CN104121130B

CN104121130B - 起动机及包括该起动机的发动机起动单元

Info

Publication number: CN104121130B
Application number: CN201410165630.4A
Authority: CN
Inventors: 平林崇
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2017-07-28
Anticipated expiration: 2034-04-23
Also published as: US9470200B2; FR3004851A1; FR3004851B1; DE102014105700A1; JP5962575B2; CA2849518C; CA2849518A1; JP2014214630A; US20140311435A1; CN104121130A

Abstract

提供一种起动机及包括该起动机的发动机起动单元。起动机的电磁螺线管包括主螺线管和触头单元，主螺线管在通电时形成拉动柱塞的电磁体，触头单元控制电动机电流的接通及断开。该触头单元包括电动机电源开关、限制构件(49)以及子螺线管(50)，电动机电源开关包括固定触头(51、52)和由主螺线管驱动的可动触头(53)，限制构件设置成能够在限制位置与释放位置之间移动，子螺线管将限制构件驱动至限制位置和释放限制构件至释放位置。子螺线管在电动机电源开关闭合之前将限制构件驱动至限制位置以限制可动触头的运动，并且在柱塞被电磁体拉动之后经过预定时间时释放限制构件至释放位置从而释放可动触头。

Description

起动机及包括该起动机的发动机起动单元

技术领域

本公开涉及一种结合了在怠速停止系统中使用的电磁螺线管单元的起动机。

背景技术

近来，为了例如减少二氧化碳并提高燃料效率，越来越多的车辆装备了自动控制发动机的停止和重新起动的怠速停止系统(下文中简称为“ISS”)。

基于常规技术的起动机不能在紧随在怠速停止之后直到发动机完全停止之前的一段时间内——即，在借助于发动机的惯性旋转期间——重新起动发动机。“基于常规技术的起动机”指的是那些使用单个电磁开关(这里称为“非ISS开关”)来将小齿轮推向发动机的环形齿轮以及来断开/闭合用于接通/断开提供给电动机的电流的主触头的起动机。

另一方面，如专利文献JP-A-2011-144799中所公开的，另一种众所周知的起动机包括例如串联电磁开关(下文中称为“ISS”开关)，该ISS开关能够在发动机由于惯性而旋转时响应于驾驶者的重新起动请求而重新起动发动机。

这种ISS开关包括用于推动小齿轮的螺线管SL1和用于断开/闭合主触头的螺线管SL2，并且构造成独立地控制螺线管SL1和SL2的激励。具体地，用于推动小齿轮的螺线管SL1的运动独立于用于断开/闭合主触头的螺线管SL2的运动而被控制。因此，能够在发动机因惯性而旋转时使小齿轮与环形齿轮接合以重新起动发动机。

然而，在基于常规技术的ISS开关中，螺线管SL1和SL2被独立地激励，而不考虑它们的激励顺序。因此，螺线管SL1和SL2二者需要具有能够容许与起动机的“额定开动时间+余量”相当的连续电流供给的热容量。这使得出现了螺线管SL1和SL2将具有较大尺寸以确保其耐热性的问题。

此外，由于螺线管SL1和SL2均由车辆侧ECU控制，因此需要两个端子(下文中称为“端子-50”)以使电流通过螺线管SL1和SL2两者。具体地，由于用于螺线管SL1的端子-50和用于螺线管SL2的端子-50单独设置，因此端子-50的连接器将具有较大尺寸。这不仅导致将起动机安装在车辆上较困难，而且导致在ISS上发生的费用增加，因为还存在提供用于连接两个端子-50的两套线束和起动机继电器系统的必要。

此外，在基于常规技术的ISS开关中，使用于保持螺线管SL1的柱塞的电流值大于非ISS开关中的对应的电流值，以确保与非ISS开关的小齿轮接合性能相当的小齿轮接合性能。因此，根据车辆的类型，需要增大每个端子-50的线束的熔丝容量，或者需要增大线束电线的直径，并且这使得出现增大了在ISS上发生的费用的问题。

发明内容

实施方式提供了一种能够提供怠速停止的具有小且轻的电磁螺线管单元的起动机。

作为本公开的一方面，所述起动机包括：电动机，所述电动机通过通电而产生旋转力；小齿轮，所述小齿轮在所述小齿轮与所述发动机的环形齿轮接合时将所述电动机的旋转力传递至所述环形齿轮；以及电磁螺线管单元，所述电磁螺线管单元包括主螺线管，所述主螺线管包括柱塞和固定芯，所述主螺线管在通电时形成主电磁体。所述电磁螺线管单元构造成在所述柱塞被所述主电磁体拉动而被所述固定芯吸引时响应于沿轴向方向移动的所述柱塞的运动将所述小齿轮向外推向所述环形齿轮。此外，所述电磁螺线管单元集成有触头单元，所述触头单元控制流到所述电动机中的电流的接通和断开。

所述触头单元包括：电动机电源开关，所述电动机电源开关包括设置在所述电动机的起动电路处的一对固定触头以及由所述主螺线管驱动以与所述一对固定触头之间断开和闭合的可动触头；限制构件，所述限制构件设置成能够在限制位置与释放位置之间移动，其中，所述限制位置限制所述可动触头的运动而使其在所述电动机电源开关闭合时不与所述一对固定触头接触，所述释放位置释放所述可动触头的运动以允许所述可动触头与所述一对固定触头接触；以及子螺线管，所述子螺线管在通电时形成子电磁体，从而在所述子电磁体通电时驱动所述限制构件而使其处于所述限制位置并且在所述子电磁体断电时释放所述限制构件而使其处于所述释放位置。

所述子螺线管构造成控制所述子电磁体以使其通电和断电，从而使得：在所述主螺线管开始操作时在所述电动机电源开关闭合之前所述限制构件被驱动而处于所述限制位置从而限制所述可动触头的运动；以及在所述柱塞被所述固定芯吸引之后经过预定时间时所述限制构件被释放而处于所述释放位置从而释放所述可动触头的运动。

结合到本公开的起动机中的电磁螺线管单元能够在主螺线管被激励而闭合电动机电源开关之前——即，在可动触头与所述一对固定触头进行接触之前——通过激励小螺线管来限制可动触头的运动。因此，在从小齿轮被推向环形齿轮时开始直到可动触头与所述一对固定触头进行接触时为止的时期内设定了预定时间延迟，从而提供了怠速停止。

小螺线管具有短的操作时间，即，激励时间(例如，大于约10毫秒并且一直到约200毫秒)，其中，在该操作时间期间，限制构件被驱动至限制位置并返回到释放位置。因此，小螺线管的通电所产生的热量被大幅减小。

当将限制构件驱动至驱动位置以限制可动触头的运动时，小螺线管将不限制主螺线管的柱塞体的运动。相应地，小螺线管的限制可动触头的运动所需的限制力不必超过主电磁体的吸引柱塞的吸引力。因此，减小了小螺线管的尺寸。

此外，在小螺线管被激励时，即，在可动触头的运动被限制构件限制时，可动触头没有与所述一对固定触头接触。相应地，电池电压将不施加至电动机。具体地，由于在小螺线管被激励时没有电流传至电动机，因此电池电压不会由于起动电流而急剧减小。相应地，当小螺线管被激励时不必考虑由于起动电流而产生的电压降。因此，进一步减小了小螺线管的尺寸。

另外，小螺线管构造成使得在形成子电磁体的激励状态下将限制构件驱动至限制位置。相应地，如果在小螺线管中发生激励故障，即，当小螺线管尽管被供给电流但没有激励时，限制构件就不会被驱动至限制位置。在这种情况下，能够实现与常规技术的非ISS开关的激励类似的激励。相应地，小螺线管中可能的激励故障并不会导致起动故障。因此，能够构造具有高稳健性的电磁螺线管单元。

附图说明

在附图中：

图1为示出了根据本公开的第一实施方式的起动机的半剖视图；

图2为示出了沿与小齿轮相反的轴向方向观察的起动机的后视图；

图3为示出了结合在起动机中的电磁螺线管单元的剖视图；

图4为图解起动机的电路图；

图5为半剖视图，其示出了处于可动触头的运动在主螺线管被激励以闭合电动机电源开关之前由小螺线管限制的状态下的起动机；

图6为半剖视图，其示出了处于对可动触头的运动的限制已经在主螺线管的柱塞被吸引之后释放的状态下的起动机；

图7为图解起动机的电路图，该图与图6对应；

图8为发动机速度的曲线图，其示出了发动机停机紧之前的过冲(反向旋转)的状态；

图9为示出了根据本公开的第二实施方式的电磁螺线管单元的剖视图；以及

图10为示出了根据本公开的第三实施方式的电刷周围的构造的剖视图。

具体实施方式

参照附图，下文将描述本公开的一些实施方式。

(第一实施方式)

参照图1至图8，描述本公开的第一实施方式。图1为示出了根据第一实施方式的起动机1的半剖视图。

如图1中所示，起动机1包括整流子式电动机2、减速器3、输出轴4、减震器(稍后描述)、离合器5、小齿轮6和电磁螺线管单元8。整流子式电动机2通过电流的供给而产生扭矩。减速器3降低电动机2的旋转速度。输出轴4经由减速器3连接至电动机2的电枢轴2a。减震器吸收从发动机侧传递的任何过度震动。离合器5将由电动机2产生并通过减速器3放大的扭矩传递至输出轴4。小齿轮6设置在输出轴4上。电磁螺线管单元8与电动机2一起固定至起动机外壳7。

电动机2包括场磁体单元、电枢12和电刷13。场磁体单元通过将多个永磁体10设置在形成磁路的磁轭9的内周中来构造。电枢12具有电枢轴2a，该电枢轴2a的在与减速器3相反的一侧(图中的右侧)上的一端设置有整流子11。电刷13设置在整流子11的外周上。尽管图1示出了永久磁场，但也可以替代地使用由电磁体产生的磁场。

减速器3是众所周知的行星齿轮减速器，其接受电枢轴2a的旋转以使得多个行星齿轮14能够处于旋转运动或绕转运动。

输出轴4设置成与电动机2的电枢轴2a共轴。输出轴4的一端由起动机外壳7经由轴承15以可旋转的方式支承，并且输出轴4的另一端由中央壳体17经由轴承16以可旋转的方式支承。

减震器通过交替地设置固定板18和摩擦板20来构造。固定板18的旋转被限制。摩擦板20通过盘簧19压靠于相应的固定板18以与固定板18摩擦接合。当从发动机侧传递过大的扭矩时，减震器通过允许摩擦板20克服摩擦力滑动(旋转)来吸收震动。摩擦板20形成为还用作减速器3的内齿轮。

离合器5包括外座圈21、内座圈22和滚子23。外座圈21被传递以行星齿轮14的绕转运动而旋转。内座圈22设置在外座圈21的内周侧上并且一体结合到输出轴4中。滚子23连接或断开外座圈21与内座圈22之间的运动动力。离合器5构造为单向离合器，其将旋转扭矩从外座圈21经由滚子23传递至内座圈22，并且通过使滚子23空转来停止扭矩从内座圈22至外座圈21的传递。

小齿轮6以螺旋形花键的方式配装到输出轴4的外周从而设置成能够在输出轴上移动。在起动发动机时，小齿轮6与发动机侧环形齿轮24(见图1)接合以将通过减速器3放大的旋转扭矩传递至环形齿轮24。

参照图1至图4，描述电磁螺线管单元8的构型。图2为示出了沿与小齿轮6相反的轴向方向观察的起动机1的后视图。图3为示出了电磁螺线管单元8的剖视图。图4为图解起动机1的电路图。

在以下描述中，图3中观察到的电磁螺线管单元8的左侧被称为“前端侧”，并且图3中观察到的右侧被称为“后端侧”。此外，轴向方向为与电动机的旋转轴轴线平行的方向，并且径向方向为与轴向方向垂直的方向。图1和图3中表示了轴向方向和径向方向。

如图3中所示，电磁螺线管单元8包括主螺线管26、开关盖28和触头单元。主螺线管26驱动移位杆25(见图1)以将小齿轮6推向环形齿轮24。开关盖28夹压并固定至圆筒形框架27，该圆筒形框架27也用作主螺线管26的磁路。触头单元设置在开关盖28内。

主螺线管26包括线圈29、圆筒形磁轭30、环形固定芯31、固定板32、柱塞33、柱塞杆34和复位弹簧35。线圈29通过电流的供给而形成电磁体(下文中被称为“主电磁体”)。磁轭30沿着线圈29的外周设置。固定芯31设置在后端侧而紧靠线圈29。固定板32设置在前端侧而紧靠线圈29。柱塞33沿着线圈29的内周设置以能够沿轴向方向移动。柱塞杆34固定至柱塞33的后端面。复位弹簧35沿与固定芯相反的方向(图1或图3中向左)迫压柱塞33。

线圈29围绕树脂制成的线圈架36缠绕。如图4中所示，线圈29具有连接至供电端子(第一实施方式中称为“端子-5037”)的一个线圈端部以及例如连接至固定芯31的表面并接地的另一线圈端部。

磁轭30具有与固定芯31接触的轴向后端并具有与固定板32接触的轴向前端，由此在固定芯31与固定板32之间形成用于使磁通经过的磁通路径。

如图3中所示，固定芯31具有径向内周，该固定芯31的径向内周被推入到线圈架36的内周中而沿轴向方向面向柱塞33。换句话说，固定芯31的内周的一部分相对于线圈架36的内周沿径向方向延伸，由此固定芯31的该内周部分沿轴向方向面向柱塞33。

与固定芯31类似，固定板32由诸如铁之类的铁磁材料形成，并且通过主电磁体的形成来磁化。

柱塞33为带底的圆筒形形状，内部形成有圆柱形孔，该圆柱形孔的后端侧带底，并且该圆柱形孔的前端侧敞口。

柱塞杆34在轴向方向上的前端侧上设置有凸缘34a。凸缘34a例如通过焊接或粘结而固定至柱塞33的端面。柱塞杆34沿轴向方向延伸，从而穿过形成在固定芯31的中央部中的圆形孔。因而，柱塞杆34的与柱塞相反的一端(后端侧)进入形成在开关盖28内的触头室38。

复位弹簧35具有由固定板32的与线圈相反的端面支承的轴向后端、以及由固定至柱塞33的前端面的弹簧接纳座39支承的轴向前端。

在形成在柱塞33中的圆柱形孔中插入有接头40和驱动弹簧41。接头40具有将柱塞33的轴向运动传递至移位杆25的功能。驱动弹簧41设置在接头40的外周上。

接头40具有位于后端侧上的设置有凸缘40a的一端。凸缘40a承受驱动弹簧41的加载并且压靠于圆柱形孔的底部。从柱塞33的圆柱形孔突伸出的接头40具有其中形成有接合槽40b的前端部。移位杆25的一端与接合槽40b以双叉方式接合(见图1)。

在柱塞33被吸引向通过主电磁体磁化的固定芯31的同时，驱动弹簧41被压缩以储存用于将小齿轮6推向环形齿轮24的反作用力。

开关盖28设置有连接至电动机2的起动电路的两个连接端子42和43，并且还设置有如上所述附接于其上的端子-5037。

连接端子42用作与电池侧上的线束连接的B端子42，并且连接端子43用作连接至电动机2侧的M端子43。

如图3中所示，B端子42为螺栓状形状并且具有螺栓头部42a和外螺纹部42b。螺栓头部42a嵌入开关盖28中，而外螺纹部42b从开关盖28的后端轴向地突伸出。

M端子43由金属(例如，铜)制成的板状构件形成，该板状构件由橡胶制成的绝缘垫圈44保持。该板状构件从开关盖28的触头室38内沿径向方向延伸到电动机2的内部中。具体地，如图1中所示，M端子43的从绝缘垫圈44突伸出的一端穿过开关盖28的侧面插入到触头室38中，而M端子43的从绝缘垫圈44突伸出的另一端插入到电动机2的内部中以通过金属板或类似物与电动机2内的正极侧电刷13建立电连接。

端子-5037例如由扁平接线片形成。如图2中所示，仅单个端子突伸到开关盖28外并且由通过树脂模制成型而与开关盖28一体地形成的连接器45围绕。如图4中所示，线束连接至端子-5037。该线束经由起动机继电器46连接至电池47。当起动机继电器46闭合时，从电池47供应电力。

在怠速停止之后，当响应于驾驶者的重新起动请求而重新起动发动机时，起动机继电器46在车辆侧ECU48的控制下闭合。

触头单元包括电动机电源开关(稍后描述)和小螺线管50(即，子螺线管)。电动机电源开关接通/关断供给至电动机2的电流。小螺线管50驱动限制构件49以限制电动机电源开关的闭合操作。

电动机电源开关由一对固定触头51和52以及可动触头53构造而成，该可动触头53与固定触头51和52对置并且能够沿轴向方向移动。在固定触头51和52中，固定触头51与B端子42分离地设置，但电连接至B端子42。另一固定触头52与M端子43一体地形成。具体地，如图3中所示，M端子43的穿过开关盖28的侧面插入到触头室38内的一端形成为固定触头52。

可动触头53配装到被推入触头室38中的柱塞杆34的外周。因而，可动触头53由柱塞杆34保持以能够沿轴向方向相对地移动，同时被接触压力弹簧54沿与柱塞相反的方向(图3中向右)迫压。如图3中所示，柱塞杆34一体地设置有支承接触压力弹簧54的一端(图3中的左端)的弹簧接纳部34b。柱塞杆34具有设置有用于保持被接触压力弹簧54迫压的可动触头53的柱塞板34c。自然地，可动触头53与柱塞杆34电绝缘。例如，为了电绝缘，可动触头53配装到由用作绝缘体的树脂制成的柱塞杆34的外周，或者可动触头53经由绝缘构件组装到柱塞杆34的外周。

如图3中所示，限制构件49设置成轴向地面向可动触头53。限制构件49在小螺线管50被激励时被驱动到随后将描述的“限制位置”，并且在小螺线管50被去激励时返回到“释放位置”。此外，限制构件49设置有凹入部49a，该凹入部49a防止在限制可动触头53的运动时与凸缘板34c相关的干扰。

下面描述限制构件49的“限制位置”。对于电动机电源开关的闭合操作而言，使用限制构件49以限制可动触头53的运动，由此使可动触头53与限制构件49接触，并且形成有间隙用于将可动触头53与固定触头51和52间隔开。因而，在可动触头53与固定触头51和52之间形成了非接触关系。通过限制构件49形成非接触关系的位置被称为“限制位置”。具体地，“限制位置”处于在电流未传到主螺线管26的状态下在可动触头53的接触表面与固定触头51和52的接触表面之间的位置。

“释放位置”指的是可动触头53的运动被免除限制并且可动触头53被允许接触固定触头51和52的位置。具体地，“释放位置”处于相对于固定触头51和52的接触表面靠近可动触头的位置(即，可动触头对侧)。

如图4中所示，小螺线管50包括线圈55和小柱塞56。线圈55在电流从其中通过时形成电磁体(下文中称为“子电磁体”)。使小柱塞56能够根据子电磁体的通/断电操作而沿轴向方向移动。限制构件49与小柱塞56的运动互锁。表述“子电磁体的通/断电操作”用作“线圈55的电连接/电断开”的同义词。

小螺线管50利用子电磁体拉动小柱塞56以将限制构件49驱动至限制位置。在这点上，小螺线管50构造成使得小柱塞56在可动触头53与限制构件49之间建立接触之前被吸向未示出的固定芯(即，小柱塞56在可动触头53与限制构件49接触之前被吸向固定芯)。

自然地，当通过小柱塞50来限制可动触头53的运动时，接触压力弹簧54对可动触头53的压力加载小于小螺线管50限制可动触头53的运动的限制力。

小螺线管50的激励时间——即，子电磁体的通/断电操作——由结合到电磁螺线管单元8中的IC57控制。IC57对应于控制电路。如图3中所示，IC57设置在相对于穿过开关盖28的侧面插入到触头室38中的板状固定触头52(其与M端子43一体地形成)与可动触头轴向对置的位置处。

在电磁螺线管单元8中，当起动机继电器46闭合时，电力由电池47供应至端子-5037以将电流经由端子-5037传至主螺线管26、小螺线管50和IC57。换句话说，在开关盖28内，来自端子-5037的配线分支以连接主螺线管26、小螺线管50和IC57。

下面描述起动机1的操作。

在接收到发动机重新起动请求时，ECU48使起动机继电器46闭合。

当起动机继电器46闭合时，电流从电池47经由端子-5037传至主螺线管26、小螺线管50和IC57。

在主螺线管26中，当通过将电流供应至线圈29而形成主电磁体时，柱塞33被吸引并移动至固定芯31同时按压复位弹簧35并使其收缩。借助于柱塞33的运动，通过移位杆25在与电动机相反的方向上(图1中向左)沿着输出轴4推动小齿轮6，使得小齿轮6的轴向端面与环形齿轮24的轴向端面接触。

另一方面，由柱塞杆34保持的可动触头53朝向所述一对固定触头51和52移动。

在这种情况下，在主螺线管26被激励并且电动机电源开关闭合之前，小螺线管50将限制构件49驱动至限制位置以限制可动触头53的运动。具体地，可动触头53与限制构件49接触并在朝向固定触头的运动上被限制。此时，接触压力弹簧54被压缩以允许能够与可动触头53相对地移动的柱塞杆34在形成于限制构件49中的凹入部49a中继续移动。

图5示出了限制构件49处于限制位置的状态。如图5中所示，作为结果，电动机电源开关进入如下状态：可动触头53以一定间隙与固定触头51和52间隔开，并且该状态被保持。

随后，在自主螺线管26的柱塞33已经被吸引至固定芯31时开始的预定时期(例如，大于约10毫秒并直到约200毫秒)结束之后，对线圈55的电流供给停止以给电磁体断电。

因而，在小螺线管50被去激励时，小柱塞56被未示出的复位弹簧的反作用力推回，以允许限制构件49返回至释放位置。因而，可动触头53的运动被免除限制。图6示出了限制构件49处于释放位置的情况。如图6中所示，作为结果，可动触头53与固定触头51和52接触，并因此被接触压力弹簧54迫压从而闭合电动机电源开光。

图7为图解起动机1的电路图。如图7中所示，当电动机电源开关如上所述闭合时，电流从电池47供给至电动机2以在电动机2中产生扭矩。随后，通过扭矩的传递，小齿轮6旋转到使得能够与环形齿轮24接合的位置。具体地，小齿轮6旋转到一侧上的每个齿与另一侧上的齿之间的空间吻合的位置以将齿推入该空间中。因而，小齿轮6与环形齿轮24接合以开动发动机。

(第一实施方式的有利效果)

起动机1能够设定从小齿轮6接触到环形齿轮24开始直到电动机电源开关闭合为止的预定时间延迟。因而，电动机电源开关在通过惯性旋转的环形齿轮24的端面接触到小齿轮6的端面之后的适当正时时闭合以起动电动机2的旋转。因此，怠速停止以与常规技术的ISS开关类似的方式处理。例如，起动机1能够如下所述支持“转念”或“减速期间怠速停止”。

参照图8作为示例说明术语“转念”。图8为发动机速度的曲线图，其示出了发动机停止紧之前的过冲(反向旋转)的状态。如图8中所示，在发动机停止紧之前，过冲发生一次，并且发动机反向旋转。在发动机没有完全停止——包括反向旋转的范围——的状态下，驾驶者可以请求重新起动发动机。“转念”指的是在这种情况下响应于该驾驶者的重新起动请求而重新起动发动机。

“减速期间怠速停止”指的是在车辆完全停止之前重新起动发动机，即，在车辆速度变成零之前的减速期间响应于驾驶者的重新起动请求而重新起动发动机。

结合到电磁螺线管单元8中的小螺线管50具有短的激励时间(例如，大于约10毫秒并直至约200毫秒)。因此，与在常规技术的ISS开关中使用的螺线管SL1和SL2相比，能够很大程度上减少通电所产生的热量。相应地，小螺线管50不必具有与ISS开关的螺线管SL1或SL2的耐热性相当的耐热性。结果，能够减小小螺线管50的尺寸。

在通过将限制构件49驱动至限制位置来限制可动触头53的运动时，小螺线管50没有限制主螺线管26的柱塞33的运动。因此，限制可动触头53的运动所需的小螺线管50的限制力不必超过作用在柱塞33上的主电磁体的吸引力。相应地，能够减小小螺线管50的尺寸。

此外，在小螺线管50被激励时，即，在通过限制构件49限制可动触头53的运动时，可动触头53没有与固定触头51和52接触。因此，在该期间，电池电压将不会施加至电动机2。具体地，由于在小螺线管50被激励时没有电流传至电动机2，因此电池电压将不会因起动电流而大幅降低。相应地，在激励小螺线管50时不必考虑因起动电流而产生的电压降。因此，能够减小小螺线管50的尺寸。

小螺线管50构造成使得小柱塞56在形成子电磁体的激励状态下被推出以将限制构件49驱动至限制位置。因此，在小螺线管50出现激励故障的情况下，即，当小螺线管50尽管被供应有电流但仍未被激励时，限制构件49将不会被驱动至限制位置。在这种情况下，可以获得与常规的非ISS开关的激励类似的激励。换句话说，小螺线管50的激励故障没有立即导致起动故障。因此，能够构造具有高稳健性的重量轻的电磁螺线管单元8。

此外，小螺线管50构造成使得：在吸引小柱塞56以将限制构件49驱动至限制位置时，小柱塞56在可动触头53与限制构件49发生接触之前被吸引至固定芯。因此，小螺线管50能够减小通过限制构件49限制可动触头53所需的限制力。具体地，小螺线管50所需的限制力可能只需要通过小柱塞56与未示出的固定芯之间的吸引力来实现，该吸引力大于子电磁体的吸引离开固定芯一段距离的小柱塞56的吸引力。相应地，与可动触头53通过离开固定芯一段距离的小柱塞56来限制的情况中相比，小螺线管50的吸引力能够设定成更低的水平。这有助于减小小螺线管50的尺寸。

用于限制可动触头53的运动的小螺线管50可能只需要具有比按压可动触头53的接触压力弹簧54的按压载荷大的限制力。换句话说，该限制力可以为仅超过按压可动触头53的接触压力弹簧54的按压载荷的水平。相应地，能够减小小螺线管50的尺寸。

第一实施方式的电磁螺线管单元8包括控制小螺线管50的激励时间的IC57。由于IC57设置在开关盖28内，因此断开/闭合电动机电源开关的正时不必在车辆侧进行控制，而是该正时可以通过起动机1单独地控制。在这种情况下，车辆侧上的控制可以与结合了非ISS开关的起动机1的激励控制相同。因此，能够简化ISS的控制。

不需要车辆侧ECU48来独立地控制主螺线管26的激励和小螺线管50的激励。因此，端子-5037不必和ISS开关一样通过两个端子来构造。具体地，类似于非ISS开关，端子-5037能够由单个端子构造。因此，在开关盖28内，端子-5037能够分支以与主螺线管26、小螺线管50和IC57连接。因此，车辆侧上的线束和起动机继电器46不必通过两个系统来构造。替代地，类似于非ISS开关，一套线束和起动机继电器46能够构造该开关，并因此能够以低成本构造ISS。此外，由于端子-5037的单个端子构型，端子-5037的连接器45可以为与非ISS开关中的连接器的形状相同的形状。相应地，不同于ISS开关，连接器45将不具有大尺寸，并因而在可安装性方面是有利的。

在第一实施方式中，M端子43由金属板状构件形成，该金属板状构件具有穿过开关盖28的侧面插入到触头室38中的一端，并具有插入到电动机2中以与正极侧电刷13建立电连接的另一端。在这种情况下，与M端子43和B端子42一样为螺栓状形状的情况相比，在螺栓状M端子43要轴向地穿过开关盖28进行安装的位置中确保了设置IC57的空间。在开关盖28内的零部件的这种有效布置能够有助于减小电磁螺线管单元8的尺寸和重量。

下文中，将描述本公开的其他实施方式(第二实施方式和第三实施方式)。

在第二实施方式和第三实施方式中，为省去不必要的说明，与第一实施方式中的部件相同或相似的部件被赋予相同的附图标记。

(第二实施方式)

图9为示出了根据本公开的第二实施方式的电磁螺线管8的剖视图。如图9中所示，在第二实施方式中，M端子43为与第一实施方式的B端子42类似的螺栓状形状。

在这种情况下，小螺线管50的线圈55具有负极侧，该负极侧能够在开关盖28中容易地连接至M端子。因此，线圈55能够通过M端子43经由电动机2接地。

控制小螺线管50的激励时间的IC57串联连接在小螺线管50的激励电路中。具体地，IC57连接在小螺线管50与地面之间，或者连接在端子-50 37与小螺线管50之间。

与常规技术的ISS开关或非ISS开关类似，第二实施方式的呈螺栓状形状的M端子43具有从开关盖28轴向突伸出的外螺纹部。该外螺纹部连接至电动机引线的端子(未示出)。该电动机引线具有与该端子相反的一端，其穿过未示出的绝缘垫圈并插入到电动机2的内部中以与正极侧电刷13建立电连接。因此，电磁螺线管单元8具有使得能够容易地连接开关盖28内的小螺线管50并且使得能够将开关盖28容易地组装到主螺线管26的简单结构。

(第三实施方式)

在第三实施方式中，小螺线管50的线圈55类似于第二实施方式而连接至M端子43，以有效地使用起动机1几乎直至电刷13的工作寿命的终止。

在使用了整流子式电动机2的起动机1中，电刷13在磨损方面的工作寿命不能被正确地检测到。因此，本实施方式的起动机1设计成使得起动机1的启动次数在车辆侧进行计数，并且当该计数已经达到预定数值时，驾驶者被建议更换起动机1。在这种情况下，由于电刷13设计成在其工作寿命方面具有足够的余量以满足起动机1的预计工作寿命(即，不小于预计操作次数)，因此电刷13不能被有效使用至其工作寿命结束。

另一方面，当电刷13已磨损并已经几乎达到工作寿命的终点时，整流子11与电刷13之间的接触压力降低，从而大幅增加了接触电阻。因此，损害了电动机2的性能。然而，通常，起动机1设定成在温度低时使用最大或几乎最大的输出。因此，起动机1在其重新起动发动机所需的性能方面，特别是在正常温度附近，具有相当大的余量。相应地，当电刷13已经磨损并且几乎达到工作寿命的终点并因此电动机2的性能已经开始减损时，发动机仍能够起动。

因此，其构造成使得整流子11与电刷13之间的接触在电刷13磨损并且几乎达到工作寿命的终点之前以及还在电动机2不能起动发动机之前变得不稳定。图10为示出了根据第三实施方式的电刷13周围的结构的剖视图。具体地，如图10中所示，不稳定性可以通过利用电刷辫59与保持电刷13的电刷保持件58之间的牵引力来获得。更具体地，在电刷保持件58的侧面上形成有U形槽58a以引出电刷辫59。因此，当电刷13已经磨损并且几乎达到工作寿命的终点时，确保电刷辫59被U形槽58a的底部抓住。

在小螺线管50中，线圈55的负极侧连接至M端子43并且经由电动机2接地。因此，当整流子11与电刷13之间的接触变得不稳定时，小螺线管50不再能被正常激励。具体地，当整流子11与电刷13之间的接触变得不稳定时，施加至线圈55的驱动电压降低，并且因此小螺线管50不再能够获得限制可动触头53的运动所需的限制力。在这种情况下，由于可动触头53的运动没有被限制，因此闭合电动机电源开关的正时提前。这将缩短自起动机继电器46闭合时开始直到由于起动电流而出现电压降时为止的时间。通过车辆侧ECU48检测该电压降出现的正时以判断小螺线管50是否被正常激励。

具体地，ECU48测量从起动机继电器46闭合时开始直到由于起动电流而出现电压降时为止的时间，并且基于所测得的时间来检测电压降出现的正时。当检测的正时早于正常情况下的正时时，ECU48判定小螺线管50没有被正常激励。

当ECU48判定小螺线管50没有被正常激励时，ECU48能够相应地警告驾驶者。因而，如果电刷13已经磨损并且几乎达到其寿命的终点，则驾驶者会在起动机1的寿命仍可靠的时候或在起动机1完全不能起动发动机之前被建议更换起动机1。因此，起动机1能够一直被有效使用直到起动机1几乎达到寿命的终点为止。因而，减小了电刷的寿命的余量，并且能够提供具有进一步减小的尺寸和重量的起动机1。ECU48对应于操作判定单元。

在上述例示中，当整流子11与电刷13之间的接触变得不稳定时，小螺线管50变得不能限制可动触头53的运动。因此，由于起动电流而发生电压降的正时提前，并且该正时的提前被检测到。具体地，所做准备的情况是，在小螺线管50中没有发生异常，但施加至线圈55的驱动电压降低，并且因此没有获得限制可动触头53所需的限制力。

另一方面，在小螺线管50中发生某些异常并且小柱塞56被去激励的情况下，闭合电动机电源开关的正时相比小螺线管50被正常激励的情况也提前了。

相应地，类似于上述例示，由于起动电流而发生电压降的正时由ECU48检测。当该正时相比于正常情况下的正时有所提前时，判定小螺线管50没有被正常激励。

在这种情况下，如果小螺线管50被去激励并且不再能够限制可动触头53的运动，不会立即导致起动故障。然而，小螺线管50的去激励增大了小齿轮6与环形齿轮24接合时对环形齿轮24的损害。因此，会加速环形齿轮24的磨损，并因此会比与起动机1的假定启动次数对应的时间更早地导致接合故障。另一方面，当ECU48判定小螺线管50没有被正常激励时，ISS的激励会被禁止以警告驾驶者出现异常。因此，在起动机1的寿命仍可靠时，或在环形齿轮24的磨损增大得超出预期之前，能够建议驾驶者更换起动机1。

当由于起动电流而发生电压降的正时早于正常情况下的正时时，ECU48还能够判断整流子11与电刷13之间的接触是否由于电刷13的磨损而不稳定，或者小螺线管50中是否出现了异常。例如，当起动机1的启动次数没有达到预定的启动次数时，ECU48判定在小螺线管50中出现了某种异常，而不是与整流子11的接触由于电刷13的磨损而不稳定。

(改型)

在第二实施方式和第三实施方式中，小螺线管50的线圈55的负极侧连接至呈螺栓状形状的M端子43。然而，这不应否定线圈55的负极侧连接至第一实施方式的M端子43——即，金属板状构件——的结构。换句话说，作为板状构件的M端子43可以设置有接合部或类似部件以建立与线圈55的负极侧的容易的连接。

Claims

1.一种用于起动安装在车辆上的发动机的起动机，所述起动机包括：

电动机(2)，所述电动机通过通电而产生旋转力；

小齿轮(6)，所述小齿轮在所述小齿轮与所述发动机的环形齿轮(24)接合时将所述电动机的旋转力传递至所述环形齿轮；以及

电磁螺线管单元(8)，所述电磁螺线管单元包括主螺线管(26)，所述主螺线管包括柱塞(33)和固定芯(31)，所述主螺线管在通电时形成主电磁体，所述电磁螺线管单元在所述柱塞被所述主电磁体拉动而被所述固定芯吸引时响应于沿轴向方向移动的所述柱塞的运动将所述小齿轮向外推向所述环形齿轮，并且，所述电磁螺线管单元集成有触头单元，所述触头单元控制流到所述电动机中的电流的接通和断开，其中，

所述触头单元包括：

电动机电源开关，所述电动机电源开关包括设置在所述电动机的起动电路处的一对固定触头(51、52)以及由所述主螺线管驱动以与所述一对固定触头之间断开和闭合的可动触头(53)；

限制构件(49)，所述限制构件设置成能够在限制位置与释放位置之间移动，所述限制位置限制所述可动触头的运动而使其在所述电动机电源开关闭合时不与所述一对固定触头接触，所述释放位置释放所述可动触头的运动以允许所述可动触头与所述一对固定触头接触；以及

子螺线管(50)，所述子螺线管在通电时形成子电磁体，从而在所述子电磁体通电时驱动所述限制构件而使其处于所述限制位置并且在所述子电磁体断电时释放所述限制构件而使其处于所述释放位置，其中，

2.根据权利要求1所述的起动机，其中，

所述子螺线管包括小柱塞(56)，所述小柱塞通过所述子电磁体拉动，由此允许所述小柱塞沿所述轴向方向移动；

所述限制构件设置成能够与所述小柱塞一起在所述限制位置与所述释放位置之间移动；以及

当所述小柱塞被所述子电磁体拉动由此驱动所述限制构件处于所述限制位置时，所述小柱塞在所述可动触头与所述限制构件进行接触之前被所述子电磁体拉动。

3.根据权利要求1或2所述的起动机，其中，

所述起动机包括控制所述子螺线管的操作时间的控制电路(57)。

4.根据权利要求3所述的起动机，其中，

所述电磁螺线管单元包括固定至所述主螺线管的框架的开关盖(28)，并且，所述控制电路设置在所述开关盖中。

5.根据权利要求4所述的起动机，其中，

所述电磁螺线管包括附接至所述开关盖的供电端子(37)；

所述供电端子与线束连接以被供给来自电池(47)的电力；

所述供电端子具有连接所述线束的单一端子构造；以及

源自所述供电端子的配线分支而连接所述主螺线管、所述子螺线管和所述控制电路。

6.根据权利要求4所述的起动机，其中，

所述开关盖包括固定至所述开关盖的B端子(42)和M端子(43)，所述B端子电连接至所述一对固定触头中的一个固定触头(51)以及所述起动电路的电池侧，并且所述M端子电连接至所述一对固定触头中的另一固定触头(52)以及所述起动电路的电动机侧；以及

所述子螺线管包括子线圈(55)，所述子线圈(55)在通电时形成所述子电磁体，并且，所述子线圈的负极侧连接至所述M端子以经由所述电动机接地。

7.根据权利要求6所述的起动机，其中，

所述电动机包括整流子(11)和电刷(13)，所述电动机构造成使得所述整流子与所述电刷之间的接触在所述电动机由于在所述整流子的外周上滑动的所述电刷的磨损而丧失重新起动所述发动机所需的性能之前变得不稳定；以及

所述子螺线管构造成使得施加至所述子线圈的驱动电压在所述整流子与所述电刷之间的接触变得不稳定时降低，由此所述子螺线管不能获得通过所述限制构件限制所述可动触头的运动所需的限制力。

8.根据权利要求7所述的起动机，其中，

所述电动机构造成使得所述电刷的电刷辫(59)在所述电刷磨损而达到其工作寿命之前被钩挂在保持所述电刷的电刷保持件(58)处，由此所述整流子与所述电刷之间的接触变得不稳定。

9.根据权利要求7所述的起动机，其中，

所述M端子由金属制成的板状构件形成；

所述板状构件的一个端部侧插入到所述开关盖中以与所述另一固定触头(52)结合；

所述板状构件的另一端部侧从所述开关盖的侧表面沿与所述轴向方向垂直的径向方向突伸出，以插入到所述电动机中并电连接至所述电动机内的所述电刷；以及

所述控制电路在所述开关盖中设置成相对于所述另一固定触头(52)处于所述轴向方向上的可动触头对侧。

10.根据权利要求8所述的起动机，其中，

所述M端子由金属制成的板状构件形成；

11.一种发动机起动单元，包括根据权利要求1所述的起动机，其中，

所述发动机起动单元包括操作判定单元(48)，所述操作判定单元判断所述子螺线管在所述发动机从怠速停止状态重新起动时是否正确地操作；

所述操作判定单元测量从所述主螺线管和所述子螺线管通电时开始直到由于响应于所述可动触头与所述一对固定触头进行接触的起动电流而出现电压降时为止的时间，并且基于通过所述操作判定单元测得的所述时间来检测出现电压降的正时；以及

当通过所述操作判定单元检测到的所述正时早于正常情形下的正时+时，所述操作判定单元判定所述子螺线管没有被正常激励。