(57)【要約】【目的】車両などの運動体が有する運動エネルギー（回転エネルギー）を効率よく回収し、回収したエネルギーを可及的損失なく有効利用できるようにする。【構成】外部入出力軸３に連結されて当該外部入出力軸との間で動力を遣り取りする主軸５、主軸５と同一軸線上にそれぞれ回転可能に設けられる巻胴１７及びフライホイール１３、内端２１ａが巻胴１７に固定されると共に外端２１ｂがフライホイール１３に固定される渦巻ばね２１、巻胴１７の外周部に固設されるサンギア２４、サンギア２４に外接噛合する複数の遊星ピニオン２５、各遊星ピニオン２５を自転可能に支持するピニオンキャリア１２、遊星ピニオン２５が内接噛合するリングギア２６、ピニオンキャリア１２と主軸５との間で動力の伝達を断続するクラッチ３１、及びリングギア２６に対して正逆の回転駆動力と回転抵抗力とを与えるリングギア拘束駆動部２８を備える。【選択図】図１
2008263739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部入出力軸に連結されて当該外部入出力軸との間で動力を遣り取りする主軸と、その主軸と同一軸線上にそれぞれ回転可能に設けられる巻胴及びフライホイールと、内端が前記巻胴に固定されると共に外端が前記フライホイールに固定される渦巻ばねと、前記巻胴の外周部に固設されるサンギアと、そのサンギアに外接噛合する複数の遊星ピニオンと、その各遊星ピニオンを自転可能に支持して前記主軸と同一軸線上に回転可能に設けられるピニオンキャリアと、前記サンギアを中心に回転可能で前記遊星ピニオンが内接噛合するリングギアと、前記ピニオンキャリアと前記主軸との間で動力の伝達を断続するクラッチと、前記リングギアに対して正逆回転させるための回転駆動力とその回転を拘束するための回転抵抗力とを与えるリングギア拘束駆動部と、を具備して成ることを特徴とする回生ブレーキ装置。
【請求項２】
前記主軸の回転数に対応する信号を出力する第１の回転センサと、前記フライホイールの回転数に対応する信号を出力する第２の回転センサと、それら回転センサの出力信号に基づいて前記リングギア拘束駆動部を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする請求項１記載の回生ブレーキ装置。
【請求項３】
前記リングギア拘束駆動部は、発電機を兼ねた電動機を有して成ることを特徴とする請求項１、又は２記載の回生ブレーキ装置。
【請求項４】
前記リングギア拘束駆動部は、駆動電流が流される電機子コイルを有して前記リングギアの周囲に配置されるステータを備え、前記リングギアの外周部には前記電機子コイルが発生する磁束と協働してリングギアを回転および拘束するための界磁束を発生する永久磁石部が設けられることを特徴とする請求項１、又は２記載の回生ブレーキ装置。
【請求項５】
前記リングギア拘束駆動部には、フライホイールの回転エネルギーを電気エネルギーに変換して回収するための蓄電手段が導電接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回生ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回生ブレーキ装置に係わり、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ーを効率的に回収し、これを運動体の加速エネルギーとして再利用できるようにした回生ブレーキ装置に関する。
【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ーは、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、運動エネルギーを油圧ポンプにより圧力エネルギー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ーを電気エネルギーに変換し、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、運動エネルギーを油圧や電気といった他のエネルギーに変換するものは、低速域でのエネルギー回収が困難で、エネルギー変換効率が低い。又、回収したエネルギー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ー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ーを電気エネルギーなど他のエネルギーに変換せず、これを運動エネルギー（回転エネルギー）のまま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装置も知られている（例えば、特許文献１、２）。
【０００６】
【特許文献１】特公昭５９−１４６３３号公報
【０００７】
【特許文献２】特開２００６−１６１９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、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。
【０００９】
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ー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ーを全て回収することはできず、エネルギー回収効率が悪い。
【００１０】
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ーは駆動軸には出力されず、ピニオンキャリアを回転させるにすぎない。
【００１１】
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ー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ーは発電機により電気エネルギーに変換し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ーなどとして利用するようにしているので、エネルギー回収時における回転エネルギーから電気エネルギーへの変換、及びエネルギー放出時における電気エネルギーから他のエネルギーへの変換によりエネルギー損失が大きくなるという欠点がある。
【００１２】
この点、特許文献２では、外部入出力軸の回転エネルギーをフライホイールに蓄積し、これを回転エネルギーのまま外部入出力軸に伝達する構成であるから、エネルギーの回収回生効率を大幅にアップさせることが可能である。
【００１３】
しかし、特許文献２では、外部入出力軸に連結される主軸上に、ホイールと遊星歯車装置を構成するリングギアとを設け、その間に円筒状に巻かれた伝動コイルを配置し、その両端をホイール及びリングギアに固定するなどして構成されることから、装置全体が大掛かりな構造になるという問題があった。
【００１４】
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ー（回転エネルギー）を効率よく回収し、回収したエネルギーを可及的損失なく有効利用することのできる簡易構造の回生ブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明に係る回生ブレーキ装置は、外部入出力軸に連結されて当該外部入出力軸との間で動力を遣り取りする主軸と、その主軸と同一軸線上にそれぞれ回転可能に設けられる巻胴及びフライホイールと、内端が前記巻胴に固定されると共に外端が前記フライホイールに固定される渦巻ばねと、前記巻胴の外周部に固設されるサンギアと、そのサンギアに外接噛合する複数の遊星ピニオンと、その各遊星ピニオンを自転可能に支持して前記主軸と同一軸線上に回転可能に設けられるピニオンキャリアと、前記サンギアを中心に回転可能で前記遊星ピニオンが内接噛合するリングギアと、前記ピニオンキャリアと前記主軸との間で動力の伝達を断続するクラッチと、前記リングギアに対して正逆回転させるための回転駆動力とその回転を拘束するための回転抵抗力とを与えるリングギア拘束駆動部と、を具備して成ることを特徴とする。
【００１６】
加えて、前記主軸の回転数に対応する信号を出力する第１の回転センサと、前記フライホイールの回転数に対応する信号を出力する第２の回転センサと、それら回転センサの出力信号に基づいて前記リングギア拘束駆動部を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【００１７】
又、前記リングギア拘束駆動部は、発電機を兼ねた電動機を有して成ることを特徴とする。特に、リングギア拘束駆動部として、駆動電流が流される電機子コイルを有して前記リングギアの周囲に配置されるステータを備え、前記リングギアの外周部には前記電機子コイルが発生する磁束と協働してリングギアを回転および拘束するための界磁束を発生する永久磁石部が設けられる。
【００１８】
更に、前記リングギア拘束駆動部には、フライホイールの回転エネルギーを電気エネルギーに変換して回収するための蓄電手段が導電接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る回生ブレーキ装置によれば、主軸の回転エネルギーをフライホイールに蓄積し、これを他のエネルギーに変換せずして主軸の加速エネルギーとしてそのまま放出、出力することができる。よって、エネルギー変換による損失が少なく、エネルギーの回収、回生効率が大幅に向上し、エネルギーを有効利用することができる。
【００２０】
特に、主軸を中心として、遊星ピニオンを自転可能に支持するピニオンキャリア、リングギア、巻胴と一体のサンギア、及びフライホイールを同一軸線上に設け、フライホイールと巻胴とを渦巻ばねで連係する構成としているので、簡易構造にして装置の小型化を図ることができる。
【００２１】
又、フライホイールと巻胴を渦巻ばねで連係していることから、渦巻ばねの弾性変形によりフライホイールに対する衝撃的な動力伝達を緩和することができ、しかもリングギアに回転駆動力と回転抵抗力とを与えるリングギア拘束駆動部を備えていることから、これによるリングギアの拘束、回転によりフライホイールから主軸への出力トルクを調整することができる。
【００２２】
加えて、主軸の回転数とフライホイールの回転数に基づいてリングギア拘束駆動部を制御する制御部を備えていることから、リングギアの回転方向を適宜転換して主軸やフライホイールが有する回転エネルギーの大部分を回収、回生することができる。
【００２３】
更に、リングギア拘束駆動部が発電機を兼ねた電動機を有して成ることから、フライホイールに蓄積された回転エネルギーを必要に応じて電気エネルギーに変換することもできる。特に、電機子コイルを有するステータをリングギアの周囲に配置する一方、リングギアの外周部には界磁束を発生する永久磁石部が設けられることから、既存の発電電動機を併用せずして装置全体をコンパクトにまとめることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。図１は、本発明に係る回生ブレーキ装置の内部構造を示す。図１において、１は車両（自動車）の車軸、２は車軸１に介在される差動歯車装置、３は差動歯車装置２の大径ギア部２ａに噛み合うギア４（ベベルギア）を有する外部入出力軸、５は外部入出力軸３との間で動力を遣り取りする主軸であり、その主軸５は軸受６により回転自在に支持され、外部入出力軸３と主軸５はその各一端に固着されるギア７，８（ベベルギア）の噛合により伝動可能に連結されている。
【００２５】
尚、主軸５は軸継手９を介して延長され、その先端部には主軸５の回転数を検出するための回転センサ１０が連係される。
【００２６】
１１は主軸５が通されるハウジングであり、そのハウジング１１には円盤状のピニオンキャリア１２や該ピニオンキャリアより直径の大きいフライホイール１３などが内蔵される。ピニオンキャリア１２は、ハウジング１１に固定した軸受１４により支持されて主軸５と同一軸線上に回転可能に設けられており、その中心部には主軸５を通す中空軸部１２ａが形成されている。中空軸部１２ａはフライホイール１３側に延び、その内側には主軸５を支持する軸受１５が設けられ、その外側には軸受１６を介して円筒状の巻胴１７が回転可能に設けられる。
【００２７】
一方、フライホイール１３は、ハウジング１１に固定した軸受１８により支持されて主軸５と同一軸線上に回転可能に設けられており、その中心部には主軸５を支持する軸受１９が嵌め込まれている。又、フライホイール１３の中心部外周には該フライホイール１３の回転数を検出するための回転センサ２０が連係される。
【００２８】
２１は巻胴１７の外周に設けた強制接触形の渦巻ばね（ゼンマイ）であり、その内端２１ａは巻胴１７に固定されると共に、その外端２１ｂはフライホイール１３に固定されている。尚、巻胴１７の一端外周には渦巻ばねの内端２１ａを固定するための係止ピン２２が取り付けられ、フライホイール１３の外周には渦巻ばねの外端２１ｂを固定するための係止ピン２３が取り付けられている。
【００２９】
又、図１から明らかなように、巻胴１７には渦巻ばね２１を巻き込む側とは反対の一端部外周にサンギア２４が固設されている。尚、本例において、サンギア２４は巻胴１７に一体として形成されるが、これを巻胴１７とは別に製作してから焼き嵌めなどの手法で巻胴１７に固着するようにしてもよい。
【００３０】
２５はサンギア２４に外接噛合する遊星ピニオンであり、この遊星ピニオン２５はピニオンキャリア１２に固設した支点軸１２ｂにより回転（自転）可能に支持され、ピニオンキャリア１２の回転時にはその遊星ピニオン２５が自転しながらサンギア２４の回りをピニオンキャリア１２の回転方向と同方向に旋回（公転）するようになっている。
【００３１】
２６は遊星ピニオン２５が内接噛合するリングギアであり、このリングギア２６は遊星ピニオン２５との噛合によりサンギア２４を中心として回転可能とされている。尚、本例において、ハウジング１１にはリングギア２６を支持するスリップリング２７が取り付けられ、そのスリップリング２７に対してリングギア２６が摺接するようになっている。
【００３２】
ここに、リングギア２６、サンギア２４、遊星ピニオン２５、及びピニオンキャリア１２は、遊星歯車装置を構成するものであり、リングギア２６を拘束してピニオンキャリア１２を回転させればサンギア２４がピニオンキャリア１２よりも高速で同方向に回転し、この状態でリングギア２６をピニオンキャリア１２に対して逆転させると、ピニオンキャリア１２が減速しながらサンギア２４が増速する。
【００３３】
一方、サンギア２４の回転中にリングギア２６を拘束すれば、ピニオンキャリア１２がサンギア２４より低速で同方向に回転し、この状態でリングギア２６をサンギア２４と同方向に回転させると、サンギア２４が減速しながらピニオンキャリア１２が増速する。
【００３４】
従って、ピニオンキャリア１２と主軸５を結合してリングギア２６の拘束や正逆回転駆動を行うことにより、主軸５を通じて外部入出力軸３からサンギア２４に動力を伝達したり、サンギア２４から外部入出力軸３に動力を伝達したりすることができる。
【００３５】
図１において、２８はリングギア２６に対してこれを正逆回転させるための回転駆動力とその回転を拘束する回転抵抗力とを与えるリングギア拘束駆動部であり、このリングギア拘束駆動部２８は、リングギア２６をロータとして、その周囲にステータ２９を配置して構成される回転機（同期機）であり、リングギア２６の外周部にはステータ２９に対応して界磁束を発生する永久磁石部３０が設けられる。
【００３６】
一方、３１は主軸５とピニオンキャリア１２との間で動力の伝達を断続するクラッチである。本例において、係るクラッチ３１は電磁力によりピニオンキャリア１２に押し付けられるクラッチ板３１ａを備えた電磁クラッチであり、そのクラッチ板３１ａは主軸５の軸方向にのみ移動を許容され、主軸５とは相対的な回転が規制されている。従って、クラッチ板３１ａをピニオンキャリア１２に結合したときには、主軸５とピニオンキャリア１２との間で動力の伝達が行われ、クラッチ板３１ａをピニオンキャリア１２から離間させたときには主軸５とピニオンキャリア１２との間で伝達動力が遮断される。
【００３７】
次に、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。尚、図３ではステータ２９を省略している。先ず、図２から明らかなように、本例では４つの渦巻ばね２１が用いられ、巻胴１７とフライホイール１３にはそれら渦巻ばね２１の内端２１ａおよび外端２１ｂを固定する係止ピン２２，２３が４つずつ周方向に等間隔（９０度間隔）で設けられている。ここに、図２は４つの渦巻ばね２１が巻き戻されている状態であり、このとき各渦巻ばね２１は外周側に密集してその質量中心がフライホイール１３の外周側となっている。
【００３８】
又、図３から明らかなように、本例では遊星ピニオン２５がサンギア２４の周方向に３つ等間隔（１２０度間隔）に設けられる構成とされている。更に、リングギア２６の外周部において、上記の永久磁石部３０は周方向に等間隔に設けられている。本例において、その永久磁石部３０は、リングギア２６の外周を歯車状にしてその各歯部間に永久磁石を嵌め込んで構成されており、その磁極はリングギア２６の軸方向に向けられている。つまり、永久磁石部３０を構成する各永久磁石はＮ極とＳ極がリングギア２６の表裏両面にあらわれる状態で設けられるが、リングギア２６の片面上には同極があらわされる。尚、係る永久磁石部３０は、リングギア２６の外周部に着磁を行うことによっても設けることができる。ここに、図３では便宜上、８つの永久磁石部３０が周方向に等間隔で配列した状態を示しているが、実際にはより多くの永久磁石部３０が間隔をつめて設けられる。
【００３９】
図４は、リングギア２６の外周部を拡大して示した概略図である。この図に示されるように、上記のステータ２９は、リングギア２６の周方向に沿って等間隔で設けられる。但し、ステータ２９は永久磁石部３０とは間隔および数が相違し、隣接する２つのステータ２９，２９でその一方に一つの永久磁石部３０が正対したとき、その永久磁石部３０に隣接する別の永久磁石部３０が他方のステータ２９と正対しないようになっている。この点は、公知のステッピングモータと同等である。
【００４０】
図５は図４のＣ−Ｃ断面を示す。この図で明らかなように、本例においてステータ２９は、リングギア２６の外周部を挟んで対向する一対のティース部２９ａ１，２９ａ２をもつＣ字形のコア２９ａに電機子コイル２９ｂを巻回した構成で、電機子コイル２９ｂに駆動電流を流したときには一対のティース部２９ａ１，２９ａ２がＮ極とＳ極に磁化される。
【００４１】
そして、以上のようなリングギア拘束駆動部２８によれば、各ステータ２９の電機子コイル２９ｂに対する通電パターンや通電量を制御することにより、永久磁石部３０の界磁束に作用する回転磁界を発生させてリングギア２６を正逆に回転駆動したり、永久磁石部３０の界磁束に作用する固定磁界を発生させてリングギア２６の回転を拘束したりすることができる。
【００４２】
図６は本装置の制御系を示したブロック図である。図６において、３２はリングギア拘束駆動部２８（電機子コイル２９ｂに流される駆動電流）を制御する制御部であり、この制御部３２には上記回転センサ１０，２０が導電接続され、それら回転センサ１０，２０の出力信号に基づいて電機子コイル２９ｂに流される駆動電流が制御されるようになっている。加えて、制御部３２には、ブレーキ操作器（車両のフットブレーキやサイドブレーキ）の操作量を検出するブレーキセンサ３３、及びアクセル（ペダル）の操作量を検出するアクセルセンサ３４が導電接続され、それらセンサ１０，２０，３３，３４の出力信号に基づいてクラッチ３１のＯＮ−ＯＦＦ制御などが行われるようになっている。更に、リングギア拘束駆動部を構成するステータ２９には、整流器３５を介してバッテリ３６が導電接続されて上記フライホイール１３の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する蓄電手段が構成される。つまり、リングギア拘束駆動部２８は発電機を兼ねた電動機（発電電動機）であり、電機子コイル２９ｂへの非通電時において、フライホイール１３でリングギア２６が回転されることにより、ステータ２９内を永久磁石部３０が通過すると電機子コイル２９ｂに交流電圧が誘起されるので、本装置ではその交流電圧を整流器３５により直流電圧に変換してバッテリ３６に蓄え得るようにしてある。
【００４３】
ここで、以上のように構成される本願回生ブレーキ装置の作動態様を説明する。尚、図７はエネルギー回収時のフローチャート、図８はエネルギー放出（回生）時のフローチャートを示す。
【００４４】
先ず、エネルギー回収時（主軸５からフライホイール１３への動力伝達）について説明すれば、車両の走行中に外部入出力軸３はエンジンなどの駆動源からの伝達動力により所定方向に回転されており、これに連結する主軸５も所定方向（以下、ＣＷ方向とし、その逆をＣＣＷ方向とする）に回転されている。このとき、クラッチ３１は切られており、このため主軸５からピニオンキャリア１２への動力伝達は行われず、ピニオンキャリア１２は静止状態となっている。この状態で車両のブレーキ操作が行われると、これが図６に示したブレーキセンサ３３により検出され、その出力信号（ブレーキ信号）に基づいて、主軸５の回転数がフライホイール１３（図７においてＦＷに略称）の回転数を所定の変速比η（リングギア２６とサンギア２４との間の減速比）で除した値よりも大きいことを条件に、クラッチ３１が「ＯＮ」となり、そのクラッチ３１により主軸５とピニオンキャリア１２が結合される。
【００４５】
すると、ピニオンキャリア１２が主軸５と同じＣＷ方向に回転するが、このときステータ２９の電機子コイル２９ｂにリングギア２６の回転を拘束するような駆動電流が流されてリングギア２６の回転が拘束される。これにより、遊星ピニオン２５がＣＣＷ方向に自転しながらＣＷ方向に旋回する一方、サンギア２４がピニオンキャリア１２よりも高速でＣＷ方向に回転する。このとき、サンギア２４の回転方向（ＣＷ方向）は渦巻ばね２１の巻き締め方向に合致されるが、サンギア２４の始動時点において、渦巻ばね２１の質量中心は外周側にあってフライホイール１３が大きな起動トルクを有しているので、サンギア２４がＣＷ方向に回転し始めても、フライホイール１３は渦巻ばね２１を介してＣＷ方向に即時回転せず、これに先行して渦巻ばね２１がＣＷ方向に回転するサンギア２４と一体の巻胴１７に巻き込まれるようになる。
【００４６】
よって、巻胴１７からフライホイール１３に対する衝撃的な動力伝達は防止される。そして、渦巻ばね２１の巻き締めトルクが主軸５の制動トルクとなるため、車両（外部入出力軸３、主軸５、及びピニオンキャリア１２）は減速する。
【００４７】
尚、サンギア２４に対する入力トルクとフライホイール１３の起動トルクが合致した時点でフライホイール１３がＣＷ方向に回転を始めるが、このときフライホイール１３のトルク減少により渦巻ばね２１が巻き締めによる弾性エネルギーを放出し始め、これによってフライホイール１３がＣＷ方向に増速される一方、その反力がピニオンキャリア１２、主軸５、及び外部入出力軸３を通じて車両の制動力として作用するので、渦巻ばね２１が弾性エネルギーを放出している間はその巻き戻りトルクを反力として車両の減速が継続される。
【００４８】
ここに、渦巻ばね２１が弾性エネルギーを放出するに伴って、その質量中心が外周側に移動するため、フライホイール１３の慣性モーメントが増していき、渦巻ばね２１の弾性エネルギーが全て放出された段階でフライホイール１３の慣性モーメントが最大となり、そのフライホイール１３により、今度は渦巻ばね２１を介して巻胴１７がＣＷ方向に回転され、その両者１３，１７がＣＷ方向に同一速度で回転しながらピニオンキャリア１２を回転させるようになる。つまり、ピニオンキャリア１２や主軸５は減速しながらもＣＷ方向に回転し、車両は未停止状態にある。尚、このとき主軸５とフライホール１３の回転数は所定の変速比ηを以て均衡（ＦＷ／η＝主軸）する。
【００４９】
そこで、車両の残エネルギー（主軸５の回転エネルギー）を全て回収するため、拘束状態にあるリングギア２６をピニオンキャリア１２に対して逆転（ＣＣＷ方向に回転）させる。これには、ステータ２９の電機子コイル２９ｂに対する駆動電流を制御してＣＣＷ方向の回転磁界を形成すればよく、これによりリングギア２６の外周部に設けた永久磁石部３０の界磁束が回転磁界に作用してリングギア２６がＣＣＷ方向に回転することになる。このとき、リングギア２６とフライホイール１３との回転合成力がピニオンキャリア１２の制動力として作用するため、これが主軸５から外部入出力軸３にも伝達されて車両は間もなく停止する。
【００５０】
車両が停止すると、主軸５の回転数を検出する回転センサ１０の出力信号は無信号状態となるので、このとき車軸１や外部入出力軸３などを車両に装備される既設のブレーキ装置により拘束し、クラッチを切り（クラッチを「ＯＦＦ」とする）、更には電機子コイル２９ｂへの通電を遮断してリングギア２６を電磁的拘束から解放し、制動エネルギー回収動作を終了する。尚、電機子コイル２９ｂへの通電遮断時には、ステータコア２９ａに対する永久磁石部３０の界磁束がリングギア２６の回転負荷となるため、車両の停止時ではピニオンキャリア１２がサンギア２４からの伝達動力を受けてＣＷ方向に回転するが、その動力はクラッチ３１により主軸５に対して遮断される。
【００５１】
ここに、フライホイール１３に回収されたエネルギーは、後述の如く主軸５に戻されて車両の加速エネルギーとして利用されるが、ブレーキ信号が途絶えず、フライホイール１３の回転中に主軸５の停止状態が所定時間継続された場合には、回転機を構成するリングギア拘束駆動部２８を発電機として動作させることにより、フライホイール１３の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して図６に示したバッテリ３６に蓄電する。
【００５２】
つまり、図示せぬタイマにより主軸５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、外部入出力軸３の拘束状態と電機子コイル２９ｂの通電遮断状態を保ったまま、クラッチ３１を「ＯＮ」とする。すると、リングギア２６がＣＷ方向に回転しているフライホイール１３でＣＣＷ方向に回転され、永久磁石部３０がステータコア２９ａのティース部２９ａ１，２９ａ２を横切ることによって電機子コイル２９ｂに電力（交流電圧）が誘起されるので、その交流電圧を整流器３５により直流電圧に変換してバッテリ３６に蓄電する。
【００５３】
これによれば、バッテリ３６に蓄えた電力を、リングギア２６を拘束及び回転させるエネルギーとして（バッテリ３６を制御部３２の電源として）利用することができる。
【００５４】
次に、フライホイール１３に回収されたエネルギーの放出動作（フライホイール１３から主軸５への動力伝達）について説明する。
【００５５】
先ず、フライホイール１３がＣＷ方向に回転されている状態で、ブレーキ信号がＯＦＦとなり、これに変わって制御部３２に加速信号（アクセルペダルの踏み込みなどによって図６に示したアクセルセンサ３４が信号出力する）が入力されると、外部入出力軸３の拘束が解除され、その外部入出力軸３を通じて主軸５をＣＷ方向に回転させるような動力伝達が行われる。このとき、フライホイール（図８においてＦＷに略称）の回転数を所定の変速比η（リングギアとサンギアとの間の減速比）で除した値よりも主軸５の回転数が小さいことを条件に、クラッチ３１が「ＯＮ」となり、そのクラッチ３１により主軸５とピニオンキャリア１２が結合される。
【００５６】
すると、ピニオンキャリア１２が主軸５と同じＣＷ方向に回転するが、このときピニオンキャリア１２に対する衝撃的な動力伝達を防止するため、初期段階ではリングギア２６のＣＣＷ方向の回転を許容しながら、電機子コイル２９ｂに流される駆動電流（リングギア２６を拘束するための駆動電流）を徐々に増していく。つまり、ピニオンキャリア１２からの反力でＣＣＷ方向に回転されるリングギア２６を電機子コイル２９ｂに対する通電量の制御により減速する。
【００５７】
しかして、フライホイール１３に蓄積された回転エネルギーは、渦巻ばね２１、巻胴１７、サンギア２４、遊星ピニオン２５、及びピニオンキャリア１２を介して主軸５に出力され、主軸５の回転速度が徐々に増していき、それに反比例してフライホイール１３は減速していく。
【００５８】
ここに、リングギア２６の回転が拘束される段階になると、主軸５とフライホール１３の回転数は所定の変速比ηを以て均衡（ＦＷ／η＝主軸）する。そこで、フライホイール１３の残エネルギーを全て放出するため、拘束状態にあるリングギア２６を今度はピニオンキャリア１２と同じＣＷ方向に回転（正転）させる。これには、ステータ２９の電機子コイル２９ｂに対する駆動電流を制御してＣＷ方向の回転磁界を形成すればよく、これによりリングギア２６の外周部に設けた永久磁石部３０の界磁束が回転磁界に作用してリングギア２６がＣＷ方向に回転することになる。
【００５９】
これによれば、リングギア２６とフライホイール１３との回転合成力により、ピニオンキャリア２６や主軸５は更に回転数を増し、以て車両が増速する。
【００６０】
そして、フライホイール１３が停止したら、クラッチ３１を「ＯＦＦ」とすると共に、電機子コイル２９ｂへの通電を遮断してリングギア２６を解放することにより、制動エネルギー回生動作を終了する。
【００６１】
以上、本発明について説明したが、クラッチ３１としては電磁クラッチに限らず種々のクラッチを用いることができる。又、リングギア拘束駆動部として、公知のブレーキ付き発電電動機（同期機）を用い、そのロータ軸とリングギア２６とを巻き掛け伝動方式あるいは歯車伝動方式で機械的結合するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る回生ブレーキ装置の使用態様を示す全体構造図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図
【図４】リングギアの外周部を示す部分拡大図
【図５】図４のＣ−Ｃ断面図
【図６】本装置の制御系のブロック図
【図７】制動エネルギー回収時のフローチャート
【図８】制動エネルギー放出時のフローチャート
【符号の説明】
【００６３】
３  外部入出力軸
５  主軸
１０  第１の回転センサ
１２  ピニオンキャリア
１３  フライホイール
１７  巻胴
２０  第２の回転センサ
２１  渦巻ばね
２４  サンギア
２５  遊星ピニオン
２６  リングギア
２８  リングギア拘束駆動部
２９  ステータ
２９ａ  コア
２９ｂ  電機子コイル
３０  永久磁石部
３１  クラッチ
３２  制御部
３５  整流器
３６  バッテリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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