JP2004060458A

JP2004060458A - 内燃機関用スタータ

Info

Publication number: JP2004060458A
Application number: JP2002216041A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shiga; 志賀　　孜; Masami Niimi; 新美　　正已
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2004-02-26
Also published as: DE10330273A1; US20040017086A1; US6759756B2

Abstract

【課題】メイン接点のＯＮ、ＯＦＦと噛み合いを行わせつつ、該マグネットスイッチとモータの電源を共通使用しているので、回路の結線は入力端子に１カ所つなげばよいので噛み合いの信頼性を落とすことなく、作業性の向上とコストを下げることを目的としている。
【解決手段】可動接点７２は第一の弾性体７３の一部をなしており全体として導電性がありなおかつ機械強度のあるもの、たとえばリン青銅などで出来ている。８０はメイン接点部で固定接点８１と可動接点８２よりなっている。またサブ接点部とメイン接点部はバッテリとモータ間で並列回路をなしており、更にサブ接点部はカーボンよりなるので結果として前記回路内では抵抗の役目も果たすことになる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関を始動するための始動装置であるスタータの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の環境問題へ対応するため車でもさまざまな取り組みがなされている。
【０００３】
そのためにスタータでもさまざまな試みがなされている。たとえば小型で軽量とか、エコラン等のきめ細かな制御もおこなういわゆるスマートスタータへの取り組みである。
【０００４】
従来のスタータの回路図は図５に示したようにキースイッチをＯＮすると補助リレーがＯＮしてスタータのマグネットスイッチのコイルに通電され、この電磁力によりピニオンを押し出しエンジンと連結させると同時にスタータの接点を閉じ、バッテリーからスタータの入力端子をへてモーターに通電されるようになっている。このようにスタータには２本の配線がある、すなわち入力端子に結線されメインの電流が流れる回路とスイッチ端子に結線されるスイッチ駆動回路である。この回路の配線抵抗が車ごとに異なることにより種々の制御を行うのに不便である。また狭いエンジンルーム内でスタータに２本の配線をするため作業性も悪いという問題もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これに対応するため、１本のメイン配線のみを結線し、かつスタータの制御を集中して行い、スタータは該集中制御部から送られてくる作動電流をうけてスタータ本体は単なるモータとしてのみ働くようにして、制御をしやすくする試みもあるが（例えば、ドイツ公開特許第１００４７２８８）、これには以下のような不都合がある。すなわちスタータはエンジンを回すために、まずピニオンがエンジンのリングギヤーに確実に噛み合った後にモータを回し、エンジンがかかったのちには速やかにリングギヤーから離れるなどの、始動するためのきめこまかな動きが必要となる。このため通常のスタータは本体にマグネットスイッチをもち、この電磁力により該噛み合い機能とモータへの通電のＯＮ、ＯＦＦをおこなっている。引例ではこのマグネットスイッチをスタータ本体に直結して持たないので噛み合いなどのきめ細かな動きが出来なく、結果としてスマートスタータのための制御を生かしきれないという問題がある。
【０００６】
また２輪車用のスタータでもメイン回路のみで結線されているが、これは噛み合いのためのマグネットスイッチをもたずピニオンの移動を慣性力を利用（いわゆるベンディクス噛み合い）しているので、噛み合いの確実性を欠くのは周知のことである。
【０００７】
このように従来周知の方法では、集中制御するためメイン回路のみで作動させよう（いわゆる１ワイヤー方式）とすると結果的にスタータの噛み合いのための信頼性を落としてしまうという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明では制御部に設けたメインスイッチとは別に、直列にもう一つのスイッチをスタータ本体に内蔵させ、該本体内蔵スイッチを作動させるためのマグネットスイッチをスタータにもたせ、このマグネットスイッチの電源はメイン回路から供給されるようにし、信頼性を落とすことなく１ワイヤーによるスマート制御を可能にすることを目的とするものである。
【０００９】
請求項１では、従来同様スタータ本体にマグネットスイッチを持たせ、メイン接点のＯＮ、ＯＦＦと噛み合いを行わせつつ、該マグネットスイッチとモータの電源を共通使用しているので、回路の結線は入力端子に１カ所つなげばよいので噛み合いの信頼性を落とすことなく、作業性の向上とコストを下げることが可能である。
【００１０】
請求項２では、スタータ本体とは別に設けたリレーによりスタータの電流を制御するので、車両の種々の情報をこのリレー１カ所に集中させればよく、集中制御が可能となりアイドルストップなどのきめ細かな制御が可能である。
【００１１】
請求項３では、該リレーが閉じたときまず抵抗体を介してモータに通電されるのでモータがゆっくりまわり、メイン接点が閉じた後は抵抗を介さず直接モータに電流が流れるのでモータがフルパワーでまわるので、ピニオンとリングギヤーが連結されるまではゆっくりまわり噛み合い時の衝撃を少なく出来、連結後はフルパワーでエンジンを駆動することが可能となりスタータの信頼性が増す。しかもはじめゆっくりまわすための特別な回路を該リレーに必要ない。
【００１２】
請求項４では、該リレーからの電流はまずマグネットスイッチを作動させプランジャーを動かし、まずサブ接点がＯＮして抵抗体により適当な値（通常１５０Ａくらい）電流制限されモータに通電され、メイン接点ＯＮしてからはフルの電流が流れる。このようにマグネットスイッチ、抵抗体、メインと電流を流す順序がきっちと決められるので噛み合いタイミング、衝撃のより少ないかみ合わせ等の始動のためのきめ細かな制御が容易となる。
【００１３】
請求項５では、サブ接点と抵抗体の機能をカーボンブラシで行うので接点が溶着する事もなくしかも部品点数が少なくコストも有利である。
【００１４】
請求項６では、モータのブラシとコンミテータとの接触をＯＮ、ＯＦＦすることによりメイン接点の機能の代わりにすることによりメイン接点の接触ドロップがなくなりロスがなくなる。
【００１５】
請求項７では、ピニオンの回転規制をした状態でモ−ターを回しそれにより噛み合わせる構造にしているので、ピニオンを押し出すのにマグネットスイッチの大きな電磁力を必要としないのでスイッチが小型化出来、そのためスイッチをモータの側面に取り付けても出っ張ることがなく１ワイヤー化と併せてエンジンへの取り付け性がより良くなる。また確実な噛み合いを確保しつつエンジン始動のための集中制御もより可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のスタータを図１，２，３に示す一実施例に基づき説明する。５０はマグネットスイッチでその構成は電磁力を発生する吸引コイル５１と磁気回路を形成するプランジャー５２，ケース５５，底蓋５４及びエヤーギャップ５６によりなっている。７０はサブ接点部で固定接点７１と可動接点７２よりなっている。該固定接点７１はカーボン１００％または金属含有量の少ないカーボン主体の材料、いわゆるカーボン系の材料でできている。該可動接点７２は第一の弾性体７３の一部をなしており全体として導電性がありなおかつ機械強度のあるもの、たとえばリン青銅などで出来ている。８０はメイン接点部で固定接点８１と可動接点８２よりなっている。またサブ接点部とメイン接点部はバッテリとモータ間で並列回路をなしており、更にサブ接点部はカーボンよりなるので結果として前記回路内では抵抗の役目も果たすことになる。抵抗値としては　５０ｍオーム程度あればよく、そのためには該固定接点７１は金属含有量が１０％以下であれば必要な抵抗値がえられる。またカーボンとしてはグラファイトか無定形カーボンかは前記金属の含有量と勘案して必要な抵抗値、寿命になるよう決めればよい。該可動接点７２および８２は各々該固定接点７１，８１に第１の弾性体７３及び第２の弾性体８３により接触圧を付与される。（本実施例では弾性体７３，８３をプランジャーと一緒に動く可動側にいれたが固定接点７１，８１側に入れるまたはクロスして入れてもよい。）
サブの固定接点７１はホルダー６２を介し　またメインの固定接点８１は直接、入力端子６０でリレーを介してバッテリと接続される。プランジャー５２の一端にはフランジ５３と継ぎ手部５３ａが固定されている。フランジ５３の先端部５３ｂは前記第２の弾性体８３をかいしてホルダー５８に連結している。ホルダー５８はその他端に圧入等の適当な方法で該可動接点７２，８２が固定されている。すなわちプランジャー５２が動くとフランジ５３，ホルダー５８，可動接点７２，８２がほぼ一体的に移動するようになっていることによりスイッチとしての役目を果たすようになる。該継ぎ手部５３ａには穴があり、その穴には連結手段９０の一端か挿入されている。連結手段９０の他端は部材９１を介してピニオン２５の回転を規制するようになっている。すなわち吸引コイル５１が吸引されるとプランジャー５２が前記エヤーギャップ５６を縮める方向に動き、それにより連結手段を介して部材９１がピニオン２５に接触して回転を規制する。この状態でモータが回転すると出力軸２０の外周とピニオン２５の内周にそれぞれ設けられたねじれスプライン２０ａ，２５ａによりピニオンが軸方向に移動し図示してないエンジンのリングギヤーに噛み合う。モータのアーマチャ１０のシャフト１１は減速機構３０、クラッチ２７を介して出力軸２０につながっている。５７はリターンスプリングで吸引コイル遮断時プランジャー５２を元の位置に押し戻す役目をする。本実施例ではリターンスプリング５７をマグネットスイッチ５０の内側のプランジャー５２部に挿入したがそれ以外のところに挿入してもよいことはいうまでもない。要はプランジャー５２を元の位置に押し戻せればどこでもよい。
【００１７】
本発明になる作動を説明する。車のキースイッチがＯＮされると車両側のリレーが働きバッテリと入力端子６０が接続されマグネットスイッチ５０の吸引コイル５１に電磁力が発生しプランジャー５２がリターンスプリング５７に抗してエヤーギャップ５６を縮める方向に動く。そして連結手段９０を介してピニオン２５の回転規制をする。次にサブ接点部７０が抵抗体９５（本実施例ではカーボン系固定接点７１がその役目を兼用）を介して接続されるので非常にゆっくりとモ−タが回転する。そうすると出力軸２０が回転するがピニオン２５は回転が規制されているのでスプライン２０ａ，２５ａの軸方向成分によりピニオン２５は軸方向に押し出され図示してないリングギヤーに噛み合う。更にプランジャー５２が移動するとメイン接点部８０が導通する。そうするとサブとメインの接点部は並列回路となっていること及びサブ接点部７０は抵抗体が入っていることによりメイン接点回路にフルにバッテリからの電流が流れモータが全力を出しエンジンをかける。一方エンジンがかかりキースイッチがＯＦＦされると吸引コイル５１電磁力がなくなる。そうするとリターンスプリング５７の復元力によりプランジャー５２が戻されメイン接点部８０がＯＦＦされ、モータには抵抗体９５を介した制限された電流が流れる、さらにプランジャー５２が戻されるとサブ接点部７０がＯＦＦされる。このように本発明のマグネットスイッチは作動する。なおスイッチ以外の噛み合い部とうの作動は特開平１０−１１５２７４と類似なので詳細は省く。
【００１８】
このように本発明によればまずマグネットスイッチとモータの電源を入力端子６０の１カ所にすることによりほかに何の配線もいらないので車での取り付け作業性がよく、しかもリレーでの集中制御がやりやすくなる。またスタータ本体にマグネットスイッチ、接点部を持っているので噛み合い時のモータの立ち上がり性能（過渡応答）ともマッチングもきめ細かく行える。さらに回転規制による噛み合い機構であるのでこの面からもマグネットスイッチを小型化出来、１ワイヤー方式とあわせてさらなる小型化が出来る。このように本発明によればアイドルスットプなどの環境対応のためのリレーによる制御をスタータの機能を損なうことなく確実に行え、しかも小型、低コスト、作業性向上のできる。
【００１９】
図４は他の実施例である。アーマチャ１０の端面にはサーフェスコンミテータ１２がありブラシ１３とモータの主要回路となっている。該ブラシ１３は図示してないピグテールにより直接入力端子６０に接続されている。１６はブラシホルダーでその内部にブラシ１３，ブラシリターンスプリング１４，セットスプリング１５およびスプリング受け台１７を有している。スタータを使用しないとき（非作動時）にはブラシ１３はブラスリターンスプリング１４によりコンミテータ１２から浮き上がっている。セットスプリング１５はレターンスプリング１４とともにブラシ１３を非作動時の状態に保持している。
【００２０】
本実施例の作動を説明する。吸引コイル５１に通電されると、プランジャー５２と連動してフランジの先端部５３ｂが動く。該先端部５３ｂの端にはテーパー部５３ｄがあり、該テーパー部５３ｄは該スプリング受け台１７の端面のテーパー部１７ａを押す。これによりプランジャー５２に連動してスプリング受け台１７がセットスプリング１５をたわませなからブラシ１３をコンミテータ１２側へおす。ある程度以上セットスプリング１５がたわむとリターンスプリング１４の力にうち勝ちブラシを移動させ、ついにはブラシはコンミテータ１２と接触し電気的導通がなされモータが回転する。いいかえればブラシがメイン接点の役目をすることになる。結果としてメイン接点の接触抵抗がなくなったことになる。（ブラシとコンミテータの接触ドロップはもともとモータとして存在していたのであるからこれにより増えたわけではない。）このように本実施例によればメイン接点の抵抗を全く増やすことなく、スタータ本体に接点を設けることが出来、外部のリレーによる制御をよりいっそう引き立たせることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のスタータの断面図である。
【図２】図２は図１のスイッチ部の断面図である。
【図３】図３は本発明のスタータを含む車両での回路図である。
【図４】図４は他の実施例で、そのメイン接点部の周辺の断面図である。
【図５】図５は従来の車両の回路図である。
【符号の説明】
５０　マグネットスイッチ
６０　入力端子
７０　サブ接点部
７１　サブの固定接点
７２　サブの可動接点
８０　メイン接点部
８１　メインの固定接点
８２　メインの可動接点

Claims

外部電源に接続された入力端子と、
エンジンのリングギヤに噛み合うピニオンと、
このピニオンに駆動力を伝達するためのモータ部と、
前記ピニオンをリングギヤに噛み合わせるための噛み合い機構部を作動させるマグネットスイッチとを備え、
該入力端子に印加される電流により該マグネットスイッチを作動させ、メイン接点を断続させ該モータ部への通電制御を行うと共に、前記ピニオンをリングギヤに噛み合わせるようにするスタータにおいて、
該マグネットスイッチおよびモータ部を作動するための電源を直接該入力端子から取るようにしたことを特徴とする内燃機関用マグネットスイッチ付きスタータ。
該入力端子には、前記スタータとは別に設けられたリレーにより電流を断続制御される回路が接続されることを特徴とする請求項１記載のスタータ。
前記入力端子と前記モータ部との間に抵抗体を接続し、該抵抗体は前記メイン接点と並列回路を成すようにしたことを特徴とする請求項２に記載のスタータ。
前記入力端子とモータ部の間に抵抗体とサブ接点とを設け、該抵抗体とサブ接点は前記メイン接点と並列回路を成すようにし、前記入力端子に供給された電流により該マグネットスイッチのプランジャーが動き、まずサブ接点が閉じ、その後該メイン接点が閉じるようにしたことを特徴とする請求項３記載のスタータ。
前記抵抗体とサブ接点の機能をカーボン系のブラシの内部抵抗と接触を利用して行うことを特徴とする請求項４記載のスタータ。
該モータ部のアーマチャに通電するブラシとコンミテータにおいて、該ブラシを該マグネットスイッチのプランジャーと連動して動くようにしてブラシとコンミテータとの接触をおこなうようにして該メイン接点の機能を行わせることを特徴とする請求項１ないし５記載のスタータ。
内燃機関を駆動するための出力軸と、該モータのアーマチャのシャフトと前記出力軸の間に設けられ、前記アーマチャシャフトの回転を減速して、前記出力軸に伝える減速機構を有するものにおいて、前記マグネットスイッチのコイルの吸引力により前記プランジャーと連動して移動する連結手段を介してピニオンの回転を規制すること及び接点を導通させモータをまわし、該ピニオンと該出力軸に設けたねじれスプラインにより回転力を軸方向の力に変換してピニオンをエンジンのリングギヤーに噛み合わせる機構を有するスタータにあって、該スイッチがスタータモ−タを介して該ピニオンと反対側にあることを特徴とする請求項１ないし６記載のスタータ。