[发明专利]发动机启动装置

说明书

技术领域

本发明涉及发动机启动时的起动机中的小齿轮与发动机的齿圈的啮合性的改良。

背景技术

在现有发动机启动装置(以下称为起动机)中，在发动机停止的状态下，进行启动动作。因此，小齿轮在齿圈未旋转的状态下进行与齿圈的啮合。然而，在为了减少燃料消耗而进行怠速停止的系统中，在齿圈旋转时也使小齿轮与齿圈啮合，以确保再启动性。

例如，若在怠速停止的瞬间发动机旋转尚未停止的状态下输入再启动要求，或从停止状态再启动时需缩短时间，则在齿圈旋转中事先进行与小齿轮的啮合。

在这种情况下，作为在齿圈旋转中使小齿轮啮合的方法，存在以与齿圈的转速同步的方式对小齿轮的起动电动机进行调速通电以进行啮合的方法(例如参照专利文献1)。另外，还存在通过设置用于事先同步的机构、在利用该机构部的摩擦同步至一定的转速差之后使齿轮啮合的方法(例如参照专利文献2)。此外，也存在通过对小齿轮形状进行改进来使啮合变得容易的方法等(例如参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2002－70699号公报

专利文献2：日本专利特开2006－132343号公报

专利文献3：日本专利特开2009－168230号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在现有技术中，存在以下的技术问题。

齿圈在发动机停止后因惯性旋转而减速，但在该情况下，因由活塞的压缩膨胀产生的转矩变动而使转速一边波动一边停止。因此，例如专利文献1所示，为了用发动机启动装置(起动机)使齿圈与小齿轮的转速同步并使齿圈与小齿轮啮合，需要复杂的结构。具体而言，需要设置获得或预测出齿圈和小齿轮的转速，并据此控制起动机以使齿圈与小齿轮啮合的复杂结构。

另外，不仅是使齿圈与小齿轮同步，若不使齿圈与小齿轮的相位对齐，则不可啮合。因此，需对同步的各个齿轮识别出准确的旋转方向上的位置。然而，为了进行这种高精度的控制，需要高精度的编码器等检测器、发动机侧ECU的高速运算处理。另外，当利用编码器等检测小齿轮的相位时，由于小齿轮自身是移动体，因此，难以安装，系统也复杂且装置也大型化。

此外，即便通过预测齿圈和小齿轮各自的旋转而使小齿轮飞入的方法来进行简化，实现了复杂的结构，也会因预测值的误差和使小齿轮在轴向上飞入的时间点的偏差而产生抵接时的转速差，因此，难以进行准确的控制。

另一方面，例如专利文献2所示，通过采用事先利用同步机构使转速一致来使小齿轮和齿圈抵接的结构，能以更简单的结构使齿圈与小齿轮的转速同步。然而，通常，为了电动机的小型化，小齿轮和齿圈的齿轮比为十倍程度，小齿轮和齿圈因尺寸结构上的限制而并不处在同一轴上。因此，从小齿轮朝齿圈抵接的同步机构的摩擦面处于始终产生滑动的同步，难以实现连相位也对齐的完全同步。

另外，在同步机构中，在同步之后齿圈与小齿轮抵接的时间点，除了在该时间点相位偶然对齐的情况之外，在齿圈与小齿轮之间均会产生滑动，并在相位对齐的时间点啮合。这样，在使用同步机构的结构中，在利用滑动同步之后，使小齿轮与齿圈抵接。因此，存在此时的噪声、磨损的问题或者因需另行设置同步的磨损面而需另行设置空间这样的问题。

另外，例如，在使用同步机构的情况下，如专利文献3所示，为了使小齿轮和齿圈容易啮合，可考虑对小齿轮的前端形状进行改进，并在齿前端设置倒角等。藉此，在专利文献3中，能插入对应于倒角所形成的空间程度，并能获得面抵接的引导效果。

此处，若是在齿圈停止的状态下的啮合，则存在倒角的引导效果。然而，在齿圈旋转中小齿轮的相对转速不同的情况下，倒角部的抵接使两齿轮碰撞，从而会产生将小齿轮在轴向上压回的力成分。由此，存在啮合时产生碰撞声、啮合的延迟这样的问题。

这样，在齿圈旋转中使小齿轮啮合的情况下，若不在抵接的瞬间进行更为可靠的同步和相位对齐，则会产生因噪声、磨损而引起的寿命降低，此外，还会产生因啮合时间的损失而引起的启动延迟等。

特别地，在使小齿轮和齿圈啮合时转速差较大的情况下，齿与齿相互刮擦一边产生噪声一边进行啮合。其结果是，与因齿的磨损等而引起的寿命问题一起，还存在因倒角面等而使转速差的转矩力成为轴向的力，小齿轮被大幅弹飞，啮合时间产生损失，使再启动性变差这样的问题。