JP2002089422A - 車両用始動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン始動時間の短縮を図った従来のエコ
ランシステムでは、エンジン停止中にアクチュエータを
作動させてピニオンをリングギヤに予め噛合させておく
ものであったため、エンジン停止中にアクチュエータ作
動のための電力が消費されてしまう。 【解決手段】 手動またはアイドルストップによってエ
ンジンを停止した場合は、バネの作用でピニオン１１が
リングギヤ１０に噛合する。つまり、静止位置が噛合状
態であるため、エンジン停止中に電力は消費しない。こ
のため、停車時間が長引いてもバッテリ５の消費が抑え
られる。エンジンが始動すると、ピニオン駆動用アクチ
ュエータ１３が作動してピニオン１１がリングギヤ１０
から離脱し、切欠１４ａが係合子１４ｂに係合して離脱
状態が保たれる。エンジンが停止すると、解除用アクチ
ュエータ１５が作動して切欠１４ａと係合子１４ｂの係
合が解除され、ピニオン１１が静止位置（噛合状態）に
押し戻される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スタータを用いた
車両用エンジンの始動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両の燃費向上、排気ガス低減等
の目的のために、停車中にはエンジンを停止するエコラ
ンシステムが実施されている。このエコランシステム
は、車速、アクセル開度、ブレーキ状態等を監視して、
車両の停車時にエンジンを停止させるとともに、ブレー
キが外されてからアクセルを踏み込むまでにスタータを
始動させてエンジンを始動し、車両を発進させるシステ
ムである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】エコランシステムの場
合、信号待ちから発進までの間にエンジン始動時間が必
要になるが、信号待ちから発進までの時間がかかると、
車両台数が多い都市部では渋滞が予測されるという警察
庁の研究結果が報告されている。そこで、少しでもエン
ジン始動時間を短縮させるために、車両が停車してエン
ジンを停止した際に、ピニオン駆動用アクチュエータに
よってピニオンを予めリングギヤに噛合させておくこと
で、噛合時間を短縮させる技術がある。

【０００４】しかし、上記の技術は、静止位置（電源OF
F 時）はピニオンがリングギヤから離脱したものである
ため、アイドルストップによるエンジンの停止中はピニ
オンを駆動するためのアクチュエータをONさせてピニオ
ンをリングギヤに係合させた状態を保つ必要がある。こ
のため、バッテリの充電がなされないアイドルストップ
中に、ピニオンをリングギヤに噛合させるための電力を
常時必要とすることになり、停車時間が長引いたり、渋
滞によって停車の頻度が高くなると、バッテリの消費が
多くなりすぎる不具合がある。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、アイドルストップ時にピニオ
ンをリングギヤに予め噛合させることによってアイドル
ストップからのエンジン始動時間の短縮を図るととも
に、アイドルストップ時における電力消費を抑えること
のできる車両用始動装置の提供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】〔請求項１の手段〕請求
項１の手段を採用することにより、エンジンが始動する
と、離脱用制御手段によってピニオン駆動用アクチュエ
ータが作動し、付勢手段の付勢力に抗してピニオンがリ
ングギヤから離脱させられる。手動でエンジンが停止し
た状態、あるいはアイドルストップ等によってエンジン
が停止した状態では、付勢手段の付勢力によってピニオ
ンがリングギヤに噛合する。

【０００７】このように、静止位置は、付勢手段の付勢
力によってピニオンがリングギヤに噛合するものである
ため、エンジンが停止している間にピニオンがリングギ
ヤに噛合していても、電力は消費しない。このため、ア
イドルストップによって停車時間が長引いたり、渋滞に
よって停車の頻度が高くなっても、バッテリの消費が抑
えられる。また、アイドルストップ中にピニオンがリン
グギヤに噛合するため、エンジン始動時に噛合時間が不
要になり、アイドルストップからのエンジン始動時間を
短縮できる。

【０００８】〔請求項２の手段〕請求項２の手段を採用
し、ピニオンがリングギヤから離脱した時に、機械的係
合手段によってピニオンをリングギヤから離脱した状態
に保つことにより、エンジンの運転中にピニオンをリン
グギヤから離脱させるためのエネルギーが不要になる。
このため、エンジンの運転中における消費電流を抑える
ことができる。

【０００９】〔請求項３の手段〕請求項３の手段を採用
し、エンジンが停止した時に解除用アクチュエータを作
動させてピニオンをリングギヤに噛合させることによっ
て、小さな消費電力でピニオンを静止位置（リングギヤ
との噛合位置）に戻すことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照して説明する。図１は車両用始動装置の通電回路図を
示す。エンジンを始動させるためのスタータ１は、エン
ジンを回転駆動するスタータモータ２と、このスタータ
モータ２をON-OFFさせるマグネットスイッチ３とを備え
る。

【００１１】スタータモータ２は、通電されるとエンジ
ンを駆動するためのトルクを発生する周知なものであ
り、この実施形態ではフィールドコイル２ａと、電機子
コイルを搭載したアーマチャ２ｂとから構成される。マ
グネットスイッチ３のコイル３ａは、スタータリレー４
を介して車載バッテリ５に接続されるものであり、この
スタータリレー４がONすると、マグネットスイッチ３の
コイル３ａが通電されて磁力を発生し、常開可動接点で
あるマグネットスイッチ３をONさせるものである。

【００１２】スタータリレー４のコイル４ａを通電させ
る回路として、この実施形態では２つの通電回路を備え
る。１つ目の通電回路は、スタータリレー４のコイル４
ａをキースイッチ６を介して直接的にバッテリ５に接続
するものであり、キースイッチ６がスタータ端子６ａに
接続されると、スタータリレー４のコイル４ａが通電さ
れて磁力を発生し、常開可動接点であるスタータリレー
４をONさせるものである。２つ目の通電回路は、キース
イッチ６がON端子６ｂに接続された状態の時に始動用制
御手段（以下、始動用ＥＣＵ）７がスタータリレー４の
コイル４ａを通電するものであり、始動用ＥＣＵ７によ
ってスタータリレー４のコイル４ａが通電されると、常
開可動接点であるスタータリレー４がONするものであ
る。

【００１３】始動用ＥＣＵ７は、上述したように、スタ
ータリレー４を制御するものであり、信号待ち等の停車
時から発進の際にエンジンを始動させるために作動する
ものである。具体的に、この始動用ＥＣＵ７は、エンジ
ン制御手段（図示しないものであり、以下エンジン用Ｅ
ＣＵ）から「自動始動信号」を受けると、自動始動信号
を受けている間、スタータモータ２の通電のためにマグ
ネットスイッチ３をONさせるものである。

【００１４】図示しないエンジン用ＥＣＵには、アクセ
ルが外され、ブレーキが踏まれ、車両が停車した際にエ
ンジンを自動停止させるとともに、ブレーキが外されて
発進するまでにエンジンを始動させるエコランシステム
の制御部が設けられている。そして、エンジン用ＥＣＵ
は、エコランシステムによる車両の停車状態からエンジ
ンを始動させるために、上述した自動始動信号を始動用
ＥＣＵ７に出力するように設けられている。

【００１５】次に、始動用ＥＣＵ７によるスタータモー
タ２の制御を、図２に示すフローチャートに基づいて説
明する。始動用ＥＣＵ７は、先ずキースイッチ６がON端
子６ｂに接続されているか否かの判断を行う（ステップ
Ｓ1 ）。この判断結果がNOの場合はステップＳ1 へ戻
り、判断結果がYES の場合はエンジン用ＥＣＵから自動
始動信号を受けたか否かの判断を行う（ステップＳ2
）。この判断結果がNOの場合はステップＳ1 へ戻る。

【００１６】ステップＳ2 の判断結果がYES の場合、即
ち、エンジン用ＥＣＵが自動始動信号を発信した場合、
スタータリレー４のコイル４ａを通電する（ステップＳ
3 ）。すると、スタータリレー４がONしてマグネットス
イッチ３のコイル３ａが通電されてマグネットスイッチ
３がONし、スタータモータ２にバッテリ５が接続され
る。この結果、スタータモータ２がエンジンを回転駆動
する。

【００１７】次に、エンジン用ＥＣＵから送られている
自動始動信号がOFF したか否かの判断を行う（ステップ
Ｓ4 ）。つまり、スタータモータ２の起動によってエン
ジンが始動し、エンジンの回転速度Ｎが所定の回転速度
Ｎ0 より大きくなり（Ｎ＞Ｎ0 ）、エンジン用ＥＣＵが
自動始動信号の発信を停止したか否かの判断を行う。こ
の判断結果がNOの場合は、まだエンジン始動が完了して
いないため、ステップＳ4 へ戻る。

【００１８】ステップＳ4 の判断結果がYES の場合、即
ち、エンジンが始動した場合は、スタータ１の作動を停
止させる。つまり、スタータリレー４のコイル４ａをOF
F することで、マグネットスイッチ３をOFF する（ステ
ップＳ5 ）。すると、スタータモータ２の通電が停止さ
れ、スタータ１の作動が停止する。

【００１９】一方、スタータ１は、エンジンのリングギ
ヤ１０に係脱可能なピニオン１１を備える。このピニオ
ン１１は、スタータモータ２によって回転駆動されるも
のである。このピニオン１１は、金属製のバネ（付勢手
段に相当するもので、図示しない）の付勢力によってリ
ングギヤ１０と噛合する位置に設定されるものである。

【００２０】また、スタータ１は、バネの付勢力に抗し
てピニオン１１をリングギヤ１０から離脱させるための
ピニオン駆動用アクチュエータ１３を備える。この実施
形態のピニオン駆動用アクチュエータ１３は、ピニオン
駆動用コイル１３ａと、このピニオン駆動用コイル１３
ａの発生する磁力によりピニオン１１をリングギヤ１０
から離脱させるピニオン駆動用ソレノイド１３ｂとから
なる。

【００２１】このピニオン駆動用ソレノイド１３ｂは、
始動用ＥＣＵ７にプログラミングされた離脱用制御手段
によって作動するものである。この離脱用制御手段は、
エンジンの始動時にピニオン駆動用アクチュエータ１３
を作動させてピニオン１１をリングギヤ１０から離脱さ
せるものである。具体的な例を示すと、始動用ＥＣＵ７
は、上述したエンジン用ＥＣＵからエンジンの回転速度
を入力するように設けられており、エンジンの回転速度
Ｎが所定の回転速度Ｎ0 より上昇したら（Ｎ＞Ｎ0 ）、
ピニオン駆動用アクチュエータ１３を作動させてピニオ
ン１１をリングギヤ１０から離脱させるように設けられ
ている。

【００２２】また、スタータ１には、ピニオン１１がリ
ングギヤ１０から離脱した時に、ピニオン１１と一体に
移動する部材（この実施形態ではピニオン駆動用ソレノ
イド１３ｂ）に機械的に係合し、ピニオン１１をリング
ギヤ１０から離脱した状態を保つ機械的係合手段１４が
設けられている。

【００２３】この実施形態の機械的係合手段１４は、ピ
ニオン駆動用ソレノイド１３ｂに設けられた係合用切欠
１４ａと、この切欠１４ａに係合する係合子１４ｂとか
らなるものであり、ピニオン１１がリングギヤ１０から
離脱した時に、係合子１４ｂが切欠１４ａに自動的に係
合して、ピニオン１１をリングギヤ１０から離脱した状
態に保つものである。なお、ピニオン駆動用ソレノイド
１３ｂは、ピニオン１１と一体的にスライドするもので
あるが、ピニオン１１に対して回転自在に設けられてお
り、ピニオン１１が回転してもピニオン駆動用ソレノイ
ド１３ｂは回転しないように設けられている。

【００２４】さらにスタータ１には、機械的係合手段１
４による機械的な係合状態を解除するための解除用アク
チュエータ１５が設けられている。この実施形態の解除
用アクチュエータ１５は、解除用コイル１５ａと、この
解除用コイル１５ａの発生する磁力により係合子１４ｂ
が設けられた解除用ソレノイド１５ｂとからなる。

【００２５】この解除用ソレノイド１５ｂは、始動用Ｅ
ＣＵ７にプログラミングされた噛合用制御手段によって
作動するものである。この噛合用制御手段は、エンジン
の停止時に解除用アクチュエータ１５を作動させて機械
的係合手段１４による機械的な係合状態を解除して、ピ
ニオン１１をリングギヤ１０に噛合させるものである。
具体的な例を示すと、始動用ＥＣＵ７は、上述したエン
ジン用ＥＣＵから入力したエンジンの回転速度Ｎが０に
なったら（Ｎ＝０）、解除用アクチュエータ１５を作動
させてピニオン１１をリングギヤ１０に噛合させるもの
である。

【００２６】次に、始動用ＥＣＵ７によるピニオン駆動
用アクチュエータ１３および解除用アクチュエータ１５
の制御を、図３に示すフローチャートに基づいて説明す
る。始動用ＥＣＵ７は、まず、エンジンが運転中である
か否かの判断を行う（ステップＳ11）。つまり、手動に
よってエンジンが始動されたか、あるいはエコランシス
テムによってエンジンが始動されたか否かの判断を行
う。具体的には、エンジンが始動して、エンジンの回転
速度Ｎが所定の回転速度Ｎ0 より大きいか否かの判断を
行う（Ｎ＞Ｎ0 ）。このステップＳ11の判断結果がNOの
場合は、エンジンが始動していないと判断し、ピニオン
１１とリングギヤ１０との噛合を保つべくステップＳ11
へ戻る。

【００２７】ステップＳ11の判断結果がYES の場合、即
ち、エンジンが始動した場合は、ピニオン駆動用アクチ
ュエータ１３を作動させ、ピニオン１１をリングギヤ１
０から離脱させる（ステップＳ12）。つまり、リングギ
ヤ１０からピニオン１１が完全に離脱するまでピニオン
駆動用コイル１３ａをONして、ピニオン１１をリングギ
ヤ１０から離脱させる。なお、ピニオン駆動用コイル１
３ａをOFF するタイミングは、タイマによって設定して
も良いし、センサを配置してピニオン１１がリングギヤ
１０から離脱した際にピニオン駆動用コイル１３ａをOF
F に切り替えるように設けても良い。なお、ピニオン１
１がリングギヤ１０から離脱すると、ピニオン駆動用ソ
レノイド１３ｂの切欠１４ａが、係合子１４ｂに係合し
て、ピニオン１１がリングギヤ１０から離脱した状態に
保たれる。

【００２８】次に、エンジンが停止したか否かの判断を
行う（ステップＳ13）。つまり、手動によってエンジン
が停止されたか、あるいはエコランシステムによるアイ
ドルストップによってエンジンが停止されたか否かの判
断を行う。具体的には、エンジンの回転速度Ｎが０であ
るか否かの判断を行う（Ｎ＝０）。このステップＳ13の
判断結果がNOの場合は、エンジンが運転中であると判断
し、離脱を保つべくステップＳ13へ戻る。

【００２９】ステップＳ13の判断結果がYES の場合、即
ちエンジンが停止した場合は、解除用アクチュエータ１
５を作動させ、切欠１４ａと係合子１４ｂの係合を解除
する（ステップＳ14）。つまり、解除用コイル１５ａを
一時的にONして、切欠１４ａと係合子１４ｂの係合を解
除する。すると、付勢手段であるバネの作用によってピ
ニオン１１が静止位置に押し戻される。つまり、バネの
作用によってピニオン１１が静止位置に戻り、ピニオン
１１とリングギヤ１０とが噛合する。

【００３０】（実施形態の効果）この実施形態で示した
ように、キースイッチ６による手動でエンジンを停止し
た場合や、エコランシステムによるアイドルストップに
よってエンジンを停止した場合は、バネの付勢力によっ
てピニオン１１がリングギヤ１０に噛合する。このよう
に、静止位置は、ピニオン１１がリングギヤ１０に噛合
するものであるため、エンジンの停止中にピニオン１１
がリングギヤ１０に噛合していても、電力は消費しな
い。このため、アイドルストップによって停車時間が長
引いたり、渋滞によって停車の頻度が高くなっても、バ
ッテリ５の消費が抑えられる。

【００３１】上述したように、エンジンの停止中は、ピ
ニオン１１がリングギヤ１０に噛合しているため、エン
ジン始動時に噛合時間が不要になり、エコランシステム
におけるエンジン始動時間を短縮できる。

【００３２】エンジンが始動すると、ピニオン駆動用ア
クチュエータ１３が作動してピニオン１１がリングギヤ
１０から離脱する。すると、ピニオン駆動用ソレノイド
１３ｂに形成された切欠１４ａに係合子１４ｂが係合す
るため、ピニオン１１がリングギヤ１０から離脱した状
態に保たれる。この結果、エンジンの運転中にピニオン
１１をリングギヤ１０から離脱させるためのエネルギー
が不要になり、エンジンの運転中における消費電流を抑
えることができる。

【００３３】そして、エンジンが停止した際は、解除用
アクチュエータ１５が作動して切欠１４ａと係合子１４
ｂの係合が解除されるため、ピニオン１１が付勢手段で
あるバネの作用によって静止位置に押し戻される。この
結果、小さな消費電力でピニオン１１を静止位置である
リングギヤ１０との噛合位置に戻すことができる。

【００３４】つまり、この実施形態に示したスタータ１
は、エンジン始動時間の短縮を図ることができるととも
に、エコランシステムのためにスタータ１を含むエンジ
ン始動装置が消費する電力を抑えることができる。な
お、上記の実施形態で示した回路構成、スタータ１の構
成、制御方法等は、実施形態を説明するための一例であ
って、適宜変更可能なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用始動装置の通電回路図である。

【図２】スタータモータの制御を示すフローチャートで
ある。

【図３】ピニオン駆動用アクチュエータおよび解除用ア
クチュエータの制御を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ スタータ ２ スタータモータ ７ 始動用ＥＣＵ（離脱用制御手段、噛合用制御手
段） １０ リングギヤ １１ ピニオン １３ ピニオン駆動用アクチュエータ １３ｂ ピニオン駆動用ソレノイド（ピニオンと一体に
移動する部材） １４ 機械的係合手段 １５ 解除用アクチュエータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンのリングギヤに係脱可能に設けら
   れたピニオンと、 このピニオンを回転駆動するスタータモータと、 前記ピニオンを前記リングギヤとの噛合位置に設定する
   付勢手段と、 この付勢手段の付勢力に抗して前記ピニオンを前記リン
   グギヤから離脱させるためのピニオン駆動用アクチュエ
   ータと、 前記エンジンの始動時に前記ピニオン駆動用アクチュエ
   ータを作動させて前記ピニオンを前記リングギヤから離
   脱させる離脱用制御手段と、を具備する車両用始動装
   置。
2. 【請求項２】請求項１の車両用始動装置は、 前記ピニオン駆動用アクチュエータによって前記ピニオ
   ンが前記リングギヤから離脱させられた時に、前記ピニ
   オンと一体に移動する部材に機械的に係合し、前記ピニ
   オンを前記リングギヤから離脱した状態に保つ機械的係
   合手段を備えることを特徴とする車両用始動装置。
3. 【請求項３】請求項２の車両用始動装置は、 前記機械的係合手段の係合状態を解除するための解除用
   アクチュエータと、 前記エンジンが停止した時に前記解除用アクチュエータ
   を作動させて前記ピニオンを前記リングギヤに噛合させ
   る噛合用制御手段と、を具備する車両用始動装置。