JP4168343B2 - 補機駆動型エンジン始動装置 - Google Patents

Description

本発明は、補機駆動とエンジン始動とをそれぞれ独立に実行可能な補機駆動型エンジン始動装置に関する。本発明の補機駆動型エンジン始動装置は、たとえばエンジン停止時にバッテリ駆動される電動コンプレッサによりエンジン始動する補機駆動型エンジン始動装置に適用される。

近年、内燃機関の燃費を改善させる必要から、車両停車時に内燃機関（エンジン）を停止させるアイドルストップシステムやエンジンに加えて電動機を有し、所定の走行モードで内燃機関の運転を停止して電動力により走行するハイブリッド駆動システムが実用化されている。これらのシステムではエンジン停止時にバッテリ電力によりエアコン用のコンプレッサを作動させる電動機を設けるのが通常である。

下記の特許文献１は、コンプレッサ駆動用電動機の回転軸の一端を第１クラッチを介してエンジンに連結し、コンプレッサ駆動用電動機の回転軸の他端を第２クラッチを介してエアコン用コンプレッサに連結することにより、エンジン停止時でもエアコン用コンプレッサの電動駆動を可能とし、コンプレッサ駆動用電動機によりエンジン始動することを提案している。

下記の特許文献２は、エアコン用コンプレッサを駆動するコンプレッサ駆動用電動機を電磁クラッチを介してエンジンに連結することにより、電磁クラッチオフ時にエアコン用コンプレッサを電動動作させ、電磁クラッチオン時にコンプレッサ駆動用電動機によりエンジン始動を行うコンプレッサ駆動用電動機装置を提案している。
特開２００１−２９８８０３号公報 特開２００２−２０５５３６号公報

しかしながら、上記した公報の装置では、電動機、補機、それらの継合状態を制御するクラッチ機構を軸方向に一列に配置しているため装置の軸方向長が各装置の軸方向長の合計となってしまい、エンジンルームへの搭載性が著しく低下してしまう。エンジンルームの容積縮小は車両デザイン上の大きな要素であり、このような長大なシステムをエンジン近傍に収容する案は実質的に採用するのが困難であった。

また、電動機をエンジン始動専用とするモードにおける補機の切り離しと、電動機を補機駆動専用とするモードにおけるエンジンへのトルク伝達系の切り離しのためのクラッチ機構が複雑高価となるため、エンジン始動と補機駆動とをそれぞれ専用の電動機で行う場合に比べてメリットが少なかった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、エンジン始動可能な電動補機装置の車両搭載性を改善してそのエンジン近傍への収容を容易に可能とした補機駆動型エンジン始動装置を提供することをその目的としている。

上記課題を解決するためになされた本発明の補機駆動型エンジン始動装置は、エンジンを始動する電動機と、前記電動機により駆動される補機と、前記電動機と前記エンジンとの間に配置されるエンジン駆動用継合機構と、前記電動機と前記補機との間に配置される補機駆動用継合機構とを備える補機駆動型エンジン始動装置において、
前記エンジン駆動用継合機構及び補機駆動用継合機構が、互いに継合方向が反対の一方向クラッチからなり、前記電動機が、前記補機の駆動時に前記エンジン駆動時と反対方向に回転することを特徴としているため、電動機を複数用いる場合に比べて追加が必要となる継合機構を簡素化することができ、電動機数節約による小型軽量化のメリットを十分に生かすことができる。また、エンジン駆動用継合機構や補機継合機構としての一方向クラッチは他の形式のクラッチ機構に比較して格段に構成が簡素であり、また種々の回転体の径方向内側又は径方向外側に同軸配置することができるため、装置の軸方向長増加を抑止することができる。

また、本発明では、前記電動機から回転力が入力される入力回転軸と前記エンジン側に回転力を出力する出力回転軸とを有して前記電動機の回転軸の一端側に配置される減速機構を有し、前記エンジン駆動用継合機構は、前記減速機構の前記入力回転軸と前記電動機との間に配置される。これにより、電動機は補機を高回転小トルクで駆動する場合でもエンジンを低回転大トルクで駆動することができ、一つの電動機による補機駆動とエンジン始動との両立を良好に両立することができる。

更に、本発明では、前記減速機構の出力回転軸は、継合機構であるプーリクラッチを通じてプーリに連結されている。これにより、エンジンの通常の回転時にエンジンにより減速機構が常時駆動されることがなく、その摩耗及び動力損失を低減することができる。
なお、前記プーリクラッチは、電磁クラッチからなる。これにより、エンジンの通常回転時に減速機構だけでなく、プーリクラッチの摩耗も防止することができる。

好適態様１では、前記補機は、空調用コンプレッサからなる。通常の使用において、空調用コンプレッサの駆動とエンジン始動とは決して同時に行われることがないため、互いに逆の継合方向をもつ二つの一方向クラッチによりエンジン駆動用継合機構と補機継合機構を構成しても、使用におけるデメリットが発生することがない。
好適態様２では、前記減速機構は、遊星減速機構からなるため、小型で十分な減速比を得ることができる。

好適態様３では、前記電動機によるエンジン始動時に、エンジン駆動方向への前記電動機の回転開始から所定期間遅れて前記電磁クラッチを継合する。これにより、電動機の慣性回転エネルギーを利用してエンジン始動を開始することができる。

好適態様４では、前記電動機によるエンジン始動時に前記電動機が前記補機を駆動している場合、前記電動機を一度停止させ、その後、逆方向への駆動を開始するため、確実にトルク伝達方向の切り替えを行うことができる。

以下、本発明の補機駆動型エンジン始動装置の好適な実施態様を図面を参照して説明する。ただし、本発明はこの実施態様に限定されるものではない。たとえば、エンジン始動用の電動機（モータ）をエンジンにより駆動される発電機として作動させてもよい。
（実施例１）
実施例１の補機駆動型エンジン始動装置の模式ブロック図を図１に示す。

この補機駆動型エンジン始動装置Ａは、プーリ１、電磁クラッチ２、減速機構３、一方向クラッチ４、電動機５、一方向クラッチ６、エアコン用のコンプレッサ７を順次連結してなる。電磁クラッチ２はプーリ１と減速機構３との間に、一方向クラッチ４は減速機構３と電動機５との間に、一方向クラッチ６は電動機５とコンプレッサ７との間に配置されている。クラッチ４、６のトルク伝達方向は図１に矢印により図示されている。

８はエンジンであり、エンジン８のクランクプーリ９はベルト１０によりプーリ１に連結されている。１１はバッテリであり、制御装置１２により制御されるインバータ１３に給電し、インバータ１３はバッテリ１１から受電した直流電力をたとえば三相交流電力に変換して電動機５に給電し、電動機５を駆動させる。

減速機構３は、遊星減速機構であって、電動機５側に突出する回転軸３１、回転軸３１に装着されたサンギヤ３２、図示しないハウジングに固定されたインターナルギヤ３３、サンギヤ３２及びインターナルギヤ３３と噛み合って遊星回転する遊星ギヤ３４、減速機構３側に突出して遊星ギヤ３４を自転自在に支持する遊星ギヤ枢支用のフランジ状の回転軸であるキャリヤ３５を有している。従って、電磁クラッチ２はプーリ１とキャリヤ３５との間に配置され、一方向クラッチ４は回転軸３１と電動機５との間に配置されている。

この補機駆動型エンジン始動装置Ａの動作を以下に説明する。
〔エンジン始動動作〕
電動機５を一方向（たとえば時計方向）に回転させると、その回転力すなわちトルクは一方向クラッチ４を通じて減速機構３に入力され、電動機５の回転開始から所定時間遅れて電磁クラッチ２を継合すると、増倍された回転力がプーリ１、ベルト１０を通じてクランクプーリ９に伝達され、エンジン８が始動される。この時、一方向クラッチ６は開放状態となっており、電動機５はエンジン始動時にコンプレッサ７を駆動することはない。エンジン始動が完了した後、電動機５への送電を停止すると、エンジン８はプーリ１、電磁クラッチ２、減速機構３、一方向クラッチ４を通じて電動機５を駆動しようとするが、電磁クラッチ２が開放状態であるため、減速機構３及び電動機５が駆動されて電動機５がオーバーランするのが防止される。
〔電動コンプレッサ動作〕
エンジン停止時などにおいて電動機５を他方向（たとえば反時計方向）に回転させると、その回転力すなわちトルクは一方向クラッチ６を通じてコンプレッサ７に伝達され、コンプレッサ７が電動駆動される。この時、一方向クラッチ４は回転方向がトルク伝達方向に対して反対となっているため、開放され、電動機５が減速機構３及びエンジンを駆動することはない。また、エンジン回転中にコンプレッサ７を電動駆動する場合も、電磁クラッチ２の開放により電動機５及びコンプレッサ７をエンジン８に対して独立に運転することができる。
〔補機駆動状態からのエンジン始動動作〕
上記した電動機５によりコンプレッサ７を駆動している状態にてエンジン始動を行うには、まず電動機５を停止させ、その後、電動機５を逆方向に回転させ、上記したエンジン始動動作を行えばよい。
（変形態様）
上記した実施例では、電動機５とエンジン８との間に電磁クラッチ２と一方向クラッチ４とを減速機構３の両側に個別に設けている。これにより、エンジン８の始動完了後にエンジン８が電動機５を駆動しようとする場合には電磁クラッチ２が開放状態となって減速機構３の回転を防止し、電動機５によりコンプレッサ７を駆動する場合には一方向クラッチ４が開放状態となって減速機構３の回転を防止することができる。したがって、通常のエンジン回転時にも、電動コンプレッサ動作時にも減速機構３が駆動されて無駄な摩擦損失や摩耗、発熱などの問題が生じることがない。もちろん、電磁クラッチ２及び一方向クラッチ４のどちらか、たとえば一方向クラッチ４を省略することも可能である。
（変形態様）
上記実施例では、インターナルギヤ３３は図示しないハウジングに固定されていたが、インターナルギヤ３３を一方向クラッチ（インターナルギヤ付き一方向クラッチと呼ぶものとする）を通じてハウジングに固定されてもよい。この場合には、電磁クラッチ２又は４を省略することができる。

つまり、電動機５がたとえば時計方向に回転し、一方向クラッチ６が開放され、インターナルギヤ付き一方向クラッチが継合状態となってハウジングに固定されて、電動機５のトルクが減速機構３、プーリ１を通じてエンジン８に伝達される。電動機５がたとえば反時計方向に回転し、一方向クラッチ６が継合して電動機５はコンプレッサ７を駆動する。この時、インターナルギヤ３３は遊動状態となるためプーリ１は駆動されない。
（実施例２）
実施例２の補機駆動型エンジン始動装置の模式ブロック図を図２に示す。

この補機駆動型エンジン始動装置Ｂは、図１に示す補機駆動型エンジン始動装置Ａにおいて遊星ギヤ３４を自転自在に枢支する回転軸３５を図示しないハウジングに固定し、インターナルギヤ３３を電磁クラッチ２を通じてプーリ１に連結したものである。３６はハウジングに支持されて回転軸３５を回転自在に支承する軸受けである。

この補機駆動型エンジン始動装置Ｂの動作は、減速機構３の減速比は別として本質的に図１に示す補機駆動型エンジン始動装置Ａと同じである。
（変形態様）
上記実施例では、遊星ギヤ３４を自転自在に枢支する回転軸３５をハウジングに固定されていたが、遊星ギヤ３４を公転を一方向クラッチ（遊星ギヤ付き一方向クラッチと呼ぶものとする）を通じてハウジングに係止してもよい。この場合には、電磁クラッチ２又は一方向クラッチ４を省略することができる。

つまり、電動機５がたとえば時計方向に回転し、一方向クラッチ６が開放され、遊星ギヤ付き一方向クラッチが継合状態となってハウジングに固定されて、電動機５のトルクが減速機構３、プーリ１を通じてエンジン８に伝達される。電動機５がたとえば反時計方向に回転すると、一方向クラッチ６が継合して電動機５はコンプレッサ７を駆動する。この時、回転軸３５は上記遊星ギヤ付き一方向クラッチの開放により遊動状態となるためプーリ１は駆動されない。
（実施例効果）
上記説明した実施例の補機駆動型エンジン始動装置によれば、以下の効果を奏することができる。

電動機５の回転方向の切り替えによりコンプレッサ７の駆動とエンジン始動とを切り替えるため、エンジン始動時における電動機５からのコンプレッサ７の分離を簡単な一方向クラッチ６により実現することができ、コンプレッサ駆動時における電動機５とエンジン８との間の分離を簡単な電磁クラッチ２又は一方向クラッチ４により実現することができる。結局、この実施例によれば、エンジン始動とコンプレッサ駆動とは同時に実施する必要がないことを利用して電動機５に二つのクラッチ２又は４と一方向クラッチ６とを設けることによりコンプレッサ駆動用電動機によるエンジン始動を可能とし、部品点数を減らし、全体の重量及び体格の低減を実現することができる。

本発明の補機駆動型エンジン始動装置の実施例１を示す模式ブロック図である。 本発明補機駆動型エンジン始動装置の実施例２を示す模式ブロック図である。

符号の説明

１ プーリ
２ 電磁クラッチ
３ 減速機構
４ 一方向クラッチ
５ 電動機
６ 一方向クラッチ
７ コンプレッサ
８ エンジン
９ クランクプーリ
１０ ベルト
１１ バッテリ
１２ 制御装置
１３ インバータ
１６ プーリーナット
１７ ステータ
１９ プーリ部（プーリ）
３１ 回転軸
３２ サンギヤ
３３ インターナルギヤ
３４ 遊星ギヤ
３５ キャリヤ

Claims (4)

1. エンジンを始動する電動機と、
   前記電動機により駆動される補機と、
   前記電動機と前記エンジンとの間に配置されるエンジン駆動用継合機構と、
   前記電動機と前記補機との間に配置される補機駆動用継合機構と、
   を備える補機駆動型エンジン始動装置において、
   前記エンジン駆動用継合機構及び補機駆動用継合機構は、
   互いに継合方向が反対の一方向クラッチからなり、
   前記電動機は、
   前記補機の駆動時に前記エンジン駆動時と反対方向に回転し、
   前記電動機から回転力が入力される入力回転軸と前記エンジン側に回転力を出力する出力回転軸とを有して前記電動機の回転軸の一端側に配置される減速機構を有し、
   前記エンジン駆動用継合機構は、前記減速機構の前記入力回転軸と前記電動機との間に配置され、
   前記減速機構の出力回転軸は、継合機構であるプーリクラッチを通じてプーリに連結され、
   前記プーリクラッチは、電磁クラッチからなる補機駆動型エンジン始動装置。
2. 請求項１記載の補機駆動型エンジン始動装置において、
   前記減速機構は、遊星減速機構からなる補機駆動型エンジン始動装置。
3. 請求項１または２記載の補機駆動型エンジン始動装置において、
   前記電動機によるエンジン始動時に、エンジン駆動方向への前記電動機の回転開始から所定期間遅れて前記電磁クラッチを継合する補機駆動型エンジン始動装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか記載の補機駆動型エンジン始動装置において、
   前記電動機によるエンジン始動時に前記電動機が前記補機を駆動している場合、前記電動機を一度停止させ、その後、逆方向への駆動を開始する補機駆動型エンジン始動装置。

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