JP4479626B2

JP4479626B2 - エンジン始動装置

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Publication number: JP4479626B2
Application number: JP2005245963A
Authority: JP
Inventors: 宏久志野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2025-08-26
Also published as: JP2007056833A

Description

本発明は、車両の内燃式エンジン（以下、単にエンジンと言う）を始動するエンジン始動装置に関する。

公知のようにエンジン始動装置は、車両搭乗者のエンジン始動指令に応じてセルモータを起動し、セルモータの正転トルクによってエンジンをクランキングする。通常、セルモータに許容される回転速度の上限値は、エンジンを完爆させるのに必要な回転速度を基準にして定められることから、エンジンの完爆後には、高速回転するエンジンからセルモータへのトルク伝達を遮断することが望ましい。
そこで従来、セルモータとエンジンとの間のトルク伝達系にワンウェイクラッチを一つ設けて、エンジン側の軸の正転速度がセルモータ側の軸の正転速度を超えたときワンウェイクラッチを切る方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−３４６９５１号公報

しかし、ワンウェイクラッチを用いた上記方法では、坂道発進時に車両がイナーシャを受けて後退する等して、エンジンが停止状態から逆転を開始すると、ワンウェイクラッチが両側の軸をロックする。このロックの結果、エンジンからセルモータには逆転トルクが伝達されてしまうため、セルモータが上限値を超える速度で逆転し破損するおそれがある。特に近年、環境対策としてエンジンのアイドリングストップシステムが車両に導入されるようになってきているが、当該システムでは、エンジンの停止及び始動頻度が高いため、セルモータの逆転に起因した破損の発生確率は高くなる。

尚、ワンウェイクラッチの代わりに、電磁クラッチを用いる方法も考えられる。しかし、この方法では、エンジン側の軸の正転速度がセルモータ側の軸の回転速度を超えると同時に電磁クラッチを切るようにした場合、始動時のエンジン回転速度が一定でないことに起因して速度関係が反転すると、エンストを招くことになる。また一方、エンジン側の軸の正転速度がセルモータ側の軸の回転速度を超えた後、時間をおいて電磁クラッチを切るようにした場合、始動時のエンジン角速度が大きいことに起因してセルモータの正転速度が過度に高くなり、セルモータが破損するおそれがある。このようなことから、電磁クラッチを用いる方法では、電磁クラッチの切断タイミングを小さな自由度で高精度に設定しなければならず、実用的とは言い難い。
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンジン始動装置の破損を防止することにある。

請求項１に記載の発明であるエンジン始動装置は、常時噛合い式のエンジン始動装置であって、モータ軸を有するセルモータと、モータ軸が正転するときモータ軸を車両の固定節に対して解放し、モータ軸が逆転するときモータ軸を固定節に対してロックする第一ワンウェイクラッチと、モータ軸の正逆転と連動して正逆転する第一回転軸と、車両に搭載されたエンジンの正逆転と連動して正逆転する第二回転軸と、第二回転軸の正転速度が第一回転軸の正転速度を下回るとき又は第二回転軸の逆転速度が第一回転軸の逆転速度を超えるとき第二回転軸を第一回転軸に対してロックし、第二回転軸の正転速度が第一回転軸の正転速度を超えるとき第二回転軸を第一回転軸に対して解放する第二ワンウェイクラッチとを備える。

このような請求項１に記載の発明によると、エンジン及びセルモータの停止状態からセルモータが起動してモータ軸が正転するときには、第一ワンウェイクラッチによりモータ軸が固定節に対して解放されるので、モータ軸が正転を許容され、さらには第一回転軸がモータ軸と連動して正転する。このとき、第二回転軸の正転速度は第一回転軸の正転速度を下回るので、第二ワンウェイクラッチによって第二回転軸が第一回転軸に対してロックされ、第二回転軸とエンジンとが連動して正転する。この後、エンジンが完爆し、第二回転軸の正転速度が第一回転軸の正転速度を超えると、第二ワンウェイクラッチによって第二回転軸が第一回転軸に対して解放されるので、エンジンから第一回転軸、さらにはモータ軸へのトルク伝達が遮断される。したがって、エンジンの完爆後にモータ軸が高速正転してセルモータが破損する事態を防止できる。

また、請求項１に記載の発明によると、坂道発進時等において、エンジン及びセルモータの停止状態からエンジンの逆転が生じた場合には、第二回転軸の逆転速度が第一回転軸の逆転速度を超えることになるため、第二ワンウェイクラッチによって第二回転軸が第一回転軸に対してロックされる。その結果、第一回転軸が第二回転軸と共に逆転し、それに連動してモータ軸も逆転するため、第一ワンウェイクラッチによってモータ軸が固定節に対してロックされ、モータ軸の逆転が止められる。したがって、モータ軸の高速逆転によりセルモータが破損する事態を防止できる。

尚、軸の「正転速度」とは、軸の正転方向における回転速度（回転数）を意味し、速度０を含む概念として解釈されるものである。また同様に、軸の「逆転速度」とは、軸の逆転方向における回転速度（回転数）を意味し、速度０を含む概念として解釈されるものである。
また、請求項１に記載の発明であるエンジン始動装置は、遊星歯車に複数の伝達歯車を噛合してなり、第一回転軸とモータ軸との間においてトルク伝達を行う遊星歯車機構と、第一回転軸が逆転するとき、伝達歯車に与える回転抵抗を調整して遊星歯車機構によるトルク伝達を制限する制限ユニットとを備える。このような請求項１に記載の発明によると、エンジンが第二回転軸と連動して逆転し、それに伴う第二ワンウェイクラッチの作用によって第一回転軸も逆転するときには、第一回転軸からモータ軸へのトルク伝達を制限ユニットが制限する。この制限によれば、過大な逆転トルクがモータ軸やそれをロックする第一ワンウェイクラッチに作用することを回避できる。故に、モータ軸、第一ワンウェイクラッチ等、エンジン始動装置の構成要素について破損を防止できる。特に、例えば駆動系クラッチを備えた車両の坂道発進時には、ブレーキ解除後に駆動系クラッチの接続が行われると、エンジンが高速逆転し易くなるので、請求項１に記載の発明は有効となる。
また、請求項１に記載の発明によると、遊星歯車機構を通じて第一回転軸からモータ軸に伝達される逆転トルクが制限トルクを超えるとき、制限ユニットは、伝達歯車に与える回転抵抗を減少させてトルク伝達を制限する。これにより、制限トルクを越えるような過大な逆転トルクがモータ軸や第一ワンウェイクラッチに作用することを確実に回避できるので、装置構成要素の破損防止効果が高くなる。
さらに、請求項１に記載の発明によると、前記制限トルクは、セルモータの作動時にモータ軸に作用する正転トルクよりも大きく、モータ軸およびワンウェイクラッチの破壊トルクよりも小さな値に設定されている。

請求項２に記載の発明であるエンジン始動装置は、内燃式エンジンのアイドリングストップシステムを備えた車両に搭載される。このようにアイドリングストップシステムを備えた車両ではエンジンの停止及び始動頻度が高くなるが、上述の如くエンジン始動装置ではセルモータの破損が防止されるので、そうした破損の発生確率が低くなる。

請求項３に記載の発明であるエンジン始動装置は、エンジンから車両の駆動輪側への駆動力伝達を車両搭乗者の指令により断続する駆動系クラッチを備えた車両に搭載される。このような請求項３に記載の発明によると、車両の坂道発進時に駆動系クラッチの接続と車両のブレーキの解除とがこの順で又は逆順で行われた場合、イナーシャに起因する車両後退によってエンジンが逆転し易い。しかし、上述の如くセルモータの高速逆転に起因する破損を防止できるので、例えば駆動系クラッチを利用する手動変速式の車両等において有効となる。

請求項４に記載の発明によると、制限ユニットは、伝達歯車と固定節との間に介装されて伝達歯車の回転トルクに応じて作動するトルクリミッタからなる。このようにトルクリミッタを用いることで、比較的簡素な構成によって破損防止効果を発揮できるので、装置の小型化やコストの低減化が可能となる。また、トルクリミッタを用いることにより、伝達歯車の回転トルクが小さい間は、伝達歯車に与える回転抵抗を増大させて遊星歯車機構によるトルク伝達効率を高めることができる。

請求項５に記載の発明によると、トルクリミッタは接触式であるので、第一回転軸の逆転により伝達歯車の回転トルクが増大してトルクリミッタが滑るときには、トルクリミッタに接触抵抗が生じる。故に、逆転する第一回転軸の運動エネルギーはトルクリミッタの接触抵抗による熱エネルギーに変換されることとなるので、第一回転軸の逆転、さらには第二回転軸及びエンジンの逆転を抑制できる。したがって、坂道発進時等に車両が後退したとしても、その後退速度を緩めることができ、安全性を確保できる。

請求項６に記載の発明によると、制限ユニットは、第一回転軸の逆転速度が減少するほど伝達歯車に与える回転抵抗を減少させることによりトルク伝達の制限率を増大させる。故に第一回転軸からモータ軸へのトルク伝達は、制限ユニットによって第一回転軸の逆転速度に応じた制限率で制限されるので、モータ軸や第一ワンウェイクラッチに作用する逆転トルクが低減する。また、例えば車両の駐車時においてエンジンが燃焼室の圧縮工程で停止するような場合、当該燃焼室の残圧によってエンジン、さらには第二及び第一回転軸が逆転する。このとき第一回転軸の逆転速度は低いので、制限ユニットが伝達歯車に小さな回転抵抗を与えつつ第一回転軸の逆転トルクをゆっくりと開放する。したがって、車両の駐車期間中、装置構成要素がトルクを受けたまま放置される事態を回避できる。さらにまた、請求項３に記載の如く駆動系クラッチを備えた車両の坂道駐車時において駆動系クラッチがパーキングブレーキの作動前に接続されるような場合、車両が後退してエンジン、さらには第二及び第一回転軸が逆転する。この場合においてパーキングブレーキが作動した時点で第一回転軸に逆転トルクが残存していたとしても、第一回転軸が低速逆転することによって制限ユニットが伝達歯車に小さな回転抵抗を与えつつ第一回転軸の残存トルクをゆっくりと開放する。故にこの場合にも、車両の駐車期間中、装置構成要素がトルクを受けたまま放置される事態を回避できる。以上、請求項６に記載の発明によれば、種々のシチュエーションにおいて装置構成要素の破損を防止できる。

請求項７に記載の発明によると、制限ユニットは、伝達歯車と固定節との間に介装されて伝達歯車の回転速度に応じて作動する回転型ダンパからなる。このように回転型ダンパを用いることで、比較的簡素な構成によって破損防止効果を発揮できるので、装置の小型化やコストの低減化が可能となる。

尚、回転型ダンパは、ロータリダンパや入出力端の一方を固定節に固定させたビスカスカップリング等、相対回転する部材間に留められた流体の粘性抵抗によって制動トルクを発生するものであってもよいし、ベーンを備えた揺動ダンパ等、相対回転する部材間に留められた流体の内圧によって制動トルクを発生するものであってもよい。
また、請求項６に記載の制限ユニットは、第一回転軸の逆転速度が減少するほど伝達歯車に与える回転抵抗を減少させ得るのであれば、回転型ダンパ以外のもの、例えば流体リターダ等によって構成してもよい。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
図２は、本発明の第一実施形態によるエンジン始動装置２を搭載した車両４の概略構成を示している。この車両４では、搭乗者によるイグニションキー等の操作に従ってイグニションスイッチがオンされると、バッテリ１０の放電電流がエンジン始動装置２に供給されるようになっている。また、車両４では、エンジン１２のアイドリング状態からの一時停止並びに再始動を自動制御するアイドリングストップシステムがエンジンＥＣＵ１３等から構築されており、当該システムが再始動指令を出すことによっても、バッテリ１０の放電電流がエンジン始動装置２に供給される。尚、本実施形態のアイドリングストップシステムは、搭乗者によるブレーキペダルの操作に従って車両４の主ブレーキが解除された後、エンジン１２の再始動指令を出すものとする。

バッテリ１０からの電流供給によって起動するエンジン始動装置２は、クランク軸１４に正転トルクを与えることによってエンジン１２をクランキングし、完爆させる。完爆したエンジン１２がクランク軸１４から出力する駆動力は、トランスアクスル１５及び駆動力伝達系１６を経由して左右の駆動輪（例えば図２に示す如き前車輪）１７に伝達される。ここでトランスアクスル１５は、駆動系クラッチ１８を前段側に、手動変速機１９を後段側に有してなる。駆動系クラッチ１８は、車両搭乗者によるクラッチペダル、クラッチパドル等の操作に従って、即ち搭乗者指令に従ってクランク軸１４から駆動輪側１７への駆動力伝達を断続する。また、手動変速機１９は、搭乗者によるシフトレバー、シフトパドル等の操作に従って変速段を切り換える。

図１は、エンジン始動装置２の構成を模式的に示している。同図に示すようにエンジン始動装置２は、セルモータ２０、第一ワンウェイクラッチ２２、第一回転軸２４、第二回転軸２６、第二ワンウェイクラッチ２８、遊星歯車機構３０及び制限ユニット３２を備えている。
セルモータ２０は直流直巻式の電動モータ等からなり、バッテリ１０からの電流供給を受けてモータ軸３４を正転駆動する。尚、本実施形態では、エンジン１２が完爆すると、バッテリ１０からセルモータ２０への電流供給が止められるようになっている。第一ワンウェイクラッチ２２は、モータ軸３４と、車両４に固定された装置カバー等の固定節３５との間に介装されている。第一ワンウェイクラッチ２２は、モータ軸３４が正転するとき固定節３５に対してモータ軸３４を解放する。また一方、第一ワンウェイクラッチ２２は、モータ軸３４が逆転するとき固定節３５に対してモータ軸３４をロックする。

第一及び第二回転軸２４，２６は共に、モータ軸３４と同軸に配置されている。第一回転軸２４は遊星歯車機構３０を介してモータ軸３４に連繋しており、後に詳述する遊星歯車機構３０の作用によってモータ軸３４の正逆転と連動して正逆転可能である。第二回転軸２６は、ピニオン３６及びフライホイールの始動用大歯車３７を介してクランク軸１４に連繋しており、クランク軸１４の正逆転と連動して正逆転する。第二ワンウェイクラッチ２８は、第一回転軸２４と第二回転軸２６との間に介装されている。第二ワンウェイクラッチ２８は、第二回転軸２６の正転速度が第一回転軸２４の正転速度を下回るとき又は第二回転軸２６の逆転速度が第一回転軸２４の逆転速度を超えるとき、第二回転軸２６を第一回転軸２４に対してロックする。また一方、第二ワンウェイクラッチ２８は、第二回転軸２６の正転速度が第一回転軸２４の正転速度を超えるとき、第二回転軸２６を第一回転軸２４に対して解放する。尚、本実施形態では、クランク軸１４の正転速度がエンジン１２の完爆に必要な最低始動回転速度を超えたとき第二回転軸２６の正転速度が第一回転軸２４の正転速度を超えるよう、ピニオン３６と大歯車３７との間のギア比等が設定されている。

遊星歯車機構３０は、伝達歯車としての太陽歯車４０と内歯車４１との間に複数の遊星歯車４２を噛合してなる。太陽歯車４０はモータ軸３４に同軸に連結されており、モータ軸３４と共に正逆転する。内歯車４１は太陽歯車４０と同軸に配置されて制限ユニット３２に連繋しており、制限ユニット３２から受ける回転抵抗に応じて回転又は停止する。複数の遊星歯車４２は太陽歯車４０及び内歯車４１に対し偏心して配置され、それら歯車４０，４１の回転周方向に等間隔に並んでいる。各遊星歯車４２は、連結プレート４３（図３参照）を介して第一回転軸２４に連結された個別の偏心軸４４に同軸且つ相対回転自在に連繋している。

遊星歯車機構３０は、内歯車４１が制限ユニット３２から回転抵抗を受けるとき、各遊星歯車４２が自転しつつ太陽歯車４０の回転中心周りに公転することによって、モータ軸３４及び第一回転軸２４の一方から他方へのトルク伝達を実現する。そしてこのトルク伝達によって、モータ軸３４と第一回転軸２４とが連動して正逆転することとなる。ここで例えばモータ軸３４の正転時には、モータ軸３４の正転トルクが第一回転軸２４に伝達されて当該第一回転軸２４が減速正転し、また第一回転軸２４の逆転時には、第一回転軸２４の逆転トルクがモータ軸３４に伝達されて当該モータ軸３４が増速逆転する。
また特に遊星歯車機構３０は、内歯車４１に与えられる回転抵抗が減少するのに応じて、モータ軸３４と第一回転軸２４との間でのトルク伝達を制限する機能も有している。

制限ユニット３２は、本実施形態では、相対回転する部材（以下、相対回転部材と言う）同士が接触する接触式のトルクリミッタからなり、内歯車４１と固定節３５との間に介装されている。制限ユニット３２は、内歯車４１に作用する回転トルクが設定トルクＴ_sを下回るとき、相対回転部材同士を結合状態で保持することによって内歯車４１を固定節３５に対して拘束し、内歯車４１に回転抵抗を与える。また一方、制限ユニット３２は、内歯車４１に作用する回転トルクが設定トルクＴ_sを超えると、相対回転部材同士を滑らせることによって内歯車４１を固定節３５に対して解放し、内歯車４１に与える回転抵抗を減少させる。尚、制限ユニット３２をなすトルクリミッタの設定トルクＴ_sとしては、モータ軸３４に作用する回転トルクが制限トルクＴ_lとなるとき拘束状態の内歯車４１に作用する回転トルクの値が採用される。ここで制限トルクＴ_lは、セルモータ２０の作動時にモータ軸３４に作用する正転トルクよりも大きく、且つモータ軸３４や第一ワンウェイクラッチ２２等の破壊トルクよりも小さな値に設定されるものである。

以上、エンジン始動装置２及びその搭載車両４の構成について説明した。以下、エンジン始動装置２の作動例について説明する。
（i）平坦路上に停車する車両４においてイグニションスイッチがオンされると、セルモータ２０が起動してモータ軸３４が正転する。すると、第一ワンウェイクラッチ２２がモータ軸３４を解放し、また制限ユニット３２が遊星歯車機構３０の内歯車４１を拘束して当該内歯車４１に回転抵抗を与えるようになるため、第一回転軸２４がモータ軸３４と連動して正転する。このとき、クランク軸１４に連繋する第二回転軸２６の正転速度は第一回転軸２４の正転速度を下回るので、第一ワンウェイクラッチ２２が第一回転軸２４に対して第二回転軸２６をロックする。これにより第二回転軸２６は、第一回転軸２４から受ける正転トルクをピニオン３６及び大歯車３７を通じてクランク軸１４に伝達するので、クランク軸１４が正転する。その結果、第二回転軸２６の正転速度が第一回転軸２４の正転速度を超えると、即ちエンジン１２が完爆すると、第二ワンウェイクラッチ２８が第一回転軸２４に対して第二回転軸２６を解放する。したがって、エンジン１２の完爆後には、クランク軸１４の正転トルクが第二回転軸２６にまでは伝達されるが、第二回転軸２６よりもセルモータ２０側には伝達されず、軸１４，２６のみが正転することとなる。故にエンジン１２の高速運転時、クランク軸１４からのトルク伝達によってモータ軸３４が高速正転しセルモータ２０が破損する事態を防止できる。

（ii）平坦路上でアイドリングストップした車両４において主ブレーキが解除されると、アイドリングストップシステムからエンジン１２の再始動指令が出されるため、セルモータ２０が起動する。それ以降は、上記（i）の場合と同様にエンジン１２が完爆するまで軸３４，２４，２６，１４が正転し、また当該完爆後には軸１４，２６のみが正転してセルモータ２０の破損が防止される。

（iii）登坂路上でアイドリングストップした車両４において主ブレーキの解除を伴う坂道発進時には、駆動系クラッチ１８が接続されると、上記（ii）の場合と同様な再始動指令によってセルモータ２０が起動するまでの間に、車両４がイナーシャを受けて後退する。すると、駆動輪１７からエンジン１２に伝達される後退力によってクランク軸１４及び第二回転軸２６が逆転し、第二回転軸２６の逆転速度が第一回転軸２４の逆転速度を超えることになる。その結果、第二ワンウェイクラッチ２８が第一回転軸２４に対して第二回転軸２６をロックすることになるため、第二回転軸２６から第一回転軸２４に逆転トルクが伝達される。

（iii−ａ）例えば上記（iii）において、駆動系クラッチ１８の接続タイミングが主ブレーキの解除タイミングよりも早い場合には、第二回転軸２６から第一回転軸２４に伝達される逆転トルクが、内歯車４１に設定トルクＴ_sを与える程には大きくならない。そのため、制限ユニット３２から回転抵抗が内歯車４１に与えられ、第一回転軸２４からモータ軸３４に逆転トルクが伝達されることになる。その結果、モータ軸３４の逆転が生じるが、第一ワンウェイクラッチ２２の作用によって当該モータ軸３４の逆転は止められる。したがって、モータ軸３４の高速逆転によりセルモータ２０が破損する事態を防止できる。尚、モータ軸３４がロックされて停止すると、クランク軸１４も停止するため、車両４は停車状態となる。この停車状態下、再始動指令によってセルモータ２０が起動すると、上記（i）の場合と同様にエンジン１２が完爆するまで軸３４，２４，２６，１４が正転し、また当該完爆後には軸１４，２６のみが正転してセルモータ２０の破損が防止される。

（iii−ｂ）一方、上記（iii）において、駆動系クラッチ１８の接続タイミングが主ブレーキの解除タイミングよりも遅い場合には、第二回転軸２６から第一回転軸２４に伝達される逆転トルクが、内歯車４１に設定トルクＴ_sを与える程にまで大きくなる。したがって、第一回転軸２４への伝達トルクが小さい間は、上記（iii−ａ）の場合と同様にしてモータ軸３４の逆転が止められてセルモータ２０の破損が防止される。またこの後、第一回転軸２４への伝達トルクが増大し、内歯車４１への作用トルクが設定トルクＴ_sを超えると、第一ワンウェイクラッチ２２がモータ軸３４をロックした状態下、制限ユニット３２が内歯車４１に与える回転抵抗を減少させる。これにより第一回転軸２４からモータ軸３４への逆転トルクの伝達が制限されるので、制限トルクＴ_lを超える逆転トルクがモータ軸３４や第一ワンウェイクラッチ２２に作用してそれら要素３４，２２等が破損する事態を防止できる。尚、制限ユニット３２が内歯車４１に与える回転抵抗を減少させるときには、制限ユニット３２の相対回転部材同士が滑り、それら部材間に接触抵抗が生じる。これにより、軸２４，２６，１４を逆転させる運動エネルギーは相対回転部材間の接触抵抗による熱エネルギーに変換されるので、車両４の後退速度を緩めることができる。そして、このようにして車両４の後退速度が緩められた状態下、再始動指令によってセルモータ２０が起動すると、上記（i）の場合と同様にエンジン１２が完爆するまで軸３４，２４，２６，１４が正転し、また当該完爆後には軸１４，２６のみが正転してセルモータ２０の破損が防止される。

以上説明したように、アイドリングストップシステムを備えた車両４ではエンジン１２の停止及び始動頻度が高くなるが、エンジン始動装置２ではセルモータ２０等の構成要素の破損が防止されるので、そうした破損の発生確率が極めて低くなる。したがって、エンジン始動装置２は、アイドリングストップシステムとの組み合わせにおいても、優れた耐久性及び信頼性を発揮できるといえる。

（第二実施形態）
図４に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例であり、第一実施形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付すことで、重複する説明を省略する。
第二実施形態によるエンジン始動装置１００の制限ユニット１１０は、回転型ダンパとして入出力端の一方が固定節３５、他方が内歯車４１に連結されたビスカスカップリングから構成されており、相対回転部材間に封入されたシリコン油の粘性抵抗によって制動トルクを発生する。図５（Ａ）に示すように制限ユニット１１０は、内歯車４１の回転速度の増減に追従して制動トルクを増減させる特性を持つ。ここで、制限ユニット１１０の発生する制動トルクは内歯車４１に回転抵抗として作用する。また、遊星歯車機構３０は、内歯車４１に受ける回転抵抗が減少するほど、モータ軸３４及び第一回転軸２４の間で制限するトルク伝達の当該制限率を増大させる。さらに内歯車４１の回転速度は、モータ軸３４又は第一回転軸２４の回転速度の増減に追従して増減するものである。以上より制限ユニット１１０は、図５（Ｂ）に示すように、軸３４，２４の回転速度が減少するほど内歯車４１に与える回転抵抗を減少させることにより、軸３４，２４間におけるトルク伝達の制限率を増大させる。

以下、このような特徴的構成を有するエンジン始動装置１００の作動例について説明する。
（I）平坦路上に停車する車両４においてイグニションスイッチがオンされる、又は主ブレーキの解除に伴ってアイドリングストップシステムから再始動指令が出されると、モータ軸３４が第一ワンウェイクラッチ２２によって解放されつつ正転する。このとき、制限ユニット１１０の作用によって遊星歯車機構３０は、モータ軸３４から第一回転軸２４へのトルク伝達をモータ軸３４の正転速度に応じた制限率の下、許容することになるので、第一回転軸２４がモータ軸３４と連動して正転する。これ以降は、第一実施形態で説明した（i）の場合と同様にエンジン１２が完爆するまで軸３４，２４，２６，１４が正転し、また当該完爆後には軸１４，２６のみが正転してセルモータ２０の破損が防止される。

（II）登坂路上でアイドリングストップした車両４において主ブレーキの解除を伴う坂道発進時には、駆動系クラッチ１８が接続されると、セルモータ２０の起動までの間に車両４が後退し、第一回転軸２４に逆転トルクが伝達される。この場合、駆動系クラッチ１８の接続タイミングと主ブレーキの解除タイミングとの前後に拘らず、制限ユニット１１０の作用によって、第一回転軸２４からモータ軸３４へのトルク伝達が第一回転軸２４の逆転速度に応じて制限される。したがって、モータ軸３４や第一ワンウェイクラッチ２２に過大な逆転トルクが作用して破損するような事態を防止できる。また、制限を逃れた一部の逆転トルクはモータ軸３４を逆転させることになるが、このとき第一ワンウェイクラッチ２２がモータ軸３４をロックするので、モータ軸３４の高速逆転によるセルモータ２０の破損は生じない。尚、セルモータ２０の起動後は、第一実施形態で説明した（i）の場合と同様にエンジン１２が完爆するまで軸３４，２４，２６，１４が正転し、また当該完爆後には軸１４，２６のみが正転してセルモータ２０の破損が防止される。

（III）登坂路上に車両４が駐車される坂道駐車時において、エンジン１２の停止後、車両４のパーキングブレーキの作動前に駆動系クラッチ１８が接続されると、パーキングブレーキが作動するまでの間に車両４が後退し、第一回転軸２４に逆転トルクが伝達される。この場合、上記（II）の場合と同様にして、第一回転軸２４からモータ軸３４へのトルク伝達が制限されると共にモータ軸３４がロックされるので、セルモータ２０及び第一ワンウェイクラッチ２２の破損が防止される。また、パーキングブレーキが作動した時点で第一回転軸２４に逆転トルクが残存していたとしても、第一回転軸２４が低速逆転して制限ユニット１１０から内歯車４１に小さな回転抵抗が与えられ、それによって第一回転軸２４の残存トルクがゆっくりと開放される。この開放作用によれば、車両４の駐車期間中に第一回転軸２４等の装置構成要素がトルクを受けたまま放置される事態を回避できるので、エンジン始動装置１００の耐久性が高くなる。

（IV）車両４の駐車時にエンジン１２が燃焼室の圧縮工程で停止した場合、その残圧によってクランク軸１４及び第二回転軸２６が逆転すると、第二ワンウェイクラッチ２８のロック作用によって第二回転軸２６から第一回転軸２４に逆転トルクが伝達される。この場合、第一回転軸２４は低速逆転するため、内歯車４１が制限ユニット１１０から受ける回転抵抗は小さくなり、第一回転軸２４の逆転トルクがゆっくりと開放される。この開放作用によれば、車両４の駐車期間中に第一回転軸２４等の装置構成要素がトルクを受けたまま放置される事態を回避できるので、エンジン始動装置１００の耐久性が高くなる。

以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。
例えば第一実施形態において、遊星歯車機構３０及び制限ユニット３２を設けないで、モータ軸３４と第一回転軸２４とを直結させてもよい。また、第一実施形態において、相対回転部材同士を接触させない非接触式のトルクリミッタを制限ユニット３２として用いてもよい。

さらに第二実施形態において、ロータ及びハウジングの間に流体を封入してなるロータリダンパや、ベーン及びハウジングの間に流体を封入してなる揺動ダンパ等の回転型ダンパを制限ユニット１１０として用いてもよい。また、第二実施形態において、第一回転軸２４の逆転速度が減少するほど内歯車４１に与える回転抵抗を減少させ得る限りにおいて、例えば流体リターダ等を制限ユニット１１０として用いてもよい。

加えて第一及び第二実施形態において、第二回転軸２６とクランク軸１４とを直結させてもよい。また、第一及び第二実施形態において、アイドリングストップシステムを備えていない車両や、駆動系クラッチ１８を備えていない例えば自動変速式の車両にエンジン始動装置２を搭載させてもよい。さらにまた、第一及び第二実施形態において、複数の伝達歯車間に遊星歯車を噛合してなる遊星歯車機構であれば、上述した遊星歯車機構３０以外のものを用いてもよい。

第一実施形態によるエンジン始動装置を示す模式図である。第一実施形態によるエンジン始動装置を搭載した車両を示す概略構成図である。図１の遊星歯車機構の要部を説明するための斜視図である。第二実施形態によるエンジン始動装置を示す模式図である。図４のエンジン始動装置の特性を示すグラフである。

符号の説明

２，１００エンジン始動装置、４車両、１０バッテリ、１２エンジン（内燃式エンジン）、１４クランク軸、１８駆動系クラッチ、１９手動変速機、２０セルモータ、２２第一ワンウェイクラッチ、２４第一回転軸、２６第二回転軸、２８第二ワンウェイクラッチ、３０遊星歯車機構、３２，１１０制限ユニット、３４モータ軸、３５固定節、４０太陽歯車（伝達歯車）、４１内歯車（伝達歯車）、４２遊星歯車、Ｔ_l 制限トルク、Ｔ_s 設定トルク

Claims

常時噛合い式のエンジン始動装置であって、
モータ軸を有するセルモータと、
前記モータ軸が正転するとき前記モータ軸を車両の固定節に対して解放し、前記モータ軸が逆転するとき前記モータ軸を前記固定節に対してロックする第一ワンウェイクラッチと、
前記モータ軸の正逆転と連動して正逆転する第一回転軸と、
前記車両に搭載された内燃式エンジンの正逆転と連動して正逆転する第二回転軸と、
前記第二回転軸の正転速度が前記第一回転軸の正転速度を下回るとき又は前記第二回転軸の逆転速度が前記第一回転軸の逆転速度を超えるとき前記第二回転軸を前記第一回転軸に対してロックし、前記第二回転軸の正転速度が前記第一回転軸の正転速度を超えるとき前記第二回転軸を前記第一回転軸に対して解放する第二ワンウェイクラッチと、
遊星歯車に複数の伝達歯車を噛合してなり、前記第一回転軸と前記モータ軸との間においてトルク伝達を行う遊星歯車機構と、
前記第一回転軸が逆転するとき、前記伝達歯車に与える回転抵抗を調整して前記トルク伝達を制限する制限ユニットと、
を備え、
前記遊星歯車機構を通じて前記第一回転軸から前記モータ軸に伝達される逆転トルクが制限トルクを超えるとき、前記制限ユニットは前記回転抵抗を減少させて前記トルク伝達を制限し、
前記制限トルクは、前記セルモータの作動時に前記モータ軸に作用する正転トルクよりも大きく、前記モータ軸および前記ワンウェイクラッチの破壊トルクよりも小さな値に設定されているエンジン始動装置。
前記内燃式エンジンのアイドリングストップシステムを備えた前記車両に搭載される請求項１に記載のエンジン始動装置。
前記内燃式エンジンから前記車両の駆動輪側への駆動力伝達を車両搭乗者の指令により断続する駆動系クラッチを備えた前記車両に搭載される請求項１又は２に記載のエンジン始動装置。
前記制限ユニットは、前記伝達歯車と前記固定節との間に介装されて前記伝達歯車の回転トルクに応じて作動するトルクリミッタからなる請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン始動装置。
前記トルクリミッタは接触式である請求項４に記載のエンジン始動装置。
前記制限ユニットは、前記第一回転軸の逆転速度が減少するほど前記回転抵抗を減少させることにより前記トルク伝達の制限率を増大させる請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジン始動装置。
前記制限ユニットは、前記伝達歯車と前記固定節との間に介装されて前記伝達歯車の回転速度に応じて作動する回転型ダンパからなる請求項６に記載のエンジン始動装置。