(57)【要約】【課題】燃焼機関の起動条件、特に、再起動時において、ベルトと、燃焼機関の一面に装着された所定のプーリとの間での摺動制御による起動条件を改良する。【解決手段】本発明は、主として、自動車の燃焼機関（１）のための起動装置（１０）に関し、駆動部（１２）を有する回転電動機（１１）と、回転電動機を第1方向（Ａ）に回転駆動させて燃焼機関を起動させるため、回転電動機の駆動部及び燃焼機関と共働するベルト（１３）と、回転電動機が第１方向と反対の第２方向（Ｂ）に回転することにより、燃焼機関の停止位置から起動開始位置まで移動可能であり、回転電動機と燃焼機関との間に橋架されるベルトの帯部分（１６）を押圧し、前記移動によりベルトの帯部分を長くするか、及び／又は、ベルトの帯部分の張力を増加させるテンショナ（１５）とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の燃焼機関（１）のための起動装置（１０）であって、
-  駆動部（１２）を有する回転電動機（１１）と、
-  ベルト（１３）又はチェーンからなり、前記回転電動機を第1方向（Ａ）に回転駆動させて前記燃焼機関を起動させるため、前記回転電動機の前記駆動部及び燃焼機関と共働する伝達部材と、
-  前記燃焼機関を起動させるために前記回転電動機を前記第1方向（Ａ）に回転動作させ、かつ、起動に先立ち、前記回転電動機を前記第1方向と反対の第２方向に回転動作させる制御システムとを備え、
前記回転電動機が前記第１方向と反対の第２方向（Ｂ）に回転することにより、前記燃焼機関の停止位置から起動開始位置まで移動して、前記回転電動機と前記燃焼機関との間に橋架される前記伝達部材の帯部分（１６）を押圧し、前記移動により前記伝達部材の帯部分を長くするか、及び／又は、前記伝達部材の帯部分の張力を増加させるテンショナ（１５）を備えていることを特徴とする起動装置。
【請求項２】
前記テンショナ（１５）は、燃焼機関が起動した時点で、前記伝達部材の帯部分（１６）が起動時の位置にあるときよりも短くなるようになっていることを特徴とする請求項１記載の起動装置。
【請求項３】
前記伝達部材に当接するローラ（１８）を備え、前記ローラは、前記テンショナが停止位置から起動開始位置に移動するときに動くようになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の起動装置。
【請求項４】
前記テンショナ（１５）は、起動開始から実際に燃焼機関が起動されるまでの間に、前記伝達部材の帯部分の長さが徐々に短くなるようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の起動装置。
【請求項５】
前記テンショナ（１５）は、停止位置から起動開始位置まで動くときに解放され、また、起動開始と実際に燃焼機関が起動されるまでの間に縮退するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の起動装置。
【請求項６】
前記テンショナは、縮退するときよりも早く解放されるように油圧をリークする差動油圧リークを有する油圧減衰部材（２１）を備えていることを特徴とする請求項５に記載の起動装置。
【請求項７】
前記テンショナ（４４）は、少なくとも燃焼機関が実際に起動されるまで、起動開始位置に固定されたままとなるようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の起動装置。
【請求項８】
前記テンショナ（４４）は、機械的構成からなることを特徴とする請求項７に記載の起動装置。
【請求項９】
前記テンショナ（４４）は、ばね（４６）、例えば、渦巻き、螺旋、又は平面状のばねであることを特徴とする請求項８に記載の起動装置。
【請求項１０】
前記起動装置は、前記テンショナを起動開始位置に固定するための構成要素を備え、前記構成要素は、少なくとも、クラッチ、電磁石及びラチェット歯車、ウオームねじを有する電動モータを備えていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の起動装置。
【請求項１１】
前記制御システム（２８）は、最初の圧縮動作をする間、燃焼機関のクランクシャフトのプーリを燃焼機関の抵抗トルクを制限する位置に動かすため、電動機を第２方向である反対方向に回転させるようになっていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の起動装置。
【請求項１２】
前記回転電動機（１１）を制御する前記制御システム（２８）は、前記回転電動機を第１方向及び第２方向に選択的に動作するようになっていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の起動装置。
【請求項１３】
前記制御システムは、インバータのアーム（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を制御する電動機のロータのための位置センサ（３１、３２、３３）に選択的に接続されるようになっている少なくとも１つのスイッチ（３４、３５、３６）を備えることを特徴とする請求項１２に記載の起動装置。
【請求項１４】
前記制御システムは、少なくとも、マイクロコントローラ（３８）又はＡＳＩＣを備えることを特徴とする請求項１１に記載の起動装置。
【請求項１５】
前記回転電動機（１１）は、同期電動機であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の起動装置。
【請求項１６】
前記回転電動機（１１）は、起動オルタネータであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の起動装置。
【請求項１７】
自動車の燃焼機関のための起動装置であって、
-  駆動部を有する回転電動機と、
-  ベルトからなり、前記回転電動機を第1方向に回転駆動させて前記燃焼機関を起動させるため、前記回転電動機の前記駆動部及び燃焼機関と共働する伝達部材と、
-  前記回転電動機が前記第１方向と反対の第２方向に回転することで、前記燃焼機関の停止位置から起動開始位置まで移動可能であり、前記回転電動機と前記燃焼機関との間に橋架される前記伝達部材の帯部分を押圧し、前記移動により前記伝達部材の帯部分を長くするか、及び／又は、前記伝達部材の帯部分の張力を増加させるテンショナとを備えることを特徴とする起動装置。
【請求項１８】
自動車のための起動オルタネータを構成する回転電動機（１１）であって、燃焼機関を起動するように調整され、前記回転電動機は、前記燃焼機関を起動するために第1方向に回転させ、また、起動に先立って第1方向と反対の第２方向に回転させる制御システムと接続され、前記制御システムは、インバータのアーム（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を制御する電動機のロータのための位置センサ（３１、３２、３３）に選択的に接続されるようになっている少なくとも１つのスイッチ（３４、３５、３６）を備えることを特徴とする回転電動機。
【請求項１９】
回転電動機と燃焼機関との間に橋架され、前記回転電動機を前記燃焼機関に連結し、テンショナ（１５）により帯部分が押圧されるベルトからなる伝達部材の第1方向の回転により、燃焼機関を起動するためになっている回転電動機（１１）を用いて自動車の燃焼機関を起動する方法であって、
-  先ず、前記伝達部材が第1方向と反対の第2方向に回転し、次いで、テンショナが停止位置から起動開始位置に移動し、
-  次に、燃焼機関を起動するため、前記伝達部材を前記第1方向に回転する
ステップを有することを特徴とする起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼機関、主として自動車の燃焼機関のための起動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、「停止及び起動」とは、例えば、赤信号や交通渋滞等で、エンジンを回転させたまま自動車が停止している状態において、自動車の燃焼機関の停止、及び再起動を自動化する技術を指している。
【０００３】
燃焼機関を再起動するため、自動車の必要性に応じて電力を供給する機能に加えて、燃焼機関を起動する機能を有する可逆オルタネータを使用することは知られている。
【０００４】
この可逆オルタネータは、燃焼機関に装着されたクランクシャフトプーリが存在する面に設置される場合がある。
【０００５】
燃焼機関が動作しているときに、オルタネータ、及び必要に応じて１つ以上のアクセサリを駆動する一方、燃焼機関を再起動する間、可逆オルタネータによって生成されたトルクを、クランクシャフトプーリに伝達するベルトが設けられている。
【０００６】
この種の技術では、特に、オルタネータからクランクシャフトプーリに対してトルクを正確に伝達するため、ベルトと、燃焼機関の表面に装着されたプーリとの摺動を良好に制御することが重要である。
【０００７】
実際に、所定のプーリにおけるベルトの滑りにより、燃焼機関の再起動が不可能となることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、燃焼機関の起動条件、特に、再起動時において、ベルトと、燃焼機関の表面に装着された所定のプーリとの間での摺動制御による起動条件を改良することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って、本発明の主題は、燃焼機関、主として自動車の燃焼機関の起動装置であって、次の要素を備えているものに関する。
-  駆動部を有する回転電動機。
-  特にベルト又はチェーンからなり、前記回転電動機を第1方向（Ａ）に回転駆動させて前記燃焼機関を起動させるため、前記回転電動機の前記駆動部及び前記燃焼機関と共働する伝達部材。
-  前記燃焼機関を起動させるために前記回転電動機を前記第1方向（Ａ）に回転動作させ、また、起動に先立ち、前記回転電動機を前記第1方向と反対の第２方向に回転動作させる制御システム。  
【００１０】
本発明の局面によると、前記起動装置は、
-  駆動部を有する回転電動機と、
-  ベルトからなり、前記回転電動機を第1方向に回転駆動させて前記燃焼機関を起動させるため、前記回転電動機の前記駆動部及び燃焼機関と共働する伝達部材と、
-  前記回転電動機が前記第１方向と反対の第２方向に回転することにより、前記燃焼機関の停止位置から起動開始位置まで移動可能であり、前記回転電動機と前記燃焼機関との間に橋架されている前記ベルトの帯部分を押圧し、前記移動により前記ベルトの帯部分を長くするか、及び／又は、前記ベルトの帯部分の張力を増加させるテンショナとを備えている。
【００１１】
本発明によれば、回転電動機のトルクを燃焼機関に伝達するベルトの帯部分を長くするか、及び／又は、ベルトの帯部分の張力を増加させることにより（この帯部分は、燃焼機関が起動するときに硬くなる）、ベルトの滑りが減少し、燃焼機関の再起動の信頼性が確保される。
【００１２】
テンショナを用いてベルトの帯部分を長くするか、及び／又は、ベルトの帯部分の張力を増大させて、回転電動機を起動方向と反対方向に予め所定角度回転させるという方法は、特に簡単であり、また、別の要素を追加する必要はない。
【００１３】
テンショナは、燃焼機関が起動した時点で、ベルトの帯部分が起動時の位置にあるときよりも短くなるように調整しておくことが好ましい。
【００１４】
起動装置は、特に、ベルトの帯部分を長くするか、及び／又は、ベルトの帯部分の張力を増加させるため、ベルトの帯部分に当接し、テンショナが停止位置から起動開始位置に移動するときに動くように調整されているローラを備えていると有利である。
【００１５】
本発明の一実施形態においては、テンショナは、起動開始から実際に燃焼機関が起動されるまでの間に、ベルトの帯部分の長さが徐々に短くなるように調整される。
【００１６】
前記テンショナは、停止位置から起動開始位置まで動くときに解除され、また、起動開始と実際に燃焼機関が起動されるまでの間に引張するように調整されていると有利である。
【００１７】
必要に応じて、テンショナは、引張するときよりも早く解放されるように、油圧をリークする差動油圧リークを有する油圧減衰部材を設けておくと有利である。
【００１８】
本発明は、回転電動機が反対方向に予め回転することにより、解放された状態で、テンショナが増加方向に移動しうるようにしている。起動状態の間、厳密に言えば、反対方向に速やかに回転する結果、テンショナの復帰移動距離の増加並びに抵抗力の増加により、ベルトの長さが、張力を受けている状態から、滑る危険性のある状態に戻る前に、燃焼機関を起動させるのに十分な時間が確保される。
【００１９】
本発明の他の実施形態においては、例えば機械的なテンショナは、少なくとも燃焼機関が実際に起動されるまで、起動開始位置に固定されたままとなるように調整される。
【００２０】
換言すれば、ベルトの張力を受けている硬い部分の長さは、起動の段階では一定である。
【００２１】
ベルトが滑る危険性は、ベルトの硬い帯部分の張力を増加させることにより減少する。
【００２２】
テンショナは、例えば、ばね、特に、渦巻き、螺旋、又は扁平状のばねからなっている。
【００２３】
起動装置は、テンショナを起動開始位置に固定するための構成要素を備えていることが望ましい。この構成要素は、少なくとも、クラッチ、電磁石及びラチェット歯車、並びにウオームねじを有する電気モータ等を備えている。
【００２４】
本発明の一局面によると、制御システムは、最初の圧縮動作をする間、燃焼機関のクランクシャフトプーリを、燃焼機関の抵抗トルクを制限する位置に動かすため、回転電動機を第２方向である反対方向に回転させるように調整される。
【００２５】
本発明の起動装置は、回転電動機を制御して、第1方向及び第２方向に選択的に回転するように調節しうるシステムを備えていることが好ましい。
【００２６】
前記制御システムは、例えば、インバータのアームを制御する電動機のロータのための位置センサに選択的に接続されるように調整される、少なくとも１つのスイッチを備えている。
【００２７】
制御システムは、少なくとも、マイクロコントローラ又はＡＳＩＣを備えていることが望ましい。
【００２８】
回転電動機は、例えば同期電動機、特に多相型の同期電動機である。
【００２９】
必要に応じて、回転電動機は、可逆型、特に起動オルタネータとされる。
【００３０】
回転電動機を、ベルト起動式とすることもできる。
【００３１】
また、本発明の主題は、燃焼機関を起動するようになっている回転電動機、特に自動車のための起動オルタネータである。この回転電動機は、燃焼機関を起動するために第1方向に回転電動機を回転させ、また、起動に先立って第１方向と反対の方向に回転させる制御システムと接続される。
【００３２】
本発明の他の主題は、回転電動機を用いて、主として自動車の燃焼機関を起動させる方法に関する。回転電動機は、回転電動機と燃焼機関とを連結するベルトである伝達部材を、第１方向に回転させて燃焼機関を起動するために調整される。回転電動機と燃焼機関との間に設けられている伝達部材の帯部分を押圧するためにテンショナが設けられている。本発明の方法は、次のステップを備えている。
-  先ず、ベルトが第1方向と反対の第2方向に回転し、次いで、テンショナが停止位置から起動開始位置に移動する。
-  次に、燃焼機関を起動するため、ベルトが第1方向へ回転する。
【００３３】
本発明の装置は、１つ以上のテンショナを備えている。
【００３４】
実施形態に限定されない以下の詳細な説明と図面により、本発明を、一層明確に理解しうると思う。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、自動車の燃焼機関の正面及び本発明の起動装置の概略部分を示す図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｅは、図１の起動装置の各動作状態を示す図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｄは、図２Ａ〜図２Ｅの動作状態における各物理特性を示す曲線である。
【図４】図４は、図１の装置における制御システムの概略を示す図である。
【図５】図５は、図１の装置における別の制御システムの概略を示す図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態に係る起動装置の概略部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、自動車の燃焼機関１の正面を示す。燃焼機関１の正面には、動作する燃焼機関１によって回転駆動されるクランクシャフトプーリ２が設けられている。
【００３７】
燃焼機関１を起動する起動装置１０は、燃焼機関１の正面に装着される。
【００３８】
この起動装置１０は、
-  想定される例として、プーリ１２からなる駆動部を有する回転電動機（起動オルタネータ）１１と、
-  回転電動機１１を第１方向Ａに回転駆動させて燃焼機関１を起動させるため、回転電動機１１のプーリ１２及び燃焼機関１と共働するベルト１３と、
-  回転電動機１１が第１方向Ａと反対の第２方向Ｂに回転することで、燃焼機関１の停止位置から起動開始位置まで移動可能であり、回転電動機１１と燃焼機関１との間に橋架されるベルト１３の帯部分１６を押圧し、前記移動によりベルト１３の帯部分１６を長くするか、及び／又は、ベルト１３の帯部分１６の張力を増大させる油圧型のテンショナ１５とを備えている。
【００３９】
想定される例として、テンショナ１５は、ブラケット１９に装着された回転するローラ１８を介して、ベルト１３の帯部分１６を押圧している。ブラケット１９は、一端部が正面のピボットスタッド２０に軸支され、他端部がテンショナ１５の油圧減衰部材２１の端部に軸支されている。
【００４０】
油圧減衰部材２１は、螺旋ばねからなるばね２２により囲まれ、テンショナ１５を駆動されることにより、解放したり引込んだりすることができる。
【００４１】
油圧減衰部材２１は、減衰状態において、油圧リークが、縮退速度におけるよりも解放速度における方が速い差動油圧リークである。
【００４２】
油圧減衰部材２１が解放又は縮退されるとき、ローラ１８が動き、ベルト１３の帯部分１６の長さが変化する。
【００４３】
テンショナ１５は、通常動作時において、張力を実質的に一定に維持することにより、ベルト１３の帯部分１６における張力を均一に制御することができる。
【００４４】
例えば、ベルト１３の帯部分１６の長さは、起動開始位置と燃焼機関１が実際に起動する位置との間で徐々に短くなる。
【００４５】
また、ベルト１３は、帯部分２５を介して、例えば、図示しない空調コンプレッサに連結されるアクセサリプーリ２６を駆動するのに使用される。
【００４６】
回転電動機１１の回転は、図２Ａに極めて単純化して示されている制御システム２８によって制御される。制御システム２８は、回転電動機１１を第１方向Ａ及び第２方向Ｂに選択的に動作するように調整される。
【００４７】
図４に示すように、制御システム２８は、例えば、回転電動機１１のロータの位置を検出する３つのホール効果センサ３１〜３３からなる位置検出器３０を備えている。
【００４８】
ホール効果センサ３１〜３３は、例えば、１２０°の電気角で互いに分離されている。
【００４９】
ホール効果センサ３１〜３３は、それぞれ、回転電動機１１のインバータのアームＵ、Ｖ、Ｗに連結されている。
【００５０】
制御システム２８は、さらに、ホール効果センサ３１〜３３に連結される３つのスイッチ３４〜３６を含んでいる。
【００５１】
スイッチ３４は、例えば、ホール効果センサ３１をインバータのアームＵ又はＶに選択的に接続するように調整されている。
【００５２】
起動、厳密に言えば、燃焼機関１の起動に先立ち、回転電動機１１を方向Ｂに回転させるため、制御システム２８は、ホール効果センサ３１がアームＷ、ホール効果センサ３２がアームＵ、ホール効果センサ３３がアームVに接続されるようにスイッチ３４〜３６を制御する（スイッチ３４〜３６は、点線で示すように切り替えられる）。
【００５３】
この結果、回転電動機１１は、最適な状態で反対方向である方向Ｂに回転できる。
【００５４】
代替策として、図５に示すように、制御システム２８を、ホール効果センサ３１〜３３とインバータ３９との間に挿入されたマイクロコントローラ又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）３８を備えるものとする。
【００５５】
もちろん、回転電動機１１の位相数は、３つ以上、例えば７相の電動機として７とすることができる。
【００５６】
次に、図２Ａ〜図２Ｅ及び図３Ａ〜図３Ｄを参照して、起動装置１０の種々の動作状態を説明する。
【００５７】
ステップ２Ａでは、テンショナ１５は、停止位置にあり、長さＬ１を有する。
【００５８】
ステップ２Ｂでは、回転電動機１１は、矢印Ｂの方向に回転するように制御システム２８によって制御される。
【００５９】
この反対方向の回転により、ベルト１３の帯部分１６を長くし、テンショナ１５を解放することが可能となる。このとき、テンショナ１５は、長さＬ１よりも長い長さＬ２を有する。ベルト１３の帯部分１６は、ステップ２Ｂにおいて弛んだ長さである。
【００６０】
ステップ２Ｂの直後のステップ２Ｃでは、回転電動機１１は、（硬いベルト１３の帯部分１６を介して）燃焼機関１を起動するための十分なトルクを伝達するため、矢印Ａ方向に回転するように制御される。
【００６１】
起動に先立つて、矢印Ｂ方向の反対に回転させることにより、テンショナ１５の解放された状態での移動距離を増加させることが可能となる。厳密に言えば、この効果は、起動状態の間、テンショナ１５の復帰移動距離の増加及び増加する抵抗力の結果として、燃焼機関１を起動するのに十分な時間が確保される。
【００６２】
ステップ２Ｃの間、テンショナ１５の長さＬ３は、長さＬ２から長さＬ１の方向に減少する。
【００６３】
ステップ２Ｄでは、燃焼機関１が起動する。
【００６４】
ステップ２Ｅでは、燃焼機関１により駆動される回転電動機１１は、電力を生成する発電機として動作する。
【００６５】
発電機として動作する間、ベルト１３の帯部分１６は、長さＬ１よりも長い長さＬ５を有する。
【００６６】
図３Ａ〜図３Ｄのグラフは、ステップ２Ａ〜２Ｅの結果としての、回転電動機１１のトルクの変化、回転電動機１１の回転速度の変化、ベルト１３の帯部分１６の機械的張力の変化、テンショナ１５の油圧減衰部材２１に連結された油圧移動の変化を示している。
【００６７】
図６は、本発明の他の実施形態である起動装置４０を示す。
【００６８】
この起動装置４０は、上述した起動装置１０の例のように、プーリ１２が装着された回転電動機１１からクランクシャフトプーリ２が装着された燃焼機関１にトルクを伝達するように調整されたベルト１３を備えている。
【００６９】
ベルト１３は、アクセサリプーリ４２を駆動する。
【００７０】
起動装置４０は、ベルト１３の帯部分１６に当接するローラ１８を有するテンショナ４４を含んでいる。
【００７１】
回転電動機１１が矢印Ｂ方向である反対方向に回転することにより、テンショナ４４が燃焼機関１の停止位置（図６に示す位置ａ）から起動開始位置（図６に示す位置ｂ）まで移動可能となる。停止位置から起動開始位置まで移動すると、ベルト１３の帯部分１６が長くなり、かつベルト１３の帯部分１６の機械的張力が増大する。
【００７２】
機械式のテンショナ４４は、燃焼機関１が実際に駆動されるまで、起動開始位置に固定されるように調整される。
【００７３】
テンショナ４４は、想定される例として、例えば螺旋型のばね４６を備えている。
【００７４】
起動装置４０は、テンショナ４４を起動開始位置に固定する要素を備えている。この要素は、少なくとも、クラッチ、電磁石及びラチェット歯車、ウオーム歯車を有する電動モータ等を備えている。
【００７５】
もちろん、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００７６】
例えば回転電動機１１を、起動オルタネータ以外の機械とすることができる。
【００７７】
回転電動機１１を、例えば磁石と２重巻きロータを有する同期電動機、可変リラクタンスを有する非同期電動機、又は直流電動機とすることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  燃焼機関
１０、４０  起動装置
１１  回転電動機
１２  プーリ
１３  ベルト
１５、４４  テンショナ
１６、２５  帯部分
１８  ローラ
１９  ブラケット
２０  ピボットスタッド
２１  油圧減衰部材２２  ばね
２６、４２  アクセサリプーリ
２８  制御システム
３０  位置検出器
３１〜３３  ホール効果センサ
３４〜３６  スイッチ
【図１】
2010531953.tif 000003
【図２】
2010531953.tif 000004
【図３】
2010531953.tif 000005
【図４】
2010531953.tif 000006
【図５】
2010531953.tif 000007
【図６】
2010531953.tif 000008
【国際調査報告】
2010531953.tif 000009
2010531953.tif 000010
2010531953.tif 000011
2010531953.tif 000012
2010531953.tif 000013
2010531953.tif 000014