JP2003074448A - エンジン始動装置 - Google Patents

エンジン始動装置

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JP2003074448A JP2002070434A JP2002070434A JP2003074448A JP 2003074448 A JP2003074448 A JP 2003074448A JP 2002070434 A JP2002070434 A JP 2002070434A JP 2002070434 A JP2002070434 A JP 2002070434A JP 2003074448 A JP2003074448 A JP 2003074448A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジン回転停止前であっても再始動可能であ
りながら、オーバーランニングクラッチにおける再接触
時のショックを低減する。 【解決手段】エンジンが自立運転後にアイドル状態へ移
行せずストールした場合のオーバーランニングクラッチ
の外輪（トルク入力側）の回転数の時間的変化曲線（実
線）と、電動機の無負荷状態における内輪（トルク出力
側）の回転数の時間的変化曲線（破線）との交点以上
に、接触回転数を設定する（ａ参照）か、電動機の無負
荷状態における内輪の回転数が取り得る最大回転数以上
に、接触回転数を設定する（ｂ参照）。このようにすれ
ば、エンジンストール後の外輪の回転数が低下して接触
回転数になった時点で内輪と外輪のトルク伝達が再開し
た場合、内輪と外輪の回転数が等しいか、外輪の回転数
の方が内輪を上回るので、再接触時のショック等が発生
しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の停止条件下
で車両のエンジンを自動的に停止させ、その後、所定の
始動条件下でエンジンを自動的に始動させるエンジンの
自動停止始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、所定の停止条件下でエンジンを自
動停止させ、その後、所定の始動条件下でエンジンを再
始動させることにより、燃料を節約したり、排気エミッ
ションを改善するシステム（エンジンアイドルストップ
システム）が知られている。このシステムに用いるエン
ジン始動装置の一例としてピニオン飛び込み式スタータ
がある。但し、ピニオン飛び込み式スタータの場合に
は、エンジン回転中に始動できないため、エンジンの停
止を待ってスタータで再始動させることになり、始動応
答性が悪化する。また、始動音が大きく耳障りでもあ
る。そのため、エンジン回転中においても再始動できる
ようにするため、ベルト等を用いてエンジンを始動させ
るものが考えられている。例えば特開平９−１７２７５
３号公報に記載の始動装置は、エンジン補機の位置に始
動・補機駆動装置を取り付け、ベルトを介してクランク
プーリを駆動しエンジンを始動させている。この始動・
補機駆動装置はエンジン始動後のエンジン回転中におけ
るクランク軸から始動装置の連れ回りを防止するために
内部にオーバーランニングクラッチを備え、エンジン始
動時の回転数以上にて非接触分離する機構を備えてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ン始動時に何らかの理由（例えば失火・誤爆など）によ
ってエンジンがストールした場合、エンジン回転は一旦
噴け上がり、回転が上昇した後に急速に回転停止へ向か
うが、一旦噴け上がった状態ではオーバーランニングク
ラッチの作用によって電動機とは切り離される。そのた
め電動機は、無負荷回転数付近まで上昇した後、エンジ
ンの減速度よりは緩やかに回転が落ちて停止に向かうこ
ととなる。
【０００４】この際、エンジン回転速度（ここでは、プ
ーリ比で変速されたエンジン始動装置の出力軸の回転速
度の意味で用いる）とエンジン始動装置の電動機の回転
速度を比べると、初期においてはエンジン回転速度の方
が上回っているが、両者の回転減速度の違いにより途中
から電動機の回転速度が上回る状態となる。
【０００５】この状態のときに、それまで非接触分離し
ていたオーバーランニングクラッチが接触すると、両者
間の相対的な回転速度差によって接触時のショックや接
触音が発生し、また接触時の衝撃によってエンジン始動
装置の破損といった問題を招来しかねない、そこで本発
明は、エンジン回転が停止する前であっても再始動可能
でありながら、オーバーランニングクラッチにおける上
記駆動部材と従動部材との再接触時のショックを低減し
て耐久性を向上可能なエンジン始動装置を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】請求項１
記載のエンジン始動装置によれば、エンジン始動時に
は、電動機の回転がオーバーランニングクラッチを介し
てクランク軸に伝達され、いわゆるクランキングが実行
される。この状態ではオーバーランニングクラッチの駆
動部材と従動部材の回転数は同じであるが、その後エン
ジンが自立運転を始めると従動部材の回転数が駆動部材
の回転数を上回るようになり、オーバーランニングクラ
ッチの作用によって電動機は無負荷状態となると、電動
機には無負荷状態で取り得る最大回転数まで上昇する。
一般的にはこの状態でエンジンが始動したと判定し、電
動機への通電が停止され、駆動部材の回転は低下してい
く。
【０００７】ここで、エンジンが失火・誤爆などによっ
て正常な運転状態へ移行することなくストールした場
合、エンジン回転数は急速に低下する。この低下度合い
は上述した駆動部材の回転低下度合いに比べて大きい
が、本発明における接触回転数は、正常な運転状態へ移
行せずストールした場合の従動部材の回転数の時間的変
化を示す第一の曲線と、エンジン始動後の電動機への通
電停止後における駆動部材の回転数の時間的変化を示す
第二の曲線との交点以上に設定されている（図３参
照）。そのため、オーバーランニングクラッチの再接触
時においては、駆動部材と従動部材の回転数は同じか若
しくは従動部材の方が大きくなる。したがって、両部材
はスムーズに接触するため、部材の破損などを防止して
耐久性を向上できる。なお、このような両曲線の交点が
存在するためには、第二の曲線による駆動部材の回転数
が零になるタイミングよりも第一の曲線による従動部材
の回転数が零になるタイミングの方が早い必要がある。
そして、エンジン始動後に正常な運転状態へ移行するこ
となくストールする場合には、一般的にこのような現象
が発生する。
【０００８】また、当然ながらこのようにエンジン回転
が停止する前であってもスムーズに再接触するため、そ
の状態において電動機への通電を再開すればエンジンの
再始動が可能となる（請求項７）。つまり、再始動まで
の時間を短縮できる。なお、従動部材の回転数はエンジ
ンのクランク軸の回転数、に比例するため、実際には、
クランク軸の回転数（いわゆるエンジン回転数）が対応
する所定回転数になった場合に再始動を実行すればよ
い。なお、請求項７に示した「エンジンストール後、通
電停止により惰性回転している電動機に通電して再始動
させる場合」だけではなく、請求項８に示すように、所
定のエンジン停止条件成立後、エンジン回転数が０にな
るまでの間に再始動させる場合であっても同様の効果が
得られる。
【０００９】上述したように、正常な運転状態へ移行す
ることなくエンジンがストールした場合のエンジン回転
の減速特性と通電が停止された無負荷状態の電動機回転
の減速特性は、前者の減速度合いの方が後者の減速度合
いに比べて大きい。しかし、エンジンの減速特性は個々
のエンジンの特性などによって異なるため、接触回転数
も個々のエンジン特性に応じて設定する必要がある。こ
れに対して請求項２に示すように、無負荷状態における
駆動部材が取り得る最大回転数以上に接触回転数を設定
しておけば、エンジン特性を考慮する必要がない。エン
ジン特性が異なっていても、オーバーランニングクラッ
チの再接触時においては、駆動部材と従動部材の回転数
は同じか若しくは従動部材の方が大きくなるからであ
る。このようにした場合は、オーバーランニングクラッ
チの共通化が図られるため、共通化によるコストダウン
ができる。
【００１０】ところで、上述のような構成にすると、オ
ーバーランニングクラッチの設計上、エンジン始動直後
やアイドル運転時などエンジン低回転時において非接触
分離とすることが困難になると予想される。しかし、エ
ンジン運転中においても低回点でクラッチの油膜切れに
よる焼き付きが発生しなければ実質的な不具合を発生す
ることもない。そこで、請求項３に示すように、接触回
転数と分離回転数の少なくともいずれか一方を、エンジ
ン運転中に接触摺動によって油膜切れを発生する回転数
未満に設定する。
【００１１】また、接触回転数と分離回転数が同じだと
すると、エンジン始動時や停止時などの低回転時におい
てクラッチの分離、接触が繰り返される可能性がある。
そこで、請求項４に示すように接触回転数が分離回転数
よりも小さくなるようヒステリシスを持って設定すれ
ば、エンジン低回転時におけるクラッチの分離、接触が
繰り返されることを抑止でき、始動性の悪化や過大な衝
撃の発生を防止できる。
【００１２】なお、オーバーランニングクラッチは、請
求項５に示すようにトルク中継部材を介して駆動部材か
ら従動部材へトルク伝達するようにすることが考えられ
る。このトルク中継部材は、付勢部材により駆動部材の
トルク出力面に当接する（つまりトルク伝達する）方向
へ付勢されており、従動部材の回転数が分離回転数以下
の場合は駆動部材のトルク出力面に当接している。しか
し、分離回転数を超えると自身に作用する遠心力によっ
てトルク出力面から離れる。一方、このようにトルク出
力面から分離して回転している従動部材の回転数が接触
回転数まで低下すると、トルク中継部材は、付勢部材に
より駆動部材のトルク出力面に当接し、トルク伝達する
ようになる。したがって、このような構成の場合には、
トルク中継部材自体の重量や形状などの物理的性状、あ
るいは付勢部材の付勢力などを調整することによって、
接触回転数や分離回転数を自由に設定することができ
る。特に付勢部材としてスプリングを用いれば、スプリ
ングの長さなどによって付勢力を容易に調整することが
できる。そのため、接触回転数や分離回転数を個々のエ
ンジン特性に応じて設定する必要がある場合には、スプ
リングの長さ変更などで対応すれば、スプリングの素材
共通化によるコスト低減も図ることができる。
【００１３】ところで、このようにトルク中継部材を介
して駆動部材から従動部材へトルク伝達するようオーバ
ーランニングクラッチを構成する場合、そのトルク中継
部材を複数有する場合が多い。このように複数のトルク
中継部材を用いた場合、製造上あるいは組み付け上の誤
差やばらつきのため、個々の分離や接触は厳密には同時
ではないことが考えられる。そして、少数個（例えば１
個）のトルク中継部材の接触状態をオーバーランニング
クラッチ全体としての接触状態と判断してしまうと、再
駆動時に駆動負荷トルクを少数個（例えば１個）のトル
ク中継部材によって伝達とすることとなり、クラッチの
破損の可能性がある。
【００１４】そこで、請求項６に示すように、従動部材
の回転数が上昇して複数のトルク中継部材中の所定数以
上がトルク出力面と非接触状態になった状態の回転数を
分離回転数とし、分離状態の従動部材の回転数が低下し
て複数のトルク中継部材中の所定数以上がトルク出力面
と接触状態になった状態における回転数を接触回転数と
する。この接触回転数を規定するための「所定数」と
は、トルク伝達に十分な数を意味する。そしてこの「ト
ルク伝達に十分な数」はトルク中継部材の物理的性状そ
の他の事情によって異なるが、いずれにしてもトルク伝
達に十分な数としているため、上述のクラッチの破損と
いう問題を解決できる。
【００１５】なお、分離回転数を規定するための「所定
数」については、例えばトルク中継部材の総数としても
よい。つまり、全てのトルク中継部材が非接触（分離）
の場合に分離と判断するのである。また、分離回転数を
規定するための「所定数」及び接触回転数を規定するた
めの「所定数」を調整することで、上述のヒステリシス
を持った設定とすることもできる。
【００１６】オーバーランニングクラッチの配置場所に
ついては、例えば請求項９に示すように電動機に内蔵
し、従動部材に連結された電動機出力軸とクランク軸と
を連結することが考えられる。この場合、電動機出力軸
をクランク軸そのものと直接連結してもよいし、ギヤ、
ベルト、チェーン等を介して間接的に連結してもよい。
そして、このような構成を採用すれば、エンジン側の構
成変更を少なくできる。
【００１７】また、請求項１０に示すように、オーバー
ランニングクラッチを電動機内部には設置せず、エンジ
ン、クランクプーリ又はトランスミッションケースに内
蔵し、電動機出力軸と駆動部材とを連結してもよい。こ
の場合も、電動機出力軸と駆動部材とを直接連結しても
よいし、ギヤ、ベルト、チェーン等を介して間接的に連
結してもよい。そして、このように間接的に連結したと
してもギヤ、ベルト、チェーン等はエンジン運転中には
停止しているため、耐久性の観点からは有利になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明が適用された実施例
について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の
形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発
明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得るこ
とは言うまでもない。
【００１９】図１は、本実施例のエンジン始動装置ＳＴ
を含むエンジンアイドルストップシステムの概要を示す
ブロック図である。本システムが適用される車両は、エ
ンジンＥ、そのエンジンＥのクランク軸に接続されたク
ランクプーリＣＰにベルトＢを介して接続されたエンジ
ン始動装置ＳＴ、エンジンＥの出力軸に接続された自動
変速機ＡＴ、ブレーキシステム１８などを備えている。
【００２０】また、本実施例の装置システムは、エンジ
ンアイドルストップ制御を実行するための電子制御ユニ
ット（以下、「エコランＥＣＵ」と称す。）１０を中心
に構成されている。このエコランＥＣＵ１０は、図示し
ないが、各種機器を制御するＣＰＵ、予め各種の数値や
プログラムが書き込まれたＲＯＭ、演算過程の数値やフ
ラグが所定の領域に書き込まれるＲＡＭ、アナログ入力
信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、各
種ディジタル信号が入力され、各種ディジタル信号が出
力される入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）、タイマ及
びこれら各機器がそれぞれ接続されるバスラインなどか
ら構成されている。後述するフローチャートに示す処理
は、上記ＲＯＭに予め書き込まれている制御プログラム
に基づいて実行される。
【００２１】そして、図１に示すように、エコランＥＣ
Ｕ１０には、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するた
めのブレーキストロークセンサ１１と、車両の加減速状
態を検出する車両加減速検出手段１３と、エンジンＥを
制御するためのエンジンＥＣＵ１４と、自動変速機ＡＴ
を制御するＡＴ−ＥＣＵ１５と、エンジン停止中の自動
変速機ＡＴの作動に必要な油圧を確保するための電動油
圧ポンプＯＰと、エンジン停止中のブレーキ作動に必要
な負圧を確保するための電動真空ポンプＶＰとが接続さ
れている。これによってエコランＥＣＵ１０は、車両の
加減速状態、運転者の制動操作、エンジンＥの作動状
態、自動変速機ＡＴの作動状態によってエンジンＥを自
動的に停止、再始動できるように構成されている。
【００２２】エンジンＥＣＵ１４には、エンジン回転数
（Ｎｅ）を検出するエンジン回転数センサ、エンジンの
各気筒に接続されて空気を取り込むために設けられた吸
気管の圧力を検出する吸気管圧力センサなど（いずれも
図示せず）が接続されている。そして、エンジンＥＣＵ
１０は、これら各センサ等からの情報をもとに、所定の
制御プログラムに従った演算処理を行い、図示しない駆
動回路を介して、図示しないイグナイタに対する点火停
止及び点火信号、図示しない燃料噴射弁に対する燃料停
止及び燃料噴射信号を出力する。
【００２３】また、ＡＴ−ＥＣＵ１５には、シフトポジ
ションセンサ１６やアクセル操作がなされているか否か
を検出するためのアクセルスイッチ１７などが接続され
ている。このＡＴ−ＥＣＵ１５の制御対象である自動変
速機ＡＴは、変速機ＴＭ、エンジンＥの出力トルクを変
換すると共に変速機ＴＭに伝達するトルクコンバータＴ
Ｃ、ロックアップクラッチＬＣ及び終減速機ＤＦなどを
備える。
【００２４】また、上述のように、エンジン始動装置Ｓ
ＴはエンジンＥのクランク軸とベルトＢを介して接続さ
れているため、エンジン停止処理が行われてからエンジ
ンＥが停止するための間の、エンジンＥのクランク軸の
回転がまだ完全に停止していない状態でもエンジンＥを
クランキングすることが可能である。そのため、クラン
ク軸の停止を待たずに常にエンジンＥを始動することが
可能である。
【００２５】次に、エンジン始動装置ＳＴについて図２
を参照して説明する。エンジン始動装置ＳＴは、始動部
１と、シャフト６と、それらの間のトルク伝達を行うた
めのトルク伝達部３とからなる。始動部１は、通常の直
流始動モータを用いた周知の電動機２１がハウジング内
に収納されているだけであるため、図２（ａ）にはその
出力軸２２のみ示し、詳しい説明は省略する。
【００２６】一方、トルク伝達部３は、減速機構４とオ
ーバーランニングクラッチ５とからなり、これら減速機
構４とオーバーランニングクラッチ５とはハウジング８
内にタンデム配置形式にて収容されている。まず、減速
機構４について説明する。
【００２７】減速機構４はサンギヤ４１、ピニオン４２
及びリングギア４３からなるプラネタリーギヤで構成さ
れている。サンギヤ４１は 電動機２１の出力軸２２に
固定されており、リングギア４３はハウジング８の内周
に固定されている。したがって、サンギヤ４１とリング
ギア４３の間に配置されているピニオン４２は、次のよ
うに作動する。例えばサンギヤ４１が右回転するとピニ
オン４２はキャリア４２１を回転軸として左回転し、リ
ングギヤ４３も左回転させようとする。しかし、リング
ギヤ４３は固定されているため反力を発生させ、ピニオ
ン４２は自らは左回転しながらサンギヤ４１の回りを右
方向に周回する。これは、電動機２１の出力軸２２の回
転がピニオン４２の回転に変換されていることを意味す
るが、本実施例では、ピニオン４２がサンギヤ４１回り
を１周回する間にサンギア４１が１回転よりも多く回転
するようなギア比に設定してある。したがって、結果的
に減速機能を果たすこととなる。
【００２８】次に、シャフト６及びオーバーランニング
クラッチ５について説明する。シャフト６は、電動機２
１の出力軸２２と同軸上に配置され、軸受け６１を介し
てハウジング８により回動自在に保持されている。この
シャフト６の先端付近にはプーリ６２が固定されてお
り、図１に示すように、エンジンＥのクランク軸に接続
されたクランクプーリＣＰとベルトＢを介して接続され
ている。なお、本実施例では、このベルトＢとしてＶリ
ブドベルトを用いることとするが、他にもチェーンやタ
イミングベルトであってもよい。
【００２９】オーバーランニングクラッチ５は、内輪５
１、外輪５２、スプラグ５３、保持器５４、ガータスプ
リング５５とを主な構成要素とする。図２に示すよう
に、シャフト６の中程において略有底円筒形状の部材が
シャフト６に固定、あるいはシャフト６と一体形成され
ている。この部材の円筒形状部分が外輪５２に相当す
る。
【００３０】一方、内輪５１は、シャフト６の他端（プ
ーリ６２が固定されている側とは反対側という意味）に
おいて、軸受け５１１により回動自在に保持されてい
る。そのため、外輪５２の内側に内輪５１が存在し、そ
れらの中心にシャフト６が存在する位置関係となってい
る。また、上述した減速機構４のピニオン４２の回転軸
であるキャリア４２１は、この内輪５１に固定されてい
る。そのため、サンギア４１回りのピニオン４２の周回
運動はキャリア４２１を介して内輪５１に伝達され、内
輪５１はシャフト６を回転軸として回転する。
【００３１】そして、内輪５１の外周面と外輪５２の内
周面との間に、スプラグ５３、保持器５４及びガータス
プリング５５が配設されている。図２（ｂ）は、これら
３つの部材５３，５４，５５と内輪５１及び外輪５２の
配設状態を拡大図示したものであり、図２（ａ）のＡ−
Ａ断面図である。
【００３２】保持器５４は、片端に鍔部を有する円筒の
部材であって、スプラグ５３が遊嵌される穴（図示せ
ず）を有し、外輪５２に固定されている。スプラグ５３
は、略瓢箪状の板体であって、上側半分に形成された溝
にガータスプリング５５がはめ込まれている。スプラグ
５３は、保持器５４の穴によって概略位置が定まってお
り、基本位置においては、外輪５２の内周面のα点に接
し、内輪５１の外周面のβ点に接している。ここで基本
位置としたのは、スプラグ５３はガータスプリング５５
によって内輪５１の外周面側に付勢されており、他に力
が作用しない場合には内輪５１のβ点に接するが、スプ
ラグ５３は保持器５４の穴には遊嵌しているだけなの
で、他に力が作用した場合にはその基本位置から移動可
能だからである。また、スプラグ５３の重心Ｇが上記α
点と回転中心とを結んだ線上からずらして配置されるよ
う、スプラグ５３の形状や内輪５１、外輪５２間の距離
などが設計されている。
【００３３】ここで、エンジン始動装置ＳＴの動作につ
いて説明する。電動機２１への通電により出力軸２２が
回転されると、出力軸２２に固定されたサンギア４１の
回転によって、上述したようにピニオン４２がサンギヤ
４１に対して周回する。このピニオン４２の周回運動は
キャリア４２１を介して内輪５１に伝達され、内輪５１
はシャフト６を回転軸として回転する。ここでは、電動
機２１の本体側から出力軸２２側を見て回転方向を規定
することとし、出力軸２２が時計方向に回転されると、
結果的に内輪５１も時計方向（図２（ｂ）中の矢印参
照）へ回転することとなる。
【００３４】この場合、（図２（ｂ）中のβ点にてスプ
ラグ５３に接している）内輪５１はスプラグ５３に反時
計方向のモーメントを与え、スプラグ５３は摩擦抗力を
生じる外輪４３との接点であるα点を中心として可能な
範囲で反時計方向に揺動する。その結果、スプラグ５３
が立ってスプラグ５３と内輪５１及び外輪５２との接触
が強化され、電動機２１からの出力トルクがクラッチイ
ンナ４１からスプラグ５３、外輪５２を介してシャフト
６へ伝達される。シャフト６からはプーリ６２及びベル
トＢ（図１参照）を介してクランク軸に伝達され、いわ
ゆるクランキングが実行される。
【００３５】この状態では内輪５１と外輪５２の回転数
は同じであるが、その後エンジンＥが自立運転を始めて
外輪５２の回転数が内輪５１の回転数を上回ると、内輪
５１に対して相対的に外輪５２が時計方向に回転する。
その結果、スプラグ５３は摩擦抗力を生じるα点を中心
として時計方向に揺動し、その分、スプラグ５３が基本
位置から寝る方向へ動くため、スプラグ５３は内輪５１
の外周面を滑る。よって、内輪５１と外輪５２と間での
トルク伝達が遮断され、すなわちエンジンＥから電動機
２１の出力軸２２へのトルク伝達が遮断される。
【００３６】その後、さらにエンジンＥが高速回転とな
ると、高速回転となったスプラグ５４の重心Ｇに対して
遠心方向へ遠心力が働く。重心Ｇが点Ａと軸心とを結ぶ
線より後ろ側にずれているため、この遠心力は、スプラ
グ５３の重心Ｇに摩擦抗力を生じるα点を中心として時
計方向への揺動トルクを生じさせる。そのため、スプラ
グ５３はα点を中心として揺動し、基本位置からさらに
寝る方向へ動く。その結果、内輪５１の外周面にて今ま
で滑っていたスプラグ５３の表面が浮き上がり、これに
よりスプラグ５３と内輪５１との接触が完全に遮断され
る。このスプラグ５３が浮上するときの内輪５１の回転
数を「分離回転数」と呼ぶ。なお、このようなスプラグ
５３の挙動が可能な程度に、スプラグ５３は保持器５４
に遊嵌されている。
【００３７】このようにスプラグ５３と内輪５１との接
触が完全に遮断された場合には、電動機２１は無負荷状
態となり、無負荷状態で取り得る最大回転数まで上昇す
る。一般的にはこの状態でエンジンＥが始動したと判定
し、電動機２１への通電を停止するため、内輪５１の回
転は低下していく。一方、エンジンＥが失火・誤爆など
によってアイドル状態へ移行することなくストールした
場合、エンジン回転数は急速に低下する。これら内輪５
１と外輪５２の回転数の時間的変化を図３に例示した。
実線が外輪５２の回転数であり、破線が内輪５１の回転
数である。但し、図３においては、後述する接触回転数
（の設定）についての理解を容易にするために、エンジ
ンストールした後の内輪５１と外輪５２の回転数変化に
ついては、相互にトルク伝達がないものと仮定して示し
てある。図３からも分かるように、外輪５２の回転数は
急速に低下することとなり、外輪５２の回転数の低下度
合いは内輪５１の回転数の低下度合いよりも大きい。
【００３８】このように外輪５２の回転数が低下する
と、内輪５１の外周面から浮き上がっていたスプラグ５
３がその外周面に当接し、内輪５１と外輪５２と間での
トルク伝達が再開されるようになる。このトルク伝達が
再開されるときの外輪５２の回転数を「接触回転数」と
呼ぶ。この接触回転数は、当然ながら、クランキング中
の外輪５２の回転数よりも大きいのであるが、エンジン
Ｅが自立運転を開始したら、その時点でのトルク伝達は
不要となるため、図３（ｃ）に示すように、クランキン
グ中の外輪５２の回転数よりも少し大きい程度の回転数
を接触回転数として設定することも考えられる。しかし
ながら、このようにした場合には、次のような問題があ
る。つまり、上述したように外輪５２の回転数の低下度
合いが内輪５１の回転数の低下度合いよりも大きいた
め、図３（ｃ）に示すように、外輪５２の回転数が接触
回転数まで低下したとき、内輪５１の回転数はそれより
も大きい状態であることが考えられる。この状態のとき
に内輪５１と外輪５２との間でトルク伝達が再開される
と、両者間の相対的な回転速度差によって接触時のショ
ックや接触音が発生し、また接触時の衝撃によってエン
ジン始動装置の破損といった問題を招来しかねない。
【００３９】そこで本実施例においては、そのような再
接触時のショック等が発生しないような接触回転数を設
定するようにした。以下、その設定例を２つ示す。 ［第１の接触回転数の設定例］図３（ａ）に示すよう
に、エンジンＥが自立運転後に正常な運転状態（例えば
アイドル状態など）へ移行せずストールした場合の外輪
５２の回転数の時間的変化を示す第一の曲線（実線）
と、電動機２１への通電停止後、無負荷状態における内
輪５１の回転数の時間的変化を示す第二の曲線（破線）
との交点以上に、接触回転数を設定する。図３（ａ）の
例では、交点の回転数そのものを接触回転数に設定して
いる。なお、このような両曲線の交点が存在するために
は、第二の曲線による内輪５１の回転数が零になるタイ
ミングよりも第一の曲線による外輪５２の回転数が零に
なるタイミングの方が早い必要がある。そして、エンジ
ン始動後に正常な運転状態へ移行することなくストール
する場合には、一般的にこのような現象が発生する。
【００４０】このようにすれば、エンジンストール後の
外輪５２の回転数が低下して接触回転数になった時点で
内輪５１と外輪５２のトルク伝達が再開されることとな
るが、この場合は内輪５１と外輪５２の回転数が等しい
ため、両部材はスムーズに接触する。したがって、再接
触時のショック等が発生しない。なお、交点の回転数よ
りも高く接触回転数を設定した場合には、内輪５１と外
輪５２のトルク伝達が再開されたとき、外輪５２の回転
数の方が内輪５１よりも大きくなる。上述したように、
外輪５２の回転数が内輪５１の回転数を上回っている場
合は、スプラグ５３が（基本位置よりは）寝る方向へ動
きスプラグ５３が外輪５２の内周面を滑るため、やはり
再接触時のショック等が発生しない。したがって、エン
ジンＥやエンジン始動装置ＳＴの不安定な挙動が少なく
なり、確実なトルク伝達ができるため乗り心地が向上す
る。
【００４１】また、再接触時のショック等が発生しない
ため、必要以上にスプラグ５３の数を増やす必要がない
のでコスト低減ができる。つまり、ショックが大きい場
合には、接触時の衝撃トルクが大きくなり、その過大ト
ルクに対してスプラグの強度を確保するためにはスプラ
グを増やして１つ当たりのスプラグに掛かる加重を下げ
る必要があるためである。なお、スプラグの強度確保に
は、スプラグ幅を大きくして接触面積を大きくし、面圧
を下げることでも実現可能であるが、このようにした場
合には、１つ当たりのスプラグの体格アップにつなが
る。
【００４２】また、外輪５２の回転数がこの接触回転数
以下となった際に電動機２１への通電を再開すれば、ク
ランキングが再開でき、エンジンＥの再始動が可能とな
る。つまり、エンジン停止まで再始動を待つ必要がな
く、再始動までの時間を短縮できる。
【００４３】また、この接触回転数は、スプラグ５３自
体の重量や形状などの物理的性状、あるいはガータスプ
リング５５による付勢力を調整することで設定できる。
特に、スプラグ５３は同じでもガータスプリング５５の
長さなどを調整することで接触回転数の設定ができるた
め、接触回転数を個々のエンジン特性に応じて設定する
必要がある場合にガータスプリング５５のみの調整で対
応すれば、スプラグ５３４は共通のものを用いることが
できる。さらに、ガータスプリング５５の長さで対応す
るようにすれば、スプリングの素材共通化によるコスト
低減も図ることができる。
【００４４】また、このスプラグ５３を複数個配置する
場合には、スプラグ５３の製造上あるいは組み付け上の
誤差やばらつきのため、個々の分離や接触は厳密には同
時ではないことが考えられる。例えば１０個のスプラグ
５３が配置されていたとして、その内の少数個（例えば
１個）の接触状態をオーバーランニングクラッチ５全体
の接触状態と判断してしまうと、再駆動時に駆動負荷ト
ルクを少数個（例えば１個）のスプラグ５３によって伝
達とすることとなり、クラッチの破損の可能性がある。
そこで、外輪５２の回転数が上昇して複数のスプラグ５
３中の所定数以上が内輪５１の外周面と非接触状態にな
った状態の回転数を分離回転数とし、分離状態の外輪５
２の回転数が低下して複数のスプラグ５３中の所定数以
上が内輪５１の外周面と接触状態になった状態における
回転数を接触回転数とする。この接触回転数を規定する
ための「所定数」とは、トルク伝達に十分な数を意味す
る。そしてこの「トルク伝達に十分な数」はトルク中継
部材の物理的性状その他の事情によって異なる。そのた
め、例えば１０個のスプラグ５３中の５個程度でよい場
合もあれば、８，９個程度でないとをまずい場合もあ
る。いずれにしても、トルク伝達に十分な数が接触する
状態を考慮しているため、クラッチ破損という問題を解
決できる。なお、分離回転数を規定するための「所定
数」については、例えばスプラグ５３の総数（本例では
１０個）としてもよい。つまり、全てのスプラグ５３が
内輪５１の外周面と非接触の場合に分離と判断するので
ある。
【００４５】ところで、このような構成にすると、オー
バーランニングクラッチ５の設計上、エンジン始動直後
やアイドル運転時などエンジン低回転時において非接触
分離とすることが困難になると予想される。一方、本実
施例に限らず一般的にも、スプラグ５３と内輪５１、外
輪５２間のような摺動部分には潤滑油が用いられること
が多い。そして、エンジン運転中においても低回点でク
ラッチの油膜切れによる焼き付きが発生しなければ実質
的な不具合を発生することもない。そこで、接触回転数
と分離回転数の少なくともいずれか一方を、エンジン運
転中に接触摺動によって油膜切れを発生する回転数未満
に設定しておけばよい。
【００４６】ところで、接触回転数と分離回転数が同じ
だとすると、エンジン始動時や停止時などの低回転時に
おいて、クラッチの分離、接触が繰り返される可能性が
ある。そのため、図３（ａ）に示すように、接触回転数
が分離回転数よりも小さくなるようヒステリシスを持っ
て設定すれば、エンジン低回転時におけるクラッチの分
離、接触が繰り返されることを抑止でき、始動性の悪化
や過大な衝撃の発生を防止できる。
【００４７】このヒステリシスを持たせる手法について
は、例えば上述したスプラグ５３の接触数や非接触数で
ある「所定数」を調整することによって、分離回転数と
接触回転数に差を付けることが考えられる。例えば上述
したように、分離の場合は全てのスプラグ５３が非接触
となった状態を採用し、接触の場合はトルク伝達に十分
な最低数のスプラグ５３が接触した状態を採用するとい
ったことである。あるいは、オーバーランニングクラッ
チの潤滑油となるオイルやグリースの粘度やその量を調
整することによっても可能である。
【００４８】［第２の接触回転数の設定例］図３（ｂ）
に示すように、電動機２１への通電停止後、無負荷状態
における内輪５１の回転数が取り得る最大回転数以上
に、接触回転数を設定する。図３（ｂ）の例では、その
無負荷最大回転数そのものを接触回転数に設定してい
る。
【００４９】上述した第１の接触回転数の設定の場合に
は、個々のエンジン特性などによって外輪５２の回転数
の時間的変化は異なる。つまり、図３（ａ）に示す交点
の回転数は一定ではないため、接触回転数も個々のエン
ジン特性に応じて設定する必要がある。これに対して第
２の接触回転数の設定例の場合には、エンジン特性は関
係なく、電動機２１（及び減速機構４と内輪５１）に依
存するものである。つまり、接触回転数を無負荷最大回
転数に設定しておけば、エンジン特性が異なっていて
も、内輪５１と外輪５２とのトルク伝達が再開する時点
においては、内輪５１と外輪５２の回転数が等しいか、
外輪５２の回転数の方が内輪５１よりも大きくなる。そ
のため、再接触時のショック等は発生せず、また再始動
までの時間を短縮できるなど、上記第１の設定例にて説
明したのと同様の効果が得られる。
【００５０】そしてさらに、本設定例の場合にはエンジ
ン特性の違いにかかわらず、同じオーバーランニングク
ラッチ５を用いることができるため、部材共通化による
コストダウンが図られることとなる。続いて、このよう
な構成のエンジン始動装置ＳＴを用いてエコランＥＣＵ
１０が実行するエンジンの始動制御について、図４、図
５を参照して説明する。
【００５１】図４はエンジンＥが完全に停止している状
態において始動させる指令があった場合に実行する処理
を示すフローチャートであり、まず、エンジン始動装置
ＳＴへの通電を開始（スタータＯＮ）する（Ｓ１０）。
その後、エンジンＥが始動したか否かを判定する（Ｓ２
０）。上述したように、エンジンＥが自立運転を始め、
外輪５２の回転数が内輪５１の回転数を上回り、スプラ
グ５３と内輪５１との接触が完全に遮断されると電動機
２１は無負荷状態となって無負荷状態で取り得る最大回
転数まで上昇する。したがって、例えば電動機２１の回
転数を監視し、該当する最大回転数になったら「エンジ
ン始動」と判定すればよい。
【００５２】エンジン始動と判定した場合には（Ｓ２
０：ＹＥＳ）、電動機２１への通電を停止（スタータＯ
ＦＦ）する（Ｓ３０）。その後、エンジンＥがストール
したか否かを判定する（Ｓ４０）。この判定は、エンジ
ンＥＣＵ１４からのエンジン作動状態を基にして行う。
エンジンストールしていない場合は（Ｓ４０：ＮＯ）、
そのまま処理を終了するが、エンジンストールしている
場合は（Ｓ４０：ＹＥＳ）、エンジン回転数が所定値Ｎ
１以下か否かを判定する（Ｓ５０）。
【００５３】ここで、Ｓ５０における判定のための所定
値Ｎ１は、外輪５２が上述した第１あるいは第２の設定
例で示した接触回転数となっている場合に対応するエン
ジンＥの回転数である。もちろん外輪５２そのものの回
転数を直接検出してもよい。しかし、外輪５２の回転数
とエンジンＥの回転数は比例しており、エンジンＥの回
転数はシステム中では種々の場面において用いられるも
のであるため、そのデータを利用することが便利であ
る。
【００５４】そして、エンジン回転数が所定値Ｎ１以下
になったら（Ｓ５０：ＹＥＳ）、エンジン始動装置ＳＴ
への通電を開始（スタータＯＮ）する（Ｓ６０）。エン
ジン回転数が所定値Ｎ１以下の場合には、内輪５１と外
輪５２はスプラグ５３を介して接触しているため、その
状態でエンジン始動装置ＳＴへの通電を開始すれば、ク
ランキングが実行でき、エンジンＥの再始動を行うこと
ができる。
【００５５】図５はエンジンＥが一度正常に始動した後
に実施されるエンジンの自動停止に係る処理を示すフロ
ーチャートであり、まず、エンジンＥの自動停止条件が
成立したか否かを判断する。この停止条件としては、例
えば車速が０、且つブレーキストロークが１５％よりも
大きい、といった条件を採用することが考えられる。も
ちろん、これ以外の条件を追加してもよい。そして、エ
ンジン自動停止条件が成立しない場合には（Ｓ１１０：
ＮＯ）、そのまま本処理を終了する。
【００５６】一方、エンジン自動停止条件が成立した場
合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、エンジンの停止処理を開
始する（Ｓ１２０）。この停止処理は、噴射制御を中止
することで行う。すなわち、燃料停止信号や点火停止信
号によってエンジンの自動停止を実施する。
【００５７】このようにしてエンジンＥの停止処理を開
始した後、エンジン回転数が０になったか否かを判定し
（Ｓ１３０）、エンジン回転数が０になっていない場合
には（Ｓ１３０：ＮＯ）、エンジンの再始動要求がある
か否かを判断する（Ｓ１４０）。エンジン回転数が０に
ならない状態で（Ｓ１３０：ＮＯ）、エンジンの再始動
要求があった場合には（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、エンジン
回転数が所定値Ｎ１以下か否かを判定する（Ｓ１５
０）。そして、エンジン回転数が所定値Ｎ１以下になっ
たら（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、エンジン始動装置ＳＴへの
通電を開始（スタータＯＮ）する（Ｓ１６０）。エンジ
ン回転数が所定値Ｎ１以下の場合には、上述したように
内輪５１と外輪５２はスプラグ５３を介して接触してい
るため、その状態でエンジン始動装置ＳＴへの通電を開
始すれば、クランキングが実行でき、エンジンＥの再始
動を行うことができる。
【００５８】これに対して、エンジンの再始動要求がな
くて（Ｓ１４０：ＮＯ）、エンジン回転数が０になった
場合には（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、停止処理を終了して
（Ｓ１７０）、本処理を終了する。この場合は、図示し
ない自動始動に係る処理において自動始動条件が成立す
ると、始動処理を行う。その内容は図４に示すものと同
様である。
【００５９】なお、本実施例においては、基本的に特許
請求の範囲で用いた語をそのまま部材名として用いてい
るが、一部、違う語を用いているので、その対応関係を
示しておく。本実施例のオーバーランニングクラッチ５
の内輪５１が「駆動部材」に相当し、外輪５２が「従動
部材」に相当する。また、内輪５１の外周面が「トルク
出力面」に相当し、外輪５２の内周面が「トルク入力
面」に相当する。また、スプラグ５３が「トルク中継部
材」に相当し、ガータスプリング５５が「付勢部材」に
相当する。
【００６０】［その他］ （１）上記実施例で示した減速機構４やオーバーランニ
ングクラッチ５は、一例であるため、同様の機能を果た
せる他の構成であってもよい。要は、接触回転数の設定
に関して上述したような工夫を施せばよいからである。
【００６１】例えばスプラグ５３の形状については適宜
変更は可能であるし、またガータスプリング５５につい
ては、その役割が、スプラグ５３が基本位置から寝る方
向へ動くのを規制する方向へ付勢することであるため、
そのような機能が発揮できれば他の付勢手段を用いるこ
とは当然ながらできる。例えばスプラグ５３の側面を、
立つ方向（つまり寝る方向から基本位置へ戻そうとする
方向）へ付勢するようにしてもよい。
【００６２】（２）上記実施例では、オーバーランニン
グクラッチ５を電動機２１に取り付け、外輪５２に一体
形成されたシャフト６が、プーリ６２、ベルトＢ、クラ
ンクプーリＣＰを介してクランク軸と連結されている
が、例えばプーリ６２とオーバーランニングクラッチ５
を一体形成してもよい。また、シャフト６とクランク軸
とを直接連結してもよい。いずれにしても、このような
構成の場合はエンジン側の構成変更を少なくできる。
【００６３】一方、オーバーランニングクラッチ５を電
動機２１側には設置せず、エンジンＥ、クランクプーリ
ＣＰ又はトランスミッションケースに取り付け、電動機
出力軸と駆動部材とを直接連結したり、ギヤ、ベルト、
チェーン等を介して間接的に連結したりすることも考え
られる。そして、このように間接的に連結したとしても
ギヤ、ベルト、チェーン等はエンジン運転中には停止し
ているため、耐久性の観点からは有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例システムの構成を示すブロック図であ
る。
【図２】実施例のエンジン始動装置の構成を示す部分断
面図である。
【図３】接触回転数の設定例を示す説明図である。
【図４】実施例のエコランＥＣＵが実行するエンジン始
動にかかる処理を示すフローチャートである。
【図５】実施例のエコランＥＣＵが実行するエンジン始
動にかかる処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…始動部、３…トルク伝達部、４…減速機構、５…オ
ーバーランニングクラッチ、６…シャフト、８…ハウジ
ング、１０…エコランＥＣＵ、１１…ブレーキストロー
クセンサ、１３…車両加減度検出手段、１４…エンジン
ＥＣＵ、１５…ＡＴ−ＥＣＵ、１６…シフトポジション
センサ、１７…アクセルスイッチ、１８…ブレーキシス
テム、２１…電動機、２２…出力軸、４１…サンギヤ、
４２…ピニオン、４２１…キャリア、４３…リングギ
ア、５１…内輪、５１１…軸受け、５２…外輪、５３…
スプラグ、５４…保持器、５５…ガータスプリング、６
１…軸受け、６２…プーリ、Ｅ…エンジン、ＣＰ…クラ
ンクプーリ、Ｂ…ベルト ＳＴ…エンジン始動装置、Ａ
Ｔ…自動変速機、ＴＭ…変速機、ＴＣ…トルクコンバー
タ、ＬＣ…ロックアップクラッチ、ＤＦ…終減速機
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 11/00 Ｆ０２Ｎ 11/00 Ｎ 11/08 11/08 Ｋ 15/08 15/08 (72)発明者 長田 正彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 左右木 高広 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 谷 恵亮 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G092 AA01 AB02 AC03 DG08 EA02 EA11 EA26 EA27 FA04 FA11 FA13 FA30 GA01 HA05Z HE01Z HF08Z HF12Z HF19Z HF26Z 3G093 AA05 BA02 BA21 BA22 CA01 CA02 DA01 DA03 DA06 DB11 DB15 EC02 FA12 FB05

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電動機の回転をオーバーランニングクラッ
    チを介してエンジンのクランク軸側へ伝達する機構を備
    え、 前記オーバーランニングクラッチは、前記電動機の出力
    軸に連結された駆動部材と前記クランク軸に連結された
    従動部材とを有し、それら駆動部材と従動部材とが接触
    または分離されることによって、前記電動機の回転の伝
    達の切替を行うよう構成されており、 前記駆動部材と従動部材とが分離状態から接触状態へ移
    行する回転数である接触回転数を、次のように設定した
    ことを特徴とするエンジン始動装置。エンジン始動後に
    正常な運転状態へ移行することなくストールする場合に
    おける前記従動部材の回転数の時間的変化を示す第一の
    曲線と、エンジン始動後に前記電動機への通電を停止し
    た後における前記駆動部材の回転数の時間的変化を示す
    第二の曲線とについて、前記第二の曲線による前記駆動
    部材の回転数が零になるタイミングよりも前記第一の曲
    線による前記従動部材の回転数が零になるタイミングの
    方が早い場合における、それら両曲線の交点以上に、前
    記接触回転数を設定する。
  2. 【請求項２】電動機の回転をオーバーランニングクラッ
    チを介してエンジンのクランク軸側へ伝達する機構を備
    え、 前記オーバーランニングクラッチは、前記電動機の出力
    軸に連結された駆動部材と前記クランク軸に連結された
    従動部材とを有し、それら駆動部材と従動部材とが接触
    または分離されることによって、前記電動機の回転の伝
    達の切替を行うよう構成されており、 前記駆動部材と従動部材とが分離状態から接触状態へ移
    行する回転数である接触回転数を、次のように設定した
    ことを特徴とするエンジン始動装置。エンジン始動後に
    前記駆動部材が取り得る最大回転数以上に、前記接触回
    転数を設定する。
  3. 【請求項３】電動機の回転をオーバーランニングクラッ
    チを介してエンジンのクランク軸側へ伝達する機構を備
    え、 前記オーバーランニングクラッチは、前記電動機の出力
    軸に連結された駆動部材と前記クランク軸に連結された
    従動部材とを有し、それら駆動部材と従動部材とが接触
    または分離されることによって、前記電動機の回転の伝
    達の切替を行うよう構成されており、 前記駆動部材と従動部材とが分離状態から接触状態へ移
    行する回転数である接触回転数と、前記駆動部材と従動
    部材とが接触状態から分離状態へ移行する回転数である
    分離回転数の少なくともいずれかを、次のように設定し
    たことを特徴とするエンジン始動装置。エンジン運転中
    に前記駆動部材及び従動部材が接触摺動によって油膜切
    れを発生する回転数未満に、前記接触回転数と分離回転
    数の少なくともいずれか一方を設定する。
  4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のエンジン
    始動装置において、 前記駆動部材と従動部材とが分離状態から接触状態へ移
    行する回転数である接触回転数が、前記駆動部材と従動
    部材とが接触状態から分離状態へ移行する回転数である
    分離回転数よりも小さくなるようヒステリシスを持って
    設定したことを特徴とするエンジン始動装置。
  5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のエンジン
    始動装置において、 前記オーバーランニングクラッチは、 前記駆動部材のトルク出力面と前記従動部材のトルク入
    力面との間に配置され、前記両面との間の摩擦によって
    前記駆動部材から前記従動部材へトルクを伝達するトル
    ク中継部材と、 当該トルク中継部材を、前記駆動部材のトルク出力面に
    当接させて前記トルク伝達がなされる方向へ付勢する付
    勢部材とを備え、 前記接触回転数及び分離回転数は、前記従動部材の回転
    によって前記トルク中継部材に作用する遠心力と、前記
    付勢部材から作用する力とが釣り合う回転数で設定され
    ていることを特徴とするエンジン始動装置。
  6. 【請求項６】請求項５記載のエンジン始動装置におい
    て、 前記トルク中継部材を複数有しており、 前記従動部材の回転数が上昇して前記複数のトルク中継
    部材中の所定数以上が前記トルク出力面と非接触状態に
    なった状態における回転数を、前記分離回転数とし、分
    離状態の前記従動部材の回転数が低下して前記複数のト
    ルク中継部材中の所定数以上が前記トルク出力面と接触
    状態になった状態における回転数を、前記接触回転数と
    したことを特徴とするエンジン始動装置。
  7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のエンジン
    始動装置において、 前記エンジンのストール後、通電停止により惰性回転し
    ている前記電動機に通電して再始動させる場合、前記従
    動部材の回転数が前記接触回転数以下になったときに当
    該電動機への通電を行うことを特徴とするエンジン始動
    装置。
  8. 【請求項８】請求項１〜６のいずれかに記載のエンジン
    始動装置において、 所定のエンジン停止条件成立後、エンジン回転数が０に
    なるまでの間に再始動させる場合、前記従動部材の回転
    数が前記接触回転数以下になったときに当該電動機への
    通電を行うことを特徴とするエンジン始動装置。
  9. 【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載のエンジン
    始動装置において、 前記オーバーランニングクラッチは、前記電動機に内蔵
    されており、 前記従動部材に連結された電動機出力軸と前記クランク
    軸とが連結されていることを特徴とするエンジン始動装
    置。
  10. 【請求項１０】請求項１〜８のいずれかに記載のエンジ
    ン始動装置において、 前記オーバーランニングクラッチは、エンジン、クラン
    クプーリ又はトランスミッションケースに内蔵されてお
    り、 前記電動機出力軸と前記駆動部材とが連結されているこ
    とを特徴とするエンジン始動装置。
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