(57)【要約】【課題】キー始動時と再始動時とで、それぞれに適した遅れ時間を設定することにより、エンジン再始動時の始動応答性を向上できるエンジン始動システムを提供する。【解決手段】スタータは、ピニオン移動体（ピニオン６とクラッチ）をリングギヤ側へ押し出す働きを担うピニオン駆動用ソレノイド８と、メイン接点の開閉を行うモータ通電用スイッチ９とを備え、両者を独立して制御できる様に構成されている。  また、ＩＧキー２４のオン操作によりエンジンを始動させるキー始動時と、エンジンが停止する過程で再始動させる再始動時とで、それぞれ、ピニオン６がリングギヤに噛み込むタイミングに対し、モータを駆動するタイミングを遅らせるために、両タイミングの間に所定の遅れ時間が設定され、且つ、キー始動時と再始動時とで、異なる遅れ時間が設定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリより電力の供給を受けて回転力を発生するモータと、
このモータの回転力が伝達されて回転する出力軸と、
この出力軸の外周上をエンジン側へ移動してリングギヤに噛み合い、前記モータの回転力を前記リングギヤに伝達するピニオンと、
通電によって電磁石を形成する第１のコイルを有し、前記電磁石の吸引力を利用して前記ピニオンを前記エンジン側へ移動させるピニオン駆動用ソレノイドと、
通電によって電磁石を形成する第２のコイルを有し、この第２のコイルの励磁／非励磁に応じて、前記モータへの通電電流を断続するためのメイン接点を開閉するモータ通電用スイッチとを備え、
エンジンが停止する過程で再始動要求が発生した時に、前記ピニオン駆動用ソレノイドおよび前記モータ通電用スイッチを作動させて前記エンジンを再始動できるエンジン始動装置であって、
イグニッションキーのオン操作により発生するエンジン始動信号に応答して前記エンジンを始動させるキー始動時、および、前記再始動要求の発生に応答して前記エンジンを再始動させる再始動時において、前記ピニオン駆動用ソレノイドへの通電タイミング（第１の通電タイミングと呼ぶ）に対し、前記モータ通電用スイッチへの通電タイミング（第２の通電タイミングと呼ぶ）を遅らせるために、前記第１の通電タイミングと前記第２の通電タイミングとの間に所定の遅れ時間を設定するタイミング遅延手段を備え、
このタイミング遅延手段は、前記キー始動時と前記再始動時とで、異なる遅れ時間を設定して前記第２の通電タイミングを決定することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
請求項１に記載したエンジン始動装置において、
前記モータ通電用スイッチは、前記ピニオン駆動用ソレノイドを搭載するスタータとは別体に構成されていることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項３】
請求項１に記載したエンジン始動装置において、
前記モータ通電用スイッチは、前記ピニオン駆動用ソレノイドと共にスタータに搭載されていることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項４】
バッテリより電力の供給を受けて回転力を発生するモータと、
このモータの回転力が伝達されて回転する出力軸と、
この出力軸の外周上をエンジン側へ移動してリングギヤに噛み合い、前記モータの回転力を前記リングギヤに伝達するピニオンと、
前記バッテリより励磁電流が供給されて電磁石を形成する電磁コイルと、前記電磁石の吸引力によって前記電磁コイルの内周を軸心方向に移動するプランジャとを有し、このプランジャの移動に連動して前記ピニオンを前記エンジン側へ移動させると共に、前記モータへの通電電流を断続するためのメイン接点を開閉する電磁スイッチと、
前記バッテリから前記メイン接点を通じて前記モータに電力を供給する電源ラインにリレー接点を接続し、このリレー接点を電磁石のオン／オフによって開閉するモータ通電用リレーとを備え、
エンジンが停止する過程で再始動要求が発生した時に、前記電磁スイッチおよび前記モータ通電用リレーを作動させて前記エンジンを再始動できるエンジン始動装置であって、  イグニッションキーのオン操作により発生するエンジン始動信号に応答して前記エンジンを始動させるキー始動時、および、前記再始動要求の発生に応答して前記エンジンを再始動させる再始動時において、前記電磁スイッチへの通電タイミング（第１の通電タイミングと呼ぶ）に対し、前記モータ通電用リレーへの通電タイミング（第２の通電タイミングと呼ぶ）を遅らせるために、前記第１の通電タイミングと前記第２の通電タイミングとの間に所定の遅れ時間を設定するタイミング遅延手段を備え、
このタイミング遅延手段は、前記キー始動時と前記再始動時とで、異なる遅れ時間を設定して前記第２の通電タイミングを決定することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した何れかのエンジン始動装置において、
エンジンが停止する過程で、エンジンが停止する直前に一旦逆回転してから停止するまでの期間をエンジン揺動期間と呼び、このエンジン揺動期間に突入する前の期間（エンジンが停止過程に入ってから回転数が低下する期間）をエンジン減速期間と呼ぶ時に、
前記タイミング遅延手段は、前記エンジン減速期間では、前記キー始動時の第２の通電タイミングより、前記再始動時の第２の通電タイミングを早くすることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載した何れかのエンジン始動装置において、
エンジンが停止する過程で、エンジンが停止する直前に一旦逆回転してから停止するまでの期間をエンジン揺動期間と呼び、このエンジン揺動期間に突入する前の期間（エンジンが停止過程に入ってから回転数が低下する期間）をエンジン減速期間と呼ぶ時に、
前記タイミング遅延手段は、前記エンジン揺動期間では、前記キー始動時の第２の通電タイミングより、前記再始動時の第２の通電タイミングを遅くすることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項７】
請求項１〜６に記載した何れかのエンジン始動装置において、
前記ピニオンと前記リングギヤとの噛み込み状態を検出する噛み込み状態検出手段を有し、
前記タイミング遅延手段は、前記噛み込み状態検出手段の検出結果を基に、前記再始動時の第２の通電タイミングを決定することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項８】
請求項７に記載したエンジン始動装置において、
前記噛み込み状態検出手段は、前記ピニオンの位置を直接または間接に検出することによって前記ピニオンと前記リングギヤとの噛み込み状態を検出することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項９】
請求項７に記載したエンジン始動装置において、
前記噛み込み状態検出手段は、前記ピニオンと前記リングギヤとの間の通電状態によって前記ピニオンと前記リングギヤとの噛み込み状態を検出することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１０】
請求項７に記載したエンジン始動装置において、
前記噛み込み状態検出手段は、前記ピニオンまたは前記リングギヤの歪みを検出することで前記ピニオンと前記リングギヤとの噛み込み状態を検出することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０に記載した何れかのエンジン始動装置において、
前記タイミング遅延手段は、外気温、あるいは、請求項２または請求項３に記載した前記スタータ（特に金属部分）の温度に応じて、前記再始動時の第２の通電タイミングを決定することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１に記載した何れかのエンジン始動装置において、
前記タイミング遅延手段は、
前記キー始動時に前記第１の通電タイミングに対する前記第２の通電タイミングの遅れ時間を設定する遅延回路と、
前記再始動時に前記第１の通電タイミングと前記第２の通電タイミングとを制御する制御装置とで構成されることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載したエンジン始動装置において、
前記遅延回路は、請求項４に記載した前記モータ通電用リレーに内蔵されていることを特徴とするエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンが停止する過程（エンジンが完全に停止する前）で再始動要求が発生した時にエンジンを再始動できるエンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地球温暖化対策におけるＣＯ２削減策の一つとして、自動車のアイドルストップ装置が重要な手段とされている。このアイドルストップ装置は、例えば、交差点での信号停止や渋滞等により車両が一時停止した際に、エンジンへの燃料噴射を停止してエンジンを自動的に停止させ、その後、運転者により発進操作（例えば、ブレーキの解除操作、ドライブレンジへのシフト操作等）が行われて再始動要求が発生すると、スタータを自動的に作動させてエンジンを再始動させるシステムであり、燃費向上に効果がある。
【０００３】
ところで、ピニオンを押し出してエンジンのリングギヤに噛み合わせる一般的なピニオン押し出し式スタータでは、ピニオンとリングギヤとの噛み込みを滑らかに行うために、スタータの摺動部（出力軸、ねじれスプライン、クラッチカム室等）に、潤滑剤として多量のグリスが塗布されている。しかし、寒冷地のような低温環境になると、グリスの粘度が高くなることで摺動部の抵抗が増大する。
また、アイドルストップ装置を搭載する車両では、エンジンの自動停止および再始動が頻繁に行われるため、スタータの使用頻度が大幅に増加して、ピニオンとリングギヤとの噛み込み回数が多くなる。このため、ピニオンとリングギヤの摩耗が増大して、ギヤ表面の摩擦係数の変化、および、ピニオンの押し出し距離等が変化しやすくなる。
【０００４】
上記の結果、スタータの使用環境によって、さらには、スタータの種類によって、ピニオンとリングギヤとの噛み込みに必要な時間が変化するため、従来のスタータは、軸方向に押し出されたピニオンがリングギヤに到達するタイミング（ピニオン到達タイミングと呼ぶ）と、モータの回転力が伝達されてピニオンが回転するタイミング（ピニオン回転タイミングと呼ぶ）とが逆転しないように、言い換えると、ピニオンがリングギヤに到達する前にモータが回転しない様に、ピニオン到達タイミングとピニオン回転タイミングとの間に所定の安全時間を見越して設定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１８５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のスタータは、一つの電磁スイッチの働きによってピニオンの移動とメイン接点（モータに電流を流すためのモータ回路に設けられる電気接点）の開閉とを行う構成である。すなわち、電磁スイッチは、図７に示す様に、イグニッションキー（ＩＧキー１００）のオン操作によってバッテリ１１０から通電される電磁コイル１２０と、この電磁コイル１２０が発生する磁力によって吸引されるプランジャ１３０等を備え、プランジャ１３０の動きに連動して、ピニオン１４０の移動とメイン接点１５０の開閉とを行っている。このため、ピニオン到達タイミングとピニオン回転タイミングとの間に設定される安全時間は、プランジャストロークによってメカニカル（機械的）に決定されている。
【０００７】
上記の電磁スイッチを用いた従来のスタータをアイドルストップ装置に使用した場合、ＩＧキーをオン操作してエンジンを始動させる通常のエンジン始動時と、アイドルストップ後の再始動時とで安全時間が同一に設定されるため、ＩＧキーのオン操作による通常始動時に比べて、より速やかな始動が要求されるアイドルストップ後の再始動時には、運転者のドライブフィーリングを損なわしめることになる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、キー始動時と再始動時とで、それぞれに適した遅れ時間を設定することにより、エンジン再始動時の始動応答性を向上できるエンジン始動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（請求項１の発明）
本発明のエンジン始動装置は、バッテリより電力の供給を受けて回転力を発生するモータと、このモータの回転力が伝達されて回転する出力軸と、この出力軸の外周上をエンジン側へ移動してリングギヤに噛み合い、モータの回転力をリングギヤに伝達するピニオンと、通電によって電磁石を形成する第１のコイルを有し、電磁石の吸引力を利用してピニオンをエンジン側へ移動させるピニオン駆動用ソレノイドと、通電によって電磁石を形成する第２のコイルを有し、この第２のコイルの励磁／非励磁に応じて、モータへの通電電流を断続するためのメイン接点を開閉するモータ通電用スイッチとを備え、エンジンが停止する過程で再始動要求が発生した時に、ピニオン駆動用ソレノイドおよびモータ通電用スイッチを作動させてエンジンを再始動できる。
【０００９】
上記のエンジン始動装置において、イグニッションキーのオン操作により発生するエンジン始動信号に応答してエンジンを始動させるキー始動時、および、再始動要求の発生に応答してエンジンを再始動させる再始動時において、ピニオン駆動用ソレノイドへの通電タイミング（第１の通電タイミングと呼ぶ）に対し、モータ通電用スイッチへの通電タイミング（第２の通電タイミングと呼ぶ）を遅らせるために、第１の通電タイミングと第２の通電タイミングとの間に所定の遅れ時間を設定するタイミング遅延手段を備え、このタイミング遅延手段は、キー始動時と再始動時とで、異なる遅れ時間を設定して第２の通電タイミングを決定することを特徴とする。
【００１０】
本発明のエンジン始動装置は、ピニオンをエンジン側へ移動させるピニオン駆動用ソレノイドと、モータへの通電電流を断続するためのメイン接点を開閉するモータ通電用スイッチとを有している。つまり、ピニオンの移動とメイン接点の開閉とを一つの電磁スイッチで行う必要はなく、それぞれの動作（ピニオンの移動とメイン接点の開閉）をピニオン駆動用ソレノイドとモータ通電用スイッチとで別々に行うことができ、且つ、両者の作動を個々に独立して制御できる。
上記の構成によれば、イグニッションキーのオン操作による通常のエンジン始動時（キー始動時）と、再始動要求の発生に応答してエンジンを再始動させる時（再始動時）とで、第１の通電タイミングから第２の通電タイミングまでの遅れ時間を必ずしも一律に設定する必要はなく、適宜に変更できる。これにより、キー始動時と再始動時とで、それぞれに適した遅れ時間を設定できるので、例えば、アイドルストップ後にエンジンを再始動する時に、始動応答性の向上を図ることが可能である。
【００１１】
（請求項２の発明）
請求項１に記載したエンジン始動装置において、モータ通電用スイッチは、ピニオン駆動用ソレノイドを搭載するスタータとは別体に構成されていることを特徴とする。
本発明のエンジン始動装置は、ピニオン駆動用ソレノイドとモータ通電用スイッチとを別体に構成しているので、必ずしも、モータ通電用スイッチをスタータに搭載する必要はなく、モータ通電用スイッチをスタータから離して配置することが可能である。
これにより、ピニオン駆動用ソレノイドと共にモータ通電用スイッチをスタータに搭載する場合と比較すると、スタータの配置スペースを小さくでき、また、モータ通電用スイッチは、スタータと比較して体格が小さいので、エンジンルーム内の空きスペースに容易に配置できるので、車両への搭載性が向上する。
【００１２】
（請求項３の発明）
請求項１に記載したエンジン始動装置において、モータ通電用スイッチは、ピニオン駆動用ソレノイドと共にスタータに搭載されていることを特徴とする。
ピニオン駆動用ソレノイドとモータ通電用スイッチは、両者を別体に構成してスタータに搭載することもできるが、例えば、ピニオン駆動用ソレノイドとモータ通電用スイッチとを軸方向に直列に配置し、両者が共有する一つの筐体内部に一体的に収容することも可能である。この場合、ピニオン駆動用ソレノイドとモータ通電用スイッチとをタンデム型のソレノイドユニットとして構成でき、且つ、部品の共有（例えば、固定鉄心の共有）も可能であるため、従来の電磁スイッチと比較しても、略同等（軸方向に多少長くなる程度）の大きさを確保できるので、スタータの搭載性が大きく低下する恐れはない。
【００１３】
（請求項４の発明）
本発明のエンジン始動装置は、バッテリより電力の供給を受けて回転力を発生するモータと、このモータの回転力が伝達されて回転する出力軸と、この出力軸の外周上をエンジン側へ移動してリングギヤに噛み合い、モータの回転力をリングギヤに伝達するピニオンと、バッテリより励磁電流が供給されて電磁石を形成する電磁コイルと、電磁石の吸引力によって電磁コイルの内周を軸心方向に移動するプランジャとを有し、このプランジャの移動に連動してピニオンをエンジン側へ移動させると共に、モータへの通電電流を断続するためのメイン接点を開閉する電磁スイッチと、バッテリからメイン接点を通じてモータに電力を供給する電源ラインにリレー接点を接続し、このリレー接点を電磁石のオン／オフによって開閉するモータ通電用リレーとを備え、エンジンが停止する過程で再始動要求が発生した時に、電磁スイッチおよびモータ通電用リレーを作動させてエンジンを再始動できる。
【００１４】
上記のエンジン始動装置において、イグニッションキーのオン操作により発生するエンジン始動信号に応答してエンジンを始動させるキー始動時、および、再始動要求の発生に応答してエンジンを再始動させる再始動時において、電磁スイッチへの通電タイミング（第１の通電タイミングと呼ぶ）に対し、モータ通電用リレーへの通電タイミング（第２の通電タイミングと呼ぶ）を遅らせるために、第１の通電タイミングと第２の通電タイミングとの間に所定の遅れ時間を設定するタイミング遅延手段を備え、このタイミング遅延手段は、キー始動時と再始動時とで、異なる遅れ時間を設定して第２の通電タイミングを決定することを特徴とする。
【００１５】
本発明のエンジン始動装置は、電磁スイッチの作動によりピニオンがエンジン側へ移動し、且つ、メイン接点がオンしても、モータ通電用リレーが作動する（リレー接点がオンする）までは、バッテリから電源ラインを通じてモータに電力が供給されることはない。  上記の構成によれば、イグニッションキーのオン操作による通常のエンジン始動時（キー始動時）と、再始動要求の発生に応答してエンジンを再始動させる時（再始動時）とで、第１の通電タイミングから第２の通電タイミングまでの遅れ時間を必ずしも一律に設定する必要はなく、適宜に変更できる。これにより、キー始動時と再始動時とで、それぞれに適した遅れ時間を設定できるので、例えば、アイドルストップ後にエンジンを再始動する時に、始動応答性の向上を図ることが可能である。
また、この請求項４に係る発明のエンジン始動装置は、プランジャの動きに連動してピニオンの移動とメイン接点の開閉を行う従来の電磁スイッチを改造することなく、そのまま使用でき、さらに、モータ通電用リレーに汎用型の電磁継電器を使用することでコストダウンを図ることも可能である。
【００１６】
（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかのエンジン始動装置において、エンジンが停止する過程で、エンジンが停止する直前に一旦逆回転してから停止するまでの期間をエンジン揺動期間と呼び、このエンジン揺動期間に突入する前の期間（エンジンが停止過程に入ってから回転数が低下する期間）をエンジン減速期間と呼ぶ時に、タイミング遅延手段は、エンジン減速期間では、キー始動時の第２の通電タイミングより、再始動時の第２の通電タイミングを早くすることを特徴とする。
本発明では、エンジン減速期間における再始動時の方が、キー始動時より早いタイミングでモータに通電される。言い換えると、エンジン減速期間での再始動では、第１の通電タイミングから第２の通電タイミングまでの遅れ時間がキー始動時より短く設定されるので、エンジン減速期間における再始動をキー始動時より早く行うことが可能である。
【００１７】
（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れかのエンジン始動装置において、エンジンが停止する過程で、エンジンが停止する直前に一旦逆回転してから停止するまでの期間をエンジン揺動期間と呼び、このエンジン揺動期間に突入する前の期間（エンジンが停止過程に入ってから回転数が低下する期間）をエンジン減速期間と呼ぶ時に、タイミング遅延手段は、エンジン揺動期間では、キー始動時の第２の通電タイミングより、再始動時の第２の通電タイミングを遅くすることを特徴とする。
本発明では、エンジン揺動期間における再始動時の方が、キー始動時より遅いタイミングでモータに通電される。言い換えると、エンジン揺動期間での再始動では、第１の通電タイミングから第２の通電タイミングまでの遅れ時間がキー始動時より長く設定される。これにより、ピニオンがリングギヤに噛み合う前にモータが回転することはなく、ピニオンがリングギヤに完全に噛み合ってからモータを駆動することが出来るので、噛み合い時の衝撃を低減できる。
【００１８】
（請求項７の発明）
請求項１〜６に記載した何れかのエンジン始動装置において、ピニオンとリングギヤとの噛み込み状態を検出する噛み込み状態検出手段を有し、タイミング遅延手段は、噛み込み状態検出手段の検出結果を基に、再始動時の第２の通電タイミングを決定することを特徴とする。
本発明では、噛み込み状態検出手段により、ピニオンがリングギヤに噛み込んだ状態を検出してからモータに通電できるので、噛み合い時の衝撃を低減でき、ピニオンの損傷を防止できる。
【００１９】
（請求項８の発明）
請求項７に記載したエンジン始動装置において、噛み込み状態検出手段は、ピニオンの位置を直接または間接に検出することによってピニオンとリングギヤとの噛み込み状態を検出することを特徴とする。
例えば、位置センサ等によりピニオンの位置を検出することで、ピニオンとリングギヤとの噛み込み状態を容易に検出できる。この場合、ピニオンの位置を直接検出する以外に、例えば、ピニオンと一体に構成されるクラッチの位置、ピニオン駆動用ソレノイドに使用されるプランジャの位置、あるいは、プランジャの動きをピニオンに伝達するレバーの位置等によってピニオンの位置を間接に検出することも可能である。
【００２０】
（請求項９の発明）
請求項７に記載したエンジン始動装置において、噛み込み状態検出手段は、ピニオンとリングギヤとの間の通電状態によってピニオンとリングギヤとの噛み込み状態を検出することを特徴とする。
例えば、リングギヤもしくはリングギヤと電気的に接触している部分と、ピニオンもしくはピニオンと電気的に接触している部分とにおいて、スタータの非作動時には、両者が電気的に絶縁されており、且つ、両者の間に電位差を設けておく。ピニオンとリングギヤとが噛み合った時は、両者の電位差が零となることで、ピニオンとリングギヤとの噛み込み状態を検出することが可能である。
【００２１】
（請求項１０の発明）
請求項７に記載したエンジン始動装置において、噛み込み状態検出手段は、ピニオンまたはリングギヤの歪みを検出することでピニオンとリングギヤとの噛み込み状態を検出することを特徴とする。
ピニオンとリングギヤとの噛み合い時に発生する歪み、応力を検出することで、ピニオンとリングギヤとの噛み込み状態を検出することが可能である。
【００２２】
（請求項１１の発明）
請求項１〜１０に記載した何れかのエンジン始動装置において、タイミング遅延手段は、外気温、あるいは、請求項２または請求項３に記載したスタータ（特に金属部品）の温度に応じて、再始動時の第２の通電タイミングを決定することを特徴とする。
外気温あるいはスタータの温度が低い時と高い時とでは、スタータの摺動部に塗布される潤滑剤（例えばグリス）の粘度が大きく異なることがある。この場合、温度が低い時はグリスの粘度が高くなるので、ピニオンがリングギヤに噛み込むまでに要する時間が長くなり、温度が高い時はグリスの粘度が低くなるので、ピニオンがリングギヤに噛み込むまでに要する時間が短くなる。よって、外気温あるいはスタータの温度が低い時は、第２の通電タイミングを遅くする（遅れ時間を長く設定する）ことで、ピニオンがリングギヤに確実に噛み込んでからモータに通電することができる。一方、外気温あるいはスタータの温度が高い時は、第２の通電タイミングを早くする（遅れ時間を短く設定する）ことで、より短時間にエンジンの再始動を行うことが可能である。
【００２３】
（請求項１２の発明）
請求項１〜１１に記載した何れかのエンジン始動装置において、タイミング遅延手段は、キー始動時に第１の通電タイミングに対する第２の通電タイミングの遅れ時間を設定する遅延回路と、再始動時に第１の通電タイミングと第２の通電タイミングとを制御する制御装置とで構成されることを特徴とする。
上記の構成によれば、再始動時の第１の通電タイミングに対する第２の通電タイミングの遅れ時間を制御装置により任意に設定できる。一方、キー始動時の遅れ時間は、遅延回路によって一定値に設定される。
【００２４】
（請求項１３の発明）
請求項１２に記載したエンジン始動装置において、遅延回路は、請求項４に記載したモータ通電用リレーに内蔵されていることを特徴とする。
この場合、モータ通電用リレーに遅延回路を内蔵し、その遅延回路をモータ通電用リレーの励磁回路に接続することにより、電磁スイッチの作動とモータ通電用リレーの作動とを別々の制御系統で制御する必要はなく、制御系統を１系統にできる。これにより、制御装置の出力ポート数を増やす必要はなく、出力ポートを一つにできるので、コストダウンを図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】スタータの全体図である。
【図２】エンジン始動装置の電気回路図である（実施例１）。
【図３】キー始動時のピニオン駆動電圧とモータ電流及びモータ回転数を示すスタータの特性図である。
【図４】再始動時の第２の通電タイミングをキー始動時より早くした場合のピニオン駆動電圧とモータ電流及びモータ回転数を示すスタータの特性図である。
【図５】再始動時の第２の通電タイミングをキー始動時より遅くした場合のピニオン駆動電圧とモータ電流及びモータ回転数を示すスタータの特性図である。
【図６】エンジン停止過程におけるエンジン回転数を横軸に時間を取って表した図である。
【図７】従来スタータの電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００２７】
（実施例１）
この実施例１に示すエンジン始動装置は、エンジンの停止および再始動を自動制御するアイドルストップ装置に適用され、エンジンの始動を行うスタータ１（図１参照）と、エンジンの再始動時にスタータ１の作動を制御する電子制御装置であるＥＣＵ２（図２参照）を備えている。
スタータ１は、図１に示す様に、回転力を発生するモータ３と、このモータ３に駆動されて回転する出力軸４と、モータ３の回転力をエンジンのリングギヤ５に伝達するためのピニオン６と一体に構成されて出力軸４の外周上に配置されるピニオン移動体（後述する）と、シフトレバー７を介してピニオン移動体を反モータ方向（図１の左方向）へ押し出す働きを担うピニオン駆動用ソレノイド８と、モータ３への通電電流を断続するためのメイン接点（後述する）を開閉するモータ通電用スイッチ９等より構成される。
【００２８】
モータ３は、図２に示す様に、例えば、複数の永久磁石によって構成される界磁１０と、電機子軸の一方の端部に整流子を設けた電機子１１と、整流子の外周面（整流子面と呼ぶ）に当接して配置されるブラシ１２等を備える整流子電動機である。なお、モータ３の界磁１０は、永久磁石の代わりに、界磁コイルによる電磁石界磁を用いても良い。
出力軸４は、減速装置（図示せず）を介して電機子軸と同一軸線上に配置され、電機子１１の回転が減速装置で減速されて伝達される。
減速装置は、例えば、周知の遊星歯車減速機であり、遊星歯車の公転運動を拾う遊星キャリアが出力軸４と一体に設けられている。
【００２９】
ピニオン移動体は、クラッチ１３とピニオン６とで構成される。
クラッチ１３は、図１に示す様に、出力軸４の外周にヘリカルスプライン嵌合するアウタ１３ａと、このアウタ１３ａの内周に相対回転自在に配置されるインナ１３ｂと、アウタ１３ａとインナ１３ｂとの間で回転力の伝達を断続するローラ１３ｃと、このローラ１３ｃを付勢するスプリング（図示せず）等を有し、ローラ１３ｃを介してアウタ１３ａからインナ１３ｂへ一方向のみ回転力を伝達する一方向クラッチとして構成されている。
ピニオン６は、クラッチ１３のインナ１３ｂと一体に構成され、出力軸４の外周に軸受１４を介して相対回転自在に支持されている。
【００３０】
ピニオン駆動用ソレノイド８とモータ通電用スイッチ９は、それぞれ通電によって電磁石を形成するソレノイドコイル１５とスイッチコイル１６を有し、このソレノイドコイル１５とスイッチコイル１６との間に、両者に共通して用いられる固定鉄心１７を配置すると共に、ピニオン駆動用ソレノイド８の外周を覆うソレノイドヨーク１８と、モータ通電用スイッチ９の外周を覆うスイッチヨーク１９とが軸方向に連続して形成され、一つの全体ヨークとして一体に設けられている。すなわち、ピニオン駆動用ソレノイド８とモータ通電用スイッチ９は、図１に示す様に、両者が軸方向に直列に配設されて一体に構成され、モータ３と並列に配置されてスタータハウジング２０に固定されている。
【００３１】
全体ヨークは、図１に示す軸方向一端側（図示左側）の端部に円環状の底面を有し、他端側の端部が開口する有底の筒形状であり、軸方向の一端から他端まで外径が同一寸法を有し、且つ、ソレノイドヨーク１８を形成する軸方向一端側より、スイッチヨーク１９を形成する軸方向他端側の方が内径が大きく、肉厚が薄く設けられている。つまり、全体ヨークの内周面には、ソレノイドヨーク１８を形成する軸方向一端側と、スイッチヨーク１９を形成する軸方向他端側との間に段差が設けられている。
固定鉄心１７は、全体ヨークの他端側に開口する開口端（スイッチヨーク１９の開口端）からスイッチヨーク１９を形成する軸方向他端側の内部に挿入され、軸方向一端側の外周端面が、全体ヨークの内周面に設けられる段差に当接して軸方向に位置決めされる。
【００３２】
ピニオン駆動用ソレノイド８は、固定鉄心１７の内径側に設けられる一方の吸着面に対向してソレノイドコイル１５の内周を軸心方向に可動するプランジャ２１を備えている。  ソレノイドコイル１５は、図２に示す様に、一方の端部が第１のスイッチ端子２２に接続され、他方の端部が、例えば、固定鉄心１７の表面に溶接等により固定されてアースされている。第１のスイッチ端子２２には、第１の駆動リレー２３に繋がる電気配線が接続される。
第１の駆動リレー２３は、運転者によるＩＧキー２４のオン操作、または、ＥＣＵ２より出力されるオン信号によって励磁されるリレーコイル２３ａを有し、このリレーコイル２３ａに通電されてリレー接点２３ｂが閉じることにより、バッテリ２５から第１の駆動リレー２３を通じてソレノイドコイル１５に通電される。
【００３３】
プランジャ２１は、ソレノイドコイル１５への通電により固定鉄心１７が磁化されると、その固定鉄心１７との間に配設されるリターンスプリング２６（図１参照）の反力に抗して固定鉄心１７の一方の吸着面に吸着され、ソレノイドコイル１５への通電が停止すると、リターンスプリング２６の反力で反固定鉄心方向（図１の左方向）へ押し戻される。また、このプランジャ２１は、径方向の中央部に円筒孔を有する略円筒状に設けられ、その円筒孔には、プランジャ２１の動きをシフトレバー７に伝達するジョイント２７と、図示しないドライブスプリングとが挿入されている。
【００３４】
モータ通電用スイッチ９は、固定鉄心１７の内径側に設けられる他方の吸着面に対向してスイッチコイル１６の軸心方向に可動する可動鉄心２８と、全体ヨークの他端側に開口する開口部（スイッチヨーク１９の開口部）を塞いで組み付けられる樹脂製の接点カバー２９と、この接点カバー２９に固定される２本の端子ボルト３０、３１と、この２本の端子ボルト３０、３１にそれぞれ固定される一組の固定接点３２と、この一組の固定接点３２間を電気的に断続する可動接点３３等を有している。
スイッチコイル１６は、図２に示す様に、一方の端部が第２のスイッチ端子３４に接続され、他方の端部が、例えば、固定鉄心１７の表面に溶接等により固定されてアースされている。第２のスイッチ端子３４には、第２の駆動リレー３５に繋がる電気配線が接続される。
【００３５】
第２の駆動リレー３５は、運転者によるＩＧキー２４のオン操作、または、ＥＣＵ２より出力されるオン信号によって励磁されるリレーコイル３５ａを有し、このリレーコイル３５ａに通電されてリレー接点３５ｂが閉じることにより、バッテリ２５から第２の駆動リレー３５を通じてスイッチコイル１６に通電される。なお、ＩＧキー２４とリレーコイル３５ａとの間には、ＩＧキー２４がオン操作されてから、リレーコイル３５ａへの通電を所定時間だけ遅らせるための遅延回路３６（図２参照）が接続されている。
可動鉄心２８は、スイッチコイル１６への通電により固定鉄心１７が磁化されると、その固定鉄心１７との間に配設されるリターンスプリング３７（図１参照）の反力に抗して固定鉄心１７の他方の吸着面に吸着され、スイッチコイル１６への通電が停止すると、リターンスプリング３７の反力で反固定鉄心方向（図１の右方向）へ押し戻される。
【００３６】
接点カバー２９は、円筒状の脚部を有し、この脚部がスイッチヨーク１９を形成する全体ヨークの軸方向他端側の内周に挿入されて全体ヨークにかしめ固定されている。
２本の端子ボルト３０、３１は、モータ回路の高電位側（バッテリ側）に接続されるＢ端子ボルト３０と、モータ回路の低電位側（モータ側）に接続されるＭ端子ボルト３１である。一組の固定接点３２は、２本の端子ボルト３０、３１と別体（一体でも可能）に設けられ、接点カバー２９の内側で２本の端子ボルト３０、３１と電気的に接触して機械的に固定されている。
【００３７】
可動接点３３は、一組の固定接点３２より反可動鉄心側（図１の右側）に配置され、可動鉄心２８に固定されたロッド３８の端面に接点圧スプリング３９の荷重を受けて押し付けられている。
メイン接点は、一組の固定接点３２と可動接点３３とで形成され、可動接点３３が接点圧スプリング３９に付勢されて所定の押圧力で一組の固定接点３２に当接し、可動接点３３を介して両固定接点３２間が導通することによりメイン接点が閉成された状態となり、可動接点３３が一組の固定接点３２から離れて両固定接点３２間の導通が遮断されることによりメイン接点が開成された状態となる。
【００３８】
ＥＣＵ２は、アイドルストップが実施されてエンジンが停止過程に入った後、運転者の意志変化により再始動要求が発生した時に、第１の駆動リレー２３および第２の駆動リレー３５に対しオン信号を出力する。
ここで、第１の駆動リレー２３を通じてピニオン駆動用ソレノイド８のソレノイドコイル１５に通電されるタイミングを第１の通電タイミングと呼び、第２の駆動リレー３５を通じてモータ通電用スイッチ９のスイッチコイル１６に通電されるタイミングを第２の通電タイミングと呼ぶ時に、ＥＣＵ２は、エンジン回転数を直接あるいは間接に検出する回転数検出手段（図示せず）の検出情報を基に、第１の通電タイミングおよび第２の通電タイミングを演算して決定し、その演算結果に従って第１の駆動リレー２３および第２の駆動リレー３５に対しオン信号を出力する。
【００３９】
次に、エンジン始動装置の作動を説明する。
ａ）エンジンが停止している状態で運転者がＩＧキー２４をオン操作してエンジンを始動させる場合（本発明に係るキー始動時の説明）。
ＩＧキー２４がオン操作されてエンジン始動信号が発生すると、図２に示す第１のダイオード４０を通じて第１の駆動リレー２３のリレーコイル２３ａが励磁されてリレー接点２３ｂがオンする。これにより、バッテリ２５からソレノイドコイル１５に通電され、磁化された固定鉄心１７の一方の吸着面にプランジャ２１が吸引されて移動する。このプランジャ２１の移動に伴い、シフトレバー７を介してピニオン移動体が反モータ方向（エンジン側）へ押し出され、ピニオン６の端面がリングギヤ５の端面に当接して停止する。
【００４０】
第１の通電タイミングから、遅延回路３６によって設定される所定の遅れ時間（図３に示すピニオン駆動〜モータ駆動時間）が経過すると、図２に示す第２のダイオード４１を通じて第２の駆動リレー３５のリレーコイル３５ａが励磁されてリレー接点３５ｂがオンする。これにより、バッテリ２５からスイッチコイル１６に通電されて可動鉄心２８が固定鉄心１７の他方の吸着面に吸引され、可動接点３３が一組の固定接点３２に当接して接点圧スプリング３９に付勢されることでメイン接点が閉成する。その結果、モータ３に通電されて電機子１１に回転力が発生し、その回転力が出力軸４に伝達され、さらに、出力軸４の回転がクラッチ１３を介してピニオン６に伝達される。ピニオン６がリングギヤ５と噛み合い可能な位置まで回転すると、ドライブスプリングに蓄えられた反力によってピニオン６がリングギヤ５に噛み込み、ピニオン６からリングギヤ５にモータ３の回転力が伝達されてエンジンをクランキングする。
【００４１】
ｂ）アイドルストップが実施されてエンジンが停止過程に入った後、運転者の意志変化により再始動要求が発生した場合（本発明に係る再始動時の説明）。
エンジンが完全に停止する前の減速期間中に再始動要求が発生すると、ＥＣＵ２は、回転数検出手段より得られる情報（エンジン回転数）に基づいて演算された所定のタイミングで第１の駆動リレー２３に対しオン信号を出力し、その後、所定の遅れ時間（図４および図５に示すピニオン駆動〜モータ駆動時間）が経過した時点で第２の駆動リレー３５に対しオン信号を出力する。
【００４２】
これにより、ピニオン駆動用ソレノイド８が作動してピニオン移動体が反モータ方向へ押し出され、ピニオン６がリングギヤ５に噛み込んだ後、モータ通電用スイッチ９の作動によりメイン接点が閉成され、モータ３に通電されて電機子１１に回転力が発生し、その回転力がピニオン６からリングギヤ５に伝達されてエンジンをクランキングする。
なお、ピニオン移動体が反モータ方向へ押し出された時に、ピニオン６の端面とリングギヤ５の端面とが当接した場合でも、リングギヤ５が惰性回転しているので、モータ３の回転力を利用しなくても、リングギヤ５の回転によってピニオン６をリングギヤ５に噛み込ませることができる。
【００４３】
上記の様に、エンジン停止過程で再始動要求が発生した場合は、第１の通電タイミングに対する第２の通電タイミングの遅れ時間をＥＣＵ２によって適宜に設定でき、上記ａ）に記載したキー始動時の遅れ時間と異ならせることが出来る。
通常、エンジンが停止する過程では、図６に示す様に、停止直前にエンジンの回転方向が逆回転する領域を含む揺動期間（逆回転と正回転とを繰り返しながら停止に至る期間）が発生する。なお、図６に示すグラフは、横軸に時間を取ってエンジンが停止する過程の回転数Ｎｅｇを表したもので、図中の「Ｘ」はエンジン停止信号の発生ポイントを示し、横軸上の「Ｔｎ」は、エンジン停止信号の発生ポイント「Ｘ」からエンジン回転数が低下して一旦零になるまでの減速期間（正回転方向）、「Ｔｒ」はエンジン停止直前の揺動期間を示している。
【００４４】
ＥＣＵ２は、例えば、揺動期間に突入する前の正回転方向の減速期間「Ｔｎ」中に再始動要求が発生した場合は、図４に示す様に、第１の通電タイミングに対する第２の通電タイミングの遅れ時間をキー始動時より短く設定する。言い換えると、キー始動時の第２の通電タイミングより、再始動時の第２の通電タイミングを早くする。これにより、エンジン減速期間中の再始動をキー始動時より早く行うことが可能となる。
一方、揺動期間「Ｔｒ」中に再始動要求が発生した場合は、図５に示す様に、第１の通電タイミングに対する第２の通電タイミングの遅れ時間をキー始動時より長く設定する。言い換えると、キー始動時の第２の通電タイミングより、再始動時の第２の通電タイミングを遅くする。これにより、ピニオン６がリングギヤ５に噛み合う前にモータ３が回転することはなく、ピニオン６がリングギヤ５に完全に噛み込んでからモータ３を駆動することが出来るので、噛み合い時の衝撃を低減できる。
【００４５】
（実施例１の効果）
本実施例のスタータ１は、ピニオン６をリングギヤ５側へ押し出す働きを担うピニオン駆動用ソレノイド８と、メイン接点を開閉する働きを担うモータ通電用スイッチ９とを有し、両者の作動を個々に独立して制御できる。このため、ＩＧキー２４のオン操作による通常のエンジン始動時（キー始動時）と、エンジン停止過程で再始動要求の発生によりエンジンを再始動させる時（再始動時）とで、第１の通電タイミングから第２の通電タイミングまでの遅れ時間を同一に設定する必要はなく、キー始動時と再始動時とにそれぞれ適した遅れ時間を設定できる。その結果、アイドルストップによってエンジンが停止する過程でエンジンを再始動する時に、始動応答性の向上を図ることが可能である。
また、キー始動時と再始動時とで遅れ時間を異ならせる場合でも、上記の作動ｂ）に記載したように、正回転方向の減速期間中に再始動要求が発生した場合と、揺動期間中に再始動要求が発生した場合とで、それぞれエンジンの回転状態に応じた最適な遅れ時間を設定することが出来る。
【００４６】
（実施例２）
実施例１では、ピニオン移動体を反モータ方向へ押し出すためのピニオン駆動用ソレノイド８と、メイン接点を開閉するためのモータ通電用スイッチ９とを組み合わせた一例を記載したが、本発明は、スタータ１に搭載される従来の電磁スイッチと、モータ通電用リレーとを組み合わせて構成することも可能である。
なお、従来の電磁スイッチとは、バッテリ２５より励磁電流が供給されて電磁石を形成する電磁コイルと、この電磁コイル（電磁石）の吸引力によって電磁コイルの内周を軸心方向に移動するプランジャとを有し、このプランジャの移動に連動してピニオン移動体をエンジン側へ移動させる働きと、モータ３への通電電流を断続するためのメイン接点を開閉する働きとを両立する周知な構造を有するものである。
【００４７】
モータ通電用リレーは、バッテリ２５からメイン接点を通じてモータ３に電力を供給する電源ラインにリレー接点を接続し、このリレー接点を電磁石のオン／オフによって開閉するもので、一般的な電磁継電器を用いることが可能である。
以下、この実施例２の作動を説明する。
ａ）エンジンが停止している状態で運転者がＩＧキー２４をオン操作してエンジンを始動させる場合（本発明に係るキー始動時の説明）。
ＩＧキー２４がオン操作されてエンジン始動信号が発生すると、電磁スイッチの電磁コイルに通電されて、プランジャが移動することにより、ピニオン移動体が反モータ方向（エンジン側）へ押し出されて、ピニオン６の端面がリングギヤ５の端面に当接して停止すると共に、若干遅れてメイン接点がオンする（但し、この時点では、メイン接点がオンしても、モータ通電用リレーはリレー接点をオフしている）。
その後、例えば、遅延回路によって設定された所定の遅れ時間が経過した時点で、モータ通電用リレーに通電されて電磁石が形成されることにより、リレー接点がオンする。その結果、バッテリ２５からモータ３に電力が供給されてモータ３に回転力が発生し、その回転力がピニオン６からリングギヤ５に伝達されてエンジンをクランキングする。
【００４８】
ｂ）アイドルストップが実施されてエンジンが停止過程に入った後、運転者の意志変化により再始動要求が発生した場合（本発明に係る再始動時の説明）。
エンジンが完全に停止する前の減速期間中に再始動要求が発生すると、ＥＣＵ２は、例えば、回転数検出手段より得られる情報（エンジン回転数）に基づいて演算された所定のタイミングで電磁スイッチに対しオン信号を出力し、その後、所定の遅れ時間が経過した時点でモータ通電用リレーに対しオン信号を出力する。
これにより、電磁スイッチが作動してピニオン移動体が反モータ方向へ押し出されてピニオン６がリングギヤ５に噛み込むと共に、メイン接点が閉成される。その後、モータ通電用リレーが作動してリレー接点がオンすることにより、モータ３の回転力がピニオン６からリングギヤ５に伝達されてエンジンをクランキングする。
なお、ピニオン移動体が反モータ方向へ押し出された時に、ピニオン６の端面とリングギヤ５の端面とが当接した場合でも、リングギヤ５が惰性回転しているので、モータ３の回転力を利用しなくても、リングギヤ５の回転によってピニオン６をリングギヤ５に噛み込ませることができる。
上記の様に、電磁スイッチとモータ通電用リレーとを組み合わせた構成であっても、実施例１と同様に、エンジン停止過程で再始動要求が発生した場合は、第１の通電タイミングに対する第２の通電タイミングの遅れ時間をＥＣＵ２によって適宜に設定でき、上記ａ）に記載したキー始動時の遅れ時間と異ならせることが出来る。
【００４９】
（変形例）
再始動時の遅れ時間を設定するＥＣＵ２は、ピニオン６とリングギヤ５との噛み込み状態を検出する噛み込み状態検出手段より得られる検出結果を基に、第２の通電タイミングを決定しても良い。この場合、ピニオン６がリングギヤ５に噛み込んだ状態を検出してからモータ３に通電できるので、噛み合い時の衝撃を低減でき、ピニオン６の損傷を防止できる効果がある。
噛み込み状態検出手段としては、例えば、ａ）位置センサ等によりピニオン６の位置を検出する方法、ｂ）ピニオン６とリングギヤ５との間の通電状態によってピニオン６とリングギヤ５との噛み込み状態を検出する方法、ｃ）ピニオン６またはリングギヤ５の歪みを検出することでピニオン６とリングギヤ５との噛み込み状態を検出する方法等が考えられる。
【００５０】
ａ）の方法では、ピニオン６の位置を直接検出する以外に、例えば、ピニオン６と一体に構成されるクラッチ１３の位置、ピニオン駆動用ソレノイド８に使用されるプランジャ２１の位置、あるいは、プランジャ２１の動きをピニオン６に伝達するシフトレバー７の位置等によってピニオン６の位置を間接に検出することも可能である。
ｂ）の方法では、例えば、リングギヤ５もしくはリングギヤ５と電気的に接触している部分と、ピニオン６もしくはピニオン６と電気的に接触している部分とにおいて、スタータ１の非作動時には、両者が電気的に絶縁されており、且つ、両者の間に電位差を設けておく。ピニオン６とリングギヤ５とが噛み合った時は、両者の電位差が零となることで、ピニオン６とリングギヤ５の噛み込み状態を検出することが可能である。
ｃ）の方法では、ピニオン６とリングギヤ５の噛み合い時に発生する歪み、応力を検出することで、ピニオン６とリングギヤ５の噛み込み状態を検出することが可能である。
【００５１】
また、ＥＣＵ２は、再始動時の遅れ時間を設定する際に、外気温やスタータ１（特に、スタータハウジング２０やモータ３等の金属部品）の温度に応じて第２の通電タイミングを決定することも出来る。
外気温やスタータ１の温度が低い時と高い時とでは、スタータ１の摺動部（出力軸４、ヘリカルスプライン、クラッチカム室等）に塗布されるグリス等の潤滑剤の粘度が大きく異なることがある。この場合、温度が低い時はグリスの粘度が高くなるため、ピニオン６がリングギヤ５に噛み込むまでに要する時間が長くなり、温度が高い時はグリスの粘度が低くなるため、ピニオン６がリングギヤ５に噛み込むまでに要する時間が短くなる。よって、外気温やスタータ１の温度が低い時は、第２の通電タイミングを遅くする（遅れ時間を長く設定する）ことで、ピニオン６がリングギヤ５に確実に噛み込んでからモータ３に通電することができる。一方、外気温やスタータ１の温度が高い時は、第２の通電タイミングを早くする（遅れ時間を短く設定する）ことで、より短時間にエンジンの再始動を行うことが可能である。
【００５２】
実施例１では、ピニオン駆動用ソレノイド８とモータ通電用スイッチ９とを一体的に構成してスタータ１に搭載した一例を記載したが、ピニオン駆動用ソレノイド８とモータ通電用スイッチ９とをそれぞれ専用の筐体に収容して、両者を別体に構成することもできる。この場合、モータ通電用スイッチ９を、必ずしもスタータ１に搭載する必要はなく、スタータ１から取り外して別の場所に配置することも可能である。
上記の構成によれば、モータ通電用スイッチ９をピニオン駆動用ソレノイド８と共にスタータ１に搭載する場合と比較すると、スタータ１の配置スペースを小さくでき、また、モータ通電用スイッチ９は、スタータ１と比較して体格が小さいので、エンジンルーム内の空きスペースに容易に配置できるので、車両への搭載性が向上する。
さらに、モータ通電用スイッチ９を単独で構成することで、モータ通電用スイッチ９に汎用型の電磁継電器（リレー）を使用してコストダウンを図ることも可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１    スタータ
２    ＥＣＵ（タイミング遅延手段、制御装置）
３    モータ
４    出力軸
５    リングギヤ
６    ピニオン
８    ピニオン駆動用ソレノイド
９    モータ通電用スイッチ
１５    ソレノイドコイル
１６    スイッチコイル
２４    ＩＧキー（イグニッションキー）
３２    固定接点（メイン接点）
３３    可動接点（メイン接点）
３６    遅延回路（タイミング遅延手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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