(57)【要約】【課題】エンジンの停止中における補機類の駆動、エンジンの始動及びバッテリの充電を単一のモータと簡易な構造により達成させると共に車載性がよく、かつ製造工数を削減できる車両の駆動装置を提供する。【解決手段】プーリシャフト１４と、補機駆動軸１９と、サンギヤ１７、ピニオンキャリア１５及びリングギヤ１８を有し、その内の任意の２つの要素にプーリシャフト１４及び補機駆動軸１９がそれぞれ接続されるプラネタリ機構部１３と、残りの一要素と接続されるモータ１２と、プラネタリ機構部１３の２つ以上の要素を結合可能な直結クラッチ２１と、補機駆動軸１９の回転を一方向に規制可能なワンウェイクラッチ２２ととを備え、プラネタリ機構部１３、モータ１２、直結クラッチ２１及び補機駆動軸１９が同軸かつ直列に配置され、モータ１２のロータシャフト１６を支持する軸受けの径方向外側に、モータ１２の配電部品が配置されている。【選択図】　図２
2004122978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトと同期回転する同期軸と、補機を駆動させる駆動軸と、サンギヤ、ピニオンキャリア及びリングギヤを有し、それらの内の任意の２つの要素に前記同期軸及び駆動軸がそれぞれ接続されるプラネタリ機構と、該プラネタリ機構の残りの一要素と接続されるモータと、前記プラネタリ機構の２つ以上の要素を結合可能な結合手段と、前記駆動軸の回転を一方向に規制可能な回転規制手段とを備え、前記プラネタリ機構、モータ、結合手段及び駆動軸が同軸かつ直列に配置され、前記モータの出力軸を支持する軸受けの径方向外側に、前記モータの配電部品が配置されていることを特徴とする車両の駆動装置。
【請求項２】
エンジンのクランクシャフトと同期回転する同期軸と、補機を駆動させる駆動軸と、サンギヤ、ピニオンキャリア及びリングギヤを有し、それらの内の任意の２つの要素に前記同期軸及び駆動軸がそれぞれ接続されるプラネタリ機構と、該プラネタリ機構の残りの一要素と接続されるモータと、前記プラネタリ機構の２つ以上の要素を結合可能な結合手段と、前記駆動軸の回転を一方向に規制可能な回転規制手段と、前記モータの角度を検出する回転センサとを備え、前記プラネタリ機構、モータ、結合手段及び駆動軸が同軸かつ直列に配置され、前記モータの出力軸を支持する軸受けの径方向外側に、前記回転センサが配置されていることを特徴とする車両の駆動装置。
【請求項３】
前記プラネタリ機構がシングルピニオンプラネタリとして構成され、ピニオンキャリアに前記同期軸が、サンギヤに前記モータの出力軸が、リングギヤに前記駆動軸が各々接続され、かつ、前記モータを挟んで一方に前記結合手段が隣接して配置され、他方に前記プラネタリ機構が隣接して配置され、プラネタリ機構の前記モータが配置されている部位とは反対側に前記駆動軸が隣接して配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両の駆動装置。
【請求項４】
前記モータのロータ及び前記回転センサが前記出力軸に圧入され、前記出力軸の外周部には、ロータ又は回転センサの一部が圧入時に突き当たる当接部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃エンジンを駆動力として用いる車両の駆動装置に関するものであり、特に、車両停止時にエンジンを自動停止するアイドルストップ車、又はエンジンを停止して他の動力原により走行等を行うハイブリット車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低負荷領域や車両停止中にはエンジンを停止し、回生電力やエンジン駆動中に発電した電力を用いてモータで走行するハイブリッド車や、車両停止中にエンジンを自動停止させるアイドルストップ車が注目されている。
これらハイブリッド車及びアイドルストップ車の中には、エンジン停止中にもエアコンのコンプレッサ等の補機類を駆動させるために、スタータとしても機能する交流モータをエンジン及び補機と連係させ、クランクシャフトにクラッチを設けることにより、モータとエンジンとの間のトルク伝達を遮断した状態でモータによって補機を駆動できるようにしたものがある。
このようなモータの中には、プラネタリ機構及び一方向クラッチを備え、これらの組み合わせにより減速比の切り替えを行い、クランクシャフトに対するスタータとしての回転速度特性と、発電機としての回転速度特性とに対応できるものがある（例えば、特許文献１，２参照）。
ここで、前記モータには、通常そのロータの角度位置を検出するための回転センサが設けられている。このような回転センサとしては、モータのステータ側に固定される固定子とロータ側に固定される回転子とで構成され、固定子の内側で回転する回転子の位置からロータの角度を検出するレゾルバが採用されることが多い。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２７５８６４２号公報
【特許文献２】
特公昭３５−１４４０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジンのクランクシャフトにクラッチを設けることはエンジンのクランクシャフトに沿う方向の長さ寸法を増加させることとなり、エンジンの設置スペースに制限がある場合には大きな問題となる。
また、前記モータやプラネタリ機構等からなる駆動装置がクランクシャフトと略並行に配置される場合であっても、エンジンの外形寸法や周辺部品のレイアウトの関係上、前記駆動装置の軸線方向の短縮化が強く要望されている。
さらに、前記モータのロータを出力軸に圧入して固定する場合、モータのロータとステータとの軸線方向の位置合わせだけでなく、ロータ側に固定された回転センサの回転子と、ステータ側に固定された固定子とを径方向で対向させるために、ロータの圧入高さを正確に管理する必要があり、これに伴い駆動装置の製造工数が増加してしまうという問題がある。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、エンジンの停止中における補機類の駆動、エンジンの始動及びバッテリの充電を単一のモータと簡易な構造により達成させると共に車載性がよく、かつ製造工数を削減できる車両の駆動装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、エンジンのクランクシャフトと同期回転する同期軸（例えば実施の形態におけるプーリシャフト１４）と、補機を駆動させる駆動軸（例えば実施の形態における補機駆動軸１９）と、サンギヤ、ピニオンキャリア及びリングギヤからなる３つの要素を有し、それらの内の任意の２つの要素に前記同期軸及び前記駆動軸がそれぞれ接続されるプラネタリ機構（例えば実施の形態におけるプラネタリ機構部１３）と、該プラネタリ機構の残りの一要素と接続されるモータ（例えば実施の形態におけるモータ１２）と、前記プラネタリ機構の２つ以上の要素を結合可能な結合手段（例えば実施の形態における直結クラッチ２１）と、前記駆動軸の回転を一方向に規制可能な回転規制手段（例えば実施の形態におけるワンウェイクラッチ２２）とを備え、前記プラネタリ機構、モータ、結合手段及び駆動軸が同軸かつ直列に配置され、前記モータの出力軸（例えば実施の形態におけるロータシャフト１６）を支持する軸受けの径方向外側に、前記モータの配電部品（例えば実施の形態における配電部品６０）が配置されていることを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、結合手段によるプラネタリ機構の２つ以上の要素の結合状態を解放状態とし、駆動軸の回転方向が回転方向規制手段によって規制される方向にモータを作動させることで、モータのトルクがプラネタリ機構の要素間で変速され同期軸に伝達されて、エンジンを始動させることが可能となる。
また、結合手段によるプラネタリ機構の要素の結合状態を解放状態とし、駆動軸の回転方向が回転方向規制手段によって許容される方向にモータを作動させることで、モータのトルクがプラネタリ機構の要素間で変速され補機軸に伝達されて、補機を駆動させることが可能となる。
【０００７】
さらに、結合手段を係合状態としプラネタリ機構の２つ以上の要素を結合することで、３つの要素全てが一体化されて同期軸と駆動軸とが直結状態となり、エンジンのトルクにより補機を駆動させることが可能となる。
また、上記各動作モードにおいて、モータにおけるロータの角度は回転センサにより検出され、その情報に基づき適当な位相と周波数の電流が供給されることで、モータの回転速度が制御されている。
そして、前記プラネタリ機構、モータ、結合手段及び補機の駆動軸を同一軸線上で連結することが可能となると共に、補機を同一軸線上で接続することが可能となる。
さらに、モータの配電部品の内側に出力軸を支持する軸受けを配置した入れ子構造とすることが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、エンジンのクランクシャフトと同期回転する同期軸（例えば実施の形態におけるプーリシャフト１４）と、補機を駆動させる駆動軸（例えば実施の形態における補機駆動軸１９）と、サンギヤ、ピニオンキャリア及びリングギヤからなる３つの要素を有し、その内の任意の２つの要素に前記同期軸及び前記駆動軸がそれぞれ接続されるプラネタリ機構（例えば実施の形態におけるプラネタリ機構部１３）と、該プラネタリ機構の残りの一要素と接続されるモータ（例えば実施の形態におけるモータ１２）と、前記プラネタリ機構の２つ以上の要素を結合可能な結合手段（例えば実施の形態における直結クラッチ２１）と、前記駆動軸の回転を一方向に規制可能な回転規制手段（例えば実施の形態におけるワンウェイクラッチ２２）と、前記モータの角度を検出する回転センサ（例えば実施の形態におけるレゾルバ５９）とを備え、前記プラネタリ機構、モータ、結合手段及び駆動軸が同軸かつ直列に配置され、前記モータの出力軸（例えば実施の形態におけるロータシャフト１６）を支持する軸受けの径方向外側に、前記回転センサが配置されていることを特徴とする。
上記構成によれば、回転センサの内側に出力軸を支持する軸受けを配置した入れ子構造とすることが可能となる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２に記載の車両の駆動装置であって、前記プラネタリ機構がシングルピニオンプラネタリとして構成され、ピニオンキャリアに前記同期軸が、サンギヤに前記モータの出力軸が、リングギヤに前記駆動軸が各々接続され、かつ、前記モータを挟んで一方に前記結合手段が隣接して配置され、他方に前記プラネタリ機構が隣接して配置され、プラネタリ機構の前記モータが配置されている部位とは反対側に前記駆動軸が隣接して配置されていることを特徴とする。
上記構成によれば、モータのトルクをエンジンの同期軸に伝達する際、又は駆動軸に伝達する際に、プラネタリ機構の要素間でモータのトルクを増幅させることが可能となる。また、駆動軸に補機を直列に接続する場合、補機の軸を中空にする必要がない。
【００１０】
請求項４に記載した発明は、請求項２に記載の車両の駆動装置であって、前記モータのロータ及び前記回転センサが前記出力軸に圧入され、前記出力軸の外周部には、ロータ又は回転センサの一部が圧入時に突き当たる当接部（例えば実施の形態における段差面５２）が設けられていることを特徴とする。
上記構成によれば、出力軸にロータ又は回転センサの一方を出力軸へ圧入する際に、その一部を当接部に突き当てることで位置決めができる。その後、他方を出力軸へ圧入し、先に圧入されたロータ又は回転センサの端面に突き当てることで、ロータ及び回転センサの位置決めを容易かつ確実に行うことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、この実施の形態に係る車両の内燃エンジン１は、そのクランクシャフト２の長手方向に沿う側部に、ウォータポンプ３と、エアコン用コンプレッサ４に同軸接続される駆動装置１０とを備え、これらウォータポンプ３とコンプレッサ４と駆動装置１０とが、インテークマニホールドＩＮを避けるようにクランクシャフト２と略並行に配置（サイドマウント）されている。
【００１２】
クランクシャフト２の一端にはクランクプーリ５が設けられ、このクランクプーリ５と、ウォータポンプ３に設けられたウォータポンププーリ６と、駆動装置１０の一端に設けられたプーリ１１と、アイドラプーリ７とにベルト８が巻回されて各々連係可能とされている。駆動装置１０は後述するモータ１２を備え、このモータ１２がエンジン１のスタータ及びジェネレータとして機能すると共に、エンジン１停止時には補機であるコンプレッサ４を駆動するようになっている。ここで、クランクプーリ５の回転方向を矢印Ｅで示し、駆動装置１０のプーリ１１の回転方向を矢印Ｐで示す。なお、９はベルト８のテンションプーリを示し、ＥＸはエキゾーストマニホールドを示す。
【００１３】
図２に示すように、クランクシャフト２と同期回転するプーリ１１は、駆動装置１０の前方（図中左側）に配置されている。その後方（図中右側）には、プーリ１１と同軸駆動するモータ１２が配置され、さらにモータ１２の後方には、プラネタリ機構部（プラネタリ機構）１３が同軸配置されている。プーリ１１はプーリシャフト（同期軸）１４を介してプラネタリ機構部１３のピニオンキャリア１５と接続され、モータ１２はロータシャフト（出力軸）１６を介してプラネタリ機構部１３のサンギヤ１７と接続されている。そして、プラネタリ機構部１３を差動可能な状態とすることで、プーリ１１とモータ１２とが所定の減速比で連係されると共に、プラネタリ機構部１３の後方からリングギヤ１８に接続される補機駆動軸（駆動軸）１９を駆動可能となっている。ここで、ロータシャフト１６は中空に形成され、その内部にプーリシャフト１４が回転自在に挿通されている。ここで、５９はレゾルバ（回転センサ）であり、モータ１２の回転角度を検出するためのものである。
【００１４】
プーリ１１の内周部には、プーリシャフト１４とロータシャフト１６とを結合可能な直結クラッチ（結合手段）２１が配設され、プラネタリ機構部１３を一体化状態とすることで、プーリシャフト１４及びロータシャフト１６と補機駆動軸１９とを直結して駆動できるようになっている。補機駆動軸１９の外周部には、その回転をプーリ１１の正転方向（前記矢印Ｐ方向）のみに規制するワンウェイクラッチ（回転方向規制手段）２２が配設されている。また、補機駆動軸１９の後端部には、コンプレッサ４との間でトルクの伝達及び切断を行う補機クラッチ２３が配置されている。ここで、モータ１２、プラネタリ機構部１３、補機駆動軸１９及びワンウェイクラッチ２２は、本体ケース２４内に収容されている。そして、プーリ１１、モータ１２、プラネタリ機構部１３、補機駆動軸１９、直結クラッチ２１、ワンウェイクラッチ２２及び補機クラッチ２３が、各々軸線Ｃを共有するよう直列に配置されて、駆動装置１０が構成されている。
【００１５】
図３に示すように、プーリ１１後方の本体ケース２４の前壁２６には、ロータシャフト１６を挿通可能な円管部２７が前方に突出成形され、この円管部２７の外周部に設けられた複列のボールベアリング２８により、プーリ１１が本体ケース２４に回転自在に支持されている。プーリ１１の前側には、エクステンション２９を介してプーリプレート３１が取り付けられ、このプーリプレート３１の中央部にプーリシャフト１４の前端が結合されている。プーリシャフト１４の外周部には、ロータシャフト１６の内周部と当接するニードルベアリング３２が装着され、プーリシャフト１４がロータシャフト１６に回転自在に支持されている。プーリプレート３１とプーリ１１の前壁部３３との間には扁平状のロータディスク３４が配設され、このロータディスク３４と、プーリプレート３１の近傍まで延出されたロータシャフト１６の前端部とが結合されている。
【００１６】
また、プーリ１１は、その一辺の断面がモータ１２側に向かって開口する略コの字形状に形成され、その内部には励磁コイル２５がプーリ１１の円周方向に沿って配置されている。ロータディスク３４の後面にはアーマチュア（クラッチプレート）３５が取り付けられている。このアーマチュア３５は、リーフスプリング３６により付勢されてロータディスク３４の後面に当接し、この状態でアーマチュア３５とプーリ１１の前壁部３３とは離間している。そして、プーリ１１内の励磁コイル２５に通電すると、励磁コイル２５に発生する磁力によりアーマチュア３５がプーリ１１の前壁部３３に吸着され、この状態でアーマチュア３５とプーリ１１の前壁部３３とが係合するようになっている。したがって、プーリ１１の内周部には、励磁コイル２５、アーマチュア３５及びプーリ１１自身の前壁部３３からなる電磁式の直結クラッチ２１が配設されることとなり、プーリ１１と直結クラッチ２１とが所謂入れ子構造となっている。
【００１７】
アーマチュア３５は、ロータシャフト１６を介してプラネタリ機構部１３のサンギヤ１７に接続され、プーリ１１は、プーリシャフト１４を介してピニオンキャリア１５に接続されている。したがって、直結クラッチ２１を係合状態（ＯＮ）とすることで、サンギヤ１７とピニオンキャリア１５とを結合しプラネタリ機構部１３を一体化できるため、リングギヤ１８に接続された補機駆動軸１９をロータシャフト１６及びプーリシャフト１４と直結させ駆動させることができる。なお、アーマチュア３５とプーリ１１の前壁部３３とが離間した状態を、直結クラッチ２１の解放状態（ＯＦＦ）とする。
【００１８】
図４に示すように、モータ１２のロータ３９は、その外周部に複数のマグネット３８を備え、ステータ４２は、各マグネット３８と径方向で対向配置され３相に結線される複数のモータコイル４１を備えている。ステータ４２は本体ケース２４の内壁に固定され、各モータコイル４１にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の励磁電流を供給することで、ロータ３９を正転及び逆転駆動できるように構成されている。ロータシャフト１６及びプーリシャフト１４は、ロータ３９のロータヨーク４３を軸線Ｃに沿って貫通している。ロータシャフト１６におけるロータヨーク４３と径方向で重なる部位には、外周部にスプラインが形成され、このスプライン形成部４４にロータヨーク４３が圧入されることで、ロータシャフト１６とロータ３９とが結合されている。
【００１９】
本体ケース２４には、モータ１２とプラネタリ機構部１３との間に隔壁４５が設けられ、モータ１２は、その前後端が本体ケース２４の前壁２６及び隔壁４５から所定の間隔を有するように配設されている。本体ケース２４の前壁２６には、ロータシャフト１６の近傍をモータ１２側に突出させてなる張り出し部４６が形成され、この張り出し部４６の内周部にはボールベアリング（軸受け）４７が装着されている。また、本体ケース２４の隔壁４５にも、前壁２６と同様、ロータシャフト１６の近傍をモータ１２側に突出させてなる張り出し部４８が形成され、張り出し部４８の内周部にはボールベアリング（軸受け）４９が装着されている。そして、各ボールベアリング４７，４９により、ロータシャフト１６が本体ケース２４に回転自在に支持されている。ここで、隔壁４５の張り出し部４８の内周部であってボールベアリング４９の前方には、張り出し部４８の内周面とロータシャフト１６の外周面との間をシールするオイルシール５１が装着されている。
【００２０】
ロータシャフト１６のスプライン形成部４４の前方には、軸線Ｃと略直交する段差面（当接部）５２を介して縮径部５３が形成されている。この縮径部５３には、環状のセンサガイド５４が圧入され、センサガイド５４の後面５５の一部が段差面５２に当接することで、センサガイド５４の位置決めがなされている。センサガイド５４にはアーム部５６が設けられ、このアーム部５６が、張り出し部４６を避けるように、ロータシャフト１６から離隔した位置において前方へ延出するように形成されている。アーム部５６の外周部には、張り出し部４６の径方向外側となる部位にマグネットや電磁鋼板を備えたレゾルバロータ５７が装着され、また、このレゾルバロータ５７と径方向で対向配置されるレゾルバステータ５８が本体ケース２４の内周部に取り付けられている。そして、これらセンサガイド５４、レゾルバロータ５７及びレゾルバステータ５８により、ロータ３９の角度を検出するレゾルバ５９が構成されている。つまり、レゾルバ５９と張り出し部４６及びボールベアリング４７とが径方向で並ぶように配置され、所謂入れ子構造となっている。
【００２１】
ステータ４２の後方には、各相のモータコイル４１同士を結線する環状のバスリング６１が、張り出し部４８を避けるようロータシャフト１６から離隔した位置に配設されている。さらに、バスリング６１の上部と、本体ケース２４の上部に設けられた端子ボックス６２との間には、各相の励磁電流を供給するための配電線６３が配策されている。そして、これらバスリング６１及び配電線６３といった配電部品６０が、張り出し部４８、ボールベアリング４９及びオイルシール５１と径方向で並ぶように配置され、所謂入れ子構造となっている。ここで、６４は前記ニードルベアリング３２と一対に設けられるニードルベアリングである。これらニードルベアリング３２，６４はシール機能を有し、各ニードルベアリング３２，６４の間であってロータシャフト１６とプーリシャフト１４との間隙にはグリスを封入できるようになっている。
【００２２】
図５に示すように、本体ケース２４内であって隔壁４５の後方には、プラネタリ機構部１３、補機駆動軸１９及びワンウェイクラッチ２２が配設されている。ロータシャフト１６の後端部の外周面にはギヤが形成され、このギヤ形成部６５がプラネタリ機構部１３のサンギヤ１７を構成している。また、プーリシャフト１４の後端部はサンギヤ１７の後方まで延出され、この後端部にピニオンキャリア１５の嵌合部６６がスプラインにて連結されて、プーリシャフト１４とピニオンキャリア１５とが結合されている。そして、補機駆動軸１９の前端部には、プレート６７を介してリングギヤ１８が結合されている。ここで、図７に示すように、プラネタリ機構部１３は単列のピニオンギヤ１５ａを有するシングルピニオンプラネタリとして構成され、各ギヤ要素の半径比は、サンギヤ１７を約１とすると、ピニオンギヤ１５ａが約１、リングギヤ１８が約３となるように構成されている。
【００２３】
本体ケース２４の後壁６８には、補機駆動軸１９の周辺部分をプラネタリ機構部１３側に突出させてなる張り出し部６９が形成され、この張り出し部６９には環状のクラッチガイド７１が固定されている。このクラッチガイド７１の内周部には、図８に示すように、複数のカムパーツ７２が円周方向で配列され、クラッチガイド７１、カムパーツ７２及び補機駆動軸１９により機械式のワンウェイクラッチ２２が構成されている。このワンウェイクラッチ２２により、補機駆動軸１９に矢印Ｐ方向（プーリの正転方向）のトルクが加わった際はその回転が許容され、矢印Ｐの逆方向のトルクが加わった際は、カムパーツ７２の楔効果により補機駆動軸１９がクラッチガイド７１に係合することでその回転が規制される。クラッチガイド７１の内周部であってカムパーツ７２の前後には、各々ボールベアリング７３，７４が装着され、これらボールベアリング７３，７４により、補機駆動軸１９が本体ケース２４に回転自在に支持されている。
【００２４】
ロータシャフト１６の後端にはリング状のエンドパーツ７５が装着され、このエンドパーツ７５によりロータシャフト１６の後端面７６が形成されている。また、ピニオンキャリア１５には、後端面７６と軸線Ｃ方向で対向する接触面７７が形成されている。これら後端面７６と接触面７７との間にはスラストベアリング７８が配設され、ピニオンキャリア１５とロータシャフト１６との間に生じるスラスト荷重を支持できるようになっている。同様に、補機駆動軸１９に形成される前端面７９と、ピニオンキャリア１５に形成され前端面７９と軸線Ｃ方向で対向する後部接触面８１との間にはスラストベアリング８２が配設され、ピニオンキャリア１５と補機駆動軸１９との間に生じるスラスト荷重を支持できるようになっている。
【００２５】
また、本体ケース２４の後壁６８には、補機駆動軸１９を挿通させる開口８３の内周部に、その内周面と補機駆動軸１９の外周面との間をシールするオイルシール８４が装着されている。また、ロータシャフト１６の後端部には、その内周面とプーリシャフト１４の外周面との間をシールするオイルシール８５が装着されている。そして、前述したように隔壁４５の張り出し部４８にもオイルシール５１が装着され、したがって、本体ケース２４内の隔壁４５後方の空間は、各オイルシール５１，８４，８５によりシールされた油室８６として構成されることとなる。この油室８６内に潤滑用のオイルを充填することで、プラネタリ機構部１３とワンウェイクラッチ２２とを共通の油室８６及びオイルで潤滑することが可能となっている。なお、ロータシャフト１６を支持するボールベアリング４９、及び補機駆動軸１９を支持するボールベアリング７３，７４も油室８６内に配置されることとなり、共通のオイルで潤滑可能となっている。
【００２６】
プラネタリ機構部１３の上方であって本体ケース２４の外周部には、車両の電装系とモータ１２とを接続するための端子ボックス６２が設けられている。端子ボックス６２の前側下部は、隔壁４５前方の空間と連通され、その連通部分よりモータ１２の配電線６３が端子ボックス６２内に向かって配策されている。また、端子ボックス６２の後端からは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する給電ケーブルの接続端部８７が装着されている。そして、配電線６３の端部に設けられた各相の端子部８８と給電ケーブルの接続端部８７の先端に設けられた端子部８７ａとが、各々ボルト８９により結合されている。
【００２７】
図６に示すように、補機駆動軸１９の後端部には、補機クラッチ２３のロータプレート９１が装着され、ロータプレート９１がエクステンション９２を介してロータ部９３と結合されている。コンプレッサ４の前部には円管部４ａが突出形成され、この円管部４ａの外周部に設けられた複列のボールベアリング９５によりロータ部９３と円管部４ａとが回転自在とされている。
また、ロータ部９３は、その一辺の断面がコンプレッサ４側に向かって開口する略コの字形状に形成され、その内部に励磁コイル９４が配設されている。ロータプレート９１とロータ部９３の前壁部９６との間には、扁平状のアーマチュアディスク９７が配設され、円管部４ａから前方に突出する補機軸４ｂの先端部と結合されている。アーマチュアディスク９７の後面にはアーマチュア９８が取り付けられ、リーフスプリング９９により付勢されてアーマチュアディスク９７の後面に当接した状態（解放状態）となっている。
【００２８】
そして、励磁コイル９４に通電し、アーマチュア９８をロータ部９３の前壁部９６に吸着させることで、補機クラッチ２３が係合状態（ＯＮ）となり、補機駆動軸１９のトルクを補機軸４ｂに伝達可能となる。また、コンプレッサ４の駆動が不要なときは補機クラッチ２３を解放状態（ＯＦＦ）とし、トルク損失を軽減して電力及び燃料の消費を低減することができる。ここで、プーリ１１及びモータ１２といった動力源をプラネタリ機構部１３の前方に配置し、補機であるコンプレッサ４をプラネタリ機構部１３の後方、つまり動力源の反対側に配置したため、補機軸４ｂを中空軸とする必要がなく、例えばスクロールコンプレッサを採用することも可能である。
【００２９】
次に、駆動装置１０の、エンジン始動時、発電時及び補機駆動時における作動状態を説明する。
まず、モータ１２によるエンジン始動時には、直結クラッチ２１を解放状態とし、プラネタリ機構部１３を差動可能な状態とする。そして、モータ１２に電力を供給して正転方向（前記矢印Ｐ方向）のトルクを発生させ、ロータシャフト１６と共にサンギヤ１７を駆動させる。このときのモータ１２の回転速度は、レゾルバ５９が検出するロータ３９の角度を基に制御されている。プーリシャフト１４等を介してエンジン１と連係されるピニオンキャリア１５にはエンジン１のフリクションが加わっているため、ピニオンギヤ１５ａを介してリングギヤ１８が逆転方向（矢印Ｐと逆方向）に回転しようとするが、リングギヤ１８に接続された補機駆動軸１９はワンウェイクラッチ２２により規制されているため逆転方向には回転しない。したがって、プラネタリ機構部１３は、リングギヤ１８が固定され、サンギヤ１７とピニオンキャリア１５との間で回転比が約４：１となる減速機として動作することとなり、モータ１２の約４倍のトルクでプーリシャフト１４を駆動させてエンジン１をクランキングすることができる。しかも、プラネタリ機構部１３で減速されるため、モータ１２を効率のよい高速域で駆動させることができる。
【００３０】
また、エンジン停止中のモータ１２による補機駆動時には、直結クラッチ２１を解放状態とし、プラネタリ機構部１３を差動状態とする。そして、モータ１２に逆転方向のトルクを発生させ、ロータシャフト１６と共にサンギヤ１７を駆動させる。このときも、モータ１２の回転速度はレゾルバ５９が検出するロータ３９の角度を基に制御されている。プーリシャフト１４等を介してエンジン１と連係されるピニオンキャリア１５にはエンジン１の逆転方向のフリクションが加わるため回転せず、ピニオンギヤ１５ａを介してリングギヤ１８が正転方法に回転することとなる。したがって、プラネタリ機構部１３は、ピニオンキャリア１５が固定され、サンギヤ１７とリングギヤ１８との間で回転比が約３：１となる減速機として動作することとなり、モータ１２の約３倍のトルクで補機駆動軸１９を駆動させてコンプレッサ４を作動させることができる。しかも、プラネタリ機構部１３により減速されるため、モータ１２を効率のよい高速域で駆動させることができる。
【００３１】
また、エンジンによる補機駆動時には、直結クラッチ２１を係合状態とし、プーリシャフト１４とロータシャフト１６とを結合状態とする。つまり、サンギヤ１７とピニオンキャリア１５とを結合状態とする。そして、プラネタリ機構部１３が一体化状態となり、プーリ１１をコンプレッサ４と直結して駆動させることができる。このとき、モータ１２もプーリ１１と直結して駆動することとなり、この状態でモータ１２を発電機として制御することで、バッテリの充電等を行うことができる。逆に、モータ１２を電動機として制御することで、エンジン１とモータ１２とを併用してコンプレッサ４を駆動させたり、エンジン１を駆動補助することができる。
【００３２】
次いで、この駆動装置１０が組み込まれたエンジンシステムについて図９、図１０に基づいて説明する。ここで、前記エンジンシステムとは、図９に示すように、エンジン１、駆動装置１０、コンプレッサ４及びこれらの運転を制御するＥＣＵにより構成されたものとする。なお、前述の説明と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００３３】
ＥＣＵは、直結クラッチ２１や補機クラッチ２３に電気的に接続され、これらの解放状態、係合状態の切り替えを行うようになっている。また、ＥＣＵにはエンジン１から燃料噴射信号や回転数信号が入力され、エンジン自体がトルクを発生しているか否か等を判断し、例えば直結クラッチ２１を係合状態（ＯＮ）、又は解放状態（ＯＦＦ）とする信号を発生させる。ここで、このエンジンシステムにおいては、エンジン１のクランクシャフト２の端部に、前記ワンウェイクラッチ２２と同様、機械式のワンウェイクラッチ２２’が設けられている。これにより、クランクシャフト２の逆転が規制され、モータ１２による補機駆動時にエンジン１のフリクションに制約されることなくコンプレッサ４を駆動させることが可能となっている。
【００３４】
図ｌ０に示すように、上記エンジンシステムを搭載した車両において、エンジン停止状態であってエアコンＯＦＦ状態のときには、直結クラッチ２１はＯＦＦ（解放）され、モータ１２は停止している。このとき、ワンウェイクラッチ２２，２２’及び補機クラッチ２３の状態は問わない。
また、エンジン停止状態であってエアコンＯＮ状態のときには、直結クラッチ２１はＯＦＦされ、ワンウェイクラッチ２２はフリー、ワンウェイクラッチ２２’はロック、補機クラッチ２３はＯＮ（係合）されている。そして、モータ１２は逆転して電動を行いコンプレッサ４が駆動する。
【００３５】
また、エンジン始動状態のときには、直結クラッチ２１はＯＦＦされ、ワンウェイクラッチ２２はロック、ワンウェイクラッチ２２’はフリーとされている。そして、モータ１２が正転して電動を行いエンジンがクランキングする。このとき、補機クラッチ２３の状態は問わない。
さらに、エンジン運転状態であってエアコンＯＮ状態のときには、直結クラッチ２１及び補機クラッチ２３はＯＮされ、ワンウェイクラッチ２２，２２’はフリーとされている。そして、モータ１２が正転して電動又は発電を行う。
そして、エンジン運転状態であってエアコンＯＦＦ状態のときには、直結クラッチ２１はＯＮ、補機クラッチ２３はＯＦＦされ、ワンウェイクラッチ２２，２２’はフリーとされている。そして、モータ１２が正転して電動又は発電を行う。
【００３６】
上述した実施の形態によれば、車両のエンジンシステムに駆動装置１０を組み込み、直結クラッチ２１及び補機クラッチ２３の動作、並びにモータ１２の駆動及び回転速度を制御することのみで、エンジン１の始動、エンジン１が停止中のコンプレッサ４の駆動及びエンジン１によるコンプレッサ４の駆動等、様々な動作モードを実施することができる。これにより、ハイブリット車やアイドルストップ車の運転中におけるエンジン１停止時にも、モータ１２によりコンプレッサ４等の補機類を駆動させることができるため、車両の快適性を維持することができる。このとき、クランクシャフト２に設けられたワンウェイクラッチ２２’はロック状態であるが、ワンウェイクラッチ２２’は機械式であるため、その制御をＥＣＵ等で行う必要はない。同様に、エンジン始動時にはワンウェイクラッチ２２がロック状態となるが、その制御を行う必要はない。
【００３７】
また、エンジン１による走行中には、モータ１２を電動機として作動させることで、エンジン１とモータ１２とを併用してコンプレッサ４を駆動できると共に、エンジン１を駆動補助して燃費の向上を図ることができる。さらに、エアコンＯＦＦ状態のときには、補機クラッチ２３をＯＦＦしてフリクションを低減し、より一層燃費の向上を図ることができる。
【００３８】
さらに、駆動装置１０は、単一のモータ１２で上記各動作モードを達成させるとことができるため、部品点数を抑えてコスト低減を図ることができると共に、モータ１２のトルクをプラネタリ機構部１３により増幅してエンジン１やコンプレッサ４に伝達しているため、モータ１２の小型軽量化を図ることができる。
【００３９】
そして、プーリ１１、直結クラッチ２１、モータ１２、プラネタリ機構部１３、ワンウェイクラッチ２２及び補機クラッチ２３が同一軸線Ｃ上に直列に配置され連結されているため、ギヤ、ベルト等の動力伝達部品を設ける必要がなく、部品点数を抑えると共に、効率的に動力を伝達することができる。さらに、駆動装置１０をエンジンにサイドマウントした場合でもインテークマニホールド及びエキゾーストマニホールド等を避け易く車載し易い。
【００４０】
また、プーリ１１と直結クラッチ２１とが入れ子構造であると共に、レゾルバ５９と張り出し部４６及びボールベアリング４７とが入れ子構造となり、かつ配電部品６０と張り出し部４８、ボールベアリング４９及びオイルシール５１とが入れ子構造となっているため、駆動装置１０の軸線Ｃ方向長さが短縮されている。このため、車載性をより一層向上できると共に、コンプレッサ４を直列に接続することが容易となりレイアウトの自由度を高めることができる。
【００４１】
また、ロータシャフト１６にセンサガイド５４及びロータ３９を圧入する工程において、まず、センサガイド５４をロータシャフト１６の前方から圧入し、センサガイド５４の後面５５の一部を段差面５２に突き当てることで、ロータシャフト１６に対するセンサガイド５４の軸線Ｃ方向の位置決めがなされる。その後、ロータシャフト１６の後方からロータヨーク４３を圧入し、センサガイド５４の後面５５に突き当てることで、ロータヨーク４３が所定の位置に固定され、ロータ３９の軸線Ｃ方向の位置決めがなされる。したがって、ロータ３９の圧入高さを管理しなくとも、ロータ３９及びセンサガイド５４の軸線Ｃ方向の位置決めを容易かつ確実に行うことができ、駆動装置１０の製造工数を削減することができる。
【００４２】
なお、この発明は上記実施の形態に限られるものではなく、例えば、コンプレッサ４をサンギヤ１７に、モータ１２をリングギヤ１８に接続する等、プラネタリ機構部１３の他の要素へ接続するようにしてもよい。
また、駆動装置１０は、クランクシャフト２とクランクプーリ５、ベルト８及びプーリ１１を介して接続されているが、車載スペースによってはこれをクランクシャフト２と直列に接続できることはいうまでもない。同様に、駆動装置１０と直列に接続されるコンプレッサ４を、プーリ及びベルト等を介して並列に接続するようにしてもよい。
さらに、エアコン用のコンプレッサ４以外にも、変速機用油圧ポンプやウォータポンプ等を、補機として駆動装置１０に接続し、コンプレッサ４と同様エンジン停止時にもモータ１２よって作動可能としてもよい。
そして、ロータシャフト１６におけるセンサガイド５４が圧入される部位が縮径することで段差面５２が形成されているが、ロータヨーク４３が圧入される部位を縮径して同様の段差面を形成するようにしてもよい。また、ロータシャフト１６を縮径させず、その外周部にフランジ等の突部を設けるようにしてもよい。
【００４３】
ここで、コンプレッサ４を可変容量コンプレッサとした場合、可変容量コンプレッサの仕事容量を可変させることでフリクションを低減することができるため、補機クラッチ２３を不要とすることができる。また、通常のコンプレッサ４をモータ１２で駆動させる場合、前記ワンウェイクラッチ２２’がロックすることにより、エンジン１のフリクションに制約されずにコンプレッサ４を駆動させていたが、可変容量コンプレッサの場合には、その負荷トルクを可変させることができるため、エンジン１のフリクションの制限内となるよう、可変容量コンプレッサの負荷トルクを調整して駆動させることができる。したがって、ワンウェイクラッチ２２’を不要とすることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、結合手段の動作、並びにモータの駆動及び回転速度を制御することのみで、モータによるエンジンの始動及び補機の駆動、並びにエンジンによる補機の駆動等、様々な動作モードを実施することが可能となるため、ハイブリット車やアイドルストップ車の運転中におけるエンジン停止時にも車両の快適性を維持することができる。
そして、前記プラネタリ機構、モータ、結合手段及び補機の駆動軸を同一軸線上で連結することが可能となると共に、補機を同一軸線上で接続することが可能となるため、動力伝達用のギヤ、ベルト等を不要とすることができ、部品コスト及び重量を低減できる。特に、駆動装置をクランクシャフトと略並行に配置した場合、インテークマニホールド及びエキゾーストマニホールドを避け易く、車載性を向上させると共に、レイアウトの自由度を高めることができる。さらに、モータの配電部品の内側に出力軸を支持する軸受けを配置した入れ子構造とすることが可能となるため、駆動装置を軸線方向で短縮させ、車載性をより一層向上させることができる。
【００４５】
請求項２に記載した発明によれば、回転センサの内側に出力軸を支持する軸受けを配置した入れ子構造とすることが可能となるため、駆動装置を軸線方向で短縮させ、車載性をより一層向上させることができる。
【００４６】
請求項３に記載した発明によれば、プラネタリ機構の要素間でモータのトルクを増幅させることが可能となるため、モータの小型軽量化を測ることができる。また、駆動軸に補機を直列に接続する場合、補機の軸を中空にする必要がないため、補機としてスクロールコンプレッサを接続し駆動させることができる。
【００４７】
請求項４に記載した発明によれば、先に圧入されたロータ又は回転センサの端面に突き当てることで、ロータ及び回転センサの位置決めを容易かつ確実に行うことが可能となるため、圧入時の高さ管理が不要となり製造工数を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態のエンジンの正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】プーリ及び直結クラッチの詳細断面図である。
【図４】モータの詳細断面図である。
【図５】プラネタリ機構部及びワンウェイクラッチの詳細断面図である。
【図６】補機クラッチの詳細断面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】図５のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図９】駆動装置を組み込んだエンジンシステムの模式図である。
【図１０】駆動装置を搭載した車両の状態説明図である。
【符号の説明】
１　エンジン
２　クランクシャフト
４　コンプレッサ（補機）
１０　駆動装置
１１　プーリ
１２　モータ
１３　プラネタリ機構部（プラネタリ機構）
１４　プーリオシャフト（同期軸）
１５　ピニオンキャリア
１６　ロータシャフト（出力軸）
１７　サンギヤ
１８　リングギヤ
１９　補機駆動軸（駆動軸）
２１　直結クラッチ（結合手段）
２２　ワンウェイクラッチ（回転方向規制手段）
２３　補機クラッチ
２４　本体ケース
３９　ロータ
４２　ステータ
４７，４９　ボールベアリング（軸受け）
５２　段差面（当接部）
５９　レゾルバ（回転センサ）
６０　配電部品
【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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【図９】
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【図１０】
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