JP2000291517A - エンジンのスタータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン始動時における始動時間の短縮、ス
タータギヤの衝撃音（クランキングノイズ）の低減、及
び耐久性の向上の実現。 【解決手段】 スタータモータにエンジン停止中（ステ
ップ１２０）に、予めスタータギヤを噛合わせる（ステ
ップ１４０、ステップ１５０）。また、所定の停止条件
が成立したときにエンジンを自動停止すると共に、該自
動停止中にスタータギヤの噛合せを行い、所定の再始動
条件が成立したときに該自動停止したエンジンをスター
タモータによって再始動する車両にも適用可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、エンジン始動時に
スタータギヤを噛合わせてクランキングを行うエンジン
のスタータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジン始動時にスタータギヤを
噛合わせてクランキングを行うエンジンのスタータ装置
として、図５に示すようなスタータ装置ｓｔが提案され
ている（例えば特開平５−２０２８３５号公報）。

【０００３】図５は、スタータ装置ｓｔの全体の構造を
概略的に表した斜視図である。

【０００４】図５において、符号２はいわゆるスタータ
モータであり、符号１０は該スタータモータ２の回転軸
（出力軸）であるスタータモータ軸である。該スタータ
モータ軸１０の先端には、該スタータモータ軸１０と一
体にｒ方向（又は、制御によっては逆転方向）に回転可
能なピニオンギヤ５が備えられており、該ピニオンギヤ
５をリングギヤ７に噛合わせ、回転させることによって
クランキングを行う（以後、ピニオンギヤ５とリングギ
ヤ７をセットでスタータギヤという）。

【０００５】前記スタータモータ軸１０は、矢示ｐ、ｎ
方向にスライド可能な構造となっており、点ｇを支点と
して回転可能なドライブレバー３の一端と連結されてい
る。該ドライブレバー３は他端を矢示ｆ、ｂ方向にスラ
イド可能なプランジャ９と連結されている。プランジャ
９は、電流を流すことにより電磁力を発生するコイル１
の（中心）軸であり、該コイル１に電流を流すことによ
り矢示ｆ、ｂ方向にスライドする制御ができる構造とな
っている。

【０００６】該プランジャがスライドすると、スタータ
モータ軸１０は、該ドライブレバー３に連結されている
ため、連動する形でスライドする。具体的には、プラン
ジャ９が矢示ｆ方向にスライドすると、スタータモータ
軸１０は矢示ｎ方向にスライドし、プランジャ９が矢示
ｂ方向にスライドすると、スタータモータ軸１０は矢示
ｐ方向にスライドする。

【０００７】クランキングは、例えば、キースイッチ
（図示せず）などによるエンジン始動要求信号（スター
ト信号）が図示せぬＥＣＵ（Electronic Control Uni
t）に入力後にコイル１に電流が流れ、プランジャ９が
矢示ｂ方向にスライドする。プランジャ９が矢示ｂ方向
にスライドすることによって、ドライブレバー３を介し
て連結されているスタータモータ軸１０が矢示ｐ方向に
スライドし、スタータモータ軸１０をｒ方向に回転させ
ながらピニオンギヤ５をリングギヤ７に噛合わせてクラ
ンキングを行っている（特開平５−２０２８３５号公
報）。

【０００８】なお、このスタータモータ軸１０（ピニオ
ンギヤ５）に回転を与えるタイミングに関しては、コイ
ル１に電流が流れると同時にスタータモータ２に電流が
流れ、回転を与える技術や、プランジャ９のスライド量
が所定量以上スライドするとスタータモータ２に電流が
流れ、回転を与える技術などが開示されている。

【０００９】このように、スタータモータ軸１０をｒ方
向に回転させてピニオンギヤ５とリングギヤとを噛合わ
せるのは、仮にスタータモータ軸１０（ピニオンギヤ
５）を回転させないでリングギヤ７に噛合わせようとす
ると、互いに（山と谷がある）歯車同士なので上手く噛
み合わないことが発生してしまう可能性があるからであ
り、このことを未然に防ぐためにスタータモータ軸１０
（ピニオンギヤ５）に若干の回転を与えながら噛合わせ
るようにしているのである。

【００１０】また、クランキングをプランジャ９をわざ
わざスライドさせ、ピニオンギヤ５をリングギヤ７に噛
合わせて行う理由は、エンジン運転中はリングギヤ７は
高速で回転しておりピニオンギヤ５とリングギヤ７とを
常時噛合わせた状態にしておくと、リングギヤ７の外径
より外径が小さいピニオンギヤ５はさらに高速で回転す
ることとなり、スタータモータ２に多大な負荷を与えて
しまうので、エンジン始動時（エンジン始動要求信号入
力時）にこのようにクランキングを行うときだけ、ピニ
オンギヤ５とリングギヤ７を噛合わせるようにしてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術では、エンジンの始動要求信号の入力後にスタータｓ
ｔを作動させるために、エンジン始動に時間の遅れが生
じる可能性があった。つまり、エンジン始動要求信号
（スタート信号）の入力後にコイル１に電流を流し、プ
ランジャをスライドさせることにより、（ドライブレバ
ー３を介して）スタータモータ軸をスライドさせ、ピニ
オンギヤ５とリングギヤ７と（スタータギヤ）を噛合せ
るとエンジン始動に時間を要した。

【００１２】特に、エンジン自動停止制御をを行う車両
にあっては、通常の車両（エンジンの自動停止を行わな
い車両）に比べクランキング頻度が極端に多いため、エ
ンジン再始動時におけるエンジンの早期始動は課題でも
あり、非常に望まれるものであった。

【００１３】また、クランキングを早急に行おうとした
場合には、ピニオンギヤ５をプランジャ９により大きな
力で素早くリングギヤ７にスライドさせるようにするの
が考えられるが、この場合ピニオンギヤ５の端面がリン
グギヤ７の端面に衝突し、衝撃や衝撃音の発生、及びそ
の衝撃によるリングギヤ７とピニオンギヤ５の早期劣化
を促す原因ともなる。

【００１４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、エンジンの始動の遅れを大幅に短縮さ
せ、スタータギヤの衝撃・衝撃音の抑制、及び、それに
よる部品の耐久性の向上をすべて実現できるエンジンの
スタータ制御装置を提供することをその課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、エンジン始動時にスタータギヤを噛み合わせてクラ
ンキングを行うエンジンのスタータ制御装置において、
エンジンの停止時に予め前記スタータギヤを噛合わせる
ことにより、上記課題を解決したものである。

【００１６】このようにエンジン停止時に予めスタータ
ギヤ（従来技術で説明したピニオンギヤとリングギヤ）
を噛合わせておくことで、次のエンジン始動時には、ス
タータギヤを噛合わせる時間分だけエンジンの始動を早
く行うことができる。

【００１７】また、スタータギヤの噛合いを時間的に余
裕をもってゆっくり行うことができるため、スタータギ
ヤの噛合せによって発生する衝撃や衝撃音（クランキン
グノイズ）を大幅に低減させることができ、さらに衝撃
を与えない分、スタータギヤの耐久性を向上させること
ができる。

【００１８】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、所定の停止条件が成立したときにエンジンを自動停
止すると共に、該自動停止中に前記スタータギヤの噛合
せを行い、所定の再始動条件が成立したときに該自動停
止したエンジンを前記スタータモータによって再始動す
ることにより、同様に上記課題を解決したものである。

【００１９】これは、請求項１の発明がエンジンの自動
停止制御を行う車両にも適用できることを具体的に記し
たものである。特に、エンジンが自動停止を行うシステ
ムの車両にあっては、エンジンが自動停止しない車両に
比べ、エンジンの停止・再始動の回数が極端に多くなる
ため、本発明は請求項１の効果がさらに顕著に現れる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を詳細に説明する。

【００２１】本発明における実施形態のスタータは、従
来の技術にて説明した図５のスタータｓｔと基本的な構
造、及び機能は同一又は類似して部分もああるため、そ
の同一又は類似の部分については下２桁が同一の番号を
付し、簡単な説明とする。

【００２２】図２は本実施形態における車両のエンジン
のスタータ制御装置（以後、単にスタータという）ＳＴ
であり、クランキングを行う前の図である。

【００２３】スタータＳＴは、主に駆動部Ｍと、コイル
部Ｃと、スタータギヤ部ＳＧによって構成されている。

【００２４】前記駆動部Ｍは、エンジン始動の回転駆動
系のアーマチュア１０２を備える。該アーマチュア１０
２は、いわゆるスタータモータそのものであり、その中
心部に矢示Ｐ方向、Ｎ方向にスライド可能なスタータモ
ータ軸１１０を備えている。該スタータモータ軸１１０
は、後述するリード線１２５に電流が流れることによっ
て、従来技術と同様、Ｒ方向（又は、制御によっては逆
転方向）に回転する。

【００２５】前記スタータギヤ部ＳＧは、該スタータモ
ータ軸１１０の先端に備えられたピニオンギヤ１０５
と、該ピニオンギヤ１０５に噛合わされるリングギヤ１
０７とを有し、又、該リングギヤ１０７とアーマチュア
１０２との間には、アーマチュア１０２からの回転力を
ピニオンギヤ１０５に断続可能なクラッチ１１９が配置
されている。

【００２６】前記スタータモータ軸１１０は矢示Ｐ、Ｎ
方向にスライド可能となっており、該スタータモータ軸
１１０の中間部の支点Ｇによって回転自在に支持されて
いるドライブレバー１０３の一端と連結されている。

【００２７】前記コイル部Ｃは、主にピニオンギヤ１０
５をリングギヤ１０７へ当接・噛合わせるための駆動機
構Ｋと、アーマチュア１０２へに通電制御を行うための
スイッチ機構Ｓとによって構成されている。

【００２８】前記ドライブレバー１０３のスタータモー
タ軸１１０側ではない側の端部は、矢示Ｆ方向あるいは
矢示Ｂ方向にスライド（駆動）可能なプランジャ１０９
と連結されている。該プランジャ１０９は、駆動用コイ
ル１０１Ｋと、保持用コイル１０１Ｈを外周に備えてい
る。これら２つのコイル１０１Ｋ、１０１Ｈに通電する
と、それぞれのコイル１０１Ｋ、１０１Ｈは、電磁力を
発生し、該電磁力によってプランジャ１０９が矢示Ｆ方
向にスライドし、スタータモータ軸１１０は矢示Ｎ方向
にスライド（駆動）する。

【００２９】一方、アーマチュア１０２への通電回路を
閉開するためのスイッチ機構Ｓにおいては、車両（図示
せず）に搭載されたバッテリＢａｔｔとアーマチュア１
０２との間に設けられた２つの固定接点１１３ａ、１１
３ｂと、プランジャ１０９におけるドライブレバー側で
ない側の端部Ｈに弾性支持されて、且つ、プランジャ１
０９と連動して該固定接点１１３ａ、１１３ｂ間を通電
させるための可動接点１１５とが設けられている。

【００３０】前記駆動用コイル１０１Ｋと保持用コイル
１０１Ｈにおけるリード線１２５ａの一端は、スタータ
スイッチ１１７を介して共にバッテリＢａｔｔの正極と
接続されている。又、駆動用コイル１０１Ｋの他端はア
ースされており、また、保持用コイル１０１Ｈの他端は
アーマチュア１０２に接続され、その後アースされてい
る。

【００３１】なお、図３は、ピニオンギヤ５がリングギ
ヤ７に噛合っている状態を示した図である。

【００３２】本実施形態では、以上に説明したシステム
構成のスタータ制御装置ＳＴであるが、これは「従来技
術」にて説明したものと基本的な構造及び機能に関して
はほぼ同じシステムである。

【００３３】このようなエンジンのスタータ制御装置Ｓ
Ｔにおいて、本発明の従来と異なる点は、クランキング
を行う際の制御である。

【００３４】以後、本発明におけるクランキングを行う
際の制御が、従来のクランキングを行う際の制御と異な
る点を説明するが、従来技術と本発明との相違点を明ら
かにするために、ここで従来技術のクランキングを行う
際の流れを図４のフローチャートに基づいて簡単に説明
する。

【００３５】図４において、ステップ４２０で車両が停
止し、ステップ４３０にてエンジンが停止したときに、
ステップ４４０でエンジンの始動要求指令があるか否か
を判断している。このときエンジンの始動要求指令がな
い場合には、始動要求指令があるまでこのステップでル
ープして待機する。エンジンの始動要求指令があったと
きにはステップ４５０へ進み、スタータスイッチをオン
にしてピニオンギヤ５をリングギヤ７に挿入し（噛合わ
せて）、その後にクランキングを行っていた（ステップ
４５０〜ステップ４７０）。

【００３６】クランキングによりエンジンが（再）始動
すると（ステップ４８０）、スタータスイッチをオフに
し、ピニオンギヤ５を離脱させてエンジン始動操作を完
了する（ステップ４９０〜ステップ５１０）。

【００３７】このように、従来ではエンジン始動要求信
号（スタート信号）が入力され、その後にプランジャの
がスライドし、ドライブレバー３を介してスタータモー
タ軸が連動してスライドすることで、ピニオンギヤ５が
リングギヤ７に噛合い、その後にクランキングを行って
いた。

【００３８】本実施形態では、ピニオンギヤ１０５をリ
ングギヤ１０７に噛合わせる動作は基本的に変わらない
が、従来技術のようにクランキングをエンジン始動要求
信号の入力後ではなく、エンジンの停止時に予めピニオ
ンギヤ１０５とリングギヤ１０７（スタータギヤ）を噛
合わせた状態にする。

【００３９】このようにエンジン停止中にピニオンギヤ
１０５をリングギヤ１０７に噛合わせておくことで、次
のエンジン始動時にはスタータモータ１０２を作動（回
転）させることだけでクランキングが行えるため、ピニ
オンギヤ１０５をリングギヤ１０７に噛合わせる分の時
間を短縮することができる。つまり、その時間分だけエ
ンジンの始動を早く行うことができる。

【００４０】またさらに、ピニオンギヤ１０５とリング
ギヤ１０７の噛合いを余裕をもってゆっくり行うことが
できるので、衝撃、及び衝撃音（クランキングノイズ）
の低減させることができる。また、衝撃が和らげられる
分、ピニオンギヤ１０５とリングギヤ１０７の耐久性を
向上させることができる。

【００４１】なお、本発明でも従来技術と同様に、スム
ーズにピニオンギヤ１０５とリングギヤ１０７の噛合い
を行うようにするため、スタータモータ軸１１０（ピニ
オンギヤ１０５）をＲ方向（制御によってはＲ方向とは
反対方向）にゆっくり回転させながら噛合わせるように
するが、該スタータモータ軸１１０を回転させ始めるタ
イミングについてはここでは限定しないものとする。要
は、エンジン停止中にピニオンギヤ１０５をリングギヤ
１０７に噛合わせておけばよいものであって、駆動用コ
イル１０１Ｋ、保持用コイル１０１Ｈに電流が流れた
（プランジャ１０９がスライドした）と同時にでもよ
く、又、プランジャ１０９が所定量移動したときでもよ
い。

【００４２】又、エンジン停止中にピニオンギヤ１０５
がリングギヤ１０７に噛合せている状態（噛合い後）の
ときにスタータギヤが回らない程度、つまり、エンジン
が始動しない程度の低電圧で電流を流すようにしてもよ
い。このようにすることによって、エンジン始動要求信
号の入力がされ、クランキングを行う際に、いきなりリ
ングギヤを回転させることが無くなるため、最初の噛合
い音、つまり、バックラッシ等による歯車同士の音を無
くすことができる、スムーズな始動ができると共に、振
動の発生を防ぐこともできる。

【００４３】またさらに、ピニオンギヤ１０５とリング
ギヤ１０７を噛合わせた状態で電圧値を調整することに
よって、エンジン停止中にクランク（図示せず）を極低
回転で回し、クランクを所定の位置に止めておくように
制御すれば、エンジン始動時の気筒判別も予め実施して
おくことができる。そのため、従来と比べて極端に短い
時間でエンジンを始動させることが可能となる。

【００４４】さらにまた、従来のようにスタータＳＴに
一度に電圧をかけないため、電子制御燃料噴射装置（EF
I）のエンジン始動時に発生していたスタータノイズを
低減することができ、エンジン始動時のスタータマスク
時間を廃止（又は大きく短縮）することができ、始動時
間を更に短くすることができる効果がある。

【００４５】ところで、本発明は、所定の停止条件が成
立したときにエンジンを自動停止すると共に、所定の再
始動条件が成立したときに自動停止を行うエンジンの自
動停止システムを搭載した車両（エコラン車）について
も適用できる。

【００４６】特に、自動停止を行うエンジンの自動停止
システムを搭載した車両は、そうでない（エンジンの自
動停止を行わないシステムの）車両に比べ、エンジンの
停止・始動が頻繁に繰り返されるため、本発明により、
エンジン自動停止中に予めピニオンギヤ１０５とリング
ギヤ１０７（スタータギヤ）を噛合わせるようにするこ
とで、発明の効果はさらに高まる。

【００４７】最後に、本実施形態におけるクランキング
のフローを図１に基づいて説明する。

【００４８】車両が走行中からその後に停止し、エンジ
ンが停止状態になったとき（ステップ１１０、ステップ
１２０、ステップ１３０）にすぐにステップ１４０に入
ってくるのが特徴である。

【００４９】なお、ステップ１３０の「エンジンが停止
中であるとき」とは、通常にエンジンを停めたときと、
所定条件が成立してエンジンが自動停止したときの両方
を含む。

【００５０】ステップ１４０では、エンジン停止中に予
めスタータスイッチ１１７をオンすることで、ピニオン
ギヤ１０５をリングギヤ１０７に噛合わせる（ステップ
１５０）。そして、その後にエンジンの始動要求が入っ
ているかを確認して、エンジンの始動要求があって噛み
合わせた状態ではじめてクランキングを行うようにして
いる（ステップ１６０、ステップ１７０）。なお、前述
したが、本発明ではスタータモータ軸１１０の回転開始
タイミングは限定しない。

【００５１】なお、ここでいうエンジン始動要求は、エ
ンジンが完全に停止状態（自動停止ではない状態）にお
いてはドライバがイグニッションキーでエンジンを始動
する信号が入力されたときであり、エンジンが自動停止
中においては所定の再始動条件が成立したときである。

【００５２】このようにすることにより、従来のエンジ
ンスタート指令と同時にピニオンギヤ１０５スライドさ
せリングギヤ１０７に挿入させると場合のときと比べ、
そのスライドさせて噛合わせる分の時間をエンジン始動
するのを早く行うことができる。また、余裕をもってク
ランキングができるので衝撃音（クランキングノイズ）
を低減させることができる。

【００５３】クランキングの後は、エンジンを（再）始
動させてスタータスイッチをオフにし、ピニオンギヤ１
０５を離脱させてエンジン始動を完了する（ステップ１
９０〜ステップ２１０）。

【００５４】

【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、エンジンの停止中に予めスタータギヤを噛合わせる
ことにより、次のエンジン始動時にエンジンの始動を早
く行うことができる。また、衝撃音（クランキングノイ
ズ）を低減、スタータギヤの耐久性の向上を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクランキングを行う際のフローチ
ャート

【図２】本発明に係るスタータのクランキング前におけ
る概略構成図

【図３】本発明に係るスタータのクランキング後におけ
る概略構成図

【図４】従来技術に係るクランキングを行う際のフロー
チャート

【図５】従来技術に係るスタータのクランキング前にお
ける概略構成図

【符号の説明】

２、１０２…アーマチュア（スタータモータ） ５、１０５…ピニオンギヤ ７、１０７…リングギヤ ９、１０９…プランジャ １０１Ｋ…駆動用コイル １０１Ｈ…保持用コイル １０３…ドライブレバ １０、１１０…スタータモータ軸 １１３ａ、１１３ｂ…固定接点 １１５…可動接点 １１７…スタータスイッチ １１９…クラッチ Ｇ…支点 ＳＧ…スタータギヤ部 Ｍ…駆動部 Ｃ…コイル部 Ｂ…バッテリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｎ 15/00 Ｆ０２Ｎ 15/00 Ｅ 15/06 15/06 Ｊ Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン始動時にスタータギヤを噛み合わ
   せてクランキングを行うエンジンのスタータ制御装置に
   おいて、 エンジンの停止時に予め前記スタータギヤを噛合わせる
   ことを特徴とするエンジンのスタータ制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 所定の停止条件が成立したときにエンジンを自動停止す
   ると共に、該自動停止中に前記スタータギヤの噛合せを
   行い、所定の再始動条件が成立したときに該自動停止し
   たエンジンを前記スタータモータによって再始動するを
   特徴とするエンジンのスタータ制御装置。