JP6071736B2 - エンジン始動装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両に搭載されたエンジンを始動するエンジン始動装置、特に、所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンのアイドルストップを行い、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる自動アイドルストップシステムに用いるエンジン始動装置に関するものである。

これまで、自動車等の車両の燃費改善・環境負荷低減等を目的として、所定の条件が満たされると自動的にアイドルストップを行う自動アイドルストップシステムが開発されてきた。しかしながら、周知のようにエンジンが停止するとき、エンジンが逆回転することがあり、エンジン逆回転時にエンジンの再始動要求が発生した場合、スタータモータにてエンジンを始動させるとスタータモータは逆回転しているエンジンを正回転させることとなり、スタータモータに過大な負荷が作用することになる。そこで、従来、エンジンが何らかの原因で逆転している場合に、エンジンが逆回転しているか否かを検出する逆転検出手段によりその逆転を検知してスタータモータの駆動を禁止し、スタータモータ及びその動力伝達機構の破損を防止するようにしたエンジン始動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１４００３０号公報

特許文献１に示された従来のエンジン始動装置に於いては、エンジンが逆回転しているか否かを検出する逆転検出手段と、エンジンの逆回転が検出された場合にモータの回転を禁止する手段とを有しており、エンジンが逆回転している場合にはモータを回転させないようにしている。しかしながら、エンジンの逆回転中にエンジンの再始動要求が発生した場合には逆転が収まるまでスタータを駆動することを禁止するようにしているので、再始動時間が長くなり、車両の再発進時の遅れが発生しフィーリングの悪化を招くという課題があった。

この発明は、従来のエンジン始動装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたもので、エンジンの逆回転中にエンジンの再始動を可能とす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。

この発明によるエンジン始動装置は、
車両に搭載され、通電されたとき回転するスタータモータと、
前記スタータモータにより駆動される出力軸に設けられ、ねじれ角θを備えたヘリカルスプラインと、
前記出力軸に軸方向に移動可能に装着され、前記ヘリカルスプラインに係合するワンウェイクラッチと、
前記ワンウェイクラッチを、前記車両に搭載されたエンジンのリングギヤの方向に押し出す駆動手段と、
前記ワンウェイクラッチに装着され、前記駆動手段により押し出されたワンウェイクラッチと共に前記リングギヤの方向に移動し、前記リングギヤに当接して前記リングギヤに噛み合うピニオンギヤと、
を備え、
前記駆動手段が前記ワンウェイクラッチを押し出すクラッチ押出速度をＶとするとき、
前記ピニオンギヤは、前記クラッチ押出速度Ｖと前記ヘリカルスプラインのねじれ角θとに基づく回転数ＮＰで前記スタータモータの回転する方向に対して逆方向に回転しながら前記リングギヤの方向に移動するように構成されたエンジン始動装置であって、
前記エンジンが惰性回転中に回転数ＮＥで逆回転しているときに前記ピニオンギヤを前記リングギヤに当接させる場合に、
ＮＰに基づく前記ピニオンギヤの周速度＞ＮＥに基づく前記リングギヤの周速度
となるように、前記クラッチ押出速度Ｖと前記ねじれ角θが設定されている、
ことを特徴とするものである。

又、この発明によるエンジン始動装置は、
車両に搭載され、通電されたとき回転するスタータモータと、
前記スタータモータにより駆動される出力軸に設けられ、ねじれ角θを備えたヘリカルスプラインと、
前記出力軸に軸方向に移動可能に装着され、前記ヘリカルスプラインに係合するワンウェイクラッチと、
前記ワンウェイクラッチを、前記車両に搭載されたエンジンのリングギヤの方向に押し出す駆動手段と、
前記ワンウェイクラッチに装着され、前記駆動手段により押し出されたワンウェイクラッチと共に前記リングギヤの方向に移動し、前記リングギヤに当接して前記リングギヤに噛み合うピニオンギヤと、
を備え、
前記駆動手段が前記ワンウェイクラッチを押し出すクラッチ押出速度をＶとするとき、
前記ピニオンギヤは、前記クラッチ押出速度Ｖと前記ヘリカルスプラインのねじれ角θとに基づく回転数ＮＰで前記スタータモータの回転する方向に対して逆方向に回転しながら前記リングギヤの方向に移動するように構成され、
前記エンジンの惰性回転中に再始動要求が発生したとき、前記駆動手段により前記ワンウェイクラッチを前記リングギヤの方向に押し出して前記ピニオンギヤを前記リングギヤに噛み合わせると共に、前記スタータモータに通電して前記エンジンを再始動するようにしたエンジン始動装置であって、
前記エンジンが惰性回転中に回転数ＮＥで逆回転しているときに前記再始動要求が発生した場合に、
ＮＥに基づく前記リングギヤの周速度≧ＮＰに基づく前記ピニオンギヤの周速度
であるときは、前記スタータモータへの通電を禁止するように構成されている、
ことを特徴とするものである。

この発明によるエンジン始動装置は、エンジンが惰性回転中に回転数ＮＥで逆回転しているときにピニオンギヤをリングギヤに当接させる場合には、ＮＰ（Ｖ、θ）に基づくピニオンギヤの周速度＞ＮＥに基づくリングギヤの周速度となるように、クラッチ押出速度Ｖとヘリカルスプラインのねじれ角θが設定されているので、エンジン惰性回転中の逆転時に再始動要求が発生した場合でも早期にエンジンを再始動することが可能となる。

又、この発明によるエンジン始動装置は、エンジンが惰性回転中に回転数ＮＥで逆回転しているときに再始動要求が発生した場合に、ＮＥに基づくリングギヤの周速度≧ＮＰ（Ｖ、θ）に基づくピニオンギヤの周速度であるときは、スタータモータへの通電を禁止するように構成されてので、エンジン惰性回転中の逆転時に再始動要求が発生した場合でも、支障を生じることなく早期にエンジンを再始動することが可能となる。

この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置に於ける、スタータの断面図である。 この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置に於ける、スタータの一部分の詳細構成を示す断面図である。 エンジンの停止過程に於けるエンジンの回転数の変化を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置に於ける、所定のクラッチ押出速度での、ヘリカルスプラインのねじれ角とピニオンギヤの回転数の関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置に於ける、所定のクラッチ押出速度での、ヘリカルスプラインのねじれ角とピニオンギヤの回転数の関係を示す別の説明図である。 この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置に於ける、エンジンの停止過程に於けるエンジンの回転数の変化を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の動作を説明するフローチャートである。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置について、図を参照して説明する。図１は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の構成を示すブロック図、図２は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置に於ける、スタータの断面図、図３は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置に於ける、スタータの一部分の詳細構成を示す断面図である。図１乃至図３に於いて、エンジン始動装置２０は、エンジン制御手段（ＥＣＵ）１０と、リングギヤ１２と、カム信号発生手段１１と、クランク信号発生手段１３と、モータ１８と、ピニオンギヤ１７と、ワンウェイクラッチ１６と、電磁ソレノイドスイッチ１４と、プランジャ１５とを備えている。

エンジン制御手段１０は、電磁ソレノイドスイッチ１４への通電を制御する。電磁ソレノイドスイッチ１４のコイル１４ａへの通電により、プランジャ１５が図の左方向へ吸引され、プランジャ１５に係合されたレバー１９を介してワンウェイクラッチ１６と当該ワンウェイクラッチ１６に配設されたピニオンギヤ１７を図の右方向へ移動させ、ピニオンギヤ１７をリングギヤ１２に噛み合わせる。又、プランジャ１５の図の左方向への移動により、電磁ソレノイドスイッチ１４の内部に構成されたモータ接点１４ｂが閉じてモータ１８への通電が行われ、ワンウェイクラッチ１６を介してピニオンギヤ１７が回転し、モータ１８の駆動力をリングギヤ１２を介してエンジンに伝達してエンジンを再始動させる。

ワンウェイクラッチ１６は、出力軸９に一体に構成されたヘリカルスプライン９ａと嵌合するヘリカルスプライン部１６ａを有しており、出力軸９上をヘリカルスプライン９ａを介して軸方向に摺動可能に出力軸９に連結さている。ヘリカルスプライン９ａは、図３に示すようにねじれ角θで所定方向にねじれるように構成されており、ワンウェイクラッチ１６がリングギヤ１２の方向に移動する際、ヘリカルスプライン９ａに嵌合しているワンウェイクラッチ１６がモータ１８の回転方向に対して逆方向に回転しながら移動する。ここで、ヘリカルスプライン９ａのねじれ角θは、後述する角度に設定されている。ワンウェイクラッチ１６は、リングギヤ１２からトルクがピニオンギヤ１７を介して入力され
た場合には空転し、リングギヤ１２からのトルクを出力軸９に伝達しない構成となっている。

信号待ち等で車両が短期的に停止しているときに、無駄な燃料の消費を抑制すべくアイドルストップ機構によりエンジンを自動的に停止させるが、走行開始指令が出されたとき（例えば、アクセルペダルが踏み込まれた場合やブレーキが解除された場合）は、前述のように構成されたこの発明の実施の形態１によるエンジン始動装置によりエンジンを自動的に再始動させる。以下、エンジン回転中の再始動時のエンジン始動装置の制御について詳細に説明する。尚、周知のように、回転体の回転数と周速度は、[回転体の周速度＝回転体の直径×π×回転体の回転数]の関係が成り立ち、回転体の直径とπは既知の値であるから、回転数と周速度は比例関係にある。従って、以降の説明では、周速度を回転数と記載することもある。

図４は、エンジンの停止過程に於けるエンジンの回転数の変化を示す説明図であって、エンジンが停止する直前に逆回転が発生した時のエンジンの挙動を示している。図４に於いて、縦軸はエンジンの回転数、横軸は時刻である。図４には、エンジン惰性回転中の正転領域Ａと、エンジン惰性回転中の逆転領域域Ｂを矢印で示している。

図４に於いて、先ず、エンジンの惰性回転中に於ける正転領域Ａにて再始動要求が発生した場合について説明する。再始動要求が発生し、所定の条件が成立すればエンジン制御手段１０から電磁ソレノイドスイッチ１４に駆動信号が送られ、電磁ソレノイドスイッチ１４に内蔵されているコイル１４ａに通電される。

コイル１４ａに通電されると、その電磁力によりプランジャ１５が図２の左方向に吸引される。又、プランジャ１５が吸引されると同時にプランジャ１５に係合されているレバー１９を介してワンウェイクラッチ１６と当該ワンウェイクラッチ１６に一方向に空転可能に配設されたピニオンギヤ１７を移動させ、ピニオンギヤ１７をリングギヤ１２に当接させる。ピニオンギヤ１７とリングギヤ１２が当接すると、リングギヤ１２からピニオンギヤ１７に回転力が伝達され、ワンウェイクラッチ１６が空転しながらピニオンギヤ１７の回転がリングギヤ１２の回転と同期し、ピニオンギヤ１７とリングギヤ１２が噛合う。

更に、プランジャ１５が吸引されると、電磁ソレノイドスイッチ１４の内部に構成されたモータ接点１４ｂが閉じ、モータ１８への通電が開始され、出力軸９からワンウェイクラッチ１６を介してピニオンギヤ１７を回転させ、モータ１８の駆動力をリングギヤ１２に伝達してエンジンを再始動させる。

次に、エンジンの惰性回転中に於ける逆転領域Ｂにて再始動要求が発生した場合について説明する。 エンジン再始動要求が発生し、所定の条件が成立すればエンジン制御手段１０から電磁ソレノイドスイッチ１４に駆動信号が送られ、スタータの電磁ソレノイドスイッチ１４に内蔵されているコイル１４ａに通電される。

コイル１４ａに通電されると、その電磁力によりプランジャ１５が図２の左方向に吸引される。又、プランジャ１５が吸引されると同時にプランジャ１５に係合されているレバー１９を介してワンウェイクラッチ１６と当該ワンウェイクラッチ１６に一方向に空転可能に配設されたピニオンギヤ１７を移動させ、ピニオンギヤ１７をリングギヤ１２に当接させる。このとき、ワンウェイクラッチ１６は、出力軸９に構成されたヘリカルスプライン９ａに沿ってエンジンの逆転方向と同方向に回転しながら移動し、ピニオンギヤ１７とリングギヤ１２が当接する。

ここで、ピニオンギヤ１７の回転数をＮＰ［ｒｐｍ］、ワンウェイクラッチ１６を押し出すクラッチ押出速度をＶ［ｍ／ｓ］とし、ヘリカルスプライン９ａのねじれ角をθとすると、下記の式（１）が成立する。

ＮＰ＝ｋ・Ｖ／ｔａｎθ ・・・・・・式（１）

ここで、ｋは、ワンウェイクラッチ１６の質量や出力軸９の寸法等により決まる定数である。

いま、エンジンが惰性回転中に回転数ＮＥ［ｒｐｍ］で逆回転しているときに、下記の式（２）を満足させてピニオンギヤ１７をリングギヤ１２に当接させるとすれば、エンジンの正転時と同様に、リングギヤ１２からピニオンギヤ１７に回転力が伝達され、ワンウェイクラッチ１６が空転しながらピニオンギヤ１７が同期し、ピニオンギヤ１７とリングギヤ１２が噛合うことになる。

ＮＰに基づくピニオンギヤの周速度
＞ＮＥに基づくリングギヤの周速度・・・・・・式（２）

前述したように、ピニオンギヤ１７の回転数ＮＰは式（１）に基づいて決定されるので、ピニオンギヤ１７の回転数ＮＰが前述の式（２）を満足させる値となるように、クラッチ押出速度Ｖとヘリカルスプライン９ａのねじれ角θを設定すれば、エンジンが惰性回転中に回転数ＮＥで逆回転しているときに、エンジンの正転時と同様に、リングギヤ１２からピニオンギヤ１７に回転力が伝達され、ワンウェイクラッチ１６が空転しながらピニオンギヤ１７が同期してピニオンギヤ１７とリングギヤ１２とを噛み合わせることができる。

つまり、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置は、エンジンが惰性回転中に回転数ＮＥで逆回転しているときにピニオンギヤをリングギヤに当接させる場合に、
ＮＰに基づくピニオンギヤの周速度＞ＮＥに基づくリングギヤの周速度
となるように、クラッチ押出速度Ｖとヘリカルスプラインのねじれ角θを設定していることを特徴とする。

一方、プランジャ１５が前述のように吸引されると、電磁ソレノイドスイッチ１４の内部に構成されたモータ接点１４ｂが閉じ、モータ１８への通電が開始され、ピニオンギヤ１７はモータによりワンウェイクラッチ１６を介して駆動される。これにより、リングギヤ１２は、ピニオンギヤ１７を介して伝達されるモータ１８の駆動力により回転し、エンジンを始動させる。

尚、前述では、上記では式（２）を満足させるようにクラッチ押出速度Vとヘリカルスプライン９ａのねじれ角θを決定するようにしたが、ワンウェイクラッチ１６の質量や出力軸９の直径の寸法を変更して式（２）を満足させることもできる。例えば、ヘリカルスプライン９ａを配設している出力軸９のヘリカルスプライン９ａ部の直径を大きくすることで式（２）を満足するピニオンギヤ１７の回転数ＮＰを得ることが可能となる。しかしながら、この場合はエンジン始動装置のサイズや重量の増加を来すこととなるため、クラッチ押出速度Vとヘリカルスプライン９ａのねじれ角θとに基づいて、式（２）を満足するピニオンギヤ１７の回転数ＮＰを決定するようにした方が良い。

図５は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置に於ける、所定のクラッチ押出速度での、ヘリカルスプラインのねじれ角とピニオンギヤの回転数の関係を示す説明図であって、縦軸はピニオンギヤの回転数、横軸はヘリカルスプラインのねじれ角θを示す。図５に於いて、実線ＮＰ１は、所定のクラッチ押出速度Ｖ１である場合に、ヘリカルスプラインのねじれ角θに対するピニオンギヤ１７の回転数の変化の特性を表し、一点鎖線Ｔ１は、所定のクラッチ押出速度Ｖ１である場合に、ヘリカルスプラインのねじれ角θに対するピニオンギヤ１７がリングギヤ１２に当接するまでの時間の変化の特性を表している。

図５に示すように、ワンウェイクラッチ１６とワンウェイクラッチ１６に配設されたピニオンギヤ１７の回転数ＮＰは、ねじれ角θ１をピークにしてその両側で低くなることが分かる。ヘリカルスプライン９ａのねじれ角θが小さくなると、ワンウェイクラッチ１６とワンウェイクラッチ１６に配設されたピニオンギヤ１７がリングギヤ１２に当接するまでの時間が一点鎖線で示す特性Ｔ１で示すように長くなってしまう。この当接するまでの時間が長くなると、前述の図４に示したように、エンジンの回転数は時々刻々と変化するため、ピニオンギヤ１７がリングギヤ１２に当接するときのリングギヤ１２の回転数ＮＰがリングギヤ１２の回転数ＮＥに同期する回転数から大きく外れてしまい、ピニオンギヤ１７とリングギヤ１２の噛み合いが不可能な状態となるか、或いは、例え噛み合っても噛み合い時の騒音が大きくなったり、噛み合い時の衝撃が大きくなり、双方のギヤにダメージを与えることになってしまう。

一方、ヘリカルスプライン９ａのねじれ角θが大きくなると、ワンウェイクラッチ１６とワンウェイクラッチ１６に配設されたピニオンギヤ１７の回転数ＮＰが低くなってしまい、式（２）が成立しなくなり、リングギヤ１２にピニオンギヤ１７が当接しているときにワンウェイクラッチ１６とピニオンギヤ１７が空転方向ではなく、ロックする方向にリングギヤ１２からの駆動力が与えられ、ピニオンギヤ１７とリングギヤ１２の回転数が同期し難い状態となり双方のギヤがダメージを受けてしまうことになる。

即ち図５に於いて、ピニオンギヤ１７の回転数ＮＰがエンジンの逆回転数ＮＥ（以下、単に回転数ＮＥと称する場合もある）よりも大きくなる範囲を、構成可能範囲として矢印Ｘで示してしているが、この構成可能範囲Ｘでは、ヘリカルスプライン９ａのねじれ角θが小さい範囲に於いてピニオンギヤ１７がリングギヤ１２に当接するまでの時間が長くなり遅れ時間ＴＬが発生してしまい、上述のように噛合いに支障をきたすことがある。そのため、ピニオンギヤ１７の回転数ＮＰがピークとなるヘリカルスプライン９ａのねじれ角θ１より大きい角度の範囲を、ヘリカルスプライン９ａのねじれ角θの設定範囲Ｙとする方が望ましい。

一方、ワンウェイクラッチ１６の押出速度Ｖは、その速度が高くなるとピニオンギヤ１７とリングギヤ１２が当接するときの衝突による騒音並びに衝撃が高くなってしまう。図６は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置に於ける、所定のクラッチ押出速度での、ヘリカルスプラインのねじれ角とピニオンギヤの回転数の関係を示す別の説明図であって、縦軸はピニオンギヤの回転数、横軸はヘリカルスプラインのねじれ角θを示す。

図６に於いて、実線ＮＰ１は、所定のクラッチ押出速度Ｖ１である場合に、ヘリカルスプラインのねじれ角θに対するピニオンギヤ１７の回転数の変化の特性を表し、実線Ｔ１は、所定のクラッチ押出速度Ｖ１である場合に、ヘリカルスプラインのねじれ角θに対するピニオンギヤ１７がリングギヤ１２に当接するまでの時間の変化の特性を表している。又、一点鎖線ＮＰ２は、別の所定のクラッチ押出速度Ｖ２である場合に、ヘリカルスプラインのねじれ角θに対するピニオンギヤ１７の回転数の変化の特性を表し、一点鎖線Ｔ２は、前述の別の所定のクラッチ押出速度Ｖ２である場合に、ヘリカルスプラインのねじれ角θに対するピニオンギヤ１７がリングギヤ１２に当接するまでの時間の変化の特性を表している。

図６に示すように、ピニオンギヤ１７がリングギヤ１２に当接するまでの時間は、ワンウェイクラッチ１６の押出速度を所定の押出速度Ｖ１よりＶ２のように早くすると、特性Ｔ１に比べて特性Ｔ２に示すように早くなる。その結果、エンジンの逆回転数ＮＥを上回るヘリカルスプライン９ａのねじれ角θの領域が拡大され、或いは、より深いエンジンの逆回転数まで対応することが可能となる。又、ワンウェイクラッチ１６の押出速度をＶ２のように速くすることで、ピニオンギヤ１７がリングギヤ１２に当接までの時間を特性Ｔ２に示すように短縮することができる。しかしながら、ワンウェイクラッチ１６の移動速度を速くするためには、電磁ソレノイドスイッチ１４の吸引力を高めるかワンウェイクラッチ１６の質量を低減する必要がある。しかしながら、電磁ソレノイドスイッチ１４の吸引力を高めるためには、一般に電磁ソレノイドスイッチが大きくなり質量の増加や搭載性を損なってしまう。また、ワンウェイクラッチ１６の質量を低減するとワンウェイクラッチの耐久性を損なう恐れが生じる。

そこで、本願の発明者らが検討した結果、［エンジンの逆回転数ＮＥ＜ピニオンギヤ１７の回転数ＮＰ］の関係と、ピニオンギヤ１７がリングギヤ１２に当接するまでの時間、並びに、クラッチ押出速度の範囲から、ヘリカルスプライン９ａのねじれ角θは、５０°〜７５°の範囲とすることで、電磁ソレノイドスイッチ１４を大きくすることなく、又、ワンウェイクラッチ１６の耐久性を損なうことなく、構成することが可能となることが判明した。

次に、エンジンの逆回転数ＮＥ がワンウェイクラッチ１６の回転数即ちピニオンギヤ１７のＮＰよりも高くなってしまった場合は、例えば、エンジン停止時のスロットル開度によってはエンジンシリンダ内の空気量が多くなりエンジン逆回転数ＮＥが想定したピニオンギヤ１７の回転数ＮＰよりも高くなってしまうことがある。

そこで、図７に示すように、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置では、ＮＥ≧ＮＰとなった場合（エンジン回転数ＮＥがピニオンギヤ１７の回転数ＮＰよりも高くなる領域）には、スタータの駆動を禁止する領域を設定している。即ち、図７は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置に於ける、エンジンの停止過程に於けるエンジンの回転数の変化を示す説明図であって、エンジンが停止する直前に逆回転が発生した時のエンジンの挙動を示している。図７に於いて、エンジン惰性回転中の逆転領域Ｂに於いて、エンジン逆回転数ＮＥがワンウェイクラッチ１６の回転数つまりピニオンギヤ１７の回転数ＮＰより大きい領域Ｚのみを、スタータのモータ１８への通電を禁止するようにしている。

但し、このようにスタータの駆動を禁止する領域を設定はするが、エンジンの逆転領域Ｂを完全にモータ１８への通電禁止領域つまりスタータの駆動禁止領域とはしていない。従って、前述のようにエンジン再始動の遅れ時間を最小限にすることができる。

次に、フローチャートに基づいてこの発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の動作について説明する。図８は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の動作を説明するフローチャートである。図８に於いて、再始動時制御が開始され、クランク信号発生手段１３からの信号に基づいて、ステップＳ２０１でエンジンの回転数、並びにエンジンの回転方向を演算する。次にステップＳ２０２にてエンジンの回転方向が正転か否かを判断し、正転の場合（ＹＥＳ）はステップＳ２０３に進み、逆転の場合（ＮＯ）はステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０３に進むと、エンジンの回転数がピニオンギヤ１７とリングギヤ１の噛み合い可能な範囲であるか否か、即ちスタータの駆動範囲であるか否かを判定し、噛合い可能であると判断された場合（ＹＥＳ）は、ステップ２０５に進む。一方、その噛み合いが不可であると判断された場合（ＮＯ）は、ステップＳ２０１に戻り、再度エンジンの回転方向と回転数を演算する。

ステップＳ２０２でエンジンが逆転と判断され（ＮＯ）、ステップＳ２０４に進んだ場合は、エンジンの逆回転数ＮＥがピニオンギヤの回転数ＮＰより小さいか否かを判断し、ＮＥ＜ＮＰの場合（ＹＥＳ）は，ステップＳ２０５に進み、ＮＥ≧ＮＰと判断された場合（ＮＯ）は、ステップＳ２０１に戻り、再度エンジンの回転方向と回転数を演算する。

ステップＳ２０３にて、エンジンの回転数がピニオンギヤ１７とリングギヤ１の噛み合い可能な範囲であると判断された場合ならびに、ステップＳ２０４にてスタータ駆動可能範囲、つまりＮＥ＜ＮＰと判断された場合に、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では再始動要求が有るか否かを判定し、再始動要求が有ると判断した場合（ＹＥＳ）には、次のステップＳ２０６に進む。ステップ２０６では、スタータの駆動命令を出力し、ステップＳ２０７に進む。一方、ステップＳ２０５で再始動要求が発生していないと判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ２０１に戻り、再度エンジンの回転方向と回転数を演算する。

ステップＳ２０７では、エンジンが完爆したかどうかを判定し、完爆していない場合（ＮＯ）はステップＳ２０５の前段階に戻ってスタータを駆動した状態に保ち、完爆したと判断した場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２０８に進んでスタータの駆動を停止し、再始動時の制御を終了する。

この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置は、以上のように構成されているので、従来はスタータの駆動を禁止していたエンジンの惰性回転後の逆転領域でも、スタータを駆動してスタータのピニオンギヤを押し出し、エンジンのリングギヤとスタータのピニオンギヤを噛合わせ、スタータのモータの回転力をエンジンに伝達し、エンジンを始動することが可能となり、車両の再発進時に遅れを生じることなくエンジンを再始動することが可能となる。

以上述べたこの発明の実施の形態１によるエンジン始動装置は、以下の発明を具体化したものである。
（１）車両に搭載され、通電されたとき所定の方向に回転するスタータモータと、
前記スタータモータにより駆動される出力軸に設けられ、ねじれ角θを備えたヘリカルスプラインと、
前記出力軸に軸方向に移動可能に装着され、前記ヘリカルスプラインに係合するワンウェイクラッチと、
前記ワンウェイクラッチを前記軸方向の一方側に押し出す駆動手段と、
前記ワンウェイクラッチに装着され、前記駆動手段により前記軸方向の一方側に押し出されたワンウェイクラッチと共に前記軸方向の一方側に移動し、前記車両に搭載されたエンジンのリングギヤに当接して前記リングギヤに噛み合うピニオンギヤと、
を備え、
前記駆動手段が前記ワンウェイクラッチを押し出すクラッチ押出速度をＶとするとき、前記ピニオンギヤは、前記クラッチ押出速度Ｖと前記ヘリカルスプラインのねじれ角θとに基づく回転数ＮＰで前記スタータモータの回転する所定の方向に対して逆方向に回転しながら前記軸方向の一方側に移動するように構成されたエンジン始動装置であって、
前記エンジンが惰性回転中に回転数ＮＥで逆回転しているときに前記ピニオンギヤを前記リングギヤに当接させる場合に、
ＮＰに基づく前記ピニオンギヤの周速度＞ＮＥに基づく前記リングギヤの周速度
となるように、前記速度Ｖと前記ねじれ角θが設定されている
ことを特徴とするエンジン始動装置。

（２）車両に搭載され、通電されたとき回転するスタータモータと、
前記スタータモータにより駆動される出力軸に設けられ、ねじれ角θを備えたヘリカルスプラインと、
前記出力軸に軸方向に移動可能に装着され、前記ヘリカルスプラインに係合するワンウェイクラッチと、
前記ワンウェイクラッチを、前記車両に搭載されたエンジンのリングギヤの方向に押し出す駆動手段と、
前記ワンウェイクラッチに装着され、前記駆動手段により押し出されたワンウェイクラッチと共に前記リングギヤの方向に移動し、前記リングギヤに当接して前記リングギヤに噛み合うピニオンギヤと、
を備え、
前記駆動手段が前記ワンウェイクラッチを押し出すクラッチ押出速度をＶとするとき、
前記ピニオンギヤは、前記クラッチ押出速度Ｖと前記ヘリカルスプラインのねじれ角θとに基づく回転数ＮＰで前記スタータモータの回転する方向に対して逆方向に回転しながら前記リングギヤの方向に移動するように構成され、
前記エンジンの惰性回転中に再始動要求が発生したとき、前記駆動手段により前記ワンウェイクラッチを前記リングギヤの方向に押し出して前記ピニオンギヤを前記リングギヤに噛み合わせると共に、前記スタータモータに通電して前記エンジンを再始動するようにしたエンジン始動装置であって、
前記エンジンが惰性回転中に回転数ＮＥで逆回転しているときに前記再始動要求が発生した場合に、
ＮＥに基づく前記リングギヤの周速度≧ＮＰに基づく前記ピニオンギヤの周速度
であるときは、前記スタータモータへの通電を禁止するように構成されている、
ことを特徴とするエンジン始動装置。

この発明によるエンジン始動装置に於いて、「スタータ」は、エンジンのリングギヤと噛み合うピニオンギヤを有し、ピニオンギヤが配設されているクラッチと、モータの回転力を伝える出力軸と、モータ接点を開閉するための電磁ソレノイドスイッチを備え、出力軸とクラッチをヘリカルスプラインにより軸方向に移動可能に係合し、スタータ駆動時にクラッチを押し出してエンジンのリングギヤとピニオンギヤとを噛合わせと共に電磁ソレノイドスイッチに通電し、モータ接点を閉じモータの回転力をエンジンに伝達し、エンジンが始動したら電磁ソレノイドスイッチの通電を遮断してピニオンギヤとエンジンリングギヤとの噛合いを解除する構成を有する。

又、この発明によるエンジン始動装置に於いて、「エンジン」とは、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等、気筒内の燃焼室で燃料を爆発・燃焼させ、その力でピストン等を作動させるものである。一般的に、自動車等の車両のエンジンでは、ピストンの往復運動を、クランクシャフト等を介して回転運動に変換する構成を有している。尚、この発明によるエンジン始動装置を、このようなエンジンに対して使用する場合、燃料の種類、気筒の数量又は容積、サイクル数等は勿論限定されない。

エンジンを始動させる際には、例えば、このスタータをバッテリーの電力等によって駆動し、ピニオンギヤをエンジンリングギヤに噛合わせ、モータを駆動してその回転力をピニオンギヤからエンジンのリングギヤを介してエンジンのクランクシャフトに伝達し、エンジンを機械的に始動回転させる。この回転中にエンジン制御装置において、クランク信号ならびにカム信号からクランク位置および気筒を判別して、エンジンは燃料の吸入、圧縮、爆発、排気の工程が開始され、以降、エンジンはスタータ装置を必要とせずに、自発的にこれら工程を繰り返しながら、停止命令が発生するまで回転を続ける。

この発明によるエンジン始動装置に於いて、「エンジンが逆回転している場合」とは、エンジンが、この発明によるエンジン始動装置によって得られる回転方向である正回転とは逆の向きに回転している場合を指す。通常、エンジンが自発的な回転を行っている場合には、このような逆回転は発生しないが、エンジン停止過程、特にエンジンを停止した直後には、物理的にエンジンは両方向に回転可能であるから、このような逆回転が発生する。

尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

２０ エンジン始動装置、９ 出力軸、１０ エンジン制御装置、１１ カム信号発生手段、１２ リングギヤ、１３ クランク信号発生手段、１４ 電磁ソレノイドスイッチ、１４ａ コイル、１４ｂ モータ接点、１５ プランジャ、１６ ワンウェイクラッチ、１７ ピニオンギヤ、１８ モータ、１９ レバー、９ａ ヘリカルスプライン、１６ａ ヘリカルスプライン部。

Claims (2)

1. 車両に搭載され、通電されたとき回転するスタータモータと、
   前記スタータモータにより駆動される出力軸に設けられ、ねじれ角θを備えたヘリカルスプラインと、
   前記出力軸に軸方向に移動可能に装着され、前記ヘリカルスプラインに係合するワンウェイクラッチと、
   前記ワンウェイクラッチを、前記車両に搭載されたエンジンのリングギヤの方向に押し出す駆動手段と、
   前記ワンウェイクラッチに装着され、前記駆動手段により押し出されたワンウェイクラッチと共に前記リングギヤの方向に移動し、前記リングギヤに当接して前記リングギヤに噛み合うピニオンギヤと、
   を備え、
   前記駆動手段が前記ワンウェイクラッチを押し出すクラッチ押出速度をＶとするとき、
   前記ピニオンギヤは、前記クラッチ押出速度Ｖと前記ヘリカルスプラインのねじれ角θとに基づく回転数ＮＰで前記スタータモータの回転する方向に対して逆方向に回転しながら前記リングギヤの方向に移動するように構成されたエンジン始動装置であって、
   前記エンジンが惰性回転中に回転数ＮＥで逆回転しているときに前記ピニオンギヤを前記リングギヤに当接させる場合に、
   ＮＰに基づく前記ピニオンギヤの周速度＞ＮＥに基づく前記リングギヤの周速度
   となるように、前記クラッチ押出速度Ｖと前記ねじれ角θが設定されている、
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
2. 車両に搭載され、通電されたとき回転するスタータモータと、
   前記スタータモータにより駆動される出力軸に設けられ、ねじれ角θを備えたヘリカルスプラインと、
   前記出力軸に軸方向に移動可能に装着され、前記ヘリカルスプラインに係合するワンウェイクラッチと、
   前記ワンウェイクラッチを、前記車両に搭載されたエンジンのリングギヤの方向に押し出す駆動手段と、
   前記ワンウェイクラッチに装着され、前記駆動手段により押し出されたワンウェイクラッチと共に前記リングギヤの方向に移動し、前記リングギヤに当接して前記リングギヤに噛み合うピニオンギヤと、
   を備え、
   前記駆動手段が前記ワンウェイクラッチを押し出すクラッチ押出速度をＶとするとき、
   前記ピニオンギヤは、前記クラッチ押出速度Ｖと前記ヘリカルスプラインのねじれ角θとに基づく回転数ＮＰで前記スタータモータの回転する方向に対して逆方向に回転しながら前記リングギヤの方向に移動するように構成され、
   前記エンジンの惰性回転中に再始動要求が発生したとき、前記駆動手段により前記ワンウェイクラッチを前記リングギヤの方向に押し出して前記ピニオンギヤを前記リングギヤに噛み合わせると共に、前記スタータモータに通電して前記エンジンを再始動するようにしたエンジン始動装置であって、
   前記エンジンが惰性回転中に回転数ＮＥで逆回転しているときに前記再始動要求が発生した場合に、
   ＮＥに基づく前記リングギヤの周速度≧ＮＰに基づく前記ピニオンギヤの周速度
   であるときは、前記スタータモータへの通電を禁止するように構成されている、
   ことを特徴とするエンジン始動装置。