(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の回転をオーバーランニングクラッチを介してエンジンのクランク軸側へ伝達する機構を備え、
前記オーバーランニングクラッチは、前記電動機の出力軸に連結された駆動部材と前記クランク軸に連結された従動部材と、前記駆動部材のトルク出力面と前記従動部材のトルク入力面との間に配置され、前記両面との間の摩擦によって前記駆動部材から前記従動部材へトルクを伝達するトルク中継部材と、前記トルク中継部材を、前記駆動部材のトルク出力面に当接させて前記トルク伝達がなされる方向へ付勢する付勢部材とを有し、前記従動部材の回転によって前記トルク中継部材に作用する遠心力と、前記付勢部材から作用する力によって、前記駆動部材と従動部材とが接触または分離されることによって、前記電動機の回転の伝達の切替を行うよう構成されており、
前記駆動部材と従動部材とが分離状態から接触状態へ移行する回転数である接触回転数を、次のように設定したことを特徴とするエンジン始動装置。
エンジン始動後に正常な運転状態へ移行することなくストールする場合における前記従動部材の回転数の時間的変化を示す第一の曲線と、エンジン始動後に前記電動機への通電を停止した後における前記駆動部材の回転数の時間的変化を示す第二の曲線とについて、前記第二の曲線による前記駆動部材の回転数が零になるタイミングよりも前記第一の曲線による前記従動部材の回転数が零になるタイミングの方が早い場合における、それら両曲線の交点以上に、前記接触回転数を設定する。
【請求項２】
電動機の回転をオーバーランニングクラッチを介してエンジンのクランク軸側へ伝達する機構を備え、
前記オーバーランニングクラッチは、前記電動機の出力軸に連結された駆動部材と前記クランク軸に連結された従動部材と、前記駆動部材のトルク出力面と前記従動部材のトルク入力面との間に配置され、前記両面との間の摩擦によって前記駆動部材から前記従動部材へトルクを伝達するトルク中継部材と、前記トルク中継部材を、前記駆動部材のトルク出力面に当接させて前記トルク伝達がなされる方向へ付勢する付勢部材とを有し、前記従動部材の回転によって前記トルク中継部材に作用する遠心力と、前記付勢部材から作用する力によって、前記駆動部材と従動部材とが接触または分離されることによって、前記電動機の回転の伝達の切替を行うよう構成されており、
前記駆動部材と従動部材とが分離状態から接触状態へ移行する回転数である接触回転数を、次のように設定したことを特徴とするエンジン始動装置。
エンジン始動後に前記駆動部材が取り得る最大回転数以上に、前記接触回転数を設定する。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジン始動装置において、
前記駆動部材と従動部材とが分離状態から接触状態へ移行する回転数である接触回転数が、前記駆動部材と従動部材とが接触状態から分離状態へ移行する回転数である分離回転数よりも小さくなるようヒステリシスを持って設定したことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のエンジン始動装置において、
前記トルク中継部材を複数有しており、
前記従動部材の回転数が上昇して前記複数のトルク中継部材中の所定数以上が前記トルク出力面と非接触状態になった状態における回転数を、前記分離回転数とし、分離状態の前記従動部材の回転数が低下して前記複数のトルク中継部材中の所定数以上が前記トルク出力面と接触状態になった状態における回転数を、前記接触回転数としたことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のエンジン始動装置において、
前記エンジンのストール後、通電停止により惰性回転している前記電動機に通電して再始動させる場合、前記従動部材の回転数が前記接触回転数以下になったときに当該電動機への通電を行うことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載のエンジン始動装置において、
所定のエンジン停止条件成立後、エンジン回転数が０になるまでの間に再始動させる場合、前記従動部材の回転数が前記接触回転数以下になったときに当該電動機への通電を行うことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のエンジン始動装置において、
前記オーバーランニングクラッチは、前記電動機に内蔵されており、
前記従動部材に連結された電動機出力軸と前記クランク軸とが連結されていることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載のエンジン始動装置において、
前記オーバーランニングクラッチは、エンジン、クランクプーリ又はトランスミッションケースに内蔵されており、
前記電動機出力軸と前記駆動部材とが連結されてい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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の停止条件下で車両のエンジンを自動的に停止させ、その後、所定の始動条件下でエンジンを自動的に始動させるエンジンの自動停止始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所定の停止条件下でエンジンを自動停止させ、その後、所定の始動条件下でエンジンを再始動させることにより、燃料を節約したり、排気エミッションを改善するシステム（エンジンアイドルストップシステム）が知られている。このシステムに用いるエンジン始動装置の一例としてピニオン飛び込み式スタータがある。但し、ピニオン飛び込み式スタータの場合には、エンジン回転中に始動できないため、エンジンの停止を待ってスタータで再始動させることになり、始動応答性が悪化する。また、始動音が大きく耳障りでもある。そのため、エンジン回転中においても再始動できるようにするため、ベルト等を用いてエンジンを始動させるものが考えられている。例えば特開平９−１７２７５３号公報に記載の始動装置は、エンジン補機の位置に始動・補機駆動装置を取り付け、ベルトを介してクランクプーリを駆動しエンジンを始動させている。この始動・補機駆動装置はエンジン始動後のエンジン回転中におけるクランク軸から始動装置の連れ回りを防止するために内部にオーバーランニングクラッチを備え、エンジン始動時の回転数以上にて非接触分離する機構を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジン始動時に何らかの理由（例えば失火・誤爆など）によってエンジンがストールした場合、エンジン回転は一旦噴け上がり、回転が上昇した後に急速に回転停止へ向かうが、一旦噴け上がった状態ではオーバーランニングクラッチの作用によって電動機とは切り離される。そのため電動機は、無負荷回転数付近まで上昇した後、エンジンの減速度よりは緩やかに回転が落ちて停止に向かうこととなる。
【０００４】
この際、エンジン回転速度（ここでは、プーリ比で変速されたエンジン始動装置の出力軸の回転速度の意味で用いる）とエンジン始動装置の電動機の回転速度を比べると、初期においてはエンジン回転速度の方が上回っているが、両者の回転減速度の違いにより途中から電動機の回転速度が上回る状態となる。
【０００５】
この状態のときに、それまで非接触分離していたオーバーランニングクラッチが接触すると、両者間の相対的な回転速度差によって接触時のショックや接触音が発生し、また接触時の衝撃によってエンジン始動装置の破損といった問題を招来しかねない、
そこで本発明は、エンジン回転が停止する前であっても再始動可能でありながら、オーバーランニングクラッチにおける上記駆動部材と従動部材との再接触時のショックを低減して耐久性を向上可能なエンジン始動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
請求項１記載のエンジン始動装置によれば、エンジン始動時には、電動機の回転がオーバーランニングクラッチを介してクランク軸に伝達され、いわゆるクランキングが実行される。この状態ではオーバーランニングクラッチの駆動部材と従動部材の回転数は同じであるが、その後エンジンが自立運転を始めると従動部材の回転数が駆動部材の回転数を上回るようになり、オーバーランニングクラッチの作用によって電動機は無負荷状態となると、電動機には無負荷状態で取り得る最大回転数まで上昇する。一般的にはこの状態でエンジンが始動したと判定し、電動機への通電が停止され、駆動部材の回転は低下していく。
【０００７】
ここで、エンジンが失火・誤爆などによって正常な運転状態へ移行することなくストールした場合、エンジン回転数は急速に低下する。この低下度合いは上述した駆動部材の回転低下度合いに比べて大きいが、本発明における接触回転数は、正常な運転状態へ移行せずストールした場合の従動部材の回転数の時間的変化を示す第一の曲線と、エンジン始動後の電動機への通電停止後における駆動部材の回転数の時間的変化を示す第二の曲線との交点以上に設定されている（図３参照）。そのため、オーバーランニングクラッチの再接触時においては、駆動部材と従動部材の回転数は同じか若しくは従動部材の方が大きくなる。したがって、両部材はスムーズに接触するため、部材の破損などを防止して耐久性を向上できる。なお、このような両曲線の交点が存在するためには、第二の曲線による駆動部材の回転数が零になるタイミングよりも第一の曲線による従動部材の回転数が零になるタイミングの方が早い必要がある。そして、エンジン始動後に正常な運転状態へ移行することなくストールする場合には、一般的にこのような現象が発生する。
【０００８】
また、当然ながらこのようにエンジン回転が停止する前であってもスムーズに再接触するため、その状態において電動機への通電を再開すればエンジンの再始動が可能となる（請求項５）。つまり、再始動までの時間を短縮できる。なお、従動部材の回転数はエンジンのクランク軸の回転数、に比例するため、実際には、クランク軸の回転数（いわゆるエンジン回転数）が対応する所定回転数になった場合に再始動を実行すればよい。なお、請求項５に示した「エンジンストール後、通電停止により惰性回転している電動機に通電して再始動させる場合」だけではなく、請求項６に示すように、所定のエンジン停止条件成立後、エンジン回転数が０になるまでの間に再始動させる場合であっても同様の効果が得られる。
【０００９】
上述したように、正常な運転状態へ移行することなくエンジンがストールした場合のエンジン回転の減速特性と通電が停止された無負荷状態の電動機回転の減速特性は、前者の減速度合いの方が後者の減速度合いに比べて大きい。しかし、エンジンの減速特性は個々のエンジンの特性などによって異なるため、接触回転数も個々のエンジン特性に応じて設定する必要がある。これに対して請求項２に示すように、無負荷状態における駆動部材が取り得る最大回転数以上に接触回転数を設定しておけば、エンジン特性を考慮する必要がない。エンジン特性が異なっていても、オーバーランニングクラッチの再接触時においては、駆動部材と従動部材の回転数は同じか若しくは従動部材の方が大きくなるからである。このようにした場合は、オーバーランニングクラッチの共通化が図られるため、共通化によるコストダウンができる。
【００１１】
また、接触回転数と分離回転数が同じだとすると、エンジン始動時や停止時などの低回転時においてクラッチの分離、接触が繰り返される可能性がある。そこで、請求項３に示すように接触回転数が分離回転数よりも小さくなるようヒステリシスを持って設定すれば、エンジン低回転時におけるクラッチの分離、接触が繰り返されることを抑止でき、始動性の悪化や過大な衝撃の発生を防止できる。
【００１３】
ところで、このようにトルク中継部材を介して駆動部材から従動部材へトルク伝達するようオーバーランニングクラッチを構成する場合、そのトルク中継部材を複数有する場合が多い。このように複数のトルク中継部材を用いた場合、製造上あるいは組み付け上の誤差やばらつきのため、個々の分離や接触は厳密には同時ではないことが考えられる。そして、少数個（例えば１個）のトルク中継部材の接触状態をオーバーランニングクラッチ全体としての接触状態と判断してしまうと、再駆動時に駆動負荷トルクを少数個（例えば１個）のトルク中継部材によって伝達とすることとなり、クラッチの破損の可能性がある。
【００１４】
そこで、請求項４に示すように、従動部材の回転数が上昇して複数のトルク中継部材中の所定数以上がトルク出力面と非接触状態になった状態の回転数を分離回転数とし、分離状態の従動部材の回転数が低下して複数のトルク中継部材中の所定数以上がトルク出力面と接触状態になった状態における回転数を接触回転数とする。この接触回転数を規定するための「所定数」とは、トルク伝達に十分な数を意味する。そしてこの「トルク伝達に十分な数」はトルク中継部材の物理的性状その他の事情によって異なるが、いずれにしてもトルク伝達に十分な数としているため、上述のクラッチの破損という問題を解決できる。
【００１５】
なお、分離回転数を規定するための「所定数」については、例えばトルク中継部材の総数としてもよい。つまり、全てのトルク中継部材が非接触（分離）の場合に分離と判断するのである。また、分離回転数を規定するための「所定数」及び接触回転数を規定するための「所定数」を調整することで、上述のヒステリシスを持った設定とすることもできる。
【００１６】
オーバーランニングクラッチの配置場所については、例えば請求項７に示すように電動機に内蔵し、従動部材に連結された電動機出力軸とクランク軸とを連結することが考えられる。この場合、電動機出力軸をクランク軸そのものと直接連結してもよいし、ギヤ、ベルト、チェーン等を介して間接的に連結してもよい。そして、このような構成を採用すれば、エンジン側の構成変更を少なくできる。
【００１７】
また、請求項８に示すように、オーバーランニングクラッチを電動機内部には設置せず、エンジン、クランクプーリ又はトランスミッションケースに内蔵し、電動機出力軸と駆動部材とを連結してもよい。この場合も、電動機出力軸と駆動部材とを直接連結してもよいし、ギヤ、ベルト、チェーン等を介して間接的に連結してもよい。そして、このように間接的に連結したとしてもギヤ、ベルト、チェーン等はエンジン運転中には停止しているため、耐久性の観点からは有利になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００１９】
図１は、本実施例のエンジン始動装置ＳＴを含むエンジンアイドルストップシステムの概要を示すブロック図である。本システムが適用される車両は、エンジンＥ、そのエンジンＥのクランク軸に接続されたクランクプーリＣＰにベルトＢを介して接続されたエンジン始動装置ＳＴ、エンジンＥの出力軸に接続された自動変速機ＡＴ、ブレーキシステム１８などを備えている。
【００２０】
また、本実施例の装置システムは、エンジンアイドルストップ制御を実行するための電子制御ユニット（以下、「エコランＥＣＵ」と称す。）１０を中心に構成されている。このエコランＥＣＵ１０は、図示しないが、各種機器を制御するＣＰＵ、予め各種の数値やプログラムが書き込まれたＲＯＭ、演算過程の数値やフラグが所定の領域に書き込まれるＲＡＭ、アナログ入力信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、各種ディジタル信号が入力され、各種ディジタル信号が出力される入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）、タイマ及びこれら各機器がそれぞれ接続されるバスラインなどから構成されている。後述するフローチャートに示す処理は、上記ＲＯＭに予め書き込まれている制御プログラムに基づいて実行される。
【００２１】
そして、図１に示すように、エコランＥＣＵ１０には、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するためのブレーキストロークセンサ１１と、車両の加減速状態を検出する車両加減速検出手段１３と、エンジンＥを制御するためのエンジンＥＣＵ１４と、自動変速機ＡＴを制御するＡＴ−ＥＣＵ１５と、エンジン停止中の自動変速機ＡＴの作動に必要な油圧を確保するための電動油圧ポンプＯＰと、エンジン停止中のブレーキ作動に必要な負圧を確保するための電動真空ポンプＶＰとが接続されている。これによってエコランＥＣＵ１０は、車両の加減速状態、運転者の制動操作、エンジンＥの作動状態、自動変速機ＡＴの作動状態によってエンジンＥを自動的に停止、再始動できるように構成されている。
【００２２】
エンジンＥＣＵ１４には、エンジン回転数（Ｎｅ）を検出するエンジン回転数センサ、エンジンの各気筒に接続されて空気を取り込むために設けられた吸気管の圧力を検出する吸気管圧力センサなど（いずれも図示せず）が接続されている。そして、エンジンＥＣＵ１０は、これら各センサ等からの情報をもとに、所定の制御プログラムに従った演算処理を行い、図示しない駆動回路を介して、図示しないイグナイタに対する点火停止及び点火信号、図示しない燃料噴射弁に対する燃料停止及び燃料噴射信号を出力する。
【００２３】
また、ＡＴ−ＥＣＵ１５には、シフトポジションセンサ１６やアクセル操作がなされているか否かを検出するためのアクセルスイッチ１７などが接続されている。
このＡＴ−ＥＣＵ１５の制御対象である自動変速機ＡＴは、変速機ＴＭ、エンジンＥの出力トルクを変換すると共に変速機ＴＭに伝達するトルクコンバータＴＣ、ロックアップクラッチＬＣ及び終減速機ＤＦなどを備える。
【００２４】
また、上述のように、エンジン始動装置ＳＴはエンジンＥのクランク軸とベルトＢを介して接続されているため、エンジン停止処理が行われてからエンジンＥが停止するための間の、エンジンＥのクランク軸の回転がまだ完全に停止していない状態でもエンジンＥをクランキングすることが可能である。そのため、クランク軸の停止を待たずに常にエンジンＥを始動することが可能である。
【００２５】
次に、エンジン始動装置ＳＴについて図２を参照して説明する。
エンジン始動装置ＳＴは、始動部１と、シャフト６と、それらの間のトルク伝達を行うためのトルク伝達部３とからなる。始動部１は、通常の直流始動モータを用いた周知の電動機２１がハウジング内に収納されているだけであるため、図２（ａ）にはその出力軸２２のみ示し、詳しい説明は省略する。
【００２６】
一方、トルク伝達部３は、減速機構４とオーバーランニングクラッチ５とからなり、これら減速機構４とオーバーランニングクラッチ５とはハウジング８内にタンデム配置形式にて収容されている。
まず、減速機構４について説明する。
【００２７】
減速機構４はサンギヤ４１、ピニオン４２及びリングギア４３からなるプラネタリーギヤで構成されている。サンギヤ４１は  電動機２１の出力軸２２に固定されており、リングギア４３はハウジング８の内周に固定されている。したがって、サンギヤ４１とリングギア４３の間に配置されているピニオン４２は、次のように作動する。例えばサンギヤ４１が右回転するとピニオン４２はキャリア４２１を回転軸として左回転し、リングギヤ４３も左回転させようとする。しかし、リングギヤ４３は固定されているため反力を発生させ、ピニオン４２は自らは左回転しながらサンギヤ４１の回りを右方向に周回する。これは、電動機２１の出力軸２２の回転がピニオン４２の回転に変換されていることを意味するが、本実施例では、ピニオン４２がサンギヤ４１回りを１周回する間にサンギア４１が１回転よりも多く回転するようなギア比に設定してある。したがって、結果的に減速機能を果たすこととなる。
【００２８】
次に、シャフト６及びオーバーランニングクラッチ５について説明する。
シャフト６は、電動機２１の出力軸２２と同軸上に配置され、軸受け６１を介してハウジング８により回動自在に保持されている。このシャフト６の先端付近にはプーリ６２が固定されており、図１に示すように、エンジンＥのクランク軸に接続されたクランクプーリＣＰとベルトＢを介して接続されている。なお、本実施例では、このベルトＢとしてＶリブドベルトを用いることとするが、他にもチェーンやタイミングベルトであってもよい。
【００２９】
オーバーランニングクラッチ５は、内輪５１、外輪５２、スプラグ５３、保持器５４、ガータスプリング５５とを主な構成要素とする。
図２に示すように、シャフト６の中程において略有底円筒形状の部材がシャフト６に固定、あるいはシャフト６と一体形成されている。この部材の円筒形状部分が外輪５２に相当する。
【００３０】
一方、内輪５１は、シャフト６の他端（プーリ６２が固定されている側とは反対側という意味）において、軸受け５１１により回動自在に保持されている。そのため、外輪５２の内側に内輪５１が存在し、それらの中心にシャフト６が存在する位置関係となっている。また、上述した減速機構４のピニオン４２の回転軸であるキャリア４２１は、この内輪５１に固定されている。そのため、サンギア４１回りのピニオン４２の周回運動はキャリア４２１を介して内輪５１に伝達され、内輪５１はシャフト６を回転軸として回転する。
【００３１】
そして、内輪５１の外周面と外輪５２の内周面との間に、スプラグ５３、保持器５４及びガータスプリング５５が配設されている。図２（ｂ）は、これら３つの部材５３，５４，５５と内輪５１及び外輪５２の配設状態を拡大図示したものであり、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００３２】
保持器５４は、片端に鍔部を有する円筒の部材であって、スプラグ５３が遊嵌される穴（図示せず）を有し、外輪５２に固定されている。スプラグ５３は、略瓢箪状の板体であって、上側半分に形成された溝にガータスプリング５５がはめ込まれている。スプラグ５３は、保持器５４の穴によって概略位置が定まっており、基本位置においては、外輪５２の内周面のα点に接し、内輪５１の外周面のβ点に接している。ここで基本位置としたのは、スプラグ５３はガータスプリング５５によって内輪５１の外周面側に付勢されており、他に力が作用しない場合には内輪５１のβ点に接するが、スプラグ５３は保持器５４の穴には遊嵌しているだけなので、他に力が作用した場合にはその基本位置から移動可能だからである。また、スプラグ５３の重心Ｇが上記α点と回転中心とを結んだ線上からずらして配置されるよう、スプラグ５３の形状や内輪５１、外輪５２間の距離などが設計されている。
【００３３】
ここで、エンジン始動装置ＳＴの動作について説明する。
電動機２１への通電により出力軸２２が回転されると、出力軸２２に固定されたサンギア４１の回転によって、上述したようにピニオン４２がサンギヤ４１に対して周回する。このピニオン４２の周回運動はキャリア４２１を介して内輪５１に伝達され、内輪５１はシャフト６を回転軸として回転する。ここでは、電動機２１の本体側から出力軸２２側を見て回転方向を規定することとし、出力軸２２が時計方向に回転されると、結果的に内輪５１も時計方向（図２（ｂ）中の矢印参照）へ回転することとなる。
【００３４】
この場合、（図２（ｂ）中のβ点にてスプラグ５３に接している）内輪５１はスプラグ５３に反時計方向のモーメントを与え、スプラグ５３は摩擦抗力を生じる外輪４３との接点であるα点を中心として可能な範囲で反時計方向に揺動する。その結果、スプラグ５３が立ってスプラグ５３と内輪５１及び外輪５２との接触が強化され、電動機２１からの出力トルクがクラッチインナ４１からスプラグ５３、外輪５２を介してシャフト６へ伝達される。シャフト６からはプーリ６２及びベルトＢ（図１参照）を介してクランク軸に伝達され、いわゆるクランキングが実行される。
【００３５】
この状態では内輪５１と外輪５２の回転数は同じであるが、その後エンジンＥが自立運転を始めて外輪５２の回転数が内輪５１の回転数を上回ると、内輪５１に対して相対的に外輪５２が時計方向に回転する。その結果、スプラグ５３は摩擦抗力を生じるα点を中心として時計方向に揺動し、その分、スプラグ５３が基本位置から寝る方向へ動くため、スプラグ５３は内輪５１の外周面を滑る。よって、内輪５１と外輪５２と間でのトルク伝達が遮断され、すなわちエンジンＥから電動機２１の出力軸２２へのトルク伝達が遮断される。
【００３６】
その後、さらにエンジンＥが高速回転となると、高速回転となったスプラグ５４の重心Ｇに対して遠心方向へ遠心力が働く。重心Ｇが点Ａと軸心とを結ぶ線より後ろ側にずれているため、この遠心力は、スプラグ５３の重心Ｇに摩擦抗力を生じるα点を中心として時計方向への揺動トルクを生じさせる。そのため、スプラグ５３はα点を中心として揺動し、基本位置からさらに寝る方向へ動く。その結果、内輪５１の外周面にて今まで滑っていたスプラグ５３の表面が浮き上がり、これによりスプラグ５３と内輪５１との接触が完全に遮断される。このスプラグ５３が浮上するときの内輪５１の回転数を「分離回転数」と呼ぶ。なお、このようなスプラグ５３の挙動が可能な程度に、スプラグ５３は保持器５４に遊嵌されている。
【００３７】
このようにスプラグ５３と内輪５１との接触が完全に遮断された場合には、電動機２１は無負荷状態となり、無負荷状態で取り得る最大回転数まで上昇する。一般的にはこの状態でエンジンＥが始動したと判定し、電動機２１への通電を停止するため、内輪５１の回転は低下していく。一方、エンジンＥが失火・誤爆などによってアイドル状態へ移行することなくストールした場合、エンジン回転数は急速に低下する。これら内輪５１と外輪５２の回転数の時間的変化を図３に例示した。実線が外輪５２の回転数であり、破線が内輪５１の回転数である。但し、図３においては、後述する接触回転数（の設定）についての理解を容易にするために、エンジンストールした後の内輪５１と外輪５２の回転数変化については、相互にトルク伝達がないものと仮定して示してある。図３からも分かるように、外輪５２の回転数は急速に低下することとなり、外輪５２の回転数の低下度合いは内輪５１の回転数の低下度合いよりも大きい。
【００３８】
このように外輪５２の回転数が低下すると、内輪５１の外周面から浮き上がっていたスプラグ５３がその外周面に当接し、内輪５１と外輪５２と間でのトルク伝達が再開されるようになる。このトルク伝達が再開されるときの外輪５２の回転数を「接触回転数」と呼ぶ。この接触回転数は、当然ながら、クランキング中の外輪５２の回転数よりも大きいのであるが、エンジンＥが自立運転を開始したら、その時点でのトルク伝達は不要となるため、図３（ｃ）に示すように、クランキング中の外輪５２の回転数よりも少し大きい程度の回転数を接触回転数として設定することも考えられる。しかしながら、このようにした場合には、次のような問題がある。つまり、上述したように外輪５２の回転数の低下度合いが内輪５１の回転数の低下度合いよりも大きいため、図３（ｃ）に示すように、外輪５２の回転数が接触回転数まで低下したとき、内輪５１の回転数はそれよりも大きい状態であることが考えられる。この状態のときに内輪５１と外輪５２との間でトルク伝達が再開されると、両者間の相対的な回転速度差によって接触時のショックや接触音が発生し、また接触時の衝撃によってエンジン始動装置の破損といった問題を招来しかねない。
【００３９】
そこで本実施例においては、そのような再接触時のショック等が発生しないような接触回転数を設定するようにした。以下、その設定例を２つ示す。
［第１の接触回転数の設定例］
図３（ａ）に示すように、エンジンＥが自立運転後に正常な運転状態（例えばアイドル状態など）へ移行せずストールした場合の外輪５２の回転数の時間的変化を示す第一の曲線（実線）と、電動機２１への通電停止後、無負荷状態における内輪５１の回転数の時間的変化を示す第二の曲線（破線）との交点以上に、接触回転数を設定する。図３（ａ）の例では、交点の回転数そのものを接触回転数に設定している。なお、このような両曲線の交点が存在するためには、第二の曲線による内輪５１の回転数が零になるタイミングよりも第一の曲線による外輪５２の回転数が零になるタイミングの方が早い必要がある。そして、エンジン始動後に正常な運転状態へ移行することなくストールする場合には、一般的にこのような現象が発生する。
【００４０】
このようにすれば、エンジンストール後の外輪５２の回転数が低下して接触回転数になった時点で内輪５１と外輪５２のトルク伝達が再開されることとなるが、この場合は内輪５１と外輪５２の回転数が等しいため、両部材はスムーズに接触する。したがって、再接触時のショック等が発生しない。なお、交点の回転数よりも高く接触回転数を設定した場合には、内輪５１と外輪５２のトルク伝達が再開されたとき、外輪５２の回転数の方が内輪５１よりも大きくなる。上述したように、外輪５２の回転数が内輪５１の回転数を上回っている場合は、スプラグ５３が（基本位置よりは）寝る方向へ動きスプラグ５３が外輪５２の内周面を滑るため、やはり再接触時のショック等が発生しない。したがって、エンジンＥやエンジン始動装置ＳＴの不安定な挙動が少なくなり、確実なトルク伝達ができるため乗り心地が向上する。
【００４１】
また、再接触時のショック等が発生しないため、必要以上にスプラグ５３の数を増やす必要がないのでコスト低減ができる。つまり、ショックが大きい場合には、接触時の衝撃トルクが大きくなり、その過大トルクに対してスプラグの強度を確保するためにはスプラグを増やして１つ当たりのスプラグに掛かる加重を下げる必要があるためである。なお、スプラグの強度確保には、スプラグ幅を大きくして接触面積を大きくし、面圧を下げることでも実現可能であるが、このようにした場合には、１つ当たりのスプラグの体格アップにつながる。
【００４２】
また、外輪５２の回転数がこの接触回転数以下となった際に電動機２１への通電を再開すれば、クランキングが再開でき、エンジンＥの再始動が可能となる。つまり、エンジン停止まで再始動を待つ必要がなく、再始動までの時間を短縮できる。
【００４３】
また、この接触回転数は、スプラグ５３自体の重量や形状などの物理的性状、あるいはガータスプリング５５による付勢力を調整することで設定できる。特に、スプラグ５３は同じでもガータスプリング５５の長さなどを調整することで接触回転数の設定ができるため、接触回転数を個々のエンジン特性に応じて設定する必要がある場合にガータスプリング５５のみの調整で対応すれば、スプラグ５３４は共通のものを用いることができる。さらに、ガータスプリング５５の長さで対応するようにすれば、スプリングの素材共通化によるコスト低減も図ることができる。
【００４４】
また、このスプラグ５３を複数個配置する場合には、スプラグ５３の製造上あるいは組み付け上の誤差やばらつきのため、個々の分離や接触は厳密には同時ではないことが考えられる。例えば１０個のスプラグ５３が配置されていたとして、その内の少数個（例えば１個）の接触状態をオーバーランニングクラッチ５全体の接触状態と判断してしまうと、再駆動時に駆動負荷トルクを少数個（例えば１個）のスプラグ５３によって伝達とすることとなり、クラッチの破損の可能性がある。そこで、外輪５２の回転数が上昇して複数のスプラグ５３中の所定数以上が内輪５１の外周面と非接触状態になった状態の回転数を分離回転数とし、分離状態の外輪５２の回転数が低下して複数のスプラグ５３中の所定数以上が内輪５１の外周面と接触状態になった状態における回転数を接触回転数とする。この接触回転数を規定するための「所定数」とは、トルク伝達に十分な数を意味する。そしてこの「トルク伝達に十分な数」はトルク中継部材の物理的性状その他の事情によって異なる。そのため、例えば１０個のスプラグ５３中の５個程度でよい場合もあれば、８，９個程度でないとをまずい場合もある。いずれにしても、トルク伝達に十分な数が接触する状態を考慮しているため、クラッチ破損という問題を解決できる。なお、分離回転数を規定するための「所定数」については、例えばスプラグ５３の総数（本例では１０個）としてもよい。つまり、全てのスプラグ５３が内輪５１の外周面と非接触の場合に分離と判断するのである。
【００４５】
ところで、このような構成にすると、オーバーランニングクラッチ５の設計上、エンジン始動直後やアイドル運転時などエンジン低回転時において非接触分離とすることが困難になると予想される。一方、本実施例に限らず一般的にも、スプラグ５３と内輪５１、外輪５２間のような摺動部分には潤滑油が用いられることが多い。そして、エンジン運転中においても低回点でクラッチの油膜切れによる焼き付きが発生しなければ実質的な不具合を発生することもない。そこで、接触回転数と分離回転数の少なくともいずれか一方を、エンジン運転中に接触摺動によって油膜切れを発生する回転数未満に設定しておけばよい。
【００４６】
ところで、接触回転数と分離回転数が同じだとすると、エンジン始動時や停止時などの低回転時において、クラッチの分離、接触が繰り返される可能性がある。そのため、図３（ａ）に示すように、接触回転数が分離回転数よりも小さくなるようヒステリシスを持って設定すれば、エンジン低回転時におけるクラッチの分離、接触が繰り返されることを抑止でき、始動性の悪化や過大な衝撃の発生を防止できる。
【００４７】
このヒステリシスを持たせる手法については、例えば上述したスプラグ５３の接触数や非接触数である「所定数」を調整することによって、分離回転数と接触回転数に差を付けることが考えられる。例えば上述したように、分離の場合は全てのスプラグ５３が非接触となった状態を採用し、接触の場合はトルク伝達に十分な最低数のスプラグ５３が接触した状態を採用するといったことである。あるいは、オーバーランニングクラッチの潤滑油となるオイルやグリースの粘度やその量を調整することによっても可能である。
【００４８】
［第２の接触回転数の設定例］
図３（ｂ）に示すように、電動機２１への通電停止後、無負荷状態における内輪５１の回転数が取り得る最大回転数以上に、接触回転数を設定する。図３（ｂ）の例では、その無負荷最大回転数そのものを接触回転数に設定している。
【００４９】
上述した第１の接触回転数の設定の場合には、個々のエンジン特性などによって外輪５２の回転数の時間的変化は異なる。つまり、図３（ａ）に示す交点の回転数は一定ではないため、接触回転数も個々のエンジン特性に応じて設定する必要がある。これに対して第２の接触回転数の設定例の場合には、エンジン特性は関係なく、電動機２１（及び減速機構４と内輪５１）に依存するものである。つまり、接触回転数を無負荷最大回転数に設定しておけば、エンジン特性が異なっていても、内輪５１と外輪５２とのトルク伝達が再開する時点においては、内輪５１と外輪５２の回転数が等しいか、外輪５２の回転数の方が内輪５１よりも大きくなる。そのため、再接触時のショック等は発生せず、また再始動までの時間を短縮できるなど、上記第１の設定例にて説明したのと同様の効果が得られる。
【００５０】
そしてさらに、本設定例の場合にはエンジン特性の違いにかかわらず、同じオーバーランニングクラッチ５を用いることができるため、部材共通化によるコストダウンが図られることとなる。
続いて、このような構成のエンジン始動装置ＳＴを用いてエコランＥＣＵ１０が実行するエンジンの始動制御について、図４、図５を参照して説明する。
【００５１】
図４はエンジンＥが完全に停止している状態において始動させる指令があった場合に実行する処理を示すフローチャートであり、まず、エンジン始動装置ＳＴへの通電を開始（スタータＯＮ）する（Ｓ１０）。その後、エンジンＥが始動したか否かを判定する（Ｓ２０）。上述したように、エンジンＥが自立運転を始め、外輪５２の回転数が内輪５１の回転数を上回り、スプラグ５３と内輪５１との接触が完全に遮断されると電動機２１は無負荷状態となって無負荷状態で取り得る最大回転数まで上昇する。したがって、例えば電動機２１の回転数を監視し、該当する最大回転数になったら「エンジン始動」と判定すればよい。
【００５２】
エンジン始動と判定した場合には（Ｓ２０：ＹＥＳ）、電動機２１への通電を停止（スタータＯＦＦ）する（Ｓ３０）。その後、エンジンＥがストールしたか否かを判定する（Ｓ４０）。この判定は、エンジンＥＣＵ１４からのエンジン作動状態を基にして行う。エンジンストールしていない場合は（Ｓ４０：ＮＯ）、そのまま処理を終了するが、エンジンストールしている場合は（Ｓ４０：ＹＥＳ）、エンジン回転数が所定値Ｎ１以下か否かを判定する（Ｓ５０）。
【００５３】
ここで、Ｓ５０における判定のための所定値Ｎ１は、外輪５２が上述した第１あるいは第２の設定例で示した接触回転数となっている場合に対応するエンジンＥの回転数である。もちろん外輪５２そのものの回転数を直接検出してもよい。しかし、外輪５２の回転数とエンジンＥの回転数は比例しており、エンジンＥの回転数はシステム中では種々の場面において用いられるものであるため、そのデータを利用することが便利である。
【００５４】
そして、エンジン回転数が所定値Ｎ１以下になったら（Ｓ５０：ＹＥＳ）、エンジン始動装置ＳＴへの通電を開始（スタータＯＮ）する（Ｓ６０）。エンジン回転数が所定値Ｎ１以下の場合には、内輪５１と外輪５２はスプラグ５３を介して接触しているため、その状態でエンジン始動装置ＳＴへの通電を開始すれば、クランキングが実行でき、エンジンＥの再始動を行うことができる。
【００５５】
図５はエンジンＥが一度正常に始動した後に実施されるエンジンの自動停止に係る処理を示すフローチャートであり、まず、エンジンＥの自動停止条件が成立したか否かを判断する。この停止条件としては、例えば車速が０、且つブレーキストロークが１５％よりも大きい、といった条件を採用することが考えられる。もちろん、これ以外の条件を追加してもよい。そして、エンジン自動停止条件が成立しない場合には（Ｓ１１０：ＮＯ）、そのまま本処理を終了する。
【００５６】
一方、エンジン自動停止条件が成立した場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、エンジンの停止処理を開始する（Ｓ１２０）。この停止処理は、噴射制御を中止することで行う。すなわち、燃料停止信号や点火停止信号によってエンジンの自動停止を実施する。
【００５７】
このようにしてエンジンＥの停止処理を開始した後、エンジン回転数が０になったか否かを判定し（Ｓ１３０）、エンジン回転数が０になっていない場合には（Ｓ１３０：ＮＯ）、エンジンの再始動要求があるか否かを判断する（Ｓ１４０）。エンジン回転数が０にならない状態で（Ｓ１３０：ＮＯ）、エンジンの再始動要求があった場合には（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、エンジン回転数が所定値Ｎ１以下か否かを判定する（Ｓ１５０）。そして、エンジン回転数が所定値Ｎ１以下になったら（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、エンジン始動装置ＳＴへの通電を開始（スタータＯＮ）する（Ｓ１６０）。エンジン回転数が所定値Ｎ１以下の場合には、上述したように内輪５１と外輪５２はスプラグ５３を介して接触しているため、その状態でエンジン始動装置ＳＴへの通電を開始すれば、クランキングが実行でき、エンジンＥの再始動を行うことができる。
【００５８】
これに対して、エンジンの再始動要求がなくて（Ｓ１４０：ＮＯ）、エンジン回転数が０になった場合には（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、停止処理を終了して（Ｓ１７０）、本処理を終了する。この場合は、図示しない自動始動に係る処理において自動始動条件が成立すると、始動処理を行う。その内容は図４に示すものと同様である。
【００５９】
なお、本実施例においては、基本的に特許請求の範囲で用いた語をそのまま部材名として用いているが、一部、違う語を用いているので、その対応関係を示しておく。本実施例のオーバーランニングクラッチ５の内輪５１が「駆動部材」に相当し、外輪５２が「従動部材」に相当する。また、内輪５１の外周面が「トルク出力面」に相当し、外輪５２の内周面が「トルク入力面」に相当する。また、スプラグ５３が「トルク中継部材」に相当し、ガータスプリング５５が「付勢部材」に相当する。
【００６０】
［その他］
（１）上記実施例で示した減速機構４やオーバーランニングクラッチ５は、一例であるため、同様の機能を果たせる他の構成であってもよい。要は、接触回転数の設定に関して上述したような工夫を施せばよいからである。
【００６１】
例えばスプラグ５３の形状については適宜変更は可能であるし、またガータスプリング５５については、その役割が、スプラグ５３が基本位置から寝る方向へ動くのを規制する方向へ付勢することであるため、そのような機能が発揮できれば他の付勢手段を用いることは当然ながらできる。例えばスプラグ５３の側面を、立つ方向（つまり寝る方向から基本位置へ戻そうとする方向）へ付勢するようにしてもよい。
【００６２】
（２）上記実施例では、オーバーランニングクラッチ５を電動機２１に取り付け、外輪５２に一体形成されたシャフト６が、プーリ６２、ベルトＢ、クランクプーリＣＰを介してクランク軸と連結されているが、例えばプーリ６２とオーバーランニングクラッチ５を一体形成してもよい。また、シャフト６とクランク軸とを直接連結してもよい。いずれにしても、このような構成の場合はエンジン側の構成変更を少なくできる。
【００６３】
一方、オーバーランニングクラッチ５を電動機２１側には設置せず、エンジンＥ、クランクプーリＣＰ又はトランスミッションケースに取り付け、電動機出力軸と駆動部材とを直接連結したり、ギヤ、ベルト、チェーン等を介して間接的に連結したりすることも考えられる。そして、このように間接的に連結したとしてもギヤ、ベルト、チェーン等はエンジン運転中には停止しているため、耐久性の観点からは有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施例のエンジン始動装置の構成を示す部分断面図である。
【図３】接触回転数の設定例を示す説明図である。
【図４】実施例のエコランＥＣＵが実行するエンジン始動にかかる処理を示すフローチャートである。
【図５】実施例のエコランＥＣＵが実行するエンジン始動にかかる処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…始動部、３…トルク伝達部、４…減速機構、５…オーバーランニングクラッチ、６…シャフト、８…ハウジング、１０…エコランＥＣＵ、１１…ブレーキストロークセンサ、１３…車両加減度検出手段、１４…エンジンＥＣＵ、１５…ＡＴ−ＥＣＵ、１６…シフトポジションセンサ、１７…アクセルスイッチ、１８…ブレーキシステム、２１…電動機、２２…出力軸、４１…サンギヤ、４２…ピニオン、４２１…キャリア、４３…リングギア、５１…内輪、５１１…軸受け、５２…外輪、５３…スプラグ、５４…保持器、５５…ガータスプリング、６１…軸受け、６２…プーリ、Ｅ…エンジン、ＣＰ…クランクプーリ、Ｂ…ベルト  ＳＴ…エンジン始動装置、ＡＴ…自動変速機、ＴＭ…変速機、ＴＣ…トルクコンバータ、ＬＣ…ロックアップクラッチ、ＤＦ…終減速機
【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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