JPH0243029B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車のリターダに係り、とくにエン
ジンのフライホイールを回転子とするとともに、
フライホイールハウジングに固定子を設け、これ
らの回転子と固定子とによつて発電機を構成し、
この発電機が発電を行なう際に外部から加えられ
る仕事によつてトルクを吸収し、これによつて制
動力を得るようにした自動車のリターダに関す
る。

自動車を制御するために従来より用いられてい
るリターダは渦電流を用いるものであつて、固定
子コイルによつて形成される磁場の中でロータを
回転させ、導体から成るロータに渦電流を発生さ
せることによつて、運動エネルギを熱エネルギに
変換するようになつていた。このような従来の渦
電流式のリターダは、その大きさおよび重量が大
きくなるという欠点があつた。さらに上記ロータ
は冷却用のフインを備えているために、制動を行
なわない場合においてもその回転によつて、上記
フインが常に風損を生じ、燃費を悪化させるとい
う欠点があつた。なおリターダ以外にも、制動力
を車両に対して与えるためにエキゾーストブレー
キが用いられる場合があるが、エキゾーストブレ
ーキを使用すると、それに特有の騒音を発生する
という不都合があつた。

このような問題点に鑑みて、発電機から成るリ
ターダが提案されている。この発電機は例えば誘
導子型発電機から構成されており、しかもその回
転子がエンジンのフライホイールと兼用されるよ
うになつているために、リターダをコンパクトに
構成することができるようになる。ところが従来
のこのようなリターダは、車両の制動力を得るた
めにのみ用いられるようになつており、他の目的
には使われていなかつた。すなわち例えばエンジ
ンのクランキングを行なう場合には、リターダと
は別に設けられているスタータモータを用いるよ
うにしていた。従つて従来のリターダによれば、
車両に制動力を与える場合以外は有効に利用する
ことができないという欠点があつた。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、車両に制動力を与えるための発電機
から成るリターダをモータとして用いることによ
り、エンジンのクランキングを行ない得るように
した自動車のリターダを提供することを目的とす
るものである。

以下本発明を図示の一実施例につき説明する。
第１図は本実施例に係るリターダを備えたエンジ
ン１を示すものであつて、このエンジン１は例え
ばデイーゼルエンジンから構成されている。そし
てこのエンジン１の背面側にはフライホイールハ
ウジング２が設けられており、このハウジング２
内にはクランクシヤフト３に固着されたフライホ
イール４が収納されている（第２図参照）。さら
にフライホイールハウジング２の背面側にはトラ
ンスミツシヨン５が配されており、エンジン１の
回転数を適当な値に変速し、プロペラシヤフト６
を介して駆動輪へ伝達するようになつている。

つぎにこのエンジン１に設けられているリター
ダの構造について述べると、第２図に示すように
ハウジング２内に配されたフライホイール４の外
周面には、円周方向に沿つて所定のピツチで誘導
子磁極７が設けられている。そしてこの磁極７を
備えたフライホイール４が誘導子型発電機の回転
子を構成しており、この発電機が自動車のリター
ダを構成するようになつている。ハウジング２の
上下にはそれぞれケース８が設けられており、こ
のケース８内には誘導子型発電機の固定子が収納
されている。この固定子は第３図に示すように、
フライホイール４の円周方向に配列された複数の
ポールコア９を備えている。ポールコア９の下端
部は上記誘導子磁極７に微小なエアギヤツプを介
して対向するとともに、その上端部は固定子ヨー
ク１０を介してケース８の蓋板に固着されてい
る。そしてポールコア９には電機子コイル１１と
界磁コイル１２とがそれぞれ巻装されている。な
お電機子コイル１１は２つのポールコア９に誇つ
て巻装されているのに対して、界磁コイル１２は
それぞれのポールコア９に１つずつ巻装されてい
る。

上記界磁コイル１２は第４図に示すように、車
両に搭載されたバツテリ１３と接続されている。
なお界磁コイル１２とバツテリ１３との間にはス
イツチ１４とコントローラ１５との直列回路が接
続されている。これに対して電機子コイル１１は
リターダスイツチ１６を介して負荷抵抗１７と接
続されている。なおこの負荷抵抗１７は可変抵抗
から構成されており、エンジンの回転数に応じて
その抵抗値が変化するようになつている。さらに
電機子コイル１１はスイツチ１８を介して全波整
流器１９の入力端子と接続されている。全波整流
器１９の出力端子はレギユレータ２０と上記バツ
テリ１３との並列回路に接続されるようになつて
いる。なおバツテリ１３には他の電装品２１が接
続されている。さらにバツテリ１３は、キースイ
ツチ２２を介してＤ／Ａコンバータ２４と接続さ
れている。そしてこのＤ／Ａコンバータ２４が上
記電機子コイル１１と接続されるようになつてい
る。

このＤ／Ａコンバータ２４は、バツテリ１３か
らの直流電流を交流電流に変換して電機子コイル
１１に供給するものであつて、これによつてリタ
ーダをスタータモータとして利用するようにする
ためのものである。電機子コイル１１は第５図に
示すように、４つのトランジスタ２５，２６，２
７，２８間に接続されている。すなわちコイル１
１の一端はトランジスタ２５のエミツタとトラン
ジスタ２７のコレクタとに接続されており、また
コイル１１の他端はトランジスタ２６のエミツタ
とトランジスタ２８のコレクタとに接続されてい
る。なおこれらのトランジスタ２５〜２８のコレ
クタ、エミツタ間にはそれぞれ保護用ダイオード
２９が接続されている。またトランジスタ２５，
２６のコレクタはバツテリ１３に接続され、また
トンジスタ２７，２８のエミツタは接地されてい
る。

上記一対のトランジスタ２５，２８のベースは
制御用トランジスタ３０のコレクタと接続されて
おり、同様にトランジスタ２６，２７のベースは
制御用トランジスタ３１のコレクタと接続されて
いる。これらのトランジスタ３０，３１のエミツ
タはバツテリ１３に接続されるとともに、これら
のベースはそれぞれトランジスタ３２，３３のコ
レクタと抵抗を介して接続されている。そしてト
ランジスタ３２のベースは増幅器３４の出力端子
と接続されており、これに対してトランジスタ３
３のベースは位相反転器３５を介して増幅器３４
と接続されている。なお増幅器３４と位相反転器
３５とはともに演算増幅器から構成されており、
抵抗３６とツエナダイオード３７とから成る定電
圧回路によつて駆動されるようになつている。

そして増幅器３４の入力端子は回転検出センサ
３８と接続されている。回転検出センサ３８はフ
ライホイール４の回転位置を検出するようになつ
ており、これによつて正弦波状のパルスを増幅器
３４に供給するようになつている。さらにこのセ
ンサ３８は積分回路３９と接続されており、セン
サ３８の出力がこの積分回路３９に供給されるよ
うになつている。そして積分回路３９の出力端は
一対のトランジスタ４０，４１のベースにそれぞ
れ供給されるようになつている。これらのトラン
ジスタ４０，４１のコレクタはそれぞれトランジ
スタ３２，３３のベースと接続されるとともに、
トランジスタ４０，４１のエミツタは接地されて
いる。

つぎに以上の構成に成るこの自動車のリターダ
の動作について説明する。まずこの発電機から成
るリターダによつて制動力を得る場合の動作につ
いて説明する。例えば自動車が長い坂を下る場合
には、第３図に示す回路のスイツチ１４，１６を
それぞれ閉じるようにする。スイツチ１４を閉じ
るとバツテリ１３からコントローラ１５を介して
この誘導子型発電機の界磁コイル１２に電流が流
れ、コイル１２が励磁されることになる。界磁コ
イル１２は第３図に示すように、ポールコア９を
２つずつ互に逆向きに磁化するとともに、共通の
電機子コイル１１が巻装された一対のポールコア
９が互に異極となるように磁化する。従つてある
瞬間においては第３図において点線で示すような
磁気回路４２が構成され、これに対してフライホ
イール４が回転して誘導子磁極７がポールコア９
のピツチに相当する角度だけ移動すると、第３図
において鎖線で示すような磁気回路４３が形成さ
れる。これらの磁気回路４２，４３を通過する磁
束はともに電機子コイル１１と鎖交するととも
に、２つの磁気回路４２，４３を通過する磁束の
向きは互に反転することになる。従つてこの磁束
の変化によつて電機子コイル１１に起電力が誘起
され、この誘導子型発電機が発電を行なうことに
なる。このことはエンジン１あるいは車両がフラ
イホイール４を駆動することになり、このときに
外部からなされる仕事が制動力として利用される
ことになる。すなわち誘導子型発電機の発電によ
つてトルクが吸収されて車両が制動力を受け、減
速されるようになる。そしてこのときの発電出力
は可変抵抗１７によつて消費される。

さらにこのリターダを構成する発電機の出力
は、上述の如く可変抵抗１７によつて消費される
ばかりでなく、バツテリ１３の充電を行なうこと
ができるようになつている。リターダを構成する
発電機からの出力によつてバツテリ１３を充電す
る場合には、第４図に示す回路のスイツチ１４と
スイツチ１８とをともに閉じる。すると界磁コイ
ル１２が励磁されるとともに、電機子コイル１１
に起電力が誘起される。この誘起された交流の出
力は全波整流器１９によつて全波整流されるとと
もに、レギユレータ２０によつて電圧調整されて
バツテリ１３に供給され、このバツテリ１３を充
電することになる。なおこのとき同時に他の電装
品２１の駆動をも行なうことができる。さらにこ
のバツテリ１３の充電を行なう際にスイツチ１６
を閉じておけば、発電出力の一部が抵抗１７によ
つて消費されるとともに、他の起電力によつてバ
ツテリ１３が充電されることになる。そして抵抗
１７によつて消費される電力とバツテリ１３を充
電する電力との割合は、抵抗１７の値を調整する
ことによつて制御することが可能である。

さらにこのリターダを構成する誘導子型発電機
は、その電機子コイル１１に電流を流すことによ
つてこれをスタータモータとして利用し、エンジ
ンのクランキングを行なうことができるようにな
つている。この動作について説明すると、エンジ
ンを始動させる場合にはキースイツチ２２を閉じ
るとともに、スイツチ１４を閉じる。スイツチ１
４を閉じることによつてバツテリ１３から界磁コ
イル１２に電流が流れ、第３図に示すような磁気
回路４２が形成される。これに対してスイツチ２
２を閉じると、第５図に示す回路によつて電機子
コイル１１に電流が流れる。そしてこのコイル１
１に流れる電流の方向は、センサ１８の検出に基
づいてその方向が交互に反転するようになつてい
る。センサ３８はフライホイール４の回転位置を
検出するようになつており、正弦波状の出力を増
幅器３４に供給する。増幅器３４はセンサ３８の
出力を増幅するとともに波形整形し、トランジス
タ３２のベースに供給するばかりでなく、位相反
転器３５を介してトランジスタ３３のベースに供
給するようになつている。

いま増幅器３４の出力が高レベルにあるとする
と、トランジスタ３２およびトランジスタ３０が
導通する。従つてトランジスタ３０のコレクタ電
流がトランジスタ２５，２８のベースに供給さ
れ、これら一対のトランジスタ２５，２８が導通
される。従つてバツテリ１３からの電流は、トラ
ンジスタ２５、電機子コイル１１、およびトラン
ジスタ２８を通つて接地側に流れる。従つてこの
ときには電機子コイル１１には矢印４４で示す方
向の電流が流れる。

これに対してフライホイール４がその誘導子磁
極７のピツチの1/2に相当する角度だけ回転して
センサ３８および増幅器３４の出力が低レベルに
なると、トランジスタ３２，３０が非導通に切換
えられるとともに、この増幅器３４の出力が位相
反転器３５を介してトランジスタ３３のベースに
加えられるために、トランジスタ３３，３１が導
通する。そしてトランジスタ３１のコレクタ電流
がトランジスタ２６，２７のベースに供給される
ために、これらのトランジスタ２６，２７が導通
される。従つてバツテリ１３からトランジスタ２
６、電機子コイル１１、およびトランジスタ２７
を介して接地側へ電流が流れることになる。すな
わちこのときには電機子コイル１１に流れる電流
は矢印４５で示す方向となる。

このようにバツテリ１３によつて界磁コイル１
２が励磁されて第３図に示す磁気回路４２，４３
が交互に形成されるとともに、これらの磁気回路
４２，４３と鎖交するように配された電機子コイ
ル１１には、フライホイール４あるいは誘導子磁
極７の回転に伴なつて、交互にその方向が反転す
るような電流が流れるために、電機子コイル１１
が回転方向の力を受けることになる。しかるにこ
の電機子コイル１１は固定子を構成しているため
に回転することができず、その反力として誘導子
磁極７が回転力を受けることになる。従つて誘導
子磁極７を取付けたフライホイール４が回転し、
エンジン１のクランキングを行なうことになる。
このようにしてエンジン１が始動される。

このようなクランキングを行なつてエンジン１
を回転させ、そのフライホイール４の回転数が上
昇すると、回転検出センサ３８の検出出力の周波
数が高くなる。従つてこのセンサ３８の出力が供
給されている積分回路３９の出力が次第に高くな
る。そして積分回路３９の出力はトランジスタ４
０，４１のベースにそれぞ供給されるようになつ
ているために、積分回路の出力が所定の値を越え
た場合に、これらのトランジスタ４０，４１が導
通する。従つてこれらのトランジスタ４０，４１
によつて増幅器３４あるいは位相反転器３５の出
力が接地され、トランジスタ３２，３３の導通を
止する。このようにしてエンジン１の回転数が所
定の値を越えた場合には、電機子コイル１１への
電流の供給を断ち、モータの駆動を停止するよう
にしている。

以上のように本実施例に係るリターダは、それ
を本来の目的に使用することによつて、車両に対
して制動力を与えることができるばかりでなく、
リターダを構成する誘導子型発電機の出力によつ
てバツテリを充電し、他の電装品を駆動すること
ができるようになつている。さらにこのリターダ
を構成する誘導子型発電機をモータとして利用す
ることにより高トルクの回転力を発生させ得、エ
ンジンのクランキングを行なうことを可能にして
いる。しかも発電機とスタータモータとはその機
械的な構成が同一であつて互に共通化することが
でき、発電機の電機子コイルに対して電流を供給
するための回路のみを設けることによつて、この
発電機をスタータモータとして利用できるように
している。従つてこのようなリターダを備える自
動車によれば、スタータモータを省略することが
可能になる。しかもこのスタータモータを兼用す
る発電機は、誘導子型に構成されているために、
固定子側に電機子コイル１１と界磁コイル１２と
がそれぞれ設けられることになり、回転部分への
電流の供給あるいは回転部分からの電流の取出し
を行なうための機構を必要とせず、構造が簡単に
なり耐久性に優れたものとなる。

以上に述べたように本発明は、誘導子型発電機
の電機子コイルにバツテリから電流を供給する回
路を設け、この回路によつて電機子コイルに電流
を流すことによつて誘導子型発電機をスタータモ
ータとしてエンジンを駆動し、エンジンのクラン
キングを行ない得るようにしたものである。従つ
て本発明によれば、リターダを構成する誘導子型
発電機をスタータモータと兼用することが可能と
なり、これによつて自動車のスタータモータを省
略することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るリターダを備
えた自動車のエンジンの側面図、第２図はこのエ
ンジンに設けられているリターダの外観斜視図、
第３図はこのリターダの要部展開正面図、第４図
はこのリターダの回路図、第５図は電機子コイル
へバツテリから電流を供給する回路の回路図であ
る。 なお図面に用いた符号において、１…エンジ
ン、２…フライホイールハウジング、４…フライ
ホイール、７…誘導子磁極、９…ポールコア、１
１…電機子コイル、１２…界磁コイル、１３…バ
ツテリ、２４…Ｄ／Ａコンバータである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンのフライホイールを回転子とすると
   ともに、フライホイールハウジングに固定子を設
   け、これらの回転子と固定子とによつて誘導子型
   発電機を構成し、この誘導子型発電機が発電を行
   なう際に外部から加えられる仕事によつてトルク
   を吸収し、これによつて制動力を得るようにした
   リターダにおいて、前記誘導子型発電機の電機子
   コイルにバツテリから電流を供給する回路を設
   け、この回路によつて電機子コイルに電流を流す
   ことによつて前記誘導子型発電機をスタータモー
   タとしてエンジンを駆動し、エンジンのクランキ
   ングを行ない得るようにしたことを特徴とする自
   動車のリターダ。