(57)【要約】【課題】車両搭載性、装置構成の簡素化、経済性に優れる自動車用補機駆動装置を提供すること。【解決手段】エンジン１に連結されるエンジン連結軸４２１、発電電動機４４０及びエアコン用コンプレッサ４５０に連結される発電電動機連結軸４２２、及び、ロック機構４６０に連結される拘束軸４２３をもつ遊星ギヤ機構４２０を設け、エンジン連結軸４２１と拘束軸４２３との間にクラッチ４３０を介設する。これにより、ロック機構４６０を拘束し、クラッチ４３０を解放して発電電動機４４０によりエンジン１を始動し、ロック機構４６０及びクラッチ４３０を解放して発電電動機４４０により電動エアコン４５０を駆動することができ、ロック機構４６０を解放し、クラッチ４３０を結合してエンジン１により発電電動機４４０及びエアコン用コンプレッサ４５０を駆動することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイドルストップを行うエンジンと、発電動作及び電動動作を行う発電電動機と、前記アイドルストップ時にも駆動されるエアコン用コンプレッサを含む補機との間を連結するとともに、前記エンジン作動時に前記エンジンにより、前記アイドルストップ時に前記発電電動機により、前記補機を駆動する自動車用補機駆動装置において、
前記エンジンに連結されるエンジン連結軸、前記発電電動機及び前記エアコン用コンプレッサに連結される発電電動機連結軸、及び、拘束軸を有し、前記エンジン連結軸から入力される前記エンジンのトルクを前記発電電動機連結軸に伝達し、前記発電電動機連結軸から入力されるトルクを前記エンジン連結軸に伝達する遊星ギヤ機構からなる三軸式トルク伝達機構と、
前記拘束軸を拘束するロック機構と、
前記三軸式トルク伝達機構の前記拘束軸、エンジン連結軸及び発電電動機連結軸のうちのいずれか二つの軸間を離合可能に結合するクラッチと、
を備えることを特徴とする自動車用補機駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動車用補機駆動装置において、
前記エンジン連結軸は、前記遊星ギヤ機構のキャリアに、前記発電電動機連結軸はサンギヤに、前記拘束軸はリングギヤに連結されることを特徴とする自動車用補機駆動装置。
【請求項３】
請求項２記載の自動車用補機駆動装置において、
前記クラッチは、前記エンジン連結軸と前記拘束軸との間に配置されることを特徴とする自動車用補機駆動装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか記載の自動車用補機駆動装置において、
前記クラッチは、エンジン始動時及び電動エアコン時に解放され、かつ、エンジン運転時に接続され、
前記ロック機構は、前記エンジンの始動時にロックされ、かつ、電動エアコン時及びエンジン運転時に解放されることを特徴とする自動車用補機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用補機駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
自動車の燃費改善技術として、アイドル時のエンジン停止による燃費向上を狙ったアイドル停止機能をもったアイドルストップ車が提案されている。
【０００３】
けれども、このアイドルストップ車では、エアコン作動要求時にエンジン駆動のエアコン用コンプレッサを運転するためにアイドルストップ機能をキャンセルするので、アイドルストップ効果による燃費改善効果が発揮できないという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するものとして、コンプレッサにモータを一体化し、エンジンの運転中はエンジンでコンプレッサを駆動し、エンジンが停止しているときは、エンジンとコンプレッサとの結合を離し、モータでコンプレッサを駆動するいわゆるハイブリッドコンプレッサが提案されている（特開２０００ー２２９５１６号公報）。しかしながら、この公報技術では、オルタネータを含めて３台の回転電機及び場合によっては２台のインバータが必要となり、装置構成があまりに複雑であった。
【０００５】
この問題を解消するものとして、ＵＳＰ５８９６７５０は、発電電動機とコンプレッサとをワンウエイクラッチを介してエンジンにベルト連結する構成を提案している。しかし、この公報技術では、エンジンのクランクプーリにワンウエイクラッチを装備するために、エンジン長が増大してしまい、ＦＦ車への搭載が難しいという問題があった。
【０００６】
この認識に基づいて、本発明者らは、エンジンから第１軸（キャリヤ）に入力されるトルクを、第２軸（リングギヤ）に連結される発電電動機と第３軸（サンギヤ）に連結されるコンプレッサに分配する遊星ギヤ機構を採用し、第２軸と第１軸又は第３軸のいずれかとの間にクラッチを設け、ロック機構により第３軸を拘束可能とする装置を先に出願した（特願２００１−１１１０５４）。
【０００７】
しかし、この遊星ギヤ機構型自動車用補機駆動装置では、遊星ギヤ機構の歯数比の制約により、エンジン始動時における発電電動機からエンジンへの大減速比を大きくすることが困難であり、その結果、大排気量エンジンの始動が容易でないという問題が生じるうえ、エンジン、発電電動機及びエアコン用コンプレッサを遊星ギヤ機構の三軸に個別に連結せねばならないために機器の配置、位置取りが複雑となり、系全体の必要スペースが大きくなり、エンジンルーム内で他の機器との収まりが容易ではないという問題があることがわかった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、車両搭載性、装置構成の簡素化、経済性に優れる自動車用補機駆動装置を提供することをその目的としている。
【０００９】
【発明が解決するための手段】
請求項１記載の自動車用補機駆動装置は、アイドルストップを行うエンジンと、発電動作及び電動動作を行う発電電動機と、前記アイドルストップ時にも駆動されるエアコン用コンプレッサを含む補機との間を連結するとともに、前記エンジン作動時に前記エンジンにより、前記アイドルストップ時に前記発電電動機により、前記補機を駆動する自動車用補機駆動装置において、
前記エンジンに連結されるエンジン連結軸、前記発電電動機及び前記エアコン用コンプレッサに連結される発電電動機連結軸、及び、拘束軸を有し、前記エンジン連結軸から入力される前記エンジンのトルクを前記発電電動機連結軸に伝達し、前記発電電動機連結軸から入力されるトルクを前記エンジン連結軸に伝達する遊星ギヤ機構からなる三軸式トルク伝達機構と、前記拘束軸を拘束するロック機構と、前記三軸式トルク伝達機構の前記拘束軸、エンジン連結軸及び発電電動機連結軸のうちのいずれか二つの軸間を離合可能に結合するクラッチとを備えることを特徴としている。
【００１０】
本構成によれば、発電電動機によるアイドルストップ時のコンプレッサ駆動、発電電動機によるエンジン始動、エンジンによる発電電動機及びエアコン用コンプレッサ駆動の三つの動作を行うことができ、回転電機及びその駆動回路（インバータ）を単一構成とすることができ、構成を簡素化することができる。
【００１１】
また、コンプレッサ及び発電電動機を三軸式トルク伝達機構の同じ軸に連結することができるので、拘束軸は、これらコンプレッサ及び発電電動機よりも格段に小さいロック機構のみを装備すればよいので、三軸式トルク伝達機構、クラッチ、ロック機構、発電電動機及びエアコン用コンプレッサからなる自動車用補機駆動装置の全体体格を小型化することができ、エンジンルーム内部における配置自由度を改善することができ、特に小型車における車両搭載性を向上することができる。
【００１２】
なお、本発明において、エアコン用コンプレッサは、発電電動機に駆動可能に連結されるともに、発電電動機連結軸にトルク授受可能に連結され、かつ、発電電動機連結軸は発電電動機にトルク授受可能に連結される。好適には、発電電動機連結軸は、発電電動機の軸及びエアコン用コンプレッサの軸に直結されるが、発電電動機連結軸と発電電動機の軸（又はエアコン用コンプレッサの軸）との間、又は及びエアコン用コンプレッサの軸と発電電動機の軸との間にギヤ乃至タイミングベルトのごとき変速機構を介設することも可能である。
【００１３】
更に、三軸式トルク伝達機構は遊星ギヤ機構により構成されているので、三軸式トルク伝達機構を簡素化、小型軽量化することができる。なお、この態様において、発電電動機連結軸、補機連結軸、拘束軸のセットと、サンギヤ、キャリア、リングギヤとのセットとの組み合わせは自由に設定することができる。
【００１４】
請求項２記載の構成は請求項１記載の自動車用補機駆動装置において更に、前記エンジン連結軸は前記遊星ギヤ機構のキャリアに、前記発電電動機連結軸はサンギヤに、前記拘束軸はリングギヤに連結されるので、エンジン始動に際して発電電動機からエンジンへの減速比を大きくすることができ、大きなエンジン始動トルクを得ることができる。更に、サンギヤに発電電動機を容易に隣接配置することができるので、両者を結合する回転軸も短縮することができ、たとえば三軸式トルク伝達機構を発電電動機の軸方向一端に固定することができ、装置のコンパクト化が容易となる。
【００１５】
請求項３記載の構成は請求項２記載の自動車用補機駆動装置において更に、前記クラッチは、前記エンジン連結軸と前記拘束軸との間に配置されることを特徴としている。このようにすれば、クラッチをリングギヤとキャリヤとの間に介在すればよいので、軸長を延長しない限りクラッチとの接触が困難なサンギヤにクラッチを接触させる必要がなく、クラッチを遊星ギヤ機構である三軸式トルク伝達機構に隣接配置することが容易となる。
【００１６】
請求項４記載の構成は請求項１乃至３のいずれか記載の自動車用補機駆動装置において更に、クラッチをエンジン始動時及び電動エアコン時に解放し、エンジン運転時に接続し、ロック機構を前記エンジンの始動時にロックし、電動エアコン時及びエンジン運転時に解放するので、発電電動機によるエンジン始動動作と、アイドルストップ時の発電電動機によるエアコン用コンプレッサ駆動動作（電動エアコン動作）と、エンジンによる発電電動機及びエアコン用コンプレッサの駆動という３種類の動作を、一個のモータにより確実に実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な態様を図面を参照して以下に説明する。
【００１８】
【実施例１】
この実施例の自動車用補機駆動装置のブロック図を図１に示す。
（構造）
１はアイドル時に停止制御される内燃機関（エンジン）、２はクランクプーリ、３は内燃機関１の動力をクランクプーリ２から外部へ伝達するベルトである。４は、発電電動機・補機系であり、詳細は後述する。５は三相のインバータで、直交双方向変換機能を有して、蓄電手段６と発電電動機・補機系４の発電電動機４４０との間の電力授受を仲介する。７は制御装置（制御手段）で、図示しない内燃機関制御装置やエアコン制御装置などからの情報に基づき、スタータモ−ドやオルタネータモ−ドあるいは電動コンプレッサモ−ドなどを決定し、インバータ５、発電電動機・補機系４のクラッチ４３０、ロック機構４６０を制御する。８は蓄電手段６により給電される電気負荷で詳細は省略する。
【００１９】
発電電動機・補機系４の構成を以下に詳細説明する。
【００２０】
４１０は入力プーリで、ベルト３によりエンジン１のクランクプーリ２に連結されている。４２０は本発明で言う三軸式トルク伝達機構を構成する遊星ギヤ機構であり、第１軸（エンジン連結軸）４２１と第２軸（発電電動機連結軸）４２２と第３軸（拘束軸）４２３とリングギヤ４２４とキャリア４２５とサンギヤ４２６とを有している。
【００２１】
キャリア４２５は第１軸４２１に固定され、第１軸４２１は入力プーリ４１０に直結されている。サンギヤ４２６は第２軸４２２に固定され、第２軸４２２は発電電動機４４０の回転軸及びエアコン用コンプレッサ４５０の回転軸に直結されている。リングギヤ４２４は第３軸４２３に固定され、第３軸４２３は、第３軸４２３の回転を拘束するロック機構４６０に連結され、更にクラッチ４３０を通じて第１軸４２１に連結されている。
【００２２】
周知のように、遊星ギヤ機構４２０において、サンギヤ４２６及びリングギヤ４２４はそれぞれ遊星ギヤに噛合し、遊星ギヤは自転自在にキャリア４２５に支承され、キャリア４２５は遊星ギヤがサンギヤ４２６の周囲を公転することにより回転する。遊星ギヤ機構４２０の構成自体は周知であるので詳細説明を省略する。
【００２３】
なお、クラッチ４３０とロック機構４６０とを一体化したり、クラッチ４３０と遊星ギヤ機構４２０とを一体化したり、ロック機構４６０と遊星ギヤ機構４２０とを一体化したり、上記三者を一体化してもよい。更に、コンプレッサ４５０と発電電動機４４０と遊星ギヤ機構４２０とを一体化したりしてもよい。なお、従来より遊星ギヤ機構が一体化された回転電機は公知である。この遊星ギヤ機構一体型回転電機により遊星ギヤ機構４２０及び発電電動機４４０を構成し、更にそれにクラッチ４３０、ロック機構４６０及びコンプレッサ４５０を連結乃至一体化してもよい。
【００２４】
この遊星ギヤ機構４２０、クラッチ４３０、ロック機構４６０からなるトルク伝達装置において、クラッチ４３０の離合（接離）により、遊星ギヤ機構４２０の第１軸４２１と第３軸４２３とを同一回転させるか、あるいは、互いに分離するかが選択される。クラッチ４３０としては公知の電磁式あるいは油圧式のものを採用することができる。
【００２５】
発電電動機４４０としてこの実施例では同期機を採用するが、発電動作及び電動動作の選択が可能であれば他形式の回転電機を採用してもよい。コンプレッサ４５０は、公知の自動車エアコン用のコンプレッサでかまわず詳細は省略する。ロック機構４６０は、例えば公知のブレーキ機構などのたとえば円盤式又はドラム式のものなどが公知である。
（動作）
次に、この実施例の装置の作動を図２の動作モード図を参照して説明する。
【００２６】
（エンジン始動モード（スタータモード））
車両が信号待ちにより停止し、アイドルストップにより内燃機関１が停止した場合などから内燃機関１を始動する場合、クラッチ４３０を切り離し、ロック機構４６０を拘束する。
【００２７】
これにより、遊星ギヤ機構４２０の第３軸４２３及びリングギヤ４２４の回転が禁止され、発電電動機４４０の回転軸はサンギヤ４２６、遊星ギヤ、キャリア４２５、エンジン連結軸４２１を順次介して入力プーリ４１０と機械的に連結され、制御装置７がインバータ５を制御して発電電動機４４０を電動動作させることにより、始動トルクがエンジン（内燃機関）１に与えられる。キャリア４２５の回転数はサンギヤ４２６のそれよりも小さいので、発電電動機４４０の電動トルクは増倍されるため、エンジン１に大きな始動トルクを与えることができる。
【００２８】
（アイドルストップ時のコンプレッサ駆動モード（電動エアコンモード））
内燃機関１の停止時にエアコンを作動するため発電電動機４４０によりコンプレッサ４５０を運転する場合には、クラッチ４３０を切り離し、ロック機構４６０を解放し、発電電動機４４０を電動動作させる。発電電動機４４０は直結されたエアコン用コンプレッサ４５０を駆動するが、この時、リングギヤ４２４が自由回転可能となっているため、発電電動機４４０のトルクはエンジン１に伝達されることはない。制御装置７は、コンプレッサ４５０の回転に必要なトルクを発生するようインバータ６を駆動して交流電力を発電電動機４４０に供給する。
【００２９】
（通常モード）
エンジン１の始動が完了すれば、制御装置７がインバータ５を三相全波整流装置として駆動させて発電電動機４４０を発電動作させることにより、発電電動機４４０の発電電力がインバータ５で整流されて蓄電手段６に給電され、電気負荷８にも給電される。
【００３０】
この時、クラッチ４３０は接続され、ロック機構４６０は解放されており、リングギヤ４２４はキャリア４２５の公転回転数により回転する。この時、発電電動機４４０とともにエアコン用コンプレッサ４５０も回転するが、エアコン用コンプレッサ４５０を可変容量コンプレッサとすることによりその負荷トルクを低減することができる。また、発電電動機４４０とエアコン用コンプレッサ４５０との間に介設した電磁クラッチを必要に応じて解放してもよい。
【００３１】
これにより、エンジン１からキャリア４２５に入力される入力トルクは、キャリア４２５からサンギヤ４２６から発電電動機４４０及びエアコン用コンプレッサ４５０に伝達され、結局、発電とコンプレッサ駆動とが行われる。
【００３２】
（変形態様）
上記実施例では、三軸式トルク伝達機構として遊星ギヤ機構４２０を用いたが、デファレンシャルギヤ機構としてもよい。また、遊星ギヤ機構４２０をラビオリン型の遊星ギヤ機構としてもよい。また、遊星ギヤ機構の代わりに遊星ローラ機構を採用することもできる。
【００３３】
更に、上記実施例では、クラッチ４３０により遊星ギヤ機構４２０の第１軸と第３軸４２３とを離合させる構成としたが、第１軸４２１と第２軸４２２とを離合させる構成としてもよく、第２軸４２２と第３軸４２３とを離合させる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の自動車用補機駆動装置のブロック図である。
【図２】図１の自動車用補機駆動装置の動作モードを示す動作モード図である。
【符号の説明】
１　内燃機関（エンジン）
２　クランクプーリ
３　ベルト
４　発電電動機・補機系
５　二次電池（バッテリ）
６　インバータ
７　制御手段
８　電気負荷
４１０　入力プーリ
４２０　遊星ギヤ機構（三軸式トルク伝達機構）
４２１　第１軸
４２２　第２軸
４２３　第３軸
４２４　リングギヤ
４２５　キャリア
４２６　サンギヤ
４３０　クラッチ
４４０　発電電動機
４５０　コンプレッサ
４６０　ロック機構
【図１】
2004066956.tif 000003
【図２】
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