(57)【要約】【課題】エンジン補機の回転速度をエンジンの負荷状態に応じて変更できるエンジン補機駆動装置を提供する。【解決手段】エンジン２の回転を低い速度比で取り出す低速度比伝達機構３と、エンジン２の回転を高い速度比で取り出す高速度比伝達機構４と、エンジン２が低負荷運転のとき低速度比伝達機構３にエンジン補機５を連結し、エンジン２が高負荷運転のとき高速度比伝達機構４にエンジン補機５を連結する切替機構６とを備える。【選択図】図１
2013015096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの回転を低い速度比で取り出す低速度比伝達機構と、
前記エンジンの回転を高い速度比で取り出す高速度比伝達機構と、
前記エンジンが低負荷運転のとき前記低速度比伝達機構にエンジン補機を連結し、前記エンジンが高負荷運転のとき前記高速度比伝達機構に前記エンジン補機を連結する切替機構とを備えたことを特徴とするエンジン補機駆動装置。
【請求項２】
前記エンジンに対して車両駆動用クラッチを介して変速機が連結され、
前記エンジン補機に連結された補機駆動軸が前記エンジンと前記変速機に並列させて配置され、
前記低速度比伝達機構は、前記変速機と前記補機駆動軸とに介在され、
前記高速度比伝達機構は、前記エンジンと前記補機駆動軸とに介在され、
前記切替機構は、前記低速度比伝達機構と前記補機駆動軸間を断接する変速機側補機クラッチと、前記高速度比伝達機構と前記補機駆動軸間を断接するエンジン側補機クラッチとを有することを特徴とする請求項１記載のエンジン補機駆動装置。
【請求項３】
前記切替機構は、冷却水温を検出する水温センサと、前記水温センサが検出する冷却水温が規定値以下であれば前記エンジンが低負荷運転と判定し、前記水温センサが検出する冷却水温が規定値より高ければ前記エンジンが高負荷運転と判定する判定回路とを有することを特徴とする請求項１又は２記載のエンジン補機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン補機の回転速度をエンジンの負荷状態に応じて変更できるエンジン補機駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを搭載した車両では、車両の低燃費化のためにエンジンを小型化すること、いわゆるダウンサイジングが求められている。エンジンのダウンサイジングは、過給圧を可変できるＶＧターボや、過給圧をより高くできる２ステージターボなど、高性能化されたターボチャージャを用いることで、可能になりつつある。
【０００３】
ダウンサイジングされたエンジンを搭載した車両では、ハイギアードでの走行が求められる。ハイギアードとは、エンジン回転速度が従来より低速でも車速が従来より高速となるように全体のギア比が設定されることを言う。例えば、従来の車両で、ギア段を４速に選び、エンジン回転速度を２０００ｒｐｍとして走行していた車速において、ハイギアードの車両では、ギア段を同じ４速に選び、エンジン回転速度を１０００ｒｐｍとして走行することになる。トルクに関して言うならば、ダウンサイジングされたエンジンは、従来より低回転で最大トルクが取り出せるようになる。例えば、従来、１５００〜１８００ｒｐｍにおいて最大トルクが得られていたのに対し、１０００ｒｐｍにおいて最大トルクが得られるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０９６０４２号公報
【特許文献２】特開２００３−２８２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、ラジエータとエンジンを冷却する冷却ファンは、エンジンから直接回転駆動するようになっている。具体的には、図６に示されるように、エンジン２よりも車両のリアー側（図の下方）に車両駆動用クラッチ８と変速機７とが並べられ、エンジン２に対して車両駆動用クラッチ８を介して変速機７が連結されているが、冷却ファン５ｃは、エンジン２よりもフロント側（図の上方）に配置され、エンジン回転軸に取り付けられている。冷却ファン５ｃに限らず、電装品に電力を供給するための発電機（オルタネータ）５ａ、エンジン冷却水を循環させるためのウォータポンプ５ｂ、油圧パワーステアリング用の油圧ポンプ、エアコン冷媒圧縮用のコンプレッサなど、エンジン補機５と呼ばれる機器の多くがエンジン２から直接回転駆動されるようエンジン２に連結される。
【０００６】
このため、エンジン回転速度が１０００ｒｐｍであれば、冷却ファン５ｃなどのエンジン補機５も回転速度は１０００ｒｐｍとなる。
【０００７】
しかし、このような従来のエンジン補機駆動方式をダウンサイジングされたエンジン２に適用すると、エンジン２の高負荷時に冷却能力が不足することになる。先述の例のように、エンジン回転数が１０００ｒｐｍにおいて最大トルクが取り出されるとする。最大トルクを取り出しているエンジン２は高負荷状態であるため、熱発生量が大きく、より強力に冷却を要する。ところが、冷却ファン５ｃの回転速度が１０００ｒｐｍにしかならないため、冷却能力が不足してしまう。
【０００８】
とはいえ、冷却能力を高めるために、冷却ファン５ｃを大型化するのはダウンサイジングの目的に反する。また、冷却ファン５ｃの回転速度をエンジン回転速度より高めるために、エンジン２から増速して冷却ファン５ｃを回転駆動させるように増速機を設けると、冷却の必要性があまりない低負荷時にも冷却ファン５ｃが高速で回転駆動されることになり、燃費が悪化してしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、エンジン補機の回転速度をエンジンの負荷状態に応じて変更できるエンジン補機駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明のエンジン補機駆動装置は、エンジンの回転を低い速度比で取り出す低速度比伝達機構と、前記エンジンの回転を高い速度比で取り出す高速度比伝達機構と、前記エンジンが低負荷運転のとき前記低速度比伝達機構にエンジン補機を連結し、前記エンジンが高負荷運転のとき前記高速度比伝達機構に前記エンジン補機を連結する切替機構とを備えたものである。
【００１１】
前記エンジンに対して車両駆動用クラッチを介して変速機が連結され、前記エンジン補機に連結された補機駆動軸が前記エンジンと前記変速機に並列させて配置され、前記低速度比伝達機構は、前記変速機と前記補機駆動軸とに介在され、前記高速度比伝達機構は、前記エンジンと前記補機駆動軸とに介在され、前記切替機構は、前記低速度比伝達機構と前記補機駆動軸間を断接する変速機側補機クラッチと、前記高速度比伝達機構と前記補機駆動軸間を断接するエンジン側補機クラッチとを有してもよい。
【００１２】
前記切替機構は、冷却水温を検出する水温センサと、前記水温センサが検出する冷却水温が規定値以下であれば前記エンジンが低負荷運転と判定し、前記水温センサが検出する冷却水温が規定値より高ければ前記エンジンが高負荷運転と判定する判定回路とを有してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１４】
（１）エンジン補機の回転速度をエンジンの負荷状態に応じて変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態を示すエンジン補機駆動装置の構成図である。
【図２】本発明のエンジン補機駆動装置と組み合わされる変速機の詳細構成図である。
【図３】図１のエンジン補機駆動装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明のエンジン補機駆動装置のエンジン低負荷時における動作を示す図である。
【図５】本発明のエンジン補機駆動装置のエンジン高負荷時における動作を示す図である。
【図６】従来のエンジン補機駆動装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１に示されるように、本発明に係るエンジン補機駆動装置１は、エンジン２の回転を低い速度比、例えば、１：１で取り出す低速度比伝達機構３と、エンジン２の回転を高い速度比、例えば、１．５：１（エンジン２に対して１．５倍に増速）で取り出す高速度比伝達機構４と、エンジン２が低負荷運転のとき低速度比伝達機構３にエンジン補機５を連結し、エンジン２が高負荷運転のとき高速度比伝達機構４にエンジン補機５を連結する切替機構６とを備える。
【００１８】
低速度比伝達機構３と高速度比伝達機構４は、速度比が異なるだけであり、いずれもギア等からなる伝達機構で構成される。低速度比伝達機構３と高速度比伝達機構４は、共にエンジン２よりも車両のフロント側に配置してそれぞれエンジン２の回転を取り出すように構成してもよいが、本実施形態では、高速度比伝達機構４がエンジン２よりもフロント側に配置され、低速度比伝達機構３がエンジン２よりもリアー側に配置される。低速度比伝達機構３は、変速機７を介してエンジン２の回転を取り出すように構成される。
【００１９】
すなわち、エンジン２に対して車両駆動用クラッチ８を介して変速機７が連結され、エンジン補機５に連結された補機駆動軸９がエンジン２と変速機７に並列させて配置される。低速度比伝達機構３は、変速機７と補機駆動軸９とに介在され、高速度比伝達機構４は、エンジン２と補機駆動軸９とに介在される。
【００２０】
切替機構６は、低速度比伝達機構３と補機駆動軸９間を断接する変速機側補機クラッチ１０と、高速度比伝達機構４と補機駆動軸９間を断接するエンジン側補機クラッチ１１とを有する。
【００２１】
さらに、切替機構６は、冷却水温を検出する水温センサ１２と、水温センサ１２が検出する冷却水温が規定値以下であればエンジン２が低負荷運転と判定し、水温センサ１２が検出する冷却水温が規定値より高ければエンジン２が高負荷運転と判定する判定回路１３とを有する。水温センサ１２は、エンジン２からの冷却水がラジエータ１４に入ったところ、すなわちラジエータ１４内の入り口付近に設置される。エンジン２からラジエータ１４まで送る冷却水路にはサーモスタット（図示せず）が設けられ、ラジエータ１４からエンジン２に戻る冷却水路にはサーモスタットからのバイパス路（図示せず）が接続される。したがって、水温センサ１２は、サーモスタットを経由してラジエータ１４に流入した冷却水の温度を検出することになる。エンジン２の低負荷運転と高負荷運転を判定するための冷却水温の規定値は、あらかじめ実験により設定するとよい。
【００２２】
判定回路１３は、リレーシーケンス回路からなり、水温センサ１２の出力電圧に基づき、冷却水温が規定値以下であることを示す電圧であれば変速機側補機クラッチ１０を接、エンジン側補機クラッチ１１を断にし、冷却水温が規定値より高いことを示す電圧であれば変速機側補機クラッチ１０を断、エンジン側補機クラッチ１１を接にするようになっている。
【００２３】
エンジン補機５は、１つに限らず、発電機（オルタネータ）、ウォータポンプ、冷却ファン、油圧ポンプなどがある。図１では、エンジン補機５として、エンジン補機５ａ（発電機）、エンジン補機５ｂ（ウォータポンプ）、エンジン補機５ｃ（冷却ファン）が示されている。複数のエンジン補機５ａ，５ｂ，５ｃは、一体の補機ユニットとしてユニット化されている。
【００２４】
エンジン側補機クラッチ１１及び変速機側補機クラッチ１０は、エンジン補機５に必要な駆動力が大きくないことから、従来からエアコン冷媒圧縮用のコンプレッサに使用されている電磁クラッチが流用できる。エンジン側補機クラッチ１１及び変速機側補機クラッチ１０は、通電されたとき接となり、非通電のとき断となる電磁クラッチでもよく、通電されたとき断となり、非通電のとき接となる電磁クラッチでもよい。
【００２５】
エンジン２、車両駆動用クラッチ８、変速機７は、従来と同じ構成であるが、本実施形態では、変速機７に外部駆動機構（ＰＴＯ）１５を取り付けて低速度比伝達機構３を実現するので、車両駆動用クラッチ８と変速機７の内部構造を詳しく説明する。
【００２６】
図２に示されるように、車両駆動用クラッチ８は、流体継手（フルードカップリング）２０１と湿式多板クラッチ（変速クラッチ）２０２とからなる。
【００２７】
流体継手２０１は、エンジン出力軸（クランク軸）に接続されたポンプ２０３と、ポンプに対向され湿式多板クラッチ２０２の入力側に接続されたタービン２０４と、ポンプ２０３とタービン２０４の断接を行うロックアップクラッチ２０５とを有する。流体継手２０１は、ロックアップクラッチ２０５が断の状態では、内蔵流体のクリープによる動力伝達を行うことができ、発進時の半クラッチ動作に好適である。ロックアップクラッチ２０５が接の状態では、エンジン２と湿式多板クラッチ２０２とを直結したのと同等の状態になるので、発進後の伝達効率を高めることができる。
【００２８】
湿式多板クラッチ２０２は、タービン２０４に接続された入力側回転部２０６と、変速機７の入力軸に接続された出力側回転部２０７とを有し、流体が満たされたケーシング内に入力側回転部２０６と出力側回転部２０７とでそれぞれ複数枚ずつ互い違いに配置されたクラッチプレートがクラッチピストンで移動されて、断と接が行われる。湿式多板クラッチ２０２は、電子制御装置（Electronical Control Unit；ＥＣＵ）によって制御され、シフトレバー操作が開始されると断となり、シフトレバー操作が終了すると接となる。
【００２９】
変速機７は、湿式多板クラッチ２０２に接続された入力軸２０８と、入力軸２０８の軸方向延長上に配置され図示しない車両負荷に繋がる出力軸２０９と、入力軸２０８及び出力軸２０９に対して平行に配置されたカウンタ軸２１０とを有する。
【００３０】
入力軸２０８には、第一入力軸ギア２１１と第二入力軸ギア２１２が固定的に取り付けられている。出力軸２０９には、第一出力軸ギア２１３と第二出力軸ギア２１４と第三出力軸ギア２１５と第四出力軸ギア２１６が固定的に取り付けられている。出力軸２０９には、第一ドグギア２１７と第二ドグギア２１８と第三ドグギア２１９と第四ドグギア２２０と第五ドグギア２２１が回転自在に軸承されている。
【００３１】
カウンタ軸２１０には、第一入力軸ギア２１１に噛合する第一カウンタギア２２２と、第一ドグギア２１７に噛合する第二カウンタギア２２３と、第二ドグギア２１８に噛合する第三カウンタギア２２４と、第三ドグギア２１９に噛合する第四カウンタギア２２５と、第四ドグギア２２０に噛合する第五カウンタギア２２６と、第五ドグギア２２１に反転ギアを介して噛合する第六カウンタギア２２７と、第七カウンタギア２２８が固定的に取り付けられていると共に、第四出力軸ギア２１６に噛合する第六ドグギア２２９が回転自在に軸承されている。
【００３２】
第一出力軸ギア２１３と第二出力軸ギア２１４と第三出力軸ギア２１５と第七カウンタギア２２８には、各々、軸方向移動してドグギアにスプライン噛合可能なスリーブギアが設けられている。各スリーブギアは、図示しないギア段切替アクチュエータにより、いずれか一つのスリーブギアがドグギアにスプライン噛合するよう移動されるように構成される。
【００３３】
変速機７では、第一入力軸ギア２１１に第一カウンタギア２２２が噛合し、第二カウンタギア２２３〜第六カウンタギア２２７に各々第一ドグギア２１７〜第五ドグギア２２１が噛合するので、入力軸２０８が回転していると、これらの噛合しているギア及びドグギアは常に回転する。適宜なスリーブギアを移動させてドグギアにスプライン噛合させると、対応するギア比で出力軸２０９に回転が伝達される。具体的には、５速４速ステージ５ｔｈ−４ｔｈにおいてスリーブギアが第二入力軸ギア２１２に噛合されると５速にギア入れされる。反対に、スリーブギアが第二ドグギア２１７にスプライン噛合されると４速にギア入れされる。３速２速ステージ３ｒｄ−２ｎｄ及び１速後進ステージ１ｓｔ−ｒｅｖでも、同様にして、３速、２速、１速、後進へのギア入れがなされる。６速ステージ６ｔｈでは、スリーブギアが第六ドグギア２２９にスプライン噛合されると、６速へのギア入れがなされ、第七カウンタギア２２８の回転が第六ドグギア２２９を介して第四出力軸ギア２１６に伝達されるようになる。
【００３４】
本実施形態では、変速機７に外部駆動機構（ＰＴＯ）１５を取り付ける。ＰＴＯ１５は、入力軸２０８の回転が常に伝達されるギアを介して連結するのが好ましい。ここでは、ＰＴＯ１５は、第三カウンタギア２２４に反転ギアを介して噛合するＰＴＯ入力ギア２３０を有する。ＰＴＯ入力ギア２３０は、図１で説明した低速度比伝達機構３に相当し、エンジン２に対して速度比が１：１となるよう構成される。
【００３５】
図３に示すように、エンジン補機駆動装置１の制御手順は、冷却水温が規定値以下かどうか判定する判定ステップＳ１と、変速機側補機クラッチ１０を接、エンジン側補機クラッチ１１を断にしてエンジン２の回転をエンジン補機５に低速度比で伝達させる低速度比伝達ステップＳ２と、変速機側補機クラッチ１０を断、エンジン側補機クラッチ１１を接にしてエンジン２の回転をエンジン補機５に高速度比で伝達させる高速度比伝達ステップＳ３とからなる。
【００３６】
以下、本発明のエンジン補機駆動装置１の動作を図１及び図３〜図５により説明する。
【００３７】
判定ステップＳ１において、切替機構６の判定回路１３は、水温センサ１２が検出する冷却水温が規定値以下かどうか判定する。冷却水温が規定値以下であればエンジン２は低負荷運転であると判定され、低速度比伝達ステップＳ２に進む。冷却水温が規定値より高ければエンジン２は高負荷運転と判定され、高速度比伝達ステップＳ３に進む。
【００３８】
低速度比伝達ステップＳ２において、切替機構６は、図４に示されるように、変速機側補機クラッチ１０を接にし、エンジン側補機クラッチ１１を断にする。これにより、エンジン２の回転は、低速度比伝達機構３を介してエンジン補機５に低速度比で伝達されるようになる。本実施形態では、速度比は１：１であるから、エンジン回転速度が１０００ｒｐｍであれば、冷却ファン５ｃなどのエンジン補機５の回転速度は１０００ｒｐｍとなる。
【００３９】
高速度比伝達ステップＳ３において、切替機構６は、図５に示されるように、変速機側補機クラッチ１０を断にし、エンジン側補機クラッチ１１を接にする。これにより、エンジン２の回転は、高速度比伝達機構４を介してエンジン補機５に高速度比で伝達されるようになる。本実施形態では、速度比は１．５：１であるから、エンジン回転速度が１０００ｒｐｍであれば、冷却ファン５ｃなどのエンジン補機５の回転速度は１５００ｒｐｍとなる。
【００４０】
以上の動作によれば、エンジン２を冷却する必要性があまりない低負荷時には冷却ファン５ｃがエンジン回転速度と同程度の速度で回転駆動されるので、燃費が向上する。一方、冷却能力が求められる高負荷時には冷却ファン５ｃがエンジン回転速度よりも高速で回転駆動されるので、十分な冷却能力が確保される。
【００４１】
なお、低負荷時に変速操作によって車両駆動用クラッチ８が断されると、変速が終了するまでの間、エンジン補機５は回転しなくなるが、低負荷時であるため問題はない。
【００４２】
本実施形態では、低速度比伝達機構３の速度比を１：１とし、高速度比伝達機構４の速度比を１．５：１としたが、各速度比はこれに限定されない。
【００４３】
本実施形態では、変速機７にＰＴＯ１５を取り付けて低速度比伝達機構３を実現したが、これに限らず低速度比伝達機構３はギアの組み合わせによりエンジン２の回転を所望する速度比で取り出すように構成することができる。
【００４４】
本実施形態では、ＰＴＯ１５のＰＴＯ入力ギア２３０が第三カウンタギア２２４に反転ギアを介して噛合するように構成したが、第三カウンタギア２２４に限らず、第一カウンタギア２２２、第二カウンタギア２２３、第四カウンタギア２２５、第五カウンタギア２２６、第六カウンタギア２２７、第一入力軸ギア２１１を利用してもよい。
【００４５】
本実施形態では、判定回路１３をリレーシーケンス回路で構成したが、ＥＣＵで構成してもよい。この場合、エンジン２の低負荷運転と高負荷運転を判定するエンジンパラメータとして、冷却水温に限らず、エンジン回転速度やトルクなど複数のエンジンパラメータを組み合わせて利用してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１  エンジン補機駆動装置
２  エンジン
３  低速度比伝達機構
４  高速度比伝達機構
５  エンジン補機
６  切替機構
７  変速機
８  車両駆動用クラッチ
９    補機駆動軸
１０  変速機側補機クラッチ
１１  エンジン側補機クラッチ
１２  水温センサ
１３  判定回路
【図１】
2013015096.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013015096.tif 000006
【図６】
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【図２】
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