JP2012021499A - スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】ピニオンギヤと、フライホイールの外周に設けられたリングギヤとを円滑に係合する。
【解決手段】スタータは、モータと、モータにより回転されるとともに、正転方向側の歯面２６４の側端部２６２に面取り加工が施されたピニオンギヤ２６０と、面取り加工が施された側端部２６２から、フライホイールの外周に設けられたリングギヤと係合するようにピニオンギヤ２６０をリングギヤに向かって移動させるアクチュエータとを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、スタータに関し、特に、歯面に面取り加工が施されたピニオンを備えたスタータに関する。

一般的に、エンジンの始動は、たとえば実開昭５６−９２７５０号公報（特許文献１）に記載されているようなスタータを用いてクランキングすることによって行なわれる。実開昭５６−９２７５０号公報は、逆転方向側の歯面に面取り加工が施されたピニオンギヤを備えるスタータを開示する。

しかしながら、実開昭５６−９２７５０号公報に記載のように、ピニオンギヤの押し出し動作によってピニオンギヤを回転させるモータのスイッチがオンにされるスタータでは、ピニオンギヤを押し出す時点ではピニオンギヤの回転速度が零であるため、ピニオンギヤと、フライホイールまたはドライブプレートの外周に設けられたリングギヤとの係合を確実にするには、エンジンの回転速度が十分に低下するのを待つ必要がある。

したがって、車両が停止し、かつ運転者によりブレーキペダルが操作された状態においてエンジンの自動停止を行なうとともに、たとえば、ブレーキペダルの操作量が零まで減少されるなどの、運転者による再発進の動作によって自動再始動をする、いわゆるアイドリングストップ機能を搭載した車両において、エンジンを自動停止している途中のエンジンの回転速度が比較的高い状態で、エンジンの再始動が要求されても、エンジンを再始動することができない。そのため、エンジンの再始動要求から実際のエンジンのクランキングまでに時間遅れが発生してしまい、運転者に違和感を与えてしまうおそれがあった。

特開２００５−３３０８１３号公報（特許文献２）には、このような課題を解決するために、ピニオンギヤの係合動作およびピニオンギヤの回転動作が独立して実行可能な構成を有するスタータを用いて、停止要求発生直後のエンジン回転降下期間中に再始動要求が発生した場合に、ピニオンギヤの係合動作に先立ってピニオンギヤの回転動作を行なうとともに、ピニオンギヤの回転速度がエンジン回転速度に同期したときに、ピニオンギヤの係合動作を行なうことによってエンジンの再始動を行なう技術を開示する。

実開昭５６−９２７５０号公報 特開２００５−３３０８１３号公報

しかしながら、ピニオンギヤの逆転方向側の歯面に面取り加工が施されていると、リングギヤの歯の速度がピニオンギヤの歯の速度よりも高い場合、ピニオンギヤの面取り部において、ピニオンギヤをリングギヤから退ける方向に力が作用し得る。その結果、ピニオンギヤとリングギヤとが係合し難くなり得る。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ピニオンギヤと、エンジンのリングギヤの外周に設けられたリングギヤとを円滑に係合することである。

第１の発明に係るスタータは、エンジンのクランク軸に連結された第１のギヤを回転させるスタータである。スタータは、モータと、モータにより回転されるとともに、正転方向側の歯面の側端部に面取り加工が施された第２のギヤと、面取り加工が施された側端部から第１のギヤと係合するように第２のギヤを第１のギヤに向かって移動させるアクチュエータとを備える。

この構成によると、第２のギヤは、面取り加工が施された側端部から第１のギヤと係合するように第１のギヤに向かって移動する。第２のギヤの正転方向側の歯面の側端部に面取り加工が施される。そのため、第１のギヤの歯の正転方向への速度が第２のギヤの歯の正転方向への速度よりも高い状態において、第２のギヤが面取り部で第１のギヤに対して滑りながら、第２のギヤと第１のギヤとの係合が進行する。よって、第２のギヤと第１のギヤとを円滑に係合することができる。

第２の発明に係るスタータにおいては、アクチュエータは、エンジンの正転方向への出力軸回転速度が零よりも大きい状態において、第２のギヤが第１のギヤに向かって移動するように作動する。

この構成によると、エンジンが完全に停止する前に、第２のギヤを第１のギヤに係合せしめることができる。そのため、たとえばアイドリングストップ機能によってエンジンを自動停止している途中であっても、エンジンの再始動のためのクランキングを速やかに行なうことができる。

第３の発明に係るスタータにおいては、エンジンの正転方向への回転速度が予め定められた回転速度より大きいと、モータは、第２のギヤが回転を開始するように作動する。第２のギヤが回転を開始するようにモータが作動した後、アクチュエータは、第２のギヤが第１のギヤに向かって移動するように作動する。エンジンの正転方向への回転速度が予め定められた回転速度以下であると、アクチュエータは、第２のギヤが第１のギヤに向かって移動するように作動する。第２のギヤが第１のギヤに向かって移動するようにアクチュエータが作動した後、モータは、第２のギヤが回転を開始するように作動する。

この構成によると、エンジンの正転方向への回転速度が比較的高い場合には、第２のギヤと第１のギヤとの速度差を小さくした後で、第２のギヤが第１のギヤに向けて移動される。これにより、第２のギヤと第１のギヤとをより円滑に係合することができる。エンジンの正転方向への回転速度が比較的低い場合は、既に第２のギヤと第１のギヤとの速度差が小さいため、直ちに第２のギヤが第１のギヤに向けて移動される。その後、第２のギヤが回転される。これにより、エンジンを始動するためのクランキングを行なうことができる。

第４の発明に係るスタータは、第２のギヤの逆転方向に回転しながら、アクチュエータによって第１のギヤに向かって移動せしめられるとともに、第１のギヤに向かう方向とは逆方向に第２のギヤが摺動可能であるように第２のギヤを支持する支持部材と、第１のギヤに向かって第２のギヤを付勢するように第２のギヤと支持部材との間に設けられた付勢部材とをさらに備える。

この構成によると、第２のギヤの歯の側面と第１のギヤの歯の側面とが当接し、第２のギヤと第１のギヤとが係合しなかった場合、第２のギヤの歯の側面と第１のギヤの歯の側面とが当接した位置で第２のギヤが逆転する。そのため、第２のギヤの歯の側面と第１のギヤの歯の側面との当接が解除される。その結果、第２のギヤと第１のギヤとが係合する。

車両の全体ブロック図である。 ピニオンギヤの側面図である。 ピニオンギヤの斜視図である。 ピニオンギヤの歯およびリングギヤの歯を示す平面図（その１）である。 ピニオンギヤの歯およびリングギヤの歯を示す平面図（その２）である。 ＥＣＵの機能ブロック図である。 スタータの動作モードの遷移を説明するための図である。 エンジン始動動作時の駆動モードを説明するための図である。 ＥＣＵが実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。 ピニオンギヤの歯およびリングギヤの歯を示す平面図（その３）である。 ピニオンギヤの歯およびリングギヤの歯を示す平面図（その４）である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１を参照して、車両１０は、エンジン１００と、バッテリ１２０と、スタータ２００と、制御装置（以下ＥＣＵとも称する。）３００と、リレーＲＹ１，ＲＹ２とを備える。また、スタータ２００は、プランジャ２１０と、モータ２２０と、ソレノイド２３０と、レバー２４０と、駆動軸２５０と、スリーブ２５２と、ピニオンギヤ２６０とを含む。

エンジン１００は、車両１０を走行するための駆動力を発生する。エンジン１００のクランク軸１１１は、クラッチや減速機などを含んで構成される動力伝達装置を介して、駆動輪に接続される。

エンジン１００には、回転速度センサ１１５が設けられる。回転速度センサ１１５は、エンジン１００の回転速度Ｎｅを検出し、その検出結果をＥＣＵ３００へ出力する。本実施の形態において、エンジン回転速度Ｎｅは、エンジン１００の正転方向への出力軸回転速度を示す。

バッテリ１２０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。バッテリ１２０は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電などの二次電池を含んで構成される。また、バッテリ１２０は、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子により構成されてもよい。

バッテリ１２０は、ＥＣＵ３００によって制御されるリレーＲＹ１，ＲＹ２を介して、スタータ２００に接続される。そして、バッテリ１２０は、リレーＲＹ１，ＲＹ２が閉成されることによって、スタータ２００に駆動用の電源電圧を供給する。なお、バッテリ１２０の負極は車両１０のボディアースに接続される。

バッテリ１２０には、電圧センサ１２５が設けられる。電圧センサ１２５は、バッテリ１２０の出力電圧ＶＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

リレーＲＹ１の一方端はバッテリ１２０の正極に接続され、リレーＲＹ１の他方端はスタータ２００内のソレノイド２３０の一方端に接続される。リレーＲＹ１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１により制御され、バッテリ１２０からソレノイド２３０への電源電圧の供給と遮断とを切替える。

リレーＲＹ２の一方端はバッテリ１２０の正極に接続され、リレーＲＹ２の他方端はスタータ２００内のモータ２２０に接続される。リレーＲＹ２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ２により制御され、バッテリ１２０からモータ２２０へ電源電圧の供給と遮断とを切替える。また、リレーＲＹ２とモータ２２０とを結ぶ電力線には、電圧センサ１３０が設けられる。電圧センサ１３０は、モータ電圧ＶＭを検出して、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

上述のように、スタータ２００内のモータ２２０およびソレノイド２３０への電源電圧の供給は、リレーＲＹ１，ＲＹ２によってそれぞれ独立に制御することが可能である。

駆動軸２５０は、モータ内部のロータ（図示せず）の回転軸と、たとえば減速機などを介して連結される。スリーブ２５２は、駆動軸２５０と同心軸で、軸方向に摺動可能であるように設けられる。駆動軸２５０とスリーブ２５２とは、駆動軸２５０の外周面に形成されたヘリカルスプライン２５４を介して係合する。ヘリカルスプライン２５４は、スリーブ２５２がエンジン１００のフライホイールまたはドライブプレートの外周に設けられたリングギヤ１１０の方向に移動しながら、スリーブ２５２がモータ２２０の逆転方向、すなわちピニオンギヤ２６０の逆転方向に回転するように形成される。

スリーブ２５２のモータ２２０とは反対側の端部には、ピニオンギヤ２６０が設けられる。ピニオンギヤ２６０は、スリーブ２５２と同心軸で、軸方向に摺動可能であるように設けられる。より具体的には、ピニオンギヤ２６０は、リングギヤ１１０に向かう方向とは逆方向に摺動可能であるように、スリーブ２５２によって支持される。

ピニオンギヤ２６０の歯面の側端部２６２には、面取り加工が施される。スリーブ２５２とピニオンギヤ２６０とは、スリーブ２５２の外周面に形成されたストレートスプライン２５６を介して係合する。さらに、スリーブ２５２とピニオンギヤ２６０との間には、リングギヤ１１０に向かってピニオンギヤ２６０を付勢するスプリング２５８が設けられる。

図２〜４を参照して、面取り加工は、ピニオンギヤ２６０の正転方向側の歯面２６４の側端部２６２に施される。図２〜４においては、面取り加工が施された部分を面取り部２６６として示す。図２および図３における矢印は、ピニオンギヤ２６０の正転方向を示す。図４における矢印は、ピニオンギヤ２６０の正転方向に加えて、リングギヤ１１０（エンジン１００の出力軸）の正転方向を示す。

図４に示すように、リングギヤ１１０の逆転方向側の歯面１１２の側端部１１４に面取り加工が施され、ピニオンギヤ２６０の面取り部２６６と対応するように面取り部１１６が形成される。なお、図５に示すように、面取り加工を施さなくてもよい。

図１に戻って、リレーＲＹ２が閉成されることによって、バッテリ１２０から電源電圧が供給されてモータ２２０が回転すると、駆動軸２５０およびスリーブ２５２を介して、ロータの回転動作がピニオンギヤ２６０に伝達され、ピニオンギヤ２６０が回転される。

ソレノイド２３０の一方端は上述のようにリレーＲＹ１に接続され、ソレノイド２３０の他方端はボディアースに接続される。リレーＲＹ１が閉成されソレノイド２３０が励磁されると、ソレノイド２３０はプランジャ２１０を矢印の方向に吸引する。すなわち、プランジャ２１０とソレノイド２３０とで、アクチュエータ２３２を構成する。

プランジャ２１０は、レバー２４０を介してスリーブ２５２と結合される。ソレノイド２３０が励磁されてプランジャ２１０が矢印の方向に吸引される。これにより、支点２４５が固定されたレバー２４０によって、スリーブ２５２が、図１に示された待機位置から、プランジャ２１０の動作方向とは逆の方向、すなわちピニオンギヤ２６０がモータ２２０の本体から遠ざかる方向に動かされる。また、プランジャ２１０は、図示しないスプリングによって、図１中の矢印とは逆向きの力が付勢されており、ソレノイド２３０が非励磁となると、待機位置に戻される。

このように、ソレノイド２３０が励磁されることによって、スリーブ２５２が軸方向にリングギヤ１１０に向かって移動すると、ピニオンギヤ２６０が、エンジン１００のクランク軸１１１に取付けられたフライホイールまたはドライブプレートの外周に設けられたリングギヤ１１０と係合する。すなわち、アクチュエータ２３２は、面取り加工が施された側端部２６２からリングギヤ１１０と係合するようにピニオンギヤ２６０をリングギヤ１１０に向かって移動させる。ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０とが係合した状態で、ピニオンギヤ２６０が回転動作することによって、エンジン１００がクランキングされ、エンジン１００が始動される。

このように、本実施の形態においては、エンジン１００のフライホイールまたはドライブプレートの外周に設けられたリングギヤ１１０と係合するようにピニオンギヤ２６０（スリーブ２５２）を移動させるアクチュエータ２３２と、ピニオンギヤ２６０を回転させるモータ２２０とが個別に制御される。

なお、図１には図示しないが、リングギヤ１１０の回転動作によって、モータ２２０のロータが回転されないように、スリーブ２５２と駆動軸２５０との間にワンウェイクラッチが設けられてもよい。

ＥＣＵ３００は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置と、入出力バッファとを含み、各センサの入力や各機器への制御指令の出力を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、一部を専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、アクセルペダル１４０に設けられたセンサ（図示せず）からのアクセルペダル１４０の操作量を表わす信号ＡＣＣを受ける。ＥＣＵ３００は、ブレーキペダル１５０に設けられたセンサ（図示せず）からのブレーキペダル１５０の操作量を表わす信号ＢＲＫを受ける。また、ＥＣＵ３００は、運転者によるイグニッション操作などによる始動操作信号ＩＧ−ＯＮを受ける。ＥＣＵ３００は、これらの情報に基づいて、エンジン１００の始動要求信号および停止要求信号を生成し、それに従って制御信号ＳＥ１，ＳＥ２を出力してスタータ２００の動作を制御する。

図６を参照して、ＥＣＵ３００の機能について説明する。なお、以下に説明するＥＣＵ３００の機能は、ソフトウェアにより実現してもよく、ハードウェアにより実現してもよく、ソフトウェアとハードウェアの協働により実現してもよい。

ＥＣＵ３００は、判定部３０２と、制御部３０４とを備える。判定部３０２は、エンジン１００を始動するか否かを判定する。たとえば、運転者によるブレーキペダル１５０の操作量が零まで減少すると、エンジン１００を始動すると判定される。より具体的には、エンジン１００および車両が停止した状態において、運転者によるブレーキペダル１５０の操作量が零まで減少すると、エンジン１００を始動すると判定される。エンジン１００を始動するか否かを判定する方法はこれに限らない。エンジン１００を始動すると判定した場合、ＥＣＵ３００は、エンジン１００の始動要求信号を生成し、出力する。

制御部３０４は、エンジン１００の始動要求信号が出力された場合、すなわち、エンジン１００を始動すると判定された場合、ピニオンギヤ２６０がリングギヤ１１０に向かって移動した後、ピニオンギヤ２６０が回転を開始するようにアクチュエータ２３２およびモータ２２０が制御される第１のモードと、ピニオンギヤ２６０が回転を開始した後、ピニオンギヤ２６０がリングギヤ１１０に向かって移動するようにアクチュエータ２３２およびモータ２２０が制御される第２のモードとのうちのいずれか一方のモードで、アクチュエータ２３２およびモータ２２０を制御する。

制御部３０４は、エンジン回転速度Ｎｅが予め定められた第１の基準値α１（α１＞０）以下であると、第１のモードでアクチュエータ２３２およびモータ２２０を制御する。エンジン回転数Ｎｅが零より大きくても、エンジン回転速度Ｎｅが第１の基準値α１以下であれば、第１のモードでアクチュエータ２３２およびモータ２２０が制御され得る。また、制御部３０４は、エンジン回転速度Ｎｅが第１の基準値α１より大きいと、第２のモードでアクチュエータ２３２およびモータ２２０を制御する。

［スタータの動作モードの説明］
図７は、本実施の形態におけるスタータ２００の動作モードの遷移を説明するための図である。本実施の形態におけるスタータ２００の動作モードには、待機モード４１０、係合モード４２０、回転モード４３０、および全駆動モード４４０が含まれる。

前述した第１のモードは、係合モード４２０を経て、全駆動モード４４０に移行するモードである。第２のモードは、回転モード４３０を経て、全駆動モード４４０に移行するモードである。

待機モード４１０は、スタータ２００のアクチュエータ２３２およびモータ２２０の両方が駆動されていない状態、すなわちスタータ２００へのエンジン始動要求が出力されていない状態を表わす。待機モード４１０は、スタータ２００の初期状態に相当し、エンジン１００の始動動作前、エンジン１００が始動完了した後、およびエンジン１００の始動が失敗したときなどにおいて、スタータ２００の駆動が不要となった場合に選択される。

全駆動モード４４０は、スタータ２００のアクチュエータ２３２およびモータ２２０の両方が駆動されている状態を表わす。この全駆動モード４４０においては、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０が係合した状態で、モータ２２０によってピニオンギヤ２６０が回転される。これによって、実際にエンジン１００がクランキングされて始動動作が開始される。

本実施の形態におけるスタータ２００は、上述のように、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の各々を、独立して駆動することができる。そのため、待機モード４１０から全駆動モード４４０に遷移する過程において、モータ２２０の駆動に先立ってアクチュエータ２３２を駆動する場合（すなわち、係合モード４２０に相当）と、アクチュエータ２３２の駆動に先立ってモータ２２０を駆動する場合（すなわち、回転モード４３０に相当）とがある。

この係合モード４２０および回転モード４３０の選択は、基本的には、エンジン１００の再始動要求が発生したときの、エンジン１００の回転速度Ｎｅに基づいて行なわれる。

係合モード４２０は、アクチュエータ２３２のみが駆動され、モータ２２０が駆動されていない状態である。このモードは、ピニオンギヤ２６０が停止した状態においても、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０とが係合可能である場合に選択される。具体的には、エンジン１００が停止している状態、あるいはエンジン１００の回転速度Ｎｅが十分に低下した状態（Ｎｅ≦第１の基準値α１）の場合に、この係合モード４２０が選択される。

一方、回転モード４３０は、モータ２２０のみが駆動され、アクチュエータ２３２が駆動されていない状態である。このモードは、たとえば、エンジン１００の停止要求直後に、エンジン１００の再始動要求が出力されたような場合に、エンジン１００の回転速度Ｎｅが相対的に高いとき（α１＜Ｎｅ≦第２の基準値α２）に選択される。

このように、エンジン１００の回転速度Ｎｅが高いときには、ピニオンギヤ２６０を停止したままの状態では、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０との間の速度差が大きく、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０との係合が困難となる可能性がある。そのため、回転モード４３０においては、アクチュエータ２３２の駆動に先立ってモータ２２０のみが駆動され、リングギヤ１１０の回転速度とピニオンギヤ２６０の回転速度とを同期させる。そして、リングギヤ１１０の回転速度とピニオンギヤ２６０の回転速度との差が十分に小さくなったことに応じてアクチュエータ２３２が駆動され、リングギヤ１１０とピニオンギヤ２６０との係合が行なわれる。そして、動作モードが回転モード４３０から全駆動モード４４０へ遷移する。

全駆動モード４４０の場合に、エンジン１００の始動が完了し、エンジン１００が自立運転を開始したことに応じて、運転モードは全駆動モード４４０から待機モード４１０へ戻される。

このように、エンジン１００の始動要求信号が出力された場合、すなわち、エンジン１００を始動すると判定された場合、係合モード４２０を経て、全駆動モード４４０に移行する第１のモードと、回転モード４３０を経て、全駆動モード４４０に移行する第２のモードとのうちのいずれか一方のモードで、アクチュエータ２３２およびモータ２２０が制御される。

図８は、本実施の形態において、エンジン始動動作時の２つの駆動モード（第１のモード，第２のモード）を説明するための図である。

図８の横軸には時間が示され、縦軸には、エンジン１００の回転速度Ｎｅ、第１のモード時および第２のモード時における、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の駆動状態が示される。

時刻ｔ０において、たとえば車両が停止し、かつ運転者によりブレーキペダル１５０が操作されているという条件が満たされたことによってエンジン１００の停止要求が生成され、エンジン１００の燃焼が停止された場合を考える。この場合に、エンジン１００が再始動されなければ、実線の曲線Ｗ０のように、徐々にエンジン１００の回転速度Ｎｅが低下し、最終的にエンジン１００の回転が停止する。

次に、エンジン１００の回転速度Ｎｅの低下中に、たとえば、運転者によるブレーキペダル１５０の操作量が零になったことによってエンジン１００の再始動要求が生成された場合について考える。この場合には、エンジン１００の回転速度Ｎｅによって３つの領域に分類される。

第１の領域（領域１）は、エンジン１００の回転速度Ｎｅが第２の基準値α２よりも高い場合であり、たとえば、図８中の点Ｐ０において再始動要求が生成されたような状態である。

この領域１は、エンジン１００の回転速度Ｎｅが十分に高いので、燃料噴射および点火動作によって、スタータ２００を用いなくともエンジン１００が始動な領域である。すなわち、エンジン１００が自立復帰可能な領域である。したがって、領域１においては、スタータ２００の駆動が禁止される。なお、上述の第２の基準値α２については、モータ２２０の最高回転速度によって制限される場合もある。

第２の領域は（領域２）は、エンジン１００の回転速度Ｎｅが第１の基準値α１および第２の基準値α２の間にある場合であり、図８中の点Ｐ１において再始動要求が生成されたような状態である。

この領域２は、エンジン１００は自立復帰できないが、エンジン１００の回転速度Ｎｅが比較的高い状態の領域である。この領域においては、図７で説明したように、回転モードが選択される。

時刻ｔ２において、エンジン１００の再始動要求が生成されると、時刻ｔ３において、モータ２２０が駆動される。これによって、ピニオンギヤ２６０が回転し始める。そして、時刻ｔ４において、アクチュエータ２３２が駆動される。そして、リングギヤ１１０とピニオンギヤ２６０とが係合されると、エンジン１００がクランキングされて、破線の曲線Ｗ１のようにエンジン１００の回転速度Ｎｅが増加する。その後、エンジン１００が自立運転を再開すると、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の駆動が停止される。

第３の領域（領域３）は、エンジン１００の回転速度Ｎｅが第１の基準値α１よりも低い場合であり、たとえば、図８中の点Ｐ２において再始動要求が生成されたような状態である。

この領域３は、エンジン１００の回転速度Ｎｅが低く、ピニオンギヤ２６０を同期させなくても、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０との係合が可能な領域である。この領域においては、図７で説明したように、係合モードが選択される。

時刻ｔ５において、エンジン１００の再始動要求が生成されると、時刻ｔ６において、アクチュエータ２３２が駆動される。これによって、ピニオンギヤ２６０がリングギヤ１１０側に押し出される。その後、モータ２２０が駆動される（図８中の時刻ｔ７）。これによってエンジン１００がクランキングされて破線の曲線Ｗ２のように、エンジン１００の回転速度Ｎｅが増加する。その後、エンジン１００が自立運転を再開すると、アクチュエータ２３２およびモータ２２０の駆動が停止される。

このように、アクチュエータ２３２とモータ２２０とが独立して駆動可能なスタータ２００を用いて、エンジン１００の再始動制御を行なうことによって、従来のスタータでは、エンジン１００の自立復帰が不可能となる回転速度（図８中の時刻ｔ１）から、エンジン１００が停止するまで（図８中の時刻ｔ８）の期間（Ｔｉｎｈ）中エンジン１００の再始動動作が禁止されていた場合に比べて、より短時間でエンジン１００を再始動することが可能となる。すなわち、本実施の形態においては、エンジン回転速度Ｎｅが零よりも大きい状態において、ピニオンギヤ２６０がリングギヤ１００に向かって移動するようにアクチュエータ２３２が作動し、エンジン回転速度Ｎｅが零になる前にピニオンギヤ２６０をリングギヤ１００と係合せしめてクランキングを開始することができる。これによって、運転者に対して、エンジン再始動が遅れてしまうことによる違和感を低減することができる。

［動作モード設定制御の説明］
図９は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行される動作モード設定制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図９に示すフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００において、エンジン１００の始動要求があるか否かを判定する。すなわち、エンジン１００を始動するか否かが判定される。

エンジン１００の始動要求がない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、エンジン１００の始動動作は不要であるので、処理がＳ１９０に進められて、ＥＣＵ３００は、待機モードを選択する。

エンジン１００の始動要求がある場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められ、ＥＣＵ３００は、次にエンジン１００の回転速度Ｎｅが第２の基準値α２以下であるか否かを判定する。

エンジン１００の回転速度Ｎｅが第２の基準値α２より大きい場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、エンジン１００の自立復帰が可能な図８における領域１に対応するので、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１９０に進めて待機モードを選択する。

エンジン１００の回転速度Ｎｅが第２の基準値α２以下の場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、さらにエンジン１００の回転速度Ｎｅが第１の基準値α１以下であるか否かを判定する。

エンジン１００の回転速度Ｎｅが第１の基準値α１以下の場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、図８における領域３に対応するので、処理がＳ１４５に進められ、ＥＣＵ３００は、係合モードを選択する。そして、ＥＣＵ３００は、制御信号ＳＥ１を出力してリレーＲＹ１を閉成することによってアクチュエータ２３２を駆動する。このとき、モータ２２０は駆動されない。

その後、Ｓ１７０に処理が進められ、ＥＣＵ３００は、全駆動モードを選択する。そして、スタータ２００によって、エンジン１００のクランキングが開始される。

次に、ＥＣＵ３００は、Ｓ１８０にて、エンジン１００の始動が完了したか否かを判定する。エンジン１００の始動完了の判定については、たとえば、モータ２２０の駆動開始から所定時間が経過した後に、エンジン回転速度が、自立運転を示すしきい値γより大きいか否かによって判定するようにしてもよい。

エンジン１００の始動が完了していない場合（Ｓ１８０にてＮＯ）は、Ｓ１７０に処理が戻され、エンジン１００のクランキングが継続される。

エンジン１００の始動が完了した場合（Ｓ１８０にてＹＥＳ）は、Ｓ１９０に処理が進められて、ＥＣＵ３００は、待機モードを選択する。

一方、エンジン１００の回転速度Ｎｅが第１の基準値α１より大きい場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、処理がＳ１４０に進められ、ＥＣＵ３００は、回転モードを選択する。そして、ＥＣＵ３００は、制御信号ＳＥ２を出力してリレーＲＹ２を閉成することによってモータ２２０を駆動する。このとき、アクチュエータ２３２は駆動されない。

そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１７０にて、全駆動モードを選択する。これによって、アクチュエータ２３２が駆動されて、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０が係合し、エンジン１００がクランキングされる。

［スタータの作用の説明］
以下、本実施の形態に係るスタータ２００の作用について説明する。図１０を参照して、エンジン１００が停止する前、すなわち、エンジン回転速度Ｎｅが零よりも大きい場合を想定する。このような場合、図１０に示すように、リングギヤ１１０の歯の移動速度が、ピニオンギヤ２６０の歯の移動速度よりも相対的に大きくなり得る。この状態で、ピニオンギヤ２６０をリングギヤ１１０と係合せしめるべく、ピニオンギヤ２６０をリングギヤ１１０に向かって移動させると、面取り部２６６がピニオンギヤ２６０の正回転側の歯面２６４の側端部２６２に設けられているため、ピニオンギヤ２６０が面取り部２６６においてリングギヤ１１０に対して滑りながら、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０との係合が進行する。

一方、たとえば、エンジン回転速度Ｎｅが零である場合、すなわちリングギヤ１１０が停止している場合を想定する。また、ピニオンギヤ２６０の回転速度も零であると想定する。この場合、図１１に示すように、ピニオンギヤ２６０をリングギヤ１１０と係合せしめるべく、ピニオンギヤ２６０をリングギヤ１１０に向かって移動させる際、ピニオンギヤ２６０の位相とリングギヤ１１０の位相とが一致していないと、ピニオンギヤ２６０の歯が側端部２６２においてリングギヤ１１０の側端部１１４と当接し得る。

ピニオンギヤ２６０の歯が側端部２６２においてリングギヤ１１０の側端部１１４と当接した場合、スリーブ２５２のストレートスプライン２５６において、リングギヤ１１０に向かう方向とは逆方向にピニオンギヤ２６０が摺動することにより、スリーブ２５２がリングギヤ１１０に向かってさらに移動しつつ、ピニオンギヤ２６０はリングギヤ１１０と当接した位置に留まる。

一方、スリーブ２５２がリングギヤ１１０に向かってさらに移動するため、駆動軸２５０のヘリカルスプライン２５４によりスリーブ２５２がピニオンギヤ２６０の逆転方向に回転せしめられる。そのため、ピニオンギヤ２６０が逆転方向に回転する。

このとき、面取り部２６６がピニオンギヤ２６０の正回転側の歯面２６４の側端部２６２に設けられているため、ピニオンギヤ２６０が面取り部２６６においてリングギヤ１１０に対して滑りながら、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０との係合が進行する。

このように、いずれの場合においても、ピニオンギヤ２６０が面取り部２６６でリングギヤ１１０に対して滑りながら、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０との係合が進行する。よって、ピニオンギヤ２６０とリングギヤ１１０とを円滑に係合することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 車両、１００ エンジン、１１０ リングギヤ、１１１ クランク軸、１１２ 歯面、１１４ 側端部、１１５ 回転速度センサ、１１６ 面取り部、１２０ バッテリ、１２５，１３０ 電圧センサ、１４０ アクセルペダル、１５０ ブレーキペダル、１６０ 動力伝達装置、１７０ 駆動輪、２００ スタータ、２１０ プランジャ、２２０ モータ、２３０ ソレノイド、２３２ アクチュエータ、２４０ レバー、２４５ 支点、２５０ 駆動軸、２５２ スリーブ、２５４ ヘリカルスプライン、２５６ ストレートスプライン、２５８ スプリング、２６０ ピニオンギヤ、２６２ 側端部、２６４ 歯面、２６６ 面取り部、３００ ＥＣＵ、３０２ 判定部、３０４ 制御部、４１０ 待機モード、４２０ 係合モード、４３０ 回転モード、４４０ 全駆動モード、ＲＹ１，ＲＹ２ リレー。

Claims (4)

1. エンジンのクランク軸に連結された第１のギヤを回転させるスタータであって、
   モータと、
   前記モータにより回転されるとともに、正転方向側の歯面の側端部に面取り加工が施された第２のギヤと、
   前記面取り加工が施された側端部から前記第１のギヤと係合するように前記第２のギヤを前記第１のギヤに向かって移動させるアクチュエータとを備える、スタータ。
2. 前記アクチュエータは、前記エンジンの正転方向への出力軸回転速度が零よりも大きい状態において、前記第２のギヤが前記第１のギヤに向かって移動するように作動する、請求項１に記載のスタータ。
3. 前記エンジンの正転方向への回転速度が予め定められた回転速度より大きいと、前記モータは、前記第２のギヤが回転を開始するように作動し、前記第２のギヤが回転を開始するように前記モータが作動した後、前記アクチュエータは、前記第２のギヤが前記第１のギヤに向かって移動するように作動し、
   前記エンジンの正転方向への回転速度が前記予め定められた回転速度以下であると、前記アクチュエータは、前記第２のギヤが前記第１のギヤに向かって移動するように作動し、前記第２のギヤが前記第１のギヤに向かって移動するように前記アクチュエータが作動した後、前記モータは、前記第２のギヤが回転を開始するように作動する、請求項２に記載のスタータ。
4. 前記第２のギヤの逆転方向に回転しながら、前記アクチュエータによって前記第１のギヤに向かって移動せしめられるとともに、前記第１のギヤに向かう方向とは逆方向に前記第２のギヤが摺動可能であるように前記第２のギヤを支持する支持部材と、
   前記第１のギヤに向かって前記第２のギヤを付勢するように前記第２のギヤと前記支持部材との間に設けられた付勢部材とをさらに備える、請求項１に記載のスタータ。

Images