JP2004239155A

JP2004239155A - 内燃機関用補機駆動装置

Info

Publication number: JP2004239155A
Application number: JP2003028710A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Abe; 典行阿部
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】エンジンと非同期で補機を駆動することができるようにする。
【解決手段】補機駆動装置１０は、エンジン１のクランクシャフト２２に接続されたモータ・ジェネレータ２Ａ，２Ｂと、エンジン１に固定されモータ・ジェネレータ２Ａ，２Ｂの発電電力またはバッテリ７の充電電力により駆動される補機駆動用モータ９と、クランクシャフト２２に回転自在に設けられた補機駆動用プーリ１３と、補機駆動用プーリ１３およびこれに巻き掛けられたＶベルト１４，１６を含んで構成され補機駆動用モータ９の動力を補機１１Ａに伝達する動力伝達手段２０と、を備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリッド車両における内燃機関用の補機駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンを駆動させる燃料の節約や、燃料の燃焼により発生する排気ガスの低減等を目的として、車両の駆動輪に連結される動力伝達機構にエンジンとモータ・ジェネレータ（電動発電機）とを連結し、走行時に必要に応じてモータ・ジェネレータによる駆動アシストを行うとともに、減速時に駆動輪から入力される動力を前記モータ・ジェネレータに伝達し、該モータ・ジェネレータにより回生動作を行って減速エネルギーを回生エネルギーに変換し電気エネルギーとして蓄電装置に充電するハイブリッド車両が開発されている。
この種のハイブリッド車両におけるモータ・ジェネレータとしては、エンジンと動力伝達機構の間に挟み込んだモータ・ジェネレータや、遊星歯車と組み合わせたモータ・ジェネレータが多く採用されている。
【０００３】
また、この種のハイブリッド車両では、車両停止時にエンジンを停止（いわゆるアイドル停止）したときにもエアコンやパワーステアリング等の補機を駆動可能にする技術が開発されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
特許文献１に開示されたハイブリッド車両においては、エンジンのクランクシャフトに取り付けられたクランクプーリに電磁クラッチが内蔵されていて、前記クランクプーリとモータ・ジェネレータのプーリと補機のプーリにＶベルトが共掛けされて構成されており、前記電磁クラッチを切断状態にしてクランクシャフトとクランクプーリを相対回転可能にすることによって、エンジン停止時にもモータ・ジェネレータによって補機を駆動することができるようにしている。また、このハイブリッド車両では、前記モータ・ジェネレータによりエンジン始動を行っている。
【０００４】
特許文献２に開示されたハイブリッド車両においては、モータ・ジェネレータとは別に、エンジンのクランクシャフトに電磁クラッチを介して連結された扁平な補機駆動用モータを備え、この補機駆動用モータに取り付けられたプーリと補機のプーリにＶベルトを巻き掛けて構成されており、エンジン停止時には前記電磁クラッチを切断状態にして補機駆動用モータにより補機を駆動することができるようにしている。
【０００５】
特許文献３には、ハイブリッド車両のエアコン用可変容量型コンプレッサが開示されており、このコンプレッサの回転主軸は、電磁クラッチを介してエンジンに連結されるとともに、減速ギヤを介してモータ部に連結されており、エンジン停止時には前記電磁クラッチを切断状態にしてモータ部によりコンプレッサを駆動することができるようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１４１４５号公報
【特許文献２】
特開２００１−２９８８０４号公報
【特許文献３】
特開平１１−２８７１８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のハイブリッド車両には次のような問題があった。
特許文献１の場合、補機に共掛けされたＶベルトがモータ・ジェネレータによるエンジン始動用ベルトを兼ねているので、ベルトにかかる伝達容量が非常に大きくなり、そのためＶベルトの山数を多くする必要があり（例えば、１０山程度）、クランクプーリ取り付けに必要な軸長が長くなって、搭載性が悪くなる。
また、エンジンで補機を駆動する場合、エンジンの最高回転数付近での遠心力による有効張力の低減やシリンダ爆発力によるクランクプーリの角速度変動を考慮して、クランクプーリのベルト周速を低く抑える必要があり、そのため、一般的にクランクプーリの直径が概ね１７０ｍｍ以下に制限されるが、そうなると、ベルト山数の増加を招き、クランクプーリ取り付けに必要な軸長が長くなって、搭載性が悪くなる。
【０００８】
また、特許文献２のように、エンジンと同軸上に補機駆動用モータを配置し、補機駆動用モータの主軸にプーリを取り付けた場合にも、軸長が長くなって搭載性が悪い。
さらに、補機駆動用のＶベルトがエンジン始動用ベルトを兼ねている場合には、エンジン停止時にモータで補機を駆動しているとき、エンジン始動前にはモータの回転を一旦ゼロに落とす必要があるため補機駆動が不連続となり、商品性が低下してしまう。
【０００９】
また、最近の内燃機関は排気量当たりの出力を向上するために最高回転数を上昇して使用する傾向にあるが、特許文献１〜３のいずれの場合も、電磁クラッチを接続状態にしてエンジンで補機を駆動するときには、補機がエンジン回転に比例駆動されるため、補機の使用回転数域に起因してエンジンの最高回転数が制限されていた。例えば、最高回転数が７０００ｒｐｍのエンジンでは通常プーリ比を約２．５で発電機が駆動されるため、発電機の最高回転数が１７５００ｒｐｍとなるが、これはエンジン用交流発電機の回転限界に近いため、プーリ比を約２．５に固定してのエンジンの最高回転数の上昇は難しい。一方、プーリ比を下げて１対１に近いところで使用することが可能であれば、例えばプーリ比を０．９にするとエンジンの最高回転数を２００００ｒｐｍにすることも可能である。しかしながら、そのようなプーリ比では、エンジンのアイドル回転数は７００ｒｐｍ前後であることからアイドル時には交流発電機の発電可能回転数を下回ることとなり、アイドル状態や巡航状態での十分な電力供給が不可能となる。そのため、アイドル回転数を約２．５倍の１７５０ｒｐｍ程度に引き上げる必要があるが、そのようにすると燃費が悪化してしまう。このような理由から、現在はエンジンの最高回転数を概ね７０００ｒｐｍ以下になるように抑えている。
【００１０】
また、電磁クラッチを接続状態にしてエンジンで補機を駆動するときには、補機がエンジン回転数に比例駆動されるので、補機が必ずしも最適回転数で使用されないこともある。
例えば、エアコン用のコンプレッサの場合には、車室側の駆動要求は主に外気温度により決定されるのに対して、実際のコンプレッサの駆動は車両の加速度や走行速度に比例したエンジン回転数により決定されてしまう。したがって、温度を適正にコントロールするためには、ヒータを併用するか、特許文献３に示されるような可変容量型コンプレッサを採用する等の対策が必要となるが、ヒータ併用は通常不要な過剰冷房能力を使用していることでもあり燃費の上からは好ましいことではなく、可変容量型コンプレッサは構造が複雑で高価であり、コスト上不利である。
【００１１】
また、特許文献１〜３のいずれの場合も、電磁クラッチによってエンジンと補機との動力伝達を接続・切断しているが、電磁クラッチを頻繁に作動させるため、消費電力が大となって燃料消費が悪化するだけでなく、エンジンに回転変動が生じたり、騒音、振動の要因にもなり、好ましくない。特に、定容量型コンプレッサを用い前述の如くヒータを併用した場合には、ヒータの使用領域を低減し燃料消費を少なくするには、電磁クラッチの接続・切断を頻繁に行う必要があり、問題が大きい。
【００１２】
また、電磁クラッチを切り離した状態ではエンジンによるモータ・ジェネレータでの発電が不可能になるので、バッテリ（高圧および低圧）が上がり易くなり、バッテリの充電状態によっては補機駆動が不可能になったり、補機の制御が難しくなる。
さらに、特許文献１の場合には、クランクシャフトとクランクプーリを電磁クラッチで分離してモータ・ジェネレータで補機を駆動しているときには、クランクシャフトの回転方向の振動の抑制（ダンピング）が不十分になりがちで、低回転高負荷時には不整振動が発生し易く、商品性が低下する虞がある。
そこで、この発明は、エンジンとは非同期で補機を駆動可能で、補機の高効率運転が可能で、しかもコンパクトな内燃機関用補機駆動装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関（例えば、後述する実施の形態におけるエンジン１）のクランクシャフト（例えば、後述する実施の形態におけるクランクシャフト２２）に接続された発電可能な回転電機（例えば、後述する実施の形態におけるモータ・ジェネレータ２Ａ，２Ｂ）と、前記回転電機の発電電力または充電装置（例えば、後述する実施の形態におけるバッテリ７）の充電電力により駆動される補機駆動用モータ（例えば、後述する実施の形態における補機駆動用モータ９）と、前記クランクシャフトに回転自在に設けられた補機駆動用プーリ（例えば、後述する実施の形態における補機駆動用プーリ１３）と、前記補機駆動用プーリおよびこれに巻き掛けられた無端帯（例えば、後述する実施の形態におけるＶベルト１４，１６）を含んで構成され前記補機駆動用モータの動力を補機に伝達する動力伝達手段（例えば、後述する実施の形態における動力伝達手段２０）と、を備えることを特徴とする内燃機関用補機駆動装置（例えば、後述する実施の形態における補機駆動装置１０）である。
このように構成することにより、内燃機関停止中も補機駆動用モータで補機を駆動することができ、且つ、内燃機関運転中も内燃機関とは非同期で補機駆動用モータにより補機を駆動することができる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記クランクシャフトにはフライホイールマスまたはダイナミックダンパを有する回転体（例えば、後述する実施の形態における回転体５０）が固定され、該回転体は前記補機駆動用プーリの内側に配置されていることを特徴とする。
このように構成することにより、コンパクトな構造ながら、フライホイールマスまたはダイナミックダンパの制振作用で、エンジンのシリンダ爆発力に起因するクランクシャフトの不整振動や脈動を抑制することができる。
なお、この発明においてダイナミックダンパとは、クランクシャフト系に別の振動系を付加し、該振動系の共振によって対象とするねじり振動を抑制する形式のダンパをいう。
【００１５】
請求項３に係る発明は、内燃機関（例えば、後述する実施の形態におけるエンジン１）のクランクシャフト（例えば、後述する実施の形態におけるクランクシャフト２２）に接続された発電可能な回転電機（例えば、後述する実施の形態におけるモータ・ジェネレータ２Ｂ）と、前記回転電機の発電電力または充電装置（例えば、後述する実施の形態におけるバッテリ７）の充電電力により駆動される補機駆動用モータ（例えば、後述する実施の形態における補機駆動用モータ９）と、前記クランクシャフトに回転自在に設けられた補機駆動用プーリ（例えば、後述する実施の形態における補機駆動用プーリ１３）と、前記補機駆動用プーリおよびこれに巻き掛けられた無端帯（例えば、後述する実施の形態におけるＶベルト１４，１６）を含んで構成され前記補機駆動用モータの動力を補機に伝達する動力伝達手段（例えば、後述する実施の形態における動力伝達手段２０）と、を備え、前記回転電機が前記補機駆動用プーリの内側に配置されていることを特徴とする内燃機関用補機駆動装置である。
このように構成することにより、内燃機関停止中も補機駆動用モータで補機を駆動することができ、且つ、内燃機関運転中も内燃機関とは非同期で補機駆動用モータにより補機を駆動することができる。また、補機駆動用プーリは回転電機の保護カバーとしても機能する。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の発明において、前記回転電機のロータにダイナミックダンパ（例えば、後述する実施の形態における弾性体６３、重り６４）が設けられていることを特徴とする。
このように構成することにより、ロータに設けたダイナミックダンパの制振作用で、エンジンのシリンダ爆発力に起因するクランクシャフトの不整振動や脈動を抑制することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１または請求項３に記載の発明において、前記補機駆動用プーリの外方に突出する前記クランクシャフトにフライホイールマスを有する回転体（例えば、後述する実施の形態におけるフライホイール６０、回転体７０）が固定されていることを特徴とする。
このように構成することにより、フライホイールマスの制振作用で、エンジンのシリンダ爆発力に起因するクランクシャフトの不整振動や脈動を抑制することができる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の発明において、前記回転体にダイナミックダンパ（例えば、後述する実施の形態における弾性体７４、重り７５）が設けられていることを特徴とする。
このように構成することにより、フライホイールマスの制振作用とダイナミックダンパの制振作用の相乗効果で、エンジンのシリンダ爆発力に起因するクランクシャフトの不整振動や脈動を確実に抑制することができる。
【００１９】
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関は複数の気筒がＶ字形に配置された多気筒内燃機関であり、前記補機駆動用モータはＶ字形に配置された気筒間に配置されていることを特徴とする。
このように構成することにより、補機駆動用モータをその両側に配置された気筒によって保護することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る内燃機関用補機駆動装置の実施の形態を図１から図９の図面を参照して説明する。
〔第１の実施の形態〕
初めに、この発明に係る内燃機関用補機駆動装置（以下、補機駆動装置と略す）の第１の実施の形態を図１から図３の図面を参照して説明する。
図１は、補機駆動装置１０を備えたパラレル型ハイブリッド車両Ｖの概略構成図である。このハイブリッド車両Ｖでは、動力源としての多気筒エンジン（内燃機関）１と二つのモータ・ジェネレータ（回転電機）２Ａ，２Ｂ、およびオートマチックトランスミッション（変速機）３が直列に直結されている。モータ・ジェネレータ２Ａ，２Ｂはいずれもステータとロータを備えた発電可能な電動機であり、一方のモータ・ジェネレータ２Ａはエンジン１とオートマチックトランスミッション３との間に挟み込まれており、他方のモータ・ジェネレータ２Ｂはオートマチックトランスミッション３と反対の側に位置するエンジン１の外側に配置されている。モータ・ジェネレータ２Ａのロータ（図示せず）は、クランクシャフト２２におけるオートマチックトランスミッション３側の端部に固定され、このロータにオートマチックトランスミッション３の入力シャフト（図示せず）が連結されている。モータ・ジェネレータ２Ｂについては後で詳述するが、モータ・ジェネレータ２Ｂのロータもクランクシャフト２２の他方の端部に固定されている。
【００２１】
また、モータ・ジェネレータ２Ａの極対数（磁石数やティース数など）はモータ・ジェネレータ２Ｂの極対数の整数倍の関係に設定されている。これにより、二つのモータ・ジェネレータ２Ａ，２Ｂは共通の電気的特性を有することとなり、三相線やインバータを共有することができる。実際、この実施の形態では図１に示すように、モータ・ジェネレータ２Ａ，２Ｂは共通のインバータ（後述するパワードライブユニット６に内蔵）を介して駆動されるように構成されている。
【００２２】
エンジン１およびモータ・ジェネレータ２Ａ，２Ｂの三つの駆動力は、オートマチックトランスミッション３を介して駆動輪４に伝達される。また、ハイブリッド車両Ｖの減速時に駆動輪４側からモータ・ジェネレータ２Ａ，２Ｂ側に駆動力が伝達されると、モータ・ジェネレータ２Ａ，２Ｂは発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【００２３】
モータ・ジェネレータ２Ａ，２Ｂの駆動及び回生作動は、ＥＣＵ５からの制御指令を受けてパワードライブユニット（ＰＤＵ）６により行われる。パワードライブユニット６はインバータを備えており、このパワードライブユニット６には、モータ・ジェネレータ２Ａ，２Ｂと電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリー（充電装置）７が接続されている。
バッテリー７はインバータ８に接続されており、インバータ８はＥＣＵ５によって制御され、バッテリー７の直流電力を交流電力に変換して補機駆動用モータ９に給電する。なお、充電装置はバッテリ７に替えてキャパシタで構成することも可能である。
【００２４】
図２の側面図に示すように、補機駆動用モータ９はエンジン１のクランクケース２１に固定されており、その出力軸にはプーリ１２が固定されている。
また、エンジン１のクランクシャフト２２には補機駆動用プーリ１３が軸受け２５を介して回転自在に取り付けられており、補機駆動用プーリ１３と補機駆動用モータ９のプーリ１２にＶベルト（無端帯）１４が巻き掛けられていて、補機駆動用プーリ１３は補機駆動用モータ９によって回転駆動されるようになっている。
【００２５】
さらに、エンジン１のクランクケース２１には、図２に示すように、エアコン用コンプレッサ１１Ａ、ウォーターポンプ１１Ｂ、パワーステアリング駆動装置１１Ｃなどの補機が固定されている。なお、図１ではこれらを代表してエアコン用コンプレッサ１１Ａだけを図示している。エアコン用コンプレッサ１１Ａ、ウォーターポンプ１１Ｂ、パワーステアリング駆動装置１１Ｃ（以下、これらをまとめて補機１１Ａ〜１１Ｃという場合もある）の各駆動軸にはそれぞれ一つずつプーリ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが固定されており、これらプーリ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃと補機駆動用プーリ１３には別のＶベルト（無端帯）１６が共掛けされている。そして、エアコン用コンプレッサ１１Ａ、ウォーターポンプ１１Ｂ、パワーステアリング駆動装置１１Ｃは、補機駆動用モータ９のプーリ１２、補機駆動用プーリ１３、プーリ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ、およびＶベルト１４，１６を介して補機駆動用モータ９によって駆動されるようになっている。この実施の形態において、補機駆動用モータ９のプーリ１２、補機駆動用プーリ１３、プーリ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ、およびＶベルト１４，１６は、補機駆動用モータ９の動力を各補機１１Ａ〜１１Ｃに伝達する動力伝達手段２０を構成する。
ここで、モータ・ジェネレータ２Ａ，２Ｂと補機駆動用モータ９と動力伝達手段２０は補機駆動装置１０の主要構成をなす。
【００２６】
次に、図３を参照して、補機駆動装置１０の一部をなすモータ・ジェネレータ２Ｂおよび補機駆動用プーリ１３の構成を説明する。図３はモータ・ジェネレータ２Ｂおよび補機駆動用プーリ１３の詳細断面図である。
エンジン１のクランクケース２１からはクランクシャフト２２の端部２２ａが突出しており、この端部２２ａにモータ・ジェネレータ２Ｂのロータ３１が固定されている。ロータ３１はその外周部に固定された多数の永久磁石片３２を備えており、ロータ３１はクランクシャフト２２と同期して回転する。
ロータ３１の外側には径方向に所定の隙間を有してモータ・ジェネレータ２Ｂのステータ３３が取り付けられている。ステータ３３は、ボルト２３によってクランクケース２１に固定された筒状のステータ保持リング３４の内周面に固定されていて、このステータ３３は、円環状に連結されるバックヨーク部３５ａおよびバックヨーク部３５ａから径方向内側に延出するティース部３５ｂを備えた電磁鋼板を多数積層してなる鉄心３５と、各ティース部３５ｂにボビン３６を介して巻回された固定子巻線３７により構成されている。そして、ロータ３１とステータ３３によってＤＣブラシレスモータからなるモータ・ジェネレータ２Ｂが構成されている。
【００２７】
さらに、モータ・ジェネレータ２Ｂのロータ３１よりも軸線方向外側のクランクシャフト２２の端部には、軸受け２５を介して補機駆動用プーリ１３が回転自在に支持されている。なお、軸受け２５は、クランクシャフト締め付けボルト２６によりクランクシャフト２２の端部に固定された座金２７とロータ３１との間に挟まれることによって、クランクシャフト２２の軸線方向への移動を不能にされている。
【００２８】
補機駆動用プーリ１３は、モータ・ジェネレータ２Ｂのステータ３３の径方向外側を包囲する円環状の第１プーリ部４１と、軸受け２５を介してクランクシャフト２２に回転自在に取り付けられるハブ部４２と、モータ・ジェネレータ２Ｂに対してクランクシャフト２２の軸線方向外側に配置されて第１プーリ部４１とハブ部４２を連結する円板部４３と、クランクシャフト２２と同心状の円環状をなし円板部４３からクランクシャフト２２の軸線方向外側に突出する第２プーリ部４４によって構成されている。
補機駆動用プーリ１３の第１プーリ部４１とハブ部４２と円板部４３はモータ・ジェネレータ２Ｂの外側を取り囲むように配置されており、換言すると、モータ・ジェネレータ２Ｂは補機駆動用プーリ１３の内側に配置されている。なお、補機駆動用プーリ１３の内面とモータ・ジェネレータ２Ｂとの間には所定の隙間が形成されており、補機駆動用プーリ１３はモータ・ジェネレータ２Ｂに対して非接触で回転できるようにされている。
【００２９】
そして、補機駆動用プーリ１３の第１プーリ部４１と補機駆動用モータ９のプーリ１２にＶベルト１４が巻き掛けられて、補機駆動用プーリ１３は補機駆動用モータ９によって回転駆動される。
また、補機駆動用プーリ１３の第２プーリ部４４と、エアコン用コンプレッサ１１Ａのプーリ１５Ａと、ウォーターポンプ１１Ｂのプーリ１５Ｂと、パワーステアリング駆動装置１１Ｃのプーリ１５Ｃとに別のＶベルト１６が共掛けされている。これにより、エアコン用コンプレッサ１１Ａ、ウォーターポンプ１１Ｂ、パワーステアリング駆動装置１１Ｃは動力伝達手段２０を介して補機駆動用モータ９によって駆動されることとなる。
【００３０】
このように構成された補機駆動装置１０においては、補機駆動用プーリ１３がエンジン１のクランクシャフト２２に対して回転自在に支持されていることから、補機駆動用プーリ１３はエンジン１とは非同期で回転可能であり、したがって、エアコン用コンプレッサ１１Ａ、ウォーターポンプ１１Ｂ、パワーステアリング駆動装置１１Ｃはエンジン１と非同期で駆動可能で、エンジン１の停止中もこれら補機１１Ａ〜１１Ｃを駆動可能である。
また、動力伝達手段２０は電磁クラッチを含んでおらず、各補機１１Ａ〜１１Ｃの運転・停止に電磁クラッチが一切関係していないので、電磁クラッチの係合・分離に起因する振動、騒音、電力消費がない。
【００３１】
また、エンジン１の停止中も補機駆動用モータ９で各補機１１Ａ〜１１Ｃを駆動することができ、且つ、エンジン１の運転中もエンジン１とは非同期で補機駆動用モータ９により各補機１１Ａ〜１１Ｃを駆動することができるので、補機駆動用モータ９のプーリ１２と補機駆動用プーリ１３の第１プーリ部４１のプーリ比、および、補機駆動用プーリ１３の第２プーリ部４４と各補機１１Ａ〜１１Ｃのプーリ１５Ａ〜１５Ｃのプーリ比を適宜に設定することにより、各補機１１Ａ〜１１Ｃの回転数を車体要求に基づいて決定することができ、エンジン１の回転数に無関係に決定することができる。その結果、各補機１１Ａ〜１１Ｃの小型・低回転化とエンジン１の高回転化の両立を図ることが可能になる。
【００３２】
なお、補機駆動用モータ９のプーリ１２と補機駆動用プーリ１３の第１プーリ部４１のプーリ比、および、補機駆動用プーリ１３の第２プーリ部４４と各補機１１Ａ〜１１Ｃのプーリ１５Ａ〜１５Ｃのプーリ比は自在に設定することができるが、補機駆動用モータ９の駆動効率が所定以上の高効率で、且つ、各補機１１Ａ〜１１Ｃの駆動効率が所定以上の高効率になるように補機駆動用モータ９と各補機１１Ａ〜１１Ｃの回転数を設定し、その回転数比率になるようにプーリ比を設定するのが好ましく、そのようにプーリ比を設定すると、補機駆動用モータ９および各補機１１Ａ〜１１Ｃを効率よく運転することが可能になり、各補機１１Ａ〜１１Ｃの有する性能を十分に発揮させることができるとともに、消費電力を抑制することができる。
【００３３】
さらに、エンジン１の始動はモータ・ジェネレータ２Ａ，２Ｂのいずれか一方、あるいは両方により行われ、補機駆動用モータ９はエンジン１の始動には関与しないので、エンジン１の始動時に補機１１Ａ〜１１Ｃを停止させなくて済み、エンジン始動時も各補機１１Ａ〜１１Ｃを連続運転することができるので商品性が向上する。
また、補機駆動用モータ９がエンジン１の始動に関与しないので、補機駆動用のＶベルト１４，１６にかかる伝達容量が少なくて済み、Ｖベルト１４，１６の山数を少なくすることができ、補機駆動用プーリ１３の取り付けに必要なクランクシャフト２２の軸長が短くて済む。
【００３４】
さらに、モータ・ジェネレータ２Ｂのロータ３１はクランクシャフト２２に対してフライホイールとしても機能するので、フライホイールの制振作用で、エンジン１のシリンダ爆発力に起因するクランクシャフト２２の不整振動や脈動を抑制することができる。
また、モータ・ジェネレータ２Ｂが補機駆動用プーリ１３の内側に配置されているので、補機駆動用プーリ１３がモータ・ジェネレータ２Ｂの保護カバーとしても機能し、衝突時等においてモータ・ジェネレータ２Ｂの損傷を防止することができる。
また、モータ・ジェネレータ２Ａもエンジン１とオートマチックトランスミッション３の間に配置されているので、衝突時等において損傷防止が図られる。
【００３５】
〔第２の実施の形態〕
次に、この発明に係る補機駆動装置１０の第２の実施の形態を図４および図５の図面を参照して説明する。
第２の実施の形態の補機駆動装置１０が第１の実施の形態のものと相違する点は、（１）第１の実施の形態において補機駆動用プーリ１３の内側に配置されていたモータ・ジェネレータ２Ｂがなく、モータ・ジェネレータはエンジン１とオートマチックトランスミッション３の間に挟み込まれたモータ・ジェネレータ２Ａのただ一つであることと、（２）エンジン１のクランクシャフト２２にダイナミックダンパを有する回転体５０が固定されていることである。ここで、ダイナミックダンパとは、クランクシャフト２２の系に別の振動系を付加し、該振動系の共振によって対象とするねじり振動を抑制する形式のダンパをいう。
【００３６】
図５を参照して、ダイナミックダンパを有する回転体５０について説明する。エンジン１のクランクケース２１から突出するクランクシャフト２２の端部であって補機駆動用プーリ１３の内側に位置する部位には、円板状をなす金属製の支持部材５１が固定されている。この支持部材５１はクランクシャフト２２と一体となって回転する。支持部材５１の外周部にはクランクシャフト２２の軸線方向に沿って一定の幅を有するリング部５２が形成されていて、このリング部５２の外側にリング状をなし所定の弾性を有するゴム製の弾性体５３が取り付けられている。さらに、弾性体５３の外側にリング状をなす金属製の重り（マス）５４が取り付けられている。弾性体５３と重り５４はダイナミックダンパを構成し、支持部材５１、リング部５２、弾性体５３、重り５４によってダイナミックダンパを有する回転体５０が構成されており、回転体５０は補機駆動用プーリ１３の内側に配置されている
その他の構成については第１の実施の形態のものと同じであるので、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
この第２の実施の形態の補機駆動装置１０においては、弾性体５３と重り５４からなるダイナミックダンパの制振作用により、エンジン１のシリンダ爆発力に起因するクランクシャフト２２の不整振動や脈動を抑制することができる。
また、この第２の実施の形態における補機駆動装置１０においても、第１の実施の形態と同様に、以下の効果を得ることができる。
【００３８】
補機駆動用プーリ１３がクランクシャフト２２に対して回転自在に支持されていてエンジン１と非同期で回転可能であるので、各補機１１Ａ〜１１Ｃはエンジン１と非同期で駆動可能となり、エンジン１の停止中も各補機１１Ａ〜１１Ｃを駆動可能である。
各補機１１Ａ〜１１Ｃの運転・停止に電磁クラッチが一切関係していないので、電磁クラッチの係合・分離に起因する振動、騒音、電力消費がない。
各補機１１Ａ〜１１Ｃの回転数を車体要求に基づいて決定することができ、エンジン１の回転数に無関係に決定することができるので、各補機１１Ａ〜１１Ｃの小型・低回転化とエンジン１の高回転化の両立を図ることができる。
補機駆動用モータ９はエンジン１の始動には関与しないので、エンジン１の始動時に補機１１Ａ〜１１Ｃを停止させなくて済み、エンジン始動時も各補機１１Ａ〜１１Ｃを連続運転することができる。
補機駆動用モータ９がエンジン１の始動に関与しないので、補機駆動用のＶベルト１４，１６にかかる伝達容量が少なくて済み、Ｖベルト１４，１６の山数を少なくすることができ、補機駆動用プーリ１３の取り付けに必要なクランクシャフト２２の軸長が短くて済む。
【００３９】
なお、この第２の実施の形態において、ダイナミックダンパを備えた回転体５０に代えて、フライホイールマスを有する回転体（すなわちフライホイール）をクランクシャフト２２に固定し、このフライホイールを補機駆動用プーリ１３の内側に配置してもよい。このようにしても、フライホイールの制振作用によって、エンジン１のシリンダ爆発力に起因するクランクシャフト２２の不整振動や脈動を抑制することができる。
【００４０】
〔第３の実施の形態〕
次に、この発明に係る補機駆動装置１０の第３の実施の形態を図６の図面を参照して説明する。第３の実施の形態の補機駆動装置１０が第１の実施の形態のものと相違する点は、（１）モータ・ジェネレータ２Ｂのロータ３１にダイナミックダンパが設けられていることと、（２）補機駆動用プーリ１３に第２プーリ部４４がないこと、（３）補機駆動用プーリ１３の外側に突出するクランクシャフト２２にフライホイールが固定されていることである。
【００４１】
詳述すると、第３の実施の形態の補機駆動装置１０では、モータ・ジェネレータ２Ｂのロータ３１の外周部に、リング状をなし所定の弾性を有するゴム製の弾性体６３が取り付けられており、弾性体６３の外側にリング状をなす金属製の重り（マス）６４が取り付けられ、さらに重り６４の外側に多数の永久磁石３２が固定されている。永久磁石３２はダイナミックダンパの重りとしても機能するので、この第３の実施の形態においては、弾性体５３と重り５４と永久磁石３２がダイナミックダンパを構成する。
【００４２】
また、第３の実施の形態の補機駆動装置１０では、補機駆動用プーリ１３に第２プーリ部４４がなく、その代わりに、第１プーリ部４１が第１の実施の形態の場合よりもクランクシャフト２２の軸線方向に沿う長さを長くされていて、この第１プーリ部４１に二本のＶベルト１４，１６を並べて巻き掛けることができるようになっている。
【００４３】
さらに、第３の実施の形態の補機駆動装置１０では、補機駆動用プーリ１３から外側に突出するクランクシャフト２２に円板状をなす金属製のフライホイール（フライホイールマスを有する回転体）６０が固定されている。フライホイール６０は、軸受け２５と座金２７の間に挟み込まれており、補機駆動用プーリ１３に対してクランクシャフト２２の軸線方向に隙間を有して配置されている。このフライホイール６０はクランクシャフト２２と一体となって回転する。
その他の構成については第１の実施の形態のものと同じであるので、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
このように構成された第３の実施の形態の補機駆動装置１０においては、モータ・ジェネレータ２Ｂにおけるロータ３１の弾性体５３と重り５４と永久磁石３２がダイナミックダンパとして機能し、このダイナミックダンパの制振作用とフライホイール６０の制振作用の相乗効果で、エンジン１のシリンダ爆発力に起因するクランクシャフト２２の不整振動や脈動を確実に抑制することができる。
また、この第３の実施の形態における補機駆動装置１０においても、第１の実施の形態と同様に、以下の効果を得ることができる。
【００４５】
補機駆動用プーリ１３がクランクシャフト２２に対して回転自在に支持されていてエンジン１と非同期で回転可能であるので、各補機１１Ａ〜１１Ｃはエンジン１と非同期で駆動可能となり、エンジン１の停止中も各補機１１Ａ〜１１Ｃを駆動可能である。
各補機１１Ａ〜１１Ｃの運転・停止に電磁クラッチが一切関係していないので、電磁クラッチの係合・分離に起因する振動、騒音、電力消費がない。
各補機１１Ａ〜１１Ｃの回転数を車体要求に基づいて決定することができ、エンジン１の回転数に無関係に決定することができるので、各補機１１Ａ〜１１Ｃの小型・低回転化とエンジン１の高回転化の両立を図ることができる。
補機駆動用モータ９はエンジン１の始動には関与しないので、エンジン１の始動時に補機１１Ａ〜１１Ｃを停止させなくて済み、エンジン始動時も各補機１１Ａ〜１１Ｃを連続運転することができる。
補機駆動用モータ９がエンジン１の始動に関与しないので、補機駆動用のＶベルト１４，１６にかかる伝達容量が少なくて済み、Ｖベルト１４，１６の山数を少なくすることができ、補機駆動用プーリ１３の取り付けに必要なクランクシャフト２２の軸長が短くて済む。
モータ・ジェネレータ２Ｂが補機駆動用プーリ１３の内側に配置されているので、補機駆動用プーリ１３がモータ・ジェネレータ２Ｂを保護し、衝突時等においてモータ・ジェネレータ２Ｂが損傷するのを防止することができる。
【００４６】
なお、この第３の実施の形態ではフライホイール６０を設けているが、フライホイール６０がなくても、ロータ３１の弾性体５３と重り５４と永久磁石３２がダイナミックダンパとして機能するので、このダイナミックダンパの制振作用で、エンジン１のシリンダ爆発力に起因するクランクシャフト２２の不整振動や脈動を抑制することができる。
【００４７】
〔第４の実施の形態〕
次に、この発明に係る補機駆動装置１０の第４の実施の形態を図７の図面を参照して説明する。第４の実施の形態の補機駆動装置１０が第１の実施の形態のものと相違する点は、（１）第１の実施の形態において補機駆動用プーリ１３の内側に配置されていたモータ・ジェネレータ２Ｂがなく、モータ・ジェネレータはエンジン１とオートマチックトランスミッション３の間に挟み込まれたモータ・ジェネレータ２Ａのただ一つであることと、（２）エンジン１のクランクシャフト２２にダイナミックダンパとフライホイールマスを有する回転体７０が固定されていることと、（３）補機駆動用プーリ１３の形状にある。
【００４８】
図７を参照して、補機駆動用プーリ１３の形状、および、ダイナミックダンパとフライホイールマスを有する回転体７０について説明する。
第４の実施の形態における補機駆動用プーリ１３は、第１プーリ部４１とハブ部４２が円板部４３からクランクシャフト２２の軸線方向外側に突出しており、第２プーリ部４４がクランクシャフト２２の軸線方向内側に突出している。
【００４９】
そして、この補機駆動用プーリ１３から外側に突出するクランクシャフト２２に、円板状をなす金属製のフライホイール７１と支持部材７２が固定されている。フライホイール７１は、座金２７とクランクシャフト２２の端面の間に挟み込まれて固定されており、支持部材７２はフライホイール７１と軸受け２５の間に挟み込まれて固定されていて、フライホイール７１および支持部材７２はクランクシャフト２２と一体となって回転する。
【００５０】
支持部材７２の外周部にはクランクシャフト２２の軸線方向に沿って一定の幅を有するリング部７３が形成されていて、このリング部７３の外側にリング状をなし所定の弾性を有するゴム製の弾性体７４が取り付けられている。さらに、弾性体７４の外側にリング状をなす金属製の重り（マス）７５が取り付けられている。弾性体７４と重り７５はダイナミックダンパを構成し、フライホイール７１、支持部材７２、リング部７３、弾性体７４、重り７５によってフライホイールマスおよびダイナミックダンパを有する回転体７０が構成されている。
【００５１】
回転体７０のリング部７３と弾性体７４と重り７５は、補機駆動用プーリ１３の第１プーリ部４１とハブ部４２と円板部４３で囲まれた空間内に収容されており、フライホイール７１は補機駆動用プーリ１３よりもクランクシャフト２２の軸線方向外側に配置されている。また、回転体７０と補機駆動用プーリ１３との間には所定の隙間が形成されていて、回転体７０は補機駆動用プーリ１３と非接触で回転可能になっている。したがって、回転体７０はクランクシャフト２２と同期回転するが、補機駆動用プーリ１３はクランクシャフト２２とは非同期で回転する。
その他の構成については第１の実施の形態のものと同じであるので、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
このように構成された第４の実施の形態の補機駆動装置１０においては、弾性体７４と重り７５からなるダイナミックダンパの制振作用とフライホイール７１の制振作用の相乗効果で、エンジン１のシリンダ爆発力に起因するクランクシャフト２２の不整振動や脈動を確実に抑制することができる。
また、この第４の実施の形態における補機駆動装置１０においても、第１の実施の形態と同様に、以下の効果を得ることができる。
【００５３】
補機駆動用プーリ１３がクランクシャフト２２に対して回転自在に支持されていてエンジン１と非同期で回転可能であるので、各補機１１Ａ〜１１Ｃはエンジン１と非同期で駆動可能となり、エンジン１の停止中も各補機１１Ａ〜１１Ｃを駆動可能である。
各補機１１Ａ〜１１Ｃの運転・停止に電磁クラッチが一切関係していないので、電磁クラッチの係合・分離に起因する振動、騒音、電力消費がない。
各補機１１Ａ〜１１Ｃの回転数を車体要求に基づいて決定することができ、エンジン１の回転数に無関係に決定することができるので、各補機１１Ａ〜１１Ｃの小型・低回転化とエンジン１の高回転化の両立を図ることができる。
補機駆動用モータ９はエンジン１の始動には関与しないので、エンジン１の始動時に補機１１Ａ〜１１Ｃを停止させなくて済み、エンジン始動時も各補機１１Ａ〜１１Ｃを連続運転することができる。
補機駆動用モータ９がエンジン１の始動に関与しないので、補機駆動用のＶベルト１４，１６にかかる伝達容量が少なくて済み、Ｖベルト１４，１６の山数を少なくすることができ、補機駆動用プーリ１３の取り付けに必要なクランクシャフト２２の軸長が短くて済む。
【００５４】
〔他の実施の形態〕
図８に示すように、エンジン１が複数の気筒をＶ字形に配置させたいわゆるＶ型エンジンである場合には、一方の側の気筒群（バンク）１Ａと他方の側の気筒群（バンク）１Ｂの間に、補機駆動装置１０の補機駆動用モータ９を配置するのが好ましい。このようにすると、衝突時等に補機駆動用モータ９が両気筒群１Ａ，１Ｂによって保護され、損傷防止することができる。
なお、図８は、補機駆動用モータ９のプーリ１２と補機駆動用プーリ１３と補機１１のプーリ１５に１本のＶベルト１４を巻き掛けて構成した態様を示しているが、前述第１〜第４の実施の形態のように補機が複数ある場合や複数のＶベルトで動力伝達する場合にも適用可能である。
【００５５】
また、補機駆動用プーリ１３と補機１１のプーリ１５の配置、Ｖベルト１４の巻き掛け方法については、図９に示すように、補機駆動用プーリ１３に対してほぼ拮抗するラジアル荷重がかかるように設定することも可能である。このようにすると、クランクシャフト２２の軸受けへの負荷を低減することができ、焼き付けや変形を防止することができ、また、フリクションが低減することにより燃費が向上する。さらに、補機駆動用プーリ１３の軸受け２５の小型化を図ることもできる。
なお、図９に示す例は、補機駆動用プーリ１３を間に挟んでその両側に補機駆動用モータ９のプーリ１２と補機１１のプーリ１５を対向配置し、これらプーリ１２，１３，１５に１本のＶベルト１４を巻き掛けた態様であり、図中、符号７１はアイドルプーリ、符号７２はテンションプーリを示す。また、前述第１〜第４の実施の形態のように補機が複数ある場合や複数のＶベルトで動力伝達する場合にも適用可能である。
【００５６】
また、前述した実施の形態では、補機１１をベルト駆動にしているが、チェーン駆動であってもよい。ベルトやチェーンは無端帯の一例である。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項１に係る発明によれば、内燃機関停止中も補機駆動用モータで補機を駆動することができ、且つ、内燃機関運転中も内燃機関とは非同期で補機駆動用モータにより補機を駆動することができるので、補機の回転数をエンジン回転数に無関係に決定することができ、車体要求に基づいて最適な回転数で補機を可変駆動することができる。その結果、補機の小型・低回転化とエンジンの高回転化の両立が可能になる。また、電磁クラッチを用いないので、クラッチの接続・切断に起因する衝撃音や振動が発生せず、静粛性が向上して商品性が向上する。
【００５８】
請求項２に係る発明によれば、コンパクトな構造ながら、フライホイールマスまたはダイナミックダンパの制振作用で、エンジンのシリンダ爆発力に起因するクランクシャフトの不整振動や脈動を抑制することができ、商品性が向上する。
【００５９】
請求項３に係る発明によれば、内燃機関停止中も補機駆動用モータで補機を駆動することができ、且つ、内燃機関運転中も内燃機関とは非同期で補機駆動用モータにより補機を駆動することができるので、補機の回転数をエンジン回転数に無関係に決定することができ、車体要求に基づいて最適な回転数で補機を可変駆動することができる。その結果、補機の小型・低回転化とエンジンの高回転化の両立が可能になる。また、電磁クラッチを用いないので、クラッチの接続・切断に起因する衝撃音や振動が発生せず、静粛性が向上して商品性が向上する。
また、補機駆動用プーリが回転電機の保護カバーとしても機能するので、衝突時等において回転電機の損傷防止が図られる。
【００６０】
請求項４に係る発明によれば、ロータに設けたダイナミックダンパの制振作用で、エンジンのシリンダ爆発力に起因するクランクシャフトの不整振動や脈動を抑制することができ、商品性が向上する。
請求項５に係る発明によれば、フライホイールマスの制振作用で、エンジンのシリンダ爆発力に起因するクランクシャフトの不整振動や脈動を抑制することができ、商品性が向上する。
【００６１】
請求項６に係る発明によれば、フライホイールマスの制振作用とダイナミックダンパの制振作用の相乗効果で、エンジンのシリンダ爆発力に起因するクランクシャフトの不整振動や脈動を確実に抑制することができ、商品性が向上する。
請求項７に係る発明によれば、補機駆動用モータをその両側に配置された気筒によって保護することができるので、衝突時等において補機駆動用モータの損傷防止が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る補機駆動装置を備えたハイブリッド車両の第１の実施の形態における概略構成図である。
【図２】前記第１の実施の形態における補機駆動装置の概略側面図である。
【図３】前記第１の実施の形態における補機駆動装置の要部を詳細に示した断面図である。
【図４】この発明に係る補機駆動装置を備えたハイブリッド車両の第２の実施の形態における概略構成図である。
【図５】第２の実施の形態における補機駆動装置の要部を詳細に示した断面図である。
【図６】第３の実施の形態における補機駆動装置の要部を詳細に示した断面図である。
【図７】第４の実施の形態における補機駆動装置の要部を詳細に示した断面図である。
【図８】Ｖ型エンジンのバンク間に補機駆動用モータを配置した場合の概略側面図である。
【図９】補機駆動用プーリに対してラジアル荷重がほぼ拮抗するようにした場合のプーリ配置例を示す図である。
【符号の説明】
１エンジン（内燃機関）
２Ａ，２Ｂモータ・ジェネレータ（回転電機）
７バッテリ（充電装置）
９補機駆動用モータ
１０補機駆動装置
１１，１１Ａ〜１１Ｃ補機
１３補機駆動用プーリ
１４，１６Ｖベルト（無端帯）
２０動力伝達手段
２２クランクシャフト
５０回転体（ダイナミックダンパを有する回転体）
５３弾性体（ダイナミックダンパ）
５４重り（ダイナミックダンパ）
６０フライホイール（フライホイールマスを有する回転体）
６３弾性体（ダイナミックダンパ）
６４重り（ダイナミックダンパ）
７０回転体（フライホイールマスまたはダイナミックダンパを有する回転体）
７１フライホイール（フライホイールマスを有する回転体）
７４弾性体（ダイナミックダンパ）
７５重り（ダイナミックダンパ）

Claims

内燃機関のクランクシャフトに接続された発電可能な回転電機と、
前記回転電機の発電電力または充電装置の充電電力により駆動される補機駆動用モータと、
前記クランクシャフトに回転自在に設けられた補機駆動用プーリと、
前記補機駆動用プーリおよびこれに巻き掛けられた無端帯を含んで構成され前記補機駆動用モータの動力を補機に伝達する動力伝達手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関用補機駆動装置。
前記クランクシャフトにはフライホイールマスまたはダイナミックダンパを有する回転体が固定され、該回転体は前記補機駆動用プーリの内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用補機駆動装置。
内燃機関のクランクシャフトに接続された発電可能な回転電機と、
前記回転電機の発電電力または充電装置の充電電力により駆動される補機駆動用モータと、
前記クランクシャフトに回転自在に設けられた補機駆動用プーリと、
前記補機駆動用プーリおよびこれに巻き掛けられた無端帯を含んで構成され前記補機駆動用モータの動力を補機に伝達する動力伝達手段と、
を備え、前記回転電機が前記補機駆動用プーリの内側に配置されていることを特徴とする内燃機関用補機駆動装置。
前記回転電機のロータにダイナミックダンパが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用補機駆動装置。
前記補機駆動用プーリの外方に突出する前記クランクシャフトにフライホイールマスを有する回転体が固定されていることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の内燃機関用補機駆動装置。
前記回転体にダイナミックダンパが設けられていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用補機駆動装置。
前記内燃機関は複数の気筒がＶ字形に配置された多気筒内燃機関であり、前記補機駆動用モータはＶ字形に配置された気筒間に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の内燃機関用補機駆動装置。