JP2004044393A - エンジン始動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電動機による、歯車を介してのエンジン始動操作に際し、該始動操作の全期間にわたってそれら歯車間の衝突打音を低減可能とするエンジン始動装置を提供する
【解決手段】このエンジン始動装置は、モータ２１と、該モータ２１の出力軸２５に設けられたピニオンギヤ２２（駆動歯車）と、車載エンジン１０のクランク軸１１に設けられて該ピニオンギヤ２２に噛合されるリングギヤ１２（従動歯車）とを備えている。そして、それらピニオンギヤ２２とリングギヤ１２とが噛合された状態での上記モータ２１の駆動に基づいて上記車載エンジン１０の始動操作が行われる。ここでは特に、上記リングギヤ１２の歯の移動速度を監視し、該監視するリングギヤ１２の歯の移動速度に上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度が追従するように上記モータ２１の回転速度を制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】このエンジン始動装置は、モータ２１と、該モータ２１の出力軸２５に設けられたピニオンギヤ２２（駆動歯車）と、車載エンジン１０のクランク軸１１に設けられて該ピニオンギヤ２２に噛合されるリングギヤ１２（従動歯車）とを備えている。そして、それらピニオンギヤ２２とリングギヤ１２とが噛合された状態での上記モータ２１の駆動に基づいて上記車載エンジン１０の始動操作が行われる。ここでは特に、上記リングギヤ１２の歯の移動速度を監視し、該監視するリングギヤ１２の歯の移動速度に上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度が追従するように上記モータ２１の回転速度を制御する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スタータモータ等の電動機の回転力を歯車を介してエンジン出力軸（クランク軸）に伝達してエンジンの始動を行うエンジン始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のエンジン始動装置としては、例えば特開平１１−２１８０６８号公報に記載された装置がある。
【０００３】
この装置は、エンジン出力軸に連結されたリングギヤ（従動歯車）と、該リングギヤとの噛合及び離脱が可能にスタータモータに連結されたピニオンギヤ（駆動歯車）と、これらリングギヤ及びピニオンギヤとの噛合状態を保持するためのプランジャストッパとを備えている。そして、上記エンジンが停止している状態で、上記リングギヤと上記ピニオンギヤとを噛合させ、この状態を上記プランジャストッパにより保持しつつ、エンジン始動時は、これら両ギヤが噛合された状態でスタータモータの駆動を開始するようにしている。このように、上記リングギヤと上記ピニオンギヤとが既に噛合された状態でスタータモータの駆動、すなわちピニオンギヤの回転が開始されるようにすることで、これらピニオンギヤの歯とリングギヤの歯との衝突により発生する打音が低減されるようになる。なお、こうした始動操作に伴い、その後のエンジンの回転速度が自律運転の可能な所定の速度に達したことが検知されると、スタータモータの駆動が停止され、上記各ギヤの噛合が解除される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記各ギヤの歯の衝突に起因する打音は、必ずしもそれらギヤの噛合時に限らず、エンジンの始動操作中や始動操作完了直後にも発生する。すなわち、エンジンはその出力軸が１回転する間にも加減速されるなど、その回転速度は常に変動している。このため、エンジンの出力軸に取り付けられた上記リングギヤも同様に回転速度に変動を生じ、この回転速度の変動に起因して、該リングギヤの歯と上記ピニオンギヤの歯とが衝突して打音を発生することがある。しかし、上記従来の装置の場合、エンジンの始動操作に際し、ピニオンギヤの回転開始直後における上記各ギヤ間の衝突打音についてはその低減が図られているものの、その後のエンジン加速中に発生する同各ギヤ間の衝突打音については何ら考慮されていない。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、電動機による、歯車を介してのエンジン始動操作に際し、該始動操作の全期間にわたってそれら歯車間の衝突打音を低減可能とする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】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、電動機と、該電動機の出力軸に設けられた駆動歯車と、エンジンの出力軸に設けられて該駆動歯車に噛合される従動歯車とを備え、それら駆動歯車と従動歯車とが噛合された状態での前記電動機の駆動に基づいて前記エンジンの始動操作を行うエンジン始動装置において、前記従動歯車の歯の移動速度を監視し、該監視する従動歯車の歯の移動速度に前記駆動歯車の歯の移動速度が追従するように前記電動機の回転速度を制御する制御手段を備えることを要旨とする。
【０００７】
請求項１記載の発明のこうした構成によれば、従動歯車の歯の移動速度に変動が生じたとしても、該従動歯車の歯の移動速度に駆動歯車の歯の移動速度が追従するように電動機の回転速度が制御されるようになる。その結果、駆動歯車の歯と従動歯車の歯との衝突により発生する打音を低減することができるようになる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のエンジン始動装置において、前記制御手段は、前記従動歯車の歯の移動速度を検出する従動歯車速度検出手段と、前記駆動歯車の歯の移動速度を検出する駆動歯車速度検出手段とを備え、それら検出される歯の移動速度の差が小さくなるように前記電動機の回転速度を制御するものであることを要旨とする。
【０００９】
請求項２記載の発明のこうした構成によれば、従動歯車速度検出手段と駆動歯車速度検出手段とにより、従動歯車の歯の移動速度と駆動歯車の歯の移動速度とがそれぞれ検出される。その結果、従動歯車の歯の移動速度及び駆動歯車の歯の移動速度に基づいて、該駆動歯車の歯の移動速度を好適に制御することができるようになる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載のエンジン始動装置において、前記制御手段は、前記検出される従動歯車の歯の移動速度が前記検出される駆動歯車の歯の移動速度よりも大きいとき、前記駆動歯車の歯の移動速度が上昇するように前記電動機の駆動電流を制御することを要旨とする。
【００１１】
請求項３記載の発明のこうした構成によれば、従動歯車の歯の移動速度が変動して駆動歯車の歯の移動速度よりも大きくなったときに、該駆動歯車の歯の移動速度が上昇するように電動機の駆動電流が制御されるようになる。その結果、従動歯車の歯が駆動歯車の歯に衝突して発生する打音を低減することができるようになる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３記載のエンジン始動装置において、前記制御手段は、前記検出される従動歯車の歯の移動速度が前記検出される駆動歯車の歯の移動速度よりも小さいとき、前記駆動歯車の歯の移動速度が下降するように前記電動機の駆動電流を制御もしくは停止することを要旨とする。
【００１３】
請求項４記載の発明のこうした構成によれば、従動歯車の歯の移動速度が変動して駆動歯車の歯の移動速度よりも小さくなったときに、該駆動歯車の歯の移動速度が下降するように電動機の駆動電流が制御されるようになる。その結果、駆動歯車の歯が従動歯車の歯に衝突して発生する打音を低減することができるようになる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載のエンジン始動装置において、前記制御手段は、前記検出される駆動歯車の歯の移動速度と前記検出される従動歯車の歯の移動速度とが等しいとき、前記駆動歯車の歯の移動速度が上昇を続けるように前記電動機の駆動電流を制御することを要旨とする。
【００１５】
請求項５記載の発明のこうした構成によれば、駆動歯車の歯の移動速度と従動歯車の歯の移動速度とが等しいときには、該駆動歯車の歯の移動速度が上昇を続けるように電動機の駆動電流が制御されるようになる。すなわち、これら両歯車の歯が当接した状態を保ちながら回転している限りにおいては、駆動歯車の歯の移動速度は速やかに増加されるため、迅速にエンジン始動を行うことができるようになる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のエンジン始動装置において、前記従動歯車及び前記駆動歯車が、共に同一の磁極に磁化されてなることを要旨とする。
【００１７】
請求項６記載の発明のこうした構成によれば、従動歯車の歯と駆動歯車の歯との間に磁力による反発力が働き、その反発力は両歯車の歯が近づくほど大きくなる。その結果、駆動歯車の歯と従動歯車の歯との衝突が緩やかになり、両歯車の歯が衝突して発生する打音をより低減することができるようになる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、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、前記エンジンが車両に搭載された車載エンジンであるとともに、前記電動機が該エンジンのスタータモータであり、当該車両には前記エンジンの自動停止、自動始動システムが搭載され、前記エンジンの自動停止に伴う再始動の都度、前記駆動歯車と前記従動歯車との噛合を自動的に能動とする手段をさらに備えることを要旨とする。
【００１９】
請求項７記載の発明のこうした構成によれば、車載エンジンの自動停止に伴う再始動の都度、駆動歯車と従動歯車との噛合が自動的に行われ、それに併せて上述した電動機（駆動歯車）の回転速度の制御が行われるようになる。その結果、ギヤの歯の打音が特に問題となるエンジンの停止と再始動を頻繁に行う車両において、駆動歯車の歯と従動歯車の歯との衝突により発生する打音をより低減することができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両に搭載されるエンジン始動装置として具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００２１】
図１は、車載エンジン１０及びその始動装置の概略構成を示している。同図１に示されるように、車載エンジン１０の動力を伝達するクランク軸１１にはリングギヤ１２（従動歯車）が取り付けられており、同リングギヤ１２の回転速度（正確には歯の移動速度）が回転速度センサ１３（従動歯車速度検出手段）により検出される。
【００２２】
そして、上記車載エンジン１０には、スタータ２０が固定されている。このスタータ２０は、回転力を発生するモータ２１と、同モータ２１の回転力を車載エンジン１０に伝達するためのピニオンギヤ２２（駆動歯車）と、同ピニオンギヤ２２と上記リングギヤ１２との噛合を制御するピニオンギヤ駆動ソレノイド２４とを備えている。ここで、上記ピニオンギヤ２２は、上記モータ２１の出力軸２５に摺動可能に取り付けられている。そして、上記ピニオンギヤ２２の回転速度（正確には歯の移動速度）が回転速度センサ２３（駆動歯車速度検出手段）により検出される。
【００２３】
また、上記モータ２１には、同モータ２１を制御するための駆動回路２６が接続され、同駆動回路２６にはバッテリ２７が接続されている。そして、上記駆動回路２６は、上記バッテリ２７から電圧の入力を受け、上記モータ２１への出力（駆動電流）を制御することにより、同モータ２１（ピニオンギヤ２２）の回転速度を制御する。
【００２４】
一方、上記回転速度センサ１３、２３、及びキースイッチ３１の検出信号はいずれも、上記車載エンジン１０の電子制御装置３０に取り込まれる。この電子制御装置３０は、各種制御プログラムや演算用マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリを備えている。そして、上記電子制御装置３０は、上記各センサからの検出信号に基づいて、上記駆動回路２６が上記モータ２１の駆動電流を制御する際の制御量を設定する。ちなみに、電子制御装置３０は、各種センサからの検出信号に基づいて、上記車載エンジン１０の運転状態の制御も行う。なお、本実施形態のエンジン始動装置にあって、上記駆動回路２６、上記電子制御装置３０は、モータ２１（電動機）の回転速度を制御する制御手段を構成している。
【００２５】
以下、本実施形態のエンジン始動装置の制御について、図２〜図４を参照して説明する。
図２は、この車載エンジン１０の始動制御の実行手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、車載エンジン１０の始動操作に限って、電子制御装置３０により、実際には例えば所定の周期をもって繰り返し実行される。
【００２６】
同図２に示されるように、この一連の処理では、まず、上記車載エンジン１０の始動を開始するか否かが判定される（ステップ１００）。具体的には、上記キースイッチ３１からの検出信号に基づいて、運転者が上記車載エンジン１０の始動操作を行っているか否かが判定される。
【００２７】
この判定処理を通じて、上記車載エンジン１０の始動を開始する旨判定された場合には（ステップ１００：ＹＥＳ）、上記ピニオンギヤ２２を上記リングギヤ１２に噛合させる処理が実行される（ステップ１１０）。この処理は、次のような動作により行われる。すなわち、上記バッテリ２７から上記ピニオンギヤ駆動ソレノイド２４に通電されると、周知のように、図示しないプランジャが吸引されるとともに、これも図示しないシフトレバーを介して上記ピニオンギヤ２２が上記リングギヤ１２側に移送される。そして、上記ピニオンギヤ２２が上記リングギヤ１２に噛合する状態まで移送された後、同ピニオンギヤ２２の噛合処理は終了する。
【００２８】
このようにして上記ピニオンギヤ２２を上記リングギヤ１２に噛合させた後、同ピニオンギヤ２２の速度制御が実行される（ステップ１２０）。具体的には、上記車載エンジン１０を始動させるために、上記車載エンジン１０（リングギヤ１２）の回転速度を上昇させるとともに、同リングギヤ１２の歯と上記ピニオンギヤ２２の歯との衝突打音を低減するために、同ピニオンギヤ２２の増減速制御を行う。なお、その制御の詳細については後述する。
【００２９】
このように上記ピニオンギヤ２２の速度制御が実行された後、上記車載エンジン１０の回転速度ＮＥが所定の始動回転速度以上であるか否かが判定される（ステップ１３０）。具体的には、上記回転速度センサ１３の検出信号に基づき、上記回転速度ＮＥが、車載エンジン１０の始動が完了したと判定できる所定の回転速度（始動回転速度）以上であるか否かが判定される。
【００３０】
この判定処理を通じて上記車載エンジン１０の回転速度ＮＥが始動回転速度以上でない旨判定されると（ステップ１３０：ＮＯ）、引き続き上記ピニオンギヤ２２の速度制御が実行される（ステップ１２０）。
【００３１】
一方、上記車載エンジン１０の回転速度ＮＥが始動回転速度以上である旨判定されると（ステップ１３０：ＹＥＳ）、上記ピニオンギヤ２２の離脱制御が実行される（ステップ１４０）。この処理において、同制御は、次のような動作により行われる。すなわち、上記バッテリ２７から上記ピニオンギヤ駆動ソレノイド２４への通電が遮断されると、これも周知のように図示しない復帰バネの弾性力により上記プランジャは元の位置へと復帰を開始する。この作用により、上記ピニオンギヤ２２は上記リングギヤ１２からの離脱を開始する。
【００３２】
このようにして上記ピニオンギヤ２２の離脱制御が実行された後、同ピニオンギヤ２２の離脱が完了したか否かが判定される（ステップ１５０）。
この判定処理では、まず上記回転速度センサ２３の検出信号に基づき、上記ピニオンギヤ２２の回転速度を検出する。ところが、同ピニオンギヤ２２が上記リングギヤ１２からの離脱を完了している場合には、同ピニオンギヤ２２は上記回転速度センサ２３の検出位置に存在しないため、同回転速度センサ２３の検出信号は、その検出位置に同ピニオンギヤ２２が存在する場合とは異なったものとなる。そこで、上記回転速度センサ２３の検出信号が、上記ピニオンギヤ２２が検出位置に存在しないときのものであることをもって、同ピニオンギヤ２２の離脱が完了した旨判定される。
【００３３】
この判定処理を通じて上記ピニオンギヤ２２の離脱が完了していない旨判定されると（ステップ１５０：ＮＯ）、引き続き同ピニオンギヤ２２の速度制御が実行される（ステップ１２０）。そして、上記ピニオンギヤ２２の速度制御（ステップ１２０）、上記回転速度ＮＥの判定（ステップ１３０）、同ピニオンギヤ２２の離脱制御（ステップ１４０）が実行され、再び同ピニオンギヤ２２の離脱が完了したか否かが判定される（ステップ１５０）。なお、上記処理において、既に一度上記回転速度ＮＥが始動回転速度以上である旨判定された場合には、基本的には同回転速度ＮＥは始動回転速度以上である旨判定され（ステップ１３０：ＹＥＳ）、上記ピニオンギヤ２２は既に離脱制御を開始していることとなる（ステップ１４０）。
【００３４】
一方、上記ピニオンギヤ２２の離脱が完了した旨判定されると（ステップ１５０：ＹＥＳ）、この一連の処理は一旦終了される。そして、上記車載エンジン１０の始動が完了して、同車載エンジン１０は自律運転を開始する。また、上記車載エンジン１０の始動を開始しない旨判定された場合（ステップ１００：ＮＯ）も、処理が一旦終了される。
【００３５】
次に、上記ピニオンギヤ２２の速度制御（ステップ１２０）について、図３のフローチャートを参照して詳細に説明する。
この一連の処理では、まず、上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが検出される（ステップ１２１０）。具体的には、上記回転速度センサ１３の検出信号に基づき、同リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが検出される。
【００３６】
このようにして上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが検出された後、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが検出される（ステップ１２１２）。具体的には、上記回転速度センサ２３の検出信号に基づき、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが検出される。
【００３７】
このようにして上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが検出された後、これらピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰとリングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差に基づき、該ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲが設定される（ステップ１２１４）。この増減速量ＶＰＲの設定に際してはマップが参照されるが、このマップ参照態様の詳細については後述する。
【００３８】
このようにして上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲが設定された後、同増減速量ＶＰＲに基づき同ピニオンギヤ２２の増減速制御が行われる（ステップ１２１６）。具体的には、上記増減速量ＶＰＲが、上記モータ２１を制御する際の制御量ＶＰＲとして設定され、上記電子制御装置３０から上記駆動回路２６に送信される。そして、同駆動回路２６は、この制御量ＶＰＲに基づき上記モータ２１への出力（駆動電流）を制御して、上記モータ２１（ピニオンギヤ２２）の回転速度を増減速させる。そして、この一連の処理は一旦終了される。
【００３９】
上述したピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲの設定に際しては、一例として図４に示すマップが参照される。
同図４に示すように、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差が、所定の速度差ΔＶ１より小さいときには同ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは正の値（増速）に設定され、同速度差ΔＶ１より大きいときには同増減速量ＶＰＲは負の値（減速）に設定される。このとき、上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲの絶対値の大きさは、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差の程度に応じて設定される。
【００４０】
すなわち、上記車載エンジン１０の始動開始から、同図４のマップの参照は例えば以下のような態様で行われる。
はじめに、上記車載エンジン１０の始動開始直後は、上記ピニオンギヤ２２及び上記リングギヤ１２はともに停止しているため、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと同リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差は０である。従って、上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは、同図４のマップを参照して所定の増減速量ＶＰＲ１に設定される。このようにして上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲが上記増減速量ＶＰＲ１に設定された後、上述したように、同増減速量ＶＰＲに基づき同ピニオンギヤ２２の増減速制御が実行される（ステップ１２１６）。
【００４１】
このようなピニオンギヤ２２の速度制御を繰り返すことにより、同ピニオンギヤ２２は次第に増速され、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差は上記回転差ΔＶ１に近づく。それとともに、設定される上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは次第に小さくなり、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差は、上記速度差ΔＶ１に収束するようになる。そして、上記ピニオンギヤ２２の歯は、上記リングギヤ１２の歯に対して、上記速度差ΔＶの相対速度で当接することになる。なお、この速度差ΔＶ１は、上記ピニオンギヤ２２の歯が上記リングギヤ１２の歯に衝突するときの衝突打音が、許容できる範囲内となるように設定される。
【００４２】
このようにしてピニオンギヤ２２の歯とリングギヤ１２の歯とが当接した後、両ギヤの歯が当接したまま両ギヤが増速しているときは、これらピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰとリングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲは略等しくなる。従って、上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは、同図４のマップを参照して増減速量ＶＰＲ１近傍の値に設定される。このようにしてピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲが設定された後、上述したように、同増減速量ＶＰＲに基づき同ピニオンギヤ２２の増減速制御が実行される（ステップ１２１６）。このようなピニオンギヤ２２の速度制御を繰り返すことにより、同ピニオンギヤ２２及び上記リングギヤ１２は継続して増速され、両ギヤの回転速度は速やかに増加される。
【００４３】
ところが、上述したように、上記車載エンジン１０は、クランク軸１１が１回転する間にも加減速されるなど、その回転速度ＮＥは常に変動している。このため、同車載エンジン１０のクランク軸１１に取り付けられた上記リングギヤ１２も、同様に回転速度に変動を生じる。その結果、上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰより大きくなったときには、上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは、同図４のマップを参照して正の値（増速）に設定される。このとき、上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰより大きいほど、同ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは指数関数的に大きな値に設定され、同ピニオンギヤ２２は速やかに増速される（ステップ１２１６）。このようなピニオンギヤ２２の速度制御を繰り返すことにより、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差が小さくなり、同ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲも小さな値に設定されるようになる。そして、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差は、上述した速度差ΔＶ１に収束するようになる。その後、上述したように、上記ピニオンギヤ２２の歯は、上記リングギヤ１２の歯に対して、上記速度差ΔＶの相対速度で当接することとなる。
【００４４】
一方、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差が上記速度差ΔＶ１より大きくなったときには、同ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは、同図４のマップを参照して負の値（減速）に設定される。このとき、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲより大きいほど、同ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは指数関数的に負の大きな値に設定され、同ピニオンギヤ２２は速やかに減速される（ステップ１２１６）。このようなピニオンギヤ２２の速度制御を繰り返すことにより、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差が小さくなり、同ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲも負の小さな値に設定されるようになる。そして、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差は、上述した速度差ΔＶ１に収束するようになる。その後、上述したように、上記ピニオンギヤ２２の歯は、上記リングギヤ１２の歯に対して、上記速度差ΔＶの相対速度で当接することとなる。
【００４５】
なお、上述したように、上記駆動回路２６は、上記増減速量ＶＰＲに基づき上記モータ２１への出力（駆動電流）を制御して、上記モータ２１（ピニオンギヤ２２）の回転速度を増減速させる。そして、上記増減速量ＶＰＲで設定される減速量が所定値より大きい場合には、上記駆動電流を停止することにより上記ピニオンギヤ２２の回転速度を下降させる。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に列記するような優れた効果を得ることができるようになる。
（１）車載エンジン１０の始動時に、リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲに変動が生じたとしても、リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲにピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが追従するようにモータ２１（ピニオンギヤ２２）の回転速度が制御される。その結果、上記リングギヤ１２の歯と上記ピニオンギヤ２２の歯との衝突により発生する打音を低減することができるようになる。
（２）リングギヤ１２の回転速度センサ１３とピニオンギヤ２２の回転速度センサ２３とにより、これらリングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰとがそれぞれ検出される。その結果、上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲ及び上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰに基づいて、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰを好適に制御することができるようになる。
【００４７】
（３）リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが変動してピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰよりも大きくなったときに、該ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが上昇するようにモータ２１の駆動電流が制御されるようになる。その結果、上記リングギヤ１２の歯が上記ピニオンギヤ２２の歯に衝突して発生する打音を低減することができるようになる。
【００４８】
（４）リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが変動してピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰよりも小さくなったときに、該ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが下降するようにモータ２１の駆動電流が制御されるようになる。その結果、上記ピニオンギヤ２２の歯が上記リングギヤ１２の歯に衝突して発生する打音を低減することができるようになる。
【００４９】
（５）ピニオンギヤ２２を減速させる際の減速量又は同ピニオンギヤ２２を増速させる際の増速量は、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰとリングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差に基づいて設定される。その結果、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差の程度に応じて、適切に同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰを制御することができるようになる。
【００５０】
（６）ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰとリングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとが等しいときには、該ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが上昇を続けるようにモータ２１の駆動電流が制御されるようになる。すなわち、これら両ギヤの歯が当接した状態を保ちながら回転している限りにおいては、上記ピニオンギヤ２２及び上記リングギヤ１２の回転速度は速やかに増加され、迅速に車載エンジン１０の始動を行うことができるようになる。
【００５１】
（７）車載エンジン１０が始動した後も、ピニオンギヤ２２の離脱が完了するまで同ピニオンギヤ２２の速度制御が継続されるため、同ピニオンギヤ２２の離脱時に発生する同ピニオンギヤ２２の歯とリングギヤ１２の歯との衝突打音を低減することができる。
【００５２】
（８）車載エンジン１０の始動開始直後は、ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰとリングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差が所定の速度差ΔＶ１に収束するように、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが制御される。その結果、上記ピニオンギヤ２２の歯と上記リングギヤ１２の歯とが最初に当接するときの衝突打音を、許容範囲内で好適に制御することができるようになる。
【００５３】
なお、本発明にかかるエンジン始動装置は上記実施形態に限定されるものではなく、その実施形態を適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
【００５４】
・リングギヤ１２及びピニオンギヤ２２を、共に同一の磁極に磁化させておくこともできる。かかる構成によれば、上記リングギヤ１２の歯と上記ピニオンギヤ２２の歯との間に磁力による反発力が働き、その反発力は両ギヤの歯が近づくほど大きくなる。その結果、上記ピニオンギヤ２２の歯と上記リングギヤ１２の歯との衝突が緩やかになり、両ギヤの歯が衝突して発生する打音をより低減することができるようになる。
【００５５】
・上記実施形態では、図４に示すようなマップを参照してピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲを設定するようにしたが、例えば、図５に示すようなマップを参照して同増減速量ＶＰＲを設定するようにしてもよい。かかる構成においても、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差の程度に応じて、適切に同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰを制御することができる。
【００５６】
・上記実施形態では、回転速度センサ２３によってピニオンギヤ２２の回転速度及び歯の移動速度を検出するようにしたが、これに代えてモータ２１の回転速度を検出するようにしてもよい。かかる構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５７】
・上記実施形態では、本発明を、基本的には車両の走行開始時にのみ車載エンジン１０の始動を行う車両について適用したものを例示したが、同車載エンジン１０の自動停止、自動始動システム（スタータエコノミーランニングシステム）を搭載する車両についても適用することができる。かかる構成によれば、車載エンジン１０の自動停止に伴う再始動の都度、ピニオンギヤ２２とリングギヤ１２との噛合が自動的に行われ、それに併せてモータ２１（ピニオンギヤ２２）の回転速度の制御が行われるようになる。その結果、ギヤの歯の打音が特に問題となるエンジン１０の停止と再始動を頻繁に行う車両において、ピニオンギヤ２２の歯とリングギヤ１２の歯との衝突により発生する打音を低減することができるようになる。
【００５８】
・上記実施形態では、スタータ２０を用いてエンジン１０の始動を行うものを例示したが、歯車を介して始動操作のための駆動連結が行われる場合には、電動機として、ハイブリッド車両に用いられるモータジェネレータ（ＭＧ）等を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるエンジン始動装置の一実施形態についてその概略を示すブロック図。
【図２】同実施形態のエンジン始動制御についてその処理手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態のピニオンギヤの速度制御についてその処理手順を示すフローチャート。
【図４】ピニオンギヤの増減速量を求めるための演算マップを示すグラフ。
【図５】ピニオンギヤの増減速量を求めるための他の演算マップ例を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…車載エンジン、１１…クランク軸、１２…リングギヤ、１３…回転速度センサ、２０…スタータ、２１…モータ、２２…ピニオンギヤ、２３…回転速度センサ、２４…ピニオンギヤ駆動ソレノイド、２５…出力軸、２６…駆動回路、２７…バッテリ、３０…電子制御装置、３１…キースイッチ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、スタータモータ等の電動機の回転力を歯車を介してエンジン出力軸（クランク軸）に伝達してエンジンの始動を行うエンジン始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のエンジン始動装置としては、例えば特開平１１−２１８０６８号公報に記載された装置がある。
【０００３】
この装置は、エンジン出力軸に連結されたリングギヤ（従動歯車）と、該リングギヤとの噛合及び離脱が可能にスタータモータに連結されたピニオンギヤ（駆動歯車）と、これらリングギヤ及びピニオンギヤとの噛合状態を保持するためのプランジャストッパとを備えている。そして、上記エンジンが停止している状態で、上記リングギヤと上記ピニオンギヤとを噛合させ、この状態を上記プランジャストッパにより保持しつつ、エンジン始動時は、これら両ギヤが噛合された状態でスタータモータの駆動を開始するようにしている。このように、上記リングギヤと上記ピニオンギヤとが既に噛合された状態でスタータモータの駆動、すなわちピニオンギヤの回転が開始されるようにすることで、これらピニオンギヤの歯とリングギヤの歯との衝突により発生する打音が低減されるようになる。なお、こうした始動操作に伴い、その後のエンジンの回転速度が自律運転の可能な所定の速度に達したことが検知されると、スタータモータの駆動が停止され、上記各ギヤの噛合が解除される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記各ギヤの歯の衝突に起因する打音は、必ずしもそれらギヤの噛合時に限らず、エンジンの始動操作中や始動操作完了直後にも発生する。すなわち、エンジンはその出力軸が１回転する間にも加減速されるなど、その回転速度は常に変動している。このため、エンジンの出力軸に取り付けられた上記リングギヤも同様に回転速度に変動を生じ、この回転速度の変動に起因して、該リングギヤの歯と上記ピニオンギヤの歯とが衝突して打音を発生することがある。しかし、上記従来の装置の場合、エンジンの始動操作に際し、ピニオンギヤの回転開始直後における上記各ギヤ間の衝突打音についてはその低減が図られているものの、その後のエンジン加速中に発生する同各ギヤ間の衝突打音については何ら考慮されていない。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、電動機による、歯車を介してのエンジン始動操作に際し、該始動操作の全期間にわたってそれら歯車間の衝突打音を低減可能とする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】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、電動機と、該電動機の出力軸に設けられた駆動歯車と、エンジンの出力軸に設けられて該駆動歯車に噛合される従動歯車とを備え、それら駆動歯車と従動歯車とが噛合された状態での前記電動機の駆動に基づいて前記エンジンの始動操作を行うエンジン始動装置において、前記従動歯車の歯の移動速度を監視し、該監視する従動歯車の歯の移動速度に前記駆動歯車の歯の移動速度が追従するように前記電動機の回転速度を制御する制御手段を備えることを要旨とする。
【０００７】
請求項１記載の発明のこうした構成によれば、従動歯車の歯の移動速度に変動が生じたとしても、該従動歯車の歯の移動速度に駆動歯車の歯の移動速度が追従するように電動機の回転速度が制御されるようになる。その結果、駆動歯車の歯と従動歯車の歯との衝突により発生する打音を低減することができるようになる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のエンジン始動装置において、前記制御手段は、前記従動歯車の歯の移動速度を検出する従動歯車速度検出手段と、前記駆動歯車の歯の移動速度を検出する駆動歯車速度検出手段とを備え、それら検出される歯の移動速度の差が小さくなるように前記電動機の回転速度を制御するものであることを要旨とする。
【０００９】
請求項２記載の発明のこうした構成によれば、従動歯車速度検出手段と駆動歯車速度検出手段とにより、従動歯車の歯の移動速度と駆動歯車の歯の移動速度とがそれぞれ検出される。その結果、従動歯車の歯の移動速度及び駆動歯車の歯の移動速度に基づいて、該駆動歯車の歯の移動速度を好適に制御することができるようになる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載のエンジン始動装置において、前記制御手段は、前記検出される従動歯車の歯の移動速度が前記検出される駆動歯車の歯の移動速度よりも大きいとき、前記駆動歯車の歯の移動速度が上昇するように前記電動機の駆動電流を制御することを要旨とする。
【００１１】
請求項３記載の発明のこうした構成によれば、従動歯車の歯の移動速度が変動して駆動歯車の歯の移動速度よりも大きくなったときに、該駆動歯車の歯の移動速度が上昇するように電動機の駆動電流が制御されるようになる。その結果、従動歯車の歯が駆動歯車の歯に衝突して発生する打音を低減することができるようになる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３記載のエンジン始動装置において、前記制御手段は、前記検出される従動歯車の歯の移動速度が前記検出される駆動歯車の歯の移動速度よりも小さいとき、前記駆動歯車の歯の移動速度が下降するように前記電動機の駆動電流を制御もしくは停止することを要旨とする。
【００１３】
請求項４記載の発明のこうした構成によれば、従動歯車の歯の移動速度が変動して駆動歯車の歯の移動速度よりも小さくなったときに、該駆動歯車の歯の移動速度が下降するように電動機の駆動電流が制御されるようになる。その結果、駆動歯車の歯が従動歯車の歯に衝突して発生する打音を低減することができるようになる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載のエンジン始動装置において、前記制御手段は、前記検出される駆動歯車の歯の移動速度と前記検出される従動歯車の歯の移動速度とが等しいとき、前記駆動歯車の歯の移動速度が上昇を続けるように前記電動機の駆動電流を制御することを要旨とする。
【００１５】
請求項５記載の発明のこうした構成によれば、駆動歯車の歯の移動速度と従動歯車の歯の移動速度とが等しいときには、該駆動歯車の歯の移動速度が上昇を続けるように電動機の駆動電流が制御されるようになる。すなわち、これら両歯車の歯が当接した状態を保ちながら回転している限りにおいては、駆動歯車の歯の移動速度は速やかに増加されるため、迅速にエンジン始動を行うことができるようになる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のエンジン始動装置において、前記従動歯車及び前記駆動歯車が、共に同一の磁極に磁化されてなることを要旨とする。
【００１７】
請求項６記載の発明のこうした構成によれば、従動歯車の歯と駆動歯車の歯との間に磁力による反発力が働き、その反発力は両歯車の歯が近づくほど大きくなる。その結果、駆動歯車の歯と従動歯車の歯との衝突が緩やかになり、両歯車の歯が衝突して発生する打音をより低減することができるようになる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、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、前記エンジンが車両に搭載された車載エンジンであるとともに、前記電動機が該エンジンのスタータモータであり、当該車両には前記エンジンの自動停止、自動始動システムが搭載され、前記エンジンの自動停止に伴う再始動の都度、前記駆動歯車と前記従動歯車との噛合を自動的に能動とする手段をさらに備えることを要旨とする。
【００１９】
請求項７記載の発明のこうした構成によれば、車載エンジンの自動停止に伴う再始動の都度、駆動歯車と従動歯車との噛合が自動的に行われ、それに併せて上述した電動機（駆動歯車）の回転速度の制御が行われるようになる。その結果、ギヤの歯の打音が特に問題となるエンジンの停止と再始動を頻繁に行う車両において、駆動歯車の歯と従動歯車の歯との衝突により発生する打音をより低減することができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両に搭載されるエンジン始動装置として具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００２１】
図１は、車載エンジン１０及びその始動装置の概略構成を示している。同図１に示されるように、車載エンジン１０の動力を伝達するクランク軸１１にはリングギヤ１２（従動歯車）が取り付けられており、同リングギヤ１２の回転速度（正確には歯の移動速度）が回転速度センサ１３（従動歯車速度検出手段）により検出される。
【００２２】
そして、上記車載エンジン１０には、スタータ２０が固定されている。このスタータ２０は、回転力を発生するモータ２１と、同モータ２１の回転力を車載エンジン１０に伝達するためのピニオンギヤ２２（駆動歯車）と、同ピニオンギヤ２２と上記リングギヤ１２との噛合を制御するピニオンギヤ駆動ソレノイド２４とを備えている。ここで、上記ピニオンギヤ２２は、上記モータ２１の出力軸２５に摺動可能に取り付けられている。そして、上記ピニオンギヤ２２の回転速度（正確には歯の移動速度）が回転速度センサ２３（駆動歯車速度検出手段）により検出される。
【００２３】
また、上記モータ２１には、同モータ２１を制御するための駆動回路２６が接続され、同駆動回路２６にはバッテリ２７が接続されている。そして、上記駆動回路２６は、上記バッテリ２７から電圧の入力を受け、上記モータ２１への出力（駆動電流）を制御することにより、同モータ２１（ピニオンギヤ２２）の回転速度を制御する。
【００２４】
一方、上記回転速度センサ１３、２３、及びキースイッチ３１の検出信号はいずれも、上記車載エンジン１０の電子制御装置３０に取り込まれる。この電子制御装置３０は、各種制御プログラムや演算用マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリを備えている。そして、上記電子制御装置３０は、上記各センサからの検出信号に基づいて、上記駆動回路２６が上記モータ２１の駆動電流を制御する際の制御量を設定する。ちなみに、電子制御装置３０は、各種センサからの検出信号に基づいて、上記車載エンジン１０の運転状態の制御も行う。なお、本実施形態のエンジン始動装置にあって、上記駆動回路２６、上記電子制御装置３０は、モータ２１（電動機）の回転速度を制御する制御手段を構成している。
【００２５】
以下、本実施形態のエンジン始動装置の制御について、図２〜図４を参照して説明する。
図２は、この車載エンジン１０の始動制御の実行手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、車載エンジン１０の始動操作に限って、電子制御装置３０により、実際には例えば所定の周期をもって繰り返し実行される。
【００２６】
同図２に示されるように、この一連の処理では、まず、上記車載エンジン１０の始動を開始するか否かが判定される（ステップ１００）。具体的には、上記キースイッチ３１からの検出信号に基づいて、運転者が上記車載エンジン１０の始動操作を行っているか否かが判定される。
【００２７】
この判定処理を通じて、上記車載エンジン１０の始動を開始する旨判定された場合には（ステップ１００：ＹＥＳ）、上記ピニオンギヤ２２を上記リングギヤ１２に噛合させる処理が実行される（ステップ１１０）。この処理は、次のような動作により行われる。すなわち、上記バッテリ２７から上記ピニオンギヤ駆動ソレノイド２４に通電されると、周知のように、図示しないプランジャが吸引されるとともに、これも図示しないシフトレバーを介して上記ピニオンギヤ２２が上記リングギヤ１２側に移送される。そして、上記ピニオンギヤ２２が上記リングギヤ１２に噛合する状態まで移送された後、同ピニオンギヤ２２の噛合処理は終了する。
【００２８】
このようにして上記ピニオンギヤ２２を上記リングギヤ１２に噛合させた後、同ピニオンギヤ２２の速度制御が実行される（ステップ１２０）。具体的には、上記車載エンジン１０を始動させるために、上記車載エンジン１０（リングギヤ１２）の回転速度を上昇させるとともに、同リングギヤ１２の歯と上記ピニオンギヤ２２の歯との衝突打音を低減するために、同ピニオンギヤ２２の増減速制御を行う。なお、その制御の詳細については後述する。
【００２９】
このように上記ピニオンギヤ２２の速度制御が実行された後、上記車載エンジン１０の回転速度ＮＥが所定の始動回転速度以上であるか否かが判定される（ステップ１３０）。具体的には、上記回転速度センサ１３の検出信号に基づき、上記回転速度ＮＥが、車載エンジン１０の始動が完了したと判定できる所定の回転速度（始動回転速度）以上であるか否かが判定される。
【００３０】
この判定処理を通じて上記車載エンジン１０の回転速度ＮＥが始動回転速度以上でない旨判定されると（ステップ１３０：ＮＯ）、引き続き上記ピニオンギヤ２２の速度制御が実行される（ステップ１２０）。
【００３１】
一方、上記車載エンジン１０の回転速度ＮＥが始動回転速度以上である旨判定されると（ステップ１３０：ＹＥＳ）、上記ピニオンギヤ２２の離脱制御が実行される（ステップ１４０）。この処理において、同制御は、次のような動作により行われる。すなわち、上記バッテリ２７から上記ピニオンギヤ駆動ソレノイド２４への通電が遮断されると、これも周知のように図示しない復帰バネの弾性力により上記プランジャは元の位置へと復帰を開始する。この作用により、上記ピニオンギヤ２２は上記リングギヤ１２からの離脱を開始する。
【００３２】
このようにして上記ピニオンギヤ２２の離脱制御が実行された後、同ピニオンギヤ２２の離脱が完了したか否かが判定される（ステップ１５０）。
この判定処理では、まず上記回転速度センサ２３の検出信号に基づき、上記ピニオンギヤ２２の回転速度を検出する。ところが、同ピニオンギヤ２２が上記リングギヤ１２からの離脱を完了している場合には、同ピニオンギヤ２２は上記回転速度センサ２３の検出位置に存在しないため、同回転速度センサ２３の検出信号は、その検出位置に同ピニオンギヤ２２が存在する場合とは異なったものとなる。そこで、上記回転速度センサ２３の検出信号が、上記ピニオンギヤ２２が検出位置に存在しないときのものであることをもって、同ピニオンギヤ２２の離脱が完了した旨判定される。
【００３３】
この判定処理を通じて上記ピニオンギヤ２２の離脱が完了していない旨判定されると（ステップ１５０：ＮＯ）、引き続き同ピニオンギヤ２２の速度制御が実行される（ステップ１２０）。そして、上記ピニオンギヤ２２の速度制御（ステップ１２０）、上記回転速度ＮＥの判定（ステップ１３０）、同ピニオンギヤ２２の離脱制御（ステップ１４０）が実行され、再び同ピニオンギヤ２２の離脱が完了したか否かが判定される（ステップ１５０）。なお、上記処理において、既に一度上記回転速度ＮＥが始動回転速度以上である旨判定された場合には、基本的には同回転速度ＮＥは始動回転速度以上である旨判定され（ステップ１３０：ＹＥＳ）、上記ピニオンギヤ２２は既に離脱制御を開始していることとなる（ステップ１４０）。
【００３４】
一方、上記ピニオンギヤ２２の離脱が完了した旨判定されると（ステップ１５０：ＹＥＳ）、この一連の処理は一旦終了される。そして、上記車載エンジン１０の始動が完了して、同車載エンジン１０は自律運転を開始する。また、上記車載エンジン１０の始動を開始しない旨判定された場合（ステップ１００：ＮＯ）も、処理が一旦終了される。
【００３５】
次に、上記ピニオンギヤ２２の速度制御（ステップ１２０）について、図３のフローチャートを参照して詳細に説明する。
この一連の処理では、まず、上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが検出される（ステップ１２１０）。具体的には、上記回転速度センサ１３の検出信号に基づき、同リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが検出される。
【００３６】
このようにして上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが検出された後、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが検出される（ステップ１２１２）。具体的には、上記回転速度センサ２３の検出信号に基づき、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが検出される。
【００３７】
このようにして上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが検出された後、これらピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰとリングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差に基づき、該ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲが設定される（ステップ１２１４）。この増減速量ＶＰＲの設定に際してはマップが参照されるが、このマップ参照態様の詳細については後述する。
【００３８】
このようにして上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲが設定された後、同増減速量ＶＰＲに基づき同ピニオンギヤ２２の増減速制御が行われる（ステップ１２１６）。具体的には、上記増減速量ＶＰＲが、上記モータ２１を制御する際の制御量ＶＰＲとして設定され、上記電子制御装置３０から上記駆動回路２６に送信される。そして、同駆動回路２６は、この制御量ＶＰＲに基づき上記モータ２１への出力（駆動電流）を制御して、上記モータ２１（ピニオンギヤ２２）の回転速度を増減速させる。そして、この一連の処理は一旦終了される。
【００３９】
上述したピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲの設定に際しては、一例として図４に示すマップが参照される。
同図４に示すように、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差が、所定の速度差ΔＶ１より小さいときには同ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは正の値（増速）に設定され、同速度差ΔＶ１より大きいときには同増減速量ＶＰＲは負の値（減速）に設定される。このとき、上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲの絶対値の大きさは、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差の程度に応じて設定される。
【００４０】
すなわち、上記車載エンジン１０の始動開始から、同図４のマップの参照は例えば以下のような態様で行われる。
はじめに、上記車載エンジン１０の始動開始直後は、上記ピニオンギヤ２２及び上記リングギヤ１２はともに停止しているため、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと同リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差は０である。従って、上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは、同図４のマップを参照して所定の増減速量ＶＰＲ１に設定される。このようにして上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲが上記増減速量ＶＰＲ１に設定された後、上述したように、同増減速量ＶＰＲに基づき同ピニオンギヤ２２の増減速制御が実行される（ステップ１２１６）。
【００４１】
このようなピニオンギヤ２２の速度制御を繰り返すことにより、同ピニオンギヤ２２は次第に増速され、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差は上記回転差ΔＶ１に近づく。それとともに、設定される上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは次第に小さくなり、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差は、上記速度差ΔＶ１に収束するようになる。そして、上記ピニオンギヤ２２の歯は、上記リングギヤ１２の歯に対して、上記速度差ΔＶの相対速度で当接することになる。なお、この速度差ΔＶ１は、上記ピニオンギヤ２２の歯が上記リングギヤ１２の歯に衝突するときの衝突打音が、許容できる範囲内となるように設定される。
【００４２】
このようにしてピニオンギヤ２２の歯とリングギヤ１２の歯とが当接した後、両ギヤの歯が当接したまま両ギヤが増速しているときは、これらピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰとリングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲは略等しくなる。従って、上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは、同図４のマップを参照して増減速量ＶＰＲ１近傍の値に設定される。このようにしてピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲが設定された後、上述したように、同増減速量ＶＰＲに基づき同ピニオンギヤ２２の増減速制御が実行される（ステップ１２１６）。このようなピニオンギヤ２２の速度制御を繰り返すことにより、同ピニオンギヤ２２及び上記リングギヤ１２は継続して増速され、両ギヤの回転速度は速やかに増加される。
【００４３】
ところが、上述したように、上記車載エンジン１０は、クランク軸１１が１回転する間にも加減速されるなど、その回転速度ＮＥは常に変動している。このため、同車載エンジン１０のクランク軸１１に取り付けられた上記リングギヤ１２も、同様に回転速度に変動を生じる。その結果、上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰより大きくなったときには、上記ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは、同図４のマップを参照して正の値（増速）に設定される。このとき、上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰより大きいほど、同ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは指数関数的に大きな値に設定され、同ピニオンギヤ２２は速やかに増速される（ステップ１２１６）。このようなピニオンギヤ２２の速度制御を繰り返すことにより、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差が小さくなり、同ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲも小さな値に設定されるようになる。そして、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差は、上述した速度差ΔＶ１に収束するようになる。その後、上述したように、上記ピニオンギヤ２２の歯は、上記リングギヤ１２の歯に対して、上記速度差ΔＶの相対速度で当接することとなる。
【００４４】
一方、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差が上記速度差ΔＶ１より大きくなったときには、同ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは、同図４のマップを参照して負の値（減速）に設定される。このとき、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲより大きいほど、同ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲは指数関数的に負の大きな値に設定され、同ピニオンギヤ２２は速やかに減速される（ステップ１２１６）。このようなピニオンギヤ２２の速度制御を繰り返すことにより、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差が小さくなり、同ピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲも負の小さな値に設定されるようになる。そして、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差は、上述した速度差ΔＶ１に収束するようになる。その後、上述したように、上記ピニオンギヤ２２の歯は、上記リングギヤ１２の歯に対して、上記速度差ΔＶの相対速度で当接することとなる。
【００４５】
なお、上述したように、上記駆動回路２６は、上記増減速量ＶＰＲに基づき上記モータ２１への出力（駆動電流）を制御して、上記モータ２１（ピニオンギヤ２２）の回転速度を増減速させる。そして、上記増減速量ＶＰＲで設定される減速量が所定値より大きい場合には、上記駆動電流を停止することにより上記ピニオンギヤ２２の回転速度を下降させる。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に列記するような優れた効果を得ることができるようになる。
（１）車載エンジン１０の始動時に、リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲに変動が生じたとしても、リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲにピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが追従するようにモータ２１（ピニオンギヤ２２）の回転速度が制御される。その結果、上記リングギヤ１２の歯と上記ピニオンギヤ２２の歯との衝突により発生する打音を低減することができるようになる。
（２）リングギヤ１２の回転速度センサ１３とピニオンギヤ２２の回転速度センサ２３とにより、これらリングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰとがそれぞれ検出される。その結果、上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲ及び上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰに基づいて、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰを好適に制御することができるようになる。
【００４７】
（３）リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが変動してピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰよりも大きくなったときに、該ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが上昇するようにモータ２１の駆動電流が制御されるようになる。その結果、上記リングギヤ１２の歯が上記ピニオンギヤ２２の歯に衝突して発生する打音を低減することができるようになる。
【００４８】
（４）リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲが変動してピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰよりも小さくなったときに、該ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが下降するようにモータ２１の駆動電流が制御されるようになる。その結果、上記ピニオンギヤ２２の歯が上記リングギヤ１２の歯に衝突して発生する打音を低減することができるようになる。
【００４９】
（５）ピニオンギヤ２２を減速させる際の減速量又は同ピニオンギヤ２２を増速させる際の増速量は、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰとリングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差に基づいて設定される。その結果、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差の程度に応じて、適切に同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰを制御することができるようになる。
【００５０】
（６）ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰとリングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとが等しいときには、該ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが上昇を続けるようにモータ２１の駆動電流が制御されるようになる。すなわち、これら両ギヤの歯が当接した状態を保ちながら回転している限りにおいては、上記ピニオンギヤ２２及び上記リングギヤ１２の回転速度は速やかに増加され、迅速に車載エンジン１０の始動を行うことができるようになる。
【００５１】
（７）車載エンジン１０が始動した後も、ピニオンギヤ２２の離脱が完了するまで同ピニオンギヤ２２の速度制御が継続されるため、同ピニオンギヤ２２の離脱時に発生する同ピニオンギヤ２２の歯とリングギヤ１２の歯との衝突打音を低減することができる。
【００５２】
（８）車載エンジン１０の始動開始直後は、ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰとリングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差が所定の速度差ΔＶ１に収束するように、同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰが制御される。その結果、上記ピニオンギヤ２２の歯と上記リングギヤ１２の歯とが最初に当接するときの衝突打音を、許容範囲内で好適に制御することができるようになる。
【００５３】
なお、本発明にかかるエンジン始動装置は上記実施形態に限定されるものではなく、その実施形態を適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
【００５４】
・リングギヤ１２及びピニオンギヤ２２を、共に同一の磁極に磁化させておくこともできる。かかる構成によれば、上記リングギヤ１２の歯と上記ピニオンギヤ２２の歯との間に磁力による反発力が働き、その反発力は両ギヤの歯が近づくほど大きくなる。その結果、上記ピニオンギヤ２２の歯と上記リングギヤ１２の歯との衝突が緩やかになり、両ギヤの歯が衝突して発生する打音をより低減することができるようになる。
【００５５】
・上記実施形態では、図４に示すようなマップを参照してピニオンギヤ２２の増減速量ＶＰＲを設定するようにしたが、例えば、図５に示すようなマップを参照して同増減速量ＶＰＲを設定するようにしてもよい。かかる構成においても、上記ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰと上記リングギヤ１２の歯の移動速度ＶＲとの差の程度に応じて、適切に同ピニオンギヤ２２の歯の移動速度ＶＰを制御することができる。
【００５６】
・上記実施形態では、回転速度センサ２３によってピニオンギヤ２２の回転速度及び歯の移動速度を検出するようにしたが、これに代えてモータ２１の回転速度を検出するようにしてもよい。かかる構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５７】
・上記実施形態では、本発明を、基本的には車両の走行開始時にのみ車載エンジン１０の始動を行う車両について適用したものを例示したが、同車載エンジン１０の自動停止、自動始動システム（スタータエコノミーランニングシステム）を搭載する車両についても適用することができる。かかる構成によれば、車載エンジン１０の自動停止に伴う再始動の都度、ピニオンギヤ２２とリングギヤ１２との噛合が自動的に行われ、それに併せてモータ２１（ピニオンギヤ２２）の回転速度の制御が行われるようになる。その結果、ギヤの歯の打音が特に問題となるエンジン１０の停止と再始動を頻繁に行う車両において、ピニオンギヤ２２の歯とリングギヤ１２の歯との衝突により発生する打音を低減することができるようになる。
【００５８】
・上記実施形態では、スタータ２０を用いてエンジン１０の始動を行うものを例示したが、歯車を介して始動操作のための駆動連結が行われる場合には、電動機として、ハイブリッド車両に用いられるモータジェネレータ（ＭＧ）等を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるエンジン始動装置の一実施形態についてその概略を示すブロック図。
【図２】同実施形態のエンジン始動制御についてその処理手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態のピニオンギヤの速度制御についてその処理手順を示すフローチャート。
【図４】ピニオンギヤの増減速量を求めるための演算マップを示すグラフ。
【図５】ピニオンギヤの増減速量を求めるための他の演算マップ例を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…車載エンジン、１１…クランク軸、１２…リングギヤ、１３…回転速度センサ、２０…スタータ、２１…モータ、２２…ピニオンギヤ、２３…回転速度センサ、２４…ピニオンギヤ駆動ソレノイド、２５…出力軸、２６…駆動回路、２７…バッテリ、３０…電子制御装置、３１…キースイッチ。
Claims (7)
- 電動機と、該電動機の出力軸に設けられた駆動歯車と、エンジンの出力軸に設けられて該駆動歯車に噛合される従動歯車とを備え、それら駆動歯車と従動歯車とが噛合された状態での前記電動機の駆動に基づいて前記エンジンの始動操作を行うエンジン始動装置において、
前記従動歯車の歯の移動速度を監視し、該監視する従動歯車の歯の移動速度に前記駆動歯車の歯の移動速度が追従するように前記電動機の回転速度を制御する制御手段を備える
ことを特徴とするエンジン始動装置。 - 前記制御手段は、前記従動歯車の歯の移動速度を検出する従動歯車速度検出手段と、前記駆動歯車の歯の移動速度を検出する駆動歯車速度検出手段とを備え、それら検出される歯の移動速度の差が小さくなるように前記電動機の回転速度を制御するものである
請求項１記載のエンジン始動装置。 - 前記制御手段は、前記検出される従動歯車の歯の移動速度が前記検出される駆動歯車の歯の移動速度よりも大きいとき、前記駆動歯車の歯の移動速度が上昇するように前記電動機の駆動電流を制御する
請求項２記載のエンジン始動装置。 - 前記制御手段は、前記検出される従動歯車の歯の移動速度が前記検出される駆動歯車の歯の移動速度よりも小さいとき、前記駆動歯車の歯の移動速度が下降するように前記電動機の駆動電流を制御もしくは停止する
請求項２又は３記載のエンジン始動装置。 - 前記制御手段は、前記検出される駆動歯車の歯の移動速度と前記検出される従動歯車の歯の移動速度とが等しいとき、前記駆動歯車の歯の移動速度が上昇を続けるように前記電動機の駆動電流を制御する
請求項２〜４のいずれかに記載のエンジン始動装置。 - 前記従動歯車及び前記駆動歯車が、共に同一の磁極に磁化されてなる
請求項１〜５のいずれかに記載のエンジン始動装置。 - 前記エンジンが車両に搭載された車載エンジンであるとともに、前記電動機が該エンジンのスタータモータであり、当該車両には前記エンジンの自動停止、自動始動システムが搭載され、前記エンジンの自動停止に伴う再始動の都度、前記駆動歯車と前記従動歯車との噛合を自動的に能動とする手段をさらに備える
請求項１〜６のいずれかに記載のエンジン始動装置。
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