(57)【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、発電動作と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のコンプレッサを含む補機との間を連結し、前記補機を、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駆動させ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、前記発電電動機に連結される発電電動機連結軸、及び、前記補機に連結される補機連結軸を有し、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及び補機連結軸に分配し、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トルク分配機構と、
前記補機に連結される補機連結軸を拘束するロック機構と、
前記トルク分配機構の前記発電電動機連結軸と前記補機連結軸及び前記エンジン連結軸のいずれか一方と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、
前記トルク分配機構は、遊星ギヤ機構からな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リングギヤに、前記補機連結軸はサン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４】
請求項３記載の自動車用補機駆動装置において、
前記クラッチを前記エンジンによる前記コンプレッサ駆動時のみ接続し、前記ロック機構を前記エンジンの始動時及び前記エンジンによる前記発電機駆動かつ前記補機としての空調用コンプレッサ非駆動時にロックする制御装置を有す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、エンジンとコンプレッサとの結合を離すためには、ワンウエイクラッチ又はクラッチなどのクラッチ機構が必要であり、結局、モータ、その駆動制御回路装置及びクラッチ機構が必要となり、構成が複雑化し、高コストとなるという問題があり、このコンプレッサの駆動制御のためのインバータ回路装置などの電気回路装置の追加負担も生じた。
【０００５】
なお、上記モータを発電動作させることにより、発電電機系（回転電機＋電気回路）を簡素化できる可能性があることは、現在のモータ技術では周知のことである。
【０００６】
そこで、上述したエンジンＥと回転電機系ＭＧとエアコン用のコンプレッサＣとの間の結合関係の理想状態を以下に解析する。
【０００７】
エンジン始動時は、エンジンと回転電機系とを結合する必要があり、コンプレッサはエンジン、回転電機系（電動動作）と結合しないことが好適である。
【０００８】
エアコンを運転しないエンジン運転時は、エンジンと回転電機系とを結合する必要があり、コンプレッサはエンジン、回転電機系（電動動作）と結合しないことが好適である。
【０００９】
エアコンを運転するエンジン運転時は、エンジンと回転電機系及びコンプレッサとを結合する必要がある。
【００１０】
アイドルストップ時は、エンジンと回転電機系及びコンプレッサとを結合せず、回転電機系とコンプレッサとを結合し、エアコン機能を確保する必要がある。
【００１１】
すなわち、アイドルストップ機能をもつ自動車用補機駆動装置では、このような結合パターンを簡素な構造で実現することが必要である。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、車両搭載性に優れ、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。
【００１３】
【課題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、発電動作と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のコンプレッサを含む補機との間を連結し、前記補機を、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駆動させ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、前記発電電動機に連結される発電電動機連結軸、及び、前記補機に連結される補機連結軸を有し、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及び補機連結軸に分配し、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トルク分配機構と、前記補機に連結される補機連結軸を拘束するロック機構と、前記トルク分配機構の前記発電電動機連結軸と前記補機連結軸と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。
【００１４】
本構成によれば、単一の発電電動機により、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駆動、エンジンによる発電電動機駆動兼コンプレッサ駆動の４つの動作を行うことができ、回転電機及びその駆動回路を単一化できるので構成を簡素化できる。
【００１５】
また、コンプレッサ、発電電動機、トルク分配機構、クラッチ及びロック機構からなる発電電動機・補機系は、エンジンと別に配置することができるので、エンジンの総軸長を短縮することができ、エンジンルーム内部の配置自由度を改善できるので、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。
【００１６】
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、前記トルク分配機構が遊星ギヤ機構からなることを特徴としているので、トルク分配機構を簡素化、小型軽量化することができる。
【００１７】
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、
請求項４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、前記エンジン連結軸が前記遊星ギヤ機構のキャリアに、前記発電電動機連結軸がサンギヤに、前記補機連結軸がリングギヤに連結されることを特徴としている。本構成によれば発電電動機とエンジンとの間の減速比を確保することができるので、エンジン始動トルクを増倍することにより発電電動機を小型化することができる。
【００１８】
請求項４記載の構成は請求項３記載の自動車用補機駆動装置において更に、前記クラッチを前記エンジンによる前記コンプレッサ駆動時のみ接続し、前記ロック機構を前記エンジンの始動時、及び、前記エンジンによる前記発電機駆動かつ前記補機としての空調用コンプレッサ非駆動時の両方においてロックする制御装置を有するので、簡素な制御で上記動作モードを実現することができる。
【００１９】
【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。
【００２０】
【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。６は蓄電手段で例えば二次電池が採用できる。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−ドあるいは内燃機関駆動コンプレッサモ−ドなどを決定し、インバータ５や、発電電動機・補機系４のクラッチ４３０や、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。
【００２１】
発電電動機・補機系４の構成を以下に詳細説明する。
【００２２】
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は本発明で言うトルク分配機構を構成する遊星ギヤ機構であり、第１軸４２１と第２軸４２２と第３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。リングギヤ４２４は第１軸４２１に固定され、第１軸４２１は発電電動機４４０の回転軸に直結されている。キャリア４２５は第２軸４２２に固定され、第２軸４２２は入力プーリ４１０に直結されている。第３軸４２３はクラッチ４３０を通じて第１軸４２１に連結され、更に、回転軸の回転を拘束するロック機構４６０を通じてエアコン用のコンプレッサ４５０に連結されている。周知のように、この遊星ギヤ機構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は遊星ギヤのサンギヤ４２６周囲の公転により回転する。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、遊星ギヤ機構４２０の第３軸４２３がロック機構４６０の二軸の一方及びクラッチ４３０の二軸の一方と連結されていることから、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、上記三者を一体化してもよい。その他、発電電動機４４０とクラッチ４３０とを一体化したり、ロック機構４６０とコンプレッサ４５０とを一体化してもよい。また、従来より遊星ギヤ機構が一体化された回転電機が公知である。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からなる伝達装置では、クラッチ４３０の離合により、トルク分配機構すなわち遊星ギヤ機構４２０の第２軸４２２と第３軸４２３とを同一回転させるか、あるいは、互いに独立に回転させるかを選択する。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は、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よりなるが詳細は省略する。
（動作）
次に、この実施例の装置の作動を以下に説明する。
【００２６】
（エンジン始動モード）
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を開放（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及びサンギヤ４２６の回転が禁止され、発電電動機４４０の回転軸はリングギヤ４２４、遊星ギヤ、キャリア４２５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、エンジン（内燃機関）１に始動トルクが与えられる。キャリア４２５の回転数はリングギヤ４２４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てエンジン１に大きな始動トルクを与えることができる。
【００２８】
（コンプレッサ停止時の発電モード）
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を制御して発電電動機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を充電し、電気負荷８に給電する。この時、クラッチ４３０は開放されており、ロック機構４６０は拘束されており、コンプレッサ４５０は停止している。
【００２９】
（アイドルストップ時のコンプレッサ駆動モード）内燃機関１の停止時にエアコンを作動するためコンプレッサ４５０を運転する場合には、クラッチ４３０を開放し、ロック機構４６０を解放し、発電電動機４４０を電動動作させる。これにより、遊星ギヤ機構４２０の第２軸４２２は内燃機関１のフリクションにより回転できないため、発電電動機４４０のトルクは、リングギヤ４２４から遊星ギヤ、サンギヤ４２６、第３軸４２３を通じてコンプレッサ４５０に伝達され、制御装置７が、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５を駆動して交流電力を発電電動機４４０に供給する。
【００３０】
（エンジン運転時のコンプレッサ駆動モード）
内燃機関１の運転時には、発電電動機４４０は上述のように発電動作を行うが、この時、コンプレッサ４５０を駆動するには、クラッチ４３０を接続し、ロック機構４６０を解放する。これにより、遊星ギヤ機構４２０の第１軸４２１と第３軸４２３とは同一回転数となるので、内燃機関１の回転により、発電電動機４４０とコンプレッサ４５０とが同一回転数で、駆動される。
【００３１】
図２に、上記各動作モードを示す。なお、図２における「スタータ」は、上記エンジン始動モードを示し、「電動エアコン」は、アイドルストップ時のコンプレッサ駆動モードを示し、「通常、オルタネータ、エアコン」は、上記エンジン運転時のコンプレッサ駆動モードを示し、「通常オルタネータのみ」は、上記コンプレッサ停止時の発電モードを示す。
【００３２】
（変形態様）
上記実施例では、トルク分配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。
【００３３】
（変形態様）
また、クラッチ機構として、遊星ギヤ機構４２０の第１軸と第３軸とを離合する代わりに第１〜３軸のうちのいずれか２つを離合する構成を採用してもよい。
【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  インバータ
６  二次電池
７  制御手段
８  電気負荷
４１０  入力プーリ
４２０  遊星ギヤ機構（トルク分配機構）
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】
0004400002.tif 000002
【図２】
0004400002.tif 000003