(57)【要約】【課題】発電電動機およびスタータの両方を用いたエンジンの併用クランキングにおいて、発電電動機およびスタータの回転開始タイミングを最適化することにより、噛み合い衝撃の低減による長寿命化やコスト削減、始動時間の短縮化を実現することができるエンジン始動装置を得る。【解決手段】エンジンのクランク軸に連結された発電電動機と、クランク軸に設けられたリングギヤに着脱可能な状態で設けられて、エンジンの始動時に、リングギヤに噛合するピニオンを有するスタータとを備え、あらかじめ設定された条件が成立した場合に、発電電動機およびスタータの両方でエンジンを併用クランキングし、併用クランキングにおいて、発電電動機の回転開始以降に、スタータが回転を開始する。【選択図】図１
2018193936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸に連結された発電電動機と、
前記クランク軸に設けられたリングギヤに着脱可能な状態で設けられて、前記エンジンの始動時に、前記リングギヤに噛合するピニオンを有するスタータと
を備え、
あらかじめ設定された条件が成立した場合に、前記発電電動機および前記スタータの両方で前記エンジンを併用クランキングし、
前記併用クランキングにおいて、前記発電電動機の回転開始以降に、前記スタータが回転を開始する
エンジン始動装置。
【請求項２】
前記スタータは、前記ピニオンを前記リングギヤ側に押し出すピニオン押し出し機構を有し、
前記併用クランキングにおいて、前記ピニオン押し出し機構が前記ピニオンを押し出し、前記ピニオンが前記リングギヤに当接する時点以降に、前記発電電動機が回転を開始する
請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項３】
前記スタータは、前記スタータのモータ部に電力の供給を行うための電気接点を開閉する電磁スイッチを有し、
前記ピニオン押し出し機構が前記ピニオンを押し出し、前記ピニオンが前記リングギヤに当接する時点以降に、前記電気接点を閉路させて、前記スタータが回転を開始する
請求項２に記載のエンジン始動装置。
【請求項４】
前記併用クランキングにおいて、前記発電電動機および前記スタータに、起動のための電気信号を同時に送信する
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジン始動装置。
【請求項５】
前記スタータは、前記ピニオンの前記リングギヤ側端面と、非トルク伝達面側の歯面との間に、前記歯面に沿った曲面形状を有する面取り部が設けられている
請求項１から請求項４までのいずれか１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】
この発明は、エンジンのクランク軸に連結された発電電動機と、エンジン始動時にピニオンをリングギヤに噛合させるスタータとを備え、発電電動機およびスタータの少なくとも一方を起動してエンジンをクランキングするエンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンの停止条件が成立するとエンジンを自動停止させ、その後、再始動条件が成立するとエンジンを再始動させるエンジン自動停止再始動制御を行う車両において、エンジン始動時にエンジンのクランキングを行う発電電動機およびスタータが搭載されているものが知られている。
【０００３】
このような車両では、エンジン始動時のクランキングにおいて、発電電動機とスタータとを状況に応じて使い分けるか、または発電電動機とスタータとを併用して、エンジンを始動するようになっている。
【０００４】
ここで、クランクシャフトに連結されたリングギヤに、ピニオンギヤを噛合させてモータ駆動することで、クランクシャフトを回転させるスタータであるギヤ式スタータと、リングギヤの反対側に設けられたクランクプーリを、ベルトを介してモータ駆動することで、クランクシャフトを回転させる発電電動機であるベルト式スタータとを備え、エンジン始動に必要なトルクが大きい場合には、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させてエンジンをクランキングするエンジン始動システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
なお、特許文献１に記載のエンジン始動システムでは、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを協働させてエンジンをクランキングする場合に、ギヤ式スタータとベルト式スタータとを同時に作動させるか、またはギヤ式スタータをベルト式スタータに対して優先させて作動させている。
【０００６】
また、クランクシャフトの回転に対するモータ出力軸の回転が相対的に多いスタータである低速型始動モータと、クランクシャフトの回転に対するモータ出力軸の回転が相対的に少ない発電電動機である高速型始動モータと、を備え、エンジンの再始動時に、運転者の発進要求がある場合は、低速型始動モータと高速型始動モータとを駆動してエンジンをクランキングする車両搭載エンジンの始動装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
なお、特許文献２に記載の車両搭載エンジンの始動装置では、低速型始動モータと高速型始動モータとを駆動してエンジンをクランキングする場合に、低速型始動モータと高速型始動モータとを同時に駆動してもよいが、低速型始動モータを駆動した後、遅れて高速型始動モータを駆動することが好ましいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３２８９０７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９４５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
すなわち、特許文献１に記載されたエンジン始動システムおよび特許文献２に記載された車両搭載エンジンの始動装置では、停止しているエンジンのクランク軸に設けられたリングギヤに対してピニオンが噛み合いを行うため、従来の噛み合いと同等の衝撃を受けることになる。
【００１０】
つまり、発電電動機およびスタータの両方を使用してエンジンを始動しているにもかかわらず、ピニオンとリングギヤとの噛み合いにおいて、従来のスタータと同等の強度および耐久性が必要になるという問題がある。
【００１１】
また、スタータの駆動開始には、スタータのピニオンを押し出すとともに、スタータのモータ部に電力を供給する電気接点を閉路するための電磁スイッチの励磁端子に電圧を印加してから、内部の可動鉄心が移動して、電気接点が閉路して、回転が開始するまでのタイムラグがある。そのため、発電電動機は、その間待機しておく必要があり、始動時間のロスが生じるという問題もある。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、発電電動機およびスタータの両方を用いたエンジンの併用クランキングにおいて、発電電動機およびスタータの回転開始タイミングを最適化することにより、噛み合い衝撃の低減による長寿命化やコスト削減、始動時間の短縮化を実現することができるエンジン始動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係るエンジン始動装置は、エンジンのクランク軸に連結された発電電動機と、クランク軸に設けられたリングギヤに着脱可能な状態で設けられて、エンジンの始動時に、リングギヤに噛合するピニオンを有するスタータとを備え、あらかじめ設定された条件が成立した場合に、発電電動機およびスタータの両方でエンジンを併用クランキングし、併用クランキングにおいて、発電電動機の回転開始以降に、スタータが回転を開始するものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係るエンジン始動装置によれば、あらかじめ設定された条件が成立した場合に、発電電動機およびスタータの両方でエンジンを併用クランキングし、併用クランキングにおいて、発電電動機の回転開始以降に、スタータの回転を開始させる。
そのため、発電電動機およびスタータの両方を用いたエンジンの併用クランキングにおいて、発電電動機およびスタータの回転開始タイミングを最適化することにより、噛み合い衝撃の低減による長寿命化やコスト削減、始動時間の短縮化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置が搭載された車両の概略構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置のスタータを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明に係るエンジン始動装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置が搭載された車両の概略構成を示すブロック図である。図１において、エンジン１は、エンジン自動停止再始動制御のエンジン停止、またはエンジン再始動を判断する機能を含み、エンジン１の制御を行うエンジン制御装置５により駆動制御されている。以下、エンジン制御装置５のことをエンジンＥＣＵ５と称する。
【００１８】
エンジン１のクランク軸１１には、ベルト１２を介して発電電動機２が常時連結されている。また、スタータ３の回転トルクの出力部となるピニオン３１は、クランク軸１１と一体となったリングギヤ１３に着脱可能な状態で設けられ、回転トルクを伝達する。
【００１９】
発電電動機２には、電力変換装置２１が接続されている。また、電力変換装置２１は、バッテリ４と、発電電動機２の回生および力行の制御を行う発電電動機制御回路２２とに接続されている。以下、発電電動機制御回路２２のことをＭＧ制御回路２２と称する。
【００２０】
スタータ３は、スタータ３に電力の供給を行うための電気接点３２ｃの開閉機能を持った電磁スイッチ３２を備えている。また、電磁スイッチ３２は、バッテリ４に接続されている。なお、ＭＧ制御回路２２の入力端子および電磁スイッチ３２の励磁端子には、それぞれエンジン始動時の信号が入力される。
【００２１】
さらに、エンジン１は、クランク軸１１の回転角度を検出する図示しないクランク角センサを備えており、クランク角センサからのクランク角信号は、エンジンＥＣＵ５に送信され演算されて、エンジン１のクランク軸１１の回転速度を導出する。
【００２２】
次に、発電電動機２の機能について説明する。発電電動機２は、回生である発電の機能と、力行であるモータ駆動の機能との２つの機能を有している。ここで、回生時は、エンジン１が稼働状態の場合であり、発電電動機２は、エンジン１の回転トルクにより、クランク軸１１からベルト１２を介して常時回転している状態で、ＭＧ制御回路２２によって制御される電力変換装置２１で発電電力を整流して、バッテリ４に充電を行っている。
【００２３】
また、力行時は、エンジン１に回転トルクを供給する場合であり、発電電動機２は、バッテリ４の電力を使用し、ＭＧ制御回路２２によって制御される電力変換装置２１を介して電力供給を受け、モータとして駆動される。さらに、ベルト１２を介してクランク軸１１に回転トルクが伝達され、エンジン１が駆動される。
【００２４】
なお、発電電動機２は、エンジン１の始動が完了した後には、力行から回生へと切り替わる。また、エンジン１に回転トルクを供給する場合には、エンジン１のクランキング時と、稼働状態のエンジン１の発生トルクを補うトルクアシスト時と、エンジン１が停止していても発電電動機２のみで車両を移動させる電動走行時とがある。
【００２５】
続いて、スタータ３の機能について説明する。スタータ３は、エンジン１のクランキング時に使用され、電磁スイッチ３２の励磁端子に電圧が印加されることにより、電磁スイッチ３２の電気接点３２ｃが閉路されて、スタータ３のモータ部に電力が供給されるとともに、ピニオン３１がリングギヤ１３側へ移動する。その後、リングギヤ１３とピニオン３１とが噛み合うことにより、スタータ３のモータ部で発生する回転トルクが、クランク軸１１に伝達され、エンジン１を駆動する。
【００２６】
なお、モータ部の出力軸３６とピニオン３１を含むピニオン移動体とは、モータ部が回転駆動したときに、ピニオン移動体が静止位置からリングギヤ１３側への推進力が発生する角度を持ったヘリカルスプラインで係合されている。
【００２７】
また、エンジン１側でスタータ３の回転トルクが不要となった場合には、励磁端子の電圧の印加が解消される。これにより、ピニオン３１がリングギヤ１３と噛み合っている状態が解消されるとともに、電磁スイッチ３２の電気接点３２ｃが開路されて、スタータ３のモータ部への電力供給がなくなる。
【００２８】
次に、この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置において、発電電動機２およびスタータ３の両方でエンジン１を併用クランキングして、エンジン１を始動させる一連の動作について説明する。
【００２９】
エンジンＥＣＵ５は、あらかじめ設定された条件が成立した場合に、発電電動機２およびスタータ３の両方を用いた併用クランキングを実施する。ここで、あらかじめ設定された条件とは、運転者による始動操作が実施された場合や、エンジン自動停止後に再始動条件が成立した場合がある。
【００３０】
併用クランキングによるエンジン始動の条件が成立すると、所定の電気信号により、電磁スイッチ３２の励磁端子に電圧が印加され、電磁スイッチ３２を駆動して電気接点３２ｃを閉路する。この結果、モータ回路に通電がなされることにより、電流がスタータ３のモータ部に供給され、モータ部に回転トルクが発生してスタータ３が起動される。
【００３１】
また、電磁スイッチ３２を駆動することによって、ピニオン３１が、リングギヤ１３に噛み合う位置に移動する。その結果、モータ部の回転トルクが、噛み合ったピニオン３１とリングギヤ１３とを介してクランク軸１１に伝達され、エンジン１をクランキングすることとなる。その後、燃料噴射が開始される。
【００３２】
さらに、ＭＧ制御回路２２へも電気信号が伝送され、ＭＧ制御回路２２は、発電電動機２を力行で起動するために、バッテリ４の電力を使用し、ＭＧ制御回路２２によって制御される電力変換装置２１を介して、発電電動機２に電力を供給する。この結果、発電電動機２は、力行駆動され、ベルト１２を介してクランク軸１１に回転トルクを伝達することで、エンジン１をクランキングする。
【００３３】
このようなエンジン１のクランキング中、エンジンＥＣＵ５は、クランク角センサからのクランク角信号により得られる現在のクランク角度、およびクランク角信号の周期に基づいて、エンジン１の回転速度、つまりリングギヤ１３の回転速度を演算して、監視している。
【００３４】
このとき、エンジンＥＣＵ５は、エンジン１の回転速度に基づいて、エンジン１の回転速度があらかじめ設定された回転速度以上となり、エンジン１が完爆したか否か、すなわちエンジン１が稼働状態になり始動が完了したか否かの判定を行う。エンジン１が完爆していない場合には、エンジンＥＣＵ５は、エンジン１の完爆の判定が行われるまで、状態を維持して待機する。
【００３５】
一方、判定の結果、エンジン１が完爆している場合には、エンジンＥＣＵ５は、スタータ３を停止させる。すなわち、ピニオン３１がリングギヤ１３と噛み合っている状態が解消されるとともに、電磁スイッチ３２の電気接点３２ｃが開路されて、スタータ３のモータ部への電力供給がなくなる。また同時に、エンジンＥＣＵ５は、ＭＧ制御回路２２による発電電動機２への電力供給を停止し、力行を停止させる。
【００３６】
これら一連の動作により、発電電動機２およびスタータ３の両方でエンジン１を併用クランキングして、エンジン１を始動させる処理が終了する。
【００３７】
続いて、上述した併用クランキングにおける発電電動機２およびスタータ３の回転開始に関するタイミングについて説明する。
【００３８】
併用クランキングによるエンジン始動の条件が成立し、スタータ３の電磁スイッチ３２および発電電動機２のＭＧ制御回路２２に電気信号が伝送されると、スタータ３および発電電動機２は回転を開始する。このとき、発電電動機２の回転開始以降に、スタータ３が回転を開始する構成になっている。
【００３９】
このように構成されたエンジン始動装置によれば、スタータ３が回転開始する際には、発電電動機２が回転開始している。そのため、スタータ３のピニオン３１からリングギヤ１３に回転トルクが伝わるときには、すでにリングギヤ１３も発電電動機２により回転開始しているため、停止しているリングギヤ１３に噛み合う場合と比較すると、噛み合い衝撃が低減される。
【００４０】
ここで、スタータ３の回転開始の時点で、リングギヤ１３も回転開始していればよいので、スタータ３の回転開始と発電電動機２の回転開始とは、同時であってもよい。ただし、回転開始が同時である場合に、回転速度の立ち上がり加速度が、仮にスタータ３の方が発電電動機２よりも大きいと、スタータ３の回転開始を完全に遅らせたときと比較して、噛み合いの衝撃が大きく発生することになる。
【００４１】
しかしながら、停止しているリングギヤ１３に噛み合う場合と比較すると、衝撃を低減する効果は、十分に得られることになる。さらに、スタータ３の回転開始よりも前に発電電動機２が回転開始する場合には、エンジン始動の時間を短縮することもできる。
【００４２】
なお、スタータ３のピニオン押し出し機構がピニオン３１を押し出し、ピニオン３１のリングギヤ１３側の端面がリングギヤ１３のピニオン３１側の端面に当接する時点以降に、発電電動機２が回転開始し、発電電動機２の回転開始以降に、スタータ３が回転を開始するよう構成してもよい。
【００４３】
例えば、発電電動機２の回転開始が早くなり過ぎた場合でも、噛み合い衝撃は低減されるが、スタータ３のピニオン３１がリングギヤ１３に当接した時点で、リングギヤ１３の回転速度が高くなり過ぎた場合には、噛み合いに支障をきたす恐れ、すなわち噛み合えない可能性が発生する。
【００４４】
そこで、ピニオン３１のリングギヤ１３側の端面がリングギヤ１３のピニオン３１側の端面に当接する時点以降に、発電電動機２が回転開始することにより、発電電動機２が回転開始する際には、ピニオン３１がリングギヤ１３の端面に当接しており、噛み合うための準備が完了しているため、発電電動機２の回転開始、すなわちリングギヤ１３の回転開始後に、安定して噛み合うことが可能になる。
【００４５】
以上のように、実施の形態１によれば、あらかじめ設定された条件が成立した場合に、発電電動機２およびスタータ３の両方でエンジンを併用クランキングし、併用クランキングにおいて、発電電動機２の回転開始以降に、スタータ３の回転を開始させる。
そのため、発電電動機２およびスタータ３の両方を用いたエンジンの併用クランキングにおいて、発電電動機２およびスタータ３の回転開始タイミングを最適化することにより、噛み合い衝撃の低減による長寿命化やコスト削減、始動時間の短縮化を実現することができる。
【００４６】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態１に係るエンジン始動装置のスタータ３を示す断面図である。図２において、スタータ３は、ピニオン３１と、電磁スイッチ３２と、ワンウェイクラッチ３３と、モータ部３４とを備えている。
【００４７】
ワンウェイクラッチ３３は、出力軸３６と一体に構成されたヘリカルスプライン３６ａと嵌合するヘリカルスプライン部３３ａを有しており、出力軸３６上でヘリカルスプライン３６ａを介して、軸方向に摺動可能に出力軸３６に連結さている。
【００４８】
また、ヘリカルスプライン３６ａは、ねじれ角θで所定方向にねじれるように構成されており、ワンウェイクラッチ３３がリングギヤ１３の方向に移動する際、ヘリカルスプライン３６ａに嵌合しているワンウェイクラッチ３３が、モータ部３４の回転方向に対して逆方向に回転しながら移動する。
【００４９】
ワンウェイクラッチ３３は、リングギヤ１３からの回転トルクがピニオン３１を介して入力された場合には空転し、リングギヤ１３からの回転トルクを出力軸３６に伝達しない構成となっている。
【００５０】
また、電磁スイッチ３２の可動鉄心３２ａは、磁界を発生させる駆動コイル３２ｂに電圧が印加されると、電気接点３２ｃの方向に移動する。この可動鉄心３２ａには、電気接点３２ｃ側とは反対側に、ピニオン３１を押し出すためのレバー３５を引くことのできるフック３２ａ３が設けられている。
【００５１】
可動鉄心３２ａの移動に伴い、レバー３５がレバー３５の支点３５ａを中心にスライドし、ワンウェイクラッチ３３およびピニオン３１を含むピニオン移動体をリングギヤ１３側へ押出すことができる。これらの機構をピニオン押し出し機構と称する。
【００５２】
また、可動鉄心３２ａは、鉄心３２ａ１と、コイルスプリング３２ａ２と、フック３２ａ３とから構成されている。ピニオン押し出し機構により、ピニオン３１がリングギヤ１３側に押し出され、リングギヤ１３と当接した後、鉄心３２ａ１は、コイルスプリング３２ａ２を撓ませながら電気接点３２ｃ側へ移動を続け、電気接点３２ｃを閉路する。電気接点３２ｃが閉路させることで、モータ部３４に電力が供給され、モータ部３４が回転を開始する。
【００５３】
このように構成されたスタータ３によれば、ピニオン３１を押し出すときに、可動鉄心３２ａが移動を開始すると、コイルスプリング３２ａ２には、フック３２ａ３、レバー３５、ワンウェイクラッチ３３およびピニオン３１の静止慣性が働き、コイルスプリング３２ａ２が撓みながらピニオン３１を押し出すことになる。
【００５４】
このとき、静止慣性と比較して、コイルスプリング３２ａ２の荷重が小さい場合には、コイルスプリング３２ａ２の撓みが大きくなり、ピニオン３１がリングギヤ１３に当接する前に電気接点３２ｃを閉路して、スタータ３が回転開始する可能性がある。
【００５５】
ここで、上述した実施の形態１では、ピニオン３１がリングギヤ１３へ当接した時点をＴ１とし、発電電動機２の回転開始をＴ２とし、スタータ３の回転開始をＴ３としたとき、次式（１）が成立することにより、噛み合い衝撃が低減するとしていた。
【００５６】
Ｔ２≦Ｔ３    ・・・（１）
【００５７】
つまり、式（１）は、Ｔ１のタイミングと関係ないので、Ｔ３＜Ｔ１であっても噛み合い衝撃は低減するので、荷重の低いコイルスプリング３２ａ２であってもよい。
【００５８】
ただし、上述した実施の形態１では、もう１つの関係として、次式（２）が成立することにより、安定した噛み合いが可能になるとしている。
【００５９】
Ｔ１≦Ｔ２    ・・・（２）
【００６０】
したがって、式（１）および式（２）から、Ｔ１≦Ｔ２≦Ｔ３の関係が成立することがより望ましい。
【００６１】
そのため、ピニオン３１がリングギヤ１３に当接する時点以降に、電気接点３２ｃを閉路してスタータ３が回転開始するようなコイルスプリング３２ａ２の荷重であることが望ましい。すなわち、ピニオン３１を押し出すときに、静止慣性により一定以上の撓みを発生しないコイルスプリング３２ａ２の荷重であることが望ましく、コイルスプリング３２ａ２の荷重を、静止慣性に基づいて適正に設定することにより、Ｔ１≦Ｔ２≦Ｔ３の関係を確保することができる。
【００６２】
ここで、式（１）および式（２）より、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３であっても、噛み合い衝撃が低減した安定した噛み合いが可能であるが、動作のばらつきを考慮した場合、Ｔ１＜Ｔ３とすることが望ましい。つまり、ピニオン３１のリングギヤ１３への当接と、スタータ３の回転開始との間にいくらかの時間差があることが望ましく、発電電動機２は、Ｔ１〜Ｔ３の間で回転開始すればよいことになる。
【００６３】
このように構成されたスタータ３によれば、ピニオン３１がリングギヤ１３に当接する時点以降に、電気接点３２ｃを閉路してモータ部３４を回転駆動させる機構となり、ピニオン３１が回転しながらリングギヤ１３への噛み合いを始めることがないので、安定した噛み合いが可能になる。
【００６４】
また、コイルスプリング３２ａ２は、ピニオン押し出し機構のどこか、すなわち可動鉄心３２ａ〜レバー３５〜ワンウェイクラッチ３３〜ピニオン３１のいずれか一箇所以上に設けられ、ピニオン押し出し機構の静止慣性により、ピニオン３１のリングギヤ１３への当接以降に、スタータ３が回転開始するような荷重以上に設定されていればよい。
【００６５】
これにより、発電電動機２およびスタータ３の両方を用いたエンジン１の併用クランキングにおいて、噛み合い衝撃の低減による長寿命化やコスト削減、始動時間の短縮化を実現することができる。
【００６６】
なお、上述の実施の形態２において、コイルスプリング３２ａ２は、弾性をもって撓むことができればよいので、コイル形状のスプリングに限定されるものではなく、ゴム等の弾性体であってもよく、緩衝部材であればよい。
【００６７】
また、ピニオン３１がリングギヤ１３に当接した後、コイルスプリング３２ａ２が撓むことにより、鉄心３２ａ１の移動が可能になるが、鉄心３２ａ１が移動するための磁気吸引力に対して、コイルスプリング３２ａ２の荷重が高い場合、鉄心３２ａ１が移動できなくなり、電気接点３２ｃを閉路できない状態になる。
【００６８】
しかしながら、この発明の実施の形態２によれば、ピニオン３１のリングギヤ１３への当接以降に発電電動機２が回転開始するため、停止しているピニオン３１に対して、リングギヤ１３が回転することにより、噛み合い可能な位置になったときにピニオン３１がさらに押し出されて、可動鉄心３２ａが移動を再開し、電気接点３２ｃを閉路してスタータ３の回転を開始することができる。
【００６９】
以上のことから、ピニオン３１がリングギヤ１３に当接し、それ以上ピニオン３１が押し出せない状態のときに、電気接点３２ｃが開路した状態を維持できるようなコイルスプリング３２ａ２の荷重であってもよく、この場合には、確実にピニオン３１のリングギヤ１３への当接以降に、スタータ３が回転開始する構成となる。
【００７０】
また、ピニオン３１がリングギヤ１３に当接し、それ以上ピニオン３１が押し出せない状態のときに、電気接点３２ｃが開路した状態を維持できる構成として、コイルスプリング３２ａ２がなく、鉄心３２ａ１とフック３２ａ３とが一体となって移動する構成としてもよい。
【００７１】
なお、上記実施の形態１、２において、発電電動機２およびスタータ３に起動の電気信号を同時に送信すれば、エンジン始動のシステムが複雑化せず、また複雑な始動制御も不要となるため、安定したエンジン始動装置を得ることができる。
【００７２】
ここで、電気信号を同時に送信した場合に、発電電動機２の回転開始が早くなるようであれば、スタータ３の動作は、機構的に安定した時間経過後に実施されるため、ＭＧ制御回路２２にて、所定の時間経過後に発電電動機２の回転を開始する制御を盛り込むことが可能である。
【００７３】
また、発電電動機２およびスタータ３に電気信号を送信するタイミングを同時にできれば、運転者の始動操作によりエンジン１を始動する初期始動においても、スタータ３の電磁スイッチ３２へ印加する電圧を、電気信号として他の制御機能を介さずＭＧ制御回路２２に送信することにより、併用クランキングを実施することが可能となる。
【００７４】
ここで、電磁スイッチ３２は、１つの可動鉄心３２ａの移動に伴い、ピニオン３１の押し出しと、電気接点３２ｃの閉路を行う構造としたが、ピニオン３１の押し出しと、電気接点３２ｃの閉路とを、別々に実施できる機構であってもよい。
【００７５】
さらに、ピニオン３１のリングギヤ１３側端面と、非トルク伝達側の歯面との間には、歯面に沿った曲面形状として歯面面取り部が設けられ、さらに、ピニオン３１の歯先外径部には、歯先外径に沿って、歯先面取り部が設けられた機構であってもよい。この場合、歯面面取り部は、非トルク伝達側の歯面に沿った曲面で形成されているため、軸方向に垂直な断面で見たときには、リングギヤ１３の歯と、ピニオン３１の歯とが、常にかみ合った状態と同じである。
【００７６】
歯同士が噛み合った状態と同じでない場合には、リングギヤ１３とピニオン３１のそれぞれの歯の速度ベクトルが異なる。このため、結果として、接触位置が軸方向へ振れることになり、安定した回転力を伝えられないだけでなく、はじかれる力になる場合もあり、不安定な噛合い状態となる。
【００７７】
つまり、ピニオン３１のリングギヤ１３側端面と、非トルク伝達側の歯面との間に、歯面に沿った曲面形状として歯面面取り部を設けることにより、先に発電電動機２が回転を開始しても安定した噛合いが可能になる。
【００７８】
また、上記実施の形態１、２において、発電電動機２は、エンジン１のクランク軸１１にベルト１２で常時連結され、回生および力行の機能を合わせ持った発電電動機２として説明してきたが、クランク軸１１に直結されていたり、ギヤを介してクランク軸１１に連結されていたり、電磁クラッチ等を介してクランク軸１１に連結されていたりしてもよく、これらの場合でも同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１  エンジン、２  発電電動機、３  スタータ、４  バッテリ、５  エンジン制御装置（エンジンＥＣＵ）、１１  クランク軸、１２  ベルト、１３  リングギヤ、２１  電力変換装置、２２  発電電動機制御回路（ＭＧ制御回路）、３１  ピニオン、３２  電磁スイッチ、３２ａ  可動鉄心、３２ａ１  鉄心、３２ａ２  コイルスプリング、３２ａ３  フック、３２ｂ  駆動コイル、３２ｃ  電気接点、３３  ワンウェイクラッチ、３３ａ  ヘリカルスプライン部、３４  モータ部、３５  レバー、３５ａ  支点、３６  出力軸、３６ａ  ヘリカルスプライン。
【図１】
2018193936.tif 000003
【図２】
2018193936.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月6日(2018.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
この発明に係るエンジン始動装置は、エンジンのクランク軸に連結された発電電動機と、クランク軸に設けられたリングギヤに着脱可能な状態で設けられて、エンジンの始動時に、リングギヤに噛合するピニオンを有するスタータとを備え、発電電動機およびスタータの両方を用いた併用クランキングによるエンジン始動の条件が成立した場合に、発電電動機およびスタータの両方の回転を開始させることで、発電電動機およびスタータの両方でエンジンを併用クランキングし、併用クランキングにおいて、発電電動機の回転開始以降に、スタータが回転を開始するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸に連結された発電電動機と、
前記クランク軸に設けられたリングギヤに着脱可能な状態で設けられて、前記エンジンの始動時に、前記リングギヤに噛合するピニオンを有するスタータと
を備え、
前記発電電動機および前記スタータの両方を用いた併用クランキングによるエンジン始動の条件が成立した場合に、前記発電電動機および前記スタータの両方の回転を開始させることで、前記発電電動機および前記スタータの両方で前記エンジンを併用クランキングし、
前記併用クランキングにおいて、前記発電電動機の回転開始以降に、前記スタータが回転を開始する
エンジン始動装置。
【請求項２】
前記スタータは、前記ピニオンを前記リングギヤ側に押し出すピニオン押し出し機構を有し、
前記併用クランキングにおいて、前記ピニオン押し出し機構が前記ピニオンを押し出し、前記ピニオンが前記リングギヤに当接する時点以降に、前記発電電動機が回転を開始する
請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項３】
前記スタータは、前記スタータのモータ部に電力の供給を行うための電気接点を開閉する電磁スイッチを有し、
前記ピニオン押し出し機構が前記ピニオンを押し出し、前記ピニオンが前記リングギヤに当接する時点以降に、前記電気接点を閉路させて、前記スタータが回転を開始する
請求項２に記載のエンジン始動装置。
【請求項４】
前記併用クランキングにおいて、前記発電電動機および前記スタータに、起動のための電気信号を同時に送信する
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジン始動装置。