(57)【要約】【課題】エンジン始動時に早いタイミングで発電を開始して、バッテリの容量および電圧の低下を抑制することができるエンジン始動装置の提供。【解決手段】車両に搭載されたエンジンを始動するエンジン始動装置であって、前記エンジンを始動させるスタータモータと、前記スタータモータの駆動力を前記エンジンのクランクシャフトに伝達する第１の動力伝達機構と、前記スタータモータの駆動力を前記車両に搭載された発電機の駆動軸に伝達する第２の動力伝達機構と、を備え、前記スタータモータの駆動力が、前記発電機の先行発電に用いられることを特徴とする。【選択図】図１
2013072286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたエンジンを始動するエンジン始動装置であって、
前記エンジンを始動させるスタータモータと、
前記スタータモータの駆動力を前記エンジンのクランクシャフトに伝達する第１の動力伝達機構と、
前記スタータモータの駆動力を前記車両に搭載された発電機の駆動軸に伝達する第２の動力伝達機構と、を備え、
前記スタータモータの駆動力が、前記発電機の先行発電に用いられることを特徴とする、エンジン始動装置。
【請求項２】
エンジン始動後の当該エンジンへの動力伝達カットで生じる、前記スタータモータおよび前記第２の動力伝達機構を構成するプーリの惰性回転力が、前記発電機の発電に用いられることを特徴とする、請求項１に記載のエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン始動装置に関し、より詳しくは、エンジン始動の際に早いタイミングで発電を開始して、バッテリ容量およびバッテリ電圧の低下を抑制することができるエンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンは、ドライバがイグニッションスイッチ（スタータスイッチ）をオンにして、スタータモータに通電することにより、始動する。つまり、スタータモータへの通電により、スタータモータが駆動され、このスタータモータの駆動力により、エンジンのクランクシャフトを回転させ、エンジンを始動させる。
【０００３】
図６は、従来のスタータモータを示す外観図である。図６に示されるように、従来のスタータモータ１００は、モータ本体１０１と、モータ本体１０１の後端部に設けられたエンドフレーム１０２と、モータ本体１０１の前端部に設けられたフロントハウジング１０３と、フロントハウジング１０３内に設けられたピニオンギア（図示せず）と、スタータスイッチ１０４とを備えている。ピニオンギアは、モータ本体１０１内に設けられた駆動軸（図示せず）の一端部に取り付けられている。ピニオンギアは、リングギア等からなるギア機構を介して、スタータモータ１００の駆動力をエンジンのクランクシャフトに伝達する。エンジンが始動すると、エンジンの駆動軸に連結されたプーリおよびベルト等からなるの動力伝達機構を介して、エンジンの駆動力がオルタネータ等の補機に伝達される。エンジンの駆動力を受けたオルタネータは発電を行い、発電した電気をバッテリ等に供給する。
【０００４】
図７は、従来のエンジン始動装置によるエンジン始動からバッテリ充電までの動作の流れを示すフローチャートである。
図７に示されるように、まず、スタータモータに通電する（ステップＳ１）。すると、スタータモータが駆動される（ステップＳ２）。次いで、スタータモータのピニオンギアがエンジンのリングギアと噛み合う（ステップＳ３）と、エンジンのクランキングが開始され（ステップＳ４）、エンジンが始動する（ステップＳ５）。次いで、スタータモータの通電がＯＦＦされる（ステップＳ６）と、スタータモータのピニオンギアがエンジンのリングギアから離脱する（ステップＳ７）。次いで、エンジンの駆動により、オルタネータ（発電機）が駆動する（ステップＳ８）。次いで、オルタネータの発電により、バッテリが充電される（ステップＳ９）。以上が、従来のエンジン始動装置によるエンジン始動からバッテリ充電までの動作の流れである。
【０００５】
従来のエンジン始動装置によれば、エンジンを始動させて、オルタネータを駆動し、バッテリを充電することができる。
しかしながら、この従来の流れには、以下の課題があった。すなわち、従来は、クランキング開始（ステップＳ４）後、エンジンが始動（ステップＳ５）して初めてオルタネータが駆動される（ステップＳ８）。クランキング開始（ステップＳ４）からエンジン始動（ステップＳ５）まではタイムラグ（ディレイ時間）があるため、その分、オルタネータの始動が遅れてしまうという課題があった。
【０００６】
車両停止状態からエンジンを始動させた直後は、車両長期放置によりバッテリ容量およびバッテリ電圧が低下していることが多く、電気システムの使用は制限される。また、スタータモータは駆動に大きな電力を必要とするため、クランキングの際、バッテリ容量および電圧がさらに低下して、電気システムの使用がさらに制限される可能性があった。このようにバッテリ容量およびバッテリ電圧が低下している状態で、オルタネータの始動が遅くなることは、バッテリ容量およびバッテリ電圧の復帰が遅れることとなり、電気システムにとって好ましくない。
【０００７】
なお、特許文献１には、エンジン始動発電機に関する発明が開示されているが、上記した問題を解決できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−８３２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、エンジン始動の際に早いタイミングで発電を開始して、バッテリ容量およびバッテリ電圧の低下を抑制することができるエンジン始動装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、
車両に搭載されたエンジンを始動するエンジン始動装置であって、
前記エンジンを始動させるスタータモータと、
前記スタータモータの駆動力を前記エンジンのクランクシャフトに伝達する第１の動力伝達機構と、
前記スタータモータの駆動力を前記車両に搭載された発電機の駆動軸に伝達する第２の動力伝達機構と、を備え、
前記スタータモータの駆動力が、前記発電機の先行発電に用いられることを特徴とする、エンジン始動装置である。
【００１１】
第１の発明において、「先行発電」とは、エンジンの駆動力によって発電機が駆動されるよりも前のタイミングで行われる発電を意味する。
第１の発明によれば、スタータモータが駆動されるとすぐに、スタータモータの駆動力がエンジンを介さずに発電機に伝わる。そして、その駆動力が、発電機の先行発電に用いられる。つまり、スタータモータの駆動力がエンジンを介さずに発電機に伝わることで、エンジンの始動に先行するタイミング（エンジンの始動よりも早いタイミング）で先行発電が開始され、バッテリ容量およびバッテリ電圧の低下を抑制することができる。また、エンジン駆動による発電よりも早いタイミングで先行発電が開始されるので、エンジンの駆動力による発電が開始されるときには、既に発電機が作動しており、エンジンの駆動力を受け始めたときの発電機の駆動がスムーズとなる。これにより、発電量を増加させることができ、バッテリ容量およびバッテリ電圧の低下を抑制することができる。また、バッテリ容量およびバッテリ電圧の低下が抑制されるので、電圧低下等による制限を受けずに各種補機（例えば、ウォーターポンプ、エアポンプ、パワーステアリング等）を使用することができる。また、車両としての部品をあまり追加することなく、バッテリ容量およびバッテリ電圧の低下を抑制することができる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、
エンジン始動後の当該エンジンへの動力伝達カットで生じる、前記スタータモータおよび前記第２の動力伝達機構を構成するプーリの惰性回転力が、前記発電機の発電に用いられることを特徴とする。
【００１３】
第２の発明によれば、クランキング後のスタータモータの惰性回転力を発電に利用するので、バッテリ容量およびバッテリ電圧の低下をより一層抑制することができる。また、惰性回転力を用いるので、その分、バッテリの電気エネルギーを有効に活用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エンジン始動時に早いタイミングで発電を開始して、バッテリ容量およびバッテリ電圧の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジン始動装置におけるスタータモータの一例を示す外観図
【図２】本発明の実施形態におけるスタータモータと発電機（例えば、オルタネータ）が搭載されたエンジンを示す左側面図
【図３】本発明の実施形態におけるスタータモータと発電機が搭載されたエンジンを図２に対して反対側から示す右側面図
【図４】本発明の実施形態におけるスタータモータのプーリと、発電機を含む各種補機のプーリがベルトで繋がれた様子を示す図
【図５】本発明の実施形態に係るエンジン始動装置によるエンジン始動からバッテリ充電までの動作の流れを示すフローチャート
【図６】従来のスタータモータを示す外観図
【図７】従来のエンジン始動装置によるエンジン始動からバッテリ充電までの動作の流れを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態）
本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るエンジン始動装置におけるスタータモータの一例を示す外観図である。図２は、本実施形態におけるスタータモータと発電機（図示例ではオルタネータを示すがその種類は特に限定されない）が搭載されたエンジンを示す左側面図である。図３は、本実施形態におけるスタータモータと発電機が搭載されたエンジンを図２に対して反対側から示す右側面図である。図４は、本実施形態におけるスタータモータのプーリと、発電機を含む各種補機のプーリがベルトで繋がれた様子を示す図である。なお、図２，３においては、図４においては、エンジンの図示を省略している。
【００１７】
本実施形態に係るエンジン始動装置１（図２参照）は、自動車に搭載されたエンジン２を始動する装置である。
【００１８】
エンジン始動装置１は、スタータモータ３と、第１の動力伝達機構４（図２参照）と、第２の動力伝達機構５（図４参照）とを備えている。
【００１９】
スタータモータ３は、エンジン２をクランキングしてエンジン２を始動させるものである。図１に示されるように、スタータモータ３は、モータ本体３１と、モータ本体３１の後端部に設けられたエンドフレーム３２と、モータ本体３１の前端部に設けられたフロントハウジング３３と、フロントハウジング３３内に設けられたピニオンギア３５（図２参照）と、エンドフレーム３２の外側に設けられたスタータプーリ３６と、スタータスイッチ３４とを備えている。
【００２０】
図２に示されるように、ピニオンギア３５は、モータ本体３１内に設けられた駆動軸（図示せず）の後端部に取り付けられている。ピニオンギア３５は、リングギア６等からなるギア機構を介して、スタータモータ３の駆動力をエンジン２のクランクシャフト（図示せず）に伝達する。ピニオンギア３５は、リングギア６に係脱可能に構成されている。より具体的には、ピニオンギア３５は、スタータモータ３がエンジン２をクランキングしている間はリングギア６と噛み合い、クランキングによりエンジン２が始動した後はリングギア６から離脱する（噛み合いが解除される）。
【００２１】
エンジン２が始動すると、図３、４に示されるように、エンジン２の駆動軸に取り付けられたクランクプーリ７、ベルト８、オルタネータプーリ９等の動力伝達機構を介して、エンジン２の駆動力がオルタネータ１０に伝達される。エンジン２の駆動力を受けたオルタネータ１０は発電を行い、発電した電気をバッテリ（図示せず）等に供給する。
【００２２】
エンジン２から動力の供給を受ける補機としては、オルタネータ１０の他に、例えば、ウォータポンプ、エアポンプ、パワーステアリング、エアコンコンプレッサ等がある。図４に示されるように、ウォータポンプの駆動軸にはウォータポンププーリ１２が取り付けられ、エアポンプにはエアポンププーリ１３が取り付けられ、パワーステアリングにはパワーステアリングプーリ１４が取り付けられ、エアコンコンプレッサにはエアコンコンプレッサプーリ１５が取り付けられている。これら各補機には、クランクプーリ７、ベルト８、および当該補機のプーリからなる動力伝達機構を介して、エンジン２の駆動力が伝達される。ベルト８は、例えば断面Ｖ型のＶベルトであり、エンジン２の駆動力を確実に各補機に伝達する。また、ベルト８のテンションは、例えばオートテンショナ１１によって付与される。
【００２３】
第１の動力伝達機構４は、スタータモータ３の駆動力をエンジン２のクランクシャフトに伝達する。第１の動力伝達機構４は、図２に示されるように、ピニオンギア３５と、リングギア６等からなるギア機構とで構成される。
【００２４】
第２の動力伝達機構５は、スタータモータ３の駆動力を、オルタネータ１０の駆動軸に伝達する。第２の動力伝達機構５は、図４に示されるように、スタータプーリ３６と、オルタネータプーリ９と、これらプーリ３６，９間に架け渡されたベルト８とで構成される。
【００２５】
スタータモータ３の駆動力は、オルタネータ１０の先行発電に用いられる。「先行発電」とは、エンジン２の駆動力によってオルタネータ１０が駆動されるよりも前のタイミングで行われる発電を意味する。スタータモータ３の駆動力は、第２の動力伝達機構５によって、オルタネータ１０に伝達される。つまり、スタータモータ３の駆動力は、エンジン２を介さずにオルタネータ１０に伝達される。
【００２６】
また、エンジン２始動後の当該エンジン２への動力伝達カットで生じる、スタータモータ３およびスタータプーリ３６の惰性回転力が、オルタネータ１０の発電に用いられる。
【００２７】
以下、エンジン始動装置１の動作について、図５を参照しつつ説明する。図５は、エンジン始動装置１によるエンジン始動からバッテリ充電までの動作の流れを示すフローチャートである。
【００２８】
図５に示されるように、まず、スタータモータに通電する（ステップＳ１）。すると、スタータモータが駆動される（ステップＳ２）。次いで、スタータモータの駆動力が第２の動力伝達機構を介してオルタネータに伝達される。これにより、エンジンを介さずにオルタネータが先行駆動され（ステップＳ３）、オルタネータは先行発電を開始する。この先行発電により、バッテリが先行充電される（ステップＳ４）。
【００２９】
次いで、スタータモータ３のピニオンギア３５がリングギア６と噛み合う（ステップＳ５）と、エンジンのクランキングが開始され（ステップＳ６）、エンジンが始動する（ステップＳ７）。
【００３０】
次いで、スタータモータの通電がＯＦＦされる（ステップＳ８）と、スタータモータのピニオンギアがエンジンのリングギアから離脱する（ステップＳ９）。これにより、スタータモータおよびスタータプーリは、エンジンからの動力伝達がカットされ、惰性回転する。
【００３１】
次いで、スタータモータおよびスタータプーリの惰性回転力が、第２の動力伝達機構を介してオルタネータに伝達される。これにより、エンジンを介さずにオルタネータが引き続き先行駆動され（ステップＳ１０）、オルタネータは引き続き先行発電を行う。この先行発電により、バッテリが充電される（ステップＳ１１）。
【００３２】
次いで、エンジンの駆動力が、クランクプーリ、ベルト、およびオルタネータプーリを介してオルタネータに伝達される。これにより、オルタネータが駆動され（ステップＳ１２）、オルタネータは発電を行う。この発電により、バッテリが充電される（ステップＳ１３）。
以上が、エンジン始動装置１によるエンジン始動からバッテリ充電までの動作の流れである。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、スタータモータ３が駆動されるとすぐに、スタータモータ３の駆動力がエンジン２を介さずにオルタネータ１０（発電機）に伝わる。スタータモータ３の駆動力がエンジン２を介さずにオルタネータ１０に伝わることで、エンジン２の始動に先行するタイミングで先行発電が開始され、早期にバッテリ充電を行うことができる。よって、バッテリ容量およびバッテリ電圧の低下を抑制することができる。また、エンジン駆動による発電よりも早いタイミングで先行発電が開始されるので、エンジン２の駆動力による発電が開始されるときには、既にオルタネータ１０が作動しており、エンジン２の駆動力を受け始めたときのオルタネータ１０の駆動がスムーズとなる。これにより、オルタネータ１０の発電量を増加させることができ、バッテリ容量およびバッテリ電圧の低下を抑制することができる。また、バッテリ容量およびバッテリ電圧の低下が抑制されるので、電圧低下等による制限を受けずに各種補機（例えば、ウォーターポンプ、エアポンプ、パワーステアリング等）を使用することができる。また、車両としての部品をあまり追加することなく、バッテリ容量およびバッテリ電圧の低下を抑制することができる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、クランキング後のスタータモータ３およびスタータプーリ３６の惰性回転力を発電に利用するので、バッテリの充電をより多く行い、バッテリ容量およびバッテリ電圧の低下をより一層抑制することができる。また、惰性回転力を用いるので、その分、バッテリの電気エネルギーを有効に活用することができる。
【００３５】
なお、各補機および各プーリの位置関係は、図２〜４に示される例に限定されるものではなく、任意に変更可能である。例えば、図２，３に示される例では、オルタネータとスタータモータがエンジンの互いに反対側の側面に設けられているが、これに代えて、同じ側の側面に設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、エンジン始動の際に早いタイミングで発電を開始して、バッテリの容量および電圧の低下を抑制することができるエンジン始動装置等として、利用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１    エンジン始動装置
２    エンジン
３    スタータモータ
３１    モータ本体
３２    エンドフレーム
３３    フロントハウジング
３４    スタータスイッチ
３５    ピニオンギア
３６    スタータプーリ
４    第１の動力伝達機構
５    第２の動力伝達機構
６    リングギア
７    クランクプーリ
８    ベルト
９    オルタネータプーリ
１０    オルタネータ（発電機）
１１    オートテンショナ
１２    ウォータポンププーリ
１３    エアポンププーリ
１４    パワーステアリングプーリ
１５    エアコンコンプレッサプーリ
【図１】
2013072286.tif 000003
【図２】
2013072286.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013072286.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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