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発明の名称 スタータを備えた自動車の内燃機関用の運転装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−227437(P2001−227437A)
公開日 平成13年8月24日(2001.8.24)
出願番号 特願2001−17585(P2001−17585)
出願日 平成13年1月25日(2001.1.25)
代理人 【識別番号】100061815
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 敏雄 (外4名)
発明者 クラウス ヨース / イェンス ヴォルバー / トーマス フレンツ / マルクス アムラー / ハンスヨエルク ボーフム
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 スタータ(12)を備えた自動車の内燃機関用の運転装置であって、スタータ(12)が電動モータ(14)を有している形式のものにおいて、電動モータ(14)が付加的に、少なくとも間接的に燃料ポンプ(40)を駆動するために使用されることを特徴とする、スタータを備えた自動車の内燃機関用の運転装置。
【請求項2】 燃料ポンプ(40)が、約30バール〜約100バールまでの圧力を生ぜしめる高圧ポンプである、請求項1記載の運転装置。
【請求項3】 燃料ポンプ(40)が、スタータ(12)を用いて行われる内燃機関(10)の始動中に、電動モータ(14)から遮断されている、請求項1又は2記載の運転装置。
【請求項4】 燃料ポンプ(40)が永続的に電動モータ(14)によって駆動される、請求項1又は2記載の運転装置。
【請求項5】 燃料ポンプ(40)が直接、電動モータ(14)によって駆動される、請求項1から4までのいずれか1項記載の運転装置。
【請求項6】 燃料ポンプ(40)が伝動装置を介して電動モータ(14)によって駆動される、請求項1から4までのいずれか1項記載の運転装置。
【請求項7】 連結装置(30)が設けられており、該連結装置(30)が選択的に、始動のための内燃機関(10)の駆動を電動モータ(14)によって可能にするか、又は内燃機関(10)の運転中における燃料ポンプ(40)の駆動を電動モータ(14)によって可能にする、請求項1から6までのいずれか1項記載の運転装置。
【請求項8】 電動モータ(14)が燃料ポンプ(40)の駆動のために、内燃機関(10)の始動のためとは別の回転数で運転される、請求項1から7までのいずれか1項記載の運転装置。
【請求項9】 電動モータ(14)が燃料ポンプ(40)を駆動するために次のように、すなわち、燃料ポンプ(40)によって所定の燃料量が搬送されかつ/又は所定の燃料圧が生ぜしめられるように、可変の回転数で運転される、請求項8記載の運転装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スタータを備えた自動車の内燃機関用の運転装置であって、スタータが電動モータを有している形式のものに関する。
【0002】
【従来の技術】スタータを備えたこのような形式の内燃機関は、文献「Autoelektrik, Autoelektronik, Vieweg Verlag, 1998年 第191頁」に基づいて公知である。運転装置のスタータはこの場合電動モータを有している。公知の運転装置では、電動モータは短時間だけ内燃機関の始動のために運転され、内燃機関の運転中にはもはや運転されない。スタータの電動モータは、すべての状況下で内燃機関の始動を保証するのに十分であるように、寸法設定されねばならない。したがって電動モータによって自動車の重量は重くなり、しかも電動モータは内燃機関の運転中には不要である。
【0003】別の公知の構成では、内燃機関の燃料噴射装置のために、燃料の所定の噴射圧を生ぜしめる燃料ポンプが使用される。そして搬送圧が低い場合には、電動モータによって駆動される燃料ポンプが使用され、搬送圧が高い場合には、内燃機関によって機械的に駆動される燃料ポンプが使用される。大きな搬送圧は、例えば内燃機関のシリンダの燃焼室内に燃料を直接噴射する場合に必要である。これは、火花点火式の内燃機関においていわゆるガソリン直接噴射が行われる場合である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の運転装置を改良して、いずれにせよ設けられているスタータ用の電動モータを有効利用して、燃料ポンプ用の固有の駆動モータを設ける必要がないようにする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するために本発明の構成では、電動モータが付加的に、少なくとも間接的に燃料ポンプを駆動するために使用されるようにした。
【0006】
【発明の効果】本発明のように構成された運転装置には、公知のものに比べて次のような利点がある。すなわち本発明による運転装置では、スタータの電動モータをより良好に利用することができ、かつ燃料ポンプのために固有の駆動装置を設ける必要がなくなる。
【0007】本発明の別の有利な構成は請求項2以下に記載されている。内燃機関を始動させるための電動モータの寸法設定に基づいて、電動モータは請求項2記載のように、内燃機関のシリンダの燃焼室内への直接的な燃料噴射が行われる場合に必要な、高い搬送圧を生ぜしめる燃料ポンプを、駆動するためにも利用することができる。また請求項3記載のように構成すると、内燃機関の始動のために電動モータの全出力を使用することが保証される。
【0008】
【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【0009】図1及び図2には、自動車の内燃機関10用の運転装置が示されている。運転装置は、内燃機関10を始動させるためにスタータ12を有している。このスタータ12は電動モータ14を有しており、この電動モータ14は、すべての状況下において内燃機関を確実に運転できるようにするのに十分な寸法を有している。電動モータ14はモータ軸16を有しており、このモータ軸16は電動モータ14の給電時に駆動されて回転する。モータ軸16には歯車18が相対回動不能に配置されており、この歯車18は、著しく小さな直径を有する歯車20、つまりピニオン20と噛み合っている。このピニオン20は、モータ軸16に対してほぼ平行にかつ該モータ軸16に対してずらされて配置された軸22に、相対回動不能に結合されている。軸22の一端には、小さな直径を有する別の歯車24が相対回動不能に結合されており、この歯車24はスタータピニオンを形成している。軸22は単数又は複数の軸受箇所26に回転可能に支承されている。
【0010】内燃機関10は例えばクランク軸を有しており、このクランク軸には歯車28が回動不能に結合されていて、この歯車28は、スタータピニオン24に比べて著しく大きな直径を有している。スタータ12は電磁石30を有しており、この電磁石30を用いて軸22は、その長手方向軸線の方向でシフト可能である。電磁石30は、軸22を取り囲むコイル32と、軸22に配置された可動子34とを有している。電磁石30のコイルが通電されていない場合、軸22は図1に示された右側の位置を占めており、この位置ではスタータピニオン24は内燃機関10の歯車28と噛み合っていない。内燃機関10を始動させるためには電動モータ14が運転させられ、電磁石30のコイル32が給電される。コイル32に電流が流れると、電流によって磁界が形成され、この磁界によって可動子34ひいては軸22はコイル32内に引き込まれる。これによって軸22は図1に一点鎖線で示された左側の位置にシフトされ、この位置においてスタータピニオン24は内燃機関10の歯車28と噛み合う。そしてモータ軸16によって、歯車18及びピニオン20を介して軸22が駆動され、この軸22によって、スタータピニオン24と歯車28とを介して内燃機関10のクランク軸が駆動される。内燃機関10の始動後に電磁石30のコイル32は再び無電流になり、軸22は例えばばね36の形の戻し装置によって、再びその右側の位置にシフトされ、この位置ではスタータピニオン24はもはや歯車28と噛み合っていない。電磁石30は軸22とは別個に配置されていてもよく、この場合電磁石は、例えばシフトレバー(Einrueckhebel)のような伝達装置を介して軸22のシフトを行う。
【0011】内燃機関10は有利には火花点火式の内燃機関であり、噴射装置を有していて、この噴射装置によって燃料は吸気装置に又は直接内燃機関10のシリンダの燃焼室に噴射される。噴射装置によって燃料は圧力下で噴射され、そのために燃料ポンプ40が設けられている。燃料噴射が内燃機関10の吸気装置内に行われる場合には、燃料ポンプ40によって生ぜしめられる約5バールまでの低圧で十分である。これに対して燃料噴射が直接内燃機関10のシリンダの燃焼室に行われる場合には、そのために約30〜100バールの高圧が必要であり、このような高圧を、燃料ポンプ40によって生ぜしめねばならない。燃料ポンプ40はタービン式ポンプとして構成されていても又は容積式ポンプとして構成されていてもよい。本発明によれば、燃料ポンプ40は固有の駆動装置を有しておらず、スタータ12の電動モータ14は少なくとも間接的に燃料ポンプ40を駆動するために使用される。
【0012】図1には、燃料ポンプを駆動するための第1実施例による運転装置が示されている。この実施例では軸22の、スタータピニオン24とは反対側の端部に、歯車42が相対回動不能に結合されており、この歯車42はポンプピニオンを形成している。燃料ポンプ40は駆動軸44を有しており、この駆動軸44には歯車46が相対回動不能に結合されている。軸22が図1において右側の位置を占めている場合、ポンプピニオン42は歯車46と噛み合っている。電動モータ14が運転されると、軸22によってポンプピニオン42及び歯車46を介して駆動軸44が、ひいては燃料ポンプ40が駆動され、その結果燃料ポンプ40は燃料を圧送する。電動モータ14は内燃機関10の運転中に運転され続け、これによって燃料ポンプ40による燃料搬送を続けることができる。電動モータ14の運転は、制御装置48によって制御又は調整されることができ、この場合、燃料ポンプ40駆動のために運転される電動モータ14の回転数と、内燃機関10始動のために運転される電動モータ14の回転数とを異ならせることができる。電磁石30が内燃機関10の始動のために給電状態にある場合、軸22は図1に一点鎖線で示された左側の位置を占めており、その結果スタータピニオン24は歯車28と噛み合い、ポンプピニオン42歯車46とは噛み合っておらず、したがって燃料ポンプ40は駆動されない。
【0013】内燃機関10の燃料需要は、その運転パラメータに依存して様々に異なるので、燃料ポンプ40から圧送されねばならない燃料量は一定ではなく、可変である。燃料が噴射される最適な圧力もまた、内燃機関10の運転パラメータに依存して様々に異なる。そこで電動モータ14は制御装置48によって次のように、すなわち燃料ポンプ40によって必要な燃料量が搬送されかつ/又は必要な圧力が生ぜしめられるように、運転されることができる。制御装置48によって電動モータ14は、燃料ポンプ40の回転数ひいては燃料搬送量及び/又は圧力を変化させるために、例えばタイミング制御されて(getaktet)運転されることができる。
【0014】電磁石30は連結装置を形成しており、これは選択的に給電状態では電動モータ14による始動のための内燃機関10の駆動を可能にし、非給電状態では内燃機関10の運転中に電動モータ14による燃料ポンプ40の駆動を可能にする。歯車18を備えたモータ軸16と、ピニオン20を備えた軸22と、ポンプピニオン42と、歯車46を備えた駆動軸44とは、電動モータ14の回転運動を伝達するため及び燃料ポンプ40を駆動するための変速装置もしくは伝動装置を形成している。
【0015】図2には、燃料ポンプ40を駆動する第2実施例による運転装置が示されている。スタータ12の構造は第1実施例におけるものとほぼ同じであり、電動モータ14は、そのモータ軸116に配置されていてピニオン20と噛み合っている歯車18を介して、軸22を駆動し、この軸22は電磁石30への給電時に、歯車28と噛み合っているスタータピニオン24を介して、内燃機関10のクランク軸を始動のために駆動する。モータ軸116は、歯車18とは反対の側において電動モータ14から突出していて、燃料ポンプ40のための駆動軸として働く。燃料ポンプ40はモータ軸116に対してほぼ同軸的に配置されていても、又はモータ軸116に対してずらされていてもよく、後者の場合にはモータ軸116の回転運動を燃料ポンプ40の駆動軸に伝達するための伝動装置、例えばギヤ式伝動装置、ベルト式伝動装置又はチェーン式伝動装置のような伝動装置が設けられている。第2実施例による運転装置では燃料ポンプ40は常に、つまりスタータ12を介して行われる内燃機関10の始動中においても、駆動されることができる。
【0016】電動モータ14は、自動車の搭載バッテリの電圧によって運転され、この電圧は通常ほぼ12ボルトである。このような燃料ポンプ40の駆動形式は、自動車が電動モータ14を運転するために電圧約42ボルトの搭載バッテリを備えている場合に、特に有利である。




 

 


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