JP5638690B2 - エンジン始動装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のアイドリングストップにおけるエンジン始動装置に関するものである。

従来のアイドリングストップに関する発明では、エンジン停止後の再始動性を向上させるために、スタータのピニオンギアとリングギアを、エンジンの回転中にかみ合わせて再始動を実施することが行われている。例えば、エンジンの再始動要求によりスタータモータを回転させ始め、調速通電によりエンジンの回転速度と同期させて、スタータモータとエンジンを連結している（例えば、特許文献１参照）。

また、再始動要求がこない場合にも、いつ再始動要求がきても問題ないように、停止する際には、ピニオンとリングギアを、エンジンが回転中または停止直前にかみ合わせることが行われている（例えば、特許文献２参照）。

特許第４２１１２０８号公報 特開２０１０−２４２５５５号公報

従来技術において、エンジンが回転中にピニオンとリングギアを噛み合わせるための共通点は、ピニオンを回転させる機構とモータを回転するタイミングを制御してギアを噛み合わせていることである。したがって、ピニオンを押し出すための機構とモータを回転させるための機構を別々に有することが必要となる。

この結果、部品点数が増えるだけでなく、制御面においても、簡単にするための工夫はされているものの、車種によって厳密に規定する必要があり、複雑になってしまう。したがって、回転中のピニオンとリングギアを噛み合わせるためには、コストが大幅にアップすることとなる。

また、エンジンが回転中にピニオンとリングギアを噛み合わせる場合には、両方のギアの位相までは正確に認識できない。このために、たとえ回転速度を同期させたとしても、お互いの端面がぶつかり、噛み合わせが旨くいかずに騒音が発生する。さらに、実際にエンジン回転速度が惰性回転により降下していく場合には、たとえ通電停止によりスタータモータの回転速度を減少させたとしても、リングギア回転速度の減少の方が速い。このため、回転速度が同期した時点で一度噛み合わせが旨くいかなかった場合に、回転速度の差が広がっていき、より噛み合わせにくくなるという問題点があった。

また、リングギア回転速度に対してモータを回転させて同期させるためには、ピニオンギアの押し出し制御とモータの回転制御の２つによる複雑な制御が必要となる。ただし、押し出すタイミングなどによっては、電圧降下などによる押し出しタイミングがずれることも発生する。さらに、このような回転中にピニオンとリングギアを噛み合わせるためには、位相と回転数を完全に合わせない限りは、端面部の衝突により騒音が発生してしまう。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、スタータのピニオンギアとリングギアの特別な制御が不要であり、ピニオンギアの押し出しとモータの回転を別々に実施するようなリレーや制御をなくし低コスト化を図った上で、リングギア回転中の再始動もできるエンジン始動装置を得ることを目的とする。

本発明に係るエンジン始動装置は、アイドリングストップ条件が成立するとエンジンを停止させるアイドリングストップシステムで、スタータモータと、スタータモータの出力軸側にスプライン結合された軸方向に摺動するピニオン部と、ピニオン部のピニオンギアをリングギアと噛み合う位置に移動させる押し出し機構とを有し、押し出し機構の作動とスタータモータへの通電電流をオン／オフするスイッチを１つのプランジャーコイルで構成することで、ピニオンギアを押し出した後にプランジャーが引き込まれることでモータ通電スイッチを動作させる一体型スイッチを有するエンジン始動装置であって、エンジン停止要求後に再始動要求があり、一体型スイッチをオン状態とした場合に、ピニオンギアがリングギアに当接するまで、スタータモータが動作しないように押し出し機構の動作タイミング、およびプランジャーコイルのコイル動作タイミングが設定されており、エンジン惰性回転中でも所定の条件が揃えばエンジンを再始動し、ピニオン部は、一体型スイッチをオン状態とした場合に、リングギアが回転している状態でもピニオンを押し出してリングギアに当接させることでピニオンギアが同期してピニオンギアのトルク伝達面まで噛み合うことが可能なように、先端部同期用形状とワンウェイクラッチを有しており、先端部同期用形状は、トルク伝達面より歯厚が細くなっている同期専用の面形状として、ピニオンギアの先端部に設けられているものである。

本発明によれば、エンジン停止要求後に再始動要求があった場合に、始動スイッチをオン状態とすることで、ピニオンギアを押し出すとともに、ピニオンギアがリングギアに当接するかまたは噛み込むまで、スタータモータが動作しないように、押し出し機構の動作、およびスタータモータを回すためのプランジャーコイルのコイル動作が設定されていることにより、スタータのピニオンギアとリングギアの特別な制御が不要であり、ピニオンギアの押し出しとモータの回転を別々に実施するようなリレーや制御をなくし低コスト化を図った上で、リングギア回転中の再始動もできるエンジン始動装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置の概略図である。 本発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置の一連動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置で、停止動作後にエンジン回転数が減少していく様子を示した図である。 本発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置における回転数差と騒音との関係を示した図である。 本発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置において、停止動作後にエンジン回転数が減少した後、再始動により噛み合いを実施した場合のエンジン回転数の様子を示した図である。 本発明の実施の形態２に係るピニオン部の構成図である。 噛み合い時間が長い場合の音圧波形を示した図である。 本発明の実施の形態２に係るエンジン始動装置における音圧波形を示した図である。 本発明の実施の形態２に係るピニオン部の別の構成図である。 本発明の実施の形態２に係る先の図９のピニオンギアの先端部の具体的な形状に関する説明図である。 本発明の実施の形態２に係る先の図９のピニオンギアの先端部の具体的な形状に関する説明図である。 エンジン停止時における逆回転のエンジン回転現象を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るエンジン始動装置の一連動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係るエンジン始動装置において、先の図１３のステップにおけるエンジン回転数の様子を示した図である。 本発明の実施の形態４に係るエンジン始動装置の一連動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態５に係るエンジン始動装置の一連動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態６に係るエンジン始動装置の概略図である。

まず始めに、本発明の概念について、従来技術の問題点を踏まえ、説明する。
上述したように、従来技術においては、ピニオンとリングギアの騒音の抑制が行われているものの、騒音を完全に抑制することまではできない。また、騒音の大きさは、エンジンの種類やピニオン形状の違いによっても大きく左右され、個々に存在するため、明確に定義することは困難である。したがって、騒音の抑制は、定量的数値で表すことは困難である。

なお、再始動時において、騒音が問題にならないというのは（つまり、騒音が気にならないレベルとは）、次のようなことが考えられる。再始動時においては、噛み合い後にエンジンが同時に立ち上がるため、クランキング音が発生する。したがって、再始動時の噛み合い音が、クランキング音よりも小さい音であれば、気にならない。

噛み合い音の抑制方法としては、アイドリングストップ車対応と関係なく、通常、エンジン立ち上げ時のクランキングなどでリングギア回転が速くなっても問題ないように、ピニオン部には、ワンウェイクラッチが搭載されている。したがって、モータを回転させて衝突させた場合には、モータの慣性力によってピニオンとリングギアの回転数差が同じであっても、モータを回転させない場合と比較して騒音が大きくなる。

また、回転数差が同じであっても、ギア間の中心間での速度差は同じであるが、それ以外の箇所での衝突に関しては、衝突力を回転数で定義することはできない。例えば、モータを回すことで、回転数差が同じであっても、衝突力は大きくなってしまう。

したがって、ピニオンとリングギアが当接して噛み合うまでは、モータが回っていなければ、騒音は抑制されることとなる。その動作は、ピニオンを押し出し、当接後にモータを回すという単純な動作であるため、従来の回転中の噛み合いスイッチの機構と比較してコストを抑制することができる。

しかも、この動作は、ピニオン押し出しから、モータを回転させるまでの時間を適切に設定すれば、従来のスイッチ構成でそのまま対応可能となる。スイッチだけではなく、回転速度に関係なく、その動作を実行するため、制御の複雑なチューニングも不要となり、従来と大差ない騒音レベルのものが、低コストで得られる。
そこで、このような本発明のエンジン始動装置の好適な実施の形態につき、以下に図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置の概略図である。図１における本実施の形態１のエンジン始動装置は、スタータモータ１、バッテリ２、始動スイッチ３、およびスタータ４を備えて構成されている。また、スタータ４は、コイル４ａ、コイル鉄心４ａａ、レバー４ａｂ、レバー回転中心４ａｃ、コイルのスイッチ部４ｂ、コイル４ｃ、コイル鉄心４ｃａ、モータ通電スイッチ部４ｄ、およびピニオン部５を含んでいる。

次に、それぞれの構成要素について説明する。
スタータモータ１は、エンジンの始動を行う。バッテリ２は、このスタータモータ１に電力を供給する電源である。始動スイッチ３は、スタータモータ１を始動させるためにバッテリ２に接続されたスイッチである。

スタータ４を構成するコイル４ａは、スタータモータ１の接地端子と始動スイッチ３との間に接続されている。そして、ピニオン部５は、コイル４ａのコイル鉄心４ａａの移動によってレバー４ａｂが回転中心４ａｃにて回転することで、リングギア６へ押し出される。

また、コイル４ｃは、ピニオン部５の移動に伴ってスイッチ部４ｂが接続されることによって、始動スイッチ３を介してバッテリ２と接続され、さらに、モータ通電スイッチ部４ｄは、コイル４ｃの鉄心４ｃａの移動によって接続される。

このような構成を有するエンジン始動装置では、エンジン始動要求により、始動スイッチ３が閉路されることで、バッテリ２から始動スイッチ３を経由して駆動コイル４ａが励磁される。これにより、鉄心４ａａを動作させてピニオン部５をリングギア６に押し付けるとともに、コイルのスイッチ部４ｂを接続する。

コイルのスイッチ部４ｂが接続されることで、コイル４ｃが励磁さら、モータ通電スイッチ部４ｄが接続される。さらに、モータ通電スイッチ部４ｄが接続されることで、スタータモータ１に電流が供給され、スタータモータ１の回転が開始される。

ここで、スタータモータ１が回る前に、ピニオン部５が確実にリングギア６に押し付けられる、または当接されるようなピニオン部５の動作時間になるように、コイル４ａ、４ｃのコイル動作を設定する。つまり、エンジン再始動要求によりピニオンギアとリングギア６を噛み合わせるために始動させた場合に、ピニオンは、必ず、リングギア６に回転せずに当接するように、コイル動作を設定する。

このようなエンジン始動装置を用いて、アイドリングストップによる再始動要求が発生した場合の、エンジン始動装置内の制御部（図示せず）による動作について、図面を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置の一連動作を示すフローチャートである。また、図３は、本発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置で、停止動作後にエンジン回転数が減少していく様子を示した図である。

エンジンは、停止後に、図３に示すＣ１０のように、脈動しながら減速する。したがって、アイドリングストップをしてエンジン回転が惰性回転で減速し始めると、制御部は、再始動要求を常に待っている状態となる（ステップＳ１０）。そして、制御部は、再始動要求があった場合には、リングギアの回転速度（すなわち、エンジンの回転数に相当）を検出するリングギア回転速度検出手段（図示せず）により、エンジンの回転数が自己復帰可能領域（図３参照）か否かを判定する（ステップＳ２０）。自己復帰可能領域であった場合には、制御部は、燃料を再噴射して、エンジンを始動させ（ステップＳ５０）、一連動作を終了する。

一方、エンジン回転数が自己復帰可能領域でない場合には、制御部は、スタータ４への通電をＯＮし、スタータ４によりエンジンを再始動する（ステップＳ３０、ステップＳ４０）。

なお、本実施の形態１では、停止後に再始動要求があり、自己復帰できない領域であった場合には、回転数に関係なくスタータ４の始動スイッチ３をオンして、スタータモータ１で再始動を実施する。その結果、ピニオンとリングギアは、当接もしくは噛み合ってエンジンが再始動される。

ここで、ピニオンとリングギアの噛み合い時には、始動スイッチ３がオンされてからリングギアにピニオンが押し出されて当接した際に、任意の回転数差が発生していることとなる。この際には、スタータモータ１をまだ回していないので、スタータモータ１によりピニオンを回して同期させて当接させた場合の騒音値よりも、回転数差が有ることにより騒音値が多少大きくなったとしても、問題ないレベルの上昇である。このことを、図４を用いて説明する。

図４は、本発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置における回転数差と騒音との関係を示した図である。具体的には、回転数差に対する、モータを回して当接させた場合の騒音のピーク値（図４中の△印に相当）と、モータを回さないで当接させた場合の騒音のピーク値（図４中の○印に相当）のそれぞれを比較した図である。ピニオンとリングギアの仕様によっても絶対値は異なるが、図４の記載からもわかるように、スタータモータ１を回さないことで、同じ回転数差でも騒音が抑制されていることがわかる。

スタータモータ１を回した場合には、ピニオンが回転することによって、リングギアとピニオンギアの中心線上では同一の速度差とした場合であっても、それ以外の箇所では速度が異なり、衝撃となってしまい、また、回転させることで、モータの慣性などでも、騒音が大きくなってしまう。

したがって、スタータモータ１を回さない場合でも、ある程度の低騒音で噛み合うことが可能である。そして、その低騒音がクランキング音より小さい場合には、運転者には違和感がなく、問題ない。

図５は、本発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置において、停止動作後にエンジン回転数が減少した後、再始動により噛み合いを実施した場合のエンジン回転数の様子を示した図である。エンジン回転数は、Ｃ１０に示すように、脈動しながら減速する。その後、Ｃ２０において、エンジンの再始動要求があったときに、自己復帰回転数以下であるため、コイル４ａに通電してピニオンを押し出すことで、ピニオンとリングギアがＣ３０において当接する。

Ｃ３０で当接した後のタイミングで、スタータモータ１が回り始めるような寸法関係で構成されたスイッチによって、例えば、ピニオン押し出しタイミング後から４０ｍｓｅｃ後に、スタータモータ１が回転し始めるように設定されている。そして、エンジン回転数とモータ回転数が一致したＣ４０において、スタータモータ１がトルクを伝達してエンジンを始動させる。なお、Ｃ５０は、ピニオンギアの回転数（エンジン回転数に相当）の挙動を示している。

これらの動きの中で、スタータモータ１を回さないことにより、Ｃ３０−Ｃ４０間の時間の立ち上がりロスは発生するが、間隔的に短く、問題ないレベルである。そして、このように構成されたエンジン始動装置は、低コストで、再始動時間や騒音による違和感を与えない動作が可能となる。

以上のように、実施の形態１によれば、エンジン停止要求後に再始動要求があった場合に、始動スイッチをオン状態とすることで、ピニオンギアを押し出すとともに、ピニオンギアがリングギアに当接するかまたは噛み込むまで、スタータモータが動作しないように、押し出し機構の動作、およびスタータモータを回すためのプランジャーコイルのコイル動作が設定されている。この結果、スタータのピニオンギアとリングギアの特別な制御が不要であり、ピニオンギアの押し出しとスタータモータの回転を別々に実施するようなリレーや制御をなくし低コスト化を図った上で、リングギア回転中の再始動もできるエンジン始動装置を得ることができる。

実施の形態２．
衝突した騒音のピーク値は、ピニオン部のピニオンギアの形状により、大きく異なっている。明確な騒音値のレベルと回転数差の基準を示すことは困難である。したがって、ピニオン部の形状が重要である。また、ピニオンとリングギアの回転数差があると、衝突音のピーク値の問題だけでなく、当接したままでこすれる状態になるため、噛み合いロスが発生する問題がある。そして、その噛み合いのロス時間によっても、騒音の聞こえ方の違和感が生じる。そこで、このような問題を回避した構成を、本実施の形態２において説明する。

スイッチなどの全体構成は、先の実施の形態１における図１の構成と同様である。ピニオン部５について、噛み合い同期用のピニオンを用いた具体例について、以下に説明する。

図６は、本発明の実施の形態２に係るピニオン部５の構成図である。本実施の形態２における図６に示したピニオン部５は、ワンウェイクラッチ５１、軸芯５２、バネ５３、トルク伝達用ピニオンギア５４、同期専用ピニオンギア５５、およびストッパー５６を備えて構成されている。

ピニオン部５におけるピニオンギアは、図６に示すような噛み合い同期用の同期専用ピニオンギア５５と、噛み合い後のトルク伝達用ピニオンギア５４を有し、バネで軸方向に移動することができる。さらに、ピニオン部５は、ワンウェイクラッチ５１を有しており、リングギアが早い回転方向へは空回りする機構となっている。

図７は、噛み合い時間が長い場合の音圧波形を示した図である。また、図８は、本発明の実施の形態２に係るエンジン始動装置における音圧波形を示した図である。ピニオンとリングギアの回転数がある一定以上であると、図７に示すように、ピニオンとリングギアは、所定の回転数差になるまでに、長い間、こすれている状況になる。

騒音のピーク値は、初期の衝突で決定されるが、このように噛み合い時間が長くなると騒音が大きくなったと感じ、違和感を与える。そして、回転数差が大きければ、その傾向は強くなる。これに対して、本実施の形態２では、先の図６に示したように、噛み合い同期用の同期専用ピニオンギア５５を有するピニオン部５を用いることで、この状況を回避することが可能になる。これによって、図８に示すように、瞬時に噛み合うことが可能となり、噛み合い時間が長くなることに起因する違和感の問題をなくすことができる。

このピニオン部５は、５００ｒｐｍレベルでの回転数差があっても問題ないことから、図６の構造を備えたピニオン部５を用いることによって、先の実施の形態１と同様の制御により、一体型スイッチでも低コストに再始動が可能なエンジン始動装置を実現できる。さらに、このようなピニオン部５は、図８に示したように、騒音ピーク値も下げる効果があるため、噛み合い騒音のピーク値と噛み合い時間の両方を抑制することができ、より快適なエンジン始動装置を実現することができる。

以上のように、実施の形態２によれば、噛み合い同期用の同期専用ピニオンギアを有するピニオン部を用いることで、先の実施の形態１の効果に加え、噛み合い時間の短縮化が可能となり、さらなる低騒音化を実現できる。

なお、本同期用のギアについては、上述した方式に限ったものではない。図９は、本発明の実施の形態２に係るピニオン部５の別の構成図である。この図９に示すように、ピニオンギア自体は、符号５４として一体のものである。ただし、ピニオンギア５４の先端部に関して、その形状を工夫することで、同期用ギアの役割を果たすことができる。

その具体例として、図１０、図１１を用いて説明する。図１０、図１１は、本発明の実施の形態２に係る先の図９のピニオンギア５４の先端部の具体的な形状に関する説明図である。例えば、図１０に示すように、トルク伝達するギア面５４ａより歯厚が細くなっている同期専用のギア面５４ｂをピニオンギア５４の先端部に有する形状、あるいは、図１１に示すように、同期専用の突起として突起部５４ｃをピニオンギア５４の先端部に有する形状であってもよい。

ここで、図１０、図１１に示したそれぞれのピニオンギア５４は、リングギア６が回転中にも噛み合えるように、同期専用部分を有している場合を例示したが、ピニオンギアに限らず、リングギア６にも、同様の構造があってもよい。

実施の形態３．
エンジンの中には、脈動して減速する際に、エンジン回転数が過大に逆回転する車種も存在する。図１２は、エンジン停止時における逆回転のエンジン回転現象を示す図である。過大な逆転領域（図１２におけるＣ１１に相当）でピニオンとリングギアを噛み合わせた場合には、ワンウェイクラッチ５１などの構造が空転しないため、ピニオン部５内部の減速ギアなどの損傷が引き起こされる場合がある。

したがって、そのような場合には、バルブの吸気の調整などで対応する、あるいはピニオン部５自体に衝撃吸収クラッチなどを設けることでも対応可能である。しかしながら、エンジンの構成としては先の実施の形態１、２と同様のものを用い、制御によって動作を変えることによっても、逆回転のエンジン回転現象への対応が可能である。そこで、本実施の形態３では、このような制御動作について、図面を用いて説明する。

図１３は、本発明の実施の形態３に係るエンジン始動装置の一連動作を示すフローチャートである。アイドリングストップをしてエンジン回転が減速している状態において、エンジン始動装置内の制御部は、再始動要求があるか否かを待っている状態である（ステップＳ１０）。

そして、制御部は、再始動要求があった場合には、先の実施の形態１の動作と同様に、エンジンの回転数が自己復帰可能領域か否かを判定する（ステップＳ２０）。自己復帰可能領域であった場合には、制御部は、燃料再噴射によりエンジンを始動させる（ステップＳ５０）。

一方、エンジン回転数が自己復帰可能領域でない場合には、制御部は、スタータ４への通電をＯＮし、スタータ４によりエンジンを再始動する（ステップＳ３０、ステップＳ４０）。

先の実施の形態１における図２の動作では、制御部は、ステップＳ１０において、再始動要求があるまで待ち続けていた。これに対して、本実施の形態３における図１３の動作では、制御部は、ステップＳ１０において、再始動要求がない場合には、ステップＳ６０以降の動作に移行する点が異なっている。そこで、このステップＳ６０以降の動作について、次に説明する。

ステップＳ１０において再始動要求を待っている状態で、再始動要求がないときには、ステップＳ６０に進み、制御部は、エンジン回転数が所定の回転数Ｎｐ以下か否かを判定する（ステップＳ６０）。本実施の形態３では、一例として、エンジン回転数が０ｒｐｍ付近の値として、Ｎｐを１００ｒｐｍとする。

ステップＳ６０において、再始動要求がない状態で、エンジン回転数が１００ｒｐｍ以下である場合には、制御部は、スタータへの通電をＯＮし、ピニオンを押し出し、リングギアとの噛み合わせを行わせる（ステップＳ７０）。

その後、制御部は、スタータ４を通電してからある所定の時間Ｔ秒が経過したか否かを判定する（ステップＳ８０）。そして、所定の時間Ｔ秒が経過していない場合には、ステップＳ１００に進み、制御部は、再始動要求があるか否かを判定する。ここで、所定の時間Ｔは、ピニオンを押し出してモータが動作し始める前までの時間（すなわち、ピニオンを押し出してリングギアに当接させるまでに要する時間に相当）である。

一方、先のステップＳ８０において、所定の時間Ｔ秒が経過した場合には、制御部は、スタータ通電をＯＦＦした後（ステップＳ９０）、ステップＳ１００に進み、再始動要求があるか否かを判定する。

そして、ステップＳ１００において、制御部は、再始動要求がないと判定した場合には、ステップＳ８０に戻り、スタータを通電してから所定の時間Ｔ秒が経過したか否かを判定する。一方、ステップＳ１００において、制御部は、再始動要求があると判定した場合には、ステップＳ３０に進み、スタータへの通電をＯＮし、さらに、ステップＳ４０において、スタータによりエンジンを再始動する。

すなわち、本実施の形態３では、エンジン停止要求後に、リングギアの回転速度が所定回転速度Ｎｐ以下になっても再始動要求がない場合には、スタータモータ１への通電を行う。そして、通電後、ピニオンを押し出してリングギアに当接させるまでに必要な所定時間Ｔ秒が経過するまで再始動要求がない場合には、スタータモータ１への通電をオフし、その後、再始動要求があったタイミングでスタータモータ１への通電を再開し、スタータモータによるエンジン再始動を行う。一方、通電後、所定時間Ｔ秒が経過する前に再始動要求があった場合には、スタータモータ１への通電を継続し、スタータモータ１によるエンジン再始動を行う。

図１４は、本発明の実施の形態３に係るエンジン始動装置において、先の図１３のステップＳ７０、Ｓ８０、Ｓ９０におけるエンジン回転数の様子を示した図である。スタータの通電をＯＦＦした状態（ステップＳ９０の状態）になると、図１４に示すように、エンジンの回転数はピニオンとリングアが当接した時点（Ｃ３１に相当）で、ピニオン側の慣性により、過剰な逆回転をしなくなる。

したがって、いつ再始動要求がきても、ピニオンとリングギアを再度噛み合わせることが可能となる。このような動作によって、ピニオンの押し出し動作とモータの回転を、別々に制御しなくても、騒音の問題を抑制した上で、リングギア回転中の再始動ができるエンジン始動装置を、低コストで実現できる。

以上のように、実施の形態３によれば、再始動要求がない場合にも、０ｒｐｍ付近において逆回転前にピニオンを押し出して当接させ、スタータモータが回転しない、または回転し始めた低回転中までの所定の時間までに再始動要求がない場合には、スタータモータの通電をＯＦＦにしている。この結果、過剰な逆回転をなくし、いつ再始動要求がきても、ピニオンとリングギアを再度噛み合わせることが可能なエンジン始動装置を得ることができる。

実施の形態４．
騒音の発生源は、ピニオンが衝突することでリングギアから放射される音である。車種によっては、騒音がなりやすいリングギアが存在する。そのような場合には、回転数差が大きいと、再始動時においても違和感を与えることになってしまう。そこで、本実施の形態４では、クランキング音以下になるような回転数Ｎｇ以下で噛み合わせることで、この違和感の問題を解消する場合について説明する。

図１５は、本発明の実施の形態４に係るエンジン始動装置の一連動作を示すフローチャートである。本実施の形態４におけるエンジン始動装置の基本の構造は、先の実施の形態１で示した図１の構成と同様である。

先の実施の形態１における図２のフローチャートと比較すると、本実施の形態４における図１５のフローチャートは、ステップＳ２１をさらに備えている点が異なっている。そこで異なるステップを中心に、以下に説明する。

本実施の形態４におけるステップＳ２０において、制御部は、エンジン回転数が自己復帰可能領域でない場合には、ステップＳ２１に進む。そして、ステップＳ２１において、制御部は、エンジン回転数が所定の回転数Ｎｇ以下か否かを判定する。本実施の形態４では、一例として、エンジン回転数が０ｒｐｍ付近の値として、Ｎｇを１００ｒｐｍとする。

ステップＳ２１において、制御部は、エンジン回転数がＮｇ（１００ｒｐｍ）以下となるまで待った後、スタータへの通電をＯＮし、スタータによりエンジンを再始動する（ステップＳ３０、ステップＳ４０）。

このように、エンジン回転数Ｎｇと自己復帰可能領域での回転数との間でのロスは発生することになるが、リングギアなどの大幅な変更なしで、コストを抑制したエンジン始動装置が実現できる。

以上のように、実施の形態４によれば、回転数差が一定値以下となってから、スタータによる再始動を行うことで、騒音を抑制した違和感のないエンジン始動装置を得ることができる。

なお、本実施の形態４では、先の実施の形態１における図２のフローチャートにステップＳ２１を追加した場合について説明したが、先の実施の形態３における図１３のフローチャートにステップＳ２１を追加することも可能であり、同様の効果を得ることができる。

実施の形態５．
本実施の形態５では、先の実施の形態１〜４において、自己復帰可能領域でエンジンが再始動できなかった場合についての動作について説明する。本実施の形態５におけるエンジン始動装置の基本の構造は、先の実施の形態１で示した図１の構成と同様である。

図１６は、本発明の実施の形態５に係るエンジン始動装置の一連動作を示すフローチャートである。先の実施の形態１における図２のフローチャートと比較すると、本実施の形態５における図１６のフローチャートは、ステップＳ５１、Ｓ５２をさらに備えている点が異なっている。そこで異なるステップを中心に、以下に説明する。

本実施の形態５におけるステップＳ５０において、制御部は、自己復帰可能領域であった場合に燃料を再噴射してエンジンを始動させた後、ステップＳ５１に進む。そして、ステップＳ５１において、制御部は、エンジン回転数が自己復帰可能領域にまだあるか否かを判定する。

さらに、制御部は、エンジン回転数が自己復帰可能領域内を維持している状態の場合には、ステップＳ５２に進み、エンジン回転数が一定以上増加したか否かを判定し、エンジン回転数が一定以上増加している場合には、再始動が完了したと判定し、一連の処理を終了する。一方、ステップＳ５２において、エンジン回転数が一定以上増加していない場合には、制御部は、ステップＳ５１に戻り、エンジン回転数が自己復帰可能領域にまだあるか否かを判定する。

そして、制御部は、ステップＳ５１において、エンジン回転数が自己復帰可能領域よりも低下したと判定した場合には、ステップＳ３０に進み、スタータへの通電をＯＮし、さらに、ステップＳ４０において、スタータによりエンジンを再始動する。

以上のように、実施の形態５によれば、燃料を再噴射してエンジンを始動した後に、エンジン回転数が一定回転まで上昇せず、自己復帰できない（再始動できない）場合にも、スタータで再始動できる制御を盛り込むことで対応できる。

なお、この構成は、先の実施の形態２〜４においても対応可能であり、燃料再噴射による始動以下のフローチャートに、同様にステップＳ５１、Ｓ５２を盛り込めばよい。

実施の形態６.
先の実施の形態１〜５では、その回路構成が、先の図１のようになっている場合を例に説明した。すなわち、図１において、ピニオンギアは、完全にスイッチの通電でコイル鉄心４ａａを引ききって４ｂ部が接続されないと、モータ１が回転しない構造であった。これに対して、本実施の形態６では、図１とは異なる回路構成を有する場合について説明する。

図１７は、本発明の実施の形態６に係るエンジン始動装置の概略図である。図１７に示すように、ピニオンを引ききるコイル鉄心部４ａａによって同時にモータ側にも通電できる構造とし、完全にスイッチが引ききったときに、モータ１がフル回転する回路構成としてもよい。

このような回路構成とすることで、モータ１は回転しないレベルの電流が流れる場合には、モータ回転開始がスムーズに早くなる結果、再始動時間が早くなるという効果が得られる。また、噛み合いに問題ないレベルでモータ１が回転する場合には、ピニオンギアが回転し、再始動時間も早くなる、または通常始動時に位相がずれて噛み合いやすくなるという効果が得られる。

以上のように、実施の形態６によれば、ピニオンを引ききるコイル鉄心部によって同時にモータ側にも通電できる構造とし、完全にスイッチが引ききったときに、モータがフル回転する回路構成を有している。この結果、先の実施の形態１〜５に示した効果に加え、さらに、再始動時間の短縮化および噛み合い性の改善を図ることができる。

Claims (8)

1. アイドリングストップ条件が成立するとエンジンを停止させるアイドリングストップシステムで、スタータモータと、前記スタータモータの出力軸側にスプライン結合された軸方向に摺動するピニオン部と、前記ピニオン部のピニオンギアをリングギアと噛み合う位置に移動させる押し出し機構とを有し、前記押し出し機構の作動と前記スタータモータへの通電電流をオン／オフするスイッチを１つのプランジャーコイルで構成することで、前記ピニオンギアを押し出した後にプランジャーが引き込まれることでモータ通電スイッチを動作させる一体型スイッチを有するエンジン始動装置であって、
   エンジン停止要求後に再始動要求があり、前記一体型スイッチをオン状態とした場合に、前記ピニオンギアが前記リングギアに当接するまで、前記スタータモータが動作しないように前記押し出し機構の動作タイミング、および前記プランジャーコイルのコイル動作タイミングが設定されており、エンジン惰性回転中でも所定の条件が揃えばエンジンを再始動し、
   前記ピニオン部は、前記一体型スイッチをオン状態とした場合に、前記リングギアが回転している状態でも前記ピニオンを押し出して前記リングギアに当接させることでピニオンギアが同期してピニオンギアのトルク伝達面まで噛み合うことが可能なように、先端部同期用形状とワンウェイクラッチを有しており、
   前記先端部同期用形状は、前記トルク伝達面より歯厚が細くなっている同期専用の面形状として、前記ピニオンギアの先端部に設けられている
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
2. 請求項１に記載のエンジン始動装置において、
   前記リングギアの回転速度を検出するリングギア回転速度検出手段を備え、
   前記再始動要求があった場合に、
   前記リングギア回転速度検出手段により検出された前記リングギアの回転速度が、エンジンの自己復帰可能領域内である場合には、前記スタータモータへの通電を行うことなく、燃料を再噴射してエンジンを再始動することで自己復帰をし、
   前記リングギア回転速度検出手段により検出された前記リングギアの回転速度が、エンジンの自己復帰可能領域よりも低い場合には、前記一体型スイッチをオン状態として前記押し出し機構の動作、および前記プランジャーコイルのコイル動作を行わせることで前記スタータモータによる再始動を行う
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
3. 請求項２記載のエンジン始動装置において、
   燃料を再噴射してエンジンを再始動した後、前記リングギアの回転速度が一定以上増加することなく前記自己復帰可能領域を逸脱して低下した場合には、前記一体型スイッチをオン状態として前記押し出し機構の動作、および前記プランジャーコイルのコイル動作を行わせることで前記スタータモータによる再始動を行う
   ことを特徴とするエンンジン始動装置。
4. 請求項２または３に記載のエンジン始動装置において、
   前記リングギア回転速度検出手段により検出された前記リングギアの回転速度が、エンジンの自己復帰可能領域よりも低い場合には、前記リングギアの回転速度が第１の所定回転速度以下となった後に前記スタータモータへの通電を行う
   ことを特徴とするエンンジン始動装置。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエンジン始動装置において、
   前記エンジン停止要求後に、前記リングギアの回転速度が第２の所定回転速度以下になっても前記再始動要求がない場合には、前記スタータモータへの通電を行い、
   通電後、前記ピニオンを押し出して前記リングギアに当接させるまでに必要な所定時間が経過するまで前記再始動要求がない場合には、前記スタータモータへの通電をオフし、その後、前記再始動要求があったタイミングで前記スタータモータへの通電を再開し、前記スタータモータによるエンジン再始動を行い、
   通電後、前記所定時間が経過する前に前記再始動要求があった場合には、前記スタータモータへの通電を継続し、前記スタータモータによるエンジン再始動を行う
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
6. 請求項５に記載のエンジン始動装置において、
   前記第２の所定回転速度は、１００ｒｐｍ〜０ｒｐｍの間の回転速度である
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
7. 請求項１に記載のエンジン始動装置において、
   前記ピニオン部は、前記先端部同期用形状を有する噛み合い同期用の同期専用ピニオンギアと、噛み合い後のトルク伝達用ピニオンギアとに分割されて構成されている
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載のエンジン始動装置において、
   前記スタータモータが回転しないレベルの電流、もしくは前記スタータモータがフル回転しないレベルの電流により前記一体型スイッチをオン状態とした場合に、前記スタータモータ側にも同時もしくは時間遅れにて通電可能な回路構成を有する
   ことを特徴とするエンジン始動装置。

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