JP3951857B2 - エンジン始動システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの自動停止と自動始動を行うエンジン始動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、交差点や渋滞等で車両が停止した時（アイドリング時）に、一旦エンジンを自動停止させ、その後、所定の始動条件が整った時にエンジンを自動始動させる所謂エコランシステムが徐々に採用されている。
ところが、このシステムは、エンジンの始動回数が大幅に増加するため、一般的なピニオン飛込み式スタータによるエンジン始動では、ピニオンギヤとリングギヤとの噛み合い時に生じる衝撃音等が騒音問題となる。
そこで、例えばスタータの出力軸とエンジンのクランク軸とをプーリとベルトにより常時連結しておき、スタータモータから出力軸に伝達される動力を遠心分離クラッチにより断続する方式が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、エコランシステムでは、スタータモータの通電をＥＣＵ（制御装置）が自動制御している（ユーザが手動でON/OFFすることはない）ので、エンジンが完爆した後、エンジン回転数が所定回転数（通電停止判定回転数）に達すると、自動的にスタータモータへの通電が停止される。
【０００４】
ここで、遠心分離クラッチの分離回転数（動力伝達を解除する時の回転数）が上記の通電停止判定回転数より高く設定されていると、遠心分離クラッチが繋がった状態でスタータモータへの通電が停止されるため、スタータモータの通電回路に設けられるリレースイッチで高電流を遮断する必要がある。この高電流の遮断を頻繁に繰り返すと、発生するアークエネルギーによってリレー接点が著しく摩耗し、車両寿命より前に接点寿命による車両故障に至ってしまう。即ち、リレースイッチで遮断する電流を低減することは、エコラン始動において必要不可欠な技術である。
本発明の目的は、リレースイッチの遮断電流を低減して接点の寿命を延ばすことができるエンジン始動システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明は、遠心分離クラッチを内蔵するスタータと、エンジンの自動停止及び自動始動を制御する制御装置とを備えるエンジン始動システムであって、
制御装置は、スタータを起動してエンジンを自動始動させた後、遠心分離クラッチが動力伝達を解除してから、モータの通電回路に設けられるリレースイッチをOFF してモータへの通電を停止することを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、遠心分離クラッチが分離して駆動軸と出力軸との間で動力伝達が解除された後、モータへの通電が停止されるので、リレースイッチをOFF する時の遮断電流が最小電流（無負荷電流）に到達している。これにより、遮断電流によるリレー接点（リレースイッチの接点）へのダメージを低減できるので、リレー接点の摩耗を抑制でき、接点寿命を延ばすことが可能である。
【０００７】
また、エンジンが完爆したことを判定するために予め設定されたエンジン回転数を完爆判定回転数と呼ぶ時に、遠心分離クラッチは、駆動軸と出力軸との間で動力伝達を解除する時の分離回転数が、完爆判定回転数以上であり、且つエンジンのアイドリング回転数より低い値に設定されている。
これにより、エンジンが完爆した後、アイドリング回転数に到達するまでの間に、遠心分離クラッチを分離して動力伝達を解除することができる。
【０００８】
また、制御装置は、モータへの通電を停止する時の判定基準となるエンジン回転数を通電停止判定回転数として記憶しており、この通電停止判定回転数が遠心分離クラッチの分離回転数より高い値に設定されている。
これにより、エンジン回転数が遠心分離クラッチの分離回転数を超えて通電停止判定回転数に到達した時点でモータへの通電を停止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はエンジン始動システム（以下、本システム１と呼ぶ）の構成を示す模式図である。
本システム１は、アイドリング時（車両が交差点や渋滞等で停止した時）に、一旦エンジンを自動停止させ、その後、所定の始動条件が整った時にエンジンを自動始動させる所謂エコランシステムに適用されるもので、エンジン始動用のスタータ２を備え、ＥＣＵ３（本発明の制御装置）により自動制御される。
【００１０】
スタータ２は、エンジンを始動させるために必要な回転力を発生するモータ４、このモータ４の回転を減速してトルクを増大させる減速装置５、この減速装置５を介してモータ４の回転力が伝達される駆動軸６、エンジンのクランク軸７に常時接続されている出力軸８、及び駆動軸６と出力軸８との間で動力の伝達を断続する遠心分離クラッチ９等より構成される。
【００１１】
モータ４は、周知の直流電動機（交流電動機でも良い）であり、通電回路に設けられたリレースイッチ１０がONすると、バッテリ１１から給電されて、内蔵するアーマチャ（図示しない）に回転力が発生する。
減速装置５は、例えば遊星歯車減速機構であり、アーマチャが回転すると、アーマチャシャフトに設けられたサンギヤ（図示しない）の周囲を図示しない遊星ギヤが回転（自転運動）しながら公転運動し、その公転運動が回転動力として出力される。
【００１２】
駆動軸６は、減速装置５を介してモータ４の回転軸と同軸線上に配置され、減速装置５の回転出力を受けて回転する。
出力軸８は、図示しないベアリングを介してスタータ２のハウジングに回転自在に支持され、自身の一端側にプーリ１２が固定されている。
プーリ１２は、エンジンのクランク軸７に取り付けられたクランクプーリ１３とベルト１４により連結されている。
【００１３】
遠心分離クラッチ９は、図２に示す様に、内輪１５、外輪１６、スプラグ１７、保持器１８、ガータスプリング１９等より構成される一方向クラッチであり、駆動軸６側から出力軸８側へのみ動力伝達を行うことができる。
内輪１５は、駆動軸６の先端部に連結されて、駆動軸６と一体に回転する。
外輪１６は、内輪１５の径方向外側に対向して配置され、出力軸８の他端側に連結されている。
【００１４】
スプラグ１７は、平面形状が略まゆ型を有する板体で、内輪１５と外輪１６との間で周方向に複数個配置され、それぞれ保持器１８に保持されている。
保持器１８は、スプラグ１７の姿勢が大きく変化しない様に、つまりスプラグ１７が所定の範囲で揺動できる状態に保持している。
ガータスプリング１９は、リング状に設けられ、スプラグ１７に形成された溝に挿入されて、スプラグ１７を内輪１５側へ付勢している。
【００１５】
ここで、遠心分離クラッチ９の作動を図２に基づいて説明する。
モータ４の回転力が減速装置５を介して内輪１５に伝達され、その内輪１５が図２の矢印方向へ回転すると、内輪１５の外周面にβ点にて当接しているスプラグ１７に反時計方向（図中左回転方向）のモーメントが付与されるため、スプラグ１７は、外輪１６との当接点であるα点を中心として可能な範囲で反時計方向に揺動する。これにより、スプラグ１７の姿勢が起き上がってくるため、スプラグ１７と内輪１５及び外輪１６との接触圧が増大して、内輪１５と外輪１６とがスプラグ１７を介して連結される。
【００１６】
その結果、内輪１５の回転が外輪１６へ伝達されて出力軸８が回転する。この時、内輪１５と外輪１６の回転数は同じであるが、その後、エンジンが完爆して自力運転を始めると、外輪１６の回転が内輪１５の回転を上回るため、内輪１５に対し相対的に外輪１６が時計方向に回転する。これにより、スプラグ１７は、外輪１６に対して摩擦抗力を生じるα点を中心として時計方向に揺動し、スプラグ１７の姿勢が倒れてくるため、スプラグ１７と内輪１５及び外輪１６との接触圧が低下して、内輪１５と外輪１６との連結状態が解除される。その結果、内輪１５と外輪１６との間でトルク伝達が遮断される。
【００１７】
その後、更にエンジンが高速回転すると、スプラグ１７の重心Ｇに対し遠心力が作用する。この時、重心Ｇがα点と軸心とを結ぶ線より後ろ側（図２では左側）にずれているため、重心Ｇに作用する遠心力は、α点を中心としてスプラグ１７を時計方向へ揺動させる力となる。これにより、スプラグ１７の姿勢が更に倒れるため、スプラグ１７が内輪１５の外周面から浮き上がり、内輪１５との接触が完全に遮断される。この時のエンジン回転数を分離回転数と呼ぶ。
【００１８】
本実施例の遠心分離クラッチ９は、内輪１５と外輪１６との間で動力伝達を解除する時の分離回転数が、エンジンの完爆判定回転数以上であり、且つエンジンのアイドリング回転数より低い値に設定されている。なお、完爆判定回転数とは、エンジンが完爆したことを判定するために設定されたエンジン回転数である。つまり、現在のエンジン回転数が完爆判定回転数以上であれば、エンジンが完爆して自力運転していると判断できる。
【００１９】
ＥＣＵ３は、エンジンの自動停止及び自動始動を制御するもので、所定の停止条件（例えば車速が０km/h、ブレーキペダルが踏まれている等）が満たされるとエンジンを自動停止させ、その後、所定の始動条件（アクセルペダルが踏まれる、ギヤ操作が行われる等）が満たされるとエンジンを自動始動させる。
また、ＥＣＵ３は、エンジンを自動始動させた後、モータ４への通電を停止する時の判定基準となるエンジン回転数を通電停止判定回転数として記憶しており、この通電停止判定回転数が遠心分離クラッチ９の分離回転数より高い値に設定されている。
【００２０】
なお、ＥＣＵ３は、回転数センサ２０で検出されたエンジン回転数を入力する回転数入力回路３ａ、入力したエンジン回転数を完爆判定回転数と比較する完爆判定回路３ｂ、入力したエンジン回転数を遠心分離クラッチ９の分離回転数と比較する分離判定回路３ｃ、入力したエンジン回転数をモータ４の通電停止判定回転数と比較する通電停止判定回路３ｄ、及びリレースイッチ１０に対する制御信号（通電信号、通電停止信号）を出力する出力回路３ｅ等を有している。
【００２１】
次に、エンジンを自動始動させてからモータ４への通電を停止するまでの一連の制御手順を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
Step10…始動条件が満たされると、リレースイッチ１０がONしてモータ４に通電される。
Step20…エンジン回転数が完爆判定回転数より大きいか否かを判定する。判定結果がYES の時は、既にエンジンが完爆したと判断してStep30へ進む。この時、エンジン回転数は、図４（ａ）に示す様に、エンジン完爆後からアイドリング回転数まで上昇する。
【００２２】
Step30…エンジン回転数が遠心分離クラッチ９の分離回転数より大きいか否かを判定する。判定結果がYES の時は、遠心分離クラッチ９が解除されていると判断してStep40へ進む。この時、遠心分離クラッチ９の回転数（内輪１５の回転数）が分離回転数まで到達すると、外輪１６と内輪１５との連結状態が解除されるため、図４（ｂ）に示す様に、駆動軸６側の回転数（減速後の回転数）まで低下する。
Step40…エンジン回転数が通電停止判定回転数より大きいか否かを判定する。判定結果がYES の時はStep50へ進む。
Step50…リレースイッチ１０をOFF してモータ４への通電を停止する。
【００２３】
（本実施例の効果）
本システム１では、遠心分離クラッチ９が解除されてからモータ４への通電が停止されるので、リレースイッチ１０をOFF した時の遮断電流が最小電流（無負荷電流）に到達している。これにより、遮断電流によるリレー接点へのダメージを低減できるので、リレー接点の摩耗を抑制でき、接点寿命を延ばすことが可能である。
【００２４】
具体的に、本システム１を従来システム（クラッチが繋がった状態でリレースイッチをOFF するシステム）と比較すると、図４（ｃ）に示す様に、リレースイッチ１０をOFF した時の遮断電流を１８０Ａから１３０Ａまで約２８％低減することができ、接点寿命を２０〜２５％向上させる効果がある。
特に、本システム１は、従来の車両と比較してエンジンの始動回数が多いエコランシステムに適用されるので、リレー接点の寿命が延びることで本システム１の信頼性を確保でき、延いては車両全体の信頼性向上にも繋がる。
【００２５】
（変形例）
上記実施例では、ベルト伝導による動力伝達方式を示したが、ベルトの代わりにチェーンやタイミングベルト等を使用しても良い。あるいは、ベルト等による動力伝達方式以外の構成を採用することもできる。即ち、クランク軸７と出力軸８とが常時接続されている構造であれば、ベルト等を使用した動力伝達方式でなくても、ギヤの噛み合い等により出力軸８とクランク軸７とが常時接続される構成でも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン始動システムの構成を示す模式図である。
【図２】遠心分離クラッチの構成を示す断面図である。
【図３】本システムの制御手順を示すフローチャートである。
【図４】本システムの作動状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン始動システム
２ スタータ
３ ＥＣＵ（制御装置）
４ モータ
６ 駆動軸
７ クランク軸
８ 出力軸
９ 遠心分離クラッチ

Claims (1)

1. 回転力を発生するモータ、このモータに駆動される駆動軸、エンジンのクランク軸に常時接続されている出力軸、及び前記駆動軸と前記出力軸との間で動力の伝達を断続する遠心分離クラッチを有するスタータと、
   前記エンジンの自動停止及び自動始動を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記スタータを起動して前記エンジンを自動始動させた後、前記遠心分離クラッチが動力伝達を解除してから、前記モータの通電回路に設けられるリレースイッチをOFF して前記モータへの通電を停止するエンジン始動システムであって、
   前記エンジンが完爆したことを判定するために予め設定されたエンジン回転数を完爆判定回転数と呼ぶ時に、
   前記遠心分離クラッチは、前記駆動軸と前記出力軸との間で動力伝達を解除する時の分離回転数が、前記完爆判定回転数以上であり、且つ前記エンジンのアイドリング回転数より低い値に設定されており、
   前記制御装置は、前記モータへの通電を停止する時の判定基準となるエンジン回転数を通電停止判定回転数として記憶しており、この通電停止判定回転数が前記遠心分離クラッチの分離回転数より高い値に設定されていることを特徴とするエンジン始動システム。

Images