(57)【要約】【課題】エンジンの補機駆動装置に関し、エンジンの燃費向上を図りつつ、バッテリの消費電力を効果的に低減する。【解決手段】エンジン１０のクランクシャフト１１と、クランクシャフト１１に回転可能に設けられたクランクプーリ２１と、クランクプーリ２１に回転力を伝達可能に接続された電動機２３と、少なくともクランクプーリ２１に組み付けられたプーリギア２４を含み、前記クランクプーリの回転力を前記エンジンの補機に伝達可能な第１ギア群とを備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトと、
前記クランクシャフトに回転可能に設けられたクランクプーリと、
前記クランクプーリに回転力を伝達可能に接続された電動機と、
少なくとも前記クランクプーリに組み付けられたプーリギアを含み、前記プーリギアを介して前記クランクプーリの回転力を前記エンジンの補機に伝達する第１ギア群と、を備える
エンジンの補機駆動装置。
【請求項２】
前記クランクシャフトと前記クランクプーリとの間に設けられて、前記クランクシャフトの回転数が前記クランクプーリの回転数よりも低いときに、前記クランクプーリを前記クランクシャフトに対して相対回転させる第１クラッチをさらに備える
請求項１に記載のエンジンの補機駆動装置。
【請求項３】
前記第１クラッチは、前記クランクシャフトの回転数が前記クランクプーリの回転数以上のときに、前記クランクプーリと前記クランクシャフトとを一体回転させる
請求項２に記載のエンジンの補機駆動装置。
【請求項４】
少なくとも前記クランクシャフトに組み付けられたクランクギアを含む第２ギア群をさらに備え、
前記クランクシャフトの回転数が前記クランクプーリの回転数よりも高いときに、前記クランクシャフトの回転力が前記クランクギアを介して前記補機に伝達される
請求項１から３の何れか一項に記載のエンジンの補機駆動装置。
【請求項５】
前記補機に回転力を伝達する補機駆動用シャフトと、
前記クランクギアと噛合して前記第２ギア群の一部を構成する補機メインギアと、
前記補機駆動用シャフトと前記補機側第１ギアとの間に設けられて前記補機メインギアを前記補機駆動用シャフトに対して相対回転自在にする第２クラッチと、をさらに備え、
前記第２クラッチは、前記補機メインギアの回転数が前記補機駆動用シャフトの回転数よりも低いとき、前記補機メインギアを前記補機駆動用シャフトに対して相対回転させると共に、前記補機メインギアの回転数が前記補機駆動用シャフトの回転数以上のとき、前記補機メインギアを前記補機駆動用シャフトに対して一体回転させ、前記補機駆動用シャフトに前記補機メインギアを介して前記クランクシャフトの回転力を伝達する
請求項４に記載のエンジンの補機駆動装置。
【請求項６】
前記電動機は発電電動機であって、前記クランクシャフトの回転数が前記クランクプーリの回転数以上のときに発電機として駆動される
請求項３に記載のエンジンの補機駆動装置。
【請求項７】
前記第１ギア群が前記補機駆動用シャフトに組み付けられて前記プーリギアと噛合する補機サブギアをさらに含む
請求項５に記載のエンジンの補機駆動装置。
【請求項８】
前記クランクシャフトに前記クランクプーリを接続するボルト部材と、
前記ボルト部材と前記クランクプーリとの間に設けられたシール部材と、をさらに備える
請求項１から７の何れか一項に記載のエンジンの補機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの補機駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エンジンの補機駆動装置は、エンジンの回転動力をベルトや歯車等を介して補機類に伝達することで、補機類を駆動させている。そのため、低速低負荷運転時等は補機類の駆動がエンジンに対して負荷となり、燃料消費の増加を招く等、燃費を悪化させる可能性がある。このような燃費の悪化を防止すべく、エコラン動作時等はエンジンを停止すると共に、電動発電機を電動機として作動させ、その回転動力で補機類を駆動させる補機駆動装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９７４０２号公報
【特許文献２】特開２００３−９０３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の特許文献１，２記載の技術では、エンジンで補機類を駆動させる場合、その回転動力はクランクシャフトからクランクプーリ、ベルト等を介して補機類に伝達される。すなわち、クランクプーリは動力伝達経路の一部として機能する。
【０００５】
一方、エンジンを停止させ、電動発電機で補機類を駆動させる場合、その回転動力はベルトを介して補機類に直接的に伝達される。すなわち、クランクプーリはベルトから伝達される回転力で空転するのみで、動力伝達経路の一部として機能していない。そのため、電動発電機の回転力に対してクランクプーリが抵抗となり、バッテリの消費電力を増加させる可能性がある。
【０００６】
開示の装置は、エンジンの燃費向上を図りつつ、バッテリの消費電力を効果的に削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示の装置は、エンジンのクランクシャフトと、前記クランクシャフトに回転可能に設けられたクランクプーリと、前記クランクプーリに回転力を伝達可能に接続された電動機と、少なくとも前記クランクプーリに組み付けられたプーリギアを含み、前記プーリギアを介して前記クランクプーリの回転力を前記エンジンの補機に伝達する第１ギア群とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
開示の装置によれば、エンジンの燃費向上を図りつつ、バッテリの消費電力を効果的に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る補機駆動装置を搭載した車両を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本実施形態に係る補機駆動装置を示す模式的な部分断面図である。
【図３】本実施形態に係る補機駆動装置において、（Ａ）は第１動力伝達経路、（Ｂ）は第２動力伝達経路を説明する図である。
【図４】本実施形態に係る補機駆動装置の動力伝達経路を構成する各ギアを示す模式的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る補機駆動装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１１】
図１は、本実施形態の補機駆動装置２０を搭載した車両１を示す図である。ディーゼルエンジン（以下、単にエンジン）１０のクランクシャフト１１には、その一端部にクランクプーリ２１が設けられている。また、クランクシャフト１１の他端部には、クラッチ１２を介して変速機１３が断接可能に接続されている。この変速機１３には、プロペラシャフト１４、差動装置１５を介して左右の駆動輪１６Ｌ，１６Ｒがそれぞれ接続されている。
【００１２】
クランクプーリ２１には、無端ベルト２２が巻き掛けられ、この無端ベルト２２は、発電電動機２３のプーリ２３Ａに巻き掛けられている。
【００１３】
発電電動機２３には、インバータ３０を介して車載バッテリ３１が接続されている。この発電電動機２３は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）４０からの指示信号に応じて発電機又は電動機として作動する。発電電動機２３が電動作動する際は、車載バッテリ３１の直流電力がインバータ３０で交流電力に変換されて発電電動機２３に供給され、発電電動機２３が発電作動する際は、発電電動機２３で発電された交流電力がインバータ３０で直流電力に変換されて車載バッテリ３１に蓄電される。
【００１４】
なお、図１中において、符号５０は、冷却水ポンプ５１やパワステポンプ５２等の補機類を示している。
【００１５】
図２は、本実施形態の補機駆動装置２０を示す部分断面図である。補機駆動装置２０は、クランクシャフト１１と、クランクプーリ２１と、無端ベルト２２と、発電電動機２３（図１にのみ示す）と、プーリギア２４と、補機サブギア２５と、クランクギア２６と、補機メインギア２７とを備えている。
【００１６】
なお、図２中において、符号ＣＢはシリンダブロック側壁、符号ＭＳ2は、シリンダケースＣＣとクランクプーリ２１との隙間をシールするメカニカルシール、符号ＭＳ3は、シリンダブロック側壁ＣＢとクランクシャフト１１との隙間をシールするメカニカルシール、符号２８は補機駆動シャフト、符号２９はクランクシャフト１１の一端部にボルトＢで締結固定されたエンドワッシャをそれぞれ示している。エンドワッシャ２９はクランクシャフト１１よりも大径に形成されており、これらエンドワッシャ２９とクランクシャフト１１との隙間はＯリングＯＲによってシールされている。
【００１７】
クランクプーリ２１は、クランクシャフト１１の一端側から他端側に向かって内径が段階的に小さくなる略円筒状に形成されている。以下、内径が大きい側から順に第１円筒部２１Ａ、第２円筒部２１Ｂ、第３円筒部２１Ｃ、第４円筒部２１Ｄとして説明する。
【００１８】
第１円筒部２１Ａは、その内径をエンドワッシャ２９の外径よりも大きく形成されており、その外周面には無端ベルト２２を巻き掛けるための複数のベルト溝Ｇが形成されている。第２円筒部２１Ｂは、その内径をエンドワッシャ２９の外径よりも大きく形成されており、第３円筒部２１Ｃは、その内径をエンドワッシャ２９の外径と略同一径で形成されている。クランクプーリ２１の内周面とエンドワッシャ２９の外周面との間には、クランクプーリ２１とエンドワッシャ２９との隙間をシールする相対回転可能なメカニカルシールＭＳ1が介設されている。第４円筒部２１Ｄは、その内径をエンドワッシャ２９の外径よりも小さく、且つ、クランクシャフト１１の一端部外径よりも大きく形成されている。この第４円筒部２１Ｄとエンドワッシャ２９との間には、図示しないスラストワッシャが介設されており、このスラストワッシャによりクランクプーリ２１のエンドワッシャ２９側への移動が規制されている。また、第４円筒部２１Ｄの内周面とクランクシャフト１１の一端外周面との間には第１の一方向クラッチＣ1が介設されている。
【００１９】
第１の一方向クラッチＣ1は、本発明の第１クラッチの一例であって、クランクプーリ２１の第４円筒部２１Ｄと、クランクシャフト１１との間に介設されている。第１の一方向クラッチＣ1は、クランクプーリ２１の回転数がクランクシャフト１１の回転数よりも高くなると非結合状態となり、クランクプーリ２１をクランクシャフト１１に対して相対回転自在にし、クランクプーリ２１の回転数がクランクシャフト１１の回転数以下になると結合状態となり、クランクプーリ２１をクランクシャフト１１と一体回転させる。
【００２０】
プーリギア２４は、本発明の第１ギア群の一例であって、その内周面をクランクプーリ２１の第４円筒部２１Ｄ外周面とスプライン嵌合されてクランクプーリ２１と一体回転する。なお、プーリギア２４は、クランクプーリ２１と一体形成されてもよい。
【００２１】
補機サブギア２５は、本発明の第１ギア群の一例であって、プーリギア２４と常時噛合する。この補機サブギア２５には、補機駆動シャフト２８が一体回転可能に接続（スプライン嵌合）されている。すなわち、エンジン１０を停止させて発電電動機２３を電動機として作動させ、クランクシャフトの回転数がクランクプーリの回転数よりも低くした場合、発電電動機２３の回転動力は無端ベルト２２、クランクプーリ２１、プーリギア２４、補機サブギア２５、補機駆動シャフト２８を介して補機類５０に伝達される（図３（Ａ）参照）。この際、クランクプーリ２１の回転数がクランクシャフト１１の回転数よりも高くなり、第１の一方向クラッチＣ1は非結合状態になり、クランクプーリ２１からクランクシャフト１１に動力が伝達されない。
【００２２】
クランクギア２６は、本発明の第２ギア群の一例であって、その内周面をクランクプーリ２１よりもシリンダブロックＣＢ側のクランクシャフト１１外周面にキー３８を介して固定されてクランクシャフト１１と一体回転する。なお、クランクギア２６は、クランクシャフト１１と一体形成されてもよい。
【００２３】
補機メインギア２７は、本発明の第２ギア群の一例であって、クランクギア２６と常時噛合する。また、補機メインギア２７と補機駆動シャフト２８との間には、第２の一方向クラッチＣ2が介設されている。
【００２４】
第２の一方向クラッチＣ2は、本発明の第２クラッチの一例であって、クランクシャフト１１からクランクギア２６を介して回転される補機メインギア２７の回転数が補機駆動シャフト２８の回転数以上になると結合状態となり、これら補機メインギア２７と補機駆動シャフト２８とを一体回転させる。また、第２の一方向クラッチＣ2は、クランクプーリ２１から補機サブギア２５を介して回転される補機駆動シャフト２８の回転数が補機メインギア２７の回転数よりも高くなると非結合状態となり、これら補機メインギア２７と補機駆動シャフト２８とを互いに相対回転自在にする。
【００２５】
すなわち、クランクシャフトの回転数がクランクプーリの回転数よりも高いエンジン１０の動力で補機類５０を駆動させる場合、図３（Ｂ）に示すように、クランクシャフト１１の回転動力はクランクギア２６、補機メインギア２７、第２の一方向クラッチＣ2、補機駆動シャフト２８を介して補機類５０に伝達される。さらに、クランクシャフト１１の回転動力は、結合状態の第１の一方向クラッチＣ1、クランクプーリ２１及び無端ベルト２２を介して発電電動機２３に伝達されて、発電電動機２３を発電作動させる。また、クランクシャフト１１の回転動力は、結合状態の第１の一方向クラッチＣ1、クランクプーリ２１、プーリギア２４、補機サブギア２５、補機駆動シャフト２８を介して補機類５０に伝達される。
【００２６】
なお、図４に示すように、クランクギア２６及び補機メインギア２７は、そのギア幅（回転軸方向の幅）をプーリギア２４や補機サブギア２５のギア幅よりも長く確保され、さらに、そのギアを回転軸方向に対して所定角度で傾斜させている。これにより、斜めに傾斜するクランクギア２６及び補機メインギア２７のギアが互いに常時噛合され、燃焼等の影響で変化するエンジン１０の出力に起因する騒音を効果的に低減することができる。
【００２７】
ＥＣＵ４０（図１参照）は、車両１やエンジン１０の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。この各種制御を行うために、ＥＣＵ４０には、エンジン回転数センサ７０、アクセル開度センサ７１、車速センサ７２等の各種センサ類の信号が入力される。本実施形態のＥＣＵ４０は、エンジン１０の運転状態が補機類５０の駆動により効率の悪化を招く運転状態にある場合は、発電電動機２３を電動機として作動させ、クランクシャフト１１の回転数よりもクランクプーリ２１の回転数を高くして、発電電動機２３を補機駆動源とする制御を実行する。
【００２８】
次に、本実施形態の補機駆動装置２０による作用効果を説明する。
【００２９】
本実施形態の補機駆動装置２０では、補機類５０の駆動により効率化が悪化する運転状態ではエンジン１０を停止させることで、無駄な燃料消費を抑制すると共に、エンジン１０の停止時は発電電動機２３を電動機として作動させて補機類５０の駆動を維持するようになっている。したがって、補機類５０の駆動を効果的に維持しつつ、エンジン１０の燃費を確実に向上することができる。
【００３０】
また、エンジン１０の動力で補機類５０を駆動させ、且つ発電電動機２３を発電機として作動させる場合、クランクシャフト１１の回転動力は、クランクギア２６、補機メインギア２７、第２の一方向クラッチＣ2、補機駆動シャフト２８を介して補機類５０に伝達され、さらに、第１の一方向クラッチＣ1、クランクプーリ２１、無端ベルト２２を介して発電電動機２３に伝達される。また、クランクシャフト１１の回転動力は、結合状態の第１の一方向クラッチＣ1、クランクプーリ２１、プーリギア２４、補機サブギア２５、補機駆動シャフト２８を介して補機類５０に伝達される（図３（Ｂ）参照）。
【００３１】
一方、発電電動機２３の動力で補機類５０を駆動させる場合、発電電動機２３の回転動力は無端ベルト２２、クランクプーリ２１、プーリギア２４、補機サブギア２５を介して補機類５０に伝達される（図３（Ａ）参照）。
【００３２】
すなわち、何れの動力伝達経路においても、クランクプーリ２１が空転することなく動力伝達経路の一部として機能するようになっている。
【００３３】
発電電動機を電動機として作動させる場合にクランクプーリを動力伝達経路として使用しない従来技術に比べ、発電電動機に掛かる抵抗を低減することが可能となり、車載バッテリの消費電力を効果的に削減することができる。
【００３４】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００３５】
例えば、第１の一方向クラッチＣ1や第２の一方向クラッチＣ2を電磁クラッチで構成してもよい。また、車両１はトラック等に限定されず、乗用車等の他の車両にも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  車両
１０  エンジン
１１  クランクシャフト
２０  補機駆動装置
２１  クランクプーリ
２２  無端ベルト
２３  発電電動機
２４  プーリギア
２５  補機サブギア
２６  クランクギア
２７  補機メインギア
２８  補機駆動シャフト
３０  インバータ
３１  車載バッテリ
４０  ＥＣＵ
５０  補機類
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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