(57)【要約】【課題】リングギアが寿命に近いことを把握できるようにすること。【解決手段】ＥＣＵ１５は、クランク軸２に固定されたフライホイール３の外周に沿って設けられた複数のギア歯を有するリングギア４と、エンジン１の始動時に複数の特定のギア歯群のうちのいずれかと噛合するピニオン５と、を備えたエンジンシステムに用いられる判定装置であって、フライホイール３の回転角度に基づいて、特定のギア歯群毎に、ピニオン５と噛合した累積回数を算出する判定部１００と、累積回数のいずれかが閾値を超えた場合、リングギアが寿命に近い旨を報知する報知部１０１と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸に固定されたフライホイールの外周に沿って設けられた複数のギア歯を有するリングギアと、エンジンの始動時に複数の特定のギア歯群のうちのいずれかと噛合するピニオンと、を備えたエンジンシステムに用いられる判定装置であって、
前記フライホイールの回転角度に基づいて、前記特定のギア歯群毎に、前記ピニオンと噛合した累積回数を算出する判定部と、
前記累積回数のいずれかが予め定められた閾値を超えた場合、前記リングギアが寿命に近い旨を報知する報知部と、を有する、
判定装置。
【請求項２】
前記閾値は、前記リングギアの耐久性を測定するシミュレーションの結果に基づいて設定された、前記リングギアが破損に至らないとされる累積の噛合回数である、
請求項１に記載の判定装置。
【請求項３】
前記判定部は、
前記エンジンの停止時または前記エンジンの始動時に、前記複数の特定のギア歯群のうち、予め定められた噛合位置にある特定のギア歯群を判定し、
前記噛合位置にある特定のギア歯群の前記累積回数をインクリメントし、該累積回数を所定の記憶部へ記憶させる、
請求項１または２に記載の判定装置。
【請求項４】
前記判定部は、
前記記憶部から前記累積回数を読み出し、所定の装置へ出力する、
請求項３に記載の判定装置。
【請求項５】
前記特定のギア歯群は、２箇所以上である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の判定装置。
【請求項６】
クランク軸に固定されたフライホイールの外周に沿って設けられた複数のギア歯を有するリングギアと、エンジンの始動時に複数の特定のギア歯群のうちのいずれかと噛合するピニオンと、を備えたエンジンシステムに用いられる判定方法であって、
前記フライホイールの回転角度に基づいて、前記特定のギア歯群毎に、前記ピニオンと噛合した累積回数を算出し、
前記累積回数のいずれかが予め定められた閾値を超えた場合、前記リングギアが寿命に近い旨を報知する、
判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、判定装置および判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のエンジンの始動に用いられるスタータが知られている。スタータは、モータにより回転駆動されるピニオン（ピニオンギアともいう）を、エンジンのクランク軸に連結されたリングギアに向けて押し出し、ピニオンとリングギアのギア歯とを噛合（嵌合ともいう）させることで、エンジンをクランキングする。
【０００３】
しかしながら、ピニオンは常に特定のギア歯群と噛合するため、リングギアが局所的に摩耗するという問題がある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、クランク角に基づいて、ピニオンと噛合するギア歯群を分散させる技術が開示されている。これにより、特定のギア歯群のみがピニオンと噛合することを防止し、リングギアの寿命を延ばすことができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１８４６５２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、ピニオンと噛合するギア歯群を分散化させたとしても、分散化されたギア歯群においてピニオンとの噛合頻度が増加すれば、リングギアは摩耗して破損（寿命）に至る。よって、リングギアが寿命に近いことを把握できる技術が望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、リングギアが寿命に近いことを把握できる判定装置および判定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の判定装置は、クランク軸に固定されたフライホイールの外周に沿って設けられた複数のギア歯を有するリングギアと、エンジンの始動時に複数の特定のギア歯群のうちのいずれかと噛合するピニオンと、を備えたエンジンシステムに用いられる判定装置であって、前記フライホイールの回転角度に基づいて、前記特定のギア歯群毎に、前記ピニオンと噛合した累積回数を算出する判定部と、前記累積回数のいずれかが予め定められた閾値を超えた場合、前記リングギアが寿命に近い旨を報知する報知部と、を有する。
【０００９】
本発明の判定方法は、クランク軸に固定されたフライホイールの外周に沿って設けられた複数のギア歯を有するリングギアと、エンジンの始動時に複数の特定のギア歯群のうちのいずれかと噛合するピニオンと、を備えたエンジンシステムに用いられる判定方法であって、前記フライホイールの回転角度に基づいて、前記特定のギア歯群毎に、前記ピニオンと噛合した累積回数を算出し、前記累積回数のいずれかが予め定められた閾値を超えた場合、前記リングギアが寿命に近い旨を報知する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、リングギアが寿命に近いことを把握できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンシステムの構成例を示す図
【図２】本発明の実施の形態に係るリングギアの構成例を示す図
【図３】本発明の実施の形態に係るリングギアの寿命判定動作の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
まず、本発明の実施の形態に係るエンジンシステムの構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジンシステムの構成例を示す図である。
【００１４】
エンジン１は、複数（図１の例では４個）の気筒１０を有する。各気筒１０は、クランク軸２に接続されるピストン８と、ピストン８が往復動するシリンダ９とを有する。
【００１５】
エンジン１は、各気筒１０において、燃料タンク（図示略）から供給される燃料を燃焼させる。これにより、ピストン８がシリンダ９を往復動してクランク軸２が回転し、エンジン１から駆動力が出力される。クランク軸２の一端には、フライホイール３が固定されている。
【００１６】
図２に示すように、円形のフライホイール３の外周には、リングギア４が配置されている。リングギア４は、フライホイール３の外周に固定されるリングギア本体６と、リングギア本体６の外周に設けられた複数のギア歯７とを有する。
【００１７】
図２に示した複数のギア歯７のうち、ギア歯群Ａまたはギア歯群Ｂは、エンジン１の始動時に、ピニオン５と噛合することで負荷がかかる特定のギア歯群である。ギア歯群Ａの位置およびギア歯群Ｂの位置は、ＥＣＵ１５にとって既知である。なお、本実施の形態において、「エンジン１の始動」という表現は、「エンジン１の再始動」の意味を含むものとする。再始動とは、例えば、アイドリングストップ等において、駆動中のエンジンが一旦停止した後で始動することである。
【００１８】
ピニオン５は、回転軸１２を介してモータ１１に接続されており、モータ１１により回転駆動される。回転軸１２は、例えば、電磁ソレノイド式のアクチュエータ１３によって伸縮可能に構成されている。
【００１９】
例えば、エンジン１の始動時、回転軸１２はリングギア４の方へ延伸する。これにより、ピニオン５は、ギア歯群Ａまたはギア歯群Ｂを構成するギア歯７と噛合する。そして、モータ１１により、回転軸１２、ピニオン５、フライホイール３、およびクランク軸２が回転する。
【００２０】
一方、例えば、エンジン１の停止時、回転軸１２はモータ１１の方へ収縮する。これにより、ピニオン５は、ギア歯群Ａまたはギア歯群Ｂを構成するギア歯７と噛合しなくなる（図１参照）。
【００２１】
ピニオン５、モータ１１、回転軸１２、およびアクチュエータ１３は、スタータを構成する。
【００２２】
フライホイール３（または、リングギア４でもよい）の表面に対向する位置には、回転センサ２０が取り付けられている。回転センサ２０は、例えば、ホール素子または電磁ピックアップにより、フライホイール３の表面に刻まれた凹凸（図示略）またはリングギア４の歯数を検出する。
【００２３】
ＥＣＵ（Engine Control UnitまたはElectronic Control Unit）１５は、本発明の判定装置の一例であり、判定部１００および報知部１０１を有する。ＥＣＵ１５は、図示は省略するが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および、入出力ポートを有する。後述する判定部１００および報知部１０１の各機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
【００２４】
また、ＥＣＵ１５は、モータ１１、アクチュエータ１３、回転センサ２０、および警告ランプ２２のそれぞれと、信号線（図中の破線）を介して接続している。
【００２５】
判定部１００は、エンジン１の駆動中に回転センサ２０により検出される回転パルスを、フライホイール３の回転角度に変換する。フライホイール３の回転角度は、クランク角度と言い換えてもよい。
【００２６】
また、判定部１００は、エンジン１の停止時または再始動時に、フライホイール３の回転角度に基づいて、ギア歯群Ａおよびギア歯群Ｂのうちどちらが噛合位置にあるかを判定する。噛合位置は、ギア歯７がピニオン５と噛合する予め定められた位置であり、ＥＣＵ１５にとって既知である。
【００２７】
ギア歯群Ａが噛合位置にある場合、判定部１００は、ギア歯群Ａがピニオン５と噛合した累積の回数（以下、累積回数ａという）をインクリメントし、その累積回数ａを記憶部１４へ記憶させる。記憶部１４は、例えば、上書き可能な不揮発性メモリである。
【００２８】
ギア歯群Ｂが噛合位置にある場合、判定部１００は、ギア歯群Ｂがピニオン５と噛合した累積の回数（以下、累積回数ｂという）をインクリメントし、その累積回数ｂを記憶部１４へ記憶させる。
【００２９】
また、判定部１００は、累積回数ａまたは累積回数ｂのいずれかが予め定められた閾値を超えたか否かを判定する。閾値は、例えば、リングギア４の耐久性を測定するシミュレーションの結果に基づいて設定された、リングギア４が破損に至らないとされる累積の噛合回数である。
【００３０】
報知部１０１は、累積回数ａまたは累積回数ｂのいずれかが閾値を超えた場合、リングギア４が寿命に近い旨をユーザ（例えば、車両の乗員）に報知する。例えば、報知部１０１は、ランプ２２を点灯させる。このランプ２２の点灯により、ユーザは、リングギア４が寿命に近いことを把握できる。
【００３１】
なお、累積回数ａおよび累積回数ｂのいずれも閾値を超えていない場合、報知部１０１は、リングギア４が寿命に近い旨を報知しない。
【００３２】
バッテリ２１は、モータ１１、アクチュエータ１３、ＥＣＵ１５、回転センサ２０、およびランプ２２の電源である。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態に係るエンジンシステムの構成について説明した。
【００３４】
次に、ＥＣＵ１５が実行するリングギア４の寿命判定動作の一例について、図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係るリングギア４の寿命判定動作の一例を示す図である。図３に示す動作は、例えば、エンジン１の停止時または始動時に行われる。
【００３５】
まず、判定部１００は、フライホイール３の回転角度に基づいて、ギア歯群Ａおよびギア歯群Ｂのうちどちらが噛合位置にあるかを判定する（ステップＳ１０１）。
【００３６】
ギア歯群Ａが噛合位置にある場合（ステップＳ１０１：Ａ）、判定部１００は、ギア歯群Ａの累積回数ａをインクリメントする（ステップＳ１０２）。そして、判定部１００は、累積回数ａを記憶部１４へ記憶させる。
【００３７】
一方、ギア歯群Ｂが噛合位置にある場合（ステップＳ１０１：Ｂ）、判定部１００は、ギア歯群Ｂの累積回数ｂをインクリメントする（ステップＳ１０３）。そして、判定部１００は、累積回数ｂを記憶部１４へ記憶させる。
【００３８】
次に、判定部１００は、累積回数ａまたは累積回数ｂのいずれかが予め定められた閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００３９】
累積回数ａまたは累積回数ｂのいずれかが閾値を超えた場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、リングギア４が寿命に近い旨をユーザに報知する（ステップＳ１０５）。
【００４０】
一方、累積回数ａおよび累積回数ｂのいずれも閾値を超えていない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、リングギア４が寿命に近い旨の報知は行われず、フローは終了する。
【００４１】
以上、本実施の形態に係るリングギア４の寿命判定動作について説明した。
【００４２】
本実施の形態によれば、ピニオン５との噛合により負荷がかかるギア歯群Ａ、Ｂそれぞれの累積回数を算出し、いずれかの累積回数が閾値を超えた場合に、リングギア４が寿命に近い旨を報知するので、ユーザは、リングギア４が寿命に近いことを把握できる。したがって、ユーザは、リングギア４が破損する前に新たなリングギア４に交換することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。
【００４４】
例えば、上記実施の形態では、ピニオン５と噛合することで負荷がかかる特定のギア歯群が、ギア歯群Ａとギア歯群Ｂの２箇所である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、３箇所以上であってもよい。
【００４５】
例えば、上記実施の形態では、報知部１０１がランプ２２を点灯させることにより、リングギア４が寿命に近い旨を報知する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、報知部１０１は、車載ディスプレイ等にリングギア４が寿命に近い旨のメッセージを表示させてもよいし、または、スピーカ等から警告音または音声を出力させてもよい。
【００４６】
また、上記実施の形態において、ＥＣＵ１５（例えば、判定部１００）は、ユーザに指示された場合または予め設定されたタイミングで記憶部１４に記憶された累積回数ａ、ｂを読み出し、累積回数ａ、ｂを示すデータを所定の装置（図示略）に出力してもよい。累積回数ａ、ｂを示すデータは、例えば、所定のシミュレーション、実験、分析等において統計データとして用いられる。
【００４７】
＜本開示のまとめ＞
本発明の判定装置は、クランク軸に固定されたフライホイールの外周に沿って設けられた複数のギア歯を有するリングギアと、エンジンの始動時に複数の特定のギア歯群のうちのいずれかと噛合するピニオンと、を備えたエンジンシステムに用いられる判定装置であって、前記フライホイールの回転角度に基づいて、前記特定のギア歯群毎に、前記ピニオンと噛合した累積回数を算出する判定部と、前記累積回数のいずれかが予め定められた閾値を超えた場合、前記リングギアが寿命に近い旨を報知する報知部と、を有する。
【００４８】
なお、上記判定装置において、前記閾値は、前記リングギアの耐久性を測定するシミュレーションの結果に基づいて設定された、前記リングギアが破損に至らないとされる累積の噛合回数であってもよい。
【００４９】
また、上記判定装置において、前記判定部は、前記エンジンの停止時または前記エンジンの始動時に、前記複数の特定のギア歯群のうち、予め定められた噛合位置にある特定のギア歯群を判定し、前記噛合位置にある特定のギア歯群の前記累積回数をインクリメントし、該累積回数を所定の記憶部へ記憶させてもよい。
【００５０】
また、上記判定装置において、前記判定部は、前記記憶部から前記累積回数を読み出し、所定の装置へ出力してもよい。
【００５１】
また、上記判定装置において、前記複数の特定のギア歯群は、２箇所以上であってもよい。
【００５２】
本発明の判定方法は、クランク軸に固定されたフライホイールの外周に沿って設けられた複数のギア歯を有するリングギアと、エンジンの始動時に複数の特定のギア歯群のうちのいずれかと噛合するピニオンと、を備えたエンジンシステムに用いられる判定方法であって、前記フライホイールの回転角度に基づいて、前記特定のギア歯群毎に、前記ピニオンと噛合した累積回数を算出し、前記累積回数のいずれかが予め定められた閾値を超えた場合、前記リングギアが寿命に近い旨を報知する。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、リングギアの寿命を判定する判定装置および判定方法に適用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１  エンジン
２  クランク軸
３  フライホイール
４  リングギア
５  ピニオン
６  リングギア本体
７  ギア歯
８  ピストン
９  シリンダ
１０  気筒
１１  モータ
１２  回転軸
１３  アクチュエータ
１４  記憶部
１５  ＥＣＵ
２０  回転センサ
２１  バッテリ
２２  ランプ
１００  判定部
１０１  報知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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