JP2004169668A - Starter generator device - Google Patents
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Abstract
【課題】減速機構の無端伝動帯に掛かる負荷を小さくしトルク伝達系自体をコンパクト化して内燃機関の小型化を図り、簡素な制御系で発電効率の良いスタータジェネレータ装置を供する。
【解決手段】内燃機関1の出力軸に接続されるスタータジェネレータ装置において、プラネタリギアセットを備え、サンギア23が第1ノッチと第2ノッチとを備えるノッチプレート22と一体とされ、固定部材27に形成された、第2ポケットとノッチプレート22の第2ノッチとを係合・解除可能な第2のスプリングストラット30の機能を規制可能なスライドプレート26を駆動して、第2ポケットと第2ノッチとの係合・解除を制御するスライドプレート制御手段39,40とを備え、スライドプレート制御手段39,40は内燃機関の始動時に第2のスプリングストラット30が第2ポケットと第2ノッチとを係合可能にスライドプレート26を駆動制御するスタータジュエネレータ装置。
【選択図】 図1A starter generator with a simple control system and high power generation efficiency is provided by reducing the load applied to an endless power transmission band of a speed reduction mechanism, downsizing the torque transmission system itself and downsizing the internal combustion engine.
A starter generator device connected to an output shaft of an internal combustion engine includes a planetary gear set, a sun gear is integrated with a notch plate having a first notch and a second notch, and a fixing member. By driving the formed slide plate 26 which can regulate the function of the second spring strut 30 capable of engaging and disengaging the second pocket and the second notch of the notch plate 22, the second pocket and the second notch are driven. Slide plate control means 39 and 40 for controlling engagement and disengagement with the second spring strut 30 when the internal combustion engine is started to engage the second pocket and the second notch. A starter / generator device that controls the driving of the slide plate 26 as much as possible.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スタータジェネレータにより内燃機関の始動を行うとともに該内燃機関の動力によりスタータジェネレータで発電を行うようにしたスタータジェネレータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のスタータジェネレータ装置は種々提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
なおワンウェイクラッチのトルク伝達要素として軽量小型のスプリングストラットを用いた継手は既に提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−147424号公報
【特許文献2】
特表2002−504979号公報
【0004】
特許文献1において内燃機関の出力軸が電磁クラッチを介してプーリに連結されている。
一方電動機兼発電機のスタータジェネレータは、その駆動軸がプラネタリギアセットのサンギアに結合され、ピニオンギアを支承するキャリアがプーリの入出力軸に結合されており、リングギアはブレーキを介して固定部材に連結されるとともに、クラッチを介して前記入出力軸に連結される構成である。
【0005】
そしてプーリ間に巻き掛けられるベルトは、同時に補機類の入力軸に設けられたプーリにも巻き掛けられている。
【0006】
内燃機関を始動するときは、電磁クラッチ,ブレーキをオンにし、クラッチをオフとすることでスタータジェネレータの回転駆動力はサンギアからキャリアに減速して伝達され、ベルトを介してさらに減速されて内燃機関に伝達されて始動がなされる。
【0007】
内燃機関の動力によりスタータジェネレータを発電機として使用するときは、ブレーキをオフ、クラッチをオンとすることで、プーリとスタータジェネレータが直結状態となり、電磁クラッチをオンとしておくことで、内燃機関の動力がスタータジェネレータに伝達されて発電がなされる。
【0008】
内燃機関の停止時にスタータジェネレータを使って補機類を駆動するときは、ブレーキをオフ、クラッチをオンとしてプーリとスタータジェネレータを直結状態とし、電磁クラッチをオフとすることで、内燃機関の負荷を受けることなく、スタータジェネレータにより補機類を駆動することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
このように各状態の切り換え時に制御要素が電磁クラッチ,クラッチ,ブレーキと3つあり、制御系が複雑である。
【0010】
またスタータジェネレータにより内燃機関を始動させる時、スタータジェネレータの回転駆動力はプラネタリギアセット,プーリベルトの2つの減速機構を介して内燃機関に伝達されるが、プーリベルトによる減速機構は内燃機関側にある。
【0011】
したがって内燃機関の始動のための必要トルクをTとすると、ベルトの出力側のトルクもTとなり相当の負荷がベルトに掛かる。
【0012】
そのためにベルトの幅を広げる必要が生じ、内燃機関の全長が長くなり、特に軽自動車等のエンジンルームのスペースが限られた小さな車両への搭載は、衝突安全性の確保が難しい。
【0013】
さらに上記構成であると、内燃機関の始動時およびスタータジェネレータを発電機として使用するときは常に電磁クラッチをオンにして通電する必要があり、よって発電するために電力を消費するという矛盾があり発電効率を低下させている。
【0014】
本発明は、斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、減速機構の無端伝動帯に掛かる負荷を小さくしトルク伝達系自体をコンパクト化して内燃機関の小型化を図り、簡素な制御系で発電効率の良いスタータジェネレータ装置を供する点にある。
【0015】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の出力軸に接続されるスタータジェネレータにより該内燃機関の始動を行うとともに該内燃機関の始動後は該内燃機関の動力により前記スタータジェネレータで発電を行うようにしたスタータジェネレータ装置において、キャリアに支承されるピニオンギアにサンギアとリングギアが噛合うプラネタリギアセットを備え、前記キャリアが前記内燃機関の出力軸に結合されるとともに第1ポケットを備えるポケットプレートに結合され、前記リングギアが無端伝動帯を介して前記スタータジェネレータおよび補機に対して動力伝達可能に接続され、前記サンギアが第1ノッチと第2ノッチとを備えるノッチプレートと一体とされ、前記ポケットプレートの第1ポケットと前記ノッチプレートの第1ノッチとを係合・解除可能な第1のスプリングストラットと、固定部材に形成された第2ポケットと前記ノッチプレートの第2ノッチとを係合・解除可能な第2のスプリングストラットと、前記第2のスプリングストラットの機能を規制可能なスライドプレートと、前記スライドプレートを駆動して前記第2のスプリングストラットの前記第2ポケットと第2ノッチとの係合・解除を制御するスライドプレート制御手段とを備え、前記スライドプレート制御手段は内燃機関の始動時に前記第2のスプリングストラットが前記第2ポケットと第2ノッチとを係合可能に前記スライドプレートを駆動制御するスタータジュエネレータ装置とした。
【0016】
内燃機関始動時には、スライドプレートを駆動制御して第2のスプリングストラットが第2ポケットと第2ノッチとを係合可能とし係合状態にするだけで、スタータジェネレータの回転駆動力は無端伝動帯を介して減速され、さらにプラネタリギアセットで減速されて内燃機関に伝達され始動されるが、無端伝動帯による減速機構はスタータジェネレータ側にある。
【0017】
したがって内燃機関の始動のための必要トルクをTとし、プラネタリギアセットによる減速比をb(>1)とすると、無端伝動帯の出力側のトルクはプラネタリギアセットにより減速されてT/bとなり、相当程度負荷が軽減され、無端伝動帯の幅を広げる必要はなく、よって内燃機関の全長を長くする必要はない。
【0018】
その他、内燃機関の動力によりスタータジェネレータを発電機として使用するときや、内燃機関の停止時にスタータジェネレータを使って補機類を駆動するときなどは、全てスライドプレートにより第2のスプリングストラットの機能を規制し第2ポケットと第2ノッチとの係合を解除しておけばよく、制御要素が少なく制御系を簡素化できる。
【0019】
スタータジェネレータを発電機として使用するときは第2ポケットと第2ノッチとの係合を解除する位置にスライドプレートを設定しておくので、発電時にスライドプレートを作動するのに電力を使う必要がなく発電効率を高く維持することができる。
無端伝動帯を用いているので、内燃機関に対するスタータジェネレータの配置の自由度が大きい。
【0020】
ポケットプレートとノッチプレート間およびノッチプレートと固定部材間にそれぞれ一方向にトルク伝達する第1のスプリングストラットと第2のスプリングストラットが介装される構造であり、トルク伝達系自体を軽量コンパクト化し、内燃機関全体の小型化を図ることができる。
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図1ないし図14に基づき説明する。本実施の形態に係るスタータジェネレータ装置31が、4サイクル内燃機関1に適用された例を示す。
【0021】
図1は、本スタータジェネレータ装置31および内燃機関側の構造を示す断面図である。
内燃機関1のクランク軸2は、チェーン室3を構成するチェーンケース4の開口から外側へ端部を突出している。
チェーン室3内のクランク軸2には動弁系へ動力を伝達するチェーンのチェーンスプロケット5が嵌着されている。
【0022】
そのクランク軸2のチェーンケース4の開口部辺りの端部には、クランクキー6を介してキャリア部材8が嵌合され、クランク軸2の端面に螺合されるフランジ付きボルト7によりキャリア部材8がクランク軸2に一体に締結される。
【0023】
キャリア部材8にはトルク伝達機構10が周設されるが、実際の組付け順序としてはキャリア部材8に先にトルク伝達機構10が組付けられ、トルク伝達機構10が組付けられたキャリア部材8がクランク軸2に嵌着される。
【0024】
そこでトルク伝達機構10の組付けについて図2ないし図4に基づき組付け順序に従って説明する。
まず図2を参照してキャリア部材8は、中空の円板部8aの内面にクランク軸2の端部に嵌合する内側円筒部8bが突出し、外面により径の大きい偏平の外側円筒部8cが同軸に突出した形状をしている。
【0025】
内側円筒部8bの外周部において円板部8aの内面に環状の外側ポケットプレート11が固着されている。
外側ポケットプレート11は、円板部8aの内面に接する面に周方向に複数箇所凹部が形成されていて、同凹部に嵌挿されたピニオンギア12がピニオン軸13に回転自在に軸支されて設けられている。
【0026】
ピニオン軸13は外側ポケットプレート11と円板部8aとの間にクランク軸2と平行に指向して架設され、ピニオンギア12は同ピニオン軸13にベアリングを介して回転自在に支持される。
【0027】
外側ポケットプレート11の円板部8aと反対側の内面には、周方向にピニオン軸13を避けて等間隔に複数個、例えば4個の第1ポケット11aが掘削されている。
また外側ポケットプレート11の外周縁が内方に延出した延長円筒部11bが形成されている。
【0028】
一方キャリア部材8の円板部8aの外周端にベアリング15を介してリング部材16が相対回転自在に周設されている。
この外径部にダンパー18を介してプーリ19が嵌着されている。
【0029】
リング部材16のベアリング15が介装される内径部には、ベアリング15の内側に前記ピニオンギア12に噛合うリングギア17が形成され、ベアリング15の外側にはキャリア部材8の外側円筒部8cとの間に環状のオイルシール20が嵌挿されてベアリング15の外側を閉塞している。
【0030】
したがってキャリア部材8に対してリング部材16は、リングギア17がピニオンギア12に噛合しながらプーリ19とともにベアリング15を介して相対的に回転可能である。
【0031】
斯かる状態のキャリア部材8の内側円筒部8bの外周に、図3に示すようにノッチ部材21が相対回転自在に嵌挿される。
ノッチ部材21は、キャリア部材8の内側円筒部8bに嵌合する円筒部の外周面中央にフランジ状に延出した円形のノッチプレート22が形成されているとともに、円筒部の外側端部にサンギア23が形成されていて前記ピニオンギア12と噛合わされる。
【0032】
サンギア23がピニオンギア12に噛合することで、キャリア部材8が軸支するピニオンギア12を介してサンギア23とリングギア17が連動するプラネタリギアセットが構成される。
【0033】
ノッチプレート22は前記外側ポケットプレート11の延長円筒部11b内に嵌入し、サークリップ24に係止されてノッチ部材21は位置決めされる。
円形フランジ状のノッチプレート22の外側ポケットプレート11に接する外面に周方向に複数個、例えば17個(第1ポケット11aの数で割り切れない数)の第1ノッチ22aが等間隔に掘削され、反対の内面にも周方向に17個の第2ノッチ22bが等間隔に掘削されている。
【0034】
ノッチプレート22の両面のそれぞれ17個の第1ノッチ22aと第2ノッチ22bは、互いに位相を略一致させて両側の後記するストラット25a,30aが係合する回転方向を互いに逆方向とするように形成されている。
またストラット25a(30a)が係合するときは、いずれか1つの第1ノッチ22a(第2ノッチ22b)に係合するようになっている。
【0035】
このようなノッチ部材21を組付ける際には、外側ポケットプレート11の内面の4個の第1ポケット11aにそれぞれ第1のスプリングストラット25を先に組み込んでおく。
【0036】
図5を参照してスプリングストラット25は、断面が平行四辺形状をした平板であるストラット25aが第1ポケット11aに出没自在に嵌装され、第1ポケット11aの奥に挿入されたスプリング25bがストラット25aの先端を揺動して突出させるように付勢している。
【0037】
したがって外側ポケットプレート11の内面の4個の第1ポケット11aのうち1個とノッチプレート22の外面の17個の第1ノッチ22aのうち1個が、互いの相対回転する中で合致すると、スプリング25bにより付勢されたストラット25aの先端が揺動して第1ノッチ22a内に突出し、図5に示すようにストラット25aが外側ポケットプレート11の第1ポケット11aとノッチプレート22の第1ノッチ22aを係合可能とする。
【0038】
すなわち図5に矢印で示す相対回転に対しては、ストラット25aが第1ポケット11aと第1ノッチ22aとの間に挟まるようにして係合しトルクの伝達を行なうが、矢印と逆方向の相対回転に対してはノッチプレート22の外面が斜めに第1ノッチ22aに嵌入したストラット25aの傾斜面を押圧してスプリング25bに抗して第1ポケット11aにストラット25aを没入し係合を解除する。
【0039】
このようにスプリングストラット25は、外側ポケットプレート11とノッチプレート22の一方向の相対回転は阻止し、逆方向の相対回転は許す小型で場所を取らないワンウェイクラッチである。
【0040】
次に図4を参照してノッチ部材21の円筒部外周でノッチプレート22の内面に円環板状のスライドプレート26を介して環状の内側ポケットプレート27が嵌合され、サークリップ28に係止されて内側ポケットプレート27は位置決めされる。
【0041】
スライドプレート26は、外側ポケットプレート11と内側ポケットプレート27の間に挟まれて相対的に回動自在に支持されており、円環板部には周方向に4個の開口26aが形成され、内面の一部から突起26bが外側ポケットプレート11に形成された長孔を貫通して突出している。
突起26bに外部からアクチュエータ39が作用してスライドプレート26を回動させることができる。
【0042】
内側ポケットプレート27のスライドプレート26に接する外面には、外側ポケットプレート11と同じく周方向に等間隔に4個の第2ポケット27aが掘削されている。
また内側ポケットプレート27の外周端縁にはスプライン27bが形成されている。
【0043】
この内側ポケットプレート27を組付ける際には、内側ポケットプレート27の外面の4個の第2ポケット27aにそれぞれ第2のスプリングストラット30を先に組み込んでおく。
【0044】
図5を参照して第2のスプリングストラット30は、前記第1のスプリングストラット25と同じもので、断面が平行四辺形状をした平板であるストラット30aが第2ポケット27aに出没自在に嵌装され、第2ポケット27aの奥に挿入されたスプリング30bがストラット30aの先端を揺動して突出させるように付勢している。
【0045】
したがってスライドプレート26の開口26aを内側ポケットプレート27の第2ポケット27aと一致させた状態で、内側ポケットプレート27の外面の第2ポケット27aの1つとノッチプレート22の内面の第2ノッチ22bの1つが、互いの相対回転する中で合致すると、スプリング30bにより付勢されたストラット30aの先端が揺動してスライドプレート26の開口26aを貫挿して第2ノッチ22b内に突出し、図5に示すようにストラット30aが内側ポケットプレート27の第2ポケット27aとノッチプレート22の第2ノッチ22bを係合可能とする。
【0046】
すなわちスライドプレート26の開口26aを内側ポケットプレート27の第2ポケット27aと一致させた状態で、内側ポケットプレート27とノッチプレート22の図5に矢印と逆方向の相対回転に対しては、ストラット30aが第2ポケット27aと第2ノッチ22bとの間に挟まるようにして係合しトルクの伝達を行なうが、矢印で示す相対回転に対してはノッチプレート22の内面が斜めに第2ノッチ22bに嵌入したストラット30aの傾斜面を押圧してスプリング30bに抗して第2ポケット27aにストラット30aを没入し係合を解除する。
【0047】
このようにスプリングストラット30は、内側ポケットプレート27とノッチプレート22の一方向の相対回転は阻止し、逆方向の相対回転は許す小型で場所を取らないワンウェイクラッチである。
【0048】
しかしスプリングストラット30がワンウェイクラッチの機能を果たすのは、スライドプレート26の開口26aを内側ポケットプレート27の第2ポケット27aと一致させた状態にあるときで、スライドプレート26の開口26aを内側ポケットプレート27の第2ポケット27aからずらすと、スライドプレート26が第2ポケット27aの開口を蓋する形となり、ストラット30aは第2ポケット27に収納され、よって内側ポケットプレート27とノッチプレート22は互いに独立に回動する。
【0049】
すなわちアクチュエータ39によりスライドプレート26を作動することによりスプリングストラット30によるワンウェイクラッチの機能を働かせたり、規制したりすることができる。
【0050】
以上のようにしてキャリア部材8にトルク伝達機構10が組付けられた状態で、図1に示すようにキャリア部材8がクランク軸2に嵌着されフランジ付きボルト7により締結する。
【0051】
そのときチェーンケース4の開口縁の溝条に内側ポケットプレート27の外周端縁のスプライン27bをスプライン嵌合して内側ポケットプレート27は固定とする。
【0052】
またチェーンケース4の開口より大径の円環突条4aとリング部材16の内径部との間にオイルシール29が介装され、プラネタリギアセットを内部に密封しオイルの漏れを防止している。
【0053】
以上のようにトルク伝達機構10は、外側ポケットプレート11がキャリア部材8と一体に取り付けられ、ノッチプレート22がサンギア23と一体に形成され、内側ポケットプレート27がチェーンケース4に嵌合して固定されるので、相当なコンパクト化が図られている。
【0054】
さらにワンウェイクラッチとしてスプリングストラット25,30を用いた小型で場所を取らないものを採用しているので、益々本トルク伝達機構10は小型軽量化されている。
【0055】
そして図1に示すように本スタータジェネレータ装置31は、リング部材16に周設されたプーリ19に巻き掛けられるベルト32が、スタータジェネレータ(モータM/ジェネレータG)33の入出力軸に嵌着されたプーリ34および補機35の入力軸に嵌着されたプーリ36に架渡される。
【0056】
スタータジェネレータ33は、インバータ37を介してバッテリ38と接続されて、バッテリ38の電力によりスタータジェネレータ33は電動機として駆動し、プーリ34の回転入力によりスタータジェネレータ33は発電機として働き、発電力はインバータ37を介してバッテリ38の充電に供することができる。
【0057】
本スタータジェネレータ装置31における唯一の制御要素であるアクチュエータ39は、電磁ソレノイドや電動モータ等であり、電子制御ユニット(ECU)40により制御される。
【0058】
電子制御ユニット40は、車速Vや機関回転数Neなどの内燃機関1の運転状態を示す検出信号およびバッテリ38の充電状態を示す信号を入力してアクチュエータ39を制御してスライドプレート26を回動し第2のスプリングストラット30によるワンウェイクラッチの機能を働かせたり規制したりするとともに、燃料噴射弁41その他の種々の駆動制御を行う。
【0059】
本スタータジェネレータ装置31における動力伝達機構の概略構成図を図6に示す。
【0060】
トルク伝達機構10のプラネタリギアセットにおいて、キャリア部材8はクランク軸2に一体に結合され、サンギア23と一体のノッチ部材21はキャリア部材8(クランク軸2)との間に第1のスプリングストラット25を介装するとともに、チェーンケース4にスプライン嵌合した内側ポケットプレート27との間に第2のスプリングストラット30およびスライドプレート26を介装し、リングギア17と一体のリング部材16はベルト32を介してスタータジェネレータ33に連動している。
【0061】
本スタータジェネレータ装置31における電子制御ユニット40による制御手順を図7のフローチャートに示す。
【0062】
まず内燃機関1が停止時モードでステップ1でアイドル停止を許可するか否かを判断し、許可する場合はステップ2に進み燃料噴射弁41を制御して燃料噴射を停止(フューエルカット)し、次いでスライドプレート26を図8に示すように回動して第2のスプリングストラット30によるワンウェイを解除してフリー状態とする(ステップ3)。
【0063】
そして補機類35を駆動するときはスタータジェネレータ33をモータとして作動する(ステップ4)。
内燃機関1が停止しているときにエアコンディショナなどの補機類35をスタータジェネレータ33により駆動する場合であり、この状態では図9に示すように第2のスプリングストラット30によるワンウェイを解除してフリー状態にあるので、サンギア23と一体のノッチ部材21はフリーでプラネタリギアセットはニュートラル状態にあり、よってスタータジェネレータ33の動力はクランク軸2には伝達されず補機類35のみを効率良く駆動することができる。
【0064】
ステップ1でアイドル停止を許可しない場合は、ステップ5に進み車速Vが所定速度V0未満か判断し、所定速度V0以上であるとステップ9に飛び、所定速度V0未満であるとステップ6に進み機関回転数Neが所定回転数Ne0未満か判断する。
【0065】
機関回転数Neが所定回転数Ne0以上であるとステップ9に飛び、所定回転数Ne0未満であると、ステップ7に進みスライドプレート26を図10に示すように回動して第2のスプリングストラット30によるワンウェイクラッチを機能させる状態とし、ステップ8に進んでスタータジェネレータ33をモータとして作動させ内燃機関1を始動する。
【0066】
このときの状態は、図11に示すように第2のスプリングストラット30がワンウェイクラッチとして機能し、スタータジェネレータ33がモータとして作動してベルト32を介してリング部材16が回転すると、第2のスプリングストラット30がワンウェイクラッチがロック方向に作動してサンギア23(ノッチ部材21)を固定するので、スタータジェネレータ31の駆動力は、減速機構として作動するプラネタリギアセットを介してクランク軸2(外側ポケットプレート11)を減速回転させ、内燃機関1を始動する。
【0067】
内燃機関1の始動のための必要トルクをTとし、プラネタリギアセットによる減速比をbとすると、ベルト32のクランクプーリ16側のトルクは前記したようにプラネタリギアセットにより減速されてT/bとなる。
【0068】
例えば減速比bを2とすると、ベルト32の出力(プラネタリギアセット)側トルクに掛かる負荷はT/2であり、ベルト32に掛かる負荷が相当程度軽減される。
ベルト32に掛かる負荷が軽減されるので、ベルト32の幅を広げる必要はなく、よって内燃機関1の全長を長くする必要はなく、内燃機関1の小型化を図ることができる。
【0069】
次にステップ5またはステップ6で、車速Vが所定速度V0以上または機関回転数Neが所定回転数Ne0以上と判断されステップ9に飛んだときは、内燃機関1は駆動時モードであり、まずバッテリ38に充電要求があるか否かが判断される。
バッテリ38が充電する余裕があるかすなわち過充電にならないかを判断する。
【0070】
充電要求がない場合は過充電のおそれがあるので、ステップ13に飛びスライドプレート26を図12に示すように回動して第2のスプリングストラット30によるワンウェイを解除してフリー状態とし、スタータジェネレータ31は発電機として作動させない。
【0071】
充電要求がある場合はステップ10に進み車速がスタータジェネレータ31を発電機として作動させるに適した回生車速範囲にあるか否かを判断する。
車速が回生車速範囲を越えるような場合は、スタータジェネレータ31を発電機として作動させるにはスタータジェネレータ31の回転が高過ぎるため、ステップ13に飛んで第2のスプリングストラット30によるワンウェイを解除してフリー状態とするが、スタータジェネレータ31は発電機として作動させない。
【0072】
車速が回生車速範囲内にあればステップ10からステップ11に進み、図12に示すように第2のスプリングストラット30によるワンウェイを解除してフリー状態とし、スタータジェネレータ31を発電機として作動させる(ステップ12)。
【0073】
内燃機関1が駆動時モードにあって駆動しているときに、第2のスプリングストラット30によるワンウェイを解除してフリー状態とされている場合は、内燃機関1の駆動力は、図13に示すようにクランク軸2と一体のキャリア部材8を回転させるとともに、第1のスプリングストラット25のワンウェイクラッチがロック方向に作動してサンギア23をも一体に回転させるので、キャリア部材8の回転がそのままリングギア17を介してクランクプーリ16を回転させるので、ベルト32を介してスタータジェネレータ33および補機類35を駆動する。
【0074】
したがってスタータジェネレータ33を発電機として作動させて、動力を回生してバッテリ38を充電することができる。
【0075】
なおステップ8でスタータジェネレータ33の駆動力が減速されてクランク軸2を回転させ内燃機関1を始動し、内燃機関1が自らクランク軸2を回転させることができる完爆状態となると、機関回転数がスタータジェネレータ33による回転を上回り上記のような回生が可能な状態に自動的に移行する。
【0076】
以上の制御では、始動後内燃機関1が完爆状態となると、スライドプレート26を回動して第2のスプリングストラット30によるワンウェイを解除してフリー状態としていたが、本スタータジェネレータ装置31では必ずしもスライドプレート26を回動せず第2のスプリングストラット30のワンウェイクラッチ機能を維持させていてもよい。
【0077】
すなわちこの場合、図14に示すように外側ポケットプレート11(キャリア部材8)とノッチプレート22(サンギア23)が一体に回転し、第2のスプリングストラット30のワンウェイクラッチ機能を維持してノッチプレート22の回転に対してワンウェイクラッチはロック解除方向に作用してノッチプレート22の回転を妨げることはない。
【0078】
ただし第2のスプリングストラット30のストラット30aが、ノッチプレート22の回転に伴って第2ノッチ22bに出入りすることになり、煩わしく音を発生したり耐久性に問題を生じたりする可能性があるので、前記したようにスライドプレート26を回動して第2のスプリングストラット30によるワンウェイを解除してフリー状態とする方が望ましい。
【0079】
以上のようにスタータジェネレータ装置31における制御要素はスライドプレート26だけであるので、制御系が簡素化されコストの削減を図ることができる。
【0080】
ベルト32を用いているので、内燃機関1に対するスタータジェネレータ33の配置の自由度が大きい。
以上の実施の形態では無端状伝動帯としてベルトを用いたがチェーンなどでもよい。
【0081】
また本スタータジェネレータ装置31のトルク伝達機構10において、外側ポケットプレート11と内側ポケットプレート27の間にノッチプレート22が挟まれ、ノッチプレート22の両面の第1ノッチ22aと第2ノッチ22bに両側のストラット25a,30aが係合する回転方向が互いに逆向きであることによってワンウェイクラッチの機能を有するようにしているので、一方のポケットプレートがフリー状態であると同時に、そのポケットプレートをノッチプレートとともにフリーの状態とすることもできる。
【0082】
このように簡単な構成のワンウェイクラッチとして様々な応用が可能である。また少なくとも一方のポケットプレートとノッチプレートとの間にスライドプレートを設け、任意に制御することにより外側ポケットプレート11とノッチプレート22と内側ポケットプレート27の3部品間の係合・解放を簡単な構成で様々なトルク伝達パターンを達成することができ、応用範囲が相当広い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るスタータジェネレータ装置および内燃機関側の構造を示す断面図である。
【図2】トルク伝達機構の組付け構造を組付け順に示した最初の断面図である。
【図3】次段のトルク伝達機構の組付け構造を図示した断面図である。
【図4】さらに次段のトルク伝達機構の組付け構造を図示した断面図である。
【図5】トルク伝達機構の要部の構造を図示した断面図である。
【図6】本スタータジェネレータ装置31における動力伝達機構の概略構成図である。
【図7】本スタータジェネレータ装置における制御手順を示すフローチャートである。
【図8】機関停止時モードの補機駆動状態におけるトルク伝達機構の要部の構造を図示した断面図である。
【図9】同状態における動力伝達機構の概略構成図である。
【図10】始動時の状態におけるトルク伝達機構の要部の構造を図示した断面図である。
【図11】同状態における動力伝達機構の概略構成図である。
【図12】同機関駆動時モードの回生状態におけるトルク伝達機構の要部の構造を図示した断面図である。
【図13】同状態における動力伝達機構の概略構成図である。
【図14】同回生状態における動力伝達機構の別の状態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1…内燃機関、2…クランク軸、3…チェーン室、4…チェーンケース、5…チェーンスプロケット、6…クランクキー、7…フランジ付きボルト、8…キャリア部材、10…トルク伝達機構、11…外側ポケットプレート、11a…第1ポケット、12…ピニオンギア、13…ピニオン軸、15…ベアリング、16…リング部材、17…リングギア、18…ダンパー、19…プーリ、20…オイルシール、21…ノッチ部材、22…ノッチプレート、22a…第1ノッチ、22b…第2ノッチ、23…サンギア、24…サークリップ、25…スプリングストラット、25a…ストラット、25b…スプリング、26…スライドプレート、27…内側ポケットプレート、28…サークリップ、29…オイルシール、30…スプリングストラット、30a…ストラット、30b…スプリング、31…スタータジェネレータ装置、32…ベルト、33…スタータジェネレータ、34…プーリ、35…補機、36…プーリ、37…インバータ、38…バッテリ、39…アクチュエータ、40…電子制御ユニット(ECU)、41…燃料噴射弁。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a starter generator device that starts an internal combustion engine by a starter generator and generates electric power by the starter generator by the power of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Various starter generator devices of this type have been proposed (for example, see Patent Document 1).
A joint using a lightweight and small spring strut as a torque transmission element of a one-way clutch has already been proposed (for example, see Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-147424
[Patent Document 2]
JP-T-2002-504979
[0004]
In
On the other hand, a starter generator of an electric motor and a generator has a drive shaft connected to a sun gear of a planetary gear set, a carrier supporting a pinion gear connected to an input / output shaft of a pulley, and a ring gear fixed to a fixed member via a brake. And connected to the input / output shaft via a clutch.
[0005]
The belt wound around the pulleys is also wound around the pulleys provided on the input shaft of the accessories at the same time.
[0006]
When the internal combustion engine is started, the electromagnetic clutch and the brake are turned on and the clutch is turned off, so that the rotational driving force of the starter generator is transmitted from the sun gear to the carrier at a reduced speed, and further reduced via the belt to the internal combustion engine. And is started.
[0007]
When the starter generator is used as a generator by the power of the internal combustion engine, the brake is turned off and the clutch is turned on, so that the pulley and the starter generator are directly connected, and the electromagnetic clutch is turned on, so that the power of the internal combustion engine is turned on. Is transmitted to the starter generator to generate power.
[0008]
When driving accessories using the starter generator when the internal combustion engine is stopped, the brake is turned off, the clutch is turned on, the pulley and the starter generator are directly connected, and the electromagnetic clutch is turned off to reduce the load on the internal combustion engine. Auxiliary equipment can be driven by the starter generator without receiving.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when switching between the states, there are three control elements, the electromagnetic clutch, the clutch, and the brake, and the control system is complicated.
[0010]
When the internal combustion engine is started by the starter generator, the rotational driving force of the starter generator is transmitted to the internal combustion engine through two reduction mechanisms, a planetary gear set and a pulley belt. is there.
[0011]
Therefore, if the required torque for starting the internal combustion engine is T, the torque on the output side of the belt is also T, and a considerable load is applied to the belt.
[0012]
For this reason, it is necessary to increase the width of the belt, and the total length of the internal combustion engine becomes longer. Particularly, when the vehicle is mounted on a small vehicle having a limited space in an engine room such as a minicar, it is difficult to ensure collision safety.
[0013]
Further, with the above configuration, when starting the internal combustion engine and when using the starter generator as a generator, it is necessary to always turn on the electromagnetic clutch to energize, and thus there is a contradiction that power is consumed for generating power. Efficiency is reduced.
[0014]
The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to reduce the load applied to the endless transmission band of the speed reduction mechanism, to make the torque transmission system itself compact, to reduce the size of the internal combustion engine, and to simplify the invention. The point is to provide a starter generator device with high power generation efficiency in a simple control system.
[0015]
Means for Solving the Problems and Functions and Effects
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for starting an internal combustion engine by a starter generator connected to an output shaft of the internal combustion engine, and after the start of the internal combustion engine, generating power by the starter generator by the power of the internal combustion engine. A planetary gear set in which a sun gear and a ring gear mesh with a pinion gear supported by a carrier, the carrier is coupled to an output shaft of the internal combustion engine, and a first pocket is provided. The ring gear is connected to a pocket plate, the ring gear is connected to the starter generator and the auxiliary machine through an endless transmission belt so as to be able to transmit power, and the sun gear is integrally formed with a notch plate including a first notch and a second notch. And a first pocket of the pocket plate and a second pocket of the notch plate. A first spring strut capable of engaging / disengaging a notch; a second spring strut capable of engaging / disengaging a second pocket formed in a fixing member and a second notch of the notch plate; A slide plate capable of regulating the function of the second spring strut; and a slide plate control means for driving the slide plate to control engagement / disengagement of the second pocket with the second notch of the second spring strut. Wherein the slide plate control means is a starter / generator device for driving and controlling the slide plate so that the second spring strut can engage the second pocket and the second notch when the internal combustion engine is started.
[0016]
At the time of starting the internal combustion engine, the driving force of the starter generator is controlled by driving the endless transmission band only by controlling the driving of the slide plate to allow the second spring strut to engage and engage the second pocket and the second notch. Through the planetary gear set and transmitted to the internal combustion engine for starting. The speed reduction mechanism using the endless transmission band is located on the starter generator side.
[0017]
Therefore, assuming that the required torque for starting the internal combustion engine is T and the reduction ratio by the planetary gear set is b (> 1), the torque on the output side of the endless transmission band is reduced by the planetary gear set to T / b, The load is reduced to a considerable extent, and it is not necessary to increase the width of the endless drive train, and thus it is not necessary to increase the overall length of the internal combustion engine.
[0018]
In addition, when the starter generator is used as a generator by the power of the internal combustion engine, or when the auxiliary equipment is driven using the starter generator when the internal combustion engine is stopped, the function of the second spring strut is all performed by the slide plate. It is sufficient that the engagement between the second pocket and the second notch is released after the restriction, and the number of control elements is small and the control system can be simplified.
[0019]
When the starter generator is used as a generator, the slide plate is set at a position where the engagement between the second pocket and the second notch is released, so that there is no need to use electric power to operate the slide plate during power generation. High power generation efficiency can be maintained.
Since the endless drive band is used, the degree of freedom of arrangement of the starter generator with respect to the internal combustion engine is large.
[0020]
A structure in which a first spring strut and a second spring strut that transmit torque in one direction between the pocket plate and the notch plate and between the notch plate and the fixing member, respectively, are interposed. The size of the entire internal combustion engine can be reduced.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 shows an example in which a
[0021]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the
The end of the
A
[0022]
A
[0023]
A
[0024]
Therefore, the assembling of the
First, referring to FIG. 2, the
[0025]
An annular
The
[0026]
The
[0027]
On the inner surface of the
Further, an extended
[0028]
On the other hand, a
A
[0029]
A
[0030]
Therefore, the
[0031]
A
The
[0032]
When the
[0033]
The
A plurality of, for example, 17 (not divisible by the number of the first pockets 11)
[0034]
The 17
When the
[0035]
When assembling such a
[0036]
Referring to FIG. 5, a
[0037]
Therefore, when one of the four
[0038]
That is, with respect to the relative rotation indicated by the arrow in FIG. 5, the
[0039]
As described above, the
[0040]
Next, referring to FIG. 4, an annular
[0041]
The
An actuator 39 acts on the
[0042]
On the outer surface of the
A spline 27b is formed on the outer peripheral edge of the
[0043]
When assembling the
[0044]
Referring to FIG. 5, the
[0045]
Therefore, with the
[0046]
That is, with the
[0047]
As described above, the
[0048]
However, the
[0049]
That is, by operating the
[0050]
With the
[0051]
At this time, the spline 27b on the outer peripheral edge of the
[0052]
An oil seal 29 is interposed between the annular ridge 4a having a larger diameter than the opening of the
[0053]
As described above, in the
[0054]
Further, since a small and space-saving one-way clutch using the spring struts 25 and 30 is employed, the
[0055]
As shown in FIG. 1, in the
[0056]
The
[0057]
The
[0058]
The
[0059]
FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of a power transmission mechanism in the present
[0060]
In the planetary gear set of the
[0061]
The control procedure of the
[0062]
First, it is determined whether or not to permit idling stop in
[0063]
When driving the
This is a case where
[0064]
If the idle stop is not permitted in
[0065]
The engine speed Ne is equal to the predetermined speed Ne. 0 If so, the process jumps to step 9 where the predetermined rotational speed Ne 0 If it is less than 1, the process proceeds to step 7, in which the
[0066]
At this time, as shown in FIG. 11, when the
[0067]
Assuming that the required torque for starting the
[0068]
For example, if the reduction ratio b is 2, the load applied to the output (planetary gear set) side torque of the
Since the load applied to the
[0069]
Next, in
It is determined whether the
[0070]
If there is no charge request, there is a risk of overcharging, so jump to step 13 and rotate the
[0071]
If there is a charging request, the process proceeds to step 10, where it is determined whether the vehicle speed is within a regenerative vehicle speed range suitable for operating the
If the vehicle speed exceeds the regenerative vehicle speed range, the rotation of the
[0072]
If the vehicle speed is within the regenerative vehicle speed range, the process proceeds from
[0073]
When the one-way by the
[0074]
Therefore, the
[0075]
In
[0076]
In the above-described control, when the
[0077]
That is, in this case, as shown in FIG. 14, the outer pocket plate 11 (carrier member 8) and the notch plate 22 (sun gear 23) rotate integrally, and the one-way clutch function of the
[0078]
However, the
[0079]
As described above, since the control element in the
[0080]
Since the
In the above embodiment, a belt is used as the endless transmission belt, but a chain or the like may be used.
[0081]
In the
[0082]
Various applications are possible as a one-way clutch having such a simple configuration. In addition, a slide plate is provided between at least one of the pocket plates and the notch plate, and the engagement and disengagement between the three components of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a starter generator device and an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an initial cross-sectional view showing an assembling structure of a torque transmission mechanism in an assembling order.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an assembly structure of a next-stage torque transmission mechanism.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an assembling structure of a torque transmission mechanism at a next stage.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a structure of a main part of the torque transmission mechanism.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a power transmission mechanism in the
FIG. 7 is a flowchart showing a control procedure in the present starter generator device.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a structure of a main part of a torque transmission mechanism in an auxiliary device driving state in an engine stop mode.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a power transmission mechanism in the same state.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a structure of a main part of the torque transmission mechanism in a state at the time of starting.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a power transmission mechanism in the same state.
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a structure of a main part of the torque transmission mechanism in a regenerative state in the engine driving mode.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a power transmission mechanism in the same state.
FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing another state of the power transmission mechanism in the regenerative state.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
キャリアに支承されるピニオンギアにサンギアとリングギアが噛合うプラネタリギアセットを備え、
前記キャリアが前記内燃機関の出力軸に結合されるとともに第1ポケットを備えるポケットプレートに結合され、
前記リングギアが無端伝動帯を介して前記スタータジェネレータおよび補機に対して動力伝達可能に接続され、
前記サンギアが第1ノッチと第2ノッチとを備えるノッチプレートと一体とされ、
前記ポケットプレートの第1ポケットと前記ノッチプレートの第1ノッチとを係合・解除可能な第1のスプリングストラットと、
固定部材に形成された第2ポケットと前記ノッチプレートの第2ノッチとを係合・解除可能な第2のスプリングストラットと、
前記第2のスプリングストラットの機能を規制可能なスライドプレートと、
前記スライドプレートを駆動して前記第2のスプリングストラットの前記第2ポケットと第2ノッチとの係合・解除を制御するスライドプレート制御手段とを備え、
前記スライドプレート制御手段は内燃機関の始動時に前記第2のスプリングストラットが前記第2ポケットと第2ノッチとを係合可能に前記スライドプレートを駆動制御することを特徴とするスタータジュエネレータ装置。A starter generator device that starts the internal combustion engine by a starter generator connected to an output shaft of the internal combustion engine and generates power by the starter generator by the power of the internal combustion engine after the start of the internal combustion engine.
Equipped with a planetary gear set where the sun gear and the ring gear mesh with the pinion gear supported by the carrier,
The carrier is coupled to an output shaft of the internal combustion engine and coupled to a pocket plate having a first pocket;
The ring gear is connected to the starter generator and the auxiliary machine through an endless transmission band so that power can be transmitted,
The sun gear is integrated with a notch plate having a first notch and a second notch,
A first spring strut capable of engaging and disengaging a first pocket of the pocket plate and a first notch of the notch plate;
A second spring strut capable of engaging and disengaging a second pocket formed in the fixing member and a second notch of the notch plate;
A slide plate capable of regulating the function of the second spring strut;
Slide plate control means for driving the slide plate to control engagement / disengagement of the second notch with the second pocket of the second spring strut;
The starter and generator device according to claim 1, wherein the slide plate control means controls the drive of the slide plate so that the second spring strut can engage the second pocket and the second notch when the internal combustion engine is started.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2002
- 2002-11-22 JP JP2002339528A patent/JP2004169668A/en active Pending
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