(57)【要約】【課題】レース用エンジンと組み合わされる車両用発電機の出力不足を改善することができる車両用発電機の駆動機構を提供すること。【解決手段】エンジンによって車両用発電機７を回転駆動する駆動機構であって、エンジンの回転を可変の変速比で変速して車両用発電機７に伝達するクランク軸プーリ４、発電機プーリ８、ベルト１２と、エンジンの回転数を検出するクランク角センサ３、エンジンコントロールユニット５と、エンジン回転数が低いときに変速比を小さくすることでエンジンの低速回転域での車両用発電機７の回転数を増加させる発電機コントロールユニット６とが備わっている。【選択図】図１
2008154380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって車両用発電機を回転駆動する車両用発電機の駆動機構であって、
前記エンジンの回転を可変の変速比で変速して前記車両用発電機に伝達する回転伝達手段と、
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段によって検出された前記エンジンの回転数が低いときに前記変速比を小さくすることで、前記エンジンの低速回転域での前記車両用発電機の回転数を増加させる変速比設定手段と、
を備えることを特徴とする車両用発電機の駆動機構。
【請求項２】
請求項１において、
前記回転伝達手段は、前記エンジンのクランク軸プーリと、前記クランク軸プーリにベルトを介して連結された前記車両用発電機の回転軸に取り付けられた発電機プーリと、前記クランク軸プーリと前記発電機プーリのプーリ比を連続的に可変する無段変速機構とを有することを特徴とする車両用発電機の駆動機構。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記変速比設定手段は、前記エンジンの回転数が基準値よりも高いときに、前記変速比を第１の値に設定し、低いときに第２の値に設定することを特徴とする車両用発電機の駆動機構。
【請求項４】
請求項３において、
前記変速比設定手段は、前記エンジンの回転数変化に対応させて前記変速比を連続的に可変することを特徴とする車両用発電機の駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レース用エンジンと組み合わされて使用される車両用発電機の駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アイドリング時において大きな電気負荷が投入されたときに車両用発電機のプーリ比を小さくすることでアイドリング時のエンジン回転を安定させるようにした車両用アイドル安定化装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この装置では、電気負荷の投入状態に応じてプーリ比を変更することにより、エンジンに加えられる負荷の急変を抑制し、それによってエンジン回転速度の急降下あるいはエンジン停止を効果的に防止することができる。
【特許文献１】特開平９−２５０３８６号公報（第３−７頁、図１−１７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、レース用車両に搭載されるエンジンは、一般車両に搭載されるエンジンに比べて最大回転数が高いため、車両用発電機の許容最大回転数を維持するためにはプーリ比を小さくする必要があり、これに伴ってエンジン低回転時には車両用発電機の回転数が低くなって出力が不足するという問題があった。なお、特許文献１に開示された装置は、電気負荷投入に応じてプーリ比をさらに小さくするものであり、車両用発電機の出力不足を改善するものではない。また、レース用車両では、電気負荷の投入、切断を繰り返すことはなく、一定の電気負荷が投入された状態が維持される。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、レース用エンジンと組み合わされる車両用発電機の出力不足を改善することができる車両用発電機の駆動機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用発電機の駆動機構は、エンジンの回転を可変の変速比で変速して車両用発電機に伝達する回転伝達手段と、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、回転数検出手段によって検出されたエンジンの回転数が低いときに変速比を小さくすることで、エンジンの低速回転域での車両用発電機の回転数を増加させる変速比設定手段とを備えている。エンジン回転数が低くなったときに変速比を小さくして発電機回転数を増加させることにより、最大回転数が高いレース用エンジンと組み合わせて用いる場合の車両用発電機の最大回転数を抑えつつ、エンジン低回転時の車両用発電機の回転数を従来よりも高くすることができ、車両用発電機の出力不足を改善することができる。
【０００６】
また、上述した回転伝達手段は、エンジンのクランク軸プーリと、クランク軸プーリにベルトを介して連結された車両用発電機の回転軸に取り付けられた発電機プーリと、クランク軸プーリと発電機プーリのプーリ比を連続的に可変する無段変速機構とを有することが望ましい。これにより、プーリ比（変速比）を変更する際の発電トルクの急激な変動を防止することができ、エンジン回転の安定化が可能となる。
【０００７】
また、上述した変速比設定手段は、エンジンの回転数が基準値よりも高いときに、変速比を第１の値に設定し、低いときに第２の値に設定することが望ましい。これにより、エンジン回転数に応じて変速比を２段階に切り替えることにより、変速機構や変速比設定の処理手順の簡略化が可能となる。
【０００８】
また、上述した変速比設定手段は、エンジンの回転数変化に対応させて変速比を連続的に可変することが望ましい。これにより、発電トルクの変動をさらに低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用発電機の駆動機構について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、一実施形態の車両用発電機の駆動機構の全体構成を示す図である。本実施形態の車両用発電機の駆動機構は、補助吸気バルブ１とスロットルバルブ２とクランク軸プーリ４を備えるエンジン、クランク角センサ（ＣＳ）３、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５、発電機コントロールユニット（ＧＣＵ）６、車両用発電機７を含んで構成されている。
【００１０】
補助吸気バルブ１は、アイドリング時に補助吸気通路を流れる空気量を調整するためのものであり、エンジン回転数をアイドリング時に目標回転数になるように制御するために用いられる。この補助吸気バルブ１の開度は図示しないアクチュエータによって調整される。スロットルバルブ２は、主吸気通路を流れる空気量を調整するためのものであり、アイドリング時には閉じられる。クランク角センサ３は、エンジンのクランク角を検出するためのものであり、エンジン回転数を検出するために用いられる。
【００１１】
エンジンコントロールユニット５は、マイクロコンピュータ等で構成されており、クランク角センサ３の出力信号に基づいてエンジン回転数を算出するとともに、補助吸気バルブ１の開度を制御する。また、エンジンのクランク軸プーリ４は、ベルト１２を介して車両用発電機７のプーリ（発電機プーリ）８と連結されており、クランク軸に発生したエンジン出力トルクがベルト１２を介して発電機プーリ８に伝達される。発電機プーリ８は、変速機構の一部を構成しており、この変速機構によって変速比（あるいはクランク軸プーリ４と発電機プーリ８のプーリ比）が可変設定される。例えば、回転方向に垂直な向きに間隔を可変することで発電機プーリ８の実効半径が調整可能とすることで変速機構が実現されている。
【００１２】
発電機コントロールユニット６は、発電機プーリ８を含む変速機構の変速比を切り替える制御を行う。なお、図１に示す構成では、車両用発電機７の外部に発電機コントロールユニット６を設けたが、内蔵させるようにしてもよい。また、車両用発電機７は、出力電圧を所定の調整電圧に制御する電圧制御装置を内蔵するが、この電圧制御装置に発電機コントロールユニット６の機能を持たせたり、発電機コントロールユニット６に電圧制御装置の機能を持たせるようにしてもよい。車両用発電機７の出力端子は、バッテリ１１の正極側端子に接続されている。また、エンジンコントロールユニット５、発電機コントロールユニット６、その他の電気負荷（図示せず）がバッテリ１１の正極側端子に接続されており、バッテリ１１からこれらの各ユニットや電気負荷に対して動作電力が供給される。
【００１３】
図２は、変速比を可変する変速機構の概略を示す図である。この変速機構は、例えば車両の無段変速機（ＣＶＴ）等で知られた無段変速機構を発電機プーリ８と組み合わせたものである。図２（ａ）は、変速比が最も大きい場合の発電機プーリ８の状態を示している。クランク軸プーリ４の実効半径は一定値Ｗ０を維持するものとし、発電機プーリ８の幅を最も狭い値Ｗ１min として実効半径を最も大きな値とすることで、最も大きい変速比を実現している。また、図２（ｂ）は、変速比が最も小さい場合の発電機プーリ８の状態を示している。クランク軸プーリ４の実効半径は一定値Ｗ０を維持しつつ、発電機プーリ８の幅を最も広い値Ｗ１max として実効半径を最も小さな値とすることで、最も小さい変速比を実現している。なお、上述した変速比とは、エンジン回転数を発電機回転数で割った値であり、エンジン回転数が一定の場合には変速比が小さいほど発電機回転数が高くなる。また、プーリ比とは、発電機プーリ８の実効半径（Ｒ１）を基準としたときのクランク軸プーリ４の実効半径（Ｒ０）の比（Ｒ０／Ｒ１）であり、エンジン回転数が一定の場合にはプーリ比が大きいほど発電機回転数が高くなる。また、発電機プーリ８の実効半径の制御（幅を可変する制御）は、図示しないアクチュエータで発電機プーリ８を回転方向と垂直な向きに移動させることにより行われ、このアクチュエータの駆動は発電機コントロールユニット６によって行われる。
【００１４】
上述したクランク軸プーリ４、発電機プーリ８、ベルト１２が回転伝達手段に、クランク角センサ３、エンジンコントロールユニット５が回転数検出手段に、発電機コントロールユニット６が変速比設定手段にそれぞれ対応している。
【００１５】
上述した車両用発電機７はレース用エンジンと組み合わされて使用されている。エンジン始動後に行われる変速比の制御は、（１）エンジン回転数に応じて変速比を階段状に変化させる場合と、（２）エンジン回転数に応じて変速比を連続的に変化させる場合とが考えられる。
【００１６】
（１）変速比を階段状に変化させる場合
図３は、変速比を階段状に変化させる場合のエンジン回転数と発電機回転数の関係を示す図である。例えば、変速比を２段階に変化させるものとする。図３に示す横軸はエンジン回転数ＮＥを、縦軸は発電機回転数ＮＧをそれぞれ示している。エンジン回転数が基準値ＮＥ１より高い場合（Ｎ１から最大回転数Ｎ２までの間にある場合）には変速比が、エンジンの最大回転数ＮＥ２を考慮した第１の値に設定される。また、エンジン回転数が基準値Ｎ１よりも低い場合には変速比が第１の値よりも小さな第２の値に設定される。このように、エンジン回転数が低い場合の変速比を小さくすることにより、エンジンの最大回転数ＮＥ２を考慮して設定された第１の値に変速比を固定する場合に比べて、エンジン低回転時の車両用発電機７の回転数を高くすることができる。なお、図３では、回転数ＮＥ１の前後で発電機回転数ＮＧが不連続に変化するように図示したが、実際には発電機プーリ８の幅の変更に伴って、急激ではあるが連続的に発電機回転数ＮＧが変化する。
【００１７】
（２）変速比を連続的に変化させる場合
図４は、変速比を連続的に変化させる場合のエンジン回転数と発電機回転数の関係を示す図である。例えば、エンジンの最大回転数ＮＥ２を考慮して最大回転数ＮＥ２における変速比の値が設定されており、エンジン回転数が低くなるにしたがって変速比が連続的に次第に小さな値になるように設定される。これにより、エンジン低回転時の車両用発電機７の回転数を高くすることができる。なお、エンジン高回転時には（例えば図３に示すＮＥ１からＮＥ２までの間）、車両用発電機７の回転数も充分に高いため、車両用発電機７が出力不足になることはない。このため、このようなエンジン高回転時に変速比を低くする必要なあまりないため、例えばエンジンの回転数がＮＥ１以下の場合に、図４に示したような変速比の連続的な可変を行うようにしてもよい。また、上述した変速比の階段状の可変設定と連続的な可変設定とを組み合わせるようにしてもよい。
【００１８】
このように、本実施形態の車両用発電機７の駆動機構では、エンジン回転数が低くなったときに変速比を小さくして発電機回転数を増加させることにより、最大回転数が高いレース用エンジンと組み合わせて用いる場合の車両用発電機７の最大回転数を抑えつつ、エンジン低回転時の車両用発電機７の回転数を従来よりも高くすることができ、車両用発電機７の出力不足を改善することができる。特に、クランク軸プーリ４と発電機プーリ８のプーリ比を連続的に可変する無段変速機構を用いることにより、プーリ比（変速比）を変更する際の発電トルクの急激な変動を防止することができ、エンジン回転の安定化が可能となる。
【００１９】
また、エンジン回転数に応じて変速比を２段階に切り替えることにより、変速機構や変速比設定の処理手順の簡略化が可能となる。あるいは、エンジンの回転数変化に対応させて変速比を連続的に可変することにより、発電トルクの変動をさらに低減することができる。
【００２０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、クランク角センサ３の出力に基づいてエンジンコントロールユニット５によってエンジン回転数を検出するようにしたが、車両用発電機７の回転数を検出してエンジン回転数を求めるようにしてもよい。この場合には、エンジン回転数の検出から変速比の設定までの全ての処理を車両用発電機７内の電圧制御装置で行うことも可能となる。また、上述した実施形態では、発電機プーリ８の幅を可変制御することにより変速比を変更する無段変速機構を用いたが、無段変速機構は他の方式を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態の車両用発電機の駆動機構の全体構成を示す図である。
【図２】変速比を可変する変速機構の概略を示す図である。
【図３】変速比を階段状に変化させる場合のエンジン回転数と発電機回転数の関係を示す図である。
【図４】変速比を連続的に変化させる場合のエンジン回転数と発電機回転数の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  補助吸気バルブ
２  スロットルバルブ
３  クランク角センサ（ＣＳ）
４  クランク軸プーリ
５  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
６  発電機コントロールユニット（ＧＣＵ）
７  車両用発電機
８  発電機プーリ
１１  バッテリ
１２  ベルト
【図１】
2008154380.tif 000003
【図２】
2008154380.tif 000004
【図３】
2008154380.tif 000005
【図４】
2008154380.tif 000006