(57)【要約】【課題】  Ｖベルトとプーリとを使うことなく、内燃機関と回転電機とを連結して冷間時の始動を確実に可能とする、回転電機付き動力伝達装置を提供する。【解決手段】  車両１の内燃機関２の出力軸７から変速機４までの動力伝達経路に配置された動力伝達装置３において、出力軸と同軸上に配置された回転電機５と、動力伝達装置と回転電機とに隣接して配置されて、動力伝達装置の外殻あるいはそれと同一回転する同一回転部材８と、回転電機の回転子１１との間で、減速比の異なる少なくとも２つの動力伝達経路を機械的に切換え可能な変速装置９とを備える。【選択図】図１
2018123722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関の出力軸から変速機までの動力伝達経路に配置された動力伝達装置において、
前記出力軸と同軸上に配置された回転電機と、
前記動力伝達装置と前記回転電機とに隣接して配置されて、前記動力伝達装置の外殻あるいはそれと同一回転する同一回転部材と、前記回転電機の回転子との間で、減速比の異なる少なくとも２つの動力伝達経路を機械的に切換え可能な変速装置とを備える、回転電機付き動力伝達装置。
【請求項２】
前記変速装置は、
前記内燃機関の前記出力軸及び前記回転電機と同軸上に配置した遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構に接続される断接機構とを備え、
前記遊星歯車機構は、
サンギヤと、
前記サンギヤとかみ合うピニオンギヤと、
前記ピニオンギヤを回転自在に支持するとともに前記動力伝達装置の前記外殻あるいはそれと同一回転する前記同一回転部材と接続されるピニオンキャリアと、
前記回転電機の前記回転子と接続されて一体的に回転するとともに、前記ピニオンギヤとかみ合うリングギヤと、
前記動力伝達装置の前記外殻あるいはそれと同一回転する前記同一回転部材と接続されて一体的に回転するとともに、前記ピニオンギヤを回転自在に支持するピニオンキャリアとを備え、
前記断接機構は、前記遊星歯車機構の前記サンギヤと前記ピニオンキャリアとの間、あるいは前記サンギヤと固定端との間の相対回転を規制又は開放可能であり、
前記２つの動力伝達経路は、
前記断接機構により、前記サンギヤと前記ピニオンキャリアとの間が開放されかつ前記サンギヤと固定端との間の相対回転を規制した状態で、前記回転子とともに回転する前記リングギヤから、前記ピニオンギヤを介して、前記動力伝達装置の前記外殻あるいはそれと同一回転する前記同一回転部材に接続された前記ピニオンキャリアに至る第１経路と、
前記断接機構により、前記サンギヤと前記ピニオンキャリアとの間が規制されかつ前記サンギヤと固定端との間の相対回転を開放した状態で、前記動力伝達装置の前記外殻あるいはそれと同一回転する前記同一回転部材に接続された前記ピニオンキャリアから、前記ピニオンギヤを介して、前記回転子とともに回転する前記リングギヤに至る第２経路とである、請求項１に記載の回転電機付き動力伝達装置。
【請求項３】
前記断接機構は、
前記ピニオンキャリアに接続されて、前記ピニオンキャリアとともに回転しかつ第１突起を有する第１爪リングと、
前記固定端に固定され、かつ第２突起を有する第２爪リングと、
前記サンギヤに接続されて、前記サンギヤとともに、前記第１爪リングと第２爪リングとの間で回転するハブリングと、
前記ハブリングの径方向の内側又は外側に配置され、前記ハブリングと係合して一体的に正逆回転しかつ回転軸の軸方向には進退移動可能で、前記第１突起と前記第２突起とのうちいずれか一方と係合されかついずれか他方と係合解除される係合突起を有する係合リングとを備え、
前記第１爪リングが第１方向へ回転するとともに前記係合リングが前記第１方向とは逆の第２方向に回転することにより、前記係合リングの前記係合突起と前記第１爪リングの前記第１突起との係合が解除されて前記第１爪リングは前記係合リングとは無関係に正逆回転可能となり、かつ、前記係合リングの前記係合突起と前記第２爪リングの前記第２突起とが係合して前記係合リングの回転が停止させられることにより、前記動力伝達経路は前記第１経路に切り替わる一方、
前記係合リングが前記第１方向に回転することにより、前記係合リングの前記係合突起と前記第２爪リングの前記第２突起との係合が解除されて前記係合リングが正逆回転可能となり、かつ前記係合リングの前記係合突起と前記第１爪リングの前記第１突起とが係合して前記係合リングと前記第１爪リングとが一体的に回転することにより、前記動力伝達経路は前記第２経路に切り替わる、請求項２に記載の回転電機付き動力伝達装置。
【請求項４】
前記断接機構は、
前記サンギヤと前記固定端との間に配置された摩擦式ブレーキと、
前記サンギヤと前記ピニオンキャリアとの間に配置された摩擦式クラッチと、
前記摩擦式のブレーキと前記摩擦式クラッチとをそれぞれ独立して動作制御する制御機構とを備える、請求項２に記載の回転電機付き動力伝達装置。
【請求項５】
前記断接機構は、
前記サンギヤと前記固定端との間に配置されたドグ式あるいはシンクロ式ブレーキ要素と、
前記サンギヤと前記ピニオンキャリアとの間に配置されたドグ式あるいはシンクロ式クラッチ要素と、
前記ブレーキ要素と前記クラッチ要素とをそれぞれ独立して動作制御する制御機構とを備える、請求項２に記載の回転電機付き動力伝達装置。
【請求項６】
前記動力伝達装置は、摩擦式クラッチである、請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転電機付き動力伝達装置。
【請求項７】
前記動力伝達装置は、トルクコンバータである、請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転電機付き動力伝達装置。
【請求項８】
前記動力伝達装置は、フルードカップリングである、請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転電機付き動力伝達装置。
【請求項９】
前記動力伝達装置は、電磁クラッチである、請求項１〜５のいずれか１つに記載の回転電機付き動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のオルタネータ及びスタータモータの持つ発電機能及びエンジン始動機能を統合する回転電機付き動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用の発電装置として、図１１に示すように、内燃機関１０１のクランク軸端１０２に設けられたプーリ１０３にＶベルト１０４を介して接続されたオルタネータ１０５が知られている。
【０００３】
また、オルタネータ１０５に駆動の機能を付加し、温間時（暖機後）の内燃機関始動を可能にした（特許文献１〜３のＩＳＧ参照。）、更に車両走行時に駆動力の補助を行なう装置等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７８２３４８号
【特許文献２】特許第４７８７２４２号
【特許文献３】特表２００９−５０８４６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記による内燃機関始動方法では、冷間時の始動が出来なくなる事がある。これは、冷間時では、内燃機関の潤滑油の温度が低下する事で潤滑油の粘度が上昇し、始動時の撹拌抵抗が大きくなるとともに、Ｖベルト１０４とプーリ１０３との間での摩擦係数が低下して、Ｖベルト１０４とプーリ１０３との間で滑りが発生し、オルタネータ１０５の回転駆動力が内燃機関１０１に伝達できない等が要因として挙げられている。
【０００６】
このような問題から、前記のような装置を備えた車両においては、冷間時の内燃機関始動にも対応可能とする為に、オルタネータ１０５とは別に、スタータモータ１０６を必ず備えている。なお、図１１において、１０７はリングギヤ、１０８はトルクコンバータなどの発進装置、１０９は変速機である。
【０００７】
従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、Ｖベルトとプーリとを使うことなく、内燃機関と回転電機とを連結して冷間時の始動を確実に可能とする、回転電機付き動力伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００９】
本発明の１つの態様によれば、車両の内燃機関の出力軸から変速機までの動力伝達経路に配置された動力伝達装置において、
前記出力軸と同軸上に配置された回転電機と、
前記動力伝達装置と前記回転電機とに隣接して配置されて、前記動力伝達装置の外殻あるいはそれと同一回転する同一回転部材と、前記回転電機の回転子との間で、減速比の異なる少なくとも２つの動力伝達経路を機械的に切換え可能な変速装置とを備える、回転電機付き動力伝達装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の前記第１態様によれば、前記動力伝達装置と前記回転電機とに隣接して前記変速装置を配置して、前記動力伝達装置の外殻あるいはそれと同一回転する前記同一回転部材と、前記回転電機の前記回転子との間で、減速比の異なる少なくとも２つの動力伝達経路を機械的に切換え可能とすることにより、Ｖベルトとプーリとを使うことなく、冷間時でも、前記回転電機の回転駆動力を内燃機関に確実に伝達でき、冷間時に内燃機関を確実に始動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる、回転電機付き動力伝達装置の一例において、回転軸に対する半断面として回転電機及び断接機構等の構成部分を示す説明図である。
【図２】断接機構の分解斜視図である。
【図３】係合リングの係合突起が第１突出位置に位置するときの断接機構の分解斜視図である。
【図４】係合リングの係合突起が第２突出位置に位置するときの断接機構の分解斜視図である。
【図５Ａ】係合リングの係合突起が第１突出位置から第２突出位置に移動開始するときの断接機構の正面図である。
【図５Ｂ】係合リングの係合突起が第１突出位置から第２突出位置に移動中の断接機構の正面図である。
【図５Ｃ】係合リングの係合突起が第２突出位置に移動したときの断接機構の正面図である。
【図５Ｄ】係合リングの係合突起が第２突出位置から第１突出位置に移動開始するときの断接機構の正面図である。
【図５Ｅ】係合リングの係合突起が第２突出位置から第１突出位置に移動中の断接機構の正面図である。
【図５Ｆ】係合リングの係合突起が第１突出位置に位置したときの断接機構の正面図である。
【図６Ａ】ハブリングを破断した状態で、係合リングの係合突起が第１突出位置から第２突出位置に移動開始するときの断接機構の部分正面図である。
【図６Ｂ】ハブリングを破断した状態で、係合リングの係合突起が第１突出位置から第２突出位置に移動中の断接機構の部分正面図である。
【図６Ｃ】ハブリングを破断した状態で、係合リングの係合突起が第２突出位置に移動したときの断接機構の部分正面図である。
【図６Ｄ】ハブリングを破断した状態で、係合リングの係合突起が第２突出位置から第１突出位置に移動開始するときの断接機構の部分正面図である。
【図６Ｅ】ハブリングを破断した状態で、係合リングの係合突起が第２突出位置から第１突出位置に移動中の断接機構の部分正面図である。
【図６Ｆ】ハブリングを破断した状態で、係合リングの係合突起が第１突出位置に位置したときの断接機構の部分正面図である。
【図７】第１実施形態にかかる回転電機付き動力伝達装置の作動状態の共線図である。
【図８】第１実施形態の変形例においてハブリングと係合リングとの内外方向の配置を互いに入れ替えた部分側面図である。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる、回転電機付き動力伝達装置の一例において、回転軸に対する半断面として回転電機及び断接機構等の構成部分を示す説明図である。
【図１０Ａ】本発明の第３実施形態にかかる、回転電機付き動力伝達装置の一例において、サンギヤとピニオンキャリアとが同期（＝「接」）している状態で回転軸に対する半断面として回転電機及び断接機構等の構成部分を示す説明図である。
【図１０Ｂ】本発明の第３実施形態にかかる、回転電機付き動力伝達装置の一例において、サンギヤと固定端とが同期している状態で回転軸に対する半断面として回転電機及び断接機構等の構成部分を示す説明図である。
【図１０Ｃ】本発明の第３実施形態にかかる、回転電機付き動力伝達装置において採用可能なシンクロ機構の実体形状の一例（http://www.jidoshaseibishi.com/commentary/chassis/synchromesh/synchromesh.htmより引用）を示す説明図である。
【図１１】従来の内燃機関とスタータモータとオルタネータとの関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明における第１実施形態を詳細に説明する。なお、各実施形態の説明において、同じ部品又は部分は同じ参照符号を付することにより、重複した説明を省略している。
【００１３】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態にかかる回転電機付き動力伝達装置は、図１に示すように、クラッチ又はトルクコンバータ等の動力伝達装置３に回転電機５を組合わせて、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）及びスタータモータの持つ機能を統合し、コスト及びスペースのメリットを得るための構成である。このような構成において、複数の機能を実現する為に変速装置９を設けて、冷間時でも、回転電機５の回転駆動力を内燃機関、例えばエンジン２に確実に伝達でき、冷間時にエンジン２を確実に始動させることができるようにしている。
【００１４】
さらに、本発明の実施形態では、動力伝達装置３に回転電機５を組合せて配置するとき、１つの回転電機５でオルタネータ及びスタータモータの持つ発電機能及びエンジン始動機能の両方を発揮できるように統合し、コスト削減及びスペース削減を図るように構成している。
【００１５】
このような回転電機付き動力伝達装置３は、具体的には、図１に示すように、車両１のエンジン２の出力軸７から変速機４までの動力伝達経路に配置されている。
【００１６】
この動力伝達装置３は、少なくとも、出力軸７と同軸上に配置された回転電機５と、動力伝達装置３と回転電機５とに隣接して配置されて、動力伝達装置３の外殻あるいはそれと同一回転（一体的に回転）する同一回転部材８と、回転電機５の回転子１１との間で、減速比の異なる少なくとも２つの動力伝達経路を機械的に切換え可能な変速装置９とを備えている。
【００１７】
以下、このような構成について、詳しく説明する。
【００１８】
回転電機５は、ケースなどの固定端１３に固定された固定子１２と、固定子１２に対して回転する回転子１１とで構成されている。回転子１１の回転軸は、出力軸７と同軸である。
【００１９】
動力伝達装置３の外殻８は、摩擦式クラッチの外殻(例えば、クラッチカバー)、トルクコンバータの外殻、又はフルードカップリングの外殻で構成することができる。外殻８と同一回転（一体的に回転）する同一回転部材８としては、エンジン２の出力軸と連結されて同期回転するトルクコンバータのドライブプレート、フルードカップリングの内燃機関側に連結されるドライブプレート、摩擦式クラッチの内燃機関側に連結されるフライホイール、又は電磁クラッチの内燃機関側に連結される部材であってもよい。
【００２０】
変速装置９は、一例として、エンジン２の出力軸７及び回転電機５と同軸上に配置した遊星歯車機構１５と、遊星歯車機構１５のサンギヤ１６とピニオンキャリア１９との間、あるいはサンギヤ１６と固定端１３との間の相対回転を規制又は開放可能な断接機構１０とを備えている。
【００２１】
遊星歯車機構１５は、サンギヤ１６と、複数のピニオンギヤ１７と、リングギヤ１８と、ピニオンキャリア１９とを備えている。
【００２２】
各ピニオンギヤ１７は、リングギヤ１８とサンギヤ１６とにかみ合っている。
【００２３】
リングギヤ１８は、複数のピニオンギヤ１７とかみ合っている。リングギヤ１８は、回転子１１と接続されて回転子１１と一体的に回転する。
【００２４】
ピニオンキャリア１９は、複数のピニオンギヤ１７を回転自在に支持するとともに、動力伝達装置３の外殻あるいはそれと同一回転する同一回転部材（以下、動力伝達装置３の同一回転部材と略す。）８と接続されて一体的に回転する。
【００２５】
サンギヤ１６は周囲に複数のピニオンギヤ１７がかみ合っており、始動モードと発電モードとでサンギヤ１６の回転が反転することを後述する断接機構１０では利用して、経路の切り替えを自動的に行えるようにしている。
【００２６】
また、断接機構１０は、図２〜図４に示すように、第１爪リング２１と、第２爪リング２２と、ハブリング２３と、係合リング２４とで構成されて、クラッチ機能とブレーキ機能とを発揮可能な機構である。
【００２７】
ハブリング２３の内側に係合リング２４が挿入されて係合されて、第１爪リング２１と第２爪リング２２との間で、一体的に正逆回転可能に配置され、かつハブリング２３に対して係合リング２４が軸方向には摺動可能としている。
【００２８】
第１爪リング２１は、出力軸７と同軸の断接機構１０の回転軸２７の軸方向の一端（例えばエンジン側）に配置され、かつ、ピニオンキャリア１９に接続されて、ピニオンキャリア１９とともに正逆回転する。第１爪リング２１は、その一側部に、周方向沿いに等間隔に多数の第１突起２１ａを第１円環部２１ｃから係合リング２４側に向けて突出させ、隣接する第１突起２１ａ間には第１凹部２１ｂをそれぞれ有している。各第１突起２１ａは平面形状が、例えば矩形である。
【００２９】
第２爪リング２２は、断接機構１０の回転軸２７の軸方向の他端（例えば変速機側）に配置されて固定端１３に固定されている。第２爪リング２２は、第１爪リング２１と面対称な構造を有しており、その一側部に、周方向沿いに等間隔に多数の第２突起２２ａを第２円環部２２ｃから係合リング２４側に向けて突出させ、隣接する第２突起２２ａ間には第２凹部２２ｂをそれぞれ有している。各第２突起２２ａは平面形状が、例えば矩形である。
【００３０】
ハブリング２３は、サンギヤ１６に接続されて、サンギヤ１６ととともに第１爪リング２１と第２爪リング２２との間で正逆回転する。ハブリング２３は、周方向沿いに等間隔に多数の第３突起２３ａを第３円環部２３ｃから径方向中心側に向けて突出させ、隣接する第３突起２３ａ間には第３凹部２３ｂをそれぞれ有している。各第３突起２３ａは平面形状が、例えば矩形である。
【００３１】
係合リング２４は、ハブリング２３の径方向の内側に配置され、ハブリング２３と係合して一体的に正逆回転しかつ出力軸７の軸方向には進退移動可能でかつ第１突起２１ａと第２突起２２ａとに交互に係合可能な係合突起２４ａを有する。具体的には、係合リング２４は、周方向沿いに等間隔に多数の係合突起２４ａを第４円環部２４ｃから径方向外側に向けて突出させ、隣接する係合突起２４ａ間には第４凹部２４ｂをそれぞれ有している。各係合突起２４ａは平面形状が、例えば矩形であり、かつ１つの対角、例えば、左上の角と右下の角には、面取りなどにより第１傾斜面２４ｇ及び第２傾斜面２４ｈが形成されている。各係合突起２４ａの軸方向の長さは係合リング２４の軸方向の長さよりも長く、第１傾斜面２４ｇ又は第２傾斜面２４ｈのいずれかが、必ず、係合リング２４から軸方向に突出して、第１突起２１ａ又は第２突起２２ａと係合可能な状態となっている。係合リング２４の各係合突起２４ａはハブリング２３の各第２凹部２３ｂ内に係合しかつ係合リング２４の各第４凹部２４ｂにはハブリング２３の各第３突起２３ａが係合することにより、ハブリング２３と係合リング２４とは回転方向には係合して相対的な回転は不可で一体的に正逆回転する一方、軸方向には係合リング２４がハブリング２３に対して第１爪リング２１側に突出する第１突出位置Ｉ（図３、図５Ａ、及び図６Ａ参照）と第２爪リング２２側に突出する第２突出位置ＩＩ（図４、図５Ｆ、及び図６Ｆ参照）との間で進退移動可能に係合している。  このような構成の断接機構１０は、断接機構１０の外観図としての図５Ａ〜図５Ｆ及びハブリング２３を破断除去した状態での図６Ａ〜図６Ｆに示すように動作する。
【００３２】
係合突起２４ａの第１突出位置Ｉでは、図５Ａ及び図６Ａに示すように、第１爪リング２１の第１突起２１ａの右下角部が第１傾斜面２４ｇを摺動可能となっている。このとき、図５Ａ〜図５Ｂ及び図６Ａ〜図６Ｂに示すように、第１爪リング２１の下向き矢印７２の方向の回転と係合リング２４の上向き矢印７５の方向の回転とにより、第１突起２１ａの右下角部が第１傾斜面２４ｇに接触して下向きに移動することにより、第１傾斜面２４ｇを持つ係合突起２４ａを右向き（矢印７４参照）に徐々に移動させる。これにより、第１突出位置Ｉから第２突出位置ＩＩへの移動が開始される。
【００３３】
図５Ｂ及び図６Ｂの状態を経過したのち、図５Ｃ及び図６Ｃに示すように、第１突起２１ａの右下角部が第１傾斜面２４ｇの下端縁まで移動し終えると、係合リング２４は、第１突出位置Ｉから第２突出位置ＩＩまで移動が完了したことになる。この第２突出位置ＩＩでは、各係合突起２４ａの上面が、第２爪リング２２の各第２凹部２２ｂ内に入り、各第２突起の下面に当接して、係合リング２４と第２爪リング２２とが係合されて相対的には回転不可となる。このとき、第２爪リング２２は回転不可に固定端１３に固定されているため、係合リング２４も回転を停止し、ハブリング２３及びサンギヤ１６も回転を停止することになる。なお、第１爪リング２１は自在に正逆回転可能となっている。
【００３４】
一方、各係合突起２４ａが第２突出位置ＩＩまで移動して係合リング２４が回転を停止したのち、サンギヤ１６及びハブリング２３を介して係合リング２４が先とは逆回転、すなわち、図５Ｄ及び図６Ｄにおいて上方向ではなく下方向（矢印７３参照）に逆回転させられると、各係合突起２４ａが第２爪リング２２の各第２突起２２ａの下面から離れて各第２凹部２２ｂ内を周方向に少し移動する。この逆回転は、始動モードと発電モードとでエンジン２と回転電機５の駆動及び被駆動の関係が逆転し、サンギヤ１６の反力方向が反転することを意味している。
【００３５】
その後、図５Ｅ及び図６Ｅに示すように、係合リング２４の下向き矢印７３の方向の回転により、各第２突起２２ａの左上の角部が各係合突起２４ａの第２傾斜面２４ｈに上向きに移動することにより、第２傾斜面２４ｈを持つ係合突起２４ａを左向き（矢印７１参照）に徐々に移動させる。これにより、第２突出位置ＩＩから第１突出位置Ｉへの移動が開始される。
【００３６】
その後、図５Ｅ及び図６Ｅの状態を経過したのち、図５Ｆ及び図６Ｆに示すように、第２突起２２ａの左上角部が第２傾斜面２４ｈの上端縁まで移動し終えると、係合リング２４は第２突出位置ＩＩから第１突出位置Ｉまで移動が完了したことになる。この第１突出位置Ｉでは、各係合突起２４ａの下面が、第１爪リング２１の各第１凹部２１ｂ内に入り、各第１突起２１ａの上面に当接して、係合リング２４と第１爪リング２１とが係合されて相対的には回転不可となる。よって、係合リング２４と第１爪リング２１とが一体的に下向きに（矢印７３，７２参照）回転することになる。
【００３７】
ここで、断接機構１０における「断」及び「接」の意味は、絶対的なものではなく、相対的な状態を意味している。すなわち、係合リング２４（ハブリング２３も同様）と第１爪リング２１との間の断接と、係合リング２４（ハブリング２３も同様）と第２爪リング２２との間の断接とにおいて、２つのリングが相対的に同期している状態を「接」と表現し、２つのリングが相対的に同期していない状態（すなわち、回転差を持つ状態、言い換えれば、相対回転可能な状態）を「断」と表現する。係合リング２４と第１爪リング２１との間の断接と、係合リング２４と第２爪リング２２との間の断接とは互いに連携して、常に両者が互いに異なる断接状態となるようにしている。
【００３８】
具体的には、図５Ａ〜図５Ｃ及び図６Ａ〜図６Ｃに示すように、係合リング２４の軸方向の第２爪リング２２側（図５Ａ〜図５Ｃ及び図６Ａ〜図６Ｃでは右方向）への移動（矢印７４参照）により、係合リング２４の係合突起２４ａが第１突出位置Ｉから回転軸２７の軸方向沿いに移動して第２突出位置ＩＩに位置するとき、係合リング２４と第２爪リング２２との間は「接」となると同時に、係合リング２４と第１爪リング２１との間は「断」となる。よって、互いに「接」である係合リング２４と第２爪リング２２とは回転停止となるが、互いに「断」である係合リング２４と第１爪リング２１とにおいては、回転停止の係合リング２４に対して第１爪リング２１は正逆可能となる。
【００３９】
一方、図５Ｄ〜図５Ｆ及び図６Ｄ〜図６Ｆに示すように、係合リング２４の軸方向の第１爪リング２１側（図５Ｄ〜図５Ｆ及び図６Ｄ〜図６Ｆでは左方向）への移動（矢印７１参照）により、係合リング２４の係合突起２４ａが第２突出位置ＩＩから回転軸２７の軸方向沿いに移動して第１突出位置Ｉに位置するとき、係合リング２４と第１爪リング２１との間は「接」となると同時に、係合リング２４と第２爪リング２２との間は「断」となる。よって、互いに「接」である係合リング２４と第１爪リング２１とは同一方向に矢印７２，７３で示すように下向きに一体的に回転するが、互いに「断」である係合リング２４と第２爪リング２２とにおいては、固定された第２爪リング２２とは無関係に係合リング２４は回転可能となる。
【００４０】
図７は、回転電機付き動力伝達装置の作動状態の共線図であり、各回転要素の回転速度とトルクとの力学的な関係を示している。図７の共線図は、横軸Ｘ方向において、３本の縦線は、回転要素として、左から、遊星歯車機構１５のサンギヤ１６と、ピニオンキャリア１９と、リングギヤ１８とのギヤ比の関係を示し、縦軸Ｙ方向において相対的回転速度を示す二次元座標であり、実線と点線が始動モードと発電モードのそれぞれの回転速度すなわち出力軸に接続されるエンジン２と回転電機５とのそれぞれの回転速度を示している。
【００４１】
始動モードでは、サンギヤ１６は回転速度がゼロで停止しており、リングギヤ１８からピニオンキャリア１９へは減速して回転伝達している。
【００４２】
発電モードでは、サンギヤ１６とピニオンキャリア１９とリングギヤ１８とが一体的に回転し、減速比＝１となっている。
【００４３】
この図７の、サンギヤ１６と固定端１３との間のブレーキ要素ＢＲと、サンギヤ１６とピニオンキャリア１９との間のクラッチ要素ＣＬは、断接機構１０で達成している。このブレーキ要素ＢＲとクラッチ要素ＣＬによる断接機構１０により、一つの回転電機５で両極端な要求特性を満足する事が可能になる。
【００４４】
すなわち、この第１実施形態の構成においては、図７に示すように、高トルク及び低回転速度の特性が要求されるエンジン始動モードでは、回転電機５が発生するトルク及び回転速度を遊星歯車機構１５で減速してエンジン２に伝達して、良好な始動特性を得る必要がある。このため、回転電機５の回転子１１の回転は、遊星歯車機構１５のリングギヤ１８とピニオンギヤ１７とピニオンキャリア１９とを介して、動力伝達装置３の外殻あるいはそれと同一回転する部材８に伝達される。このとき、断接機構１０では、ピニオンギヤ１７の回転に伴いサンギヤ１６も当初は回転を開始して、第１爪リング２１が図５Ａ及び図６Ａに示す下向き方向（矢印７２参照）の回転と同時に係合リング２４も図５Ａ及び図６Ａに示す上向き方向（矢印７５参照）の回転を開始する。すると、係合突起２４ａが右方向（矢印７４参照）に移動して第１係合突起２１ａとの係合を解除して第２係合突起２２ａと係合すると、係合リング２４とともにサンギヤ１６の回転が停止させられる。この結果、サンギヤ１６が固定された状態でピニオンギヤ１７の回転に伴いピニオンキャリア１９が回転し続ける。このピニオンキャリア１９の回転がエンジン２に伝達されることにより、回転電機５の回転子１１の回転が遊星歯車機構１５で減速して伝達されることになる。
【００４５】
これが、断接機構１０により、サンギヤ１６とピニオンキャリア１９との間が開放されかつサンギヤ１６と固定端１３との間の相対回転を規制した状態で、リングギヤ１８から、ピニオンギヤ１７を介してピニオンキャリア１９に至る動力伝達経路のうちの第１経路である。
【００４６】
一方、エンジン２の始動が完了した後、低トルク及び高回転速度の特性が要求される発電モードに移行すると、遊星歯車機構１５の構成要素間の相対回転を断接機構１０で規制する事で、エンジン２が発生するトルク及び回転速度は、直結状態（減速比＝１）で回転電機５に伝達するようにしている。このため、エンジン２の出力軸７からの回転は、動力伝達装置３の外殻あるいはそれと同一回転する部材８から遊星歯車機構１５のピニオンキャリア１９とピニオンギヤ１７とリングギヤ１８とを介して、回転電機５の回転子１１に伝達される。このとき、断接機構１０では、ピニオンキャリア１９の回転に伴いピニオンギヤ１７とサンギヤ１６とも一体的に回転して、係合リング２４が図５Ｄ及び図６Ｄに示す下向き方向（矢印７３参照）の回転を開始し、係合突起２４ａが左方向（矢印７１参照）に移動して第２係合突起２２ａとの係合を解除して第１係合突起２１ａと係合すると、係合リング２４と第１爪リング２１とが一体的に回転する。
【００４７】
これが、断接機構１０により、サンギヤ１６とピニオンキャリア１９との間が規制されかつサンギヤ１６と固定端１３との間の相対回転を開放した状態で、ピニオンキャリア１９からピニオンギヤ１７を介してリングギヤ１８に至る動力伝達経路の第２経路である。
【００４８】
このように前記第１実施形態によれば、動力伝達装置３と回転電機５とに隣接して変速装置９を配置して、動力伝達装置３の外殻あるいはそれと同一回転する同一回転部材８と、回転電機５の回転子１１との間で、減速比の異なる少なくとも２つの動力伝達経路を機械的に切換え可能とすることにより、Ｖベルトとプーリとを使うことなく、エンジン２と回転電機５とを連結して冷間時の始動が確実に可能となる。また、動力伝達経路の切替の為に、外部から操作する機構又は信号を持つ必要がなく、駆動及び被駆動の関係がエンジン始動モードと発電モードとにおいて逆転する事を利用したシステムであり、他の構成も簡素な構成で断接機構１０を実現する事が出来る。また、従来の構成と比較して、オルタネータとスタータモータとの機能を第１実施形態の構成に統合することで、スタータモータ、リングギヤ、Ｖベルト、及びプーリなどの部品を廃止することが出来て、コスト低減が図れる。また、前記した統合は、変速装置９を備える事で、低回転速度及び高トルクと、高回転速度及び低トルクとの背反する２つの特性を１つの回転電機５で達成することが可能となり、かつ低温条件下でもスリップが発生しない歯車伝達とする事により実現可能となり、部品の廃止により、該部品が占有していたスペースが不要になり、小型軽量化が図れる。また、通常、遊星歯車機構１５は潤滑油雰囲気下で使用されるケースが多いのに対して、第１実施形態においては、車両稼働中の大部分の時間は発電モードで使用し、始動モードを使用する時間はごく短時間であるため、潤滑油雰囲気下でなくとも実現可能となる。すなわち、発電モードでは、遊星歯車機構１５の構成要素が一体回転する、すなわち、歯車間の転動が無い状態となるため、潤滑油雰囲気下でなくとも実現可能となっている。このような特徴により、シール及び潤滑構造等の簡略化が可能になり、スペース及びコスト面での優れたものとなる。
【００４９】
＜変形例＞
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、図８に示す変形例として、ハブリング２３Ｂと係合リング２４Ｂとの内外方向の配置を互いに入れ替えることもできる。この例では、係合突起２４ａと第３凹部２３ｂとの係合関係、及び、第３突起２３ａと第４凹部２４ｂとの係合関係が径方向の内外で逆転しているだけであり、動作は、第１実施形態と全く同一である。
【００５０】
＜第２実施形態＞
また、断接機構１０は、第１実施形態の機構に限られず、他の構成で構成することもできる。
【００５１】
例えば、本発明の第２実施形態として、前記断接機構１０は、摩擦式ブレーキ３１と、摩擦式クラッチ３２と、それらの制御機構３３とで構成することもできる。
【００５２】
制御機構３３は、例えば、エンジン始動のタイミング信号を信号回路などから出力させて、その信号を基に、摩擦式ブレーキ３１と摩擦式クラッチ３２とを独立して別々に駆動可能な油圧式ピストン又は各種アクチュエータ等で構成するようにしてもよい。
【００５３】
摩擦式のブレーキ３１は、サンギヤ１６と固定端１３との間に配置されている。摩擦式のブレーキ３１をかけてサンギヤ１６と固定端１３とを一体的にしてサンギヤ１６の回転を停止させる一方、摩擦式のブレーキ３１を解放して、固定端１３に対してサンギヤ１６を自在に正逆回転可能とする。例えば、摩擦式ブレーキ３１の場合には、交互に重なり合ったディスクとドリブンプレートとを軸方向に押し付けていくことで回転を停止させるものであって、押し付ける動作自体は、油圧ピストンで直押し、又は、ベアリングを介して電動アクチュエータで押す動作で行うことができる。
【００５４】
摩擦式のクラッチ３２は、サンギヤ１６とピニオンキャリア１９との間に配置されている。摩擦式のクラッチ３２は、サンギヤ１６とピニオンキャリア１９と接続してサンギヤ１６とピニオンキャリア１９とを一体的に回転させたり、サンギヤ１６とピニオンキャリア１９との接続を解除して、サンギヤ１６とピニオンキャリア１９とが別々に回転するようにする。例えば、摩擦式クラッチ３２の場合には、交互に重なり合ったディスクとドリブンプレートとを軸方向に押し付けていくことでトルク伝達をするものであって、押し付ける動作自体は、油圧ピストンで直押し、又は、ベアリングを介して電動アクチュエータで押す動作で行うことができる。
【００５５】
制御機構３３は、これらのブレーキ３１及びクラッチ３２の断接を操作する為に、信号回路などから信号を基に油圧式ピストン又は電動アクチュエータなどの各種アクチュエータ等を駆動制御する。
【００５６】
このような構成でも、第１実施形態の作用効果を奏することができる。
【００５７】
＜第３実施形態＞
また、他の構成の断接機構として、図１０Ａ〜図１０Ｃに示す本発明の第３実施形態では、ドグ式あるいはシンクロ式クラッチ４１と、その制御機構４２とで構成することもできる。
【００５８】
制御機構４２は、例えば、エンジン始動のタイミング信号を信号回路などから出力させて、その信号を基に、ドグ式あるいはシンクロ式クラッチ４１のブレーキ・クラッチ要素を駆動可能な油圧式ピストン又は各種アクチュエータ等で構成するようにしてもよい。
【００５９】
サンギヤ１６と固定端１３との間にドグあるいはシンクロメッシュ方式（ドグ式あるいはシンクロ式）のブレーキ要素４４を設け、サンギヤ１６とピニオンキャリア１９との間にドグあるいはシンクロメッシュ方式（ドグ式あるいはシンクロ式）のクラッチ要素４５を設けている。
【００６０】
また、これらのブレーキ要素４４及びクラッチ要素４５の断接を操作する為に、制御機構４２を備えている。
【００６１】
図１０Ａは、サンギヤ１６とピニオンキャリア１９とが同期（＝「接」）している状態で、図１０Ｂは、サンギヤ１６と固定端１３とが同期している状態である。図１０Ａ及び図１０Ｂで横方向にスライドしている部品がスリーブ４１ａになる。
【００６２】
ここで、シンクロ機構は、同期させる部材同士の相対回転差を、ある程度吸収して断接する事が可能である。一方、ドグクラッチは、同期させる部材同士の相対回転差をほぼゼロにしてから断接する。細かい機能及び機構は、両者で異なるが、本質的に、摩擦クラッチのような動力伝達形態を取らず、歯と歯とで噛合う伝達形態であるという点では同じであるため、ここでは、ドグクラッチあるいはシンクロ機構としてまとめて説明する。
【００６３】
また、シンクロ機構の実体形状の一例を図１０Ｃに示す。
【００６４】
シフト・フォークなどの操作部材４１ｂによって、スリーブ４１ａを図１０Ａ及び図１０Ｃの右側に移動を開始させると、スリーブ４１ａと一体にシンクロナイザ・キー４１ｃが移動し、その端面がシンクロナイザ・リング４１ｄをギヤ４１ｅのコーン部４１ｆに押し付け、この摩擦力でギヤ４１ｅの回転がスリーブ４１ａの回転速度に近づく。さらにスリーブ４１ａを移動させると、スリーブ４１ａとシンクロナイザ・キー４１ｃの突起部４１ｇのかみ合いが外れ、スリーブ４１ａのスプライン４１ｈがシンクロナイザ・リング４１ｄのスプライン４１ｊを通過してギヤ４１ｅのスプライン４１ｋとかみ合う。
【００６５】
すなわち、シフト・フォークなどの操作部材４１ｂの初期段階では、スリーブ４１ａとシンクロナイザ・キー４１ｃの突起部４１ｇとの状態は、かみ合っており、スリーブ４１ａとシンクロナイザ・リング４１ｄのスプライン４１ｊの状態は、食い違った状態である。このとき、摩擦は、シンクロナイザ・キー４１ｃの端面でシンクロナイザ・リング４１ｄをギヤ４１ｅのコーン(円錐)部４１ｆに押し付けることにより発生し、同期作用が始まる。
【００６６】
シフト・フォークなどの操作部材４１ｂの中期段階では、スリーブ４１ａとシンクロナイザ・キー４１ｃの突起部４１ｇとの状態は、かみ合いが外れており、スリーブ４１ａとシンクロナイザ・リング４１ｄとのスプライン４１ｊの状態は、先端部同士が当った状態であり、摩擦は、スリーブ４１ａに押されて、シンクロナイザ・リング４１ｄは、ギヤ４１ｅのコーン部４１ｆを強く圧着することにより発生して、同期作用は強まっている。すなわち、このような強い圧着動作が、断接機構での「接」を意味し、これらの動作とは逆の解除動作が「断」を意味する。
【００６７】
なお、４１ｍはピニオンキャリア１９に接続されるメインシャフト、４１ｐは固定端１３に固定されるクラッチシャフトである。
【００６８】
このような構成でも、第１実施形態の作用効果を奏することができる。
【００６９】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の前記態様にかかる回転電機付き動力伝達装置は、設計自由度が大きくなり、出力性能を向上させることができて、車両のオルタネータ及びスタータモータの持つ発電機能及びエンジン始動機能を統合する回転電機付き動力伝達装置等として有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１  車両
２  エンジン
３  動力伝達装置
４  変速機
５  回転電機
７  出力軸
８  動力伝達装置の外殻あるいはそれと同一回転する部材
９  変速装置
１０  断接機構
１１  回転子
１２  固定子
１３  固定端
１５  遊星歯車機構
１６  サンギヤ
１７  ピニオンギヤ
１８  リングギヤ
１９  ピニオンキャリア
２１  第１爪リング
２１ａ  第１突起
２１ｂ  第１凹部
２１ｃ  第１円環部
２２  第２爪リング
２２ａ  第２突起
２２ｂ  第２凹部
２２ｃ  第２円環部
２３，２３Ｂ  ハブリング
２３ａ  第３突起
２３ｂ  第３凹部
２３ｃ  第３円環部
２４，２４Ｂ  係合リング
２４ａ  係合突起
２４ｂ  第４凹部
２４ｃ  第４円環部
２７  断接機構の回転軸
３１  摩擦式ブレーキ
３２  摩擦式クラッチ
３３  制御機構
４１  ドグ式あるいはシンクロ式クラッチ
４１ａ  スリーブ
４１ｂ  操作部材
４１ｃ  シンクロナイザ・キー
４１ｄ  シンクロナイザ・リング
４１ｅ  ギヤ
４１ｆ  コーン部
４１ｇ  突起部
４１ｈ  スプライン
４１ｊ  スプライン
４１ｋ  スプライン
４１ｍ  メインシャフト
４１ｐ  クラッチシャフト
４２  制御機構
４４  ドグあるいはシンクロメッシュ方式のブレーキ要素
４５  ドグあるいはシンクロメッシュ方式のクラッチ要素
７１  左向き矢印の移動
７２，７３  下向き矢印の回転
７４  右向き矢印の移動
７５  上向き矢印の回転
Ｉ  第１突出位置
ＩＩ  第２突出位置
ＢＲ  ブレーキ要素
ＣＬ  クラッチ要素
【図１】
2018123722.tif 000003
【図２】
2018123722.tif 000004
【図３】
2018123722.tif 000005
【図４】
2018123722.tif 000006
【図５Ａ】
2018123722.tif 000007
【図５Ｂ】
2018123722.tif 000008
【図５Ｃ】
2018123722.tif 000009
【図５Ｄ】
2018123722.tif 000010
【図５Ｅ】
2018123722.tif 000011
【図５Ｆ】
2018123722.tif 000012
【図６Ａ】
2018123722.tif 000013
【図６Ｂ】
2018123722.tif 000014
【図６Ｃ】
2018123722.tif 000015
【図６Ｄ】
2018123722.tif 000016
【図６Ｅ】
2018123722.tif 000017
【図６Ｆ】
2018123722.tif 000018
【図７】
2018123722.tif 000019
【図８】
2018123722.tif 000020
【図９】
2018123722.tif 000021
【図１０Ａ】
2018123722.tif 000022
【図１０Ｂ】
2018123722.tif 000023
【図１０Ｃ】
2018123722.tif 000024
【図１１】
2018123722.tif 000025