、第２出力軸８２Ｂの支持剛性を高めることができる。

以上の図６に示したように、発電機８３は、第２出力軸８２Ｂに固定されたインナロータ９７と、このインナロータ９７を囲むように連結部材としての出力側カップ状継手８１Ｂに固定されたアウタロータ９３とから構成され、発電機８３は、入力側歯車機構８０Ａと出力側歯車機構８０Ｂとの間に配置される。第１出力軸８２Ａと出力側歯車機構８０Ｂの内歯車８７とを連結する出力側カップ状継手８１Ｂにアウタロータ９３を設けることで、特別にアウタロータ９３を支持する部材を設けずに済み、部品数を減らすことができ、コストを抑えることができる。また、発電機８３を入力側歯車機構８０Ａと出力側歯車機構８０Ｂとの間に配置することで、発電装置７０の小型・コンパクト化を図ることができる。

また、第１出力軸８２Ａの一端部に、出力側カップ状継手８１Ｂとスプライン結合される雄スプライン８２ｃと、雄スプライン８２ｃの半径方向内側に設けられた中空部８２ｄとが形成され、中空部８２ｄに出力軸用軸受としてのニードルベアリング９５を介して第２出力軸８２Ｂの一端部が嵌合される。これにより、第１出力軸８２Ａと第２出力軸８２Ｂとの連結部をコンパクトに形成でき、発電装置７０の小型・コンパクト化を図ることができる。また、第１出力軸８２Ａと第２出力軸８２Ｂとをニードルベアリング９５を介して嵌合することで、第１出力軸８２Ａ及び第２出力軸８２Ｂの支持剛性を向上でき、動力を効率良く伝達することができる。

また、出力側歯車機構８０Ｂは、一対の側板８５，３９のうち、発電機８３から遠い方の側板８５のみに筒部８５ａが設けられ、筒部８５ａに、第２出力軸８２Ｂを支持するボールベアリング３５が取付けられる。これにより、発電機８３に近い方の側板３９の形状を簡素にすることができ、発電装置７０のコストを抑えることができる。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、上記実施形態において、図２に示した発電装置２０、図６に示した発電装置７０は、外部動力として後輪１３の回転力を用いている。これに限らず、外部動力としてエンジン、水車、風車、蒸気タービンの動力や各種回転軸の回転力等を用いても良い。
また、図２に示したように、発電装置２０では、入力側カップ状継手５１Ａ、入力側歯車機構３０Ａ、第１出力軸５２Ａの組立体と、出力側カップ状継手５１Ｂ、出力側歯車機構３０Ｂ、第２出力軸５２Ｂの組立体とを直列に連結した。更に増速するために、第２出力軸５２Ｂの動力の下流側に、カップ状継手、歯車機構、出力軸の組立体を一つ又は複数直列に連結しても良い。動力の最も下流側の組立体には発電機が連結される。

また、図２及び図６に示した第１出力軸５２Ａ、第２出力軸５２Ｂ、第１出力軸８２Ａ及び第２出力軸８２Ｂを、ボールベアリング３５で支持したが、これに限らず、他の種類のベアリングで支持しても良い。
図２に示した発電装置２０では、入力側カップ状継手５１Ａに入力側歯車機構３０Ａの内歯車３７を接続し、図６に示した発電装置７０では、入力側カップ状継手５１Ａに入力側歯車機構８０Ａの内歯車８７を接続したが、これに限らず、入力側カップ状継手５１Ａと入力側歯車機構３０Ａの内歯車３７との間、入力側カップ状継手５１Ａと入力側歯車機構８０Ａの内歯車８７との間に、動力を伝達又は遮断可能なクラッチを設けても良い。このクラッチとしては、いずれの形式でも良い。例えば、遠心クラッチでは、所定の回転数に達したときに接続され、動力が伝達される。電磁式クラッチでは、手動又は自動で動力の伝達又は遮断が可能である。
また、図５示した複数のボルト６７・ナット及び複数のカラー６８を設けずに、一対の側板３１，３２を、複数のボルト３３・ナット４１（図３参照）及び複数のカラー３４だけで締結するようにしても良い。

２０，７０発電装置
２２ハウジング（支持部材）
３０Ａ，８０Ａ入力側歯車機構
３０Ｂ，８０Ｂ出力側歯車機構
３１，３２，３９，８５，８８側板
３２ａ，８５ａ筒部（軸受支持部）
３５ボールベアリング（歯車機構用軸受）
３６中間歯車
３７，８７，９１内歯車
３８太陽歯車
５１Ｂ，８１Ｂ出力側カップ状継手（連結部材）
５２Ａ，８２Ａ第１出力軸
５２Ｂ，８２Ｂ第２出力軸
５３，８３発電機
７２ハウジング本体（支持部材）
８２ｃ雄スプライン
８２ｄ中空部
９３アウタロータ
９５ニードルベアリング（出力軸用軸受）
９７インナロータ

Claims

ハウジングからなる支持部材の一端部側に、一方が前記支持部材に固定された一対の側板を有するとともに前記一対の側板のそれぞれの外面に第１軸受を支持する入力側歯車機構が支持され、
前記ハウジングからなる支持部材の他端部側に、一方が前記支持部材に固定された一対の側板を有する出力側歯車機構が支持され、
前記入力側歯車機構及び前記出力側歯車機構が、それぞれ前記一対の側板の間に、太陽歯車と同心に環状の内歯車が配置されるとともに前記内歯車と前記太陽歯車との間の環状空間に複数の中間歯車が介装されて構成され、
前記入力側歯車機構の内歯車が外部動力で駆動され、
前記入力側歯車機構の太陽歯車の両端から延びるとともに一対の前記側板を貫通して前記入力側歯車機構の一対の前記第１軸受で回転自在に支持された第１出力軸を備え、
前記出力側歯車機構の内歯車が、前記第１出力軸の一端部に設けられた連結部材を介して前記第１出力軸から伝えられる動力で駆動され、
前記出力側歯車機構の太陽歯車の両端から延びるとともに一対の前記側板を貫通して一端部が前記出力側歯車機構に設けられた第２軸受で回転自在に支持された第２出力軸を備え、
前記第２出力軸に発電機のロータが固定され、前記支持部材側又は前記連結部材側に、前記ロータと相対回転することで発電する発電機構成部材が前記ロータを囲むように固定され、
前記連結部材は、前記出力歯車機構の内歯車と共に前記支持部材内に配置されていることを特徴とする発電装置。
前記出力側歯車機構は、前記一対の側板のうち、前記ロータから遠い方の側板に前記第２軸受が設けられることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
前記発電機の発電機構成部材は、前記出力側歯車機構の他方の側板と前記支持部材とを接続する中間支持部材の内周面に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。
前記連結部材は、前記出力側歯車機構の内歯車の外周部に取付けられた周壁を備え、前記発電機の発電機構成部材は、前記周壁の内周面に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。
前記第２出力軸は、その他端部が、前記第１出力軸の端部又は前記支持部材で支持されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発電装置。
前記入力側歯車機構の前記一方の側板は、その外周部が、前記支持部材の一端部に固定され、前記支持部材の一端部で前記第１軸受が囲まれていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発電装置。