JP4214953B2 - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに代表される内燃機関を所定の始動条件成立時に始動させる始動制御装置に係る。特に、本発明は、内燃機関の始動性を改善するための対策に関する。

従来より、自動車が市街地を走行する際に交差点の信号待ち等で停車すると、エンジンがアイドリング運転状態となり、その間、燃料を浪費してしまう。このため、例えば下記の特許文献１に開示されているように、自動車が停車するなど一定の条件が成立した場合には、燃料供給を停止（所謂フューエルカット）してエンジンを停止させ、この一時的な停車中におけるエンジンのアイドリングを停止する所謂「アイドリングストップ制御」が行われている。

また、この「アイドリングストップ制御」によってエンジンが停止している状態から所定のエンジン始動条件（例えばマニュアルトランスミッション車にあってはクラッチペダルの踏み込み等）が成立した場合には、スタータ機構を駆動し、その駆動力をエンジンに伝達（所謂クランキング）してエンジンを再始動させるようにしている。

上記スタータ機構の一般的な構成としては、下記の特許文献２にも開示されているように、スタータモータ、スタータギア、マグネットスイッチを備えている。スタータギアは１個のピニオンギアで成っている。また、このスタータギアは、スタータモータの駆動シャフトに回転一体で且つこの駆動シャフトの軸心方向に進退移動自在に支持されている。この進退移動によって、スタータギアは、エンジンのクランク軸に連結されているフライホイールリングギア（以下、単にリングギアと呼ぶ）に噛み合う位置と、このリングギアから退避する位置（非噛み合い位置）との間を移動する。上記マグネットスイッチは、出没自在なプランジャを備え、このプランジャがレバーを介してスタータギアに連繋している。そして、プランジャの出没動作に伴ってスタータギアが上記両位置（噛み合い位置と非噛み合い位置）の間で進退移動するようになっている。

そして、上記アイドリングストップ制御におけるエンジン再始動動作として一般的には、特許文献１にも開示されているように、エンジン回転数を感知するセンサを設けておき、車速が「０」の状態で且つエンジンが完全に停止した後に、エンジン始動条件が成立すると、スタータモータが始動すると共にマグネットスイッチが駆動する。これにより、スタータギアが、回転しながらスタータモータの駆動シャフト上で前進してリングギアに噛み合う。その結果、スタータモータの回転駆動力がスタータギア及びリングギアを介してエンジンのクランク軸に伝達（クランキング）され、エンジンを始動させるようにしている。
特開平１１−３０１３９号公報 特開２００４−１００５０２号公報

しかしながら、従来のスタータ機構にあっては、以下に述べる状況においてエンジンの始動に遅れが生じてしまうため、始動性を良好にするためには更なる改良が必要であった。

つまり、例えば自動車が交通信号の停止信号によって停車する際、エンジン停止条件の
成立に伴い燃料供給を停止（フューエルカット）してエンジンを停止させる制御が開始される。ところが、このエンジン停止制御の途中、つまり、未だエンジンが完全には停止していない状況（惰性で回転している状況）において交通信号が切り換わった場合には、運転者は、エンジン始動のための運転操作（例えばクラッチペダルの踏み込み操作やアクセルペダルの踏み込み操作）を行う。

ところが、従来のアイドリングストップ制御にあっては、エンジンが完全に停止しない限り、エンジン始動条件が成立したとしてもエンジン始動動作は開始しないようになっている。その理由は、エンジンが完全に停止していないにも拘わらずエンジン始動動作を開始してしまうと、上記リングギアが惰性によって回転している状態で、スタータモータからの回転駆動力を受けたスタータギアがリングギアに噛み合う方向に移動することになり、これら両ギアの噛み合い動作が円滑に行えないためである。

従って、上記状況の場合、運転者がエンジン始動のための運転操作を行っているにも拘わらず、エンジンが完全に停止した後でなければエンジン始動動作（スタータ機構によるクランキング動作）は行われないことになる。その結果、運転者の運転操作が行われてからエンジンが始動するまでの間に時間を要してしまい、エンジン始動が遅れてしまって運転者に違和感（所謂、発進のもたつき感）を与えてしまうことになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スタータ機構の動力をエンジン側のリングギアに伝達することによってエンジンを始動させるに際し、エンジンの停止制御途中でエンジン始動要求が発生（エンジン始動条件が成立）した場合であっても、迅速にエンジン始動動作に移行でき、エンジンの始動性を良好に得ることができる始動制御装置を提供することにある。

−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、エンジンのリングギアに噛み合うギアとして自由回転（フリー回転）可能なピニオンギアを適用することで、リングギアが回転状態であっても両ギアの噛み合いが容易に行えるようにする。そして、このピニオンギアに対して進退移動し、このピニオンギアに当接することでエンジン始動用の駆動力をピニオンギアを介してリングギアに伝達することができる動力伝達部材を設けている。つまり、自由回転可能なピニオンギアをリングギアに噛み合わせた後に、動力伝達部材をピニオンギアに当接させて、エンジン始動用の駆動力をリングギアまで伝達するようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関始動用の駆動力を発生する始動機構を備え、内燃機関始動条件が成立した時、この始動機構で発生させた駆動力を内燃機関の動力入力ギアに伝達して内燃機関を始動させる始動制御装置を前提とする。この始動制御装置に対し、上記始動機構に、噛み合いギア、第１移動機構、動力伝達部材、第２移動機構、動力発生手段を備えさせている。上記噛み合いギアは、上記動力入力ギアに噛み合う「噛合位置」と動力入力ギアから退避する「退避位置」との間で進退移動自在であり且つ自由回転可能に支持されている。第１移動機構は、この噛み合いギアを上記「退避位置」から「噛合位置」に移動させるためのものである。動力伝達部材は、上記「噛合位置」にある噛み合いギアに対して動力伝達可能な「動力伝達位置」と動力伝達不能な「動力非伝達位置」との間で進退移動自在となっている。第２移動機構は、この動力伝達部材を上記「動力非伝達位置」から「動力伝達位置」に移動させるためのものである。動力発生手段は、内燃機関始動用の駆動力を上記動力伝達部材に与えるものである。そして、上記動力入力ギアが回転状態にあるときに内燃機関を始動する際、上記噛み合いギアが上記「退避位置」から「噛合位
置」に移動するように第１移動機構を駆動させ、その後、動力伝達部材が上記「動力非伝達位置」から「動力伝達位置」に移動して動力発生手段からの駆動力を噛み合いギアを介して動力入力ギアに伝達するように第２移動機構を駆動させる始動制御手段を備えさせている。

例えばアイドリングストップ制御を行う自動車の場合、従来の始動制御装置にあっては、エンジン停止条件が成立してエンジン停止制御が開始され、このエンジン停止制御の途中にエンジン始動条件が成立したとしても、エンジンが完全に停止するのを待ってエンジン始動動作を行っていた。これに対し、本解決手段のものでは、このエンジン停止制御の途中（上記動力入力ギアが回転状態にあるとき）にエンジン始動条件が成立する状況では、第１移動機構が駆動して上記噛み合いギアを上記「退避位置」から「噛合位置」に移動させる。この噛み合いギアは自由回転可能に支持されているので、動力入力ギアが回転状態にあっても容易に噛み合うことができる。その後、第２移動機構が駆動して上記動力発生手段からの駆動力を受けている動力伝達部材を上記「動力非伝達位置」から「動力伝達位置」に移動させる。これにより、動力発生手段からの駆動力は、動力伝達部材、噛み合いギアを介して動力入力ギアに伝達され、クランキング動作が開始されて内燃機関を始動させることができる。このように、本解決手段によれば、エンジン停止制御の途中でエンジン始動条件が成立した場合に、エンジンが完全に停止するのを待つことなく迅速にエンジン始動動作に移行できる。また、上述した如く、動力入力ギアに噛み合う噛み合いギアは自由回転可能に支持されたものであるため、この噛み合い時におけるギア同士の衝突音やギアの摩耗を抑制することもできる。

上記目的を達成するための他の解決手段として次のものを掲げることもできる。内燃機関始動用の駆動力を発生する始動機構を備え、内燃機関始動条件が成立した時、この始動機構で発生させた駆動力を内燃機関の動力入力ギアに伝達して内燃機関を始動させる始動制御装置を前提とする。この始動制御装置に対し、上記始動機構に、噛み合いギア、第１移動機構、動力伝達部材、第２移動機構、動力発生手段を備えさせている。これらは上述した解決手段に係るものと同様の構成となっている。そして、内燃機関の停止途中（例えば内燃機関停止信号が発信された後、内燃機関が完全停止するまでの間）に、上記噛み合いギアが上記「退避位置」から「噛合位置」に移動するように第１移動機構を駆動させ、その後、内燃機関始動条件が成立した時、動力伝達部材が上記「動力非伝達位置」から「動力伝達位置」に移動して動力発生手段からの駆動力を噛み合いギアを介して動力入力ギアに伝達するように第２移動機構を駆動させる始動制御手段を備えさせている。

この特定事項の場合には、内燃機関の停止途中、つまり、上記動力入力ギアが未だ回転状態にある際に、第１移動機構が駆動して上記噛み合いギアを「退避位置」から「噛合位置」に移動させておく。この噛み合いギアは自由回転可能に支持されているので、回転状態にある動力入力ギアに対して容易に噛み合うことができる。このようにして動力入力ギアと噛み合いギアとを噛み合わせておいた状態で、内燃機関始動条件が成立すると、第２移動機構が駆動して上記動力発生手段からの駆動力を受けている動力伝達部材を「動力非伝達位置」から「動力伝達位置」に移動させる。これにより、動力発生手段からの駆動力は、動力伝達部材、噛み合いギアを介して動力入力ギアに伝達され、クランキング動作が開始されて内燃機関を始動させることができる。従って、本解決手段においても、動力入力ギアが完全に停止する前に内燃機関始動条件が成立した場合であっても、この内燃機関始動条件の成立と略同時にエンジン始動動作を開始することができ、エンジンが完全に停止するのを待つ必要はない。このため、内燃機関の始動性を良好に得ることができる。また、動力入力ギアに噛み合う噛み合いギアは自由回転可能に支持されたものであるため、この噛み合い時におけるギア同士の衝突音やギアの摩耗を抑制することもできる。

また、上記各解決手段において、第１移動機構を駆動させて噛み合いギアを動力入力ギ
アに噛み合わせるタイミングを設定する構成としては次のものが掲げられる。始動制御手段が、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段の検出信号に基づき、内燃機関の停止途中に内燃機関の回転数が所定の噛合可能回転数まで低下したときに、噛み合いギアが「退避位置」から「噛合位置」に移動するよう第１移動機構を駆動させる構成としている。

これによれば、ギア同士の噛み合い時における衝突音やギアの摩耗を殆ど生じさせることのないタイミングで噛み合いギアと動力入力ギアとを噛み合わせることが可能となり、始動制御装置の作動時における静粛性の向上及びその長寿命化を図ることができる。ここでいう「噛合可能回転数」とは、噛み合いギアと動力入力ギアとが容易に噛み合うことができる回転数であり、例えば自動車用エンジンの場合には２００ｒｐｍ等として設定される。

噛み合いギア及び動力伝達部材の移動によって動力伝達可能とするための構成として具体的には次のものが掲げられる。噛み合いギアと動力伝達部材とを同一軸心上で進退移動自在にそれぞれ支持しておき、動力伝達部材が「動力伝達位置」に移動したとき、噛み合いギア及び動力伝達部材の対向面同士が当接して動力発生手段からの駆動力が伝達可能となる構成としている。

この場合、動力伝達部材から噛み合いギアへの動力伝達効率を高めるための構成としては次のものが掲げられる。噛み合いギア及び動力伝達部材の対向面に、それぞれ互いに噛み合い可能な凹凸を形成する構成である。

上述した各解決手段に係る始動制御装置の適用形態として、具体的にはアイドリングストップ制御動作を行う自動車に搭載された内燃機関を始動させるものとして適用することが掲げられる。つまり、上記内燃機関は、停車中に自動的に内燃機関を停止させるアイドリングストップ制御動作を行う自動車に搭載されるものであり、始動制御手段が、アイドリングストップ制御動作によって内燃機関が停止している際、内燃機関の始動要求を受けることにより、動力伝達部材を「動力非伝達位置」から「動力伝達位置」に移動させて動力発生手段からの駆動力を噛み合いギアを介して動力入力ギアに伝達させる構成である。

本発明では、内燃機関の動力入力ギアに噛み合うギアとして自由回転可能な噛み合いギアを適用することで、動力入力ギアが回転状態であっても両ギアの噛み合いが容易に行えるようにしている。そして、この噛み合いギアに対して進退移動し、この噛み合いギアに当接することで内燃機関始動用の駆動力を噛み合いギアを介して動力入力ギアに伝達させることができる動力伝達部材を設けている。このため、内燃機関の停止制御の途中であって動力入力ギアが未だ回転している状況で内燃機関始動条件が成立した場合であっても、内燃機関が完全に停止するのを待つことなく迅速に内燃機関始動動作に移行でき、ギア同士の衝突音やギアの摩耗を抑制しながらも内燃機関の始動性を良好に得ることが可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、交差点での信号待ち等のように自動車が一時的に停車した際に燃料供給を停止してエンジン（例えばガソリンエンジン）を停止させる所謂アイドリングストップ制御を行う自動車に搭載された始動制御装置として本発明を適用した場合について説明する。また、本形態では、マニュアルトランスミッション搭載車に適用した場合について説明する。

−始動制御装置の構成説明−
図１は、本形態に係る始動制御装置１を備えた自動車のエンジン制御系の一部を示すブ
ロック図である。また、図２は、本形態に係る始動制御装置１のスタータ機構（本発明でいう始動機構）２の概略構成を示す一部を破断した側面図である。この始動制御装置１は、アイドリングストップ制御を行うアイドルストップコントローラ３に備えられた始動制御手段３１と、この始動制御手段３１により制御される上記スタータ機構２とにより構成されている。また、上記アイドルストップコントローラ３は、エンジンを統轄制御するエンジンコントローラ４との間で各種検知信号及び制御信号の送受信を行うようになっている。

本形態におけるアイドリングストップ制御の概略動作について説明すると、所定のアイドルストップ条件（エンジン停止条件）の成立時にアイドルストップコントローラ３がエンジンコントローラ４に向けてアイドルストップ要求信号となるｆ／ｃ（フューエルカット）信号を発してエンジン停止を指示する。これにより、エンジンコントローラ４は燃焼室への燃料供給を停止する制御を行いエンジン停止動作を開始させる。このようにして本制御では、一時的な停車中におけるエンジンのアイドリングを停止（燃料噴射を停止）することで自動車の低燃費化を図るようにしている。特に、本形態では、このエンジン停止動作中に、スタータ機構２が次回のエンジン始動のための予備動作を行うことに特徴がある。この予備動作については後述する。

一方、この停車中にエンジン始動条件が成立した際には、アイドルストップコントローラ３がエンジンコントローラ４に向けて始動要求信号であるｆ／ｃ解除信号を発すると共に、このアイドルストップコントローラ３の始動制御手段３１からの始動制御信号がスタータ機構２に送信される。これにより、エンジンコントローラ４は燃焼室への燃料供給を開始する制御を行うと共に、スタータ機構２が所定の始動動作を行ってエンジンをクランキングさせ、これによってエンジンが始動することになる。尚、上述したアイドルストップ条件、エンジン始動条件、スタータ機構２の始動動作の詳細については後述する。

以下、本形態に係る始動制御装置１を構成するスタータ機構２及びアイドルストップコントローラ３について説明する。

（スタータ機構２の説明）
先ず、上記スタータ機構２について説明する。このスタータ機構２は、図２に示すように、スタータモータ（本発明でいう動力発生手段）５、エンジンのクランク軸に連結されているリングギア（本発明でいう動力入力ギア）Ｒに動力を伝達するためのスタータギアユニット６、このスタータギアユニット６を移動させるための第１及び第２のマグネットスイッチ７１，７２を備えており、これらがケーシング２１内に収容されて構成されている。

上記スタータモータ５は、上記始動制御手段３１からの始動制御信号を受信することにより回転駆動する。つまり、この回転駆動力が上記スタータギアユニット６を介してリングギアＲに伝達されてクランキングが行われるようになっている（スタータギアユニット６による動力伝達動作については後述する）。

上記スタータギアユニット６は、第１回転体（本発明でいう噛み合いギア）６１と第２回転体（本発明でいう動力伝達部材）６２とを備えている。これら回転体６１，６２は同一軸心上に配置されていると共に、それぞれがこの軸心に沿って進退移動可能となっている。これら回転体６１，６２の構成及びその支持構造は以下のとおりである。

先ず、第２回転体６２は、所定厚さ寸法を有する円板により構成されていると共に、スタータモータ５の駆動シャフト５２の先端部に回転一体に取り付けられている。この駆動シャフト５２は、中空のスリーブ状シャフトによって構成されていると共に、スタータモ
ータ５に対してその軸心方向にスライド移動自在に支持されている。つまり、この駆動シャフト５２の移動に伴って第２回転体６２もその軸心方向に進退移動する構成となっている。また、この駆動シャフト５２には、その先端部（図２における左側端部）から所定寸法を存した位置（右側位置）の外周面にリング状のフランジ５４が一体形成されている。このフランジ５４は上記第２マグネットスイッチ７２からの作動力を受ける部分であって、この作動力を受けることにより駆動シャフト５２が第２回転体６２と一体的に移動するようになっている。

一方、第１回転体６１はピニオンギアによって構成されていると共に、上記スリーブ状の駆動シャフト５２の内部に挿通された中実のインナシャフト５１に回転一体に取り付けられている。このインナシャフト５１の外径寸法は上記駆動シャフト５２の内径寸法に略一致しており、これによって、このインナシャフト５１は駆動シャフト５２に対してそれらの軸心方向にスライド移動自在となっている。つまり、このインナシャフト５１の移動に伴って第１回転体６１もその軸心方向に進退移動する構成となっている。尚、このインナシャフト５１は、スタータモータ５の内部を貫通してその両端が上記ケーシング２１によって自由回転自在に支持されている。このため、上記第１回転体６１は自由回転（フリー回転）可能に支持されていることになる。また、このインナシャフト５１も、その先端部（図２における左側端部）から所定寸法を存した位置（右側位置）の外周面にリング状のフランジ５３が一体形成されている。このフランジ５３は上記第１マグネットスイッチ７１からの作動力を受ける部分であって、この作動力を受けることによりインナシャフト５１が第１回転体６１と一体的に移動するようになっている。

また、各回転体６１，６２同士が互いに対面する対向面（動力伝達面）６１ａ，６２ａには、それぞれアスベスト等の高摩擦材料が付着されており、これら対向面６１ａ，６２ａ同士が当接した際に高い摩擦力が得られるようになっている。

第１マグネットスイッチ（本発明でいう第１移動機構）７１は、上記インナシャフト５１及び第１回転体６１に対して作動力を与えるものであり、出没自在なプランジャ７３を備えている。そして、このプランジャ７３とインナシャフト５１との間には作動レバー７４が架け渡されており、この作動レバー７４の先端部がインナシャフト５１のフランジ５３に係止されている。具体的には、この作動レバー７４は、その延長方向の略中央部が水平軸回りに回動自在に支持されており、一端（図中上端）が第１マグネットスイッチ７１のプランジャ７３に係止している一方、他端（図中下端）がインナシャフト５１のフランジ５３に対してスタータモータ５の配置されている側（図中の右側）から係止している。このため、図２に示すように第１マグネットスイッチ７１のプランジャ７３が没入した状態では、インナシャフト５１及び第１回転体６１がスタータモータ５側に後退した位置にあり、この状態では、第１回転体６１がリングギアＲから退避している。これに対し、図３及び図４に示すように第１マグネットスイッチ７１のプランジャ７３が突出した状態では、作動レバー７４から作用する作動力をインナシャフト５１のフランジ５３が受けて、インナシャフト５１及び第１回転体６１がスタータモータ５から離間する方向に前進し、この状態では、第１回転体６１がリングギアＲに噛み合うようになっている。尚、このインナシャフト５１には、図示しないスプリングによってスタータモータ５に近接する方向（図中右方向）への付勢力が付与されている。

第２マグネットスイッチ（本発明でいう第２移動機構）７２は、上記駆動シャフト５２及び第２回転体６２に対して作動力を与えるものであり、出没自在なプランジャ７５を備えている。そして、このプランジャ７５と駆動シャフト５２との間には作動レバー７６が架け渡されており、この作動レバー７６の先端部が駆動シャフト５２のフランジ５４に係止されている。具体的には、この作動レバー７６は、その延長方向の略中央部が水平軸回りに回動自在に支持されており、一端（図中上端）が第２マグネットスイッチ７２のプラ
ンジャ７５に係止している一方、他端（図中下端）が駆動シャフト５２のフランジ５４に対してスタータモータ５の配置されている側（図中の右側）から係止している。このため、図２及び図３に示すように第２マグネットスイッチ７２のプランジャ７５が突出した状態では、駆動シャフト５２及び第２回転体６２がスタータモータ５側に後退した位置にある。これに対し、図４に示すように第２マグネットスイッチ７２のプランジャ７５が没入した状態では、作動レバー７６から作用する作動力を駆動シャフト５２のフランジ５４が受けて、駆動シャフト５２及び第２回転体６２がスタータモータ５から離間する方向に前進するようになっている。尚、この駆動シャフト５２には、図示しないスプリングによってスタータモータ５に近接する方向（図中右方向）への付勢力が付与されている。

（アイドルストップコントローラ３の説明）
次に、アイドルストップコントローラ３について説明する。このアイドルストップコントローラ３は、上述した如くアイドルストップ条件の成立時にエンジンコントローラ４に向けてｆ／ｃ信号を発信する。また、このとき、始動制御手段３１は始動準備制御信号をスタータ機構２に送信するようになっている。一方、エンジン始動条件が成立した際、アイドルストップコントローラ３は、エンジンコントローラ４に向けてｆ／ｃ解除信号を発する。また、このとき、始動制御手段３１は始動制御信号をスタータ機構２に送信するようになっている。

図１に示すように、このアイドルストップコントローラ３には、車速センサ８１からの車速検知信号、ニュートラルスイッチ８２からのニュートラル検知信号、クラッチ位置検知スイッチ８３からのクラッチペダル踏み込み信号やクラッチペダル踏み込み解除信号が入力されるようになっている。更に、上記エンジンコントローラ４は、エンジン回転数センサ８４からのエンジン回転数信号を受信するようになっており、アイドルストップコントローラ３は、エンジンコントローラ４からこのエンジン回転数信号を受けるようになっている。

本形態に係る自動車のアイドルストップ条件は、車速センサ８１からの車速検知信号によって車速が「０」であることが検知され、ニュートラルスイッチ８２からのニュートラル検知信号によってシフトレバーがニュートラル位置であることが検知され、更に、クラッチ位置検知スイッチ８３からのクラッチペダル踏み込み解除信号によってクラッチペダルの踏み込みが解除されたことが検知された場合に成立する。このアイドルストップ条件が成立することで、アイドルストップコントローラ３は、エンジンコントローラ４に向けてｆ／ｃ信号を発信することになる。また、このｆ／ｃ信号の発信に伴ってエンジンコントローラ４が燃焼室への燃料供給を停止する制御を行いエンジン停止動作が開始された後、このエンジンコントローラ４はエンジン回転数センサ８４から受けているエンジン回転数信号をアイドルストップコントローラ３に送信する。そして、このエンジン回転数信号によりエンジン回転数が２００ｒｐｍまで低下したことが認識された時点で、始動制御手段３１からの始動準備制御信号により、第１マグネットスイッチ７１が作動する。これにより、インナシャフト５１及び第１回転体６１がスタータモータ５から離間する方向に前進し、第１回転体６１をリングギアＲに噛み合わせるようになっている。

一方、エンジン始動条件は、上記アイドルストップ条件が成立した後に、クラッチ位置検知スイッチ８３からのクラッチペダル踏み込み信号によってクラッチペダルが踏み込まれたことが検知された場合に成立する。このエンジン始動条件が成立することで、アイドルストップコントローラ３がエンジンコントローラ４に向けてｆ／ｃ解除信号を発すると共に、始動制御手段３１が始動制御信号をスタータ機構２に送信するようになっている。上記ｆ／ｃ解除信号を受けたエンジンコントローラ４は燃焼室への燃料供給を開始する制御を行う。また、上記始動制御信号によって第２マグネットスイッチ７２が作動する。これにより、駆動シャフト５２及び第２回転体６２がスタータモータ５から離間する方向に
前進し、この第２回転体６２の対向面６２ａが第１回転体６１の対向面６１ａに当接するようになっている。

−始動制御動作の説明−
次に、上述の如く構成された始動制御装置１による始動制御動作について説明する。特に、本形態の特徴とする動作は、上記エンジン停止条件の成立に伴い燃料供給を停止するエンジン停止制御の途中、つまり、未だエンジンが完全には停止していない状況（惰性で回転している状況）において交通信号が切り換わるなどして、運転者がエンジン始動のための運転操作（本形態の場合にはクラッチペダルの踏み込み操作）を行った場合の始動動作である。従って、ここでは、この場合の始動動作について説明する。

自動車の通常の走行時には、図２に示すように、第１マグネットスイッチ７１のプランジャ７３は没入した状態にあり、第１回転体６１がリングギアＲから退避している。また、第２マグネットスイッチ７２のプランジャ７５は突出した状態にあり、第２回転体６２もスタータモータ５側に後退した位置にある。

そして、信号待ちなどによって上述したアイドルストップ条件が成立すると、アイドルストップコントローラ３は、エンジンコントローラ４に向けてｆ／ｃ信号を発信し、これによってエンジンコントローラ４が燃焼室への燃料供給を停止する。これにより、エンジン回転数は徐々に低下していく。このとき、アイドルストップコントローラ３は、エンジンコントローラ４からエンジン回転数信号を受信している。そして、このエンジン回転数が２００ｒｐｍまで低下したことが認識された時点で、始動制御手段３１から始動準備制御信号が送信される。この信号により、図３に示すように、第１マグネットスイッチ７１が作動して、インナシャフト５１及び第１回転体６１がスタータモータ５から離間する方向に前進し、第１回転体６１がリングギアＲに噛み合わされる。上述した如く、この第１回転体６１は自由回転可能に支持されているので、リングギアＲが回転状態であっても、第１回転体６１はリングギアＲに接触して同期回転し容易に噛み合うことができる。そのため、この噛み合い時にギア同士の衝突音が発せられたりギアの摩耗を招いたりすることがない。

そして、このようにして第１回転体６１がリングギアＲに噛み合った状態において、未だエンジンが完全には停止していない状況（リングギアＲが惰性で回転している状況）で、上記エンジン始動条件が成立すると、アイドルストップコントローラ３がエンジンコントローラ４に向けてｆ／ｃ解除信号を発する。これにより、エンジンコントローラ４は燃焼室への燃料供給を開始する制御を行う。また、これと同時に、アイドルストップコントローラ３の始動制御手段３１は、始動制御信号をスタータ機構２に送信する。これにより、スタータモータ５が回転駆動すると共に第２マグネットスイッチ７２が作動する。このため、駆動シャフト５２及び第２回転体６２が回転しながらスタータモータ５から離間する方向に前進し、この第２回転体６２の対向面６２ａが第１回転体６１の対向面６１ａに当接することになる（図４参照）。その結果、スタータモータ５からの駆動力は、第２回転体６２、第１回転体６１を介してリングギアＲに伝達され、クランキング動作が開始されてエンジンの始動動作が行われる。

そして、エンジンの始動動作が完了すると、第１マグネットスイッチ７１のプランジャ７３が没入し、且つ第２マグネットスイッチ７２のプランジャ７５が突出して図２に示す状態に戻る。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン停止制御の途中でエンジン始動条件が成立した場合であっても、エンジンが完全に停止するのを待つことなく迅速にエンジン始動動作に移行することができる。また、リングギアＲに噛み合う第１回転体６１は自由回転
可能であるため、噛み合い動作が円滑に行える。このため、ギア同士の衝突音やギアの摩耗を抑制しながらもエンジンの始動性を良好に得ることができる。

尚、上述した説明では、エンジン停止制御の途中でエンジン始動条件が成立した場合の動作について説明したが、エンジンが完全に停止した後にエンジン始動条件が成立する場合にも同様の動作が行われる。つまり、エンジンが完全に停止する前に上記始動準備制御信号の発信に伴って第１回転体６１とリングギアＲとを噛み合わせておき、エンジン停止後にエンジン始動条件が成立し、上記始動制御信号の発信に伴って第２回転体６２が前進してスタータモータ５からの駆動力を、第１回転体６１を介してリングギアＲに伝達するといった動作が行われる。

−変形例−
次に、本発明の変形例について説明する。本変形例は、第１回転体６１及び第２回転体６２の各動力伝達面（対向面）６１ａ，６２ａの変形例であり、その他の部分は上述した実施形態のものと同様の構成であり、また同様の制御動作が行われる。従って、ここでは、上記各動力伝達面６１ａ，６２ａの構成についてのみ説明する。

上述した実施形態では、平坦面で成る第１回転体６１の動力伝達面６１ａに対して、同じく平坦面で成る第２回転体６２の動力伝達面６２ａを押し付けることによってスタータモータ５からの回転駆動力を伝達していた。本変形例では、第１回転体６１及び第２回転体６２のそれぞれの動力伝達面６１ａ，６２ａに凹凸を形成しておき一方の回転体の凹部に他方の回転体の凸部を嵌め込んで両者を一体化することによってスタータモータ５からの回転駆動力を伝達するようにしている。

具体的には、図５に示すように、第１回転体６１及び第２回転体６２のそれぞれに周方向に向かうに従って軸線方向に傾斜する傾斜面を形成することで放射状に延びる凹部と凸部とを周方向に隣接させて交互に形成しておく。この図５では、各放射状に延びる線のうち実線で示す部分が凸部（嶺部）の稜線であって、破線で示す部分が凹部（谷部）である。

これによれば、第１回転体６１と第２回転体６２との間でスリップが生じることがなく、スタータモータ５からの回転力をリングギアＲまで効率良く伝達することが可能になる。

−その他の実施形態−
以上説明した実施形態及び変形例ではマニュアルトランスミッションを搭載し且つアイドリングストップ制御を行う自動車の始動制御装置１に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、オートマチックトランスミッションを搭載した自動車の始動制御装置にも適用可能である。また、アイドリングストップ制御時における始動動作の場合に限らず、リングギアＲが回転している状態でエンジンの始動動作を開始させる必要があるその他の状況（例えばイグニッション操作による始動要求時等）においても本発明は適用可能である。

また、アイドリングストップ制御におけるエンジン停止条件及びエンジン始動条件としては上述した条件に限られるものではなく、他の検知信号や制御信号の入力をこれら条件とした自動車に対しても本発明は適用可能である。

また、上記第１回転体６１及び第２回転体６２を進退移動させるための構成としては上述した機構に限られるものではない。

更に、上述した実施形態及び変形例では、第１回転体６１のみがリングギアＲに噛み合う構成としたが、第２回転体６２もピニオンギアにより構成しておき、第１回転体６１からリングギアＲへの動力伝達が開始された後に、第２回転体６２を更に前進させて、この第２回転体６２をリングギアＲに噛み合わせるようにしてもよい。この構成の場合、第１回転体６１と第２回転体６２とが当接した状態では、それぞれの歯同士が軸線方向で重なり合って、これら２つの回転体６１，６２が見かけ上、一つのピニオンギアの如く組み合わされていることが好ましい。

また、上述した実施形態及び変形例では、アイドルストップ条件が成立した後、エンジン回転数が２００ｒｐｍまで低下した時点で第１回転体６１をリングギアＲに噛み合わせていたが、この噛み合いタイミングはこれに限るものではない。例えば、エンジン回転数が１５０ｒｐｍまで低下した時点で噛み合わせるようにしたり、エンジン始動条件が成立するのを待って噛み合わせ動作を実行するようにしてもよい。

実施形態に係る始動制御装置を備えた自動車のエンジン制御系の一部を示すブロック図である。 実施形態に係るスタータ機構の概略構成を示す一部を破断した側面図であって、エンジンの定常運転状態における作動状況を示す図である。 実施形態に係るスタータ機構の概略構成を示す一部を破断した側面図であって、第１回転体がリングギアに噛み合う動作が行われた状況を示す図である。 実施形態に係るスタータ機構の概略構成を示す一部を破断した側面図であって、第２回転体が第１回転体に当接してクランキング動作が行われる状況を示す図である。 変形例を示し、（ａ）は第１回転体の動力伝達面側を示す図であり、（ｂ）は第２回転体の動力伝達面側を示す図である。

符号の説明

１ 始動制御装置
２ スタータ機構（始動機構）
５ スタータモータ（動力発生手段）
６１ 第１回転体（噛み合いギア）
６２ 第２回転体（動力伝達部材）
７１ 第１マグネットスイッチ（第１移動機構）
７２ 第２マグネットスイッチ（第２移動機構）
Ｒ リングギア（動力入力ギア）

Claims (6)

1. 内燃機関始動用の駆動力を発生する始動機構を備え、内燃機関始動条件が成立した時、この始動機構で発生させた駆動力を内燃機関の動力入力ギアに伝達して内燃機関を始動させる始動制御装置において、
   上記始動機構は、
   上記動力入力ギアに噛み合う「噛合位置」と動力入力ギアから退避する「退避位置」との間で進退移動自在であり且つ自由回転可能に支持された噛み合いギアと、
   この噛み合いギアを上記「退避位置」から「噛合位置」に移動させるための第１移動機構と、
   上記「噛合位置」にある噛み合いギアに対して動力伝達可能な「動力伝達位置」と動力伝達不能な「動力非伝達位置」との間で進退移動自在な動力伝達部材と、
   この動力伝達部材を上記「動力非伝達位置」から「動力伝達位置」に移動させるための第２移動機構と、
   内燃機関始動用の駆動力を上記動力伝達部材に与える動力発生手段とを備えており、
   上記動力入力ギアが回転状態にあるときに内燃機関を始動する際、上記噛み合いギアが上記「退避位置」から「噛合位置」に移動するように第１移動機構を駆動させ、その後、動力伝達部材が上記「動力非伝達位置」から「動力伝達位置」に移動して動力発生手段からの駆動力を噛み合いギアを介して動力入力ギアに伝達するように第２移動機構を駆動させる始動制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
2. 内燃機関始動用の駆動力を発生する始動機構を備え、内燃機関始動条件が成立した時、この始動機構で発生させた駆動力を内燃機関の動力入力ギアに伝達して内燃機関を始動させる始動制御装置において、
   上記始動機構は、
   上記動力入力ギアに噛み合う「噛合位置」と動力入力ギアから退避する「退避位置」との間で進退移動自在であり且つ自由回転可能に支持された噛み合いギアと、
   この噛み合いギアを上記「退避位置」から「噛合位置」に移動させるための第１移動機構と、
   上記「噛合位置」にある噛み合いギアに対して動力伝達可能な「動力伝達位置」と動力伝達不能な「動力非伝達位置」との間で進退移動自在な動力伝達部材と、
   この動力伝達部材を上記「動力非伝達位置」から「動力伝達位置」に移動させるための第２移動機構と、
   内燃機関始動用の駆動力を上記動力伝達部材に与える動力発生手段とを備えており、
   内燃機関の停止途中に、上記噛み合いギアが上記「退避位置」から「噛合位置」に移動するように第１移動機構を駆動させ、その後、内燃機関始動条件が成立した時、動力伝達部材が上記「動力非伝達位置」から「動力伝達位置」に移動して動力発生手段からの駆動力を噛み合いギアを介して動力入力ギアに伝達するように第２移動機構を駆動させる始動制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
3. 上記請求項１または２記載の内燃機関の始動制御装置において、
   始動制御手段は、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段の検出信号に基づき、内燃機関の停止途中に内燃機関の回転数が所定の噛合可能回転数まで低下したときに、噛み合いギアが「退避位置」から「噛合位置」に移動するよう第１移動機構を駆動させる構成となっていることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
4. 上記請求項１〜３のうち何れか一つに記載の内燃機関の始動制御装置において、
   噛み合いギアと動力伝達部材とは同一軸心上で進退移動自在にそれぞれ支持されており、動力伝達部材が「動力伝達位置」に移動したとき、噛み合いギア及び動力伝達部材の対向面同士が当接して動力発生手段からの駆動力が伝達可能となるよう構成されていること
   を特徴とする内燃機関の始動制御装置。
5. 上記請求項４記載の内燃機関の始動制御装置において、
   噛み合いギア及び動力伝達部材の対向面には、それぞれ互いに噛み合い可能な凹凸が形成されていることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
6. 上記請求項１〜５のうち何れか一つに記載の内燃機関の始動制御装置において、
   内燃機関は、停車中に自動的に内燃機関を停止させるアイドリングストップ制御動作を行う自動車に搭載されるものであり、始動制御手段は、アイドリングストップ制御動作によって内燃機関が停止している際、内燃機関の始動要求を受けることにより、動力伝達部材を「動力非伝達位置」から「動力伝達位置」に移動させて動力発生手段からの駆動力を噛み合いギアを介して動力入力ギアに伝達させる構成となっていることを特徴とする内燃機関の始動制御装置。

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