JP5467739B2 - 車両の補機要素への動力供給システム - Google Patents

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Description

本発明は、自動車の機械的に駆動される補機要素への動力供給システムに関する。
ハイブリッド技術が、「フル・ハイブリッド」及び「マイクロ・ハイブリッド」に分類される場合がある。フル・ハイブリッド技術は、独立して車輪にトルクを供給し、その結果、内燃機関（エンジン）から独立して車両に推進力を提供する能力を持つ電気機械を含む場合がある。一方、マイクロ・ハイブリッド技術は、車両を推進する能力は持たないが、車両が定常状態にある間のエンジンのON/OFF動作やエンジンの迅速始動を支援する能力を持つ、統合型スタータ・ジェネレータ（Integrated Starter Generator: ISG）機械を含む場合がある。
従来のISGベースのマイクロ・ハイブリッドにおいては、ISGはエンジン及び変速装置と直列に配置され得る。ISGは、従来のエンジン・スタータの代わりをするだけでなく、補機のための電力とバッテリ貯蔵される電力を生成する従来のオルタネータ/ジェネレータの代わりもする。ISGは、エンジンが、回転数零から毎分数百回転まで一瞬のうちに上昇することを可能にし、従って、燃料経済性の排気エミッション低減の利益に加えて、ドライバーにとって”継ぎ目の無い”スタート・ストップ能力を提供する。
フロントエンド補機駆動（Front End Accessory Drive: FEAD）システムに配置された空調（air conditioning: A/C）圧縮器が、エンジンが停止中に駆動しないため、従来のISGベースのマイクロ・ハイブリッドでは、エンジンがオフの間、室内の空調快適レベルを維持することが出来ない場合がある。従って、暑い環境条件においては、エンジンを停止することによる燃料節約を重視するか、エンジンを駆動することによってドライバーに快適な室内温度を提供するかについての選択が行なわれる必要がある。本発明は、ISGがFEADシステム上に配置される場合において、内燃機関（エンジン）が回転していない間でも室内快適性を維持することを課題とする。
本発明の第一の実施形態は、車両の補機要素に動力を供給するためのシステムの形式を取り得る。本発明のシステムは、クランク軸を含むエンジン、電気モータ、機械的に駆動される補機要素、サーペンタイン・ベルト、及び、第一乃至第三クラッチを含む。電気モータとクランク軸とは、ベルトと第一クラッチによって選択的に機械的に連結されるよう構成される。電気モータと補機要素とは、ベルトと第二クラッチによって選択的に機械的に連結されるよう構成される。クランク軸と補機要素とは、ベルトと第三クラッチによって選択的に機械的に連結されるように構成される。
本発明の実施形態は、ISGがFEADシステム上に配置され得る場合に、内燃機関（エンジン）が回転していない間にA/C圧縮器を駆動するための手段を提供することにより、室内快適性の課題を克服する。ベルト式統合型スタータ・ジェネレータ（Belt Integrated Starter Generator: BISG）が、補機ベルトを介して、エンジンの前部及び一つ以上のFEADシステムに接続される。この補機ベルトは、FEADシステムの一つ以上の補機装置を駆動するための従来のエンジン技術で使用されるものである。そのような補機装置は、オルタネータ及びパワー・ステアリング用ポンプを含む。BISGアーキテクチュアは、エンジン制御器が、車両が動いていない間にエンジンを選択的に停止し、その後、ドライバーが車両を動かす目的で車輪への動力供給を望むときにエンジンを迅速に再始動することを、可能とする。
実施形態の幾つかにおいて、エンジンのクランク軸プーリーが、クランク軸に取り外せないように結合されたものとは対照的に、クラッチで駆動される装置である。この追加クラッチが、クランク軸プーリーのエンジンのクランク軸からの分離を可能とする。これは、現行のFEADシステム、及び、現行のBISG装置によるA/C圧縮器などの補機駆動装置上のクラッチの使用を可能とする。適用例の一つにおいて、エンジンシステムは、暑い大気温度の間に、ドライバーが室内の温度低下を望む一方で、燃料経済性のために停止が望まれる場合がある。クランク軸プーリーをクランク軸から分断することにより、BISGはA/C圧縮器を駆動し続けることが出来、その結果、室内快適性の継続を可能とする。
図1は、ベルト式統合型スタータ・ジェネレータシステム10の前面ブロック図である。エンジン12、例えば統合型スタータ・ジェネレータであるモータ14、例えばウォーター・ポンプやパワー・ステアリング用ポンプであるポンプ16、及び、空調圧縮器18が、各々プーリー22、24、26、28を介してサーペンタイン・ベルト20を選択的に共用している。
図2が、エンジン12及びプーリー22の側面ブロック図である。クランク軸30は、クラッチ32を介してプーリー22に選択的に係合し得る。図2において、クラッチ32が係合位置にあるのが示されている。もしクラッチ32が係合位置にあるならば、エンジン12はサーペンタイン・ベルト20から回転力を受け、或いは、サーペンタイン・ベルトに回転力を供給する。もしクラッチ32が解放位置にあるならば、エンジン12はサーペンタイン・ベルト20から回転力を受けないし、サーペンタイン・ベルトに回転力を供給しない。
図3が、モータ14及びプーリー24の側面ブロック図である。動力軸34がクラッチ34を介してプーリー24を選択的に係合する。図3において、クラッチ36が係合位置にあるのが示されている。もしクラッチ36が係合位置にあるならば、モータ14がサーペンタイン・ベルト20に回転動力を供給する。もしクラッチ36が解放位置にあるならば、モータ14はサーペンタイン・ベルト20に回転動力を供給しない。
図4が、ポンプ16及びプーリー26の側面ブロック図である。動力軸38がクラッチ40を介してプーリー26を選択的に係合する。図4において、クラッチ40が係合位置にあるのが示されている。もしクラッチ40が係合位置にあるならば、ポンプ16がサーペンタイン・ベルト20から回転動力を受ける。もしクラッチ40が解放位置にあるならば、ポンプ16はサーペンタイン・ベルト20から回転動力を受けない。空調圧縮器18及びプーリー28は、ポンプ18及びプーリー26と同様のクラッチ構成を持つ。
図1乃至4を参照すると、エンジンを始動するためには、クラッチ32、36が係合され、クラッチ40が解放されるであろう。従って、モータ14がサーペンタイン・ベルト20を駆動する。もしエンジン12が駆動しておらずポンプ16が機械的動力を必要とするなら、クラッチ32が解放され、クラッチ36、40が係合されるであろう。従って、モータ14がサーペンタイン・ベルト20を駆動する。もしエンジン12が駆動してポンプ16が機械的動力を必要とするなら、クラッチ32、40が係合され、クラッチ36が解放されるであろう。従って、エンジン12がサーペンタイン・ベルト20を駆動する。
本発明の実施形態を図示し記述しているが、これらの実施形態は、本発明の可能な形態の全てを図示し記述したものではない。むしろ、この明細書で使用されている用語は限定するというより説明するためのものであり、本発明の技術思想及び範囲を逸脱することなく種々の変更が実施可能であることを理解すべきである。
ベルト式統合型スタータ・ジェネレータシステムの前面ブロック図である。 エンジン及びプーリーの側面ブロック図である。 モータ及びプーリーの側面ブロック図である。 ポンプ及びプーリーの側面ブロック図である。
10 統合型スタータ・ジェネレータシステム
12 エンジン
14 モータ（統合型スタータ・ジェネレータ）
16 ポンプ
18 空調（A/C）圧縮器
20 サーペンタイン・ベルト
22 プーリー
24 プーリー
26 プーリー
30 クランク軸
32 クラッチ
36 クラッチ
40 クラッチ

Claims (5)

  1. 車両の補機要素への動力供給システムにおいて、
    クランク軸を含む内燃機関、
    電気モータ、
    機械的に駆動される補機要素、
    サーペンタイン・ベルト、及び、
    第一乃至第三クラッチを有し、
    上記電気モータと上記クランク軸とが、上記ベルト及び上記第一クラッチを介して選択的に機械的に連結されるように構成され、且つ、上記電気モータと上記補機要素とが、上記ベルト及び上記第二クラッチを介して選択的に機械的に連結されるように構成され、それにより、上記補機要素に動力を供給し、
    上記クランク軸と上記補機要素とが、上記ベルト及び上記第三クラッチを介して選択的に機械的に連結されるように構成された、システム。
  2. 上記電気モータが、ベルト式統合型スタータ・ジェネレータである、
    請求項1に記載のシステム。
  3. 上記機械的に駆動される補機要素が、空調圧縮器である、
    請求項1又は２に記載のシステム。
  4. 上記機械的に駆動される補機要素が、パワー・ステアリング用ポンプである、
    請求項1又は2に記載のシステム。
  5. 上記機械的に駆動される補機要素が、ウォーター・ポンプである、
    請求項1又は2に記載のシステム。
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