JP2004239159A - 内燃機関始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音が無く、装置の使用頻度寿命に影響が少ない内燃機関始動装置を提供することにある。
【解決手段】内燃機関１００を駆動する直流電動機２０の出力軸に勘合される第１プーリ２２と内燃機関のクランク軸に勘合された第２プーリ１１との間には、直流電動機の駆動力を内燃機関のクランク軸に伝達する動力伝達手段であるベルト４０が架装される。直流電動機の出力軸２１と第１プーリ２２の間には、遠心力に依存してカムがリフトオフされインナとアウタ間の動力伝達を継合解除するリフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３とを備えている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関駆動による走行をする車両に搭載された内燃機関を始動させる内燃機関始動装置に係り、特に、交差点などの停止時に内燃機関を一次停止し、その後再始動するアイドルストップシステムに用いるに好適な内燃機関始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、交差点などの停止時に内燃機関を一次停止し、その後発進時には内燃機関を再始動するアイドルストップシステムを採用した車両が実用化されつつある。しかしながら、現状では、アイドルストップシステムが採用されている車両は、ハイブリット自動車等のように内燃機関と電動機を併用されたものに限られている。ここで、ハイブリット自動車等に用いられる電動機は、４２Ｖ電源で駆動される交流電動機が一般的である。通常の内燃機関のみで駆動される車両において、アイドルストップシステムを採用しようとすると、４２Ｖ交流電動機を搭載する方式が考えられるが、コスト的な面から実現していないものである。
【０００３】
通常の内燃機関のみで駆動される車両にアイドルストップシステムを適用しようとした場合、内燃機関の始動装置としては、１２Ｖ電源で駆動される直流電動機を用いて、１）従来から用いられているスタータモータを用いるものと、２）スタータモータとは別の始動用モータを用いるものとが考えられる。第１のスタータモータを用いるものでは、クランク軸に嵌合されたリングギヤと始動時のみ噛合うピニオンを有するスタータモータを設けて、内燃機関を始動させるようにするものである。第２の始動用モータを用いるものとしては、例えば、例えば、特開２００１−６５４４１号公報に記載されているように、始動用モータとクランク軸とをローラクラッチのようなワンウェイクラッチを介在させてベルトあるいはチェーンで常時連結し、始動時のみワンウェイクラッチを入りにして、内燃機関を始動させるものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−６５４４１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１）スタータモータを用いて内燃機関を再始動するものでは、内燃機関のクランク軸に嵌合されたリングギヤとスタータモータのピニオンとの噛み合い時に発生する噛合音が、騒音として問題になる。スタータモータは、通常の内燃機関の最初の始動時にも用いられるが、このときは、運転者がイグニッションスイッチを回して自らの意志により内燃機関を始動するため、多少の騒音は運転者の意図するものとして、さして騒音として捉えられることはないものである。しかしながら、アイドルストップシステムでは、信号の一時停止等により内燃機関が停止すると、その後、例えばアクセルペダルの踏込み動作等により内燃機関が再始動されるため、この再始動は運転者の意図するものとは言い難いため、再始動時の噛合音が運転者にとっては、騒音として感じられる。しかも、アイドルストップシステムにおける再始動の回数は、かなり頻度も多いため、さらに、騒音として捉えられることになり、アイドルストップシステムを採用する際に問題となる。
【０００６】
２）また、始動用の別モータを用いるものでは、内燃機関とベルトで常時連結されているクラッチやモータ（直流電動機）が、内燃機関が始動すると、内燃機関から高回転で連れ回された時のクラッチの破損や、クラッチ機構の寿命やモータのブラシの寿命等の装置の使用頻度寿命が問題となる。すなわち、モータと内燃機関の間には、モータからの駆動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチが用いられるが、このワンウェイクラッチとして用いられるローラクラッチは、内燃機関側からモータ側に逆転トルクが伝わる構造であるため、クラッチやモータが内燃機関によって連れ回されるため、装置の寿命が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、騒音が無く、装置の使用頻度寿命に影響が少ない内燃機関始動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関を始動させる内燃機関始動装置において、上記内燃機関を駆動する電動機と、この電動機の出力軸に勘合される第１プーリと上記内燃機関のクランク軸に勘合された第２プーリとの間に架装され、上記電動機の駆動力を上記内燃機関のクランク軸に伝達する動力伝達手段と、上記電動機と上記内燃機関との間に配置され、遠心力に依存してカムがリフトオフされインナとアウタ間の動力伝達を継合解除するリフトオフ型ワンウエイカムクラッチとを備えるようにしたものである。
かかる構成により、ピニオンとリングギヤのギヤ噛合時の騒音が無く、内燃機関始動の後に、内燃機関が高回転となっても、ワンウエイカムクラッチのカムが予め設定された回転数でリフトオフして、装置の使用頻度寿命に影響が少なくなるものである。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記動力伝達手段は、上記第１プーリから上記第２プーリに減速して動力を伝達する減速動力伝達手段であり、上記リフトオフ型ワンウエイカムクラッチを、上記電動機の出力軸と上記第１プーリの間に配置したものである。
【００１０】
（３）上記（２）において、上記電動機は内部に減速機を備えており、上記リフトオフ型ワンウエイカムクラッチのインナは上記減速機の出力軸と一体に設けられ、アウタは上記第２プーリと一体に設けたものである。
【００１１】
（４）上記（１）において、好ましくは、上記リフトオフ型ワンウエイカムクラッチは、上記内燃機関が自己完爆可能な回転数から上記内燃機関が自己回転持続可能なアイドリング回転数との間で上記カムがリフトオフするように設定したものである。
【００１２】
（５）上記（１）において、好ましくは、上記リフトオフ型ワンウエイカムクラッチのカムのリフトオフ時に、上記内燃機関の負荷を大きくする制御手段を備えたものである。
【００１３】
（６）上記（１）において、バッテリーの電力を上記電動機に供給するリレーと、このリレーを駆動するリレードライブ回路と、内燃機関を制御するエンジンコントロールユニットとを備え、初期始動時には、イグニッションスイッチの操作により上記リレーを動作させ、上記電動機を駆動するとともに、アイドルストップ後の再始動時には、上記エンジンコントロールユニットは、上記リレードライブ回路に指令を出力することにより、上記リレーを動作させ、上記電動機を駆動するようにしたものである。
【００１４】
（７）上記（１）において、好ましくは、上記内燃機関のクランク軸に嵌合したリングギアと噛み合ってクランク軸を駆動するスタータモータと、バッテリーの電力を上記電動機に供給するリレーと、このリレーを駆動するリレードライブ回路と、内燃機関を制御するエンジンコントロールユニットとを備え、初期始動時には、イグニッションスイッチの操作により上記スタータモータを駆動するとともに、アイドルストップ後の再始動時には、上記エンジンコントロールユニットは、上記リレードライブ回路に指令を出力することにより、上記リレーを動作させ、上記電動機を駆動するようにしたものである。
【００１５】
（８）上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関を始動させる内燃機関始動装置において、上記内燃機関を駆動する電動機と、この電動機の駆動力を上記内燃機関のクランク軸に伝達するとともに、上記内燃機関のクランク軸の回転数が所定回転数以上になると、上記内燃機関から上記電動機側への動力伝達を遮断する動力伝達手段とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、ピニオンとリングギヤのギヤ噛合時の騒音が無く、内燃機関始動の後に、内燃機関が高回転となっても、動力伝達手段による内燃機関側からの動力伝達を遮断して、装置の使用頻度寿命に影響が少なくなるものである。
【００１６】
（９）上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関を始動させる内燃機関始動装置において、上記内燃機関を駆動する電動機と、この電動機の出力軸に勘合される第１プーリと上記内燃機関のクランク軸に勘合された第２プーリとの間に架装され、上記電動機の駆動力を上記内燃機関のクランク軸に伝達する動力伝達手段と、上記電動機と上記内燃機関との間に配置され、遠心力に依存してカムがリフトオフされインナとアウタ間の動力伝達を継合解除するリフトオフ型ワンウエイカムクラッチと、このリフトオフ型ワンウエイカムクラッチのカムのリフトオフ時に、上記内燃機関の負荷を大きくする制御手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、ピニオンとリングギヤのギヤ噛合時の騒音が無く、内燃機関始動の後に、内燃機関が高回転となっても、動力伝達手段による内燃機関側からの動力伝達を遮断して、装置の使用頻度寿命に影響が少なくなり、また、カムのリフトオフ時のふけ上がりを防止し得るものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態による内燃機関始動装置の構成及び動作について説明する。本実施形態は、例えば排気量が２０００ｃｃ以下の小型ガソリンエンジン搭載車に適用するに好適なものである。
最初に、図１及び図２を用いて、本実施形態による内燃機関始動装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による内燃機関始動装置の全体構成図である。図２は、図１の側面視図である。
【００１８】
図１に示すように、内燃機関１００のクランク軸１０には、減速側のクランクプーリ１１が嵌合されている。また、クランク軸１０の他端には、リングギア１２が嵌合されている。直流電動機２０の出力軸２１には、リフトオフ型ワンウェイクラッチ２３を介して、増速側のモータプーリ２２が嵌合されている。リフトオフ型ワンウェイクラッチ２３は、直流電動機２０の出力軸２１の回転を、モータプーリー２２に一方向に伝達するとともに、モータプーリー２２の回転数が所定回転数以上になると、出力軸２１とモータプーリー２２の間の接触が開放され、完全に非接触になるタイプのクラッチである。リフトオフ型ワンウェイクラッチ２３の詳細構成については、図３を用いて後述する。
【００１９】
直流電動機２０には、図示しない減速機が内臓されている。オルタネータ３０の出力軸には、出力プーリ３１が嵌合されている。図１及び図２に示すように、動力伝達ベルト４０が、減速側クランクプーリ１１と、増速側のモータプーリ２２と、出力プーリ３１とに架装されている。なお、内燃機関１００の排気量を１５００ｃｃとするとき、直流電動機２０は、１２Ｖの直流電圧によって駆動される最大出力１．２ＫＷのものを用いる。また、減速側のクランクプーリ１１と増速側のモータプーリ２２の減速比は、２．５に設定している。
【００２０】
イグニッションＳＷ５０は、オフ（ＯＦＦ）位置と、ドライブ（Ｄ）位置と、スタート（ＳＴ）位置の３位置を有している。車両運転者がイグニッションＳＷ５０をドライブ（Ｄ）位置に回すと、バッテリ９０からエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７０に通電される。さらに、車両運転者がイグニッションＳＷ５０をスタート（ＳＴ）位置に回すと、バッテリ９０からリレー６０に通電され、リレー接点６１が閉じて、バッテリ９０から電流が直流電動機２０に供給され、直流電動機２０が回転する。直流電動機２０が回転すると、図示しない内部減速機で減速された動力が、出力軸２１−リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３−モータプーリ２２−動力伝達ベルト４０−クランクプーリ１１−クランク軸１０の順で伝達され、内燃機関１００をクランキングする。このとき、直流電動機２０の出力軸２１の回転は、１／２．５に減速されて、クランク軸１０に伝達される。車両運転者がイグニッションＳＷ５０をＤ（ドライブ）位置に戻すと、接点６１が開き、直流電動機２０は停止する。
【００２１】
車両停止時には、エンジンコントロールユニット７０は、ブレーキペダルが踏み込まれ、車速が零である等のアイドリングストップ条件を満たすと判断すると、エンジンストップ信号ＳＥＳＴを出力し、内燃機関１００が停止する。内燃機関１００を停止するには、図示しない燃料噴射弁に供給する燃料噴射量の信号を零にし、さらに、図示しない点火装置に供給する添加信号を停止する。
【００２２】
アイドリングストップ後、エンジンコントロールユニット７０は、アクセルペダルが踏み込まれる等の再始動条件を満たすと、リレードライブ（Ｒ−ＤＲＶ）回路８０に、リレーＯＮ信号ＳＲを出力する。すると、リレードライブ回路８０は、リレー６０に通電して接点６１が閉じ、直流電動機２０が回転し、内燃機関１００をクランキングする。ＥＣＵ７０が内燃機関１００の完爆状態を判断すると、リレードライブ回路８０にリレーＯＦＦ信号ＳＲを出力することにより、接点６１が開き直流電動機２０は停止する。
【００２３】
次に、図３を用いて、本実施形態による内燃機関始動装置に用いるリフトオフ型ワンウェイクラッチ２３の構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による内燃機関始動装置に用いるリフトオフ型ワンウェイクラッチ２３の構成を示す部分断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００２４】
リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３は、カム２３ａと、アウタ２３ｂと、インナ２３ｃとから構成されている。ここで、リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３のアウタ２３ｂと、モータプーリ２２とは一体に設けられている。また、インナ２３ｃと出力軸２１とは一体に設けられている。
【００２５】
モータプーリ２２と出力軸２１との間には遠心力に依存してカム２３ａがリフトオフされる。リフトオフ型ワンウェイクラッチ２３は、直流電動機２０の出力軸２１が回転すると、カム２３ａがインナ２３ｃとアウタ２３ｂに継合して、直流電動機２０の出力軸２１の回転力をモータプーリー２２に伝達する。モータプーリー２２が回転すると、カム２３ａはスリップして、アウタ２３ｂ側からインナ２３ｃ側に回転力が伝達されないワンウェイクラッチである。さらに、モータプーリー２２の回転数が所定回転数以上になると、カム２３ａがリフトオフされ、出力軸２１とモータプーリー２２の間の接触が開放され、完全に非接触になる。
【００２６】
次に、図４及び図５を用いて、本実施形態による内燃機関始動装置の動作について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による内燃機関始動装置の動作を示すフローチャートである。図５は、本発明の一実施形態による内燃機関始動装置に用いるリフトオフ型ワンウェイクラッチの動作説明図である。図５において、縦軸は回転数Ｎ（ｒ／ｍｉｎ）を示し、横軸は時間Ｔを示している。
【００２７】
ステップｓ１０の運転開始時において、図１に示したイグニッションＳＷ５０は、オフ（ＯＦＦ）位置にある。
【００２８】
次に、ステップｓ２０において、車両運転者がイグニッションＳＷ５０をＳＴ（スタート）の位置までまわすと、ステップｓ３０において、リレー６０の接点６１が閉じ、リレー６０がＯＮする。図５の時刻ｔ１において、リレー６０がＯＮしている。
【００２９】
すると、ステップｓ４０において、バッテリ９０から電流が直流電動機２０に供給され、直流電動機２０の電機子（図示せず）が回転する。このとき、リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３のカム２３ａが継合状態ＣＥにあるので、図示しない内部減速機で減速された動力が、出力軸２１−リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３−モータプーリ２２−動力伝達ベルト４０−クランクプーリ１１−クランク軸１０の順で伝達され、内燃機関１００をクランキングする。図５において、時刻ｔ１〜時刻ｔ２が、内燃機関１００のクランキング状態である。ここで、図５において、実線Ｎｅは、内燃機関１００のクランク軸１０の回転数を示しており、破線Ｎｍは、直流電動機２０の出力軸２１の回転数を示している。モータプーリ２２とクランクプーリ１１の間の減速比を、１／２．５にしているので、Ｎｍ＝２．５×Ｎｅとなっている。
【００３０】
ステップｓ５０において、車両運転者は、内燃機関１００が完爆状態になったか否かを判定し、完爆状態になれば、ステップｓ６０において、車両運転者はイグニッションＳＷ５０をＤ（ドライブ）位置に戻す。図５の時刻ｔ３は、内燃機関が完爆状態になった時点を示している。時刻ｔ３以降では、内燃機関１００は自身の爆発で自己回転するようになり、回転数Ｎｅが急上昇する。それに伴って、直流電動機２０の回転数Ｎｍも、内燃機関１００の回転数Ｎｅの２．５倍の回転数で上がっていき、時刻ｔ４において、直流電動機２０が無負荷回転数に達すると、直流電動機２０の出力軸２１と一体のインナ２３ｃの回転数Ｎｍはそれ以上上昇しなくなる。
【００３１】
しかし、時刻ｔ４以降において、モータプーリ２２と一体のアウタ２３ｂは、内燃機関１００の回転数Ｎｅの２．５倍の回転数Ｎｍｏ（図中、２点鎖線）で内燃機関１００の回転数上昇と供に回転数上昇するので、インナ２３ｃはアウタ２３ｂに接しているカム２３ａとスリップ（接触）しながらアウタ２３ｂとインナ２３ｃは空転する。すなわち、図５において、時刻ｔ４より前は、リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３のカム２３ａは継合状態ＣＥにあるのに対して、時刻ｔ４以降において、リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３のカム２３ａはスリップ状態ＣＳになる。
【００３２】
さらに、内燃機関１００，モータプーリ２２，アウタ２３ｂ，カム２３ａの回転数Ｎｍｏが上昇し、時刻ｔ５において、増速側のモータプーリ２２，アウタ２３ｂ，カム２３ａが予め設定されたリフトオフ回転数ＮＬＯに達すると、カム２３ａが遠心力に引っ張られリフトオフするので、インナ２３ｃはカム２３ａと非接触状態でアウタ２３ｂとインナ２３ｃは空転する。すなわち、時刻ｔ５以降は、リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３のカム２３ａはリフトオフ状態（ＣＬＯ），すなわち、非接触状態になる。ここで、リフトオフ回転数ＮＬＯは、内燃機関１００が完爆可能な回転数４００ｒ／ｍｉｎの２．５倍の１０００ｒ／ｍｉｎから、内燃機関１００が自己回転持続可能な回転数（いわゆるアイドリング回転数）７００ｒ／ｍｉｎの２．５倍の１７５０ｒ／ｍｉｎとの間としている。図５に示す例では、リフトオフ回転数ＮＬＯは、１５００ｒ／ｍｉｎに設定している。これにより、始動ミスが起こらないようになっている。
【００３３】
一方、時刻ｔ５において、内燃機関１００はリフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３がリフトオフした後は、直流電動機２０が内燃機関１００の負荷でなくなるため、内燃機関１００の負荷が急に軽くなるので、図５に１点鎖線Ｎｅｕで示すように、完爆による回転数が急上昇（いわゆるふけ上がり）する現象が生じる。そこで、本実施形態では、エンジンコントロールユニット７０は、回転数抑制信号ＳＮＤをオルタネータ３０に供給して、オルタネータ３０を制御して内燃機関１００への負荷を大きくして回転数急上昇を抑えている。具体的には、オルタネータ３０の内部にダミー負荷を備え、オルタネータ３０の内部のＩＣレギュレータにより、このダミー負荷に電流を流すことにより、負荷を擬似的に大きくし、リフトオフの前後で負荷が変動しないようにして、図５の時刻ｔ５以降に実線Ｎｅで示すように、完爆による回転数が急上昇を抑制している。なお、リフトオフによる負荷変動を防止する方法としては、オルタネータ３０の内部にダミー負荷を備える方法の他に、リフトオフ後、回転数抑制信号ＳＮＤによりエアコンのコンプレッサーを駆動したり、ヘッドランプを点灯する等の他の負荷に通電する方法をとることも可能である。
【００３４】
さらに、ステップｓ６０において、車両運転者がイグニッションＳＷ５０をドライブ（Ｄ）位置にすると、ステップｓ７０において、接点６１が開き、リレー６０がＯＦＦし、直流電動機２０が停止する。このとき、直流電動機２０とインナ２３ｃの回転は停止するが、アウタ２３ｂだけは内燃機関１００に連れ回され回転（空転）を続ける。
【００３５】
そして、ステップｓ８０において、内燃機関１００は、アイドリング状態となる。ステップｓ９０において、車両が走行開始し、さらに、ステップｓ１００において、車両が停止する。
【００３６】
車両停止時には、ステップｓ１１０において、エンジンコントロールユニット７０は、イグニッションＳＷ５０がオフ（ＯＦＦ）状態にあるか否かを判定する。オフ（ＯＦＦ）状態の場合には、ステップｓ１２０において、内燃機関１００を停止し、ステップｓ１３０において、運転終了となる。
【００３７】
一方、ステップｓ１１０の判定において、イグニッションＳＷ５０がオフ（ＯＦＦ）状態でない場合には、ステップｓ１４０において、アイドルストップ条件を満たしているか否かを判定する。アイドルストップ条件としては、例えば、車速が零で、ブレーキペダルが踏み込まれている等の条件がある。アイドルストップ条件を満たさない場合には、ステップｓ８０に戻り、アイドリングを継続する。アイドルストップ条件を満たす場合には、ステップｓ１５０において、内燃機関１００を停止する。
【００３８】
アイドルストップ状態において、ステップｓ１６０において、内燃機関を再始動するか否かを判定する。判定条件としては、例えば、アクセルペダルが踏み込まれたことによって、内燃機関を再始動するようにする。再始動条件が満たされ無い場合は、ステップｓ１５０における内燃機関停止状態を継続し、再始動条件が満たされると、ステップｓ１７０において、エンジンコントロールユニット７０は、リレードライブ回路８０にリレーＯＮ信号ＳＥＳＴを出力する。すると、ステップｓ１８０において、接点６１が閉じ、リレー６０がＯＮし、ステップｓ１９０において、直流電動機２０が回転する。直流電動機２０が回転すると、図示しない内部減速機で減速された動力が、出力軸２１−リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３−モータプーリ２２−動力伝達ベルト４０−クランクプーリ１１−クランク軸１０の順で伝達され、内燃機関１００をクランキングする。図５の時刻ｔ１が、リレー６０がＯＮしたタイミングである。そして、時刻ｔ１以降で、内燃機関１００のクランキングが開始する。これ以降の状態については、図５について前述したものと同様である。
【００３９】
なお、ステップｓ４０において、最初に内燃機関を始動する場合、内燃機関等が冷えていると負荷が大きいため、内燃機関をクランキングするための、直流電動機２０の出力も大きくする必要がある。その時に必要な直流電動機２０の出力を１２Ｖ，１．２ＫＷとすると、ステップｓ１９０において、アイドルストップ後内燃機関を再始動する際には、内燃機関も暖たたまっているため、クランキングに必要な直流電動機２０の出力も、例えば、０．６ＫＷ程度に低減することができる。そこで、エンジンコントロールユニット７０によりリレードライブ回路８０を駆動して、直流電動機２０に通電する際には、直流電動機２０に流れる電流を少なくすることにより、再始動時の消費電力を低減することができる。
【００４０】
ステップｓ２００において、ＥＣＵ７０は内燃機関１００が完爆状態と判断すると、ステップｓ２１０において、ＥＣＵ７０は、リレードライブ回路８０にリレーＯＦＦ信号ＳＥＳＴを出力する。すると、ステップｓ２２０において、接点６１が開き、直流電動機２０は停止し、いわゆるアイドルストップ再始動が終る。
【００４１】
なお、以上の説明において、リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３は、直流電動機２０の出力軸２１と、モータプーリー２２との間に配置しているが、内燃機関１００のクランク軸１０と、直流電動機２０の回転子の軸との間で有れば、他の場所に配置してもよいものである。例えば、リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３を、内燃機関１００のクランク軸１０とクランクプーリー１１の間に配置したり、直流電動機２０が減速機を内蔵している場合には、直流電動機２０の回転子の軸と減速機の入力軸の間に配置することもできる。これらの配置場所の中では、特に、図１に示した直流電動機２０の出力軸２１と、モータプーリー２２との間が最適である。この場合、リフトオフ回転数は、上述したように、１０００ｒ／ｍｉｎと、１７５０ｒ／ｍｉｎの間であって、例えば、１５００ｒ／ｍｉｎに設定している。このとき、リフトオフ回転数は、リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３の寸法精度によって決まるため、±１００ｒ／ｍｉｎ程度の誤差が生じるが、上述のように、１５００±１００ｒ／ｍｉｎとすれば、予定している１０００ｒ／ｍｉｎと１７５０ｒ／ｍｉｎの間の範囲に収めることが可能であり、リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３の設計が容易となる。一方、リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３を、内燃機関１００のクランク軸１０とクランクプーリー１１の間に配置した場合、プーリー１１，２２の減速比を２．５とすると、リフトオフ回転数は、４００ｒ／ｍｉｎと、７００ｒ／ｍｉｎの間であって、例えば、６００ｒ／ｍｉｎに設定する。このとき、リフトオフ回転数の誤差を±１００ｒ／ｍｉｎとすると、６００±１００ｒ／ｍｉｎとすれば、予定している４００ｒ／ｍｉｎと７００ｒ／ｍｉｎの間の範囲に収めるためには、リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３の寸法精度を上げる必要がある。また、直流電動機２０の回転子の軸と減速機の入力軸の間に配置した場合、リフトオフ回転数は、減速機の減速比の逆数を掛けた値となり、リフトオフ型ワンウェイクラッチの設計はさらに容易になるが、内燃機関の完爆後は、モータプーリー２２や減速機が内燃機関によって連れ回されるため、寿命が短くなる恐れが生じる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、動力伝達ベルト４０で直流電動機２０の動力を内燃機関１００に伝達しているので、スタータモータを用いてスタータモータのピニオンとクランク軸に嵌合したリングギアを噛み合わせる際に発生する内燃機関始動の時に騒音が無くすることができる。
【００４３】
また、動力伝達ベルト４０で内燃機関１００と直流電動機２０，リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３は常時連結されているが、内燃機関１００に対し２．５倍の回転数のリフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３の回転数が予め設定されたリフトオフ回転数（例えば、１５００ｒ／ｍｉｎ）に達すると、カム２３ａが遠心力に引っ張られカム２３ａとインナ２３ｃは非接触状態となるので、内燃機関１００が高回転になってもリフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３や、直流電動機２０が破損することがないものである。また、内燃機関１００が高回転になっても、カム２３ａ，アウタ２３ｂ，インナ２３ｃ等のクラッチ機構の磨耗や摩滅、直流電動機２０のブラシの磨耗や摩滅を抑えることができ、装置の寿命を長くすることができる。
【００４４】
さらに、安価な直流電動機１００を用い、既存の要素（リレー６０、リレードライブ回路６１、動力伝達ベルト４０、ＥＣＵ７０、オルタネータ３０、バッテリ９０、イグニッションＳＷ５０）を組合せて構成しているので、ハイブリット自動車のように４２Ｖ駆動の交流電動機のような高価なものを用いる場合に比べて、容易に、安価に内燃機関始動装置を得ることができる。
【００４５】
また、カム２３ａのリフトオフ後負荷が急に軽くなっても、オルタネータ３０等を制御して内燃機関１００への負荷を大きくしているので、完爆による回転数が急上昇（いわゆるふけ上がり）する現象を抑え込むことができる。
【００４６】
次に、図６及び図７を用いて、本発明の他の実施形態による内燃機関始動装置の構成及び動作について説明する。本実施形態は、例えば排気量が２０００ｃｃ以上の大型ガソリンエンジン搭載車やディゼルエンジン搭載車に適用するに好適なものである。
図６は、本発明の他の実施形態による内燃機関始動装置の全体構成図である。図７は、図６の側面視図である。なお、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００４７】
本実施形態では、図１に構成に加えて、スタータモータ９５を備えている点が特徴である。イグニッションＳＷ５０がスタート（ＳＴ）位置からの内燃機関始動，いわゆる初期始動の時のみ、既存のスタータモータ９５の動力をクランク軸１０と嵌合されているリングギヤ１２で減速して内燃機関１００を始動する。それに対して、イグニッションＳＷ５０がドライブ（Ｄ）位置からの内燃機関始動，いわゆるアイドルストップ後の再始動の時は、直流電動機２０の動力をモータプーリ２２−動力伝達ベルト４０−クランクプーリ１１で伝達して、減速して内燃機関１００を始動するものである。
【００４８】
特に大型のガソリンエンジンやディーゼルエンジン搭載車では、初期始動時の負荷が大きいため、直流電動機２０によって初期始動のクランキングを行おうとすると、かなり大出力の直流電動機を用いる必要がある。一方、スタータモータ９５は既存の車両に備え付けられているものであるため、初期始動はスタータモータにより行い、暖気後のアイドルストップシステムにおける再始動においては、小型な直流電動機を用いることにより、電力消費を低減できる。例えば、３０００ｃｃのガソリンエンジン搭載車を、アイドルストップシステムにおける再始動する際には、直流電動機２０として、１２Ｖ駆動の１．２ＫＷ程度の出力を有する安価な電動機を用いることができる。
【００４９】
本実施形態によれば、動力伝達ベルト４０で直流電動機２０の動力を内燃機関１００に伝達しているので、内燃機関アイドルストップ再始動の時の騒音が無くすることができる。
【００５０】
また、リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３は予め設定されたリフトオフ回転数に達すると、非接触状態となるので、内燃機関１００が高回転になってもリフトオフ型ワンウエイカムクラッチ２３や、直流電動機２０が破損することがないものである。また、内燃機関１００が高回転になっても、カム２３ａ，アウタ２３ｂ，インナ２３ｃ等のクラッチ機構の磨耗や摩滅、直流電動機２０のブラシの磨耗や摩滅を抑えることができ、装置の寿命を長くすることができる。
【００５１】
さらに、安価な直流電動機１００を用い、既存の要素（リレー６０、リレードライブ回路６１、動力伝達ベルト４０、ＥＣＵ７０、オルタネータ３０、バッテリ９０、イグニッションＳＷ５０）を組合せて構成しているので、ハイブリット自動車のように４２Ｖ駆動の交流電動機のような高価なものを用いる場合に比べて、容易に、安価に内燃機関始動装置を得ることができる。
【００５２】
また、カム２３ａのリフトオフ後負荷が急に軽くなっても、オルタネータ３０等を制御して内燃機関１００への負荷を大きくしているので、完爆による回転数が急上昇（いわゆるふけ上がり）する現象を抑え込むことができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、内燃機関始動装置による始動時の騒音が無く、装置の使用頻度寿命への影響を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による内燃機関始動装置の全体構成図である。
【図２】図１の側面視図である。
【図３】本発明の一実施形態による内燃機関始動装置に用いるリフトオフ型ワンウェイクラッチの構成を示す部分断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による内燃機関始動装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による内燃機関始動装置に用いるリフトオフ型ワンウェイクラッチの動作説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態による内燃機関始動装置の全体構成図である。
【図７】図６の側面視図である。
【符号の説明】
１０…クランク軸
１１…クランクプーリ
１２…リングギヤ
２０…直流電動機
２１…出力軸
２２…モータプーリ
２３…リフトオフ型ワンウエイカムクラッチ
２３ａ…カム
２３ｂ…アウタ
２３ｃ…インナ
３０…オルタネータ
３１…出力プーリ
４０…動力伝達ベルト
５０…イグニッションＳＷ
６０…リレー
６１…接点
７０…エンジンコントロールユニット
８０…リレードライブ回路
９０…バッテリ
９５…スタータ
１００…内燃機関

Claims (9)

1. 内燃機関を始動させる内燃機関始動装置において、
   上記内燃機関を駆動する電動機と、
   この電動機の出力軸に勘合される第１プーリと上記内燃機関のクランク軸に勘合された第２プーリとの間に架装され、上記電動機の駆動力を上記内燃機関のクランク軸に伝達する動力伝達手段と、
   上記電動機と上記内燃機関との間に配置され、遠心力に依存してカムがリフトオフされインナとアウタ間の動力伝達を継合解除するリフトオフ型ワンウエイカムクラッチとを備えたことを特徴とする内燃機関始動装置。
2. 請求項１記載の内燃機関始動装置において、
   上記動力伝達手段は、上記第１プーリから上記第２プーリに減速して動力を伝達する減速動力伝達手段であり、
   上記リフトオフ型ワンウエイカムクラッチは、上記電動機の出力軸と上記第１プーリの間に配置されたことを特徴とする内燃機関始動装置。
3. 請求項２記載の内燃機関始動装置において、
   上記電動機は内部に減速機を備えており、
   上記リフトオフ型ワンウエイカムクラッチのインナは上記減速機の出力軸と一体に設けられ、アウタは上記第２プーリと一体に設けられていることを特徴とする内燃機関始動装置。
4. 請求項１記載の内燃機関始動装置において、
   上記リフトオフ型ワンウエイカムクラッチは、上記内燃機関が自己完爆可能な回転数から上記内燃機関が自己回転持続可能なアイドリング回転数との間で上記カムがリフトオフするように設定されていることを特徴とする内燃機関始動装置。
5. 請求項１記載の内燃機関始動装置において、
   上記リフトオフ型ワンウエイカムクラッチのカムのリフトオフ時に、上記内燃機関の負荷を大きくする制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関始動装置。
6. 請求項１記載の内燃機関始動装置において、
   バッテリーの電力を上記電動機に供給するリレーと、
   このリレーを駆動するリレードライブ回路と、
   内燃機関を制御するエンジンコントロールユニットとを備え、
   初期始動時には、イグニッションスイッチの操作により上記リレーを動作させ、上記電動機を駆動するとともに、アイドルストップ後の再始動時には、上記エンジンコントロールユニットは、上記リレードライブ回路に指令を出力することにより、上記リレーを動作させ、上記電動機を駆動することを特徴とする内燃機関始動装置。
7. 請求項１記載の内燃機関始動装置において、
   上記内燃機関のクランク軸に嵌合したリングギアと噛み合ってクランク軸を駆動するスタータモータと、
   バッテリーの電力を上記電動機に供給するリレーと、
   このリレーを駆動するリレードライブ回路と、
   内燃機関を制御するエンジンコントロールユニットとを備え、
   初期始動時には、イグニッションスイッチの操作により上記スタータモータを駆動するとともに、アイドルストップ後の再始動時には、上記エンジンコントロールユニットは、上記リレードライブ回路に指令を出力することにより、上記リレーを動作させ、上記電動機を駆動することを特徴とする内燃機関始動装置。
8. 内燃機関を始動させる内燃機関始動装置において、
   上記内燃機関を駆動する電動機と、
   この電動機の駆動力を上記内燃機関のクランク軸に伝達するとともに、上記内燃機関のクランク軸の回転数が所定回転数以上になると、上記内燃機関から上記電動機側への動力伝達を遮断する動力伝達手段とを備えたことを特徴とする内燃機関始動装置。
9. 内燃機関を始動させる内燃機関始動装置において、
   上記内燃機関を駆動する電動機と、
   この電動機の出力軸に勘合される第１プーリと上記内燃機関のクランク軸に勘合された第２プーリとの間に架装され、上記電動機の駆動力を上記内燃機関のクランク軸に伝達する動力伝達手段と、
   上記電動機と上記内燃機関との間に配置され、遠心力に依存してカムがリフトオフされインナとアウタ間の動力伝達を継合解除するリフトオフ型ワンウエイカムクラッチと、
   このリフトオフ型ワンウエイカムクラッチのカムのリフトオフ時に、上記内燃機関の負荷を大きくする制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関始動装置。

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