JP4458270B2 - 車両用エンジン始動装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用エンジン始動装置の配線手法に関する。

近年、停車時の騒音，燃費向上及び排ガス排出量低減等のため、エンジン始動後に信号待ち等で停車してアイドリング状態になるとエンジンを自動的に停止させ、発進時にエンジンを自動的に始動させるアイドルストップ機能を搭載した車両が実用化されている。一般に、このような車両用エンジン始動装置は、モータ機能及び発電機能を有するスタータジェネレータとバッテリとの間にインバータを備えるように構成されている。スタータジェネレータはエンジンに取り付けられ、インバータは車体の一部に取り付けられている。

スタータジェネレータは三相線によりインバータに接続されることで、インバータとの間で電力の授受を行うことができる一方、レゾルバ線や界磁線等の信号線によりインバータに接続されることで、スタータジェネレータの回転角を検出して検出信号を伝達したり、スタータジェネレータの駆動を制御するための制御信号を伝達したりすることができる。また、スタータジェネレータは、エンジンのクランク軸と補機ベルトにより連結されることで、エンジンとの間で駆動力の伝達が行われるようになっている。

即ち、エンジン運転時には、エンジンの駆動力によりスタータジェネレータを駆動させ、これにより発電した交流電力をインバータで直流電力に変換した後、バッテリに供給充電して車載電気機器に電力を供給する一方、エンジン始動時には、バッテリからの直流電流をインバータで交流電力に変換した後、スタータジェネレータに電力供給して駆動させ、補機ベルトを介してエンジンを始動させる。

上述したような、従来の車両用エンジン始動装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００４−１８３５６０号公報

ここで、エンジンを駆動させるとトルク変動に伴うロール振動が発生するため、三相線，レゾルバ線及び界磁線に繰り返し外力が加わり、特に、レゾルバ線及び界磁線よりも径が太い三相線は弾性に乏しく、繰り返し外力による位置変位によって劣化を早めることとなる。このような問題を回避するためには、ある程度弛ませて配線しなくてはならない。しかし、あまり弛ませ過ぎると、補機ベルト等に絡んだり、配置させるスペースに問題が生じたりする。

また、三相線はレゾルバ線及び界磁線のような信号線に比べて大容量の交流が流れるので、車両の衝突により、補機ベルトだけでなく他の部位に絡んで断線し、その破断箇所に燃料やオイルが接触すると、引火するおそれがある。また、このような問題を回避しようとして、三相線の長さを十分に保って配線させようとすると、三相線が長くなるに連れて抵抗が増えて電圧降下が大きくなり、バッテリへの供給電力の低下やスタータジェネレータの駆動トルクの低下を招くおそれがある。

更に、三相線，レゾルバ線及び界磁線は、スタータジェネレータとインバータとの間で接続されるものであるので、同じ経路で配線させるのが一般的であるが、三相線には、直流電流が流れるレゾルバ線や界磁線等の信号線と違って交流電流が流れるので、この場合、三相線にノイズが発生し、レゾルバ線及び界磁線によるスタータジェネレータの駆動制御に影響を及ぼすおそれがあった。

上述した問題に対し、従来の車両用エンジン始動装置においては、各線に電磁シール性のある材料を被覆する等の対策は施されていたが、その厚みも制限され十分な対策を講ずることはできなかった。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、三相線及び信号線を適切に配線することにより、耐久性の改善、安全性の向上、更には三相線のノイズによる影響の回避を図ることができる車両用エンジン始動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る車両用エンジン始動装置は、
車体に搭載されたエンジンと、
該エンジンとの間でベルトにより駆動力の授受を行うと共に前記エンジンの駆動力により発電を行うスタータジェネレータと、
前記スタータジェネレータとバッテリとに接続されるインバータと、
前記スタータジェネレータと前記インバータとの間で電力を授受させる三相線と、
前記スタータジェネレータと前記インバータとの間で、前記スタータジェネレータの回転角を検出する検出信号または前記スタータジェネレータの駆動を制御するための制御信号を伝達する信号線とを備え、
前記インバータを、前記エンジンの車幅方向外側で、且つ、エンジンロール軸の直上に配置される前記車体の一部に取り付け、
前記三相線を、前記インバータの下面から前記ベルトの外側で且つ下方に向けて延設させた後、エンジンロール軸方向に延設させると共に、前記ベルトの下方から前記車体の上方に向けて延設させて前記スタータジェネレータに接続し、
前記信号線を、前記スタータジェネレータを挟んで前記三相線と対向するように配置する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する本発明に係る車両用エンジン始動装置は、
前記信号線は前記インバータを挟んで前記三相線と対向するように配置される
ことを特徴とする。

本発明に係る車両用エンジン始動装置によれば、車体に搭載されたエンジンと、該エンジンとの間で駆動力の授受を行うと共に前記エンジンの駆動力により発電を行うスタータジェネレータと、前記スタータジェネレータとバッテリとに接続されるインバータと、前記スタータジェネレータと前記インバータとの間で電力を授受させる三相線とを備え、前記インバータを、エンジンロール軸に近接して配置し、前記エンジンの車幅方向外側に配置される前記車体の一部に取り付け、前記三相線をエンジンロール軸方向に延設させることにより、前記エンジンがロールしても前記三相線が絡んだり、断線したりすることがないので、耐久性及び安全性の向上を図ることができる。

本発明に係る車両用エンジン始動装置によれば、前記スタータジェネレータと前記インバータとの間に、前記スタータジェネレータの回転角を検出する検出信号または前記スタータジェネレータの駆動を制御するための制御信号を伝達する信号線を備え、前記信号線は前記スタータジェネレータを挟んで前記三相線と対向するように配置されることにより、前記信号線と前記三相線との離間距離が確保され、前記三相線のノイズによる影響を回避することができる。

本発明に係る車両用エンジン始動装置によれば、前記信号線は前記インバータを挟んで前記三相線と対向するように配置されることにより、前記信号線と前記三相線との離間距離がより大きく確保され、前記三相線のノイズによる影響をより確実に回避することができる。

本発明に係る車両用エンジン始動装置によれば、電力を授受するために前記信号線の径よりも太い径を有する前記三相線は、前記信号線よりエンジンロール軸に近い位置に配置されることにより、前記信号線より径が太くて弾性に乏しい前記三相線に加わるエンジンロールによる位置変位を小さくすることができ、耐久性を向上させることができると共に、ロールを見込んで前記三相線を弛ませる必要がないので短く配置させることができ、電圧降下の低減を図ることができる。

本発明に係る車両用エンジン始動装置によれば、前記スタータジェネレータと前記エンジンとの間で駆動力を授受するベルトを設け、前記三相線を前記ベルトの外側で且つ下方に配置させることにより、車両の衝突により三相線がベルトに絡んで断線することを回避し、安全性の向上を図ることができる。

以下、本発明の車両用エンジン始動装置の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る車両用エンジン始動装置の概略構成図、図２は本発明の一実施例に係る車両用エンジン始動装置の斜視図、図３は車両用エンジン始動装置の正面図、図４は車両用エンジン始動装置の側面図、図５はエンジンの組み付け状態を示す斜視図、図６は車両の衝突によってエンジンが後方に移動した状態の側面図である。なお、図４に示す点線及び一点鎖線はエンジンがロールした時の状態を示したものである。

先ず、図１を用いて車両用エンジン始動装置の概要を説明する。

図１に示すように、車両用エンジン始動装置は、エンジン１、スタータジェネレータ２、インバータ３及びバッテリ４から構成されている。そして、エンジン１のクランク軸とスタータジェネレータ２とは補機ベルト５で連結され、スタータジェネレータ２とインバータ３とは三相線６、信号線（レゾルバ線７及び界磁線８）で接続され、インバータ３とバッテリ４とはＰＮ線９で接続されている。即ち、スタータジェネレータ２は、エンジン１のスタータ（モータ）機能と発電機（オルタネータまたはジェネレータ）機能とを一体化したものであり、インバータ３は、電力を直流から交流及び交流から直流に変換可能な直流−交流変換機能を備えたものである。

従って、スタータジェネレータ２をスタータとして作動させる場合には、バッテリ４に充電された直流電力をＰＮ線９を介してインバータ３に取り込み、この直流電力を交流電力に変換して三相線６を介してスタータジェネレータ２に供給する。この交流電力が供給されるとスタータジェネレータ２は駆動され、その駆動力を補機ベルト５を介して伝達させることでエンジン１を始動させる。また、スタータジェネレータ２を発電機として作動させる場合には、エンジン運転時において、エンジン１の駆動力を補機ベルト５を介して伝達させることでスタータジェネレータ２を駆動させ、スタータジェネレータ２の駆動により発電した交流電力を三相線６を介してインバータ３に取り込み、この交流電力を直流電力に変換してＰＮ線９を介してバッテリ４に供給する。そして、バッテリ４は充電した直流電力を車両に搭載されたランプ類や空調装置等の電気機器に供給している。

更に、スタータジェネレータ２が発電中においては、スタータジェネレータ２の回転子の回転角検出信号がレゾルバ線７を介してインバータ３に伝達され、インバータ３は伝達されるその電流の大きさから発電量を求める一方、スタータジェネレータ２の駆動を制御する制御信号が界磁線８を介してインバータ３に伝達され、インバータ３はその電流を調整することにより、発電量を調整するようになっている。

次に、図２乃至６を用いて車両用エンジン始動装置の構成を説明する。

図２乃至６に示すように、エンジン１は車両の前方で且つ横置きに配置、即ち、エンジン１のクランク軸が車幅方向に配置されたものであり、その側部において、マウントブラケット１０を介してサイドメンバ１２に固定されたマウント１１に支持されている（図３参照）。つまり、エンジン１のクランク軸は、車両の発進時または停止時においてエンジン１がロールしたときのロール軸Ｏと平行に配置されることになる（図４参照）。なお、図４に示すように、本実施例においては、クランク軸とロール軸Ｏとは略同軸上に配置されている。また、エンジン１はマウント１１により支持されているが、複数の箇所においても図示しない他のマウントにより支持されている。

そして、エンジン１の前方にはラジエータ１３が設けられ（図３参照）、車両前方の開口部から進入した走行風をラジエータに１３取り込み、ラジエータ１３内を通過するエンジン１内で温められた冷却水を冷却するようにしている。

エンジン１の側部には、エンジン１のクランク軸上に接続されたクランクプーリ１４が設けられており、このクランクプーリ１４はスタータジェネレータ２、ウォータポンプ１５及びエアコン用コンプレッサ１６と補機ベルト５により連結されている。そして、補機ベルト５にはオートテンショナ１７が押圧されており、このオートテンショナ１７の押圧力を調整することにより、補機ベルト５の張力が付与されるようになっている。

また、インバータ３は、そのロール軸方向（クランク軸方向）外側に対向配置される車体の一部（サイドメンバ１２）に設けられている。三相線６は、衝突時の余裕代を備えながら、インバータ３の下面から補機ベルト５の外側で且つ下方をロール軸方向に延設された後、その補機ベルト５の下方から車体上方に向けて延設され、スタータジェネレータ２の上部に接続されている。一方、レゾルバ線７及び界磁線８は、インバータ３の後面から車体上方に延設された後、車体前方に延設され、スタータジェネレータ２の上部に接続されている。

即ち、衝突時の余裕代を備えた三相線６を、ロール軸Ｏ近傍からロール角度が小さい補機ベルト５（エンジン１）の下方で且つロール軸方向に延設させることにより、ロールの影響が低減され、レゾルバ線７及び界磁線８等の信号線よりも太い径の三相線６であっても破断を防止することができる。しかも、これにより、三相線６をロールを見込んで弛ませる必要がなく短く配置させることができるので、電圧降下の低減を図ることができる。また、レゾルバ線７及び界磁線８をエンジン１の上方に配置させ、三相線６とは別に配線させることにより、レゾルバ線６及び界磁線８に対する三相線６のノイズの影響を低減することができる。

従って、本発明に係る車両用エンジン始動装置によれば、エンジン１との間で駆動力の授受を行うと共にエンジン１の駆動力により発電を行うスタータジェネレータ２と、スタータジェネレータ２とバッテリ４との間の電力を双方向に変換することによりエンジン始動動作及びバッテリ充電動作を行うインバータ３と、スタータジェネレータ２とインバータ３との間で電力を授受させる三相線６とを備え、インバータ３をエンジン１のエンジンロール軸に対向配置される車体の一部（サイドメンバ１２）に取り付け、三相線６をエンジンロール軸方向に延設させることにより、エンジン１がロールしても三相線６が絡んだり、断線したりすることがないので、耐久性及び安全性の向上を図ることができる。

また、スタータジェネレータ２とインバータ３との間に、スタータジェネレータ２の回転角を検出する検出信号またはスタータジェネレータ２の駆動を制御するための制御信号を伝達する信号線（レゾルバ線７及び界磁線８）を備え、インバータ３はレゾルバ線７を介してスタータジェネレータ２の回転角を検出すると共に界磁線８を介してスタータジェネレータ２の駆動を制御し、信号線（レゾルバ線７及び界磁線８）はスタータジェネレータ２を挟んで三相線６と対向するように配置されることにより、三相線６との離間距離が確保され、三相線６のノイズによる影響を回避することができる。

また、信号線（レゾルバ線７及び界磁線８）はインバータ３を挟んで三相線６と対向するように配置されることにより、信号線（レゾルバ線７及び界磁線８）と三相線６との離間距離がより大きく確保され、三相線６のノイズによる影響をより確実に回避することができる。

また、三相線６は、信号線（レゾルバ線７及び界磁線８）よりエンジンロール軸に近い位置に配置されることにより、信号線（レゾルバ線７及び界磁線８）より径が太くて弾性に乏しい三相線６に加わるエンジンロールによる位置変位を小さくすることができ、耐久性を向上させることができる。しかも、ロールを見込んで三相線６を弛ませる必要がないので短く配置させることができ、電圧降下の低減を図ることができる。

更に、スタータジェネレータ２とエンジン１との間で駆動力を授受する補機ベルト５を設け、三相線６を衝突時の余裕代を備えながら、補機ベルト５の外側で且つ下方に配置させることにより、車両の衝突により、三相線６が補機ベルト５に絡んで断線することを回避し、安全性の向上を図ることができる。

つまり、図４に示すように、エンジン１の後方にクラッシャブルゾーン１８を設けることによって、図６に示すように、前突した際に、エンジン１はクラッシャブルゾーン１８を押し潰しながら、車体の一部（サイドメンバ１２）に設けられているインバータ３に対し相対的に後方へ移動するが、三相線６は補機ベルト５の外側で且つ下方に衝突時の余裕代を備えながら配置されているので、補機ベルト５に絡むことがなくなる。

車両用エンジンの配線手法に適用可能である。

本発明の一実施例に係る車両用エンジン始動装置の概略構成図である。 本発明の一実施例に係る車両用エンジン始動装置の斜視図である。 車両用エンジン始動装置の正面図である。 車両用エンジン始動装置の側面図である。 エンジンの組み付け状態を示す斜視図である。 車両の衝突によってエンジンが後方に移動した状態を示す側面図である。

符号の説明

１ エンジン
２ スタータジェネレータ
３ インバータ
４ バッテリ
５ 補機ベルト
６ 三相線
７ レゾルバ線
８ 界磁線
９ ＰＮ線
１０ マウントブラケット
１１ マウント
１２ サイドメンバ
１３ ラジエータ
１４ クランクプーリ
１５ ウォータポンプ
１６ エアコン用コンプレッサ
１７ オートテンショナ
１８ クラッシャブルゾーン

Claims (2)

1. 車体に搭載されたエンジンと、
   該エンジンとの間でベルトにより駆動力の授受を行うと共に前記エンジンの駆動力により発電を行うスタータジェネレータと、
   前記スタータジェネレータとバッテリとに接続されるインバータと、
   前記スタータジェネレータと前記インバータとの間で電力を授受させる三相線と、
   前記スタータジェネレータと前記インバータとの間で、前記スタータジェネレータの回転角を検出する検出信号または前記スタータジェネレータの駆動を制御するための制御信号を伝達する信号線とを備え、
   前記インバータを、前記エンジンの車幅方向外側で、且つ、エンジンロール軸の直上に配置される前記車体の一部に取り付け、
   前記三相線を、前記インバータの下面から前記ベルトの外側で且つ下方に向けて延設させた後、エンジンロール軸方向に延設させると共に、前記ベルトの下方から前記車体の上方に向けて延設させて前記スタータジェネレータに接続し、
   前記信号線を、前記スタータジェネレータを挟んで前記三相線と対向するように配置する
   ことを特徴とする車両用エンジン始動装置。
2. 請求項１に記載の車両用エンジン始動装置において、
   前記信号線は前記インバータを挟んで前記三相線と対向するように配置される
   ことを特徴とする車両用エンジン始動装置。

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