CN108474341A - 起动器 - Google Patents

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Abstract

在起动器(10)中，利用电流流过螺线管(52)而产生的磁力，将小齿轮(62)朝向齿圈(68)推出。藉此，使齿圈(68)与小齿轮(62)啮合。为此，起动器(10)包括：电磁螺线管(50)；弹簧(55)，所述弹簧(55)朝与电磁螺线管(50)相反的方向，对小齿轮(62)进行施力；连结构件(67)，所述连结构件(67)与小齿轮(62)连结；以及限位件(82)，所述限位件(82)将连结构件(67)的移动限制在规定位置。由弹簧(55)施力，从而解除齿圈(68)与小齿轮(62)之间的啮合，使连结构件(67)回到规定位置。具有控制电路(41)，此时，当所述啮合解除后，在连结构件(67)回到规定位置前，所述控制电路(41)执行使规定电流流过螺线管(52)的控制。

Description

起动器
相关申请的援引
本申请以2016年1月21日申请的日本专利申请号2016-009575号的申请为基础，在此援引其记载内容。
技术领域
本发明涉及一种起动器，该起动器装设于车辆，使发动机起动。
背景技术
在专利文献1中，记载有一种起动器，该起动器分别独立地进行将小齿轮向与发动机的输出轴连结的齿圈的方向推出的、向螺线管的通电和使小齿轮旋转的、向电动机的通电。起动器将小齿轮从初始位置推出，以使小齿轮与齿圈啮合，利用电动机使小齿轮旋转，从而使齿圈旋转，藉此使发动机起动。此外，在专利文献1记载的结构中，对向螺线管和电动机供给的电流进行调节，从而进行推出小齿轮和使小齿轮旋转的控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2015－86720号公报
发明内容
发动机起动后，解除小齿轮与齿圈之间的啮合，利用弹簧等施力构件，使小齿轮回到初始位置。本申请的发明人注意到：当小齿轮回到初始位置时，与小齿轮连结的规定构件和将上述规定构件的移动限制在规定位置的限制构件会发生碰撞，从而产生噪声。
本发明的主要目的在于，对小齿轮与齿圈之间的啮合被解除后、与小齿轮连结的规定构件回到规定位置时产生的噪声进行抑制。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的起动器(10)装设于车辆，使发动机起动，包括：推出构件(50)，上述推出构件(50)利用因电流流过螺线管(52)而产生的磁力，将小齿轮(62)朝向与上述发动机(110)的输出轴(70)连结的齿圈(68)推出，从而使上述齿圈与上述小齿轮啮合；施力构件(55)，上述施力构件(55)朝与上述推出构件将上述小齿轮推出的方向相反的方向，对上述小齿轮进行施力；规定构件(67)，上述规定构件(67)与上述小齿轮连结；第一限制构件(82)，在上述推出构件进行推出动作之前，上述第一限制构件(82)将由上述施力构件施力的上述规定构件的移动限制在规定位置；以及控制部(41)，通过上述施力构件进行施力，从而解除上述齿圈与上述小齿轮之间的啮合，使上述规定构件回到上述规定位置时，在上述齿圈与上述小齿轮之间的啮合解除后，在上述规定构件回到上述规定位置之前，上述控制部(41)执行使规定电流流过上述螺线管的控制。
根据上述结构，当齿圈与小齿轮之间的啮合解除后，在与小齿轮连结的规定构件回到规定位置之前，控制部执行使规定电流流过螺线管的控制，从而使施力构件产生的作用力减小。藉此，当与小齿轮连结的规定构件回到规定位置时，能使由与第一限制构件的碰撞产生的冲击缓和，能抑制噪声产生。
附图说明
图1是表示混合动力车辆的结构的示意图。
图2是起动器的电气结构图。
图3是表示起动器的机械结构的示意图。
图4是表示作用于小齿轮的推出力和作用力的图。
图5是表示对小齿轮进行推出处理的流程图。
图6是表示对小齿轮进行拉回处理的流程图。
图7是表示小齿轮的推出处理及拉回处理的时序图。
图8是表示油门操作量及油门操作量的时间变化量与发动机起动时间的对应关系的图表。
图9是表示曲轴转动时间长的情况下的发动机转速与电动机转速之间的时间变化的时序图。
图10是表示曲轴转动时间短的情况下的发动机转速与电动机转速之间的时间变化的时序图。
图11是表示在其它的汽缸中的膨胀行程结束之前，结束曲轴转动的情况下的发动机转速与电动机转速之间的时间变化的时序图。
图12是表示对电动机的输出转矩及转速进行设定处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，对将本发明的发动机的起动装置应用于混合动力车辆的实施方式进行说明。
如图1所示，具体而言，车辆100是双离合器式的并联混合动力车辆，装设有发动机110和电动发电机(MG)112。发动机110的输出轴与电动发电机112的输出轴经由离合器114连接。此外，电动发电机112的输出轴经由包括离合器116的变速器117及差速齿轮机构118而与车辆100的车轮119连接。
电动发电机112经由电动发电机用的逆变器120与高压电池44连接，电力由高压电池44供给来驱动输出轴。此外，利用发动机110驱动电动发电机112的输出轴，从而使电动发电机112进行发电，能对高压电池44进行充电。
在车辆100中，装设有输出电压比高压电池44的输出电压低的低压电池45。低压电池45对电动发电机112以外的辅助设备类104进行供电。高压电池44与低压电池45经由DCDC转换器102连接。具体而言，高压电池44是输出电压为200V的锂离子充电电池的电池组，低压电池45是输出电压为12V的铅电池。另外，作为高压电池44和低压电池45，也可以采用其它电池。
在此，对于发动机110设置有起动器10，起动器10形成为从高压电池44和低压电池45供电的结构。以下，参照图2，对起动器10的结构进行详细说明。
如图2所示，在车辆100中，包括起动器10以及以发动机110为控制对象的电子控制装置(以下，称作发动机ECU(电子控制单元：Electronic Control Unit)20)。起动器10包括电动机30、逆变器40、控制电路41及电磁螺线管50。
电动机30是三相交流旋转电机，包括转子32以及U相定子线圈34U、V相定子线圈34V、W相定子线圈34W。U相定子线圈34U、V相定子线圈34V、W相定子线圈34W各自的一端通过中性点36彼此连接。在本实施方式中，作为电动机30，采用永磁体同步电动机(PMSM：Permanent Magnet Synchronous Motor)。
逆变器40是具有三组￥相上桥臂开关元件S￥p(￥＝U、V、W)和￥相下桥臂开关元件S￥n串联的串联连接体的三相逆变器。具体而言，￥相上、下桥臂开关元件S￥p、S￥n的连接点与￥相定子线圈34￥的两端中的、连接于中性点36一侧的相反侧(电动机30的￥相端子)连接。在此，在本实施方式中，作为开关元件S￥#(#＝p、n)，采用半导体开关元件即MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管：Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor)。此外，在开关元件S￥#上，反向并联连接有二极管D￥#。
在逆变器40的一对输入端子之间，经由电容器42连接有高压电池44。此外，在构成电磁螺线管50(相当于推出构件)的螺线管线圈52的一端，经由DCDC转换器46连接有低压电池45。螺线管线圈52的另一端接地。DCDC转换器46由控制电路41控制，执行使流向螺线管线圈52的电流I成为规定电流的定电流控制。另外，DCDC转换器46也可以是进行使输出电压成为规定电压的定电压控制的元件。DCDC转换器46例如是众所周知的斩波电路。此外，电磁螺线管50除了包括螺线管线圈52以外，还包括柱塞54(可动铁心)。
发动机ECU20从安装于发动机110的曲柄轴70的旋转角度传感器76获取输出信号，从而获取曲柄轴70的旋转角度及发动机转速(NE)。
设于起动器10的控制电路41(相当于控制部)以逆变器40、即￥相上、下桥臂开关元件S￥p、S￥n为操作对象。此外，控制电路41以DCDC转换器46为控制对象。控制电路41从对逆变器40的输出电流进行检测的电流传感器72V、72W获取V、W相的输出电流iv、iw的检测值。控制电路41从对逆变器40的输入电压进行检测的电压传感器74获取输入电压VINV的检测值。此外，在逆变器40的控制电路41中，从发动机ECU20输入有发动机转速(NE)及起动器10的驱动请求信号(Sig)。控制电路41基于上述发动机转速(NE)检测值及起动器10的驱动请求信号，对逆变器40及DCDC转换器46的输出电流、输出电压进行调节，对起动器10进行控制。控制电路41包括微型计算机，该微型计算机例如以CPU(中央处理器：CentralProcessing Unit)、ROM(只读存储器：Read Only Memory)及RAM(随机存取存储器：RandomAccess Memory)等为构成要素。
图3是表示起动器10的结构的示意图。起动器10包括单向离合器60、小齿轮62、转轴64、止动环65及变速杆66。小齿轮62经由单向离合器60和连结构件67而与电动机30连结。仅当电动机30的输出轴81的转速减去小齿轮62的转速即相对转速非负时，单向离合器60使旋转力从电动机30向小齿轮62传递。单向离合器60是当上述相对转速为负时，在电动机30与小齿轮62之间不传递旋转力的单方向传递机构。
小齿轮62与电动机30的输出轴81在同轴上设置。如图2所示，小齿轮62设置成能在与直接连结于发动机110的曲柄轴70的齿圈68啮合的、由虚线示出的位置(以下，称作连结位置(由符号62a表示))和不与齿圈68啮合的、由实线示出的位置(以下，称作非连结位置或初始位置)之间移动。
具体而言，在DCDC转换器46的电力输出停止、没有对螺线管线圈52通电的情况下，小齿轮62位于非连结位置。另一方面，在由DCDC转换器46的电力输出而使螺线管线圈52通电的情况下，利用电磁螺线管50的电磁力使柱塞54向规定方向(朝向变速杆66的方向)移动。藉此，通过变速杆66，将小齿轮62从非连结位置朝与齿圈68啮合的连结位置推出。之后，在本说明书中，有时会将对螺线管线圈52通电记载为驱动电磁螺线管50。
如图3所示，小齿轮62与设置于同轴上的连结构件67(相当于规定构件)连结，在连结构件67的内周设置有螺旋状的槽、即螺旋花键(未图示)。此外，在电动机30的输出轴81上，设置有与设置于连结构件67的内周的螺旋花键嵌合的螺旋状的齿。通过螺旋花键，将电动机30的输出轴81的旋转向连结构件67和小齿轮62传递。当连结构件67和小齿轮62被变速杆66推出时，是沿连结构件67的螺旋花键进行推出。另外，电动机30的输出轴81与小齿轮62的转轴64是分体的，设置于同轴上。
小齿轮62向连结位置移动，从而能使小齿轮62与齿圈68啮合。在小齿轮62与齿圈68啮合的状态下，小齿轮62由电动机30驱动而旋转，从而向发动机110的曲柄轴70施加初始旋转。即，进行曲轴转动。
此外，止动环65设置于转轴64上。当电磁螺线管50驱动而将小齿轮62推出后，在小齿轮62与齿圈68开始啮合后，小齿轮62与止动环65抵接。止动环65(相当于第二限制构件)与小齿轮62抵接，从而限制小齿轮62的移动，使小齿轮62的位置固定于连结位置。
此外，柱塞54与弹簧55(相当于施力构件)连结。弹簧55向柱塞54施加作用力，使柱塞54向通过电磁螺线管50产生的移动方向相反的方向(远离变速杆66的方向)移动。若曲轴转动结束，则停止向螺线管线圈52通电，对于柱塞54，仅作用有弹簧55产生的作用力。因此，柱塞54向远离变速杆66的方向移动。藉此，经由变速杆66，小齿轮62从连结位置回到非连结位置。
在本实施方式中，如上所述，齿圈68与曲柄轴70直接连结。因此，齿圈68和曲柄轴70各自的旋转方向相同。此外，在本实施方式中，转轴64和曲柄轴70设置成：转轴64的旋转中心的轴线与曲柄轴70的旋转中心的轴线平行。因此，在小齿轮62与齿圈68啮合的状态下，齿圈68的旋转方向与小齿轮62的旋转方向相反。此外，在本实施方式中，将在小齿轮62与齿圈68啮合的状态下，利用电动机30的驱动而使转子32旋转的情况下，小齿轮62和齿圈68各自的旋转方向定义为正旋转方向。
图4示出了对小齿轮62作用的、由电磁螺线管50产生的推出力FP和由弹簧55产生的作用力FB。由电磁螺线管50产生的推出力FP以使小齿轮62靠近齿圈68的方式起作用。由弹簧55产生的作用力FB向由电磁螺线管50产生的推出力FP相反的方向作用，以使小齿轮62远离齿圈68的方式进行作用。此外，作用力FB与小齿轮62(柱塞54)的变位成比例，推出力FP与螺线管线圈52和柱塞54之间的距离的二次方成反比。
在此，会产生因随着小齿轮62的移动发生碰撞而导致损伤、噪声的问题。使用图3，对随着小齿轮62的移动而发生的碰撞进行说明。
第一，由于小齿轮62被电磁螺线管50推出，因此，当小齿轮62与齿圈68抵接时，小齿轮62与齿圈68发生碰撞。第二，当小齿轮62与齿圈68的啮合开始后，将小齿轮62的位置限制于连结位置的止动环65与小齿轮62抵接。此时，小齿轮62与止动环65发生碰撞。第三，在小齿轮62被推出时，柱塞54与对柱塞54的移动进行限制的限位件56发生碰撞。第四，当小齿轮62与齿圈68的啮合解除后，利用弹簧55使小齿轮62回到初始位置时，连结构件67与对连结构件67的移动进行限制的限位件82(相当于第一限制构件)发生碰撞。
本实施方式的控制电路41通过对DCDC转换器46的输出电流进行调节，从而对流向电磁螺线管50的电流I(螺线管电流I)进行调节，对作用于小齿轮62及与小齿轮62连结的构件(柱塞54、变速杆66及连结构件67)的推出力FP进行调节。
具体而言，当小齿轮62与齿圈68即将抵接时，通过减少螺线管电流I，从而减轻小齿轮62与齿圈68之间的碰撞。此外，在包含小齿轮62与止动环65抵接时刻的期间，通过减少螺线管电流I，从而减轻小齿轮62与止动环65之间的碰撞，此外，减轻柱塞54与限位件56之间的碰撞。此外，在小齿轮62与齿圈68之间的啮合解除后，利用弹簧55的作用力FB使小齿轮62回到初始位置前，作为螺线管电流I，使规定电流流过，从而与弹簧5的作用力FB抵消，减轻连结于小齿轮62的连结构件67与限位件82之间的碰撞。
图5是表示对小齿轮62进行推出处理的流程图。本处理是由控制电路41每隔规定周期来执行的。
在步骤S01中，对是否发生了起动器驱动请求进行判断。在此，起动器驱动请求具体是在车辆100中，在发动机110的起动请求时发生的。发动机110的起动请求是在发生加速请求时、随着高压电池44的SOC(State Of Charge：充电率)降低而在电动发电机112中进行发电时发生的。起动器驱动请求从发动机ECU20输入。在没有发生起动器驱动请求的情况下(S01：否)，结束处理。
在发生起动器驱动请求的情况下(S01：是)，在步骤S02中，判断是否处于小齿轮62与齿圈68之间的距离大于等于规定距离的期间。在处于小齿轮62与齿圈68之间的距离大于等于规定距离的期间的情况下(S02：是)，在步骤S03中，将流向电磁螺线管50的电流值设定为I1，结束处理。
在不处于小齿轮62与齿圈68之间的距离大于等于规定距离的期间的情况下(S02：否)，在步骤S04中，判断是否处于小齿轮62与齿圈68即将抵接的期间。在处于小齿轮62与齿圈68即将抵接的期间的情况下(S04：是)，在步骤S05中，将螺线管电流I设定为I2(＜I1)，从而使螺线管电流I减少规定量，结束处理。
在不处于小齿轮62与齿圈68即将抵接的期间的情况下(S04：否)，在步骤S06中，当小齿轮62与齿圈68发生抵接后，判断是否处于小齿轮62与齿圈68啮合的期间。在处于小齿轮62与齿圈68啮合的期间的情况下(S06：是)，在步骤S07中，将螺线管电流I设定为I1，从而使螺线管电流I增加规定量，结束处理。
在不处于小齿轮62与齿圈68啮合的期间的情况下(S06：否)，在步骤S08中，判断是否处于小齿轮62与止动环65抵接的期间。在处于小齿轮62与止动环65抵接的期间的情况下(S08：是)，在步骤S09中，将螺线管电流I设定为I3(＜I1)，从而使螺线管电流I减少规定量，结束处理。
在不处于小齿轮62与止动环65抵接的期间的情况下(S08：否)，保持小齿轮62与齿圈68的啮合，处于小齿轮62的旋转向齿圈68传递的期间。因此，在步骤S10中，将螺线管电流I设定为I4(I1＞I2＞I4＞I3)，结束处理。
图6是表示对小齿轮62进行拉回处理的流程图。本处理是由控制电路41每隔规定周期来执行的。
在步骤S21中，判断是否处于曲轴转动结束后的期间。在此，曲轴转动结束后的期间是起动器驱动请求停止后、小齿轮62回到初始位置之前的期间。在不处于曲轴转动结束后的期间的情况下(S21：否)，结束处理。
在处于曲轴转动结束后的期间的情况下(S21：是)，在步骤S22中，判断小齿轮62的拉回处理是否已开始。在不处于小齿轮62的拉回过程的情况下(S22：否)，在步骤S23中，判断发动机转速的时间变化量(dNE/dt)是否小于规定值。在发动机转速的时间变化量为规定值以上的情况下(S23：否)，在步骤S24中，将螺线管电流I设定为I4，从而维持小齿轮62与齿圈68之间的啮合。在发动机转速的时间变化量小于规定值的情况下(S23：是)，在步骤S25中，开始对小齿轮62进行拉回处理，在步骤S26中，将螺线管电流I设定为0。
在开始对小齿轮62进行拉回处理的情况下(S22：是)，在步骤S27中，判断是否处于小齿轮62即将回到初始位置的期间。在不处于小齿轮62即将回到初始位置的期间的情况下(S27：否)，在步骤S29中，将螺线管电流I设定为0，结束处理。在处于小齿轮62即将回到初始位置的期间的情况下(S27：是)，在步骤S28中，将螺线管电流I设定为I5(I4＞I5)，从而使规定电流I5流过电磁螺线管50，结束处理。
图7是表示执行图5、图6所示控制时的流过电磁螺线管50的电流I的变化与小齿轮62的位置(变位)的时序图。
在t0时刻，发生起动器驱动请求，螺线管电流I从0变为I1。使螺线管电流I为I1，从而使小齿轮62一边加速一边靠近齿圈68。在t1时刻，小齿轮62与齿圈68之间的距离处于规定距离，是小齿轮62与齿圈68即将抵接的期间，因此，使螺线管电流I从I1减少至I2。藉此，使作用于小齿轮62的推出力FP小于作用力FB，从而使小齿轮62的轴向移动速度降低。
小齿轮62的移动速度几乎为0，此外，在小齿轮62与齿圈68即将抵接的时刻即t2时刻，螺线管电流I从I2增加到I1。藉此，作用于小齿轮62的推出力FP大于作用力FB，小齿轮62朝向齿圈68抵接，在t3时刻，小齿轮62与齿圈68开始啮合。在t3时刻～t4时刻的期间，以小齿轮62的齿部插入齿圈68的槽部的方式，将小齿轮62压入齿圈68。
在小齿轮62与止动环65即将抵接的时刻即t4时刻，螺线管电流I为I3。藉此，作用于小齿轮62的推出力FP与作用力FB和摩擦力之和几乎相等，小齿轮62的加速降低。然后，在t5时刻，小齿轮62与止动环65抵接，小齿轮62处于连结位置。
当小齿轮62处于连结位置后，在经过规定时间后即t6时刻，螺线管电流I为I4，在小齿轮62固定于连结位置的状态下，小齿轮62与齿圈68继续啮合，进行曲轴转动。
在t10时刻，曲轴转动结束，起动器驱动请求停止，并且发动机转速的时间变化量小于规定值，螺线管电流I为0。藉此，对于小齿轮62仅作用有推出力FP和作用力FB中的作用力FB，小齿轮62被朝向初始位置拉回。
在小齿轮62即将回到初始位置的时刻即t11时刻，螺线管电流I为I5。藉此，推出力FP大于作用力FB，小齿轮62的轴向的移动速度降低。然后，在t12时刻，小齿轮62位于初始位置，连结构件67与限位件82抵接。利用以上动作，能使以下碰撞缓和：将小齿轮62向齿圈68推出时的碰撞以及将小齿轮62从齿圈68拉回初始位置时的碰撞。
此外，在本实施方式中，构成为根据使发动机110的起动请求发生的起动原因的种类，设定发动机110的起动时间。此外，构成为基于上述起动时间，对向电动机30供给的电流进行设定，从而对电动机30的转速和输出转矩中的至少一方进行控制。在混合动力汽车(车辆100)中，作为使发动机110的起动请求发生的起动原因的种类，可以列举出车辆100的加速请求、随着高压电池44的SOC降低而产生的发电请求、冷却水温的上升请求、制热(未图示)的运转请求等。
在此，与其它的起动原因相比，随着车辆100的加速请求而产生的发动机起动要求有响应性。因此，构成为与因其它起动原因而使发动机110起动时相比，在因车辆100的加速请求而使发动机110起动时，使发动机110的起动时间设定得较短。此外，构成为在因车辆100的加速请求而使发动机110起动时，基于作为加速请求的油门操作量和油门操作量的时间变化量，对起动时间进行设定。
图8是表示油门操作量(％)及油门操作量的时间变化量(％/sec)与发动机起动时间(msec)的对应关系的图表。油门操作量越大，发动机起动时间设定得越短。此外，油门操作量的时间变化量越大，发动机起动时间设定得越短。另外，在本实施方式中，油门操作量通过实际值与操作量的最大值的比例来表示。
另外，在本实施方式中，构成为进行以下控制：发动机起动时间越长，使电动机30的转速越慢的控制，以及使输出转矩越小的控制。通过进行上述控制，从而能抑制起动器10驱动时产生的噪音。
图9是表示起动器驱动时(曲轴转动时)的电动机转速与发动机转速的时序图。
四冲程发动机即发动机110的燃烧行程由吸入行程、压缩行程、燃烧行程、排气行程这四个行程构成。在一般的发动机起动过程中，执行起动器驱动(曲轴转动)，直到吸入行程和压缩行程结束。在压缩行程结束后，开始燃烧行程，发动机110起动。如图9所示，构成为发动机110停止时，在构成发动机110的汽缸中的任一个中，使活塞在上死点附近停止。藉此，提高发动机110的起动性。
在此，当具有多个汽缸的发动机(例如四缸发动机)起动时，在第一汽缸中进行吸入行程的期间，在第二汽缸中进行压缩行程。然后，在第一汽缸中进行压缩行程的期间，在第二汽缸中进行不伴随有燃烧的膨胀行程。在此，在上述膨胀行程中，在第二汽缸进行的压缩行程过程中被压缩的空气在第二汽缸中膨胀。利用上述空气膨胀，向发动机110的曲柄轴70施加转矩。随着上述转矩的施加，发动机110的转速(曲柄轴70的转速)可能会暂时超过电动机30的转速。
图10是表示在设定的起动时间短、电动机30的输出转矩大的情况下，起动器驱动时的电动机30的转速与发动机转速的时序图。
在发动机110起动时，在构成发动机110的汽缸的任一个中，开始膨胀行程，利用该汽缸内部的压力，向曲柄轴70施加转矩。当起动时间短以及当电动机30的输出转矩大时，曲柄轴70的转速变化剧烈，膨胀行程(图10中的压缩行程)中的曲柄轴70的转速变化也变得剧烈。藉此，随着膨胀行程的开始，会出现曲柄轴70的转速比电动机30的转速快的情况。然后，随着膨胀行程的结束，曲柄轴70的转速与电动机30的转速再次相同。
这样，在电动机30的相对于曲柄轴70的相对转速以0→负→0变化的情况下，在相对转速为负→0的时刻，会对单向离合器60施加很大的力。由于上述力，可能会产生噪声，此外，可能会使单向离合器60的寿命缩短。
因此，如图11所示，在膨胀行程(图11中的压缩行程)将要开始前结束曲轴转动，维持电动机30的相对于曲柄轴70的相对转速为负，从而进行防止单向离合器60再次锁止的控制。具体而言，通过增加电动机30的输出转矩，从而在膨胀行程(图11中的压缩行程)将要开始前，使从小齿轮62向齿圈68传递转矩而产生的曲轴转动结束。在此，结束曲轴转动是指，结束图11的压缩行程，将转移至燃烧行程之前所需要的能量施加于曲柄轴70。藉此，能在维持电动机30的相对于曲柄轴70的转速的相对转速为负的状态下，转移至燃烧行程。即，能一边抑制起动器10中产生的噪声，一边抑制起动器10的寿命缩短。
图12是表示对发动机110的起动时间进行设定处理及对电动机30的输出转矩和转速进行设定处理的流程图。本处理是由控制电路41每隔规定周期来执行的。另外，也可以由发动机ECU20和控制电路41来分担进行处理。
在步骤S31中，判断是否产生了起动器起动请求。在没有产生起动器起动请求的情况下(S31：否)，结束处理。在产生了起动器起动请求的情况下(S31：是)，在步骤S32中，判断发动机起动请求是否是因车辆100的加速请求而产生的。在此，在发动机起动请求因多个起动原因而产生，起动原因中包含车辆100的加速请求的情况下，判断为发动机起动请求是随着车辆100的加速请求而产生的。
在发动机起动请求是随着车辆100的加速请求而产生的情况下(S32：是)，在步骤S33中，获取油门操作量及油门操作量的时间变化量。在步骤S34中，基于油门操作量和油门操作量的时间变化量以及图8所示的图表，对发动机110的起动时间进行设定。
此外，在发动机起动请求不是随着车辆100的加速请求而产生的情况下(S32：否)，在步骤S35中，基于起动原因的种类，对起动时间进行设定。在此，在发动机起动请求是因多个起动原因而产生的情况下，基于多个起动原因中的、起动时间最短的原因，对起动时间进行设定。在步骤S36中，基于由步骤S34或步骤S25设定的发动机110的起动时间，对电动机30的输出转矩和转速进行设定。具体而言，起动时间越长，电动机30的转速设定得越慢，输出转矩设定得越小。另外，也可以设定成起动时间越长，电动机30的转速和输出转矩中的任一个越小。
在步骤S37中，判断由步骤S36设定的输出转矩是否比预先设定的规定值大。在输出转矩比规定值大的情况下(S37：是)，在步骤S38中，对输出转矩进行再设定。具体而言，在构成发动机110的汽缸中的任一个中，在不伴随有燃烧的膨胀行程将要开始之前，以能将压缩行程完成所需要的能量施加于曲柄轴70的程度，增加并再设定输出转矩。藉此，能在维持电动机30的相对于曲柄轴70的转速的相对转速为负的状态下，转移至燃烧行程。
在步骤S38中的输出转矩再设定后，以及在步骤S37的判断中，输出转矩为规定值以下的情况下(S37：否)，在步骤S39中，将起动时间与预先设定的规定的阈值时间进行比较。在起动时间大于等于阈值时间的情况下(S39：是)，在步骤S40中，设定成执行对小齿轮62进行推出时的静音化控制(图5所示的控制)，结束处理。此外，在起动时间比阈值时间短的情况下(S39：否)，设定成省去对小齿轮62进行推出时的静音化控制(图5所示的控制)(S41)，结束处理。在此，“省去对小齿轮62进行推出时的静音化控制”具体而言是指，省去图5所示的步骤S02～S09的处理，在产生了起动器10的驱动请求后，直到小齿轮62与止动环65抵接期间，一律将螺线管电流I设定为I1。
此外，在起动时间大于等于阈值时间的情况下(S39：是)，在步骤S40中，执行对小齿轮62进行推出时的静音化控制(图5所示的控制)的情况下，也可以省去步骤S08、S09。即，也可以构成为，当小齿轮62与齿圈68抵接时，在小齿轮62与齿圈68之间的距离处于规定范围内的期间，仅执行使螺线管电流I从I1减少至I2的控制。同样地，此外，在起动时间大于等于阈值时间的情况下(S39：是)，在步骤S40中，执行对小齿轮62进行推出时的静音化控制(图5所示的控制)的情况下，也可以省去步骤S04、S05。即，也可以构成为，当小齿轮62与止动环65抵接时，在小齿轮62与止动环65之间的距离处于规定范围内的期间，仅执行使螺线管电流I从I1减少至I3的控制。
在起动时间大于等于规定时间(阈值时间)的情况下，执行对齿轮62进行推出时的静音化处理，从而既能确保起动器10的起动性，也能实现起动时的静音性。
以下，对本实施方式的效果进行描述。
在上述结构中，当齿圈68与小齿轮62之间的啮合解除后，在与小齿轮62连结的连结构件67回到规定位置前，使规定电流I5流过电磁螺线管50。藉此，对于小齿轮62和连结构件67，作用有与作用力FB反方向的推出力FP。藉此，小齿轮62和连结构件67的加速变慢，当连结构件67回到规定位置时，能使因与限位件82的碰撞产生的冲击缓和，能抑制噪声发生。
在本实施方式中，构成为在连结构件67与限位件82即将抵接时，使规定电流I5在规定时间流过电磁螺线管50。利用上述结构，能使连结构件67很快地回到规定位置，并且能缓和因连结构件67与限位件82的碰撞产生的冲击。此外，通过对螺线管电流I的大小和流过时间适当地进行设定，从而能省电。
在本实施方式中，构成为使小齿轮62与齿圈68抵接时，执行使电磁螺线管50的推出力FP减小的控制。通过上述结构，从而能在使小齿轮62与齿圈68啮合的同时，使因小齿轮62与齿圈68碰撞而产生的冲击缓和，能抑制噪声产生。
在本实施方式中，构成为在小齿轮62与齿圈68开始啮合后，在小齿轮62与止动环65之间的距离处于规定范围内的期间，执行使电磁螺线管50的推出力FP减小的控制。通过上述结构，能在使小齿轮62移动至规定的连结位置的同时，使因小齿轮62与止动环65碰撞而产生的冲击缓和，能抑制噪声产生。
在本实施方式中，与齿圈68与小齿轮62啮合前的期间相比，在齿圈68与小齿轮62啮合的期间，使流向电磁螺线管50的电流I减小。更具体而言，执行使电磁螺线管50的推出力FP减小并且使电磁螺线管50的推出力FP比弹簧55的作用力FB大的控制。藉此，能在维持小齿轮62与齿圈68之间的抵接的同时，抑制电磁螺线管50中的电力消耗，从而能实现省电。
在本实施方式中，在曲柄轴70的转速的时间变化量比规定值小的期间，开始解除小齿轮62与齿圈68之间的啮合，从而能抑制啮合解除时产生的滑动声。
在本实施方式中，构成为根据起动原因的种类来设定发动机110的起动时间，此外，构成为基于其起动时间，对电动机30的转速和输出转矩中的至少一方进行控制。藉此，既能确保发动机110的起动性，也能实现起动器10的静音性。例如，在需要紧急起动的情况下，通过使电动机30的转速和输出转矩中的至少一方增大，从而能优先使发动机起动。此外，在不需要紧急起动的情况下，通过使电动机30的转速和输出转矩中的至少一方减小，从而能优先考虑起动器10的静音性。
(其它实施方式)
·可以构成为：使用直流电动机作为电动机30而省去逆变器40，省去对电动机30的转速和输出转矩进行控制。
·也可以构成为：省去图5的步骤S04的处理，不使小齿轮62减速而与齿圈68抵接。同样地，也可以构成为：在步骤S08中，不使小齿轮62减速而与止动环65抵接。
·也可以构成为：省去图6的步骤S23的处理，在曲轴转动结束的同时，拉回小齿轮62。
·在上述实施方式中，构成为基于油门操作量和油门操作量的时间变化量，对发动机110的起动时间进行设定，但也可以对其进行改变。即，也可以构成为：仅基于油门操作量的时间变化量，对发动机110的起动时间进行设定。此外，也可以构成为：仅基于油门操作量，对发动机110的起动时间进行设定。
·在图12的步骤S37、S38中，在输出转矩比规定值大的情况下，通过进一步增加输出转矩，从而在构成发动机110的汽缸中的任一个中，不伴随有燃烧的膨胀行程将要开始之前，使曲轴转动结束。对上述进行改变，也可以构成为：在起动时间比规定值短的情况下，通过增加输出转矩，从而在构成发动机110的汽缸中的任一个中不伴随有燃烧的膨胀行程将要开始之前，使曲轴转动结束。即使在改变成上述结构的情况下，也能抑制小齿轮62相对于曲柄轴70(齿圈68)的相对转速为0→负。也就是说，藉此，能在维持电动机30的相对于曲柄轴70的转速的相对转速为负的状态下，转移至燃烧行程。
虽然根据实施例对本发明进行了记述，但是应当理解为本发明并不限定于上述实施例、结构。本发明也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其它组合、方式也属于本发明的范畴、思想范围。
符号说明
10…起动器、
30…电动机、
41…控制电路、
50…电磁螺线管、
55…弹簧、
62…小齿轮、
67…连结构件、
68…齿圈、
70…曲柄轴、
82…限位件、
110…发动机。

Claims (10)

1.一种起动器(10)，装设于车辆(100)，使发动机(110)起动，其特征在于，包括：
推出构件(50)，所述推出构件(50)利用因电流流过螺线管(52)而产生的磁力，将小齿轮(62)朝向与所述发动机(110)的输出轴(70)连结的齿圈(68)推出，从而使所述齿圈与所述小齿轮啮合；
施力构件(55)，所述施力构件(55)朝与所述推出构件将所述小齿轮推出的方向相反的方向，对所述小齿轮进行施力；
规定构件(67)，所述规定构件(67)与所述小齿轮连结；
第一限制构件(82)，在所述推出构件进行推出动作之前，所述第一限制构件(82)将通过所述施力构件施力的所述规定构件的移动限制在规定位置；以及
控制部(41)，通过所述施力构件进行施力，从而解除所述齿圈与所述小齿轮之间的啮合，使所述规定构件回到所述规定位置时，在所述齿圈与所述小齿轮之间的啮合解除后，在所述规定构件回到所述规定位置之前，所述控制部(41)执行使规定电流流过所述螺线管的控制。
2.如权利要求1所述的起动器，其特征在于，
当所述齿圈与所述小齿轮之间的啮合解除后，在所述规定构件与所述第一限制构件即将抵接之前，所述控制部(41)使所述规定电流流过所述螺线管规定时间。
3.如权利要求1或2所述的起动器，其特征在于，
所述规定构件(67)和所述第一限制构件(82)与所述小齿轮设于同轴上。
4.如权利要求1至3中任一项所述的起动器，其特征在于，
当所述小齿轮与所述齿圈抵接时，在所述小齿轮与所述齿圈之间的距离处于规定范围内的期间，所述控制部(41)执行使流过所述螺线管的电流减小规定量的控制。
5.如权利要求1至4中任一项所述的起动器，其特征在于，
包括第二限制构件(65)，在所述齿圈与所述小齿轮啮合的状态下，所述第二限制构件(65)对因电流流过所述螺线管而产生的磁力所引发的所述小齿轮的移动进行限制，
当所述小齿轮与所述第二限制构件抵接时，在所述小齿轮与所述第二限制构之间的距离处于规定范围内的期间，所述控制部(41)执行使流过所述螺线管的电流减小规定量的控制。
6.如权利要求1至5中任一项所述的起动器，其特征在于，
与所述齿圈与所述小齿轮啮合前的期间相比，在所述齿圈与所述小齿轮啮合的期间，所述控制部(41)执行使流过所述螺线管的电流减小，从而使所述推出构件的推出力减小，并且使所述推出构件的推出力比所述施力构件的作用力大的控制。
7.如权利要求1至6中任一项所述的起动器，其特征在于，
在所述发动机的输出轴的转速的时间变化量比规定值小的期间，所述控制部(41)执行使流过所述螺线管的电流减小，使所述推出构件的推出力比所述施力构件的作用力小，从而解除所述齿圈与所述小齿轮的啮合，使所述规定构件回到所述规定位置的控制。
8.如权利要求1至7中任一项所述的起动器，其特征在于，
所述控制部(41)根据使所述发动机的起动请求发生的起动原因的种类，设定所述发动机的起动时间，基于所述起动时间，对供给至使所述小齿轮旋转的电动机(30)的电流进行设定，从而对所述电动机的转速和所述电动机的输出转矩中的至少一方进行控制。
9.如权利要求8所述的起动器，其特征在于，
在所述起动原因是随着所述车辆的加速请求而产生的情况下，与随着加速请求而产生的起动原因以外的所述起动原因相比，所述控制部(41)将所述起动时间设定得短。
10.如权利要求9所述的起动器，其特征在于，
在所述起动原因是随着所述加速请求而产生的情况下，所述控制部(41)基于作为所述加速请求的油门操作量和油门操作量的时间变化量，对所述起动时间进行设定。
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