(57)【要約】【課題】リングギヤとピニオンギヤの軸方向ギャップＬを求めて、エンジン回転降下中のリングギヤにピニオンギヤを噛合させる際の噛合タイミング精度を高め、「電磁アクチュエータの起動タイミングの許容範囲」を広げる。【解決手段】エンジン始動装置は、多数求めたプランジャ吸着時間Ｔから「端面当接におけるプランジャ吸着時間Ｔ」を判定し、判定した「端面当接におけるプランジャ吸着時間Ｔ」から「リングギヤ２とピニオンギヤ５の軸方向ギャップＬ」を求める。そして、求めた軸方向ギャップＬに基づいて、電磁アクチュエータ６の通電開始タイミングを補正する。これにより、エンジン回転降下中のリングギヤ２にピニオンギヤ５を噛合させる際の噛合タイミング精度を高め、「電磁アクチュエータ６の起動タイミングの許容範囲」を広げることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）のクランク軸と一体に回転するリングギヤ（２）に噛合可能なピニオンギヤ（５）と、このピニオンギヤ（５）を前記リングギヤ（２）から外れた位置から前記リングギヤ（２）に噛み込ませる電磁アクチュエータ（６）と、前記ピニオンギヤ（５）を回転駆動可能な電動モータ（７）と、前記電磁アクチュエータ（６）と前記電動モータ（７）の通電制御を行う制御装置（４）と、を備えるエンジン始動装置において、
前記制御装置（４）は、前記電磁アクチュエータ（６）の作動に基づいて、前記リングギヤ（２）と前記ピニオンギヤ（５）の軸方向ギャップ（Ｌ）を検出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に記載のエンジン始動装置において、
前記制御装置（４）は、前記電磁アクチュエータ（６）の通電開始から、前記電磁アクチュエータ（６）におけるプランジャ吸着までの時間（Ｔ）に基づいて、前記リングギヤ（２）と前記ピニオンギヤ（５）の軸方向ギャップ（Ｌ）を検出することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジン始動装置において、
前記制御装置は、前記電磁アクチュエータ（６）に流れる電流、もしくは電圧によって前記時間（Ｔ）を計測することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジン始動装置において、
このエンジン始動装置は、始動要求があった場合に、前記電磁アクチュエータ（６）と前記電動モータ（７）を個別に起動制御して、前記リングギヤ（２）に前記ピニオンギヤ（５）を噛合させてエンジン（１）の始動を行うものであり、
前記制御装置（４）は、前記リングギヤ（２）に前記ピニオンギヤ（５）を噛合させる際に、検出した前記軸方向ギャップ（Ｌ）に基づいて、前記電磁アクチュエータ（６）または前記電動モータ（７）の少なくとも一方の通電開始タイミングを補正す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、スタータを用いたエンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのリングギヤから外れた位置から、ピニオンギヤをリングギヤに噛み込ませ、ピニオンを電動モータで駆動してエンジンの始動を行うスタータが知られている。
しかしながら、リングギヤとピニオンギヤの軸方向ギャップ（噛合前におけるリングギヤとピニオンギヤの離間距離）は、エンジンに対するスタータの組付誤差や、スタータ自身が有する個体差（機差）などによりバラツキが生じる可能性がある。
軸方向ギャップにバラツキが生じると、ピニオンギヤをリングギヤに押し込む電磁アクチュエータの通電開始から、実際にピニオンギヤとリングギヤとが接触するまでにバラツキが生じてしまう。このため、ピニオンギヤとリングギヤの噛合精度が低下する不具合がある。
【０００３】
この不具合の一例を、エンジン回転降下中（惰性回転中）のリングギヤにピニオンギヤを噛合させてエンジンの再始動を行う技術を用いて説明する。
【０００４】
アイドルストップ時におけるエンジン回転降下中に、リングギヤにピニオンギヤを噛合させてエンジンの再始動を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１には、エンジン回転降下中のリングギヤにピニオンギヤの回転を同期させてリングギヤにピニオンギヤを噛合させる技術が開示されている。
【０００５】
リングギヤとピニオンギヤの相対回転速度差（噛合箇所の速度差）が大きすぎると、スタータおよびリングギヤにダメージが発生するとともに、始動不良が発生する可能性がある。このため、リングギヤとピニオンギヤの相対回転速度差を「適切な許容範囲」に収める必要がある。
【０００６】
リングギヤとピニオンギヤの相対回転速度差を「適切な許容範囲」に収めるには、
（ｉ）リングギヤの降下速度と、
（ｉｉ）ピニオンギヤの立上速度とを、
（ｉｉｉ）リングギヤとピニオンギヤの「噛合タイミング（接触タイミング）」で合わせる必要がある。
【０００７】
（ｉ）リングギヤの降下速度は、回転数センサによってモニターできる。
（ｉｉ）ピニオンギヤの立上速度は、電動モータ（ピニオンギヤを回転駆動する手段）の起動タイミングでコントロールできる。
（ｉｉｉ）リングギヤとピニオンギヤの「噛合タイミング」は、電磁アクチュエータ（ピニオンギヤをリングギヤに押し込む手段）の起動タイミングでコントロールできる。
【０００８】
このため、リングギヤとピニオンギヤの相対回転速度差を「適切な許容範囲」に収めるには、
（ｉ）回転数センサによってモニターされる「リングギヤの降下速度」と、
（ｉｉ）電動モータの起動タイミングでコントロールできる「ピニオンギヤの立上速度」と、
（ｉｉｉ）電磁アクチュエータの起動タイミングでコントロールできる「噛合タイミング」と、
の「３要因を適切範囲に適合」させる必要がある。
【０００９】
しかしながら、リングギヤとピニオンギヤの軸方向ギャップにバラツキが生じると、「噛合タイミング」にバラツキが生じてしまい、上述した「３要因の適合」が得られなくなり、「噛合タイミング」においてリングギヤとピニオンギヤの相対回転速度差が大きくなってしまう。
このため、従来の技術では、軸方向ギャップのバラツキを考慮する必要があり、上述した「３要因の適合範囲」を狭く設ける必要があった。即ち、従来の技術では、「電磁アクチュエータの起動タイミングの許容範囲」を狭く設ける必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３３０８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、リングギヤとピニオンギヤの軸方向ギャップのバラツキの影響を抑えることのできるエンジン始動装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のエンジン始動装置は、電磁アクチュエータの作動に基づいて、リングギヤとピニオンギヤの軸方向ギャップを検出する。
制御装置は、軸方向ギャップを知ることができるため、リングギヤとピニオンギヤの軸方向ギャップのバラツキの影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】エンジン始動装置の構成図である。
【図２】リングギヤとピニオンギヤの説明図である。
【図３】リングギヤにピニオンギヤが噛合する際の説明図である。
【図４】制御例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明を実施するための形態を詳細に説明する。
【実施例】
【００１５】
以下の実施例は、本発明を採用した具体的な一例であって、本発明が実施例に限定されないことはいうまでもない。
【００１６】
［実施例１］
図１〜図４を参照して実施例１を説明する。
エンジン始動装置は、
（ｉ）エンジン（内燃機関）１のクランク軸に結合されてクランク軸と一体に回転するリングギヤ２を回転駆動するエンジン起動用のスタータ３と、
（ｉｉ）車載バッテリを用いてスタータ３の通電制御（具体的には、後述する電磁アクチュエータ６と電動モータ７の通電制御）を行う制御装置４と、
を備えて構成される。
【００１７】
スタータ３は、
（ａ）エンジン１のリングギヤ２に噛合可能なピニオンギヤ５と、
（ｂ）このピニオンギヤ５をリングギヤ２から外れた位置からリングギヤ２に噛み込ませる電磁アクチュエータ６と、
（ｃ）ピニオンギヤ５を回転駆動可能な電動モータ７と、
を備えて構成される。
【００１８】
なお、電磁アクチュエータ６は、内蔵するソレノイド６ａが通電されると、ソレノイド６ａがプランジャ６ｂを磁気吸引して、プランジャ６ｂがレバー６ｃを回動操作することでピニオンギヤ５がリングギヤ２へ押し出される周知の構成を採用する。
【００１９】
この実施例の車両は、アイドルストップ機能を有しており、
（ｉ）アイドルストップ条件（予め設定された条件）が成立するとイグニッションスイッチがＯＮの状態であっても一時的にエンジン１を停止させ、
（ｉｉ）アイドルストップ解除条件（予め設定された条件）が成立すると、スタータ３を起動させて、エンジン１の再始動を行うように設けられている。
【００２０】
この実施例のエンジン始動装置は、
（ｉ）エンジン停止時（回転停止時）におけるエンジン１の始動はもちろん、
（ｉｉ）アイドルストップ時におけるエンジン回転降下中であっても、エンジン１の始動要求があった場合（上記アイドルストップ解除条件が成立した場合）に、リングギヤ２にピニオンギヤ５を噛合させてエンジン１の再始動を行う機能を搭載している。
【００２１】
この機能は、エンジン回転降下中のリングギヤ２にピニオンギヤ５の回転を同期させてリングギヤ２にピニオンギヤ５を噛合させるものであり、リングギヤ２とピニオンギヤ５の相対回転速度差を「適切な許容範囲」に収めてリングギヤ２にピニオンギヤ５を噛合させる目的で、制御装置４が電磁アクチュエータ６と電動モータ７を個別に起動制御できるように設けられている。
【００２２】
具体的に、エンジン始動装置は、
（ｉ）電磁アクチュエータ６を専用起動するための第１リレー１１と、
（ｉｉ）電動モータ７を専用起動するための第２リレー１２と、
を搭載している。
【００２３】
制御装置４は、第１リレー１１と第２リレー１２を個別に制御可能に設けられており、第１リレー１１と第２リレー１２を個別に制御することで、電磁アクチュエータ６と電動モータ７を個別に起動制御する。
なお、第２リレー１２は、スタータ３に内蔵されるモータリレー１３を通電制御するものであり、制御装置４が第２リレー１２を介してモータリレー１３を制御することで、電動モータ７の起動制御を実施する。
【００２４】
ここで、エンジン回転降下中のリングギヤ２にピニオンギヤ５の回転を同期させる際に、リングギヤ２とピニオンギヤ５の相対回転速度差を「適切な許容範囲」に収めるには、（ｉ）リングギヤ２の降下速度と、
（ｉｉ）ピニオンギヤ５の立上速度とを、
（ｉｉｉ）リングギヤ２とピニオンギヤ５の「噛合タイミング（接触タイミング）」で合わせる必要がある。
【００２５】
制御装置４は、
（ｉ）エンジン１に搭載した回転センサからリングギヤ２の降下速度をモニターでき、
（ｉｉ）電動モータ７の起動タイミング（第２リレー１２のＯＮタイミング）でピニオンギヤ５の立上速度をコントロールでき、
（ｉｉｉ）電磁アクチュエータ６の起動タイミング（第１リレー１１のＯＮタイミング）でリングギヤ２とピニオンギヤ５の「噛合タイミング」をコントロールできる。
【００２６】
しかしながら、リングギヤ２とピニオンギヤ５の軸方向ギャップＬ（噛合前におけるリングギヤ２とピニオンギヤ５の離間距離：図２参照）は、エンジン１に対するスタータ３の組付誤差や、スタータ３自身が有する個体差（機差）などによりバラツキが生じる可能性がある。
軸方向ギャップＬにバラツキが生じると、「噛合タイミング」にバラツキが生じてしまい、「噛合タイミング」においてリングギヤ２とピニオンギヤ５の相対回転速度差が大きくなってしまう。
【００２７】
そこで、この実施例の制御装置４は、電磁アクチュエータ６の作動に基づいて、リングギヤ２とピニオンギヤ５の軸方向ギャップＬを検出する。
その具体例を以下に説明する。
【００２８】
この実施例の制御装置４は、電磁アクチュエータ６の通電開始（第１リレー１１のＯＮ）から電磁アクチュエータ６におけるプランジャ吸着までの時間Ｔ（以下、プランジャ吸着時間Ｔと称する）に基づいて、リングギヤ２とピニオンギヤ５の軸方向ギャップＬを検出する。
【００２９】
「プランジャ吸着のタイミングの検出手段」は限定するものではなく、例えば、電磁アクチュエータ６の電流（ソレノイド電流）、電磁アクチュエータ６の電圧（ソレノイド電圧）、もしくはプランジャ吸着を検出する専用センサなど、種々適用可能なものである。なお、この実施例では、具体的な一例として、電磁アクチュエータ６の電流供給線に電流センサ（電流検出装置）１４を設けて、「ソレノイド電流の変化状態」から「プランジャ吸着のタイミング」の検出を行うものである。
【００３０】
プランジャ吸着時間Ｔの計測技術を説明する。
電磁アクチュエータ６の通電を開始すると、図３（ｃ）に示すように、ソレノイド電流が変化する。
制御装置４は、上述した電流センサ１４によってソレノイド電流の変化から、「ソレノイド電流が落ち込んだ後に急激に立ち上がる谷状箇所α」を検出し、この「谷状箇所α」の発生タイミングによって「プランジャ吸着のタイミング」を検出する。
即ち、制御装置４は、第１リレー１１をＯＮしてから「谷状箇所α」が発生するまでの時間によってプランジャ吸着時間Ｔを検出する。
【００３１】
ここで、電磁アクチュエータ６を起動させて、リングギヤ２にピニオンギヤ５を噛合する際、
（ｉ）図３（ａ）に示すように、ピニオンギヤ５の端面が、リングギヤ２の端面に当接せずに噛合を開始する「非端面当接」と、
（ｉｉ）図３（ｂ）に示すように、ピニオンギヤ５の端面と、リングギヤ２の端面とが当接した後に噛合する「端面当接」と、
が生じる。
【００３２】
プランジャ吸着時間Ｔから、リングギヤ２とピニオンギヤ５の軸方向ギャップＬを検出できるのは上記「端面当接」のみである。
そこで、「非端面当接」か「端面当接」かを区別する必要がある。
【００３３】
上述した「プランジャ吸着時間Ｔの計測技術」を用いて多数のデータを得ると、図３（ｄ）に示すように、「プランジャ吸着時間Ｔの短いグループβ」と「プランジャ吸着時間Ｔの長いグループγ」とに分かれる。
「プランジャ吸着時間Ｔの短いグループβ」は、リングギヤ２とピニオンギヤ５が円滑に噛合したことでプランジャ吸着時間Ｔが短くなったものであり、「非端面当接」の計測結果である。
「プランジャ吸着時間Ｔの長いグループγ」は、リングギヤ２とピニオンギヤ５が端面当接した後に噛合したことでプランジャ吸着時間Ｔが長くなったものであり、「端面当接」の計測結果である。
このように、制御装置４は、多数のデータを習得することで、「非端面当接」か「端面当接」かを判定することができ、判定結果（即ち、プランジャ吸着時間Ｔの長いグループγ）に基づいて「端面当接におけるプランジャ吸着時間Ｔ」を求めることができる。
【００３４】
軸方向ギャップＬが短いと「端面当接におけるプランジャ吸着時間Ｔ」が短くなる。逆に、軸方向ギャップＬが長い「端面当接におけるプランジャ吸着時間Ｔ」が長くなる。
このように、軸方向ギャップＬと「端面当接におけるプランジャ吸着時間Ｔ」とは相関関係があるため、「端面当接におけるプランジャ吸着時間Ｔ」から軸方向ギャップＬを求めることができる。
【００３５】
そこで、制御装置４は、「端面当接におけるプランジャ吸着時間Ｔ」から軸方向ギャップＬを求めるマップまたは演算式を搭載する。
そして、制御装置４は、軸方向ギャップＬの学習フラグが立てられると、
（ａ）スタータ３の運転毎にプランジャ吸着時間Ｔを測定して、測定データを収集し、
（ｂ）収集したプランジャ吸着時間Ｔから「端面当接におけるプランジャ吸着時間Ｔ」を判定し、
（ｃ）判定した「端面当接におけるプランジャ吸着時間Ｔ」から軸方向ギャップＬを求め、
（ｄ）求めた軸方向ギャップＬに基づいて、上述した「３要因の適合定数」を補正する。具体的には、求めた軸方向ギャップＬに基づいて電磁アクチュエータ６の通電開始タイミングを補正する。
【００３６】
上記の詳細な制御例を、図４を参照して説明する。
この制御ルーチンに侵入し（スタート）、エンジン１の始動要求が有ると（ステップＳ１がＹＥＳ）と、スタータ３を起動させてエンジン１の始動を実行するとともに、プランジャ電流のデータを習得する（ステップＳ２）。
エンジン１の始動が完了すると（ステップＳ３がＹＥＳ）、プランジャ電流の変化に基づいてプランジャ吸着時間Ｔを求め（ステップＳ４）、プランジャ吸着時間Ｔのデータを集計する（ステップＳ５）。
【００３７】
集めたプランジャ吸着時間Ｔのデータ数が、予め設定したデータ数ｎに達したら（ステップＳ６がＹＥＳ）、集計したプランジャ吸着時間Ｔから「端面当接におけるプランジャ吸着時間Ｔ」を判定し、判定した「端面当接におけるプランジャ吸着時間Ｔ」から軸方向ギャップＬを算出する（ステップＳ７）。
続いて、算出した軸方向ギャップＬに基づいて、上述した「３要因の適合定数」を補正する（ステップＳ８）。具体的には、求めた軸方向ギャップＬに基づいて電磁アクチュエータ６の通電開始タイミングの補正定数を修正し、その後この制御ルーチンを終了する（エンド）。
【００３８】
（実施例１の効果）
この実施例のエンジン始動装置は、上述したように、プランジャ吸着時間Ｔ（具体的には、端面当接におけるプランジャ吸着時間Ｔ）から、リングギヤ２とピニオンギヤ５の軸方向ギャップＬを検出するため、軸方向ギャップＬのバラツキの影響を抑えることができる。
【００３９】
具体的には、軸方向ギャップＬに基づいて、上述した「３要因の適合定数（この実施例では、電磁アクチュエータ６の通電開始タイミング）」を補正することで、上述した「３要因の適合精度」を高めることができる。
その結果、
（ｉ）エンジン回転降下中のリングギヤ２にピニオンギヤ５を噛合させる際の噛合タイミング精度（相対回転速度差を合わせる精度）を高めることができるとともに、
（ｉｉ）エンジン回転降下中のリングギヤ２にピニオンギヤ５を噛合させる際の「電磁アクチュエータ６の起動タイミングの許容範囲」を広げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
上記の実施例では、検出した軸方向ギャップＬに基づいて電磁アクチュエータ６の通電開始タイミングを補正する例を示したが、電動モータ７の通電開始タイミングを補正しても良い。
上記の実施例では、エンジン回転降下中のリングギヤ２にピニオンギヤ５を噛合させてエンジンの再始動を行う例を説明したが、停止しているエンジン１のリングギヤ２にピニオンギヤ５を噛合させてエンジン始動を行う際に、検出した軸方向ギャップＬに基づいて電磁アクチュエータ６または電動モータ７の少なくとも一方の通電開始タイミングを補正しても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１  エンジン
２  リングギヤ
４  制御装置
５  ピニオンギヤ
６  電磁アクチュエータ
７  電動モータ
Ｌ  軸方向ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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