(57)【要約】【課題】エンジンドライブプレートに歪ゲージを貼付し、スタータ始動によってエンジン始動時のトルク特性（ピークトルクと始動時間）を決定する方法と、上記方法によってトルク特性が既知となったエンジンを負荷装置に転用し、エンジン始動用ベルトを評価する試験方法及び装置を提供する。【解決手段】ベルト試験装置１は、エンジン２と、ドライブシャフト３と、エンジン補機駆動用ベルト装置５と、これをその上に組付けて使用するパネル台４とで構成されるものであって、上記エンジン２はドライブプレート２ｂ以降の動力系は切離されており、上記エンジン２のクランク軸２ｃとパネル４上のクランクプーリ（Ｃ／Ｒ）５ｃの軸とがドライブシャフト３で連結されていると共に、エンジン補機駆動用ベルト装置５にはモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）が装着されている。【選択図】  図１
2004258004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン始動用ベルトの試験方法において、
所定エンジンの始動トルク波形を測定し、この測定波形からトルク特性を決定し、このトルク特性が既知となったエンジンをベルト試験装置の負荷軸に連結すると共に、ベルトレイアウトに装着されたモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）を始動することによってエンジンを始動することを特徴とするエンジン始動用ベルトの試験方法。
【請求項２】
始動トルク波形の測定は、エンジンドライブプレートに歪ゲージを貼付することによって測定する請求項１に記載のエンジン始動用ベルトの試験方法。
【請求項３】
始動トルク波形からトルク特性を決定する方法は、前記エンジンのスタータでエンジンを始動し、測定した始動トルク波形に基づいてピークトルクと始動時間を決定する請求項１又は２に記載のエンジン始動用ベルトの試験方法。
【請求項４】
エンジン始動用ベルトは、ハイブリッドエンジン或いはアイドリングストップエンジンに搭載されたエンジン始動用ベルトである請求項１乃至３のいずれかに記載されたエンジン始動用ベルトの試験方法。
【請求項５】
エンジン始動用ベルトの試験装置において、
予めエンジン始動時のトルク特性が既知である所定のエンジンと、
ベルトレイアウトにモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）を配したエンジン補機駆動用ベルト装置と、
前記エンジン補機駆動用ベルト装置をその上に搭載するパネル台と、
前記エンジンの出力軸と前記エンジン補機駆動用ベルト装置のクランクプーリ軸とを連結するドライブシャフトと、
で構成されることを特徴とするエンジン始動用ベルトの試験装置。
【請求項６】
エンジン補機駆動用ベルト装置は、ハイブリッドエンジン或いはアイドリングストップエンジンに搭載されたエンジン補機駆動用ベルト装置である請求項５に記載のエンジン始動用ベルトの試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関エンジンと電動モータを切替えて運転するハイブリッド車両、或いはエンジンアイドリングストップ車両等に用いられるエンジン始動用ベルトに係り、詳しくはエンジンの始動に供するエンジン始動用ベルトの試験方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車エンジンの始動方法はクランク軸と一体に回転するドライブプレートをスタータでギア駆動する方法が一般的であった。
【０００３】
しかしながら、近年の省エネルギーへのシフト、或いはクリーン環境へのシフトから、車両エンジンの主動力は電動モータに代替えされつつあり、又、主動力が内燃機関エンジンである車両であっても、エンジンの始動にベルト駆動を併用したアイドリングストップ車両が、現在、普及されつつある。
【０００４】
すなわち、化石燃料の消費を最小にするためには、エンジンのアイドル運転時間を最小にする必要があり、このためには停車の都度、こまめにエンジンをストップさせ、然る後、エンジンを再始動させなければならない。このためには頻繁にエンジンを始動する必要があるが、従来のようにスタータでエンジンをギア駆動する方法ではギアの噛合い音は避けられず、静寂な環境に悪影響を及ぼす。
【０００５】
この問題を解決する手段として、これまでエンジン補機駆動用ベルト装置に装着されていたＡＣジェネレータ（ＡＣＧ）を改造し、このＡＣジェネレータ（ＡＣＧ）に新たな電動機能を追加したモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）を用いる方法が一般化されつつある。
【０００６】
すなわち、従来型のエンジン補機駆動用ベルト装置は、駆動プーリであるクランク（Ｃ／Ｒ）プーリの廻りに、ＡＣジェネレータ（ＡＣＧ）プーリ、エアコン・コンプレッサプーリ（Ａ／Ｃ）、ウォータポンププーリ（Ｗ／Ｐ）等の補機プーリが所定のレイアウトで配されており、クランク（Ｃ／Ｒ）プーリがベルトを介してこれらのプーリ群を一斉に駆動する。
【０００７】
これに対し、モータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）は、クランク（Ｃ／Ｒ）プーリの回転力（エンジン出力）を得てＡＣジェネレータ（ＡＣＧ）本来のバッテリ充電機能を発揮すると共に、新たに付加された電動機能によってベルトを介してエンジンを始動させる。
【０００８】
このように、アイドリングストップ車両、或いは低速走行時（アイドル回転領域）には電動モータで走行し、高速走行時（中高速領域）にはエンジンで走行するハイブリッド車両においては、エンジン補機駆動用ベルト装置にモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）の装着が一般化される。
【０００９】
このモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）は、ベルトを介してエンジンを始動するが、このエンジン始動に用いられるベルトをエンジン始動用ベルトと定義する。但し、このエンジン始動用ベルトは従来のエンジン補機駆動用ベルトとは異なり、ベルトに加わる始動トルクは極めて大である。
【００１０】
すなわち、エンジン始動ベルトには、従来からのエンジン補機負荷に加えて、格段に大きいエンジンの始動トルクがベルトに負荷されるからであり、とりわけ、エンジンイナーシャに起因する慣性トルクが格段に大きくなる。
【００１１】
ところで、従来のベルトの試験方法は、第１に車両の定速走行をシミュレートする定トルク（摩擦トルク主体）負荷試験方法があり、第２に車両の加減速走行をシミュレートする変動トルク（慣性トルク主体）負荷試験方法がある。
【００１２】
この第１の方法は、例えばベルト試験装置の負荷軸に渦流ブレーキ或いは電気動力計で代表される負荷装置を連結し、所定の摩擦トルクをシミュレートする方法である。
また、第２の方法は、例えばベルト試験装置の負荷軸に所定のフライホイールを装着し、駆動軸には誘導モータ或いはサーボモータ等を連結し、モータを回転制御することによって、所定の慣性トルクをシミュレートする方法である。
【００１３】
ここで本発明に係るベルト試験方法として、慣性トルクを模擬的に作り出す試験方法を以下に例示する。（特許文献１参照）
【特許文献１】
特願２００１−３６３９６３号公報
また、本発明に係るエンジンのトルクを測定する設置型トルク計測装置を以下に例示する。（特許文献２参照）
【特許文献２】
実開平６−７４９５０号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１の方法は、所望の慣性トルクを作り出すためには予め計算によってフライホイールのイナーシャを決定し、然るべくフライホイールを組付けて始動トルク波形を測定し、複雑な手順を試行錯誤する必要があった。
【００１５】
また、この方法は始動トルクの大半がイナーシャに起因する慣性トルクである場合には、これをシミュレートすることは比較的容易であるが、本発明に係るエンジン始動用ベルトにはエンジンのイナーシャに起因する慣性トルクに加えてピストン圧縮力、フリクションロス等が複雑に作用するため、慣性トルクのシミュレートに並行してエンジン特有の始動トルクをシミュレートする必要がある。
【００１６】
また、上記第２の方法は、所望の変動トルク（アップダウン負荷）を模擬的に作り出すことは可能であるが、極小時間（回転周期レベル）での変動トルクを模擬することは一般的に困難である。そこで本発明者は、汎用エンジンをベルト試験装置の負荷装置に転用することによって、実機条件に即したエンジン始動を正確に模擬する新たなベルト試験方法及び装置を発明した。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、エンジン始動用ベルトの試験方法において、所定エンジンの始動トルク波形を測定し、この測定波形からトルク特性を決定し、このトルク特性が既知となったエンジンをベルト試験装置の負荷軸に連結すると共に、ベルトレイアウトに装着されたモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）を始動することによってエンジンを始動するエンジン始動用ベルトの試験方法である。
【００１８】
請求項２の発明は、始動トルク波形の測定は、エンジンドライブプレートに歪ゲージを貼付することによって測定する請求項１に記載のエンジン始動用ベルトの試験方法である。
【００１９】
請求項３の発明は、始動トルク波形からトルク特性を決定する方法は、前記エンジンのスタータでエンジンを始動し、測定した始動トルク波形に基づいてピークトルクと始動時間を決定する請求項１又は２に記載のエンジン始動用ベルトの試験方法である。
【００２０】
請求項４の発明は、エンジン始動用ベルトは、ハイブリッドエンジン或いはアイドリングストップエンジンに搭載されたエンジン始動用ベルトである請求項１乃至３のいずれかに記載されたエンジン始動用ベルトの試験方法である。
【００２１】
請求項５の発明は、エンジン始動用ベルトの試験装置において、予めエンジン始動時のトルク特性が既知である所定のエンジンと、ベルトレイアウトにモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）を配したエンジン補機駆動用ベルト装置と、前記エンジン補機駆動用ベルト装置をその上に搭載するパネル台と、前記エンジンの出力軸と前記エンジン補機駆動用ベルト装置のクランクプーリ軸とを連結するドライブシャフトと、で構成したエンジン始動用ベルトの試験装置である。
【００２２】
請求項６の発明は、エンジン補機駆動用ベルト装置は、ハイブリッドエンジン或いはアイドリングストップエンジンに搭載されたエンジン補機駆動用ベルト装置である請求項５に記載のエンジン始動用ベルトの試験装置である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は実施例に係るベルト試験装置を示す図であり、図１（ａ）は平面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）の左側面図を示す。図２は実施例に係るドライブプレートを示す図であり、図２（ａ）は正面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図を示す。図３は実施例に係るドライブプレートを示す写真図である。
【００２４】
また、図４は実施例に係る始動トルク波形を示すグラフ図であり、図５は実施例に係るエンジン始動用ベルトのレイアウトを示す概略図であり、図６は本発明に係るアイドリングストップ車両の１例を示す概略図である。
【００２５】
始めに、アイドリングストップ車両或いはハイブリッド車両に特徴的なエンジン始動用ベルトのアウトラインを図６に基づいて詳細に説明する。図６はアイドリングストップ車両の１例を示す概略図であり、図６に示すようにエンジン２のエンジン補機駆動用ベルト装置５にはモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）が装着されている。
【００２６】
アイドリングストップからのエンジン再始動は、このモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）が先ず始動し、続いてエンジン始動ベルト５ｂが始動し、最後にエンジン２が始動する手順となっている。
【００２７】
図６に示したスタータ２ａは、通常、初回のイグニッション・スタート時のみにギア噛合い式でエンジンを始動させるが、以降のアイドリング運転に伴うエンジンの再始動は、エンジン始動ベルト５ｂがその機能を果たす。
【００２８】
従って、従来型車両の補機駆動用ベルト装置５にはモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）が装着されていないので、アイドリングストップからのエンジン再始動は、図６に示したスタータ２ａによるギア噛合い式エンジン始動となる。
【００２９】
アイドリングストップ走行に伴ってエンジン２を頻繁に始動停止させる方法には、従来型のスタータ２ａによるギア噛合い方式があるが、前述の通り、この方法にはギアノイズを発生させる欠点とギア噛合い部の摩耗を早める欠点があり、代替え技術が必要とされた。
【００３０】
この代替え技術として、これまでウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）、エアコンディショナ用ポンプ（Ａ／Ｃ）、パワーステアリング用油圧ポンプ（Ｐ／Ｓ）、ＡＣジェネレータ（ＡＣＧ）等からなるエンジン補機に動力を伝達していたエンジン補機駆動用ベルト装置５を活用する技術が開示された。
【００３１】
この方法はバッテリを充電するＡＣジェネレータ（ＡＣＧ）に新たなモータ機能を追加し、モータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）として再構成し、このモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）によってベルトを駆動し、エンジン２を始動する方法である。
【００３２】
すなわち、従来型のエンジン補機駆動用ベルト装置５は、エンジン補機のみを駆動するものであるが、図５に示すようにアイドリングストップ車両に用いられるエンジン補機駆動用ベルト装置５には、従来のエンジン補機に加えてエンジン２を始動するための補機、すなわち、モータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）が組み付けられている。
【００３３】
エンジンのクランク軸にはピストン、コンロッド、ドライブプレート等のイナーシャに起因する慣性トルクが負荷されると共に、ピストン機構及び動弁系カム機構等のフリクションロスが加わる。このため、エンジン始動用ベルト５ｂには、従来に比して格段に大きい始動トルクがベルトに作用する。
【００３４】
次に、本発明に係るエンジン始動用ベルト５ｂの試験方法及び装置の実施態様を図１（ａ）、図１（ｂ）に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）においてベルト試験装置１は、エンジン２と、エンジン補機駆動用ベルト装置５と、エンジン補機駆動用ベルト装置５をその上に搭載するパネル台４と、エンジン２のクランク軸２ｃとエンジン補機駆動用ベルト装置５のクランクプーリ（Ｃ／Ｒ）５ｃの軸を連結するドライブシャフト３で構成される。
【００３５】
このエンジン２には、予め始動トルク波形を測定した汎用エンジンが用いられるが、このエンジン２は負荷装置として機能するものであって原動機としての機能は予定されていない。しかし、試験目的のよっては原動機として使用することは任意に成し得ることである。
【００３６】
このアイドリングストップエンジンに用いられるエンジン始動用ベルト５ｂは、始動トルクが繰返しベルトに作用することをその特徴とするものであるから、第１義的にこの始動トルク波形を正確に測定する必要がある。
【００３７】
この方法は図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、予めＦＥＭ解析により歪感度を最適にするリブホイールの形状を設計し、この結果を基に実機ドライブプレート２ｂの内側円板部を機械加工する。このようにして作成したドライブプレート２ｂのリブ部側面に歪ゲージを所定枚数貼付し、トルクセンサとして使用する方法である。この方法であれば実機態様での測定が可能となり、正確なトルク特性を得ることができる。
【００３８】
尚、エンジン補機駆動用ベルト装置５に用いられるエンジン始動用ベルト５ｂは、通常、屈曲性に優れたＶリブドベルトが用いられる。このＶリブドベルトは延伸処理されたコードからなる心線と、この心線を埋設する接着ゴムと、その上側にゴム付帆布を積層した伸張ゴム、その下側には所定のリブ数をベルト長手方向に形成したリブゴムとで構成される。
【００３９】
以上の通り、本発明に係るエンジン２の始動トルク波形を測定する方法は、スタータ２ａによってドライブプレート２ｂを始動する方法であるから、イナーシャ条件は実機と同一となり、始動トルク波形を忠実に再現する。これに比して実開平６−７４９５０号公報で開示された公知技術は実機と異なるイナーシャ条件（電動機他の伝動機構のイナーシャを含む）となるため正確な始動トルク波形を得ることは困難である。
【００４０】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例について説明する。エンジン始動用ベルト５ｂの性能を評価するために直列４気筒ＤＯＨＣ２０００ｃｃエンジンを負荷装置として使用した。又、この直列４気筒エンジンの始動トルク波形を測定するために、前記エンジン２のドライブプレート２ｂ（ダクタイル鋳鉄）に所定の形状加工を施し、この上に歪ゲージを貼付したドライブプレート２ｂをトルクセンサとして用いた。
【００４１】
尚、歪ゲージの歪感度が最適化するために、予めＦＥＭ解析によって図２（ａ）、図２（ｂ）に示す最適なリブホイール形状を計算で求め、これに基づいてドライブプレート２ｂの内周側円板部を機械切削し、図示のリブホイール形状を形成した。
【００４２】
このドライブプレート２ｂのリブ部の両側面に長さ６ｍｍの共和電業製歪ゲージＫＦＧ−６−１２０を、図示のように対角位置の２箇所に計４枚貼付し、ホイートストンブリッジを構成した上で、図示しない動歪計及びＸ−Ｙレコーダを用いて始動トルク波形を測定した。
【００４３】
結果は図４に示す通り、実機エンジンのイナーシャ、ピストン圧縮力、フリクションロス等からなるエンジン特有の負荷トルクを加味した始動トルク波形の時系列測定が可能となった。これにより実機に即したトルク特性（ピークトルクと始動時間）の決定が可能となった。
【００４４】
このようにエンジン始動時のトルク特性を正確に決定した汎用エンジン２を負荷装置として、ベルト試験装置１の負荷軸に組付けることによって、エンジン始動機能を併せ持つエンジン補機駆動用ベルト装置５のシミュレートを可能にした。
【００４５】
また、図１（ａ）に示すパネル台４は、略直方体で構成される鋼製の取付け台であり、取付け面には所定のピッチで、厚み方向に所定個数の貫通孔或いはネジ孔が形成されており、このパネル面への補機類の搭載を利便化している。
【００４６】
このパネル台４は種々の補機類を容易に組付ける利便性を有しているから、これによって試験対象として要求される様々なベルトレイアウトに自在に対応することが可能になる。図１（ｂ）は実施例に係るベルトレイアウト図であり、図においてクランクプーリ（Ｃ／Ｒ）５ｃの軸とエンジン２のクランク軸２ｃとがドライブシャフト３によって連結されている。
【００４７】
この構成の下にモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）を起動し、更にモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）プーリ５ａを回転させることによって、エアコン・コンプレッサ（Ａ／Ｃ）、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）、パワーステアリングポンプ（Ｐ／Ｓ）、および、エンジン２を始動する。
【００４８】
尚、図１（ａ）に示すように、このエンジン２はスタータ２ａによる始動条件と同一となるように、ドライブプレート２ｂ以降の動力系は切離されている。このとき、試験に用いたエンジン始動用ベルト５ｂは、三ツ星ベルト株式会社製Ｖリブドベルト６ＰＫ１８００であった。
【００４９】
以上の通り本発明に係るベルト試験装置１は、通常は原動機として用いられるエンジンを負荷装置として用いることをその特徴とするものであって、このエンジン２のトルク特性（ピークトルクと始動時間）を正確に決定することによって始めてエンジン２を負荷装置に転用することが可能になる。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、これによってエンジン補機駆動用ベルト装置に使用されるエンジン始動用ベルトの評価が可能になる。
【００５１】
請求項２乃至３の発明は、これによって負荷装置に供されるエンジンの始動トルク特性を正確且つ容易に定めることが可能になる。
【００５２】
請求項４の発明は、これによってハイブリッドエンジン或いはアイドリングストップエンジンに搭載されたエンジン始動用ベルトの評価が可能になる。
【００５３】
請求項５の発明は、これによってエンジン始動用ベルトを有するエンジン補機駆動用ベルト装置のシミュレートが可能になる。
【００５４】
請求項６の発明は、これによってハイブリッドエンジン或いはアイドリングストップエンジンに搭載されたエンジン始動用ベルトを有するエンジン補機駆動用用ベルト装置のシミュレートが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施例に係るベルト試験装置を示す図であり、図１（ａ）は平面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）の左側面図を示す。
【図２】図２は実施例に係るドライブプレートを示す図であり、図２（ａ）は正面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図を示す。
【図３】図３は実施例に係るドライブプレートを示す写真図である。
【図４】図４は実施例に係る始動トルク波形を示すグラフ図である。
【図５】図５は実施例に係るエンジン始動ベルトのレイアウトを示す概略図である。
【図６】図６は本発明に係るアイドリングストップ車両の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１    ベルト試験装置
２    エンジン
２ａ  スタータ
２ｂ  ドライブプレート
２ｃ  クランク軸
３    ドライブシャフト
４    パネル台
５    エンジン補機駆動用ベルト装置
５ａ  モータ・ジェネレータプーリ
５ｂ  エンジン始動用ベルト
５ｃ  クランクプーリ（Ｃ／Ｒ）
【図１】
2004258004.tif 000003
【図２】
2004258004.tif 000004
【図３】
2004258004.tif 000005
【図４】
2004258004.tif 000006
【図５】
2004258004.tif 000007
【図６】
2004258004.tif 000008