(57)【要約】【課題】コンパクトでかつ製造の容易な耐久性に優れたエンジン始動装置を提供する。【解決手段】ドライブプレート２１とコンバータハウジンング４１の間にこれらの相対回転を許容するダンパユニット８を介装するとともに、両部材のいずれかにスタータモータ１１を離脱可能に係合させてエンジン２を始動させるエンジン始動装置であって、ドライブプレート２１には第１リングギヤ２２が、コンバータハウジング４１には第１リングギヤ２２とはピッチ円直径の異なる第２リングギヤ２３が、それぞれ装着されており、スタータモータ１１には、第１リングギヤ２２に噛合可能な第１ピニオン１２と第２リングギヤ２３に噛合可能な第２ピニオン１３とが、互いに同期回転可能に設けられ、スタータモータ１１によるエンジン２の始動中にドライブプレート２１およびコンバータハウジング４１が相対回転して、ダンパユニット８にエネルギが蓄積される。【選択図】図１
2010249048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン側の回転部材と変速機側の回転部材との間に両回転部材の相対回転を許容するトーショナルダンパを介装するとともに、両回転部材のいずれかにスタータモータを離脱可能に係合させて前記エンジンを始動させるエンジン始動装置であって、
前記エンジン側の回転部材には第１リングギヤが、前記変速機側の回転部材には前記第１リングギヤとはピッチ円直径の異なる第２リングギヤが、それぞれ装着されており、
前記スタータモータには、前記第１リングギヤに噛合可能な第１ピニオンと、前記第２リングギヤに噛合可能な第２ピニオンとが、互いに同期回転可能に設けられ、
前記スタータモータによる前記エンジンの始動中に前記エンジン側の回転部材および前記変速機側の回転部材が相対回転して、前記トーショナルダンパにエネルギが蓄積されることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
前記エンジン側の回転部材から前記スタータモータが離脱するとき、前記トーショナルダンパから前記エンジン側の回転部材に前記エンジンの始動方向のアシストトルクが入力されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項３】
前記スタータモータの前記第１ピニオンおよび前記第２ピニオンが前記変速機側から前記エンジン側に向かって移動するときに、前記第１ピニオンが前記第１リングギヤに噛合するとともに、前記第２ピニオンが前記第２リングギヤに噛合することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン始動装置。
【請求項４】
前記第２リングギヤのピッチ円直径が、前記第１リングギヤのピッチ円直径より小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１の請求項に記載のエンジン始動装置。
【請求項５】
前記第１ピニオンと前記第２ピニオンとのピッチ円直径の比が、前記第１リングギヤと前記第２リングギヤとのピッチ円直径の比とは異なることを特徴とする請求項１または請求項４に記載のエンジン始動装置。
【請求項６】
前記第１ピニオンおよび前記第２ピニオンが、同一モジュールの歯を有していることを特徴とする請求項５に記載のエンジン始動装置。
【請求項７】
前記スタータモータの前記第１ピニオンおよび前記第２ピニオンを、前記エンジンの初爆に合わせたタイミングで前記第１リングギヤおよび前記第２リングギヤから離脱させるモータ制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１の請求項に記載のエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタータモータによるクランキングを行ってエンジンを始動させるエンジン始動装置、特にエンジン側の回転部材と変速機側の回転部材との間にトーショナルダンパを介装している場合に好適なエンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のエンジンの始動装置として、エンジンの出力部材の外周部にリングギヤを装着する一方、スタータモータの出力軸に支持させたピニオンをそのリングギヤに係脱可能に噛合させ、エンジン始動時にスタータモータによってエンジンをクランキングさせるものが、一般に知られている。
【０００３】
また、車両用の自動変速機にロックアップクラッチ付のトルクコンバータが装備される場合のように、滑り要素を介在させずに変速機入力軸とエンジン出力軸が直結され得る動力伝達系が構成されるときには、エンジンのトルク変動が直接に変速機内に入力されないように、エンジン側の回転部材と変速機側の回転部材との間にトーショナルダンパを介装することが知られている。
【０００４】
この種の動力伝達系およびエンジン始動装置を備える車両用動力伝達装置としては、例えばエンジン側の出力回転部材であるドライブプレートとトルクコンバータのコンバータハウジングに固定された変速機側の回転部材との間に回転方向に作用する圧縮コイルばねを有するトーショナルダンパを備え、ドライブプレートの外周側に板ばねで軸方向変位可能に支持されたリングギヤと変速機側の回転部材とにリングギヤの軸方向変位時に互いに噛合可能なセレーションを形成するとともに、エンジン始動時にリングギヤを介してドライブプレートと変速機側の回転部材とを回転方向一体に結合させ、動力伝達系における捩り固有振動数をエンジン始動時の回転域から外すようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平０６−３７５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような従来のエンジン始動装置にあっては、エンジンの爆発開始時にスタータモータの負荷トルクが大きく変動するため、スタータモータの耐久性が損なわれるばかりか、スタータモータの容量を大きくしなければならないために装置をコンパクトにできないという問題があった。
【０００７】
また、ドライブプレートに多数の板ばねを介してセレーション付のリングギヤを支持させる複雑な構成であるため、ドライブプレートの耐久性が低下するばかりか、スタータモータのリングギヤへの係脱動作が複雑になり、組立てやドライブプレートの取扱いも面倒になるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、コンパクトでかつ製造の容易な耐久性に優れたエンジン始動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るエンジン始動装置は、上記目的達成のため、（１）エンジン側の回転部材と変速機側の回転部材との間に両回転部材の相対回転を許容するトーショナルダンパを介装するとともに、両回転部材のいずれかにスタータモータを離脱可能に係合させて前記エンジンを始動させるエンジン始動装置であって、前記エンジン側の回転部材には第１リングギヤが、前記変速機側の回転部材には前記第１リングギヤとはピッチ円直径の異なる第２リングギヤが、それぞれ装着されており、前記スタータモータには、前記第１リングギヤに噛合可能な第１ピニオンと前記第２リングギヤに噛合可能な第２ピニオンとが、互いに同期回転可能に設けられ、前記スタータモータによる前記エンジンの始動中に前記エンジン側の回転部材および前記変速機側の回転部材が相対回転して、前記トーショナルダンパにエネルギが蓄積されることを特徴とするものである。
【００１０】
この構成により、スタータモータによるクランキング中にはトーショナルダンパにエネルギが蓄積され、クランキングの終期になると、トーショナルダンパの蓄積エネルギに基づくトルクが発生する。すなわち、スタータモータによるクランキングの終期にトーショナルダンパにより蓄積エネルギに基づくトルクを発生させることで、トーショナルダンパの共振を有効に回避したりエンジンの回転変動を抑制したりすることが可能になるとともに、エンジンの爆発開始に伴う噛合歯の入力荷重変動やスタータモータの負荷トルク変動を有効に抑制することが可能になる。しかも、大物部品であるドライブプレートを複雑な構成にする必要がない。
【００１１】
上記（１）の構成を有するエンジン始動装置は、好ましくは（２）前記エンジン側の回転部材から前記スタータモータが離脱するとき、前記トーショナルダンパから前記エンジン側の回転部材に前記エンジンの始動方向のアシストトルクが入力されるようにしたものである。
【００１２】
この構成により、スタータモータによる始動期間の終期を早めることができ、エンジンの初爆時の負荷トルク変動によるスタータモータの耐久性の低下を防止できるとともに、スタータモータの容量や消費電力を抑えることができる。
【００１３】
上記（１）、（２）の構成を有するエンジン始動装置においては、（３）前記スタータモータの前記第１ピニオンおよび前記第２ピニオンが前記変速機側から前記エンジン側に向かって移動するときに、前記第１ピニオンが前記第１リングギヤに噛合するとともに、前記第２ピニオンが前記第２リングギヤに噛合するのが好ましい。
【００１４】
この構成により、第１ピニオンおよび第２ピニオンがエンジン側の回転部材よりエンジン側に突出することがなく、取扱いが容易でコンパクトな装置構成にできる。
【００１５】
上記（１）〜（３）の構成を有するエンジン始動装置においては、（４）前記第２リングギヤのピッチ円直径が、前記第１リングギヤのピッチ円直径より小さいことがより好ましい。
【００１６】
この構成により、第１ピニオンおよび第２ピニオンを同一軸に支持するスタータモータを用いることができ、よりコンパクトな装置構成にできる。
【００１７】
上記（４）の構成を有するエンジン始動装置は、好ましくは（５）前記第１ピニオンと前記第２ピニオンとのピッチ円直径の比が、前記第１リングギヤと前記第２リングギヤとのピッチ円直径の比とは異なるものである。
【００１８】
この構成により、第１ピニオンおよび第２ピニオンを同一軸に支持して同期回転させながら、スタータモータによるエンジンの始動中にエンジン側の回転部材と変速機側の回転部材とを相対回転させることができる。
【００１９】
上記（５）の構成を有するエンジン始動装置においては、（６）前記第１ピニオンおよび前記第２ピニオンが、同一モジュールの歯を有しているのがよい。
【００２０】
この構成により、第１ピニオンおよび第２ピニオンの製造、さらには第１リングギヤおよび第２リングギヤの製造が容易化できる。なお、各ピニオンの複数の噛合歯は、対応する第１リングギヤまたは第２リングギヤに対向するそれらの歯幅方向一端側にそれぞれ係脱用の面取り部を有している平歯であるのが好ましい。
【００２１】
上記（１）〜（６）の構成を有するエンジン始動装置は、好ましくは、（７）前記スタータモータの前記第１ピニオンおよび前記第２ピニオンを、前記エンジンの初爆に合わせたタイミングで前記第１リングギヤおよび前記第２リングギヤから離脱させるモータ制御手段をさらに備えたものである。
【００２２】
この構成により、トーショナルダンパに蓄積されたエネルギをエンジンの初爆に合わせて使用することで、エンジンの回転変動を抑制するとともに、エンジンの初爆に伴うスタータモータの大きな負荷トルク変動を回避することができ、スタータモータの耐久性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、スタータモータによるクランキング中にトーショナルダンパにエネルギを蓄積させ、クランキングの終期にトーショナルダンパによりその蓄積エネルギに基づくトルクを発生させるようにしているので、大物部品であるドライブプレートを複雑な構成にすることなく、トーショナルダンパの共振を有効に回避したりエンジンの回転変動を抑制したりすることができ、エンジンの爆発開始に伴う噛合歯の入力荷重変動やスタータモータの負荷トルク変動を有効に抑制することができる。その結果、コンパクトでかつ製造の容易な耐久性に優れたエンジン始動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン始動装置の概略構成図で、車両用自動変速機の一部の片断面を含むものである。
【図２】本発明の一実施形態におけるダンパトルク変動を比較例と共に示すグラフで、縦軸はダンパトルク、横軸はエンジン回転数である。
【図３】本発明の一実施形態における始動直後の回転変動を比較例と共に示すグラフで、縦軸はクランクシャフト回転数、横軸は時間である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態のエンジン始動装置を示している。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態のエンジン始動装置１は、直流モータで構成されるスタータモータ１１を備えている。このスタータモータ１１は、例えば車両用のエンジン２に一体に締結された自動変速機３（全体は図示していない）のケース３１に支持されており、そのケース３１内に収納されたトルクコンバータ４の近傍に位置している。なお、本実施形態のエンジン始動装置１が搭載される車両においては、原動機であるエンジン２からの動力を駆動車輪（走行出力部）側に伝達する変速可能な動力伝達装置として自動変速機３が搭載されており、自動変速機３は、トルクコンバータ４の中心部に変速機入力軸５ａを有する変速機構と、油圧制御機構等により構成されている。
【００２８】
また、スタータモータ１１は、詳細を図示しないが、複数相の回転子コイルが巻装された回転子と、回転子に対し回転方向一体に係合するとともに軸方向に変位可能な回転出力軸１１ａと、回転子の外周側に設けられ、周方向で磁極が交互に異なるように複数の永久磁石が配置された固定子と、回転子コイルに電流を供給するためのブラシ等を有し、バッテリー（図中にＢ＋で示す）からの電流供給時に回転するようになっている。また、スタータモータ１１は、ソレノイドやレバー等からなる公知の電磁駆動機構を内蔵しており、その電磁駆動機構が例えばソレノイドによりレバーを回動させることで、回転出力軸１１ａを軸方向に変位させるようになっている。
【００２９】
スタータモータ１１が配置されるケース３１の一端側（図１中の右端側）には、エンジン２側の回転部材であるドライブプレート２１と、自動変速機３側の回転部材であるコンバータハウジング４１と、これらドライブプレート２１およびコンバータハウジング４１の間に介在し両部材の相対回転を許容するトーショナルダンパユニット８とが、それぞれ設けられている。
【００３０】
トーショナルダンパユニット８は、ドライブプレート２１とトルクコンバータ４のコンバータハウジング４１との相対回転によって圧縮される複数の圧縮コイルばね８１を回転方向の一方側と他方側とに配置して構成される公知のものである。
【００３１】
すなわち、このトーショナルダンパユニット８は、対向する２枚の環状部材８２ａ、８２ｂによって円弧状に湾曲した複数の内部空間８２ｃを形成するとともに複数のボルト８３によってドライブプレート２１に一体に締結されたドライブ側の回転部材８２と、このドライブ側の回転部材８２の複数の内部空間８２ｃに回転可能に収納された複数の外周突起部８４ａおよびスプライン歯が形成された内周部８４ｂを有するドリブン側の回転部材８４と、コンバータハウジング４１に溶接固定されるとともにドリブン側の回転部材８４の内周部８４ｂにスプライン嵌合した環状スプライン部材８５とを有している。複数の圧縮コイルばね８１は、ドライブ側およびドリブン側の回転部材８２、８４の間で外周突起部８４ａを挟んで互いに回転方向（円周方向）に対向するように、ドライブ側の回転部材８２の各内部空間８２ｃに一対ずつ収納され、両回転部材８２、８４の相対回転時に回転方向のいずれか一方側の圧縮コイルばね８１が圧縮されるようになっている。なお、環状スプライン部材８５は、軸受９１を介してドライブプレート２１の内周環状突部２１ａに回転自在に支持されており、ドライブプレート２１は、複数の締結部材９２を介してエンジン２のクランク軸２ａの端部に締結・固定されている。以下、ドライブプレート２１とこれに一体化されたドライブ側の回転部材８２とを併せて、単にドライブプレート２１といい、コンバータハウジング４１とこれに一体化されたドリブン側の回転部材８４とを併せて、単にコンバータハウジング４１という。
【００３２】
また、エンジン２側のドライブプレート２１には第１リングギヤ２２が、自動変速機３側のコンバータハウジング４１には第１リングギヤ２２とはピッチ円直径の異なる第２リングギヤ２３が、それぞれ装着されている。
【００３３】
一方、スタータモータ１１は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１５によって制御されるようになっており、例えばエンジン２の始動を指令するスタータスイッチ５１の押下操作に基づいて、あるいは他の始動指令に基づいて起動される。また、スタータモータ１１は、例えばエンジン回転数センサ５２で検出されるエンジン回転数ｎｅあるいは始動期間を計測するタイマ情報に基づいて、停止されるようになっている。
【００３４】
スタータスイッチ５１は、運転者によりプッシュ操作（押下）されるスタートボタン部分と接点部分（詳細図示せず）とを有しており、スタートボタンが押下されたときにＯＮとなって、ＥＣＵ１５にスタータモータ１１への電源供給を指令する信号（以下、電源供給指令信号という）を入力することができる。
【００３５】
スタータモータ１１の回転出力軸１１ａには、第１ピニオン１２と第２ピニオン１３とが軸方向に一定の間隔を隔てて支持されており、スタータモータ１１は、これら第１ピニオン１２および第２ピニオン１３を、同一の軸線回りに互いに同期回転させるようになっている。また、エンジン２側のドライブプレート２１には第１リングギヤ２２が、自動変速機３側のコンバータハウジング４１には第１リングギヤ２２とはピッチ円直径の異なる第２リングギヤ２３が、それぞれ装着されており、スタータモータ１１の第１ピニオン１２および第２ピニオン１３がスタータモータ１１の回転出力軸１１ａと共に自動変速機３側からエンジン２側に向かって移動するときには、第１ピニオン１２が第１リングギヤ２２に噛合するとともに、第２ピニオン１３が第２リングギヤ２３に噛合するようになっている。
【００３６】
本実施形態においては、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３の複数の噛合歯１２ｔ、１３ｔは、互いに同一の歯厚（同一モジュール）を有しており、これらに噛合する第１リングギヤ２２および第２リングギヤ２３の複数の噛合歯２２ｔ、２３ｔも同一の歯厚を有している。
【００３７】
また、各ピニオン１２、１３の複数の噛合歯１２ｔ、１３ｔは、それぞれ平歯で構成され、対応する第１リングギヤ２２または第２リングギヤ２３に対向するそれぞれの歯幅方向一端側に、エンジン始動方向（エンジン始動のためのピニオン回転方向）の前方側に位置する係脱用の面取り部１２ｃ、１３ｃを有している。なお、このような面取り部を有する歯の形状自体は、例えば特開２００６−１６５９０号公報の図４等に記載されている。
【００３８】
さらに、第１ピニオン１２のピッチ円直径ｄ１は、第２ピニオン１３のピッチ円直径ｄ２より小さくなっており、第２リングギヤ２３のピッチ円直径Ｄ２は、第１リングギヤ２２のピッチ円直径Ｄ１より小さくなっている。また、第１ピニオン１２と第２ピニオン１３とのピッチ円直径の比ｄ１／ｄ２は、第１リングギヤ２２と第２リングギヤ２３とのピッチ円直径の比Ｄ１／Ｄ２とは異なっており、例えばピッチ円直径の比Ｄ１／Ｄ２より小さくなっている。勿論、第１ピニオン１２のピッチ円直径ｄ１は、第１リングギヤ２２のピッチ円直径Ｄ１に比して十分に小さく、第２ピニオン１３のピッチ円直径ｄ２は、第２リングギヤ２３のピッチ円直径Ｄ２に対して十分に小さくなっている。
【００３９】
この場合、スタータモータ１１の回転によって第１ピニオン１２および第２ピニオン１３が同期回転し、第１リングギヤ２２および第２リングギヤ２３が同時に駆動されることになるが、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３が一定角度（例えば単位角度）回転する間に、ドライブプレート２１およびコンバータハウジング４１が回転駆動される角度は、わずかに相違することになり、ドライブプレート２１およびコンバータハウジング４１が相対回転する。これにより、スタータモータ１１によるクランキングが連続されるときには、ドライブプレート２１およびコンバータハウジング４１の間のトーショナルダンパユニット８に回転方向一方側の複数の圧縮コイルばね８１を徐々に圧縮させながらエネルギが蓄積されるようになっている。
【００４０】
また、スタータモータ１１によるクランキングが予め設定されたエンジン始動期間の最大時間に達するときに複数の圧縮コイルばね８１が最大の圧縮撓み状態になるように、スタータモータ１１の１回転当りのドライブプレート２１およびコンバータハウジング４１の相対回転角度が設定されており、通常のエンジン始動期間の終期に第１ピニオン１２および第２ピニオン１３が第１リングギヤ２２および第２リングギヤ２３から離脱するとき、予め設定されたエンジン始動方向のアシストトルクをトーショナルダンパユニット８によって発生させることができるようになっている。
【００４１】
ところで、エンジン２は、多気筒内燃機関、例えばガソリンエンジンで、詳細は図示しないが、公知のものと同様に、その各気筒にはピストンで仕切られた燃焼室が形成され、吸気弁と排気弁が必要なタイミングに開閉できるように動弁機構と共に装備されている。また、各気筒の燃焼室に吸入される空気中に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）が設けられている。なお、エンジン２は、ディーゼルエンジン等の他の内燃機関であってもよい。
【００４２】
エンジン回転数センサ５２は、エンジン２のクランク軸２ａの回転を所定角度単位で検出するクランク角センサで構成されている。
【００４３】
ＥＣＵ１５は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびバックアップメモリに加えて、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路と、ドライバ回路等を含む出力インターフェース回路等によって構成されており、ＥＣＵ１５のバックアップメモリには、例えばエンジン２の始動期間中においてクランキングによりエンジン回転数ｎｅ［ｒｐｍ］が上昇するときに、そのクランキングを停止させるためのクランキング停止条件が記憶されている。
【００４４】
このＥＣＵ１５は、クランキング停止条件を基に、例えばエンジン２の初爆に合わせたタイミングで、すなわちエンジン２の初爆に必要なエンジン回転数に達したときに、スタータモータ１１の第１ピニオン１２および第２ピニオン１３を第１リングギヤ２２および第２リングギヤ２３から離脱させるモータ制御手段として機能する。
【００４５】
また、ＥＣＵ１５の入力インターフェース回路には、スタータスイッチ５１やエンジン回転数センサ５２の他に、各種のセンサ群（図示しないエアフローメータ、スロットルセンサ、車速センサ、吸気温センサ、水温センサ等）が接続されており、これらセンサ群からのセンサ情報がＥＣＵ１５に取り込まれるようになっている。さらに、ＥＣＵ１５の出力インターフェース回路には、バッテリ（図１中にＢ＋で示す）を電源としてスタータモータ１１に通電するとともにその通電をＯＮ／ＯＦＦさせるリレースイッチ回路５５が接続されているとともに、図示しないインジェクタ（燃料噴射弁）、イグナイタ、燃料ポンプをＯＮ／ＯＦＦさせるリレースイッチ回路等が接続されている。リレースイッチ回路５５は、公知のものであり詳細を図示しないが、ＥＣＵ１５により励磁されるリレーコイル部と、このリレーコイル部が励磁されたときにＯＮとなる接点部とを有している。
【００４６】
また、ＥＣＵ１５は、リレースイッチ回路５５と共に、エンジン回転数ｎｅ、スタータスイッチ５１の操作状態およびクランキング停止条件に基づいて、リレースイッチ回路５５のＯＮ／ＯＦＦによりスタータモータ１１への通電状態を制御する通電制御ユニットとして機能するようになっており、その機能を発揮させるための始動制御プログラムがＲＯＭ内に記憶格納されている。このＥＣＵ１５は、エンジン２の始動中にエンジン２の吹上り最大回転数を計測するプログラムを含んでおり、吹上り最大回転数が予め設定されたクランキング停止回転数に達すると、スタータモータ１１の第１ピニオン１２および第２ピニオン１３をスタータモータ１１の回転出力軸１１ａと共にエンジン２側から自動変速機３側に向かって移動させ、第１ピニオン１２を第１リングギヤ２２から離脱させるとともに、第２ピニオン１３を第２リングギヤ２３から離脱させ、さらに、スタータモータ１１を停止させるようになっている。
【００４７】
また、図１に示すように、トルクコンバータ４は、コンバータハウジング４１の内部に支持されたポンプインペラ４２と、このポンプインペラ４２に対向するとともに変速機入力軸５ａ側に連結されたタービンランナ４３と、ポンプインペラ４２およびタービンランナ４３の間に位置するステータ４４と、コンバータハウジング４１内に収容された作動油（図示していない）とを含んで構成されており、エンジン２のクランク軸２ａにより駆動される入力側のポンプインペラ４２の回転によって作動油の流れが生じるとき、タービンランナ４３がその流れの慣性力を受けて変速機入力軸５ａを回転させる。また、ステータ４４によりタービンランナ４３からポンプインペラ４２に戻る作動油の流れを整流させることで、ステータ４４の反力によるトルク増幅作用を生じさせるようになっている。
【００４８】
このトルクコンバータ４には、さらに、入力側のポンプインペラ４２およびコンバータハウジング４１と出力側のタービンランナ４３とを選択的に相互に拘束可能なロックアップクラッチ４５が設けられており、機械式クラッチを併用することでトルク伝達効率を高めることができる。さらに、ステータ４４は、ワンウェイクラッチ４６を介してケース３１に支持されることで前記反力を受ける構造となっている。
【００４９】
ＥＣＵ１５は、例えば自動変速機３の変速状態、シフト操作位置、車速、スロットル開度および車両の走行状態等に応じて、自動変速機３の変速点制御やトルクコンバータ４のロックアップ制御、ロックアップクラッチ４５に微妙な滑りを生じさせるフレックスロックアップ制御等を実行するとともに、エンジン２の発生トルクに応じて最適なライン油圧になるよう自動変速機３内のライン油圧制御を実行するようになっている。なお、このような自動変速のための制御自体は、公知のものと同様である。
【００５０】
次に、作用について説明する。
【００５１】
上述のように構成された本実施形態のエンジン始動装置１では、例えばスタータスイッチ５１が押下されると、ＥＣＵ１５によってスタータモータ１１への通電が開始され、ＥＣＵ１５からリレースイッチ回路５５に励磁信号が出力され、スタータモータ１１への電流供給が開始される。
【００５２】
このとき、スタータモータ１１の回転子コイルだけでなく電磁駆動機構のソレノイドにも通電され、スタータモータ１１の電磁駆動機構によって回転出力軸１１ａが軸方向に駆動されることで、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３がその回転出力軸１１ａと共に自動変速機３側からエンジン２側に向かって移動する。そして、第１ピニオン１２が第１リングギヤ２２に噛合するとともに、第２ピニオン１３が第２リングギヤ２３に噛合する。
【００５３】
また、スタータモータ１１の回転出力軸１１ａが回転子と共に回転することで、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３が、同期回転し、第１リングギヤ２２および第２リングギヤ２３を同時に駆動する。これにより、第１ピニオン１２から第１リングギヤ２２に回転が伝動されるとともに、第２ピニオン１３から第２リングギヤ２３にも回転が伝動される。
【００５４】
この状態においては、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３の同期回転に対して、ドライブプレート２１およびコンバータハウジング４１が回転駆動される角度が互いに相違することから、スタータモータ１１によるクランキング期間中に、ドライブプレート２１およびコンバータハウジング４１の間のトーショナルダンパユニット８に回転方向一方側の複数の圧縮コイルばね８１を徐々に圧縮させていくようにエネルギが蓄積される。
【００５５】
そして、例えばエンジン２の吹上り最大回転数が予め設定されたクランキング停止回転数に達すると、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３を第１リングギヤ２２および第２リングギヤ２３から離脱させるように、ＥＣＵ１５によってスタータモータ１１が制御される。
【００５６】
このとき、トーショナルダンパユニット８には予め設定されたエンジン始動方向のアシストトルクを発生させ得る程度にエネルギが蓄積されているので、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３が第１リングギヤ２２および第２リングギヤ２３から離脱するのと同時に、トーショナルダンパユニット８により蓄積エネルギに基づくエンジン始動方向へのアシストトルクが発生し、そのアシストトルクがドライブプレート２１に作用することになる。したがって、そのアシストトルクを利用し、トーショナルダンパユニット８の共振を有効に回避したりエンジン２の回転変動を抑制したりすることができる。
【００５７】
しかも、エンジン始動方向へのアシストトルクを発生させることで、スタータモータ１１によるエンジン始動期間（クランキング期間）の終期を早めることができ、エンジン２の初爆時の負荷トルク変動がスタータモータ１１に入力される期間をほぼ無くすか大幅に短縮することができる。その結果、大きな負荷変動入力によってスタータモータ１１の耐久性が低下するのを防止することができるとともに、スタータモータ１１の容量や消費電力を抑えることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、大物部品であるドライブプレート２１を複雑な構成にする必要がない。
【００５９】
図２は、本実施形態の上記構成を有する一実施例のエンジン始動装置を用いた場合にトーショナルダンパユニット８に生じるトルク（縦軸のダンパトルク）のエンジン回転数に対する変動特性（図中実線で示す）を、ドライブプレートのみをスタータモータで駆動する比較例のエンジン始動装置を用いた場合のトルク変動（図中点線で示す）と共に示している。
【００６０】
この図から明らかなように、比較例では、トーショナルダンパの共振点（固有振動数）においてダンパトルクが非常に大きくなるが、そのトルクの共振点を越えるまでスタータモータを駆動する必要があり、スタータモータに大きな負荷トルクが作用する。これに対し、一実施例では、トーショナルダンパユニット８の共振点の付近ではあるが、その共振点に達する前に、スタータモータ１１によって第１ピニオン１２および第２ピニオン１３を第１リングギヤ２２および第２リングギヤ２３から離脱させ、ドライブプレート２１に対してエンジン始動方向のアシストトルクを作用させることで、実線で示すようなトルクを発生させながら完爆状態へと移行させることができる。
【００６１】
また、このようにトーショナルダンパユニット８のトルクのピークを抑えるとともに、エンジン始動方向のアシストトルクを作用させることで、図３に示すように、比較例のエンジン回転変動（図３中に点線で示すクランクシャフト回転速度の変動）に対して、一実施例の回転変動（図３中に実線で示すクランクシャフト回転速度の変動）は縮小される。
【００６２】
すなわち、図２、図３に一実施例の試験結果を示すように、本実施形態においては、エンジン始動期間の終期（クランキングの終期）に、エンジン２の爆発開始に伴う噛合歯１２ｔ、１３ｔへの入力荷重変動や、スタータモータ１１の負荷トルク変動を有効に抑制することができる。
【００６３】
さらに、本実施形態では、スタータモータ１１の第１ピニオン１２および第２ピニオン１３が自動変速機３側からエンジン２側に向かって移動するときに、第１ピニオン１２が第１リングギヤ２２に噛合するとともに、第２ピニオン１３が第２リングギヤ２３に噛合するので、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３がドライブプレート２１よりエンジン２側に突出することがなく、取扱いが容易でコンパクトな装置構成にできる。
【００６４】
また、第２リングギヤ２３のピッチ円直径Ｄ２が、第１リングギヤ２２のピッチ円直径Ｄ１より小さいので、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３を同一軸に支持するスタータモータ１１を用いることができ、よりコンパクトな装置構成にできる。
【００６５】
さらに、第１ピニオン１２と第２ピニオン１３とのピッチ円直径の比ｄ１／ｄ２が、第１リングギヤ２２と第２リングギヤ２３とのピッチ円直径の比Ｄ１／Ｄ２とは異なり、第１リングギヤ２２と第２リングギヤ２３の歯数がわずかに相違する構成となっているので、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３を同一軸に支持して同期回転させながら、スタータモータ１１によるエンジン２の始動期間中にドライブプレート２１とコンバータハウジング４１とをゆっくりと連続して相対回転させ、トーショナルダンパユニット８の許容される作動角度範囲内で適度のエネルギを蓄積できる。
【００６６】
加えて、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３が、同一モジュールの歯１２ｔ、１３ｔを有しているので、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３の製造、さらには第１リングギヤ２２および第２リングギヤ２３の製造が容易化できる。
【００６７】
また、ＥＣＵ１５がスタータモータ１１の第１ピニオン１２および第２ピニオン１３を、エンジン２の初爆のタイミングに相当するエンジン回転数で、第１リングギヤ２２および第２リングギヤ２３から離脱させるモータ制御手段となっているので、トーショナルダンパユニット８に蓄積されたエネルギをエンジン２の初爆に合わせてドライブプレート２１側へのアシストトルクとして解放することができ、エンジン２の回転変動を十分に抑制するとともに、エンジン２の初爆に伴うスタータモータ１１への大きな負荷トルク変動の入力を回避でき、スタータモータ１１の耐久性を格段に向上させることができる。
【００６８】
このように、本実施形態においては、スタータモータ１１によるクランキング中にはトーショナルダンパユニット８にエネルギを蓄積させ、スタータモータ１１によるクランキングの終期に、トーショナルダンパユニット８によって蓄積エネルギに基づくアシストトルクを発生させるようにしているので、大物部品であるドライブプレート２１を複雑な構成にすることなく、トーショナルダンパユニット８の共振を有効に回避したりエンジン２の回転変動を抑制したりすることができ、エンジン２の爆発開始に伴う噛合歯１２ｔ、１３ｔの入力荷重変動やスタータモータ１１の負荷トルク変動を有効に抑制することができる。その結果、コンパクトでかつ製造の容易な耐久性に優れたエンジン始動装置を提供することができる。
【００６９】
なお、上述の一実施形態においては、スタータモータ１１の停止条件を、エンジン回転数ｎｅが予め定められた吹上り最大回転数に達したときとしたが、その吹上り最大回転数の値が環境条件に応じて可変設定されてもよい。また、異なる停止条件として、例えばエンジン回転数センサ５２で検出される始動期間を計測するタイマ情報に基づいて停止のタイミング（トーショナルダンパユニット８の蓄積エネルギの解放タイミング）を決定することも考えられる。例えば、スタータスイッチが長く押される場合に、スタータモータ１１によるクランキングが予め設定された最大時間に達し、複数の圧縮コイルばね８１が最大撓み状態になると、トーショナルダンパユニット８の蓄積エネルギを確実に解放させるように停止条件を設定できる。さらに、仮にスタータモータ１１が停止条件で停止できないような電気系の故障が生じ得る構成となる場合、トーショナルダンパユニット８の圧縮コイルばね８１が密着状態でさらに圧縮されることがないようにする機械的な噛合いの離脱機構（噛合いの離脱方向に軸を傾斜または移動させる機構）あるいはトルクリミッタをスタータモータ１１に設けるようなことも考えられる。
【００７０】
また、上述の一実施形態においては、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３の複数の噛合歯１２ｔ、１３ｔは、互いに同一の歯厚を有し、これらに噛合する第１リングギヤ２２および第２リングギヤ２３の複数の噛合歯２２ｔ、２３ｔも互いに同一の歯厚を有しているものとしたが、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３の複数の噛合歯１２ｔ、１３ｔが互いに異なる歯厚を有し、第１リングギヤ２２および第２リングギヤ２３の複数の噛合歯２２ｔ、２３ｔが互いに異なる歯厚を有していてもよいことはいうまでもない。さらに、上述の一実施形態では、エンジン始動期間（クランキング期間）中にトーショナルダンパユニット８に蓄積されるエネルギは、第１ピニオン１２および第２ピニオン１３が第１リングギヤ２２および第２リングギヤ２３から離脱するときにエンジン始動方向のアシストトルクを発生させるものとしたが、その離脱時におけるトーショナルダンパユニット８への入力トルクの方向および大きさによっては、エンジン始動方向と逆方向へのトルクを発生させるようにすることも考えられる。トーショナルダンパが、対向する複数対の圧縮コイルばねを用いるものに限らず、他のばねまたはばね以外の弾性部材を用いるものであってもよいことは、勿論である。
【００７１】
また、上述の一実施形態では、ロックアップクラッチ付のトルクコンバータを備えた自動変速機としたが、エンジンと他形式の有段もしくは無段の自動変速機、または、モータと変速機構を内蔵するハイブリッド型の車両駆動装置や動力伝達装置等にも、本発明を適用することができ、その場合、エンジン側の回転部材と変速機あるいは車両駆動装置等の側の回転部材とがトーショナルダンパを介して結合され、トルクコンバータを備えていないものとなり得る。
【００７２】
以上説明したように、本発明のエンジン始動装置は、スタータモータによるクランキング中にトーショナルダンパにエネルギを蓄積させ、クランキングの終期にトーショナルダンパによりその蓄積エネルギに基づくトルクを発生させるようにしているので、大物部品であるドライブプレートを複雑な構成にすることなく、トーショナルダンパの共振を有効に回避したりエンジンの回転変動を抑制したりすることができ、エンジンの爆発開始に伴う噛合歯の入力荷重変動やスタータモータの負荷トルク変動を有効に抑制することができ、その結果、コンパクトでかつ製造の容易な耐久性に優れたエンジン始動装置を提供することができるという効果を奏するものであり、スタータモータによるクランキングを行ってエンジンを始動させるエンジン始動装置、特にエンジン側の回転部材と変速機側の回転部材との間にトーショナルダンパを介装している場合に好適なエンジン始動装置全般に有用である。
【符号の説明】
【００７３】
１  エンジン始動装置
２  エンジン（内燃機関）
２ａ  クランク軸
３  自動変速機
４  トルクコンバータ
５ａ  変速機入力軸
８  トーショナルダンパユニット（トーショナルダンパ）
１１  スタータモータ
１１ａ  回転出力軸
１２  第１ピニオン
１２ｃ、１３ｃ  面取り部
１２ｔ、１３ｔ  噛合歯（同一モジュールの歯）
１３  第２ピニオン
１５  ＥＣＵ（電子制御ユニット）
２１  ドライブプレート（エンジン側の回転部材）
２２  第１リングギヤ
２２ｔ、２３ｔ  噛合歯（同一モジュールの歯）
２３  第２リングギヤ
３１  ケース
４１  コンバータハウジング（変速機側の回転部材）
４２  ポンプインペラ
４３  タービンランナ
４４  ステータ
４５  ロックアップクラッチ
４６  ワンウェイクラッチ
５１  スタータスイッチ
５２  エンジン回転数センサ
５５  リレースイッチ回路
ｄ１、ｄ２  ピニオンのピッチ円直径
Ｄ１、Ｄ２  リングギヤのピッチ円直径
【図１】
2010249048.tif 000003
【図２】
2010249048.tif 000004
【図３】
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