(57)【要約】【課題】ピニオン当接時刻のばらつきに伴うピニオンとリングギヤとの相対回転数のばらつきを低減させる。【解決手段】エンジン始動装置は、モータ４の通電電流を抑制する電流抑制手段を備える。ピニオンがリングギヤへ当接する時刻のばらつき範囲内において、最も早い時刻を時刻Ｔｍｉｎとし、最も遅い時刻を時刻Ｔｍａｘとすると、電流抑制手段は、時刻Ｔｍｉｎ以前の所定時刻Ｔ１から時刻Ｔｍａｘ以降の所定時刻Ｔ２までの所定期間、通電回路を電流抑制側にする。これによれば、ピニオン当接時刻のばらつき範囲で、確実にモータ４への通電電流を抑制できるので、ピニオン回転数の立ち上がり速度を低減することができる。このため、ピニオン当接時刻のばらつき範囲内でのピニオン回転数のばらつきを低減できるので、ピニオン６とリングギヤＲとの相対回転数のばらつきを低減できる。【選択図】図３
2015040560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるアイドリングストップを実施する車両に適用され、
回転力を発生するモータ（４）と、
前記エンジンのリングギヤ（Ｒ）に前記モータ（４）の回転力を伝達するピニオン（６）と、
通電により電磁石を形成し、この電磁石の吸引力を利用して、前記リングギヤ（Ｒ）へ向けて前記ピニオン（６）を押し出すピニオン押出用ソレノイド（ＳＬ１）と、
通電により電磁石を形成し、この電磁石の吸引力を利用して、前記モータ４）の通電回路に設けられたメイン接点（３０）を閉成するモータ通電用ソレノイド（ＳＬ２）と、
前記通電回路を、抵抗（３９）を介して前記バッテリ（２５）から前記モータ（４）へ通電する電流抑制側と、前記抵抗（３９）を介さないで前記バッテリ（２５）から前記モータ（４）へ通電する非電流抑制側との間で切替える電流抑制手段（３、４０）とを備え、
前記エンジンが完全に停止するまでのエンジン回転数降下中にエンジン再始動要求があった場合、前記モータ通電用ソレノイド（ＳＬ２）がＯＮされて前記モータ（４）への通電が開始された後に、前記ピニオン押出用ソレノイド（ＳＬ１）がＯＮされて前記ピニオン（６）が押し出されるエンジン始動装置であって、
前記ピニオン（６）が前記リングギヤ（Ｒ）へ当接する時刻のばらつき範囲内において、最も早い時刻を時刻Ｔｍｉｎとし、最も遅い時刻を時刻Ｔｍａｘとすると、
前記電流抑制手段（３、４０）は、前記時刻Ｔｍｉｎ以前の所定時刻Ｔ１から前記時刻Ｔｍａｘ以降の所定時刻Ｔ２までの所定期間、前記通電回路を電流抑制側に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、
前記所定時刻Ｔ１とは、前記モータ通電用ソレノイド（ＳＬ２）への通電が開始されて所定時間経過した時刻であ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、スタータのピニオンをリングギヤ側へ押し出すためのピニオン押出用ソレノイドと、モータの通電電流を断続するモータ通電用ソレノイドとを有し、エンジン回転数降下中の再始動要求に応じて、ピニオンを回転させた後にリングギヤへ押し出すタイプのエンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、タンデムソレノイド型と呼ばれる２つのソレノイドを有するスタータがある（特許文献１及び２参照）。すなわち、ピニオンをエンジンのリングギヤに押し出すピニオン押出用ソレノイドと、モータの通電回路に設けられたメイン接点を開閉するモータ通電用ソレノイドとを備え、ピニオンを押出す押出タイミングとモータ始動タイミングとを独立して制御することができる。
【０００３】
そして、このような独立制御を利用して、エンジン回転数降下中に再始動要求があった場合に、モータへの通電を開始してピニオンを回転させた状態で、ピニオンをリングギヤに押し出し、リングギヤに噛み合わせる技術がある。
この場合、ピニオンが押し出されてピニオンの軸方向端面がリングギヤの軸方向端面に当接可能な位置に到達したときに、エンジン回転数（すなわち、リングギヤの回転数）とピニオンの回転数との差が十分に小さくなるように各ソレノイドの通電を制御する必要がある。すなわち、ピニオンがリングギヤに当接する時刻（ピニオン当接時刻）でのエンジン回転数とピニオン回転数とが同じになるように設定する必要がある。
【０００４】
しかしながら、図８に示すように、ピニオン押出用ソレノイド（ＳＬ１）をＯＮしてからピニオンがリングギヤに到達するまでの時間はばらつくため、ピニオン当接時刻はばらつく。なぜなら、リングギヤ−ピニオン間のギャップの寸法ばらつきや、使用環境温度に伴うばらつき、バッテリの放電特性や配線抵抗のばらつきに等に起因するＳＬ１へ印加される電圧のばらつき等があるためである。
【０００５】
また、モータ通電用ソレノイド（ＳＬ２）の通電を開始してから所定時間経過後のモータ回転数（すなわちピニオン回転数）の立ち上がり速度がばらつくため、当接時刻でのピニオンの回転数がばらつく。バッテリの放電特性や配線抵抗のばらつきに等に起因するＳＬ２へ印加される電圧のばらつき等があるためである。
【０００６】
そして、ピニオン当接時刻とピニオン回転数がばらつくと、結果として、ピニオン当接時刻におけるピニオン回転数とエンジン回転数との差（以下、相対回転数と呼ぶ）がばらつく。
【０００７】
すなわち、図８に示すように、ピニオン当接時刻とピニオン回転数のばらつきを考慮して、例えば、ピニオン回転数の立ち上がり速度がばらつき範囲の内で最も大きく（ｍａｘ）、ピニオン当接時刻がばらつき範囲の内で最も遅い時刻Ｔｍａｘで、相対回転数が０になるように設計する。
しかし、ピニオン当接時刻及びモータ回転数がばらつくため、相対回転数がばらつく。ピニオン回転数の立ち上がり速度がばらつき範囲の内で最も小さく（ｍｉｎ）、ピニオン当接時刻がばらつき範囲の内で最も早い時刻Ｔｍｉｎでは、相対回転数が最も大きくなる。
【０００８】
相対回転数がばらつくと、ピニオンがリングギヤに噛み合う際の噛み合い音やピニオンの磨耗度合もばらつくことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−９７７５９号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７２５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図８に示すように、相対回転数のばらつきには、ピニオン回転数の立ち上がり速度が大きく影響している。ピニオン回転数の立ち上がり速度が大きいと、ピニオン当接時刻のばらつき範囲内でのピニオン回転数のばらつきが大きくなるからである。
【００１１】
そこで、本発明では、ピニオン当接時刻のばらつき範囲での、ピニオン回転数の立ち上がり速度を小さくして、ピニオン回転数のばらつきを低減させることで、相対回転数のばらつきを低減させることを目的とする。
【００１２】
なお、特許文献１には、モータ通電時の突入電流を抑制する手段について記載されているが、相対回転数のばらつきを低減する手段については記載されていない。
また、特許文献２には、モータ通電のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによってピニオンの回転数を抑制する技術が記載されているが、相対回転数のばらつきを低減する手段については記載されていない。また、モータ通電のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す場合には、接点寿命が短くなるという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のエンジン始動装置は、所定のエンジン停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させるアイドリングストップを実施する車両に適用される。
エンジン始動装置は、回転力を発生するモータと、エンジンのリングギヤにモータの回転力を伝達するピニオンと、通電により電磁石を形成し、この電磁石の吸引力を利用して、リングギヤへ向けてピニオンを押し出すピニオン押出用ソレノイドと、通電により電磁石を形成し、この電磁石の吸引力を利用して、モータの通電回路に設けられたメイン接点を閉成するモータ通電用ソレノイドと、通電回路を、抵抗を介してバッテリからモータへ通電する電流抑制側と、抵抗を介さないでバッテリからモータへ通電する非電流抑制側との間で切替える電流抑制手段とを備える。
【００１４】
そして、エンジンが完全に停止するまでのエンジン回転数降下中にエンジン再始動要求があった場合、モータ通電用ソレノイドがＯＮされてモータへの通電が開始された後に、ピニオン押出用ソレノイドがＯＮされてピニオンが押し出される。
【００１５】
ここで、ピニオンがリングギヤへ当接する時刻のばらつき範囲内において、最も早い時刻を時刻Ｔｍｉｎとし、最も遅い時刻を時刻Ｔｍａｘとすると、電流抑制手段は、時刻Ｔｍｉｎ以前の所定時刻Ｔ１から時刻Ｔｍａｘ以降の所定時刻Ｔ２までの所定期間、通電回路を電流抑制側にする。
【００１６】
これによれば、ピニオン当接時刻のばらつき範囲で、確実にモータへの通電電流を抑制できるので、ピニオン回転数の立ち上がり速度を低減することができる。
このため、ピニオン当接時刻のばらつき範囲内でのピニオン回転数のばらつきを低減できるので、相対回転数のばらつきを低減できる。すなわち、ピニオン当接時刻のばらつきに伴うピニオンとリングギヤとの相対回転数のばらつきを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】スタータの全体構成図である（実施例１）。
【図２】エンジン始動装置の電気回路図である（実施例１）。
【図３】エンジン回転数、ピニオン回転数、ピニオン押出信号、モータ通電信号、電流抑制信号、モータ駆動電流のタイミングチャートである（実施例１）。
【図４】相対回転数のばらつきを説明する図である（実施例１）。
【図５】実施例１と従来例とでピニオン回転数の立ち上がり方を比較した比較図である（実施例１）。
【図６】モータ通電信号、電流抑制信号、モータ駆動電流のタイミングチャートである（実施例２）。
【図７】実施例２ピニオン回転数の立ち上がり方を示す図である（実施例２）。
【図８】相対回転数のばらつきを説明する図である（従来例）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
〔実施例１〕
〔実施例１の構成〕
実施例１の構成を図１〜５を用いて説明する。
この実施例１に示すエンジン始動装置１は、エンジンの停止および再始動を自動制御するアイドルストップ装置に適用され、エンジンの始動を行うスタータ２と、エンジンの再始動時にスタータ２の作動を制御する電子制御装置であるＥＣＵ３（制御手段）等を備えている。
【００２０】
スタータ２は、回転力を発生するモータ４と、このモータ４に駆動されて回転する出力軸５と、モータ４の回転力をエンジンのリングギヤＲに伝達するためのピニオン６と、シフトレバー７を介してピニオンを反モータ方向（図１の左方向）へ押し出す働きを担うピニオン押出用ソレノイドＳＬ１と、モータ４への通電をオン・オフするモータ通電用ソレノイドＳＬ２等より構成される。
【００２１】
モータ４は、図２に示す様に、例えば、複数の永久磁石によって構成される界磁と、電機子軸の一方の端部に整流子を設けた電機子と、整流子の外周面（整流子面と呼ぶ）に当接して配置されるブラシ１０等を備える整流子電動機である。なお、モータ４の界磁は、永久磁石の代わりに、界磁コイルによる電磁石界磁を用いても良い。
出力軸５は、減速装置（図示せず）を介して電機子軸と同一軸線上に配置され、電機子の回転が減速装置で減速されて伝達される。
【００２２】
減速装置で増幅された駆動トルクはクラッチ１３を介してピニオン６へ伝達される。
クラッチ１３は、図１に示す様に、出力軸５の外周にヘリカルスプライン嵌合するアウタ１３ａと、このアウタ１３ａの内周に相対回転自在に配置されるインナ１３ｂと、アウタ１３ａとインナ１３ｂとの間で回転力の伝達を断続するローラ１３ｃと、このローラ１３ｃを付勢するスプリング（図示せず）等を有し、ローラ１３ｃを介してアウタ１３ａからインナ１３ｂへ一方向のみ回転力を伝達する一方向クラッチとして構成されている。
ピニオン６は、クラッチ１３のインナ１３ｂと一体に構成され、出力軸５の外周に相対回転自在に支持されている。
【００２３】
ピニオン押出用ソレノイド（以下、ソレノイドＳＬ１と呼ぶ）は、通電によって電磁石を形成するソレノイドコイル１５と、電磁石によって吸引されて軸方向に移動するプランジャ１６を有する。
プランジャ１６にはシフトレバー７が連結されており、ソレノイドコイル１５への通電が開始されると（ソレノイドＳＬ１ＯＮ）、プランジャ１６の移動に伴ってシフトレバー７が揺動してクラッチ１３及びピニオン６がリングギヤＲ側へ押し出される。
【００２４】
ソレノイドコイル１５は、図２に示す様に、一方の端部がスイッチ端子２０に接続され、他方の端部がアースされている。スイッチ端子２０には、駆動リレー２１に繋がる電気配線が接続される。
駆動リレー２１は、ＥＣＵ２より出力されるオン信号によって励磁されるリレーコイル２１ａを有し、このリレーコイル２１ａに通電されてリレー接点２１ｂが閉じることにより、バッテリ２５から駆動リレー２１を通じてソレノイドコイル１５に通電される。
【００２５】
モータ通電用ソレノイド（以下、ソレノイドＳＬ２と呼ぶ）は、通電によって電磁石を形成するソレノイドコイル２７と、電磁石によって吸引されて軸方向に移動するプランジャ２８を有する。
そして、バッテリ２５からモータ４へ通電するための通電回路に設けられるメイン接点３０を、プランジャ１６の移動に連動して開閉する。
【００２６】
メイン接点３０は、一組の固定接点３１と可動接点３２とで形成され、プランジャ１６の移動に連動して移動する可動接点３２を介して、両固定接点３１間が導通することによりメイン接点が閉成された状態となり、可動接点３２が一組の固定接点３１から離れて両固定接点３１間の導通が遮断されることによりメイン接点が開成された状態となる。
【００２７】
すなわち、ソレノイドコイル２７への通電がＯＦＦの場合には、メイン接点３０が開成された状態であり、モータ４への通電はＯＦＦである。
ソレノイドコイル１５への通電が開始されると（ソレノイドＳＬ２ＯＮ）、プランジャ１６の移動に伴ってメイン接点３０が閉成され、モータ４への通電が開始される。
【００２８】
ソレノイドコイル２７は、図２に示す様に、一方の端部がスイッチ端子３５に接続され、他方の端部がアースされている。スイッチ端子３５には、駆動リレー３６に繋がる電気配線が接続される。
駆動リレー３６は、ＥＣＵ３より出力されるオン信号によって励磁されるリレーコイル３６ａを有し、このリレーコイル３６ａに通電されてリレー接点３６ｂが閉じることにより、バッテリ２５から駆動リレー３６を通じてソレノイドコイル２７に通電される。
【００２９】
ＥＣＵ３は、エンジン回転数を検出するセンサ３８等からの信号に基づいて、駆動リレー２１、駆動リレー３６に対する通電を制御する制御手段として機能する。
【００３０】
〔本実施例の特徴〕
また、エンジン始動装置は、モータ４の通電回路を、電流抑制側と非電流抑制側との間で切替える電流抑制手段を備える。
電流抑制手段は、ＩＣＲリレー４０と、ＩＣＲリレー４０への通電を制御する制御手段として機能するＥＣＵ３とにより構成されている。
【００３１】
ＩＣＲリレー４０は、通電回路に設けられる抵抗３９と、抵抗３９の両端を短絡する電流バイパス機能を有するスイッチとで構成されており、スイッチは、ＥＣＵ３より出力されるオン信号によって励磁されるリレーコイル４０ａと、このリレーコイル４０ａへの通電／非通電により開閉するリレー接点４０ｂとを有する。
【００３２】
リレーコイル４０ａに通電されていない状態ではリレー接点４０ｂが開いており、バッテリ２５から抵抗３９を介した第１通電経路を通じてソレノイドコイル２７に通電される。この状態が、通電回路が電流抑制側とされた状態であって、電流抑制ＯＮの状態という。
【００３３】
そして、リレーコイル４０ａに通電されてリレー接点４０ｂが閉じることにより、バッテリ２５から抵抗３９を介さない第２通電経路を通じてソレノイドコイル２７に通電される。この状態が、通電回路が非電流抑制側とされた状態であって、電流抑制ＯＦＦの状態という。
【００３４】
ＥＣＵ３による通電制御について、図３を用いて説明する。
【００３５】
まず、ピニオン６がリングギヤＲへ当接する時刻（ピニオン当接時刻）のばらつきについて説明する。
ソレノイドＳＬ１がＯＮされるとピニオン６がリングギヤＲへ押し出されるが、ピニオン６がリングギヤＲに当接するまでの時間は、寸法ばらつき、温度、電圧などによってばらつくため、ピニオン当接時刻がばらつく。このばらつき範囲の内、最も早い時刻を時刻Ｔｍｉｎとし、最も遅い時刻を時刻Ｔｍａｘとする。
このばらつき範囲は、ＥＣＵ３に予め記憶されている。
【００３６】
次に、ピニオン押出とモータ回転制御について説明する。
アイドリングストップが開始されると、エンジンへの燃料噴射がカットされることでエンジンが惰性回転する。この時、エンジン回転数（＝リングギヤＲの回転数）は、脈動的な上下動を繰り返しながら次第に低下していく。
【００３７】
エンジンの惰性回転中に再始動要求が発生すると、その再始動要求に応答して、ソレノイドＳＬ２がＯＮされてモータ通電制御が実行される（時刻Ｔｍ）。
これにより、ピニオン６の回転数が上昇して、ピニオン６とリングギヤＲとの回転数の差が小さくなる。そして、その後、時刻ＴｐでソレノイドＳＬ１がＯＮされてピニオン押出制御が実行される。すなわち、ピニオン６がリングギヤＥ側へ押し出される。
【００３８】
次に、電流抑制制御について説明する。
電流抑制手段は、時刻Ｔｍｉｎ以前の所定時刻Ｔ１から時刻Ｔｍａｘ以降の所定時刻Ｔ２までの所定期間、通電回路を電流抑制側にする。
本実施例では、時刻Ｔ１が時刻Ｔｍと同時であって、時刻Ｔ２が時刻Ｔｍａｘである。
【００３９】
すなわち、モータ通電制御が実行されるのと同じタイミングで、ＩＣＲリレー４０が電流抑制ＯＮに制御される。そして、時刻Ｔｍａｘになったら、電流抑制ＯＦＦに制御される。
【００４０】
〔本実施例の作用効果〕
本実施例によれば、ピニオン当接時刻のばらつき範囲で、確実にモータ４への通電電流を抑制できるので、ピニオン回転数の立ち上がり速度を低減することができる。つまり、ピニオン回転数の上昇をなだらかにすることができる。
このため、ピニオン当接時刻のばらつき範囲内でのピニオン回転数のばらつきを低減できるので、相対回転数のばらつきを低減できる。
【００４１】
図４に示すように、例えば、ピニオン回転数の立ち上がり速度がばらつき範囲の内で最も大きく（ｍａｘ）、ピニオン当接時刻がばらつき範囲の内で最も遅い時刻Ｔｍａｘで、相対回転数が０になるように設計した場合を想定する。このとき、ピニオン回転数の立ち上がり速度がばらつき範囲の内で最も小さく（ｍｉｎ）、ピニオン当接時刻がばらつき範囲の内で最も早い時刻Ｔｍｉｎの場合に、相対回転数が最も大きくなるが、この相対回転数の最大値を従来よりも小さくすることができる。
【００４２】
図５は、本実施例と従来例とでピニオン回転数の立ち上がり方を比較した比較図である。
本実施例では、ピニオン当接時刻のばらつき範囲（Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘ）内での、ピニオン回転数のばらつきが従来と比べて低減される。
ピニオン回転数の立ち上がり速度が大きく且つピニオン当接時刻が時刻Ｔｍａｘのときに回転数が最も大きく、ピニオン回転数の立ち上がり速度が小さく且つピニオン当接時刻が時刻Ｔｍｉｎのときに回転数が最も小さくなる。その回転数の最大値と最小値との差をピニオン当接時刻のばらつき範囲内でのピニオン回転数のばらつきとしている。
【００４３】
このように、本実施例では、ピニオン当接時刻のばらつきに伴うピニオン回転数のばらつきが小さくなるため、結果として、図４に示すように、相対回転数の最大値を小さくできる。すなわち、相対回転数のばらつきを小さくすることができる。
【００４４】
なお、本実施例では、駆動リレー３６のＯＮ／ＯＦＦを繰り替えして電流を抑制するものではないため、接点磨耗による問題は生じない。
【００４５】
〔実施例２〕
実施例２のエンジン始動装置１を実施例１とは異なる点を中心に図６及び図７を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、所定時刻Ｔ１とは、ソレノイドＳＬ２がＯＮされる時刻Ｔｍから所定時間経過した時刻である。
【００４６】
すなわち、時刻Ｔｍから時刻Ｔ１の間は、電流を抑制せずにピニオン回転数の立ち上がりが大きくなるようにする。
そして、ピニオン回転数が上昇してきたら、電流抑制をＯＮにして、ピニオン当接時間ばらつき範囲では、ピニオン回転数の上昇がなだらかになるようにする。
【００４７】
本実施例によれば、実施例１と同様の作用効果を奏するとともに、モータ４の回り始めに大きなトルクを得ることができる。
【００４８】
〔変形例〕
実施例では、エンジン回転数降下中の再始動要求があった場合に、モータ４への通電をする際に、電流抑制制御をしていたが、エンジン回転数降下中の再始動に対して、必ず電流抑制を行うのではなく、所定条件時のみに電流抑制を行ってもよい。
【００４９】
例えば、車両の状況（バッテリ電圧等）に応じて予め定められているピニオン回転数の立ち上がり特性、検出した車両の状況、再始動要求があったときのエンジン回転数等を条件に電流抑制の使用可否を決定してもよい。
【００５０】
例えば、再始動する際のエンジン回転数がある程度大きい場合には、ピニオン回転数を予め上昇させた状態でピニオン６を押し出すため、ピニオン回転数の上昇がなだらかな状態で押し出すことになる。このため、電流抑制をしなくても、相対回転数のばらつきが小さい場合がある。
逆に、再始動する際のエンジン回転数が小さい場合には、図８に示すようにピニオン回転数の上昇が急な箇所で、ピニオン６を押し出すことになるため、相対回転数のばらつきが大きくなる。
そこで、再始動要求があったときのエンジン回転数が所定値以下の場合のみ、電流抑制をしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  エンジン始動装置、２  スタータ、３  ＥＣＵ、４  モータ、６  ピニオン、３０メイン接点、３９  抵抗、４０  ＩＣＲリレー、ＳＬ１  ピニオン押出用ソレノイド、ＳＬ２  モータ通電用ソレノイド、Ｒ  リングギヤ
【図１】
2015040560.tif 000003
【図２】
2015040560.tif 000004
【図３】
2015040560.tif 000005
【図４】
2015040560.tif 000006
【図５】
2015040560.tif 000007
【図６】
2015040560.tif 000008
【図７】
2015040560.tif 000009
【図８】
2015040560.tif 000010