JP2000154730A - エンジン自動車用補機システム - Google Patents

エンジン自動車用補機システム

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JP2000154730A
JP2000154730A JP10327863A JP32786398A JP2000154730A JP 2000154730 A JP2000154730 A JP 2000154730A JP 10327863 A JP10327863 A JP 10327863A JP 32786398 A JP32786398 A JP 32786398A JP 2000154730 A JP2000154730 A JP 2000154730A
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JP
Japan
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generator
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vehicle
power
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JP10327863A
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English (en)
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Shigenori Kinoshita
繁則 木下
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン自動車の補機システムの小型軽量
化、低コスト化を図る。補機システムのメンテナンスを
容易にする。 【解決手段】 エンジンの回転軸の動力により走行する
エンジン自動車の補機システムであって、少なくともエ
ンジン始動及び車載電池の充電に使用されるエンジン自
動車用補機システムに関する。発電動機100をその回
転軸に沿って第1の位置と第2の位置との間で移動可能
とし、第1の位置における発電動機100の回転軸を減
速機能を有する動力伝達機構を介してエンジン1に連結
し、発電動機100を電動機運転してエンジンスタータ
として動作させる。また、第2の位置における発電動機
100の回転軸をエンジン1に直結し、発電動機100
を発電機運転して補助電池を充電する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、内燃機関等のエンジンを
原動機にしたエンジン自動車のエンジン始動及び車載電
池の充電に使用される補機システムに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来技術としての単一電源補機
システムを備えたエンジン自動車の駆動システムを示し
ている。ここで、補機システムとは、少なくともエンジ
ン始動及び車載電池の充電に使用されるシステム全体を
総称するものとする。
【0003】図3において、1はエンジン、2はクラッ
チ、3は変速機、4はエンジンスタータ、5はオルタネ
ータ、6は補助電池である。補助電池6には、エンジン
スタータ4やオルタネータ5のほか、照明機器やラジオ
等の補機7が接続されている。補助電池6の電圧は、普
通車クラスでは12V、バス,トラック等の大型車では
24Vである。また、8はエンジン1によって駆動され
る別の補機であり、比較的容量の大きいエアコン,パワ
ステアリングポンプ,油圧ポンプ等の負荷である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】最近の自動車では、燃
費向上と排出ガスの清浄化が大きく要求されてきてい
る。一方、各種補機の容量も益々大きくなってきてお
り、このような背景から、次世代エンジン自動車の補機
システム(補助電源システムまたは補機用電源システ
ム)として、運転効率の高い電気駆動式が検討されてい
る。
【0005】図4は、補機駆動を電気化した従来の補機
システムを有する駆動システムの一例であり、複数電源
を備えたものである。なお、図3と同一の構成要素には
同一番号を付してある。図4において、10は第1の補
助電池6とは別個に設けられた第2の補助電池、11は
補助電池10により駆動される補機であって図3の補機
8に相当する。また、12は整流器(図示せず)を内蔵
した発電機であり、13は第2の補助電池10から第1
の補助電池6を充電するための充電器である。図4で
は、エンジンスタータ4に第1の補助電池6から給電す
る場合を示してあるが、第2の補助電池10から給電す
ることも可能である。
【0006】図5は、図4の発電機12及びエンジンス
タータ4の特性を示したものである。エンジンスタータ
4はエンジン始動を担当するので、エンジン始動時の発
生トルクが大きくなる特性になっている。一方、発電機
12は、エンジン始動後に、エンジン回転数が定常回転
になってから発電動作を行うものである。
【0007】図5に示すように、エンジンスタータ4と
発電機12の使用回転数は1桁以上異なる。このように
回転数が大きく異なる2種類の回転機機能を1台の回転
機で実現することは困難であるため、図4に示した補機
システムでは、エンジンスタータ4及び発電機12の2
つの回転機を別個に設けて使用している。
【0008】図4に示した補機システムでは、エンジン
スタータ4と発電機12とが同時に作動することはな
い。すなわち、エンジンスタータ4によってエンジン1
を始動する時、発電機12は機能を停止している。ま
た、エンジン1の始動後はスタータ機能を停止させ、エ
ンジン駆動の発電機12により発電して補助電池10の
充電等を行っている。
【0009】次世代エンジン自動車の補機システムとし
ては、低コストであること、高効率であること、更には
小形・軽量であることが強く望まれている。そこで本発
明は、エンジンスタータ及び発電機の機能を1台の回転
機系により兼用するようにして、システム全体の小型軽
量化、コストの低減、メンテナンスの容易化を図ったエ
ンジン自動車の補機システムを提供しようとするもので
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンスタ
ータ及び発電機が同時に使用されることはない点に着目
したものであり、1台の発電動機を発電動機側から見て
減速結合または直結方式でエンジンに連結する構成と
し、エンジンスタータと発電機のように用途に応じてエ
ンジン側の所要回転数が1桁以上異なる場合にも兼用で
きるようにしたものである。
【0011】すなわち、請求項1記載の発明は、エンジ
ンの回転軸の動力により走行するエンジン自動車の補機
システムであって、少なくともエンジン始動及び車載電
池の充電に使用されるエンジン自動車用補機システムに
おいて、発電動機をその回転軸に沿って第1の位置と第
2の位置との間で移動可能とし、第1の位置における発
電動機の回転軸を減速機能を有する動力伝達機構を介し
てエンジンに連結し、第2の位置における発電動機の回
転軸をエンジンに直結するものである。
【0012】請求項2記載の発明は、請求項1記載のエ
ンジン自動車用補機システムにおいて、第1の位置にお
ける発電動機を車載電池の電力により電動機運転してエ
ンジンスタータとして動作させるものである。
【0013】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載のエンジン自動車用補機システムにおいて、第2の
位置における発電動機をエンジンの動力により発電機運
転して車載電池を充電するものである。
【0014】請求項4記載の発明は、請求項1,2また
は3記載のエンジン自動車用補機システムにおいて、前
記発電動機を、エンジン自動車に設けられた2種類以上
の電圧の補助電源のうち高電圧の補助電源に接続したも
のである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図1は、本発明の実施形態のエンジン始
動時における構成図である。この図1において、図3、
図4に示した構成要素と同一のものには同一番号を付し
てある。
【0016】図1において、100は発電動機、200
は遊星ギア機構、300は発電動機移動機構、400は
軸嵌合機構、500は摺動型発電動機保持機構、600
は摺動型発電動機回転軸受、1aはエンジン軸、1bは
発電動機保持枠をそれぞれ示す。
【0017】発電動機100の回転軸101には、摺動
型発電動機回転軸受600のスプライン軸602を介し
て遊星ギア機構200のピニオンギア201が取り付け
られる。更に、回転軸101の一端はスプライン軸40
1となっている。遊星ギア機構200の遊星ギア202
は、ピニオンギア201と内歯ギア203との間に挿入
される。遊星ギア202の軸は回転フレーム204に取
り付けられており、この回転フレーム204は、発電動
機100の回転軸101に対して摺動型発電動機回転軸
受600の回転軸受604により連結されている。
【0018】遊星ギア機構200の内歯ギア203は、
スプライン軸402を持った回転フレーム403を介し
て、エンジン軸1aに連結されている。なお、回転フレ
ーム403はエンジン軸1aに一体的に連結されてい
る。前述したスプライン軸401とスプライン軸402
とは、嵌合可能な構造となっている。ピニオンギア20
1を備えた回転軸101と発電動機100は、摺動型発
電動機保持機構500と摺動型発電動機回転軸受600
とにより、軸方向に摺動可能である。
【0019】発電動機100の回転軸101の反対側の
軸は、スプライン軸構造の非回転型の発電動機支持軸1
02として、摺動型発電動機保持機構500により保持
されている。この摺動型発電動機保持機構500は、発
電動機保持枠1b側のスプライン軸502と、前記発電
動機支持軸102の延長上にあるスプライン軸501と
によって構成されており、発電動機100、回転軸10
1、発電動機支持軸102を一体的に摺動可能としてい
る。
【0020】摺動型発電動機回転軸受600のスプライ
ン軸601は回転軸受604に対して摺動可能であると
ともに、回転軸受604は保持枠603に固定され、か
つ前記回転フレーム204を保持している。
【0021】次に、発電動機100の摺動機構を図1、
図2により詳述する。発電動機移動機構300は、発電
動機保持枠1b側に固定された電磁石301,302及
び発電動機フレーム100aによって構成されている。
一方の電磁石301はエンジン始動用であり、他方の電
磁石302は発電機用である。
【0022】発電動機100をエンジンスタータとして
使用する場合には、電磁石301のコイル(図示せず)
を励磁することにより、電磁石301と発電動機フレー
ム100aとの間に電磁吸引力が発生し、発電動機フレ
ーム100aは電磁石301に吸引される。発電動機1
00の軸は摺動可能なスプライン軸構造としてあるの
で、電磁石301に発電動機フレーム100aが吸引さ
れると、発電動機100はその軸とともに電磁石301
側に移動する。図1はこの状態を示しており、このとき
の発電動機100の位置を便宜上、第1の位置という。
【0023】こうして発電動機100が電磁石301側
に吸引されると、ピニオンギア201は遊星ギア202
に結合する。また、スプライン軸401は軸嵌合機構4
00から外れ、スプライン軸401と402との軸嵌合
状態が解除される。この結果、発電動機100の回転軸
101は遊星ギア機構200を介してエンジン軸1aに
連結される。
【0024】この状態で、車載電池(補助電池)の電力
により発電動機100を電動機運転すると、電動機の回
転は遊星ギア機構200により減速されてエンジン1に
伝達されるので、エンジンスタータとして機能し、エン
ジン1が駆動される。ここで、遊星ギア機構200の減
速比は、図5に示した特性に適合した値とする。
【0025】一方、発電機運転時には、電磁石302の
コイル(図示せず)を励磁することにより、電磁石30
2と発電動機フレーム100aとの間に電磁吸引力が発
生し、発電動機フレーム100aは電磁石302に吸引
される。図2はこの状態を示しており、スプライン軸構
造によって発電動機100は電磁石302側に移動す
る。このときの発電動機100の位置を便宜上、第2の
位置という。
【0026】発電動機100が電磁石302側に吸引さ
れると、ピニオンギア201は遊星ギア202との結合
が解除される。また、スプライン軸401は軸嵌合機構
400のスプライン軸402と軸嵌合する。この結果、
発電動機100の回転軸101は遊星ギア機構200を
介さず、エンジン軸1aに直結される。従って、この状
態では発電動機100はエンジン軸1aと同一の回転数
で駆動されることになり、エンジン1の動力による発電
動機100の発電機運転によって車載電池を充電するこ
とができる。
【0027】なお、この実施形態における発電動機10
0は、エンジン自動車に少なくとも2種類以上の電圧の
補助電源(補助電池)が設けられている場合には、これ
らのうち高電圧の補助電源に接続すると良い。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は1台の回転
機でエンジンの始動機能とエンジン回転時における発電
機能の両機能を併せ持つことができるため、次の効果が
期待される。 (1)従来のようにエンジンスタータと発電機とを別個
に備える方式に比べて、補機システムの小形・軽量化と
価格低減が可能になる。 (2)補機システムのメンテナンスが軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のエンジン始動時における構
成図である。
【図2】本発明の実施形態の発電機運転時における構成
図である。
【図3】従来技術としての単一電源補機システムを備え
たエンジン自動車の駆動システムを示す図である。
【図4】従来技術としての複数電源補機システムを備え
たエンジン自動車の駆動システムを示す図である。
【図5】従来技術におけるエンジンスタータと発電機の
特性図である。
【符号の説明】
1 エンジン 1a エンジン軸 1b 発電機保持枠 2 クラッチ 3 変速機 4 エンジンスタータ 5 オルタネータ 6,10 補助電池 7,8,11 補機 12,100 発電機 13 充電器 100a 発電動機フレーム 101 発電動機回転軸 102 発電動機支持軸 200 遊星ギア機構 201 ピニオンギア 202 遊星ギア 203 内歯ギア 204,403 回転フレーム 300 発電動機移動機構 301,302 電磁石 400 軸嵌合機構 401,402,501,502,601,602 ス
プライン軸 500 摺動型発電動機保持機構 600 摺動型発電動機回転軸受 603 保持枠 604 回転軸受

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの回転軸の動力により走行する
    エンジン自動車の補機システムであって、少なくともエ
    ンジン始動及び車載電池の充電に使用されるエンジン自
    動車用補機システムにおいて、 発電動機をその回転軸に沿って第1の位置と第2の位置
    との間で移動可能とし、第1の位置における発電動機の
    回転軸を減速機能を有する動力伝達機構を介してエンジ
    ンに連結し、第2の位置における発電動機の回転軸をエ
    ンジンに直結することを特徴とするエンジン自動車用補
    機システム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のエンジン自動車用補機シ
    ステムにおいて、 第1の位置における発電動機を車載電池の電力により電
    動機運転してエンジンスタータとして動作させることを
    特徴とするエンジン自動車用補機システム。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載のエンジン自動車
    用補機システムにおいて、 第2の位置における発電動機をエンジンの動力により発
    電機運転して車載電池を充電することを特徴とするエン
    ジン自動車用補機システム。
  4. 【請求項4】 請求項1,2または3記載のエンジン自
    動車用補機システムにおいて、 前記発電動機を、エンジン自動車に設けられた2種類以
    上の電圧の補助電源のうち高電圧の補助電源に接続した
    ことを特徴とするエンジン自動車用補機システム。
JP10327863A 1998-11-18 1998-11-18 エンジン自動車用補機システム Withdrawn JP2000154730A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100456852B1 (ko) * 2002-09-05 2004-11-10 현대자동차주식회사 차량 전장 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Legal Events

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060207