JP2000045920A

JP2000045920A - エンジン始動装置、始動方法及びスタータモータ

Info

Publication number: JP2000045920A
Application number: JP10215283A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Maruhashi; 康彦丸橋; Keisuke Nishidate; 圭介西舘
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2000-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ピニオンとリングギヤとを穏やかに噛み合わ
せ、ピニオン等の摩耗や欠けを防止すると共にエンジン
の最適始動制御を行い、耐久性に優れ、騒音が少なく、
信頼性の高いエンジン始動装置を実現する。【解決手段】コントローラ３０のエンジン運転状態判定
部でエンジンが停止したことを検出すると、ピニオン制
御部によりピニオンを穏やかにリングギヤ３に噛合わ
せ、所定時間経過後、ピニオン駆動ソレノイド１３への
通電を遮断する。コントローラ３０のモータ制御部は、
運転者が自動車のキースイッチを投入したときモータ１
１に通電し、エンジン運転状態判定部でエンジンの回転
数が始動が完了したと判定できる回転数以上であること
を検出したとき、モータ１１の通電を遮断する。同時
に、保持手段制御部がプランジャストッパ１９に通電す
る。その後、プランジャストッパ１９への通電を遮断し
て、エンジンの始動を完了させる。そして、再び、コン
トローラ３０のエンジン運転状態判定部はエンジンが停
止したか否かを検出し、以降、同様な動作を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンを始動す
るためのエンジン始動装置、始動方法及びスタータモー
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンを始動するためのスタータモー
タにおいては、マグネティックスイッチに大電流が通電
され、プランジャに作用する吸引力が大きいため、ピニ
オンが急激にリングギヤ方向に移送され、ピニオンとリ
ングギヤとが激しく衝突する。

【０００３】このピニオンとリングギヤとが激しく衝突
するのを回避する技術としては、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があ
る。

【０００４】前記公報においては、始動電動機の始動時
に、内燃機関の従動歯車（リングギヤ）と、始動電動機
側の駆動歯車（ピニオン）との噛み合い時に、衝撃力が
緩和された始動電動機の電磁スイッチ装置を提供するこ
とを目的としている。そして、この目的を達成するため
に、キースイッチの投入時点から前記駆動歯車と従動歯
車との接触時点まで、始動電動機への通電を遅延させる
遅延回路と、プランジャを移動させるためのコイルであ
って、キースイッチの投入により通電されるコイルと、
前記遅延回路からの出力信号により通電されるコイルと
に分け、プランジャの移動を、２段階とするコイルとが
電磁スイッチ装置に備えられている。

【０００５】前記遅延回路により、始動電動機は、駆動
歯車と従動歯車とが接触した後に回転駆動されるので、
駆動歯車と従動歯車との噛み合い時の衝撃力が緩和され
る。また、プランジャを、２段階にわたり、徐々に移動
するように構成されることにより、駆動歯車の急速移動
による従動歯車への激しい衝突が回避される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
では、エンジン始動時に、駆動歯車が従動歯車側に移動
しなければならないので、駆動歯車と従動歯車との激し
い衝突は回避されるものの、エンジン始動時における両
者の衝突自体は、避けることができなかった。

【０００７】また、前記従来技術では、上述したよう
に、始動電動機は、駆動歯車と従動歯車とが接触した後
に回転駆動されるので、駆動歯車と従動歯車との噛み合
い時の衝撃力が緩和されるものの、駆動歯車の回転の立
上がりの制御が考慮されておらず、回転衝撃力を、それ
以上低減することができなかった。

【０００８】さらに、エンジン始動後、ピニオンを速や
かに離脱させることについても考慮されていなかった。

【０００９】本発明の目的は、前記点に着目してなされ
たもので、ピニオンとリングギヤとを穏やかに噛み合わ
せて、ピニオンやリングギヤの摩耗や欠けを防止すると
共に、エンジンの最適始動制御を行い、耐久性に優れ、
騒音が少なく、信頼性の高いエンジン始動装置、始動方
法及びスタータモータを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成される。

【００１１】（１）エンジンに回転力を伝達するため
のリングギヤと、前記エンジンを始動させるための回転
力を発生させるモータと、該モータの出力回転軸に摺動
可能に支持され該出力回転軸の回転に従って回転し前記
リングギヤとの噛み合い及びその噛み合いの解除が可能
なピニオンと、該ピニオンを前記出力回転軸上で摺動さ
せるピニオン駆動手段とを備えるエンジン始動装置にお
いて、キースイッチによるエンジンの始動指示を受けて
前記モータ及び前記ピニオン駆動手段を制御するコント
ローラと、前記ピニオンと前記リングギヤとが噛み合わ
されたとき該噛み合い状態を保持する保持手段とを有
し、前記コントローラは、前記エンジンが停止した状態
で前記ピニオン駆動手段により前記ピニオンと前記リン
グギヤとを噛み合わせるように制御するピニオン制御部
と、前記エンジンの始動指示に基づき、該噛み合わせ状
態で前記モータにより前記ピニオンを回転させて前記リ
ングギヤを回転させるモータ制御部と、前記エンジンが
所定の回転数以上のときに、前記保持手段による前記ピ
ニオンと前記リングギヤとの噛み合いを解除させる保持
手段制御部とを備える。

【００１２】エンジンが停止状態となったときに、ピニ
オンをリングギヤに向かって移動させ、互いに噛み合っ
た状態とし、この状態が保持手段により保持される。こ
の場合、直ちにエンジンを始動しなければならない状態
ではないので、ピニオンをリングギヤ側に移送するとき
の移動速度を充分抑えることができる。

【００１３】また、キースイッチにより、エンジンの始
動が指示されたときは、ピニオンとリングギヤとが既に
噛み合った状態から、ピニオンが回転されるので、ピオ
ニンの歯とリングギヤの歯との衝突による衝撃は、最小
のものに抑制されるとともに、エンジン始動が短時間で
行われる。

【００１４】（２）好ましくは、前記（１）において、
前記ピニオン駆動手段は、前記ピニオンを駆動するピニ
オン駆動ソレノイドと、該ピニオン駆動ソレノイドの動
作電力の供給及び停止を行うためのピニオン制御リレー
と、該ピニオン制御リレーと前記モータの間に接続され
る抵抗とを備え、前記保持手段は、電磁ソレノイドと、
該電磁ソレノイドにより駆動され前記ピニオン駆動手段
を固定する保持部材とを備える。

【００１５】（３）また、好ましくは、前記（１）又は
（２）において、前記コントローラは、前記エンジンの
回転センサ及びキースイッチからの出力信号に基づき、
該エンジンの運転状態を判定し、出力するエンジン運転
状態判定部を備えている。

【００１６】（４）また、モータの出力軸にローラクラ
ッチとピニオンとが摺動可能に支持され、該ローラクラ
ッチ及びピニオンが、ピニオン駆動ソレノイドによりシ
フトレバーを介して前記出力軸の軸方向に摺動可能に構
成され、前記出力軸と前記ローラクラッチとがヘリカル
スプラインで互いに係合しているスタータモータにおい
て、前記ピニオン駆動ソレノイドのプランジャに、電磁
ソレノイドを備えたプランジャストッパを設け、該プラ
ンジャーストッパのプランジャ保持部材を、押しバネで
前記プランジャ側に押しつけている。

【００１７】（５）また、エンジンに回転力を伝達する
ためのリングギヤと、エンジンを始動させるための回転
力を発生させるモータと、このモータの出力回転軸に摺
動可能に支持され、前記出力回転軸の回転に従って回転
し、前記リングギヤとの、噛み合い及びその噛み合いの
解除が可能なピニオンと、このピニオンを前記出力回転
軸上で摺動させるピニオン駆動手段と、エンジンの始動
を指示するキースイッチとを備えるエンジン始動装置に
よるエンジンの始動方法において、前記エンジンが停止
した状態で、前記ピニオン駆動手段により前記ピニオン
とリングギヤとを噛み合わせ、該ピニオンとリングギヤ
とを噛み合わせた状態で、前記キースイッチにより、エ
ンジンの始動が指示されたとき、前記モータにより前記
ピニオンを回転させて、前記リングギヤを回転させ、前
記エンジンの始動後、該エンジンの運転中、前記保持手
段のピニオンとリングギヤとの噛み合いを解除させる。

【００１８】本発明によれば、ピニオンとリングギヤと
を穏やかに噛み合わせ、ピニオン等の摩耗や欠けを防止
すると共にエンジンの最適始動制御を行い、耐久性に優
れ、騒音が少なく、信頼性の高いエンジン始動装置、始
動方法及びスタータモータを提供することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
より説明する。まず、図１〜図６により、本発明の第１
の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形
態のエンジン始動装置の概略構成図である。図１におい
て、エンジン１の動力伝達部のクランク軸２にはリング
ギヤ３が取付けられており、このリングギヤ３の回転数
が回転センサ４により検出され、検出された回転数か
ら、エンジン１の回転数が検出される。

【００２０】スタータ１０は、ボルトでエンジン１に装
着固定されている。このスタータ１０は、動力を発生す
るモータ１１と、このモータ１１の動力をエンジン１に
伝達するためのピニオン１７と、このピニオン１７とリ
ングギヤ３との噛み合いを制御するピニオン駆動ソレノ
イド１３と、このピニオン駆動ソレノイド１３を作動状
態で保持するためのプランジャストッパ（保持手段）１
９とを備えている。この保持手段は、ピニオンとリング
ギヤとが噛み合わされたときこの噛み合い状態を保持す
る機能を有するものである。

【００２１】また、３０はコントローラであり、キース
イッチによるエンジンの始動指示を受けてモータ１１及
び前記ピニオン駆動手段を制御する。このコントローラ
３０は、回転センサ４及びキースイッチ５からの出力信
号を取り込む入力ポート３０１と、この入力ポート３０
１からの信号を受けてメモリ（ＲＯＭ）３０２に格納さ
れた制御プログラムに従って、メモリ（ＲＡＭ）３０３
と相互接続されてデータ処理を行う中央演算処理装置
（ＣＰＵ）３０４と、このＣＰＵ３０４の出力信号を外
部に送信するための出力ポート３０５とを備えている。

【００２２】出力ポート３０５からの出力信号は、ピニ
オン駆動ソレノイド１３を制御するためのピニオン制御
リレー４１と、モータ１１を制御するためのモータ制御
リレー４２と、プランジャストッパ１９を制御するため
のプランジャストッパ制御リレー４３とに供給される。

【００２３】図２は、第１の実施形態を、制御回路を主
体にして示したものである。図２において、エンジン始
動装置は、スタータ１０と、コントローラ３０と、バッ
テリ５０と、ピニオン駆動ソレノイド１３へ電流を供給
するか否かの選択を行うピニオン制御リレー４１と、モ
ータ１１へ電流を供給するか否かの選択を行うモータ制
御リレー４２と、プランジャーストッパ１９へ電流を供
給するか否かの選択を行うプランジャーストッパ制御リ
レー４３と、抵抗６０とを備えている。

【００２４】コントローラ３０のＣＰＵ、メモリ及び制
御プログラムや等によって実行される機能を大別する
と、エンジン運転状態判定部３１０、モータ制御部３
１２、ピニオン制御部３１４及び保持手段制御部３１６
がある。

【００２５】エンジン運転状態判定部３１０は、エンジ
ンの回転センサ４及びキースイッチ５からの出力信号に
基づき、エンジンが停止しているか否か、運転中の場合
回転数は所定値以上か等の運転状態を判定し、出力す
る。

【００２６】モータ制御部３１２は、エンジンが始動を
指示されている状態にあるときに、ピニオンとリングギ
ヤの噛み合わせ状態で、モータ１１によりピニオンを回
転させてリングギヤを回転させる。

【００２７】ピニオン制御部３１４は、エンジンが停止
した状態で、ピニオン制御リレー４１及びピニオン駆動
ソレノイド１３により、ピニオンとリングギヤとを噛み
合わせるように制御する。

【００２８】保持手段制御部３１６は、エンジンが所定
の回転数以上のときに保持手段によるピニオンとリング
ギヤとの噛み合いを解除させる。

【００２９】なお、抵抗６０は、その一方端がピニオン
制御リレー４１とピニオン駆動ソレノイド１３との間に
接続され、抵抗６０の他方端は、モータ制御リレー４２
とモータ１１との間に接続されている。

【００３０】図３は、上述したエンジン始動装置におけ
るスタータ１０の構造を示したものである。図３におい
て、スタータ１０のモータ１１の出力軸１２は、フロン
トブラケット１４のノーズ部１４ａに設けた軸受部１４
ｂとリヤブラケット１５の軸受部１５ａとにより支持さ
れる。また、出力軸１２には、ローラクラッチ１６とピ
ニオン１７とが、摺動可能に支持され、これらローラク
ラッチ１６とピニオン１７とは、ピニオン駆動ソレノイ
ド（電磁ソレノイド）１３の動力によりシフトレバー１
８を介して出力軸１２の軸方向に摺動される。

【００３１】出力軸１２とローラクラッチ１６とは、回
転動力を伝達するためのヘリカルスプライン１２ａ、１
６ａで互いに係合している。

【００３２】ピニオン駆動ソレノイド１３のプランジャ
１３ａには、励磁コイル１９ｃを有する電磁ソレノイド
を備えたプランジャストッパ１９が設けられている。こ
のプランジャーストッパ１９のプランジャ保持部材１９
ａは、押しバネ１９ｂでプランジャ１３ａ側に押されて
いる。２１はエンジンのスタータ取付部で、このスター
タ取付部２１は、フロントブラケット１４のインロー部
１４ｃと嵌合し、フロントブラケット１４のフランジ部
１４ｄにボルト２０により固定される。これにより、ス
タータ１０が、エンジン１に装着される。

【００３３】次に、本発明の第１の実施形態の動作につ
いて説明する。エンジン運転状態判定部３１０が、回転
センサ４の信号により、エンジン１が動作状態から停止
状態となったことを検出すると、ピニオン制御部３１４
はピニオン制御リレー４１をオンさせる。これにより、
スタータ１０のピニオン駆動ソレノイド１３に通電され
る。

【００３４】バッテリ５０からピニオン駆動ソレノイド
１３に通電されると、プランジャ１３ａが、ピニオン駆
動ソレノイド１３側に吸引され、シフトレバー１８を介
してローラクラッチ１６とピニオン１７をリングギヤ３
側に移送する。

【００３５】ここで、ピニオン駆動ソレノイド１３の吸
引力は、小さく設定されており、また、プランジャ１３
ａには、プランジャ保持部材１９ａが、押しバネ１９ｂ
のバネ力でプランジャ１３ａ側に押されているので、プ
ランジャ保持部材１９ａのブレーキ効果で、プランジャ
１３ａの移動速度は小さくなるように構成されている。

【００３６】したがって、ピニオン１７の移動速度も小
さくなる。このとき、ピニオン１７の端面とリングギヤ
３の端面とが接触しない場合には、ピニオン１７は、そ
のままリングギヤ３に噛み合う。また、ピニオン１７の
端面とリングギヤ３の端面とが接触した場合には、抵抗
６０を介してモータ１１に小さな電流が通電されている
ので、モータ１１の回転トルクは小さく、回転立上がり
の角加速度が小さいので、ピニオン１７は穏やかに回転
する。

【００３７】ピニオン１７の端面とリングギヤ３の端面
との接触が解除されると、図４に示すように、ピニオン
１７はリングギヤ３と穏やかに噛み合う。

【００３８】この場合、直ちにエンジンを始動しなけれ
ばならない状態ではないので、ピニオン１７をリングギ
ヤ３側に移送するときの移動速度を充分抑えることがで
き、ピニオン１７の端面とリングギヤ３の端面とが接触
した場合の衝撃力を低減することができる。

【００３９】また、上述したように、直ちにエンジンを
始動しなければならない状態ではないので、モータ１１
の回転トルクは小さくでき、ピニオン１７の端面とリン
グギヤ３の端面との接触が解除され、ピニオン１７がリ
ングギヤ３に噛み合うときの歯面の接触による回転衝撃
力を低減することができる。

【００４０】次に、図４に示すように、ピニオン１７が
リングギヤ３に噛み合い、プランジャ１３ａが最大吸引
位置まで吸引されると、プランジャ保持部材１９ａが、
押しバネ１９ｂのバネ力で図の下方に移動して、プラン
ジャ１３ａが元の位置に戻るのを阻止する。

【００４１】つまり、プランジャ保持部材１９ａのプラ
ンジャ１３ａ側の端部には、切り欠きが形成され、この
切り欠きと、プランジャ１３ａの端面とが係合する構造
となっている。

【００４２】ピニオン駆動ソレノイド１３に通電を開始
してから所定時間、例えば、１〜２秒が経過すると、自
動的に通電が遮断される。通電遮断後は、プランジャ保
持部材１９ａにより、ピニオン１７はリングギヤ３に噛
合った状態で保持される。

【００４３】その後、ピニオン１７とリングギヤ３とが
噛み合った状態で、運転者が自動車のキースイッチ５を
投入すると、モータ制御リレー４２がオンとされ、モー
タ１１に通電され、モータ１１に回転動力が発生され
る。モータ１１の回転動力は、ローラクラッチ１６及び
ピニオン１７を介してリングギヤ３に伝達され、エンジ
ン１を始動する。

【００４４】エンジン１が始動して、エンジン１の回転
速度がピニオン１７の回転速度を超過した際には、リン
グギヤ３がピニオン１７を駆動することになるので、出
力軸１２とローラクラッチ１６のヘリカルスプライン１
２ａ、１６ａには、スプラインのねじれの効果でピニオ
ン１７をリングギヤ３から離脱させる方向に、リングギ
ヤ３の駆動トルクに比例する軸方向の推力が発生する。

【００４５】しかし、プランジャー保持部材１９ａが、
プランジャ１３ａが元の位置に戻るのを阻止しているの
で、シフトレバー１８を介してピニオン１７は、リング
ギヤ３に噛み合ったままで保持される。

【００４６】エンジン始動後、エンジン１の回転数が回
転センサ４によりエンジン１の始動が完了したと判定で
きる回転数、例えば、６００ｒ／ｍｉｎ以上の回転を検
出した時に、エンジン１が始動したと、コントローラ３
０のモータ制御部３１２が判定してモータ制御リレー４
２をオフとすると同時に、保持手段制御部３１６により
プランジャーストッパー制御リレー４３をオンとする。

【００４７】モータ制御リレー４２がオフとなると、バ
ッテリ５０からモータ１１への通電が遮断されてモータ
１１が停止し、同時に、プランジャストッパ１９の励磁
コイル１９ｃに通電され、この励磁コイル１９ｃによ
り、プランジャ保持部材１９ａは、押しバネ１９ｂを圧
縮して吸引され、プランジャ１３ａの端面との係合が解
除される。

【００４８】このため、プランジャ１３ａ、ローラクラ
ッチ１６及びピニオン１７は、プランジャ戻しバネ１３
ｂのバネ力で元の位置、つまり、図３に示すように、ピ
ニオン１７とリングギヤ３とが、離間した状態に戻る。

【００４９】その後、プランジャストッパ制御リレー４
３が、コントローラ３０によりオフとされて、プランジ
ャストッパ１９の励磁コイル１９ｃへの通電が遮断さ
れ、プランジャ保持部材１９ａは、押しバネ１９ｂのバ
ネ力で元の位置、つまり、プランジャ１３ａの側面を押
圧している状態に戻る。

【００５０】そして、上述したように、エンジン運転状
態判定部３１０が、回転センサ４の信号により、エンジ
ン１が動作状態から停止状態となったことを検出する
と、ピニオン制御部３１４は、シフトレバー１８を介し
てローラクラッチ１６とピニオン１７をリングギヤ３側
に移送し、ピニオン１７とリングギヤ３とを噛み合わせ
る。

【００５１】上述したエンジン始動装置におけるエンジ
ン始動の動作フローチャートを図５に、またエンジン及
び始動装置の各要素の動作のタイムチャートを図６に、
概略的に示す。

【００５２】図５において、コントローラ３０は、回転
センサ４からの出力信号に基づいて、エンジン１が停止
したことを検出すると（図５のステップＳ１、図６の時
間Ｔ4）、ピニオン制御リレー４１を介して、ピニオン
駆動ソレノイド１３に通電して（ステップＳ２）、ピニ
オン１７を穏やかにリングギヤ３に噛合わせる（ステッ
プＳ３）。

【００５３】従って、エンジンの停止状態（図６のＴ4
−Ｔ5、あるいはＴ0−Ｔ1の状態）では、ピニオン１７
とリングギヤ３は噛合った状態にある。

【００５４】ピニオン駆動ソレノイド１３に通電を開始
してから所定時間経過後（ステップＳ４）、ピニオン駆
動ソレノイド１３への通電を遮断する（ステップＳ
５）。

【００５５】その後、運転者が自動車のキースイッチ５
を投入したとき（ステップＳ６、図６のＴ5あるいはＴ
1）、モータ１１に通電する（ステップＳ７）。そし
て、エンジン１の回転数が回転センサ４によりエンジン
１の始動が完了したと判定できる回転数Ｎs、例えば、
６００ｒ／ｍｉｎ以上の回転数を検出したときに（ステ
ップＳ８、図６のＴ2）、エンジン１が始動したと判定
して、モータ１１の通電を遮断すると共に、プランジャ
ストッパ１９に通電する（ステップＳ９）。

【００５６】その後、プランジャストッパ１９への通電
を遮断して（ステップＳ１０、図６のＴ3）、エンジン
１の始動を完了させる（ステップＳ１１）。そして、処
理は、ステップＳ１に戻り、エンジン１が停止したか否
かを検出し、以降、ステップＳ２〜Ｓ１１を実行する。

【００５７】以上のように、本発明の第１の実施形態に
よれば、エンジンが動作状態から停止状態となったとき
に、ピニオン１７をリングギヤ３に向かって移動させ、
互いに噛み合った状態とし、この状態を保持する。この
場合、直ちにエンジンを始動しなければならない状態で
はないので、ピニオン１７をリングギヤ３側に移送する
ときの移動速度を充分抑えることができるとともに、モ
ータ１１の回転トルクを充分小さくすることができ、ピ
ニオン１７の端面とリングギヤ３の端面とが接触した場
合の衝撃力を低減することができるばかりではなく、ピ
ニオン１７がリングギヤ３に噛み合うときの歯面の接触
による回転衝撃力を低減することができる。

【００５８】従来は、図６に二点鎖線で示すように、
ピニオンとリングギヤの噛合い期間は、モータ１１が起
動してからその停止後所定の時間までの短い期間に限ら
れており、ピニオンとリングギヤが噛合っていない状
態でエンジンを起動するため、ピニオン１７の端面とリ
ングギヤ３の端面とが接触した場合の衝撃力が大きかっ
た。

【００５９】また、運転者が自動車のキースイッチ５を
投入し、エンジンを始動しようとするときは、ピニオン
１７とリングギヤ３とが噛み合った状態から、ピニオン
１７が回転して、その回転動力がリングギヤ３に伝達さ
れ、エンジン１を始動する。

【００６０】この場合、ピニオン１７の回転開始時に
は、ピニオン１７とリングギヤ３とは既に噛み合った状
態であるので、ピオニン１７の歯とリングギヤ３の歯と
の衝突による衝撃は、最小のものに抑制することができ
る。

【００６１】また、ピニオン１７とリングギヤ３とは既
に噛み合った状態であるので、従来のように、エンジン
始動は、ピニオンとリングギヤとが離間した状態から開
始される場合と比較して、エンジン始動を短時間で行う
ことができる。

【００６２】また、エンジン始動後、エンジン１の回転
数が回転センサ４によりエンジン１の始動が完了したと
判定できる回転数を検出した時に、エンジン１が始動し
たと、コントローラ３０が判定して、ピニオン１７を移
動し、リングギヤ３との係合を解除する。これにより、
エンジン１の始動が確実に行われた後に、ピニオン１７
とリングギヤ３との係合を解除することができる。

【００６３】さらに、エンジン１の始動後、運転者が錯
誤によりキースイッチ５を投入したとしても、エンジン
１が回転している状態では、ピニオン１７は、リングギ
ヤ３の方向に移送されることはない。つまり、本発明の
第１の実施形態においては、エンジン１が停止している
状態においてのみ、ピニオン１７がリンギグギヤ３の方
向に移動し、噛み合わされるように構成されている。こ
れにより、エンジン始動後に、誤って、キースイッチ５
を投入したとしても、ピニオン１７とリングギヤ３との
衝突を回避することができる。

【００６４】したがって、ピニオンとリングギヤとを穏
やかに噛み合わせて、ピニオンやリングギヤの摩耗や欠
けを防止すると共に、エンジンの最適始動制御を行い、
耐久性に優れ、騒音が少なく、信頼性の高いエンジン始
動装置を実現することができる。

【００６５】次に本発明の第２の実施形態について図
７、図８で説明する。図７は、本発明の第２の実施形態
におけるスタータ１０の構造を示したものである。な
お、回路構成等は、第１の実施形態と同様となるので、
詳細な説明は省略する。

【００６６】また、スタータ１０の構造については、第
１の実施形態と概略同様となるので、第１の実施形態と
の相違点についてのみ説明する。

【００６７】図７において、第２の実施形態であるスタ
ータ１０の構造は、第１の実施形態に対して、ローラク
ラッチ１６を廃止した構造となっている。

【００６８】出力軸１２には、ピニオン１７が、摺動可
能に支持され、出力軸１２とピニオン１７とは、回転動
力を伝達するためのヘリカルスプライン１２ａ、１７ａ
で互いに係合している。

【００６９】ピニオン１７には、皿形状円盤１７ｂが係
合しており、ピニオン１７は、ピニオン駆動ソレノイド
（電磁ソレノイド）１３の動力によりシフトレバー１８
及び皿形状円盤１７ｂを介して出力軸１２の軸方向に摺
動される。

【００７０】ここで、皿形状円盤１７ｂの外径は、フロ
ントブラケット１４の内径部１４ｅの内径と略等しい寸
法となっており、皿形状円盤１７ｂとフロントブラケッ
ト１４の内径部１４ｅの間隙が小さくなるように構成さ
れている。

【００７１】また、図８に示すように、ピニオン１７が
リングギヤ３に噛み合った状態においても、皿形状円盤
１７ｂとフロントブラケット１４の内径部１４ｅの間隙
が小さくなるように構成されている。

【００７２】以上のように、本発明の第２の実施形態に
よれば、第１の実施形態によって得られる効果の他、ス
タータ１０のローラクラッチ１６を廃止して、スタータ
１０の軸長短縮、軽量化を図り、コストを低減すること
ができる。

【００７３】また、皿形状円盤１７ｂにより、スタータ
１０の内部に水や塵埃が浸入するのを防止することがで
きる。

【００７４】図９は、本発明の第３の実施形態のエンジ
ン始動装置におけるエンジン始動の動作フローチャート
である。なお、回路構成等は、第１の実施形態と同様と
なるので、詳細な説明は省略する。

【００７５】図９において、この第３の実施形態の動作
フローチャートは、図５に示した動作フローチャートの
ステップＳ５とステップＳ６との間にステップＳ１２
が、追加されており、他のステップは、図５に示したス
テップと同様となっている。

【００７６】つまり、ステップＳ１からステップＳ５ま
での処理が行われた後、ステップＳ１２において、コン
トローラ３０は、ピニオン１７とリングギヤ３とが噛み
合ったか否かを判断し、噛み合っていれば、ステップＳ
６に進む。

【００７７】また、Ｓ１２において、ピニオン１７とリ
ングギヤ３とが噛み合っていなければ、ステップＳ１に
戻り、以降、ステップＳ１〜ステップＳ１２を実行す
る。

【００７８】ピニオン１７とリングギヤ３とが噛み合っ
たか否かの判断は、ピニオン１７の位置を検出する手
段、又はプランジャ保持部材１９ａが初期状態からプラ
ンジャ保持状態に移動し、停止しているか否かを検出す
る手段を設けることにより行うことができる。

【００７９】以上のように、本発明の第３の実施形態に
よれば、第１の実施形態によって得られる効果の他、ピ
ニオン１７とリングギヤ３との噛み合いに、万が一、失
敗したとしても、これを検知し、ピニオン１７とリング
ギヤ３とを確実に噛み合わせることができる。

【００８０】なお、上述した例においては、ピニオン１
７をリングギヤ３方向に移動し、互いに噛み合わせる条
件を、エンジン停止の状態としたが、前記条件をその他
の条件、例えば、ドアの開閉、運転席のシートベルト装
着等と組合わせても良く、また、エンジンキーの挿入等
の条件に置き換えても有効である。

【００８１】また、上述した例においては、プランジャ
保持部材により、プランジャ１３ａの移動を停止するよ
うに構成したが、他の部材により、プランジャ１３ａの
移動を停止するように構成することもできる。例えば、
シフトレバー１８の移動を停止する部材により、プラン
ジャ１３ａの移動を停止させることもできる。

【００８２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、次のような効果がある。

【００８３】ピニオンをリングギヤ側に移送するときの
移動速度を充分抑えることができるとともに、モータの
回転トルクを充分小さくすることができ、ピニオンの端
面とリングギヤの端面とが接触した場合の衝撃力を低減
することができるばかりではなく、ピニオンがリングギ
ヤに噛み合うときの歯面の接触による回転衝撃力を低減
することができる。

【００８４】また、運転者が自動車のキースイッチを投
入し、エンジンを始動しようとするときは、ピニオンと
リングギヤ３とが噛み合った状態から、ピニオンが回転
されるので、ピオニンの歯とリングギヤの歯との衝突に
よる衝撃は、最小のものに抑制することができる。

【００８５】また、ピニオンとリングギヤとは既に噛み
合った状態であるので、エンジン始動を短時間で行うこ
とができる。

【００８６】つまり、ピニオンとリングギヤとを穏やか
に噛み合わせて、ピニオンやリングギヤの摩耗や欠けを
防止すると共に、エンジンの最適始動制御を行い、耐久
性に優れ、騒音が少なく、信頼性の高いエンジン始動装
置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態であるエンジン始動装
置の概略構成図である。

【図２】第１の実施形態であるエンジン始動装置の回路
を示す図である。

【図３】第１の実施形態であるエンジン始動装置におけ
るスタータの構造を示す図である。

【図４】第１の実施形態であるエンジン始動装置の動作
説明図である。

【図５】第１の実施形態であるエンジン始動装置におけ
るエンジン始動の動作フローチャートである。

【図６】第１の実施形態であるエンジン始動装置におけ
るエンジン動作のタイムチャートである。

【図７】第２の実施形態であるエンジン始動装置におけ
るスタータの構造を示す図である。

【図８】第２の実施形態であるエンジン始動装置の動作
説明図である。

【図９】本発明の第３の実施形態であるエンジン始動装
置におけるエンジン始動の動作フローチャートである。

【符号の説明】

１エンジン２クランク軸３リングギヤ４回転センサ５キースイッチ１０スタータ１１モータ１２出力軸１３ピニオン駆動ソレノイド１７ピニオン１９プランジャストッパ１９ａプランジャ保持部材１９ｂ押しバネ１９ｃ励磁コイル３０コントローラ４１ピニオン制御リレー４２モータ制御リレー４３プランジャストッパ制御リレー５０バッテリ６０抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンに回転力を伝達するためのリング
ギヤと、前記エンジンを始動させるための回転力を発生
させるモータと、該モータの出力回転軸に摺動可能に支
持され該出力回転軸の回転に従って回転し前記リングギ
ヤとの噛み合い及びその噛み合いの解除が可能なピニオ
ンと、該ピニオンを前記出力回転軸上で摺動させるピニ
オン駆動手段とを備えるエンジン始動装置において、キースイッチによるエンジンの始動指示を受けて前記モ
ータ及び前記ピニオン駆動手段を制御するコントローラ
と、前記ピニオンと前記リングギヤとが噛み合わされた
とき該噛み合い状態を保持する保持手段とを有し、前記コントローラは、前記エンジンが停止した状態で前
記ピニオン駆動手段により前記ピニオンと前記リングギ
ヤとを噛み合わせるように制御するピニオン制御部と、前記エンジンの始動指示に基づき、該噛み合わせ状態で
前記モータにより前記ピニオンを回転させて前記リング
ギヤを回転させるモータ制御部と、前記エンジンが所定の回転数以上のときに、前記保持手
段による前記ピニオンと前記リングギヤとの噛み合いを
解除させる保持手段制御部とを備えていることを特徴と
するエンジン始動装置。
【請求項２】請求項１記載のエンジン始動装置におい
て、前記ピニオン駆動手段は、前記ピニオンを駆動する
ピニオン駆動ソレノイドと、該ピニオン駆動ソレノイド
の動作電力の供給及び停止を行うためのピニオン制御リ
レーと、該ピニオン制御リレーと前記モータの間に接続
される抵抗とを備え、前記保持手段は、電磁ソレノイドと、該電磁ソレノイド
により駆動され前記ピニオン駆動手段を固定する保持部
材とを備えることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項３】請求項１又は２記載のエンジン始動装置に
おいて、前記コントローラは、前記エンジンの回転セン
サ及びキースイッチからの出力信号に基づき、該エンジ
ンの運転状態を判定し、出力するエンジン運転状態判定
部を備えていることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項４】請求項１、２又は３のいずれかに記載のエ
ンジン始動装置において、前記ピニオン駆動手段は、電
磁ソレノイドと、該電磁ソレノイドによりピニオンを前
記出力回転軸上で摺動させる駆動部材とを有し、前記コ
ントローラのピニオン制御部は、前記ピニオン駆動手段
の前記電磁ソレノイドに通電開始後、所定の時間が経過
すると、前記ピニオン駆動手段の前記電磁ソイレノイド
への通電を停止することを特徴とするエンジン始動装
置。
【請求項５】請求項３記載のエンジン始動装置におい
て、前記コントローラは、エンジン回転数検出手段によ
りエンジン回転数が所定の回転数よりも高くなったこと
が検出されると、前記モータの回転を停止させると共
に、前記保持手段のピニオンとリングギヤとの噛み合い
を解除させることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項６】請求項１、３又は５記載のエンジン始動装
置において、前記出力回転軸と前記ピニオンが直接に係
合し、前記ピニオンに前記出力回転軸上で摺動させるた
めの円盤手段を設けていることを特徴とするエンジン始
動装置。
【請求項７】モータの出力軸にローラクラッチとピニオ
ンとが摺動可能に支持され、該ローラクラッチ及びピニ
オンが、ピニオン駆動ソレノイドによりシフトレバーを
介して前記出力軸の軸方向に摺動可能に構成され、前記
出力軸と前記ローラクラッチとがヘリカルスプラインで
互いに係合しているスタータモータにおいて、前記ピニオン駆動ソレノイドのプランジャに、電磁ソレ
ノイドを備えたプランジャストッパを設け、該プランジ
ャーストッパのプランジャ保持部材を、押しバネで前記
プランジャ側に押しつけていることを特徴とするスター
タモータ。
【請求項８】モータの出力軸にピニオンが摺動可能に支
持され、該ピニオンが、ピニオン駆動ソレノイドにより
シフトレバーを介して前記出力軸の軸方向に摺動可能に
構成され、前記出力軸と前記ピニオンとが直接ヘリカル
スプラインで互いに係合しているスタータモータにおい
て、前記ピニオンに前記出力回転軸上で摺動させるための円
盤手段を設け、前記ピニオン駆動ソレノイドのプランジャに、電磁ソレ
ノイドを備えたプランジャストッパを設け、該プランジ
ャーストッパのプランジャ保持部材を、押しバネで前記
プランジャ側に押しつけていることを特徴とするスター
タモータ。
【請求項９】エンジンに回転力を伝達するためのリング
ギヤと、エンジンを始動させるための回転力を発生させ
るモータと、このモータの出力回転軸に摺動可能に支持
され、前記出力回転軸の回転に従って回転し、前記リン
グギヤとの、噛み合い及びその噛み合いの解除が可能な
ピニオンと、このピニオンを前記出力回転軸上で摺動さ
せるピニオン駆動手段と、エンジンの始動を指示するキ
ースイッチとを備えるエンジン始動装置によるエンジン
の始動方法において、前記エンジンが停止した状態で、前記ピニオン駆動手段
により前記ピニオンとリングギヤとを噛み合わせ、該ピニオンとリングギヤとを噛み合わせた状態で、前記
キースイッチにより、エンジンの始動が指示されたと
き、前記モータにより前記ピニオンを回転させて、前記
リングギヤを回転させ、前記エンジンの始動後、該エンジンの運転中、前記保持
手段のピニオンとリングギヤとの噛み合いを解除させる
ことを特徴とするエンジンの始動方法。