JP4337677B2 - エンジン始動装置 - Google Patents
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Description
このエンジン始動装置では、車両に設けられたバッテリーから電力を供給されて駆動する専用の電動モータと、この電動モータにより駆動される専用のオイルポンプと、このオイルポンプから供給される油圧を蓄圧するアキュムレータと、このアキュムレータに蓄圧された油圧により駆動されることでエンジンを始動させる専用の油圧モータと、を備えている。
しかも、このエンジン始動装置では、エンジンと油圧ポンプモータとが駆動力伝達機構を介して接続されている。この駆動力伝達機構は、エンジンの作動時にはエンジンの回転力を油圧ポンプモータに伝達する。これにより、油圧ポンプモータは油圧ポンプとして駆動される。具体的には、エンジンの作動時には、エンジンに接続された第3ギヤが回転すると共に、この第3ギヤの回転力は、第1ワンウェイクラッチを介して第1ギヤに伝達される。この第1ギヤは油圧ポンプモータに接続されているので、油圧ポンプモータが駆動される。このとき、第3ギヤに噛合した第4ギヤと、第1ギヤに噛合した第2ギヤも回転するが、第4ギヤは第3ギヤにより増速され、第2ギヤは第1ギヤにより減速されるので、第2ギヤから第3ギヤへの回転力の伝達は、第2ワンウェイクラッチにより遮断される。
また、この駆動力伝達機構は、油圧ポンプモータの油圧による駆動時(油圧モータとしての機能時)には、油圧ポンプモータの回転力を所定の減速比で減速してエンジンに伝達し、これにより、エンジンが始動する。具体的には、油圧ポンプモータの油圧による駆動時には、油圧ポンプモータに接続された第1ギヤが回転すると共に、第1ギヤに噛合した第2ギヤが減速されて回転する。第2ギヤの回転は、第2ワンウェイクラッチを介して第4ギヤに伝達され、第4ギヤが回転すると共に、第4ギヤに噛合した第3ギヤが減速されて回転する。これにより、第3ギヤに接続されたエンジンが回転し、エンジンが始動する。このとき、第3ギヤの回転は、第1ギヤの回転に対して所定の減速比で減速されているため、第3ギヤから第1ギヤへの回転力の伝達は、第1ワンウェイクラッチにより遮断される。
このように、このエンジン始動装置では、油圧ポンプモータの油圧による駆動時(油圧モータとしての機能時)には、駆動力伝達機構によって油圧ポンプモータの回転力が所定の減速比で減速されてエンジンに伝達される構成である。このため、油圧ポンプモータを油圧モータとしての機能させる際に、大きなトルクを発生させることができ、これにより、油圧ポンプモータの小型化を図ることができる。しかも、このように油圧ポンプモータを小型化した場合、油圧ポンプモータを油圧ポンプとして機能させる際のポンプ圧を低く設定できる。これにより、アキュムレータの耐圧性を低く設定することも可能となり、アキュムレータの重量の低減およびコストの低減を図ることができる。
このエンジン始動装置では、アキュムレータに油圧を蓄圧する際には、エンジンの回転力(例えば、エンジンブレーキ作動時の回転力など)によって油圧ポンプモータが油圧ポンプとして駆動される共に、第1油圧回路が開路することで油圧ポンプモータからアキュムレータへ油圧が供給される。これにより、アキュムレータに油圧が蓄圧される。
一方、油圧ポンプモータを油圧により駆動させる際、すなわち、エンジンを始動させる際には、第2油圧回路が開路することでアキュムレータから油圧ポンプモータへ油圧が供給され、これにより、油圧ポンプモータが油圧モータ(スタータ)として駆動し、エンジンが始動する。
ここで、このエンジン始動装置では、エンジンの運動エネルギが、油圧ポンプモータにより直接油圧エネルギに変換されてアキュムレータに蓄えられると共に、当該蓄えられた油圧エネルギは、エンジン始動の際に油圧ポンプモータによって再びエンジンの運動エネルギに変換(回生利用)される構成である。すなわち、従来のエンジン始動装置の如く、エンジンの運動エネルギを一旦電気エネルギに変換した後に油圧エネルギに変換する構成ではないため、電気エネルギに変換する際の大きなエネルギ損失が生じない。したがって、エネルギの高効率な有効利用を図ることができる。
しかも、このエンジン始動装置では、エンジンと油圧ポンプモータとが駆動力伝達機構を介して接続されている。この駆動力伝達機構は、エンジンの作動時にはエンジンの回転力を油圧ポンプモータに伝達する。これにより、油圧ポンプモータは油圧ポンプとして駆動される。具体的には、エンジンの作動時には、油圧ポンプモータに接続された第1ギヤとエンジンとが、クラッチにより連結され、エンジンの回転力はクラッチ及び第1ギヤを介して油圧ポンプモータに伝達される。これにより、油圧ポンプモータが駆動する。このとき、第1ギヤに噛合した第2ギヤも回転するが、第2ギヤの回転は、第1ギヤの回転(エンジンの回転)に対して減速されているため、第2ギヤからエンジンへの回転力の伝達は、ワンウェイクラッチにより遮断される。
また、この駆動力伝達機構は、油圧ポンプモータの油圧による駆動時(油圧モータとしての機能時)には、油圧ポンプモータの回転力を所定の減速比で減速してエンジンに伝達し、これにより、エンジンが始動する。具体的には、油圧ポンプモータの油圧による駆動時には、クラッチによる第1ギヤとエンジンとの連結が解除される。この場合、油圧ポンプモータの駆動により第1ギヤが回転し、第1ギヤに噛合した第2ギヤが減速されて回転する。第2ギヤの回転は、ワンウェイクラッチを介してエンジンに伝達され、これにより、エンジンが始動する。
図1には、本発明の第1の実施の形態に係るエンジン始動装置10の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
(1)車両の通常走行時
上記構成のエンジン始動装置10では、車両の通常走行時には、図2に示す如く、電磁切替弁38の作動によりストレーナ44と油圧ポンプモータ12の吸入部とが連通されると共に、電磁切替弁46の作動により油圧ポンプモータ12の吐出部と接点54とが連通される。また、電磁弁52によって、アキュムレータ32の入口が閉塞されると共に、電磁弁68によって油路36が閉路される。
(2)車両の運動エネルギを回生する場合
エンジン始動装置10では、車両の制動時には、車両の運動エネルギを回生して油圧エネルギとしてアキュムレータ32に貯蔵する。この場合、図3に示す如く、電磁切替弁38の作動によりストレーナ44と油圧ポンプモータ12の吸入部とが連通されると共に、電磁切替弁46及び電磁弁52の作動により、油圧ポンプモータ12の吐出部とアキュムレータ32とが連通される。また、電磁弁68によって油路36が閉路される。すなわち、前述した車両の通常走行時の状態から、電磁弁52がオン状態となることで油路34が開路される。
(3)油圧ポンプモータ12によりエンジン18を始動させる場合
エンジン始動装置10では、エンジン18を始動させる際には、図4に示す如く、電磁切替弁46の作動により油路48を介して油圧ポンプモータ12の吐出部とオイルパン42とが連通されると共に、電磁切替弁38の作動により油圧ポンプモータ12の吸入部と電磁弁68とが連通される。そして、電磁弁52、68がオン状態にされて油路36が開路する。これにより、アキュムレータ32内の高圧作動油が、油路36を介して油圧ポンプモータ12の吸入部に供給され、油圧ポンプモータ12が駆動する。
(4)アキュムレータ32の油圧による変速機14及びクラッチ装置16の油圧確保
エンジン始動装置10では、エンジン18の一時停止(アイドリングストップ)等により油圧ポンプモータ12が停止し、接点54、64付近の油圧が低下した場合には、アキュムレータ32の油圧により、変速機14及びクラッチ装置16の油圧を確保することができる。
(5)アキュムレータ32の油圧低下防止
エンジン始動装置10では、エンジン18を長時間停止させる場合には、図6に示す如く、電磁弁52を閉じてアキュムレータ32の油圧を遮断することで、アキュムレータ32の圧力低下を最小限に抑えることができる。
(第1の変形例)
図16には、第1の実施の形態の第1の変形例に係るエンジン始動装置70の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
(第2の変形例)
図17には、第1の実施の形態の第2の変形例に係るエンジン始動装置74の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
(第3の変形例)
図18には、第1の実施の形態の第3の変形例に係るエンジン始動装置78の部分的な構成が概略的な配管系統図にて示されている。
(第4の変形例)
図19には、第1の実施の形態の第4の変形例に係るエンジン始動装置104の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
(第5の変形例)
図20には、第1の実施の形態の第5の変形例に係るエンジン始動装置114の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
(第6の変形例)
図21には、第1の実施の形態の第6の変形例に係るエンジン始動装置116の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
<第2の実施の形態>
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、前記第1の実施の形態と基本的に同一の構成・作用については、前記第1の実施の形態と同符号を付してその説明を省略する。
(1)車両の通常走行時
上記構成のエンジン始動装置118では、車両の通常走行時には、図23に示す如く、電磁切替弁38の作動によりストレーナ44と油圧ポンプモータ12の吸入部とが連通されると共に、電磁切替弁46の作動により油圧ポンプモータ12の吐出部と接点54とが連通される。また、電磁弁52によって、アキュムレータ32の入口が閉塞されると共に、電磁弁68によって油路36が閉路される。
(2)車両の運動エネルギを回生する場合
エンジン始動装置118では、車両の制動時には、車両の運動エネルギを回生して油圧エネルギとしてアキュムレータ32に貯蔵する。この場合、クラッチ128は、エンジン18のクランク軸と第1ギヤ122とを連結している。また、図24に示す如く、電磁切替弁38の作動によりストレーナ44と油圧ポンプモータ12の吸入部とが連通されると共に、電磁切替弁46及び電磁弁52の作動により、油圧ポンプモータ12の吐出部とアキュムレータ32とが連通され、電磁弁68によって油路36が閉路される。
(3)油圧ポンプモータ12によりエンジン18を始動させる場合
エンジン始動装置118では、エンジン18を始動させる際には、クラッチ128によるエンジン18のクランク軸と第1ギヤ122との連結が解除される。また、図25に示す如く、電磁切替弁46の作動により油路48を介して油圧ポンプモータ12の吐出部とオイルパン42とが連通されると共に、電磁切替弁38の作動により油路36を介して油圧ポンプモータ12の吸入部と電磁弁68とが連通される。そして、電磁弁52、68がオン状態にされて油路36が開路する。これにより、アキュムレータ32内の高圧作動油が、油路36を介して油圧ポンプモータ12の吸入部に供給され、油圧ポンプモータ12が駆動する。油圧ポンプモータ12の回転力は、第1ギヤ122、第2ギヤ124、ワンウェイクラッチ126を介してエンジン18のクランク軸に伝達され、これにより、エンジン18が始動する。
(4)アキュムレータ32の油圧による変速機14及びクラッチ装置16の油圧確保
エンジン始動装置118では、図26に示す如く、前記第1の実施の形態に係るエンジン始動装置10と同様に、アキュムレータ32の油圧により、変速機14及びクラッチ装置16の油圧を確保することができる。
(5)電動モータ130の駆動によりアキュムレータ32に蓄圧する場合
エンジン始動装置118では、エンジン18の作動時・停止時にかかわらず、電動モータ130を駆動させることで、アキュムレータ32に蓄圧することができる。この場合、クラッチ128によるエンジン18のクランク軸と第1ギヤ122との連結が解除される。また、図27に示す如く、電磁切替弁38の作動によりストレーナ44と油圧ポンプモータ12の吸入部とが連通されると共に、電磁切替弁46及び電磁弁52の作動により、油圧ポンプモータ12の吐出部とアキュムレータ32とが連通され、電磁弁68によって油路36が閉路される。
(6)電動モータ130によりエンジン18を始動する場合
エンジン始動装置118では、クラッチ128によりエンジン18のクランク軸とワンウェイクラッチ132とを連結した状態で、電動モータ130を駆動させると、電動モータ130の回転力は、図28に示す如く、ワンウェイクラッチ132及びクラッチ128を介してエンジン18のクランク軸に伝達され、エンジン18が始動する。すなわち、この電動モータ130は、セルスタータとしての機能の兼ね備えている。これにより、アキュムレータ32の油圧が低下した場合でも、速やかにエンジン18の始動を行うことができる。
(7)アキュムレータ32の油圧低下防止
エンジン始動装置118では、エンジン18を長時間停止させる場合には、前記第1の実施の形態に係るエンジン始動装置10と同様に、電磁弁52を閉じてアキュムレータ32の油圧を遮断することで、アキュムレータ32の圧力低下を最小限に抑えることができる。
(第1の変形例)
図29には、第2の実施の形態の第1の変形例に係るエンジン始動装置133の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
<第1の参考例>
次に、本発明の第1の参考例について説明する。なお、前記第1の実施の形態と基本的に同一の構成・作用については、前記第1の実施の形態と同符号を付してその説明を省略する。
(1)車両の通常走行時
上記構成のエンジン始動装置134では、車両の通常走行時には、図31に示す如く、電磁弁52によって、アキュムレータ32の入口が閉塞されると共に、電磁弁68によって油路144が閉路される。
(2)車両の運動エネルギを回生する場合
エンジン始動装置134では、車両の制動時には、車両の運動エネルギを回生して油圧エネルギとしてアキュムレータ32に貯蔵する。この場合、図32に示す如く、電磁弁52の作動により油路142を介して油圧ポンプ136の吐出部とアキュムレータ32とが連通される。また、電磁弁68によって油路36が閉路される。
(3)油圧モータ138によりエンジン18を始動させる場合
エンジン始動装置134では、エンジン18を始動させる際には、図33に示す如く、電磁弁52、68がオン状態にされる。これにより、アキュムレータ32内の高圧作動油が、油路144を介して油圧モータ138の作動油供給部に供給されると共に作動油排出口から排出され、油路146を介してオイルパン42内に流入する。これにより、油圧モータ138が駆動する。油圧モータ138の回転力は、ワンウェイクラッチ154、第2ギヤ152、及び第1ギヤ150を介してエンジン18のクランク軸に伝達され、これにより、エンジン18が始動する。
(4)アキュムレータ32の油圧による変速機14及びクラッチ装置16の油圧確保
エンジン始動装置134では、図34に示す如く、前記第1の実施の形態に係るエンジン始動装置10と同様に、アキュムレータ32の油圧により、変速機14及びクラッチ装置16の油圧を確保することができる。
(5)アキュムレータ32の油圧低下防止
エンジン始動装置134では、エンジン18を長時間停止させる場合には、前記第1の実施の形態に係るエンジン始動装置10と同様に、電磁弁52を閉じてアキュムレータ32の油圧を遮断することで、アキュムレータ32の圧力低下を最小限に抑えることができる。
(第1の変形例)
図35には、第1の参考例の第1の変形例に係るエンジン始動装置156の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
(第2の変形例)
図36には、第1の参考例の第2の変形例に係るエンジン始動装置160の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
(第3の変形例)
図37には、第1の参考例の第3の変形例に係るエンジン始動装置157の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
(第4の変形例)
図38には、第1の参考例の第4の変形例に係るエンジン始動装置159の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
(第5の変形例)
図39には、第1の参考例の第5の変形例に係るエンジン始動装置161の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
<第2の参考例>
次に、本発明の第2の参考例について説明する。なお、前記第1の実施の形態及び前記第1の参考例と基本的に同一の構成・作用については、前記第1の実施の形態及び前記第1の参考例と同符号を付してその説明を省略する。
(1)車両の通常走行時
上記構成のエンジン始動装置164では、車両の通常走行時には、図41に示す如く、電磁弁52によって、アキュムレータ32の入口が閉塞されると共に、電磁弁68によって油路144が閉路される。
(2)車両の運動エネルギを回生する場合
エンジン始動装置164では、車両の制動時には、車両の運動エネルギを回生して油圧エネルギとしてアキュムレータ32に貯蔵する。この場合、クラッチ168は、エンジン18のクランク軸とモータ166の出力軸とを連結している。また、図42に示す如く、電磁弁52の作動により油圧ポンプ136の吐出部とアキュムレータ32とが連通され、電磁弁68によって油路144が閉路される。
(3)油圧モータ136によりエンジン18を始動させる場合
エンジン始動装置164では、エンジン18を始動させる際には、図43に示す如く、前記第1の参考例に係るエンジン始動装置134と同様の作用により、エンジン18を始動させる。
(4)アキュムレータ32の油圧による変速機14及びクラッチ装置16の油圧確保
エンジン始動装置164では、図44に示す如く、前記第1の実施の形態に係るエンジン始動装置10と同様に、アキュムレータ32の油圧によって、変速機14及びクラッチ装置16の油圧を確保することができる。
(5)電動モータ166の駆動によりアキュムレータ32に蓄圧する場合
エンジン始動装置164では、エンジン18の作動時・停止時にかかわらず、電動モータ166を駆動させることで、アキュムレータ32に蓄圧することができる。この場合、クラッチ168によるエンジン18のクランク軸と電動モータ166の出力軸との連結が解除される。また、図45に示す如く、電磁弁52の作動により、油圧ポンプ136の吐出部とアキュムレータ32とが連通され、電磁弁68によって油路144が閉路される。
(6)電動モータ166によりエンジン18を始動する場合
エンジン始動装置164では、クラッチ168によりエンジン18のクランク軸と電動モータ166の出力軸とを連結した状態で、電動モータ166を駆動させると、電動モータ166の回転力は、図46に示す如く、クラッチ168を介してエンジン18のクランク軸に伝達され、エンジン18が始動する。すなわち、この電動モータ166は、セルスタータとしての機能の兼ね備えている。これにより、アキュムレータ32の油圧が低下した場合でも、速やかにエンジン18の始動を行うことができる。
(7)アキュムレータ32の油圧低下防止
エンジン始動装置164では、エンジン18を長時間停止させる場合には、前記第1の実施の形態に係るエンジン始動装置10と同様に、電磁弁52を閉じてアキュムレータ32の油圧を遮断することで、アキュムレータ32の圧力低下を最小限に抑えることができる。
(第1の変形例)
図47には、第2の参考例の第1の変形例に係るエンジン始動装置170の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
(第2の変形例)
図48には、第2の参考例の第2の変形例に係るエンジン始動装置174の全体構成が概略的な配管系統図にて示されている。
12 油圧ポンプモータ
14 オートマチックトランスミッション(自動変速装置)
16 クラッチ装置
18 エンジン
19 駆動力伝達機構
20 第1ギヤ
22 第2ギヤ
24 第3ギヤ
26 第4ギヤ
28 第1ワンウェイクラッチ
30 第2ワンウェイクラッチ
32 アキュムレータ
34 油路(第1油圧回路)
36 油路(第2油圧回路)
38 電磁切替弁(第2油圧回路)
46 電磁切替弁(第1油圧回路)
50 逆止弁(第1油圧回路)
52 電磁弁(第1油圧回路、第2油圧回路)
68 電磁弁(第2油圧回路)
70 エンジン始動装置
72 電磁弁(第1油圧回路)
74 エンジン始動装置
76 電磁切替弁(第1油圧回路)
78 エンジン始動装置
80 ベルト式CVT(自動変速装置)
104 エンジン始動装置
108 パワーステアリング装置
114 エンジン始動装置
116 エンジン始動装置
118 エンジン始動装置
120 駆動力伝達機構
122 第1ギヤ
124 第2ギヤ
126 ワンウェイクラッチ
128 クラッチ
130 電動モータ
133 エンジン始動装置
134 エンジン始動装置
136 油圧ポンプ
138 油圧モータ
142 油路(第1油圧回路)
144 油路(第2油圧回路)
148 駆動力伝達機構
150 第1ギヤ
152 第2ギヤ
154 ワンウェイクラッチ
156 エンジン始動装置
157 エンジン始動装置
158 電磁弁(第1油圧回路)
159 エンジン始動装置
160 エンジン始動装置
161 エンジン始動装置
162 電磁切替弁(第1油圧回路)
164 エンジン始動装置
166 電動モータ
170 エンジン始動装置
174 エンジン始動装置
Claims (4)
- 駆動されることで車両に既設された所定の油圧機構に油圧を供給すると共に、自らに油圧が供給されることで駆動する油圧ポンプモータと、
前記車両に設けられたエンジンと前記油圧ポンプモータとを接続し、前記エンジンの作動時には前記エンジンの回転力を前記油圧ポンプモータに伝達すると共に、前記油圧ポンプモータの油圧による駆動時には前記油圧ポンプモータの回転力を所定の減速比で減速して前記エンジンに伝達する駆動力伝達機構と、
前記車両に設けられ、供給された油圧を蓄圧するアキュムレータと、
前記油圧ポンプモータと前記アキュムレータとを接続すると共に、前記アキュムレータへの蓄圧の際には開路して前記油圧ポンプモータから前記アキュムレータへの油圧の供給を可能とする第1油圧回路と、
前記第1油圧回路とは独立して前記油圧ポンプモータと前記アキュムレータとを接続すると共に、前記油圧ポンプモータを油圧により駆動させる際には開路して前記アキュムレータから前記油圧ポンプモータへの油圧の供給を可能とする第2油圧回路と、
を備え、かつ、
前記駆動力伝達機構は、
前記油圧ポンプモータに接続された第1ギヤと、
前記第1ギヤよりも歯数が多く形成され、前記第1ギヤに噛合する第2ギヤと、
前記エンジンに接続された第3ギヤと、
前記第3ギヤよりも歯数が少なく形成され、前記第3ギヤに噛合する第4ギヤと、
前記第1ギヤと前記第3ギヤとの間に接続された第1ワンウェイクラッチと、
前記第2ギヤと前記第4ギヤとの間に接続された第2ワンウェイクラッチと、
を備えたことを特徴とするエンジン始動装置。 - 駆動されることで車両に既設された所定の油圧機構に油圧を供給すると共に、自らに油圧が供給されることで駆動する油圧ポンプモータと、
前記車両に設けられたエンジンと前記油圧ポンプモータとを接続し、前記エンジンの作動時には前記エンジンの回転力を前記油圧ポンプモータに伝達すると共に、前記油圧ポンプモータの油圧による駆動時には前記油圧ポンプモータの回転力を所定の減速比で減速して前記エンジンに伝達する駆動力伝達機構と、
前記車両に設けられ、供給された油圧を蓄圧するアキュムレータと、
前記油圧ポンプモータと前記アキュムレータとを接続すると共に、前記アキュムレータへの蓄圧の際には開路して前記油圧ポンプモータから前記アキュムレータへの油圧の供給を可能とする第1油圧回路と、
前記第1油圧回路とは独立して前記油圧ポンプモータと前記アキュムレータとを接続すると共に、前記油圧ポンプモータを油圧により駆動させる際には開路して前記アキュムレータから前記油圧ポンプモータへの油圧の供給を可能とする第2油圧回路と、
を備え、かつ、
前記駆動力伝達機構は、
前記油圧ポンプモータに接続された第1ギヤと、
前記第1ギヤよりも歯数が多く形成され、前記第1ギヤに噛合する第2ギヤと、
前記第2ギヤと前記エンジンとの間に接続されたワンウェイクラッチと、
前記第1ギヤと前記エンジンとの間に接続されたクラッチと、
を備えたことを特徴とするエンジン始動装置。 - 前記エンジン及び前記油圧ポンプモータに接続され、前記エンジンを始動可能でかつ前記油圧ポンプモータを駆動可能な電動モータを備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のエンジン始動装置。
- 前記所定の油圧機構は、前記エンジンに接続された自動変速装置の油圧機構、前記エンジンと前記自動変速装置との間に接続されたクラッチ装置の油圧機構、パワーステアリング装置の油圧機構、及び、その他の油圧機構のうちの少なくとも何れか1つとされる、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項記載のエンジン始動装置
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