(57)【要約】【目的】車両などの運動体が有する運動エネルギを効率よく回収し、回収したエネルギを可及的損失なく有効利用できるようにする。【構成】入出力軸１に連結される主軸２、該主軸の回転エネルギを蓄積するためのフライホイール１４、該フライホイールと同方向に同調して回転するサンギア１２、該サンギアと噛合する遊星ピニオン１０、該遊星ピニオンが噛合するリングギア１１、遊星ピニオンを回転自在に支持するピニオンキャリア９、該ピニオンキャリアと主軸との間で動力伝達を断続する手段、及び回転機を構成するリングギア制御手段２０を備えた制動エネルギ回生装置である。制御手段２０は、主軸２の回転エネルギをホイール１４に蓄積する場合にギア１１にキャリア９の回転方向と逆向きのトルクを与え、ホイール１４に蓄積された回転エネルギを主軸２に出力する場合にはギア１１にホイール１４の回転方向と同方向のトルクを与える。【選択図】図１
2006161931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部入出力軸に連結される主軸と、該主軸の回転エネルギを蓄積するためのフライホイールと、該フライホイールと同方向に同調して回転するサンギアと、該サンギアと外接噛合する遊星ピニオンと、該遊星ピニオンが内接噛合するリングギアと、前記主軸と同心状に配されて前記遊星ピニオンを回転自在に支持するピニオンキャリアと、該ピニオンキャリアと前記主軸との間で動力伝達を断続する動力伝達断続手段とを備えた制動エネルギ回生装置であって、
前記主軸から前記ピニオンキャリアへの動力伝達によって前記主軸の回転エネルギを前記フライホイールに蓄積する場合に前記リングギアに対してピニオンキャリアの回転方向と逆向きのトルクを与えると共に、前記フライホイールに蓄積された回転エネルギをピニオンキャリアから前記主軸に出力する場合には前記リングギアに対してフライホイールの回転方向と同方向のトルクを与えるリングギア制御手段を備えていることを特徴とする制動エネルギ回生装置。
【請求項２】
動力伝達断続手段は、主軸からピニオンキャリアへ動力伝達するときに両者を連動可能に結合する第１クラッチと、前記ピニオンキャリアから前記主軸へ動力伝達するときに両者を連動可能に結合する第２クラッチとで構成されると共に、前記第１クラッチは前記ピニオンキャリアに対向して前記主軸の外周部に回転自在に設けられる原動ホイールと、この原動ホイールを前記主軸と同方向に回転させるホイール駆動部と、前記ピニオンキャリアと前記原動ホイールとの間で前記主軸の外周に設けられて一端が前記原動ホイールに係止されると共に他端がピニオンキャリアに係止される伝動コイルとを有し、前記ホイール駆動部による原動ホイールの回転により伝動コイルが主軸の外周に巻き付く構成とされる請求項１記載の制動エネルギ回生装置。
【請求項３】
ホイール駆動部が原動ホイールの回転速度を制御可能な可変速の制御モータとされる請求項２記載の制動エネルギ回生装置。
【請求項４】
外部入出力軸に連結される主軸と、該主軸の回転エネルギを蓄積するためのフライホイールと、該フライホイールと同方向に同調して回転するサンギアと、該サンギアと外接噛合する遊星ピニオンと、該遊星ピニオンが内接噛合するリングギアと、前記主軸と同心状に配されて前記遊星ピニオンを回転自在に支持するピニオンキャリアと、該ピニオンキャリアと前記主軸との間で動力伝達を断続する動力伝達断続手段とを備えた制動エネルギ回生装置の制御方法であって、
前記リングギアを界磁束を発生するロータとし、その界磁束と作用して前記リングギアを回転させる磁界を発生するための電流が流される電機子巻線を有するステータを備えた回転機を用い、前記主軸から前記ピニオンキャリアへの動力伝達によって前記主軸の回転エネルギを前記フライホイールに蓄積する場合、前記電機子巻線に対してリングギアをピニオンキャリアの回転方向と逆向きに回転させるような電流を流すと共に、前記フライホイールに蓄積された回転エネルギをピニオンキャリアから前記主軸に出力する場合には、前記電機子巻線に対してリングギアをフライホイールの回転方向と同方向に回転させるような電流を流し、前記フライホイールの回転中に前記主軸の停止状態が所定時間継続した場合には、前記回転機を発電機として動作させることによりフライホイールの回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに蓄電することを特徴とする制動エネルギ回生装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制動エネルギ回生装置に係わり、詳しくは車両をはじめとする運動体の制動時に失われるエネルギを回収し、これを運動体の加速エネルギとして利用できるようにした制動エネルギ回生装置とその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両などの運動体が持っている運動エネルギは、ブレーキ動作による摩擦熱などとして失われ、再利用されることは殆どないが、運動エネルギを油圧ポンプにより圧力エネルギに変換してアキュムレータに蓄圧し、これを油圧モータから再出力するという方法が公知となっている。
【０００３】
又、一部の車両では、電動機を発電機として用いることにより車両が有する運動エネルギを電気エネルギに変換し、これをバッテリに蓄電して電動機の電源に用いることも行われている。
【０００４】
しかし、運動エネルギを圧力や電気といった他のエネルギに変換するものは、低速域でのエネルギ回収が困難で、エネルギ変換効率が低い。又、回収したエネルギを蓄積するためのアキュムレータやバッテリは大型で重く、車両に搭載した場合には走行に必要なエネルギの多くを消費してしまう。
【０００５】
一方、走行車両が有する運動エネルギを回生するために、車両の減速時にその運動エネルギを遊星歯車機構を介してフライホイールに蓄積するという減速エネルギ回収装置も知られている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特公昭５９−１４６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
然しながら、特許文献１によれば、駆動軸が連結されるクランクシャフトに対してリングギア（インターナルギア）を固定し、駆動軸にサンギアと一体とされるフライホイールを回転自在に設けると共に、サンギアとフライホイールの間にピニオンキャリア（ディスク）を介在させ、そのピニオンキャリアが車両のブレーキ操作によって固定されるようにしている。
【０００８】
このため、ブレーキ操作が行われたときには、フライホイールが駆動軸とは逆向きに回転されて駆動軸の回転エネルギがフライホイールに蓄積されるが、フライホイールの回転数が上がるとブレーキ操作中にも拘らずフライホイールによって駆動軸が逆に駆動されるようになるので、これを防止するためにピニオンキャリアをブレーキ操作中に解放しなければならない。このため、駆動軸の回転エネルギを全て回収することはできず、エネルギ回収効率が悪い。
【０００９】
又、車両を加速する際にはピニオンキャリアが解放されるので、フライホイールに蓄積された回転エネルギは駆動軸に出力されず、ピニオンキャリアを回転させるにすぎない。
【００１０】
つまり、特許文献１はフライホイールに蓄積した回転エネルギをそのまま駆動軸に出力して再利用することはできない。よって、フライホイールに蓄積された回転エネルギは発電機により電気エネルギに変換されてバッテリに蓄電され、その電力をエンジン点火エネルギなどとして利用するようにしているので、エネルギ回収時における回転エネルギから電気エネルギへの変換、及びエネルギ放出時における電気エネルギから他のエネルギへの変換によりエネルギの損失が発生するという欠点がある。
【００１１】
本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は車両などの運動体が有する運動エネルギ（回転エネルギ）を効率よく回収し、回収したエネルギを可及的損失なく有効利用できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記目的を達成するため、外部入出力軸に連結される主軸と、該主軸の回転エネルギを蓄積するためのフライホイールと、該フライホイールと同方向に同調して回転するサンギアと、該サンギアと外接噛合する遊星ピニオンと、該遊星ピニオンが内接噛合するリングギアと、前記主軸と同心状に配されて前記遊星ピニオンを回転自在に支持するピニオンキャリアと、該ピニオンキャリアと前記主軸との間で動力伝達を断続する動力伝達断続手段とを備えた制動エネルギ回生装置であって、前記主軸から前記ピニオンキャリアへの動力伝達によって前記主軸の回転エネルギを前記フライホイールに蓄積する場合に前記リングギアに対してピニオンキャリアの回転方向と逆向きのトルクを与えると共に、前記フライホイールに蓄積された回転エネルギをピニオンキャリアから前記主軸に出力する場合には前記リングギアに対してフライホイールの回転方向と同方向のトルクを与えるリングギア制御手段を備えていることを特徴とする制動エネルギ回生装置を提供する。
【００１３】
又、上記装置において、動力伝達断続手段は、主軸からピニオンキャリアへ動力伝達するときに両者を連動可能に結合する第１クラッチと、前記ピニオンキャリアから前記主軸へ動力伝達するときに両者を連動可能に結合する第２クラッチとで構成されると共に、前記第１クラッチは前記ピニオンキャリアに対向して前記主軸の外周部に回転自在に設けられる原動ホイールと、この原動ホイールを前記主軸と同方向に回転させるホイール駆動部と、前記ピニオンキャリアと前記原動ホイールとの間で前記主軸の外周に設けられて一端が前記原動ホイールに係止されると共に他端がピニオンキャリアに係止される伝動コイルとを有し、前記ホイール駆動部による原動ホイールの回転により伝動コイルが主軸の外周に巻き付く構成とされることを特徴とする。
【００１４】
更に、ホイール駆動部が原動ホイールの回転速度を制御可能な可変速の制御モータとされることを特徴とする。
【００１５】
一方、外部入出力軸に連結される主軸と、該主軸の回転エネルギを蓄積するためのフライホイールと、該フライホイールと同方向に同調して回転するサンギアと、該サンギアと外接噛合する遊星ピニオンと、該遊星ピニオンが内接噛合するリングギアと、前記主軸と同心状に配されて前記遊星ピニオンを回転自在に支持するピニオンキャリアと、該ピニオンキャリアと前記主軸との間で動力伝達を断続する動力伝達断続手段とを備えた制動エネルギ回生装置の制御方法であって、前記リングギアを界磁束を発生するロータとし、その界磁束と作用して前記リングギアを回転させる磁界を発生するための電流が流される電機子巻線を有するステータを備えた回転機を用い、前記主軸から前記ピニオンキャリアへの動力伝達によって前記主軸の回転エネルギを前記フライホイールに蓄積する場合、前記電機子巻線に対してリングギアをピニオンキャリアの回転方向と逆向きに回転させるような電流を流すと共に、前記フライホイールに蓄積された回転エネルギをピニオンキャリアから前記主軸に出力する場合には、前記電機子巻線に対してリングギアをフライホイールの回転方向と同方向に回転させるような電流を流し、前記フライホイールの回転中に前記主軸の停止状態が所定時間継続した場合には、前記回転機を発電機として動作させることによりフライホイールの回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに蓄電することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、主軸の回転エネルギをフライホイールに蓄積し、これを他のエネルギに変換せずして主軸の加速エネルギとしてそのまま放出、出力するので、エネルギ変換により損失が少なく、エネルギの回生（回収、放出）効率が大幅に向上する。
【００１７】
又、主軸の外周に巻き付く伝動コイルを備えた第１クラッチにより主軸からピニオンキャリアへの動力伝達を行い、ピニオンキャリアから主軸への動力伝達を一方向クラッチにより行うようにしていることから、双方向の動力伝達をロスなく確実に行うことが可能になる。
【００１８】
更に、第１クラッチとして、伝動コイルの一端が係止される原動ホイールの回転速度を制御可能な可変速の制御モータを用いることにより、主軸に対する伝動コイルの巻付力や巻付速度を調整して主軸の回転エネルギを回収する際のブレーキトルクを適正に制御することが可能となる。
【００１９】
又、主軸が所定時間継続して停止したときにフライホイールの回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに蓄電するようにしていることから、フライホイールに蓄積した回転エネルギを無駄なく使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。図１は、本発明に係る制動エネルギ回生装置の構造を示す。図１において、１は外部入出力軸（例えば自動車のドライブシャフト）であり、この入出力軸１に本願装置の主軸２が連結される構成とされる。尚、図１には入出力軸１に固定したプーリ３と、主軸２の一端に固定したプーリ４との間にタイミングベルト５を巻き掛けた構成とされるが、タイミングベルト５に代えてチェーンを用いたり、その種の巻掛伝動方式に代えて歯車伝動方式を採用してもよい。
【００２１】
６は主軸２が通されるハウジングであり、このハウジング６に取り付けられる複数の軸受により主軸２が両端部を回転自在に支持されている。主軸２は両端部よりも直径の大きい円柱状のドラム部２Ａを形成し、ドラム部２Ａの一端側にはギア部７が一体的に結合される。又、主軸２の他端側にはドラム部２Ａを挟んでギア部７と対向する遊星歯車機構８が設けられる。
【００２２】
遊星歯車機構８は、ドラム部２Ａに隣接する円盤状のピニオンキャリア９、このピニオンキャリアにより回転（自転）自在に支持される遊星ピニオン１０、この遊星ピニオンが内接噛合するリングギア１１、及び遊星ピニオンと外接噛合するサンギア１２から構成される。遊星ピニオン１０はピニオンキャリア９の周方向に等間隔で配されており、それらはピニオンキャリア９に固着されるピン１３に軸受を介して取り付けられ、そのピン１３を中心として各々回転自在とされると共に、ピニオンキャリア９の回転により各遊星ピニオン１０がサンギア１２の回りを旋回（公転）可能とされる。
【００２３】
一方、ピニオンキャリア９、リングギア１１、及びサンギア１２は何れも主軸２と同心であり、このうちサンギア１２はフライホイール１４と同心の一体構造とされている。そして、そのサンギア１２とフライホイール１４は、主軸２の外周部に軸受を介して回転自在に設けられる。又、ピニオンキャリア９は主軸２の外周部に一方向クラッチ１５を介して設けられ、主軸２との相対的な回転が一方向に規制され、リングギア１１はハウジング６に取り付けた軸受により回転自在に支持される。
【００２４】
以上のような遊星歯車機構８によれば、リングギア１１に回転負荷（回転抵抗力）をかけた状態でピニオンキャリア９を一方向に回転させると、サンギア１２と一体のフライホイール１４がピニオンキャリア９と同方向に増速回転し、この状態でリングギア１１をピニオンキャリア９及びフライホイール１４の逆向きに回転させるとフライホイール１４が更に加速する。
【００２５】
逆に、リングギア１１に回転負荷をかけた状態でフライホイール１４を一方向に回転させると、ピニオンキャリア９がフライホイール１４と同方向に減速回転し、この状態でリングギア１１をピニオンキャリア９及びフライホイール１４と同方向に回転させるとピニオンキャリア９が加速する。
【００２６】
従って、主軸２をピニオンキャリア９に結合すれば、その回転エネルギをフライホイール１４に蓄積しながら主軸２を減速できる一方、フライホイール１４に蓄積された回転エネルギをピニオンキャリア９から主軸２に出力して主軸２を加速することができる。
【００２７】
しかし、主軸２とピニオンキャリア９とを常時結合させたままでは、入出力軸１や主軸２を等速で回転させるときに遊星歯車機構８やフライホイール１４が回転負荷（回転抵抗力）となる。このため、主軸２とピニオンキャリア９との間には双方向の動力伝達を断続する動力伝達断続手段が設けられる。その手段として例えば摩擦クラッチを利用することが考えられるが、ピニオンキャリア９にクラッチディスクを対向させるような摩擦クラッチでは、主軸２とピニオンキャリア９の回転数の相違によって伝達動力が摩擦熱として失われる虞がある。
【００２８】
そこで、本例では、後述するような第１クラッチと上記の一方向クラッチ１５から成る第２クラッチとにより動力伝達断続手段を構成している。
【００２９】
上記第１クラッチは、ピニオンキャリア９に対向して主軸２の外周部（ドラム部２Ａ）に回転自在に設けられる原動ホイール１６と、この原動ホイールを主軸２と同方向に回転させるホイール駆動部１７と、ピニオンキャリア９と原動ホイール１６との間で主軸２の外周に設けられる螺旋状の伝動コイル１８とで構成される。
【００３０】
伝動コイル１８は、両端に引張力を作用させることによって半径方向に縮小するコイルバネのような金属線で、ドラム部２Ａの外周に２〜４つ設けられ、その各一端は原動ホイール１６に係止されると共に他の各一端はピニオンキャリア９の部位（ピニオンキャリア９を貫通するピン１３）に係止されている。
【００３１】
一方、本例において、ホイール駆動部１７は主軸２に固着されるギア部７と噛合する従動ギア１７Ａ、この従動ギアを回転自在に支持する支軸１７Ｂ、この支軸の軸方向に摺動可能に設けられるクラッチディスク１７Ｃ、及び支軸に固定される出力ギア１７Ｄとを有し、その出力ギア１７Ｄが歯車状とされる原動ホイール１６と外接噛合される構成としてある。
【００３２】
そして、以上のような第１クラッチによれば、入出力軸１からの伝達動力により主軸２が第２クラッチとしての一方向クラッチ１５を入れない（動作させない）方向に回転されているとき、その主軸２で回転される従動ギア１７Ａに対してクラッチディスク１７Ｃを押し付けると、従動ギア１７Ａによって出力ギア１７Ｄが回転され、更にその出力ギア１７Ｄにより原動ホイール１６が主軸２と同方向に回転されるようになる。尚、このときの主軸２の回転方向を図１の左側からみて左回りとすると、伝動コイル１８の巻方向は左巻きとされるのであり、このため伝動コイル１８の一端には原動ホイール１６による引張力が作用する。しかして、伝動コイル１８がドラム部２Ａの外周に巻き付き、その他端が係止するピニオンキャリア９に対して主軸２の回転方向と同方向のトルクを与える結果、主軸２からピニオンキャリア９への動力伝達が行われる。
【００３３】
このようにして、ピニオンキャリア９が主軸２と同方向に回転されると、上記のようにリングギア１１に回転負荷がかけられた状態でフライホイール１４が主軸２と同方向に回転し、この状態でリングギア１１をフライホイール１４の逆方向に回転させればフライホイール１４が更に増速する。そして、その反力が主軸２を減速させるような制動力として作用するので、主軸２はやがて停止し、その回転エネルギの大部分が損失なくフライホイール１４に蓄積される。
【００３４】
一方、フライホイール１４の回転中にリングギア１１に回転負荷をかけると、フライホイール１４に蓄積された回転エネルギはピニオンキャリア９に与えられ、これによるピニオンキャリア９の回転が主軸２より高速であることを条件にフライホイール１４の回転エネルギは一方向クラッチ１５を介して主軸２に出力され、更にリングギア１１をピニオンキャリア９と同方向に回転させてやれば主軸２が加速する。
【００３５】
ここで、２０はリングギアにその回転を規制するような負荷（回転抵抗力）や正逆回転駆動のためのトルクを与えるリングギア制御手段であり、これはリングギア１１の周囲にステータ２１を配してリングギア１１をロータとする電動機及び発電機の機能を有した回転機を構成する。
【００３６】
図１及び図２のように、リングギア１１の外周縁には回転力を発生するのに必要な磁束（界磁束）を形成する永久磁石２２が周方向に等間隔で固着されており、その各永久磁石２２により回転形の界磁システムが構成されている。尚、各永久磁石２２はリングギア１１の軸方向に着磁されている。
【００３７】
一方、ステータ２１は、両端が異なる磁極とされるコ字形のコア２１Ａに電機子巻線２１Ｂを巻装して電磁石とし、その電磁石を永久磁石２２が固着されたリングギア１１の周囲に配して構成される。尚、ステータ２１を構成する各電磁石は２つの磁極によりリングギア１１の周縁を挟んだ状態でハウジング６に固定される。
【００３８】
そして、以上のようなステータ２１によれば、電機子巻線２１Ｂに電流を流すことにより、永久磁石２２の界磁束と作用してリングギア１１を回転させるための磁界（回転磁界）を発生することができる。特に、電機子巻線２１Ｂに対する通電パターンを切り替えてリングギア１１を正逆に回転させたり、リングギア１１を回転規制するような負荷電流を流してリングギア１１を固定することができる。
【００３９】
又、以上のようなリングギア制御手段２０によれば、フライホイール１４によりリングギア１１が回転されるとき、電機子巻線２１Ｂへの通電を遮断することにより発電機として利用することができる。
【００４０】
ここで、以上のように構成される制動エネルギ回生装置を車両に適用した場合の作用と制御方法ついて説明する。尚、図３はエネルギ回収時のフロー、図４はエネルギ放出時のフローを示す。
【００４１】
先ず、エネルギ回収時について説明すれば、車両の走行中に入出力軸１はエンジンからの伝達動力により所定方向（以下、ＣＷ方向とし、その逆をＣＣＷ方向とする）に回転されており、このため主軸２もＣＷ方向に回転しているが、ピニオンキャリア９には第１クラッチ及び第２クラッチ（一方向クラッチ１５）の不作動により、動力伝達は行われていない。この状態で車両のブレーキ操作が行われると、これが図示せぬセンサにより検知され、その検知信号（ブレーキ信号）に基づいてクラッチディスク１７Ｃが従動ギア１７Ａの側面に圧着される。
【００４２】
すると、従動ギア１７Ａ、出力ギア１７Ｄ、原動ホイール１６、及び伝動コイル１８を介して主軸２からピニオンキャリア９に動力伝達が行われてピニオンキャリア９がＣＷ方向に回転する。このとき、ステータの電機子巻線２１Ｂに通電されておらず、リングギア１１にはコア２１Ａに対する永久磁石２２の磁力により回転負荷が作用している。このため、遊星ピニオン１０を介してフライホイール１４（図３、図４においてＦＷに略称）がＣＷ方向に回転し、その反力が主軸２を減速させるような制動力として作用するが、このときリングギア１１もピニオンキャリア９による回転力で永久磁石２２の磁力に抗してＣＷ方向に回転し、これによって入力側への衝撃が緩和される。しかし、リングギア１１がＣＷ方向に回転したままではフライホイール１４への回転エネルギの蓄積が良好に行われない。
【００４３】
そこで、フライホイール１４の回転が開始された段階で電機子巻線２１Ｂに負荷電流を供給し、これを徐々に増加させて永久磁石２２と吸着し合うような磁界を形成し、リングギア１１にフライホイール１４の回転方向と逆向きのトルク（リングギア１１を停止させる電磁的制動トルク）を与える。これにより、フライホイール１４の加速が行われる。
【００４４】
しかして、フライホイール１４が加速されると、それに反比例して主軸２及びこれに連結する入出力軸１を有する運動体（車両）は減速し、図５の主軸側速度カーブ（ａ）とフライホイール側速度カーブ（ｂ）との交点おいて、主軸２及びピニオンキャリア９とフライホイール１４の回転は両者間における規定の変速比ηをもって均衡する。つまり、主軸２は未だ回転状態にある。
【００４５】
そこで、更にリングギア１１にフライホイール１４の回転方向と逆向き（ＣＣＷ方向）のトルクを与えるため、ステータの電機子巻線２１Ｂに順次電流を流してＣＣＷ方向の回転磁界を発生させ、これによってリングギア１１をＣＣＷ方向に高速回転させる（図５のリングギア速度カーブ（ｃ））。これにより、フライホイール１４はＣＷ方向に更に加速され、これに反して主軸２は更に減速されてやがて停止する。
【００４６】
こうして、フライホイール１４への回転エネルギの回収が終了すると、第１クラッチが切られるが、このときフライホイール１４によってピニオンキャリア９がＣＷ方向に回転されることがないように、ステータの電機子巻線２１Ｂにリングギア１１の回転を阻害しないような微弱電流を流してリングギア１１をフライホイール１４と同じ回転数でＣＣＷ方向に回転させ続ける。又、車両側では、既設のブレーキ装置により入出力軸１をロック（回転規制）する。尚、主軸２とフライホイール１４の回転数は図示せぬセンサにより検知され、その検知信号に基づいて電機子巻線２１Ｂに対する通電パターンや通電量が制御され、これによってリングギア１１の回転数が制御可能とされる。
【００４７】
一方、フライホイール１４がＣＷ方向に回転されている状態で、車両のアクセルペダルの踏み込みによって入出力軸１のＣＷ方向への始動又は加速が行われ、これが図示せぬ加速センサにより検知されると、その検知信号（加速信号）に基づいて電機子巻線２１Ｂに負荷電流を供給し、これを徐々に増加させて永久磁石２２と吸着し合うような磁界を発生させ、無負荷状態の下でフライホイール１４によりＣＣＷ方向に回転されているリングギア１１にフライホイール１４の回転方向と同方向（ＣＷ方向）のトルク（リングギア１１を停止させる電磁的制動トルク）を与える。これにより、フライホイール１４の回転エネルギがピニオンキャリア９から一方向クラッチ１５を介して主軸２に出力される。
【００４８】
しかして、主軸２がＣＷ方向に加速されると、それに反比例してフライホイール１４は減速し、図５の主軸側速度カーブ（ａ）とフライホイール側速度カーブ（ｂ）との交点において、主軸２及びピニオンキャリア９とフライホイール１４の回転は両者間における規定の変速比ηをもって均衡する。このとき、フライホイール１４はＣＷ方向に未だ回転して回転エネルギを保有している。その残エネルギを放出するため、更にリングギア１１にフライホイール１４の回転方向と同方向のトルクを与えるべく、ステータの電機子巻線２１Ｂに順次電流を流してＣＷ方向の回転磁界を発生させ、これによってリングギア１１をＣＷ方向に高速回転させる（図５におけるリングギア速度カーブ（ｄ））。これにより、ピニオンキャリア９及び主軸２はＣＷ方向に更に加速され、これに反してフライホイール１４は更に減速されてやがて停止する。
【００４９】
こうして、フライホイール１４への回転エネルギの回収が終了すると、電機子巻線２１Ｂへの通電は遮断される。
【００５０】
尚、フライホイール１４の回転中に主軸２の停止状態が所定時間継続した場合には、回転機を構成するリングギア制御手段２０を発電機として動作させることによりフライホイール１４の回転エネルギを電気エネルギに変換して図示せぬバッテリに蓄電する。
【００５１】
つまり、図示せぬタイマにより主軸２の停止状態が所定時間（例えば５〜１０分）継続したと認められた場合、電機子巻線２１Ｂへの通電を遮断し、永久磁石２２の磁力に抗してリングギア１１をＣＷ方向に回転しているフライホイール１４でＣＣＷ方向に回転させることにより、電機子巻線２１Ｂに誘導電流を発生させ、これを電機子巻線２１Ｂに接続する図示せぬバッテリに蓄電する。
【００５２】
これによれば、バッテリに蓄えた電力をリングギア１１の固定及び回転させるエネルギとして利用することができる。
【００５３】
以上、本発明について説明したが、主軸とピニオンキャリアとの間における動力伝達断続手段として電磁クラッチや流体式クラッチを用いることもできる。又、上記のような第１クラッチにおいて、従動ギアとクラッチディスクに代え、図６のようにホイール駆動部として駆動軸に出力ギア１７Ｄを固着した可変速の制御モータＭを用いてもよく、これによれば制御モータＭの速度制御により、主軸のドラム部に対する伝動コイルの巻付速度や巻付力を調整してエネルギ回収時におけるブレーキトルクを適正に制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る制動エネルギ回生装置の構造図
【図２】リングギア制御手段を構成する回転機の一部を示す正面概略図
【図３】エネルギ回収時のフローチャート
【図４】エネルギ放出時のフローチャート
【図５】エネルギ回生時の各部の速度カーブを示す説明図
【図６】第１クラッチの変更例を示す説明図
【符号の説明】
【００５５】
１  外部入出力軸
２  主軸
７  ギア部
８  遊星歯車機構
９  ピニオンキャリア
１０  遊星ピニオン
１１  リングギア
１２  サンギア
１４  フライホイール
１５  一方向クラッチ（第２クラッチ）
１６  原動ホイール
１７  ホイール駆動部
１７Ａ  従動ギア
１７Ｂ  支軸
１７Ｃ  クラッチディスク
１７Ｄ  出力ギア
１８  伝動コイル
２０  リングギア制御手段
２１  ステータ
２１Ａ  コア
２１Ｂ  電機子巻線
２２  永久磁石
Ｍ  制御モータ
【図１】
2006161931.tif 000003
【図２】
2006161931.tif 000004
【図３】
2006161931.tif 000005
【図４】
2006161931.tif 000006
【図５】
2006161931.tif 000007
【図６】
2006161931.tif 000008