TWI281965B - Engine with motor concurrently serving as power generator and control device thereof - Google Patents

Description

1281965 狄、發明說明： 【务明所屬之技術領域】 本於具馬達兼用發電機之㈣及其控 且兀其疋關於可減低引擎的高 達兼用發電h㈣μ 轉㈣發電摩擦的具肩 甩铖之引擎及其控制裝置。 【先别技街】 達為5動\擎查之起動，使用結合於引擎的曲柄軸的起動馬 二:Γ用 以即便在引擎開始自行運轉後也可作為 機的馬達，不僅可作Μ 5 °如此般兼作為發電 將引擎與馬達一：：ί引擎的起動馬達’而且還可作為 日本真舰 #所§胃混合型汽車的驅動源使用。 子任tr 8-2517G8號公針揭示有將馬達的轉 :::於無段變速機的輸入軸，同時，藉由離轉 =ΓΓ擎的混合型汽車。在該混合型汽:中 了了僅僅驅動馬達而設置離合器。 【發明内容】 (發明所欲解決之問題） 具馬達兼用發電機之引擎中 量將變得過剩，從而增大發電产^引錢轉時發 轉效率的降低。ΘΑ “摩擦。其結果造成引擎的 益_達兼用舍电機之轉子與無段變速機結合，戋 =〜速機一起結合於引擎的曲柄軸。也就是說，在;)： 列排列著馬達兼用發電機盥益 “速機，因此具有在曲柄軸方向變長，包含料之、驅] 326\總檔\92\92123712\92123712(替換 1281965 4的寬度增加的課題。 本發明之目的在於，有鑑於上 達兼用發電機之引擎及其控制裳置，且可=::種具馬 轉時的發電摩擦，並且可減 擎=弓|擎的面旋 (解決問題之手段） h引擎之驅動部的寬度。 的纪動側虔嫌2目# “明係於具有包含與曲柄軸結合 用=:=型皮帶式無段變速機的具馬達兼 r , /、 特欲匕3 ·上述驅動側皮帶於 二一體結合於上述曲柄軸的固定皮帶輪片，及可於“ :’交位：如地結合於上述曲柄軸的活動皮帶輪片所構 備料位能機構，制伴隨著上述曲柄軸的旋轉 輪片：作::於；"述固定皮帶輪片侧使上述活動皮帶 ^ 磁鐵，係設於上述活動皮帶輪片的外周面；及 疋，由—與上述磁鐵對向配置的磁極及定子線圈所組成。 根據第1特徵，藉由在無段變速機的皮帶輪的外周設置 ::丄形成:馬達兼用發電機之轉子。因此，無須與無段變 = '刀開设置馬達兼用發電機之轉子，可削減零件數，同 寸口為疋子配置於皮帶輪的外周’因此曲柄軸的軸向尺 寸縮短。 又，伴隨著引擎轉速的增大，活動皮帶輪片變位，藉此 f子脫出於定子，轉子與定子的對向面積減小，因此發電 里不隨引擎轉速增大而增大。因此，可抑制由於發電量的 過大而使引擎的摩擦增大。 另外，本發明之帛2特徵包含··上述賦予位能機構係由 326V總檔\92\92 】23712\92123712(替換1 1281965 ; = t:上述曲柄軸的斜面板;及藉由上述斜面板及上 輪片而由在靠近外周處形成為使間隔變窄的 =面所夾住的負载滾筒所構成，具有設在上述斜面板上 ==载滾筒相反側的面的感測用磁鐵;及對 於上述感測用磁鐵，用 度感測器。 m述斜面板的旋轉角度的角 :據第2特徵，感測用磁鐵對於角度感測器的磁力，塑 ::::的旋轉角度而變化’基於該磁力以檢測斜面板： 方疋轉角度、亦即曲柄軸的角度。 另外，本發明之第3特徵包含：將上述磁極及線圈僅僅 Γ於定子的圓周方向的指定範圍，在除上《定範圍外的 疋子的圓周方向的範圍，具備與上述活動皮帶輪片上所設 的磁鐵對向而配置，用以檢測上述活動皮帶輪片的旋轉角 度的角度感測器。 ㈣第3特徵’將形成為轉子的-部分的磁鐵直接作用 =角践測器，可相對轉子而在更外周檢測角度，因而可 得到高角度檢測精密度。 另外’本發明之第4特徵包含··上述賦予位能機構係由 體結合於上述曲柄軸的斜面板；及藉由上述斜面板及上 述活動皮帶輪片而由在靠近外周處形成為㈣隔變窄的 錐I面所夾住的負載滾筒所構成，具有^在上述斜面板上 的感測用磁鐵，及對向配置於上述感測用磁鐵，用以檢測 上述斜面板的旋轉角度的角度感測器，同時，上述定子僅 僅設於圓周方向的指定範圍。 326\總檔\92\92123712\92123712(替換)-1 1281965 根據弟4特料 無段變速機Γ 為可減小定子的尺寸，因此極有利於 、、驅動側皮帶輪周邊的殼體等的配置自 又，本發明夕给 又 備檢測對弓I擎的=寸徵包含：在引擎的控制裝置中’具 檢測機構的輪出㈣檢測機構;響應上述加速 的磁束方向相同方^行通電’而產生與上述磁鐵 ^ 门方向的磁束的通電機構。 弓I:據：特广藉由通電而於定子及轉子間作用磁性吸 的變位，使二段變速機的活動皮帶輪片在轴方向上 的引擎轉速二 留在低檔側特性。其結果，以高 足而可改ϋ $成為 消解急加速引起的轉矩的不 疋而了改善加速性能。 【實施方式】 、金’茶照圖式說明本發明。圖1為本發明之包含且弓 :兼用發電機之引擎的動力單元的剖面圖，圖2為；達ί 用發電機（以下，稱為「民、去S』為馬達兼 下圖2的罩莫30所目馬達」）的分解前視圖（為取 广α ζ的罩盖30所見的圖） 於曲柄箱3的軸承4、5所&的曲柄軸2係由故合 6連結著連桿7。曲柄轴、^曲柄轴2上藉由曲柄銷 冷卻風扇8與軸承4之間2:定;=定著冷卻風扇8’在 未圖示的油泵用的齒輪1〇。有驅動凸輪驅動用鏈輪9與 在軸承5的外側設有v空士册i 為「盔#辦、# M w 皮π式無段變速機（以下，稱 局然&雙速機」）的驅動側古鹉认η 包含固定皮帶輪片⑴及:動皮::：。驅動側皮帶輪u 片ill係固定於曲柄轴2的 L^皮π輪 邛附近，相對曲柄軸2受到 326\總檔\92\92123712\92123712(替換)-1 1281965 動，另-方*， 限制’但在軸方向(滑行方向)卻心=的轉動受到 動。活動皮帶輪片112上可讯°為可在私定的範圍移 斜面㈣與曲柄軸二動_自::轉繫合/斜面板12。 =動皮帶輪片112的内側傾斜(斜=*合板，= 者外周方向變窄的、、_ g g # 、、、口 /成向 B心人 載13的錐面形導引面。在盘斜 ΓΓΛ的變速機箱14的面設有斜面板η的旋轉： :斜面：二測1柄軸2的旋轉角度用的角度感測器15。 鐵16。 上'免有磁性作用於角度感測器15的感測用磁 冰Ϊ活動皮▼輪片112的外周設有輛鐵17，在輛鐵17的 夕卜周設有複數塊磁鐵18。在活動皮帶輪片112的外周還 與上述磁鐵18間隔開空隙配置著定子19。定子19係由 錦栓200固^於變速機箱14。定子19係由具備形成磁極 的=數個（在此為18個）丁字鐵191的軛鐵192及繞捲於 丁字鐵191上的三相定子線圈193所構成。藉由如此之構 成，具備磁鐵18及軛鐵17的活動皮帶輪片112形成轉子 39’而與定子19 一起組成馬達aCG33。 與上述驅動側皮帶輪11成一對設置構成無段變速機的 從動側皮帶輪20。藉由嵌合於變速機箱14的軸承21與 未圖示的另一軸承，可旋轉自如地支持著從動軸22，該 從動軸22上固定著從動侧皮帶輪20。從動側皮帶輪2〇 係由軸承23、24而可旋轉自如地支持於從動軸22上，另 326\總檔\92\92123712\92123712(替換)-1 〇 1281965 一方面，‘在從動軸22的轴 帶輪片201。另外，具有〜°上具有限制移動的固定皮 自如地支持於從動軸22=；^皮帶輪片2G1而可滑動 在固定皮帶輪片201上执/上的活動皮帶輪片202。 外周方向偏倚的離合器制^^因離心力的作用而向 動轴22上固定著且有離入 的制動片支持板27。從 組合以構成遠心離合器。上=3合器制動片25的 端被保持於該制動片支持板^動皮帶” 2G2係藉由一 壓於固定皮帶輪片201側〜:累％弹黃28的另-端抵 對固定皮帶輪M 、、二吊被職予彈力位能，經於常 疋反讀片201側而經常 於驅動:職11與從動側皮帶輪二Γ;字形皮帶 輪，兩者間渡掛著V字形皮帶2 減速齒輪26 诘、φ A址 攸初軸々係猎由包含 動二輪車的後輪。無段變^於二動輪，連結於自 30上支持著腳踏起動器31。、匕设有罩盍30，该罩蓋 二制裝ί的要部的方塊圖。腳32具有 蓄二 、一目輸出父流變換為直流，而調整為適合 調整電壓的二35及調節器36。以已 從蓄電池34料4；^= 另外，ECU32備有將 流的m組成V 一：」:= 動電路42。 、、，二相橋式電路所形成的馬達驅 又，ECU32具有基於檢測節流闊開度的節流闕感測器π 326V總槍\92\92123712\92123712(替換 ^ 1281965 的輸’出進行加速㈣，讀制無段變速機的 連特性控制部38。ECU32除此等之外，還 ^的交 控制部及空燃比控制部等，引擎的驅動所：：點火 此等並非本㈣所财的構成而可 此^ 在此省略此等說明。 旧的構成，故而 於ΓΓ=’首先，馬達_係作為馬達進行動作。根 據由角度感測器15所檢測的旋轉角I ’藉由馬達驅動恭 =42依序將電流供料子線圈193，以驅動具備磁鐵^ 、活動皮帶輪Ji 112所組成的轉子39。引擎j的曲柄軸 係結合於馬達ACG33的轉子’因此，藉由轉子39的旋轉 進㈣動’若達到著火點轉數時，引擎2即被點火而開始 自行運轉。自行運轉開始後，控制系統被切換至發電機 側，於是，馬達ACG33作為引擎發電機進行動作。 /隨著引擎轉速的增加，滚筒負載13因離心力的作用而 2外周方向被賦予位能，活動皮帶輪片112偏倚於固定皮 π輪片111側。藉此，v字形皮帶29相對驅動側皮帶輪 11，其繞捲直徑增大，另一方面，相對從動側皮帶輪2〇， 其繞捲直徑減小。亦即，減速比減小而從動側皮帶輪20 速度增加。當從動側皮帶輪2〇的旋轉超過遠心離合器的 接績轉速時，離合器制動片25以指定壓力頂接於杯狀構 件28而將旋轉傳遞給從動軸22。 一般’發電機的輸出電壓係伴隨著轉速的增大而增大。 但是’本實施形態中，當驅動馬達ACG的引擎1的轉速增 大時’構成轉子39的活動皮帶輪片π2相對定子19偏 326\總檔\92\92123712\92123712(替換)-1 11 1281965 :t轉速增大的比例中其發電量並不增大。也就是說， 共引擎的轉速的增大程度相比，可將發電量的增大程度抑 制在較低。因此，也可抑制伴隨著轉速的增大而使發電摩 擦的增加。 ”=速特性控制部38的加速檢測部4〇，監視節流闕感測 〜7、的輸士出值的變化比例，並基於該比例，在檢測為預 :值以上日寸輸出加速檢測信號。通電控制部係響應加 、、檢測信號將供給電流於定子線圈193用的負載比（响 2〇)輸出給馬達驅動電路42。馬達驅動電路42係根據 所t、給的係數比而於定 外〜 疋于踝圈193進仃通電。在此，供給 生與磁鐵18的磁束方向相同方向的磁束的電 /7,L以使馬達ACG的摩擦不致增大。 圖：為顯示引擎之轉速增大時的驅動侧皮帶輪的位置 八：上與圖1相同的元件符號顯示相同或同等的部 二偏t的轉速增大時，如箭頭5所示，活動皮帶輪片 徑增大。於是彡皮帶29的繞捲直 m大，偏倚量也增大，從而使得摩擦降低。 鐵、#撒2用轉子39偏倚於定子19的構造，可控制無段 與車速v、為⑽閥全開時的引擎轉速Ne 機的輸出的關係圖。同圖中，當 王開細作郎流閥時，引擎轉速增大’伴隨著此鱼"田 檔α)側特性。缺後，”車速7的上升#性係依低 …、後當引擎轉速達到N1時則移行至高槽 326\m\92\92123712\92123712(myi 12 1281965 ⑻铡特'’生，沿著該高檔側特性，車速v增大。 ^#/39 ^ ^ ^19 ^ ^ ^ ^ ^ c # 的通電而使二’性吸引力係藉由對定子線圈193 速時的變速特Γ如，供給磁性吸引力以獲得適合加 速吸引力以使加速特性升高時的引擎轉 闕時，:擎轉Λ關: 則移行至= 生在達若= 狀能们-p 右放置此則直接以低的引擎轉速的 低二::：：:=::為_矩較 有_矩不足的情況。 開時加上抑制活動皮帶輪以出即-閥的急 止急劇移行至高檑側特性。的偏知的外力，因此可防 二:偏 車速M w 側，引擎轉速如與 引擎棘、" 中間的特性。於是，根據該中間特性， 引擎轉速⑹增大，伴隨著此車速V也增大。又，/引擎 ===達到可控制區域的上限轉速_τ時田，變速 :側特性’其後，停止對定子線圈193的通 “方進行:::::急: ⑷丁将性的移動，而可平穩地加速車輛 馬達ACG33而可作用於活動皮帶輪片112 的q仃方向的力而設定。 326\H^\92\92123712\92123712(#^)-i 13 1281965 圖行狀態下急開節流閥時的變速特性的 私订至向檔側特性而漸漸加速。 另-方面’在進行依磁性吸引力的控制的情況 =引力，變速特性靠近相對引擎轉速的增大而車〇的 立曰大比例小的特性、亦即低播側特性崎變化。當引 Γ:的達二可控制區域的上限nlmt時，若停止對 二即移行至高槽側特性進行變速。如此般，當 於即&閥的急開時，進行高引擎轉速下 高轉矩的加速。 4丨>1以 接者，說明變化例。在上述實施形態中，於斜面板η 設置磁鐵16而作用於角度感測ϋ 15。在第丨變化例中， 花費功夫於排除該磁鐵16上面。圖8為第！變化例的馬 達ACG的前視圖’並且，為避免複雜化而簡略顯示轉子 39。在同圖中’馬達ACG33係由具有15個丁字鐵m的 定子19所構成’ 丁字鐵191以2〇度的間隔配置。因此 丁字鐵191的配置範圍遍佈轉子39的全周，從而於一部 分產生大的空間（中心角6〇度）。於是，於該空間配置角 度感測器15。角度感測n 15細討字鐵191相同的間 隔，且以從外周與轉子磁鐵18對向的方式所配置，藉由 支架40而固定於輛鐵192上。 根據該第1變化例，不專門設置感測器用磁鐵16，而 由轉子的磁鐵18可直接檢測轉子角度，因此可削減零件 326V總檔\92\92123712\92123712(替換)-1 1281965 數。另外，因為檢測出設於轉 位置，因此可提升精密度。 々取外周的磁鐵18的 ’說明第2變化例。圖9為第 别視圖，目1〇為同剖面圖 ^的 略顯示轉子。在m…义 為避免複雜化而簡 :3 9的外周全域，其磁極較第！變化例更少。二是轉 僅=個丁字鐵191，且與轉子39的分了中 二〇〇度的範圍)對向而設。根據該第2 圍(中 =轉子39中，並不發揮作為馬達的功能，但可^ =1電機的功能。因此’引擎起動時，以腳踏起動It nr柄f2°如此般’雖無作為起動馬達的功能，但 了達成舍電機的小型化、輕量化。 (發明效果） 根據申請專利範圍第i項之發明，無須與無段變速機分 開设置馬達兼用發電機之轉子，故可削減零件數， 本的降低。另外’因為將定子配置於皮帶輪的外周貝因此 曲柄轴的軸向尺寸縮短。藉此’可達成包含無段變速機的 具有馬達兼用發電機的引擎的小型化、輕量化，同時，。 減少慣性物質。又，因為發電量不隨引擎轉速之增：而3 大，因此’可抑制發電量的增加而使引擎的摩摔妗大。θ 根據申請專利範圍第2項之發明，可將檢測轉子θ的旋轉 角度的角度感測器及感測用磁鐵，較小型地收容於無段變 速機内。 、…又艾 另外，根據申請專利範圍第3項之發明’將形成為轉子 326V總檔 \92\92123712\92123712(替換)·1 15 1281965 的一部分的磁鐵直接作用於角度感測器，可 在更外周檢測角度，因而可得到高角度檢測精密度。由而 子二根據申請專利範圍第4項之發明’因為“小定 邊的殼無段變速機的驅動側皮帶輪周 又體#的配置自由度，也可實現輕量化。 二田：據申請專利範圍第5項之發明，藉由通電而從定 力子急遽脫出的磁性吸引力。其結果，解消急 2引起的轉矩的不足等，而可獲得提高加速性能的變速

【圖式簡單說明】 圖1為本發明之貫施形態之包含具馬達兼用發電機之 引擎的動力單元的剖面圖。 圖2為馬達兼用發電機的分解前視圖。 圖3為顯示引擎控制裝置的要部的方塊圖。 圖4為顯示引擎之轉速增大時的驅動側皮帶輪的位置 的剖面圖。

圖5為節流閥全開時的引擎轉速Ne與車速ν的關係圖。 圖β為控制磁性吸引力以使加速特性升高時的引擎轉 速Ne與車速ν的關係圖。 圖7為加速特性升高時的運行狀態下的引擎轉速與 車速V的關係圖。 圖8為第1變化例的馬達ACG的前視圖。 圖9為第2變化例的發電機的前視圖。 圖10為第2變化例的發電機的剖面圖。 326V總檔\92\92123712\92123712(替換)-1 16 1281965 (元件符號說明） 1 引擎 2 曲柄轴 3 曲柄箱 4 軸承 5 軸承 6 曲柄銷 7 連桿 8 冷卻風扇 9 驅動凸輪驅動用鍵輪 10 齒輪 11 驅動侧皮帶輪 12 斜面板 13 滾筒負載 14 變速機箱 15 角度感測器 16 感測用磁鐵 17 軛鐵 18 磁鐵 19 定子 20 從動側皮帶輪 21 轴承 22 從動軸 23 軸承 326\總檔\92\92123712\92123712(替換)-1 1281965 24 轴未 25 離合器制動片 26 減速齒輪 27 制動片支持板 28 杯狀構件 29 V字形皮帶 30 罩蓋 31 腳踏起動器

32 ECU 33 馬達ACG 33a 發電機 34 蓄電池 35 AC/DC換流器 36 調節器 37 節流閥感測器 38 變速特性控制部 39 轉子 40 加速檢測部（圖3) 40 支架（圖8) 41 通電控制部 42 馬達驅動電路 111 固定皮帶輪片 112 活動皮帶輪片 191 鋼片 18

326\總檔\92\92123712\92123712(替換)-1 1281965 192 輛鐵 193 三相定子線圈 200 鏍栓 201 固定皮帶輪片 202 活動皮帶輪片 NLMT 上限轉速 N1 引擎轉速 N3 引擎轉速 Ne 引擎轉速 V 車速 326V總檔\92\92123712\92123712(替換)-1

Claims (1)

1281965 拾、申請專利範圍： 1. -種具馬達兼用發電機之引擎，係於 轴結合的驅動側皮帶輪的v字型皮帶式無段變速機的具 馬達兼用發電機之引擎中，其特徵為： 上述驅動側皮帶輪，係由—體結合於上述曲柄轴的固定 皮帶輪片，及可於轴方向變位自如地結合於上述曲柄軸的 活動皮帶輪片所構成； 並具備 賦予位此機構’利用伴隨著上述曲柄軸的旋轉離心力的 作用而於上述固定皮帶輪片側使上述活動皮帶輪片變位； j鐵，係設於上述活動皮帶輪片的外周面丨及 疋子’由與上述磁鐵對向配置的磁極及定子線圈所组 成。 敬2·如申請專利範圍第1項之具馬達兼用發電機之引 ^ :中1述賦予位能機構，係由一體結合於上述曲柄 由f =板’·及藉由上述斜面板及上述活動皮帶輪片而由 *、夕周處形成為使間隔變窄的錐形面 負載所構成， 並具有 設在上述斜面板上的與上述滾筒負載相反側 測用磁鐵；及 ^ =配置於上述感測用磁鐵’用以檢測上述斜面板的旋 轉角度的角度感測器。 3·如申請專利範圍第1項之具馬達兼用發電機之引 326V總檔\92\92123712\92123712(替換 20 1281965 擎，其中，將上述磁極及線圈僅僅設於定子的圓周方向的 指定範圍，在除上述指定範圍外的定子的圓周方向的範、 圍’具備與上述活動皮帶輪片上所設的磁鐵對向而配置， 用以檢測上述活動皮帶輪片的旋轉角度的角度感測器。 4.如中睛專利範m第丨項之具馬達兼用發電機之引 擎’其中’上述賦予位能機構，係由一體結合於上述曲柄 軸=斜面板；及藉由上述斜面板及上述活動皮帶輪片而由 在靠近外周處形成為使間隔變窄的錐形面所夹住 負載所構成， 並具有 设在上述斜面板上的感測用磁鐵，·及 對向配置於上述感測用磁鐵，用以檢測 轉角度的角度感測器，同時， 疋 上述定子僅僅設於圓周方向的指定範圍。 5. 一種具馬達兼用發電機之引擎之㈣裝置，係於 請專利範圍第1至4頊φ k 敬A M中任—項之具馬達兼用發電機之引 手的控制裝置中，其特徵為：具備 加速檢測機構，檢測對上述引擎的加速操作； 通電機構’響應上述加速檢測機構的輸线上述定子線 ，進仃通％❿產生與上述磁鐵的磁束方向相同方向的磁 束0 326 聰檔\92\92123712\92123712(替換)-1 21 1281965 柒、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 1 引擎 2 曲柄軸 3 曲柄箱 4 轴承 5 轴承 6 曲柄銷 7 連桿 8 冷卻風扇 9 驅動凸輪驅動用鏈輪 10 齒輪 11 驅動側皮帶輪 12 斜面板 13 滾筒負載 14 變速機箱 15 角度感測器 16 感測用磁鐵 18 磁鐵 19 定子 20 從動侧皮帶輪 21 轴承 22 從動軸 23 _由承 25 離合器制動片 26 減i齒輪 27 制動片支持板 28 杯狀構件 29 V字形皮帶 30 罩蓋 31 腳踏起動器 111 固定皮帶輪片 112 活動皮帶輪片 191 鋼片 192 輛鐵 193 三相定子線圈 200 鏍栓 201 固定皮帶輪片 202 活動皮帶輪片 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式 無 326\總檔\92\92123712\92123712(替換)-1