JP3465576B2 - 車両用モータの取付け構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンを起動する
ためのモータまたはエンジンを起動するモータおよびエ
ンジンの動力から電気エネルギーを生成するための発電
装置として機能するモータジェネレータ等の車両用モー
タの取付け構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平２−２６４１５３号公報に
見られるように、エンジンを起動するためのスタータ機
能とエンジンの動力による発電機能とを有する、いわゆ
るモータジェネレータをエンジンに固設されたハウジン
グに取付けて、エンジンのクランクシャフトとモータジ
ェネレータの回転軸とをプーリ、ベルトによって連結し
たものが知られている。

【０００３】また、従来エンジンの始動装置（スター
タ）をエンジンに連設されるトランスミッション側のク
ランクシャフトに取付けたフライホイールのリングギヤ
（平歯車）に始動装置に設けられたピニオンを噛み合わ
せ、エンジン始動時に無潤滑で極短時間連結することも
良く知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年特定の条件下で走
行していた車両が停止した場合にエンジンを停止し、再
び車両を走行させる条件が整ったらエンジンを再始動さ
せる、いわゆるエコランシステムにおいて、モータジェ
ネレータをエンジンに連結して使用しようする試みがな
されているが、エコランシステムにおいてはエンジンの
停止と始動が頻繁に繰返され、またエンジンが回転して
いる間はモータジェネレータは常時連結されるという環
境であるのでモータジェネレータをクランクシャフトと
無潤滑状態で連結することは装置の耐久性から考えて好
ましくない。また、特開平２−２６４１５３号公報のよ
うにプーリとベルトによって連結する場合では比較的大
きな動力を双方向に伝達しようとすると、スリップが発
生し、エンジン始動時間の遅れれや、スリップによる摩
擦熱でベルトの寿命を低下させ、実用性の面で問題があ
る。

【０００５】本発明は前述の問題点に鑑み、車両に搭載
されるモータとエンジンとの連結を動力の伝達が確実
で、しかもモータのエンジンへの取付けにおいて既存の
エンジン周辺の構造を大幅に変更しないで車両用モータ
を取付けることを技術的課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の課題を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、エンジンクランク軸
に第１、第２回転部材が平行に配置され、第１回転部材
はエンジン本体とそれに取付けられる第１カバーによっ
て形成される第１空間内に収容され、第２回転部材は第
１カバーの外側に取付けられる第２カバーと第１カバー
とによって形成される第２空間内に収容され、車両用モ
ータ回転軸に設けられるモータ回転部材は前記第１、第
２回転部材の何れかと動力伝達手段によって連結され、
該モータ回転部材と動力伝達手段は前記第１または第２
空間の何れかに収容されている。

【０００７】さらに、請求項１に記載の車両用モータの
取付け構造において、前記第１および第２空間とが互い
に連通してエンジン外部とは隔離された空間であり、該
第１、第２空間内に潤滑剤を供給するようにした。

【０００８】また、請求項２に記載の車両用モータの取
付け構造において、前記潤滑剤はエンジン潤滑用の潤滑
剤であり、循環可能とされている。

【０００９】そしてさらに、請求項２または３に記載の
車両用モータの取付け構造において、第１回転部材はエ
ンジンの動弁系を駆動するためのものであり、第２回転
部材に前記モータ回転部材を動力伝達手段を介して連結
した。

【００１０】なお、本発明においてモータとはエンジン
始動装置の機能と、エンジンの動力から電気エネルギー
を生成する発電機能の両方を備える、いわゆるモータジ
ェネレータも含む。

【００１１】請求項１、２、３、４に記載の構成によれ
ば、モータの回転部材とエンジンクランク軸に設けられ
た第１または第２回転部材とを動力伝達手段によって連
結し、それらの各回転部材および動力伝達手段はエンジ
ン本体とそれに取付けられる第１または第２カバーによ
って形成される空間に収容されるから既存のエンジンの
構造を大幅に変えることなくモータを取付けられる。

【００１２】請求項２の構成では、第１、第２空間が互
いに連通してエンジン外部からは隔離された空間とさ
れ、潤滑剤が供給されるようになっているので頻繁なエ
ンジンの停止・始動が繰返されても十分な耐久性が確保
される。

【００１３】請求項３の構成では、エンジン潤滑剤をそ
のまま使用でき、また循環が可能である。

【００１４】請求項４の構成では、エンジンの動弁系を
駆動する第１回転部材の外側に第２回転部材を設けてい
るから既存の構成にカバーの取付けによって潤滑剤の循
環経路が容易に作成できる。さらに、動力伝達手段にチ
ェーンを使用すれば大きな動力の伝達の際にも確実に動
力伝達が行える。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１はエンジン１の始
動機能とエンジン１の動力による発電機能とを有するモ
ータジェネレータ３を用いたエコランシステムの全体該
略図であり、図２はモータジェネレータ３の詳細断面図
およびモータジェネレータ３のエンジン１への取付け構
造を示す図である。

【００１６】図１において、１はエンジン、２はエンジ
ン１に連設されるオートマチックトランスミッション
（以下Ａ／Ｔと記す）、３はエンジン１の始動機および
発電機として機能するモータジェネレータ（以下Ｍ／Ｇ
と記す）である。エンジン１のクランク軸１７とＭ／Ｇ
３の回転軸は互いに離間して平行に配置されている。Ｍ
／Ｇ３とクランク軸１７の間には減速機１５が介在し、
クランク軸１７の端部に固定されたクランク軸側スプロ
ケット１２（回転体）と後述する減速機１５の回転要素
に連結固定されるスプロケット１３（回転体）とが動力
伝達手段としてのチェーン１８によって連結され、減速
機１５を介してＭ／Ｇ３の回転軸の回転が減速されてク
ランク軸１７に伝達されるようになっている。

【００１７】図１中１１、１６はそれぞれ補機としての
パワステポンプ、エアコンコンプレッサであり、１０は
Ｍ／Ｇ３の回転軸端部に連結固定されたプーリ、９、１
４はそれぞれパワステポンプ１１、エアコンコンプレッ
サ１６の回転軸端部に固定されたプーリであって、それ
ぞれのプーリ９、１０、１４間はベルト８が捲回されて
Ｍ／Ｇ３によってパワステポンプ１１、エアコンコンプ
レッサ１６がそれぞれ回転駆動できるようになってい
る。なお、図１においてはＭ／Ｇ３のスプロケット１３
とプーリ１０とが一軸に固定されて一体回転するように
見えるが、後述するようにスプロケット１３とプーリ１
０との回転は独立となっている。

【００１８】４はＭ／Ｇ３に電気的に接続されたインバ
ータであって、スイッチングによって電力源であるバッ
テリー５からＭ／Ｇ３への電気エネルギー量の供給を可
変にしてＭ／Ｇ３の回転数を制御する。また、Ｍ／Ｇ３
で生成された電気エネルギーをバッテリー５へ蓄えるた
めの制御も行う。図１中７はインバータ４に対してスイ
ッチングの制御信号を出力したり、また後述する電磁ブ
レーキ２７にＯＮ−ＯＦＦの制御信号を出力したり、あ
るいは後述するように減速機１５の電磁コイルにＯＮ−
ＯＦＦの制御信号を出力するためのコントローラであ
る。コントローラ７にはＭ／Ｇ３の回転数信号、エコラ
ンモードのスイッチ信号、エアコン動作信号の他、エン
ジン回転数等のエンジン動作状態信号、車速等の車両動
作状態信号、シフトレバーがどのレンジに入っているか
等のＡ／Ｔ２の状態信号が入力されるようになってい
る。そして、これら入力信号の情報に基づいてデータの
メモリからの読み出し、演算を行い各制御対象である減
速機１５、インバータ４、電磁クラッチ２７に制御信号
を出力する。コントローラ７はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯ
Ｍ、双方向バス、インターフェイス回路（信号変換器
等）、付属メモリなどを備える周知のマイクロコンピュ
ータシステムが利用できる。

【００１９】また、図１においてＭ／Ｇ３はＡ／Ｔ２用
のオイルポンプ１９と電磁クラッチ２７を介して連結さ
れている。なお、２４はオイルポンプ１９のオイル入口
配管、２５は出口配管を示している。オイルポンプ１９
は例えばエコランモード（運転者によるエコランスイッ
チがＯＮの状態）で、エンジンの停止時に電磁クラッチ
２７をＯＮにしてＭ／Ｇ３でオイルポンプ１９を駆動
し、エンジン再始動の際に車両が速やかに発進できるよ
うにＡ／Ｔ２内にある発進クラッチ（図示略）が滑らか
に、しかも直ちに係合できるようにするためのものであ
る。

【００２０】次に、Ｍ／Ｇ３、減速機１５の構造、およ
びＭ／Ｇ３のエンジン１への取付け構造について図２に
基づいて説明する。Ｍ／Ｇ３は一端をケーシング３０が
エンジン１のシリンダブロック３１のブラケット３２に
回転軸３３がクランク軸１７（図示略）に平行で、減速
機１５の回転要素に固定されたスプロケット１３がクラ
ンク軸１７に固定されたクランク軸側スプロケット１２
に同一面内に並ぶようにボルト３４によって固定されて
おり他端は後述する延接された第１、第２カバー５４、
５６に固定されている。本実施形態において、Ｍ／Ｇ３
はエンジン１のＡ／Ｔ２と反対側で、クランク軸１７に
固定されたエンジン１内のエンジン動弁系駆動用スプロ
ケット（図示略）が在る側に固定されている。ケーシン
グ３０内にはステータ３５がロータ３６を包むように配
置され、ステータ３５に対向してロータ３６が回転可能
に設けられ、回転軸３３はこのロータ３６と一体に固定
され一体回転する。３７は回転軸３３を回転自在に支持
するためのラジアルベアリングである。

【００２１】次に回転軸３３に接続される減速機１５に
ついて説明する。図２に示すように、回転軸３３は遊星
歯車装置の１つを構成するサンギヤ３８が形成されてお
り、その外周には３つのピニオンギヤ３９が１２０°間
隔で配置されてサンギヤ３８に噛合している。３つのピ
ニオンギヤ３９はそれらの相対位置が不変とされて、所
定の条件の下でサンギヤ３８の周りを公転可能かつ自転
可能となっている。さらにピニオンギヤ３９の外周には
リングギヤ４０の内周がピニオンギヤ３９に噛合するよ
うに回転可能に配置されている。また、リングギヤ４０
の外周にはリングギヤ４０と相対回転不能にスプライン
嵌合されたプレート４１が設けられ、そのプレート４１
に対向するように電磁ブレーキ４２が設けられている。
電磁ブレーキ４２は内部にコイル４３を有し、コイル４
３の通電によってプレート４１を電磁力で吸着すること
によってリングギヤ４０の回転を禁止する。また、回転
軸３３のサンギヤ３８よりロータ側とリングギヤ４０と
の間にはワンウエイクラッチ４４が設けられ、リングギ
ヤ４０が回転を許可されている状態で、このワンウエイ
クラッチ４４によってリングギヤ４０から回転軸３３へ
の回転伝達を可能とし、その逆の回転軸３３からリング
ギヤ４０への回転伝達を不可とされる。つまり、リング
ギヤ４０が回転を許可されている状態では回転軸３３の
回転速度がリングギヤ４０の回転速度を超えないように
なっている。

【００２２】ケーシング３０内は仕切部４５によって２
つの領域に分割されており、一方の領域には前記ステー
タ３５、ロータ３６が収容され、仕切部４５とカバー４
６によって形成される他方の領域には前記遊星歯車装
置、ワンウエイクラッチ４４、電磁ブレーキ４２、プレ
ート４１が収容されている。カバー４６は仕切部４５に
ボルト４７によって固定されている。電磁ブレーキ４２
のコイル４３は仕切部４５に固定され、コイル４３への
通電信号は前記のコントローラ７より送信される。な
お、図２中４８はシール部材である。

【００２３】前記遊星歯車装置のピニオンギヤ３９には
ニードルベアリング４９を介してピン５０がそれぞれに
挿通され、それぞれのピン５０はピニオンギヤ３９内で
回転自在となっている。そして、それぞれのピン５０は
中空の回転部材５１にも挿通され、サンギア３８の周り
を公転可能で、かつそれらの相対位置が変わることはな
い。中空回転部材５１は回転軸３３の軸方向（図中左方
向）に延設され、その外周にはスプラインが形成されて
小径スプロケット１３に嵌合されている。小径スプロケ
ット１３はナット５２によって中空回転部材５１に軸方
向への移動が規制されている。小径スプロケット１３は
エンジン１のクランク軸側大径スプロケット１２（図１
参照）にチェーン１８を介して連結され、これによって
クランク軸１７とＭ／Ｇ３の回転軸３３との間の回転伝
達が可能となっている。５３は中空回転部材を回転自在
に支持するためのベアリングである。

【００２４】クランク軸１７にはエンジン１のカム（図
示略）を回転駆動するためにスプロケット（図示略）が
固定され、このカム駆動用のスプロケットとクランク軸
１７と平行に配置されたカム軸（図示略）に設けられる
カム軸スプロケット（図示略）にはチェーン（図示略）
が捲回されてクランクシャフト１７の回転がカム軸に伝
達される。カム駆動用スプロケットとカム軸スプロケッ
トとチェーンはエンジンシリンダブロック３１と第１カ
バー５４によって形成される第１空間５５内に配置さ
れ、該空間５５にはエンジン潤滑用オイルが供給され、
循環されるようになっている。また、クランク軸１７に
はカム駆動用スプロケットの外側で同軸にＭ／Ｇ３とク
ランク軸１７との間の動力伝達のためのクランク軸側大
径スプロケット１２が固定されている。そして、前記第
１カバー５４の外側に取付けられる第２カバー５６と第
１カバー５４とによって形成される第２空間５７内にク
ランク軸側大径スプロケット１２と前記小径スプロケッ
ト１３、チェーン１８を配置収容している。第１空間５
５と第２空間５７とは連通しており、エンジン１から供
給される潤滑オイルによって第２空間５７内も十分な潤
滑用オイルが供給されている。第１カバー５４、第２カ
バー５６はＭ／Ｇ３側に延設され、前記カバー４６の一
個所はボルト５８によって第１カバー５４に固定され、
また別の箇所はボルト５９によって第１、第２カバー５
４、５６に共に固定されている。なお、第１空間５５、
第２空間５７に供給される潤滑オイルは図示しない配管
から供給されるオイルおよび上方より落下するオイルに
より各部を潤滑する。遊星歯車装置に供給される潤滑オ
イルは図示しない配管により供給され、遊星歯車装置の
必要な箇所を潤滑し前記中空回転部材５１の内部を通っ
て空間５７より図示しないオイルパンに戻り、エンジン
のその他の部位を潤滑して落下したオイルと混合され
る。

【００２５】回転軸３３は前記中空回転部材５１の中を
貫通し、第２カバー５６も貫通して外部まで突出してお
り、その先端には補機駆動用のプーリ１０がスプライン
嵌合されて固定され一体回転可能となっている。６０は
第２カバー５６とプーリ１０の間に設けられるシール部
材である。

【００２６】つづいて、本実施形態の作用を説明する。
まず、エコランスイッチのＯＮ信号が入力されエコラン
モードに入っていると、車両が停止し所定の条件を満足
していればエンジン１への燃料供給が停止されてエンジ
ン１が停止する。エンジン１が停止していても補機であ
るパワステポンプ１１やエアコンコンプレッサ１６は動
作させたいので、Ｍ／Ｇ３にバッテリー５の電気エネル
ギーを供給してＭ／Ｇ３を回転させる必要がある。この
とき電磁クラッチ２７へはコントローラ７からＯＦＦ信
号が出力され、電磁クラッチ２７は開放状態である。Ｍ
／Ｇ３の回転制御はコントローラ７、インバータ４によ
って行われる。またこのとき、コントローラ７は減速機
１５内の電磁ブレーキ４２にＯＦＦ信号を出力してお
り、これによって遊星歯車装置のリングギヤ４０は回転
が許容されている。

【００２７】図２に示すようにＭ／Ｇ３の回転軸３３が
回転すると、プーリ１０は回転軸３３と一体に回転する
から補機類１１、１６は駆動される。一方、ワンウエイ
クラッチ４４によって回転軸３３の回転はリングギヤ４
０には伝達されない。そして、リングギヤ４０が回転を
許容されている状態ではキャリア５０がエンジン１の摺
動抵抗により停止しているため、サンギヤ３８が回転し
てもピニオンギヤ３９はその位置で自転するのみでサン
ギヤ３８の周りを公転しない。（リングギヤ４０はピニ
オンギヤ３９の回転に伴って逆回転する）したがって、
Ｍ／Ｇ３の回転によって補機類１１、１６のみが駆動さ
れるのでエンジン１を駆動しない分、少電力で補機類を
駆動できる。

【００２８】次に、エンジン１の再始動時においては、
コントローラ７は減速機１５の電磁ブレーキ４２にＯＮ
信号を出力しリングギヤ４０を回転不能にしておく。こ
の状態でＭ／Ｇ３の回転軸３３を回転させるとサンギヤ
３８の回転はピニオンギヤ３９に伝達され、リングギヤ
４０の回転が禁止されているのでピニオンギヤ３９は自
転しながらサンギヤ３８の周りを公転する。よってピニ
オンギヤ３９内のキャリア５０もサンギヤ３８の周りを
公転し、中空回転部材５１、Ｍ／Ｇ３側スプロケット１
３が回転する。このときのＭ／Ｇ３側スプロケット１３
の回転速度はサンギヤ３８、リングギヤ４０の歯数によ
って決まる減速比で回転軸３３の回転速度が減速された
ものとなる。よってＭ／Ｇ３からエンジン１へスプロケ
ット１２、１３の減速比分も併せて始動に十分なトルク
が伝達され、エンジン１が再始動される。これはＭ／Ｇ
３を小型にできるという効果につながる。なお、回転軸
３３が回転するので同時に補機類１１、１６もＭ／Ｇ３
によって駆動される。

【００２９】一方、エンジン運転状態又は、車両制動中
にエンジン１の動力又は車両の運動エネルギーを電気エ
ネルギーとして回収したい場合、クランク軸１７の回転
がＭ／Ｇ３側スプロケット１３に伝達され、キャリア５
０が回転する。このとき電磁ブレーキ４２はコントロー
ラからＯＦＦ信号が出力され、リングギヤ４０は回転可
能状態となっており、また回転軸３３は発電に伴う負荷
により停止しようとするが、キャリア５０の回転によっ
てピニオンギヤ３９が自転及び公転しリングギヤ４０が
増速回転を始めると同時に、ワンウエイクラッチ４４に
よってリングギヤ４０の回転が回転軸３３に伝達され
る。そのためキャリア５０、リングギヤ４０は一体でサ
ンギヤ３８の周りを回転するため、クランク軸１７より
キャリア５０に伝えられた回転は回転軸３３に等速で伝
達される。このとき、回転軸３３が回転されるので補機
類１１、１６が駆動されると共にＭ／Ｇ３による発電が
なされる。

【００３０】そして、本実施形態ではＭ／Ｇ３とエンジ
ン１との動力伝達手段（チェーン１８）の収容空間（エ
ンジン本体よりも突出した空間）である第２空間５７を
シリンダブロック３１、第１カバー５４、第２カバー５
６によって形成しているので、シリンダブロック３１の
形状を変更しないで済むからコストを抑えられる。そし
て、エンジン１の潤滑オイルを使用しているからオイル
の循環もなされる。さらにクランク軸１７とＭ／Ｇ３と
をチェーン１８によって連結しているため、動力伝達の
性能も確実でまた作動時の騒音も少ないという優れた効
果を備える。

【図面の簡単な説明】

【図１】モータジェネレータを用いたエコランシステム
の全体該略図。

【図２】モータジェネレータおよびモータジェネレータ
のエンジンへの取付け構造を示す詳細図。

【符号の説明】

３ モータジェネレータ ７ コントローラ １２ クランク軸側スプロケット １３ スプロケット １７ クランク軸 １８ チェーン ３０ ケーシング ３２ ブラケット ３３ 回転軸 ３５ ステータ ３６ ロータ ３８ サンギヤ ３９ ピニオンギヤ ４０ リングギヤ ４１ プレート ４２ 電磁ブレーキ ４４ ワンウエイクラッチ ４５ 仕切部 ４６ カバー ５０ キャリア ５１ 中空回転部材 ５４ 第１カバー ５５ 第１空間 ５６ 第２カバー ５７ 第２空間

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 67/06 B60K 1/00 F02D 29/06 F02N 11/00 F02N 11/04 F02B 67/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンクランク軸に第１、第２回転部
   材が平行に配置され、 第１回転部材はエンジン本体とそれに取付けられる第１
   カバーによって形成される第１空間内に収容され、 第２回転部材は第１カバーの外側に取付けられる第２カ
   バーと第１カバーとによって形成される第２空間内に収
   容され、 車両用モータ回転軸に設けられるモータ回転部材は前記
   第１、第２回転部材の何れかと動力伝達手段によって連
   結され、 該モータ回転部材と動力伝達手段は前記第１または第２
   空間の何れかに収容されていることを特徴とする車両用
   モータの取付け構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両用モータの取付け
   構造において、 前記第１および第２空間とが互いに連通してエンジン外
   部とは隔離された空間であり、 該第１、第２空間内に潤滑剤を供給するようにしたこと
   特徴とする車両用モータの取付け構造。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の車両用モータの取付け
   構造において、前記潤滑剤はエンジン潤滑用の潤滑剤で
   あり、循環可能とされていることを特徴とする車両用モ
   ータの取付け構造。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載の車両用モータ
   の取付け構造において、 第１回転部材はエンジンの動弁系を駆動するためのもの
   であり、第２回転部材に前記モータ回転部材を動力伝達
   手段を介して連結したことを特徴とする車両用モータの
   取付け構造。