(57)【要約】   【課題】アイドルストップシステムを備えた車両において、チェンジ・オブ・マインドによる再始動時に、スタータのピニオンギヤとリングギヤの噛み合いに失敗して端面滑りを検出した場合は、ピニオンギヤの空転を速やかに収束させて、再始動に移行する際のタイムラグを短縮して、再始動の応答性を向上させることにある。  【解決手段】エンジン回転数降下途中のエンジン再始動要求時にピニオンギヤがリングギヤと噛み合わずに空転する端面滑り状態を検知する手段を備え、端面滑り状態であることを検知した時には、所定の動作を行うことにより、ピニオンギヤの空転を速やかに収束させる機能を備える。【選択図】  図１
2015190462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
エンジンのリングギヤに前記回転軸の回転力を伝達するピニオンギヤと、
前記回転軸と前記ピニオンギヤとを前記リングギヤ側へ駆動して、
前記ピニオンギヤと前記リングギヤとを噛み合わせるピニオンシフト機構と、
前記ピニオンシフト機構と独立して動作し、前記回転軸を回転させるモータと、
を備えるスタータを制御し、
前記エンジンの回転数降下期間中に前記ピニオンシフト機構へ噛み合い指示を行う車載用始動制御装置において、
前記ピニオンシフト機構への噛み合い指示後に前記モータを通電制御しているときの前記エンジンの運転状態に基づき、
前記エンジンの回転数が上昇しない状態を検出する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づき、前記モータの回転数を低下させるモータ回転数低下手段と前記モータ回転数低下手段により、前記モータの回転が所定値まで低下したとき、または前記モータの回転数低下を開始してから所定時間経過後に再度モータの回転数を上昇させるモータ回転数復帰手段と、を備えることを特徴とする車載用始動制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車載用始動制御装置において、
前記スタータは、前記ピニオンギヤと前記リングギヤとが接触したときに撓んで前記ピニオンギヤを相対移動させ、前記リングギヤ側へ付勢する弾性体を備えることを特徴とする車載用始動制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車載用始動制御装置において、
前記判定手段は、前記モータへ通電開始して所定時間経過しても、エンジン回転数が所定値以上に上昇しない場合に異常と判断することを特徴とする車載用始動制御装置。
【請求項４】
請求項２または３いずれか一項に記載の車載用始動制御装置において、前記判定手段は、前記モータへ通電開始して所定時間経過しても、前記モータの回転数とエンジン回転数との差が所定値以下にならない場合に異常と判断することを特徴とする車載用始動制御装置。
【請求項５】
請求項２から４いずれか一項に記載の車載用始動制御装置において、
前記モータ回転数低下手段は、前記ピニオンシフト機構への噛み合い指示が継続している状態で、前記モータの回転のみを停止することを特徴とする車載用始動制御装置。
【請求項６】
請求項２から５いずれか一項に記載の車載用始動制御装置において、
前記所定時間は、予め前記リングギヤと前記ピニオンギヤとの端面滑り時に、前記モータの回転数が所定回転数まで低下する時間を計測した結果に基づくことを特徴とする請求項２から６いずれか一項に記載の車載用始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車載制御装置に関し、特にアイドルストップシステムを備えた車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アイドルストップシステムを備えた車両においては、その運転中に、エンジンの自動停止条件が成立した時に、燃料供給を遮断することによりエンジンを停止し、運転者の操作又は車両の要求により、エンジンの再始動条件が成立した時に、速やかにエンジンを始動し発進する技術が、既に、実用化されている。
【０００３】
このアイドルストップシステムを備えた車両においては、車両の運転状態に基づいた様々な判定方法によりアイドルストップを実行するか否かの判断を行い、アイドルストップを実行する時間を増やすことによって燃費を向上する工夫をしている。
【０００４】
アイドルストップの燃費向上策の一例としては、停止するためにブレーキをかけながら減速している途中で、所定車速以下となった時に燃料供給を遮断してエンジンを停止する方法がある。前記制御を行うことにより、車両が完全停止（車速０ｋｍ／ｈ）してから燃料供給を停止するアイドルストップシステムと比較して、更に燃料の消費量を抑えられ、燃費の向上を期待することが出来る。本願では、これをコーストストップと呼び、アイドルストップに含まれる制御の一種とする。
【０００５】
アイドルストップを実行し、その後エンジンが完全に停止している状態で運転者や制御システム側から再始動要求を受けた場合は、通常の初回始動のようにスタータで駆動してエンジンをクランキングし、再始動を行う。
【０００６】
しかし、アイドルストップが実行され燃料カットが行われた直後、エンジンが惰性で回転している状態において、再始動の要求を受けた場合は一般的なピニオン飛び込み式のスタータでは、エンジンが完全に停止してからでないとクランキングを行えないため、再始動要求と再始動実行のタイミングに時間差が生じて、交差点等での再発進でドライバーへ違和感とともに不安を与える。
【０００７】
本願では、前記のようにアイドルストップが実行され燃料カットが行われた直後のエンジンが惰性で回転している状態において、再始動の要求を与える操作をチェンジ・オブ・マインドと呼ぶこととする。
【０００８】
しかし、前記のチェンジ・オブ・マインド要求から再始動実行までの時間差を解消するため、エンジンが惰性で回転している最中に、無理矢理スタータを駆動すると、スタータのピニオンギヤをリングギヤへ噛み合わせる際に、ギヤの端面同士で滑って噛み込むことができない、または噛み込みまでに時間がかかる所謂、端面滑りという状態に陥る恐れがある。端面滑りが起きるとギヤの異常磨耗や異音が発生し、耐久性および商品性を著しく低下させる不具合が発生する。
【０００９】
前記のエンジンが惰性で回転している最中に、端面滑りを発生させないようにスタータのピニオンギヤをエンジンのリングギヤに噛み込ませて再始動させる方法としては、スタータの駆動方法や構造を変更することで対応可能となることが公知である。
【００１０】
その例としては、特許文献１のように、スタータのピニオンギヤの押し出し動作とスタータモータの駆動を独立して行えるように、２つのソレノイドを２系統の信号で駆動できる構成として、チェンジ・オブ・マインド要求を受けた時に、予めピニオンギヤを回転させて、回転しているリングギヤとの回転差を小さくして、噛み込み易い状況を作り出してからピニオンギヤを押し出して噛み込ませる方法がある。
【００１１】
特許文献１の方法では、スタータピニオンギヤの押し出し動作とスタータモータの駆動を独立して行えるように、２つのソレノイドを２系統の信号で駆動できる構成として、リングギヤへ噛み込ませる前に、予めスタータモータへ通電してピニオンギヤを空転させ、惰性で回転しているリングギヤとの回転差を小さくした状態で噛み込みを行うスタータを使用することにより、エンジンが惰性で回転している最中でも、チェンジ・オブ・マインド要求を受けて再始動を行うことが出来るエンジン回転領域を拡大することができるので、ドライバーへの違和感(タイムラグ)を低減することができる。
【００１２】
また一般的に、特許文献２では、ピニオンギヤがリングギヤに当接した時にスプリングを撓ませることで噛み込み性能を向上させるスタータ構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第４２１４４０１号公報
【特許文献２】特許第３７４９４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、特許文献１および２の方法では、スタータ、リングギヤなど構成する部品が故障して噛み込み性能が低下すると、チェンジ・オブ・マインドへの対応として、回転しているリングギヤへピニオンギヤを噛み込ませる動作を行った時に、ギヤの端面同士で滑って噛み込むことができない所謂、端面滑りという状態に陥る恐れがある。端面滑りが発生すると、スタータからの駆動力が伝わらないため、リングギヤは停止し、ピニオンギヤが空転状態となり、スタータの運転を一旦停止して再度クランキングする必要があるが、スタータへの通電を停止してもピニオンギヤは惰性で回転し続けるため、ピニオンが空転している状態で再度クランキングを行おうとしても停止しているリングギヤとの回転差が大きいため、再度端面滑りの状態に陥り、エンジンをクランキングすることが出来ない。このため、一度端面滑りが発生した後はピニオンギヤの空転が収束する一定時間を置いてクランキングを行う必要があり、再始動までに空白時間が生じてドライバーに不安感を与えてしまう。
【００１５】
本発明は、前記の不具合現象を防止するためになされたものであり、その目的とするところは、始動時にスタータのピニオンギヤとリングギヤの端面滑りを検出した場合は、ピニオンギヤの空転を速やかに収束させて、再始動に移行する際のタイムラグを短縮して応答性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するべく、本発明の車載用始動制御装置は、回転軸と、エンジンのリングギヤに前記回転軸の回転力を伝達するピニオンギヤと、前記回転軸と前記ピニオンギヤとを前記リングギヤ側へ駆動して、前記ピニオンギヤと前記リングギヤとを噛み合わせるピニオンシフト機構と、前記ピニオンシフト機構と独立して動作し、前記回転軸を回転させるモータと、を備えるスタータを制御し、前記エンジンの回転数降下期間中に前記ピニオンシフト機構へ噛み合い指示を行う車載用始動制御装置において、前記ピニオンシフト機構への噛み合い指示後に前記モータを通電制御しているときの前記エンジンの運転状態に基づき、前記エンジンの回転数が上昇しない状態を検出する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づき、前記モータの回転数を低下させるモータ回転数低下手段と前記モータ回転数低下手段により、前記モータの回転が所定値まで低下したとき、または前記モータの回転数低下を開始してから所定時間経過後に再度モータの回転数を上昇させるモータ回転数復帰手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、スタータのピニオンギヤとリングギヤが噛み合わずにギヤの端面同士で滑って空転する端面滑りを検知した場合に、始動動作を一旦停止し、速やかに次の再始動動作を可能にしてドライバーへの不安感を極力与えないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のアイドルストップ車両の始動制御装置におけるシステムの構成例。
【図２】図１の始動制御装置の制御システム構成図。
【図３】図１の始動制御装置のプリメッシュ機能有りのフローチャート。
【図４】図１の始動制御装置のプリメッシュ機能無しのフローチャート。
【図５】図１のシステムの端面滑り発生時のチャート。
【図６】本発明による端面滑り発生時の再始動動作チャート。
【図７】本発明による端面滑り発生時の再始動動作フローチャート。
【図８】リングギヤへの噛み込み性能を向上させるスタータ構造の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜８を参照して、本発明による車両の始動制御装置の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１は、本発明の車両の始動制御装置を搭載した車両の全体構成図であり、ピニオンギヤの押し出しとモータの駆動を独立して行うことが出来るスタータを装着している例である。なお、図１では、本発明による車両の始動制御装置に関する説明に係る部分を主に記載して、他の部分の記載を省略している。この車両は、多気筒のエンジン１とアイドルストップスタータシステム１０と、ＥＣＵ（コントロールユニット、制御装置）２１とを備えている。
【００２１】
エンジン１はクランクシャフト１ａを有し、点火コイル１４ａ、点火プラグ１４ｂ、および燃料噴射弁１５等が取り付けられている。
【００２２】
アイドルストップスタータシステム１０は、ピニオンギヤ押し出し式のスタータ本体９と、半導体スイッチングモジュール１３とを備えており、ＥＣＵ２１によって制御されている。なお、半導体スイッチングモジュール１３は、ON、OFF信号で動作する機械式のマグネットスイッチに置き換えてもよい。
【００２３】
エンジン本体１のクランク軸１ａの一方には、クランク角信号を検出するために既定のパターンを刻んだクランク角信号プレート３ともう一方には、トランスミッションへ駆動力を伝達するドライブプレートと一体のリングギヤ２が取り付けられている。
【００２４】
クランク角信号プレート３の近傍には、そのパターンの凸凹を検出してパルス信号を出力するクランク角センサ３６が取り付けられている。前記クランク角センサ３６から出力されるパルス信号に基づいて、ＥＣＵ２１はエンジン１の回転数（エンジン回転数）を算出する。
【００２５】
アイドルストップスタータシステム１０は、半導体スイッチングモジュール１３により駆動されるスタータソレノイド５と、ピニオン移送レバー６と、ピニオンギヤ４、ワンウェイクラッチ４ａ、ピニオンギヤセンサ３８と、スタータモータ７とを備えている。
【００２６】
ピニオンギヤ４は、リングギヤ２と噛合可能なギヤであり、ワンウェイクラッチ４ａを介してスタータモータ７の軸（ピニオン軸）８に軸方向に移動可能に設けられている。スタータソレノイド５は、ピニオン移送レバー６を介してピニオンギヤ４をピニオン軸８の軸方向に移動させるための電動アクチュエータである。スタータモータ７は、後述するようにエンジン１をクランキングするためのモータである。ピニオンギヤセンサ３８は、ピニオン軸８の回転速度を検出するためのセンサである。
【００２７】
ＥＣＵ２１のピニオン移送指令がピニオン移送アクチュエータ駆動用の半導体スイッチング素子１３aのゲート端子に入力されると、バッテリ１２の電力がスタータソレノイド５へ供給される。これによりスタータソレノイド５がピニオン移送レバー６を介してピニオンギヤ４を図示右方向へ移動させるので、ピニオンギヤ４はリングギヤ２と噛合する。
【００２８】
ＥＣＵ２１からのモータ駆動指令がスタータモータ駆動用の半導体スイッチング素子１３bのゲート端子に入力されると、バッテリ１２の電力がスタータモータ７へ供給される。これにより、スタータモータ７がピニオンギヤ４およびリングギヤ２を介してクランク軸１ａを回転させてエンジン１をクランキングする。
【００２９】
なお、クランク軸１ａにはリングギヤ２と一体化したドライブプレートを介してトランスミッション１６が接続されている。トランスミッション１６は、ドライブシャフト１７およびタイヤ１８を介してエンジン本体１で発生する回転駆動力を路面に伝える。また、トランスミッション１６には、その出力軸の回転パルスを検知する車速センサ３３が取り付けられている。ＥＣＵ２１は、車速センサ３３からの出力信号に基づき、所定の係数で変換することにより車速値を算出する。
【００３０】
図２は、ＥＣＵ２１のシステム構成を入力するセンサ等の各種の入力信号、および、ＥＣＵ２１から制御機器等に出力する各種の出力信号とともに示す図である。
【００３１】
ＥＣＵ２１の入力回路２２４には、車両の不図示のアクセルペダルの踏み込み量を検知するアクセル開度センサ３０、不図示のスロットルバルブの開き量を検知するスロットル開度センサ３１、エンジン１のシリンダ内へ吸入される吸入空気量を計測するエアフロセンサ３２、車両の走行速度を検出する車速センサ３３、不図示のフットブレーキの操作を検知するブレーキスイッチ３４、エンジン１の点火、噴射タイミングの算出や気筒判定に用いるカム角信号とクランク角信号を検出するカム角センサ３５とクランク角センサ３６、ピニオン軸８の回転速度を検出するピニオンギヤセンサ３８が接続されている。
【００３２】
出力回路２２６には、点火コイル１４ａと、燃料噴射弁１５と、半導体スイッチングモジュール１３とが接続されている。点火コイル１４ａは、カム角センサ３５、クランク角センサ３６の信号からＥＣＵ２１が算出した点火タイミングに基づいて出力回路２２６から出力される点火信号を受信すると、シリンダ内の混合気に点火するために、点火プラグ１４ｂへ高電圧の電力を供給する。燃料噴射弁１５は、出力回路２２６を介して所定のタイミングで所定時間出力される開弁信号を受信すると、燃料を噴射する。なお、ＥＣＵ２１は、エアフロセンサ３２で計量された吸入空気量から燃料噴射弁１５で噴射する燃料量を算出し開弁時間を決定する。
【００３３】
半導体スイッチングモジュール１３は、出力回路２２６を介して出力されるPWM駆動信号を受信すると、スタータソレノイド５、スタータモータ７をそれぞれ駆動する。半導体スイッチング素子１３ａはスタータソレノイド５を駆動し、半導体スイッチング素子１３ｂはスタータモータ７を駆動する。なお、ＥＣＵ２１は、スタータ本体９への駆動要求を受けると出力回路２２６を介してPWM駆動信号を出力する。
【００３４】
図３は、アイドルストップ時にエンジン１の回転数とピニオンギヤ４の回転数とを同期して、ピニオンギヤ４をリングギヤ２へ噛み込ませながらエンジン１を停止する回転数同期式プリメッシュを行う際のフローチャートである。この制御フローチャートで示した動作の処理は、ＥＣＵ２１にて繰り返し実行される。
アイドルストップは、車両が停止（車速＝０ｋｍ／ｈ）状態で、スロットル開度が全閉でエンジン１が無負荷運転にある時、ステップ１０１で、車速センサ３３やブレーキスイッチ３４などの各入力条件がアイドルストップ許可条件を満たすと実行される。
車両が減速中にアイドルストップを行うコーストストップは、前記「車両が停止（車速＝０ｋｍ／ｈ）状態」に代わり、例えば「車速条件が１３ｋｍ／ｈ以下で、かつ不図示のブレーキペダルが踏み込まれていること」が挙げられる。
【００３５】
アイドルストップ条件、またはコーストストップ条件を満たすと、ステップ１０２で、燃料噴射弁１５の駆動を停止して、エンジン１の燃料供給の遮断(燃料カット)を行う。
【００３６】
上述した燃料カット動作により、エンジン回転数は徐々に低下して、ステップ１０３で、判定条件の所定値A（たとえばエンジン回転数が６００ｒ／ｍｉｎ）以下となった時には、ステップ１０４に進み、ピニオン予回転動作、即ちスタータモータ７へ通電し、ピニオンギヤセンサ３８から算出されるピニオンギヤ回転数を所定値まで上昇させて、通電を停止する動作を行う。
【００３７】
この場合、上記のピニオン予回転動作は無負荷で回転するため、ピニオンギヤ回転数は惰性によって時間とともに徐々に低下する。一方、エンジン回転数は吸入→圧縮→膨張→排気を繰り返して脈動しながら低下するので、クランク角センサ３６から算出されるエンジン回転数と、ピニオン予回転動作によって徐々に低下しているピニオンギヤ回転数とが同期するタイミングを予測し、ステップ１０５で、プリメッシュ条件が成立した時、ステップ１０６に進みピニオンギヤ移送を実行、即ちスタータソレノイド５への通電を開始し、回転するピニオンギヤ４をリングギヤ２へピニオン移送レバー６を介して噛み込ませる、いわゆるプリメッシュ状態とする。なお、プリメッシュ条件としては、たとえば、「エンジン回転数から予測される３０ｍｓ後のエンジン回転数と、実際のピニオンギヤ４の回転数との差が±１００ｒ／ｍｉｎ以内であること」が挙げられる。
【００３８】
ステップ１０７で、例えば不図示のブレーキペダルから足が離れるなどの運転者からの再始動要求、いわゆるチェンジ・オブ・マインドが無いと判定された場合は、ステップ１０８に進み、上記プリメッシュ状態のまま、エンジン本体１を完全停止させて、ステップ１０９に進み、再始動要求を受けるまで待機する。
【００３９】
ステップ１０９の待機状態において、運転者の操作などにより、再始動要求を受けた時には、ステップ１１１に進み、スタータモータ７へ通電し、燃料噴射を再開させてエンジン１を再始動させる。
【００４０】
また、ステップ１０７において、運転者からのチェンジ・オブ・マインド要求が有りと判定された場合には、ステップ１１０に進み、エンジンの予測回転数が正転域であるか否かを判定する。エンジンの予測回転数が正転域である場合には、ステップ１１１に進み、スタータへの駆動指令を行う。エンジンの予測回転数が逆転域の場合には、エンジンの予測回転数が正転域に入るまで待機する。ステップ１１０の判定によって、エンジンが停止直前で圧縮上死点を越えられずに逆転している領域でクランキングすることを防止できるので、半導体スイッチングモジュール１３、スタータモータ７が過負荷となって損傷することを回避することが可能である。
【００４１】
その後、ステップ１１２へ進み、エンジン回転数が所定値Ｃ（たとえばエンジン回転数が６００ｒ／ｍｉｎ）以上か否かを判定して、所定値Ｃ以上の場合は、ステップ１１３に進み、スタータ本体９の駆動をＯＦＦとする。
【００４２】
以上のように、ピニオンギヤ４とリングギヤ２との回転数同期式のプリメッシュ動作を行うことにより、次回再始動時には、ピニオンギヤ４をリングギヤ２へ噛み込ませる動作が不要となるので、再始動要求を受けてからエンジン１が完爆に至るまでの始動時間を短縮できるとともにギヤを噛み込ませる際の騒音を低減できる。
【００４３】
また、前記の行程でプリメッシュ動作を省いて簡略化した場合のフローチャートを図４に示す。ステップ２０３で運転者からのチェンジ・オブ・マインド要求が有りと判定され、ステップ２０４でその時のエンジン回転数が所定値A（たとえばエンジン回転数が５００ｒ／ｍｉｎ）以上である場合には、惰性で回転しているリングギヤ２との差回転を小さい状態とするため、ステップ２０８で予めモータにのみ通電させてピニオンギヤ４を空転させる。その後、ステップ２０９でピニオンギヤ４の飛び込み可能範囲の目安であるエンジン１の予測回転数が所定範囲B3〜B4（たとえば３０ｍｓ後のエンジン回転数が０〜３００ｒ／ｍｉｎ）内であれば、ステップ２１０でスタータ駆動ONし、ピニオンギヤ４をリングギヤ２へ飛び込ませてモータを駆動し、エンジン１をクランキングする。
その後、ステップ２１１へ進み、エンジン回転数が所定値Ｃ（たとえばエンジン回転数が６００ｒ／ｍｉｎ）以上か否かを判定して、所定値Ｃ以上の場合は、ステップ２１２へ進み、スタータ本体９の駆動をＯＦＦとする。
【００４４】
以上が図１のアイドルストップシステムで、プリメッシュ動作を伴わない場合のアイドルストップから再始動までの動作である。
【００４５】
図３、図４はともに、スタータのピニオンギヤの押し出し動作とモータ駆動動作を、それぞれ２系統の駆動信号で独立して制御することが可能なスタータ、および制御装置を備えるシステムで、アイドルストップ直後の惰性で回転しているリングギヤへピニオンギヤを噛み込ませることを実現可能で、その状態から再始動を行うチェンジ・オブ・マインドに対応している。
【００４６】
図８に、スタータの構造によりリングギヤへの噛み込み性能を向上させる実施例を説明する。図１記載のスタータはピニオンギヤ４とワンウェイクラッチ４ａは一体構造でピニオン移送レバー６によってリングギヤ２へ押し出されるが、図８のスタータは別体構造としている。詳しくは図８（ａ）に示すようにワンウェイクラッチ４ａに縦溝のスプラインシャフト４３が固定され、前記スプラインと一定のクリアランスを確保して勘合する縦溝スプラインを内側に設けたピニオンギヤ４が、前記シャフト４３上を軸方向に移動できる構造としている。
【００４７】
ピニオンギヤ４はスプリング４４によって図中右方向、すなわちリングギヤ２側に押され、ストッパー４５に押し付けられた状態で停止している。
【００４８】
また、図８（ａ）の構造の代替案として、図８（ｂ）に示すように、可動鉄心４２とピニオン移送レバー６の間にスプリング４４を介してリンク４２ａと接続するようにしてダンパー機構を構成しピニオン移送レバー６と接続してもよい。
【００４９】
以上のように構成されたシステムで、チェンジ・オブ・マインドによる再始動要求を受けて、ＥＣＵ２１からスタータ駆動指令が出るとスタータリレー４１の接点が閉じてスタータソレノイド５へ給電される。スタータソレノイド５は電磁式ソレノイドで、コイルに電流が流れると可動鉄心４２に電磁力が作用し、ピニオン移送レバー６を図中左側へ吸引するとともに、一定のストロークに達した時にモータ接点１１を閉じてモータへ給電しピニオンギヤを回転させる。
【００５０】
図８（ａ）の構成では、ピニオン移送レバー６が吸引されると図１に示すピニオンギヤユニット４ｂがリングギヤ２側へ押し出され、ピニオンギヤ４がリングギヤ２に当接した時にスプリング４４が一瞬たわむ際の反発力を利用して、素早く噛み込みを完了させることが可能となる。すなわち、ピニオン移送レバー６の移動速度よりも、スプリング４４の反発力によるピニオンギヤ４の移動速度の方が速く、スプリング４４の反発力を利用することで、ピニオンギヤ４とリングギヤ２の位相が噛み合い可能位置となった時、瞬時に噛み込むことができる。
【００５１】
同様に、図８（ｂ）に示す構成では、スプリング４４がたわんで同様の効果を生み出す。なお、ピニオン移送レバー６の移動速度よりも早くピニオンギヤ４を移動可能であれば、スプリングではなく、ゴム材料等他の弾性体や、反発力を生じさせる他の構造を採用してもよい。
【００５２】
しかし、図１に図示するアイドルストップシステムや、さらに図８記載のスタータを採用したシステムで、チェンジ・オブ・マインド動作により回転しているリングギヤへピニオンギヤを噛み込ませようとする場面において、スタータに異常が発生してリングギヤへの噛み込み能力が低下した状態になると、ピニオンギヤとリングギヤの当接時にギヤ同士が滑り、噛み込み完了までの時間が長くなる、破壊的な摩擦音が発生する、ギヤが異常磨耗するなどの不具合現象が発生し、更に悪化すると、ピニオンギヤがリングギヤへ噛み込めないままリングギヤが停止し、ギヤ同士が滑り続けて永久に噛み込めない状態に陥る。
【００５３】
また、前記状態から再始動をやり直すため、スタータの駆動（ピニオンの押し出し動作とモータ駆動動作）を停止してもピニオンギヤは惰性で回転し続けるため、リングギヤとの回転差が大きい状態が続く。この状態で再びスタータを駆動しても、回転差が大きい状態なのでピニオンギヤが噛み込めずに、リングギヤの端面に当たりながら空転し続けて、再びクランキング出来ない状態に陥る。
【００５４】
前記のような状態で、確実にクランキングを行うには、スタータの駆動を停止してから、ピニオンギヤの回転数がリングギヤへ噛み込み可能な回転数(例えば５０r/min)以下となってから、スタータを駆動すればピニオンギヤがリングギヤへ噛み込むことができ、クランキングして再始動をすることが可能となる。
【００５５】
しかし、スタータの駆動を停止してから、ピニオンギヤがリングギヤへ噛み込み可能な回転数まで低下するには、機種のばらつきにもよるが約１０００ｍｓを要する場合もあり、その時間を待ってから再始動を行うと空白の時間が出来るため、ドライバーへ不安感を与えてしまう。
【００５６】
そこで本実施形態では、ピニオンギヤがリングギヤへ噛み込めずに空転し続ける端面滑り状態が検出された時に、所定の処理を行うことによりピニオンギヤの回転数をリングギヤへ噛み込むことが可能な回転数以下までに速やかに低下させ、端面滑りが発生した状態からの始動応答性を向上させることを目的とする。
【００５７】
図５は、図１のシステムでアイドルストップにより燃料カットが行われ、エンジン回転数Ｎｅが惰性により回転しながら低下している途中で、再始動要求(チェンジ・オブ・マインド)を受けた時にスタータを駆動して再始動する場合のチャートを示す。
【００５８】
エンジン回転数が低下して、所定回転数になるとスタータのモータ駆動信号のみをＯＮしピニオンギヤの予回転を行う。ピニオンギヤ予回転は、ピニオン回転数Ｎｐｉが所定値以上、または所定時間を経過したらモータ駆動信号をＯＦＦし、その後惰性で回転しながら低下する。チェンジ・オブ・マインドを受けると、ピニオン回転数Ｎｐｉとエンジン回転数Ｎｅの差回転を検知して、ピニオン移送信号をＯＮする。ピニオン移送信号ＯＮ後一定時間(例えば３０ｍｓ)経過すれば、リングギヤとの噛み合いが完了していると判断して、スタータモータの駆動信号をＯＮしてクランキングを開始する。クランキング後、エンジンが完爆してエンジン回転数Ｎｅが所定値以上となったらスタータのピニオン移送信号とモータ駆動信号をＯＦＦとして、図中の点線で示すように再始動を完了する。
【００５９】
以上がチェンジ・オブ・マインドによる一連の動作であるが、モータ駆動信号ＯＮ前に何らかのトラブルが発生してピニオンギヤとリングギヤの噛み合いが完了できなかった場合、モータＯＮしてもエンジン回転数Ｎｅは低下し続けて０となり、ピニオンギヤはリングギヤ端面に当たりながら空転し、ＮｅとＮｐｉの差回転が大きくなるためギヤを噛み合わせられず、図中の実線で示すようにクランキングを行ってエンジンを再始動させることが出来ない。このようにギヤ同士の端面が滑って空転する現象を端面滑りと呼ぶ。
【００６０】
端面滑りを検知する方法は、スタータの作動状態とエンジン回転数Ｎｅの挙動を比較することで検知することができる。すなわち、スタータモータの駆動信号ＯＮ時にエンジン回転数Ｎｅが所定値以下(例えば５０ｒ／ｍｉｎ)で、所定時間継続(例えば１００ｍｓ)したら端面滑りと判断して、端面滑り発生時の再始動シーケンスを実行する。
【００６１】
図６に端面滑り発生時の再始動シーケンスを示す。
【００６２】
端面滑りを検知したら、まずモータ駆動のみをＯＦＦとしてピニオンギヤの回転駆動を停止する。このようにピニオン移送信号をＯＮのままモータ駆動をＯＦＦとすることにより、ピニオンギヤがリングギヤに押し付けられた状態で減速するため、ピニオン移送信号もＯＦＦとして減速した場合と比較して速やかにピニオン回転数Ｎｐｉを低下させることが可能である。
【００６３】
ピニオンギヤはリングギヤへ押し付けられているので、ピニオン回転数Ｎｐｉがリングギヤへ噛み込み可能な回転数差（例えば５０ｒ／ｍｉｎ）以下まで低下したら自動的にリングギヤへ噛み込む。その状態でモータ駆動をＯＮすればリングギヤへ駆動力を伝達できるので、クランキングすることが出来る。
【００６４】
なお、モータ駆動をＯＮするタイミングは、前記のピニオン回転数以外に所定時間経過後とすることもできる。すなわち、予め机上試験等で端面滑りを再現させて、ピニオンギヤをリングギヤへ押し付け、モータ駆動をＯＦＦした時にピニオン回転数がリングギヤへ噛み込み可能な回転数差（例えば５０ｒ／ｍｉｎ）以下まで低下する時間を計測して、その時間を経過した後にモータ駆動をＯＮするシーケンスとしても良い。
【００６５】
クランキング開始後は、エンジン回転数Ｎｅが所定値（例えば６００ｒ／ｍｉｎ）以上となったら、完爆状態と判定してスタータの駆動信号をＯＦＦとする。
【００６６】
図７は、前述のチェンジ・オブ・マインドによる再始動指令から端面滑り発生時の再始動シーケンスをフローチャートで図示した内容である。
なお、この図に示すスタートは、アイドルストップによる燃料カットが実行されて、ピニオン予回転が実行された状態である。ステップ３０１でチェンジ・オブ・マインドによる再始動要求を受けると、ステップ３０２でピニオンギヤがリングギヤへ噛み込める回転数範囲内であるかを判定し、前記回転数範囲内であればステップ３０３へ進みピニオン移送してリングギヤへ噛み込ませる動作を行う。その後、ステップ３０４で所定時間経過後、ステップ３０５でスタータのモータ駆動をＯＮし、ピニオンギヤを駆動する。
【００６７】
次のステップ３０６で端面滑りが発生しているか否かの判定を行う。
【００６８】
判定方法の例としては、ステップ３０５でスタータモータの駆動を開始したタイミングから、エンジン回転数Ｎｅが所定値以下(例えば５０ｒ／ｍｉｎ)の状態が、所定時間 (例えば１００ｍｓ) 継続したら端面滑りと判定する。前記の回転数条件は差回転に置き換えることも可能である。すなわち、ピニオン回転数Ｎｐｉとエンジン回転数Ｎｅとの差が所定値（例えば２００ｒ／ｍｉｎ）以上の状態が所定時間（例えば１００ｍｓ）継続したら端面滑りと判定する方法としてもよい。
【００６９】
ステップ３０６で端面滑りが発生していないと判定された場合は、ステップ３０７からステップ３１１へ進み、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｆ（例えば６００ｒ／ｍｉｎ）以上となったら完爆したと判定して、ステップ３１２へ移行しスタータの駆動（ピニオン移送、モータ駆動）を停止し再始動を完了する。
【００７０】
前記ステップ３０６で端面滑りが発生していると判定した場合は、ステップ３０８へ進みモータの駆動のみをＯＦＦとしてピニオンギヤの回転駆動を停止する。ここでモータの駆動のみをＯＦＦとするのはピニオンギヤがリングギヤの端面に押し付けられたまま減速するので物理的にブレーキがかかり、ピニオン移送も同時にＯＦＦしてピニオンギヤの回転駆動を停止した場合と比較して、速やかにピニオン回転数を低下させることができるからである。この動作により、次にクランキングが可能となるまでの時間を短縮し、再始動の応答性を向上させることが可能となる。
【００７１】
次にステップ３０９でピニオン回転数Ｎｐｉが所定値Ｅ（例えば５０ｒ／ｍｉｎ）以下となったことを判定したら、ステップ３１０へ進みモータ駆動をＯＮしてピニオンの回転駆動を再開する。ここで所定値Ｅは、ピニオンギヤとリングギヤが確実に噛み込ませることができる回転数差を設定する。
【００７２】
ステップ３１０でクランキングを開始した後、ステップ３１１でエンジン回転数Ｎｅが所定値Ｆ（例えば６００ｒ／ｍｉｎ）以上となったら完爆したと判定して、ステップ３１２へ移行しスタータの駆動（ピニオン移送、モータ駆動）を停止する。
【００７３】
以上、詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。   
アイドルストップシステムを搭載した車両において、チェンジ・オブ・マインド操作時に、ピニオンギヤとリングギヤとの噛み込みが失敗して再始動が不可能な状態に陥った場合でも、速やかに次の再始動へ移行することが出来るので、再始動の応答性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１      エンジン
１ａ            クランクシャフト
２      リングギヤ
３            クランク角信号プレート
４      ピニオンギヤ
４ａ            ワンウェイクラッチ
４ｂ            ピニオンギヤユニット
５      スタータソレノイド
６      ピニオン移送レバー
７      スタータモータ
８      ピニオン軸
９      スタータ本体
１０            アイドルストップスタータシステム
１２    バッテリ
１３    半導体スイッチングモジュール
１３ａ  半導体スイッチング素子（ピニオン移送アクチュエータ駆動用）
１３ｂ  半導体スイッチング素子（スタータモータ駆動用）
１４ａ  点火コイル
１４ｂ  点火プラグ
１５    燃料噴射弁
１６      トランスミッション
１７      ドライブシャフト
１８      タイヤ 
２１    ＥＣＵ（コントロールユニット、制御装置）
３３      車速センサ
３６    クランク角センサ
３８    ピニオンギヤセンサ
【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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【図８】
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