JP4080860B2

JP4080860B2 - Engine starting device

Info

Publication number: JP4080860B2
Application number: JP2002363992A
Authority: JP
Inventors: 昭倉垣; 一浩小田原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2022-12-16
Also published as: JP2004197580A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの起動装置に関し、特に回転電機によるエンジンの始動時及び補機駆動時、並びにエンジンによる回転電機の発電時において、それぞれ適切な変速比を得られるエンジンの起動装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動発電機の回転軸に設けられたプーリと、エンジンのクランクシャフトに遊星歯車変速機構を介して連結されたクランクプーリとをベルトで連結し、これらの間で相互に駆動力の伝達を行ない、且つ遊星歯車変速機構のキャリアとサンギヤ間に設けられた一方向クラッチと、内歯歯車を係止・開放するラチェット機構と、このラチェット機構を動作させるアクチュエータとを有するエンジンの起動装置を用いて、電動発電機を始動電動機として用いてエンジンを始動する場合と、電動発電機を充電発電機として用いて充電する場合とで変速比を変化させる技術が提案されている。
【０００３】
このような構成のエンジンの起動装置においては、エンジン始動時には、電動発電機の回転駆動力が、電動発電機のプーリ、ベルト、クランクプーリの順に伝達され、さらにクランクプーリから遊星歯車変速機構を介してクランクシャフトに減速して伝達され、これによりエンジンが始動する。そのため、比較的小さな電動発電機でもエンジン始動に必要な大きなトルクを発生させることができる。
一方、エンジンの回転駆動力を電動発電機に伝達して発電させる場合には、一方向クラッチによって、クランクシャフトとクランクプーリとが１対１で接続され、効率的な発電をすることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２６４１５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような構成の従来のエンジンの起動装置においては、遊星歯車変速機構の、サンギヤ、プラネタリギヤ、及び内歯歯車は、軸方向にほぼ同じ位置に配置される。つまり、これら３つの歯車は、軸方向に同じ位置で互いに噛合する。そのため、この３つの歯車が配置された箇所の半径方向の大きさは、少なくとも、内歯歯車外径より大きなものとなる。
【０００６】
一方、エンジンのクランクシャフトに遊星歯車変速機構を介して連結されたクランクプーリの径は、補機プーリ等との回転比の兼ね合いから常に自由に設定できるわけではない。また、一般にこのクランクプーリは、遊星歯車変速機構を覆う様に設けられるので、クランクプーリを小径に設計したい場合に、遊星歯車変速機構の径が大きいと、所要の径にできないという問題があった。このようなことから、エンジンのクランクシャフトに連結される変速機構の半径方向の大きさを小さくすることができれば、クランクプーリ径の大きさを設定する際に自由度が増すことととなり、この改善が要望されていた。
【０００７】
また、上述のような構成の従来のエンジンの起動装置においては、内歯歯車を係止・開放する手段としてラチェット機構が提案されている。しかしながら、ラチェット機構では、何らかの原因によりいずれかの歯車に過大なトルクが加わった場合に、この衝撃を吸収或いは逃がすことができない。そのため、いずれかの歯車に過大なトルクが加わったときに歯車が破損するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述のような問題を解決する為になされたものであり、変速機構の半径方向の大きさを小さくすることができ、これによりクランクプーリの半径方向の大きさも小さくすることができ、さらに、歯車に過大なトルクが加わった場合でも衝撃を吸収或いは逃がして歯車を破損することがないエンジンの起動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエンジンの起動装置は、電動機及び発電機のいずれにも動作可能な回転電機と、この回転電機を電動機或いは発電機に切り換える回転電機切換制御手段と、回転電機の回転軸に設けられた回転電機円状伝達体と、補機の回転軸に設けられて補機に駆動力を伝達する補機円状伝達体と、エンジンのクランクシャフトに連結され、駆動力を入出力するクランク円状伝達体が設けられた変速機構とを備えている。
そして、回転電機円状伝達体、補機円状伝達体、及びクランク円状伝達体に巻掛けられ、相互に回転駆動力を伝達する無端状駆動力伝達体が設けられている。
エンジンの起動装置は、さらに回転電機からエンジンに駆動力を伝達しない場合に、変速機構を非拘束状態にしてクランク円状伝達体からクランクシャフトへの駆動力の伝達を遮断する電磁クラッチと、電磁クラッチの拘束及び非拘束動作を切り換える電磁クラッチ切換制御手段とを備えている。
【００１０】
そして、変速機構は、エンジンに対して回転可能に設けられたギヤケース、クランク円状伝達体に連結されるとともに、ギヤケースに回転自在に支持され、外歯を有する第１ギヤ、エンジンのクランクシャフトに連結されるとともに、ギヤケースに回転自在に支持され、第１ギヤに対して軸心を一致させて並設され、外歯を有する第２ギヤ、第１ギヤ及び第２ギヤの外周を公転可能に且つ自転可能にギヤケースに支持され、第１ギヤと噛合する外歯を有する第１のギヤ部及び第２ギヤと噛合する外歯を有する第２のギヤ部を有する２段ギア及び第１ギヤと第２ギヤとの間に設けられ、第２ギヤから第１ギヤへの一方向にのみ駆動力を伝達する一方向クラッチを有し、クランク円状伝達体からクランクシャフトに駆動力が伝達されるときと、クランクシャフトからクランク円状伝達体に駆動力が伝達されるときとで変速比を変える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明のエンジンの起動装置１００を含むエンジン１の周辺機器のシステム構成図である。図１において、エンジン１は、ロックアップ機構付のトルクコンバータ２、及びオートマチックトランスミッション（以下、Ａ／Ｔと略す）３を有している。このエンジン１の周辺には、電動機及び発電機のいずれにも動作可能な回転電機として電動発電機４が配設されている。この電動発電機４には、回転センサ４ａが装着されている。
【００１２】
エンジン１のクランクシャフト２４には、変速伝動装置５が連結されている。変速伝動装置５は、エンジン１の始動時に、電動発電機プーリ（回転電機円状伝達体）１４、ベルト（無端状駆動力伝達体）１７、クランクプーリ１５（クランク円状伝達体）を介して伝達された電動発電機４の回転駆動力を減速してクランクシャフト２４に伝え、エンジン１を始動する。一方、エンジン１始動後は、エンジン１の回転駆動力を等速でクランクプーリ１５に伝える。そして、伝達されたエンジン１の回転駆動力は、クランクプーリ１５、ベルト１７、及び補機プーリ（補機円状伝達体）１６、或いは電動発電機プーリ１４を介して、それぞれ補機６或いは電動発電機４を駆動する。変速伝動装置５の内部には、後で詳しく述べる図示しない変速機構が内蔵されている。
【００１３】
エンジン１は、従来と同様にスタータ７を搭載している。そして、スタータ７は、本実施の形態１においては、エンジン１の停止が所定時間連続して続いた後の最初のエンジン始動のとき、或いはエンジン１の冷却水が所定値以下になった際のエンジン１の始動のときのみに使用される。スタータ７の動作に関しては、エンジン１の冷却水及び連続エンジン停止時間の両者を検知する図示しない検知手段が設けられており、この検知手段の出力が動作指令となり、これに基づいてスタータ７が動作する。
【００１４】
エンジン１の周辺には、さらにインバータ８が配設されている。インバータ８は、エンジン１の始動時に、高圧バッテリ９の直流電力を三相交流電力に変換して電動発電機４に給電し、電動発電機４を電動機として駆動制御し、一方、エンジン始動後は、発電機として動作する電動発電機４がエンジン１の回転駆動力で発電した交流電力を直流電力に変換して高圧バッテリ９に充電する。
【００１５】
エンジン１の周辺には、さらにＤＣ／ＤＣコンバータ１０が配設されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、１２Ｖバッテリ１１と高圧バッテリ９の間の電力を電圧変換して相互にやり取りする。さらに、エンジン１の周辺には、電動オイルポンプ１２と油圧制御部１３が配設されている。電動オイルポンプ１２は、エンジン１の停止時に、図示しない機械式オイルポンプの替わりに、トルクコンバータ２の油圧、及びＡ／Ｔ３を駆動制御する油圧を供給する。そして、油圧制御部１３は、供給された油圧を必要部位に分配する。
【００１６】
さらに、エンジン１の周辺には、Ａ／Ｔ用ＥＣＵ６０、電動発電機用ＥＣＵ（切換制御手段）７０、エンジン用ＥＣＵ８０、及びこれらを統合的に制御するＥＣＵ９０が設けられている。Ａ／Ｔ用ＥＣＵ６０は、電動オイルポンプ１２及び油圧制御部１３を制御する。電動発電機用ＥＣＵ７０は、回転センサ４ａからの回転位置情報と、高圧バッテリ９の温度、充放電電流量情報に基づいて充電状態（ＳＯＣ：State of charge）を検出し、インバータ８を制御する。そして、電動発電機用ＥＣＵ７０は、インバータ８を介して電動発電機４を電動機或いは発電機に切り換える回転電機切換制御手段としての動作をする。エンジン用ＥＣＵ８０は、エンジンを最適な運転状態に制御する。そして、ＥＣＵ９０は、Ａ／Ｔ用ＥＣＵ６０、電動発電機用ＥＣＵ７０、及びエンジン用ＥＣＵ８０を統合的に制御する。
【００１７】
そして、本実施の形態のエンジンの起動装置１００は、図１に一点鎖線で囲まれた部分でしめされ、電動機及び発電機のいずれにも動作可能な回転電機としての電動発電機４と、この電動発電機４を電動機或いは発電機に切り換える回転電機切換制御手段としての電動発電機用ＥＣＵ７０と、電動発電機４の回転軸に設けられた回転電機プーリとしての電動発電機プーリ１４と、補機６の回転軸に設けられて補機６に駆動力を伝達する補機プーリ１６と、エンジン１のクランクシャフト２４に後で述べる変速機構５４（変速伝動装置５に内蔵されている）を介して連結されたクランクプーリ１５と、電動発電機プーリ１４、補機プーリ１６、及びクランクプーリ１５に巻掛けられ、相互に回転駆動力を伝達する無端状駆動力伝達体としてのベルト１７を有している。
【００１８】
尚、本実施の形態１においては、電動発電機プーリ１４、補機プーリ１６、及びクランクプーリ１５に巻掛けられ、相互に回転駆動力を伝達する無端状駆動力伝達体としてベルト１７が用いられているが、無端状駆動力伝達体はベルト１７に限らず、例えばチェーン等であっても良い。電動発電機プーリ１４、補機プーリ１６、及びクランクプーリ１５は、プーリに限らず、例えばスプロケット等でも良い。
【００１９】
次に、変速伝動装置５の詳細について説明する。図２は本実施の形態１の変速伝動装置５の側面断面図である。図２において、クランクプーリ１５の中心孔は、略円筒状の第１ギヤ１８のシャフト部１８ｂに挿嵌され、クランクプーリ１５の内側端面は、第１ギヤ１８のシャフト部１８ｂに嵌合されたベアリング３６の内輪の一端面に当接し、クランクプーリ１５の外側端面は第１ギヤ１８のネジ部１８ｃにネジ嵌合したナット２６によって軸方向に締め付け固定されている。この構成により、クランクプーリ１５、第１ギヤ１８、ベアリング３６の内輪及びナット２６は一体的に回転する。
【００２０】
尚、第１ギヤ１８のシャフト部１８ｂのベアリング３６が嵌合された側の反対側の端面には、ベアリング３８の内輪が嵌合されており、且つ、ベアリング３６、３８の各外輪はそれぞれフロント側ギヤケース２０ａ、及び第２ギヤ２３の内周面に嵌合支承されている。
【００２１】
２段ギヤ１９は、ベアリング１９ｃを介してフロント側ギヤケース２０ａ、及びリヤ側ギヤケース２０ｂに嵌合固定された支持ピン１９ｄに自転可能に支承されており、且つ第１ギヤ１８のシャフト部１８ｂと、フロント側ギヤケース２０ａ、及び第２ギヤ２３の内周面に嵌合されたベアリング３６、３８を介して、第１ギヤ１８の外周をシャフト部１８ｂと同軸的に公転可能に支持されている。そして、２段ギヤ１９のフロント側ギヤ部（第１のギヤ部）１９ａは、第１ギヤ１８の外周位置にて、第１ギヤ１８の外周面に形成された歯と噛合している。一方、２段ギヤ１９のリヤ側ギヤ部（第２のギヤ部）１９ｂは、第２ギヤ２３の外周位置にて、第２ギヤ２３の外周面に形成された歯と噛合している。
【００２２】
第２ギヤ２３は、一端に設けられた円筒孔に、クランクシャフト２４の結合シャフト部２４ａが挿嵌され、キー３４で円周方向に固定され、ボルト４０でクランクシャフト２４に軸方向に固定されている。これにより、第２ギヤ２３はクランクシャフト２４に一体に固定され、第２ギヤ２３とクランクシャフト２４は相互に回転駆動力を伝達する。
【００２３】
リヤ側ギヤケース２０ｂの内周面はベアリング３９の外輪に圧入され、他端はフロント側ギヤケース２０ａと嵌合面２０ｃにて固定され、ベアリング３６の外輪に嵌合支承されている。
【００２４】
第２ギヤ２３の内周面と第１ギヤ１８の外周面との間に、一方向クラッチ２２が挿入されている。すなわち、一方向クラッチ２２のカム２２ａは第１ギヤ１８の外周面に圧入されている。一方向クラッチ２２は、カム２２ａと第２ギヤ２３との間にリティナ２２ｂ及びローラ２２ｃを有し、一方向にのみ駆動力を伝達する。尚、第２ギヤ２３の内周面に外輪(図示しない)を圧入し、ローラ２２ｃと接触させてもよい。そして、一方向クラッチ２２は、図２のナット２６側から見て、カム２２ａに対して第２ギヤ２３が相対的に時計回り方向に回転した場合に結合状態となり、逆に、反時計回りに回転する場合は非結合状態（すなわち空回り状態）になる。
【００２５】
電磁クラッチ２１の励磁回路部は、フィールドコア２１ａに界磁コイル２１ｃが巻回され、磁路を形成するための端面コア２１ｂがフィールドコア２１ａの一端面側に圧嵌固定されている。フィールドコア２１ａの端面コア２１ｂ側に、わずかなギャップを介して対峙しているアマチュア２１ｄは、弾性体としての板バネ３１の外周端にリベット３２で固定され、一方、板バネ３１の内周端はリヤ側ギヤケース２０ｂ外周とボルト２８で固定されている。板バネ３１は、アマチュア２１ｄをフィールドコア２１ａから所定の間隙（わずかなギャップ）離して支持している。
【００２６】
そして、電磁クラッチ２１がオンすると、アマチュア２１ｄはフィールドコア２１ａに吸引される。一方、電磁クラッチ２１がオフすると、アマチュア２１ｄは、板バネ３１の弾性力でリヤ側ギヤケース２０ｂ側に所定の距離（わずかなギャップの分）引き戻される。アマチュア２１ｄとリヤ側ギヤケース２０ｂの間には、例えばゴムで製作された緩衝材３３が設けられている。緩衝材３３は、電磁クラッチ２１がオフしたとき、アマチュア２１ｄが板バネ３１の弾性力でリヤ側ギヤケース２０ｂ側に引き戻されることにより発生する、アマチュア２１ｄとリヤ側ギヤケース２０ｂの衝突音を防止する。
【００２７】
また、フィールドコア２１ａの内周にベアリング３５の外輪が圧入固定されている。さらに、ベアリング３５の内輪はリヤ側ギヤケース２０ｂの外周に挿嵌され、クランクシャフト２４側端部からリヤ側ギヤケース２０ｂのネジ部２０ｄに締め込まれたナット４５、及びフィールドコア２１ａの内周に設けた止め輪２５によって挟持し、軸方向に固定されている。尚、軸方向におけるベアリング３５とリヤ側ギヤケース２０ｂの間には、必要に応じて、端面コア２１ｂとアマチュア２１ｄ間のギャップを調整する為のワッシャ(図示しない)を挿入する。
【００２８】
フィールドコア２１ａの外周には、取付けプレート４６が抵抗溶接、或いはネジ止めなどの結合手段により一体に固定され、この取付けプレート４６の外周端に形成された円筒部４６ａには、ゴムブッシュ４８が圧入嵌合されている。
【００２９】
ゴムブッシュ４８は、外筒４８ａと内筒４８ｂの間にゴム４８ｃを充填成型したものであり、ボルト５０は内筒４８ｂをカバーブラケット１ａに締着することにより、ゴムブッシュ４８をカバーブラケット１ａに固定している。
【００３０】
カバーブラケット１ａに設けたシール部材室１ｂにはシール部材５２が嵌合固定され、そのシール部材５２にクランクシャフト２４が挿嵌されている。
【００３１】
尚、先に説明した電動発電機用ＥＣＵ７０は、インバータ８を介して電動発電機４を電動機或いは発電機に切り換える回転電機切換制御手段としての動作をするとともに、上述の電磁クラッチ２１をオン／オフ制御してギヤケース２０を拘束状態（係止状態すなわち回転不可能状態）及び非拘束状態（開放状態すなわち回転可能状態）に切り換える電磁クラッチ切換制御手段としての動作をする。
【００３２】
次に、本実施の形態１のエンジンの起動装置の動作について説明する。
まず、エコラン動作を開始する条件が成立すると、エンジン用ＥＣＵ８０は、エンジン１の各気筒への燃料の噴射を停止させる信号を出力し、エンジン１を停止させる。ここで、エコラン動作を開始する条件としては、車速がゼロで、且つ、シフトレバーのレンジがＲ（後進）にないこと、さらに、アクセルペダルの踏み込み量がゼロであることなどが一例として考えられる。
【００３３】
エコラン動作にてエンジン１を停止した場合には、電動発電機４を電動機として動作させ、電動発電機プーリ１４、ベルト１７、補機プーリ１６を介して、補機６が負荷に応じた回転速度とトルクで最適に駆動される。このとき、変速伝動装置５の電磁クラッチ２１はオフされており、アマチュア２１ｄは非拘束状態となっている。尚、この場合の補機６に相当するものとしては、車両停止時でも動作が求められるＡ／Ｃコンプレッサーやパワーステアリング用オイルポンプなどが当てはまる。
【００３４】
図１の電動発電機プーリ１４を電動発電機４と反対の側から見て、時計回り方向に電動発電機４が回転するならば、ベルト１７で連結されたクランクプーリ１５も時計回りに回転し、さらにクランクプーリ１５と一体に固定された第１ギヤ１８も時計回りに回転する。
【００３５】
一方、第１ギヤ１８と噛み合っている２段ギヤ１９は反時計回りに自転するが、停止しているエンジン１のクランクシャフト２４に一体に連結されている第２ギヤ２３は停止したままなので、非拘束状態にあるアマチュア２１ｄに連結しているギヤケース２０は反時計回りに回転する。
【００３６】
この場合、第２ギヤ２３の内周面は、第１ギヤ１８に嵌合している一方向クラッチ２２のカム２２ａに対して反時計回りに相対回転するので、一方向クラッチ２２は非結合状態となり空回りする。
【００３７】
すなわち、エンジン停止時に電磁クラッチ２１をオフし、電動発電機４を電動機として作動させると、その回転駆動力はベルト１７を介して補機６にのみ伝達され、クランクプーリ１５、変速伝動装置５は空回りしてクランクシャフト２４には電動発電機４の回転駆動力は伝達されない。
【００３８】
次に、エコラン動作によるエンジン停止状態から、電動発電機４によってエンジン１を再始動させる場合の動作について説明する。エンジン再始動条件が成立すると、まず、変速伝動装置５の電磁クラッチ２１がオンされ、次に電動発電機４が電動機として時計回りに回転し、電動発電機プーリ１４、ベルト１７を介してクランクプーリ１５に回転駆動力が伝達される。
【００３９】
そして、電磁クラッチ２１がオンしている為、アマチュア２１ｄがフィールドコア２１ａに吸着されて拘束されるので、板バネ３１を介してギヤケース２０が拘束され、その結果、クランクプーリ１５に伝達された回転駆動力は、第１ギヤ１８、２段ギヤ１９、第２ギヤ２３を介して減速されてクランクシャフト２４に伝達され、エンジンが始動される。
【００４０】
この場合、第２ギヤ２３内周面は、第１ギヤ１８に嵌合している一方向クラッチ２２のカム２２ａに対して反時計回りに相対回転するので、一方向クラッチ２２は非結合状態となり空回りする。
【００４１】
このような電動発電機４によるエンジン１の再始動においては、電動発電機４の回転駆動力は、まず電動発電機プーリ１４とクランクプーリ１５のプーリ比で減速され、さらに変速伝動装置５によりさらに減速されるので、小型な電動発電機４でもエンジン始動に必要な大きなトルクを発生させることができる。
【００４２】
エンジン始動後、エンジン回転速度が所定回転速度に達したことを検知して電磁クラッチ２１がオフされると、アマチュア２１ｄが非拘束となるのでギヤケース２０も非拘束状態となる。
電磁クラッチ２１がオフされた直後は、第２ギヤ２３の回転速度は、連結しているクランクシャフト２４の回転速度と同じであり、一方第１ギヤ１８は第２ギヤ２３の回転速度の減速比倍で回転しているので、ギヤケース２０は第２ギヤ２３に対して反時計回りに相対回転することになり、一方向クラッチ２２は非結合状態になる。
【００４３】
そして、第１ギヤ１８の回転は第２ギヤ２３とは独立した状態で減速し続け、逆に第２ギヤ２３の回転速度が第１ギヤ１８の回転速度を上回った時点で一方向クラッチ２２は結合し、第２ギヤ２３と第１ギヤ１８が一体に結合するので、これに伴い２段ギヤ１９も一体に固定されて、その結果クランクシャフト２４と第２ギヤ２３、第１ギヤ１８、クランクプーリ１５は１：１の等速で回転することになる。そして、電動発電機４は発電機として動作するように切り換えられる。
【００４４】
その後もエンジン１の回転駆動力は、変速伝動装置５の変速比が１の状態で、クランクシャフト２４から第２ギヤ２３、２段ギヤ１９、第１ギヤ１８の経路と、第２ギヤ２３、ローラ２２ｃ、カム２２ａ、第１ギヤ１８の経路の２経路に分散されて伝達され、第１ギヤ１８、クランクプーリ１５、ベルト１７、補機プーリ１６或いは電動発電機プーリ１４を介して補機６或いは電動発電機４（この場合は発電機として動作している）を駆動する。
【００４５】
以上のように、本実施の形態のエンジンの起動装置においては、電動発電機４からエンジン１に駆動力を伝達しない場合に、変速機構５４を非拘束状態にしてクランクプーリ１５からクランクシャフト２４への駆動力の伝達を遮断する電磁クラッチ２１と、電磁クラッチ２１の拘束及び非拘束動作を切り換える電動発電機用ＥＣＵ７０とを有している。
【００４６】
そして、変速機構５４は、ギヤケース２０、第１ギヤ１８、第２ギヤ２３、２段ギヤ１９、及び一方向クラッチ２２を有している。ギヤケース２０は、エンジン１に対して回転可能に設けられている。第１ギヤ１８は、クランクプーリ１５に連結されるとともに、ギヤケース２０に回転自在に支持され、外周部に外歯を有している。第２ギヤ２３は、エンジン１のクランクシャフト２４に連結されるとともに、ギヤケース２０に回転自在に支持され、第１ギヤ１８に対して軸心を一致させて並設され、外周部に外歯を有している。
【００４７】
また、２段ギヤ１９は、第１ギヤ１８及び第２ギヤ２３の外周を公転可能に且つ自転可能にギヤケース２０に支持され、第１ギヤ１８に噛合する外歯を有するフロント側ギヤ部（第１のギヤ部）１９ａ及び第２ギヤと噛合する外歯を有するリヤ側ギヤ部（第２のギヤ部）１９ｂを有している。そして、一方向クラッチ２２は、第１ギヤ１８と第２ギヤ２３との間に設けられ、第２ギヤ２３から第１ギヤ１８への一方向にのみ駆動力を伝達する。
【００４８】
そして、変速機構５４は、クランクプーリ１５からクランクシャフト２４に駆動力が伝達されるときに、第１ギヤ１８、第２ギヤ２３及び２段ギヤ１９で、減速して伝達し、一方、クランクシャフト２４からクランクプーリ１５に駆動力が伝達されるときに、一方向クラッチ２２によって１対１に直結する。そして、変速機構５４においては、全てのギヤが外歯歯車で構成されており、内歯歯車が用いられていないので、内歯歯車の厚さの分だけ装置を半径方向にコンパクトにする事ができる。
【００４９】
また、本実施の形態のエンジンの起動装置１００においては、エンジン始動時において、変速伝動装置５のギヤケース２０を拘束する手段として電磁クラッチ２１を用いている。電磁クラッチ２１は、変速機構５４の、ギヤケース２０に設けられた結合面２１ｅに、面接触して接触抵抗によりこれを拘束し、一方、この結合面２１ｅから離間して非拘束とする。そのため、変速機構５４のいずれかのギヤに過大なトルクが加わった場合に、電磁クラッチ２１の結合面２１ｅが滑って、この過大なトルクを吸収、或いは逃がす。これによりギヤの破損を防止する。
【００５０】
さらに、電磁クラッチ２１の界磁コイル２１ｃに供給する界磁電流値を調整することにより、滑りの許容限界を任意に設定できるという効果がある。
【００５１】
クランクプーリ１５は、変速機構５４より大きい径を有しており、変速機構５４より大きい径を有する概略皿状又は腕状の円板状部１５ａと、この円板状部１５ａの最外径部分から変速機構２４に覆い被せるように形成された円筒状部１５ｂを有する。この円筒状部１５ｂの外周面には、無端状駆動力伝達体としてのベルト１７を巻掛けるための断面Ｖ字型の溝が複数形成されている。クランクプーリ１５は、このような形状をなしているので、変速機構５４が小型化されることにより、クランクプーリ１５の小型化も図ることができる。そして、クランクプーリ１５の径の大きさを設定する際に自由度が増すこととなる。
【００５２】
一般に、エンジンを始動する際、クランキング回転数をアイドル回転数付近まで上げると始動時の燃料増量を不要とすることができるが、これを実現するために必要以上にギヤ比を高く取り過ぎると、逆に電動発電機４より発生した回転数が減速され過ぎて、始動時の燃料増量が必要になってしまう。
【００５３】
従来のように、内歯歯車を用いた遊星歯車変速機構において、内歯歯車を固定してサンギヤを入力とした場合、減速比は下記の式１で表される。そして、式１から解る様に減速比を理論上２以下とすることはできない。
【００５４】
減速比＝１＋内歯歯数／サンギヤ歯数 (式１)
【００５５】
そして更に、従来の変速機構において、ギヤ、軸受の強度、全体のサイズ等を考慮すると、その構造上減速比は最小値が約２．５〜２．８程度となる。
【００５６】
また、この減速比を含む電動発電機とクランクプーリ間のプーリ比は、従来、２〜２．５程度が良く使われ、電動発電機とクランクシャフト間の総減速比、つまり、電動発電機プーリ及びクランクプーリ間のプーリ比と変速機構５４の減速比の積は５〜７程度になる。そのため、電動発電機が発生させた回転数はかなり減速されてクランクシャフトに伝わることとなり、エンジン始動時の燃料増加が必要であった。
【００５７】
これに対して、本実施の形態１の変速機構においては、内歯歯車を有する遊星歯車機構を用いないので、減速比を概略１．３〜２とすることができる。また、電動発電機４とクランクシャフト２４間の総減速比、つまり、電動発電機プーリ１４及びクランクプーリ１５のプーリ比と変速機構５４の減速比との積を、ほぼ２．６〜５とすることができる。このように、本実施の形態１の変速機構においては、ギヤ比を比較的低目に設定する事が可能なので、始動時の燃料増量不要域まで回転数を引上げる事ができ、燃費向上を図ることができる。
【００５８】
また、電動発電機４でエンジン１を始動する際、及び補機を駆動する際、ギヤが平歯車であると大きな噛み合い率を達成できないので、ギヤ音が気になることがある。このような場合には、第１ギヤ１８、第２ギヤ２３、及び２段ギヤ１９をヘリカルギヤとしてもよい。ギヤをヘリカルギヤとすることにより見掛けの噛み合い率を増加させることができ、ギヤ噛合音を低減することができる。第１ギヤ１８、第２ギヤ２３、及び２段ギヤ１９が外歯歯車なので、特殊なカッターや高価な歯切盤を必要とすることなく、ヘリカルな歯車を容易に作製可能である。
【００５９】
尚、はす歯で動力を伝達する場合スラスト力が発生するが、２段ギヤ１９のフロント側ギヤ部１９ａとリヤ側ギヤ部１９ｂの歯筋(ねじれ角)方向を揃えておけば、２段ギヤに発生するスラスト力が相殺され、ギヤケース２０の摩耗を防ぐ事ができる。
【００６０】
また、本実施の形態１の２段ギヤ１９は、フロント側ギヤ部１９ａとリヤ側ギヤ部１９ｂとが隣接して設けられているものであるが、両者は軸方向に離れて設けられてもよいことは言うまでもない。
【００６１】
実施の形態２．
実施の形態１のエンジンの起動装置１００の場合、クランクプーリ１５に巻掛けられた無端状駆動力伝達体としてのベルト１７を介して、万一変速伝動装置５に過大な張力がかかった場合、この張力は変速伝動装置５にモーメントとしても働くことになる。具体的には、例えばクランクプーリ１５に図１の下方向に過大な張力がかかった場合、この張力は、ベアリング３６、３８付近を支点として、変速伝動装置５を反時計回りに回転させるようなモーメント力となる。そして、このモーメント力が大きくなると、ギヤケース２０が撓んでギヤが正常に噛み合わなくなったり、一方向クラッチ２２がこじれて本来の機能を果たさなくなるような不具合が懸念される。
【００６２】
本実施の形態２は、このような懸念を解消する為になされたものであり、仮にクランクプーリ１５に過大な張力が加えられても、正常なギヤの噛み合いと一方向クラッチ機能を確保できることを目的とする。
【００６３】
図３は本実施の形態２の変速伝動装置５５の側面断面図である。本実施の形態２は、実施の形態１対して以下に述べるものを追加したものである。すなわち、フロント側ギヤケース２０ａのクランクプーリ１５側の端部にベアリング３７を圧入し、そのベアリング３７の外輪には、カバーブラケット１ａにボルト５１で締結されるステー部材５３を嵌合している。
【００６４】
クランクプーリ１５に巻掛けられた無端状駆動力伝達体としてのベルト１７に過大な張力が掛かった場合、第１ギヤ１８を介してギヤケース２０が撓んでギヤが正常に噛み合わなかったり、一方向クラッチ２２がこじれて本来の機能を果たさなくなる不具合に対して、ギヤケースのクランクプーリ側の端部を回転可能に支持するステー部材５３を備えることによって、このステー部材５３によりベルト１７を介して変速伝動装置５に働く大きなモーメントを受けることができ、この不具合を防止することができる。
【００６５】
【発明の効果】
この発明に係るエンジンの起動装置は、電動機及び発電機のいずれにも動作可能な回転電機と、この回転電機を電動機或いは発電機に切り換える回転電機切換制御手段と、回転電機の回転軸に設けられた回転電機円状伝達体と、補機の回転軸に設けられて補機に駆動力を伝達する補機円状伝達体と、エンジンのクランクシャフトに連結され、駆動力を入出力するクランク円状伝達体が設けられた変速機構とを備えている。そして、回転電機円状伝達体、補機円状伝達体、及びクランク円状伝達体に巻掛けられ、相互に回転駆動力を伝達する無端状駆動力伝達体が設けられている。エンジンの起動装置は、さらに回転電機からエンジンに駆動力を伝達しない場合に、変速機構を非拘束状態にしてクランク円状伝達体からクランクシャフトへの駆動力の伝達を遮断する電磁クラッチと、電磁クラッチの拘束及び非拘束動作を切り換える電磁クラッチ切換制御手段とを備えている。
【００６６】
そして、変速機構は、エンジンに対して回転可能に設けられたギヤケース、クランク円状伝達体に連結されるとともに、ギヤケースに回転自在に支持され、外歯を有する第１ギヤ、エンジンのクランクシャフトに連結されるとともに、ギヤケースに回転自在に支持され、第１ギヤに対して軸心を一致させて並設され、外歯を有する第２ギヤ、第１ギヤ及び第２ギヤの外周を公転可能に且つ自転可能にギヤケースに支持され、第１ギヤと噛合する外歯を有する第１のギヤ部及び第２ギヤと噛合する外歯を有する第２のギヤ部を有する２段ギア及び第１ギヤと第２ギヤとの間に設けられ、第２ギヤから第１ギヤへの一方向にのみ駆動力を伝達する一方向クラッチを有し、クランク円状伝達体からクランクシャフトに駆動力が伝達されるときと、クランクシャフトからクランク円状伝達体に駆動力が伝達されるときとで変速比を変える。そのため、変速機構においては、全てのギヤが外歯歯車で構成されており、内歯歯車が用いられていないので、内歯歯車の厚さの分だけ装置を半径方向にコンパクトにする事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のエンジンの起動装置を含むエンジンの周辺機器のシステム構成図である。
【図２】本実施の形態１の変速伝動装置の側面断面図である。
【図３】本実施の形態２の変速伝動装置の側面断面図である。
【符号の説明】
１エンジン、２トルクコンバータ、３Ａ／Ｔ（オートマチックトランスミッション）、４電動発電機（回転電機）、４ａ回転センサ、５変速伝動装置、６補機、１４電動発電機プーリ（回転電機円状伝達体）、１５クランクプーリ（クランク円状伝達体）、１５ａ円板状部、１５ｂ円筒状部、１６補機プーリ（補機円状伝達体）、１７ベルト（無端状駆動力伝達体）、１８第１ギヤ、１９２段ギヤ、１９ａフロント側ギヤ部（第１のギヤ部）、１９ｂリヤ側ギヤ部（第２のギヤ部）、２０ギヤケース、２１電磁クラッチ、２１ｅ結合面、２２一方向クラッチ、２３第２ギヤ、２４クランクシャフト、５３ステー部材、５４変速機構、５５変速伝動装置、６０Ａ／Ｔ用ＥＣＵ、７０電動発電機用ＥＣＵ（回転電機切換制御手段、電磁クラッチ切換制御手段）、８０エンジン用ＥＣＵ、９０ＥＣＵ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine starting device, and more particularly, to an engine starting device structure capable of obtaining an appropriate gear ratio at the time of starting an engine and driving an auxiliary machine by a rotating electrical machine, and at the time of power generation of the rotating electrical machine by an engine. It is.
[0002]
[Prior art]
A pulley provided on the rotating shaft of the motor generator and a crank pulley connected to the crankshaft of the engine via a planetary gear speed change mechanism are connected by a belt, and a driving force is transmitted between them. And using the starting device of the engine which has a one-way clutch provided between the carrier and sun gear of the planetary gear speed change mechanism, a ratchet mechanism for locking and releasing the internal gear, and an actuator for operating this ratchet mechanism, Techniques have been proposed for changing the gear ratio between when the engine is started using a motor generator as a starter motor and when the motor generator is charged using a motor generator as a charging generator.
[0003]
In the engine starting device having such a configuration, when the engine is started, the rotational driving force of the motor generator is transmitted in the order of the pulley, belt, and crank pulley of the motor generator, and further from the crank pulley through the planetary gear transmission mechanism. The engine is then decelerated and transmitted to the crankshaft, thereby starting the engine. Therefore, even a relatively small motor generator can generate a large torque necessary for starting the engine.
On the other hand, when power is generated by transmitting the rotational driving force of the engine to the motor generator, the crankshaft and the crank pulley are connected one-to-one by a one-way clutch, and efficient power generation can be performed ( For example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2-264153
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional engine starting device configured as described above, the sun gear, the planetary gear, and the internal gear of the planetary gear speed change mechanism are arranged at substantially the same position in the axial direction. That is, these three gears mesh with each other at the same position in the axial direction. Therefore, the size in the radial direction of the place where these three gears are arranged is at least larger than the outer diameter of the internal gear.
[0006]
On the other hand, the diameter of the crank pulley connected to the crankshaft of the engine via a planetary gear transmission mechanism cannot always be set freely in view of the rotational ratio with the auxiliary pulley and the like. In general, the crank pulley is provided so as to cover the planetary gear transmission mechanism, and when the crank pulley is designed to have a small diameter, there is a problem that if the planetary gear transmission mechanism has a large diameter, the required diameter cannot be obtained. . For this reason, if the radial size of the speed change mechanism connected to the crankshaft of the engine can be reduced, the degree of freedom will be increased when setting the size of the crank pulley diameter. Was requested.
[0007]
Further, in the conventional engine starting device configured as described above, a ratchet mechanism has been proposed as means for locking and releasing the internal gear. However, the ratchet mechanism cannot absorb or release this impact when an excessive torque is applied to any gear for some reason. Therefore, there is a problem that the gear is damaged when an excessive torque is applied to any of the gears.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and can reduce the size of the transmission mechanism in the radial direction, thereby reducing the size of the crank pulley in the radial direction. Furthermore, an object of the present invention is to provide an engine starting device that does not absorb or release an impact and damage the gear even when an excessive torque is applied to the gear.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An engine starter according to the present invention is provided on a rotating electric machine operable by both an electric motor and a generator, rotating electric machine switching control means for switching the rotating electric machine to an electric motor or a generator, and a rotating shaft of the rotating electric machine. The rotating electrical machine circular transmission body, the auxiliary circular transmission body provided on the rotating shaft of the auxiliary machine for transmitting the driving force to the auxiliary machine, and the crank circle connected to the engine crankshaft for inputting and outputting the driving force And a speed change mechanism provided with a state transmission body.
An endless driving force transmission body is provided that is wound around the rotating electrical machine circular transmission body, the auxiliary machinery circular transmission body, and the crank circular transmission body and transmits the rotational driving force to each other.
The engine starter further includes an electromagnetic clutch that shuts off transmission of driving force from the crank circular transmission body to the crankshaft by placing the speed change mechanism in an unconstrained state when the driving force is not transmitted from the rotating electrical machine to the engine, Electromagnetic clutch switching control means for switching between clutch restraint and non-restraint operations.
[0010]
The speed change mechanism is connected to a gear case and a crank circular transmission provided rotatably with respect to the engine, and is rotatably supported by the gear case and has a first gear having external teeth and a crankshaft of the engine. In addition to being connected to the gear case and rotatably supported, the shafts are arranged in parallel with the first gear so that the outer periphery of the second gear, the first gear, and the second gear having external teeth can revolve. And a two-stage gear and a first gear having a first gear portion having external teeth meshing with the first gear and a second gear portion having external teeth meshing with the second gear, supported by the gear case so as to be capable of rotating. A one-way clutch is provided between the second gear and the second gear to the first gear to transmit the driving force in only one direction, and the driving force is transmitted from the crank circular transmission body to the crankshaft. When and when Driving force from the link shaft in a crank circular transfer body changes its gear ratio and when it is transmitted.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a system configuration diagram of peripheral devices of an engine 1 including an engine starter 100 according to the present invention. In FIG. 1, an engine 1 has a torque converter 2 with a lock-up mechanism and an automatic transmission (hereinafter abbreviated as A / T) 3. A motor generator 4 is disposed around the engine 1 as a rotating electrical machine that can operate for both the motor and the generator. The motor generator 4 is equipped with a rotation sensor 4a.
[0012]
The transmission 1 is connected to the crankshaft 24 of the engine 1. When the engine 1 is started, the transmission 5 is transmitted via a motor generator pulley (rotary electric machine circular transmission body) 14, a belt (endless driving force transmission body) 17, and a crank pulley 15 (crank circular transmission body). The transmitted rotational driving force of the motor generator 4 is decelerated and transmitted to the crankshaft 24, and the engine 1 is started. On the other hand, after the engine 1 is started, the rotational driving force of the engine 1 is transmitted to the crank pulley 15 at a constant speed. Then, the transmitted rotational driving force of the engine 1 is supplied to the auxiliary machine 6 or the electric motor via the crank pulley 15, the belt 17, the auxiliary machine pulley (auxiliary circular transmission body) 16, or the motor generator pulley 14, respectively. The generator 4 is driven. A transmission mechanism (not shown), which will be described in detail later, is built in the transmission device 5.
[0013]
The engine 1 is equipped with a starter 7 as in the prior art. In the first embodiment, the starter 7 is used when the engine starts for the first time after the engine 1 has been continuously stopped for a predetermined time, or when the cooling water of the engine 1 falls below a predetermined value. Used only when the engine 1 is started. Regarding the operation of the starter 7, there is provided a detection means (not shown) for detecting both the cooling water of the engine 1 and the continuous engine stop time, and the output of the detection means becomes an operation command, and the starter 7 operates based on this. To do.
[0014]
An inverter 8 is further disposed around the engine 1. The inverter 8 converts the DC power of the high-voltage battery 9 into three-phase AC power when the engine 1 is started and supplies power to the motor generator 4 to drive and control the motor generator 4 as an electric motor. The motor generator 4 operating as a generator converts AC power generated by the rotational driving force of the engine 1 into DC power and charges the high voltage battery 9.
[0015]
A DC / DC converter 10 is further disposed around the engine 1. The DC / DC converter 10 converts the power between the 12V battery 11 and the high voltage battery 9 into a voltage and exchanges them with each other. Further, an electric oil pump 12 and a hydraulic control unit 13 are disposed around the engine 1. The electric oil pump 12 supplies the hydraulic pressure of the torque converter 2 and the hydraulic pressure for driving and controlling the A / T 3 instead of a mechanical oil pump (not shown) when the engine 1 is stopped. Then, the hydraulic control unit 13 distributes the supplied hydraulic pressure to the necessary parts.
[0016]
Further, around the engine 1, an A / T ECU 60, a motor generator ECU (switching control means) 70, an engine ECU 80, and an ECU 90 for controlling these in an integrated manner are provided. The A / T ECU 60 controls the electric oil pump 12 and the hydraulic control unit 13. The motor generator ECU 70 detects the state of charge (SOC) based on the rotational position information from the rotation sensor 4 a, the temperature of the high voltage battery 9, and the charge / discharge current amount information, and controls the inverter 8. The motor generator ECU 70 operates as a rotating electrical machine switching control means for switching the motor generator 4 to the motor or the generator via the inverter 8. The engine ECU 80 controls the engine to an optimum operating state. The ECU 90 controls the A / T ECU 60, the motor generator ECU 70, and the engine ECU 80 in an integrated manner.
[0017]
The engine starter 100 according to the present embodiment is shown in a portion surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. 1, and a motor generator 4 as a rotating electrical machine that can operate for both the motor and the generator, Motor generator ECU 70 as a rotating electric machine switching control means for switching the motor generator 4 to an electric motor or a generator, a motor generator pulley 14 as a rotating electric machine pulley provided on the rotating shaft of the motor generator 4, and an auxiliary machine 6 through an auxiliary pulley 16 that is provided on the rotary shaft 6 and transmits driving force to the auxiliary device 6, and a transmission mechanism 54 (built in the transmission transmission 5) that will be described later on the crankshaft 24 of the engine 1. It is wound around the connected crank pulley 15, motor generator pulley 14, auxiliary pulley 16, and crank pulley 15, and is used as an endless driving force transmission body that transmits rotational driving force to each other. And it has a door 17.
[0018]
In the first embodiment, the belt 17 is used as an endless driving force transmission body that is wound around the motor generator pulley 14, the auxiliary pulley 16, and the crank pulley 15 and transmits the rotational driving force to each other. However, the endless driving force transmission body is not limited to the belt 17 and may be, for example, a chain. The motor generator pulley 14, the auxiliary pulley 16, and the crank pulley 15 are not limited to pulleys, and may be sprockets, for example.
[0019]
Next, the details of the transmission device 5 will be described. FIG. 2 is a side sectional view of the transmission device 5 according to the first embodiment. In FIG. 2, the center hole of the crank pulley 15 is fitted into the shaft portion 18 b of the substantially cylindrical first gear 18, and the inner end surface of the crank pulley 15 is fitted into the shaft portion 18 b of the first gear 18. The outer end surface of the crank pulley 15 is in contact with one end surface of the inner ring of the bearing 36, and is clamped and fixed in the axial direction by a nut 26 that is screwed to the screw portion 18c of the first gear 18. With this configuration, the crank pulley 15, the first gear 18, the inner ring of the bearing 36, and the nut 26 rotate integrally.
[0020]
An inner ring of the bearing 38 is fitted to the end face of the shaft portion 18b of the first gear 18 opposite to the side on which the bearing 36 is fitted, and the outer rings of the bearings 36 and 38 are respectively front wheels. The side gear case 20 a and the inner peripheral surface of the second gear 23 are fitted and supported.
[0021]
The two-stage gear 19 is rotatably supported by a support pin 19d fitted and fixed to the front gear case 20a and the rear gear case 20b via a bearing 19c, and the shaft portion 18b of the first gear 18; The outer periphery of the first gear 18 is supported coaxially with the shaft portion 18b so as to be able to revolve through the front side gear case 20a and bearings 36 and 38 fitted to the inner peripheral surface of the second gear 23. The front gear portion (first gear portion) 19 a of the two-stage gear 19 is meshed with teeth formed on the outer peripheral surface of the first gear 18 at the outer peripheral position of the first gear 18. On the other hand, the rear side gear portion (second gear portion) 19 b of the two-stage gear 19 is meshed with teeth formed on the outer peripheral surface of the second gear 23 at the outer peripheral position of the second gear 23.
[0022]
The second gear 23 is fitted in a cylindrical hole provided at one end thereof with a coupling shaft portion 24a of the crankshaft 24, fixed in the circumferential direction by the key 34, and fixed in the axial direction by the bolt 40 to the crankshaft 24. ing. As a result, the second gear 23 is integrally fixed to the crankshaft 24, and the second gear 23 and the crankshaft 24 transmit rotational driving force to each other.
[0023]
The inner peripheral surface of the rear side gear case 20b is press-fitted into the outer ring of the bearing 39, the other end is fixed by the front side gear case 20a and the fitting surface 20c, and is fitted and supported by the outer ring of the bearing 36.
[0024]
A one-way clutch 22 is inserted between the inner peripheral surface of the second gear 23 and the outer peripheral surface of the first gear 18. That is, the cam 22 a of the one-way clutch 22 is press-fitted into the outer peripheral surface of the first gear 18. The one-way clutch 22 has a retainer 22b and a roller 22c between the cam 22a and the second gear 23, and transmits driving force only in one direction. An outer ring (not shown) may be press-fitted into the inner peripheral surface of the second gear 23 and brought into contact with the roller 22c. The one-way clutch 22 is engaged when the second gear 23 rotates in the clockwise direction relative to the cam 22a when viewed from the nut 26 side in FIG. When it rotates, it becomes a non-coupled state (that is, an idle state).
[0025]
In the exciting circuit portion of the electromagnetic clutch 21, a field coil 21c is wound around a field core 21a, and an end face core 21b for forming a magnetic path is press-fitted and fixed to one end face side of the field core 21a. The armature 21d facing the end core 21b side of the field core 21a with a slight gap is fixed to the outer peripheral end of the leaf spring 31 as an elastic body by a rivet 32, while the inner peripheral end of the leaf spring 31 is Is fixed to the outer periphery of the rear gear case 20b with bolts 28. The leaf spring 31 supports the armature 21d at a predetermined gap (slight gap) from the field core 21a.
[0026]
When the electromagnetic clutch 21 is turned on, the amateur 21d is attracted to the field core 21a. On the other hand, when the electromagnetic clutch 21 is turned off, the armature 21d is pulled back to the rear gear case 20b side by a predetermined distance (a slight gap) by the elastic force of the leaf spring 31. Between the amateur 21d and the rear gear case 20b, a cushioning material 33 made of, for example, rubber is provided. The shock absorbing material 33 prevents the collision sound between the armature 21d and the rear side gear case 20b that is generated when the armature 21d is pulled back to the rear side gear case 20b side by the elastic force of the leaf spring 31 when the electromagnetic clutch 21 is turned off.
[0027]
The outer ring of the bearing 35 is press-fitted and fixed to the inner periphery of the field core 21a. Further, the inner ring of the bearing 35 is inserted into the outer periphery of the rear side gear case 20b, and is provided on the inner periphery of the field core 21a and the nut 45 that is fastened to the screw portion 20d of the rear side gear case 20b from the end on the crankshaft 24 side. It is clamped by the retaining ring 25 and fixed in the axial direction. A washer (not shown) for adjusting the gap between the end face core 21b and the armature 21d is inserted between the bearing 35 and the rear gear case 20b in the axial direction as necessary.
[0028]
A mounting plate 46 is integrally fixed to the outer periphery of the field core 21a by a joining means such as resistance welding or screwing, and a rubber bush 48 is press-fitted into a cylindrical portion 46a formed at the outer peripheral end of the mounting plate 46. It is mated.
[0029]
The rubber bush 48 is formed by filling a rubber 48c between the outer cylinder 48a and the inner cylinder 48b, and the bolt 50 fastens the inner cylinder 48b to the cover bracket 1a so that the rubber bush 48 is attached to the cover bracket 1a. It is fixed.
[0030]
A seal member 52 is fitted and fixed to the seal member chamber 1b provided in the cover bracket 1a, and the crankshaft 24 is inserted into the seal member 52.
[0031]
The motor-generator ECU 70 described above operates as a rotating electrical machine switching control means for switching the motor-generator 4 to the motor or the generator via the inverter 8 and turns on / off the electromagnetic clutch 21 described above. It operates as an electromagnetic clutch switching control means for controlling and switching the gear case 20 to a restrained state (a locked state, ie, a non-rotatable state) and an unrestrained state (an open state, ie, a rotatable state).
[0032]
Next, the operation of the engine starting device according to the first embodiment will be described.
First, when the condition for starting the eco-run operation is satisfied, the engine ECU 80 outputs a signal for stopping the fuel injection to each cylinder of the engine 1 to stop the engine 1. Here, as conditions for starting the eco-run operation, for example, the vehicle speed is zero, the shift lever range is not in R (reverse), and the accelerator pedal depression amount is zero. .
[0033]
When the engine 1 is stopped by the eco-run operation, the motor generator 4 is operated as a motor, and the auxiliary machine 6 rotates at a rotational speed corresponding to the load via the motor generator pulley 14, the belt 17, and the auxiliary machine pulley 16. And optimally driven by torque. At this time, the electromagnetic clutch 21 of the transmission 5 is turned off, and the armature 21d is in an unconstrained state. In addition, as an equivalent to the auxiliary machine 6 in this case, an A / C compressor or a power steering oil pump, which is required to operate even when the vehicle is stopped, is applicable.
[0034]
When the motor generator 4 rotates in the clockwise direction when the motor generator pulley 14 in FIG. 1 is viewed from the side opposite to the motor generator 4, the crank pulley 15 connected by the belt 17 also rotates in the clockwise direction. Further, the first gear 18 fixed integrally with the crank pulley 15 also rotates clockwise.
[0035]
On the other hand, the two-stage gear 19 engaged with the first gear 18 rotates counterclockwise, but the second gear 23 integrally connected to the crankshaft 24 of the stopped engine 1 remains stopped. The gear case 20 connected to the amateur 21d in an unconstrained state rotates counterclockwise.
[0036]
In this case, since the inner peripheral surface of the second gear 23 rotates relative to the cam 22a of the one-way clutch 22 fitted to the first gear 18 in a counterclockwise direction, the one-way clutch 22 is in a non-coupled state. It becomes and becomes idle.
[0037]
That is, when the electromagnetic clutch 21 is turned off and the motor generator 4 is operated as an electric motor when the engine is stopped, the rotational driving force is transmitted only to the auxiliary machine 6 via the belt 17, and the crank pulley 15 and the transmission gearbox 5 are The rotational driving force of the motor generator 4 is not transmitted to the crankshaft 24 by idling.
[0038]
Next, the operation when the engine 1 is restarted by the motor generator 4 from the engine stop state due to the eco-run operation will be described. When the engine restart condition is satisfied, first, the electromagnetic clutch 21 of the transmission 5 is turned on, then the motor generator 4 rotates clockwise as the motor, and the crank pulley via the motor generator pulley 14 and the belt 17 is rotated. The rotational driving force is transmitted to 15.
[0039]
Since the electromagnetic clutch 21 is on, the armature 21d is attracted and restrained by the field core 21a, so that the gear case 20 is restrained via the leaf spring 31. As a result, the rotation transmitted to the crank pulley 15 is achieved. The driving force is decelerated via the first gear 18, the second gear 19, and the second gear 23 and transmitted to the crankshaft 24, and the engine is started.
[0040]
In this case, since the inner peripheral surface of the second gear 23 rotates relative to the cam 22a of the one-way clutch 22 fitted to the first gear 18 in a counterclockwise direction, the one-way clutch 22 is in a non-coupled state. Rotate idle.
[0041]
In such restart of the engine 1 by the motor generator 4, the rotational driving force of the motor generator 4 is first decelerated by the pulley ratio of the motor generator pulley 14 and the crank pulley 15, and further by the transmission gear transmission 5. Since the vehicle is decelerated, even a small motor generator 4 can generate a large torque necessary for starting the engine.
[0042]
After the engine is started, when it is detected that the engine rotational speed has reached a predetermined rotational speed and the electromagnetic clutch 21 is turned off, the armature 21d is unconstrained, and the gear case 20 is also unconstrained.
Immediately after the electromagnetic clutch 21 is turned off, the rotational speed of the second gear 23 is the same as the rotational speed of the connected crankshaft 24, while the first gear 18 is a reduction ratio of the rotational speed of the second gear 23. Since the gear case 20 rotates twice, the gear case 20 rotates relative to the second gear 23 counterclockwise, and the one-way clutch 22 is brought into a non-coupled state.
[0043]
Then, the rotation of the first gear 18 continues to decelerate independently of the second gear 23, and conversely, when the rotation speed of the second gear 23 exceeds the rotation speed of the first gear 18, the one-way clutch 22 is Since the second gear 23 and the first gear 18 are coupled together, the two-stage gear 19 is also fixed together. As a result, the crankshaft 24, the second gear 23, the first gear 18, the crank The pulley 15 rotates at a constant speed of 1: 1. The motor generator 4 is switched to operate as a generator.
[0044]
After that, the rotational driving force of the engine 1 is such that the speed ratio of the transmission 5 is 1, and the path from the crankshaft 24 to the second gear 23, the second gear 19, the first gear 18, the second gear 23, Auxiliary machine 6 is transmitted through the first gear 18, the crank pulley 15, the belt 17, the auxiliary pulley 16, or the motor generator pulley 14 while being distributed and transmitted to two paths of the roller 22 c, the cam 22 a, and the first gear 18. Alternatively, the motor generator 4 (in this case, operating as a generator) is driven.
[0045]
As described above, in the engine starting device of the present embodiment, when the driving force is not transmitted from the motor generator 4 to the engine 1, the transmission mechanism 54 is placed in an unconstrained state from the crank pulley 15 to the crankshaft 24. An electromagnetic clutch 21 that cuts off the transmission of the driving force, and an ECU 70 for the motor generator that switches between the restraining and non-restraining operations of the electromagnetic clutch 21.
[0046]
The transmission mechanism 54 includes the gear case 20, the first gear 18, the second gear 23, the second gear 19, and the one-way clutch 22. The gear case 20 is provided to be rotatable with respect to the engine 1. The first gear 18 is connected to the crank pulley 15, is rotatably supported by the gear case 20, and has external teeth on the outer peripheral portion. The second gear 23 is connected to the crankshaft 24 of the engine 1 and is rotatably supported by the gear case 20. The second gear 23 is arranged in parallel with the first gear 18 so that its axis is aligned, and external teeth are provided on the outer peripheral portion. Have.
[0047]
The two-stage gear 19 is supported by the gear case 20 so that the outer periphery of the first gear 18 and the second gear 23 can revolve and rotate, and has a front gear portion (first gear) having external teeth meshing with the first gear 18. 1 gear portion) 19a and a rear gear portion (second gear portion) 19b having external teeth meshing with the second gear. The one-way clutch 22 is provided between the first gear 18 and the second gear 23 and transmits a driving force only in one direction from the second gear 23 to the first gear 18.
[0048]
When the driving force is transmitted from the crank pulley 15 to the crankshaft 24, the transmission mechanism 54 decelerates and transmits the first gear 18, the second gear 23, and the two-stage gear 19, while the crankshaft. When the driving force is transmitted from 24 to the crank pulley 15, the one-way clutch 22 is directly connected to the one-to-one. In the speed change mechanism 54, since all gears are external gears and no internal gears are used, the device can be made compact in the radial direction by the thickness of the internal gears. it can.
[0049]
Further, in engine starter 100 of the present embodiment, electromagnetic clutch 21 is used as means for restraining gear case 20 of transmission device 5 when the engine is started. The electromagnetic clutch 21 comes into surface contact with the coupling surface 21e provided on the gear case 20 of the speed change mechanism 54 and restrains it by contact resistance, while being separated from the coupling surface 21e and unconstrained. Therefore, when an excessive torque is applied to any gear of the speed change mechanism 54, the coupling surface 21e of the electromagnetic clutch 21 slips and absorbs or releases this excessive torque. This prevents damage to the gear.
[0050]
Further, by adjusting the field current value supplied to the field coil 21c of the electromagnetic clutch 21, there is an effect that the allowable limit of slip can be arbitrarily set.
[0051]
The crank pulley 15 has a larger diameter than the speed change mechanism 54, a substantially dish-shaped or arm-like disk-shaped portion 15a having a diameter larger than the speed change mechanism 54, and an outermost diameter portion of the disk-shaped portion 15a. A cylindrical portion 15b formed so as to cover the transmission mechanism 24. A plurality of grooves having a V-shaped cross section for winding a belt 17 as an endless driving force transmission body are formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 15b. Since the crank pulley 15 has such a shape, the size of the crank pulley 15 can be reduced by downsizing the speed change mechanism 54. Then, the degree of freedom increases when the diameter of the crank pulley 15 is set.
[0052]
In general, when starting the engine, increasing the cranking speed to near the idle speed can eliminate the need for fuel increase at the time of starting, but in order to achieve this, if the gear ratio is set too high as necessary On the contrary, the rotational speed generated from the motor generator 4 is decelerated too much, and the fuel increase at the time of starting becomes necessary.
[0053]
As in the prior art, in a planetary gear transmission mechanism using an internal gear, when the internal gear is fixed and the sun gear is input, the reduction ratio is expressed by the following equation (1). As can be seen from Equation 1, the reduction ratio cannot theoretically be 2 or less.
[0054]
Reduction ratio = 1 + number of internal teeth / number of sun gear teeth (Formula 1)
[0055]
Furthermore, in the conventional speed change mechanism, considering the strength of the gear, the bearing, the overall size, etc., the minimum speed reduction ratio is about 2.5 to 2.8 due to its structure.
[0056]
In addition, the pulley ratio between the motor generator and the crank pulley including this reduction ratio is conventionally used in the range of about 2 to 2.5, and the total reduction ratio between the motor generator and the crankshaft, that is, the motor generator pulley is used. The product of the pulley ratio between the crank pulley and the speed reduction ratio of the transmission mechanism 54 is about 5-7. Therefore, the rotational speed generated by the motor generator is considerably decelerated and transmitted to the crankshaft, and it is necessary to increase the fuel when starting the engine.
[0057]
On the other hand, in the speed change mechanism of the first embodiment, the planetary gear mechanism having the internal gear is not used, so that the reduction ratio can be set to approximately 1.3 to 2. Further, the total reduction ratio between the motor generator 4 and the crankshaft 24, that is, the product of the pulley ratio of the motor generator pulley 14 and the crank pulley 15 and the reduction ratio of the transmission mechanism 54 is approximately 2.6 to 5. be able to. As described above, in the speed change mechanism according to the first embodiment, the gear ratio can be set to a relatively low value, so that the number of revolutions can be increased to a range where fuel increase is not required at the time of starting, and fuel consumption can be improved. You can plan.
[0058]
Further, when the engine 1 is started by the motor generator 4 and when the auxiliary machine is driven, if the gear is a spur gear, a large meshing rate cannot be achieved. In such a case, the first gear 18, the second gear 23, and the second gear 19 may be helical gears. By making the gear a helical gear, the apparent meshing rate can be increased and the gear meshing noise can be reduced. Since the first gear 18, the second gear 23, and the two-stage gear 19 are external gears, a helical gear can be easily manufactured without requiring a special cutter or an expensive gear cutter.
[0059]
A thrust force is generated when power is transmitted by a helical tooth. However, if the front side gear portion 19a and the rear side gear portion 19b of the two-stage gear 19 are aligned in the direction of the tooth trace (twist angle), the two-stage gear is used. The thrust force generated in the gear is offset, and wear of the gear case 20 can be prevented.
[0060]
Ma Further, the two-stage gear 19 of the first embodiment has the front side gear portion 19a and the rear side gear portion 19b provided adjacent to each other, but both may be provided apart in the axial direction. It goes without saying that it is good.
[0061]
Embodiment 2. FIG.
In the case of the engine starter 100 of the first embodiment, if excessive tension is applied to the transmission 5 via the belt 17 as an endless driving force transmitter wound around the crank pulley 15, This tension acts also as a moment on the transmission 5. Specifically, for example, when excessive tension is applied to the crank pulley 15 in the downward direction in FIG. 1, this tension causes the transmission 5 to rotate counterclockwise around the bearings 36 and 38 as fulcrums. It becomes moment force. When this moment force increases, there is a concern that the gear case 20 bends and the gears do not normally mesh with each other, or the one-way clutch 22 is twisted and does not perform its original function.
[0062]
The second embodiment has been made to eliminate such a concern. Even if excessive tension is applied to the crank pulley 15, it is possible to ensure normal gear engagement and a one-way clutch function. Objective.
[0063]
FIG. 3 is a side sectional view of the transmission device 55 according to the second embodiment. The second embodiment is obtained by adding the following to the first embodiment. That is, the bearing 37 is press-fitted into the end portion of the front gear case 20a on the crank pulley 15 side, and a stay member 53 fastened to the cover bracket 1a with the bolt 51 is fitted to the outer ring of the bearing 37.
[0064]
When excessive tension is applied to the belt 17 as an endless driving force transmission body wound around the crank pulley 15, the gear case 20 is bent through the first gear 18, and the gear does not mesh properly. In response to the trouble that the 22 does not perform its original function, the gear member is provided with a stay member 53 that rotatably supports the crank pulley end of the gear case. 5 can be received and this problem can be prevented.
[0065]
【The invention's effect】
An engine starter according to the present invention is provided on a rotating electric machine operable by both an electric motor and a generator, rotating electric machine switching control means for switching the rotating electric machine to an electric motor or a generator, and a rotating shaft of the rotating electric machine. The rotating electrical machine circular transmission body, the auxiliary circular transmission body provided on the rotating shaft of the auxiliary machine for transmitting the driving force to the auxiliary machine, and the crank circle connected to the engine crankshaft for inputting and outputting the driving force And a speed change mechanism provided with a state transmission body. An endless driving force transmission body is provided that is wound around the rotating electrical machine circular transmission body, the auxiliary machinery circular transmission body, and the crank circular transmission body and transmits the rotational driving force to each other. The engine starter further includes an electromagnetic clutch that shuts off transmission of driving force from the crank circular transmission body to the crankshaft by placing the speed change mechanism in an unconstrained state when the driving force is not transmitted from the rotating electrical machine to the engine, Electromagnetic clutch switching control means for switching between clutch restraint and non-restraint operations.
[0066]
The speed change mechanism is connected to a gear case and a crank circular transmission provided rotatably with respect to the engine, and is rotatably supported by the gear case and has a first gear having external teeth and a crankshaft of the engine. In addition to being connected to the gear case and rotatably supported, the shafts are arranged in parallel with the first gear so that the outer periphery of the second gear, the first gear, and the second gear having external teeth can revolve. And a two-stage gear and a first gear having a first gear portion having external teeth meshing with the first gear and a second gear portion having external teeth meshing with the second gear, supported by the gear case so as to be capable of rotating. A one-way clutch is provided between the second gear and the second gear to the first gear to transmit the driving force in only one direction, and the driving force is transmitted from the crank circular transmission body to the crankshaft. When and when Driving force from the link shaft in a crank circular transfer body changes its gear ratio and when it is transmitted. For this reason, in the speed change mechanism, all gears are constituted by external gears, and no internal gear is used, so that the device can be made compact in the radial direction by the thickness of the internal gear. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of engine peripheral devices including an engine starter according to the present invention.
FIG. 2 is a side cross-sectional view of the transmission device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a side cross-sectional view of a transmission device according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine, 2 Torque converter, 3 A / T (automatic transmission), 4 Motor generator (rotary electric machine), 4a Rotation sensor, 5 Shift transmission, 6 Auxiliary machine, 14 Motor generator pulley (Rotating electric machine circular transmission body) ), 15 Crank pulley (crank circular transmission body), 15a Disc-shaped portion, 15b Cylindrical portion, 16 Auxiliary pulley (auxiliary circular transmission body), 17 Belt (endless driving force transmission body), 18 1 gear, 19 two-stage gear, 19a front side gear part (first gear part), 19b rear side gear part (second gear part), 20 gear case, 21 electromagnetic clutch, 21e coupling surface, 22 one-way clutch, 23 second gear, 24 crankshaft, 53 stay member, 54 speed change mechanism, 55 speed change transmission device, 60 A / T ECU, 70 motor generator ECU (rotary electric machine switching control hand) Stage, electromagnetic clutch switching control means), 80 engine ECU, 90 ECU.

Claims

電動機及び発電機のいずれにも動作可能な回転電機と、
前記回転電機を電動機或いは発電機に切り換える回転電機切換制御手段と、
前記回転電機の回転軸に設けられ駆動力を入出力する回転電機円状伝達体と、
補機の回転軸に設けられて該補機に駆動力を伝達する補機円状伝達体と、
エンジンのクランクシャフトに連結され、駆動力を入出力するクランク円状伝達体が設けられた変速機構と、
前記回転電機円状伝達体、前記補機円状伝達体及び前記クランク円状伝達体に巻掛けられ相互に回転駆動力を伝達する無端状駆動力伝達体と、
前記回転電機から前記エンジンに駆動力を伝達しない場合に、前記変速機構を非拘束状態にして前記クランク円状伝達体から前記クランクシャフトへの駆動力の伝達を遮断する電磁クラッチと、
前記電磁クラッチの拘束及び非拘束動作を切り換える電磁クラッチ切換制御手段とを備え、
前記変速機構は、
前記エンジンに対して回転可能に設けられたギヤケース、
前記クランク円状伝達体に連結されるとともに、前記ギヤケースに回転自在に支持され、外歯を有する第１ギヤ、
前記エンジンのクランクシャフトに連結されるとともに、前記ギヤケースに回転自在に支持され、前記第１ギヤに対して軸心を一致させて並設され、外歯を有する第２ギヤ、
前記第１ギヤ及び前記第２ギヤの外周を公転可能に且つ自転可能に前記ギヤケースに支持され、該第１ギヤと噛合する外歯を有する第１のギヤ部及び該第２ギヤと噛合する外歯を有する第２のギヤ部を有する２段ギヤ、及び
前記第１ギヤと前記第２ギヤとの間に設けられ、該第２ギヤから該第１ギヤへの一方向にのみ駆動力を伝達する一方向クラッチを有し、
前記クランク円状伝達体から前記クランクシャフトに駆動力が伝達されるときと、前記クランクシャフトから前記クランク円状伝達体に駆動力が伝達されるときとで変速比を変える
ことを特徴とするエンジンの起動装置。A rotating electrical machine that can operate on both an electric motor and a generator;
Rotating electric machine switching control means for switching the rotating electric machine to an electric motor or a generator;
A rotating electric machine circular transmission body provided on a rotating shaft of the rotating electric machine for inputting and outputting a driving force;
An auxiliary circular transmission body provided on a rotation shaft of the auxiliary machine and transmitting a driving force to the auxiliary machine;
A transmission mechanism connected to the crankshaft of the engine and provided with a crank circular transmission body for inputting and outputting driving force;
An endless driving force transmission body that is wound around the rotary electric machine circular transmission body, the auxiliary machine circular transmission body and the crank circular transmission body and transmits a rotational driving force to each other;
An electromagnetic clutch that, when not transmitting driving force from the rotating electrical machine to the engine, shuts off transmission of driving force from the crank circular transmission body to the crankshaft by placing the speed change mechanism in an unconstrained state;
Electromagnetic clutch switching control means for switching between the restraint and non-restraint operations of the electromagnetic clutch,
The transmission mechanism is
A gear case provided rotatably with respect to the engine;
A first gear coupled to the crank circular transmission body and rotatably supported by the gear case and having external teeth;
A second gear coupled to the crankshaft of the engine and rotatably supported by the gear case, having a shaft aligned with the first gear and having external teeth;
The first gear and the second gear are supported by the gear case so as to be able to revolve and rotate around the outer periphery of the first gear, and a first gear portion having external teeth meshing with the first gear and an outer meshing with the second gear. A two-stage gear having a second gear portion having teeth, and provided between the first gear and the second gear, and transmits a driving force only in one direction from the second gear to the first gear. A one-way clutch to
The engine is characterized in that the gear ratio is changed between when the driving force is transmitted from the crank circular transmission body to the crankshaft and when the driving force is transmitted from the crankshaft to the crank circular transmission body. Starting device.

前記電磁クラッチは、前記ギヤケースに設けられた結合面に、面接触してこれを拘束し、この結合面から離間して非拘束とする
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの起動装置。Wherein the electromagnetic clutch, the coupling surfaces provided before Symbol Giyake scan, which was restrained in surface contact, the engine according to claim 1, characterized in that the apart from unconstrained from the binding surface Activation device.

前記ギヤケースの前記クランク円状伝達体側の端部を回転自在に支持するステー部材をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの起動装置。The engine starting device according to claim 1 or 2, further comprising a stay member that rotatably supports an end portion of the gear case on the crank-circular transmission body side.

前記クランク円状伝達体は、前記変速機構より大きい径を有し、最外径部から前記変速機構に覆うように延びて形成され、前記無端状駆動力伝達体が係合する円筒状部を有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のエンジンの起動装置。The crank circular transmission body has a larger diameter than the speed change mechanism, and extends from an outermost diameter portion so as to cover the speed change mechanism, and includes a cylindrical portion with which the endless driving force transmission body engages. The engine starting device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:

前記回転電機と前記クランクシャフト間の総減速比が２．６〜５である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のエンジンの起動装置。5. The engine starting device according to claim 1, wherein a total reduction ratio between the rotating electric machine and the crankshaft is 2.6 to 5. 5.

前記変速機構の減速比が１．３〜２である
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のエンジンの起動装置。The engine starting device according to any one of claims 1 to 5, wherein a reduction ratio of the speed change mechanism is 1.3 to 2.

前記第１ギヤ、前記第２ギヤ及び前記２段ギヤがヘリカルギヤである
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のエンジンの起動装置。The engine starting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the first gear, the second gear, and the two-stage gear are helical gears.

前記２段ギヤの、前記第１のギヤ部及び前記第２のギヤ部歯筋方向が同方向に揃っている
ことを特徴とする請求項７に記載のエンジンの起動装置。The engine starting device according to claim 7, wherein tooth trace directions of the first gear portion and the second gear portion of the two-stage gear are aligned in the same direction.