JP5676407B2 - 車両用エネルギ回生装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動軸の回転駆動力を電気エネルギに変換する車両用エネルギ回生装置に関する。

従来、車両の走行時に、駆動軸の回転駆動力を発電機のロータに伝達して発電することにより車両の減速（回生ブレーキ）を行うエネルギ回生装置が広範に利用されている。

また、第１回転電機と第２回転電機とを備えたハイブリッド車両の動力出力装置において、前記第１回転電機の第１ロータと、前記第２回転電機の第２ロータが接続された遊星歯車機構と、駆動軸が接続された変速機構との各間に設けられたクラッチの断接を制御することにより、選択された前記第１ロータの回転駆動力と前記第２ロータの回転駆動力との合力を前記変速機構を介して前記駆動軸に出力する技術的思想が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４２２９１５６号公報

ところで、上述した特許文献１に記載の動力出力装置は、例えば、駆動軸の回転駆動力を第１ロータに伝達して第１回転電機を発電機として機能させることによりエネルギ回収装置として利用することができる。

そして、この場合、電気エネルギへの変換効率を高めるために、例えば、駆動軸の回転駆動力は、第２ロータには伝達することなく第１ロータにのみ伝達することが好ましい。しかしながら、上記の動力出力装置の構成をそのままエネルギ回生装置として利用した場合には、複数のクラッチの断接を制御する必要があるため、この種の機構及び制御が煩雑となるという問題がある。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、第１回転電機と第２回転電機とを有する車両用エネルギ回生装置において、複雑な機構及び制御を不要にすると共に、簡易な構成で第１回転電機のみを発電機として機能させることができる車両用エネルギ回生装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、駆動軸（３２）の回転駆動力を電気エネルギに変換する車両用エネルギ回生装置（２１）において、第１ロータ（３８）を有する第１回転電機（２４）と、第２ロータ（７８）を有する第２回転電機（６４）と、前記第１ロータ（３８）と連動して回転する第１軸（２６）と、前記第２ロータ（７８）と連動して回転する第２軸（６６）と、前記駆動軸（３２）と前記第１軸（２６）との間で回転駆動力を伝達可能な遊星歯車機構（３０）と、前記第２軸（６６）と前記遊星歯車機構（３０）との間で回転駆動力を伝達可能な動力伝達機構（６８）と、前記第２軸（６６）から前記遊星歯車機構（３０）への回転駆動力の伝達を許可する一方、前記遊星歯車機構（３０）から前記第２軸（６６）への回転駆動力の伝達を阻止するクラッチ手段（５８）と、前記第２軸（６６）の回転駆動力を前記動力伝達機構（６８）に伝達する一方で、前記クラッチ手段（５８）にて前記遊星歯車機構（３０）から前記第２軸（６６）への回転駆動力の伝達を阻止する際に、前記動力伝達機構（６８）の動きをロックするワンウェイクラッチ部（７２）と、を備え、前記第１回転電機（２４）のみを駆動して前記駆動軸（３２）を回転させる場合に、前記第１ロータ（３８）の回転駆動力を前記第１軸（２６）及び前記遊星歯車機構（３０）を介して前記駆動軸（３２）に伝達し、前記第１回転電機（２４）と前記第２回転電機（６４）との両方を駆動して前記駆動軸（３２）を回転させる場合に、前記第１ロータ（３８）から前記第１軸（２６）に伝達された回転駆動力と前記第２ロータ（７８）から前記第２軸（６６）及び前記ワンウェイクラッチ部（７２）を介して前記動力伝達機構（６８）に伝達された回転駆動力とを前記遊星歯車機構（３０）で合成して回転数を増大させた状態で前記駆動軸（３２）に伝達し、前記駆動軸（３２）の回転駆動力を前記第１回転電機（２４）で回生する場合に、該駆動軸（３２）から前記遊星歯車機構（３０）に伝達された回転駆動力を前記ワンウェイクラッチ部（７２）及び前記クラッチ手段（５８）の作用によって前記動力伝達機構（６８）に伝達させることなく前記第１軸（２６）を介して前記第１ロータ（３８）に伝達することを特徴とする。

なお、括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号をつけた要素に限定して解釈されるものではない。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の車両用エネルギ回生装置（２１）において、前記遊星歯車機構（３０）が、前記第１軸（２６）に接続されたサンギヤ（４６）と、前記動力伝達機構（６８）との間で回転駆動力が伝達されるリングギヤ（５０）と、前記サンギヤ（４６）と前記リングギヤ（５０）との各々に噛合されたプラネタリギヤ（４８）と、前記駆動軸（３２）に連結された状態で前記プラネタリギヤ（４８）を軸支するキャリア（５２）と、を有し、前記クラッチ手段（５８）は、前記リングギヤ（５０）に設けられていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２記載の車両用エネルギ回生装置（２１）において、前記リングギヤ（５０）が、前記動力伝達機構（６８）に係合する第１リングギヤ（５４）と、前記プラネタリギヤ（４８）に噛合する第２リングギヤ（５６）と、を有し、前記クラッチ手段（５８）は、前記第１リングギヤ（５４）に接続された第１接続軸（１０２）と、前記第１接続軸（１０２）と同軸上に設けられて前記第２リングギヤ（５６）に接続された第２接続軸（１０４）と、前記第２接続軸（１０４）の一端部を囲繞する外環部材（１０６）と、前記第１接続軸（１０２）に接続され、且つ前記第２接続軸（１０４）と前記外環部材（１０６）との間に該第２接続軸（１０４）の周方向に沿って所定間隔離間して配設された複数の第１係合部材（１１０）と、隣接する前記第１係合部材（１１０）の間に配設された一対のローラ（１２２）と、前記第２接続軸（１０４）の一端部の外周面に形成されて前記一対のローラ（１２２）に接触することで楔作用によって、該一対のローラ（１２２）を前記外環部材（１０６）の内周面に押し付けて固定するカム面（１１４ｂ）と、前記一対のローラ（１２２）の間に介在されてこれらローラ（１２２）を前記カム面（１１４ｂ）に付勢する弾性部材（１２４）と、前記第２接続軸（１０４）の一端面に形成された凹部（１２０）と、前記第１接続軸（１０２）の他端面に固定された状態で前記凹部（１２０）に挿入される複数の第２係合部材（１１２）と、を有することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項２記載の車両用エネルギ回生装置（２１）において、前記動力伝達機構（６８）は、前記ワンウェイクラッチ部（７２）の外周面に固着された環状ギヤ（８２）と、前記環状ギヤ（８２）に噛合する第１アイドルギヤ部（８４）と、前記第１アイドルギヤ部（８４）と前記リングギヤ（５０）とに噛合する第２アイドルギヤ部（８６）と、を有することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、駆動軸（３２）の回転駆動力を電気エネルギに変換する車両用エネルギ回生装置（２１）において、第１ロータ（３８）を有する第１回転電機（２４）と、第２ロータ（７８）を有する第２回転電機（６４）と、前記第１ロータ（３８）と連動して回転する第１軸（２６）と、前記第２ロータ（７８）と連動して回転する第２軸（６６）と、前記駆動軸（３２）と前記第１軸（２６）との間で回転駆動力を伝達可能な遊星歯車機構（３０）と、前記第２軸（６６）と前記遊星歯車機構（３０）との間で回転駆動力を伝達可能な動力伝達機構（６８）と、前記第２軸（６６）から前記遊星歯車機構（３０）への回転駆動力の伝達を許可する一方、前記遊星歯車機構（３０）から前記第２軸（６６）への回転駆動力の伝達を阻止するクラッチ手段（５８）と、を備え、前記第１回転電機（２４）のみを駆動して前記駆動軸（３２）を回転させる場合に、前記第１ロータ（３８）の回転駆動力を前記第１軸（２６）及び前記遊星歯車機構（３０）を介して前記駆動軸（３２）に伝達し、前記第１回転電機（２４）と前記第２回転電機（６４）との両方を駆動して前記駆動軸（３２）を回転させる場合に、前記第１ロータ（３８）から前記第１軸（２６）に伝達された回転駆動力と前記第２ロータ（７８）から前記第２軸（６６）を介して前記動力伝達機構（６８）に伝達された回転駆動力とを前記遊星歯車機構（３０）で合成して回転数を増大させた状態で前記駆動軸（３２）に伝達し、前記駆動軸（３２）の回転駆動力を前記第１回転電機（２４）で回生する場合に、該駆動軸（３２）から前記遊星歯車機構（３０）に伝達された回転駆動力を前記クラッチ手段（５８）の作用によって前記動力伝達機構（６８）に伝達させることなく前記第１軸（２６）を介して前記第１ロータ（３８）に伝達することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、クラッチ手段にて遊星歯車機構から第２軸への回転駆動力の伝達を阻止する際に、動力伝達機構の動きをロックするワンウェイクラッチ部を設けているので、駆動軸の回転駆動力を第２軸に伝達させることなく第１軸にのみ伝達させて、第１回転電機のみで回生を行うことができる（回生モード）。

また、例えば、第１回転電機のみを駆動した場合、第１ロータの回転駆動力のみを駆動軸に出力することができる（第１運転モード：ＥＣＯ（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ＣＯｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）運転モード）。さらに、例えば、第１回転電機と第２回転電機の両方を駆動して第２ロータを回転させた場合、駆動軸の回転数を第１運転モードの場合よりも大きくすることができる（第２運転モード：ＳＰＥＥＤ運転モード）。

このように、第１回転電機と第２回転電機との両方をモータとして駆動可能に構成した車両用エネルギ回収装置であっても、簡易な構成で第１回転電機のみを発電機として機能させることができる。また、エネルギの回生を行う際に、クラッチの断接を制御する必要もないので、複雑な構成及び制御を不要にすることができる。

請求項２に係る発明によれば、遊星歯車機構を構成するリングギヤにクラッチ手段を設けているので、駆動軸の回転駆動力が動力伝達機構に伝達することを阻止することができる。これにより、第１回転電機での発電効率を高めることができる。

請求項３に係る発明によれば、一対のローラが弾性部材にてカム面に付勢されているので、第１リングギヤと第２リングギヤとが停止している状態で、前記一対のローラを前記カム面に接触させることができる。これにより、第２リングギヤに接続されている第２接続軸のカム面と外環部材の内周面との楔作用によって前記一対のローラが固定されているので、前記第１リングギヤの回転を停止した状態で前記第２リングギヤの回転を阻止することができる。

一方、第１リングギヤが回転した場合には、該第１リングギヤに接続された第１接続軸、第１係合部材、及び第２係合部材が一体的に回転する。そうすると、第１係合部材にて第２接続軸の周方向に沿って押圧された一対のローラと、第２係合部材にて前記周方向に沿って押圧された第２接続軸とが一体的に回転するので、第２接続軸に接続された第２リングギヤを回転させることができる。

請求項４に係る発明によれば、ワンウェイクラッチ部の外周面に環状ギヤを固着すると共に、第１アイドルギヤ部と第２アイドルギヤ部とを設けているので、ワンウェイクラッチ部とリングギヤの回転方向を逆にすることができる。これにより、簡易な構成で、回生モードの場合に、環状ギヤ、第１アイドルギヤ部、第２アイドルギヤ部、及びリングギヤの動きをロックすることができ、第２運転モードの場合に、第２軸の回転駆動力をワンウェイクラッチ部、環状ギヤ、第１アイドルギヤ部、及び第２アイドルギヤ部を介してリングギヤに伝達することができる。

請求項５に係る発明によれば、第２軸から遊星歯車機構への回転駆動力の伝達を許可する一方、前記遊星歯車機構から前記第２軸への回転駆動力の伝達を阻止するクラッチ手段を設けている。これにより、駆動軸の回転駆動力を第２軸には伝達させることなく第１軸にのみ伝達させて、第１回転電機のみで回生を行うことができる。

本発明に係るエネルギ回生装置を備えた電動二輪車の概略構成図である。 図１に示すスイングユニットの縦断面図である。 図２に示す遊星歯車機構、第１動力伝達機構、及び第２動力伝達機構の構成を説明するための一部断面側面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った一部省略断面図である。 図２のＶ−Ｖ線に沿った一部省略断面図である。 図２に示すクラッチ機構の拡大断面図である。 図７Ａは、図６のＶＩＩＡ−ＶＩＩＡ線に沿った断面図であり、図７Ｂは、外側リングギヤを反時計回りに回転させた時のクラッチ機構の動作を説明するための断面図である。 第１運転モード（ＥＣＯドライブモード）で運転する場合の動力の流れを説明するための電動二輪車の概略構成図である。 第２運転モード（ＳＰＥＥＤドライブモード）で運転する場合の動力の流れを説明するための電動二輪車の概略構成図である。 第３運転モード（ＰＯＷＥＲドライブモード）で運転する場合の動力の流れを説明するための電動二輪車の概略構成図である。 図１１Ａは第１運転モードにおける第１回転電機の効率のよい運転領域を示したグラフであり、図１１Ｂは第２運転モードにおける第１回転電機及び第２回転電機の効率のよい運転領域を示したグラフであり、図１１Ｃは第３運転モードにおける第１回転電機及び第２回転電機の効率のよい運転領域を示したグラフである。 回生モードにおける動力の流れを説明するための電動二輪車の概略説明図である。

以下、本発明に係る車両用エネルギ回生装置（以下、動力伝達装置と称する）について好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、時計回り（正方向）又は反時計回り（逆方向）とは、車幅方向の車体外側（車体左側方）から視た場合の方向を言う。

本実施形態の動力伝達装置２１は、電動二輪車１０に組み込まれるものであって、第１回転電機２４の回転駆動力と第２回転電機６４の回転駆動力とを選択的に後輪ＷＲに出力する一方、後輪ＷＲの回転駆動力を第１回転電機２４にて電気エネルギに変換してバッテリ１４に充電（回収）するものである。

図１に示すように、電動二輪車１０は、図示しない車体フレームに対して揺動自在に設けられて駆動輪である後輪ＷＲを軸支するスイングユニット１２と、バッテリ１４と、制御部１６とを備える。

図２に示すように、スイングユニット１２は、第１機構１８と第１機構１８の車体前方に位置する第２機構２０とを含む動力伝達装置（動力出力装置）２１と、第１機構１８と第２機構２０とを囲繞するカバー部材２２とを有する。

第１機構１８には、駆動源としての第１回転電機２４と、車幅方向に沿って延在して第１回転電機２４の駆動により回転する第１軸２６と、第１軸２６の一端側に設けられた遠心クラッチ２８と、第１軸２６の他端側に接続された遊星歯車機構３０と、遊星歯車機構３０に接続された駆動軸３２と、駆動軸３２に接続された減速機構３４とが設けられている。

第１回転電機２４は、減速機構３４を支持する支持部材３５に対してボルト３３にて取り付けられた隔壁２３に固定された環状の第１ステータ３６と、第１ステータ３６の中央孔に配設された中空状の第１ロータ３８とを含む。第１ステータ３６には、制御部１６を介してバッテリ１４が電気的に接続されている（図１参照）。制御部１６は、バッテリ１４と第１ステータ３６との接続をスイッチングして通電電流を制御することにより、第１回転電機２４をモータ又は発電機として機能させることができる。

第１ロータ３８は、第１ステータ３６よりも車幅方向外側（図２の左側）に延在している。そして、第１ロータ３８の固定部３９の一端部には、上述した遠心クラッチ２８のインナーハウジング３７が設けられている。すなわち、遠心クラッチ２８は、第１回転電機２４よりも車幅方向外側に位置している。

遠心クラッチ２８は、第１ロータ３８の回転数に応じて該第１ロータ３８と第１軸２６と断接する。言い換えると、遠心クラッチ２８は、第１ロータ３８の回転数が所定の回転数を超えた場合のみ該第１ロータ３８と該第１軸２６とを接続する。これにより、簡素な構造で、車両発進時に、第１回転電機２４が過負荷になることを好適に抑えることができる。

第１軸２６は、第１ロータ３８の内部を挿通している。第１軸２６は、複数の軸受４０、４１、４２に軸支されている。軸受４０は、第１軸２６の一端部に位置してカバー部材２２に固着されている。軸受４１は、第１軸２６の略中央部に位置して隔壁２３に固着されている。軸受４２は、第１軸２６の他端部に位置して駆動軸３２に固着されている。

また、第１ロータ３８の内周面と第１軸２６の外周面との間の隙間には、軸受４３とローラベアリング４４が介設されている。これにより、第１回転電機２４の第１ロータ３８は、第１軸２６に対して回転自在に支持されることになる。

図３に示すように、遊星歯車機構３０は、第１軸２６の他端側においてその外周面に固着されたサンギヤ４６と、サンギヤ４６に噛合する複数（例えば、４つ）のプラネタリギヤ４８と、各プラネタリギヤ４８に噛合する環状のリングギヤ５０と、複数のプラネタリギヤ４８を軸支するキャリア５２（図２参照）とを含む。

サンギヤ４６と各プラネタリギヤ４８とは、外歯歯車として構成されている。各プラネタリギヤ４８は、自転すると共にサンギヤ４６の周りを公転可能となっている。リングギヤ５０は、その外周面に形成された外歯を有する外側リングギヤ（第１リングギヤ）５４と、該リングギヤ５０の内周面に形成された内歯を有する内側リングギヤ（第２リングギヤ）５６とを含む。

図２から諒解されるように、外側リングギヤ５４は、内側リングギヤ５６よりも車幅方向外側に位置している。また、外側リングギヤ５４と内側リングギヤ５６とは、クラッチ機構（クラッチ手段）５８を介して接続されている。このクラッチ機構５８の詳細な構造は追って説明する。

キャリア５２は、各プラネタリギヤ４８よりも車幅方向内側（図２の右側）に位置している。キャリア５２は、環状に形成されると共にその外側縁部が車幅方向外側に屈曲している。すなわち、キャリア５２の外側縁部は、内側リングギヤ５６をその径方向外側から囲繞している。

このようにして構成される遊星歯車機構３０は、サンギヤ４６から入力される回転駆動力とリングギヤ５０から入力される回転駆動力を合成して、回転数を増大させた状態でキャリア５２に伝達する。

駆動軸３２は、キャリア５２の中央孔部に嵌合されている。つまり、駆動軸３２は、キャリア５２に連結しているので、キャリア５２と一体的に回転することになる。減速機構３４は、駆動軸３２の他端部に接続された第１減速歯車部６０と、第１減速歯車部６０に噛合する第２減速歯車部６２とを含む。第２減速歯車部６２を構成する軸６３には、後輪ＷＲを軸支する車軸６５が連結されている（図１参照）。

第２機構２０は、補助駆動源としての第２回転電機６４と、車幅方向に沿って延在して第２回転電機６４の駆動により回転する第２軸６６と、第２軸６６の回転駆動力を遊星歯車機構３０の外側リングギヤ５４に伝達する第１動力伝達機構６８と、第２軸６６の回転駆動力を遊星歯車機構３０のキャリア５２に伝達する第２動力伝達機構７０と、第２軸６６に設けられた第１ワンウェイクラッチ部７２と第２ワンウェイクラッチ部７４とを有する。

第２回転電機６４は、上述した第１回転電機２４と同様に構成されている。すなわち、第２回転電機６４は、カバー部材２２の隔壁２３に固定された環状の第２ステータ７６と、第２ステータ７６の中央孔に配設された中空状の第２ロータ７８とを含む。第２ステータ７６には、制御部１６を介してバッテリ１４が電気的に接続されている（図１参照）。第２ロータ７８は、正逆両方向に回転可能となっている。

制御部１６は、バッテリ１４と第２ステータ７６との接続をスイッチングして通電電流を制御することにより、第２回転電機６４をモータとして機能させることができる。

第２軸６６は、第２ロータ７８の中央孔に嵌合された状態でカバー部材２２に固着された一対の軸受８０に軸支されている。すなわち、第２軸６６と第２ロータ７８とは一体的に回転する。

図２及び図３に示すように、第１動力伝達機構６８は、第１ワンウェイクラッチ部７２に設けられた環状のギヤ（環状ギヤ）８２と、該ギヤ８２に噛合するアイドルギヤ部（第１アイドルギヤ部）８４と、該アイドルギヤ部８４と外側リングギヤ５４とに噛合するアイドルギヤ部（第２アイドルギヤ部）８６とを含む。

ギヤ８２とアイドルギヤ部８４、８６は、車両前後方向に沿って一列に配置されている。各アイドルギヤ部８４、８６は、同一の構成を有しており、カバー部材２２に固着された複数の軸受８７によって回転自在に支持されている（図２参照）。

第２動力伝達機構７０は、チェーンで構成されており、キャリア５２の外側縁部に固着された環状の第１スプロケット８８と第２ワンウェイクラッチ部７４に固着された環状の第２スプロケット９０（図５参照）とに巻き掛けられている。これにより、第２軸６６の回転駆動力をキャリア５２に直接的且つ効率的に伝達することができ、スイングユニット１２を簡素化することができる。なお、第２動力伝達機構７０は、Ｖベルトや複数の歯車等で構成してもよい。

また、図２から諒解されるように、第２動力伝達機構７０が巻き掛けられる第１スプロケット８８と第２スプロケット９０との間には、サンギヤ４６、複数のプラネタリギヤ４８、及び内側リングギヤ５６が配設されている。これにより、スイングユニット１２の車幅方向の寸法を小さくすることができる（スイングユニット１２を薄型化することができる）。

図４に示すように、第１ワンウェイクラッチ部７２は、第２軸６６の外周面を囲繞するようにして配設され、且つ内周面において周方向に沿って断面円弧状の溝部９２が複数形成されたリング体９４と、リング体９４に形成された各溝部９２に設けられたコロベアリング９６と弾性部材９８とを有する。

リング体９４の外周面にはギヤ８２の内周面が固着している。各溝部９２には、時計回りに向かうに従って第２軸６６の径方向内方に傾斜するカム面１００が形成されている。

各コロベアリング９６は、円柱状に形成されている。弾性部材９８は、溝部９２のうち前記カム面１００が形成されている側とは反対側に設けられており、前記コロベアリング９６を前記カム面１００に向けて付勢する。弾性部材９８としては、板ばねやコイルばね等を用いることができる。

このように構成された第１ワンウェイクラッチ部７２では、コロベアリング９６が弾性部材９８にてカム面１００に付勢されているので、第２軸６６とリング体９４とが停止している状態で、前記コロベアリング９６はカム面１００に接触する。つまり、コロベアリング９６は、楔作用によって、カム面１００と第２軸６６の外周面との間に固定されている。

そして、第２軸６６が時計回りに回転すると、前記楔作用を維持した状態で前記リング体９４が時計回りに回転する。一方、第２軸６６が反時計回りに回転すると、コロベアリング９６はカム面１００から離れるので、第２軸６６がリング体９４に対して空転する。

すなわち、第１ワンウェイクラッチ部７２は、第２軸６６が時計回りに回転した場合にのみ該第２軸６６の回転駆動力を第１動力伝達機構６８に伝達する。

図５に示すように、第２ワンウェイクラッチ部７４は、上述した第１ワンウェイクラッチ部７２をその軸線方向と直交する線の回りに１８０°反転させた状態で第２軸６６に取り付けられた形態となっている。

つまり、第２ワンウェイクラッチ部７４は、第１ワンウェイクラッチ部７２と同一の構成を有している。そのため、第２ワンウェイクラッチ部７４において、第１ワンウェイクラッチ部７２と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、図５から諒解されるように、第２ワンウェイクラッチ部７４を構成するリング体９４の外周面には、上述した環状の第２スプロケット９０の内周面が固着している。

このような第２ワンウェイクラッチ部７４によれば、第２軸６６が反時計回りに回転すると、第２軸６６とリング体９４とが一体的に反時計回りに回転する。一方、第２軸６６が時計回りに回転すると、第２軸６６がリング体９４に対して空転する。

すなわち、第２ワンウェイクラッチ部７４は、第２軸６６が反時計回りに回転した場合にのみ該第２軸６６の回転駆動力を第２動力伝達機構７０に伝達する。

図６及び図７Ａに示すように、クラッチ機構５８は、外側リングギヤ５４の内周面が固着される中空状の外側接続軸（第１接続軸）１０２と、前記外側接続軸１０２と同軸上に設けられた内側接続軸（第２接続軸）１０４と、支持部材３５に固着されて前記内側接続軸１０４の一端部を囲繞する外環部材１０６とを有する。

外側接続軸１０２は、支持部材３５に固着された軸受１０８に軸支されている。外側接続軸１０２の他端面の外縁部には、内側接続軸１０４の一端部と外環部材１０６との間において該外側接続軸１０２の周方向に沿って所定間隔離間して配置された複数の第１係合部材１１０が接続されている。また、外側接続軸１０２の他端面には、円柱状に形成された複数（例えば、４つ）の第２係合部材１１２の一端部が埋設されている。

内側接続軸１０４は、該内側接続軸１０４の一端部を構成するカム部１１４を含む接続軸本体１１６と、接続軸本体１１６と内側リングギヤ５６とを連結する連結部材１１８とを有する。カム部１１４の一端面には、前記第２係合部材１１２の他端部が挿入される複数（４つ）の凹部１２０が形成されている。カム部１１４の外周は、断面略６角形状に形成されている。

隣接する第１係合部材１１０の間には、カム部１１４の外側面を構成する平坦面１１４ａに配設された一対のローラ１２２と、これらローラ１２２の間に介在されて各ローラ１２２を前記カム部１１４の角部を構成するカム面１１４ｂに向けて付勢する弾性部材１２４とが設けられている。弾性部材１２４としては、例えば、コイルばねや板ばね等のばね部材を用いることができる。

このように構成されたクラッチ機構５８では、一対のローラ１２２が弾性部材１２４にてカム面１１４ｂに付勢されているので、外側リングギヤ５４と内側リングギヤ５６とが停止している状態で、前記一対のローラ１２２を前記カム面１１４ｂに接触させることができる。これにより、内側リングギヤ５６に接続されている内側接続軸１０４のカム面１１４ｂと外環部材１０６の内周面との楔作用によって前記一対のローラ１２２が固定されているので、外側リングギヤ５４を停止した状態で内側リングギヤ５６の回転を阻止することができる。

一方、図７Ｂに示すように、例えば、外側リングギヤ５４が反時計周りに回転した場合には、外側リングギヤ５４に接続された外側接続軸１０２、第１係合部材１１０、及び第２係合部材１１２が一体的に回転する。そうすると、第１係合部材１１０が一対のローラ１２２を反時計回りに押圧すると共に、第２係合部材１１２が内側接続軸１０４の凹部１２０を構成する壁面を反時計回りに押圧することになる。その結果、一対のローラ１２２、弾性部材１２４、及び内側接続軸１０４が一体的に反時計回りに回転することになる。

すなわち、クラッチ機構５８は、外側リングギヤ５４から内側リングギヤ５６への回転駆動力の伝達を許容する一方、前記内側リングギヤ５６から前記外側リングギヤ５４への回転駆動力の伝達を阻止することができる。

図２から諒解されるように、カバー部材２２は、第１回転電機２４を覆う第１カバー２２ａと、第１カバー２２ａに取り付けられた状態で隔壁２３に設けられた第２カバー２２ｂと、第１カバー２２ａに取り付けられて第２回転電機６４を覆う第３カバー２２ｃとを有する。第１カバー２２ａと第２カバー２２ｂとの接続及び第１カバー２２ａと第３カバー２２ｃとの接続は、図示しないボルト等の固定部材を用いてもよい。

制御部１６は、低速・低駆動力の第１運転モード（ＥＣＯ（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ＣＯｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）ドライブモード）と、高速・低駆動力の第２運転モード（ＳＰＥＥＤドライブモード）と、低速・高駆動力の第３運転モード（ＰＯＷＥＲドライブモード）と、後輪ＷＲの回転駆動力を電気エネルギに変換してバッテリに充電（回収）する回生モードとを適宜選択することができる。

次に、第１〜第３運転モード及び回生モードについて図８〜図１２を参照しながら説明する。なお、図８〜図１０及び図１２において、太線で示した構成要素は動力（電力）が伝達する部位を示しており、実線矢印は動力の伝達する方向を示し、破線矢印は電力が伝達する方向を示している。

先ず、図８に示すように、第１運転モードでは、制御部１６は第１回転電機２４を駆動して第１ロータ３８を反時計回りに回転させると共に第２回転電機６４を停止する。そうすると、第１ロータ３８の回転数が所定の回転数に達した時に遠心クラッチ２８によって該第１ロータ３８と第１軸２６とが接続し、第１軸２６が反時計回りに回転する。

そして、第１軸２６の回転駆動力は、サンギヤ４６、複数のプラネタリギヤ４８、及びキャリア５２を介して駆動軸３２に伝達される。このとき、クラッチ機構５８によって内側リングギヤ５６はロックされているので、サンギヤ４６の回転駆動力が外側リングギヤ５４等に伝達することはない。そのため、第１軸２６の回転駆動力を駆動軸３２に効率的に伝達させることができる。

駆動軸３２に伝達した回転駆動力は、減速機構３４にて回転数が減少された（トルクが増大された）状態で後輪ＷＲに伝達される。その結果、後輪ＷＲは、第１回転電機２４の回転駆動力のみで回転されることとなる。この場合、第１回転電機２４の効率のよい駆動範囲は、図１１Ａのグラフで示された範囲（ハッチングで示された領域）となっている。

続いて、図９に示すように、第２運転モードでは、制御部１６は第１回転電機２４と第２回転電機６４の両方を駆動して第１ロータ３８を反時計回りに回転させると共に第２ロータ７８を時計回りに回転させる。そうすると、第１ロータ３８の回転駆動力は、遠心クラッチ２８及び第１軸２６を介してサンギヤ４６に伝達される。

一方、第２ロータ７８の回転駆動力は、第２軸６６、第１動力伝達機構６８（ギヤ８２、一対のアイドルギヤ８４、８６）、外側リングギヤ５４、及びクラッチ機構５８を介して内側リングギヤ５６に伝達される。なお、このとき、第２軸６６が時計回りに回転しているので、該第２軸６６の回転駆動力は、第２動力伝達機構７０に伝達することはない。

サンギヤ４６に伝達された回転駆動力と内側リングギヤ５６に伝達された回転駆動力とは複数のプラネタリギヤ４８で合成されて回転数を増大させた状態でキャリア５２を介して駆動軸３２に伝達される。駆動軸３２に伝達された回転駆動力は、減速機構３４を介して後輪ＷＲに伝達される。その結果、後輪ＷＲの回転数は、第１運転モードの場合よりも大きくなる。この場合、第１回転電機２４と第２回転電機６４の効率のよい範囲は、図１１Ｂのグラフに示された範囲（ハッチングで示された領域）となっている。

次に、図１０に示すように、第３運転モードでは、制御部１６は第１回転電機２４と第２回転電機６４との両方を駆動して第１ロータ３８及び第２ロータ７８を反時計回りに回転させる。そうすると、第１ロータ３８の回転駆動力は、遠心クラッチ２８、第１軸２６、及びサンギヤ４６を介して複数のプラネタリギヤ４８に伝達される。

一方、第２ロータ７８の回転駆動力は、第２軸６６、第２ワンウェイクラッチ部７４、及び第２動力伝達機構７０に伝達される。なお、このとき、第２軸６６が反時計回りに回転しているので、第２軸６６の回転駆動力は第１動力伝達機構６８に伝達することはない。

複数のプラネタリギヤ４８に伝達された回転駆動力と第２動力伝達機構７０に伝達された回転駆動力とはキャリア５２で合成されてトルクを増大させた状態で駆動軸３２に伝達される。駆動軸３２に伝達された回転駆動力は、減速機構３４を介して後輪ＷＲに伝達される。その結果、後輪ＷＲのトルクは、第１運転モードの場合よりも大きくなる。この場合、第１回転電機２４と第２回転電機６４との効率のよい範囲は、図１１Ｃのグラフで示された範囲（ハッチングで示された領域）となっている。

このように、本実施形態では、簡易な構成で複数の運転モードを容易に切り替えることができるので、広域な運転領域において、第１回転電機と第２回転電機とを効率のよい範囲で駆動することができる。また、運転モードを切り替える際にクラッチの断接を制御する必要がないので、複雑な機構や制御を不要にすることができる。

また、図１２に示すように、回生モードでは、後輪ＷＲが反時計回りに回転すると、後輪ＷＲの回転駆動力は、減速機構３４及び駆動軸３２を介してキャリア５２に伝達される。キャリア５２が回転すると、第２動力伝達機構７０及び第２ワンウェイクラッチ部７４を構成するリング体９４（図５参照）も反時計回りに回転するが、該リング体９４の回転駆動力は第２軸６６に伝達されることはない。すなわち、第２動力伝達機構７０は第２軸６６に対して空転することとなる。そのため、キャリア５２の回転駆動力は効率的に複数のプラネタリギヤ４８に伝達される。

そして、複数のプラネタリギヤ４８に伝達された回転駆動力は、サンギヤ４６に伝達される。なお、このとき、クラッチ機構５８の作用によって、内側リングギヤ５６がロックされているので、複数のプラネタリギヤ４８の回転駆動力が外側リングギヤ５４に伝達することはない。

言い換えれば、このとき、第１ワンウェイクラッチ部７２は、クラッチ機構５８にて遊星歯車機構３０から第２軸６６への回転駆動力の伝達を阻止する際に、動力伝達機構６８の動きをロックする。すなわち、このとき、第１ワンウェイクラッチ部７２を構成するリング体９４の反時計回りの動きがコロベアリング９６によりロックされることにより（図４参照）、ギヤ８２、第１アイドルギヤ部８４、第２アイドルギヤ部８６、及び外側リングギヤ５４の動きがロックされているため、クラッチ機構５８の作用によって、遊星歯車機構３０から第２軸６６への回転駆動力の伝達が阻止される。

サンギヤ４６に伝達された回転駆動力は、第１軸２６及び遠心クラッチ２８を介して第１ロータ３８に伝達される。これにより、第１ロータ３８の回転によって第１ステータ３６で発電された電力をバッテリ１４に充電することができる。

本実施形態によれば、第２軸６６から遊星歯車機構３０への回転駆動力の伝達を許可する一方、前記遊星歯車機構３０から前記第２軸６６への回転駆動力の伝達は阻止するクラッチ機構５８を設けている。そのため、駆動軸３２の回転駆動力を第２軸６６に伝達させることなく第１軸２６にのみ伝達させることができる。

よって、第１回転電機２４と第２回転電機６４とを有する動力伝達装置２１であっても、簡易な構成で第１回転電機２４のみを発電機として機能させることができる。また、エネルギの回生を行う際に、クラッチの断接を制御する必要もないので、複雑な制御を不要にすることができる。

また、遊星歯車機構３０を構成するリングギヤ５０にクラッチ機構５８を設けているので、駆動軸３２の回転駆動力が第１動力伝達機構６８に伝達することを阻止することができる。これにより、第１回転電機２４での回生を可能としている。

すなわち、第１回転電機２４と第２回転電機６４との両方をモータとして駆動可能に構成した動力伝達装置２１であっても、簡易な構成で第１回転電機２４のみを発電機として機能させることができる。

さらに、本実施形態では、図２に示すように、第１回転電機２４と第２回転電機６４とを、第２ロータ７８の軸線Ａｘ２が第１ロータ３８の軸線Ａｘ１に対して車体前方に位置するように車両前後方向に並列配置している。これにより、スイングユニット１２を薄型化することができる。また、多層同軸回転電機のように片方の回転電気の直径を大きく構成する必要がないため、スイングユニット１２の下面の高さ位置が過度に低くなることを防止することができる。

本実施形態によれば、第１ワンウェイクラッチ部７２と第２ワンウェイクラッチ部７４とを第２軸６６に設けているので、スイングユニット１２の構成をコンパクトにすることができる。

また、第１動力伝達機構６８と第２動力伝達機構７０とを第１回転電機２４よりも車幅方向内側に配設している。これにより、スイングユニット１２を一層コンパクトにすることができる。

本実施形態では、第１ワンウェイクラッチ部７２を構成するリング体９４の外周面にギヤ８２を固着すると共に、該ギヤ８２と外側リングギヤ５４との間にアイドルギヤ部８４、８６とを介設している。これにより、前記リング体９４と外側リングギヤ５４の回転方向を逆にすることができる。これにより、簡易な構成で、回生モードの場合に、ギヤ８２、アイドルギヤ部８４、８６、及び外側リングギヤ５４の動きをロックすることができ、第２運転モードの場合に、第２軸６６の回転駆動力を第１ワンウェイクラッチ部７２、ギヤ８２、アイドルギヤ部８４、８６を介して外側リングギヤ５４に伝達することができる。

本発明は上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

例えば、第２動力伝達機構７０は、駆動軸３２に固着する第１スプロケット８８と第２ワンウェイクラッチ部７４に固着された第２スプロケット９０とに巻き掛けられるチェーン又はベルトで構成してもよい。

また、第２動力伝達機構７０は、第２ワンウェイクラッチ部７４が外周面に固着される第１ギヤと、駆動軸３２の外周面に固着される第２ギヤ、これらギヤの間に介設されて第１ギヤの回転駆動力を第２ギヤに伝達するアイドルギヤとを含んで構成してもよい。さらに、動力伝達装置２１は、遠心クラッチ２８を設置しない構成であっても構わない。

クラッチ機構５８は、リングギヤ５０に設けられている例に限らず、例えば、ギヤ８２、アイドルギヤ部８２、又はアイドルギヤ部８４に設けられていてもよい。

１０…電動二輪車 １２…スイングユニット
２１…動力伝達装置（車両用エネルギ回生装置）
２４…第１回転電機 ２６…第１軸
２８…遠心クラッチ ３０…遊星歯車機構
３２…駆動軸 ３８…第１ロータ
４６…サンギヤ ４８…プラネタリギヤ
５０…リングギヤ ５２…キャリア
５４…外側リングギヤ（第１リングギヤ） ５６…内側リングギヤ（第２リングギヤ）
５８…クラッチ機構（クラッチ手段） ６４…第２回転電機
６６…第２軸 ６８…第１動力伝達機構
７０…第２動力伝達機構 ７２…第１ワンウェイクラッチ部
７４…第２ワンウェイクラッチ部 ７８…第２ロータ
８２…ギヤ（環状ギヤ） ８４…アイドルギヤ部（第１アイドルギヤ部）
８６…アイドルギヤ部（第２アイドルギヤ部）
８８…第１スプロケット ９０…第２スプロケット
１０２…外側接続軸（第１接続軸） １０４…内側接続軸（第２接続軸）
１０６…外環部材 １１０…第１係合部材
１１２…第２係合部材 １１４ｂ…カム面
１２０…凹部 １２２…ローラ
１２４…弾性部材 ＷＲ…後輪（駆動輪）

Claims (5)

1. 駆動軸（３２）の回転駆動力を電気エネルギに変換する車両用エネルギ回生装置（２１）において、
   第１ロータ（３８）を有する第１回転電機（２４）と、
   第２ロータ（７８）を有する第２回転電機（６４）と、
   前記第１ロータ（３８）と連動して回転する第１軸（２６）と、
   前記第２ロータ（７８）と連動して回転する第２軸（６６）と、
   前記駆動軸（３２）と前記第１軸（２６）との間で回転駆動力を伝達可能な遊星歯車機構（３０）と、
   前記第２軸（６６）と前記遊星歯車機構（３０）との間で回転駆動力を伝達可能な動力伝達機構（６８）と、
   前記第２軸（６６）から前記遊星歯車機構（３０）への回転駆動力の伝達を許可する一方、前記遊星歯車機構（３０）から前記第２軸（６６）への回転駆動力の伝達を阻止するクラッチ手段（５８）と、
   前記第２軸（６６）の回転駆動力を前記動力伝達機構（６８）に伝達する一方で、前記クラッチ手段（５８）にて前記遊星歯車機構（３０）から前記第２軸（６６）への回転駆動力の伝達を阻止する際に、前記動力伝達機構（６８）の動きをロックするワンウェイクラッチ部（７２）と、
   を備え、
   前記第１回転電機（２４）のみを駆動して前記駆動軸（３２）を回転させる場合に、前記第１ロータ（３８）の回転駆動力を前記第１軸（２６）及び前記遊星歯車機構（３０）を介して前記駆動軸（３２）に伝達し、
   前記第１回転電機（２４）と前記第２回転電機（６４）との両方を駆動して前記駆動軸（３２）を回転させる場合に、前記第１ロータ（３８）から前記第１軸（２６）に伝達された回転駆動力と前記第２ロータ（７８）から前記第２軸（６６）及び前記ワンウェイクラッチ部（７２）を介して前記動力伝達機構（６８）に伝達された回転駆動力とを前記遊星歯車機構（３０）で合成して回転数を増大させた状態で前記駆動軸（３２）に伝達し、
   前記駆動軸（３２）の回転駆動力を前記第１回転電機（２４）で回生する場合に、該駆動軸（３２）から前記遊星歯車機構（３０）に伝達された回転駆動力を前記ワンウェイクラッチ部（７２）及び前記クラッチ手段（５８）の作用によって前記動力伝達機構（６８）に伝達させることなく前記第１軸（２６）を介して前記第１ロータ（３８）に伝達することを特徴とする車両用エネルギ回生装置（２１）。
2. 請求項１記載の車両用エネルギ回生装置（２１）において、
   前記遊星歯車機構（３０）は、前記第１軸（２６）に接続されたサンギヤ（４６）と、
   前記動力伝達機構（６８）との間で回転駆動力が伝達されるリングギヤ（５０）と、
   前記サンギヤ（４６）と前記リングギヤ（５０）との各々に噛合されたプラネタリギヤ（４８）と、
   前記駆動軸（３２）に連結された状態で前記プラネタリギヤ（４８）を軸支するキャリア（５２）と、を有し、
   前記クラッチ手段（５８）は、前記リングギヤ（５０）に設けられていることを特徴とする車両用エネルギ回生装置（２１）。
3. 請求項２記載の車両用エネルギ回生装置（２１）において、
   前記リングギヤ（５０）は、前記動力伝達機構（６８）に係合する第１リングギヤ（５４）と、
   前記プラネタリギヤ（４８）に噛合する第２リングギヤ（５６）と、を有し、
   前記クラッチ手段（５８）は、前記第１リングギヤ（５４）に接続された第１接続軸（１０２）と、
   前記第１接続軸（１０２）と同軸上に設けられて前記第２リングギヤ（５６）に接続された第２接続軸（１０４）と、
   前記第２接続軸（１０４）の一端部を囲繞する外環部材（１０６）と、
   前記第１接続軸（１０２）に接続され、且つ前記第２接続軸（１０４）と前記外環部材（１０６）との間に該第２接続軸（１０４）の周方向に沿って所定間隔離間して配設された複数の第１係合部材（１１０）と、
   隣接する前記第１係合部材（１１０）の間に配設された一対のローラ（１２２）と、
   前記第２接続軸（１０４）の一端部の外周面に形成されて前記一対のローラ（１２２）に接触することで楔作用によって、該一対のローラ（１２２）を前記外環部材（１０６）の内周面に押し付けて固定するカム面（１１４ｂ）と、
   前記一対のローラ（１２２）の間に介在されてこれらローラ（１２２）を前記カム面（１１４ｂ）に付勢する弾性部材（１２４）と、
   前記第２接続軸（１０４）の一端面に形成された凹部（１２０）と、
   前記第１接続軸（１０２）の他端面に固定された状態で前記凹部（１２０）に挿入される複数の第２係合部材（１１２）と、を有することを特徴とする車両用エネルギ回生装置（２１）。
4. 請求項２記載の車両用エネルギ回生装置（２１）において、
   前記動力伝達機構（６８）は、前記ワンウェイクラッチ部（７２）の外周面に固着された環状ギヤ（８２）と、
   前記環状ギヤ（８２）に噛合する第１アイドルギヤ部（８４）と、
   前記第１アイドルギヤ部（８４）と前記リングギヤ（５０）とに噛合する第２アイドルギヤ部（８６）と、を有することを特徴とする車両用エネルギ回生装置（２１）。
5. 駆動軸（３２）の回転駆動力を電気エネルギに変換する車両用エネルギ回生装置（２１）において、
   第１ロータ（３８）を有する第１回転電機（２４）と、
   第２ロータ（７８）を有する第２回転電機（６４）と、
   前記第１ロータ（３８）と連動して回転する第１軸（２６）と、
   前記第２ロータ（７８）と連動して回転する第２軸（６６）と、
   前記駆動軸（３２）と前記第１軸（２６）との間で回転駆動力を伝達可能な遊星歯車機構（３０）と、
   前記第２軸（６６）と前記遊星歯車機構（３０）との間で回転駆動力を伝達可能な動力伝達機構（６８）と、
   前記第２軸（６６）から前記遊星歯車機構（３０）への回転駆動力の伝達を許可する一方、前記遊星歯車機構（３０）から前記第２軸（６６）への回転駆動力の伝達を阻止するクラッチ手段（５８）と、
   を備え、
   前記第１回転電機（２４）のみを駆動して前記駆動軸（３２）を回転させる場合に、前記第１ロータ（３８）の回転駆動力を前記第１軸（２６）及び前記遊星歯車機構（３０）を介して前記駆動軸（３２）に伝達し、
   前記第１回転電機（２４）と前記第２回転電機（６４）との両方を駆動して前記駆動軸（３２）を回転させる場合に、前記第１ロータ（３８）から前記第１軸（２６）に伝達された回転駆動力と前記第２ロータ（７８）から前記第２軸（６６）を介して前記動力伝達機構（６８）に伝達された回転駆動力とを前記遊星歯車機構（３０）で合成して回転数を増大させた状態で前記駆動軸（３２）に伝達し、
   前記駆動軸（３２）の回転駆動力を前記第１回転電機（２４）で回生する場合に、該駆動軸（３２）から前記遊星歯車機構（３０）に伝達された回転駆動力を前記クラッチ手段（５８）の作用によって前記動力伝達機構（６８）に伝達させることなく前記第１軸（２６）を介して前記第１ロータ（３８）に伝達することを特徴とする車両用エネルギ回生装置（２１）。

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