JP2008240616A - エンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】常時噛み合い式のエンジン始動装置において、エンジンの逆回転にともなう入力トルクと、スタータモータの駆動トルクとが重複しないようにするとともに、その入力トルクを吸収する。
【解決手段】スタータモータ２０側のピニオンギヤ２２が、エンジン１０側のリングギヤ１２に、直接または中間ギヤ等を介して、常時噛み合わされている常時噛み合い式のエンジン始動装置は、緩衝装置３０を備える。この緩衝装置３０は、緩衝機構部３１とクラッチ機構部４０とを備えており、エンジン始動時には、スタータモータ２０の回転を許容する一方、エンジン１０の逆回転にともなってスタータモータ２０がエンジン始動時とは逆方向に回されるときには、その逆回転にともなうスタータモータ２０側への入力トルクを吸収する。そして、エンジン１０の逆回転中には、スタータモータ２０の駆動が禁止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンを始動させるための常時噛み合い式のエンジン始動装置の改良に関する。

エンジン始動装置（以下では、単に「始動装置」ともいう。）として、常時噛み合い式のものが知られている。常時噛み合い式の始動装置は、スタータモータの出力軸に取り付けられたピニオンギヤと、エンジンのクランク軸に取り付けられたリングギヤ（例えばフライホイール等に取り付けられる）とが、直接または中間ギヤ等を介して、常時噛み合わされている構成となっている。

常時噛み合い式の始動装置では、エンジン側のリングギヤにピニオンギヤが常時噛み合っているので、エンジンが停止する前（エンジンが惰性回転しているとき）に再始動させることが可能である点で、電磁押し込み式の始動装置に比べ優れている。また、電磁押し込み式の始動装置では、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合う際に噛み合い音が発生するが、常時噛み合い式の始動装置では、そのような噛み合い音が発生することがないため、静粛性の面で優れている。このような常時噛み合い式の始動装置は、燃費の向上や排気ガス放出の低減を図るために、エンジンの停止および再始動を自動制御するエンジン自動停止／再始動システム（アイドルストップ、エコランシステムとも呼ばれる）を採用した車両に適している。

常時噛み合い式の始動装置では、エンジンが完爆して、エンジン回転数がスタータモータの回転数を上回ると、ピニオンギヤがリングギヤに回されることになる。このため、一方向クラッチを設けることによって、スタータモータが回されることを防止するようにしている。一方向クラッチは、エンジン回転数がスタータモータの回転数を上回ると空転して、エンジンの正方向の回転をスタータモータ側に伝えない機能を有している。しかし、何らかの原因でエンジンが逆方向に回転した場合には、一方向クラッチが係合状態となり、その逆方向の回転がエンジン側からスタータモータ側に伝達され、スタータモータがエンジン始動時とは逆方向に回されることになる。

エンジンの逆回転、つまり、クランク軸の逆回転の現象は、例えば、エンジン停止時（停止直後）に発生する可能性がある。詳しく言えば、エンジンの停止直前には、圧縮工程にあるピストンが上死点付近で昇圧された気筒内の空気の圧力（圧縮反力）で押し戻され、上死点を超えることができないために、クランク軸の逆回転を生じる可能性がある。このように、逆回転によって押し戻されたピストンに対しては、次回の始動時、大きな圧縮反力が作用することになる。このため、その圧縮反力のために要求される始動トルクが大きくなる。そこで、従来では、エンジンの逆回転が検出された場合には、スタータモータの駆動を禁止するようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、圧縮反力によるエンジンの逆回転にともなうスタータモータ側への入力トルク（逆回転入力トルク）とスタータモータの駆動トルクとが重複しないようになり、スタータモータに過大な負荷がかかることが防止される。
特開２００５−１４００３０号公報

ところで、従来では、常時噛み合い式の始動装置に、逆回転防止用クラッチを設けることによって、スタータモータの逆回転を防止することも行われている。逆回転防止用クラッチは、例えば、図５に示すような構成になっている。この図５に例示する逆回転防止用クラッチ４０’は、クラッチアウタ４１と、クラッチインナ４２と、クラッチアウタ４１とクラッチインナ４２との間に形成されるカム室４３に配設され、両者４１，４２間のトルク伝達を接断するクラッチローラ４４と、このクラッチローラ４４をカム室４３の狭小方向へ付勢するスプリング４５とを備えて構成されている。

クラッチアウタ４１は、スタータモータのケーシングに回転不能に固定される。一方、クラッチインナ４２は、スタータモータの出力軸の端部に設けられる。カム室４３は、クラッチアウタ４１の内周面とクラッチインナ４２の外周面との間に形成される空間であって、このカム室４３にクラッチローラ４４が配設されている。カム室４３は、周方向の一方側（図５で時計回り方向の前方側）から他方側（時計回り方向の後方側）へ向かって次第に狭くなるくさび状に形成され、かつ、周方向の一方側ではクラッチローラ４４のローラ径に比べ広く形成され、周方向の他方側ではクラッチローラ４４のローラ径に比べ狭く形成されている。このようなカム室４３が周方向に等間隔で複数（図５では５つ）設けられている。

このような逆回転防止用クラッチ４０’によれば、クラッチインナ４２が図中矢印で示す右回転方向（時計回り方向）に回転すると、クラッチローラ４４がカム室４３の一方側（広い側）に移動して空転することで、クラッチインナ４２の回転が許容される。このため、エンジン始動時、スタータモータの回転がピニオンギヤを介してエンジン側へ伝達される。これに対し、クラッチインナ４２がその逆の左回転方向に回転すると、クラッチローラ４４がカム室４３の他方側（狭い側）に移動して、クラッチアウタ４１とクラッチインナ４２との間にロックされるため、クラッチインナ４２の回転が規制される。これにより、スタータモータがエンジン始動時とは逆方向に回されることが防止される。

しかし、上述のような逆回転防止用クラッチを設ける構成では、エンジンが逆回転しないので、エンジン停止直後に、圧縮反力が作用していたとしても、圧縮反力が作用しているか否かが判らない可能性がある。したがって、上記特許文献１のような始動装置に、逆回転防止用クラッチを設ける構成を採用した場合、スタータモータの駆動を禁止すべき場合であったにもかかわらず、禁止できない場合が起きる可能性がある。その結果、圧縮反力による逆回転入力トルクとスタータモータの駆動トルクとが重複してしまう可能性がある。

つまり、常時噛み合い式の始動装置において、例えば、上記特許文献１のようなエンジンの逆回転を検出してスタータモータの駆動を禁止する構成と、例えば、図５に示すような逆回転防止用クラッチを設ける構成とを併せて採用した場合には、上述のような問題が発生する可能性がある。したがって、その点において改良の余地がある。

本発明は、そのような点に着目してなされたものであり、エンジンの逆回転にともなう入力トルクと、スタータモータの駆動トルクとが重複しないようにすることが可能であり、しかも、その入力トルクを吸収することが可能な常時噛み合い式のエンジン始動装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、スタータモータ側のギヤが、エンジン側のギヤに、直接または中間ギヤ等を介して、常時噛み合わされている常時噛み合い式のエンジン始動装置であって、エンジン始動時には、スタータモータの回転を許容する一方、エンジンの逆回転にともなってスタータモータがエンジン始動時とは逆方向に回されるときには、その逆回転にともなうスタータモータ側への入力トルクを吸収する緩衝手段と、前記エンジンの逆回転を検出するための逆回転検出手段と、前記エンジンの逆回転中には、スタータモータの駆動を禁止するスタータ制御手段とを備えていることを特徴としている。

上記構成によれば、エンジンが逆回転しているときには、スタータモータの駆動が禁止されるので、エンジンの逆回転にともなうスタータモータ側への入力トルクと、スタータモータの駆動トルクとが重複することを回避できる。これにより、スタータモータに過大な負荷がかかることを防止でき、スタータモータ等の破損を未然に防ぐことができる。この場合、スタータモータに逆回転防止クラッチを設けた場合とは異なり、エンジンの逆回転が許容されるので、エンジンの逆回転を確実に検出できるようになる。したがって、圧縮反力によるエンジンの逆回転にともなう逆回転入力トルクと、スタータモータの駆動トルクとが重複することを確実に回避できる。しかも、エンジンの逆回転にともなうスタータモータ側への入力トルクは緩衝手段によって吸収されるので、その入力トルクによるスタータモータ等の破損を防止できる。

本発明のエンジン始動装置における緩衝手段の具体構成として次の構成が挙げられる。すなわち、前記緩衝手段は、クラッチ機構部と緩衝機構部とで構成されている。このクラッチ機構部は、スタータモータの出力軸と一体的に設けられるインナ部材と、このインナ部材の外側に設けられるアウタ部材と、これらのインナ部材とアウタ部材との間に配設されるクラッチ部材とを備えている。また、緩衝機構部は、前記クラッチ機構部のアウタ部材の外側に回転不能に設けられるケース部材と、これらのアウタ部材とケース部材との間に配設されるダンパ部材とを備えている。そして、エンジン始動時には、前記インナ部材とアウタ部材との間でクラッチ部材が空転してこのインナ部材の回転を許容する一方、エンジンの逆回転にともなってスタータモータがエンジン始動時とは逆方向に回されるときには、前記クラッチ部材がインナ部材とアウタ部材とに係合することで、アウタ部材がインナ部材とともに回転し、このアウタ部材の回転にともなって、そのアウタ部材とケース部材との間のダンパ部材が弾性変形する。

上記構成によれば、エンジン始動時には、クラッチ部材が空転することで、インナ部材の回転が許容される。これにより、スタータモータの回転がギヤを介してエンジン側へ伝達され、エンジンの始動回転が可能になる。これに対し、エンジンの逆回転にともなってスタータモータがエンジン始動時とは逆方向に回されるときには、ダンパ部材の弾性変形により、エンジンの逆回転にともなう入力トルクを吸収することができる。

また、本発明のエンジン始動装置におけるスタータ制御手段の具体構成として次の構成が挙げられる。すなわち、前記スタータ制御手段は、車両の停止中に停止しているエンジンを、始動命令に応じて始動させるように、スタータモータを制御する。

このような制御は、一般に、エコラン制御と呼ばれる。ここで、「車両の停止」は、主として車両の使用中に停止した場合、例えば、走行中に信号で停止したような状態を指す。車両の停止状態において、エコラン制御下ではエンジンは自動的に停止する。このようなエンジン停止状態において、所定の動作が行われるとエンジンは再び始動する。この場合、「所定の動作」とは、例えば、アクセルペダルを所定量踏み込む等の動作であるが、エンジン始動装置が、それら動作を、エンジンを始動させるための命令、すなわち、上記の「始動命令」として受け取ることが可能な態様の全てを含む概念である。

そして、上記のようなエコラン制御下では、頻繁にエンジンの停止および始動が繰り返されるため、エンジンの停止のたびに圧縮反力によりエンジンの逆回転が発生する可能性があるが、上記構成によれば、エンジンの逆回転にともなうスタータモータ側への入力トルクを簡単な構成により吸収できるので効果的である。

本発明によれば、エンジンが逆回転しているときには、スタータモータの駆動が禁止されるので、エンジンの逆回転にともなうスタータモータ側への入力トルクと、スタータモータの駆動トルクとが重複することを回避できる。これにより、スタータモータに過大な負荷がかかることを防止でき、スタータモータ等の破損を未然に防ぐことができる。この場合、スタータモータに逆回転防止クラッチを設けた場合とは異なり、エンジンの逆回転が許容されるので、エンジンの逆回転を確実に検出できるようになる。したがって、圧縮反力によるエンジンの逆回転にともなう逆回転入力トルクと、スタータモータの駆動トルクとが重複することを確実に回避できる。しかも、エンジンの逆回転にともなうスタータモータ側への入力トルクは緩衝手段によって吸収されるので、その入力トルクによるスタータモータ等の破損を防止できる。

本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１は、実施形態に係るエンジン始動装置の概略構成を模式的に示す図である。

図１に例示するエンジン始動装置は、エンジン１０を始動させるための装置であって、スタータモータ２０と、スタータ制御装置１００とを備えている。この実施形態では、エンジン始動装置は、常時噛み合い式のものとして構成されており、スタータモータ２０の出力軸２１に取り付けられたピニオンギヤ２２と、エンジン１０のクランク軸１１に取り付けられたリングギヤ１２とが、常時噛み合わされている。

エンジン１０は、例えば、一般的なガソリンエンジンとして構成される。エンジン１０のクランク軸１１には、図示しないコネクティングロッドを介して気筒内のピストンが連結される。なお、エンジン１０は、ガソリンエンジン以外のエンジン（例えば、ディーゼルエンジン）として構成してもよい。

クランク軸１１の端部には、一方向クラッチ１３を介してリングギヤ１２が取り付けられている。リングギヤ１２は、例えば、クランク軸１１と一体に回転するトルクコンバータに設けられる（オートマチックトランスミッションの場合）。一方向クラッチ１３は、エンジン１０の回転数がスタータモータ２０の回転数以下のとき、クランク軸１１からリングギヤ１２への回転伝達を許容する一方、エンジン１０の回転数がスタータモータ２０の回転数を上回ると、クランク軸１１からリングギヤ１２への回転伝達を阻止するように構成されている。なお、マニュアルトランスミッションの場合、クランク軸と一体的に結合されているフライホイールにリングギヤを設けることが可能である。

エンジン１０側のリングギヤ１２には、スタータモータ２０の出力軸２１の一端部に一体的に設けられたピニオンギヤ２２が直接噛み合わされている。スタータモータ２０は、エンジン１０を始動回転させるためのモータであり、このスタータモータ２０には、図示しない電源（バッテリ）が接続されている。スタータモータ２０は、具体的には、磁気回路を形成するヨークの内周に複数の永久磁石を周方向等間隔に配置して構成される界磁と、この界磁の内周に回転自在に配置される電機子と、この電機子に設けられる整流子に摺接するブラシ等より構成される。この場合、電機子の回転軸（電機子軸）が出力軸２１の他端部に連結される。なお、出力軸２１と電機子軸とを、遊星歯車機構等の減速機構を介して連結する構成としてもよい。

そして、スタータモータ２０が電源からの通電により回転駆動すると、その回転力が、出力軸２１、ピニオンギヤ２２、リングギヤ１２、一方向クラッチ１３を介して、クランク軸１１に伝達され、このクランク軸１１の回転によって、エンジン１０が始動回転する。この始動回転の方向がエンジン１０の正回転方向である。

スタータモータ２０には、エンジン１０の逆回転にともなうスタータモータ２０側への入力トルク（逆回転入力トルク）を吸収するための緩衝装置（緩衝手段）３０が設けられている。つまり、上記背景技術の欄で述べたように、エンジン１０の停止時（停止直後）、圧縮反力によりエンジン１０のクランク軸１１が逆方向に回転する可能性があり、そのエンジン１０の逆回転にともなってスタータモータ２０がエンジン１０の始動時とは逆方向に回されることになるので、図２、図３に示すような緩衝装置３０を設けて、圧縮反力によるエンジン１０の逆回転にともなう逆回転入力トルクを吸収するようにしている。図２では、エンジン１０の始動時の状態の緩衝装置３０を示し、図３では、エンジン１０の逆回転にともなう逆回転入力トルクが作用している状態の緩衝装置３０を示している。

緩衝装置３０は、図５に示す従来の逆回転防止用クラッチ４０’とほぼ同様の構成のクラッチ機構部４０に緩衝機構部３１を付け加えた構成となっている。なお、この実施形態では、スタータモータ２０の逆回転を防止せずに許容する構成となっているが、緩衝装置３０のクラッチ機構部４０には、従来の逆回転防止用クラッチ４０’とほぼ同様の構成を採用している。このため、クラッチ機構部４０の各構成部材については、従来の逆回転防止用クラッチ４０’と同一の部材名、符号を付して説明する。

具体的に、緩衝装置３０に設けられるクラッチ機構部４０は、ほぼ円環状のクラッチアウタ（アウタ部材）４１と、円盤状のクラッチインナ（インナ部材）４２と、クラッチアウタ４１とクラッチインナ４２との間に形成されるカム室４３に配設され、両者４１，４２間のトルク伝達を接断するクラッチローラ（クラッチ部材）４４と、このクラッチローラ４４をカム室４３の狭小方向へ付勢するスプリング４５とを備えて構成されている。

このクラッチ機構部４０のクラッチアウタ４１の外側に、緩衝機構部３１が設けられている。緩衝機構部３１は、クラッチアウタ４１の外周側に設けられるほぼ円環状のダンパケース（ケース部材）３２と、ダンパケース３２とクラッチアウタ４１との間に形成されるダンパ室３３に配設されるダンパ部材３４とを備えて構成されている。

ダンパケース３２は、スタータモータ２０のケーシング（または、ケーシングと一体の部分）に回転不能に固定されている。クラッチインナ４２は、スタータモータ２０の出力軸２１の他端部に一体的に取り付けられている。クラッチアウタ４１は、ダンパケース３２とクラッチインナ４２との間に回転可能に支持されている。

カム室４３は、クラッチアウタ４１の内周面とクラッチインナ４２の外周面との間に形成される空間であって、このカム室４３にクラッチローラ４４が配設されている。カム室４３は、周方向の一方側（図２、図３で時計回り方向の前方側）から他方側（時計回り方向の後方側）へ向かって次第に狭くなるくさび状に形成され、かつ、周方向の一方側ではクラッチローラ４４のローラ径に比べ広く形成され、周方向の他方側ではクラッチローラ４４のローラ径に比べ狭く形成されている。このようなカム室４３が周方向に等間隔で複数（この実施形態では５つ）設けられている。

ダンパ室３３は、ダンパケース３２の内周面とクラッチアウタ４１の外周面との間に形成される空間であって、このダンパ室３３にダンパ部材３４が配設されている。

ここで、クラッチアウタ４１には、その外周面から径方向外側に向けて突出する凸部４１ａが等間隔で複数（この実施形態では４つ）形成されている。そして、隣り合う凸部４１ａ，４１ａ同士の間が、凹部４１ｂとなっている。つまり、クラッチアウタ４１の外周側には、凸部４１ａと凹部４１ｂとが交互４つずつに設けられている。また、ダンパケース３２には、その内周面から径方向内側に向けて突出する凸部３２ａが等間隔で複数（この実施形態では４つ）形成されている。そして、隣り合う凸部３２ａ，３２ａ同士の間が、凹部３２ｂとなっている。つまり、ダンパケース３２の内周側には、凸部３２ａと凹部３２ｂとが交互４つずつに設けられている。

そして、ダンパケース３２の凸部３２ａがクラッチアウタ４１の凹部４１ｂ内に、クラッチアウタ４１の凸部４１ａがダンパケース３２の凹部３２ｂ内に、それぞれ配置されることで、ダンパケース３２の凸部３２ａとクラッチアウタ４１の凸部４１ａとの間に周方向に沿って延びるダンパ室３３が形成される。この場合、ダンパ室３３は、ダンパケース３２の凸部３２ａと、この凸部３２ａに対し周方向の他方側に位置するクラッチアウタ４１の凸部４１ａとによって形成される。また、エンジン１０の逆回転にともなう逆回転入力トルクが作用していない状態では、ダンパケース３２の凸部３２ａは、この凸部３２ａに対し周方向の一方側に位置するクラッチアウタ４１の凸部４１ａと係合している。

ダンパ部材３４は、弾力性を有するゴム等の弾性体からなる。ダンパ部材３４は、軸方向から見た場合、ダンパ室３３とほぼ同一の形状になっている。このため、ダンパ部材３４は、ダンパケース３２の凸部３２ａと、この凸部３２ａに対し周方向の他方側に位置するクラッチアウタ４１の凸部４１ａとによって挟み込まれている。

次に、上述のような構成の緩衝装置３０の動作について説明する。

まず、エンジン１０の始動時には、スタータモータ２０が通電により回転駆動すると、図２に示すように、出力軸２１と一体のクラッチインナ４２が図中矢印で示す右回転方向（時計回り方向）に回転する。これにともない、クラッチローラ４４がカム室４３の一方側（広い側）に移動して空転するようになり、クラッチインナ４２の回転が許容される。これにより、スタータモータ２０の回転がピニオンギヤ２２を介してエンジン１０側へ伝達され、エンジン１０の始動回転が可能になる。

これに対し、圧縮反力によるエンジン１０の逆回転にともなう逆回転入力トルクが作用している状態では、図３に示すように、クラッチインナ４２が図中矢印で示す左回転方向（反時計回り方向）に回転する。これにともない、クラッチローラ４４がカム室４３の他方側（狭い側）に移動して、クラッチアウタ４１とクラッチインナ４２との間に係合（ロック）されるようになる。このロック状態で、逆回転入力トルクが作用すると、クラッチアウタ４１がクラッチインナ４２とともに、左回転方向に回転するようになる。

このクラッチアウタ４１の回転により、クラッチアウタ４１の凸部４１ａとダンパケース３２の凸部３２ａとの間に挟まれたダンパ部材３４が圧縮される。このダンパ部材３４の弾性変形により、圧縮反力によるエンジン１０の逆回転にともなう逆回転入力トルクを吸収することができる。そして、逆回転入力トルクが作用しなくなると、ダンパ部材３４の弾性力によって、クラッチアウタ４１は、右回転方向に回転され、図２に示す元の位置に戻される。ここで、ダンパ部材３４の圧縮変形可能な量（ストローク）は、圧縮反力によるエンジン１０の逆回転にともなう逆回転入力トルクを吸収可能なものに少なくとも設定されている。

次に、スタータ制御装置１００は、スタータモータ２０の動作を制御する装置であって、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）、記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）、入出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。スタータ制御装置１００は、ＲＯＭに記憶されたプログラムにしたがってスタータモータ２０の動作を制御するために必要な各種の処理を実行する。

スタータ制御装置１００には、２つのクランクポジションセンサ１１０，１１１とアクセルポジションセンサ１１２とが接続されている。また、スタータ制御装置１００は、エンジン１０への燃料の供給、点火タイミング制御等を行う図示しないエンジン制御装置と、互いに必要な情報を送受可能となるように接続されている。

２つのクランクポジションセンサ１１０，１１１は、クランク軸１１の回転角を検出するもので、クランク軸１１に取り付けられたシグナルロータの側方近傍にそれぞれ配置される。これらのクランクポジションセンサ１１０，１１１は、そのシグナルロータに設けられたギヤ歯（突起）が通過するたびにパルス状の信号をそれぞれ発生する。そして、２つのクランクポジションセンサ１１０，１１１から出力される信号のタイミングに基づいて、クランク軸１１の回転方向、つまり、エンジン１０の回転方向が逆回転か否かを判定することが可能になっている。

また、一方のクランクポジションセンサ１１０から出力される信号に基づいて、エンジン１０の完爆判定を行うことが可能になっている。完爆判定とは、エンジン１０の回転が安定したか否かを判定するためのものである。この判定は、そのエンジン１０の回転数が予め設定した回転数（例えば、４００回転／分）以上であり、かつ、一定期間内にその回転数を下回ることがないか否かによって判定することが可能である。

アクセルポジションセンサ１１２は、運転者によるアクセルペダル１１３の踏み込み量を検出するもので、アクセルペダル１１３に付設される。このアクセルポジションセンサ１１２からの検出出力に基づいて、エンジン１０の始動命令の有無を判定することが可能になっている。ここで、エンジン１０の始動命令の有無は、そのアクセルペダル１１３の踏み込み量が予め設定した所定量以上になったか否かによって判定することが可能である。

次に、スタータ制御装置１００の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。図４は、スタータ制御装置１００が実行するエンジン始動処理のフローチャートであって、いわゆるエコラン制御下の車両において、エコラン制御によって停止している状態からのエンジン始動処理について説明している。エコラン制御とは、燃費の向上や排気ガス放出の低減を図るために、エンジン１０の停止および再始動を自動的に行う制御であって、アイドルストップ制御とも呼ばれる。なお、エコラン制御を採用する車両では、エンジン１０の停止および再始動の頻度が多くなるため、この実施形態のような常時噛み合い式のエンジン始動装置が好適である。

まず、スタータ制御装置１００は、ステップＳＴ１１において、エンジン１０の始動命令の有無を判定する。この判定は、アクセルポジションセンサ１１２からの検出出力に基づいて行うことが可能である。スタータ制御装置１００は、一定のクロックタイミングごとにその判定を行っている。この実施形態では、アクセルペダル１１３を所定量以上踏み込むことによってエンジン１０が再始動するように構成されている。このため、ステップＳＴ１１では、アクセルペダル１１３が所定量以上踏み込まれたか否かを判定することで、エンジン１０の始動命令があったか否かを判定するようにしている。

そして、アクセルペダル１１３が所定量以上踏み込まれていない場合には、エンジン１０の始動命令がないとして、アクセルペダル１１３が所定量以上踏み込まれるまで、このステップＳＴ１１を繰り返す。一方、アクセルペダル１１３が所定量以上踏み込まれている場合には、エンジン１０の始動命令があったとして、次のステップＳＴ１２へ移行する。

スタータ制御装置１００は、ステップＳＴ１２において、エンジン１０が逆回転しているか否かを判定する。この判定は、２つのクランクポジションセンサ１１０，１１１からの検出出力に基づいて行うことが可能である。スタータ制御装置１００は、一定のクロックタイミングごとにその判定を行っている。そして、エンジン１０が逆回転している場合には、スタータ制御装置１００は、エンジン始動処理を再びステップＳＴ１１に戻し、以降、逆回転が終了するまでステップＳＴ１１およびステップＳＴ１２を繰り返す。一方、エンジン１０が逆回転していない場合には、次のステップＳＴ１３へ移行する。

スタータ制御装置１００は、ステップＳＴ１３において、スタータモータ２０の通電を開始し、スタータモータ２０を回転駆動させる。スタータモータ２０が回転すると、その回転力はクランク軸１１の回転となってさらにピストンの往復運動に変換される。このエンジン１０の始動回転中に、エンジン制御装置が、適切なタイミングで燃料の供給、点火等を行うことによって、エンジン１０の自発的な回転が始まる。

次に、スタータ制御装置１００は、ステップＳＴ１４において、エンジン１０の完爆判定、つまり、エンジン１０の回転が安定したか否かの判定を行う。この判定は、一方のクランクポジションセンサ１１０からの検出出力に基づいて行うことが可能である。そして、エンジン１０の回転数が予め設定した回転数を下回っているか、あるいは、エンジン１０の回転数がその回転数以上であったとしても一定期間内にその回転数を下回った場合には、エンジン１０の回転が安定していないとして、スタータ制御装置１００は、エンジン始動処理をステップＳＴ１３に戻し、スタータモータ２０への通電を続行し、スタータモータ２０を回転させ続ける。

一方、エンジン１０の回転数が予め設定した回転数以上であり、かつ、一定期間内にその回転数を下回らなかった場合には、エンジン１０の回転が安定したとして、スタータ制御装置１００は、次のステップＳＴ１５において、スタータモータ２０への通電を遮断し、スタータモータ２０を停止させ、このエンジン始動処理を終了する。

以上述べたように、この実施形態では、ステップＳＴ１２において、エンジン１０が逆回転している場合には、ステップＳＴ１３へは移行せず、スタータモータ２０の回転駆動を開始しないようにしている。つまり、スタータモータ２０の駆動が禁止されている。これにより、圧縮反力によるエンジン１０の逆回転にともなうスタータモータ２０側への入力トルクと、スタータモータ２０の駆動トルクとが重複することを回避できるので、スタータモータ２０に過大な負荷がかかることを防止でき、スタータモータ２０等の破損を未然に防ぐことができる。

この場合、スタータモータ２０に逆回転防止クラッチを設けた従来の場合とは異なり、エンジン１０の逆回転が許容されるので、エンジン１０の逆回転を確実に検出できるようになる。したがって、圧縮反力によるエンジン１０の逆回転にともなう逆回転入力トルクと、スタータモータ２０の駆動トルクとが重複することを確実に回避できる。しかも、許容されたエンジン１０の逆回転にともなうスタータモータ２０側への入力トルクは緩衝装置３０のダンパ部材３４によって吸収されるので、その入力トルクによるスタータモータ２０等の破損を防止できる。

そして、上述のようなエコラン制御下の車両では、頻繁にエンジン１０の停止および始動が繰り返されるため、エンジン１０の停止のたびに圧縮反力によりエンジン１０の逆回転が発生する可能性があるが、この実施形態によれば、エンジン１０の逆回転にともなうスタータモータ２０側への入力トルクを、上述したような簡単な構成により吸収できるので効果的である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、ここに示した実施形態は一例であり、さまざまに変形することが可能である。その一例を以下に挙げる。

スタータモータ２０側のピニオンギヤ２２が、中間ギヤ等を介して、エンジン１０側のリングギヤ１２に噛み合う構成としてもよい。

緩衝装置３０を設ける場所はスタータモータ２０の出力軸２１の他端部以外であってもよい。スタータモータ２０の出力軸２１に連結された電機子の回転軸の端部に緩衝装置３０を設ける構成としてもよい。

また、緩衝装置３０の緩衝機構部３１やクラッチ機構部４０の構成は、上述した場合だけに限定されない。要するに、緩衝装置は、従来の逆回転防止用クラッチをクラッチ機構部として利用するものであって、そのクラッチ機構部に緩衝機構部を付け加えた構成であればよい。こうすれば、従来の逆回転防止用クラッチに緩衝機構部を付け加えるだけで緩衝装置が構成でき、その構成が複雑にならずに済む。例えば、上述では、クラッチ機構部のクラッチアウタと緩衝機構部のダンパケースとを径方向で向き合うように構成したが、クラッチ機構部のクラッチアウタと緩衝機構部のダンパケースとを軸方向で向き合うように構成してもよい。この場合、クラッチ機構部のクラッチアウタの凸部を軸方向一方側に向けて突出させて形成し、緩衝機構部のダンパケースの凸部を軸方向他方側に向けて突出させて形成して、これらのクラッチアウタの凸部とダンパケースの凸部との間にダンパ部材を挟む構成とすることが可能である。また、緩衝機構部のダンパケースとしてスタータモータのケーシングを利用し、このケーシングの内面に凹凸を形成する構成としてもよい。また、緩衝機構部のダンパ部材としてスプリング等を用いる構成としてもよい。

エンジン１０の逆回転を検出する手段として、上述以外の構成を採用してもよい。この場合、エンジン１０の回転方向を直接検出するものであっても、エンジン１０の回転方向と一義的な関係を有する回転、例えば、タイヤの回転方向を検出するものであってもよい。タイヤの回転方向は、トランスミッションが正転用、逆転用のいずれになっているかさえ判明していれば、エンジン１０の回転方向と一義的な関係を有する。

例えば、エンジン１０とともに回転するフライホイール等の回転要素の外周近傍に、センサを２つ設ける。このセンサは、当該回転要素の外周における、その周方向に等間隔に並んだギヤ歯の通過を監視する。また、この２つのセンサは、ギヤ歯の通過ごとに発生させるパルス信号の波形が互いに位相差を有するように設置されている。ここで、各センサからのパルス出力は、それぞれ作動回路に入力され、この作動回路からは一方の信号から他方の信号を差し引いた偏差信号が出力される。この偏差信号を、微分要素を含むフィルタ部によってフィルタ処理すると、出力信号は、過渡特性に起因する余分なパルス波形を含んだものとなる。この出力信号を比較回路に入力して得られる処理パルス信号は、この余分なパルスによって、エンジン１０の回転方向に応じて大きく異なることとなり、エンジン１０の回転方向の検知が可能となる。

また、エンジン１０の回転と同期して回転するように駆動される環状部材の外周に、角度幅の異なる２つのインジケータを設置する。環状部材の外周近傍にはセンサが設置される。このセンサは、各インジケータの通過ごとに、各インジケータの角度幅に応じた時間幅を有するパルスを発生させる。この構成において、時間幅の短い第１のパルスの終わりから時間幅の長い第２のパルスの終わりまでの時間と、第１のパルスの終わりから次の第１のパルスの始まりまでの時間との比率は、エンジン１０の回転方向によって異なったものとなる。したがって、これらを比較することにより、エンジン１０の回転方向の正逆を判定することができる。

エンジン１０の始動命令の有無を判定する手段として、上述以外の構成を採用してもよい。

例えば、車両の停止中にブレーキペダルの踏み込みを解除することによってエンジン１０が再始動するように構成されている場合、そのブレーキペダルの踏み込みの解除を検出することによって、エンジン１０の始動命令があったか否かを判定するようにしてもよい。

また、マニュアルトランスミッションを搭載した車両であって、クラッチペダルを所定量以上踏み込むことによってエンジン１０が再始動するように構成されている場合、そのクラッチペダルの踏み込み量を検出することによって、エンジン１０の始動命令があったか否かを判定するようにしてもよい。

実施形態に係るエンジン始動装置の概略構成を模式的に示す図である。 スタータモータに設けられる緩衝装置を示す図であって、エンジン始動時の状態を示す図である。 スタータモータに設けられる緩衝装置を示す図であって、エンジンの逆回転にともなう逆回転入力トルクが作用している状態を示す図である。 スタータ制御装置が実行するエンジン始動処理のフローチャートである。 従来のスタータモータに設けられる逆回転防止用クラッチを示す図であって、エンジン始動時の状態を示す図である。

符号の説明

１０ エンジン
１２ リングギヤ
２０ スタータモータ
２２ ピニオンギヤ
３０ 緩衝装置
３１ 緩衝機構部
３２ ダンパケース
３４ ダンパ部材
４０ クラッチ機構部
４１ クラッチアウタ
４２ クラッチインナ
４４ クラッチローラ
１００ スタータ制御装置
１１０，１１１ クランクポジションセンサ
１１２ アクセルポジションセンサ

Claims (3)

1. スタータモータ側のギヤが、エンジン側のギヤに、直接または中間ギヤ等を介して、常時噛み合わされている常時噛み合い式のエンジン始動装置であって、
   エンジン始動時には、スタータモータの回転を許容する一方、エンジンの逆回転にともなってスタータモータがエンジン始動時とは逆方向に回されるときには、その逆回転にともなうスタータモータ側への入力トルクを吸収する緩衝手段と、
   前記エンジンの逆回転を検出するための逆回転検出手段と、
   前記エンジンの逆回転中には、スタータモータの駆動を禁止するスタータ制御手段とを備えていることを特徴とするエンジン始動装置。
2. 前記緩衝手段は、クラッチ機構部と緩衝機構部とで構成され、
   前記クラッチ機構部は、スタータモータの出力軸と一体的に設けられるインナ部材と、このインナ部材の外側に設けられるアウタ部材と、これらのインナ部材とアウタ部材との間に配設されるクラッチ部材とを備え、
   前記緩衝機構部は、前記クラッチ機構部のアウタ部材の外側に回転不能に設けられるケース部材と、これらのアウタ部材とケース部材との間に配設されるダンパ部材とを備え、
   エンジン始動時には、前記インナ部材とアウタ部材との間でクラッチ部材が空転してこのインナ部材の回転を許容する一方、
   エンジンの逆回転にともなってスタータモータがエンジン始動時とは逆方向に回されるときには、前記クラッチ部材がインナ部材とアウタ部材とに係合することで、アウタ部材がインナ部材とともに回転し、このアウタ部材の回転にともなって、そのアウタ部材とケース部材との間のダンパ部材が弾性変形することを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。
3. 前記スタータ制御手段は、車両の停止中に停止しているエンジンを、始動命令に応じて始動させるように、スタータモータを制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン始動装置。

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