JP4894475B2 - エンジン始動装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンにより駆動されるオイルポンプを、そのエンジンとは異なる動力源により駆動するとともに、その動力源によりエンジンをクランキングして始動させるエンジン始動装置に関するものである。

ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのエンジンを動力源として使用する場合、一般に、そのエンジンの出力側には変速機が設けられる。例えば、車両に搭載されたエンジンの変速機として、車両の走行状態に基づいて制御される自動変速機が広く普及している。この自動変速機には、有段式の変速機や変速比が連続的に変化する無段変速機が含まれるが、これらいずれの自動変速機であっても変速比の制御のために油圧が広く使用されている。例えば有段式の自動変速機であれば、エンジンの出力を変速機構に伝達するための入力クラッチや、変速段を設定するためのクラッチあるいはブレーキが、油圧サーボ機構によって係合および解放されるように構成されている。また、無段変速機であれば、その変速機構に対して動力を入力する入力クラッチを油圧によって係合するように構成され、また特に、ベルト式の無段変速機であれば、プーリに対するベルトの巻き掛かり径を変化させるため、あるいはベルトに対するプーリの挟圧力（狭持力）を設定するために、ベルトが巻き掛かるプーリの溝幅を変化させる変速機構を油圧によって動作させるように構成されている。

そして、エンジンに備えられた自動変速機を制御する油圧を発生させるためにオイルポンプが設けられている。従来、そのオイルポンプは、エンジンにより駆動するように構成されるのが一般的であるが、この場合、エンジンの停止に伴いオイルポンプも停止するため、エンジンを始動させて車両を発進させる際に、自動変速機で目標とする油圧を確保できなくなる可能性がある。そこで、エンジン停止時には、エンジンとは異なる動力源によりオイルポンプを駆動する装置が開発されている。その一例として、エンジン停止時に、エンジンを始動する際にエンジンをクランキングさせるスタータモータを利用してオイルポンプを駆動する装置に関する発明が、特許文献１に記載されている。

この特許文献１に記載された車両用アクチュエータの駆動装置は、スタータモータを油圧ポンプ（オイルポンプ）駆動用として用いる場合と、エンジン始動用として用いる場合とで、互いに逆方向に回転させるモータ駆動回路が設けられ、スタータモータとオイルポンプとがワンウェイクラッチを介して接続され、ポンプ作動時にだけオイルポンプにスタータモータの動力が伝達され、エンジン始動時にはオイルポンプにスタータモータの動力が伝達されないように構成されている。

また、特許文献２には、スタータモータと油圧ポンプ（オイルポンプ）とを連結するマグネットクラッチと、スタータモータと電源とを接続するリレーと、スタータスイッチの少なくともスタート接点と油圧作動スイッチとに接続されるとともに、スタータスイッチがスタート接点にないことを前提として前記マグネットクラッチと前記リレーとを駆動可能状態におくよう前記マグネットクラッチおよびリレーのそれぞれの駆動回路に接続されたコントローラを有するように構成され、スタータモータを利用してオイルポンプを駆動する油圧ポンプ駆動システムに関する発明が記載されている。

そして、特許文献３には、オイルポンプのポンプ駆動軸に連結された電動モータと、エンジン出力軸の回転数が所定値以下のときに電動モータのトルクをポンプ駆動軸に伝達する第１クラッチと、エンジン出力軸の回転数が所定値以上のときにエンジン出力軸の回転をポンプ駆動軸に伝達する第２クラッチとを有するように構成され、エンジン停止時あるいはエンジン出力軸の回転数が所定値以下の場合に、前記電動モータによりオイルポンプを駆動する自動車用自動変速装置に関する発明が記載されている。

実開平５−２４９５９号公報 実開昭５９−１４０９６６号公報 特開２００２−２２７９７８号公報

上記の特許文献１および特許文献２に記載されている発明のように、エンジン停止時に、スタータモータを用いてオイルポンプを駆動するように構成することで、例えば特許文献３に記載されている発明のように、エンジン停止時にオイルポンプを駆動するための専用のモータを設ける必要がなくなり、装置の小型・軽量化やコストダウンを図ることができる。

しかしながら、上記の特許文献１および特許文献２に記載されている発明では、エンジンを始動する際に、オイルの温度が低く、オイルの粘性が高くなっている状態では、そのオイルの粘性抵抗が大きいことにより、オイルポンプで油圧を必要とされる圧力まで上昇させるのに要する時間が長くなり、すなわちいわゆる油圧の立ち上がりが遅くなり、油圧を必要とする装置各部に適正な油圧を迅速に供給できなくなる場合があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、エンジン始動時に、オイルの粘性が高くその粘性抵抗が大きい状態であっても、油圧の立ち上がり遅れを回避し、装置各部に適正に油圧を供給することができるエンジン始動装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンにより駆動されるオイルポンプを前記エンジンとは異なる電動モータにより駆動するとともに、始動時に前記エンジンを前記電動モータによりクランキングするエンジン始動装置において、前記電動モータにより前記オイルポンプを駆動しかつ前記エンジンはクランキングしない第１の作動状態と、前記電動モータにより前記オイルポンプを駆動しかつ前記電動モータにより前記エンジンをクランキングする第２の作動状態と、前記電動モータにより前記オイルポンプおよび前記エンジンのいずれも駆動しない第３の作動状態とを、前記電動モータに印加する電圧の大きさに応じて、選択的に切り換えて設定するための機構であって、前記エンジンを始動するためのエンジン始動モードが開始された場合に、そのエンジン始動モードの開始から前記エンジンのクランキングを開始するための閾値として設定された第１所定時間が経過するまでの間は、前記電動モータに相対的に低電圧の第１電圧を印可することにより前記第１の作動状態を設定し、前記第１所定時間が経過した後に、前記電動モータに前記第１電圧よりも高電圧の第２電圧を印可することにより前記第２の作動状態を設定し、前記エンジン始動モードが開始されかつ前記第２の作動状態が設定された場合であって前記エンジン始動モードの開始から前記エンジンのクランキングを終了するための閾値として設定された前記第１所定時間よりも長時間の第２所定時間が経過した後に、前記電動モータに電圧を印加することなく前記第３の作動状態を設定する作動状態切換機構を備えていることを特徴とする装置である。

そして、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記エンジン始動装置が、前記エンジンと前記オイルポンプから供給される油圧により変速動作が制御されるベルト式無段変速機とが搭載された車両の前記オイルポンプを駆動するとともに、前記エンジンをクランキングする装置であることを特徴とするものである。

したがって、請求項１の発明によれば、通常、エンジンの動力により駆動されるオイルポンプが、エンジンが停止している際には、そのエンジンをクランキングして始動させるエンジン始動装置の動力源の動力により駆動される。その場合、エンジン始動装置は、その作動状態が、エンジン始動装置の動力源によりエンジンをクランキングせずにオイルポンプのみを駆動する第１の作動状態と、エンジン始動装置の動力源によりエンジンおよびオイルポンプを同時に駆動（もしくはクランキング）する第２の作動状態と、エンジンおよびオイルポンプのいずれも駆動（もしくはクランキング）しない第３の作動状態との３つの作動状態に適宜切り換えられて運転される。そのため、エンジンの運転状態に応じてエンジン始動装置を作動させて、エンジンのクランキングおよびオイルポンプの駆動を適切に行うことができる。例えば、エンジンの始動時に、油温が低くオイルの粘性が高い状態のときに、エンジン始動装置を第１の作動状態に設定し、予めオイルポンプのみを駆動させておき、その後、エンジン始動装置を第２の作動状態に切り換えて設定してオイルポンプを駆動しつつエンジンをクランキングして始動させることで、エンジン始動時のいわゆる油圧の立ち上がり遅れを回避し、油圧を必要とする装置各部に、速やかにかつ適切に油圧を供給することができる。

また、エンジンが停止している状態で、エンジンを始動させるための指令（制御信号）が出力されるエンジン始動モードが開始された場合、そのエンジン始動モードの開始から所定時間の間、すなわち油温が低くオイルの粘性が高い状態の間は、エンジン始動装置が第１の作動状態に設定され、その間オイルポンプのみが駆動される。そしてエンジン始動モードの開始から所定時間経過した時点、すなわちオイルポンプが駆動され油圧が上昇するとともに油温が所定温度まで上昇した時点で、エンジン始動装置が第２の作動状態に切り換えられて設定され、オイルポンプが駆動されるとともに、エンジンがクランキングされてエンジンの始動が行われる。そのため、エンジン始動時のいわゆる油圧の立ち上がり遅れを回避し、油圧を必要とする装置各部に、速やかにかつ適切に油圧を供給することができる。

さらに、エンジン始動モードの開始後に所定時間が経過し、エンジン始動装置が第２の作動状態に切り換えられて設定された場合、その後さらに所定の時間が経過した時点で、エンジン始動装置が第３の作動状態、すなわちエンジンのクランキングを停止するとともに、エンジン始動装置の動力源によるオイルポンプの駆動を停止する状態に切り換えられて設定される。そのため、エンジンの始動が完了したと判断できる所定の時間が経過した場合に、エンジンのクランキングを停止し、エンジン始動装置の動力源の動力によりオイルポンプを駆動していた状態からエンジンの動力によりオイルポンプを駆動する状態に切り換えることができる。

そして、請求項２の発明によれば、エンジン始動時に、エンジン始動装置によりエンジンがクランキングされるとともに、そのエンジン始動装置の動力源の動力により、エンジンの動力を連続的に変速するベルト式無段変速機を制御するための油圧を供給するオイルポンプが駆動される。その場合、エンジン始動装置は、その作動状態が、エンジンをクランキングせずにオイルポンプのみを駆動する第１の作動状態と、エンジンおよびオイルポンプを同時に駆動（もしくはクランキング）する第２の作動状態と、エンジンおよびオイルポンプのいずれも駆動（もしくはクランキング）しない第３の作動状態との３つの作動状態に適宜切り換えられて運転される。例えば、エンジンの始動時に、油温が低くオイルの粘性が高い状態の場合に、エンジン始動装置を第１の作動状態に設定し、予めオイルポンプのみを駆動させておき、その後、エンジン始動装置を第２の作動状態に切り換えて設定してオイルポンプを駆動しつつエンジンをクランキングして始動させることで、エンジン始動時のいわゆる油圧の立ち上がり遅れを回避し、油圧を必要とするベルト式無段変速機の各部に、速やかにかつ適切に油圧を供給することができる。そのため、エンジン始動時の油圧の立ち上がり遅れに起因するベルト式無段変速機のベルト滑りを防止もしくは抑制することができる。

つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、この発明を適用したＦＦ車（フロントエンジンフロントドライブ；エンジン前置き前輪駆動車）のスケルトン図である。図１において、１は車両の動力源としてのエンジンであり、このエンジン１としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどが用いられる。そして、エンジン１のクランクシャフト２が車両の幅方向に配置されている。なお、以下の説明においては、エンジン１として便宜上、ガソリンエンジンを用いた場合について説明する。

エンジン１の出力側には、変速機３が設けられている。この変速機３は、具体的にはベルト式の無段変速機３であり、内部中空のケーシング４を有し、そのケーシング４の内部には、トルクコンバータ５と、前後進切り換え機構６と、ベルト式無段変速機構７と、最終減速機（言い換えれば差動装置）８とが設けられている。

トルクコンバータ５の構成について説明する。ケーシング４の内部には、クランクシャフト２と同一の軸線（図示せず）を中心として回転可能なインプットシャフト９が設けられており、インプットシャフト９におけるエンジン１側（図１の左側）の端部には、トルクコンバータ５のタービンランナ１０が取り付けられている。

一方、クランクシャフト２の後端（図１の右側）には、エンジン１のフライホイール１１を介して、トルクコンバータ５のフロントカバー１２が連結されており、フロントカバー１２には、トルクコンバータ５のポンプインペラ１３が接続されている。これらタービンランナ１０とポンプインペラ１３とは対向して配置され、タービンランナ１０およびポンプインペラ１３の内側にはステータ１４が設けられている。また、インプットシャフト９におけるフロントカバー１２側（図１の左側）の端部には、ダンパ機構１５を介してロックアップクラッチ１６が設けられている。そして、上記のように構成されたフロントカバー１２およびポンプインペラ１３などにより形成されたケーシング（図示せず）内に、作動流体としてのオイルが供給されている。

上記構成により、エンジン１の動力（トルク）がクランクシャフト２からフロントカバー１２に伝達される。この時、ロックアップクラッチ１６が解放されている場合は、ポンプインペラ１３のトルクが流体によりタービンランナ１０に伝達され、ついでインプットシャフト９に伝達される。なお、ポンプインペラ１３からタービンランナ１０に伝達されるトルクは、ステータ１４により増幅される。これに対して、ロックアップクラッチ１６が係合されている場合は、フロントカバー１２のトルクが機械的にインプットシャフト９に伝達される。

ケーシング４の内部におけるトルクコンバータ５のエンジン１と反対側（図１の右側）で、インプットシャフト９と平行な軸線上に、ベルト式無段変速機３の各部に圧油を供給するために必要な油圧を発生させるオイルポンプ１７が設けられている。このオイルポンプ１７は、例えばギヤポンプやベーンポンプあるいはトロコイドポンプなどの公知の構成のものであって、そのオイルポンプ１７のロータ（図示せず）に、後述するワンウェイクラッチ５５を介して連結されている駆動軸１８を回転駆動させることにより、オイルを吸入し、圧油として吐出するように構成されている。

そして、トルクコンバータ５と前後進切り換え機構６との間には、エンジン１の動力をオイルポンプ１７へ伝達するためのチェーン伝動機構１９が設けられている。このチェーン伝動機構１９は、具体的には、ポンプインペラ１３のケーシングの外側で、インプットシャフト９の外周側に、ポンプインペラ１３と一体回転する中空軸状のハブ２０が形成されていて、このハブ２０に一体的に形成もしくは固定されたスプロケット２１と、駆動軸１８のトルクコンバータ５側（図１の左側）の端部に一体的に形成もしくは固定されたスプロケット２２と、これらスプロケット２１，２２に巻き掛けられたローラチェーン２３とから構成されている。この構成により、エンジン１の動力がチェーン伝動機構１９を介して駆動軸１８に伝達され、オイルポンプ１７を駆動することができる。なお、この発明による装置においては、このオイルポンプ１７は、上記のようにエンジン１の動力によって駆動される以外に、エンジン１とは異なる他の動力源の動力によっても駆動することができるように構成されている。その具体的な構成については後述する。

ベルト式無段変速機構７は、インプットシャフト９と同心状に配置された駆動側シャフト（プライマリシャフト）２４と、そのプライマリシャフト２４と相互に平行に配置された従動側シャフト（セカンダリシャフト）２５とを有している。プライマリシャフト２４には駆動側プーリ（プライマリプーリ）２６が設けられており、セカンダリシャフト２５側には従動側プーリ（セカンダリプーリ）２７が設けられている。プライマリプーリ２６は、プライマリシャフト２４に固定された固定シーブ２８と、プライマリシャフト２４の軸線方向に移動できるように構成された可動シーブ２９とを有している。また、この可動シーブ２９をプライマリシャフト２４の軸線方向に動作させることにより、可動シーブ２９と固定シーブ２８とを接近・離隔させる油圧アクチュエータ３０が設けられている。この油圧アクチュエータ３０は、プライマリシャフト２４の軸線方向に動作するピストン（図示せず）およびリターンスプリング（図示せず）などを備えた公知のものである。

一方、セカンダリプーリ２７は、セカンダリシャフト２５に固定された固定シーブ３１と、セカンダリシャフト２５の軸線方向に移動できるように構成された可動シーブ３２とを有している。また、この可動シーブ３２をセカンダリシャフト２５の軸線方向に動作させることにより、可動シーブ３２と固定シーブ３１とを接近・離隔させる油圧アクチュエータ３３が設けられている。この油圧アクチュエータ３３は、セカンダリシャフト２５の軸線方向に動作するピストン（図示せず）およびリターンスプリング（図示せず）などを備えた公知のものである。さらに、プライマリプーリ２６およびセカンダリプーリ２７に対してベルト３４が巻き掛けられている。

上記のように構成されたベルト式無段変速機構７においては、油圧アクチュエータ３０に作用する油圧を制御することにより、固定シーブ２８と可動シーブ２９との間の溝幅が調整される。その結果、プライマリプーリ２６におけるベルト３４の巻き掛け半径が変化し、ベルト式無段変速機構７の入力回転数と出力回転数との比、すなわち変速比が無段階（連続的）に制御される。この変速にともない、油圧アクチュエータ３３に作用する油圧を制御することにより、ベルト３４に対する挟圧力（言い換えればベルト３４の張力）が制御される。油圧アクチュエータ３０，３３に作用する油圧は装置の元圧であるライン圧を所定の値に制御したものである。

前後進切り換え機構６は、インプットシャフト９とベルト式無段変速機構７との間の動力伝達経路に設けられている。この前後進切り換え機構６はダブルピニオン形式の遊星歯車機構３５を有している。この遊星歯車機構３５は、インプットシャフト９のベルト式無段変速機構７側の端部（図１の右側）に設けられたサンギヤ３６と、このサンギヤ３６の外周側に、サンギヤ３６と同心状に配置されたリングギヤ３７と、サンギヤ３６に噛み合わされたピニオンギヤ３８と、このピニオンギヤ３８およびリングギヤ３７に噛み合わされたピニオンギヤ３９と、これらピニオンギヤ３８，３９を、サンギヤ３６の周囲を一体的に公転可能な状態で保持したキャリヤ４０とを有している。そして、このキャリヤ４０とプライマリシャフト２４とが連結されている。また、キャリヤ４０とインプットシャフト９との間の動力伝達経路を接続・遮断するクラッチＣＬが設けられている。さらに、ケーシング４側には、リングギヤ３７の回転・固定を制御するブレーキＢＲが設けられている。

ベルト式無段変速機構７と最終減速機８との間の動力伝達経路には、セカンダリシャフト２５と相互に平行なインターミディエイトシャフト４１が設けられている。インターミディエイトシャフト４１にはカウンタドリブンギヤ４２とファイナルドライブギヤ４３とが形成されている。セカンダリシャフト２５にはカウンタドライブギヤ４４が形成され、そのカウンタドライブギヤ４４とカウンタドリブンギヤ４２とが噛み合わされている。

そして、最終減速機８はリングギヤ４５を有し、そのリングギヤ４５とファイナルドライブギヤ４３とが噛み合わされている。また、リングギヤ４５はデフケース（図示せず）の外周に形成され、このデフケースの内部には複数のピニオンギヤ（図示せず）が取り付けられている。このピニオンギヤには２つのサイドギヤ（図示せず）が噛み合わされている。２つのサイドギヤには別個にフロントドライブシャフト４６が接続され、各フロントドライブシャフト４６には、駆動輪（前輪）４７が接続されている。

前述したように、エンジン１の始動時に、油温が低くオイルの粘性が高くなっている状態では、オイルの粘性抵抗が大きくなる。そのため、エンジン１の始動と同時にオイルポンプ１７が駆動されても、ベルト式無段変速機３の各部で必要とされる圧力まで油圧を上昇させる、いわゆる油圧の立ち上がりに時間が掛かり、油圧を必要とする装置各部に適正な油圧を迅速に供給できない場合があった。そこで、この発明におけるエンジン始動装置は、エンジン１の動力により駆動されるオイルポンプ１７を、エンジン１とは異なる動力源の動力によっても駆動することができ、エンジン１のクランキングの有無およびオイルポンプ１７の駆動・非駆動の組み合わせによる、エンジン１およびオイルポンプ１７の作動状態を、適宜に選択的に切り換えることにより、エンジン始動時に装置各部に必要な適正な油圧を確保し、エンジン１を始動することができるように構成されている。

すなわち、エンジン１を始動する際にエンジン１をクランキングするスタータモータ５１を動力源として備え、そのスタータモータ５１によりオイルポンプ１７を駆動することができ、さらに、エンジン１およびオイルポンプ１７の作動状態を、エンジン１の始動の状況あるいは運転状態に応じて適宜に切り換えることが可能なエンジン始動装置５０が設けられている。

具体的には、エンジン始動装置５０は、駆動軸１８と同一軸線上で、オイルポンプ１７のチェーン伝動機構１９と反対側（図１の右側）に、スタータモータ５１が配置されている。このスタータモータ５１は、バッテリ（図示せず）から電力が供給されることにより駆動されて動力（トルク）を出力する電動モータ部（図示せず）と、電圧が印加されることにより起動し、スタータモータ５１のロータ（図示せず）と一体回転するとともに軸線方向に移動可能な出力軸５２をその軸線方向に動作させるマグネットスイッチ部（図示せず）とを主体に構成されている。

より具体的には、上記のスタータモータ５１のマグネットスイッチ部は、出力軸５２を、駆動軸１８と同一軸線上でオイルポンプ１７の方向（図１の左方向）に、印加される電圧の大小に応じて２段階に突出させられるように構成されている。すなわち、マグネットスイッチ部に所定の電圧値よりも低い低電圧ＶLが印加された場合は、出力軸５２を前記オイルポンプ１７の方向の１段目の位置ＰVLに突出させ、マグネットスイッチ部に所定の電圧値よりも高い高電圧ＶHが印加された場合には、出力軸５２を１段目の位置ＰVLよりもさらに前記オイルポンプ１７の方向に突出した２段目の位置ＰVHに突出させることができる構成となっている。

また、出力軸５２とオイルポンプ１７のロータとが、出力軸５２が１段目の位置ＰVLに突出させられた場合に係合する第１クラッチ５３を介して連結されている。すなわち、スタータモータ５１のマグネットスイッチ部に低電圧ＶLを印加することにより、この第１クラッチ５３を係合させ、出力軸５２とオイルポンプ１７のロータとを動力伝達可能な状態に連結することができる構成となっている。したがって、スタータモータ５１のマグネットスイッチ部に低電圧ＶLが印加されるようにスタータモータ５１に供給する電力を制御することで、スタータモータ５１が出力するトルクによりオイルポンプ１７のみを駆動することができる。すなわち、エンジン１が停止している状態で、スタータモータ５１のトルクにより、エンジン１をクランキングせずにオイルポンプ１７だけを駆動することができる。なお、この場合、スタータモータ５１のマグネットスイッチ部に高電圧ＶHが印加される場合と比較して、スタータモータ５１に供給される電力量は少なくなり、スタータモータ５１が出力するトルクも小さくなるが、オイルポンプ１７を駆動するのに必要なトルクは、エンジン１をクランキングするのに必要なトルクに対して十分に小さいため、スタータモータ５１が出力するトルクが小さくとも、オイルポンプ１７を駆動することが可能である。

さらに、出力軸５２と駆動軸１８とが、出力軸５２が２段目の位置ＰVHに突出させられた場合に係合する第２クラッチ５４を介して連結されている。すなわち、スタータモータ５１のマグネットスイッチ部に高電圧ＶHを印加することで、この第２クラッチ５４を係合させ、出力軸５２と駆動軸１８とを動力伝達可能な状態に連結することができる構成となっている。したがって、スタータモータ５１のマグネットスイッチ部に高電圧ＶHが印加されるようにスタータモータ５１に供給する電力を制御することで、スタータモータ５１が出力する動力によりエンジン１をクランキングすることができる。すなわち、スタータモータ５１のトルクにより、エンジン１をクランキングしつつ、オイルポンプ１７を駆動することができる。

そして、オイルポンプ１７のロータと駆動軸１８との間に、ワンウェイクラッチ５５が設けられている。このワンウェイクラッチ５５は、駆動軸１８の回転数がオイルポンプ１７のロータの回転数よりも大きい場合に係合状態となり、駆動軸１８の回転数がオイルポンプ１７のロータの回転数よりも小さい場合に解放状態となるように、すなわち空転するように構成されている。

したがって、上記のように構成されるエンジン始動装置５０は、スタータモータ５１に供給する電力およびその電圧を制御することにより、エンジン１およびオイルポンプ１７の作動状態を、３つの状態に区分して設定することができる。具体的には、スタータモータ５１のマグネットスイッチ部に低電圧ＶLが印加されるようにスタータモータ５１に供給する電力を制御することで、エンジン１をクランキングせずにオイルポンプ１７だけを駆動する第１の作動状態を設定することができる。また、スタータモータ５１のマグネットスイッチ部に高電圧ＶHが印加されるようにスタータモータ５１に供給する電力を制御することで、エンジン１をクランキングし、かつオイルポンプ１７を駆動する第２の作動状態を設定することができる。そして、スタータモータ５１に供給する電力を“０”にすること、すなわちスタータモータ５１に電力が供給されないように制御することで、エンジン１およびオイルポンプ１７のいずれも駆動（クランキング）しない第３の作動状態を設定することができる。

すなわち、上記のように、出力軸５２を軸線方向に２段に突出させることができるスタータモータ５１およびその出力軸５２と、その出力軸５２の突出状態に応じて係合・解放される第１クラッチ５３および第２クラッチ５４と、エンジン１からの動力が伝達されて駆動される駆動軸１８と、その駆動軸１８とエンジン１との間を動力伝達可能にするチェーン伝動機構１９と、オイルポンプ１７のロータと駆動軸１８との間に設けられ、エンジン１の回転数とオイルポンプ１７の回転数とに基づいて係合・空転するワンウェイクラッチ５５と、などから構成される機構が、この発明におけるエンジン始動装置５０の作動状態切換機構に相当している。

図２は、上記のように構成されたエンジン始動装置５０を作動させる際の制御例を説明するためのフローチャートであって、このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図２において、先ず、現在の制御モードが、エンジン始動モードであるか否かが判定される（ステップＳ１）。エンジン始動モードとは、エンジン１を始動させるために設定される制御モードであり、例えば、運転者により車両のメインスイッチがＯＮにされることなどにより、直後にエンジン１の始動が行われることが予測される場合、あるいは、エコランシステムが搭載された車両において、エコラン制御の実行中にエンジン１が自動停止された場合などに設定される制御モードである。

現在の制御モードがエンジン始動モードではないことにより、このステップＳ１で否定的に判断された場合は、ステップＳ２へ進み、エンジン始動モードが開始された場合にスタートするタイマの計測値、すなわちエンジン始動モードが開始されてから現時点までの経過時間を示すタイマ値Ｔmがクリアされる。続いて、スタータモータ５１に供給される電力のスタータ電圧Ｖが“０”に設定される（ステップＳ３）。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

一方、現在の制御モードがエンジン始動モードであることにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ４へ進み、エンジン１が停止しているか否かが判断される。例えば、エンジン１の回転数が“０”もしくは所定の値よりも低い場合に、エンジン１は停止状態であると判定することができる。

エンジン１が停止状態であると判定されたことにより、このステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ５へ進み、タイマ値Ｔmが所定時間ＴVLよりも短いか否かが判断される。この所定時間ＴVLは、エンジン始動モードにおいてエンジン１のクランキングを開始するための閾値として設定される所定の値である。したがって、タイマ値Ｔmが未だ所定時間ＴVLよりも短いことにより、このステップＳ５で肯定的に判断された場合は、ステップＳ６へ進み、スタータモータ５１に供給される電力のスタータ電圧Ｖが、低電圧ＶLに設定される。すなわち、エンジン始動装置５０の作動状態が、エンジン１をクランキングせずに、スタータモータ５１によりオイルポンプ１７だけを駆動する第１の作動状態に設定される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

これに対して、タイマ値Ｔmが所定時間ＴVL以上となったことにより、ステップＳ５で否定的に判断された場合、すなわちエンジン１のクランキング開始の判断がされた場合には、ステップＳ７へ進み、スタータモータ５１に供給される電力のスタータ電圧Ｖが、高電圧ＶHに設定される。すなわち、エンジン始動装置５０の作動状態が、スタータモータ５１により、エンジン１をクランキングし、かつオイルポンプ１７を駆動する第２の作動状態に設定される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

そして、エンジン１のクランキングが開始され、エンジン１が停止状態ではなくなったことにより、前述ステップＳ４で否定的に判断された場合には、ステップＳ８へ進み、タイマ値Ｔmが所定時間ＴVHよりも短いか否かが判断される。この所定時間ＴVHは、エンジン始動モードにおいてエンジン１のクランキングを終了するための閾値として設定される所定の値である。したがって、タイマ値Ｔmが未だ所定時間ＴVHよりも短いことにより、このステップＳ８で肯定的に判断された場合は、前述のステップＳ７へ進み、スタータモータ５１に供給される電力のスタータ電圧Ｖが、高電圧ＶHに設定される。すなわち、エンジン始動装置５０の作動状態が、引き続き、第２の作動状態に設定される。言い換えると、タイマ値Ｔmが所定時間ＴVHに達するまで、この第２の作動状態が継続される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

これに対して、タイマ値Ｔmが所定時間ＴVH以上となったことにより、ステップＳ８で否定的に判断された場合、すなわちエンジン１のクランキング終了の判断された場合には、前述のステップＳ３へ進み、スタータモータ５１に供給される電力のスタータ電圧Ｖが“０”に設定される。すなわちエンジン１のクランキングが所定の時間以上行われたことにより、エンジン１の始動が完了したと判断されて、エンジン１のクランキングが終了される。また併せて、スタータモータ５１の動力によるオイルポンプ１７の駆動も終了される。すなわち、エンジン始動装置５０の作動状態が、エンジン１およびオイルポンプ１７のいずれも駆動（クランキング）しない第３の作動状態に設定される。なお、スタータモータ５１の動力によるオイルポンプ１７の駆動が終了された後は、オイルポンプ１７はエンジン１の動力により駆動されることになる。そして、スタータモータ５１に供給される電力のスタータ電圧Ｖが“０”にされると、その後、このルーチンを一旦終了する。

以上のように構成されたこの発明に係るエンジン始動装置５０によれば、エンジン１が運転されている際に、そのエンジン１の動力により駆動されるオイルポンプ１７が、エンジン１が停止している場合には、エンジン始動装置５０のスタータモータ５１の動力により駆動される。その場合、エンジン始動装置５０は、その作動状態が、エンジン１をクランキングせずにスタータモータ５１によりオイルポンプ１７のみを駆動する第１の作動状態と、スタータモータ５１によりエンジン１およびオイルポンプ１７を同時に駆動（もしくはクランキング）する第２の作動状態と、エンジン１およびオイルポンプ１７のいずれも駆動（もしくはクランキング）しない第３の作動状態との３つの作動状態に適宜切り換えられて運転される。

すなわち、エンジン１が停止している状態で、エンジン始動モードが開始された場合、そのエンジン始動モードの開始から所定時間ＴVLが経過するまでの間、すなわち油温が低くオイルの粘性が高い状態であると判断される間は、エンジン始動装置５０が第１の作動状態に設定され、その間オイルポンプ１７のみが駆動される。そしてエンジン始動モードの開始から所定時間ＴVLが経過した時点、すなわちオイルポンプが駆動され油圧が上昇するとともに油温が所定温度まで上昇したと判断された時点で、エンジン始動装置５０が第２の作動状態に切り換えられて設定され、オイルポンプ１７が駆動されるとともに、エンジン１がクランキングされてエンジン１の始動が開始される。

そのため、エンジン１の始動時に、油温が低くオイルの粘性が高い状態の場合に、エンジン始動装置５０を第１の作動状態に設定し、予めオイルポンプ１７のみを駆動させておき、その後、エンジン始動装置５０を第２の作動状態に切り換えて設定してオイルポンプ１７を駆動しつつエンジン１をクランキングして始動させることで、エンジン始動時のいわゆる油圧の立ち上がり遅れを回避し、油圧を必要とするベルト式無段変速機３の各部に、速やかにかつ適切に油圧を供給することができる。

ベルト式無段変速機３において、エンジン１の始動時に油圧の立ち上がりが遅くなると、前後進切り換え機構６のクラッチＣＬあるいはブレーキＢＲでの摩擦抵抗によるトルクが、ベルト式無段変速機構７に伝達されることで、ベルト滑りが発生する可能性がある。そこで、上記のように、エンジン始動装置５０を制御・作動させて、エンジン１始動時の油圧の立ち上がり遅れを回避させることで、エンジン１始動時のベルト式無段変速機３でのベルト滑りの発生を防止することができる。またその結果、クラッチＣＬあるいはブレーキＢＲのクラッチパック（隙間）を小さくすることができ、それらクラッチＣＬおよびブレーキＢＲのクラッチパックの管理を容易にし、係合・解放制御時の制御性を向上させることができる。ひいては、ベルト式無段変速機３の小型・軽量化、およびコスト低減を図ることができる。

なお、この発明は、上記の具体例に限定されないのであって、上記の具体例では、この発明を適用したエンジン始動装置が、エンジン始動時に、エンジンのクランキングの開始もしくは終了を判断するための閾値として所定時間ＴVLもしくは所定時間ＴVHを用いて制御される例を示しているが、これら所定時間ＴVL，ＴVHに代えて、例えば油温センサによりエンジン始動時におけるオイルの温度を検出し、そのオイルの温度に基づいて、エンジンのクランキングの開始もしくは終了を判断するように制御することも可能である。さらに、所定時間ＴVL，ＴVHに代えて、例えば外気温、あるいはエンジンの冷却水温などに基づいて、エンジンのクランキングの開始もしくは終了を判断するように制御することも可能である。

また、上記の具体例では、この発明を適用したエンジン始動装置が、エンジンの出力側に設けられたベルト式無段変速機を制御するための油圧を発生させるオイルポンプを駆動する例を示しているが、ベルト式無段変速機以外に、他の方式の無段変速機、あるいは有段の自動変速機など、油圧を必要とする他の形式の変速機、さらには油圧を必要とする変速機以外の他の産業機械・装置であってもよい。

そして、上記の具体例では、この発明を適用したエンジン始動装置が、ＦＦ方式の車両に搭載されている例を示しているが、ＦＲ方式あるいはその他の方式の車両、あるいは四輪駆動車両、さらには車両以外の他の産業機械・装置に搭載することも可能である。

この発明のエンジン始動装置を搭載した車両の駆動系統の一例を示す模式図（スケルトン図）である。 この発明のエンジン始動装置を作動する際の制御例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…エンジン、 ２…クランクシャフト、 ３…ベルト式無段変速機、 １７…オイルポンプ、 １８…駆動軸、 １９…チェーン伝動機構、 ５０…エンジン始動装置、 ５１…スタータモータ、 ５２…出力軸、 ５３…第１クラッチ、 ５４…第２クラッチ、 ５５…ワンウェイクラッチ。

Claims (2)

1. エンジンにより駆動されるオイルポンプを前記エンジンとは異なる電動モータにより駆動するとともに、始動時に前記エンジンを前記電動モータによりクランキングするエンジン始動装置において、
   前記電動モータにより前記オイルポンプを駆動しかつ前記エンジンはクランキングしない第１の作動状態と、前記電動モータにより前記オイルポンプを駆動しかつ前記電動モータにより前記エンジンをクランキングする第２の作動状態と、前記電動モータにより前記オイルポンプおよび前記エンジンのいずれも駆動しない第３の作動状態とを、前記電動モータに印加する電圧の大きさに応じて、選択的に切り換えて設定するための機構であって、前記エンジンを始動するためのエンジン始動モードが開始された場合に、そのエンジン始動モードの開始から前記エンジンのクランキングを開始するための閾値として設定された第１所定時間が経過するまでの間は、前記電動モータに相対的に低電圧の第１電圧を印可することにより前記第１の作動状態を設定し、前記第１所定時間が経過した後に、前記電動モータに前記第１電圧よりも高電圧の第２電圧を印可することにより前記第２の作動状態を設定し、前記エンジン始動モードが開始されかつ前記第２の作動状態が設定された場合であって前記エンジン始動モードの開始から前記エンジンのクランキングを終了するための閾値として設定された前記第１所定時間よりも長時間の第２所定時間が経過した後に、前記電動モータに電圧を印加することなく前記第３の作動状態を設定する作動状態切換機構を備えていることを特徴とするエンジン始動装置。
2. 前記エンジン始動装置は、前記エンジンと前記オイルポンプから供給される油圧により変速動作が制御されるベルト式無段変速機とが搭載された車両の前記オイルポンプを駆動するとともに、前記エンジンをクランキングする装置であ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。

Images