JP2011096549A - Electromagnetic switch device for starter - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば自動車などの車両に搭載されるエンジン、特に燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、自動停止再始動装置、 いわゆるアイドリングストップ装置を搭載したエンジンを始動するスタータ用電磁スイッチ装置に関するものである。 The present invention relates to an engine mounted on a vehicle such as an automobile, and more particularly to an electromagnetic switch device for a starter that starts an engine equipped with an automatic stop / restart device, so-called idling stop device, for the purpose of reducing fuel consumption and exhaust emission. Is.
従来、エンジン始動用スタータが特に多く用いられているのは自動車であるが、近年、自動車の燃費節減、排気エミッション低減等の改善方法としてアイドリングストップ装置を搭載する自動車が増加している。 Conventionally, the starter for starting the engine has been particularly frequently used for automobiles. However, in recent years, automobiles equipped with an idling stop device are increasing as an improvement method for reducing fuel consumption and exhaust emission of automobiles.
自動車の運転中に於ける燃料消費節約のためのエンジンの一時停止時には、エンジンは一時停止の開始直後に再始動を要求されることもあり、再始動の際にエンジンが未だ完全に停止していないときには、エンジンにスタータモータを連結することに困難を来たし、両者の連結が互いに噛み合う歯車によってなされるような構造では、歯欠けを生ずる虞れがある。そのため従来装置として、エンジンの再始動要求により、スタータモータを回転させ始め、スタータモータに調速通電を行ってその回転速度をエンジンの回転速度に同期させて、スタータモータをエンジンに連結するものがある。(特許文献1参照) When the engine is temporarily stopped to save fuel consumption while the car is in operation, the engine may be required to restart immediately after the start of the temporary stop, and the engine is still completely stopped at the time of restart. When it is not, it becomes difficult to connect the starter motor to the engine, and in a structure in which the two are connected by gears meshing with each other, there is a possibility of tooth missing. Therefore, as a conventional device, there is a device that starts rotating a starter motor in response to a restart request of the engine, applies a speed-regulating energization to the starter motor, synchronizes the rotation speed with the rotation speed of the engine, and connects the starter motor to the engine. is there. (See Patent Document 1)
また、他の従来装置として、エンジンの再始動要求が発生したときに、スタータへの通電を開始してピニオンを回転させ、このピニオンの回転速度が前記リングギアの回転速度と同期した時点で、前記ピニオン押し出し手段により前記ピニオンを前記リングギアに噛み込ませて前記スタータによるクランキングを開始してエンジンを再始動させるようにしたものがある。また、ピニオンの回転速度がリングギア回転速度と同期する時点を予測し、その時点に合わせてピニオンをリングギアに噛み込ませるようにピニオン押し出し手段の押し出し速度及び/ 又は押し出し開始タイミングを制御するものがある。(特許文献2参照) Further, as another conventional device, when an engine restart request is generated, energization of the starter is started to rotate the pinion, and when the rotational speed of the pinion is synchronized with the rotational speed of the ring gear, There is one in which the pinion is engaged with the ring gear by the pinion pushing means and cranking by the starter is started to restart the engine. Also, predicts when the rotation speed of the pinion is synchronized with the rotation speed of the ring gear, and controls the extrusion speed and / or the extrusion start timing of the pinion extrusion means so that the pinion is engaged with the ring gear at that time There is. (See Patent Document 2)
また、従来のスタータ用電磁スイッチ装置では、コイルに通電することにより磁界を発生させ、プランジャを磁化させることによりそのプランジャに取付けられたフックとレバーを介してピニオンギヤを飛び出させることによりリングギヤと噛合わせる機能と、その移動を利用し、プランジャが固定接点に到達し、可動接点を介して内部接点を閉じることにより電源からモータ間への通電開閉を行なう機能を有しており、コイルへの通電という1つのプロセスで上述した2つの動作を行っている。 Further, in the conventional starter electromagnetic switch device, a magnetic field is generated by energizing the coil, and the plunger is magnetized to engage the ring gear by popping out the pinion gear via the hook and lever attached to the plunger. Using the function and its movement, the plunger reaches the fixed contact and has a function to open and close the energization from the power source to the motor by closing the internal contact via the movable contact. The above-described two operations are performed in one process.
上述した従来のスタータ用電磁スイッチ装置においては、アイドリングストップ装置による高速始動・静粛性を実現するうえで、惰性回転中のリングギヤにピニオンギヤが飛込み、当接する際にピニオンギヤとリングギヤの回転速度が同期するよう、ピニオンギヤが飛び出すよりも早くモータを回転させる必要があるという課題が生じる。 In the above-described conventional starter electromagnetic switch device, the rotational speed of the pinion gear and the ring gear synchronizes when the pinion gear jumps into and comes into contact with the ring gear during inertial rotation in order to achieve high speed start and quietness by the idling stop device. Thus, there arises a problem that the motor needs to be rotated faster than the pinion gear pops out.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、ピニオンギヤとリ
ングギヤとの噛合い性能を改善することができるスタータ用電磁スイッチ装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an electromagnetic switch device for a starter that can improve the meshing performance of a pinion gear and a ring gear.
この発明に係わるスタータ用電磁スイッチ装置は、第1のプランジャと第1の固定鉄心と第1の励磁コイルとを有し、前記第1の励磁コイルに通電することにより、前記第1の固定鉄心を励磁し、前記第1のプランジャを前記第1の固定鉄心方向へ吸引し、ピニオンギヤをリングギヤ方向へ移動させる電磁石と、モータ回路を開閉する第2のプランジャと第2の固定鉄心と第2の励磁コイルとを有し、前記第2の励磁コイルに通電することにより、前記第2の固定鉄心を励磁し、前記第2のプランジャを前記第2の固定鉄心方向へ吸引し、前記第2のプランジャと連動して移動する可動接点を固定接点に接触させる電磁継電器とを備え、前記電磁継電器の第2のプランジャの中心軸と前記電磁石の第1のプランジャの中心軸が同軸上に直列に配置され、前記電磁継電器の磁気回路であり外枠を構成するスイッチケースと前記電磁石の磁気回路であり外枠を構成するスイッチケースが一体に構成されたスタータ用電磁スイッチ装置であって、前記第1の励磁コイルに通電した際に前記第1の固定鉄心のフランジ部に流れる磁束の向きと、前記第2の励磁コイルに通電した際に前記第1の固定鉄心のフランジ部に流れる磁束の向きとが逆方向となるように構成したものである。 An electromagnetic switch device for a starter according to the present invention has a first plunger, a first fixed iron core, and a first exciting coil, and the first fixed iron core is energized by energizing the first exciting coil. An electromagnet that attracts the first plunger toward the first fixed core and moves the pinion gear in the ring gear direction, a second plunger that opens and closes the motor circuit, a second fixed core, and a second An excitation coil, and energizing the second excitation coil to excite the second fixed iron core, attract the second plunger toward the second fixed iron core, and An electromagnetic relay that contacts a fixed contact with a movable contact that moves in conjunction with the plunger, and the central axis of the second plunger of the electromagnetic relay and the central axis of the first plunger of the electromagnet are coaxially connected in series A starter electromagnetic switch device in which a switch case that is a magnetic circuit of the electromagnetic relay and that constitutes an outer frame and a switch case that is a magnetic circuit of the electromagnet and that constitutes the outer frame are integrally formed, The direction of the magnetic flux flowing through the flange portion of the first fixed iron core when energized in one exciting coil and the direction of the magnetic flux flowing through the flange portion of the first fixed iron core when energizing the second exciting coil Are configured in the opposite direction.
また、この発明に係わるスタータ用電磁スイッチ装置は、第1のプランジャと第1の固定鉄心と第1の励磁コイルとを有し、前記第1の励磁コイルに通電することにより、前記第1の固定鉄心を励磁し、前記第1のプランジャを前記第1の固定鉄心方向へ吸引し、ピニオンギヤをリングギヤ方向へ移動させる電磁石と、モータ回路を開閉する第2のプランジャと第2の固定鉄心と第2の励磁コイルとを有し、前記第2の励磁コイルに通電することにより、前記第2の固定鉄心を励磁し、前記第2のプランジャを前記第2の固定鉄心方向へ吸引し、前記第2のプランジャと連動して移動する可動接点を固定接点に接触させる電磁継電器とを備え、前記電磁継電器の第2のプランジャの中心軸と前記電磁石の第1のプランジャの中心軸が同軸上に直列に配置され、前記電磁継電器の磁気回路であり外枠を構成するスイッチケースと前記電磁石の磁気回路であり外枠を構成するスイッチケースが一体に構成されたスタータ用電磁スイッチ装置であって、前記第1の固定鉄心の中央部側に前記第2のプランジャが軸方向に移動可能に収納される凹形状部が設けられ、前記第2のプランジャの外周側に前記第2の固定鉄心のフランジ部が配置されるように構成したものである。 The electromagnetic switch device for a starter according to the present invention has a first plunger, a first fixed iron core, and a first exciting coil, and energizes the first exciting coil to thereby provide the first exciting coil. Exciting the fixed iron core, attracting the first plunger toward the first fixed iron core, moving the pinion gear in the ring gear direction, the second plunger for opening and closing the motor circuit, the second fixed iron core, and the second And exciting the second stationary iron core by energizing the second exciting coil, attracting the second plunger toward the second stationary iron core, An electromagnetic relay that contacts a fixed contact with a movable contact that moves in conjunction with the plunger of the second plunger, and the central axis of the second plunger of the electromagnetic relay is coaxial with the central axis of the first plunger of the electromagnet An electromagnetic switch device for a starter that is arranged in a row and is configured integrally with a switch case that constitutes an outer frame that is a magnetic circuit of the electromagnetic relay and a switch case that constitutes an outer frame and is a magnetic circuit of the electromagnet, A concave portion in which the second plunger is accommodated so as to be movable in the axial direction is provided on a central portion side of the first fixed iron core, and a flange of the second fixed iron core is provided on an outer peripheral side of the second plunger. The parts are arranged to be arranged.
この発明に係わるスタータ用電磁スイッチ装置は、第1の励磁コイルに通電した際に第1の固定鉄心流れる磁束の向きと、第2の励磁コイルに通電した際に第2の固定鉄心流れる磁束の向きとが逆方向となるように構成したことにより、第1の励磁コイルと第2の励磁コイルの双方に通電されても、第1の固定鉄心の磁束が飽和することがなく、第1のプランジャおよび第2のプランジャが迅速に作動し、安定した噛合い性能を改善することができるスタータ用電磁スイッチ装置を得ることができる。 The electromagnetic switch device for a starter according to the present invention has the direction of the magnetic flux flowing through the first fixed iron core when the first exciting coil is energized and the magnetic flux flowing through the second fixed iron core when the second exciting coil is energized. By configuring so that the direction is opposite, the magnetic flux of the first fixed iron core is not saturated even if both the first exciting coil and the second exciting coil are energized, and the first It is possible to obtain an electromagnetic switch device for a starter in which the plunger and the second plunger operate quickly and can improve the stable meshing performance.
また、この発明に係わるスタータ用電磁スイッチ装置は、第1の固定鉄心の中央部側に第2のプランジャが軸方向に移動可能に収納される凹形状部が設けられ、第2のプランジャの外周側に第2の固定鉄心のフランジ部が配置されるように構成したことにより、軸方向の寸法を短縮することができ、小型化を図ることができるスタータ用電磁スイッチ装置を得ることができる。 In the starter electromagnetic switch device according to the present invention, a concave portion in which the second plunger is housed so as to be movable in the axial direction is provided on the center side of the first fixed iron core, and the outer periphery of the second plunger By configuring the flange portion of the second fixed iron core on the side, it is possible to obtain an electromagnetic switch device for a starter that can reduce the size in the axial direction and can be reduced in size.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図1〜図3に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の形態1に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を搭載したスタータの結線図である。図2はこの発明の実施の形態1に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を示す断面図である。図3はこの発明の実施の形態1に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を示す要部断面図である。
Embodiment 1.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a connection diagram of a starter equipped with an electromagnetic switch device for a starter according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing the starter electromagnetic switch device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part showing the starter electromagnetic switch device according to Embodiment 1 of the present invention.
これら各図において、スタータは回転力を発生するモータ1、このモータ1から回転力を取り出す出力軸2、この出力軸2上に軸方向摺動可能に配置され出力軸2からモータ1の回転力が伝達されるオーバランニングクラッチ3、このオーバランニングクラッチ3の構成部品でありオーバランニングクラッチ3に伝達されたモータ1の回転力をエンジンのリングギヤ(図示せず)に伝達するピニオンギヤ4、モータ回路を構成する主接点5を備え、主接点5を開閉する電磁継電器6と、この電磁継電器6と同軸直列に軸方向シフトレバー8側に配置され、フック7と係合される軸方向シフトレバー8を介してピニオンギヤ4をリングギヤ方向に移動させる電磁石9を備えたスタータ用電磁スイッチ装置10を備えている。
In each of these drawings, the starter is a motor 1 that generates a rotational force, an
次に、スタータ用電磁スイッチ装置10の構成について説明する。スタータ用電磁スイッチ装置10は、大きく分けて、スイッチケース11、電磁継電器6、電磁石9に分けられる。スイッチケース11内に電磁石9、電磁継電器6の順に収納されスタータ用電磁スイッチ装置10として構成され機能する。
Next, the configuration of the starter
まず、スイッチケース11は電磁継電器6と電磁石9の磁気回路を構成するため磁性材料であり、電磁継電器6と電磁石9の外周を一体に形成するコップ上の部品である。
First, the
次に、電磁石9について説明する。電磁石9は第1の励磁コイル12、第1の巻枠13、第1の固定鉄心14、復帰バネ15、第1のプランジャ16を備える。
Next, the
電磁石9は、第1の励磁コイル12に通電することにより、第1の固定鉄心14を励磁し、第1のプランジャ16を第1の固定鉄心14方向へ吸引し、軸方向シフトレバー8を介してピニオンギヤ4をリングギヤ方向へ移動させる。
The
第1の励磁コイル12は導電材であり、絶縁材からなる第1の巻枠13に巻回される。第1の固定鉄心14は磁性材料であり、磁気回路を構成し、フランジ分14aはスイッチケース11に嵌合されている。復帰バネ15は第1の固定鉄心14と第1のプランジャ16との間に設置され、第1のプランジャ16を軸方向シフトレバー8側に付勢する。
The
第1のプランジャ16は磁性材料であり、レバーバネ17を備えていて、復帰バネ15の力で軸方向シフトレバー8方向に付勢されている。レバーバネ17は第1のプランジャ16の第1の固定鉄心14方向の移動量が大きい場合に軸方向シフトレバー8を第1の固定鉄心14方向に付勢する。
The
次に、電磁継電器6について説明する。電磁継電器6は第2のプランジャ18、ロッド
19、第2の励磁コイル20、第2の巻枠21、第2の固定鉄心22、復帰バネ23、端子台24を備える。
Next, the
第2のプランジャ18は磁性材料であり、磁気回路を構成し、復帰バネ23の力で軸方向のスペーサ29側に付勢される。第2の励磁コイル20は導電材であり、絶縁材からなる第2の巻枠21に巻回される。
The
第2の固定鉄心22は磁性材料であり、磁気回路を構成し、スイッチケース11に嵌合されている。復帰バネ23はロッド19と第2のプランジャ18をスペーサ29方向に付勢するように端子台24と固定部材25の間に設置される。端子台24には絶縁部材26、主接点5の固定接点5a,5bを備える。また、電磁継電器6は可動接点27、接点バネ28を備えている。なお、第2のプランジャ18と第1の固定鉄心14との間には非磁性材料からなるスペーサ29が設けられている。
The second fixed
また、スタータ用電磁スイッチ装置10は、主接点5を車輌用電源装置30へケーブルにより接続されており、更に第1の励磁コイル12と第2の励磁コイル20は別々のケーブルにて電子制御装置31に接続され、キースイッチ32を介し、車両用電源装置30と接続されている。第1の励磁コイル12の下流側はボディーアースへ接続され、第2の励磁コイル20の下流側もボディーアースに接続される。
The starter
次に動作について説明する。アイドリングストップにおいて、惰性回転中のリングギヤに対してピニオンギヤ4の回転速度を同期させるため、エンジン始動要求の際には、電子制御装置31の制御により、第2の励磁コイル20に電流が通電される。第2の励磁コイル20への通電により、主接点5と可動接点27が閉路されることで、車両用電源装置30からスタータモータ1へ電力が供給され、ピニオンギヤ4の回転が開始する。そして、リングギヤの回転と、ピニオンギヤ4の回転が同期するタイミングを狙い、電子制御装置31の制御により、第1の励磁コイル12に電流を通電させることで、ピニオンギヤ4がリングギヤと噛合わせる。この時、第1の励磁コイル12に電流を通電した際に第1の固定鉄心14のフランジ部14aに流れる磁束33の向きと、第2の励磁コイル20に電流を通電した際に第1の固定鉄心14のフランジ部14aに流れる磁束34の向きとが、逆方向となり、双方に通電したときは互いに磁束を相殺するように構成されている。
Next, the operation will be described. In idling stop, in order to synchronize the rotational speed of the pinion gear 4 with the ring gear during inertial rotation, when the engine is requested to start, current is supplied to the second
この実施の形態1においては、第1の励磁コイル12に電流を通電した際に第1の固定鉄心14のフランジ部14aに流れる磁束33の向きと、第2の励磁コイル20に電流を通電した際に第1の固定鉄心14のフランジ部14aに流れる磁束34の向きとが、逆方向となるよう構成したことにより、第1の励磁コイル12と第2の励磁コイル20の双方に通電されても、第1の固定鉄心14のフランジ部14aの磁束が飽和することがなく、吸引力を最大に発揮することができるため、第1のプランジャ16および第2のプランジャ18が迅速に作動し、安定した噛合い性能を得ることができる。
In the first embodiment, when a current is supplied to the first
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を図2及び図3に基づいて説明する。
A starter electromagnetic switch device according to
この発明の実施の形態2においては、基本構成は上述した実施の形態1と同様である。図2及び図3から明らかなように、第1の固定鉄心14の中央部側に第1のプランジャ16側に凹ませた凹形状部35を設けた場合を示している。
In
第1の固定鉄心14の中央部側に設けた凹形状部35内のスペースに第2のプランジャ18が軸方向に移動可能に収納している。また、第2のプランジャ18の外周側に第2の
固定鉄心14のフランジ部14aが配置されるように構成したものである。
The
この実施の形態2においては、第1の固定鉄心14の中央部側に第2のプランジャ18が軸方向に移動可能に収納する第1のプランジャ16側に凹ませた凹形状部35を設けたことにより、軸方向の寸法を短縮することができ、小型化を図ることができる。
In the second embodiment, a concave-shaped
実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を図1ないし図3に基づいて説明する。
A starter electromagnetic switch device according to
この実施の形態3においては、第1の励磁コイル12及び第2の励磁コイル20の巻き始め部は、それぞれのスイッチ入力端子36,37に接続されており、巻き終り部はそれぞれ第1の固定鉄心14、第2の固定鉄心22に接続されアースとする回路となっているものである。
In the third embodiment, the winding start portions of the
この実施の形態3によれば、第1の励磁コイル12及び第2の励磁コイル20の巻き方向が統一され、製作時の作業性の向上を図ることができる。
According to the third embodiment, the winding directions of the first
実施の形態4.
この発明の実施の形態4に係わるスタータ用電磁スイッチ装置を図3に基づいて説明する。
Embodiment 4 FIG.
A starter electromagnetic switching device according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG.
この実施の形態4においては、第1の固定鉄心14と第2のプランジャ18との間に挿入されている非磁性材料であるスペーサ29のクリアランスをT2とし、第2のプランジャ18と第2の固定鉄心22のクリアランスをT1としたとき、電磁スイッチ装置10が静止状態において、T1<T2の関係にある構成としたものである。
In the fourth embodiment, the clearance of the
この実施の形態4によれば、第2の励磁コイル20に通電した際に、第2のプランジャ18が第1の固定鉄心14に引き寄せられることが無く、迅速に第2の固定鉄心22方向へ移動するので、スタータモータ1を早期に回転開始することができる。
According to the fourth embodiment, when the second
この発明は、ピニオンギヤとリングギヤとの噛合い性能を改善することができるスタータ用電磁スイッチ装置の実現に好適である。 The present invention is suitable for realizing an electromagnetic switch device for a starter that can improve the meshing performance of the pinion gear and the ring gear.
4 ピニオンギヤ 6 電磁継電器
9 電磁石 10 スタータ用電磁スイッチ装置
11 スイッチケース 12 第1の励磁コイル
14 第1の固定鉄心 14a フランジ部
16 第1のプランジャ 18 第2のプランジャ
20 第2の励磁コイル 22 第2の固定鉄心
29 スペーサ 33 第1の磁束
34 第2の磁束 35 凹形状部
36 入力端子 37 入力端子
4
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