(57)【要約】【課題】エンジンで補機部品を駆動させる動力伝達装置であって、エンジンのアイドルストップ機能に対応させる。【解決手段】エンジン１１とエアコン用コンプレッサ１２やモータ／ジェネレータ１３等の補機部品をプーリベルト１４で連結して、エンジン１１から出力する動力を、プーリベルト１４を介して補機部品に伝達する動力伝達装置であり、エンジン１１とプーリベルト１４間、または、プーリベルト１４とエアコン用コンプレッサ１２、モータ／ジェネレータ１３等の補機部品間に、セルフロック式の電磁クラッチＡを介装する。【選択図】　図１
2004009748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動手段と被駆動手段を動力伝達手段で連結してなり、前記駆動手段から出力する動力を、前記動力伝達手段を介して前記被駆動手段に伝達する動力伝達装置であり、前記駆動手段と前記被駆動手段間に、前記駆動手段から出力する動力によりロックし、かつ、同駆動手段からの動力の消失によりまたは前記被駆動手段から出力する動力によりロックを解除されるセルフロック式の電磁クラッチが介装されていることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力伝達装置において、前記電磁クラッチは、前記駆動手段と前記動力伝達手段間、または、同動力伝達手段と前記被駆動手段間に介装されていることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載に動力伝達装置において、前記駆動手段は、車両に搭載されている車輪駆動用のエンジンまたは電動モータであり、前記被駆動手段は、車両に搭載されている補機部品であり、かつ、前記動力伝達手段は、前記エンジンまたは電動モータ側の出力軸と前記補機部品側の入力軸を連結する無端状の動力伝達ベルトであることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項４】
請求項３に記載の動力伝達装置において、前記車両は１または複数の補機部品を備え、同補機部品の少なくとも１補機部品は補助駆動手段にて選択的に駆動されるものであり、同補機部品は電磁クラッチの切断時には、前記補助駆動手段にて駆動されることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の動力伝達装置であり、前記駆動手段と前記被駆動手段間に介装される電磁クラッチは、前記駆動手段および前記被駆動手段のいずれか一方の手段に動力伝達可能に連結されるインナ部材と、同インナ部材の外周に回転可能に位置し前記駆動手段および前記被駆動手段のいずれか他方の手段に動力伝達可能に連結されるアウタ部材と、同アウタ部材に設けた電磁コイルと、前記アウタ部材の外面側に位置し前記電磁コイルへの通電時に同アウタ部材の外面側に吸引されて同外面に摩擦係合するアーマチャと、同アーマチャと前記インナ部材の互いに対向する部位間に位置するカム機構を備えていることを特徴とする動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関であるエンジンや電動モータ等駆動手段から出力される動力を各種の補機部品である被駆動手段に伝達して、被駆動手段を駆動するための動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
駆動手段からの出力を被駆動手段に伝達して、同被駆動手段を駆動させるための動力伝達装置は、一般に、駆動手段と被駆動手段を動力伝達手段で連結して構成されているもので、同動力伝達手段を介して、駆動手段から出力する動力を被駆動手段に伝達して、同被駆動手段を駆動させる方式を採っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、当該形式の動力伝達装置においては、駆動手段の駆動時には、駆動手段と被駆動手段が動力伝達可能に連結されていることが必要であるが、駆動手段の非駆動時には、駆動手段と被駆動手段の動力伝達可能な連結を遮断して、被駆動手段を駆動手段から切り離された自由状態にすることが必要な場合がある。
【０００４】
例えば、車両においては、駆動輪を駆動させるエンジンの駆動時には、その出力によって補機部品であるエヤコン用コンプレッサ、ジェネレータ、電動モータ、パワーステアリング用ポンプ等を駆動させるが、昨今普及してきているエンジンのアイドルストップ時には、エンジン側と補機部品側の連結を一旦遮断して、補機部品をエンジンから引き離した自由状態とし、補機部品をエンジンとは異なる動力源である補助駆動手段で駆動させ、その後、エンジンを再始動した際には、エンジン側と補機部品側を再び連結して補機部品をエンジンにて駆動させる手段が採られる。
【０００５】
このような方式の動力伝達装置を構成するには、駆動手段であるエンジンと被駆動手段である補機部品間に電磁クラッチを介装し、駆動手段であるエンジンの駆動時には電磁クラッチを結合させ、駆動手段であるエンジンの停止時には電磁クラッチの結合を一旦遮断するようにする。
【０００６】
この場合、電磁クラッチは、駆動手段であるエンジンの駆動時には確実に結合し、かつ、駆動手段であるエンジンの停止時には確実に結合が遮断されることが必要である。また、当該動力伝達装置は限られたスペースに配設されること、動力伝達時の動力伝達損失、電磁クラッチの結合−遮断動作時に要する電力等のエネルギー等を考慮すると、当該動力伝達装置内に、小型な電磁クラッチを、その結合−遮断動作の効率がよい状態に配置して、動力伝達装置の大型化を抑制することが要請される。本発明の目的は、かかる要請に対処することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、駆動手段と被駆動手段を動力伝達手段で連結してなる動力伝達装置であって、前記駆動手段から出力する動力を、前記動力伝達手段を介して前記被駆動手段に伝達する形式の動力伝達装置を適用対象とするものである。
【０００８】
しかして、本発明に係る動力伝達装置においては、前記駆動手段と前記被駆動手段間に、前記駆動手段から出力する動力によりロックし、かつ、同駆動手段からの動力の消失によりまたは前記被駆動手段から出力する動力によりロックを解除されるセルフロック式の電磁クラッチが介装されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る動力伝達装置において、前記電磁クラッチは、前記駆動手段と前記動力伝達手段間、または、同動力伝達手段と前記被駆動手段間に介装することができる。
【００１０】
本発明に係る動力伝達装置において、前記駆動手段を車両に搭載されている車輪駆動用のエンジンまたは電動モータとし、前記被駆動手段を車両に搭載されている補機部品として、前記動力伝達手段を前記エンジンまたは電動モータ側の出力軸と前記補機部品側の入力軸を連結する無端状の動力伝達ベルトとする構成とすることができる。この場合、複数の補機部品の少なくとも１補機部品は補助駆動手段にて選択的に駆動されるものとして、同補機部品を電磁クラッチの遮断時には、前記補助駆動手段にて駆動される構成とすることができる。
【００１１】
本発明に係る動力伝達装置の構成に採用する電磁クラッチは、前記駆動手段および前記被駆動手段のいずれか一方の手段に動力伝達可能に連結されるインナ部材と、同インナ部材の外周に回転可能に位置し前記駆動手段および前記被駆動手段のいずれか他方の手段に動力伝達可能に連結されるアウタ部材と、同アウタ部材に設けた電磁コイルと、前記アウタ部材の外面側に位置し前記電磁コイルへの通電時に同アウタ部材の外面側に吸引されて同外面に摩擦係合するアーマチャと、同アーマチャと前記インナ部材の互いに対向する部位間に位置するカム機構を備える構成のものとすることが好ましい。
【００１２】
【発明の作用・効果】
本発明に係る動力伝達装置においては、前記駆動手段と前記動力伝達手段間、または、同動力伝達手段と前記被駆動手段間に、ロック解除の容易なセルフロック式の電磁クラッチを介装しているものであり、駆動手段の駆動時に電磁クラッチに電流を印加することによって同電磁クラッチを結合させるとともに、駆動手段から出力する動力にてロックして結合状態を保持して、駆動手段から出力する動力を、動力伝達手段を介して被駆動手段に的確に伝達する。これにより、被駆動手段は、駆動手段から出力する動力により確実に駆動される。
【００１３】
また、駆動手段の一時的な停止時には、電磁クラッチに対する電流の印加を停止する。この状態では、駆動手段からの動力の消失によって自ら、または、補助駆動手段にて駆動される被駆動手段から出力される動力によって、電磁クラッチのロック状態が解除されて結合状態が的確に遮断され、被駆動手段は駆動手段から引き離されて自由状態となる。すなわち、電磁クラッチは、駆動手段の駆動時には確実に結合し、かつ、駆動手段の停止時には確実に結合が遮断されることになる。
【００１４】
このように機能する当該電磁クラッチは、作動に要する電力が少なくて済み、かつ、大きな電磁力が必要ないことから、エネルギーの消費を大幅に軽減することができるとともに、電磁クラッチそれ自体を小型化することができる。このため、限られたスペースに配設される動力伝達装置に介装する電磁クラッチとしては最適であって、しかも、動力伝達時の動力伝達損失、電磁クラッチの結合−遮断動作時に要する電力等のエネルギー消費を低減することができる。
【００１５】
本発明に係る動力伝達装置においては、電磁クラッチとして、駆動手段からの動力の消失によりロックが解除されるロック解除手段を自ら有するセルフロック式の電磁クラッチ、および、被駆動手段から出力する動力によりロックを解除されるセルフロック式の電磁クラッチのいずれをも採用することができる。この場合、電磁クラッチとして、後者のセルフロック式の電磁クラッチを採用すれば、前者のセルフロック式の電磁クラッチに比較して、一層、作動に要する電力が少なくて済み、かつ、大きな電磁力が必要ないことから、エネルギーの消費を大幅に軽減することができるとともに、電磁クラッチそれ自体を小型化することができる。このため、限られたスペースに配設される動力伝達装置に介装する電磁クラッチとしては最適であって、しかも、動力伝達時の動力伝達損失、電磁クラッチの結合−遮断動作時に要する電力等のエネルギー消費を、一層大幅に改善することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１には、本発明に係る第１の実施形態である第１動力伝達装置１０ａを、図２には、本発明に係る第２の実施形態である第２動力伝達装置１０ｂを、それぞれ概略的に示している。また、図３には、第１動力伝達装置１０ａで採用している電磁クラッチＡを示している。なお、第２動力伝達装置１０ｂにおいては、電磁クラッチＢが採用されている。
【００１７】
各動力伝達装置１０ａ，１０ｂは、いずれも車両に搭載される動力伝達装置であって、エンジン１１と、エアコン用コンプレッサ１２およびモータ／ジェネレータ１３等の補機部品を、プーリベルト１４を介して、互いに動力伝達可能に連結しているものである。各動力伝達装置１０ａ，１０ｂは、エンジン１１のアイドルストップ機能に対応するものである。なお、その他の補機部品として、パワーステアリング用ポンプも備え、同ポンプもエンジン１１の動力にて駆動するものである。
【００１８】
図１に示す第１動力伝達装置１０ａは、互いに並列するエアコン用コンプレサ１２およびモータ／ジェネレータ１３をエンジン１１に連結するシステムであり、第１動力伝達装置１０ａにあっては、エンジン１１とプーリベルト１４間に電磁クラッチＡを介装している。また、第２動力伝達装置１０ｂは、図２に示すように、互いに直列するエアコン用コンプレッサ１２およびモータ／ジェネレータ１３をエンジン１１に連結するシステムであり、第２動力伝達装置１０ｂにあっては、プーリベルト１４とエアコン用コンプレッサ１２間に電磁クラッチＤを介装している。
【００１９】
各動力伝達装置１０ａ，１０ｂにおいては、エンジン１１が駆動している時、電磁クラッチＡ，Ｂを結合させることにより、エンジン１１から出力する動力はプーリベルト１４を介してエアコン用コンプレッサ１２およびモータ／ジェネレータ１３に伝達され、エアコン用コンプレッサ１２およびモータ／ジェネレータ１３を駆動させる。
【００２０】
また、エンジン１１の停止時には、電磁クラッチＡ，Ｂの結合を遮断することにより、エンジン１１とエアコン用コンプレッサ１２およびモータ／ジェネレータ１３とを切り離して、エンジン１１に対してエアコン用コンプレッサ１２およびモータ／ジェネレータ１３を自由状態にする。この間のエアコン用コンプレッサ１２およびモータ／ジェネレータ１３の駆動は、車両に搭載されているバッテリーから供給される電力によって行われる。
【００２１】
しかして、第１動力伝達装置１０ａの構成に採用している電磁クラッチＡは、図３に示すように、インナ部材２１、アウタ部材２２、電磁コイル２３ａをヨーク２３ｂに収容してなる電磁石２３、アーマチャ２４、リターンスプリング２５、および、カム機構を構成するカムフォロアー２６を主要構成部材としている。
【００２２】
インナ部材２１は、筒部２１ａと、その先端に設けた外向きフランジ部２１ｂとからなるもので、筒部２１ａの内周面にはスプラインが形成されている。第１動力伝達装置１０ａにあっては、エンジン１１のクランク軸１１ａが筒部２１ａにスプライン嵌合して、動力伝達可能に連結される。
【００２３】
アウタ部材２２は、円環状の本体２２ａと、その外周に環状のゴム材２２ｂを介して固着されたプーリ２２ｃからなるダンパプーリに形成されているもので、本体２２ａは後端側に開口する環状の凹所２２ｄを備えている。
【００２４】
電磁石２３は、アウタ部材２２の凹所２２ｄに回転可能に収容されている。アウタ部材２２および電磁石２３は、インナ部材２１の筒部２１ａの外周に、ベアリングを介して回転可能に組み付けられている。アウタ部材２２のプーリ２２ｃには、プーリベルト１４が懸装される。
【００２５】
アーマチャ２４は、インナ部材２１の外向きフランジ部２１ｂとアウタ部材２２の本体２２ａ間に配置されていて、アーマチャ２４と外向きフランジ部２１ｂ間にはカム機構Ｃが形成されている。当該カム機構Ｃは、アーマチャ２４と、外向きフランジ部２１ｂと、カムフォロアー２６からなるもので、アーマチャ２４と外向きフランジ部２１ｂの互いに対向する対向面に設けた複数のカム溝間に、複数のカムフォロアー２６を介装することにより構成されている。アーマチャ２４は、インナ部材２１の筒部２１ａ上に組み付けたリターンスプリング２５により、カムフォロアー２６側に押圧されていて、アウタ部材本体２２ａの外面とは離間した状態を維持している。
【００２６】
当該電磁クラッチＡにおいては、電磁コイル２３ａへ電流を印加することにより発生する電磁力がアーマチャ２４を吸引して、アーマチャ２４をアウタ部材２２の本体２２ａの外面に摩擦係合させて、インナ部材２１とアウタ部材２２を互いに結合する。当該電磁クラッチＡのカム機構Ｃにおいては、そのカム角が的確に設定されていて、アーマチャ２４とアウタ部材２２における本体２２ａの外面間の摩擦トルクで発生する軸方向の力が、インナ部材２１の回転力に起因して、摩擦トルクに還元されて摩擦トルクを増大させる。
【００２７】
当該電磁クラッチＡは、この摩擦トルクを増大させる作用を循環して繰り返し行う。このため、当該電磁クラッチＡは、電磁コイル２３ａに電流を印加してアーマチャ２４をアウタ部材２２の本体２２ａの外面に摩擦係合させると、インナ部材２１の回転力によって、自縛的に瞬時にロック状態を形成する。
【００２８】
換言すれば、当該電磁クラッチＡは、インナ部材２１の回転力によってセルフロックする。図４には、当該電磁クラッチＡがセルフロック機能を有するための、カム機構Ｃの構成条件を示している。
【００２９】
図４は、当該カム機構Ｃを模式的に示しているものである。当該カム機構Ｃは、アーマチャ２４である第１のカム部材Ｃ１と、インナ部材２１の外向きフランジ部２１ｂである第２カム部材Ｃ２と、カムフォロアー２６であるカムフォロアーＣ３からなるもので、カム半径をＲ１、第１カム部材Ｃ１に対向する摩擦面の有効半径をＲ２、各カム部材Ｃ１，Ｃ２におけるカム溝のカム角度をθ、カム作用力をＦとした場合、セルフロックするためには、Ｆ・ｓｉｎθ・Ｒ１＜Ｆ・ｃｏｓθ・μ・Ｒ２の関係を成立させることが必要であり、従って、セルフロック条件は、θ１＜ｔａｎ−１（μ・Ｒ２／Ｒ１）である。当該電磁クラッチＡにおいては、当該カム機構Ｃを当該構成条件に設定して、セルフロック機能を付与している。
【００３０】
本発明に係る第１動力伝達装置１０ａは、車両におけるアイドルストップ機能に対応するものである。すなわち、当該車両においては、エンジン１１の駆動時には、電磁クラッチＡを結合して、エンジン１１の出力によって補機部品であるエヤコン用コンプレッサ１２やモータ／ジェネレータ１３等を駆動させるが、エンジン１１のアイドルストップ時には、電磁クラッチＡの結合を遮断して、エヤコン用コンプレッサ１２やモータ／ジェネレータ１３等をエンジン１１から切り離す。
【００３１】
エヤコン用コンプレッサ１２やモータ／ジェネレータ１３は、その後は、車両に搭載されている電源から電力の供給を受けて駆動を継続するが、エンジン１１が始動した場合には、電磁クラッチＡを再度結合して、エヤコン用コンプレッサ１２やモータ／ジェネレータ１３の駆動源をエンジン１１に切り替える。
【００３２】
このように、第１動力伝達装置１０ａにおいては、電磁クラッチＡを、アイドルストップ時には遮断しかつアイドルストップ解除時（エンジン１１の始動時）には結合させることにより、アイドルストップ機能に対応させるものである。
【００３３】
この場合、電磁クラッチＡは、その結合時には、カム機構Ｃの作用によって自縛的にロックして、ロック状態をそのまま維持する。すなわち、電磁クラッチＡは、セルフロック機能を有している。このため、電磁クラッチＡには、結合状態を維持するために、常時電流を電磁コイル２３ａに印加して大きな電磁力を発生する必要がなく、電磁クラッチＡを作動させるためのエネルギーを大幅に軽減させることができる。
【００３４】
また、電磁クラッチＡの遮断は、電磁クラッチＡの電磁コイル２３ａに対する電流の印加を解除することにより行うが、この場合、第１動力伝達装置１０ａにあっては、モータ／ジェネレータ１３からの出力トルクが、カム機構Ｃに対してロックを解除する方向に作用して、電磁クラッチＡのロック状態を確実に解除する。すなわち、電磁クラッチＡは、第１動力伝達装置１０ａにあっては、セルフロック解除機能を有する。
【００３５】
このため、当該電磁クラッチＡでは、ロック解除を確実にするためにリターンスプリング２５のバネ力を大きく設定する必要はない。ロック解除を確実にするためにリターンスプリング２５のバネ力を大きく設定した場合には、電磁クラッチの結合およびロックの維持に要する電磁力は大きくなることから、クラッチを大型化せざるを得ず、また、必然的に電力の消費量が増大することになる。
【００３６】
しかしながら、当該電磁クラッチＡでは、セルフロック解除機能を有することから小型でよく、第１動力伝達装置１０ａを構成する場合の大型化を抑制することができる。また、第１動力伝達装置１０ａにおいては、電磁クラッチＡの結合−遮断、ロック−ロック解除の動作の効率を向上させることができて、エネルギーの消費を大幅に軽減することができる。
【００３７】
また、図２に示す第２動力伝達装置１０ｂにおける電磁クラッチＢとして、電磁クラッチＡと同一構成の電磁クラッチを採用することができ、当該電磁クラッチを採用した場合には、第１動力伝達装置１０ａと同様の作用効果を奏することができる。
【００３８】
なお、図３に示す電磁クラッチＡにおいては、例えば、アーマチャ２４と外向きフランジ部２１ｂ間に解除スプリングを介装してロック解除手段を設けることができ、このように変形した電磁クラッチを、図１に示す第１動力伝達装置１０ａおよび図２に示す第２動力伝達装置１０ｂに、各電磁クラッチＡ，Ｂに替えて採用することもできる。また、特に、第２動力伝達装置１０ｂにおいては、電磁クラッチＢとして、ダンパプーリを備えていない電磁クラッチを採用することができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る動力伝達装置の第１の実施形態である第１動力伝達装置を示す概略的構成図である。
【図２】本発明に係る動力伝達装置の第２の実施形態である第２動力伝達装置を示す概略的構成図である。
【図３】各実施形態の各動力伝達装置で採用されている電磁クラッチを示す縦断側面図である。
【図４】電磁クラッチがセルフロック機能を有するための構成条件を示すカム機構の模式図である。
【符号の説明】
１０ａ，１０ｂ…動力伝達装置、１１…エンジン、１１ａ…クランク軸、１２…エアコン、１２ａ…入力軸、１３…モータ／ジェネレータ、１４…プーリベルト、Ａ…電磁クラッチ、２１…インナ部材、２１ａ…筒部、２１ｂ…外向きフランジ部、２２…アウタ部材、２２ａ…本体、２２ｂ…ゴム材、２２ｃ…プーリ、２２ｄ…凹所、２３…電磁石、２３ａ…電磁コイル、２３ｂ…ヨーク、２４…アーマチャ、２５…リターンスプリング、２６…カムフォロアー、Ａ，Ｂ…電磁クラッチ、Ｃ…カム機構、Ｃ１，Ｃ２…カム部材、Ｃ３…カムフォロアー。
【図１】
2004009748.tif 000003
【図２】
2004009748.tif 000004
【図３】
2004009748.tif 000005
【図４】
2004009748.tif 000006