(57)【要約】【課題】経済性及び品質保証性の向上を図ることができる内燃機関始動装置及びその駆動方法の提供を代表的な課題とする。【解決手段】上記課題は、バッテリ６０からアクチュエータ３０及びモータ１０に電力を供給する電力供給路を互いに独立して構成することにより解決できる。このような解決手段によれば、アクチュエータ３０のソレノイドコイル３０ｂに流れる励磁電流を低減して、プランジャ３０ｃを駆動する電磁誘導力（吸引力）を低減し、リングギヤ２８側に移動するピニオン２６の移動速度を遅くすることができる。従って、リングギヤ２８との衝突による衝撃力を緩和する手段をピニオン２６に設けることなく、リングギヤ２８とピニオン２６との衝突による衝撃力を緩和することができる共に、アクチュエータ３０の体格を従来よりも小さく、かつ構成を簡単にすることができる。【選択図】　図１
2004011627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電力の供給を受けて内燃機関始動用の回転駆動力を発生させる回転電機と、前記回転駆動力を前記内燃機関の動力伝達部に伝達すると共に、前記動力伝達部と機械的に接離可能な伝達機構と、前記電源からの電力の供給を受けて前記伝達機構を前記回転電機の回転軸方向に移動させる駆動機構と、前記電源から前記駆動機構に供給される電力の供給状態に応じて、前記電源から前記回転電機に供給される電力の供給を制御する制御手段とを有し、前記電源から前記回転電機及び前記駆動機構に電力を供給する電力供給路は互いに独立して構成されていることを特徴とする内燃機関始動装置。
【請求項２】
請求項１において、前記制御手段は、前記駆動機構及び前記回転電機とは分離されて設けられていることを特徴とする内燃機関始動装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記制御手段は、前記電源から前記駆動機構に供給される電力の供給状態に応じて、前記電源から前記回転電機に間欠電力を遅延させて供給するスイッチング手段であることを特徴とする内燃機関始動装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記電源の出力電圧は前記回転電機の入力電圧よりも高く設定されており、前記回転電機は、前記電源から供給されかつ電圧が降圧された電力の供給を受けることを特徴とする内燃機関始動装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記電源は、出力電圧の異なる第１及び第２電源から構成されており、前記回転電機は前記第１電源からの電力の供給を受け、前記駆動機構は、前記第１電源よりも出力電圧が高い第２電源からの電力の供給を受けることを特徴とする内燃機関始動装置。
【請求項６】
自動車に搭載されたバッテリからの電力の供給を受けて前記自動車の内燃機関始動用の回転駆動力を発生させる電動機と、前記回転駆動力を前記内燃機関のリングギヤに伝達すると共に、前記リングギヤとの噛み合い及び噛み合い解除が可能なピニオンと、前記バッテリからの電力の供給を受けて前記ピニオンを前記電動機の回転軸方向に移動させる電磁誘導素子と、前記バッテリから前記電磁誘導素子に供給される電力の供給状態に応じて、前記バッテリから前記電動機に供給される電力の供給を制御する制御手段とを有し、前記バッテリから前記電動機及び前記電磁誘導素子に電力を供給する電力供給路は互いに独立して構成されていることを特徴とする内燃機関始動装置。
【請求項７】
請求項６において、前記制御手段は、前記電磁誘導素子及び前記電動機とは分離されて設けられていることを特徴とする内燃機関始動装置。
【請求項８】
請求項６又は７において、前記制御手段は、前記バッテリから前記電磁誘導素子に供給される電力の供給状態に応じて、前記バッテリから前記電動機に間欠電力を遅延させて供給するスイッチング手段であることを特徴とする内燃機関始動装置。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれかにおいて、前記バッテリは出力電圧３６Ｖのものであり、前記電動機は、前記バッテリから供給されかつ電圧が１２Ｖに降圧された電力の供給を受けることを特徴とする内燃機関始動装置。
【請求項１０】
請求項６乃至８のいずれかにおいて、前記バッテリは出力電圧が１２Ｖの第１バッテリ及び出力電圧が３６Ｖの第２バッテリから構成されており、前記電動機は前記第１バッテリからの電力の供給を受け、前記電磁誘導素子は第２バッテリからの電力の供給を受けることを特徴とする内燃機関始動装置。
【請求項１１】
電源からの電力の供給を受けて発生した回転電機の回転駆動力を、前記電源からの電力の供給を受けて駆動する駆動機構によって前記回転電機の回転軸方向に移動させられると共に、内燃機関の動力伝達部と機械的に接離可能な伝達機構を介して前記動力伝達部に伝達するにあたり、前記電源から前記回転電機への電力の供給と前記電源から前記駆動機構への電力の供給とを互いに独立させたことを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項１２】
電源からの電力の供給を受けて発生した回転電機の回転駆動力を、前記電源からの電力の供給を受けて駆動する駆動機構によって前記回転電機の回転軸方向に移動させられると共に、内燃機関の動力伝達部と機械的に接離可能な伝達機構を介して前記動力伝達部に伝達するにあたり、前記電源から前記駆動機構に電力を供給して所定時間経過した後、前記駆動機構に供給される電力の供給とは独立して前記電源から前記回転電機に電力を間欠的に供給することを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項１３】
電源からの電力の供給を受けて発生した回転電機の回転駆動力を、前記電源からの電力の供給を受けて駆動する駆動機構によって前記回転電機の回転軸方向に移動させられると共に、内燃機関の動力伝達部と機械的に接離可能な伝達機構を介して前記動力伝達部に伝達するにあたり、前記伝達機構が前記回転電機の回転軸方向に移動を開始してから前記動力伝達部に到達するまでの時間をＴｍ　，前記電源から前記駆動機構に電力の供給を開始してから、前記電源から前記回転電機に電力の供給を開始するまでの時間をＴｐ　としたとき、
Ｔｐ≧Ｔｍ
の関係が成立するように、前記電源から前記駆動機構に電力を供給した後、前記駆動機構に供給される電力の供給とは独立して前記電源から前記回転電機に電力を間欠的に供給することを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項１４】
電源からの電力の供給を受けて発生した回転電機の回転駆動力を、前記電源からの電力の供給を受けて駆動する駆動機構によって前記回転電機の回転軸方向に移動させられると共に、内燃機関の動力伝達部と機械的に接離可能な伝達機構を介して前記動力伝達部に伝達するにあたり、前記電源から前記駆動機構に電力を供給開始した後、前記電源から前記回転電機に電力を供給し、かつ前記電源から前記駆動機構に電力を供給する電流供給路とは独立した電力供給路に設けられたスイッチング素子に電力を遅延させて間欠的に供給することを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項１５】
電源からの電力の供給を受けて発生した回転電機の回転駆動力を、前記電源からの電力の供給を受けて駆動する駆動機構によって前記回転電機の回転軸方向に移動させられると共に、内燃機関の動力伝達部と機械的に接離可能な伝達機構を介して前記動力伝達部に伝達するにあたり、前記伝達機構が前記回転電機の回転軸方向に移動を開始してから前記動力伝達部に到達するまでの時間をＴｍ　，前記電源から前記駆動機構に電力の供給を開始してから、前記電源から前記回転電機に電力の供給を開始するまでの時間をＴｐ　としたとき、
Ｔｐ≧Ｔｍ
の関係が成立するように、前記電源から前記駆動機構に電力を供給した後、前記電源から前記回転電機に電力を供給し、かつ前記電源から前記駆動機構に電力を供給する電流供給路とは独立した電力供給路に設けられたスイッチング素子に電力を間欠的に供給することを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項１６】
請求項１１乃至１５のいずれかにおいて、前記電源の出力電圧は前記回転電機の入力電圧よりも高く設定されており、前記電源から前記回転電機に供給された電力は、電圧が降圧されてから供給されることを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項１７】
請求項１１乃至１５のいずれかにおいて、前記電源は、出力電圧の異なる第１及び第２電力を出力しており、前記第１電力は前記回転電機に供給され、前記第１電力よりも出力電圧の高い前記第２電力は前記駆動機構に供給されることを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項１８】
請求項１１乃至１７のいずれかにおいて、前記回転電機に供給される電力の電流通電率が８０％以下であることを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項１９】
請求項１１乃至１７のいずれかにおいて、前記回転電機に電力の供給を開始してから所定時間、前記回転電機に供給される電力の電流通電量を一定にし、前記所定時間後、前記回転電機に供給される電力の電流通電量を徐々に増加させることを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項２０】
自動車に搭載されたバッテリからの電力の供給を受けて発生した電動機の回転駆動力を、前記バッテリからの電力の供給を受けて駆動する電磁誘導素子によって前記電動機の回転軸方向に移動させられると共に、前記自動車の内燃機関のリングギヤと噛み合い及び噛み合い解除が可能なピニオンを介して前記リングギヤに伝達するにあたり、前記バッテリから前記電動機への電力の供給と前記バッテリから前記電磁誘導素子への電力の供給とを互いに独立させたことを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項２１】
自動車に搭載されたバッテリからの電力の供給を受けて発生した電動機の回転駆動力を、前記バッテリからの電力の供給を受けて駆動する電磁誘導素子によって前記電動機の回転軸方向に移動させられると共に、前記自動車の内燃機関のリングギヤと噛み合い及び噛み合い解除が可能なピニオンを介して前記リングギヤに伝達するにあたり、前記バッテリから前記電磁誘導素子に電力を供給して所定時間経過した後、前記電磁誘導素子に供給される電力の供給とは独立して前記バッテリから前記電動機に電力を間欠的に供給することを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項２２】
自動車に搭載されたバッテリからの電力の供給を受けて発生した電動機の回転駆動力を、前記バッテリからの電力の供給を受けて駆動する電磁誘導素子によって前記電動機の回転軸方向に移動させられると共に、前記自動車の内燃機関のリングギヤと噛み合い及び噛み合い解除が可能なピニオンを介して前記リングギヤに伝達するにあたり、前記ピニオンが前記電動機の回転軸方向に移動を開始してから前記リングギヤに到達するまでの時間をＴｍ　，前記バッテリから前記電磁誘導素子に電力の供給を開始してから、前記バッテリから前記電動機に電力の供給を開始するまでの時間をＴｐ　としたとき、
Ｔｐ≧Ｔｍ
の関係が成立するように、前記バッテリから前記電磁誘導素子に電力を供給した後、前記電磁誘導素子に供給される電力の供給とは独立して前記バッテリから前記電動機に電力を間欠的に供給することを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項２３】
自動車に搭載されたバッテリからの電力の供給を受けて発生した電動機の回転駆動力を、前記バッテリからの電力の供給を受けて駆動する電磁誘導素子によって前記電動機の回転軸方向に移動させられると共に、前記自動車の内燃機関のリングギヤと噛み合い及び噛み合い解除が可能なピニオンを介して前記リングギヤに伝達するにあたり、前記バッテリから前記電磁誘導素子に電力の供給を開始した後、前記バッテリから前記電動機に電力を供給し、かつ前記バッテリから前記電磁誘導素子に電力を供給する電流供給路とは独立した電力供給路に設けられたスイッチング素子に電力を遅延させて間欠的に供給することを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項２４】
自動車に搭載されたバッテリからの電力の供給を受けて発生した電動機の回転駆動力を、前記バッテリからの電力の供給を受けて駆動する電磁誘導素子によって前記電動機の回転軸方向に移動させられると共に、前記自動車の内燃機関のリングギヤと噛み合い及び噛み合い解除が可能なピニオンを介して前記リングギヤに伝達するにあたり、前記ピニオンが前記電動機の回転軸方向に移動を開始してから前記リングギヤに到達するまでの時間をＴｍ　，前記バッテリから前記電磁誘導素子に電力の供給を開始してから、前記バッテリから前記電動機に電力の供給を開始するまでの時間をＴｐ　としたとき、
Ｔｐ≧Ｔｍ
の関係が成立するように、前記バッテリから前記電磁誘導素子に電力を供給した後、前記バッテリから前記電動機に電力を供給し、かつ前記バッテリから前記電磁誘導素子に電力を供給する電流供給路とは独立した電力供給路に設けられたスイッチング素子に電力を間欠的に供給することを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項２５】
請求項２０乃至２４のいずれかにおいて、前記バッテリの出力電圧は３６Ｖであり、前記バッテリから前記電動機に供給された電力は、電圧が１２Ｖに降圧されてから供給されることを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項２６】
請求項２０乃至２４のいずれかにおいて、前記バッテリは出力電圧が１２Ｖの第１電力及び出力電圧が３６Ｖの第２電力を出力しており、前記第１電力は前記電動機に供給され、前記第２電力は前記電磁誘導素子に供給されることを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項２７】
請求項２０乃至２６いずれかにおいて、前記電動機に供給される電力の電流通電率が８０％以下であることを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【請求項２８】
請求項２０乃至２６のいずれかにおいて、前記電動機に電力の供給を開始してから所定時間、前記電動機に供給される電力の電流通電量を一定にし、前記所定時間後、前記電動機に供給される電力の電流通電量を徐々に増加させることを特徴とする内燃機関始動装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関始動装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関、例えば自動車のエンジンを始動するためのスタータは、電動機の回転駆動力の伝達機構であるピニオンをマグネティックスイッチによって電動機の回転軸方向に移動させてエンジンのリングギヤに噛み合わせ、電動機の回転駆動力をエンジンのリングギヤに伝達している。ピニオンの駆動機構であるマグネティックスイッチは、自動車に搭載されたバッテリと電動機との間の電気的な接続を制御する開閉手段であると共に、バッテリからの電力の供給を受けて吸引力を発生し、この吸引力によってプランジャをピニオンの移動方向とは反対側に移動させて、ピニオンをエンジンのリングギヤ方向に移動させている。プランジャとピニオンはレバーを介して機械的に連結されている。
【０００３】
バッテリからマグネティックスイッチに供給された電力はマグネティックスイッチのコイルを介して電動機に供給されている。このため、ピニオン移動時、マグネティックスイッチのコイルには大電流が流れる。これにより、マグネティックスイッチの発生する吸引力が大きくなり、プランジャが急激に移動する。従って、エンジンのリングギヤ方向にピニオンが急激に移動し、エンジンのリングギヤと激しく衝突する。
【０００４】
そこで、従来の内燃機関始動装置は、例えば特開２０００−６４９３５号公報に記載されているように、ピニオンとピニオンシャフトとの間にクッションスプリングを設け、エンジンのリングギヤとピニオンが衝突した時に発生する衝撃力を緩和している。
【０００５】
また、従来の内燃機関始動装置は、例えば実公昭６３−３８３８２号公報に記載された電磁スイッチ装置を備えることにより、エンジンのリングギヤとピニオンとの激しい衝突を回避している。すなわちこの公報に記載されたものでは、エンジンのリングギヤにピニオンが当接状態になるまでプランジャを移動させる電圧コイルと、エンジンのリングギヤとピニオンが当接状態から噛合状態になるまでプランジャを移動させる電流コイルとを電磁スイッチ装置に具備し、電圧コイルの励磁によってピニオンがエンジンのリングギヤに当接した後、電流コイルを高電力励磁し、初期励磁電力を抑えている。
【０００６】
また、実公昭６３−３８３８２号公報に記載されたものでは、キースイッチの投入時点からエンジンのリングギヤとピニオンとの接触時点にわたって信号を遅延させる遅延回路を電磁スイッチ装置に具備している。これにより、キースイッチの投入時点からエンジンのリングギヤにピニオンが当接状態になる時点まで電動機への通電を停止し、エンジンのリングギヤとピニオンとの噛合時の衝撃力を緩和している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、自動車分野においては耐環境性，地球温暖化抑制の観点から、信号待ちなどで車両が停止した際にエンジンを停止し、排気ガスの排出を抑制するアイドリングストップシステムの検討が進められている。アイドリングストップシステムでは、停止する度にエンジンを停止させ、スタートする際にエンジンを再始動させるので、これまでよりもエンジンの始動回数が増加する。このため、これまで以上にスタータの耐久性を向上させて長寿命化を図る必要がある。しかも、経済性及び車両への搭載性の観点から、小型軽量化及びコスト低減を図りながら長寿命化を図ることが望ましい。
【０００８】
しかしながら、前述した前者のものでは、ピニオンとピニオンシャフトとの間にクッションスプリングを設けているので、ストッパ部材など部品や部品加工を必要とすると共に、スタータの組み立て作業も複雑になる。このため、エンジンのリングギヤとピニオンが衝突した時に発生する衝撃力を緩和することはできるが、製造コストが増加する。従って、前述した前者のものでは、コスト低減と長寿命化の両立が図れない点で依然として課題が残る。
【０００９】
一方、前述した後者のものでは、エンジンのリングギヤとピニオンとの衝突時に発生する衝撃力を緩和し、さらにはエンジンのリングギヤとピニオンとの噛合時の衝撃力を緩和しているので、スタータの長寿命化に有効である。しかしながら、前述した後者のものでは、ピニオンの回転の立上がりの制御まで考慮しておらず、エンジンのリングギヤとピニオンとの噛合時の衝撃力をこれまで以上に緩和することができない。すなわちエンジンのリングギヤとピニオンとを確実に噛み合わせることについて考慮しておらず、エンジンのリングギヤにピニオンが噛み合っていない状態で電動機を回転駆動させた場合、エンジンのリングギヤにピニオンとの間に回転衝撃力が生じる。
【００１０】
また、前述した後者のものでは、自動車に載置されたバッテリと電動機との間の電気的な接続を制御する電磁スイッチ装置の当該部位が機械式接点で構成されている。このため、開閉制御によるバッテリから電動機への通電によって機械式接点が摩耗し、エンジンの始動回数の増加に伴ってその寿命が短くなる。このように、前述した後者のものでは、スタータの長寿命化の点で依然として課題が残る。
【００１１】
さらに、前述した後者のものでは、エンジンのリングギヤとピニオンとの衝突時に発生する衝撃力及びエンジンのリングギヤとピニオンとの噛合時の衝撃力を緩和するために、電磁スイッチ装置に２つのコイルを備えると共に、電磁スイッチ装置内に遅延回路を組み込んでいるので、電磁スイッチ装置が大型化する。また、電磁スイッチ装置がエンジンの排気管などの高温部近傍に配置される場合には、遅延回路を高温から保護するために、電磁スイッチ装置を高耐熱材料で構成するなど、電磁スイッチ装置に耐熱手段を施さなければならず、電磁スイッチ装置を標準化することができない。従って、前述した後者のものでは、スタータの小型軽量化及びコスト低減の点で依然として課題が残る。
【００１２】
本発明の代表的な目的は、経済性及び品質保証性の向上を図ることができる内燃機関始動装置及びその駆動方法を提供することにある。また、本発明の他の代表的な目的は、アイドルストップシステムを適用した自動車に対する信頼性の向上及びその自動車の経済性の向上を図ることができる内燃機関始動装置及びその駆動方法を提供することにある。さらに、本発明の他の代表的な目的は、小型軽量化，コスト低減及び長寿命化を図ることができる内燃機関始動装置及びその駆動方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の基本的な特徴は、内燃機関始動用の回転駆動力を発生する回転電機に電源から電力を供給する電力供給路と、回転電機の回転駆動力を内燃機関の動力伝達部に伝達する伝達機構を回転電機の回転軸方向に移動させる駆動機構に電源から電力を供給する電力供給路とを互いに独立して構成し、電源から回転電機への電力の供給と、電源から駆動機構への電力の供給とを互いに独立させたことにある。
【００１４】
本発明によれば、電源から回転電機及び駆動機構に電力を供給する電力供給路を互いに独立して構成しているので、電源から駆動機構に供給された電力が回転電機に供給されることがない。これにより、駆動機構に流れる電流を小さくして駆動機構の駆動力を小さくすることができるので、内燃機関の動力伝達部に向って移動する伝達機構の移動速度を遅くすることができる。従って、本発明によれば、内燃機関の動力伝達部との衝突による衝撃力を緩和する手段を伝達機構に設けることなく、内燃機関の動力伝達部と伝達機構との衝突による衝撃力を緩和することができる。
【００１５】
しかも、本発明によれば、駆動機構が、伝達機構を内燃機関の動力伝達部に移動させることができると共に、内燃機関の動力伝達部と伝達機構の当接状態を保持できる程度の駆動力を発生できるものであればよいので、駆動機構の体格を従来よりも小さくすることができると共に、駆動機構の構成を簡単なものとすることができる。さらに、本発明によれば、駆動機構を介することなく電源から回転電機に電力を供給することができるので、駆動機構に機械的接点を設ける必要がなく、さらに駆動機構を小型化，簡素化することができると共に、駆動機構の耐久性を向上させることができる。
【００１６】
電源から回転電機に電力を供給する電力供給路には、電源から駆動機構への電力の供給状態に応じて電源から回転電機への電力の供給を制御する制御手段が設けられている。具体的に制御手段は、電源から駆動機構に供給される電力の供給状態に応じて、電源から回転電機に間欠電力を遅延させて供給するスイッチング手段である。スイッチング手段は、電源から回転電機に電力を供給する電力供給路に設けられたスイッチング素子と、電源から駆動機構に供給される電力の供給状態に応じて、スイッチング素子に間欠電力を遅延させて供給する制御回路から構成されている。
【００１７】
本発明では、上記スイッチング手段を備え、電源から駆動機構に電力を供給して所定時間経過した後、或いは伝達機構が回転電機の回転軸方向に移動を開始してから内燃機関の動力伝達部に到達するまでの時間をＴｍ　，電源から駆動機構に電力の供給を開始してから、電源から回転電機に電力の供給を開始するまでの時間をＴｐ　としたとき、
Ｔｐ≧Ｔｍ
の関係が成立するように、電源から駆動機構に電力を供給した後、スイッチング素子に間欠電力を供給、若しくは電源から駆動機構に電力を供給開始した後、スイッチング素子に間欠電力を遅延させて供給し、電源から回転電機に間欠電力を遅延させて供給する。
【００１８】
本発明によれば、上記スイッチング手段によって、電源から駆動機構に供給される電力の供給状態に応じて、電源から回転電機に間欠電力を遅延させて供給する、すなわちキースイッチが投入されて伝達機構が移動し、伝達機構が内燃機関の動力伝達部に当接した後、電源から回転電機に間欠電力を供給するので、伝達機構と内燃機関の動力伝達部との機械的な接続時の衝撃力を緩和することができる。また、伝達機構と内燃機関の動力伝達部とが機械的に接続してない場合、間欠電力による回転電機の断続的な駆動によって伝達機構と内燃機関の動力伝達部が確実に、しかも伝達機構と内燃機関の動力伝達部との回転衝撃力を緩和して機械的に接続することができる。
【００１９】
電源はその出力電圧が回転電機の入力電圧よりも高く設定されている。或いは出力電圧の異なる第１及び第２電源から構成されている。電源の出力電圧が回転電機の入力電圧よりも高い場合、回転電機は、電源から供給されかつ電圧が降圧された電力の供給を受ける。駆動機構は、電源から供給されたそのままの電力を受ける。出力電圧の異なる第１及び第２電源から電源が構成されている場合、回転電機は第１電源からの電力の供給を受ける。駆動機構は、第１電源よりも出力電圧が高い第２電源からの電力の供給を受ける。
【００２０】
本発明によれば、回転電機に供給される電力よりも高電圧の電力を駆動機構に供給することができるので、駆動機構の駆動力を上昇させることができる。従って、本発明によれば、駆動機構の所定の駆動力（伝達機構を内燃機関の動力伝達部に移動させることができると共に、内燃機関の動力伝達部と伝達機構の当接状態を保持できる程度の駆動力）を確保して、駆動機構の体格をさらに小型化することができる。
【００２１】
制御手段であるスイッチ手段は、駆動機構及び回転電機とは分離して設置されている。このように、本発明によれば、制御手段であるスイッチ手段を駆動機構及び回転電機と分離するので、駆動機構及び回転電機が配置される内燃機関の近傍、すなわち高温領域から離れた位置に制御手段であるスイッチ手段を配置することができ、耐熱性処理を施すことなく、制御手段であるスイッチ手段の耐熱性を向上させることができる。従って、本発明によれば、制御手段であるスイッチング手段の標準化を図ることができる。
【００２２】
また、本発明では、回転電機に供給される電力の電流通電率を８０％以下に設定している。好ましくは２０％に設定している。さらに、本発明では、回転電機に電力の供給を開始してから所定時間は、回転電機に供給される電力の電流通電量を一定にし、所定時間後、回転電機に供給される電力の電流通電量を徐々に増加させている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例を図１乃至５に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施例である内燃機関始動装置の電気的回路構成を示す。図２，図３は、図１の電気的回路構成を適用した実際の内燃機関始動装置の構成を示す。本実施の内燃機関始動装置は、例えばガソリンなどの燃料の供給を受けて動作するエンジンによって駆動される自動車のエンジン始動用スタータである。スタータ１００は大別すると、動力伝達機構を含むモータ１０と、シフトレバー３１を含むアクチュエータ３０と、パワースイッチングユニット５０，イグニションキースイッチ
７０及び電源を含む電力供給系統から構成されている。
【００２４】
モータ１０は、自動車の車載電源であり、出力電圧１２Ｖのバッテリ６０から供給された直流電力の供給を受けて、自動車のエンジン始動用の回転駆動力を発生する直流式の回転電機（直流電動機）である。モータ１０の外郭を構成する円筒状の継鉄１１（又はヨークともいう）の内周側には、継鉄１１と共に磁気回路を構成する界磁固定子１２が設けられている。界磁固定子は、固定ネジによって継鉄１１の内周側に複数固定された界磁鉄心と、界磁鉄心の各々に巻かれた界磁巻線とを備え構成されている。
【００２５】
界磁固定子１２の内周側には、所定の空隙を介して回転子１３（又は電機子ともいう）が回転可能に設けられている。回転子１３は、外周部側に複数のスロットが形成された回転子鉄心１４を備えている。回転子鉄心１４の複数のスロットの各々には回転子巻線１５（又は電機子巻線ともいう）が収納されている。回転子鉄心１４の一方端側には回転子巻線１５と電気的に接続された整流子１６（又はコンミテータともいう）が設けれている。その他方端側には、後述する動力伝達機構が設けられている。整流子１６には、ブラシ保持器によって保持かつ押圧されているブラシ２９が摺動接触している。ブラシ２９はブラシリード線などを介して界磁巻線と電気的に接続されており、バッテリ６０から界磁巻線を介して供給された電力を整流子１６に供給する。整流子１６に供給された電力は回転子巻線１５に供給される。
【００２６】
回転子鉄心１４，整流子１６及び動力伝達機構は回転軸１７（又は出力軸ともいう）上に設けられている。継鉄１１の一方端部側はリアブラケット１８によって、継鉄１１の他方端部側はフロントブラケット１９によってそれぞれ覆われている。回転軸１７の両端は、リアブラケット１８に設けられた軸受２０と、フロントブラケット１９のノーズ部１９ａに設けられた軸受２１によって回転可能に支承されている。
【００２７】
リアブラケット１８の外周側には、外周表面から外方向に突出すると共に、界磁固定子１２の界磁巻線と電気的に接続され、かつパワースイッチングユニット５０を介してバッテリ６０に電気的に接続可能な電力受電用端子２２が設けられている。フロントブラケット１９にはインロー部１９ｂ及びフランジ部１９ｃが設けられている。スタータ１００は、インロー部１９ｂがスタータ取付部２３と嵌合し、フランジ部１９ｃがスタータ取付部２３にボルト２４で固定されることによって自動車のエンジンに装着される。
【００２８】
回転軸１７上には、モータ１０で発生した回転駆動力を自動車のエンジンの動力伝達部であるリングギヤ２８に伝達する動力伝達機構が設けられている。動力伝達機構はローラクラッチ２５及びピニオン２６から構成されている。ローラクラッチ２５は、外部の駆動力を受けて回転軸１７上を摺動（又は移動）可能に構成されていると共に、内周表面に形成されたヘリカルスプライン２５ａが回転軸１７の外周表面に形成されたヘリカルスプライン１７ａと係合している。ローラクラッチ２５の回転子１３側とは反対側には、ローラクラッチ２５と共に回転軸１７上を摺動（又は移動）するピニオン２６が設けられている。ローラクラッチ２５とピニオン２６は、ローラクラッチ２５のアウタ部２５ｂとピニオン２６のインナ部２６ａとの間に設けられたローラ２７を介して結合されている。ピニオン２６には、リングギヤ２８との噛み合い及び噛み合い解除が可能なピニオンギヤ２６ｂが設けられている。
【００２９】
アクチュエータ３０は、バッテリ４０から供給された直流電力の供給を受けて動力伝達機構の駆動力を発生する駆動機構である。アクチュエータ３０の外郭を構成する円筒形状の鉄心３０ａの内周部側にはソレノイドコイル３０ｂが巻かれている。鉄心３０ａの内周側には、可動導体であるプランジャ３０ｃが設けられている。プランジャ３０ｃは、ソレノイドコイル３０ｂへの電力供給によって発生する電磁誘導力（吸引力）によってアクチュエータ３０の内部に引き込まれる。このため、アクチュエータ３０は電磁誘導素子とも呼ばれる。また、ソレノイドと呼ばれることもある。アクチュエータ３０の軸方向一方端側（プランジャ
３０ｃの突出側とは反対側）は閉塞されている。この閉塞部からは、閉塞部表面から外方向に突出すると共に、ソレノイドコイル３０ｂと電気的に接続され、かつイグニションキースイッチ７０を介してバッテリ６０と電気的に接続可能な電力受電用端子３０ｄが設けられている。アクチュエータ３０の閉塞部とプランジャ３０ｃとの間には、アクチュエータ３０への電力供給が停止（イグニションキースイッチ７０が開放）したとき、アクチュエータ３０の内部に引き込まれていたプランジャ３０ｃを元の位置に戻すプランジャ戻しバネ３０ｅが設けられている。このプランジャ戻しバネ３０ｅの作用によってリングギヤ２８とピニオンギヤ２６ｂとの噛み合いが解除される。プランジャ３０ｃはシフトレバー３１を介してローラクラッチ２５と機械的に結合されている。
【００３０】
電力供給系統は、自動車の車載電源であるバッテリ４０から供給された直流電力をアクチュエータ３０及びモータ１０に供給するものであり、バッテリ４０の正極からイグニションキースイッチ７０を介してアクチュエータ３０の正極（電力受電用端子３０ｄ）に至る第１電力供給路と、バッテリ４０の正極からパワースイッチングユニット５０を介してモータ１０の正極（電力受電用端子２２）に至る第２電力供給路とが互いに独立して構成されている。バッテリ４０の負極，アクチュエータ３０の負極及びモータ１０の負極はそれぞれ自動車の車体に接地されている。
【００３１】
パワースイッチングユニット５０は、バッテリ４０からアクチュエータ３０への電力供給状態に応じてバッテリ４０からモータ１０への電力供給を制御する制御手段である。具体的にパワースイッチングユニット５０は、バッテリ４０から供給された電力をモータ１０に供給する第２電力供給路に設けられたスイッチング手段であり、半導体素子であるｎチャネルエンハンスメント形のＭＯＳ−
ＦＥＴ５０ｂ（以下、単にＭＯＳ−ＦＥＴ５０ｂと呼称する）と、バッテリ４０からアクチュエータ３０への電力供給状態に応じてＭＯＳ−ＦＥＴ５０ｂを制御する制御回路５０ａから構成されている。
【００３２】
制御回路５０ａは、エッジ検出部，制御信号発生部及び昇圧回路から構成されている。エッジ検出部は、イグニションキースイッチ７０の投入による信号の立ち上がり、すなわちバッテリ６０からアクチュエータ３０に電力の供給が開始されたことを検出する。制御信号発生部は、イグニションキースイッチ７０の投入による信号の立ち上がりがエッジ検出部で検出されたことをもって、イグニションキースイッチ７０の投入による信号の立ち上がり後の時間に対する制御信号の通流率（デューティ比）の関係から所定の通流率の制御信号を発生する。昇圧回路は、チャージ・ポンプ回路などによって構成されたものであり、制御信号発生部から出力された制御信号に基づいてＭＯＳ−ＦＥＴ５０ｂのゲートに電圧を印加する。
【００３３】
イグニションキースイッチ７０の投入による信号の立ち上がり後の時間に対する制御信号の通流率（デューティ比）との関係は、ピニオン２６の移動速度や移動距離などに基づいて予め設定されており、イグニションキースイッチ７０の投入による信号の立ち上がり後（バッテリ４０からアクチュエータ３０への電力供給開始後）、所定の時間をおいて昇圧回路からＭＯＳ−ＦＥＴ５０ｂのゲートに間欠的な電圧（パルス波状の電圧）が印加されるように設定されている。昇圧回路からＭＯＳ−ＦＥＴ５０ｂのゲートに印加される電圧は、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０ｂのソース電極と比べて十分高く設定されている。昇圧回路から印加される間欠的な電圧（パルス波状の電圧）によって、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０ｂはオン・オフを間欠的に繰り返す。これにより、バッテリ４０から供給された電力はモータ１０に間欠的（パルス波状）に供給される。
【００３４】
次に、本実施例の内燃機関始動装置の動作を説明する。図４は、本実施例の内燃機関始動装置におけるイグニションキースイッチ７０の投入から自動車のエンジンの始動完了までの一連の動作を示す。図５は、本実施例の内燃機関始動装置における制御回路５０ａの入出力信号（入力電圧Ｖ１，出力電圧Ｖ２）とピニオン２６の移動距離Ｌとの関係を示す。
【００３５】
図２に示す状態において、図５に示す時間Ｔ１　をもってイグニションキースイッチ７０が投入（ＯＮ）される（ステップＳ１）と、バッテリ６０からイグニションキースイッチ７０を介してアクチュエータ３０に電力が供給される（ステップＳ２）。電力の供給を受けたアクチュエータ３０は、ソレノイドコイル３０ｂが励磁されて電磁誘導力（吸引力）を発生し、プランジャ３０ｃをアクチュエータ３０の内部（電力受電用端子３０ｄ側）に移動させる。
【００３６】
プランジャ３０ｃの移動に伴ってローラクラッチ２５がリングギヤ２８側に押し出される。これにより、ピニオン２６がモータ１０の回転軸１７方向をリングギヤ２８側に移動する（ステップＳ３）。ピニオン２６は、その端面（リングギヤ２８側端面）が、図５に示す時間Ｔ２　においてリングギヤ２８の端面（ピニオン２６側端面）に到達する。すなわち時間偏差ΔＴ（Ｔ２−Ｔ１）の間にピニオン２６は初期位置から距離Ｌ１　移動する。
【００３７】
このとき、ピニオンギヤ２６ｂの歯先とリングギヤ２８の歯元が互いに対向する場合、ピニオン２６はリングギヤ２８と噛み合う。すなわちピニオン２６は初期位置から距離Ｌ２　移動する。ピニオンギヤ２６ｂの歯先とリングギヤ２８の歯元が互いに対向しない場合、ピニオン２６はリングギヤ２８と噛み合わず、アクチュエータ３０の駆動力によってリングギヤ２８のピニオン２６側端面押付けられた状態で保持される。
【００３８】
また、図５に示す時間Ｔ１　をもってイグニションキースイッチ７０が投入されると、制御回路５０ａには入力電圧Ｖ１　が印加される。印加された入力電圧Ｖ１　はエッジ検出部で検出される。この検出結果は検出信号として制御信号発生部に入力される。
【００３９】
図５に示す時間Ｔ３　において、すなわちイグニションキースイッチ７０が投入されてから、図５に示す所定時間ｔ１　、例えば０．２〜０．５秒経過（ステップ
Ｓ４）後（又はピニオン２６の端面（リングギヤ２８側端面）がリングギヤ２８の端面（ピニオン２６側端面）に到達してから時間偏差ΔＴ（Ｔ３−Ｔ２）経過後）制御信号発生部は、イグニションキースイッチ７０の投入による信号の立ち上がり後の時間に対する制御信号の通流率（デューティ比）との関係に基づいて制御信号を昇圧回路に出力する。
【００４０】
昇圧回路は、入力された制御信号に基づいて制御され、出力信号として間欠的な出力電圧（パルス波状の出力電圧）Ｖ２　をＭＯＳ−ＦＥＴ５０ｂのゲートに印加する。印加された出力信号により、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０ｂはオン・オフを繰り返す。このオン・オフ動作により、バッテリ６０から供給された電力は電流の通電率が８０％以下、好ましくは２０％の間欠電力としてモータ１０の界磁巻線及び回転子巻線１５に供給される（ステップＳ５）。
【００４１】
ここで、図５に示す時間Ｔ１　においてピニオン２６がリングギヤ２８側に移動を開始してから、図５に示す時間Ｔ２　においてピニオン２６の端面（リングギヤ２８側端面）がリングギヤ２８の端面（ピニオン２６側端面）に到達するまでの時間をＴｍ（時間偏差ΔＴ（Ｔ２−Ｔ１））、図５に示す時間Ｔ１　においてイグニションキースイッチ７０を投入、すなわちバッテリ６０からアクチュエータ３０に電力の供給を開始してから、図５に示す時間Ｔ３　においてモータ１０に間欠電力を供給するまでの時間をＴｐ　（時間偏差ΔＴ（Ｔ３−Ｔ１））としたとき、本実施例のスタータ１００では、
Ｔｐ≧Ｔｍ
の関係を満たしている。この関係から判るように、本実施例では、ピニオン２６がリングギヤ２８側に移動を開始、すなわちイグニションキースイッチ７０を投入（又はバッテリ６０からアクチュエータ３０に電力の供給を開始）した後、モータ１０に間欠電力を遅延させて供給している。すなわち本実施例では、パワースイッチングユニット５０を介してモータ１０に間欠電力が遅延して供給されるように、間欠的な電圧（パルス波状の電圧）を遅延させてＭＯＳ−ＦＥＴ５０ｂのゲートに印加している。
【００４２】
間欠電力の供給を受けたモータ１０は、間欠電力の電流の通電量に対応する回転駆動力（トルク）であって、自動車のエンジンの始動に必要な回転駆動力よりも小さい回転駆動力で断続的（パルス状）に回転する（ステップＳ６）。この回転は、回転軸１７，ローラクラッチ２５を介してピニオン２６に伝達され、ピニオン２６を断続的に回転させる。これにより、ピニオン２６とリングギヤ２８が噛み合わず、アクチュエータ３０の駆動力によってリングギヤ２８のピニオン
２６側端面押付けられた状態で保持されていた場合、ピニオンギヤ２６ｂの歯先とリングギヤ２８の歯元との相対位置が調整され、ピニオンギヤ２６ｂの歯先とリングギヤ２８の歯元が対向する相対位置関係になった段階でピニオン２６はリングギヤ２８と噛み合う（ステップＳ７）。ピニオン２６がリングギヤ２８と噛み合い、図５に示す時間Ｔ４　においてプランジャ３０ｃが最大吸引位置まで吸引されると、ピニオン２６とリングギヤ２８との噛み合いが完了する（図３に示す状態になる）。
【００４３】
ピニオン２６とリングギヤ２８との噛み合い完了後、図５に示す時間Ｔ５　において、すなわちモータ１０に間欠電力の供給が開始（図５に示す時間Ｔ３　）されてから、図５に示す時間ｔ２　を経過後（又はピニオン２６とリングギヤ２８の噛み合いが完了（図５に示す時間Ｔ４　）してから、時間偏差ΔＴ（Ｔ５−Ｔ４）経過後）パワースイッチングユニット５０は、モータ１０に供給される間欠電力の電流の通電量を徐々に増加するように動作する（ステップＳ８）。すなわちパワースイッチングユニット５０は、モータ１０に供給される間欠電力の電流の通電量が徐々に増加するように、イグニションキースイッチ７０の投入による信号の立ち上がり後の時間に対する制御信号の通流率（デューティ比）との関係に基づいて制御信号を制御信号発生部で発生させ、その制御信号によって昇圧回路を制御し、その制御信号に対応する間欠的な出力電圧（パルス波状の出力電圧）Ｖ２　を昇圧回路からＭＯＳ−ＦＥＴ５０ｂのゲートに印加し、ＭＯＳ−ＦＥＴ５０ｂを制御する。
【００４４】
パワースイッチングユニット５０の制御によってモータ１０に供給される間欠電力の電流の通電量が徐々に増加すると、モータ１０の回転駆動力は徐々に大きくなる。これにより、自動車のエンジンは、徐々に回転数を上昇させながら回転駆動する（ステップＳ９）。自動車のエンジンの回転数が所定の回転数領域に達成すると、自動車のエンジンは着火される（ステップＳ１０）。自動車のエンジンの着火が確認されると、イグニションキースイッチ７０は開放（ＯＦＦ）される（ステップＳ１１）。
【００４５】
イグニションキースイッチ７０が開放（ＯＦＦ）されると、バッテリ６０からアクチュエータ７０への電力の供給が遮断（ステップＳ１２）され、アクチュエータ３０のソレノイドコイル３０ｂが無励磁となり、電磁誘導力（吸引力）が生じなくなる。これにより、プランジャ３０ｃがプランジャ戻しバネ３０ｅの弾性力によって、初期位置（アクチュエータ３０の電力受電用端子３０ｄ側とは反対側の端部から最大に突出した位置（図２に示す状態））に向って移動し、このプランジャ３０ｃの移動に伴ってローラクラッチ２５及びピニオン２６がリングギヤ２８側とは反対側に向って移動する。これにより、ピニオン２６がリングギヤ２８から離脱（ステップＳ１３）、すなわちピニオン２６とリングギヤ２８との噛み合いが解除される。
【００４６】
また、ステップＳ１１においてイグニションキースイッチ７０が開放（ＯＦＦ）されると、バッテリ６０からモータ１０への電力の供給がパワースイッチングユニット５０の制御によって遮断（ステップＳ１２）され、モータ１０自身による回転が停止する。尚、モータ１０は、ピニオン２６とリングギヤ２８が噛み合っている間は自動車のエンジンによって駆動され、回転を続ける。ステップＳ１３においてピニオン２６がリングギヤ２８から離脱すると、モータ１０は回転を自然に停止する。自動車のエンジンは着火後、アイドリング状態、すなわちアイドリング回転数領域で動作する（ステップＳ１４）。これにより、スタータ１００は自動車のエンジンの始動を完了する（ステップＳ１５）。
【００４７】
以上説明した本実施例によれば、バッテリ６０からアクチュエータ３０及びモータ１０に電力を供給する電力供給路を互いに独立して構成しているので、バッテリ６０からアクチュエータ３０に供給された電力がモータ１０に供給されることがない。これにより、アクチュエータ３０のソレノイドコイル３０ｂに流れる励磁電流が小さくなり、アクチュエータ３０内部で発生すると共に、プランジャ３０ｃを駆動する電磁誘導力（吸引力）が小さくなるので、プランジャ３０ｃの移動速度を遅くし、リングギヤ２８側に移動するピニオン２６の移動速度を遅くすることができる。従って、本実施例によれば、リングギヤ２８との衝突による衝撃力を緩和する手段をピニオン２６に設けることなく、リングギヤ２８とピニオン２６との衝突による衝撃力を緩和することができる。
【００４８】
しかも、本実施例によれば、アクチュエータ３０が、ピニオン２６をリングギヤ２８側に移動させることができると共に、リングギヤ２８とピニオン２６との当接状態を保持できる程度の駆動力を発生できるものであればよい。従って、本実施例によれば、アクチュエータ３０の体格を従来よりも小さくすることができると共に、アクチュエータ３０の構成を簡単なものとすることができる。
【００４９】
それ故、本実施例によれば、スタータ１００の小型軽量化，コスト低減及び長寿命化を図ることができ、スタータ１００の経済性及び品質保証性の向上を図ることができる。尚、経済性及び品質保証性の向上を図ることができる本実施例のスタータ１００は、信号待ちなどにおいて自動車が停止する度にエンジンを停止させ、スタートする際にエンジンを再始動させるアイドルストップシステムを適用した自動車における信頼性の向上及び経済性の向上の両立を図る上で特に有効である。
【００５０】
さらに、本実施例によれば、アクチュエータ３０を介することなくバッテリ
６０からモータ１０に電力を供給することができるので、アクチュエータ３０に機械的接点を設ける必要がない。従って、本実施例によれば、アクチュエータ
３０の耐久性を向上させることができると共に、小型軽量化及びコスト低減を図ることができるので、スタータ１００の小型軽量化，コスト低減及び長寿命化をさらに図ることができる。
【００５１】
また、本実施例によれば、イグニションキースイッチ７０が投入され、ピニオン２６がリングギヤ２８側に移動し、ピニオン２６とリングギヤ２８が当接した後、パワースイッチングユニット５０によってモータ１０に電力を遅延させて供給するので、ピニオン２６とリングギヤ２８との噛み合い時の衝撃力を緩和することができる。また、ピニオン２６とリングギヤ２８とが噛み合っていない場合は、間欠電力によるモータ１０の断続的な駆動によってピニオン２６とリングギヤ２８とを確実に、しかもピニオン２６とリングギヤ２８との噛み合いの際のピニオン２６とリングギヤ２８との回転衝撃力を緩和して噛み合わせることができる。従って、本実施例によれば、スタータ１００の信頼性を向上させることができると共に、ピニオン２６の摩耗及び欠けなどを抑制し、スタータ１００の長寿命化をさらに図ることができる。
【００５２】
さらに、本実施例によれば、ピニオン２６とリングギヤ２８との噛み合い時の間欠電力の電流の通電率を８０％以下、好ましくは２０％としてモータ１０に供給される電力の電流通電量を低減させるので、モータ１０の断続的な駆動によるモータ１０の回転駆動力の低減作用に加えて、モータ１０の回転駆動力をさらに小さくすることができる。従って、本実施例によれば、ピニオン２６とリングギヤ２８との回転衝撃力をさらに緩和することができる。
【００５３】
また、本実施例によれば、パワースイッチングユニット５０は、モータ１０及びアクチュエータ３０とは分離して設けることができる。従って、本実施例によれば、モータ１０及びアクチュエータ３０が設けられる自動車のエンジンの近傍、すなわち高温領域から離れた場所や位置にパワースイッチングユニット５０を設けることができるので、耐熱性処理を施すことなく、パワースイッチングユニット５０の耐熱性を向上させることができる。よって、本実施例によれば、パワースイッチングユニット５０の標準化を図ることができるので、スタータ１００のコストをさらに低減することができる。
【００５４】
また、本実施例によれば、パワースイッチングユニット５０をモータ１０及びアクチュエータ３０から分離することができるので、スタータ１００の配置の自由度を向上させることができる。従って、本実施例によれば、スタータ１００の車両への搭載性を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施例によれば、アクチュエータ３０のソレノイドコイル３０ｂに流れる電流が小さくなるので、従来、バッテリ６０とアクチュエータ３０との間に設けられていたスタータリレーをバッテリ６０とアクチュエータ３０との間に設ける必要がない。従って、本実施例によれば、スタータ１００の小型軽量化，コスト低減及び長寿命化をさらに向上させることができる。
【００５６】
次に、本発明の第２実施例を図６に基づいて説明する。図６は、本発明の第２実施例である内燃機関始動装置の電気的回路構成を示す。本実施例の内燃機関始動装置は、例えばガソリンなどの燃料の供給を受けて動作するエンジンの駆動力と、車載電源であるバッテリからの電力の供給を受けて動作する電動機の駆動力とを車両の運転状態に応じて切り替えるハイブリッド自動車のエンジン始動用スタータである。
【００５７】
近年、自動車分野においては耐環境性，地球温暖化抑制の観点から、信号待ちなどで車両が停止した際にエンジンを停止し、排気ガスの排出を抑制するアイドリングストップシステムの検討が進められている。アイドリングストップシステムでは、エンジンを停止している際もエアコンなどの運転は継続するので、多くの電力を必要とする。このため、エンジンを駆動源とする自動車においては、バッテリの出力電圧を１２Ｖから３６Ｖとする高圧化が行われている。また、エンジンと電動機を駆動源とするハイブリッド自動車においては、既に搭載されている出力電圧１２Ｖのバッテリに加えて、出力電圧３６Ｖのバッテリを搭載している。
【００５８】
そこで、本実施例では、後者の自動車において、モータ１０及びアクチュエータ３０への電力供給源を別々にしている。具体的には、出力電圧１２Ｖのバッテリ６１から供給された電力によってモータ１０を駆動し、出力電圧３６Ｖのバッテリ６２から供給された電力によってアクチュエータ３０を駆動するように電力供給系統を構成している。尚、この他の構成は前例と同様であるので、この他の構成の具体的な説明は省略する。
【００５９】
以上説明した本実施例によれば、出力電圧が１２Ｖのバッテリ６１からモータ１０に、出力電圧が３６Ｖのバッテリ６２からアクチュエータ３０にそれぞれ電力を供給する、すなわちモータ１０に供給される電力よりも高電圧の電力をアクチュエータ３０に供給するので、アクチュエータ３０の電磁誘導力（吸引力）を上昇させることができる。従って、本実施例によれば、アクチュエータ３０の所定の駆動力（ピニオン２６をリングギヤ２８側に移動させることができると共に、ピニオン２６とリングギヤ２８との当接状態を保持できる程度の駆動力）を確保し、アクチュエータ３０の体格をさらに小型化することができる。よって、本実施例によれば、スタータ１１０の小型軽量化，コスト低減及び車両への搭載性をさらに向上させることができる。
【００６０】
また、本実施例によれば、モータ１０には、従来と同様に電圧１２Ｖの電力を供給することができるので、モータ１０の仕様を何ら変えることがなく、これまでと同じ仕様のものを用いることができる。従って、本実施例によれば、スタータ１１０の標準化を図ることができるので、スタータ１１０のコストを上昇させることがない。
【００６１】
次に、本発明の第３実施例を図７に基づいて説明する。図７は、本発明の第３実施例である内燃機関始動装置の電気的回路構成を示す。本実施例の内燃機関始動装置は、例えばガソリンなどの燃料の供給を受けて動作するエンジンによって駆動される自動車のエンジン始動用スタータである。前例で説明したように、アイドリングストップシステムの採用によるバッテリの高電圧化（出力電圧を１２Ｖから３６Ｖとする）が行われている。
【００６２】
本実施例のスタータ１２０は、バッテリの高電圧化に対応するものであり、出力電圧が３６Ｖのバッテリ６３からモータ１０に電力を供給する電力供給経路の途中に、電力変換器であるＤＣ−ＤＣコンバータ８０を設け、バッテリ６３から供給された電力の電圧を３６Ｖから１２Ｖ（モータ１０の入力電圧に等しい）に変換し、パワースイッチングユニット５０を介してモータ１０に供給するように電力供給系統を構成している。アクチュエータ３０には、バッテリ６３から供給された電力（出力電圧３６Ｖの電力）が供給される。尚、この他の構成は前例と同様であるので、この他の構成の具体的な説明は省略する。
【００６３】
以上説明した本実施例によれば、出力電圧が３６Ｖのバッテリ６３からアクチュエータ３０に電力を供給し、出力電圧が３６Ｖのバッテリ６３からモータ１０に電力を、その電圧を３６Ｖから１２Ｖに降圧させてから供給する、すなわち前例と同様にモータ１０に供給される電力よりも高電圧の電力をアクチュエータ
３０に供給するので、アクチュエータ３０の電磁誘導力（吸引力）を上昇させることができる。従って、本実施例においても、アクチュエータ３０の所定の駆動力（ピニオン２６をリングギヤ２８側に移動させることができると共に、ピニオン２６とリングギヤ２８との当接状態を保持できる程度の駆動力）を確保し、アクチュエータ３０の体格をさらに小型化することができる。よって、本実施例によれば、前例と同様にスタータ１２０の小型軽量化，コスト低減及び車両への搭載性をさらに向上させることができる。
【００６４】
また、本実施例によれば、モータ１０には、従来と同様に電圧１２Ｖの電力を供給することができるので、モータ１０の仕様を何ら変えることがなく、これまでと同じ仕様のものを用いることができる。従って、本実施例によれば、スタータ１２０の標準化を図ることができるので、スタータ１２０のコストを上昇させることがない。
【００６５】
尚、本実施例では、車載電源であるバッテリの高電圧化（出力電圧を１２Ｖから３６Ｖとする）した自動車への適用について説明したが、本実施例のスタータ１２０の構成は、第２実施例のハイブリッド自動車の出力電圧３６Ｖのバッテリ６２のみをモータ１０及びアクチュエータ３０の駆動電源とした場合にも適用することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、内燃機関の動力伝達部との衝突による衝撃力を緩和する手段を伝達機構に設けることなく、内燃機関の動力伝達部と伝達機構との衝突による衝撃力を緩和することができ、しかも、駆動機構の体格を従来よりも小さくすることができると共に、駆動機構の構成を簡単なものとすることができ、さらには、駆動機構に機械的接点を設ける必要がなく、さらに駆動機構を小型化，簡素化することができると共に、駆動機構の耐久性を向上させることができるので、内燃機関始動装置の小型軽量化，コスト低減及び長寿命化を図ることができる。従って、本発明によれば、内燃機関始動装置の経済性及び品質保証性の向上を図ることができる。特に本発明は、アイドルストップシステムを適用した自動車に対する信頼性の向上及びその自動車の経済性の向上を図る上で有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である内燃機関始動装置の電気的回路構成を示す回路図。
【図２】図１の電気的回路構成を適用した実際の内燃機関始動装置の構成を示す断面図であり、内燃機関始動装置の停止時の状態（動力伝達機構であるピニオンと自動車の内燃機関の動力伝達部であるリングギヤが噛み合っていない状態）を示す。
【図３】図１の電気的回路構成を適用した実際の内燃機関始動装置の構成を示す断面図であり、内燃機関始動装置の動作時の状態（動力伝達機構であるピニオンと自動車の内燃機関の動力伝達部であるリングギヤが噛み合っている状態）を示す。
【図４】図１の内燃機関始動装置の動作を示すフローチャート図であり、イグニションキースイッチの投入から自動車の内燃機関始動完了までの一連の動作を示す。
【図５】図１の内燃機関始動装置の動力伝達機構であるピニオン，電力供給系統に設けられた制御手段であるパワースイッチングユニットの動作を示すタイムチャート図であり、イグニションキースイッチの投入から自動車の内燃機関の回転駆動までの一連の動作を示す。
【図６】本発明の第２実施例である内燃機関始動装置の電気的回路構成を示す回路図。
【図７】本発明の第３実施例である内燃機関始動装置の電気的回路構成を示す回路図。
【符号の説明】
１０…モータ、１１…継鉄、１２…界磁固定子、１３…回転子、１４…回転子鉄心、１５…回転子巻線、１６…整流子、１７…回転軸、１８…リアブラケット、１９…フロントブラケット、２０，２１…軸受、２２…電力受電用端子、２３…スタータ取付部、２４…ボルト、２５…ローラクラッチ、２６…ピニオン、
２７…ローラ、２８…リングギヤ、２９…ブラシ、３０…アクチュエータ、３１…シフトレバー、５０…パワースイッチングユニット、６０，６１，６２，６３…バッテリ、７０…イグニションキースイッチ、８０…ＤＣ−ＤＣコンバータ、１００，１１０，１２０…スタータ。
【図１】
2004011627.tif 000003
【図２】
2004011627.tif 000004
【図３】
2004011627.tif 000005
【図４】
2004011627.tif 000006
【図５】
2004011627.tif 000007
【図６】
2004011627.tif 000008
【図７】
2004011627.tif 000009