JP2004124815A

JP2004124815A - 車両用ベルト動力伝達装置

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Publication number: JP2004124815A
Application number: JP2002289937A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Ando; 安藤　大介; Makoto Yasui; 安井　誠
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】動力発生と発電の機能を併有するスタータ・ジェネレータをベルト動力伝達装置を介してエンジンと接続し、エンジン始動後のエンジンからジェネレータへの順方向への動力で発電及び補機駆動し、スタータからエンジンへの反対方向への動力でエンジン始動し得るクラッチを含むベルト動力伝達装置を得る。
【解決手段】ベルト動力伝達装置は、エンジンＥ／Ｇとスタータ・ジェネレータＩＳＧの入出力軸上のクランクプーリ１、ジェネレータプーリ４、及び補機プーリ２、５を含む複数プーリ間をベルトで動力を伝達するベルト動力伝達手段１０を備え、エンジン入出力軸上にクラッチ８と、ＩＳＧ入出力軸上に双方向クラッチ９とを設け、双方向クラッチはエンジン始動時はスタータ動力をエンジンへ、エンジン始動後はエンジンからＩＳＧへ動力伝達するように連結、遮断するクラッチとして構成されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジン始動と発電の機能を併有するスタータ・ジェネレータとエンジンとの間で双方向に動力を伝達するベルト動力伝達装置及びこれに用いられる双方向クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンには始動のためのスタータ（モータ）と発電用のオルタネータ（発電機）とが独立に備えられ、スタータにより始動されたエンジン動力で走行中はオルタネータを駆動して発電を行なう方式が一般に採用されている。この方式では、エンジン始動後はスタータはエンジンから切り離され、エンジンの動力はベルト式動力伝達手段を介してオルタネータやカークーラのコンプレッサ、ウォータポンプ等の補機へ伝達される。ベルト式動力伝達手段は、通常内燃エンジンのクランクシャフトに連結された駆動プーリと、各補機の入力軸に接続される被駆動プーリと、各プーリ間にエンドレス状に掛け回されるリブ付きベルトを備えている。
【０００３】
このような始動、補機駆動方式のエンジンでは、走行中のエンジンの急減速時、あるいは通常走行中のエンジンの高周波トルク変動に起因してエンジンとオルタネータ間に回転速度差が生じる場合があり、これにより生じるベルト動力伝達手段のベルトの摩耗、短寿命化を防止する対策が必要とされる。その一例として、オルタネータの被駆動プーリに一方向クラッチを内蔵したプーリを用いた「エンジン用補機のベルト伝達装置」が特公平７−７２５８５号公報により開示されている。
【０００４】
オルタネータ内部の慣性は、他の補機より大きく、オルタネータの入力軸が高速回転している状態でエンジンが急減速すると回転速度差が生じ、プーリとベルト間にスリップが生じる。又、エンジンの高周波トルク変動に起因するベルトの変動荷重は、主要負荷であるオルタネータの慣性によって増幅されているが、このような変動荷重によっても回転速度差が生じる。従って、このような場合に一方向クラッチによりオルタネータの入力軸とプーリが空転できるため、回転速度が吸収され、変動荷重も半減されてベルト寿命を延ばすことができる。
【０００５】
一方、上記のようなエンジンに対する作動と補機駆動の機構を有する従来の方式に対し、最近スタータとオルタネータを、小型化、高機能化のため、一体化させたスタータ・ジェネレータ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｓｔａｒｔｅｒ　Ｇａｎｅｒａｔｏｒ、以下ＩＳＧと略称する）が開発され、注目されている。このＩＳＧは、車両が一旦停止時にエンジンを停止させるアイドルストップシステムを実現するなどの高機能化部品として開発されたものである。
【０００６】
ＩＳＧは、モータとしての機能と発電機としての機能を併有し、従来のオルタネータの位置に設けられ、ＩＳＧプーリはクランクプーリに対しベルト伝達手段を介して接続される。このＩＳＧを用いたシステムでは、エンジン停止時でもエアコン等が使えるようにするため、エンジン停止時はクランク軸とクランクプーリの連結を電磁クラッチにより遮断し、オルタネータをモータとしてベルト動力伝達手段を介し他の補機が駆動される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＩＳＧが接続されるベルト動力伝達手段では、従来技術と同様に、ベルト長寿命化のためにはオルタネータのプーリに一方向クラッチを内蔵する必要があるが、一方向クラッチの特性としてエンジン動力をオルタネータへ伝達する方向では一方向クラッチが駆動（ｏｎ）となり、反対にオルタネータからベルトを介してエンジンへ向う方向では一方向クラッチは空転（ｏｆｆ）し、ベルトを駆動することができない。即ち、ＩＳＧを用いたシステムに従来の一方向クラッチを適用すると、オルタネータをモータとして他の補機を駆動することができない。
【０００８】
従って、従来の一方向クラッチ内蔵型のプーリを用いたベルト動力伝達手段はＩＳＧシステムと両立できないという問題がある。そして、このようなＩＳＧシステムに適合するベルト動力伝達手段は未だ提案されたことがない。又、ＩＳＧではオルタネータの慣性はその特性上従来のオルタネータよりさらに大きいため、オルタネータのプーリを固定型としベルトと一体化すると、ベルトの寿命が増々短くなってしまう。
【０００９】
この発明は上記の問題に留意して、動力発生と発電の機能を併有するスタータ・ジェネレータをベルト動力伝達装置を介してエンジンと接続し、エンジン始動後のエンジンからジェネレータへの順方向への動力で発電及び補機駆動し、スタータからエンジンへの反対方向への動力でエンジン始動し得るクラッチを含むベルト動力伝達装置を提供することを第１の課題とする。
【００１０】
この発明は、上記第１の課題を解決する手段で使用し得る動力の伝達方向をエンジン始動時と始動後に切替えのできる双方向クラッチを提供することを第２の課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、エンジンの入出力軸に連結されるクランクプーリと、動力発生と発電の機能を併有するスタータ・ジェネレータの入出力軸に連結されるジェネレータプーリと、その他の補機の入力軸に連結される補機プーリとを含む複数のプーリ間にベルトを掛け回して動力を伝達するベルト動力伝達手段を構成し、エンジン入出力軸とクランクプーリとの間に動力の連結と遮断をするクラッチを設け、スタータ・ジェネレータの出力軸とジェネレータプーリとの間に双方向への動力の連結と遮断をする双方向クラッチを設け、この双方向クラッチはエンジン始動時にはスタータ・ジェネレータの動力をエンジンへ伝達して始動させ、エンジン始動後はエンジンから動力をモータ・ジェネレータへ伝達するように構成した車両用ベルト動力伝達装置としたのである。
【００１２】
又、第２の課題を解決する手段として、内輪と外輪との間に外輪から内輪への順方向の動力を伝達するよう連結、遮断する一方向クラッチと、内輪から外輪への反対方向の動力を伝達するよう連結、遮断する一方向クラッチとを組合わせて設け、順方向の一方向クラッチを介して順方向の動力を伝達する際には反対方向の一方向クラッチの連結が遮断され、反対方向の一方向クラッチを介して反対方向の動力を伝達する際には順方向のクラッチが遮断されるように構成した双方向クラッチとしたのである。
【００１３】
上記構成とした第１の発明の車両用動力伝達装置によれば、エンジン始動時と始動後に動力の伝達方向を切替えてスムーズに伝達できる。スタータ・ジェネレータは、エンジン始動時にはモータとして、始動後はエンジンの駆動力で発電機として作用する。このスタータ・ジェネレータの入出力軸上に双方向クラッチを設け、この双方向クラッチはクラッチとしての作用がエンジン始動後の順方向と始動時の反対方向とはそれぞれ切替えが内部で自動的に行なわれる。
【００１４】
第２の発明の双方向クラッチは、順方向の一方向クラッチと反対方向の一方向クラッチの組合せから成り、第１の発明の動力伝達装置に使用され、エンジンとスタータ・ジェネレータを連結するように設けられる。このためエンジン始動時には順方向の一方向クラッチは空転し、反対方向のクラッチが連結されてスタータの動力がエンジンへ伝達されてエンジンが始動する。エンジン始動後は回転速度が所定回転速度以上になると反対方向の一方向クラッチが遮断され、順方向のクラッチが作動し、エンジン動力が動力伝達装置を介してジェネレータ及び補機へ伝達される。
【００１５】
【実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、実施形態の動力伝達装置と、これをエンジンに連結した車両の要部を模式図的に示す概略構成図である。図１の（ａ）図に示すように、ベルト動力伝達装置１０は、エンジンＥ／Ｇのクランク軸を入出力軸とする軸に連結されるクランクプーリ１、カークーラのコンプレッサの軸に連結される補機プーリ２、アイドラプーリ３、スタータ・ジェネレータＩＳＧの入出力軸に連結されるジェネレータプーリ４、ウォータポンプの軸に連結される補機プーリ５、テンションプーリ６を含む複数のプーリ間にエンドレス状に掛け回されたリブ付きベルト７から成る動力伝達手段と、エンジンＥ／Ｇとクランクプーリ１を連結する入出力軸上に設けたクラッチ８と、ＩＳＧとジェネレータプーリ４の間でジェネレータプーリ４内に組込まれた双方向クラッチ９とを備えている。
【００１６】
スタータ・ジェネレータＩＳＧは、前述したように、エンジンの始動時、又はエンジン停止時の補機駆動時の動力発生とオルタネータとしての発電機能とを併有し、スタータモータとオルタネータを一体化したものであり、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｓｔａｒｔｅｒ　Ｇａｎｅｒａｔｏｒを略称してＩＳＧと呼んでいる。ＩＳＧによりエンジンＥ／Ｇを始動するときは、制御部２０からの制御信号によりバッテリＢからの電力をインバータＩｎを介して交流電力としてＩＳＧへ供給してモータとしての動力を発生させ、その動力を走行時とは反対方向にクラッチ９、動力伝達手段、クラッチ８を介してエンジンＥ／Ｇへ送り始動させる。エンジンＥ／Ｇ始動後は、エンジンの動力が上記と反対の順方向に送られ、この動力でＩＳＧが駆動されて発電され、発電された電力はインバータＩｎを介して一部はバッテリＢへ戻され、他は各種の電気機器へ供給される。
【００１７】
エンジンＥ／Ｇの入出力軸上に設けられるクラッチ８は、電磁クラッチが用いられている。この電磁クラッチは、後で説明するように、エンジンが走行中にアイドルストップとされた時、その停止中でもＩＳＧからの動力により他の補機を駆動するため、エンジンＥ／Ｇの出力軸を遮断するのに必要とされるものである。又ジェネレータプーリ４内に組込まれた双方向クラッチ９は、エンジンＥ／ＧＴの始動時にはＩＳＧをスタータとする始動力を動力伝達手段を介してエンジンＥ／Ｇへ送り、エンジンＥ／Ｇを始動する方向に連結をする。なお、双方向クラッチ９はジェネレータプーリ４と別にＩＳＧの入出力軸上に設けてもよい。
【００１８】
又、始動後所定のアイドル回転速度以上ではエンジンＥ／Ｇへ向う反対方向の動力を遮断し、反対にエンジンＥ／ＧからＩＳＧへ向う駆動力をＩＳＧへ入力する順方向に連結され、このため双方向に動力を伝達する機能を有する。但し、走行中のエンジン急減速時、あるいはエンジンの高周波トルクの変動による回転速度差が生じたときも、ＩＳＧからエンジンＥ／Ｇへ向かう動力は遮断されるように機能するクラッチである。この双方向クラッチ９をプーリに組込んだ例の概略構成を図２Ａ、図２Ｂに示す。図示の４つの例のいずれを用いてもよい。
【００１９】
図２Ａの（ａ）図は、ジェネレータプーリ４の内輪４ａと外輪４ｂの周面間に設けられる一方向クラッチ９ａと、内輪４ａ内の軸と外輪内端面間に設けられる反対方向のクラッチ９ｂとから成る双方向クラッチ９の概略構成を示す。クラッチ９ａは、周面間に内輪４ａの全周に亘って設けられる複数組のエンゲージタイプのスプラグによって構成され、軸Ａｘに連結されるＩＳＧの始動力の回転では内輪４ａを外輪４ｂに対し空転させ、エンジンＥ／Ｇからの動力は外輪４ｂから内輪４ａに位置するようにスプラグが作用する。
【００２０】
クラッチ９ｂは、内輪４ａのドグ軸９ｘを内輪４ａの端面に形成された挿入孔にスライド自在に挿入するように設けたドグ機構９ｂ_１により内輪４ａの回転で軸端のクラッチ板９ｂ_２を外輪内の密閉空間９ｂ_４の内端面に押圧係合させて外輪４ｂとの連結をするように構成されている。押圧係合時にはクラッチ板９ｂ_２により高粘性流体の作動油９ｂ_３を掻き上げて端面との間に介在させ、作動油９ｂ_３を介して内輪４ａの回転が外輪へ伝達される。ドグ機構９ｂ_１は、ドグ軸９ｘの軸と軸の端を凹凸状に嵌合する形状のものであり、内輪４ａが回転していないときはばね９ｂ_８で左へ押圧され互いに嵌合しているが、内輪４ａが回転すると嵌合部の斜面で軸の右側を外輪内端面へ押し出すようになっている。
【００２１】
従って、軸ＡｘがＩＳＧからエンジンＥ／Ｇへ始動力を伝達する方向に回転されると、その回転動力は内輪４ａから外輪４ｂの内端面を介して外輪へ伝達されるが、エンジン始動後所定以上の回転速度のエンジン駆動力で外輪４ｂが回転され始めると、外輪４ｂの回転速度の方が速くなるため、内輪４ａからドグ機構９ｂ_１を介してクラッチ板９ｂ_２を端面に押付ける力が解除され、ばねでクラッチ板９ｂ_２は元の位置へ戻されると共に介在していた作動油も遠心力により密閉空間９ｂ_４の外周へ移動してクラッチ板９ｂ_２の端面との係合が解除される。このため、クラッチ９ｂは遮断され、９ｂを介してエンジンＥ／Ｇからの回転力が軸Ａｘへ伝達されることなく、このときは前述したクラッチ９ａによりＩＳＧを回転駆動し、一方向クラッチの状態になる。
【００２２】
なお、ＩＳＧは車両の走行中の一旦停止時にアイドルストップを実現することを目的とするものであり、この時は制御部２０からの指令でエンジンＥ／Ｇは一旦停止される。しかし、この間もエアコン等の補機は駆動する必要があり、従ってこの場合はエンジンＥ／Ｇを停止させると同時に電磁クラッチ８を遮断してクランクプーリ１をエンジンＥ／Ｇの入出力軸から切離す。そして、ＩＳＧの作動を発電から回転力の発生となるようＩＳＧとインバータＩｎへ制御信号を送って切替え、バッテリＢからの電力でベルト動力伝達装置１０を回転させ、補機を駆動する。この場合、双方向クラッチ９は、再び反対方向のクラッチ９ｂが連結されてＩＳＧの動力がベルト伝達装置１０へ伝達される。
【００２３】
図２Ａの（ｂ）図の双方向クラッチ９は、基本構成については一方向クラッチ９ａと反対方向へのクラッチ９ｂを有する（ａ）図のものと同じ双方向クラッチ９であるが、特にクラッチ９ｂの構成部分が若干異なっている。一方向へのクラッチ９ａについては、（ａ）図と全く同じであるから（ａ）図の説明を援用し、反対方向へのクラッチ９ｂについて説明する。クラッチ９ｂは、ピストン９ｂ_５の遠心力を利用する形式のものであり、内輪４ａの突軸９ｂｘが外輪４ｂに形成されている挿入孔に嵌合する、その突軸外周面にラチェット溝９ｂ_６を複数箇所（例えば４箇所）設け、これに対応して外輪４ｂの半径方向に挿入孔内周面に向って設けた複数箇所のピストン挿入孔内にそれぞれピストン９ｂ_５とこれを突軸の外周面に向けて押出す方向に弾性力を付与するばね９ｂ_７を設けて成る。
【００２４】
クラッチ９ｂの作用については、（ａ）図の場合と基本的な作用は同じであるから、（ａ）図の説明を援用するが、特にピストン９ｂ_５の作用については以下に若干の説明をする。ピストン９ｂ_５は、エンジンが停止時や始動時にはその内周端がラチェット溝９ｂ_６に係合しており、このため内輪４ａは外輪４ｂと連結された状態であるから内輪４ａと共に外輪４ｂが回転する。内輪４ａが回転を始めて速度が上昇するにつれて、ピストン９ｂ_５は遠心力により次第に半径方向の外方へ向って押され、ばね９ｂ_７の弾性力に逆らってばね９ｂ_７を縮めてピストン挿入孔内で外方へ移動する。
【００２５】
エンジンＥ／Ｇが始動され、内輪４ａの回転が所定以上になるとピストン９ｂ_５への遠心力が大きくなり、逆にラチェット溝９ｂ_６への係合が外れることとなる。そして、所定以上の回転速度ではエンジンＥ／Ｇからの駆動力が一方向のクラッチ９ａを介して外輪４ｂから内輪４ａへ伝達されることは（ａ）図の場合と同様である。
【００２６】
図２Ｂの（ｃ）図に示す双方向クラッチ９は、図２Ａの（ｂ）図のものの一部変形例である。従って、共通な部材の説明は（ｂ）図の説明を援用する。この双方向クラッチ９は、ピストン９ｂ_５の遠心力を利用する形式では図２Ａの（ｂ）図と同じであり、同一構成部材には同一符号を付してある。この例では、スライド軸９ｘが内輪４ａ内側の収納凹部内に設けられ、このスライド軸９ｘの左端に図２Ａの（ａ）図の例と同じくドグ機構９ｂ_１を設け、スライド軸９ｘの右の突出端９ｂｘと外輪４ｂの内側の密閉空間の端面との間にばね９ｂ_８が設けられている点が異なっている。
【００２７】
この例では軸Ａｘからの始動力でスライド軸９ｘがドグ機構９ｂ_１を介して右へ押されてピストン９ｂ_５がラチェット溝９ｂ_６に係合し、所定以上の回転速度では遠心力により係合が遮断されるとスライド軸９ｘはばねｂ_８で押し戻されて完全に係合しなくなる。従って、基本作用は図２Ａの（ｂ）図のものと同じであるが、より一層確実な作用が得られる。
【００２８】
図２Ｂの（ｄ）図の双方向クラッチ９は、一方向クラッチ９ａと同じく内輪４ａと外輪４ｂとの境界円周上の保持部材内に他方向のクラッチ９ａ’を所定間隔で設けたものである。一方向のクラッチ９ａは、図２Ａの（ａ）図のものと同じくエンゲージタイプのスプラグ９ａ_１の複数組を所定間隔で円周上に配設されて形成されている。そして、他方向のクラッチ９ａ’はディスエンゲージタイプのスプラグ９ａ_１’の複数組（但し図示の例ではスプラグ９ａ_１’のピッチは９ａ_１の３つに対し１つの割合で配設）を同一円周上に配設して形成されている。
【００２９】
この例では、軸Ａｘからの回転を内輪４ａから外輪４ｂへ伝達する方向には他方向のクラッチ９ａ’が作用して伝達されるが、エンジン始動後所定回転速度以上となり外輪４ｂが内輪４ａより速く回転するようになるとエンジンＥ／Ｇの駆動力は一方向クラッチ９ａを介して外輪９ｂから内輪４ａへ伝達されることについては上記他の例と同じである。但し、上記（ａ）〜（ｃ）図の３つの例がクラッチ９ａ、９ｂの回転速度が所定以上となると自動的に他方向のクラッチ９ｂから一方向のクラッチ９ａに切替えられるのに対し、（ｄ）図の例ではクラッチ９ａ、９ａ’の回転速度が所定以上になると自動的にディスエンゲージタイプのスプラグ９ａ_１’が遠心力により非接触となり、９ａのみの一方向クラッチ状態になるため、コンパクトになる点で相違する。
【００３０】
図３は上記４つの形式の双方向クラッチ９のいずれかを備えた動力伝達装置１０によるエンジンＥ／ＧとＩＳＧの回転数の変化の状態を示す。図から分るように、ＩＳＧをスタータ（モータ）としてスタート点で起動させて回転が始まると、所定の回転速度のｐ点まではＩＳＧとエンジンＥ／Ｇは同一直線状に回転速度が上昇するが、ｐ点を過ぎた後エンジンＥ／Ｇが始動して自発動力で回転を開始すると、エンジンＥ／Ｇは自身の高周波変動トルクが生じ、回転速度が高周波域でサインカーブ状に変動する。
【００３１】
このため、エンジンＥ／Ｇの回転速度は増速と減速を周期的に繰り返すが、エンジンＥ／Ｇが減速している間であっても、ＩＳＧはオルタネータとして高い慣性力で回転しているため、回転速度の減少は小さくエンジンＥ／Ｇの減速による影響を受けずに回転していることが分る。これは、所定以上の回転速度ではエンジンＥ／Ｇの回転は増速時には一方向クラッチ９ａを介してＩＳＧへ伝達されてＩＳＧも同一速度で回転するが、エンジンＥ／Ｇの減速時には他方向のクラッチ９ｂが遮断され、かつ一方向クラッチ９ａもＩＳＧの回転速度の方が大きいため相対速度差に基づいて反対方向への回転の伝達が遮断され（即ち一方向クラッチ９ａが空転され）るからである。
【００３２】
これに対し、（ｂ）図の比較例で示すように、従来のスタータ（モータ）とオルタネータをそれぞれ独立に設けエンジンからベルト伝達装置にリジットタイプのプーリを含んでオルタネータへ動力を伝達するように構成した場合は、ＩＳＧとエンジンＥ／Ｇの回転数はｐ’点以上でも常に同じ速度で回転することとなる。これは、スタータ（モータ）によりエンジンＥ／Ｇを始動して所定以上の回転数となった後もリジットタイプのプーリを介してオルタネータを回転駆動するため、オルタネータはエンジンＥ／Ｇに同期して回転され、エンジンＥ／Ｇの高周波トルク変動の影響を受けてオルタネータの回転速度も高周波変動して変化するからである。しかし、このような回転速度の変化を伴って運転を続けると、オルタネータの慣性でプーリ上でベルトとの間にスリップが生じ、ベルトが早期摩耗することについては前述した通りである。
【００３３】
図４〜図１４に前述した双方向クラッチ９の４つのタイプについて、それぞれの詳細図を示す。図４〜図７の双方向クラッチ９は図２Ａの（ａ）図の例、図８、図９は図２（ａ）の（ｂ）図の例、図１０〜図１１は図２Ｂの（ｃ）図の例、図１２〜図１４は図２Ｂの（ｄ）図の例に対応する。
【００３４】
図４、図５は双方向クラッチ９の他方向のクラッチ９ｂについて示し、図６は一方向クラッチ９ａについて示している。図６では、一方向クラッチ９ａの縦断面を示しており、クラッチ保持部材内に所定間隔に設けられた保持器９ａ_２内にばね９ａ_３で押圧されたエンゲージタイプのスプラグ９ａ_１が挿置されて形成されていることを示している。図５に示すように、エンジン停止時に密閉空間９ｂ_４内の下底部に貯留された粘性流体の作動油９ｂ_３は、図７の（ａ）図に示すように、スタータ（モータ）としてのＩＳＧが回転を始めると、クラッチ板９ｂ_２と内端面との間に介在し、（ｂ）図、（ｃ）図に示すように、回転が所定速度以上では外周部へ移動し、エンジン始動後エンジン動力で外輪４ｂが回転を始めると、クラッチ板９ｂ_２が端面から離れ一方向クラッチ９ｂが遮断されることが分る。
【００３５】
図８は図２Ａの（ｂ）図の双方向クラッチ９の拡大断面図であり、図９に示すように、ピストン９ｂ_５、ばね９ｂ_７は９０°間隔で十字状に４組設けられていることが分る。又、図９の（ａ）図ではピストン９ｂ_５はラチェット溝９ｂ_６に係合し、（ｂ）図では遠心力によりピストン９ｂ_５がラチェット溝９ｂ_６から係合が外れた状態を示している。
【００３６】
図１０、図１１は図２Ｂの（ｃ）図の他方向のクラッチ９ｂに対応し、図１０の（ｂ）図に示すように、ピストン９ｂ_５、ばね９ｂ_７は、図８、図９の例と同様に４組設けられている。又、図１０の（ａ）図にドグ機構９ｂ_１、ばね９ｂ_８が設けられていることを示している。図１１の（ａ）図は遠心力でピストン９ｂ_５がラチェット溝９ｂ_６から殆ど離れた状態を示し、（ｂ）図は完全に離れた状態を示す。
【００３７】
図１２〜図１４は、図２Ｂ（ｄ）図の他方向のクラッチ９ｂに対応し、図１３に示すように、一方向クラッチ９ａではエンゲージタイプのスプラグ９ａ_１が均等なピッチで、又他方向のクラッチ９ａ’は３つのスプラグ９ａ_１を置いてディスエンゲージタイプのスプラグ９ａ_１’が１つずつ設けられていることを示している。図１４の（ａ）図に示すように、内輪４ａの矢印ｆａの方向の回転は他方向のクラッチ９ａ’のスプラグ９ａ_１’により外輪４ｂへ伝達され、（ｂ）図に示すように外輪４ｂからの矢印ｆｂの方向の回転はスプラグ９ａ_１により内輪４ａへ伝達される。
【００３８】
なお、上記実施形態ではＩＳＧとエンジンとを双方向クラッチ９で連結する場合について説明したが、双方向クラッチ９は上記実施形態に限定されず、動力の方向が運転の途中で順方向と反対方向に切替えられるような場合にも広く適用できることは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、第１の発明の車両用ベルト動力伝達装置はエンジンとスタータ・ジェネレータ、補機とをそれぞれのプーリ間に掛け回されたベルトを介して連結し、エンジン入出力とクランクプーリ間にクラッチ、スタータ・ジェネレータの軸上に双方向クラッチを設け、双方向クラッチはエンジン始動後の順方向と始動時の反対方向にクラッチとしての作用が内部で自動的に切替わるようにしたから、エンジンをスタートさせた後エンジンの駆動力でジェネレータと補機を駆動することができ、エンジンの高周波トルク変動のジェネレータへの伝達を緩和するためベルトの寿命を保持することができるという顕著な効果を奏する。
【００４０】
又、車両走行中スタータ・ジェネレータによって減速する方向は双方向クラッチでは駆動方向であるから、ブレーキ回生も可能であり、燃費の改善ができる。又、ベルト寿命を保持できるためベルト幅を短縮し、エンジンをコンパクトにできるという種々の効果も得られる。
【００４１】
第２の発明の双方向クラッチは、第１の発明のベルト動力伝達装置と共に使用されるエンジンにより第１の発明の効果を確実に付与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の動力伝達装置の（ａ）全体概略構成図、（ｂ）制御系を含む全体概略係合図
【図２Ａ】同上装置の双方向クラッチの（ａ）第１例の主要断面図、（ｂ）第２例の主要断面図
【図２Ｂ】同上装置の双方向クラッチの（ｃ）第３例の主要断面図、（ｄ）第４例の主要断面図
【図３】同上装置を用いた（ａ）ＩＳＧとエンジンの回転速度の変化曲線を示す図、（ｂ）従来例のオルタネータとエンジンの回転速度の変化曲線を示す図
【図４】双方向クラッチの第１例の主要部材の斜視図
【図５】双方向クラッチの第１例の主要断面図
【図６】図５の矢視ＶＩ−ＶＩから見た部分断面図
【図７】同上のクラッチの作用の説明図
【図８】双方向クラッチの第２例の主要断面図
【図９】図８の矢視ＩＸ−ＩＸから見た部分断面図
【図１０】双方向クラッチの第３例の（ａ）主要断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂから見た部分断面図
【図１１】同上のクラッチの作用の説明図
【図１２】双方向クラッチの第４例の主要断面図
【図１３】同上のクラッチの縦断面図
【図１４】図１３の部分拡大図
【符号の説明】
１　クランクプーリ
２　補機プーリ
４　ジェネレータプーリ
４ａ　内輪
４ｂ　外輪
６　テンションプーリ
７　リブ付きベルト
８　クラッチ
９　双方向クラッチ
９ａ　順方向の一方向クラッチ
９ｂ　反対方向の一方向クラッチ
１０　ベルト動力伝達装置
２０　制御部

Claims

エンジンの入出力軸に連結されるクランクプーリと、動力発生と発電の機能を併有するスタータ・ジェネレータの入出力軸に連結されるジェネレータプーリと、その他の補機の入力軸に連結される補機プーリとを含む複数のプーリ間にベルトを掛け回して動力を伝達するベルト動力伝達手段を構成し、エンジン入出力軸とクランクプーリとの間に動力の連結と遮断をするクラッチを設け、かつスタータ・ジェネレータの出力軸とジェネレータプーリとの間に双方向への動力の連結と遮断をする双方向クラッチを設け、この双方向クラッチはエンジン始動時にはスタータ・ジェネレータの動力をエンジンへ伝達して始動させ、エンジン始動後はエンジンから動力をモータ・ジェネレータへ伝達するように構成した車両用ベルト動力伝達装置。
前記エンジン入出力軸上でクランクプーリ間に設けられたクラッチを電磁クラッチとしたことを特徴とする請求項１に記載の車両用ベルト動力伝達装置。
前記スタータ・ジェネレータと、エンジン入出力軸上でクランクプーリ間に設けられたクラッチとを制御する制御部を設け、この制御部はエンジン停止時に上記クラッチの動力を遮断し、スタータ・ジェネレータにより双方向クラッチ及びベルトを介して他の補機を駆動するよう制御する構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用ベルト動力伝達装置。
エンジン始動時にはエンジン出力軸上でクランクプーリ間に設けられたクラッチを連結状態とするように制御する制御部を設け、スタータ・ジェネレータにより双方向クラッチ及びベルトを介してエンジンを駆動するよう制御する構成としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用ベルト動力伝達装置。
前記双方向クラッチを係合子を用いたクラッチとし、エンジンがアイドル回転数以上の所定の回転速度域では順方向の一方向クラッチ状態、その所定の回転数以下の速度では反対方向にも駆動可能な状態に切替え自在としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用ベルト動力伝達装置。
前記双方向クラッチをジェネレータプーリ内に一体形に組込んだことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用ベルト動力伝達装置。
内輪と外輪との間に外輪から内輪への順方向の動力を伝達するよう連結、遮断する一方向クラッチと、内輪から外輪への反対方向の動力を伝達するよう連結、遮断する一方向クラッチとを組合わせて設け、順方向の一方向クラッチを介して順方向の動力を伝達する際には反対方向の一方向クラッチの連結が遮断されるように構成した双方向クラッチ。
前記双方向クラッチは、始動時には反対方向の一方向クラッチが連結されているが、始動から所定回転速度以上になると回転速度に基づいて遮断されるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の双方向クラッチ。
前記反対方向の一方向クラッチが、外輪と内輪の軸方向で対向する端面間に形成した密閉空間内に粘性流体と、クラッチ板と、このクラッチ板を内輪端面に向って押圧するばねとを組込み、クラッチ板に設けられたドグ軸を内輪の端面に形成された挿入孔にスライド自在に挿入し、その挿入孔の内塞端面とドグ軸の端面間にクラッチ板の相対回転によって、クラッチ板を外輪の端面に向けて移動させるドグ機構を設けて成ることを特徴とする請求項８に記載の双方向クラッチ。
前記反対方向の一方向クラッチが、内輪の端面に突軸を設け、外輪の端壁内面に突軸を挿入し得る挿入孔を形成し、その挿入孔の内周に半径方向に向くピストン挿入孔を設け、このピストン挿入孔内にスライド自在のピストンと、ピストンを突軸の外周面に向けて押圧するばねとを組込み、突軸の外周面にはピストンの内端部に対して内輪の回転方向で係合するラチェット溝を形成して成ることを特徴とする請求項８に記載の双方向クラッチ。
前記反対方向の一方向クラッチが、内輪の端面にスライド軸の収納凹部を設け、この収納凹部内に組込まれて内輪の軸方向に移動可能なスライド軸の先端部外周にテーパ面を形成し、外輪の端壁内面にはスライド軸の先端部が挿入される挿入孔を設け、この挿入孔の内周に形成された半径方向のピストン挿入孔内にスライド自在のピストンと、そのピストンをスライド軸のテーパ面に向けて押圧するばねとを組込み、収納凹部の閉塞端とスライド軸の対向端面間に内輪とスライド軸の相対回転時にスライド軸を軸方向に移動させるドグ機構を設け、スライド軸のテーパ面にはスライド軸が外輪の端壁に向けて移動したときそのスライド軸の後端部が嵌合して内輪の回転方向に係合するラチェット溝を形成して成ることを特徴とする請求項８に記載の双方向クラッチ。
前記反対方向の一方向クラッチが、内輪の外周面と外輪の内周面間にスプラグを組込み、このスプラグを順方向の一方向クラッチと反対向きに作用するディスエンゲージタイプのスプラグとして成ることを特徴とする請求項８に記載の双方向クラッチ。