JP2009167939A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、スタータのリングギヤ又はピニオンギヤの損傷を確実に予知して警報することができる車両制御装置を提供することを課題としている。
【解決手段】エンジン１のクランクシャフトに連結される第１ギヤ１１、１１’と、始動用モータ１２、１２’に連結され、第１ギヤ１１、１１’に噛み合う第２ギヤ１３、１３’を有し、エンジン始動時にクランクシャフトを回転させてエンジン１をクランキングさせるスタータ１０、１０’と、スタータ１０、１０’によるエンジン始動時に第１ギヤ１１、１１’又は第２ギヤ１３、１３’に掛かる衝撃を検出する衝撃検出手段２０、２０’と、衝撃検出手段２０、２０’による検出値に基づいて、第１ギヤ１１、１１’又は第２ギヤ１３、１３’の異常警告信号を出す異常予知手段３０、３０’と、異常予知手段３０、３０’の異常警告信号を受けて異常を警告する警告手段４０と、を備えることを特徴とする車両制御装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのクランクシャフトに連結される第１ギヤと、その第１ギヤに噛み合う第２ギヤを有し、エンジン始動時に前記クランクシャフトを回転させエンジンをクランキングさせるスタータを備え、第１ギヤ又は第２ギヤの異常を予知して警告制御する車両制御装置に関する。

これまで、クランクシャフトの回転を検出する検出器で逆回転回数を検出し、その逆回転回数が許容値以上の時、制御部がスタータの交換信号を出す車両制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−２２４７３０号公報

上記従来の車両制御装置では、クランクシャフトの逆回転を検出している。ところで、逆回転は、例えば、手動変速機のクラッチ操作を誤り、第１ギヤであるリングギヤと連動するフライホイールにクラッチディスクを衝突させて衝撃を与え、その際、クランクシャフトに対して所定の回転方向と逆向きの力（衝撃）が加わることによる。したがって、従来の車両制御装置では、クランクシャフトの逆回転によるスタータの損傷を予知して警報するものであった。しかし、スタータの中でもリングギヤと第２ギヤであるピニオンギヤの損傷は、クランクシャフトの逆回転による衝撃の他に、エンジン始動時にクランクシャフトを回転させてエンジンをクランキングすることによる衝撃やエンジン始動時にピニオンギヤをリングギヤ側に飛び込ませてリングギヤに噛み合わせる際の噛み合いによる衝撃によっても起こるので、従来の車両制御装置では、スタータのリングギヤ又はピニオンギヤの損傷を確実に予知して警報することができなかった。

本発明は、上記従来の車両制御装置の問題に鑑みてなされたものであり、スタータのリングギヤ（第１ギヤ）又はピニオンギヤ（第２ギヤ）の損傷を確実に予知して警報することができる車両制御装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するためになされた本発明の車両制御装置は、エンジンのクランクシャフトに連結される第１ギヤと、始動用モータに連結され、前記第１ギヤに噛み合う第２ギヤを有し、エンジン始動時に前記クランクシャフトを回転させて前記エンジンをクランキングさせるスタータと、前記スタータによるエンジン始動時に前記第１ギヤ又は前記第２ギヤに掛かる衝撃を検出する衝撃検出手段と、前記衝撃検出手段による検出値に基づいて、前記第１ギヤ又は前記第２ギヤの異常警告信号を出す異常予知手段と、前記異常予知手段の前記異常警告信号を受けて異常を警告する警告手段と、を備えることを特徴としている。

スタータによるエンジン始動時に第１ギヤ又は第２ギヤに掛かる衝撃を検出する衝撃検出手段と、その衝撃検出手段による検出値に基づいて、第１ギヤ又は第２ギヤの異常警告信号を出す異常予知手段と、を備えているので、エンジン始動時に第２ギヤを第１ギヤ側に飛び込ませて第１ギヤに噛み合わせる際の噛み合いによる衝撃、エンジンのクランキングによる衝撃、クランクシャフトの逆回転による衝撃等、あらゆる衝撃を検出することができ、スタータの第１ギヤ又は第２ギヤの損傷を確実に予知して警報することができる。

また、本発明の車両制御装置は、前記エンジンを自動的に停止すると共に前記スタータにより前記エンジンを自動的に再始動するアイドルストップ制御を実行するアイドルストップ制御部を備え、前記アイドルストップ制御部は、前記異常予知手段の前記異常警告信号を受けてアイドルストップ制御を禁止するものとするとよい。

アイドルストップ制御を行う車両のスタータ作動回数は、行わない車両に比べ桁違いに多く、その分スタータの第１ギヤ又は第２ギヤが損傷しやすい。損傷してしまうと、場合によっては、交差点でアイドルストップして、再始動してもエンジンが始動せず、立ち往生してしまう。本発明の車両制御装置は、異常予知手段の前記異常警告信号を受けてアイドルストップ制御を禁止するアイドルストップ制御部を有しているので、交差点で立ち往生することがない。

また、本発明の車両制御装置において、前記異常予知手段は、前記衝撃検出手段による検出値と所定の許容値とに基づいて前記第１ギヤ又は前記第２ギヤの異常警告信号を出すようにするとよい。

所定の許容値をスタータの耐久試験データベースから第１ギヤ又は第２ギヤの損傷直前の衝撃値にすることで、スタータを寿命限界まで使用することができる。

スタータによるエンジン始動時に第１ギヤ又は第２ギヤに掛かる衝撃を検出する衝撃検出手段と、その衝撃検出手段による検出値に基づいて、第１ギヤ又は第２ギヤの異常警告信号を出す異常予知手段と、を備えているので、エンジン始動時に第２ギヤを第１ギヤ側に飛び込ませて第１ギヤに噛み合わせる際の噛み合いによる衝撃、エンジンのクランキングによる衝撃、クランクシャフトの逆回転による衝撃等、あらゆる衝撃を検出することができ、スタータの第１ギヤ又は第２ギヤの損傷を確実に予知して警報することができる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施形態により詳細に説明する。

（実施形態１）図１は、本実施形態に係る車両制御装置の概略構成図である。車両制御装置は、主として、エンジン１と、スタータ１０と、衝撃検出手段２０と、異常予知手段３０と、警告手段４０と、アイドルストップ制御部５０と、を備える。

エンジン１は、レシプロ式の内燃機関であり、クランクシャフト（不図示）を出力軸とする。

スタータ１０は、裁断側面図として示すように、所謂飛び込み式スタータであり、始動用モータ１２を備え、モータ１２のロータ軸に減速機を介して駆動軸１４を連結している。
始動用モータ１２は、マグネットスイッチ１５を介してバッテリ４から通電される。
駆動軸１４にはマグネットスイッチ１５によりレバー１６を介して軸方向に進退される可動子１７がスプライン係合されている。また、駆動軸１４には、第２ギヤ（ピニオンギヤ）１３がエンジン１のクランクシャフト（不図示）に連結される第１ギヤ（リングギヤ）１１に向けて軸方向に進退自在に軸支されている。そして、第２ギヤ１３をワンウエイクラッチ１９を介して可動子１７に連結し、始動用モータ１２の出力が駆動軸１４、可動子１７、ワンウエイクラッチ１９を介して第２ギヤ１３に伝達されるようにしている。

衝撃検出手段２０は、ひずみゲージであり、エンジン始動時に第１ギヤ１１又は第２ギヤ１３に掛かる衝撃で弾性変形するスタータギヤハウジング１８に装着されている。なお、ひずみゲージ２０の装着部位は、ギヤハウジング１８の他に、例えば、ミッションケース５やエンジン（ブロック）１でもよい。

異常予知手段３０は、積算カウンタを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサにより構成され、処理プログラムを記憶したＲＯＭや、一時的にデータを記憶するＲＡＭ等を有する。

異常予知手段３０は、ひずみゲージ２０の検出値に基づいて、第１ギヤ１１又は第２ギヤ１３の異常を予知する。すなわち、異常予知手段３０は、ひずみゲージ２０のひずみ検出値を積算カウンタで積算し、その積算値と所定の許容値とを比較して、警告を行うか否かの判断を行う。ここで、所定の許容値として、例えば、事前に同一のスタータの耐久試験を行い、第１ギヤ又は第２ギヤが損傷する前のひずみ検出値の積算値とすることができる。

異常予知手段３０は、ひずみゲージ２０の検出値の積算値と、許容値と比較して、例えば、積算値が許容値を超えた場合、警告手段４０に対して警告を行う指令を送る。

アイドルストップ制御部５０は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサにより構成され、処理プログラムを記憶したＲＯＭや、一時的にデータを記憶するＲＡＭ等を有する電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。

アイドルストップ制御部５０は、所定のエンジン停止条件が成立すると、燃料噴射弁（不図示）を制御してエンジン１を停止し、所定のエンジン始動条件が成立すると、燃料噴射弁を制御すると共にリレーコイル３aに通電してエンジン１を始動させる。手動変速機を備える車両の場合、エンジン停止条件は、例えば、車速がゼロで、シフトレバーがニュートラルポジションで、且つクラッチが切れている状態である。また、エンジン始動条件は、例えば、クラッチペダルの踏み込みである。

警告手段４０は、異常予知手段３０からの指令を受けて作動する。警告手段４０としては、公知の警告、報知手段を用いることができる。警告手段４０としては、警告内容を文字情報で報知する文字情報表示手段がある。例えば、インパネに設けられ、車速、航続可能距離、燃費等を切り換え表示するディスプレイを備える車両においては、ディスプレイに警告内容を文字情報として表示する。また、警告手段４０として、警告内容を音声情報で報知する手段がある。例えば、音声ガイド付きカーナビゲーションシステムを備える車両においては、カーナビゲーションシステムの音声機能を利用して、警告内容を音声情報として報知する。また、警告手段４０として、ブザー等を用いてもよい。

以下、本実施形態における車両制御装置の作動とスタータの異常警告を行う手順を、図１と図２を用いて説明する。図２は、本実施形態における車両制御装置において警告及びアイドルストップ制御の禁止を行うフローチャートである。

運転者が始動スイッチ５をＳＴ位置に投入するとスタートし、アイドルストップ制御部５０、異常予知手段３０等がオンし、スタータリレー３、電磁リレー２が閉状態（導通状態）になり、マグネットスイッチ１５により第２ギヤ１３を第１ギヤ１１側に飛び込ませて第１ギヤ１１に噛み合わせ、第２ギヤ１３により第１ギヤ１１を駆動する。すると、その回転駆動力がクランクシャフトに伝わり、クランキングが行われ、エンジン１が始動する。

始動用モータ１２が回転駆動すると、ステップＳ１において、ひずみゲージ２０は、第２ギヤ１３が第１ギヤ１１側に飛び込んで第１ギヤ１１に噛み合う際の衝撃、始動用モータ１２の回転駆動により第１ギヤ１１と第２ギヤ１３に掛かる衝撃やクランキングにより掛かる衝撃によるひずみを検出する。

なお、エンジン始動後、始動スイッチ５が切られるが、それによりマグネットスイッチ１５内の戻しバネによりレバー１６を介して可動子１７が引き戻され、第２ギヤ１３が第１ギヤ１１から離脱される。

異常予知手段３０は、ステップＳ２においてステップＳ１で検出したひずみ検出値の最大値を前回までの検出値の積算値に加算する。

異常予知手段３０は、ステップＳ３において、ステップＳ２での積算値Ｙを予めスタータの耐久性と関連付けられた許容値Ｂと比較する。Ｙ≧Ｂであれば、ステップＳ３からステップＳ４へ移行し、異常予知手段３０は、警告手段４０に対して異常警告するよう指令すると共に、アイドルストップ制御部５０に対してアイドルストップ制御を禁止するように指令する。前記指令を受けた警告手段４０は、第１ギヤ１１又は第２ギヤ１３の異常を警告する。また、前記指令を受けたアイドルストップ制御部５０は、アイドルストップ制御を中止する。

これに対して、ステップＳ３において、Ｙ＜Ｂであれば、異常予知手段３０は、警告手段４０とアイドルストップ制御部５０とに対して上記指令を送らず、ステップＳ３からステップＳ１に移行して、そのまま第１ギヤ１１と第２ギヤ１３に掛かる衝撃によるひずみを検出し続ける。

本実施形態に係る車両制御装置では、飛び込み式スタータ１０において、ギヤハウジング１８に配置されたひずみゲージ２０で第１ギヤ１１と第２ギヤ１３に掛かる衝撃によるひずみを検出するので、第２ギヤ１３が第１ギヤ１１側に飛び込んで第１ギヤに噛み合う際の衝撃、始動用モータ１２の回転駆動により第１ギヤ１１と第２ギヤ１３に掛かる衝撃やクランキングにより掛かる衝撃、クラッチ誤操作により掛かる衝撃等、あらゆる衝撃を検出することができる。その結果、スタータの第１ギヤ又は第２ギヤの損傷を確実に予知して警報することができる。

（実施形態２）図３は、本実施形態に係る車両制御装置の概略構成図である。本実施形態に係る車両制御装置は、実施形態１の衝撃検出手段２０を２０’にし、異常予知手段３０を３０’にした以外は、実施形態１に係る車両制御装置と同じである。同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

衝撃検出手段２０’は、マイクロフォンで、第１ギヤ１１と第２ギヤ１３とが噛み合う位置近くに配置されている。マイクロフォン２０’は、指向性の高いものが望ましい。

異常予知手段３０’は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）で、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサにより構成され、処理プログラムを記憶したＲＯＭや、一時的にデータを記憶するＲＡＭ等を有する。異常予知手段３０’は、マイクロフォン２０’の検出値に基づいて、第１ギヤ１１又は第２ギヤ１３の異常を予知する。すなわち、異常予知手段３０’は、マイクロフォン２０’の検出値と所定の許容値とを比較して、警告を行うか否かの判断を行う。ここで、所定の許容値として、例えば、事前に同一のスタータの耐久試験を行い、第１ギヤ又は第２ギヤが損傷する前の衝撃による特定の周波数の音圧とすることができる。異常予知手段３０’は、マイクロフォン２０’の検出値と許容値とを比較して、例えば、検出値が許容値を超えた場合、警告手段４０に対して警告を行う指令を送る。

以下、本実施形態における車両制御装置の作動とスタータの異常警告を行う手順とを、図３と図４を用いて説明する。図４は、本実施形態及び後述の実施形態３における車両制御装置において警告及びアイドルストップ制御の禁止を行うフローチャートである。

運転者が始動スイッチ５をＳＴ位置に投入するとスタートし、アイドルストップ制御部５０、異常予知手段３０’等がオンし、スタータリレー３、電磁リレー２が閉状態（導通状態）になり、マグネットスイッチ１５によりレバー１６と可動子１７とを介して第２ギヤ１３を第１ギヤ１１側に飛び込ませて第１ギヤ１１に噛み合わせ、第２ギヤ１３により第１ギヤ１１を駆動する。すると、その回転駆動力がクランクシャフトに伝わり、クランキングが行われ、エンジン１が始動する。また、始動用モータ１２が回転駆動すると、ステップＳ１０において、マイクロフォン２０’は、第２ギヤ１３が第１ギヤ１１側に飛び込んで第１ギヤ１１に噛み合う際の衝撃、始動用モータ１２の回転駆動により第１ギヤ１１と第２ギヤ１３に掛かる衝撃やクランキングにより掛かる衝撃による音を検出する。マイクロフォン２０’は、さらに、クラッチを誤操作してクランクシャフトに与えた逆向きの力により第１ギヤ１１と第２ギヤ１３に掛かる衝撃による音も検出する。

異常予知手段３０’は、ステップＳ１１おいて、ステップＳ１０の検出値を音圧Ｘに変換して、予めスタータの耐久性と関連付けられた許容値Ａと比較する。Ｘ≧Ａであれば、ステップＳ１１からステップＳ１２へ移行し、異常予知手段３０’は、警告手段４０に対して異常警告するよう指令すると共に、アイドルストップ制御部５０に対してアイドルストップ制御を禁止するように指令する。前記指令を受けた警告手段４０は、第１ギヤ１１又は第２ギヤ１３の異常を警告する。また、前記指令を受けたアイドルストップ制御部５０は、アイドルストップ制御を中止する。

これに対して、ステップＳ１１において、Ｘ＜Ａであれば、異常予知手段３０’は、警告手段４０とアイドルストップ制御部５０とに対して上記指令を送らず、ステップＳ１１からステップＳ１０に移行して、そのまま、第１ギヤ１１と第２ギヤ１３に掛かる衝撃による音を検出し続ける。

本実施形態に係る車両制御装置では、飛び込み式スタータ１０において、第１ギヤ１１と第２ギヤ１３とが噛み合う位置近くに配置されたマイクロフォン２０’で第１ギヤ１１と第２ギヤ１３に掛かる衝撃による音を検出するので、始動用モータ１２の回転駆動により第１ギヤ１１と第２ギヤ１３に掛かる衝撃やクランキングにより掛かる衝撃、クラッチ誤操作により掛かる衝撃等、あらゆる衝撃を検出することができる。その結果、スタータの第１ギヤ又は第２ギヤの損傷を確実に予知して警報することができる。

（実施形態３）図５は、本実施形態に係る車両制御装置の概略構成図である。本実施形態に係る車両制御装置は、実施形態２の飛び込み式スタータ１０を常時噛み合い式スタータ１０’にした以外は、実施形態２に係る車両制御装置と同じである。同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

スタータ１０’は、始動用モータ１２’を備え、エンジン１のクランクシャフトに連結される第１ギヤ１１’と、始動用モータ１２’に連結され第１ギヤ１１’に噛み合う第２ギヤ１３’を有する。第１ギヤ１１’と第２ギヤ１３’とは常に噛み合った状態にある。

以下、本実施形態における車両制御装置の作動とスタータの異常警告を行う手順とを、図５と図４を用いて説明する。

運転者が始動スイッチ５をＳＴ位置に投入するとスタートし、アイドルストップ制御部５０、異常予知手段３０等がオンし、スタータリレー３、電磁リレー２が閉状態（導通状態）になり、始動用モータ１２’が回転駆動する。始動用モータ１２’が回転駆動すると、その回転駆動力が第２ギヤ１３’と第１ギヤ１１’の噛み合いによりクランクシャフトに伝わり、クランキングが行われ、エンジン１が始動する。また、始動用モータ１２’が回転駆動すると、ステップＳ１０において、マイクロフォン２０’は、始動用モータ１２’の回転駆動により第１ギヤ１１’と第２ギヤ１３’に掛かる衝撃やクランキングにより掛かる衝撃による音を検出する。マイクロフォン２０’は、さらに、クラッチを誤操作してクランクシャフトに与えた逆向きの力により第１ギヤ１１’と第２ギヤ１３’に掛かる衝撃による音も検出する。

ステップＳ１１以降は、実施形態２と同じであるので、説明を省略する。

本実施形態に係る車両制御装置では、常持噛み合い式スタータ１０’において、第１ギヤ１１’と第２ギヤ１３’とが噛み合う位置近くに配置されたマイクロフォン２０’で第１ギヤ１１’と第２ギヤ１３’に掛かる衝撃による音を検出するので、始動モータ１２’の回転駆動により第１ギヤ１１’と第２ギヤ１３’に掛かる衝撃やクランキングにより掛かる衝撃、クラッチ誤操作により掛かる衝撃等、あらゆる衝撃を検出することができる。その結果、スタータの第１ギヤ又は第２ギヤの損傷を確実に予知して警報することができる。

実施形態１に係る車両制御装置の概略構成図である。 実施形態１における車両制御装置において警告及びアイドルストップ制御の禁止を行うフローチャートである。 実施形態２に係る車両制御装置の概略構成図である。 実施形態３に係る車両制御装置の概略構成図である。 実施形態２及び実施形態３における車両制御装置において警告及びアイドルストップ制御の禁止を行うフローチャートである。

符号の説明

１・・・・・・・・・・・エンジン
１０・・・・・・・・・・スタータ
１１、１１’・・・・ 第１ギヤ
１２、１２’・・・・ 始動用モータ
１３、１３’・・・・ 第２ギヤ
２０、２０’・・・・・・衝撃検出手段
３０、３０’・・・・・・異常予知手段
４０・・・・・・・・・・警告手段
５０・・・・・・・・・・アイドルストップ制御部

Claims (3)

1. エンジンのクランクシャフトに連結される第１ギヤと、始動用モータに連結され、前記第１ギヤに噛み合う第２ギヤを有し、エンジン始動時に前記クランクシャフトを回転させて前記エンジンをクランキングさせるスタータと、
   前記スタータによるエンジン始動時に前記第１ギヤ又は前記第２ギヤに掛かる衝撃を検出する衝撃検出手段と、
   前記衝撃検出手段による検出値に基づいて、前記第１ギヤ又は前記第２ギヤの異常警告信号を出す異常予知手段と、
   前記異常予知手段の前記異常警告信号を受けて異常を警告する警告手段と、を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 前記エンジンを自動的に停止すると共に前記スタータにより前記エンジンを自動的に再始動するアイドルストップ制御を実行するアイドルストップ制御部を備え、
   前記アイドルストップ制御部は、前記異常予知手段の前記異常警告信号を受けてアイドルストップ制御を禁止する請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記異常予知手段は、前記衝撃検出手段による検出値と所定の許容値とに基づいて前記第１ギヤ又は前記第２ギヤの異常警告信号を出す請求項１又は２に記載の車両制御装置。