JPH02264153A

JPH02264153A - エンジンの起動装置および起動方法

Info

Publication number: JPH02264153A
Application number: JP8520289A
Authority: JP
Inventors: Iwao Shimane; 嶋根　岩夫; Yoshio Kojima; 喜夫小島
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1989-04-04
Filing date: 1989-04-04
Publication date: 1990-10-26
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: JP2758642B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明はエンジンの起動装置および起動方法に関する
。

（従来の技術）エンジンにあっては、始動電動機および充電発電機か不
可欠であるが、これら始動電動機および充電発電機は高
価な巻線を必須の構成とするためエンジンの製造コスト
を増大させる一因となっていた。また、特に車両用エン
ジンては、エンジン外部のクランク軸廻りにコンプレッ
サ等の補機も配置されるためクランク軸廻りの簡素化か
望まれる。そこで、エンジンにあっては、特開昭６３２
０２２５５号公報等で提案されるような始動電動機と充
電発電機とを一体化した始動発電機を用い、クランク軸
廻りの簡素化と製造コストの低減とか図られる。」二連
の始動電動機は、クランク軸と連結されたシャフトをハ
ウジングに支持するとともに、シャフトにロータを、ハ
ウジングに巻線を有するステータを設け、このステータ
の巻線を駆動回路等の始動電動機系回路と整流回路等の
充電発電機系回路とに接続する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述の始動電動機にあっては、始動電動機と
して求められる対クランク軸回転速度特性と充電発電機
として求められる対クランク軸回転速度特性とが異なり
、これら両特性を整合させることが不可欠である。しか
しながら、上述のような始動電動機は、ステータの巻線
を始動および発電に共用することを基本構造とするため
、その両特性を整合させることが困屑１てあった。

この出願は、上記事情に鑑みてなされたもので、始動電
動機と充電発電機とが１の動力伝達系でクランク軸に連
結したエンジンにおいて、クランク軸の回転速度に対す
る始動電動機としての特性と充電発電機としての特性と
を整合させることかできるエンジンの起動装置の提供を
目的とし、また、エンジン起動時に始動電動機の起動ト
ルクを有効にクランク軸に伝達して電力の節減を図るこ
とができる起動方法の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段）この発明にかかるエンジンの起動装置は、始動電動機と
充電発電機との双方をクランク軸に１つの動力伝達系で
双方向の動力伝達可能に連結するとともに、該動力伝達
系に始動電動機への通電時と充電発電機による充電時と
で変速比が変化する変速機構を介設したことが要旨であ
り、また、エンジンの起動方法は、始動電動機と充電発
電機との双方をクランク軸に１つの動力伝達系で双方向
の動力伝達可能に連結するとともに、該動力伝達系に始
動電動機への通電時と充電発電機による充電時とで変速
比が変化する変速機構を介設し、変速機構の変速比を確
立させた後に始動電動機の通電を開始することが要旨で
ある。

（作用）本願発明のエンジンの起動装置によれば、変速機構の変
速比が始動電動機への通電時に充電発電機による発電時
とで変化するため、始動電動機あるいは充電発電機を改
変すること無くこれらの対クランク軸回転速度出力特性
を容易に整合させることができる。

また、本願発明のエンジンの起動方法によれは、変速機
構の変速比か確立された後に始動電動機への通電を開始
するため、始動電動機の起動トルクをクランク軸に有効
に伝達でき、大きな電流を通電しなければならない始動
電動機への通電時間を短縮でき、省電力か図れる。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図から第４図はこの発明の一実施例にかかるエンジ
ンの起動装冒を表し、第１図が全体断面図、第２図（ａ
）か主要部分の正断面図、第２図（ｂ）が主要部分の一
部を破断断面した側面図、第３図かブロック図、第４図
がタイミングチャートである。

第１図において、Ｅはエンジン、Ｔは変速機構、Ｓは始
動電動機と充電発電機とを一体化した始動発電機であり
、エンジンＥはクランク軸１１が変速機構Ｔおよびベル
トＢを介し始動発電機Ｓに双方向の動力伝達可能に接続
されている。なお、ヘルドＢおよび後述するプーリ等が
動力伝達系を構成する。

変速機構Ｔは、第２図（ａ）、（ｂ）に詳示するように
、エンジンＥの外側壁に固定されたハウジング１２に出
力軸１３がクランク軸１１と同軸的に支持され、ハウジ
ング１２内にサンギア１４、キャリア１５、ブラネタリ
アキア１６およびリングギア１７から成る周知の１組の
遊星歯車組Ｐが出力軸１３と同心状に配置されている。

出力軸１３は、ハウジング１２から突出した端部にクラ
ンクプーリ１８が固設され、このクランクプーリ１８に
巻き掛けられたベルトＢて始動発電機Ｓに連結されてい
る。サンギア４は出力軸１３に一体に形成され、キャリ
ア１５は出力軸１３にワンウェイクラッチ１９を介して
支持され、ブラネタリアキア１６はキャリア１５にホー
ルヘアリングを介して支持されている。キャリア１５は
図中左端部か弾性体２ｏを介してクランク軸１１と接続
され、ワンウェイクラッチ１９は出力軸１３側への動力
伝達のみを許容する。リングギア１７は、第２図（ｂ）
に示すように、外周部全周にわたフて鋸歯状の係止歯（
被係止部）１７ａが形成され、この係止歯１７ａに後述
する係止爪か係止して一方向（Ｗｅ）のみの回転か禁止
（拘束）される。後述するように、この遊星歯車組Ｐは
、クランク軸１１側へ人力する動力に対してはリングギ
ア１７が拘束されると減速して伝達するが、クランク軸
１１から出力される動力に対してはリングギア１７か拘
束された場合てもワンウェイクラッチ１９により変速す
ること無く（変速比１て）伝達する。

なお、第２図（ｂ）中において、矢印Ｗｅはクランク軸
１１側へ動力が人力する場合にリングギア１７か付勢さ
れる方向を示し、また、矢印Ｗｕはクランク軸１１から
動力が出力される場合にリングギア１７がイ」勢される
方向を示す。

また、ハウジング１２には、第２図（ｂ）に詳示するよ
うに、リングギア１７の径方向外方に係止爪２１と電磁
アクチュエータ２２とが配置されている。係止爪２１は
、先端を係止歯１７ａに係止可能にピン２３によってハ
ウジング１２に回動自在に支持され、係止歯１７ａとと
もにラチェット機構Ｒを構成している。この係止爪２１
はビン２３に巻装されたトーションスプリング２４で先
端か係止歯１７ａから離隔する方向に付勢され、また、
基端側に突片２１ａが形成されて該突片２１ａに電磁ア
クチュエータ２２のプランジャ２２ａか当接している。

電磁アクチュエータ２２は、ハウジング１２に固定され
、内蔵ソレノイドか始動発電機Ｓに内蔵された駆動回路
（後述する）と接続されている。この電磁アクチュエー
タ２２は、駆動回路から通電される電流値に応じた押圧
力で係止爪２１の突片２１ａを先端が係止歯１７ａに係
止する方向に付勢する。

始動発電機Ｓは、エンジンＥに固設されたハウジング２
５にシャフト２６が支持され、ハウジング２５の中央内
壁にステータ２７が、ステータ２７の内方にシャフト２
６に固設されたロータ２８が配置されている。シャフト
２６は、ハウジング２５から突出した右端にブーりが固
設されて該プーリ２９とクランクプーリ１８との間にベ
ルトＢが動力伝達可能に掛装され、左端部に複数の永久
磁石３０ａが固設されている。ロータ２８はフィールド
コイル３１をくし状に組み合うヨーク３２ａ、３２ｂで
抱持して構成され、フィールドコイル３１はステータ２
７の右方に配置されたボルテージレギュレータ３３にス
リップリング３４およびブラシ３５を介して接続されて
いる。このロータ２８はフィールドコイル３１の励磁て
ヨーク３２ａ、３２ｂの外周部に周方向交互に多数の磁
極を発生する。ステータ２７は三相結線された始動コイ
ル３６と発電用コイル３７とをヨーク３８に周方向に分
布巻して構成され、発電用コイル３７がステータ２７の
右方に配置された整流回路３９に、始動用コイル３６が
後述する駆動回路４０に接続されている。

また、ハウジング２５には左外側部に略円筒状のカバー
４１が固設され、このカバー４１内にカバー４１と同軸
的に略円筒状の筒体４２が設けられている。カバー４１
内には筒体４２との間で両側がそれぞれ外部とハウジン
グ２５内部とに開口した断面略環状の空間が画成され、
該空間に６つのパワーモジュール４３から成る駆動回路
４０が配置されている。パワーモジュール４３は、軸方
向両端部がそれぞれ支持板４４ａ、４４ｂによりカバー
４１とハウジング２５とに支持され、上記空間内に同心
六角形状に配置されている。これらパワーモジュール４
３は、導電性かつ熱伝導性材料から成り熱容量が大きい
略板状のケーシングにＭＯＳ−ＦＥＴ等から成るスイッ
チング素子を直付けして成り、始動コイル３６の３つの
端子に対応して並列的に結線されている。筒体４２は、
ハウジング２５側の端部内壁に前述の永久磁石３０ａと
近接して３個のホール素子３０ｂが設けられ、内部に制
御回路４５および前述の電磁アクチュエータ２２用の駆
動回路４６か収容されている。ポール素子３０ｂは、制
御回路４５に接続され、永久磁石３０ａの磁束でロータ
２８の位置を検出するロータ位冒センサ３０を構成して
いる。

制御回路４５は、第３図に示すように、遅延回路４７と
モータコントローラ４８とを有し、遅延回路４７と前述
の電磁アクチュエータ２２用の駆動回路４６とが一体に
構成されている。遅延回路４７は、入力端子ＳＴがイグ
ッニッションキースイッヂ４９の始動端子ＳＴに、出力
端子ＴＮＨかモータコントローラ４８の入力端子ＩＮＨ
に結線され、また、図示しない信号系で駆動回路４６と
接続されている。この遅延回路４７は、入力端子ＳＴに
始動信号ＳＴが人力すると、駆動回路４６に変速信号Ｓ
ＱＬを、モータコントローラ４８に出力端子ＩＮＨから
起動信号ＩＮＨを出力する。

第４図に示すように、この遅延回路４７は、変速信号Ｓ
ＱＬを所定幅で１の高電位方形波５ＯＬＩと所定幅で２
の低電位方形波５ＱＬ２とが周期的に繰り返される矩形
波として出力し、また、起動信号ＩＮＨを変速信号ＳＱ
Ｌの立ち上り後に変速信号ＳＱＬの最初の高電位の期間
で１内で所定の時間遅れｔをもって立ち上がる方形波と
して出力し、これら信号ＳＱＬ、ＩＮＨを始動信号ＳＴ
が入力する期間内において継続して出力する。駆動回路
４６は、出力端子ＳＱＬが電磁アクチュエータ２２のソ
レノイドと接続され、遅延回路４７から入力する変速信
号ＳＱＬの電位に応して変速信号ＳＱＬの高電位期間で
１では大電流を、また、低電位期間で２には小電流を電
磁アクチュエータ２２のソレノイド出力する。

なお、周知のようにイグッニッションキースイッチ４９
はバッテリ５０と接続された端子Ｅ、出力端子ＩＧおよ
び上述の始動端子ＳＴ等を備え、イグッニッションキー
の操作に応じエンジン始動時には端子ＩＧ、ＳＴと端子
Ｅとを、始動後のエンジン運転時には端子ＩＧ、Ｅを接
続する。

モータコントローラ４８は、入力端子ａ、ｂｃ、Ｖｃｃ
、ＧＮＤか前述の３つのホール素子３０ｂに、端子Ｕ、
Ｖ、Ｗ、ｕ、ｖ、ｗが前述の駆動回路４０に接続され、
端子Ｖｃｃ、ＧＮＤからホール素子３０ｂにホール電圧
を印加し、端子ａ、ｂ、ｃにポール素子３０ｂから検知
信号か人力し、端子ＩＮＨへの起動信号ＳＴの入力期間
中においてのみポール素子３０ｂの検知信号に基づいて
端子Ｕ、Ｖ、Ｗ、ｕ、ｖ、ｗから所定の三相電流を出力
するための駆動信号を駆動回路４０へ出力する。駆動回
路４０は、上述の各端子ＵＶ、Ｗ、ｕ、ｖ、ｗから出力
される信号がそれぞれ６つのパワーモジュール４３のＦ
ＥＴのゲート等に人力し、ステータ２７の始動コイル３
６に三相電流をシャフト２６の回転位置に応じた位相で
出力する。なお、上述した各回路において、ＩＧはイグ
ッニッションキースイッチ４９の端子ＩＧに接続された
電力供給用の端子、ＧＮＤは接地された端子を示す。

また、３１は前述のフィールドコイル、３３はボルテー
ジレギュレータ、３７は発電用コイル、３９は整流回路
であり、整流回路３９はリレー５１を介しバッテリ５０
に接続されている。リレー５１は、イグッニッションキ
ースイッチ４９の始動端子ＳＴに接続されて始動信号Ｓ
Ｔに応動し、始動信号ＳＴの出力期間中は整流回路３９
をバッテリ５０から遮絶する。

次に、この実施例の作用を説明する。

このエンジン起動装置にあっては、イグッニッションキ
ーのスタート位置への操作でキースイッチ４９の端子Ｅ
、ＳＴ間が導通して遅延回路４７に始動信号ＳＴか出力
されると、遅延回路４７は駆動回路４６に変速信号ＳＱ
Ｌを、また、所定の時間遅れｔをもフてモータコントロ
ーラ４８に起動信号ＩＮＨを出力し、駆動回路４６が変
速信号ＳＱＬに同期して電磁アクチュエータ２２のソレ
ノイドを通電し、この後に、モータコントローラ４８か
起動信号ＩＮＨに同期して起動回路４０に駆動信号を出
力する。このため、ラチェット機構Ｒは係止爪２１か電
磁アクチュエータ２２により押圧されてリングギア１７
の係止歯１７ａに係止し、遊星歯車組Ｐはリングギア１
７が拘束されて始動発電機Ｓの出力を減速する変速比か
確立され、所定時間ｔの経過後に、始動発電機Ｓは始動
コイル３６が通電されて起動トルクを生しる。したがっ
て、始動発電機Ｓの出力を有効に利用てき、エンジン始
動時の電力損失をきわめて少なくできる。

また、このエンジン始動時においては、駆動回路４６は
変速信号ＳＱＬの電位に応じて電磁アクチュエータ２２
へ通電する電流値を変速信号ＳＱＬの高電位時には大き
く、低電位時には小さくなるように変化させ、電磁アク
チュエータ２２が係止爪２１を付勢する力も変速信号Ｓ
ＱＬの高電位時に大きく、低電位時に小さくなる。この
ため、イグッニッションキーのスタート位置への操作中
す２ｔわち始動信号ＳＴの出力中において一時的にエン
ジンＥのクランク！１ｌＩ１１１の回転速度が出刃軸１
３より大きくなってリングギア１７が図中矢印Ｗｕ力方
向回転した場合でも、係止爪２１が係止歯１７ａから離
脱することを防止でき、電磁アクチュエータ２２に消費
される電力を節減しつつエンジンＥを確実に起動させる
ことができる。

そして、始動コイル３６への通電を電磁アクチュエータ
２２が最初に大きな付勢力て係止爪２１を付勢する期間
内で１に開始するため、電磁アクチュエータ２２の通電
開始時に係止爪２１が係止歯１７ａに係止していない場
合でも、リングギア１７を回転させた後に係止爪２１を
大きな力で付勢して係止歯１７ａに係止させることがで
き、始動発電機Ｓの出力を確実に減速してクランク軸１
１に伝達できる。

次に、エンジンＥが起動されてイグツニツションキーの
スタート位置への操作が停止されると、整流回路３９か
リレー５１のようにバッテリ５０と接続され、また、電
磁アクチュエータ２２のソレノイドへの通電か停止され
て遊星歯車組Ｐはリングギア１７が解放される。このた
め、変速装置Ｔはワンウェイクラッチ１９によりクラン
ク軸１１の出力を変速すること無く（変速比１て）始動
発電機Ｓに伝達し、始動発電機Ｓは発電用コイル３７に
三相交流を発生し、この三相交流が電流回路３９により
整流される。

上述のように、始動発電機Ｓは始動電動機として機能す
る場合には変速装置Ｔにより出力を減速してクランク軸
１１に伝達し、充電発電機として機能する場合にはクラ
ンク軸１１の出力が変速されずに伝達されるため、始動
電動機としての体クランク軸回転速度特性と充電発電機
としての対クランク軸回転速度特性とを整合させる必要
が無く、回路の簡素化等を図れる。

なお、言うまでも無いが、本発明は上述の実施例中に開
示した遊星歯車式の変速装置Ｔおよび始動発電機Ｓによ
ってのみ達成されるものでなく、他の変速機構、また、
前述の公報等に開示された始動充電機を用いても達成可
能であり、さらに、始動電動機と充電発電機とが別個で
あっても成立し得るものである。

（発明の効果）以上説明したように、この発明にかかるエンジン起動装
置によれは、充電発電機および始動電動機をその特性を
調整すること無く１つの伝達系でクランク軸と接続でき
るという効果が得られる。

また、この発明にかかるエンジン起動方法によれば、始
動電動機の起動トルクを有効に利用して省電力を図るこ
とができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図はほこの発明の一実施例にかかるエン
ジン起動装置を示し、第１図が全体断面図、第２図（ａ
）が要部拡大正断面図、第２図（ｂ）が一部を破断断面
した側面図、第３図がブロック図、第４図がタイミング
チャートである。１１・・・クランク軸１４・・・サンギア１５・・・キャリア１６・・・ブラネタリアキア１７・・・リングギア１８・・・クランクプーリ１９・・・ワンウエイクラッヂ２２・・・電磁アクチュエータ３６・・・始動コイル３７・・・発電用コイル４７・・・遅延回路４８・・・モータコントローラ４９・・・イグッニッションキースイッチ５０・・・バ
ッテリＥ・・・エンジンＢ・・・ベルトＰ・・・遊星歯車組Ｓ・・・始動発動機Ｔ・・・変速装置Ｒ・・・ラチェット機構

Claims

【特許請求の範囲】

（１）始動電動機と充電発電機との双方をクランク軸に
１つの動力伝達系で双方向の動力伝達可能に連結すると
ともに、該動力伝達系に始動電動機への通電時と充電発
電機による充電時とで変速比が変化する変速機構を介設
したことを特徴とするエンジンの起動装置。
（２）前記請求項１に記載のエンジンの起動装置にあっ
て、変速機構の変速比を確立させた後に始動電動機を通電す
ることを特徴とするエンジンの起動方法。
（３）前記請求項１および前記請求項２に記載のエンジ
ンの起動装置にあって、前記始動電動機と前記充電発電機とは一体に組み付けら
れて前記動力伝達系と接続された回転軸を共用すること
を特徴とするエンジンの起動装置。
（４）前記請求項１から前記請求項３に記載のエンジン
の起動装置にあって、前記変速機構は、前記始動電動機への通電時に該始動電
動機の出力を減速して前記クランク軸に伝達することを
特徴とするエンジンの起動装置。
（５）前記請求項１から前記請求項４に記載のエンジン
の起動装置にあって、前記変速機構は、サンギア、キャリア、またはリングギ
アの１つを制御要素として該制御要素の拘束、解放で変
速作動する遊星歯車組と、制御要素に形成された被係止
部および該被係止部と係止可能支持された係止爪を備え
該係止爪を被係止部に係止させて制御要素の一方向のみ
の回転を禁止するラチェット機構と、係止爪を被係止部
に係止する方向に付勢するアクチュエータと、を有する
ことを特徴とするエンジンの起動装置。
（６）前記請求項５に記載のエンジンの起動装置にあっ
て、前記アクチュエータは通電される電流値に応じた付勢力
を生じる電磁アクチュエータから成り、該電磁アクチュ
エータへの通電を大電流と小電流とを交互に所定周期で
行うことを特徴とするエンジンの起動装置。
（７）前記請求項６に記載のエンジンの起動装置にあっ
て、前記電磁アクチュエータへの最初の大電流通電期間内に
おいて前記始動電動機への通電を開始することを特徴と
するエンジンの起動方法。