JP2005188447A - エンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン３の停止操作が行われてから停止するまでに、クランク軸が一時的に逆回転した時に、その逆回転に伴う衝撃トルクの伝達を緩和、あるいは遮断することで、スタータへの悪影響を防止できること。
【解決手段】
モータ制御装置５は、エンジン３の停止操作が行われると、エンジン３が停止するまでの間、モータ６を逆回転させるためのモータ逆転制御を実施する。このモータ逆転制御は、分巻コイル１４に対し駆動回路４を介してエンジン始動時とは逆方向に分巻電流を流すことで行われる。これにより、エンジン３の停止操作が行われた後、クランク軸が一時的に逆回転した場合でも、スタータに内蔵される一方向クラッチがロックすることはなく、クランク軸の逆回転による衝撃トルクの伝達を緩和でき、特に、歯車式減速装置を内蔵している場合には、ギヤの摩耗やギヤの欠け等の不具合を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スタータの回転力を常時エンジンに伝達可能な始動方式を有するエンジン始動装置に関する。

近年、車両の燃費向上を図るために、例えば、交差点等で信号停止した時に、エンジンを自動停止させるアイドルストップシステムが徐々に採用されている。ところが、アイドルストップシステムでは、自動停止後の再始動によって始動回数が大幅に増加するため、通常のギヤ噛み合い式スタータによるエンジン始動方式では、ギヤの噛み合い時に生じる衝撃音等が問題となっている。

これに対し、例えば、特許文献１に記載したベルト式スタータが知られている。
このベルト式スタータは、モータ側の駆動プーリと、エンジン側の従動プーリ（例えばクランク軸に取り付けられたクランクプーリ）とをベルトで常時連結し、モータの回転力を駆動プーリからベルトを介して従動プーリに伝達することで、エンジンをクランキングさせる方式である。この方式によれば、スタータの回転力をエンジンに伝達する際に、ギヤ同士の噛み合いがないため、ギヤ式スタータによるエンジン始動方式と比較して、騒音が低く、エンジン始動時の静粛性に優れている。
なお、ベルト式スタータには、エンジン始動後、エンジンの回転がモータに伝達されることがない様に、駆動プーリの内側に一方向クラッチが内蔵されている。
特開２００３−２２２０６５号公報

ところが、上記のベルト式スタータには、以下の問題が生じる。
車両を停止してから、乗員がＩＧキーを解除してエンジンを停止させる時に、例えば、何れかの気筒の圧縮行程で上死点を乗り越えることができない場合、一時的にクランク軸が逆回転することが起こり得る。この場合、ベルト式スタータでは、クランク軸の逆回転に伴って一方向クラッチがロックしてしまうため、クランク軸の逆回転がスタータに伝わり、スタータに悪影響を及ぼす（例えば、スタータの耐久性が低下する）恐れがあった。特に、歯車式減速装置（例えば、遊星歯車減速装置）を内蔵するスタータでは、歯車の摩耗、あるいは歯車が欠ける等の不具合が生じる。

本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、エンジンの停止操作が行われてから停止するまでに、クランク軸が一時的に逆回転した時に、その逆回転に伴う衝撃トルクの伝達を緩和、あるいは遮断することで、スタータへの悪影響を防止できるエンジン始動装置を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明のエンジン始動装置は、バッテリより通電を受けて回転力を発生するモータを有し、このモータの回転力が一方向クラッチを介して出力され、その回転出力がトルク伝達手段を介して、常時エンジンに伝達可能に設けられているスタータと、エンジンの運転を停止するための停止操作が行われた後、モータを逆回転させるためのモータ逆転制御を実施するモータ制御手段とを有する。

上記の構成によれば、エンジンの停止操作が行われた後、エンジンのクランク軸が一時的に逆回転すると、クランク軸の逆回転がトルク伝達手段を介してスタータに伝わる。これに対し、モータを逆回転させると、クランク軸の逆回転が一方向クラッチによって吸収されるため、一方向クラッチがロックすることはなく、クランク軸の逆回転に伴う衝撃トルクの伝達を緩和できる。特に、モータの逆回転速度が大きく、一方向クラッチが空転すれば、衝撃トルクの伝達を完全に遮断できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したエンジン始動装置において、モータ制御手段は、エンジンの停止操作を指令する停止信号を検出した後、エンジンの回転が停止するまでの間、モータ逆転制御を実施することを特徴とする。
モータ制御手段は、停止信号を検出することで、エンジンの停止操作が行われたことを判断することができ、エンジンの回転が停止するまでの間、即ち、エンジン回転数（ｒｐｍ）がゼロになるまでの間、モータを逆回転させることにより、クランク軸の逆回転に伴う衝撃トルクの伝達を緩和もしくは遮断できる。

なお、エンジンの停止操作を指令する停止信号とは、例えば、イグニションキーをＯＮ位置（エンジンの点火装置等に通電する位置）から解除した時、例えば、ＯＮ位置からＡＣＣ位置あるいはＯＦＦ位置へ切り換えた時に出力されるＯＮ解除信号、または、交差点等で車両が停止した時に、エンジンを自動停止させるアイドルストップ装置を搭載する場合のアイドルストップ信号等である。

（請求項３の発明）
請求項２に記載したエンジン始動装置において、モータ制御手段は、停止信号を検出してから、エンジンが一時的に逆回転を始める前に、モータ逆転制御を開始することを特徴とする。
エンジンの停止操作が行われた後、エンジンのクランク軸の回転（正回転）は、徐々に減速し、やがて静止するが、静止する直前に逆回転する場合がある。このエンジンの停止操作後であって、且つ静止直前の一時的な逆回転を生じる時に、モータが逆回転することが望まれる。

クランク軸の逆回転時にモータが確実に逆回転しているためには、エンジンの停止操作が行われた時は、その後、クランク軸に一時的な逆回転が発生する前に、モータの逆回転を開始させることが望ましい。例えば、モータ制御手段は、エンジン停止信号を検出してから、所定時間以内にモータを逆回転させる信号を出力し、エンジン停止信号から所定時間以内に、モータの逆回転を開始させるように構成される。この所定時間は、エンジンのクランク軸が揺り戻しとしての逆回転を生じる前に、モータが逆回転を開始しているように設定される。

例えば、上記の所定時間は、エンジンを停止させるためのエンジン停止信号が発生してから、エンジンのクランク軸が静止するまでの平均的もしくは標準的な時間または最短の時間、あるいはエンジン停止信号が発生してから、エンジンのクランク軸が揺り戻しとしての逆回転を発生するまでの平均的もしくは標準的な時間、または最短の時間より、十分に短く設定される。この所定時間の設定にあたっては、モータを逆回転させるための信号を与えてから、実際にモータが逆回転を開始するまでの平均的もしくは標準的な時間または最長の時間が、遅れ時間として考慮される。

また、エンジン停止信号が検出されてから、エンジンが逆回転を始める以前に、モータの逆回転速度が所定値以上に到達するようにモータの逆回転を開始させても良い。具体的なエンジンの一例として、エンジンの逆回転が始まるタイミングは、エンジン停止が指示された後、１００ｍｓｅｃを経過した付近に生じる。
一方、標準的な現在のスタータの構成では、電磁スイッチコイルの励磁により、モータ回路のメイン接点が閉じることでモータが回転を開始するため、スタータを逆回転させる指示の後、モータが実際に動き出すまでの応答遅れ時間、スタータ毎の応答遅れ時間のばらつき、確実に逆回転を実現するための安全率を考慮すると、エンジン停止が指示されてから、モータの逆回転を指示するまでの所定時間は、例えば２０ｍｓｅｃ以内に設定することが望ましい。このような所定時間を設定することで、クランク軸が逆回転する時には、確実にモータが逆回転しているように、モータの逆回転を開始させることができる。

（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのエンジン始動装置において、モータは、界磁巻線として分巻コイルを有し、モータ制御手段は、分巻コイルに分巻電流を流すための駆動回路を有し、この駆動回路を通じて分巻コイルに分巻電流を逆方向に流すことにより、モータ逆転制御を実施することを特徴とする。
この場合、駆動回路を通じて分巻コイルに分巻電流を逆方向に流すだけの簡単な構成でモータの逆回転を実現できる。

（請求項５の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのエンジン始動装置において、モータは、界磁巻線として直巻コイルと分巻コイルとを有し、モータ制御手段は、直巻コイルを短絡できる短絡手段と、分巻コイルに分巻電流を流すための駆動回路とを有し、短絡手段により直巻コイルを短絡し、且つ、駆動回路を通じて分巻コイルに分巻電流を逆方向に流すことにより、モータ逆転制御を実施することを特徴とする。
この場合、直巻コイルを短絡し、且つ、駆動回路を通じて分巻コイルに分巻電流を逆方向に流すだけの簡単な構成でモータの逆回転を実現できる。なお、直巻コイルの短絡手段は、例えば、直巻コイルと並列にリレースイッチを接続することで実現できる。

（請求項６の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのエンジン始動装置において、モータは、界磁巻線として、正方向に巻線された第１の分巻コイルと、逆方向に巻線された第２の分巻コイルとを有し、モータ制御手段は、第１の分巻コイルと第２の分巻コイルとの何方か一方を選択して分巻電流を流すことができる切換スイッチを有し、この切換スイッチにより第２の分巻コイルを選択して分巻電流を流すことにより、モータ逆転制御を実施することを特徴とする。
この場合、逆方向に巻線された第２の分巻コイルを切換スイッチによって選択し、その第２の分巻コイルに分巻電流を流すだけの簡単な構成でモータの逆回転を実現できる。

（請求項７の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのエンジン始動装置において、モータは、界磁巻線として直巻コイルを有し、モータ制御手段は、直巻コイルに直巻電流を流すための駆動回路を有し、この駆動回路を通じて直巻コイルに直巻電流を逆方向に流すことにより、モータ逆転制御を実施することを特徴とする。
この場合、駆動回路を通じて直巻コイルに直巻電流を逆方向に流すだけの簡単な構成でモータの逆回転を実現できる。

（請求項８の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのエンジン始動装置において、モータは、界磁巻線として直巻コイルと分巻コイルの少なくとも一方を有し、モータ制御手段は、バッテリとは別に搭載された別電源から界磁巻線に界磁電流を流すための駆動回路を有し、この駆動回路を通じて別電源から界磁巻線に界磁電流を逆方向に流すことにより、モータ逆転制御を実施することを特徴とする。
この場合、駆動回路を通じて別電源から界磁巻線に界磁電流を逆方向に流すだけの簡単な構成でモータの逆回転を実現できる。

（請求項９の発明）
請求項１〜８に記載した何れかのエンジン始動装置において、モータ制御手段は、エンジンの回転速度とスタータの回転速度との速度差に応じて、モータの逆回転速度を可変することを特徴とする。
この場合、エンジンの回転速度とスタータの回転速度との速度差に応じて、モータの逆回転速度を適正に制御できるので、クランク軸が一時的に逆回転した時に、モータの逆回転速度が不足することはなく、クランク軸の逆回転による衝撃トルクの伝達をより確実に遮断できる。

（請求項１０の発明）
請求項１〜９に記載した何れかのエンジン始動装置において、スタータは、モータの回転速度を減速する歯車式減速装置を有し、この歯車式減速装置で減速された回転トルクが一方向クラッチを介して出力されることを特徴とする。
上記の構成によれば、クランク軸に一時的な逆回転が生じた時に、モータの逆回転によって一方向クラッチがロックすることを防止できるので、クランク軸の逆回転による衝撃トルクが一方向クラッチを介して歯車式減速装置に伝達することはなく、歯車の摩耗あるいは歯車の欠け等を防止できる。

（請求項１１の発明）
請求項１〜１０に記載した何れかのエンジン始動装置において、トルク伝達手段は、モータの回転力を出力するスタータプーリと、エンジンのクランク軸に固定されるクランクプーリと、スタータプーリとクランクプーリとを常時連結するベルト等より構成されることを特徴とする。
この構成によれば、エンジン始動時に、ギヤ同士を噛み合わせる必要がないので、騒音が低く、エンジン始動時の静粛性に優れたエンジン始動装置を提供できる。

（請求項１２の発明）
請求項１〜１０に記載した何れかのエンジン始動装置において、トルク伝達手段は、モータの回転力を出力する駆動側スプロケットと、エンジンのクランク軸に固定される従動側スプロケットと、駆動側スプロケットと従動側スプロケットとを常時連結するチェーン等より構成されることを特徴とする。
例えば、請求項１１に記載したベルト伝動方式では、プーリとベルトとの間で滑りが発生すると、トルク伝動率が低下するのに対し、本発明の構成によれば、スプロケットとチェーンとの噛み合いにより、確実にトルク伝達できるので、トルク伝動率の低下を抑制できる。

（請求項１３の発明）
請求項１〜１０に記載した何れかのエンジン始動装置において、トルク伝達手段は、モータの回転力を出力する駆動ギヤと、エンジンのクランク軸に設けられる従動ギヤと、駆動ギヤと従動ギヤとの間に配置される１個または複数個の中間ギヤとを有し、この中間ギヤを介して駆動ギヤと従動ギヤとが常時連結されていることを特徴とする。

この構成では、例えば、エンジン始動時に、常時噛み合わされている複数個のギヤ（駆動ギヤ、中間ギヤ、従動ギヤ）を介してスタータからエンジンにトルク伝達されるので、従来のギヤ式スタータ（エンジン始動時のみピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせ、エンジン始動後は、ピニオンギヤをリングギヤから離脱させる方式）と比較した場合に、ギヤ同士が噛み合う時の衝撃音が無く、且つ、ギヤ同士の噛み合い不良に伴うエンジンの始動不良が発生することもないので、スムーズなエンジン始動が可能である。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は実施例１に係るエンジン始動装置１の制御回路図、図２はスタータ２の側面図、図３はエンジン始動方式を模式的に示した側面図である。
実施例１のエンジン始動装置１は、エンジン３を始動させるためのスタータ２（図２参照）と、駆動回路４（図１参照）を介してスタータ２の動作を制御するモータ制御装置５（図１参照）等を備える。

スタータ２は、図２に示す様に、回転力を発生するモータ６と、モータ回路７（図１参照）に設けられるメイン接点８を開閉操作する電磁スイッチ９と、モータ６の回転力が伝達されて回転するスタータプーリ１０等を有し、このスタータプーリ１０とエンジン３のクランクプーリ１１とがベルト１２により常時連結され、モータ６の回転力をベルト伝動によりエンジン３に伝達するベルト式スタータである（図３参照）。なお、スタータ２は、エンジン始動後、エンジン３によってモータ６が回されない様に、周知の一方向クラッチ（図示せず）を内蔵している。

モータ６は、図１に示す様に、整流子（図示せず）を有する電機子１３と、界磁巻線である分巻コイル１４と、整流子に摺接してバッテリ電流を電機子１３に流すためのブラシ１５等を備え、イグニションキー（ＩＧキー１６と呼ぶ）が、ＳＴ位置（スタータ２を起動させる位置）に投入されると、バッテリ１９からスタータリレー２０（閉状態）を介して電磁スイッチ９（励磁コイル９ａ）に通電され、メイン接点８が閉じることで、モータ回路７を通じて電機子１３にバッテリ電流が通電される。

駆動回路４は、図１に示す様に、４個の制御素子４ａ（例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ）をブリッジ接続して構成され、分巻コイル１４の両端に接続されている。
モータ制御装置５は、エンジン始動時に、駆動回路４を介して分巻コイル１４に流れる分巻電流（界磁電流）をデューティ制御すると共に、エンジン３の停止操作が行われると、エンジン３が停止するまでの間、モータ６を逆回転させるためのモータ逆転制御を実施する。このモータ逆転制御は、分巻コイル１４に対し駆動回路４を介してエンジン始動時とは逆方向に分巻電流を流すことで行われる。
以下に、モータ逆転制御の一例を図４に示すフローチャート及び図５に示すタイムチャートを基に説明する。

ステップ１０…例えば、ＩＧキー１６によりエンジン３の停止操作が行われる（図５（ａ）参照）。このエンジン３の停止操作に伴い、エンジン停止信号がモータ制御装置５に入力される。エンジン停止信号には、例えば、ＩＧキー１６をＯＮ位置（エンジン３の点火装置等に通電する位置）からＡＣＣ位置（電気負荷への通電が可能なアクセサリ位置）、またはＯＦＦ位置（エンジン停止位置）へ切り替えた時に出力されるＯＮ解除信号、あるいは、アイドルストップ装置によるエンジン自動停止指令として出力されるアイドルストップ信号等である。

ステップ２０…エンジン回転数ＮＥ（ｒｐｍ）を入力する（図５（ｂ）参照）。なお、図５（ｂ）では、エンジン回転数ＮＥがプラス（＋）側を示している時に、エンジン回転が正方向であり、エンジン回転数ＮＥがマイナス（−）側を示している時に、エンジン回転が逆方向である（つまり、クランク軸が一時的に逆回転している）ことを示している。 ステップ３０…駆動回路４を介して分巻コイル１４にエンジン始動時と逆方向に分巻電流を通電する。これにより、エンジン始動時とは、逆向きの磁界が発生する。

ステップ４０…駆動回路４を介して電磁スイッチ９（励磁コイル９ａ）に通電する（図５（ｃ）参照）。これにより、メイン接点８が閉じて、電機子１３にバッテリ電流が通電されると、分巻電流によって生じる逆向きの磁界により、エンジン始動時とは逆方向にモータ６（電機子１３）が回転する（図５（ｄ）参照）。なお、モータ６の逆回転速度は、駆動回路４を介して分巻コイル１４に通電する分巻電流をデューティ制御することで可変する。

ステップ５０…エンジン３が完全に停止したことを検出する。ここでは、エンジン回転数ＮＥ＝０の時に、エンジン３が完全に停止したと判断する（図５（ｂ）参照）。
ステップ６０…エンジン３が完全に停止した後、駆動回路４を介して電磁スイッチ９（励磁コイル９ａ）及び分巻コイル１４への通電を停止する（図５（ｃ）参照）。これにより、モータ６（電機子１３）の逆回転が停止して、モータ逆転制御を終了する。

（実施例１の効果）
上記のモータ逆転制御によれば、エンジン３の停止操作が行われた後、エンジン３が停止するまでの間、モータ６を逆回転させることにより、エンジン３のクランク軸（図示せず）が一時的に逆回転した場合でも、一方向クラッチがロックすることはなく、クランク軸の逆回転による衝撃トルクの伝達を緩和でき、スタータ２の耐久性を向上できる。
特に、モータ６の逆回転速度を大きくして、一方向クラッチが空転すれば、衝撃トルクの伝達を完全に遮断できる。その結果、例えば、モータ６の回転速度を減速する歯車式減速装置（図示せず）を内蔵している場合には、その減速装置に衝撃トルクが伝達されることがないので、ギヤの摩耗やギヤの欠け等の不具合を防止できる。

なお、エンジン３の停止操作が行われた時は、クランク軸に一時的な逆回転が発生する前に、モータ６を逆回転させる必要がある。従って、停止信号を検出（入力）してから、所定時間（例えば、２０ｍｓｅｃ）以内に、モータ逆転制御を開始する必要がある。そこで、エンジン３の停止操作が行われた後、クランク軸に一時的な逆回転が生じるまでの時間を、逆回転発生時間として予め計測しておき、実際にエンジン停止操作が行われた時は、少なくとも、前記逆回転発生時間より前（２０ｍｓｅｃ以内）に、上記ステップ４０までの処理を実行すれば良い。

図６は実施例２に係るエンジン始動装置１の制御回路図である。
この実施例２に係るエンジン始動装置１は、モータ６の構造が実施例１の場合と異なり、図６に示す様に、界磁巻線として直巻コイル２１と分巻コイル１４とを有する複巻式モータ６を使用した場合の一例であり、且つ、直巻コイル２１と並列にリレースイッチ２２が接続されている。このリレースイッチ２２は、モータ制御装置５によって通電制御され、通電時に閉状態となる常開タイプであり、エンジン始動時には、通電されることなく、開状態となっている。

モータ制御装置５は、エンジン３の停止操作が行われた後、リレースイッチ２２に通電して直巻コイル２１を短絡すると共に、駆動回路４を介して分巻コイル１４にエンジン始動時と逆方向に分巻電流を通電することで、モータ逆転制御を実施する。その結果、実施例１と同様に、モータ６（電機子１３）に逆回転を発生させることで、クランク軸の一時的な逆回転による衝撃トルクの伝達を、一方向クラッチにて緩和または遮断できる。

図７は実施例３に係るエンジン始動装置１の制御回路図である。
この実施例３に係るエンジン始動装置１は、図７に示す様に、界磁巻線として、正方向に巻線された第１の分巻コイル１４ａと、逆方向に巻線された第２の分巻コイル１４ｂとを有する分巻モータ６を使用すると共に、その第１の分巻コイル１４ａと第２の分巻コイル１４ｂとを切り替えてモータ制御装置５に接続するための切換スイッチ２３を有している。

モータ制御手段は、エンジン始動時に、切換スイッチ２３を制御して第１の分巻コイル１４ａを選択する（第１の分巻コイル１４ａに分巻電流を通電する）ことにより、モータ６を正方向に回転させることができる。
一方、エンジン３の停止操作が行われた後、切換スイッチ２３を制御して第２の分巻コイル１４ｂを選択する（第２の分巻コイル１４ｂに分巻電流を通電する）ことにより、モータ６（電機子１３）を逆方向に回転させてモータ逆転制御を実施することができる。
この実施例３に係るエンジン始動装置１では、実施例１及び実施例２に示した駆動回路４を使用する必要がないので、回路構成が簡単であり、低コストにて実現可能である。

図８は実施例４に係るエンジン始動装置１の制御回路図である。
この実施例４に係るエンジン始動装置１は、モータ６の構造が実施例１の場合と異なり、図８に示す様に、界磁巻線として直巻コイル２１を有する直巻式モータ６を使用した場合の一例であり、且つ、その直巻コイル２１が駆動回路４に接続され、駆動回路４を通じて直巻電流（界磁電流）が通電される。

モータ制御装置５は、エンジン始動時に、駆動回路４を介して直巻コイル２１に流れる直巻電流をデューティ制御すると共に、エンジン３の停止操作が行われると、駆動回路４を介して直巻コイル２１にエンジン始動時とは逆方向に直巻電流を流すことにより、モータ６（電機子１３）を逆方向に回転させてモータ逆転制御を実施することができる。

図９は実施例５に係るエンジン始動装置１の制御回路図である。
この実施例５に係るエンジン始動装置１は、界磁巻線として直巻コイル２１と分巻コイル１４の少なくとも一方（図９では分巻コイル１４を示している）を有するモータ６を使用すると共に、エンジン３の停止操作が行われた後、駆動回路４を介して分巻コイル１４にエンジン始動時と逆方向に分巻電流を流すための別電源２４を備えている。この別電源２４は、バッテリ１９とは別に車両に搭載され、エンジン始動後、例えば、駆動回路４を介してバッテリ電流を蓄電するキャパシタを利用できる。

モータ制御装置５は、実施例１の場合と同様に、エンジン始動時には、駆動回路４を介して分巻コイル１４に流れる分巻電流（界磁電流）をデューティ制御すると共に、エンジン３の停止操作が行われると、別電源２４から駆動回路４を介して分巻コイル１４にエンジン始動時と逆方向に分巻電流を流すことにより、モータ逆転制御を実施することができる。

なお、本実施例の別電源２４は、一例として挙げたキャパシタ以外にも、比較的小容量且つ大電流出力が可能な充電式電池等を利用することも可能である。
また、界磁巻線として分巻コイル１４を示しているが、分巻コイル１４に代えて、直巻コイル２１を使用することも可能である。

図１０は実施例６に係るモータ逆転制御の手順を示す制御フローチャートである。
この実施例６に係るエンジン始動装置１は、例えば、実施例１に記載した制御回路（図１参照）を構成するものにおいて、エンジン３の停止操作が行われた後、エンジン３の回転速度とスタータ２の回転速度との速度差に応じて、モータ６の逆回転速度を可変する一例である。
以下、この実施例６に係るモータ逆転制御の一例を、図１０に示すフローチャートを基に説明する。但し、ステップ１０〜４０までの処理は、実施例１と同じであり、説明を省略し、ステップ５０以降について説明する。

ステップ５０…スタータ回転数（逆回転速度）を検出する。このスタータ回転数は、モータ６の回転速度、または減速後の回転速度でも良い。
ステップ６０…スタータ回転数が不足しているか否かを判定する。スタータ回転数が不足していると判定された場合（判定結果ＹＥＳ）は、次のステップ７０へ進み、不足していないと判定された場合（判定結果ＮＯ）は、ステップ９０へ進む。

ステップ７０…クランク軸の一時的な逆回転によって一方向クラッチに衝撃トルクが伝達される場合（つまり、一方向クラッチがロックする場合）は、スタータ回転数が不足していると判断できるので、ここでは、一方向クラッチがロックしない程度に、スタータ回転数（モータ６の逆回転速度）を増大し、その後、ステップ５０へ戻る。なお、スタータ回転数の増大は、駆動回路４を介して分巻コイル１４に流れる分巻電流（逆方向）を小さくすることにより、スタータ２の出力特性を高速回転型に移行することで実現できる。

ステップ８０…エンジン３が完全に停止したことを検出する。ここでは、エンジン回転数ＮＥ＝０の時に、エンジン３が完全に停止したと判断する。
ステップ９０…エンジン３が完全に停止した後、駆動回路４を介して電磁スイッチ９（励磁コイル９ａ）及び分巻コイル１４への通電を停止する。

（実施例６の効果）
この実施例６に記載したモータ逆転制御によれば、エンジン３の回転速度とスタータ２の回転速度との速度差に応じて、モータ６の逆回転速度を適正に制御できるので、クランク軸が一時的に逆回転した時でも、モータ６の逆回転速度が不足することはなく、一方向クラッチが空転することにより、クランク軸の逆回転に伴う衝撃トルクの伝達を確実に遮断できる。その結果、スタータ２の駆動系、特に歯車式減速装置を内蔵している場合には、その減速装置に衝撃トルクが伝達されることがないので、ギヤの摩耗やギヤの欠け等の不具合を防止できる。

なお、この実施例６に係るモータ逆転制御は、実施例１に記載したエンジン始動装置１の制御回路を基に説明しているが、実施例２〜実施例５に記載した制御回路（図６〜図９参照）を構成するエンジン始動装置１にも適用可能であることは言うまでもない。

（変形例）
実施例１では、ベルト伝動によるエンジン始動方式を記載しているが、例えば、チェーンを利用したエンジン始動方式でも良い。つまり、モータ６の回転力を出力する駆動側スプロケットと、エンジン３のクランク軸に固定される従動側スプロケットとをチェーンにて連結することにより、常時トルク伝達可能なエンジン始動システムを実現できる。

あるいは、スタータ２の回転力を出力する駆動ギヤと、エンジン３のクランク軸に固定される従動ギヤとを設け、両ギヤの間に１個または複数個の中間ギヤを噛み合わせて、この中間ギヤを介して駆動ギヤと従動ギヤとが連結されることにより、常時トルク伝達可能なエンジン始動システムを実現することもでき、これらのエンジン始動システムに本発明のモータ逆転制御を適用することもできる。
あるいは、一方向クラッチがスタータ２の外部、例えば、エンジン３のクランク軸から始動入力ギヤまでの間に存在しても、同様の効果を得ることができる。

実施例１に係るエンジン始動装置の制御回路図である。 実施例１に係るスタータの側面図である。 実施例１に係るエンジン始動方式を模式的に示した側面図である。 実施例１に係るモータ逆転制御の手順を示すフローチャートである。 実施例１に係るモータ逆転制御のタイムチャートである。 実施例２に係るエンジン始動装置の制御回路図である。 実施例３に係るエンジン始動装置の制御回路図である。 実施例４に係るエンジン始動装置の制御回路図である。 実施例５に係るエンジン始動装置の制御回路図である。 実施例６に係るモータ逆転制御の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン始動装置
２ スタータ
３ エンジン
４ 駆動回路
５ モータ制御装置（モータ制御手段）
６ モータ
１０ スタータプーリ（トルク伝達手段）
１１ クランクプーリ（トルク伝達手段）
１２ ベルト（トルク伝達手段）
１４ 分巻コイル
１４ａ 第１の分巻コイル
１４ｂ 第２の分巻コイル
１９ バッテリ
２１ 直巻コイル
２２ リレースイッチ（短絡手段）
２３ 切換スイッチ
２４ 別電源

Claims (13)

1. バッテリより通電を受けて回転力を発生するモータを有し、このモータの回転力が一方向クラッチを介して出力され、その回転出力がトルク伝達手段を介して、常時エンジンに伝達可能に設けられているスタータと、
   前記エンジンの運転を停止するための停止操作が行われた後、前記モータを逆回転させるためのモータ逆転制御を実施するモータ制御手段とを有するエンジン始動装置。
2. 請求項１に記載したエンジン始動装置において、
   前記モータ制御手段は、前記エンジンの停止操作を指令する停止信号を検出した後、前記エンジンの回転が停止するまでの間、前記モータ逆転制御を実施することを特徴とするエンジン始動装置。
3. 請求項２に記載したエンジン始動装置において、
   前記モータ制御手段は、前記停止信号を検出してから、前記エンジンが一時的に逆回転を始める前に、前記モータ逆転制御を開始することを特徴とするエンジン始動装置。
4. 請求項１〜３に記載した何れかのエンジン始動装置において、
   前記モータは、界磁巻線として分巻コイルを有し、
   前記モータ制御手段は、前記分巻コイルに分巻電流を流すための駆動回路を有し、この駆動回路を通じて前記分巻コイルに分巻電流を逆方向に流すことにより、前記モータ逆転制御を実施することを特徴とするエンジン始動装置。
5. 請求項１〜３に記載した何れかのエンジン始動装置において、
   前記モータは、界磁巻線として直巻コイルと分巻コイルとを有し、
   前記モータ制御手段は、前記直巻コイルを短絡できる短絡手段と、前記分巻コイルに分巻電流を流すための駆動回路とを有し、前記短絡手段により前記直巻コイルを短絡し、且つ、前記駆動回路を通じて前記分巻コイルに分巻電流を逆方向に流すことにより、前記モータ逆転制御を実施することを特徴とするエンジン始動装置。
6. 請求項１〜３に記載した何れかのエンジン始動装置において、
   前記モータは、界磁巻線として、正方向に巻線された第１の分巻コイルと、逆方向に巻線された第２の分巻コイルとを有し、
   前記モータ制御手段は、前記第１の分巻コイルと第２の分巻コイルとの何方か一方を選択して分巻電流を流すことができる切換スイッチを有し、この切換スイッチにより前記第２の分巻コイルを選択して分巻電流を流すことにより、前記モータ逆転制御を実施することを特徴とするエンジン始動装置。
7. 請求項１〜３に記載した何れかのエンジン始動装置において、
   前記モータは、界磁巻線として直巻コイルを有し、
   前記モータ制御手段は、前記直巻コイルに直巻電流を流すための駆動回路を有し、この駆動回路を通じて前記直巻コイルに直巻電流を逆方向に流すことにより、前記モータ逆転制御を実施することを特徴とするエンジン始動装置。
8. 請求項１〜３に記載した何れかのエンジン始動装置において、
   前記モータは、界磁巻線として、直巻コイルと分巻コイルの少なくとも一方を有し、
   前記モータ制御手段は、前記バッテリとは別に搭載された別電源から前記界磁巻線に界磁電流を流すための駆動回路を有し、この駆動回路を通じて前記別電源から前記界磁巻線に界磁電流を逆方向に流すことにより、前記モータ逆転制御を実施することを特徴とするエンジン始動装置。
9. 請求項１〜８に記載した何れかのエンジン始動装置において、
   前記モータ制御手段は、前記エンジンの回転速度と前記スタータの回転速度との速度差に応じて、前記モータの逆回転速度を可変することを特徴とするエンジン始動装置。
10. 請求項１〜９に記載した何れかのエンジン始動装置において、
    前記スタータは、前記モータの回転速度を減速する歯車式減速装置を有し、この歯車式減速装置で減速された回転トルクが前記一方向クラッチを介して出力されることを特徴とするエンジン始動装置。
11. 請求項１〜１０に記載した何れかのエンジン始動装置において、
    前記トルク伝達手段は、前記モータの回転力を出力するスタータプーリと、
    前記エンジンのクランク軸に固定されるクランクプーリと、
    前記スタータプーリと前記クランクプーリとを常時連結するベルト等より構成されることを特徴とするエンジン始動装置。
12. 請求項１〜１０に記載した何れかのエンジン始動装置において、
    前記トルク伝達手段は、前記モータの回転力を出力する駆動側スプロケットと、
    前記エンジンのクランク軸に固定される従動側スプロケットと、
    前記駆動側スプロケットと前記従動側スプロケットとを常時連結するチェーン等より構成されることを特徴とするエンジン始動装置。
13. 請求項１〜１０に記載した何れかのエンジン始動装置において、
    前記トルク伝達手段は、前記モータの回転力を出力する駆動ギヤと、
    前記エンジンのクランク軸に設けられる従動ギヤと、
    前記駆動ギヤと前記従動ギヤとの間に配置される１個または複数個の中間ギヤとを有し、この中間ギヤを介して前記駆動ギヤと前記従動ギヤとが常時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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