JPH0518261U - 車両用始動兼発電装置及び動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動機として減速しエンジンを始動させ、始
動後はクランク軸の回転により、発電機とするととも
に、自動変速機に動力を伝達する。エンジンのアイドル
回転時の振動抑制ができ、さらに、車両の走行停止時に
発電容量が増大できる。 【構成】 電動機として回転子１０を回転し、トルクコ
ンバータ１７のポンプ羽根車１８を介し遊星歯車装置３
５で減速し、クランク軸２を始動回転する。始動後はク
ランク軸の回転をポンプ羽根車に伝え、回転子を回転さ
せ発電機とする。一方、ポンプ羽根車によりタービン羽
根車１９を回転させ、駆動軸４７から自動変速機１３０
に動力を伝える。車両の走行停止時には、クランク軸の
回転を遊星歯車装置で増速し、ポンプ羽根車を経て回転
子を回転させることにより、発電容量が増大される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、始動電動機としてエンジンを始動させ、始動後はクランク軸の回 転により、発電機として出力し、かつ、自動変速機に動力を伝えるようにした、 車両用始動兼発電装置及び動力伝達装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

エンジンの始動兼発電装置の公知技術としては、例えば実開昭６０−１６２９ ７８号公報があげられる。この技術手段では、エンジン枠体側に固定側の電機子 巻線を装着した電機子鉄心を固定するとともに、この電機子鉄心の内径部に間隔 をあけ、界磁巻線を保持した界磁鉄心をエンジン枠体側に固定している。双方の 磁極歯部が円周方向に対し交互に軸方向に出された１対の磁極鉄心を、電機子心 と界磁鉄心間に配して第１及び第２ロータとし、このロータを遊星歯車減速装置 及び一方向クラッチを介し、エンジンのクランク軸に連結している。

【０００３】 上記従来装置において、始動時は、界磁鉄心に励磁電流を流すとともに、電機 子巻線に交流を通電し回転磁界を発生させる。これによりロータが回転され、こ の回転を遊星歯車減速装置を介し減速しクランク軸に伝え始動させる。エンジン が始動すると、クランク軸の回転が、一方向クラッチにより遊星歯車減速装置を 介することなく直接ロータを回転させ、電機子巻線に交流電圧を発生させ発電機 として出力するようにしている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記のような従来の車両用始動兼発電装置では、エンジンはアイドル回転時に 低速回転のため振動を発生することがあり、これを抑制するため、基準回転より 下った範囲は電動機として支援回転したい場合がある。しかし、クランク軸とロ ータ間は一方向クラッチ及び遊星歯車減速装置が介在しており、動作に遊びある ので追従性がなく、電動機として支援回転ができないという問題点があった。ま た、加速時に電動機としてトルク支援したい場合があるが、これも上記と同様に 、遊びにより追従性がなく、支援できないという問題点があった。

【０００５】 さらに、車両の走行停止時に、前後の窓ガラスの融氷手段用として、あるいは 、排ガス浄化の触媒手段の加熱源としての電力供給容量の増大が求められている が、これらの要望には応じられないという問題点もあった。

【０００６】 この考案は、このような問題点を解決するためになされたもので、始動電動機 としてエンジンを始動させ、始動後は発電機となり出力し、また、エンジンのア イドル回転時の振動を抑制し、加速時のトルク支援ができ、さらに、車両の走行 停止時に、大きい電力を必要とする場合に応じられる車両用始動兼発電装置及び 動力伝達装置を得ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案にかかる車両用始動兼発電装置及び動力伝達装置は、固定側の電機子 と、この電機子の内径側に間隔をあけ対向し、界磁巻線を有する界磁鉄心とを、 エンジン枠体の一端側に固定し、上記電機子と界磁鉄心との間に磁極鉄心を配置 し回転子とし、この回転子をトルクコンバータのポンプ羽根車で保持し、回転を 伝達するようにしている。

【０００８】 また、エンジンのクランク軸に伝達軸を直結し、この伝達軸に常時は切りの第 ３クラッチを介し上記ポンプ羽根車を連結している。ポンプ羽根車から連結軸を 出し遊星歯車装置に連結し、上記伝達軸の軸端側と遊星キャリアとを常時は入り の第１クラッチを連結している。

【０００９】 さらに、遊星歯車装置の内歯車を伝導支持体で一体に結合し、伝導支持体はト ルクコンバータのタービン羽根車に結合した伝導軸に結合されている。内歯車は 外周で駆動軸の円筒状フランジ部の内円周部に結合され、この円筒状部外円はト ルクコンバータ部枠体内側との間に常時は入りの第２クラッチで連結されている 。トルクコンバータ部枠体端には自動変速機を取付けており、上記駆動軸は延長 され自動変速機に動力伝達するようにしている。

【００１０】

【作用】

この考案においては、始動時は、第１、第２クラッチは入りで、第３クラッチ は切りであり、始動電動機として回転子を回転させ、トルクコンバータのポンプ 羽根車から遊星歯車装置の太陽歯車に伝え、減速回転し第１クラッチを介しクラ ンク軸側へ伝え始動回転させる。

【００１１】 エンジンが始動すると、第３クラッチは入り、第１、第２クラッチは切り制御 され、クランク軸の回転がポンプ羽根車を回転する。この回転によるタービン羽 根車の回転が伝導軸から伝導支持体を経て駆動軸に伝えられ、自動変速機に動力 伝達する。一方、始動後ポンプ羽根車からの回転子の回転により電機子巻線に交 流電力を発生し、発電機となる。

【００１２】 また、エンジンが駆動回転中、必要により発電機として出力したり、電動機と してエンジンに対し支援回転したりし、追従性よく動作させられる。さらに、車 両の走行停止中において、供給電力を増大したい場合は、第３クラッチを切り、 第１、第２クラッチを入り制御する。これにより、クランク軸の回転が第１クラ ッチを介し、遊星キャリアに伝えられ、遊星歯車装置で増速回転され、連結軸か らポンプ羽根車に伝えられ回転子を増速回転し、発電容量が増大される。

【００１３】

【実施例】

図１はこの考案の一実施例による車両用始動兼発電装置及び動力伝達装置の上 半部縦断面図である。１はエンジン枠体で、一端部中心からクランク軸２の端部 が出されている。３はクランク軸２にボルト４により直結された伝達軸、５はエ ンジン枠体１の一端部に取付けられた固定子枠、６は固定子枠に固定された固定 子の電機子鉄心で、電機子巻線７を装着している。８は電機子鉄心６の内径部に 間隔をあけ対向する界磁鉄心で、エンジン枠体に固着された取付け座１ａにボル ト１５で取付けられている。９は界磁鉄心８内に巻回された界磁巻線、１０は電 機子鉄心６と界磁鉄心８との間にそれぞれエアギャップを介し配置された回転子 で、両側１対の異極性磁極鉄心１１、１２が内周部で非磁性材の結合環１３によ り一体に結合されている。磁極鉄心１１、１２は、磁極歯部１１ａ、１２ａが円 周方向に対し交互に軸方向に出されている。回転子１０はトルクコンバータ１７ のポンプ羽根車１８に、保持体１４により取付けボルト１６ａ、１６ｂで保持さ れている。７８は回転子１０に対応しエンジン枠体１側に取付けられた複数の回 転角度センサで、始動時に、回転子１０の回転角度を検出し、この検出信号によ り制御回路（図示しない）で電機子巻線７への通電を制御する。

【００１４】 トルクコンバータ１７は、ポンプ羽根車１８、タービン羽根車１９及び案内羽 根車２０からなる。２１は固定子枠５に取付けられたコンバータ部枠体である。 なお、枠体２１はエンジン枠体１の端部に直接取付けてもよい。

【００１５】 ２２は一端のフランジ部２２ａでポンプ羽根車１８の一端側に一体に結合され 、円筒部が延長された連結軸、２３は一端でタービン羽根車１９にスプライン２ ４で結合された中空の伝導軸、２５は一端がスプライン２７でスリーブ２６に結 合された中空の支持軸、２８は案内羽根車２０とスリーブ２６との間に介在され 、案内羽根車２０の回転を規制（例えばクランク軸２及びポンプ羽根車１８、タ ービン羽根車１９が伝達軸３の他端側から見て反時計方向回転のとき同方向回転 を阻止）する一方向クラッチ、２９は案内羽根車２０に固着され、スリーブ２６ の外周にすき間があけられた１対の当て板、３０はフランジ部３０ａがポンプ羽 根車１８の他端側に固着され、円筒部が延長された油ポンプ駆動軸、３１はコン バータ部枠体２１内に固定され、内径部で支持軸２５の他端を固着した第１ブラ ケット、３２は枠体２１内に固定され、ボルト３３により第１ブラケット３１に 結合された第２ブラケットで、油ポンプ３４（図示は略す）の枠部を形成してい る。第１ブラケット３１、第２ブラケット３２はボルト７９により枠体２１に取 付けられている。油ポンプ３４は例えば内歯車と外歯車の組合せの歯車ポンプか らなり、外歯車が油ポンプ駆動軸３０に固定されていて駆動回転される。

【００１６】 ３５は遊星歯車装置で、次のように構成されている。３６は連結軸２２の他端 にスプライン３７で結合された太陽歯車、３８はこの太陽歯車にかみ合った遊星 歯車で、遊星キャリア３９に固着された支持ピン４０に軸受４１を介し支持され ている。４２は支持ピン４０の他端を固定する支持板、４３は遊星歯車３８がか み合った内歯車、４４はこの内歯車４３を一体に固着した伝導支持体で、内径部 が伝導軸２３の他端にスプライン４５で結合されている。

【００１７】 ４７は一端部の円筒状フランジ部４７ａの内周部で内歯車４３、伝導支持体４ ４の外円周部にスプライン４８で結合した駆動軸である。

【００１８】 ５０は第１クラッチで多板クラッチからなり次のように構成されている。５１ は伝達軸３の他端部にスプライン５２で結合された伝達体、５３は伝達体５１の 凹部内に配置され、外円周部で凹部内径部にスプライン５４により結合されたピ ストン、５５はピストン５３の円筒部内円周にスプライン結合された外クラッチ 板、５６はこの外クラッチ板５５に交互に組合わされ、遊星キャリア３９にスプ ライン結合された内クラッチ板、５７、５８は止め輪、５９は伝達体５１に止め 輪６１で止められた受け板６０に受けられた圧縮ばねで、ピストン５３を後退さ せ第１クラッチ５０を常時は入りにする。６２は油圧室で、油ポンプ３４による 圧油が供給されると、圧縮ばね５９のばね圧に抗しピストン５３を前進させ、第 １クラッチ５０を切りにする。６３は遊星キャリア３９と伝達体５１との間に介 在された一方向クラッチで、双方間の反対方向回転を阻止する。

【００１９】 ６５は第２クラッチで多板クラッチからなり次のように構成されている。６６ は第１ブラケット３１の円筒状突部外周にはめられ、コンバータ部枠体２１にス プライン６７で結合されたピストン、６８はピストン６６の円筒部内円周にスプ ライン結合された外クラッチ板、６９は駆動軸４７の円筒状フランジ部４７ａの 外円周にスプライン結合され、外クラッチ板６８と交互に組合わされた内クラッ チ板、７１、７２は止め輪、７３は受け板７４に受けられた圧縮ばねで、ピスト ン６６を後退させ、第２クラッチ６５を常時は入りにする。７５は止め輪、７６ は第１ブラケット３１とピストン６６との間に形成された油圧室で、油ポンプ３ ４による圧油が供給されると、圧縮ばね７３のばね圧に抗し、ピストン６６を前 進させ第２クラッチ６５を切りにする。

【００２０】 ８０は第３クラッチで多板クラッチからなり、次のように構成されている。８ １は伝達軸３にスプライン８２により結合された伝達支持体、８３はポンプ羽根 車１８の一端側に固定された囲い体、８４は囲い体８３内に配置されたピストン 、８５は囲い体８３の円筒部内円周にスプライン結合された外クラッチ板、８６ は伝達支持体８１の外円周部にスプライン結合され、外クラッチ板８５と交互に 組合わされた内クラッチ板、８７は連結軸２２の円筒突部２２ｂに止め輪８９で 止められた受け板８８に受けられた圧縮ばねで、常時はピストン８６を後退させ 、第３クラッチを切りにしている。９０はポンプ羽根車１８の外端とピストン８ ４との間に形成された油圧室で、油ポンプ３４による圧油が供給されると、圧縮 ばね８７のばね圧に抗し、ピストン８４を前進させ第３クラッチを入りにする。

【００２１】 ９３〜１０２は対応する各部品間に介在し半径方向荷重を受ける軸受、１０５ 〜１１０は対応各部品間に介在するスラスト軸受、１１５〜１２５は対応する各 部品にはめられたオイルシールである。

【００２２】 １３０は自動変速機で、変速機枠体１３１がコンバータ枠体２１にボルト７９ により結合され、駆動軸４７の延長部に連結されていて動力伝達される。自動変 速機１３０には変速制御装置と動力伝達制御装置（図示しない）を備えており、 動力伝達制御装置は、各油圧室６２、７６、８６への各供給圧油回路の弁の制御 をする。

【００２３】 次に、動作を説明する。エンジンの始動は次のようにする。油ポンプ３４は動 作していなく、第１、第２クラッチ５０、６５は入りとなっており、第３クラッ チ８０は切りとなっている。蓄電池を電源とし変換手段で多相交流にし、電機子 巻線７に通電し、電機子鉄心６に回転磁界を発生させる。界磁巻線９には直流励 磁電流を流す。これにより、回転子１０が駆動軸４７側から見て例えば反時計方 向に回転を始める。この回転がポンプ羽根車１８から連結軸２２を介し、太陽歯 車３６に伝えられる。このとき、駆動軸４７は第２クラッチ６５の入りにより固 定状態で、これにより内歯車４３も固定されている。したがって、遊星歯車３８ は公転し遊星キャリア３９を減速回転させる。遊星歯車装置３５による減速比は Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）（Ｚｓ：太陽歯車３６の歯数、Ｚｒ：内歯車４３の歯数） となり、伝達体５１、伝達軸３を介しクランク軸２を低速回転させ、エンジンを 始動するのに十分な始動トルクが得られる。

【００２４】 エンジンが始動すると油ポンプ３４の油圧が上昇し、この油圧が油圧室６２、 ７６、９０に作用し、第１、第２クラッチ５０、６５を切りにし、第３クラッチ ８０を入りにする。これにより、遊星キャリア３９と伝達体５１の連結が解かれ 、伝達体３への伝達が断たれ、駆動軸４７のコンバータ部枠体２１側への固定拘 束は解除され、また、伝達支持体８１と囲い体８３とが連結される。したがって 、クランク軸２の回転が伝達軸３、第３クラッチ８０を介しポンプ羽根車１８に 伝えられ、回転子１０を直結状態で回転させる。このとき、電機子巻線７は通電 供給が断たれており、界磁巻線９による界磁鉄心８の磁束により、交流電圧が誘 導され、発電機として電力を供給する。

【００２５】 一方、始動されたクランク軸２によるポンプ羽根車１８の回転により、タービ ン羽根１９が回転され、伝導軸２３から伝導支持体４４に伝えられ、拘束解除と なっている駆動軸４７を回転させ、自動変速機１３０に動力伝達する。このとき 、ポンプ羽根車１８の回転で連結軸２２から太陽歯車９５を同一回転させるが、 太陽歯車９５と内歯車４３との回転数差により遊星歯車３８はわずかに公転する が、遊歯キャリア３９は拘束されておらず空転する。

【００２６】 エンジンのアイドル回転時に、振動発生の場合は、回転速度上昇分に対し、界 磁巻線への励磁電流を増して発電機出力を増加させ、回転速度を抑えることによ り、振動制御することができる。また、エンジンの加速時のトルク支援には、電 機子巻線７に蓄電池を電源とし交流変換手段で交流電流を供給し、電動機作用を させ、ポンプ羽根車１８を介し回転を加え、トルク支援制御することができる。

【００２７】 さらに、車両の走行停止中に、前後の窓ガラスの融氷装置用電源に、あるいは 、排ガス浄化の触媒装置の加熱源用とし、大きい電力供給を要する場合がある。 この場合は、第３クラッチ８０を切りとし、第１、第２クラッチ５０、６５を入 りとする制御をする。これにより、クランク軸２の回転は伝達軸３から伝達体５ １を経て遊星キャリア３９を回転させ、公転の遊星歯車３８が固定拘束の内歯車 ４３に転動し、太陽歯車３６に増速回転を伝える。この増速回転が連結軸２２を 介しポンプ羽根車１８に伝えられ、回転子１０を増速回転させる。こうして、電 機子巻線７に大きい電力を発生し、負荷に供給することができる。

【００２８】 なお、上記実施例では、第１、第２及び第３クラッチ５０、６５及び８０とし て油圧式の多板クラッチを用いたが、これに限らず、電磁式等のクラッチを用い てもよい。また、第１クラッチ５０の伝達体５１と遊星キャリア３９との間に一 方向クラッチ６３を介在させたが、場合によってこれを省いてもよい。

【００２９】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、始動には、第１、第２クラッチを入りにし 、第３クラッチを切りにし、回転子の回転をトルクコンバータのポンプ羽根車を 経て遊星歯車装置で減速し、伝達軸からクランク軸に伝え始動回転させ、始動後 は第１、第２クラッチを切りに、第３クラッチを入りに制御し、クランク軸の回 転をポンプ羽根車に伝え、回転子を回転させ発電機として出力するとともに、ポ ンプ羽根車の回転によるタービン羽根車の回転を駆動軸に伝え、自動変速機に動 力伝達するようにしたので、始動電動機と発電機が兼用され、小形軽量化される 。また、エンジンのアイドル回転時は、回転の上限を発電機として抑制し、回転 の下限を電動機として支援することにより、振動抑制ができる。さらに、加速時 は電動機としてトルク支援がされる。

【００３０】 そのうえ、車両の走行停止時には、クランク軸の回転を遊星キャリアに伝え、 遊星歯車装置で増速し、ポンプ羽根車を経て回転子に増速回転を伝えることによ り、供給発電容量が増大される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による車両用始動兼発電装置及び動力
伝達装置の一実施例の上半部断面図である。

【符号の説明】

１ エンジン枠体 ２ クランク軸 ３ 伝達軸 ６ 電機子鉄心 ７ 電機子巻線 ８ 界磁鉄心 ９ 界磁巻線 10 回転子 11、12 磁極鉄心 17 トルクコンバータ 18 ポンプ羽根車 19 タービン羽根車 22 連結軸 23 伝導軸 35 遊星歯車装置 36 太陽歯車 38 遊星歯車 39 遊星キャリア 43 内歯車 44 伝導支持体 47 駆動軸 50 第１クラッチ 65 第２クラッチ 80 第３クラッチ 130 自動変速機

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電機子巻線を装着した電機子鉄心と、こ
   の電機子鉄心の内径部に間隔をあけ対向し、界磁巻線を
   収容した界磁鉄心とがエンジン枠体端に取付けられ、上
   記電機子鉄心と界磁鉄心間に磁極鉄心からなる回転子を
   配置してなる始動兼発電装置、 ポンプ羽根車に上記回転子を保持し、タービン羽根車に
   は伝導軸が結合されたトルクコンバータ、エンジンのク
   ランク軸に直結された伝達軸と上記ポンプ羽根車との間
   に介在し、始動時は切りにされ、動力伝達時は入りにさ
   れる第３クラッチ、上記伝導軸端に太陽歯車が結合さ
   れ、遊星歯車を支持する遊星キャリアに減速回転を伝え
   る遊星歯車装置、上記遊星キャリアと上記伝達軸側との
   間に介在され、始動時は入りにされ、動力伝達時は切り
   にされる第１クラッチ、上記伝導軸端に結合され上記遊
   星歯車装置の内歯車を固着した伝導支持体、円筒状フラ
   ンジ部が上記内歯車に結合され、延長部で自動変速機に
   連結され動力を伝える駆動軸、固定部と上記駆動軸の円
   筒状部との間に介在され、始動時は入りにされ、動力伝
   達時は切りにされる第２クラッチを備え、 始動時は、電動機として上記回転子を回転させ、上記ポ
   ンプ羽根車から上記遊星歯車装置で減速し、上記クラン
   ク軸に伝え始動回転させ、 始動後は、上記クランク軸の回転を上記ポンプ羽根車に
   伝え、上記回転子を回転させ発電機とし、かつ、ポンプ
   羽根車による上記タービン羽根車の回転を上記駆動軸に
   伝え、 車両の走行停止時には、上記クランク軸の回転を上記第
   １クラッチを介し上記遊星歯車装置で増速し、上記連結
   軸から上記ポンプ羽根車に伝え上記回転子を増速回転さ
   せ、発電容量が増大されるようにしたことを特徴とする
   車両用始動兼発電装置及び動力伝達装置。