JP2004232811A - 補機駆動用電磁クラッチ - Google Patents

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九五 浜井
Toshiaki Hori
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Abstract

【課題】消費電力の低減を図り、かつ耐久性の向上を図ることが可能な補機駆動用電磁クラッチを提供する。
【解決手段】複数の駆動源と補機類との動力伝達を、電磁力により締結・解放可能な補機駆動用電磁クラッチにおいて、前記補機駆動用電磁クラッチを、非通電時はスプリング力により補機側クラッチプレートがエンジン側クラッチプレートを押し付け摩擦締結するとともに、エンジン側クラッチプレートの係合凸部と出力側クラッチハウジングの係合凹部が係合し、回転方向への移動を規制し締結状態とし、通電時は解放状態とした。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補機駆動用の電磁クラッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電磁石に電流を流すことにより締結するクラッチとして、非特許文献1に記載の技術が知られている。この技術では、エンジンとモータジェネレータを駆動源とする補機類とエンジンとの締結・解放を行うために電磁クラッチを用いている。また、この車両ではアイドルストップ制御が行われる。よって、エンジン停止時にエアコン等を作動させるために、補機類の駆動はモータジェネレータで行われる。このとき、モータジェネレータとエンジンが係合していると、エンジン負荷がかかるため、電磁クラッチを解放状態とすることで、モータジェネレータの負荷を軽減している。
【0003】
【非特許文献1】
トヨタクラウン新型車解説書P2−84。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、エンジンによる通常走行時において、通電状態とすることで電磁クラッチを締結し、アイドルストップ時に非通電状態とすることで電磁クラッチを解放している。よって、運転状態の大半を占める通常走行時に常に電磁クラッチに電流を流す必要があり、消費電力が多く、また耐久性の悪化を招くという問題があった。
【0005】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、消費電力の低減を図り、かつ耐久性の向上を図ることが可能な補機駆動用電磁クラッチを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため本願発明では、複数の駆動源と補機類との動力伝達を、電磁力により締結・解放可能な補機駆動用電磁クラッチにおいて、補機駆動用電磁クラッチを、非通電時は締結状態とし、通電時は解放状態とした。これにより、運転状態の大半を占める通常走行時において、電磁クラッチを締結するために電力を供給する必要が無く、消費電力の低減を図り、クラッチの耐久性の向上を図ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
(第1実施例)
図1は、第1実施例におけるアイドルストップ車両の全体構成を表すシステム図である。1はエンジン、2は自動変速機、3はモータジェネレータ、4は電磁クラッチ、5はエアコン用コンプレッサ、6はパワーステアリングポンプ、7は各補機類を駆動するベルトである。モータジェネレータ3は、バッテリ状態SOCに応じて駆動状態を変更する。まず、通常走行時においてSOCが低下していると判断したときは、ジェネレータとして作用し、エンジン始動時にはスタータモータとして作用し、また、アイドルストップ時に補機類の駆動が必要であると判断されたときは補機駆動用の駆動源として作用する。
【0008】
また、10はエンジンの駆動状態を制御するエンジンコントロールユニット(以下、ECUと記載する)、20は自動変速機コントロールユニット(以下、ATCUと記載する)、30はアイドルストップ制御を実行するアイドルストップコントロールユニットである。ECU10には、エンジン回転数センサ11により検出されたエンジン回転数、スロットル開度センサ12により検出されたスロットル開度等が入力され、エンジンの駆動状態を制御する。
【0009】
ATCU20には、車速センサ21により検出された車速、インヒビタスイッチ22からのレンジ信号、アクセル開度センサ23により検出されたアクセル開度等の信号が入力され、変速制御を実行する。アイドルストップCU30には、ブレーキスイッチ信号が入力され、図4における所定の条件が成立したときはエンジンのアイドリングを禁止するアイドルストップ制御を実行する。ECU10,ATCU20及びアイドルストップCU30は、それぞれ相互通信により情報を送受信し、最適なアイドルストップ制御を達成している。
【0010】
図2は、電磁クラッチ4の具体的構成を表す断面図である。まず、構成について説明すると、41はエンジンブロック1に固定された固定ハウジング、42は固定ハウジング41と相対回転可能な出力クラッチハウジングである。
【0011】
固定ハウジング41には、電磁石43が保持されている。固定ハウジング41の外周側には、第2クラッチハウジング42と圧入固定されたスリーブ47と、その内側に磁路を形成する非磁性体42f、更に内側にハブ44が溶接固定されている。このハブ44は、エンジンクランク軸1aとスプライン結合したエンジン側入力軸45を軸受46aを介して回転可能に支持している。また、軸受46aによって、電磁エアギャップg1,g2を確保している。
【0012】
エンジン側入力軸45には、第2クラッチプレーとしてのエンジン側クラッチプレート50がスプライン篏合により軸方向摺動可能に設けられている。図3はエンジン側クラッチプレート50をエンジンと対向する側から見た正面図である。図に示すように、エンジン側クラッチプレート50の側面円周方向には、係合凸部51が設けられ、更に外周側には摩擦フェーシング材52が設けられている。また、出力クラッチハウジング42の側壁に、この係合凸部51と係合する係合凹部42eが設けられている。また、ハブ44には係合スプリング44aが設けられている。
【0013】
出力クラッチハウジング42の外周には、各補機類及びモータジェネレータ3とを連結するベルト噛み合い部42aが設けられている。また、出力クラッチハウジング42の内周側には、スプライン42bが設けられ、第1クラッチプレートとしての補機側クラッチプレート42cが軸方向摺動可能に設けられている。
【0014】
次に電磁クラッチの作用について説明する。
(締結時)
電磁石43が非通電状態では、補機側クラッチプレート42cに対する吸引力が働かない。このとき、補機側クラッチプレート42cには係合スプリング44aのスプリング力により図中左方に付勢されている。このスプリング力により補機側クラッチプレート42cがエンジン側クラッチプレート50を押し付け摩擦締結するとともに、エンジン側クラッチプレート50の係合凸部51と、出力クラッチハウジング42側の係合凹部42eが係合し、回転方向への移動を規制している。よって、スプリング力が小さい場合であっても、確実にクラッチの滑りを防止することができる。スプリング力を小さくすると、電磁石による吸引力を小さく設定できるため、電磁石自体をコンパクトに設計することができる。
【0015】
(解放時)
電磁石43を通電状態とし、電磁石43に吸引力を発生させる。この吸引力は係合スプリング44aのスプリング力に抗して補機側クラッチプレート42cを図中右方に吸引する。これにより、エンジン側クラッチプレート50と補機側クラッチプレート42cとが解放状態となる。
【0016】
図4は、アイドルストップ制御を表すフローチャートである。
ステップ101では、車速=0、かつ、ブレーキスイッチONかどうかを判断し、条件を満たしたときはステップ102へ進み、それ以外はステップ109へ進む。
【0017】
ステップ102では、エンジンの駆動を停止する。
【0018】
ステップ103では、補機類の駆動が必要かどうかを判断し、必要であると判断したときはステップ104へ進み、それ以外はステップ106へ進む。
【0019】
ステップ104では、電磁クラッチ4を通電状態とする。
【0020】
ステップ105では、モータジェネレータ3を駆動状態とする。
【0021】
ステップ106では、ブレーキスイッチがOFFかどうかを判断し、OFFのときはステップ107へ進み、それ以外はステップ103へ戻り、アイドルストップ制御を継続する。
【0022】
ステップ107では、電磁クラッチ4を非通電状態とする。
【0023】
ステップ108では、エンジン再始動制御を実行する。
【0024】
ステップ109では、通常制御を実行する。
【0025】
以下、上記アイドルストップ制御について説明する。アイドルストップ制御が実行されないときは、電磁クラッチ4は締結しているため非通電状態である。次に、車速が0でブレーキが踏まれているときは、エンジンのアイドリングを停止する。次に、補機類の駆動が必要かどうかを判断する。具体的には、エアコンを駆動する必要があるかどうかや、ステアリングをアシストする必要があるかどうかを判断する。補機類の駆動が必要なときは、電磁クラッチ3に通電することで解放状態とする。そして、モータジェネレータ3を駆動することで補機類を駆動する。このとき、モータジェネレータ3とエンジン1とは物理的に結合していないため、エンジン連れ周りによる負荷となることがない。
【0026】
次に、ブレーキが離されると、運転者に発進の意図があると判断する。そして、電磁クラッチ3を非通電状態とし、締結状態とする。そして、モータジェネレータ3をスタータモータとして駆動しエンジン1を再始動する。
【0027】
以上説明したように、アイドルストップ時以外の通常制御時には、電磁クラッチ4非通電状態による締結状態を維持し、アイドルストップ時のみ電磁クラッチ4通電状態による解放状態とする。よって、通常走行時の消費電力を低減することが可能となり、燃費の向上を図ることができる(請求項1に対応)。
【0028】
また、係合凸部51と係合凹部42eによって、係合スプリング44aのスプリング力が小さく設定された場合であっても、確実に締結状態を維持することができる。これに伴い、電磁石43の吸引力を小さく設定することができ、更にクラッチの摩擦フェーシング材52等の面積を小さくすることが可能となり、電磁クラッチ4のコンパクト化を図ることができる(請求項2に対応)。
【0029】
(第2実施例)
次に第2実施例について説明する。基本的な構成は第1実施例と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。
【0030】
図5は第2実施例における電磁クラッチの構成を表す断面図である。図に示すように、第1実施例ではクラッチとして係合凸部を有する単板プレートを用いたが、第2実施例ではクラッチとして乾式多板クラッチ50a,42c,42’cを用いた点が異なる。
【0031】
このように、乾式の多板クラッチを用いることで、十分な締結力を得ることが可能となり、第1実施例のように係合凸部及び係合凹部を設ける必要が無く、製造コストを低減することができる。更に、滑り制御が可能となり、クラッチ締結時の締結ショックを低減することができる(請求項3に対応)。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例におけるアイドルストップ車両の全体構成を表すシステム図である。
【図2】第1実施例における電磁クラッチの構成を表す断面図である。
【図3】第1実施例におけるエンジン側クラッチプレートの正面図である。
【図4】第1実施例におけるアイドルストップ制御を表すフローチャートである。
【図5】第2実施例における電磁クラッチの構成を表す断面図である。
【符号の説明】
1 エンジンブロック
2 自動変速機
3 モータジェネレータ
4 電磁クラッチ
5 エアコン用コンプレッサ
6 パワーステアリングポンプ
7 ベルト
10 エンジンコントロールユニット(ECU)
11 エンジン回転数センサ
12 スロットル開度センサ
20 自動変速機コントロールユニット(ATCU)
21 車速センサ
22 インヒビタスイッチ
23 アクセル開度センサ
30 アイドルストップコントロールユニット
31 ブレーキスイッチ
41 固定ハウジング
42 出力クラッチハウジング
42c,42’c 補機側クラッチプレート(第1クラッチプレート)
42e 係合凹部
43 電磁石
44a 係合スプリング
50,50a エンジン側クラッチプレート(第2クラッチプレート)
51 係合凸部

Claims (3)

  1. 複数の駆動源と補機類との動力伝達を、電磁力により締結・解放可能な補機駆動用電磁クラッチにおいて、
    前記補機駆動用電磁クラッチを、非通電時は締結状態とし、通電時は解放状態としたことを特徴とする補機駆動用電磁クラッチ。
  2. 請求項1に記載の補機駆動用電磁クラッチにおいて、
    前記補機駆動用電磁クラッチを、電磁力を発生する電磁石と、一方の駆動源及び前記補機類と係合するクラッチハウジングに保持された第1クラッチプレートと、他方の駆動源と係合する第2クラッチプレートと、前記第1及び第2クラッチプレートを締結側に付勢する弾性体と、から構成し、
    前記第1クラッチプレートと第2クラッチプレートを摩擦締結するとともに、
    前記第1クラッチプレートの円周上側面であって、前記クラッチハウジング側に係合凸部を設け、前記クラッチハウジングの第1クラッチプレート側に前記係合凸部と噛み合う係合凹部を設けたことを特徴とする補機駆動用電磁クラッチ。
  3. 請求項1または2に記載の補機駆動用電磁クラッチにおいて、
    前記補機駆動用電磁クラッチを、乾式の多板クラッチとしたことを特徴とする補機駆動用電磁クラッチ。
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