(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、かつ車載性が良好な車両の駆動装置を提供する。【解決手段】エンジンのクランクシャフトと同期回転するプーリシャフト１４と、補機を駆動させる補機駆動軸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、それらの内の任意の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、該プラネタリ機構部１３の残りの一要素と接続されるモータ１２と、前記プラネタリ機構部１３の２つ以上の要素を結合可能な直結クラッチ２１と、前記補機駆動軸１９の回転を一方向に規制可能なワンウェイクラッチ２２とを備え、前記プラネタリ機構部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ていることを特徴とする【選択図】　図２
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【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ていることを特徴とする車両の駆動装置。
【請求項２】
前記結合手段、モータ、プラネタリ機構、駆動軸の順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動装置。
【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】
前記同期軸にプーリを設け、該プーリの内部に前記結合手段が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の車両の駆動装置。
【請求項５】
前記回転方向規制手段が、前記プラネタリ機構と隣接して配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の車両の駆動装置。
【請求項６】
前記駆動軸と補機とが別軸上に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか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、例えば専用の補助モータを備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、スタータとしても機能するモータをエンジン及び補機と連係させ、かつクランクシャフトにクラッチを設けることで、モータ及びエンジン間のトルク伝達を遮断すると共に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（例えば、特許文献２参照）。ここで、前記モータの中には、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３，４参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３１８０５０６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１２０４６３号公報
【特許文献３】
特許第２７５８６４２号公報
【特許文献４】
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、コンプレッサ等の補機類を駆動するだけの目的で補助モータを取り付けることは、部品点数を増加させコストを増大させてしまうという問題がある。また、スタータとしても機能するモータを補機駆動に利用する場合でも、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。
さらに、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平行に配置される場合、エンジンの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のレイアウトの関係上、搭載スペースが大幅に制限され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、かつ車載性が良好な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、車両の駆動装置であって、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（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ていることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の車両の駆動装置であって、前記結合手段、モータ、プラネタリ機構、駆動軸の順に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
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。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項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、その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。
【００１０】
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。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、請求項１から請求項３の何れかに記載の車両の駆動装置であって、前記同期軸にプーリ（例えば実施の形態におけるプーリ１１）を設け、該プーリの内部に前記結合手段が配置されていることを特徴とする。
上記構成によれば、プーリの内部に結合手段を配置した入れ子構造とすることが可能となる。
【００１２】
請求項５に記載した発明は、請求項１から請求項４の何れかに記載の車両の駆動装置であって、前記回転方向規制手段が、前記プラネタリ機構と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、プラネタリ機構及び回転方向規制手段を油室を共用して潤滑することが可能となる。
【００１３】
請求項６に記載した発明は、請求項１から請求項５の何れかに記載の車両の駆動装置であって、前記駆動軸と補機とが別軸上に配置されていることを特徴とする。
上記構成によれば、車両の搭載スペースに対応して駆動装置と補機とをレイアウトすることが可能となる。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、その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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、張り出し部４６を避けて前方へ延出されるアーム部５６が形成されている。アーム部５６の外周部には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。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によりレゾルバ（回転センサ）５９が構成され、レゾルバロータ５７がロータ３９と共に回転することでレゾルバステータ５８に設けられているコイル（図示せず）に生ずるインダクタンス変化を検出し、ロータ３９の角速度を測定できるようになっている。レゾルバ５９と張り出し部４６及びボールベアリング４７とは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。
【００２４】
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が設けられている。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
図９の速度線図に示すように、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。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。
【００３３】
また、図１０の速度線図に示すように、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。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。
【００３４】
また、図１１の速度線図に示すように、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。
【００３５】
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１２から図１４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１２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。
【００３６】
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。
【００３７】
図１３の制御フローは、ＥＣＵによる直結クラッチ２１の制御手順を示している。まず、ステップＳ１において、直結クラッチＯＮ信号が出力中であるか否かを判断する。ＮＯの場合（直結クラッチ２１が解放状態である場合）には、ステップＳ２において、エンジンの回転数が規定回転以上であるか否かを判断する。ＮＯの場合にはそのまま一連の処理を終了し、ＹＥＳの場合にはステップＳ３において燃料噴射信号がＯＮであるか否かを判断する。ＮＯの場合にはそのまま一連の処理を終了し、ＹＥＳの場合にはステップＳ４においてエンジンの運転状態を判断した後、ステップＳ５において直結クラッチＯＮ信号を出力して一連の処理を終了する。
【００３８】
また、ステップＳ１において、直結クラッチＯＮ信号が出力されている場合（直結クラッチ２１が係合状態である場合）には、ステップＳ６において燃料噴射信号がＯＦＦであるか否か判断する。ＮＯの場合にはそのまま一連の処理を終了し、ＹＥＳの場合にはステップＳ７においてエンジンの運転状態を判断した後、ステップＳ８において直結クラッチＯＦＦ信号を出力して一連の処理を終了する。
【００３９】
図ｌ４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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、例えば図１５に示すように、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。
【００４７】
ここで、コンプレッサ４を可変容量コンプレッサ４’とした場合、可変容量コンプレッサ４’の仕事容量を可変させることができるため、補機クラッチ２３を設けなくともフリクションを低減して燃費の向上を図ることができる。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４’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４’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。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１、請求項２に記載した発明によれば、結合手段及びモータ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。
【００４９】
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。
【００５０】
請求項４に記載した発明によれば、プーリの内部に結合手段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。
【００５１】
請求項５に記載した発明によれば、プラネタリ機構及び回転方向規制手段を油室を共用して潤滑することが可能となるため、潤滑油経路の取り回しが簡素化できる。
【００５２】
請求項６に記載した発明によれば、車両の搭載スペースに対応して駆動装置と補機とをレイアウトすることが可能となるため、車載性の自由度を高めることができる。
【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】エンジン始動時におけるプラネタリ機構部の各要素の速度線図である。
【図１０】モータでのコンプレッサ駆動時におけるプラネタリ機構部の各要素の速度線図である。
【図１１】エンジンでのコンプレッサ駆動時におけるプラネタリ機構部の各要素の速度線図である。
【図１２】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１３】直結クラッチの制御フローを示すフローチャートである。
【図１４】駆動装置を搭載した車両の状態説明図である。
【図１５】駆動装置及びエンジンシステムの変形例を示す模式図である。
【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
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
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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