JP2013510974A - 車両のエンジン用の始動システム - Google Patents

Abstract

駆動機構１は、エンジン３と、エンジンのカムシャフト９に接続される出力部材７を有する始動システム５とを含む。始動システムは、更に、フライホイール１１と、出力部材にフライホイールを接続する接続手段とを含む。接続手段は、クラッチ１３と減速ギア１５とを含む。始動システム５は、更に、電気モータにより形成される駆動源１７を含み、電気モータは、フライホイール１１に直接接続されるか、若しくは、クラッチ１３とフライホイール１１の間の接続手段に接続される。駆動源１７により出される最大出力は、フライホイールを適切な回転数で維持するのにちょうど十分な程度である。駆動源１７がオンされた場合、フライホイールを適切な回転数で維持するのにちょうど十分な出力を出す。駆動源の最大出力は、この場合、５０Wである。

Description

本発明は、車両のエンジン用の始動システムであって、エンジンのカムシャフトに接続されることができる出力部材と、フライホイールと、フライホイールを出力部材に接続し、クラッチを含む接続手段と、接続手段又はフライホイールに接続される駆動源とを含む、始動システムに関する。

この種の始動システムは知られている（例えば、特許文献１参照）。この始動システムでは、駆動源は、出力部材に永久的に接続される電気始動モータとして構成される。クラッチは、始動モータとフライホイールの間に位置する。

特開昭57-159956号公報

本発明の目的は、既存のシステムよりもコスト効率が良い冒頭に記載した種の始動システムを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明による始動システムは、駆動源は、フライホイールに、若しくはクラッチとフライホイールの間に接続され、フライホイールは、接続手段に接続され、駆動手段は、オンされたとき、フライホイールにその速度を維持させるのに十分な出力を出すことを特徴とする。

駆動源により出されることができる最大出力は、好ましくは、フライホイールがその速度を維持するのにちょうど十分な程度である必要がある。このため、駆動源の最大出力は、最大で５００Wであり、より好ましくは５０Wである。

本発明による始動システムの一実施例では、接続手段は、更に、出力部材とクラッチの間に位置する減速ギアを含む。

本発明による始動システムの更なる一実施例では、接続手段は、更に、フライホイールとクラッチの間に位置する更なる減速ギアを含む。

本発明による始動システムの更なる一実施例では、フライホイールクラッチ又はフリーホイールベアリングは、クラッチ及び減速ギア若しくは更なる減速ギアと並列に配置される。

クラッチ及び減速ギア若しくは更なる減速ギアは、好ましくは、ブレーキ、及び少なくとも３つの回転部材を含む遊星歯車機構により形成され、遊星歯車機構の第１回転部材は、出力部材に接続され、第２回転部材は、フライホイールに接続され、第３回転部材は、ブレーキに接続される。

更に、ブレーキは、好ましくは、電気モータとして構成された駆動源により、若しくは、電気モータ及び／又はジェネレータにより形成される。この電気モータ及び／又はジェネレータは、電気モータ若しくはスターターオルタネータ（スターターモータオルタネータ）であってよい。この場合、フライホイールは、好ましくは、電気モータ及び／又はジェネレータのロータにより形成され、又は、フライホイールは、電気モータ及び／又はジェネレータのロータに接続される。

本発明による始動システムの更なる一実施例では、更なるフライホイールクラッチ若しくは更なるフリーホイールベアリングは、フライホイール若しくはブレーキと出力部材との間に位置する。

本発明による始動システムの更なる一実施例では、更なるブレーキは、電気モータ及び／又はジェネレータに若しくはフライホイールに接続される。

好ましくは、ブレーキ若しくはクラッチは、非作動状態で解放され、スプリング若しくは遠心要素により解放状態に維持される。

更に、好ましくは、更なるクラッチは、クラッチ及び出力部材の間に位置する。この更なるクラッチは、好ましくは、ある速度を超えると外れる遠心離脱装置として構成される。遠心離脱装置は、好ましくは、一方の側がカムシャフトに直接接続される。

本発明による始動システムの更なる一実施例では、遠心離脱装置は、アクティブに作動されることができるクラッチと組み合わされる。

本発明は、また、エンジンと、出力部材がエンジンのカムシャフトに接続される始動システムとを含む車両用の駆動機構に関する。

本発明による駆動機構の一実施例では、エンジンは、マルチベルトと、カムシャフトの端部に接続され、マルチベルトを搬送するプーリーとを含み、始動システムの出力部材は、カムシャフトの端部に接続される。

本発明による駆動機構の一実施例では、始動システムの出力部材は、マルチベルトを介してカムシャフトに接続される更なるプーリーに接続される。これらの2つのベルトホイールは、ディストリビュータと協動して、好ましくは、更なる減速ギアを形成する。

本発明による駆動機構の更なる一実施例では、始動システムの出力部材は、エンジンのカムシャフトの端部に、追加のプーリー伝達機構を介して接続される。

本発明による始動システムを備える駆動機構の一実施例を示す概略図。 本発明による始動システムを備える駆動機構の他の一実施例を示す概略図。 本発明による始動システムを備える駆動機構の他の一実施例を示す概略図。 本発明による始動システムを備える駆動機構の他の一実施例を示す概略図。 本発明による始動システムを備える駆動機構の他の一実施例を示す概略図。 本発明による始動システムを備える駆動機構の他の一実施例を示す概略図。 本発明による始動システムを備える駆動機構の他の一実施例を示す概略図。 本発明による始動システムを備える駆動機構の他の一実施例を示す概略図。 本発明による始動システムを備える駆動機構の他の一実施例を示す概略図。 本発明による始動システムを備える駆動機構の他の一実施例を示す概略図。 本発明による始動システムを備える駆動機構の他の一実施例を示す概略図。 本発明による始動システムを備える駆動機構の他の一実施例を示す概略図。

以下、図面に表された本発明による始動システムを備える駆動機構の実施例に基づいて、本発明が詳細に説明される。ここで、図１乃至図１２は、本発明による始動システムを備える駆動機構の１２個の実施例を示す。各実施例において、同一の構成要素については同様の参照符合により指示される。

図１は、本発明による駆動機構の第１実施例の概略図である。駆動機構１は、エンジン３と、エンジンのカムシャフト9に接続される出力部材7を有する始動システム５とを含む。始動システムは、更に、フライホイール１１と、出力部材にフライホイールを接続する接続手段を含む。接続手段は、クラッチ１３と減速ギア１５とを含む。

始動システム５は、更に、電気モータにより形成される駆動源１７を含み、電気モータは、フライホイール１１に直接接続されるか、若しくは、クラッチ１３とフライホイール１１の間で接続手段に接続される。駆動源１７により出される最大出力は、フライホイールを所望の回転数で維持するのにちょうど十分な程度である。駆動源１７がオンされた場合、フライホイールを所望の回転数で維持するのにちょうど十分な出力を出す。最大出力は、この場合、５０Wである。

駆動源１７は、減速ギア１５と出力部材７の間の接続手段に接続されてもよい。これは、破線１８により指示される。更に、更なるクラッチ１９は、この接続点と出力部材の間に位置されてもよい。

図２は、本発明による駆動機構の第２実施例の概略図である。この駆動機構２１では、始動システム２３の接続手段は、減速ギア１５と出力部材７の間に位置される更なる減速ギア２５を有する。駆動源１７は、更なる減速ギアと出力部材の間の接続手段に接続されてもよい。これは、破線２７により指示される。更に、更なるクラッチ２９は、この接続点と出力部材の間に位置されてもよい。

図３は、本発明による駆動機構の第３実施例の概略図である。この駆動機構３１では、始動システム３３の減速ギア及びクラッチは、ブレーキ３５、及び少なくとも３つの回転部材を含む遊星歯車機構３７により形成され、遊星歯車機構３７の第１回転部材は、出力部材７に接続され、第２回転部材は、フライホイール１１に接続され、第３回転部材は、ブレーキ３５に接続される。

図４は、本発明による駆動機構の第４実施例の概略図である。エンジン３は、ディストリビュータドライブベルトを搬送するプーリー４５を含む。プーリー４５は、カムシャフト９の端部４７に接続される。この駆動機構４１では、始動システム４３の出力部材７は、カムシャフトの端部４７に接続される。本発明による駆動機構５１の第５実施例では、図５に示すように、始動システム５３の出力部材７は、エンジン３のディストリビュータドライブベルト５７を介してプーリー４５に接続される更なるプーリー５５に接続される。本発明による駆動機構６１の第６実施例では、図６に示すように、始動システム６３の出力部材７は、更なる追加のベルト伝達機構６５を介してエンジン３のカムシャフト９の端部４７に接続される。

図７及び図８は、本発明による始動システム７２，８２を備える駆動機構７１，８１の第７及び第８実施例を示す。ここでは、駆動源は、遊星歯車機構３７のリングに接続される電気モータ及び／又はジェネレータ１７（スターターオルタネータ）により形成される。遊星歯車機構のキャリアは、ベルト伝達機構５７を介してエンジン３のカムシャフト９に接続される。フライホイール１１は、遊星歯車機構３７のサンギアに接続される。クラッチ７３は、フライホイール１１と出力部材７の間に位置される。図７に示す始動システム７２では、フライホイール１１は、ブレーキ７５に接続される一方で、図８に示す始動システム８２では、フライホイール１１は、減速ギア８３を介してフリーホイールベアリング８５に接続される。

エンジン３は、ブレーキ７５が閉成／ロックされている間に電気モータ及び／又はジェネレータ１７により始動されることができる。電気モータ及び／又はジェネレータ１７は、出力駆動される。遊星歯車機構３７を介して、トルクは、ブレーキ７５若しくはフリーホイールベアリング８５により支持されることができる。この遊星トルクゲインの利点は、エンジン３を始動するのに必要な始動電流が小さいことである。

エンジン３の始動は、電気モータ及び／又はジェネレータ１７により実現されてもよく、この場合、先ずフライホイール１１は、電気モータ及び／又はジェネレータによりある速度まで至らされ、その間、トルクは、カムシャフト９により支持されるが、当該カムシャフトは、回転し始めない（制限されたトルク）。続いて、クラッチ７３は閉じられてよく、その結果、フライホイール１１は、カムシャフト９に直接トルクを伝達することができる。補助的な役割として、電気モータ及び／又はジェネレータ１７は、クラッチが閉じている間若しくは閉じた後に、（ジェネレータ又はモータとして）補助することができる。また、電気モータ及び／又はジェネレータ１７は、クラッチ７３の開成の補助もでき、この場合、トルクは、フライホイール１１及び／又はブレーキ７５若しくはフリーホイールベアリング８５により支持される。この始動モードの利点は、同様に、より低い始動電流（若しくは始動電流を必要としない場合もある）である。

エンジン３は、また、電気モータ及び／又はジェネレータ１７により他の方法で始動されることができる。即ち、フライホイール１１が既に回転しており、追加のトルクゲインが遊星歯車機構３７を介して得られる。電気モータ及び／又はジェネレータ１７は、先ず、ジェネレータとして使用され、可能な場合、その後、モータとして使用される。これにより、トルクは、遊星歯車機構３７を介してフライホイール１１により支持される。この遊星トルクゲインの利点は、同様に、より低い始動電流である。

エネルギは、電気モータ及び／又はジェネレータ１７をジェネレータとして駆動することによりフライホイール１１に貯めることができる。ギア比の効果的な選択は、フライホイールが遊星歯車機構を介して２倍から５倍もの大きな出力でチャージされることができる。フライホイールに貯められるエネルギは、カムシャフト９から由来する。このとき、トルクは、遊星歯車機構３７を介してフライホイール１１により支持される。これは、好ましくは、ドライバのブレーキ操作中に生じ、及び／又は、運転者がアクセルペダルを放した時（ブレーキングエネルギの回復）に生じる。遊星歯車機構及びフライホイールの利点は、出力ゲインであり、この結果、出力は、エネルギの高出力の貯蔵に関して制限があるバッテリよりも多く回収することができる。

エンジン３は、電気モータ及び／又はジェネレータ１７をモータとして駆動することにより補助されることができる。ギア比の効果的な選択によって、ここではまた、遊星歯車機構を介して２倍から５倍もの大きな出力を放出することができる。ここでまた、トルクは、遊星歯車機構３７を介してフライホイール１１により支持される。これは、好ましくは、車両の加速中に生じる（モータアシスト）。遊星歯車機構及びフライホイールの利点は、出力ゲインであり、この結果、車両は、より高い出力レベルでアシストされることができる。

エンジンがオフにされると、フライホイール１１は、電気モータ及び／又はジェネレータ１７をジェネレータとして駆動することにより放出されることができ（低い出力であり、エンジンは始動しない）、その間、バッテリが充電される。トルクは、同様に、遊星歯車機構３７を介してフライホイール１１により支持される。これは、好ましくは、エンジンがオフされた後に生じる。利点は、貯蓄された（フライホイールの）ブレーキエネルギをバッテリに徐々に貯めることができることである。その他、バッテリにフライホイールの支配的エネルギを貯蓄し、それを再始動用に使用することは、フライホイールを適切な速度で維持し、次いで、エンジンをクラッチ７３により再始動させることによりも、効果的である。

クラッチ７３は、その機能のため、持続的に生成し、フライホイールが、電気モータ及び／又はジェネレータの低い回転数（>０ｒｐｍ）と組み合わされたエンジンの高回転数（>２０００ｒｐｍ）で過大な速度を得るのを防止する。

クラッチ７３が閉じられた場合、フライホイール１１は、電気モータ及び／又はジェネレータ１７及びエンジン３と共に回転する。電気モータ及び／又はジェネレータは、その際、ジェネレータ及びモータの双方として駆動されることができる。クラッチ７３は、好ましくは、車両が、高回転数（ｒ．ｐ．ｍ．）（>２０００ｒｐｍ）で高速で駆動される間、閉じられる。エンジンの高速時に加速するとき、電気モータ及び／又はジェネレータ１７は、モータとして使用され、フライホイールが回転を上げて高速にならないことを可能とし、これにより、フライホイールは、エンジンにより過剰に回転が増加される必要はない。フライホイールの速度は、結果として、非常に制限されるが、これは、一時的にのみ発生することができる。

図９に示す始動システム９２を備える駆動機構９１の第９実施例では、オルタネータ９３は、遊星歯車機構３７に接続される。閉じたクラッチ７３により、始動システムは、既存のオルタネータとして動作する。

車両のブレーキがかけられたとき、クラッチ７３は、解放されることができ、この結果、フライホイール１１は、オルタネータで生成し続けることにより速度を得る。フライホイールの回転数（ｒｐｍ）は、この際、エンジンが約１０００ｒｐｍのとき約３０００から１００００ｒｐｍのオーダーまで至る。エンジンがオフされるとき、遊星歯車機構３７のリング（オルタネータが接続される）は、負方向に回転する。フリーホイールベアリング９５により、オルタネータは、負方向に回転を上げすぎる必要はない（後者は、従って、固定のままである）。フライホイール１１を適切な速度で維持するために、小型の電気モータ（図示せず）は、いまや出力を受けることができるフライホイールに接続される。再始動が望まれる場合、クラッチ７３は閉じ、従って、フライホイールは、摩擦クラッチによりエンジンの回転を挙げる。利点は、電気始動システムは調整される必要がなく、アキュムレータをより高い頻度で搭載されないことである。

この始動システム９２は、エンジン３の他の側（エンジンフライホイールの側）でカムシャフト９に接続されることもできる。

図１０に示す始動システム１０２を備える駆動機構１０１では、摩擦ブレーキ１０３は、エンジン３を始動するために使用される。この利点は、インパルス始動が生じる減速比が約１：１０であり、従って、クラッチ７３によるインパルス始動よりも少ないエネルギがブレーキで損失される。

オルタネータ９３で持続的に生成するために、クラッチ７３若しくはブレーキ１０５は、上述の如く付加され作動されるべきである。フライホイール１１のチャージは、摩擦ブレーキ１０３及びオルタネータ９３の双方により実現されることができる。

図１１及び図１２は、始動システム１１２，１２２を備える駆動機構１１１，１２１の第１１及び第１２実施例を示す。図１１に示す始動システム１１２では、ブレーキ１１３は、遊星歯車機構３７のリングに接続される。遊星歯車機構３７と並列に、フリーホイールベアリング１１５は、遊星歯車機構の遊星キャリアとサンギアに接続される。図１２に示す始動システム１２２では、フリーホイールベアリング１１５は、減速ギア１２３及びクラッチ１２５に平行に接続される。この場合、オルタネータ及び電気モータ及び／又はジェネレータは、スターターオルタネータ１２７で置換される。任意的に、フライホイール１１７は、これらの始動システムに組み込むことができる。

ジェネレータモードでは、オルタネータ９３若しくはスターターオルタネータ１２７は、フリーホイールベアリング１１５を介してカムシャフト９にブレーキングトルクを印加することができる。この場合、減速ギアは使用されない（１：１）。

摩擦クラッチ１２５若しくは摩擦ブレーキ１１３を作動させることによって、オルタネータ９３若しくはスターターオルタネータ１２７は、エンジンが１０００から２０００ｒｐｍの間にあるときに回転を上げることができる。これは、電力を必要としない。オルタネータのイナーシャを増加することによって、運動エネルギが貯蓄される。これは、好ましくは、ブレーキがかけられ若しくはアクセルペダルが解放されたときに生じる。このようにして、ブレーキエネルギを回収することができる。貯められた運動エネルギは、オルタネータで電力生成することを可能とすることによりバッテリを再充電するために使用される。この目的のため、クラッチ１２５若しくはブレーキ１１３は、再び開成されるべきである。

貯められた運動エネルギは、インパルス指導のために使用されることもできる。エンジンがオフされたとき、ブレーキ１１３若しくはクラッチ１２５は、解放され、フライホイール１１７及び／又はオルタネータ９３若しくはスターターオルタネータ１２７のイナーシャは、適切な回転数（ｒｐｍ）に維持される。

再始動が望まれた場合、ブレーキ１１３又はクラッチ１２５は、閉じられることができ、その結果、エンジン５は、電気システムの負荷無しで始動される。

本発明は、図面を参照して上述されているが、本発明は、如何なる態様であれ図面に示される実施例に限定されるべきでない。本発明は、また、請求項により定義された精神及び範囲内で図面に示された実施例から逸脱する全ての実施例までカバーする。例えば、更なるクラッチは、クラッチ及び出力部材の間に位置されてもよい。この更なるクラッチは、この場合、好ましくは、ある回転数（ｒｐｍ）を超えると離脱する遠心離脱装置として構成される。この場合、この遠心離脱装置は、好ましくは、カムシャフトに一方の側が直接接続される。

Claims (21)

1. 車両のエンジン用の始動システムであって、前記エンジンのカムシャフトに接続されることができる出力部材と、フライホイールと、前記フライホイールを前記出力部材に接続し、カップリングを含む接続手段と、前記接続手段又は前記フライホイールに接続される駆動源とを含み、
   前記駆動源は、前記フライホイールに、若しくはクラッチと前記フライホイールの間に接続され、前記フライホイールは、前記接続手段に接続され、前記駆動手段は、オンされたとき、前記フライホイールにその速度を維持させるのに十分な出力を出すことを特徴とする、始動システム。
2. 前記駆動源により出されることができる最大出力は、好ましくは、前記フライホイールが適切な速度を維持するのにちょうど十分である、請求項１に記載の始動システム。
3. 前記駆動源の最大出力は、５００Wである、請求項２に記載の始動システム。
4. 前記駆動源の最大出力は、５０Wである、請求項２に記載の始動システム。
5. 前記接続手段は、更に、前記出力部材と前記クラッチの間に位置する減速ギアを含む、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の始動システム。
6. 前記接続手段は、更に、前記フライホイールと前記クラッチの間に位置する更なる減速ギアを含む、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の始動システム。
7. フライホイールクラッチ又はフリーホイールベアリングは、前記クラッチ及び前記減速ギア若しくは前記更なる減速ギアと並列に配置される、請求項５又は６に記載の始動システム。
8. 前記クラッチ及び前記減速ギア若しくは前記更なる減速ギアは、好ましくは、ブレーキ、及び少なくとも３つの回転部材を含む遊星歯車機構により形成され、前記遊星歯車機構の第１回転部材は、前記出力部材に接続され、第２回転部材は、前記フライホイールに接続され、第３回転部材は、前記ブレーキに接続される、請求項５〜７のうちのいずれか１項に記載の始動システム。
9. 前記ブレーキは、電気モータとして構成された前記駆動源により、若しくは、電気モータ及び／又はジェネレータにより形成される、請求項８に記載の始動システム。
10. 前記フライホイールは、前記電気モータ及び／又はジェネレータのロータにより形成され、又は、前記フライホイールは、前記電気モータ及び／又はジェネレータのロータに接続される、請求項９に記載の始動システム。
11. 更なるフライホイールクラッチ若しくは更なるフリーホイールベアリングは、前記フライホイール若しくは前記ブレーキと前記出力部材との間に位置する、請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の始動システム。
12. 更なるブレーキは、前記電気モータ及び／又はジェネレータに若しくは前記フライホイールに接続される、請求項９〜１１のうちのいずれか１項に記載の始動システム。
13. 前記ブレーキ若しくはクラッチは、非作動状態で解放され、スプリング若しくは遠心要素により解放状態に維持される、請求項１〜１２のうちのいずれか１項に記載の始動システム。
14. 更なるクラッチは、前記クラッチ及び前記出力部材の間に位置する、請求項１〜１３のうちのいずれか１項に記載の始動システム。
15. 前記更なるクラッチは、好ましくは、ある速度を超えると外れる遠心離脱装置として構成される、請求項１４に記載の始動システム。
16. 前記遠心離脱装置は、好ましくは、一方の側が前記カムシャフトに直接接続される、請求項１５に記載の始動システム。
17. 前記遠心離脱装置は、アクティブに作動されることができるクラッチと組み合わされる、請求項１５又は１６に記載の始動システム。
18. エンジンと、請求項１〜１７のうちのいずれか１項に記載の始動システムとを含む車両用の駆動機構であって、
    前記出力部材は、前記エンジンのカムシャフトに接続される、駆動機構。
19. 前記エンジンは、マルチベルトと、前記カムシャフトの端部に接続され、前記マルチベルトを搬送するプーリーとを含み、前記始動システムの出力部材は、前記カムシャフトの端部に接続される、請求項１８に記載の駆動機構。
20. 前記始動システムの出力部材は、前記マルチベルトを介して前記カムシャフトに接続される更なるプーリーに接続される、請求項１９に記載の駆動機構。
21. 前記始動システムの出力部材は、前記エンジンのカムシャフトの端部に、追加のプーリー伝達機構を介して接続される、請求項１９に記載の駆動機構。

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