JP2003503638A - 自動車のスタータのコンタクタを漸進的に移動させる方法及び装置 - Google Patents
自動車のスタータのコンタクタを漸進的に移動させる方法及び装置Info
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Abstract
Description
と、前記スタータのコンタクタの可動コアであるプランジャを移動させる方法及
び装置に関する。
ータ(M)とを備え、電気モータ(M)の出力シャフトには、ピニオン(1)が
取り付けられている。ピニオン(1)は、エンジンの冠状のスタータプレート(
C)と噛合するようになっており、この噛合位置と、前記スタータプレート(C
)から解除される解除位置とに、出力シャフト上をスライドしうるようになって
いる。
り、コイル(2a)及び可動コアであるプランジャ(2b)を備えている。
ることにより、電気モータ(M)への供給電力を制御する。コイル(2a)が励
磁されると、前記可動接触子(3)は、電気モータ(M)に対して、軸線方向に
移動しうるようになっている前記プランジャ(2b)により押圧される。
されており、コンタクタ(2)は、ピニオン(1)の位置を制御するようになっ
ている。
端が、ピニオン(1)と一体をなすスタータヘッドに取り付けられたフォークを
備えている。
が軸方向に挿入されている。ハブの内面には、電気モータ(M)の出力シャフト
により一部が保持された相補的な外部捩り歯と噛合する捩りスプラインが設けら
れている。
びコンタクタ(2)を保持しているケーシング内において、ピボット旋回しうる
ように支持されている。ピニオン(1)と一体をなすスタータヘッドは、フォー
クにより押されると捩り運動して、スタータプレート(C)と噛合する。
2b)を移動させることにより達成される。それにより、プランジャ(2b)は
、コイル(2a)の支持部の一端に取り付けられた固定コアの方向に吸引される
前記支持部は、コイル(2a)を収容するためにU形状の断面となっており、そ
の底部には、ベアリング(2c)が設けられている。プランジャ(2b)は、非
接触位置と接触位置とに移動するようになっている。接触位置では、可動接触子
(3)が移動して、プランジャ(2b)が固定コアと接触し、電気回路が閉じる
ようになっている。
の周りに設けられた戻しばねと、可動接触子(3)を非接触位置に戻すためのカ
ットオフばねと、戻しばね(5)とを備えている。戻しばね(5)は、プランジ
ャ(2b)内に設けられ、また、フォークとプランジャ(2b)とを連結するピ
ボットピンにより、フォークの上端に連結された第1ロッドと係合している。戻
しばね(5)の剛性は、戻しばねのそれよりも高くしてある。
に設けられている。プランジャ(2b)の盲孔内に設けられている第1ロッドは
、所定距離を移動すると、可動接触子(3)に固定されて、固定コア内をスライ
ドするようになっている第2ロッドと係合するようになっている。
タ(M)とにそれぞれ接続されたパッド形状の固定接触子と協働し、それにより
、電気モータ(M)に電力が供給される。
ができるようになっている。すなわち、ピニオン(1)は、可動接触子(3)が
接触する前に、スタータプレート(C)と噛合できるようになっている。
それと噛合する。
的に挿入されて、プランジャ(2b)を連続して移動できるようにする戻しばね
(5)を備えている。それにより、ピニオン(1)が、スタータプレート(C)
の歯と接触して移動できなくなった場合でも、プランジャ(2b)が固定コアに
接触する前に、可動接触子(3)を接触位置に確実に移動させることができるよ
うになっている。
り、さらに、戻しばね(5)により、可動接触子(3)が接触位置へ移動する時
と、ピニオン(1)が軸方向に移動する時とが、同期しない場合がある。特に、
低温時には、ピニオン(1)がスタータプレート(C)と噛合する前に、電気モ
ータ(M)の回転とピニオン(1)の移動とが非同期になる。
は速くなり、ピニオン(1)がスタータプレート(C)と噛合できなくなる。そ
のため、スタータプレート(C)とピニオン(1)とが、急激に破損することが
ある。
流すことにより、上述した不具合を解消することが提案されている。
タクタ(K)と、前方へ移動するピニオン(図示しない)とを制御する。コイル
(B)には、マイクロコントローラ(10)により制御されるトランジスタ(T 1 )を介して、パルス幅変調(PWM)された電流が供給される。
漸進的に増加させる。それにより、プランジャ(2b)は、最小の磁気吸引力で
、ひいては、最小の加速度で移動し始めるようになり、プランジャ(2b)とピ
ニオン(1)とが非同期的に移動することが防止される。
るので、ピニオン(1)の前側の摩耗は低減する。
に移動するのを防止することはできない。
の請求項1の前段に記載されているように、自動車の電気スタータのコンタクタ
の可動プランジャを駆動する電力を、コイルに供給することが提案されており、
そのために、プランジャが接触位置に向かって移動している間に、コイルに流れ
る実効電流を変化させるようになっている。
に、コイルに供給される電力を制御する装置が提案されており、プランジャが接
触位置に向かって移動している間、コイルに流れる実効電流が変化するようにな
っている。そのため、このプランジャは、次の段階で移動するようになっている
。 −プランジャを移動させ始めるのに十分な実効電流が流れる第1移動段階。 −小さい実効電流が流れる第2移動段階。
抵抗とを有する補助板のために、電気モータは、低速で回転し、次に、可動接触
子が固定接触子と接触して協働し、電気モータは全電力で駆動される。
とはできない。
り、信頼性が十分ではなかった。
。
動していない時に、所定時間経過後に実効電流を連続して増加させることを特徴
としている。
電流を連続して増加させるようにしたことを特徴としている。
位置から接触位置へ急激に移動することが防止される。
移動段階の第1期間における実効電流は、プランジャが既に移動し始めているの
で、初期電流よりも小さくなる。従って、ノイズは低減し、信頼性が十分なもの
となる。
5)を圧縮でき、さらに、コンタクタが接触できない場合でも、コンタクタを接
触させて、電気モータを駆動できるようになる。
モータのシャフト周辺に、極端に大きい摩擦力がかかった時に発生するが、コン
タクタは、所定時間後に確実に接触するようになっている。
と発生する。また、塵や埃が、フォークや電気モータのシャフト周辺に堆積する
と、ピニオンの移動が妨害される。
ンが、移動できなくなることはない。
する。すなわち、プランジャが固定コアに接触する。この接触位置において、電
気モータは、停止状態から駆動されるので、ピニオンがスタータプレートと容易
に合致し、かつ、摩耗は低減する。
スタータの耐用寿命を延ばすことができる。
るだけでよいので、安価となる。
ができる。第1移動段階は、大きい実効電流が流れる第1期間と、第2移動段階
の実効電流よりも低い実効電流が流れる第2期間とに分けられている。
うになる。第1移動段階において、プランジャは、少しだけ移動できるようにな
る。第1移動段階の第1期間は短く、その実効電流は、プランジャを移動させる
のに必要な電流値で流れる。
動しなかったり、コンタクタが接触しない場合にも、対処することができる。
もに、電力消費を抑えることができる。
増加する第2移動段階の高電流期間後、すなわち、電気モータが始動した後の第
3移動段階において、プランジャは、可動接触子を接触させたままに保つ。
ニオンが容易にスタータプレートと噛合し、かつ、摩耗は低減させられる。
ような最低の速度で移動させることができるので、プランジャは緩やかに移動す
るようになる。
の関数として決定される。
れる。
に設定され、通常のように動作する場合は、最短の時間に設定される。
になると思う。
キ機能を有する潤滑剤を介して、ベアリング(2c)内にスライドしうるように
設けられている。
に作用する付着力(Fa)を、ベアリング(2c)に加える。プランジャ(2b
)が解除され、接触位置に移動し始めると、付着力(Fa)は、それにより、お
おむね20%〜40%小さい摩擦力(Ff)により打ち消される。
の粘着効果により、付着力(Fa)は、摩擦力(Ff)よりも大きくなる。コイ
ル(2a)により、付着力(Fa)よりも大きいモータの吸引力(Fm)がかけ
られるまで、プランジャ(2b)は、非接触位置にとどまる。
漸進的に増加する。プランジャ(2b)の移動に伴い、その保持力は、(付着力
(Fa)から摩擦力(Ff)へ)急激に低くなるとともに、吸引力(Fm)は高
くなる。従って、吸引力(Fm)と摩擦力(Ff)との差により、初期移動時に
は、プランジャは、急激に加速される。そのため、漸進的に電力を供給しても、
所望の効果は得られない。
イル(2a)には、PWMのピーク電圧が印加される。
ジャが移動している間に変化するようになっている。
り「プランジャ呼び出し期間」)までの、プランジャが移動する連続時間を示し
ている。最終位置では、プランジャは固定コアと確実に接触し、可動接触子(3
)は接触位置に移動する。
階は、3つの期間に区分されている。まず、2つの移動段階について説明する。
00%に近いか、またはそれと等しい(周期比とは、トランジスタ(T1)の導
通期間と一周期の期間との比である)。
b)には、それを、非接触位置から接触位置へ移動させるのに十分な吸引力(F
m)が加えられる。第1移動段階は短く、本実施例では2ミリ秒〜10ミリ秒で
あり、プランジャ(2b)を解除させるに足る、大きな吸引力を発生する。
1期間では、トランジスタ(T1)は、ほぼ50%の周期比(R2)をもってコ
ンタクタを制御する。そのため、コイル(2a)に流れる実効電流は、第1移動
段階のものと比べてかなり小となり、プランジャ(2b)が解除され始めた後の
残留摩擦力(Ff)に十分に打ち克つような大きな力が発生する。
)は、可動接触子(3)が接触位置に移動するまで、緩やかに移動する。また、
この第1期間では、多くの場合、時間と(t1)と(t2)との間において、ピニ
オン(1)とスタータプレート(C)とは軸方向に接触する。
プランジャ(2b)に近接するコイル(2a)内の温度センサに、また、第2の
入力端子を介して、スタータの電力供給端子に接続されている。
度、従って、コイル(2a)の温度(T)と、スタータの入力側における供給電
圧(U)が入力される。
数に基づいて可変となっている。また、コイル(2a)の温度により、その抵抗
値が直接影響される。所定の周期比の平均電流は、スタータの端子、つまり、バ
ッテリ端子間の電圧と、コイル(2a)の抵抗値とにより直接影響される。
給電圧の関数及びコイルの温度の関数に基づく周期比(R2)とを対応させたテ
ーブルが記憶されたメモリを有している。周期比(R2)は、温度20°におい
て、周期比(R1)の0.4〜0.6倍である。
電圧の関数と、コイルの抵抗値(温度変化に依存する)の関数とに基づく周期比
(R2)を自動的に用いる。電圧(U)及び温度(T)を、上述した第1移動段
階が始まる前の、スタータが駆動される瞬間に測定するのが好ましい。
)から時間(t3)までの第2移動段階の第2期間中に、周期比(R2)を漸進
的に、かつ、連続して周期比(R1)になるまで、または周期比(R1)よりも
大きい周期比に増加させる。この遷移時間は、20ミリ秒〜50ミリ秒であり、
漸進的に増加するので、コンタクタが、時間(t1)から時間(t2)の間に接触
できなくなった場合でも、それを確実に接触させることができる。
ンタクタ、機械的結合手段(4)または電気モータ(M)の軸周辺に発生した時
に生じる。大きな摩擦力は、例えば、天候、膨張、停止、埃により、または、電
気モータ(M)の軸のスプライン領域やフォークの関節部等に異物がある時に発
生する。
ンジャ(2b)により押圧される。それにより、電気モータ(M)は付勢されて
、その軸が回転し、ピニオン(1)はスタータプレート(C)と確実に噛合する
。
)がスタータプレート(C)と噛合した場合には、本発明により予め定められた
時間を経過する前に噛合したことになるので、電流を連続的に増加させる必要は
ない。90%の場合、可動接触子(3)は、通常に動作する最短の所定時間前に
接触する。
て決定される。これらの関数の値は、可動接触子(3)が非接触位置にあると、
通常の値とはならない。
ミリ秒の高電流期間では、周期比は(R1)に保たれるか、または、それ(R1
)よりも大きい周期比とされる。この高周期比段階では、可動接触子(3)が接
触し始め、プランジャ(2b)は、固定コアの接触部に跳ね返らないようにする
大きな吸引力で、接触位置に保持される(そのため、可動接触子(3)が接触す
る)。
ンジンが始動される時に流れる最大電流を吸収するのに十分な長い期間であり、
また、本発明の特徴ではない。
期比が増加する。
(3)を接触位置に保つために、周期比(R3)の実効電流がコイル(2a)に
流れる。
イクロコントローラ(10)を、スタータの回路基板のような支持部に、より詳
しく言うと、可動接触子(3)と、固定接触子を保持するキャップ(図1には図
示しない)との間に、コイル(2a)と近接して取り付けることができる。
調により、バッテリの電流及び電圧を測定でき、また、上述したように、所定周
期比の平均電流を、バッテリ電圧に直接依存させることができる。
の第1期間が始まった後に、所望の周期比を用いることができる。
−t'1)に区分した場合のグラフである。
'−t'1)での周期比は、周期比(R2)よりも小さい。
圧及び電流を、より正確に測定できるので好ましい。第1移動段階の第1期間で
の実効電流は、図3に示したものと近似してはいるが、それよりも低くなってお
り、また、周期比が(R2)である第2移動段階におけるものよりも高くなって
いる。
、第2期間は、第1期間の2倍以上の長さとなっており、第2段階が始まる前に
、バッテリの電圧及び電流を確実に測定できる。
は3ミリ秒であり、第2期間(t'−t'1)は7ミリ秒となっている。
い3Aである。
比べて半分以下となっている。
で動作する。図4では、簡略化のために、第2移動段階及び第3移動段階を示し
ていない。
を漸進的に最適に移動させることができる。このため、ピニオン(1)及びスタ
ータプレート(C)の耐用寿命が長くなるとともに、ピニオン(1)とスタータ
プレート(C)との衝撃によるノイズは低下する。
なる。その時には、電気モータの電流は、制御されない。
段階の実効電流を小さくすることができる。従来技術と比べて、プランジャを最
大限に移動させることができるようになり、また、その移動を、特に、第1段階
の期間を調節することにより制御できるようになる。従来では、プランジャを固
定しないようにするために、十分な安全率が必要であった。
の第1期間を、おおむね一定の実効電流で制御することができる。
て回路基板上に設け、さらに、正または負の温度係数を有する温度可変型の抵抗
をマイクロコントローラ(10)に接続することにより、コイル(2a)の温度
を測定することができる。
Claims (10)
- 【請求項1】 電気モータ(M)を有する自動車の電気スタータ用のコンタ
クタ(2)の可動コア(2b)を漸進的に移動させるために、コイル(B)に電
力を供給するようになっており、コイル(B)に流れる実効電流は、可動コア(
2b)が接触位置に向かって移動している間に変化し、それにより、可動接触子
(3)を接触位置に移動させ、電気モータ(M)を動作させ、前記可動コア(2
b)を、 −可動コア(2b)を移動させるために、大きな実効電流を流す第1移動段階
(t0〜t1)と、 −小さな実効電流を流す第2移動段階(t1〜t3)と で移動させるようにした方法において、 第2移動段階(t1〜t3)では、所定時間経過後に、実効電流を連続的に増加
させることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 第2移動段階(t1〜t3)における実効電流は、第1移動段
階(t0〜t1)における実効電流の0.4〜0.6倍である請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 第1移動段階(t0〜t1)は、可動コア(2b)を移動させ
始めるのに十分な実効電流を流す第1期間と、第1期間で流れる実効電流よりも
低いか、または実効電流が流れない第2期間とを有している請求項1または2に
記載の方法。 - 【請求項4】 可動接触子が接触した後に、高電流期間(t3〜t4)で大き
な電流が流れるようになっている請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 - 【請求項5】 自動車のスタータの可動コア(2b)を漸進的に移動させる
ために、コイル(B)に流れる実効電流を、可動コア(2b)が接触位置に向か
って移動している間に変化させ、コイル(B)に対する電力の供給を制御し、コ
ンタクタ(2)の可動接触子(3)を接触位置に移動させて、電気モータ(M)
を付勢し、この始動時に、前記可動コア(2b)を、 −可動コア(2b)を移動させ始めるのに十分大きな実効電流を流す第1移動
段階(t0〜t1) −小さな実効電流を流す第2移動段階(t1〜t3) で移動させるようにした装置において、 第2移動段階(t1〜t3)では、所定時間経過後に、実効電流を連続して増加
させるようにしたことを特徴とする装置。 - 【請求項6】 スタータへの供給電圧を測定する手段と、実効電流レベルを
、第2移動段階(t1〜t3)における前記電圧の関数に基づいて変化させる手段
とを備えている請求項5に記載の装置。 - 【請求項7】 コイル(B)の抵抗値を測定し、かつ、実効電流を、第2移
動段階(t1〜t3)における前記抵抗値の関数に基づいて変化させる手段を備え
ている請求項5または6に記載の装置。 - 【請求項8】 温度を測定する手段と、実効電流を、第2移動段階(t1〜
t3)における前記温度の関数に基づいて変化させる手段とを備えている請求項
5〜7のいずれかに記載の装置。 - 【請求項9】 コイル(B)にパルス電圧を供給し、その周期比(R1)(
R2)を、第1移動段階(t0〜t1)と第2移動段階(t1〜t3)とで異なるも
のとした請求項5〜8のいずれかに記載の装置。 - 【請求項10】 コイル(B)の供給電力の周期比(R2)を、測定手段の
測定に基づいて低下させる手段(10)を備えている請求項6または8と組み合
わせた、請求項9に記載の装置。
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