(57)【要約】【課題】クランクシャフトの逆回転時における始動用電動機の破損を好適に抑制することのできる内燃機関の始動装置を提供する。【解決手段】クランクシャフトが逆回転している旨判定される場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、スタータモータの駆動力をクランクシャフトに伝達する駆動力伝達機構の減速比及び機関回転速度ＮＥに基づいてスタータモータのアマーチャ回転速度ＮＡを算出する（Ｓ１２０）。そして、アマーチャ回転速度ＮＡが限界速度ＮＡＬ以上である場合には（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、クランクシャフトの逆回転に伴うスタータモータの逆回転を抑制する逆回転抑制処理を実行する（Ｓ１４０）。この逆回転抑制処理の実行に際しては、スタータモータの正回転駆動を行う。【選択図】      図５
2007032493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を始動させる始動用電動機と、当該始動用電動機の駆動力をクランクシャフトに伝達する駆動力伝達機構とを備える内燃機関の始動装置において、
前記クランクシャフトの逆回転に伴う前記始動用電動機の逆回転を抑制する逆回転抑制処理を実行する制御手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の始動装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記逆回転抑制処理として、前記始動用電動機の逆回転を抑制するトルクが当該始動用電動機から発生するように同始動用電動機の駆動を制御する
請求項１に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項３】
前記逆回転抑制処理として前記始動用電動機の正回転駆動が実行される
請求項２に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項４】
前記逆回転抑制処理として前記始動用電動機の回生制御が実行される
請求項２に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記始動用電動機の逆回転速度が所定値以上となった場合に、前記逆回転抑制処理を実行する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項６】
前記始動用電動機の逆回転速度は、クランクシャフトの回転速度及び前記駆動力伝達機構の減速比に基づいて算出される
請求項５に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記クランクシャフトの逆回転速度が所定値以上となった場合に、前記逆回転抑制処理を実行する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項８】
前記始動用電動機は、同始動用電動機のアマーチャと同始動用電動機の出力軸に設けられるピニオンギヤとを相対回転可能に係合する係合機構を備える
請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項９】
前記係合機構は、摩擦板にて構成される
請求項８に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項１０】
前記駆動力伝達機構は、前記始動用電動機の駆動力を前記クランクシャフトに伝達するワンウェイクラッチを備え、同始動用電動機の出力軸に設けられるピニオンギヤと同クランクシャフトに設けられるリングギヤとが常時噛み合わされてなる
請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の始動装置であって、スタータモータのピニオンギヤがクランクシャフト側のリングギヤに常時噛み合わされている常時噛合式の始動装置が知られている（例えば特許文献１等）。
【０００３】
同文献に記載の始動装置は、出力軸にピニオンギヤを有する始動用電動機（いわゆるスタータモータ）と、クランクシャフトに固定されたフライホイールに組み付けられて前記ピニオンギヤに噛み合うリングギヤとを備えている。このリングギヤはクラッチ機構、より詳しくは始動用電動機側からクランクシャフト側への駆動力の伝達のみを許容するワンウェイクラッチを介して前記フライホイールに組み付けられている。
【０００４】
このように構成される同文献に記載の始動装置では、機関始動時にあって始動用電動機が駆動されるとワンウェイクラッチが係合し、同始動用電動機の駆動力はそのワンウェイクラッチを介してフライホイールに、すなわちクランクシャフトに伝達される。そして、機関が完爆する、換言すれば始動用電動機の力を借りることなく機関が自立回転するようになると、ワンウェイクラッチは空転するようになり、これによってクランクシャフトと始動用電動機との駆動連結は解除される。
【特許文献１】特開２０００−２７４３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、機関停止中における車両の後退時などでは、クランクシャフトが逆回転する。このようにクランクシャフトが逆回転すると上記ワンウェイクラッチが係合し、スタータモータは機関始動時とは逆の方向に回転される、すなわち逆回転される。
【０００６】
ここで、通常、スタータモータの回転速度は減速されてクランクシャフトに伝達される。そのため、クランクシャフトが逆回転するときには、同クランクシャフトの回転速度が増速された状態でスタータモータに伝達される。従って、クランクシャフトの逆回転によってスタータモータが逆回転されるときの同スタータモータの逆回転速度は、始動時における同スタータモータの正回転速度よりも高い回転速度になる。このようにしてスタータモータの回転速度が過度に高くなると、遠心力によるアマーチャの破損や、過度な高速回転による軸受の摩耗あるいは破損等々が生じやすくなり、スタータモータは破損してしまうおそれがある。
【０００７】
なお、こうしたスタータモータの破損は、クランクシャフトの逆回転がスタータモータに伝達されることで生じる。従って、上記ワンウェイクラッチを用いた常時噛合式の始動装置に限らず、他の機構を用いた常時噛合式の始動装置であっても同様な破損は生じるおそれがある。また、常時噛み合いの始動装置に限らず、始動時にのみピニオンギヤとリングギヤとが噛み合う始動装置においても、場合によっては同様な破損は生じるおそれがある。例えば、機関始動に失敗してスタータモータの駆動が一旦中止されたときに車両が後退し、この後退中にあってピニオンギヤとリングギヤとの噛み合い解除が遅れている場合には、クランクシャフトの逆回転がスタータモータに伝達されてしまい、同様な破損が生じてしまう可能性がある。
【０００８】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クランクシャフトの逆回転時における始動用電動機の破損を好適に抑制することのできる内燃機関の始動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関を始動させる始動用電動機と、当該始動用電動機の駆動力をクランクシャフトに伝達する駆動力伝達機構とを備える内燃機関の始動装置において、前記クランクシャフトの逆回転に伴う前記始動用電動機の逆回転を抑制する逆回転抑制処理を実行する制御手段を備えることをその要旨とする。
【００１０】
同構成によれば、クランクシャフトの逆回転に伴って始動用電動機が逆回転したとしても、同始動用電動機の逆回転は逆回転抑制処理によって抑制される。そのため、始動用電動機の過回転を抑制することができ、もってクランクシャフトの逆回転時における始動用電動機の破損を好適に抑制することができるようになる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の始動装置において、前記制御手段は、前記逆回転抑制処理として、前記始動用電動機の逆回転を抑制するトルクが当該始動用電動機から発生するように同始動用電動機の駆動を制御することをその要旨とする。
【００１２】
同構成よれば、始動用電動機の駆動トルクを利用して当該始動用電動機の逆回転を抑制することができるようになる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の始動装置において、前記逆回転抑制処理として前記始動用電動機の正回転駆動が実行されることをその要旨とする。
【００１３】
なお、上記正回転駆動とは、始動用電動機を機関始動時の回転方向と同一の方向に回転駆動させることをいう。この構成によれば、始動用電動機の逆回転方向に対して反対方向に作用するトルクが始動用電動機から発生されるため、同始動用電動機の逆回転速度を確実に低下させることができるようになる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の始動装置において、前記逆回転抑制処理として前記始動用電動機の回生制御が実行されることをその要旨とする。
同構成によれば、始動用電動機の逆回転に対して制動がかけられるようになるため、同始動用電動機の逆回転速度を確実に低下させることができるようになる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の始動装置において、前記制御手段は、前記始動用電動機の逆回転速度が所定値以上となった場合に、前記逆回転抑制処理を実行することをその要旨とする。
【００１６】
逆回転中の始動用電動機にあってその回転速度が過度に高くなければ、同始動用電動機の破損は生じにくい。そこで同構成では、始動用電動機の逆回転速度が所定値以上となった場合に前記逆回転抑制処理を実行するようにしており、同構成によれば、始動用電動機が破損するおそれのあるときにだけ逆回転抑制処理は実行されるようになる。従って、同逆回転抑制処理をより適切に実行することができるようになる。なお、同構成における上記所定値としては、例えば始動用電動機の許容回転速度、あるいは同許容回転速度に対してある程度の余裕をみこんだ値を設定するとよい。
【００１７】
このような始動用電動機の逆回転速度は、センサなどを用いて直接検出する他、請求項６に記載の発明によるように、クランクシャフトの回転速度及び前記駆動力伝達機構の減速比に基づいて算出することも可能であり、同構成によれば、センサを設けることなく始動用電動機の逆回転速度を検出することができるようになる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の始動装置において、前記制御手段は、前記クランクシャフトの逆回転速度が所定値以上となった場合に、前記逆回転抑制処理を実行することをその要旨とする。
【００１９】
上述したように、逆回転中の始動用電動機にあってその回転速度が過度に高くなければ、同始動用電動機の破損は生じにくい。換言すれば、逆回転しているクランクシャフトの回転速度が過度に高くなければ、始動用電動機の破損は生じにくい。そこで同構成では、クランクシャフトの逆回転速度が所定値以上となった場合に前記逆回転抑制処理を実行するようにしており、同構成によっても、請求項５に記載の構成と同様な作用効果を得ることができる。なお、同構成における上記所定値としては、例えば始動用電動機の許容回転速度及び駆動力伝達機構の減速比から算出されたクランクシャフトの回転速度、あるいは同許容回転速度に対してある程度の余裕をみこんだ値及び駆動力伝達機構の減速比から算出されたクランクシャフトの回転速度を設定するとよい。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の始動装置において、前記始動用電動機は、同始動用電動機のアマーチャと同始動用電動機の出力軸に設けられるピニオンギヤとを相対回転可能に係合する係合機構を備えることをその要旨とする。
【００２１】
上記逆回転抑制処理では、クランクシャフトによって逆回転される始動用電動機の回転に対して、その回転を抑える処理が実行されるため、同始動用電動機や前記駆動力伝達機構などに大きな負荷がかかるおそれがある。この点、同構成によれば、前記係合機構によって始動用電動機のアマーチャとピニオンギヤとの相対回転が許容されるため、そのような負荷に起因する始動用電動機や駆動力伝達機構の破損を抑えることができるようになる。
【００２２】
なお、請求項９に記載の発明によるように、前記係合機構は摩擦板にて構成することができる。
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の始動装置において、前記駆動力伝達機構は、前記始動用電動機の駆動力を前記クランクシャフトに伝達するワンウェイクラッチを備え、同始動用電動機の出力軸に設けられるピニオンギヤと同クランクシャフトに設けられるリングギヤとが常時噛み合わされてなることをその要旨とする。
【００２３】
同構成における始動装置では、前記駆動力伝達機構にワンウェイクラッチが設けられており、ピニオンギヤとリングギヤとが常時噛み合わされている。そのため、始動時にのみそれら各ギヤが噛み合う始動装置と比べて、クランクシャフトの逆回転がスタータモータに伝達される可能性は高くなる。この点、同構成では、そのような常時噛合式の始動装置において上記逆回転抑制処理が実行される。そのため、始動用電動機の逆回転が生じやすい始動装置であっても、過回転による当該始動用電動機の破損を抑制することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の始動装置を具体化した第１の実施形態について、図１〜図５を併せ参照して説明する。
【００２５】
図１に、本発明にかかる始動装置が適用された内燃機関にあって、同内燃機関の下方に設けられたオイルパン２の後端部分周辺における部分断面図を示す。
この図１に示すように、オイルパン２の後端の上方には、ラダービーム４に回転可能に支持されたクランクシャフト６の後端が配置されている。
【００２６】
クランクシャフト６の後端にはフライホイール８、アウターレース支持プレート１０及びリングギヤ１２が取り付けられている。
アウターレース支持プレート１０は、フライホイール８と共にクランクシャフト６の後端にボルトにて締結固定され、クランクシャフト６と共に回転する。
【００２７】
リングギヤ１２は、クランクシャフト６の後端の外周部分にあって、ワンウェイクラッチ１４のインナーレース１６とベアリング１８とを介して取り付けられており、ワンウェイクラッチ１４が非係合状態にある時には、このリングギヤ１２はクランクシャフト６の回転とは独立して回転可能である。さらに、同リングギヤ１２の周縁部にはリング状のギヤ部１２ａが形成されている。このギヤ部１２ａは、スタータモータ３０の出力軸３４に設けられたピニオンギヤ３５に常時噛み合わされており、スタータモータ３０からの回転力を受けることによりリングギヤ１２を回転させる。
【００２８】
このスタータモータ３０の内部には、電磁コイル３１ａとシャフト３１ｂから構成されるアマーチャ３１が軸受によって回転可能に支持されている。シャフト３１ｂの端部には、摩擦板にて構成されるクラッチ機構３３が設けられており、このクラッチ機構３３には、ピニオンギヤ３５が設けられた上記出力軸３４の一端が接続されている。このクラッチ機構３３により、アマーチャ３１とピニオンギヤ３５とが相対回転可能に係合される。そして、このスタータモータ３０の駆動制御は制御装置５０によって行われる。
【００２９】
この制御装置５０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力回路、及び外部出力回路等から構成されている。そして、各種センサからの信号等に基づいて内燃機関の運転状態等を検出し、その検出結果に応じた機関制御を実行する。
【００３０】
前記ワンウェイクラッチ１４のアウターレース２２は、アウターレース支持プレート１０の外周部分にあって、リングギヤ１２の内周部分に取り付けられたインナーレース１６に対向するように取り付けられている。こうして、リングギヤ１２とアウターレース支持プレート１０との間にワンウェイクラッチ１４が設けられている。
【００３１】
そうしたワンウェイクラッチ１４、ベアリング１８、アウターレース支持プレート１０、リングギヤ１２、ピニオンギヤ３５等によって、スタータモータ３０の駆動力をクランクシャフト６に伝達する駆動力伝達機構が構成されている。また、ピニオンギヤ３５の歯数とリングギヤ１２の歯数とによって、当該駆動力伝達機構の減速比αが決定されている。
【００３２】
機関始動時にスタータモータ３０がピニオンギヤ３５を介してリングギヤ１２を回転させる時、すなわちリングギヤ１２側からトルクが伝達される場合には、ワンウェイクラッチ１４によってアウターレース支持プレート１０とリングギヤ１２とが係合状態にされる。これにより、スタータモータ３０によってクランクシャフト６は回転される、すなわちクランキングが行われる。
【００３３】
そして、機関が完爆する、換言すればスタータモータ３０の力を借りることなく内燃機関が自立回転するようになると、クランクシャフト６に連動するアウターレース支持プレート１０の回転速度がリングギヤ１２の回転速度よりも速くなり、ワンウェイクラッチ１４の係合が解除される、すなわちワンウェイクラッチ１４は空転するようになる。そして、これによりクランクシャフト６とスタータモータ３０との駆動連結は解除される。
【００３４】
ベアリング１８やワンウェイクラッチ１４には、シリンダブロックやクランクシャフト６内の油路等を介してオイルが供給されており、これにより同ベアリング１８や同ワンウェイクラッチ１４の潤滑がなされる。ここで、アウターレース支持プレート１０とリングギヤ１２との間に配置されたワンウェイクラッチ１４からのオイル漏れを抑えるためにリング状の第１シール部材２４が、ワンウェイクラッチ１４のアウターレース２２とリングギヤ１２との間に配置されている。この第１シール部材２４は、リングギヤ１２の中間に形成された円筒状の段差部１２ｂの内周面１２ｃに嵌合された状態でリングギヤ１２側に固定されている。この第１シール部材２４の内周側に形成されているシールリップ２４ａは、アウターレース２２の外周面に摺動可能に接触し、オイルのシールを行っている。
【００３５】
段差部１２ｂを挟んで第１シール部材２４の反対側には、第１シール部材２４よりも大径の第２シール部材２６が配置されている。この第２シール部材２６は、クランクシャフト６より下方側では主にオイルパン２の後端２ａの内周面２ｂに、クランクシャフト６より上方側では主にシリンダブロックの後端の内周面に嵌合されている。この第２シール部材２６の内周側に形成されているシールリップ２６ａは、段差部１２ｂの外周面１２ｄに摺動可能に接触し、オイルのシールを行っている。
【００３６】
このように、本実施形態における始動装置は、ピニオンギヤ３５とリングギヤ１２のギヤ部１２ａとが常時噛み合っている、いわば常時噛合式の始動装置となっている。そして、機関始動時におけるクランクシャフト６とスタータモータ３０との駆動連結、及び機関完爆後におけるクランクシャフト６とスタータモータ３０との駆動連結の解除は、ワンウェイクラッチ１４によって行われる。
【００３７】
他方、クランクシャフト６の前端には、図２に示すクランクロータ４１が一体回転可能に取り付けられており、このクランクロータ４１の近傍には、機関回転速度を検出するクランク角センサ４０が配設されている。クランクロータ４１は円盤形状をなしており、その外周縁には複数の歯４１ａが設けられている。これら複数の歯４１ａは、一部の欠歯部４１ｂを除いて等間隔に設けられている。なお、以下では、隣り合う歯４１ａと歯４１ａとの間を谷部４１ｃという。
【００３８】
前記クランク角センサ４０には、図３に示すように、第１検出素子４０ａ及び第２検出素子４０ｂといった２つの検出素子が設けられている。第１検出素子４０ａに対する第２検出素子４０ｂの配設位置は、クランクロータ４１の回転方向に対して平行となるように
設定されており、クランクシャフト６の正回転時において第１検出素子４０ａが歯４１ａの通過を検出した後に、第２検出素子４０ｂでも同じ歯４１ａの通過を検出するようにしている。すなわち、同一の歯４１ａの検出タイミングが若干ずれるように、第１検出素子４０ａ及び第２検出素子４０ｂは配設されている。
【００３９】
そして第１検出素子４０ａが歯４１ａの通過を検出すると、その検出信号はＡ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）等によってパルス信号に変換され、制御装置５０に入力される。この第１検出素子４０ａの検出信号がパルス信号に変換された第１信号に基づいて機関回転速度ＮＥやクランク角等が算出される。同様に、第２検出素子４０ｂが歯４１ａの通過を検出すると、その検出信号もＡ／Ｄ変換器等によってパルス信号に変換され、制御装置５０に入力される。この第２検出素子４０ｂの検出信号がパルス信号に変換された第２信号、及び前記第１信号に基づいてクランクシャフト６の回転方向が検出される。
【００４０】
なお、本実施形態では、第１及び第２検出素子４０ａ、４０ｂの検出信号をパルス信号に変換する際、歯４１ａ（山部）を検出しているときには「Ｌｏ」信号となり、谷部４１ｃを検出しているときには「Ｈｉ」信号となるように変換を行っている。ちなみに、歯４１ａ（山部）を検出しているときには「Ｈｉ」信号となり、谷部４１ｃを検出しているときには「Ｌｏ」信号となるように変換してもよい。
【００４１】
次に、図４を併せ参照して、上述したクランクシャフト６の回転方向検出について説明する。なお、図４には、クランク角センサ４０が谷部４１ｃを検出していたときにクランクシャフト６が逆回転したときの回転方向の検出態様を示す。
【００４２】
クランクシャフト６の正回転中には、複数の歯４１ａの内の任意の歯Ａが第１検出素子４０ａによって検出された後、第２検出素子４０ｂによっても同じ歯Ａの検出がなされる。従って、同図４に示されるように、クランクシャフト６の正回転中には、第１信号の出力レベルが「Ｈｉ」から「Ｌｏ」に変化した後、第２信号の出力レベルも「Ｈｉ」から「Ｌｏ」に変化する。そのため、第１信号の出力レベルが変化した直後において、第１信号の出力レベルと第２信号の出力レベルとが異なっていれば、クランクシャフト６は正回転しているといえる。そこで、制御装置５０は、第１信号の出力レベルが変化した直後において、第１信号の出力レベルと第２信号の出力レベルとが異なっている場合には、クランクシャフト６が正回転していると判断し、クランクシャフト６の回転方向を示す正逆転識別フラグＦＬの値を、正回転用の値である「１」に設定する。
【００４３】
一方、クランク角センサ４０が谷部４１ｃを検出しているときにクランクシャフト６が逆回転すると、第２検出素子４０ｂによって歯Ｂの検出がなされた後、第１検出素子４０ａによってその歯Ｂの検出がなされる。従って、クランクシャフト６の逆回転中には、第２信号の出力レベルが「Ｈｉ」から「Ｌｏ」に変化した後、第１信号の出力レベルも「Ｈｉ」から「Ｌｏ」に変化する。そのため、第１信号の出力レベルが変化した直後において、同第１信号の出力レベルと第２信号の出力レベルとが一致していれば、クランクシャフト６は逆回転しているといえる。そこで、制御装置５０は、第１信号の出力レベルが変化した直後において、第１信号の出力レベルと第２信号の出力レベルとが一致している場合には、クランクシャフト６が逆回転していると判断し、クランクシャフト６の回転方向を示す正逆転識別フラグＦＬの値を、逆回転用の値である「０」に設定する。
【００４４】
なお、図４には、クランク角センサ４０が谷部４１ｃを検出していたときにクランクシャフト６が逆回転したときの回転方向の検出態様を示したが、クランク角センサ４０が歯４１ａ（山部）を検出していたときにクランクシャフト６が逆回転した場合であっても、同様な態様でクランクシャフト６の回転方向を検出することができる。
【００４５】
このように本実施形態では、第１信号の出力レベルと第２信号の出力レベルとの対応関係に基づいてクランクシャフト６の回転方向を検出するようにしている。
ところで、本実施形態における始動装置では、ピニオンギヤ３５とリングギヤ１２のギヤ部１２ａとが常時噛み合っており、機関始動時におけるクランクシャフト６とスタータモータ３０との駆動連結、及び機関完爆後におけるクランクシャフト６とスタータモータ３０との駆動連結の解除はワンウェイクラッチ１４によって行われる。
【００４６】
ここで、機関停止中にあって車両が後退などすると、クランクシャフト６は逆回転する。このようにクランクシャフト６が逆回転すると上記ワンウェイクラッチ１４が係合し、クランクシャフト６の回転がリングギヤ１２を介してピニオンギヤ３５に伝達される。その結果、ピニオンギヤ３５やアマーチャ３１は、換言すればスタータモータ３０は、機関始動時とは逆の方向に回転する、すなわち逆回転する。
【００４７】
通常、スタータモータ３０の回転速度は減速された状態でクランクシャフト６に伝達される。そのため、クランクシャフト６が逆回転するときには、同クランクシャフト６の回転速度が増速された状態でスタータモータ３０に伝達される。従って、クランクシャフト６の逆回転によってスタータモータ３０が逆回転されるときの同スタータモータ３０の逆回転速度は、始動時における同スタータモータ３０の正回転速度よりも高い回転速度になる。このような態様でスタータモータ３０の回転速度が過度に高くなると、スタータモータ３０は破損してしまうおそれがある。例えば、アマーチャ３１が遠心力によって破損したり、アマーチャ３１や出力軸３４の軸受が過度な高速回転によって摩耗あるいは破損したりするおそれがある。
【００４８】
そこで、本実施形態では、以下に説明する逆回転抑制制御を実行することにより、クランクシャフト６の逆回転時におけるスタータモータ３０の破損を抑制するようにしている。
【００４９】
図５に、上記逆回転抑制制御の処理手順を示す。なお、本処理は制御装置５０によって、所定期間毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されると、まず、クランクシャフト６が逆回転しているか否かが判定される（Ｓ１００）。ここでは、前記正逆転識別フラグＦＬの値に基づいてクランクシャフト６の回転方向が判定され、同正逆転識別フラグＦＬが「１」に設定されている場合には、クランクシャフト６は正回転していると判定されて（Ｓ１００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
【００５０】
一方、正逆転識別フラグＦＬが「０」に設定されている場合には、クランクシャフト６は逆回転していると判定され（Ｓ１００：ＹＥＳ）、機関回転速度ＮＥが読み込まれる（Ｓ１１０）。
【００５１】
次に、読み込まれた機関回転速度ＮＥ及び前記減速比αに基づいてアマーチャ３１の回転速度であるアマーチャ回転速度ＮＡが算出される（Ｓ１２０）。なお、ステップＳ１００においてクランクシャフト６が逆回転している旨判定されているため、ステップＳ１２０においては、アマーチャ３１の逆回転速度が算出されることになる。
【００５２】
次に、算出されたアマーチャ回転速度ＮＡが限界速度ＮＡＬ以上であるか否かが判定される（Ｓ１３０）。この限界速度ＮＡＬとしては、スタータモータ３０の許容回転速度に対してある程度の余裕をみこんだ値が設定されている。なお、スタータモータ３０の許容回転速度を限界速度ＮＡＬとして設定してもよい。
【００５３】
そして、アマーチャ回転速度ＮＡが限界速度ＮＡＬ以上である場合には（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、クランクシャフト６の逆回転に伴うスタータモータ３０の逆回転を抑制するために逆回転抑制処理が実行され（Ｓ１４０）、本処理は一旦終了される。この逆回転抑制処理では、スタータモータ３０の逆回転を抑制するトルクが当該スタータモータ３０から発生するように同スタータモータ３０の駆動が制御される。より具体的には、スタータモータ３０の正回転駆動が実行される。なお、上記正回転駆動とは、スタータモータ３０を機関始動時の回転方向と同一の方向に回転駆動させることをいう。
【００５４】
一方、先のステップＳ１３０において、アマーチャ回転速度ＮＡが限界速度ＮＡＬ未満である旨判定される場合には（Ｓ１３０：ＮＯ）、上記逆回転抑制処理の実行が禁止される（Ｓ１５０）。すなわち、スタータモータ３０の正回転駆動の実行が禁止されて、本処理は一旦終了される。なお、ステップＳ１３０において否定判定される状態としては、例えば、逆回転抑制処理の実行によってアマーチャ回転速度ＮＡが限界速度ＮＡＬ未満になった状態、あるいはクランクシャフト６の逆回転速度が低く、もってアマーチャ回転速度ＮＡが限界速度ＮＡＬ未満となっている状態などが挙げられる。
【００５５】
以上説明した本実施形態の始動装置によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態の始動装置では、クランクシャフト６とスタータモータ３０との駆動連結、及び機関完爆後におけるクランクシャフト６とスタータモータ３０との駆動連結の解除がワンウェイクラッチ１４によって行われる。そのため、機関停止中にあって車両が後退するなどしてクランクシャフト６が逆回転すると、その回転はワンウェイクラッチ１４を介してリングギヤ１２に伝達され、さらにそのリングギヤ１２の逆回転はピニオンギヤ３５にも伝達されてスタータモータ３０は逆回転してしまう。このときのスタータモータ３０の逆回転速度は、リングギヤ１２とピニオンギヤ３５との減速比αに応じて増速されるため、遠心力によるアマーチャ３１の破損や、過度な高速回転による軸受の摩耗あるいは破損等々が生じやすくなり、スタータモータ３０は破損してしまうおそれがある。
【００５６】
この点、本実施形態では、クランクシャフト６の逆回転に伴ってスタータモータ３０が逆回転したとしても、同スタータモータ３０の逆回転速度が限界速度ＮＡＬ以上になると、当該スタータモータ３０の逆回転を抑制する逆回転抑制処理が実行される。そのため、スタータモータ３０の過回転が抑制され、もってクランクシャフト６の逆回転時におけるスタータモータ３０の破損を好適に抑制することができるようになる。
【００５７】
（２）上記逆回転抑制処理として、スタータモータ３０の逆回転を抑制するトルクが当該スタータモータ３０から発生するように同スタータモータ３０の駆動を制御するようにしている。そのため、スタータモータ３０の駆動トルクを利用して当該スタータモータ３０の逆回転を確実に抑制することができるようになる。
【００５８】
（３）上記逆回転抑制処理におけるスタータモータ３０の駆動制御態様として、同スタータモータ３０の正回転駆動を実行するようにしている。従って、同逆回転抑制処理の実行時には、スタータモータ３０の逆回転方向に対して反対方向に作用するトルクを同スタータモータ３０から発生させることができ、もって当該スタータモータ３０の逆回転速度を確実に低下させることができるようになる。
【００５９】
（４）逆回転中のスタータモータ３０にあってその回転速度が過度に高くなければ、同スタータモータ３０の破損は生じにくい。そこで上記逆回転抑制制御では、スタータモータ３０の逆回転速度（アマーチャ回転速度ＮＡ）が所定値（限界速度ＮＡＬ）以上となった場合に上記逆回転抑制処理を実行するようにしている。従って、スタータモータ３０が破損するおそれのあるときにだけ逆回転抑制処理は実行されるようになり、その逆回転抑制処理をより適切に実行することができるようになる。
【００６０】
（５）クランクシャフト６の回転速度（機関回転速度ＮＥ）及び前記駆動力伝達機構の減速比αに基づいてスタータモータ３０の逆回転速度を算出するようにしているため、回転速度検出用のセンサを設けることなく、同スタータモータ３０の逆回転速度を検出することができるようになる。
【００６１】
（６）上記逆回転抑制処理では、クランクシャフト６によって逆回転されるスタータモータ３０の回転に対して、その回転を抑える処理が実行されるため、同スタータモータ３０や前記駆動力伝達機構などに大きな負荷がかかるおそれがある。この点、本実施形態では、アマーチャ３１とピニオンギヤ３５とを相対回転可能に係合する係合機構、より詳細には摩擦板にて構成されるクラッチ機構３３がスタータモータ３０には備えられており、このクラッチ機構３３によってアマーチャ３１とピニオンギヤ３５との相対回転が許容される。そのため、逆回転抑制処理実行時の上記負荷に起因するスタータモータ３０、あるいは駆動力伝達機構の破損を抑えることができるようになる。
【００６２】
（７）本実施形態の始動装置では、前記駆動力伝達機構にワンウェイクラッチ１４が設けられており、ピニオンギヤ３５とリングギヤ１２とが常時噛み合わされている。そのため、始動時にのみそれら各ギヤが噛み合う始動装置と比べて、クランクシャフト６の逆回転がスタータモータ３０に伝達される可能性が高くなる。この点、本実施形態では、そのような常時噛合式の始動装置において上記逆回転抑制処理が実行される。そのため、スタータモータ３０の逆回転が生じやすい始動装置であっても、過回転による当該スタータモータ３０の破損を抑制することができるようになる。
（第２の実施形態）
次に、本発明にかかる内燃機関の始動装置を具体化した第２の実施形態について、図６を併せ参照して説明する。
【００６３】
上述したように、逆回転中のスタータモータ３０にあってその回転速度が過度に高くなければ、同スタータモータ３０の破損は生じにくい。換言すれば、逆回転しているクランクシャフト６の回転速度が過度に高くなければ、スタータモータ３０の破損は生じにくい。そこで、前記第１の実施形態では、スタータモータ３０の逆回転速度が所定値以上となった場合に逆回転抑制処理を実行するようにしたが、本実施形態では、クランクシャフト６の逆回転速度が所定値以上となった場合に逆回転抑制処理を実行するようにしている。すなわち、逆回転抑制処理の実行を判断する際の参照回転速度が第１の実施形態とは異なっており、第１の実施形態における逆回転抑制制御の処理手順についてその一部のみが異なっている。そこで、以下では、その相違点を中心に本実施形態における逆回転抑制制御を説明する。
【００６４】
図６に、本実施形態における逆回転抑制制御の処理手順を示す。なお、本処理も制御装置５０によって、所定期間毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されると、まず、クランクシャフト６が逆回転しているか否かが判定される（Ｓ２００）。ここでも、前記正逆転識別フラグＦＬの値に基づいてクランクシャフト６の回転方向が判定され、同正逆転識別フラグＦＬが「１」に設定されている場合には、クランクシャフト６は正回転していると判定されて（Ｓ２００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
【００６５】
一方、正逆転識別フラグＦＬが「０」に設定されている場合には、クランクシャフト６は逆回転していると判定され（Ｓ２００：ＹＥＳ）、機関回転速度ＮＥが読み込まれる（Ｓ２１０）。なお、ステップＳ２００において、クランクシャフト６が逆回転している旨判定されているため、ステップＳ２１０においては、クランクシャフト６の逆回転速度が読み込まれることになる。
【００６６】
次に、読み込まれた機関回転速度ＮＥが限界速度ＮＥＬ以上であるか否かが判定される（Ｓ２２０）。この限界速度ＮＥＬとしては、スタータモータ３０の許容回転速度対してある程度の余裕をみこんだ値及び前記駆動力伝達機構の減速比αから算出されたクランクシャフト６の回転速度が設定されている。なお、スタータモータ３０の許容回転速度対及び前記駆動力伝達機構の減速比αから算出されたクランクシャフト６の回転速度を限界速度ＮＥＬとして設定してもよい。
【００６７】
そして、機関回転速度ＮＥが限界速度ＮＥＬ以上である場合には（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、クランクシャフト６の逆回転に伴うスタータモータ３０の逆回転を抑制するために逆回転抑制処理が実行され（Ｓ２３０）、本処理は一旦終了される。この逆回転抑制処理では、第１の実施形態と同様に、スタータモータ３０の正回転駆動が実行される。
【００６８】
一方、ステップＳ２２０において、機関回転速度ＮＥが限界速度ＮＥＬ未満である旨判定される場合には（Ｓ２２０：ＮＯ）、上記逆回転抑制処理の実行が禁止される（Ｓ２４０）。すなわち、スタータモータ３０の正回転駆動の実行が禁止されて、本処理は一旦終了される。なお、ステップＳ２２０において否定判定される状態としては、例えば、逆回転抑制処理の実行によってアマーチャ回転速度ＮＡが低下し、もって機関回転速度ＮＥが限界速度ＮＥＬ未満になった状態、あるいはクランクシャフト６の逆回転速度がもともと低く、機関回転速度ＮＥが限界速度ＮＥＬ未満となっている状態などが挙げられる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の始動装置では、クランクシャフト６の逆回転速度が所定値（限界速度ＮＥＬ）以上となった場合に、前述したような逆回転抑制処理が実行される。従って、本実施形態においてもスタータモータ３０が破損するおそれのあるときにだけ逆回転抑制処理は実行されるようになり、その逆回転抑制処理をより適切に実行することができるようになる。
【００７０】
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・第１の実施形態では、逆回転抑制処理におけるスタータモータ３０の駆動制御態様として、同スタータモータ３０の正回転駆動を実行するようにしたが、これに代えて同スタータモータ３０の回生制御を実行するようにしてもよい。この場合には、スタータモータ３０の逆回転に対して制動をかけることができるようになり、同スタータモータ３０の逆回転速度を確実に低下させることができるようになる。
【００７１】
なお、この変形例は、先の図５に示した逆回転抑制制御の処理手順を、図７に示すごとく一部変更することにより実施可能である。すなわち、先のステップＳ１３０にて、アマーチャ回転速度ＮＡが限界速度ＮＡＬ以上である旨判定される場合には（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、逆回転抑制処理としてスタータモータ３０の回生制御を実行する（Ｓ３４０）。一方、ステップＳ１３０にて、アマーチャ回転速度ＮＡが限界速度ＮＡＬ未満である旨判定される場合には（Ｓ１３０：ＮＯ）、ステップＳ３５０にて逆回転抑制処理の実行を禁止する、すなわちスタータモータ３０の回生制御を禁止するようにすればよい。
【００７２】
また、同様に、第２の実施形態での逆回転抑制処理におけるスタータモータ３０の駆動制御態様として、同スタータモータ３０の回生制御を実行するようにしてもよい。この場合の変形例も、先の図６に示した逆回転抑制制御の処理手順を、上述したような態様で一部変更することにより実施可能である。すなわち、先のステップＳ２２０にて、機関回転速度ＮＥが限界速度ＮＥＬ以上である旨判定される場合には（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、逆回転抑制処理としてスタータモータ３０の回生制御を実行する（Ｓ３４０）。一方、ステップＳ２２０にて、機関回転速度ＮＥが限界速度ＮＥＬ未満である旨判定される場合には（Ｓ２２０：ＮＯ）、ステップＳ３５０にて逆回転抑制処理の実行を禁止する、すなわちスタータモータ３０の回生制御を禁止するようにすればよい。
【００７３】
・第１の実施形態では、クランクシャフト６が逆回転しており、かつアマーチャ回転速度ＮＡが限界速度ＮＡＬ以上である場合に上記逆回転抑制処理を実行するようにした。また、第２の実施形態では、クランクシャフト６が逆回転しており、かつ機関回転速度ＮＥが限界速度ＮＥＬ以上である場合に上記逆回転抑制処理を実行するようにしたが、各実施形態において、クランクシャフト６が逆回転している旨判定される場合には、直ちに逆回転抑制処理を実行するようにしてもよい。
【００７４】
・第１の実施形態では、アマーチャ回転速度ＮＡを機関回転速度ＮＥ及び駆動力伝達機構の減速比αから算出するようにしたが、同アマーチャ回転速度ＮＡをセンサにて直接検出するようにしてもよい。
【００７５】
・アマーチャ３１とピニオンギヤ３５とを相対回転可能に係合する係合機構として、摩擦板にて構成されるクラッチ機構３３を備えるようにしたが、同係合機構はこのようなものに限られるものではなく、アマーチャ３１とピニオンギヤ３５とを相対回転可能に係合する機構であれば、他の機構を採用することもできる。
【００７６】
・スタータモータ３０や駆動力伝達機構の強度等が十分に確保されている場合には、上述したようにクラッチ機構３３を省略することも可能である。
・クランクシャフト６の回転方向を第１信号の出力レベルと第２信号の出力レベルとの対応関係に基づいて検出するようにしたが、この他の態様でクランクシャフト６の回転方向を検出する場合であっても、本発明は同様に適用することができる。
【００７７】
・各実施形態の始動装置において、スタータモータ３０の駆動力をクランクシャフト６に伝達する駆動力伝達機構は、ワンウェイクラッチ１４、ベアリング１８、アウターレース支持プレート１０、リングギヤ１２、ピニオンギヤ３５等によって構成されていたが、これは一例である。この他、スタータモータの駆動力をクランクシャフトに伝達する駆動力伝達機構にあって、クランクシャフトの逆回転に伴いスタータモータが逆回転する構成を有していれば本発明は同様に適用することができ、その場合にも上述したような効果を得ることができる。
【００７８】
・上述したようなスタータモータ３０の破損は、クランクシャフト６の逆回転がスタータモータ３０に伝達されることで生じる。従って、上記ワンウェイクラッチ１４を用いた各実施形態の常時噛合式の始動装置に限らず、他の機構を用いた常時噛合式の始動装置であっても同様な破損は生じるおそれがある。
【００７９】
また、常時噛み合いの始動装置に限らず、始動時にのみピニオンギヤとリングギヤとが噛み合う始動装置においても、場合によっては同様な破損は生じるおそれがある。例えば、機関始動に失敗してスタータモータの駆動が一旦中止されたときに車両が後退し、この後退中にあってピニオンギヤとリングギヤとの噛み合い解除が遅れている場合には、クランクシャフトの逆回転がスタータモータ伝達されてしまい、同様な破損が生じてしまう可能性がある。
【００８０】
この点、本発明は、そのような他の機構を用いた常時噛合式の始動装置や、始動時にのみピニオンギヤとリングギヤとが噛み合う始動装置にも適用可能であり、それら各始動装置において上述したような効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明にかかる始動装置の第１の実施形態について、その構成を示す概略図。
【図２】同実施形態におけるクランク角センサとクランクロータとの配置を示す構成図。
【図３】クランク角センサが有する検出素子についてその配設態様を示す模式図。
【図４】同実施形態においてクランクシャフトの回転方向の検出態様を例示する模式図。
【図５】同実施形態における逆回転抑制制御の処理手順を示すフローチャート。
【図６】第２の実施形態における逆回転抑制制御の処理手順を示すフローチャート。
【図７】第１の実施形態の変形例における逆回転抑制制御についてその処理手順の一部を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８２】
２…オイルパン、２ａ…後端、２ｂ…周面、４…ラダービーム、６…クランクシャフト、８…フライホイール、１０…アウターレース支持プレート、１２…リングギヤ、１２ａ…ギヤ部、１２ｂ…段差部、１２ｃ…内周面、１２ｄ…外周面、１４…ワンウェイクラッチ、１６…インナーレース、１８…ベアリング、２２…アウターレース、２４…第１シール部材、２４ａ…シールリップ、２６…第２シール部材、２６ａ…シールリップ、３０…スタータモータ、３１…アマーチャ、３１ａ…電磁コイル、３１ｂ…シャフト、３３…クラッチ機構、３４…出力軸、３５…ピニオンギヤ、４０…クランク角センサ、４０ａ…第１検出素子、４０ｂ…第２検出素子、４１…クランクロータ、４１ａ…歯、４１ｂ…欠歯部、４１ｃ…谷部、５０…制御装置。
【図１】
2007032493.tif 000003
【図２】
2007032493.tif 000004
【図３】
2007032493.tif 000005
【図４】
2007032493.tif 000006
【図５】
2007032493.tif 000007
【図６】
2007032493.tif 000008
【図７】
2007032493.tif 000009