(57)【要約】【課題】エンジン始動装置において、始動性を向上させることである。【解決手段】エンジン始動装置１０は、遊星歯車機構３０に接続される電動スタータ２１と油圧スタータ８１と、プランジャ５１によって駆動される作動機構６０と、スタータピニオン４２を一方端に有する始動駆動軸部４８とを含んで構成される。作動機構６０が第１状態にあるときは、電動スタータ２１によって油圧スタータ８１が逆回転駆動されて油圧ポンプとして作用してアキュムレータ８４に蓄圧し、第２状態にあるときは、アキュムレータ８４に蓄えられたエネルギによって油圧スタータ８１が正回転し、電動スタータ２１の駆動パワーと油圧スタータ８１の駆動パワーとが重畳して、エンジン７０を始動する。【選択図】図３
2007315338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遊星歯車機構のサンギヤに接続される電動スタータと、
遊星歯車機構のリングギヤと接続される油圧スタータであって、アキュムレータに蓄えられた油圧により作動する油圧スタータと、
遊星歯車機構のキャリアに接続される始動駆動軸部と、
アキュムレータと油圧スタータとの間に設けられる制御弁と、
始動駆動軸部を固定しあるいは回転自在に解放することでキャリアを固定しあるいは回転自在に切り換えるキャリア固定切換手段と、
始動駆動軸部とエンジン始動軸との間を接続しあるいは接続を解放する始動接続切換手段と、
電動スタータの励磁と制御弁の開閉とを制御し、少なくとも電動スタータ又は油圧スタータのいずれか一方のエネルギを始動駆動軸に伝達し、エンジンの始動動作を制御する制御部とを備え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、
油圧スタータは、アキュムレータからの油圧供給によって遊星歯車機構を介して始動駆動軸を駆動する油圧モータの機能と、遊星歯車機構を介して電動スタータから供給される動力によって駆動されアキュムレータに油圧を蓄えさせる油圧ポンプの機能を有することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジン始動装置において、
油圧スタータは、キャリア固定切換手段によってキャリアが固定されると、遊星歯車機構を介して駆動されてアキュムレータに油圧を蓄えさせる油圧ポンプとして働くことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項４】
請求項１に記載のエンジン始動装置において、さらに、
エンジンと接続される油圧ポンプであって、エンジンの回生エネルギによって駆動されることでアキュムレータに油圧を蓄えさせる蓄圧用油圧ポンプを備えることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項５】
請求項１に記載のエンジン始動装置において、
始動切換手段とキャリア固定切換手段とを作動させる作動機構であって、
始動切換手段を接続解放状態とし、キャリア固定切換手段を固定状態とする第１状態と、
始動切換手段を接続状態とし、キャリア固定切換手段を回転自在状態とする第２状態との間で状態切換を行なう作動機構を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項６】
請求項５に記載のエンジン始動装置において、
始動駆動軸部は、
キャリアに直結されるキャリア軸と、
キャリア軸の回転力を伝えるとともにキャリア軸の軸方向に移動自在の中間機構であって、一方側に作動機構と係合する作動駆動軸を、他方側にキャリア固定切換手段として筐体にかみ合い可能なピニオンを、作動駆動軸とピニオンとの間にワンウェイクラッチを、それぞれ有する中間機構と、
を含み、
作動機構が第１状態にあるときには、ピニオンが筐体とかみ合って回転拘束状態とされ、ワンウェイクラッチの作用によりキャリア軸が回転拘束状態となり、
作動機構が第２状態にあるときには、ピニオンが筐体から解放され回転自在状態とされ、ワンウェイクラッチの作用によりキャリア軸が回転自在となることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項７】
遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、キャリアの１つに接続される電動スタータと、
遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、キャリアの他の１つと接続される油圧スタータであって、アキュムレータに蓄えられた油圧により作動する油圧スタータと、
遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、キャリアの残りの１つに接続される始動駆動軸部と、
アキュムレータと油圧スタータとの間に設けられる制御弁と、
電動スタータの励磁と制御弁の開閉とを制御し、少なくとも電動スタータ又は油圧スタータのいずれか一方のエネルギを始動駆動軸に伝達し、エンジンの始動動作を制御する制御部と、
を備え、
電動スタータの出力軸と、油圧スタータの出力軸とは、同軸に配置されることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項８】
請求項７に記載のエンジン始動装置において、
電動スタータと油圧スタータとが一体構造として構成され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、エンジンの始動装置に係り、特に、スタータを用いるエンジンの始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを始動するために用いられるスタータとしては、始動用の電動モータが用いられる。また、油圧モータを始動用に用いることも知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電動モータを用いたスタータで車両のエンジンを始動させる装置において、電動モータスタータの回転軸にワンウェイクラッチを介して液圧モータを接続する構成が開示されている。ここでは、車両の減速時に、エンジンの回転軸に連結された液圧ポンプからの液圧を蓄えるアキュムレータと、アキュムレータの液圧を検出する液圧検出器と、アキュムレータの液圧を液圧モータに導く電磁切換弁とを備え、液圧検出器の信号に基づいて切換スイッチが、電磁切換弁のソレノイドと電動モータのコイルとを択一的に励磁することが述べられている。この方式は、ワンウェイクラッチを介して、電動モータスタータと液圧モータスタータとが直列に接続されている。
【０００４】
また、特許文献２には、内燃機関の始動装置として、油圧アクチュエータと電動モータとを備え、プラネタリギヤセットのサンギヤ、キャリア、リングギヤの１つ、具体的にはサンギヤに電動モータの回転軸を接続し、油圧アクチュエータの回転軸をプラネタリギヤセットの他の１つ、具体的にはキャリアに接続し、プラネタリギヤセットの残りの１つ、具体的にはリングギヤに駆動出力軸を接続する構成が開示されている。これにより、油圧アクチュエータまたは電動モータの動力を選択的として互いに干渉することなく始動を行うことができると述べられている。なお、この油圧アクチュエータまたは電動モータの動力のいずれかを選択するために、電動モータブレーキと、油圧アクチュエータブレーキが用いられている。ここでは、電動モータのスタータと、油圧アクチュエータのスタータとがプラネタリギヤセットを介して平行軸に配置されて並列に接続されている。
【０００５】
なお、ここでは、リングギヤ軸から取り出される駆動トルクをエンジンに伝えて始動させるには、ピニオン飛び込み式と呼ばれる機構が用いられている。すなわち、リングギヤ軸には、キャリア軸の回転は伝えるが、軸方向に移動可能な駆動軸が連結されており、駆動軸は一方向クラッチを介してスタータ用のピニオンと接続される。始動時には、駆動軸が軸方向に移動され、スタータ用のピニオンがエンジンのフライホイール部ギヤに飛び込んで噛み合う。このようにして、ピニオン飛込み式機構を用いてスタータからの駆動力が、エンジンに供給されることが述べられている。
【０００６】
【特許文献１】実開昭５９−７３５７９号公報
【特許文献２】特開２００２−３３２９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電動モータをスタータとして用いる場合は、出力トルクがあまり大きく取れないので、減速機構等が必要になる。これに対し、油圧モータをスタータとして用いる場合は、蓄圧されたエネルギを短時間に解放できるので、エネルギ密度を高くでき、電動モータに比べ出力トルクを大きくできる。そこで特許文献１では電動モータと液圧モータとを直列に接続して用いることを提案し、特許文献２では電動モータと油圧モータとを並列に接続することを提案している。
【０００８】
しかし、特許文献１の構成では、ワンウェイクラッチを介して電動モータに液圧モータが接続されている。したがって、電動モータによる始動のときは液圧モータが切り離されるが、液圧モータによる始動のときは電動モータが負荷となり、油圧エネルギを消費し、エンジン始動のために用いられるエネルギが減少する。
【０００９】
特許文献２の構成では、電動モータと油圧アクチュエータとを選択的に用いるために、電動モータブレーキ及び油圧アクチュエータブレーキを設けており、構造が複雑となる。また、電動モータと油圧アクチュエータとがプラネタリギヤセットを介し平行軸配置となっている等のため、全体の体格が大きくなり、例えば、車載用としては搭載面積が大きくなる。
【００１０】
また、いずれの構造においても、電動モータあるいは油圧モータによる始動のみであり、油圧が十分でないときに電動モータを使用し、油圧が十分のときは電動モータを使用することができるが、さらに始動性を改善することは述べられていない。
【００１１】
本発明の目的は、電動スタータと油圧スタータの特質を生かしてさらに始動性を改善することを可能とするエンジン始動装置を提供することである。また、他の目的は、電動スタータと油圧スタータを用いて始動する際のエネルギ効率を向上させることを可能とするエンジン始動装置を提供することである。さらに他の目的は、電動スタータと油圧スタータを用いる小型なエンジン始動装置を提供することである。以下の手段は、これらの目的の少なくとも１つに貢献するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るエンジン始動装置は、遊星歯車機構のサンギヤに接続される電動スタータと、遊星歯車機構のリングギヤと接続される油圧スタータであって、アキュムレータに蓄えられた油圧により作動する油圧スタータと、遊星歯車機構のキャリアに接続される始動駆動軸部と、アキュムレータと油圧スタータとの間に設けられる制御弁と、始動駆動軸部を固定しあるいは回転自在に解放することでキャリアを固定しあるいは回転自在に切り換えるキャリア固定切換手段と、始動駆動軸部とエンジン始動軸との間を接続しあるいは接続を解放する始動接続切換手段と、電動スタータの励磁と制御弁の開閉とを制御し、少なくとも電動スタータ又は油圧スタータのいずれか一方のエネルギを始動駆動軸に伝達し、エンジンの始動動作を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、油圧スタータは、アキュムレータからの油圧供給によって遊星歯車機構を介して始動駆動軸を駆動する油圧モータの機能と、遊星歯車機構を介して電動スタータから供給される動力によって駆動されアキュムレータに油圧を蓄えさせる油圧ポンプの機能を有することが好ましい。
【００１４】
また、油圧スタータは、キャリア固定切換手段によってキャリアが固定されると、遊星歯車機構を介して駆動されてアキュムレータに油圧を蓄えさせる油圧ポンプとして働くことが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係るエンジン始動装置において、さらに、エンジンと接続される油圧ポンプであって、エンジンの回生エネルギによって駆動されることでアキュムレータに油圧を蓄えさせる蓄圧用油圧ポンプを備えることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係るエンジン始動装置において、始動切換手段とキャリア固定切換手段とを作動させる作動機構であって、始動切換手段を接続解放状態とし、キャリア固定切換手段を固定状態とする第１状態と、始動切換手段を接続状態とし、キャリア固定切換手段を回転自在状態とする第２状態との間で状態切換を行なう作動機構を備えることが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係るエンジン始動装置において、始動駆動軸部は、キャリアに直結されるキャリア軸と、キャリア軸の回転力を伝えるとともにキャリア軸の軸方向に移動自在の中間機構であって、一方側に作動機構と係合する作動駆動軸を、他方側にキャリア固定切換手段として筐体にかみ合い可能なピニオンを、作動駆動軸とピニオンとの間にワンウェイクラッチを、それぞれ有する中間機構と、を含み、作動機構が第１状態にあるときには、ピニオンが筐体とかみ合って回転拘束状態とされ、ワンウェイクラッチの作用によりキャリア軸が回転拘束状態となり、作動機構が第２状態にあるときには、ピニオンが筐体から解放され回転自在状態とされ、ワンウェイクラッチの作用によりキャリア軸が回転自在となることが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係るエンジン始動装置は、遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、キャリアの１つに接続される電動スタータと、遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、キャリアの他の１つと接続される油圧スタータであって、アキュムレータに蓄えられた油圧により作動する油圧スタータと、遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、キャリアの残りの１つに接続される始動駆動軸部と、アキュムレータと油圧スタータとの間に設けられる制御弁と、電動スタータの励磁と制御弁の開閉とを制御し、少なくとも電動スタータ又は油圧スタータのいずれか一方のエネルギを始動駆動軸に伝達し、エンジンの始動動作を制御する制御部と、を備え、電動スタータの出力軸と、油圧スタータの出力軸とは、同軸に配置されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るエンジン始動装置において、電動スタータと油圧スタータとが一体構造として構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
上記構成の少なくとも１つにより、遊星歯車機構を用い、サンギヤに電動スタータを接続し、リングギヤに油圧スタータを接続し、始動起動軸をキャリアに接続する。そして、アキュムレータと油圧スタータとの間に制御弁を設けて、電動スタータの励磁と制御弁の開閉とを制御し、少なくとも電動スタータ又は油圧スタータのいずれか一方のエネルギを始動駆動軸に伝達する。これにより、低温等で油圧が十分でないときには電動スタータのみでエンジンを始動でき、また、油圧が十分あるときは油圧スタータを作動させてエンジンを始動させることができる。
【００２１】
このように、油圧スタータと電動スタータとを同時に作動させることを可能にするので、両者の駆動力を合わせてエンジンを始動でき、始動性を改善することができる。また、油圧系の駆動力を減らすことができるので、エンジン始動装置全体の大きさを小型にできる。
【００２２】
また、電動スタータのみでエンジン始動を行うときは、制御弁を閉じることで、リングギヤが回転止めとなり、油圧スタータの回転停止のための特別なブレーキを要しない。
【００２３】
また、始動駆動軸部を固定しあるいは回転自在に解放することで、キャリアを固定しあるいは回転自在に切り換えるキャリア固定切換手段と、始動駆動軸部とエンジン始動軸との間を接続しあるいは接続を解放する始動接続切換手段とを備える。この構成により、キャリア及び始動駆動軸部を回転自在とし、始動駆動軸部とエンジン始動軸部とを接続することで、電動スタータ又は油圧スタータの少なくとも一方からの動力をエンジン始動部に伝達できる。また、始動駆動軸部とエンジン始動軸部との接続を解放した上でキャリアを固定することができる。
【００２４】
そして、油圧スタータを油圧モータと油圧ポンプとの機能を有するものとするときは、制御弁を開けることでアキュムレータから油圧が油圧スタータに流れ込み、油圧モータとして機能させることができる。また、上記のキャリア固定のときに、遊星歯車機構を介し、電動スタータによって油圧スタータを駆動して油圧を発生させる油圧ポンプとでき、発生させた油圧をアキュムレータに蓄圧することができる。このように、１つの装置に２つの機能をもたせることができる。したがって、油圧スタータのための特別な油圧ポンプを必要とせず、構成が簡単となる。
【００２５】
また、さらに、エンジンの回生エネルギによって駆動されることでアキュムレータに油圧を蓄えさせる蓄圧用油圧ポンプを備えるときは、機械エネルギを直接油圧として蓄えることができる。したがって、エンジンの回転エネルギをオルタネータ等で電気エネルギ荷変換した上で、その電気エネルギを用い、電動スタータによって油圧スタータを駆動して油圧を発生させることに比べ、油圧発生のためのエネルギ変換効率を向上させることができる。
【００２６】
また、始動切換手段とキャリア固定切換手段とを作動させる作動機構を備え、始動切換手段を接続解放状態とし、キャリア固定切換手段を固定状態とする第１状態と、始動切換手段を接続状態とし、キャリア固定切換手段を回転自在状態とする第２状態との間で状態切換を行なう。したがって、電動スタータ又は油圧スタータの少なくとも一方からの動力をエンジン始動部に伝達するときは、１つの作動機構の作動によって第２状態とし、動力を伝達しないときも１つの作動機構の作動によって第１状態とすることができる。これにより、始動駆動軸を固定するための特別なブレーキ等を要せず、構造が簡単となる。
【００２７】
また、始動駆動軸部は、キャリアに直結されるキャリア軸と中間機構とを含む。ここで中間機構は、キャリア軸の回転力を伝えるとともにキャリア軸の軸方向に移動自在の機構であって、一方側に作動機構と係合する作動駆動軸を、他方側にキャリア固定切換手段として筐体にかみ合い可能なピニオンを、作動駆動軸とピニオンとの間にワンウェイクラッチを、それぞれ有する。この中間機構は、作動機構が第１状態にあるときには、ピニオンが筐体とかみ合って回転拘束状態とされ、ワンウェイクラッチの作用によりキャリア軸が回転拘束状態となり、作動機構が第２状態にあるときには、ピニオンが筐体から解放され回転自在状態とされ、ワンウェイクラッチの作用によりキャリア軸が回転自在となる。これらの機構は、いわゆるスプライン機構と、ピニオン飛込み式機構とを組み合わせたものであり、公知の機構を用いて容易に構成することができる。
【００２８】
また、遊星歯車機構のサンギヤ、リングギヤ、キャリアの１つに電動スタータを接続し、他の１つに油圧スタータを接続し、残りの１つに始動駆動軸部を接続する際に、電動スタータの出力軸と、油圧スタータの出力軸とを、同軸に配置する。これにより、電動スタータの出力軸と、油圧スタータの出力軸とを平行軸の関係で配置する場合に比較し、要素の配置の集積度を上げることができ、エンジン始動装置全体の容積をさらに小型にできる。また、電動スタータと油圧スタータとを一体構造として構成するので、エンジン始動装置全体の容積をさらに小型にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下において、エンジン始動装置は、ハイブリッド車両に駆動源として駆動用モータと共に搭載されるエンジンの始動のための装置として説明するが、ハイブリッド車両以外の車両用エンジンの始動のための装置であってもよい。例えば、エンジンのみを搭載する車両のエンジン始動のための装置であってもよい。また、一般的に始動モータによって始動されるエンジンの始動装置であればよく、車両用以外の用途のエンジンの始動のための装置であってもよい。
【００３０】
図１は、エンジン始動装置１０の構成の模式図である。なお、図１は模式図であるため、実際の詳細構成図である図３等と、各要素の配置が若干変更されている。エンジン始動装置１０は、電動スタータ２１と、油圧スタータ８１とが遊星歯車機構３０を介して接続されて構成される。遊星歯車機構３０は、サンギヤ、リングギヤ、キャリアと呼ばれるいわゆるプラネタリギヤセットを有する機構である。具体的には、電動スタータ２１の出力軸は遊星歯車機構３０のサンギヤ軸に接続され、油圧スタータ８１の出力軸は遊星歯車機構３０のリングギヤ軸に接続され、遊星歯車機構３０のキャリアが始動のための駆動始動軸に接続される。
【００３１】
油圧スタータ８１には２つのオイル出入口が設けられる。一方のオイル出入口は、加圧されたオイルをアキュムレータ８４との間でやり取りするもので、制御弁７５を介してアキュムレータ８４に接続され、また、適当なバイアスがかけられた逆止弁７７を介してオイルパン７８に接続される。他方のオイル出入口は、油圧スタータ８１が油圧ポンプとして働くときのオイル供給口で、オイルパン７９に接続される。
【００３２】
駆動始動軸は、キャリア軸３５と、これにスプライン接続され、ワンウェイクラッチ４５を有する中間機構４０とを含む。ワンウェイクラッチ４５は、キャリア軸３５側の回転駆動力をエンジン始動軸側に伝達することができるが、逆方向の駆動力は伝達しない。したがって、エンジン始動側からの回転駆動力は、キャリア軸３５側に伝達されない。中間機構４０は、プランジャ等を含む作動機構によって駆動されて２つの状態を取りえる。第１の状態は、エンジン始動軸と離されると共に、後述するようにエンジン始動装置の筐体の一部であるスタータピニオン回転止め８７と固定されて回転が拘束される状態であり、第２の状態は、スタータピニオン回転止め８７との固定が離されて回転自在となると共に、エンジン始動軸と接続される状態である。
【００３３】
これらの要素は、図１には図示されていない始動制御部によって、車両の運行状態に応じて制御され、電動スタータ２１と油圧スタータ８１を用いたエンジン始動、油圧スタータ８１を電動スタータ２１によって駆動して油圧ポンプとして作用させアキュムレータ８４に蓄圧させることが行われる。
【００３４】
図１に示されるように、電動スタータ２１の出力軸と、油圧スタータ８１の出力軸とは同軸に配置される。すなわち、油圧スタータ８１の中心軸のところに設けられる貫通穴を通って電動スタータ２１の出力軸が配置される。このようにして、電動スタータ２１と油圧スタータ８１とは集積化された構成とされ、１つの筐体の中に一体的に組み込まれる。
【００３５】
図２は、電動スタータ２１と油圧スタータ８１の他の配置を有するエンジン始動装置１００の構成を示す図である。図１と同様の要素には同一の符号を付してある。図１のエンジン始動装置１０は、遊星歯車機構３０の一方側に電動スタータ２１と油圧スタータ８１とが同軸に配置される構成であるが、図２のエンジン始動装置１０は、遊星歯車機構３０の一方側に電動スタータ２１が配置され、遊星歯車機構３０の他方側に油圧スタータ８１が配置される。この場合にも、電動スタータ２１の出力軸と油圧スタータ８１の出力軸とが同軸に配置される。すなわち、電動スタータ２１の出力軸とキャリア軸３５とは同軸に配置されるが、そのキャリア軸３５は、油圧スタータ８１の中心軸のところに設けられる貫通穴を通って配置される。このようにして、電動スタータ２１と油圧スタータ８１とは集積化された構成とされ、１つの筐体の中に一体的に組み込まれる。
【００３６】
図３は、エンジン始動装置１０の詳細構成図で、以下ではハイブリッド車両に搭載されるエンジン始動装置１０として説明するため、ここではエンジン始動装置１０の構成要素ではないが、ハイブリッド車両の駆動源７４であるエンジン７０と駆動用モータ７２と、駆動源７４の動作を制御するＨＶ制御部９４とが図示されている。また、エンジン始動装置１０が係合してエンジン７０を始動するエンジン始動軸とのインタフェースであるフライホイール部ギヤ７１も図示されている。
【００３７】
エンジン始動装置１０は、図３において断面図で示される機構部９０と、機構部９０を構成する各要素の動作を全体として制御する始動制御部９２とを含んで構成される。始動制御部９２は、ＨＶ制御部９４と協働し、ハイブリッド車両の始動時、及び走行時において、機構部９０を制御してエンジン７０を迅速に始動させる機能を有する。
【００３８】
エンジン始動装置１０の機構部９０は、スタータフロントケース１１、スタータモータケース１２、スタータモータリアケース１３、プランジャケース１４、プランジャリアケース１５から構成される始動装置筐体の中に、電動スタータ２１、プランジャ５１、遊星歯車機構３０等を含んで構成される。
【００３９】
電動スタータ２１は、スタータモータとも呼ばれ、エンジン７０を始動するための小型モータである。かかるスタータモータは、例えば、１２Ｖの電源で回転駆動されるＤＣモータを用いることができる。
【００４０】
遊星歯車機構３０は、サンギヤ３１、リングギヤ３２、ピニオンギヤ３３と周知の要素を含む。ピニオンギヤ３３は、プラネタリギヤとも呼ばれる。サンギヤ３１は、遊星歯車機構３０において内周側に配置される外歯歯車で、その中心軸は電動スタータ２１の出力軸であるモータ軸２２に直結接続される。リングギヤ３２は、遊星歯車機構において外周側に配置される内歯歯車で、油圧スタータ８１の出力軸３６に固定されて接続される。ピニオンギヤ３３は、リングギヤ３２とサンギヤ３１との間に配置される外歯歯車で、同じ形状のものが通常数個用いられる。キャリア３４は、その数個のピニオンギヤ３３を一体として支持する円環状の部材であり、ピニオンギヤ３３がサンギヤ３１の周りを公転するときは、サンギヤ３１の中心軸の周りに回転する。キャリア軸３５は、キャリア３４の中心軸方向に延伸する軸であり、したがって、サンギヤ３１の中心軸、すなわち電動スタータ２１のモータ軸２２と同軸方向に延伸する軸である。
【００４１】
油圧スタータ８１は、油圧によって出力軸を回転されることができる油圧モータである。そのような油圧モータとしては、モータケース内周と回転子外周にそれぞれトロコイド歯を設け、これに加圧されたオイルを供給して回転子を回転させるものを用いることができる。一般的にこのような構造のものは、回転子を回転することで、供給されたオイルを加圧して出力することもできる。つまり、油圧モータは、加圧されたオイルを供給するときは回転子を正転させて出力軸に回転エネルギを出力でき、これに対し、他の回転手段によって回転子を逆転させると、供給されたオイルを加圧して出力する油圧ポンプとして働く。この意味で、上記構成のものを単にギヤポンプと呼ぶことがあるが、これを油圧モータとして用いるときは、ギヤポンプとして働くときの回転子の回転方向とは反対方向に回転子が回転するものである。ギヤポンプには、内接型ギヤポンプあるいは外接型ギヤポンプのいずれを用いることとしてもよい。
【００４２】
油圧スタータ８１は、始動装置筐体に固定して取り付けられる。図３ではスタータモータケース１２に電動スタータ２１と共に一体化して取り付けられる様子が示される。すなわち、スタータモータケース１２は、略円筒状の支持筐体であって、その内部に、電動スタータ２１、油圧スタータ８１がはめ込まれて取り付けられ、これらに接続される遊星歯車機構３０も収められている。
【００４３】
油圧スタータ８１は、図１に説明したように２つのオイル出入口８２，８３が設けられる。一方のオイル出入口８２は、加圧されたオイルをアキュムレータ８４との間でやり取りするもので、制御弁７５を介してアキュムレータ８４に接続され、また、適当なバイアスがかけられた逆止弁７７を介してオイルパン７８に接続される。制御弁７５とアキュムレータ８４との間には、アキュムレータ８４に蓄圧される油圧を検出する油圧センサ７６が設けられる。他方のオイル出入口８３は、油圧スタータ８１が油圧ポンプとして働くときのオイル供給口で、そのままオイルパン７９に接続される。オイルパン７８とオイルパン７９は、ともに大気開放されたオイル容器であり、適当なフィルタ等を介し、相互にオイルが循環するように接続して用いることもできる。なお、図３では、オイル出入口８２，８３を共にスタータモータケース１２の上方に設けられる穴として示したが、例えばオイル出入口８３をスタータモータケース１２の下方に設けるものとしてもよい。
【００４４】
制御弁７５は、始動制御部９２によって開閉を制御される油圧制御弁である。制御弁７５は、これを開けることでアキュムレータ８４と油圧スタータ８１との間を連通してオイルのやり取りを可能とすることができる。したがって、アキュムレータ８４から加圧されたオイルを油圧スタータ８１に供給してエンジン７０を始動する場合、及びその逆に油圧スタータ８１を油圧ポンプとして働かせてオイルパン７９からのオイルを加圧してアキュムレータ８４に蓄える場合に、制御弁７５が開けられる。
【００４５】
制御弁７５が閉じられると、油圧スタータ８１とアキュムレータ８４との間の連通が絶たれる。そこで、例えばその状態で油圧スタータ８１の出力軸３６が遊星歯車機構３０によって逆回転させられると、油圧スタータ８１の内部は加圧されたオイルで満たされる。加圧されたオイルが所定の圧力を越すと、適当にバイアスされた逆止弁７７を通ってオイルパン７８に排出されるので、油圧スタータ８１の内部は一定の油圧に保持される。したがって、逆止弁７７にてバイアスされた油圧以下では回転しなくなり、油圧スタータ８１の出力軸３６は回転しなくなる。なお、仮に逆止弁７７にてバイアスされた油圧以上の油圧がかかって、リングギヤの回転を止めたいのに回ってしまう恐れがギヤ比あるいは設定圧によって生じ得る場合には、別途ストップ弁を設けることが好ましい。
【００４６】
このようにして、制御弁７５が閉じられると、油圧スタータ８１の出力軸が接続されるリングギヤ３２が回転止めの状態となる。すなわち、油圧スタータ８１の回転を止めるには、制御弁７５の制御で足り、特別なブレーキ手段を要しない。
【００４７】
制御弁７５の開閉のタイミング制御は、油圧センサ７６の検出値等に基づいて、始動制御部９２によって行われる。制御弁７５の開度は、全開と全閉の２値とすることもでき、全開と全閉との間で連続的に可変するものとすることもできる。
【００４８】
作動駆動軸４１と、ワンウェイクラッチ４５と、スタータピニオン４２とは、中間機構４０を構成する。中間機構４０は、上記のようにスプライン機構によってキャリア軸３５と接続されるので、キャリア軸３５の回転力を伝えるとともに、キャリア軸３５の軸方向に移動自在である。キャリア軸３５は上記のようにキャリア３４に直結されるので、キャリア軸３５と中間機構４０とは、遊星歯車機構３０を介して電動スタータ２１の駆動力をエンジン７０に伝えるための始動駆動軸部４８を構成する。つまり、図１において、エンジン始動のための駆動力は、単にキャリア軸３５で伝達されるのではなく、キャリア軸３５と中間機構４０とで構成される複合的な始動駆動軸部４８で伝達される。
【００４９】
図３に示されるように、中間機構４０は、一方端に、スタータピニオン回転止め８７と噛み合うことができ、また、作動機構６０によって軸方向に移動可能に駆動される作動駆動軸４１を有し、他方端部に、フライホイール部ギヤ７１と噛み合うスタータピニオン４２を有し、そして、その中間部分にワンウェイクラッチ４５を有する。
【００５０】
作動駆動軸４１は、キャリア軸３５の外周に配置される鍔付円筒状の部材である。鍔の部分の一部にはスタータピニオン回転止め８７と噛み合うことができる部分が設けられ、他の一部には後述の作動機構６０と係合する部分が設けられる。そして、作動駆動軸４１の円筒状の中央の貫通穴にはキャリア軸３５が通る。貫通穴の一部に軸方向に沿って張り出して設けられる案内部３９は、キャリア軸３５に軸方向に沿って設けられた案内溝３８に案内されるためのものである。この構成において、作動機構６０によって鍔の部分がキャリア軸３５の軸方向に沿って押されると、案内部３９がキャリア軸３５の案内溝３８に沿って案内されて、作動駆動軸４１全体がキャリア軸３５の回転力を伝えるとともにキャリア軸３５の軸方向に移動する。すなわち、これらの要素によってスプライン機構が構成される。
【００５１】
ワンウェイクラッチ４５は、作動駆動軸４１とスタータピニオン４２との間に設けられるクラッチで、作動駆動軸４１側、すなわち電動スタータ２１側からスタータピニオン４２を駆動する場合には回転が伝わるが、エンジン７０が始動してスタータピニオン４２側から電動スタータ２１を駆動するようになると空転する機能を有する。例えば、スタータピニオン４２が回転拘束状態に固定されると、ワンウェイクラッチ４５の作用によって作動駆動軸４１、キャリア軸３５も回転拘束され、キャリア３４が回転拘束され固定される。逆にスタータピニオン４２が回転自在状態のときは、キャリア３４も回転可能となる。
【００５２】
スタータピニオン４２とスタータピニオン回転止め８７とは、従来技術で周知のピニオン飛込み式機構のスタータピニオンとスタータピニオン回転止めと同様の機能を有するものである。スタータフロントケース１１に設けられたスタータピニオン回転止め８７と作動駆動軸４１が噛み合うときは、ワンウェイクラッチ４５を介してキャリア３４を回転拘束状態とし、作動駆動軸４１がスタータピニオン回転止め８７から外れ、スタータピニオン４２がフライホイール部ギヤ７１と係合するときは、キャリア３４の回転をエンジン７０に伝えて始動させるものである。
【００５３】
このように、作動駆動軸４１とスタータピニオン回転止め８７とは、相互に噛み合いあるいは噛み合いから外れることで、キャリア３４を固定しあるいは回転自在に切り換えるキャリア固定切換手段としての機能を有する。また、スタータピニオン４２とフライホイール部ギヤ７１とは、相互に噛み合いあるいは噛み合いから外れることで、始動駆動軸部４８とエンジン７０の始動軸との間を接続しあるいは接続を解放する始動接続切換手段としての機能を有する。このような状態の切り換えを選択できるのは、ワンウェイクラッチ４５を介して作動駆動軸４１がキャリア軸３５に沿って移動するためである。作動駆動軸４１がキャリア軸３５に沿って移動できるのは、次に述べる作動機構６０の作用による。
【００５４】
なお、スタータピニオン回転止め８７を、スタータピニオン４２の近傍のスタータフロントケース１１の部分に配置し、スタータピニオン４２がフライホイール部ギヤ７１と噛み合うことができる他に、さらにスタータ回転止め８７と噛み合うことができるものとしてもよい。この配置をとるときは、スタータピニオン４２が図３において右方向に移動するとフライホイール部ギヤ７１との噛み合いが外れ、スタータピニオン回転止め８７と噛み合い、逆に左方向に移動するとスタータピニオン回転止め８７との噛み合いが外れ、フライホイール部ギヤ７１と噛み合うことになる。
【００５５】
図３において、プランジャ５１と、プランジャロッド５２と、ドライブレバー６１とは、作動機構６０を構成する。作動機構６０は、上記の作動駆動軸４１をキャリア軸３５の軸方向に沿って左右に移動させ、作動駆動軸４１とスタータピニオン回転止め８７との噛み合い状態と、及びスタータピニオン４２とフライホイール部ギヤ７１との噛み合い状態とを同時に切り換える機能、すなわち、キャリア固定切換手段と始動切換手段とを１つの作動機構の作動によって同時に切り換える機能を有する。
【００５６】
ドライブレバー６１は、支点６３の周りに揺動可能に配置される板状の揺動アームで、一方端がピン６２によってプランジャロッド５２の先端に接続され、他方端には作動駆動軸４１の鍔部分と係合する回転リング６４が設けられる。したがって、プランジャロッド５２が引き込み位置にあるときはドライブレバー６１が支点６３の周りに反時計方向に回転して作動駆動軸４１を図１の紙面上で左側に移動させ、逆にプランジャロッド５２が突き出し位置にあるときはドライブレバー６１が支点６３の周りに時計方向に回転して作動駆動軸４１を図１の紙面上で右側に移動させることができる。なお、図３は、プランジャロッド５２が突き出し位置の場合が示されており、したがって作動駆動軸４１が紙面上で右側に移動し、作動駆動軸４１がスタータピニオン回転止め８７と噛み合っている。
【００５７】
このように、プランジャ５１と、プランジャロッド５２と、ドライブレバー６１とで構成される作動機構６０は、プランジャ５１の作動によって、様々な他の要素の状態を変更する機能を有する。ここで、プランジャ５１の作動位置に関連づけて、他の要素の状態変更をまとめる。プランジャ５１の突出状態を作動機構６０の第１状態とし、引込状態を作動機構６０の第２状態とする。
【００５８】
第１状態では、プランジャロッド５２が突き出すので、ドライブレバー６１が支点６３周りに図１の紙面上で時計方向に回転し、その先端で作動駆動軸４１をキャリア軸３５に沿って図１の紙面上で右側に移動させ、作動駆動軸４１がスタータピニオン回転止め８７と噛み合い、スタータピニオン４２がフライホイール部ギヤ７１とは噛み合っていない。これにより、遊星歯車機構においてキャリア３４が固定される。すなわち、作動機構が第１状態になると、キャリア固定切換手段がキャリア固定状態となり、始動接続切換手段が解放状態となる。
【００５９】
第２状態では、プランジャロッド５２が引き込むので、ドライブレバー６１が支点６３周りに図１の紙面上で反時計方向に回転し、その先端で作動駆動軸４１をキャリア軸３５に沿って図１の紙面上で左側に移動させ、作動駆動軸４１がスタータピニオン回転止め８７から外れ、スタータピニオン４２がフライホイール部ギヤ７１とは噛み合う。これにより、遊星歯車機構においてキャリア３４が回転可能となる。すなわち、作動機構が第２状態になると、キャリア固定切換手段がキャリア回転自在状態となり、始動接続切換手段が接続状態となる。
【００６０】
始動制御部９２は、機構部９０の各要素の動作を制御する機能を有し、具体的にはＨＶ制御部９４と協働し、車両の走行状態に応じ、またアキュムレータ８４の蓄圧に基づいて、電動スタータ２１と制御弁７５とプランジャ５１の作動を制御する。そして、エンジン７０の始動が必要なときに、電動スタータ２１及び油圧スタータ８１を作動させ、さらに所定のタイミングでプランジャ５１を作動させ、作動機構により、キャリア固定切換手段と、始動接続切換手段の状態を変更し、効果的なエンジン７０の始動を実行する。かかる機能は、ソフトウェアで実現でき、具体的には、対応するエンジン始動プログラムを実行することで実現できる。機能の一部をハードウェアで実現してもよい。かかる始動制御部９２は、車両用コンピュータで構成でき、場合によってはＨＶ制御部９４の機能の一部として構成することもできる。
【００６１】
かかるエンジン始動装置１０の動作を、図４のフローチャート等を用いて説明する。なお、以下では図１で説明した要素と同一の要素については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、図１、図３で説明したエンジン始動装置１０は、電動スタータ２１のみでも、もちろんエンジン７０を始動することができる。例えば、上記のように、制御弁７５を閉じることで油圧スタータ８１を作動させないようにして電動スタータ２１を作動させればよい。このようにして温度が低温である場合、あるいはアキュムレータ８４の蓄圧が十分でない場合等には、電動スタータ２１のみでエンジン７０を始動できる。アキュムレータ８４の蓄圧が十分の場合は、電動スタータ２１に加えて油圧スタータ８１を作動させると、エンジン７０の始動性がさらに向上する。以下では、電動スタータ２１に、油圧スタータ８１のアシストが加わる場合についてのエンジン始動装置１０の動作を中心に説明する。
【００６２】
図４は、ハイブリッド車両において、エンジンの始動に関して始動制御部９２の処理手順と、それに対応する機構部９０の各要素の動作を示すものである。図５から図１６は、図４の手順の流れに従って各手順の内容を説明する図である。これらの図は、作動機構が各状態にあるときの各要素の状態、遊星歯車機構の状態、遊星歯車機構の共線図、油圧スタータの作動状態をそれぞれ示すものであり、図５から図８は作動機構６０が第１状態と第２状態との間にあるとき、図９から図１２は、作動機構６０が第２状態にあって、電動スタータ２１に油圧スタータ８１がアシストしてエンジンを始動するとき、図１３から図１６は、作動機構６０が第１状態にあって、電動スタータ２１が油圧スタータ８１を駆動しアキュムレータ８４に蓄圧するときの様子をそれぞれ示す。
【００６３】
図４において、通常状態では電動スタータ２１とプランジャ５１は共に非通電状態、すなわち、エンジン始動装置１０は初期状態にあり、そこでは作動機構６０が第１状態になるように初期設定される。すなわち、プランジャ５１が突出状態となり、キャリア３４は回転が止められて固定状態にされる（Ｓ１０）。制御弁７５は閉じた状態で、アキュムレータ８４と油圧スタータ８１との間の連通は絶たれている状態である。その状態は、図３で説明した状態と同じである。なお、後述するように、車両の走行中でエンジンが停止していない適当な時期に電動スタータ２１が油圧スタータ８１を駆動してアキュムレータ８４に蓄圧が行われるので、この初期状態においては、アキュムレータ８４は十分な蓄圧状態とされている。
【００６４】
次に、ＨＶ制御部９４等から始動制御部９２がエンジン始動指令を受け取る（Ｓ１２）と、始動制御部９２はプランジャ５１に通電する。これによってプランジャロッド５２が引き込まれる（Ｓ１４）。上記の説明では、プランジャロッド５２が引き込まれると、作動機構６０の作用により、スタータピニオン４２がフライホイール部ギヤ７１と噛み合う第２状態になるものとしているが、実際にはその途中の状態がある。図５は、第１状態から第２状態に遷移する途中の状態を示す図である。ここでは、作動駆動軸４１がスタータピニオン回転止め８７から外れ、キャリア止めが解除される（Ｓ１６）。すなわち、キャリア３４が回転可能となるが、まだスタータピニオン４２がフライホイール部ギヤ７１と噛み合っていない。
【００６５】
ここで始動制御部９２は電動スタータ２１に通電する（Ｓ１８）。上記のように制御弁７５は閉じていて、油圧スタータ８１はアキュムレータ８４との間の連通が絶たれているので、電動スタータ２１から遊星歯車機構３０を介して油圧スタータ８１の出力軸３６が逆回転させられても、すぐ所定の油圧まで上昇し、それ以上は油圧スタータ８１の出力軸３６は回転しない。それは、遊星歯車機構３０において、電動スタータ２１に接続されるサンギヤ３１の歯数をａとし、リングギヤ３２の歯数をｃとして、逆止弁７７のバイアス圧が、電動スタータ２１の最大トルクのｃ／ａ以下であれば、リングギヤ３２は回転に対し固定状態とされる。仮に、ギヤ比、あるいはトルクの設定によって、固定状態を作ることができないことが生じ得る場合には、上記のように、別途ストップ弁を設けることが好ましい。
【００６６】
図６は、そのときの遊星歯車機構３０の各要素の様子を模式的に示す図である。ここでは上記のように、リングギヤ３２が固定状態となる。そして、キャリア３４は回転可能であるので、サンギヤの回転方向を例えば時計方向（ＣＷ）としてピニオンギヤ３３は反時計方向（ＣＣＷ）に回転し、リングギヤ３２が固定であるので、リングギヤ３２は時計方向（ＣＷ）に回転する。
【００６７】
図７は、図５の遊星歯車機構の動作を共線図で説明するもので、横軸はギヤの歯数に応じたサンギヤ３１、キャリア３４、リングギヤ３２の位置を示し、縦軸はこれらの要素の回転速度を示す。ここで、サンギヤ３１の歯数がａ、リングギヤ３２の歯数がｃである。リングギヤ３２が回転止めの状態では、サンギヤ３１の回転数ｘを入力として、キャリア３４の回転数ｙを出力とする共線図によって、ａｘ＝（ａ＋ｃ）ｙの関係になることが知られている。つまり、キャリア３４は、サンギヤ３１と同じ方向に回転し、その回転速度は、ｙ＝（ａ＋ｃ／ａ）ｘとなる。これにより、スタータピニオン４２が減速し、その分トルクを大きくして、サンギヤ３１と同じ方向に回転することになる。
【００６８】
ここでは、油圧スタータ８１が全く機能していない。つまり、図５から図８の動作状態は、油圧スタータ８１等を含まない従来のピニオン飛込み式機構を用いる遊星歯車式減速機を備えるエンジン始動装置と同じである。この従来型のエンジン始動装置では、図７の共線図からわかるように、リングギヤが固定されている状態であるので、エンジンの始動の速度を高くするためキャリア軸の回転速度を上げようとするときは、必然的にサンギヤの回転速度を上げることが必要になり、電動スタータが大型化することになる。これは、電動スタータのみを用いる従来型エンジン始動装置の問題点である。
【００６９】
図８は、図１にならって、第１状態から第２状態に遷移する途中のエンジン始動装置１０の模式図である。ここでは中間機構４０が、スタータピニオン回転止め８７に拘束されずに自由な状態であり、また制御弁７５が閉じて、アキュムレータ８４と油圧スタータ８１との間の連通が絶たれて、油圧スタータ８１が作動していない様子が示されている。なお、図８の制御弁７５は、連通が開放されて絶たれている状態を示しており、この状態が、上記で述べる制御弁７５の閉状態である。
【００７０】
プランジャ５１への通電を続けることで、プランジャロッド５２はさらに引き込まれ、スタータピニオン４２が、フライホイール部ギヤ７１に噛み合う（Ｓ２０）。これによって、電動スタータ２１によるエンジン７０の駆動が開始する（Ｓ２２）。その様子が図９に示されている。この状態が作動機構６０の第２状態である。
【００７１】
そして、その前後のタイミングにおいて、油圧センサ７６によってアキュムレータ８４の蓄圧が十分であることが確認されると、制御弁７５が開かれ（Ｓ２４）、アキュムレータ８４と油圧スタータ８１との間が連通する。これによって油圧スタータ８１の出力軸３６が回転可能となり、アキュムレータ８４に蓄えられていたエネルギが油圧スタータ８１において解放され、油圧モータとして機能することで、出力軸３６と接続されるリングギヤ３２をサンギヤ３１と同じ回転方向に回転させる。すなわちリングギヤ３２が電動スタータ２１の回転方向と同じ方向に回転する。
【００７２】
図１０は、そのときの遊星歯車機構３０の各要素の様子を模式的に示す図である。ここでは上記のように、制御弁７５が開かれてアキュムレータ８４に蓄圧されたエネルギが油圧スタータ８１において解放され、リングギヤ３２をサンギヤ３１と同じ方向に回転させる。この油圧スタータ８１による回転は、ピニオンギヤ３３を介してキャリア３４をサンギヤ３１と同じ方向、つまり時計方向（ＣＷ）に回転させる。図６で説明したように、キャリア３４は、電動スタータ２１によって回転されるサンギヤ３１とピニオンギヤ３３によってもサンギヤ３１と同じ時計方向（ＣＷ）に回転させられるので、キャリア３４は、電動スタータ２１による駆動パワーに、油圧スタータ８１におけるアキュムレータ８４の蓄圧エネルギの解放による駆動パワーが重畳して回転される。つまり、油圧スタータ８１による駆動パワーのアシストが行われる（Ｓ２６）。この重畳された駆動パワーが、スタータピニオン４２とフライホイール部ギヤ７１との噛み合いで、エンジン７０に伝えられ、エンジン７０が十分なトルクと十分な速度で始動することができる。
【００７３】
図１１は、図７と同様に、図１０の遊星歯車機構３０の動作を共線図で説明するものある。ここではリングギヤ３２が、油圧スタータ８１におけるアキュムレータ８４の蓄圧されたエネルギの解放によって、相当の回転速度を有することになる。したがって、サンギヤ３１の回転速度を上げなくても、キャリア３４の回転速度が上昇することが分かる。図１１では、参考のため、図７で説明した共線図を破線で示してある。図７で説明したキャリア３４の回転速度ｙに比べ、油圧スタータアシストのある場合のキャリア３４の回転速度Ｙは高くなる。すなわちＹ＞ｙである。図１１の例では図７で説明したサンギヤ３１の回転速度ｘに比べ、油圧スタータアシストのある場合のサンギヤ３１の回転速度Ｘを小さくできる。すなわちＸ＜ｘとすることが可能で、キャリア３４の回転数を上げながら電動スタータ２１を小型化することも可能となる。別の見方をすれば、油圧スタータ８１のみを用いてエンジン７０を始動させる場合に比べ、電動スタータ２１の駆動エネルギが加わっているので、油圧スタータ８１単独の構成に比較して、油圧系を小型にすることができる。
【００７４】
図１２は、図１、図８にならって、油圧スタータアシストのときの様子を示すエンジン始動装置１０の模式図である。ここでは中間機構４０が、スタータピニオン回転止め８７に拘束されずに自由な状態であり、また制御弁７５が開いて、アキュムレータ８４の蓄圧されたオイルが油圧スタータ８１へ流れ、油圧スタータ８１が作動する様子が示されている。なお、図１２の制御弁７５は、連通が行われている状態を示しており、この状態が、上記で述べる制御弁７５の開状態である。
【００７５】
再び図４に戻り、油圧スタータ８１のアシストによってエンジン７０の始動が完了（Ｓ２８）し、エンジン走行に入る。エンジン走行に入ると、電動スタータ２１及び油圧スタータ８１の役割が終わるので、ＨＶ制御部９４からの情報により始動制御部９２は、エンジン始動装置１０の各要素の状態を変更する。すなわちプランジャ５１への通電が停止され、図示されていない復帰機構により、プランジャ５１を突出状態とし（Ｓ３０）、作動機構６０が第１状態となって、キャリア３４を回転止めの状態とし（Ｓ３２）、制御弁７５を閉じて（Ｓ３４）油圧スタータ８１とアキュムレータ８４との間の連通を絶ち、電動スタータ２１の通電を止め、電動スタータ２１を停止させる（Ｓ３６）。その状態は、図３で説明した状態と同じであり、作動機構が第１状態にある。そのときの各要素の状態を図１３に示す。そしてエンジン走行が続けられる。
【００７６】
エンジン走行を続けている適当な機会に、アキュムレータ８４への蓄圧が行われる。アキュムレータ８４への蓄圧は、電動スタータ２１による油圧スタータ８１の駆動によって行われ、電動スタータ２１の作動のために図示されていないバッテリのエネルギを消費する。したがって、好ましくは車両の減速時に回生発電電力を用いて図示されていないバッテリの充電が行われた後に、そのエネルギを用いて電動スタータ２１の作動を行うことが望ましい。例えば、車両が回生発電を行って、図示されていないバッテリに充電が十分行われた状態であることの情報をＨＶ制御部９４から始動制御部９２が受け取ると、始動制御部９２は、電動スタータ２１を通電する（Ｓ３８）。あるいは、そのような機会がなかったときは、車両停止の情報を受け取ったとき、車両停止に先立ってアキュムレータ８４の蓄圧のために、バッテリ電力を用いて電動スタータ２１に通電する。
【００７７】
これによって電動スタータ２１のモータ軸２２が回転をはじめ、遊星歯車機構のサンギヤ３１を回転させる。図１４は、そのときの遊星歯車機構の各要素の様子を模式的に示す図である。上記のように、作動機構６０が第１状態にあるときは、キャリア３４が回転止めの状態にある。そして、リングギヤ３２は、サンギヤ３１と逆方向のみ回転可能となっている。したがって、図１４に示すように、サンギヤの回転方向を例えば時計方向（ＣＷ）とすると、ピニオンギヤ３３はキャリア３４固定の位置のままで反時計方向（ＣＣＷ）に回転し、それに応じてリングギヤ３２は反時計方向（ＣＣＷ）に回転する。リングギヤ３２の反時計方向回転は、図１０を参照すると油圧スタータ８１の油圧アシストの場合と逆方向であるので、油圧スタータ８１は油圧ポンプとして作用し、これによりオイルパン７９から供給されるオイルを加圧する。
【００７８】
そして制御弁７５を開き（Ｓ４０）、油圧スタータ８１とアキュムレータ８４との間を連通させて、加圧されたオイルをアキュムレータ８４に導く。油圧センサ７６によってアキュムレータ８４の油圧を検出し、十分な蓄圧に到達したか否かが判断され（Ｓ４２）、蓄圧が十分であると判断されると、始動制御部９２は制御弁７５を閉じ（Ｓ４４）、次いで電動スタータ２１の通電を止めて停止させる（Ｓ４６）。これによって、アキュムレータ８４は十分に蓄圧される。
【００７９】
図１５は、図１４の遊星歯車機構３０の動作を共線図で説明するものである。ここで上記のようにサンギヤ３１の歯数はａ、リングギヤ３２の歯数はｃである。キャリア３４が回転止めの状態では、サンギヤ３１の回転数ｘを入力として、リングギヤ３２の回転数ｚを出力とする共線図によって、ａｘ＝−ｃｚの関係になることが知られている。つまり、リングギヤ３２は、サンギヤ３１と逆方向に回転し、その回転速度は、ｚ＝−（ｃ／ａ）ｘとなる。これにより、油圧スタータ８１がサンギヤ３１と逆方向に回転し、油圧ポンプとして作用することになる。
【００８０】
図１６は、図１、図８、図１２にならって、アキュムレータ８４に蓄圧される様子を示すエンジン始動装置１０の模式図である。ここでは中間機構４０が、スタータピニオン回転止め８７に拘束されており、エンジンと切り離されている状態であり、また制御弁７５が開いて、油圧スタータ８１によって加圧されたオイルがアキュムレータ８４へ流れ、蓄圧される様子が示されている。なお、図１６の制御弁７５は、連通が行われている状態を示しており、この状態は、上記で述べる制御弁７５の開状態である。
【００８１】
再び図４に戻り、車両走行において燃費性能を向上させるためにＨＶ制御部９４からエコラン指令が出される（Ｓ４８）と、これによりエンジン７０が停止し（Ｓ５０）、エコランが実施される（Ｓ５２） 。そして、再びＨＶ制御部からエコラン解除の指令が出される（Ｓ５４）と、エンジン始動のためにＳ１２の工程に戻り、以下、上記の各工程が実行される。
【００８２】
このように、上記のエンジン始動装置１０によれば、電動スタータ２１と油圧スタータ８１と、遊星歯車機構３０を介して接続し、電動スタータ２１の作動制御、すなわち励磁制御と、制御弁７５の開閉制御と、プランジャ５１を介した作動機構による状態切換制御によって、エンジン７０の良好な始動を行うことができる。
【００８３】
上記では、油圧スタータ８１が油圧モータの機能と油圧ポンプの機能とを発揮するものとして説明した。このように、油圧スタータ８１を油圧ポンプとして機能されるときは、構成が簡単なものとなるが、一方でアキュムレータ８４に蓄圧するときのエネルギ変換効率が低くなる。すなわち、油圧スタータ８１を油圧ポンプとして作用させるときは、上記のように電動スタータ２１によって油圧スタータ８１を逆回転駆動させるので、電動スタータ２１の作動のためにバッテリ電力を消費する。バッテリ電力は、エンジン等の機械エネルギをオルタネータ又は発電機によって電気エネルギに変換されるものであるので、この電気エネルギを再び油圧エネルギに変換する際等においてエネルギ変換の損失が発生する。
【００８４】
図１７は、油圧スタータ８１とは別に油圧ポンプを設けて、エンジン等の車両からのエネルギ、特に車両の制動時の回生エネルギを用いて直接的にアキュムレータ８４にエネルギを蓄圧することができるエンジン始動装置１１０の構成を示す図である。図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。ここでは、図１のエンジン始動装置１０に、油圧ポンプ１１２等が付加されている。すなわち、エンジン７０に接続されてオイルパン７８からのオイルを加圧する油圧ポンプ１１２と、逆止弁１１４，１１６が設けられる。油圧ポンプ１１２は、油圧スタータ８１と同様なギヤポンプを用いることができる。
【００８５】
図１８は、エンジン７０の回生エネルギによって油圧ポンプ１１２が回転され、オイルパン７８から供給されるオイルを加圧し、アキュムレータ８４に流れる様子が示される。ここでは、アキュムレータ８４の蓄圧が十分高くなったことを油圧センサ７６が検知し、それによって、油圧ポンプ１１２とアキュムレータ８４との間の連通を絶つスイッチとしての機能を持つようにすることが好ましい。このようにして、バッテリの電気エネルギを用いずにアキュムレータ８４に十分な蓄圧を行うことができるので、図１で説明したエンジン始動装置１０に比較して、エンジン始動装置１１０全体として効率のよいものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る実施の形態におけるエンジン始動装置の構成の模式図である。
【図２】本発明に係る実施の形態におけるエンジン始動装置の他の構成例を示す模式図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、ハイブリッド車両に搭載されるエンジン始動装置の構成を説明する図である。
【図４】本発明に係る実施の形態におけるエンジン始動装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る実施の形態において、作動機構が第１状態と第２状態との間にあるときの各要素の状態を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、作動機構が第１状態と第２状態との間にあるときの遊星歯車機構の状態を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、作動機構が第１状態と第２状態との間にあるときの遊星歯車機構の共線図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、作動機構が第１状態と第２状態との間にあるときのエンジン始動装置の模式図である。
【図９】本発明の実施の形態において、作動機構が第２状態にあるときの各要素の状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態において、作動機構が第２状態にあるときの遊星歯車機構の状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態において、作動機構が第２状態にあるときの遊星歯車機構の共線図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態において、アキュムレータから油圧スタータにオイルが流れる様子を示すエンジン始動装置の模式図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態において、作動機構が第１状態にあるときの各要素の状態を示す図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態において、作動機構が第１状態にあるときの遊星歯車機構の状態を示す図である。
【図１５】本発明に係る実施の形態において、作動機構が第１状態にあるときの遊星歯車機構の共線図である。
【図１６】本発明に係る実施の形態において、油圧スタータから加圧されたオイルがアキュムレータに流れる様子を示すエンジン始動装置の模式図である。
【図１７】他の実施形態として、油圧ポンプを別に備えるエンジン始動装置の構成を示す摸式図である。
【図１８】図１７の構成のエンジン始動装置において、油圧ポンプから加圧されたオイルがアキュムレータに流れる様子を示す摸式図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０，１００，１１０  エンジン始動装置、１１  スタータフロントケース、１２  スタータモータケース、１３  スタータモータリアケース、１４  プランジャケース、１５  プランジャリアケース、２１  電動スタータ、２２  モータ軸、３０  遊星歯車機構、３１  サンギヤ、３２  リングギヤ、３３  ピニオンギヤ、３４  キャリア、３５  キャリア軸、３６  出力軸、３８  案内溝、３９  案内部、４０  中間機構、４１  作動駆動軸、４２  スタータピニオン、４５  ワンウェイクラッチ、４８  始動駆動軸部、５１  プランジャ、５２  プランジャロッド、６０  作動機構、６１  ドライブレバー、６２  ピン、６３  支点、６４  回転リング、７０  エンジン、７１  フライホイール部ギヤ、７２  駆動用モータ、７４  駆動源、７５  制御弁、７６  油圧センサ、７７，１１４，１１６  逆止弁、７８、７９  オイルパン、８１  油圧スタータ、８２，８３  オイル出入口、８４  アキュムレータ、８７  スタータピニオン回転止め、９０  機構部、９２  始動制御部、９４  ＨＶ制御部、１１２  油圧ポンプ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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