JP2003524113A - 自動車用の駆動力伝達列 - Google Patents

自動車用の駆動力伝達列

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、内燃機関１及び、該内燃機関１の始動時にトルクを発生する電気機器２及び、前記内燃機関１とトランスミッション４との間に配置されたクラッチ３から成っていて、該クラッチを介して、前記内燃機関１によって発生されたトルクを少なくとも１つの車両駆動輪へ伝達するようにした形式の、自動車用の駆動力伝達列に関する。本発明によれば、内燃機関の始動時に電気機器２によって発生されたトルクの第１トルク部分を少なくとも１つの車両駆動輪へ伝達し、かつ、前記電気機器によって発生されたトルクの、内燃機関の始動のために充分な第２トルク部分を内燃機関１に伝達するように、内燃機関の始動時にクラッチ３を作動できる手段５，６が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１に発明の上位概念として規定したように、内燃機関（及び
、該内燃機関の始動時にトルクを発生する電気機器及び、前記内燃機関とトラン
スミッションとの間に配置されたクラッチから成っていて、該クラッチを介して
、前記内燃機関によって発生されたトルクを少なくとも１つの車両駆動輪へ伝達
するようにした形式の、自動車用の駆動力伝達列に関する。
【０００２】 背景技術 内燃機関の始動動作を実現するためには主として電気機器が使用され、しかも
通常の場合には内燃機関を始動するためにスタータピニオンが、フライホイール
歯列に噛み合わされる。内燃機関を始動するために使用される電気機器は概して
直流電動機、交流電動機又は三相交流電動機である。しかし最近では、内燃機関
の始動時には電動機として運転され、かつ内燃機関の運転中にはジェネレータと
して運転されるスタータジェネレータの形の電気機器が益々重要視されてきてい
る。
【０００３】 スタータ電動機としては、直流直巻電動機が特に適している。それというのは
該直流直巻電動機は、始動抵抗を克服するため及び駆動機構質量を加速するため
に必要な高い初期トルクを発生するからである。この高い初期トルクが必要にな
るのは、各始動動作毎に機関封隙作用、ピストン摩擦作用及び軸受摩擦作用に起
因した著しい抵抗が対抗的に働くからである。そればかりでなく内燃機関の構造
型式並びにシリンダ本数、使用される潤滑剤及び当面の機関温度も、内燃機関の
始動動作にとって重要な役割を演じる。
【０００４】 スタータのトルクは主としてピニオンと歯環とを介して、内燃機関のクランク
軸に設けたフライホイールに伝達される。しかし個別的には、ベルト、Ｖベルト
、歯付きベルト、チェーンが選ばれ、或いはクランク軸に対する直接伝動が選ば
れる。しかしピニオン型スタータは、スタータピニオンと機関フライホイールの
歯環との間の変速比が大きいために、始動動作のためには最適である。それとい
うのは該ピニオン型スタータは、高い回転数で低トルクに設計できるからである
。この設計は、スタータの寸法及び重量を小さくすることを可能にする。
【０００５】 不都合な運転条件下にあっても、エンジン機関の場合には自動運転に必要な空
気−燃料混合気を形成できるようにするため、或いはディーゼル機関の場合には
自己着火温度に達し得るようにするために、スタータは、燃焼動作を最低回転数
（始動回転数とも呼ばれる）でフル回転せねばならない。更にまたスタータは内
燃機関を、最初の点火後、機関の最低自動回転数へのスピード・アップ時に支援
しなければならない。
【０００６】 車両が、スタート−ストップ−オートマティック系を備えた車両の場合には特
に、内燃機関は頻繁に始動されねばならない。
【０００７】 内燃機関は、出力放出に充分な回転数に加速した場合に始めてクラッチは閉じ
られて、車両は発進する。
【０００８】 内燃機関が信号灯で停止した場合、内燃機関を改めて始動することは特に煩わ
しい。それというのは内燃機関の始動によって、車両が発進するまでに無効時間
が発生するからである。
【０００９】 更なる問題は例えば、スタート−ストップ−オートマティック系の場合、始動
動作がアクセルペダルの作動によって導入されることに基づいて発生することが
ある。すなわちドライバーは、車両を発進させるべくアクセルペダルを作動する
ために、足をブレーキから外さねばならない。その結果、路面勾配で停車した場
合、ドライバーが念のためにハンドブレーキを操作しなかったら車両は、前記の
無効時間中に逆方向転動することになる。その場合ドライバーは発進時には、内
燃機関がブレーキに対抗して働かないようにするために適正時点にハンドブレー
キを弛めねばならない。
【００１０】 この問題を解決するために、ギヤを入れて認識される所望の走行方向とは逆方
向に車両が転動するのを防止する機械的な装置をトランスミッション内に配置す
ることがこれまで提案された。
【００１１】 発明の利点 本発明による自動車用の駆動力伝達列では、内燃機関の始動時に電気機器によ
って発生されたトルクの第１トルク部分を少なくとも１つの車両駆動輪へ伝達し
、かつ、前記電気機器によって発生されたトルクの、内燃機関の始動のために充
分な第２トルク部分を内燃機関に伝達するように、内燃機関の始動時にクラッチ
を作動できる手段が設けられていることによって、前記の従来技術の問題点は排
除され、しかもトランスミッション内に配置された機械的な装置の必要もなくな
る。
【００１２】 前記手段は、内燃機関の駆動モーメントのため及び／又は始動モーメントのた
め及び／又は主としてクラッチ接続距離に関連した連結モーメントのための、殊
に温度及び／又は回転数に関連した特性フィールドが使用される制御装置から成
ることができる。更にまた前記特性フィールドを適応変化させることも考えられ
る。
【００１３】 前記手段は調整装置から成ることもできる。調整回路の調整量は例えばクラン
ク軸回転数によって形成することができる。誘導量（管制量）、つまり規定の条
件下で仕事量が占めねばならない量値は、この場合例えば、内燃機関がこの時点
から出力を放出できるクランク軸回転数である。調整部材は例えば自動連結系に
よって構成することができる。
【００１４】 調整装置は、内燃機関の始動時に電気機器から少なくとも１つの車両駆動輪へ
伝達されるトルクを調整して、内燃機関の始動時には内燃機関の回転均等性が少
なくとも１つの車両駆動輪から減結合されるようにする。
【００１５】 回転均等性のこの減結合は、内燃機関が、出力を放出できる回転数に少なくと
も達するまでのあいだ行うことができる。更にまた調整装置が、内燃機関の始動
時に電気機器から少なくとも１つの車両駆動輪へ伝達されるトルクを調整して、
内燃機関が出力を放出できる回転数に達するまで自動車を停止状態に維持するよ
うにすることも可能である。
【００１６】 このような調整によっては、路面勾配に基づく車両車輪の逆方向転動は回避さ
れはするが、初めに述べた無効時間は除かれない。
【００１７】 電気機器の始動時に少なくとも１つの車両駆動輪に伝達されたトルクが、自動
車の不都合な運動を阻止するには小さすぎるために自動車が外力に基づいて不都
合に動かされるような例外状態を検出する複数のセンサを、特別に選ばれた調整
装置には関わり無く設けておくことも可能である。
【００１８】 前記の外力は例えば、路面勾配における発進時に自動車の不都合な運動を惹起
することもある地球引力を含んでいる。
【００１９】 前記センサによって検出された例外状態は、何らかの適当な方式で、例えば光
学式及び／又は音響式及び／又は触覚式にドライバーに表示されるようにするこ
とも可能である。
【００２０】 更にまた、前記例外状態の発生時に、自動車の不都合な運動を防止するために
自動的に作動される車両ブレーキを設けておくことも考えられる。
【００２１】 前記の車両ブレーキは、何れにしても設けられている定置ブレーキ或いは慣用
のブレーキシステムに接続されたブレーキであるのが有利である。
【００２２】 この場合、内燃機関が、出力を放出できる回転数に達すると、つまり車両が所
望の方向に動かせる状態において、自動的に車両ブレーキが弛められるのが有利
である。
【００２３】 更にまた調整装置が、内燃機関の始動時に電気機器から少なくとも１つの車両
駆動輪へ伝達されるトルクを調整して、前記内燃機関が出力を放出できる回転数
に達する以前に自動車を動かせるようにすることも考えられる。
【００２４】 この調整装置の変化態様の場合には、不都合な逆方向転動も、初めに述べた無
効時間も回避することが可能になる。それというのは電気機器によって発生され
たトルクによってすでに自動車を動かすことが可能だからである。
【００２５】 本発明によって設けられた手段は、クラッチを作動する自動連結系を含んでい
るのが有利である。
【００２６】 この場合、調整装置は自動連結系を作動制御することができる。
【００２７】 本発明によって達成される利点は、自動車の停止時、例えば赤信号では内燃機
関の運転を停止しかつ更なる走行のために内燃機関を再始動できるスタート−ス
トップ−オートマティック系が設けられている自動車の場合に、特に効果的に作
用する。
【００２８】 走行に関して最初の発進動作時は除いて、自動車のスタート−ストップ運転の
場合に限り、スタート時に電気機器によって発生されたトルクが、少なくとも１
つの車両駆動輪に伝達されるのが有利である。
【００２９】 電気機器は（専用の）スタータであってもよく、或いは内燃機関の始動時には
電動モータとして運転されかつ内燃機関の運転中にはジェネレータとして運転さ
れるスタータジェネレータであってもよい。
【００３０】 実施例の説明 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【００３１】 図１には、本発明による自動車用の駆動力伝達列の１実施形態が図示されてい
る。該駆動力伝達列は内燃機関１を有し、該内燃機関の出力部はクランク軸７に
よって形成されている。該クランク軸７にはフライホイール８が配置されており
、該フライホイールは外歯歯列を有している。
【００３２】 前記外歯歯列には、少なくとも始動動作時にスタータ２のスタータピニオンが
噛合う。
【００３３】 更にまた、ここでは詳細な図示は省いたダイナモ９が配置されており、該ダイ
ナモはＶベルト１０を介して、やはりクランク軸７に連結されている。
【００３４】 図示の駆動力伝達列は更に１つのクラッチ３を有し、該クラッチは内燃機関１
とトランスミッション４との間に配置されており、該トランスミッションを介し
て、内燃機関１によって発生されたトルクが、少なくとも１つの車両駆動輪（図
示せず）へ伝達される。内燃機関の始動時に（スタータ２の形態の）電気機器に
よって発生されたトルクの第１トルク部分を少なくとも１つの車両駆動輪へ伝達
し、かつ、前記スタータ２によって発生されたトルクの、内燃機関１の始動のた
めに充分な第２トルク部分を内燃機関１に伝達するように、内燃機関の始動時に
クラッチ３を作動できる手段は、図示例では調整装置５と自動連結系６とから成
っている。
【００３５】 図示例では内燃機関１の始動装置は、温度が極度に低温の場合にも、確実な始
動が可能であるように設計されている。
【００３６】 スタート−ストップ−オートマティック系が設けられている場合には、内燃機
関１が運転熱を帯びた暖機状態では、反復始動が行われ、この反復始動時に要す
る始動出力は、なお運転温度に達していない内燃機関１の場合よりも著しく僅か
になる。
【００３７】 始動装置のこの過剰出力は、車両車輪が所望されない方向へ転動するのを阻止
するため、かつ／又は、既に始動中の車両を発進させて、前記無効時間の欠点を
回避するために利用される。
【００３８】 駆動システムは、始動時及び増速回転時の内燃機関の回転均等性を、残りの駆
動力伝達列から減結合して、不測の車両加速を避けるように、始動モーメントを
制限することを介して調整される。
【００３９】 自動車は、クラッチ３及び入れられた１つのギヤ段を介して停止状態に保たれ
る。
【００４０】 図示の実施例では調整装置５は、内燃機関１の始動時に電気機器２から少なく
とも１つの車両駆動輪へ伝達されるトルクを調整して、内燃機関１が、出力を放
出できる回転数に達する前に自動車を発進させるようにする。換言すれば内燃機
関１の増速回転動作と車両の加速動作がオーバーラップし、これによって始動時
の無効時間が除かれ、或いは少なくとも著しく減少される。路面勾配においてド
ライバーは概ね付加的な干渉操作を行う必要はない。
【００４１】 内燃機関１の始動時には、伝達可能なトルクが、車両を停止、もしくはやや加
速するのに充分になる程度に、自動連結系６によって作動される。
【００４２】 内燃機関１が出力放出に要する回転数に達すると、クラッチ３は更に閉じられ
て自動車が加速される。平坦路面又は軽度の路面勾配では、内燃機関１の交番モ
ーメントは最小値で充分である。
【００４３】 ここでは詳細な図示は省いたが、従来慣用のスタータに代えて、クランク軸に
対してより小さな伝達比を有する出力の増強されたシステムを使用することも考
えられる。このように出力をより増強させたシステムは、内燃機関の増速支援作
用を更に改善し、従って車両の発進と加速との完全なオーバーラップを保証する
ことになる。
【００４４】 図２及び図３ではｋｍ／ｈ単位の車両速度が左手の鉛直軸１２にプロットされ
ている。ｍ単位の車両行程及び１０００ｒｐｍ単位のクランク軸７の回転数が右
手の鉛直軸１３にプロットされており、またｓｅｃ単位の時間が水平軸１１にプ
ロットされている。図中、クランク軸回転数の特性曲線が符号１４で、車両速度
の特性曲線が符号１５で、また進行した距離の特性曲線が符号１６で表示されて
いる。
【００４５】 図２及び図３では夫々、クラッチ３の伝達可能なモーメントが連続的に高まる
発進位相だけが図示されているにすぎない。完全な動力の摩擦接続は図示されて
いない。
【００４６】 スタータジェネレータを備えた車両の従来の車両発進を示す図２に基づいて、
始動動作の開始時点つまりクランク軸の回転始動時点と、車両運動の開始時点と
の間にある初めに述べた無効時間を容易に推考することができる。図示例では、
この無効時間は約０．７秒である。
【００４７】 図３には、本発明の駆動力伝達列を装備した車両の発進動作が図示されており
、しかもスタータジェネレータ及び接続ギヤ段によるスタート−ストップ−車両
発進が図示されている。
【００４８】 電気機器２によって発生されたトルクの一部分が、クランク軸の回転開始時点
から少なくとも１つの車両駆動輪へ伝達されることによって、前記無効時間は無
くなるので、これは、特にスタート−ストップ−オートマティック系を装備した
車両にとっては大きな利点となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による駆動力伝達列の１実施形態の原理的な概略図である。
【図２】 従来慣用の駆動力伝達列を有する車両についてのクランク軸回転数と車両速度
と進行距離との関係を示す線図である。
【図３】 本発明による駆動力伝達列を装備した車両についてのクランク軸回転数と車両
速度と進行距離との関係を示す線図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関、 ２ スタータ、 ３ クラッチ、 ４ トランスミッション
、 ５ 制御装置又は調整装置、 ６ 自動連結系、 ７ クランク軸、 ８
フライホイール、 ９ ダイナモ、 １０ Ｖベルト、 １１ 水平軸、 １２
左手の鉛直軸、 １３ 右手の鉛直軸、 １４ クランク軸回転数の特性曲線
、 １５ 車両速度の特性曲線、 １６ 進行した距離の特性曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６０Ｋ 6/04 ４００ Ｂ６０Ｋ 6/04 ４００ ５３１ ５３１ 17/04 17/04 Ｇ Ｂ６０Ｌ 11/14 Ｂ６０Ｌ 11/14 Ｆ０２Ｄ 17/00 Ｆ０２Ｄ 17/00 Ｑ 29/00 29/00 Ｈ 29/06 29/06 Ｊ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｂ Ｆ０２Ｎ 11/04 Ｆ０２Ｎ 11/04 Ｄ 11/08 11/08 Ｖ 11/10 11/10 Ｂ (72)発明者 ハラルト チェンチェール ドイツ連邦共和国 グロスボットヴァー リンデンシュトラーセ 17 (72)発明者 マンフレート アッカーマン ドイツ連邦共和国 オッペンヴァイラー ミッテルガッセ ３ Ｆターム(参考） 3D039 AA01 AA02 AA04 AB01 AB27 AC01 AC32 AD01 AD06 3G084 BA28 CA01 DA02 DA03 FA06 FA36 3G092 AC03 CA01 EA25 EA27 FA03 FA24 FA30 GA01 GB01 HF15Z HF19Z HG02 3G093 AA07 BA02 BA19 BA21 BA22 CA01 CB05 EA02 EC02 5H115 PA01 PC06 PG04 PI16 PI22 PI29 PO06 PU01 PU22 PU23 PU25 PU29 QE01 QE20 RE02 SE04 SE05 SE09 TE02 TO30 TU20 TZ05 UB05 UB08 UB11

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関（１）と、該内燃機関（１）の始動時にトルクを発
    生する電気機器（２）と、前記内燃機関（１）とトランスミッション（４）との
    間に配置されたクラッチ（３）とを有する、自動車用の駆動力伝達列であって、
    前記クラッチ（３）を介して、前記内燃機関（１）によって発生されたトルクを
    少なくとも１つの車両駆動輪へ伝達することができるようになっている形式のも
    のにおいて、 内燃機関の始動時に電気機器（２）によって発生されたトルクの第１トルク部
    分を少なくとも１つの車両駆動輪へ伝達し、かつ、前記電気機器（２）によって
    発生されたトルクの、内燃機関（１）の始動のために充分な第２トルク部分を内
    燃機関（１）に伝達するように、内燃機関の始動時にクラッチ（３）を作動でき
    る手段（５，６）が設けられていることを特徴とする、自動車用の駆動力伝達列
    。
  2. 【請求項２】 前記手段が制御装置（５）から成る、請求項１記載の駆動力
    伝達列。
  3. 【請求項３】 内燃機関（１）の駆動モーメント及び／又は発進モーメント
    及び／又は、主としてクラッチ接続距離に関連した連結モーメントについての、
    温度及び／又は回転数に関連した特性フィールドが制御装置（５）のために使用
    される、請求項１又は２記載の駆動力伝達列。
  4. 【請求項４】 特性フィールドが適応変化される、請求項１から３までのい
    ずれか１項記載の駆動力伝達列。
  5. 【請求項５】 前記手段が調整装置（５）から成る、請求項１から４までの
    いずれか１項記載の駆動力伝達列。
  6. 【請求項６】 調整装置が、内燃機関（１）の始動時に電気機器（２）から
    少なくとも１つの車両駆動輪へ伝達されるトルクを調整して、内燃機関（１）の
    回転均等性が、内燃機関（１）の始動時には、少なくとも１つの車両駆動輪から
    減結合されるようにする、請求項１から５までのいずれか１項記載の駆動力伝達
    列。
  7. 【請求項７】 内燃機関（１）が、出力を放出できる回転数に少なくとも達
    するまでの間、回転均等性の減結合が行われる、請求項１から６までのいずれか
    １項記載の駆動力伝達列。
  8. 【請求項８】 調整装置（５）が、内燃機関（１）の始動時に電気機器（２
    ）から少なくとも１つの車両駆動輪へ伝達されるトルクを調整して、内燃機関（
    １）が出力を放出できる回転数に達するまで自動車を停止状態に維持するように
    する、請求項１から７までのいずれか１項記載の駆動力伝達列。
  9. 【請求項９】 電気機器の始動時に少なくとも１つの車両駆動輪に伝達され
    たトルクが、自動車の不都合な運動を阻止するには小さすぎるために自動車が外
    力に基づいて不都合に動かされるような例外状態を検出する複数のセンサが設け
    られている、請求項１から８までのいずれか１項記載の駆動力伝達列。
  10. 【請求項１０】 センサによって検出された例外状態がドライバーに表示さ
    れる、請求項１から９までのいずれか１項記載の駆動力伝達列。
  11. 【請求項１１】 例外状態の発生時に自動的に作動される車両ブレーキが設
    けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の駆動力伝達列。
  12. 【請求項１２】 内燃機関（１）が、出力を放出できる回転数に達すると自
    動的に車両ブレーキが弛められる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の
    駆動力伝達列。
  13. 【請求項１３】 調整装置（５）が、内燃機関（１）の始動時に電気機器（
    ２）から少なくとも１つの車両駆動輪へ伝達されるトルクを調整して、前記内燃
    機関（１）が出力を放出できる回転数に達する以前に自動車を動かせるようにす
    る、請求項１から１２までのいずれか１項記載の駆動力伝達列。
  14. 【請求項１４】 前記手段が、クラッチ（３）を作動する自動連結系（６）
    を含んでいる、請求項１から１３までのいずれか１項記載の駆動力伝達列。
  15. 【請求項１５】 調整装置（５）が自動連結系（６）を作動制御する、請求
    項１から１４までのいずれか１項記載の駆動力伝達列。
  16. 【請求項１６】 自動車の停止時には内燃機関の運転を停止しかつ更なる走
    行のために内燃機関を再始動できるスタート−ストップ−オートマティック系が
    設けられている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の駆動力伝達列。
  17. 【請求項１７】 走行に関して最初の発進動作時は除いて、自動車のスター
    ト−ストップ運転の場合に限り、スタート時に電気機器（２）によって発生され
    たトルクが、少なくとも１つの車両駆動輪に伝達される、請求項１から１６まで
    のいずれか１項記載の駆動力伝達列。
  18. 【請求項１８】 電気機器（２）がスタータである、請求項１から１７まで
    のいずれか１項記載の駆動力伝達列。
  19. 【請求項１９】 電気機器（２）がスタータジェネレータである、請求項１
    から１８までのいずれか１項記載の駆動力伝達列。
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