JPS61155657A - 補機駆動兼用始動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば自動車においてエンジンの始動、さ
らにコンプレッサ、バキュームポンプ、電動ファン装置
等の補機の駆動制御のために用いられる車両用の補機駆
動兼用始動装置に関する。

〔従来の技術〕

自動車にあっては、エンジンを起動制御するための始動
用電動機を備えているものであり、また自動車にあって
はバキュームポンプ、ニアコンプレッサ等の動力源を必
要とする補機を備えているものである。

従来、上記のような補機類は、例えばエンジンから駆動
力を直接的に結合することによって動作制御しているも
のであり、またその補機専用の電動機を設定して、この
電動機によって補機を駆動制御するようにすることも考
えられている。

しかし、上記エンジンを直接の駆動源として使用する場
合には、補機とエンジンとが常に動力的に結合されてい
る状態にあるため、例えば補機の不使用時にもこの補機
に対して動力が伝達され、駆動される状態となるもので
エネルギーの浪費を避けることができない。

また補機専用の電動機を設定する場合には、容積の制限
される状態にあるエンジンルームに対して、さらに補機
駆動用の電動機のスペースを形成設定する必要が生ずる
。これは、エンジンルームの容積に問題が生ずる状態と
なるばかりが、さらにこの電動機骨の重量が増加する状
態となるものであり、車両の軽量化の点でも大きな問題
点となるものである。

そこで、特開昭５７−４９０６７号公報に示すように、
一方向性クラッチを用いて、始動電動機の正回転時にエ
ンジンを駆動し、逆回転時に補機を駆動するようにして
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上述した従来のものでは、エンジンを始動す
る際には、エンジンが高負荷であるため所定のトルクと
回転数が必要であり、電動機巻線に大電流（例えば数十
アンペア−数百アンペア）を流す必要があるため、補機
を駆動する際には、電動機巻線に大電流を流して連続回
転させると焼損してしまい、始動装置を破損してしまう
という問題点がある。

この発明は上記の様な点に鑑みなされたもので、エンジ
ンの始動制御、さらに補機類の駆動制御を共通の１台の
電動機によって実行できるようにするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

電動機巻線を巻装した電機子と、前記電動機巻線に電流
を流す複数個のブラシと、補機駆動指令に対応して前記
ブラシに駆動電流を供給し、前記電機子を一方向に回転
させる第１のスイッチ機構と、始動指令に対応して前記
ブラシに駆動電流を供給し、前記電機子を他方向に回転
させる第２のスイッチ機構と、始動指令と？ｉ機駆動指
令の時で、前記ブラシの位置を変えるブラシ移動手段と
を有する補機駆動兼用始動装置とすることである。

〔作　用〕

ブラシの移動により補機駆動の際、低電流で高トルクを
必要とする補機駆動兼用始動装置の特性とすることが可
能である。

〔実施例〕

以下第１図に示す構成に基づいてこの発明の詳細な説明
する。電動機１は、自動車のエンジン始動用および補機
駆動用に共用されるもので、この電動機ｌの回転輪１６
はワンウェイクラッチを介して図示しない例えばエアー
コンブレフす、バキュームボ／ブ、電動ファン等の補機
と一方で結合されており、他方では、図示しないワンウ
ェイクラッチを介してエンジンの回転軸に接続され、エ
ンジンの始動動作が実行される様になっている。

この電動機１は波巻の電機子１０、永久磁石でなる４極
の界磁１７、電機子１０の整流子１０ａの外周に摺接し
、■位置に固定しようとする引張バネ３６と接続され、
■位置と■位置の間を移動可能に支持されたブラシ９お
よび移動しないブラシ１８を備えている。そして、ブラ
シ１８は、界磁１７の中心位置の整流子１０ａに配置さ
れている。

この電動機１は、第１および第２のスイッチ機構３およ
び２で制御されるもので、第１のスイッチ機構３の励磁
コイル３ａには、車両に搭載されるパンテリ電源６から
の励磁電流を、補機駆動指令に伴い投入される補機駆動
スイッチ５を介して供給する。この第１のスイッチ機構
３は、上記コイル３ａに励磁電流の供給されたときに第
１の可動接点３Ｃが投入される第１の接点３ｄ、および
非励磁状態で図示されないスプリング力によって投入さ
れる第２の接点３ｂを備えるもので、補機駆動スイッチ
５の解放時には、第１の可動接点３Ｃが第２の接点３ｂ
に閉じられている。また、第２のスイッチ機構２の励磁
コイル２ａには、上記電源６がスタータ制御用のスター
タスイッチ４を介して接続されるもので、このスイッチ
４の投入状態で第２の可動接点２Ｃが第３の接点２ｄに
投入される。また、この励磁コイル２ａに励磁電流の供
給されない状態では第２の可動接点２Ｃが第４の接点２
ｂに閉じられるように設定されている。

この第１および第２のスイッチ機構３および２は、電動
機１の電機子１０の電動機巻線に電流を供給するブラシ
９．１８の回路を制御設定するもので、基本的にはスイ
ッチ４あるいは５を選択的に投入することによって、電
動機１の回転方向が右および左に設定され、エンジンの
始動、あるいは補機の駆動に対して回転駆動力を伝達す
る様になるものである。

ここで、上記電機子１０の巻線に接続されるブラシは、
固定されたブラシ１８および、電気的中性点位置である
位置■と電気的中性点以外の位置である例えば位置■の
間を移動可能に支持されているブラシ９により構成され
ている。またブラシ９は常時、引張スプリング３６によ
り上記位置■に固定されている。ここで、ブラシ９が位
置■の時には、ブラシ１８とブラシ９の中心角は約９０
度でありブラシ９が位置■の時には、ブラシ１８とブラ
シ９の中心角は約１２０度である。

すなわち、補機駆動スイッチ５が投入されると、第１の
スイッチ機構３のコイル３ａに対して励磁電流が供給さ
れ、第１の可動接点３Ｃが第１の接点３ｄに投入設定さ
れる状態となる。したがって、上記スイッチ５が投入さ
れると、電源６からの電流は、上記スイッチ３を介して
電動機１のブラシ１８および上記位置■に固定されたブ
ラシ１９を通り、電動機１を左回転させ、補機を駆動す
る。

この場合く電動機１の回転は、エンジンに対して図示し
ないワンウェイクラッチによって遮断され、エンジンに
対して回転力が伝達されることはない。

また、スタータ駆動指令のスイッチ４が投入設定される
と、第２のスイッチ機構２の励磁コイル２ａが励磁され
、第２の可動接点２Ｃが第３の接点２ｄに閉じられる。

ここで、スイッチ機構２の延長されたシャフト２２は第
１図中右方向に移動し、支持具３０により回転支持され
たリンク３１を右方向に押すことになりリンク３１の先
端でブラシ９を右方向へ回転移動させ、結果として図示
しないストッパにより、上記励磁コイル２ａの励磁中は
、ブラシ９が■位置に固定されることになる。このよう
な状態において、電源６からの電流は、スイッチ機構２
を介して、■位置に固定されたブラシ９、ブラシ１８を
通りスイッチ機構３において接地され、電動機ｌを右回
転させる。この時エンジンに対してワンウェイクラッチ
を介して、始動を行なうことができる。またこの場合補
機に対しては図示しないワンウェイクラッチにより動力
伝達は遮断されている。

第２図、第３図に上記機構をさらに詳細に表した図を示
す。

第２図において、２０は第１図における第１のスイッチ
機構３および第２スイッチ機構２を一体化して構成した
スイッチ機構である。

゛また第３図は、第２図の断面■−■における断面図で
ある。

ハウジング２９には、シャフト３０により回転支持され
たリンク２４およびリンク２６が支持されている。リン
ク２４は一端で第２のスイッチ機構２のシャフト２２の
先端の突起部２３において係合しており、また他端にお
いて、球面部２５がリンク２６の一端の棟部２７へ動力
伝達可能に接触している。またリンク２６の他端の棟部
３１は、可動ブラシ９を支えるブラシホルダ３４に固定
されたピン３３と係合している。

このような構成において、スタータ指令が行われると第
２のスイッチ機構２のスタータ用励磁コイル２ａが励磁
され、第２のスイッチ機構２のシャフト２２および突起
部２３が矢印Ｃ方向に吸引される。この矢印Ｃ方向の力
は、リンク２４によりＤ方向の回転力に変換される。こ
の回転力は、リンク２６の棟部２７へ伝わり、さらにリ
ンク２６の棟部３１をＥ方向へ回転させる回転力へ変換
され、ビン３３と共に可動ブラシ９を第３図中、■位置
から■位置へ移動させる。

第４図に第３図中のブラシホルダアッセンブリ３５の斜
視図を示す。可動ブラシ９は、第２のスイッチ機構２よ
り伝達されてきたリンク２６の棟部３１のＥ方向の回転
力により、Ｆ方向に回転し、ブラシホルダ３４の０面が
可動用ホルダ４０の０面に到達し、ブラシ９の位置が決
定される。

またブラシ９に回転力が加えられていない時すなわちス
タータ指令が行われていない時には、引張スプリング３
６によって、可動用ホルダ４０の０面にブラシホルダ３
４の０面が押付けられ、補機駆動時のブラシ９の位置が
決定されている。ここで、引張スプリング３６は、固定
ブラシ用ブラシホルダ４１に一端のフックが掛けられて
いるため、可動ブラシ９例のフックは、レアーを防ぐた
めに備えられた絶縁インシュレータ４２に掛けられてい
る。

第５図に可動ブラシアッセンブリ３７の分解図を示す。

ブラシホルダ３４は、ブロック４４にピン４７．４８に
より絞め固定されており、特にピン４８においては、ブ
ラシ９の電流がリンク２６ヘレアーしない様に絶縁リン
グ３９を挟み込み、ブラシホルダ３４、ブロック４４と
ピン４８を絶縁している。

ブロック４４の両径方向面である４４ａ面、および４４
ｂ面に複数個の半球形溝が掘られている。

また可動用ホルダ４０と４９のそれぞれ４４２面、４４
ｂ面に対向する４０２面および４９１面には、断面が半
円形状の溝が掘られている。ブラシホルダ３４の可動は
、ブロック４４の半球溝に複数の、鋼球４６をはめ込み
、可動用ホルダ４０．４９で挟み込み、ネジ４５により
、ブラシホルダプレート４３ヘネジ止めされることによ
り行なうことができる。

第６図は補機駆動兼用始動装置の特性図である。

ここで、実線は、補機駆動した時のブラシ９が■位置に
配置された時の出力特性を示し、破線は、エンジン始動
時でブラシ９が■位置に配置された時の出力特性を示し
ている。また、Ａ、　　Ｂは回転数、Ｃ，Ｄは出力、Ｅ
、　　Ｆはトルクをそれぞれ示している。

そして、エンジンを始動する際、高負荷のために、所定
のトルクＴ　＋　、回転数を必要とする。この時、Ａの
回転数はＮ２、Ｂの回転数はＮ３となり、Ｎ３＞Ｎ２の
状態となる。従って、トルクＴ１を必要とする際に、ブ
ラシ９が■位置の時の方が回転数が大きくとれ、エンジ
ンの始動を容易に行なうことが可能である。

また、低負荷の補機を駆動する時に、例えば、トルクＴ
ｏを必要とする。この時、電動機巻線を流れる電流は、
それぞれ１０．ＩＩであり、１０＜ｌ、となる、従って
、小電流Ｉｎで所定のトルクを得ることができ、電動機
を連続回転させた時にも、電動機巻線の発生熱を小さく
押さえることができ、また、電動機が消費する電力も小
さくすることが可能である。

上述したことから、ブラシ９を移動させることにより、
補機駆動をエンジン始動との両方をうまく行なうことが
できる。

面、上述した実施例においては、界磁１７の永久磁石を
４つ用いたが、複数個用いてもよく、またブラシ９．１
８の数も界磁１７の数に対応して複数個設けてもよい。

さらに、ブラシを４つ用いた時には、対向するブラシを
２つ移動させてもよいし、全てのブラシを移動させるよ
うにしてもよい。

尚、上記実施例にあっては、？ｉｌｉ機駆動時において
もエンジン始動時においてもバッテリより電源を供給す
る構成を示した。しかし、本発明による駆動電流低減効
果により、補機駆動時には車両用発電機から電源を供給
する構成とすることも可能である。

また、ブラシ９を移動させるのに、第２のスイッチ機構
２のシャフト２２を利用しているが、別に小型モータ等
を用いて、このモータの回転力を利用して、ブラシ９を
移動させてもよい。

さらに、電動機巻線を電機子に波巻きで巻装したが、重
ね巻きで行ってもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明においては、ブラシ移動手段に
よりブラシを移動させることにより、このエンジン始動
用、コンプレッサ等の補機駆動用にそれぞれ通する異な
る出力特性を設定することのできるものでり、電動機巻
線の電流を低くでき、補機の駆動の際の消費電力を効果
的に低減し、同時に発熱量の減少も達成でき、また、エ
ンジンの始動の際には、所定トルクで高回転とすること
ができ、エンジンの始動を良好にすることができるとい
う優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る補機駆動兼用始動装置
を説明する構成図、第２図は第１図に示す実施例をさら
に詳細に説明する構成図、第３図は第２図のＩ−１断面
図、第４図はブラシホルダプレートアッセンブリの斜視
図、第５図は可動ブラシアッセンブリの分解図、第６図
は上記補機駆動兼用始動装置の出力特性を示す特性図で
ある。 ９．１８・・・可動ブラシ固定用のブラシ、１０・・・
電機子、２・・・第２のスイッチ機構、３・・・第１の
スイッチ機構、２２．３１・・・移動手段をなすシャフ
ト、リンクの棟部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電動機巻線を巻装した電機子と、前記電動機巻線に電
   流を流す複数個のブラシと、補機駆動指令に対応して前
   記ブラシに駆動電流を供給し、前記電機子を一方向に回
   転させる第１のスイッチ機構と、始動指令に対応して前
   記ブラシに駆動電流を供給し、前記電機子を他方向に回
   転させる第２のスイッチ機構と、始動指令と補機駆動指
   令の時で、前記ブラシの位置を変えるブラシ移動手段と
   を有する補機駆動兼用始動装置。