JP2012225189A - スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】タンデムソレノイド型の電磁スイッチをピニオン軸と同軸線上に配置したスタータにおいて、電磁スイッチの全長を短縮することにより、スタータの搭載性を向上できる技術を提供する。
【解決手段】ＳＬ１プランジャ３４は、外周面に段差が設けられ、この段差より前端側であるプランジャ摺動部３４ａの外径より、段差より後端側であるプランジャ後部３４ｂの外径の方が小さく形成されている。一方、ＳＬ２プランジャ４１は、前端側が開口するプランジャ摺動部４１ａの内径がプランジャ後部３４ｂの外径より大きく形成されている。ＳＬ１プランジャ３４とＳＬ２プランジャ４１は、ＳＬ１コイル２８およびＳＬ２コイル２９が共に非励磁の時、つまり、ＳＬ１プランジャ３４とＳＬ２プランジャ４１が共に戻り位置に静止している時に、プランジャ後部３４ｂがＳＬ２プランジャ４１の内周に入り込んで軸方向にラップしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータの電機子軸とピニオン軸とが平行に配置され、そのピニオン軸をエンジン側へ押し出す第１のソレノイドと、モータの通電電流を断続する第２のソレノイドを有する電磁スイッチがピニオン軸と同軸線上に配置されているスタータに関する。

従来技術として、本出願人が先に出願した特許文献１がある。
この特許文献１には、シフトレバーを介してスタータのピニオンをエンジンのリングギヤ側へ押し出す第１のソレノイドと、メイン接点を開閉してモータの通電電流を断続する第２のソレノイドとを軸方向に直列に配置したタンデムソレノイド型の電磁スイッチが示されている。この電磁スイッチは、第１のソレノイドと第２のソレノイドをそれぞれ独立に制御できる、つまり、第１のソレノイドによってピニオンを押し出すタイミングと、第２のソレノイドによってモータに通電するタイミングとを独立に制御できるので、アイドリングストップ装置に好適に採用できる。

アイドリングストップ装置は、例えば、交差点での信号停止あるいは渋滞等により車両が一時停止した際に、エンジンへの燃料供給をカットしてエンジンを自動的に停止させ、その後、ユーザにより発進操作（例えば、ブレーキペダルの解除操作、ドライブレンジへのシフト操作等）が行われて再始動条件が成立すると、スタータを自動的に作動させてエンジンを再始動させるシステムであり、二酸化炭素の排出削減および燃費向上等に効果があることから、近年、アイドリングストップ装置を採用する車両が増加している。

ところで、特許文献１に記載されたスタータは、第１のソレノイドに発生する磁力（電磁石の吸引力）によってプランジャを吸引し、そのプランジャに連結されるシフトレバーを介してピニオンをリングギヤ側へ押し出す方式であり、モータの電機子軸とピニオン軸とが遊星歯車減速装置を介して同軸線上に配置されている。
これに対し、モータの電機子軸とピニオン軸とが平行に配置され、且つ、電機子軸の回転が歯車列による減速装置を介してピニオン軸に伝達される減速型スタータが公知である（特許文献２）。この減速型スタータは、ピニオン軸と同軸線上に電磁スイッチが配置され、その電磁スイッチに内蔵されるプランジャの動きに連動してピニオン軸をエンジン側へ押し出す方式である。

特開２００９−１９１８４３号公報 特許第４２０７８５４号公報（図１参照）

ところが、特許文献１に開示される電磁スイッチは、第１のソレノイドと第２のソレノイドを軸方向に直列に配置する構成であるため、必然的にスイッチ全体の軸長が長くなる課題を抱えている。
一方、特許文献２に開示される減速型スタータは、ピニオン軸と同軸線上に電磁スイッチを配置しているため、特許文献１に開示されたタンデムソレノイド型の電磁スイッチ、つまり、第１のソレノイドと第２のソレノイドを軸方向に直列に配置した電磁スイッチを減速型スタータに採用すると、ピニオン軸を含めた全体の軸長が更に延びてしまうため、車両への搭載性が悪化する。

また、特許文献２に開示される減速型スタータと比較した場合に、軸長が延びることによって、電磁スイッチの樹脂カバーに固定されるＭ接点ボルトの位置が軸方向に大きくずれるため、Ｍ接点ボルトへのモータリード線（モータ側から取り出されるリード線）の接続作業性も悪くなることが推測される。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、タンデムソレノイド型の電磁スイッチをピニオン軸と同軸線上に配置したスタータにおいて、電磁スイッチの全長を短縮することにより、スタータの搭載性を向上できる技術を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、回転力を発生するモータと、このモータの電機子軸と平行に配置されるピニオン軸と、このピニオン軸に支持されてピニオン軸と一体に回転するピニオンと、モータの回転速度を減速して駆動トルクを増幅する減速装置と、この減速装置で増幅された駆動トルクをピニオン軸に伝達するクラッチと、第１のコイルに発生する磁力を利用してピニオン軸をエンジン側へ押し出す第１のソレノイド、及び、第２のコイルの励磁／非励磁に応じてモータの通電電流を断続するためのメイン接点を開閉する第２のソレノイドを有し、第１、第２のソレノイドを軸方向に並べてピニオン軸と同軸線上に配置した電磁スイッチとを備え、ピニオン軸に伝達される駆動トルクをピニオンからエンジンのリングギヤに伝達してエンジンを始動させるスタータであって、電磁スイッチは、軸方向のピニオン側を前端側、軸方向の反ピニオン側を後端側と定義した時に、第１のソレノイドと第２のソレノイドは、第１のコイルと第２のコイルとの間に両コイルの軸心方向と直交して配置される円環状の磁性プレートを共有し、その磁性プレートより前端側に第１のコイルが配置され、磁性プレートより後端側に第２のコイルが配置されている。

第１のソレノイドは、第１のコイルが発生する磁力に吸引されてピニオン軸をエンジン側へ押し出す方向に移動する第１のプランジャを内蔵し、この第１のプランジャは、径方向の外周面に段差が設けられて、この段差より前端側をプランジャ摺動部と呼び、段差より後端側をプランジャ後部と呼ぶ時に、プランジャ後部の外径がプランジャ摺動部の外径より小さく形成され、第２のソレノイドは、第２のコイルが発生する磁力に吸引されてメイン接点を閉じる方向に移動する第２のプランジャを内蔵し、この第２のプランジャは、前端側が開口する円筒形状に設けられて、その円筒内径がプランジャ後部の外径より大きく形成され、第１のプランジャと第２のプランジャは、第１のコイルおよび第２コイルが共に非励磁の時に、プランジャ後部が第２のプランジャの内周に入り込んで軸方向にラップしていることを特徴とする。

本発明のスタータに搭載される電磁スイッチは、第１のコイルおよび第２コイルが共に非励磁の時、つまり、第１のプランジャおよび第２のプランジャが静止している状態で、第１のプランジャのプランジャ後部が第２のプランジャの内周に入り込んで軸方向にラップしている。これにより、第１のソレノイドと第２のソレノイドを軸方向に直列に並べて配置したタンデムソレノイド型電磁スイッチの軸長短縮化を図ることが出来る。
特に、「背景技術」に記載した特許文献１のスタータは、プランジャに連結されるシフトレバーを介してピニオンをエンジン側へ押し出す方式（ここではレバー方式と呼ぶ）であるため、レバー比の関係から、ピニオンが軸方向に移動する距離に対し、プランジャが電磁石に吸引されて軸方向に移動する距離、すなわち、プランジャストロークを小さく設定できる。

これに対し、電磁スイッチをピニオン軸と同軸線上に配置して使用するスタータでは、第１のプランジャの移動距離であるプランジャストロークの分だけ、ピニオン軸がエンジン側へ押し出されるため、レバー方式の様にプランジャストロークを小さく設定することは困難である。従って、ピニオン軸と同軸線上にタンデムソレノイド型の電磁スイッチを配置した本発明のスタータは、電磁スイッチの軸長を短縮できる効果が大きく、車両への搭載性を向上できる点で有利である。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、第２のソレノイドは、第２のプランジャと軸方向に対向して磁性プレートに固定され、且つ、第２のコイルへの通電により磁化されて第２のプランジャを吸引する環状の固定鉄心を有し、第１のソレノイドは、第１のコイルが非励磁の時に、プランジャ摺動部の後端側が固定鉄心の内周に入り込んでいることを特徴とする。
上記の構成によれば、第１のコイルが非励磁の時、つまり、第１のプランジャが静止している状態で第２のソレノイドを作動させる場合に、固定鉄心の内周に入り込んでいるプランジャ摺動部の後端側を第２のソレノイドの磁気回路に利用できる。これにより、固定鉄心の肉厚が薄くて磁路断面積が小さい場合でも、磁束密度が緩和されるため、第２のプランジャを吸引する第２のソレノイドの吸引力を大きくできる。

（請求項３の発明）
請求項２に記載したスタータにおいて、第１のプランジャを吸引する第１のソレノイドの吸引力は、第２のプランジャを吸引する第２のソレノイドの吸引力の３倍以上の大きさに設定されている。
上記の請求項２に係る発明では、第１のコイルが非励磁の時に、プランジャ摺動部の後端側が固定鉄心の内周に入り込んでいるので、第２のコイルが励磁されている状態では、第２のソレノイドに第１のプランジャを保持しようとする力が働く。
これに対し、請求項３に係る発明では、第１のソレノイドの吸引力を第２のソレノイドの吸引力の３倍以上の大きさに設定することで、第１のプランジャを保持しようとする力に抗して第１のプランジャをスムーズに作動させることができる。

スタータの断面図である。 電磁スイッチの拡大断面図である。 図１に示すスタータを軸方向の後端側から見た平面図である。 スタータの電気回路図である。 第１のソレノイドＳＬ１の吸引力特性を示すグラフである。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

（実施例１）
実施例１では、タンデムソレノイド型の電磁スイッチ１を搭載する減速型スタータ２の一例を説明する。
減速型スタータ２は、図１に示す様に、回転力を発生するモータ３と、このモータ３の電機子軸４と平行に配置されるピニオン軸５と、このピニオン軸５の外周上に支持されてピニオン軸５と一体に回転するピニオン６と、モータ３の回転速度を減速して駆動トルクを増幅する減速装置（後述する）と、この減速装置で増幅された駆動トルクをピニオン軸５に伝達するクラッチ７と、ピニオン軸５と同軸線上に配置される電磁スイッチ１等より構成される。

モータ３は、磁界を形成する界磁（以下に説明する）と、電機子軸４の軸上に整流子８を有する電機子９と、整流子８の外周上に配置されるブラシ１０等より構成される周知の整流子電動機である。図１に示されるモータ３の界磁は、磁気回路を形成するヨーク１１の内周にスクリュ１２で固定される界磁磁極１３を有し、その界磁磁極１３の周囲に平角線１４（界磁コイル）を巻回して構成される巻線式界磁であるが、ヨーク１１の内周に複数の永久磁石を配置した磁石式界磁を採用することもできる。

ピニオン軸５は、スプラインチューブ１５の内周に挿通されてヘリカルスプライン結合され、スプラインチューブ１５に対し軸方向（図示左右方向）に移動可能に設けられている。ピニオン軸５の反エンジン側（図示右側）である軸方向の後端面には、軸中心部に穿設孔が凹設され、この穿設孔の内部にスチールボール１６が配設されている。
ピニオン６は、スプラインチューブ１５の先端面（図示左端面）より突き出るピニオン軸５の外周に直スプライン嵌合して支持され、且つ、ピニオンスプリング１７によってスプラインチューブ１５の先端面に押し付けられている。
スプラインチューブ１５は、ピニオン側の端部がボールベアリング１８を介してスタータハウジング１９に回転自在に支持され、反ピニオン側の端部がボールベアリング２０を介してセンタケース２１に回転自在に支持されている。また、スプラインチューブ１５の内周には、スプラインチューブ１５に対してピニオン軸５を反エンジン方向へ付勢するリターンスプリング２２が配設されている。

減速装置は、電機子軸４の端部に形成されたドライブギヤ２３と、このドライブギヤ２３に噛み合うアイドルギヤ２４と、このアイドルギヤ２４に噛み合うクラッチギヤ２５から成る歯車列によって構成される。アイドルギヤ２４は、ギヤ軸２４ａに回転自在に支持され、そのギヤ軸２４ａは、一方の端部がセンタケース２１に圧入固定されている。クラッチギヤ２５は、円筒形状のギヤボス部２６の外周に嵌合して取り付けられ、そのギヤボス部２６がスプラインチューブ１５の外周に軸受２７を介して相対回転自在に支持されている。
クラッチ７は、クラッチギヤ２５の回転がギヤボス部２６を介して伝達されるクラッチアウタと、上記スプラインチューブ１５と一体に形成されるクラッチインナと、クラッチアウタの回転をクラッチインナに伝達するクラッチローラ等より構成される。このクラッチ７は、クラッチアウタからローラを介してクラッチインナに回転力を伝達すると共に、クラッチインナからクラッチアウタへの動力伝達を遮断できる周知の一方向クラッチとして構成されている。

続いて、電磁スイッチ１の構成を図２〜図４を参照して説明する。
以下、図２に示す軸方向のピニオン側（図示左側）を前端側、軸方向の反ピニオン側（図示右側）を後端側と定義して説明する。
電磁スイッチ１は、通電によって磁力を発生する第１のコイル（以下、ＳＬ１コイル２８と呼ぶ）を有し、このＳＬ１コイル２８に発生する磁力を利用してピニオン軸５をエンジン側へ押し出すための第１のソレノイド（以下、ソレノイドＳＬ１と呼ぶ）と、通電によって磁力を発生する第２のコイル（以下、ＳＬ２コイル２９と呼ぶ）を有し、このＳＬ２コイル２９の励磁／非励磁に応じてメイン接点（後述する）を開閉する第２のソレノイド（以下、ソレノイドＳＬ２と呼ぶ）とを備え、ソレノイドＳＬ１とソレノイドＳＬ２が軸方向に直列に並んで配置される。

ソレノイドＳＬ１とソレノイドＳＬ２は、ＳＬ１コイル２８とＳＬ２コイル２９との間に両コイル２８、２９の軸心方向と直交して配置される磁性プレート３０を共有し、この磁性プレート３０より前端側にＳＬ１コイル２８が配置され、磁性プレート３０より後端側にＳＬ２コイル２９が配置される。
両コイル２８、２９は、図４に示す様に、それぞれ、一方のコイル端部が通電用端子３１、３２に接続され、他方のコイル端部がアース接続されている。
磁性プレート３０は、例えば、板厚の薄い鋼板を円環状にプレス成形した複数枚のコアシートを積層して形成される。また、磁性プレート３０の外周には、ＳＬ１コイル２８とＳＬ２コイル２９の径方向外側に磁気ヨークを形成する筒状のコアステーショナリ３３が配置される。

ソレノイドＳＬ１は、ＳＬ１コイル２８によって形成される電磁石に吸引されてピニオン軸５をエンジン側へ押し出す方向（図２の左方向）に移動する第１のプランジャ（以下、ＳＬ１プランジャ３４と呼ぶ）と、このＳＬ１プランジャ３４を吸着する第１の固定鉄心（以下、ＳＬ１固定鉄心３５と呼ぶ）と、ＳＬ１プランジャ３４の動きをピニオン軸５に伝達するプランジャシャフト３６と、電磁石の吸引力が消滅した時にＳＬ１プランジャ３４を押し戻すリターンスプリング３７と、ピニオン６をエンジンのリングギヤ３８（図４参照）に押し込むための反力を蓄えるドライブスプリング３９等を備える。

ＳＬ１プランジャ３４には、径方向の中央部を長手方向（図示左右方向）に貫通する中空孔３４ｃが形成され、この中空孔３４ｃの後端が端板３４ｄによって閉じられている。また、中空孔３４ｃの前端側には、孔径が小さい狭小口部３４ｅが形成されている。
ＳＬ１固定鉄心３５は、ＳＬ１コイル２８の内周でＳＬ１プランジャ３４と対向して軸方向の前端側に配置され、ＳＬ１コイル２８の前端側に配置されるコアプレート４０を介してコアステーショナリ３３と連結されて磁気通路を形成している。

プランジャシャフト３６は、ＳＬ１プランジャ３４の狭小口部３４ｅを挿通してＳＬ１プランジャ３４に組み付けられ、中空孔３４ｃが開口するＳＬ１プランジャ３４の前端より突き出るプランジャシャフト３６の前端部が、ＳＬ１固定鉄心３５の内周を通り抜けて、ピニオン軸５の後端面に凹設された穿設孔の内部に挿入されている。また、プランジャシャフト３６の後端側には、狭小口部３４ｅの内径より外径が大きく形成されたフランジ部３６ａが設けられている。

リターンスプリング３７は、プランジャシャフト３６の外周に配設され、前端側の端部がスチールボール１６に当接して支持され、後端側の端部が、ＳＬ１プランジャ３４に形成される狭小口部３４ｅの周縁部に当接して支持されている。
ドライブスプリング３９は、ＳＬ１プランジャ３４の狭小口部３４ｅより後端側に形成される中空孔３４ｃの内部に収容され、前端側の端部がプランジャシャフト３６のフランジ部３６ａに当接して支持され、後端側の端部が中空孔３４ｃの後端を閉じる端板３４ｄに当接して支持されている。

ソレノイドＳＬ２は、ＳＬ２コイル２９によって形成される電磁石に吸引されて前記メイン接点を閉じる方向（図２の左方向）に移動する第２のプランジャ（以下、ＳＬ２プランジャ４１と呼ぶ）と、このＳＬ２プランジャ４１を吸着する第２の固定鉄心（以下、ＳＬ２固定鉄心４２と呼ぶ）と、電磁石の吸引力が消滅した時にＳＬ２プランジャ４１を押し戻すリターンスプリング４３等を備える。
ＳＬ２プランジャ４１は、前端側が開口する円筒形状のプランジャ摺動部４１ａと、このプランジャ摺動部４１ａの後端側に外径が小さく形成されたプランジャ小径部４１ｂとで構成される。プランジャ小径部４１ｂの後端には、プランジャ小径部４１ｂより外径が少し大きく形成されたフランジ板４１ｃが取り付けられている。

ＳＬ２固定鉄心４２は、ＳＬ２コイル２９の内周でＳＬ２プランジャ４１と対向して軸方向の前端側に配置され、磁性プレート３０の内周に嵌合して固定されている。
リターンスプリング４３は、ＳＬ１プランジャ３４の戻り位置を規制する隔壁プレート４４と、プランジャ摺動部４１ａの円筒内底面との間に配設されている。なお、ＳＬ１プランジャ３４の戻り位置とは、ソレノイドＳＬ１の吸引力が消滅した時に、ＳＬ１プランジャ３４がリターンスプリング４３に付勢されて押し戻された時に、隔壁プレート４４の段差面に規制されて停止する静止位置（図２に示す位置）のことを言う。
隔壁プレート４４は、例えば、アルミニウム、真鍮、ステンレス等の非磁性金属から成り、ＳＬ１プランジャ３４の後端側を覆うカップ状に成形され、開口端側の端部が径方向の外側へ折り曲げられて、ＳＬ１コイル２８の巻枠であるボビン４５と磁性プレート３０との間に挟持された状態で保持されている。

メイン接点は、図４に示す様に、２本の接点ボルト４６、４７を介してモータ３の通電回路に接続される一組の固定接点４８と、この一組の固定接点４８の間を電気的に断続する可動接点４９とで形成され、この可動接点４９が一組の固定接点４８に当接して両固定接点４８の間が可動接点４９を通じて導通することによりメイン接点が閉成（オン）し、可動接点４９が一組の固定接点４８から離れて両固定接点４８の間が電気的に遮断されることでメイン接点が開成（オフ）する。
なお、モータ３の通電回路とは、バッテリ５０（図４参照）からモータ３に電流を流すための電気回路であり、メイン接点の開閉によってモータ３への通電電流が断続される。

２本の接点ボルト４６、４７は、図３に示す様に、バッテリケーブル（図示せず）が接続されるＢ接点ボルト４６と、モータリード線５１が接続されるＭ接点ボルト４７であり、図２に示す様に、樹脂フレーム５２に埋設されるカラー５３を挿通して樹脂フレーム５２の外側へ雄ねじ部が引き出され、その雄ねじ部にナット５４を結合してカラー５３に対し締め付けることにより固定される。なお、図１では、Ｂ接点ボルト４６が樹脂フレーム５２の図示下側へ取り出された状態を示しているが、実際は、図３に示す様に、２本の接点ボルト４６、４７が樹脂フレーム５２の左右両側より取り出されている。つまり、図１に示す電磁スイッチ１は、図３に示すＡ−Ｏ−Ａ線に沿った断面形状を示している。

樹脂フレーム５２は、図２に示す様に、上記センタケース２１の後端にシール部品５５を介して組み合わされ、電磁スイッチ１の後端側（主に、ソレノイドＳＬ２の外周）を覆っている。この樹脂フレーム５２の後端には、シール部品５６を介して金属製のエンドカバー５７が被せられ、樹脂フレーム５２に予めインサート固定されたボルト（図示せず）に下ナット５８と上ナット５９を締結して樹脂フレーム５２に固定される。
また、樹脂フレーム５２には、上記の通電用端子３１、３２が取り付けられている。この通電用端子３１、３２には、図４に示す様に、それぞれ、ＳＬ１用リレー６０およびＳＬ２用リレー６１を介してバッテリ５０に繋がる給電線が接続される。
ＳＬ１用リレー６０とＳＬ２用リレー６１は、後述するＥＣＵ６２（図４参照）によってオン／オフ制御される。

一組の固定接点４８は、それぞれ、２本の接点ボルト４６、４７と別体に設けられ、例えば、固定接点４８に形成される円形孔に接点ボルト４６、４７の首下部を圧入して固定される。また、接点ボルト４６、４７の首下部にセレーションを形成して、そのセレーションが形成される首下部を固定接点４８の円形孔に圧入して固定することもできる。
２本の接点ボルト４６、４７と一組の固定接点４８は、異種金属によって形成することもできる。例えば、固定接点４８を導電率の高い銅材料で形成し、２本の接点ボルト４６、４７を機械的強度が高い鉄材料で形成することができる。また、鉄材料で形成された接点ボルト４６、４７の表面に銅メッキを施すこともできる。この場合、鉄材料が持つ機械的強度に加えて、接点ボルト４６、４７の表面に銅メッキを施すことで導電率を高めることができる。

可動接点４９は、図２に示す様に、絶縁板６３と絶縁ブッシュ６４との間に挟持されて、ＳＬ２プランジャ４１の後端側に形成されるプランジャ小径部４１ｂの外周に保持され、且つ、メイン接点の閉成時に接点圧を付与する接点圧スプリング６５により、プランジャ摺動部４１ａの肩面に向けて付勢されている。
接点圧スプリング６５は、前端側の端部が絶縁ブッシュ６４に当接して支持され、後端側の端部がプランジャ小径部４１ｂの後端に取り付けられたフランジ板４１ｃに当接して支持されている。
なお、ＳＬ２プランジャ４１の戻り位置、つまり、ＳＬ２コイル２９への通電が停止されて電磁石の吸引力が消滅した時に、ＳＬ２プランジャ４１がリターンスプリング４３に付勢されて押し戻された時に停止する静止位置は、図２に示す様に、絶縁ブッシュ６４に形成されたテーパ面がエンドカバー５７に設けられたテーパ面に当接することによって規制される。

続いて、ＳＬ１プランジャ３４とＳＬ２プランジャ４１について詳述する。
ＳＬ１プランジャ３４は、外周面に段差が設けられ、この段差より前端側をプランジャ摺動部３４ａと呼び、段差より後端側をプランジャ後部３４ｂと呼ぶ時に、プランジャ後部３４ｂの外径がプランジャ摺動部３４Ａの外径より小さく形成されている。
一方、ＳＬ２プランジャ４１は、前端側が開口するプランジャ摺動部４１ａの内径がプランジャ後部３４ｂの外径より大きく形成されている。本実施例では、プランジャ摺動部４１ａの内径とプランジャ摺動部３４ａの外径が略同一寸法に設定されている。上記のＳＬ１プランジャ３４とＳＬ２プランジャ４１は、ＳＬ１コイル２８およびＳＬ２コイル２９が共に非励磁の時、つまり、ＳＬ１プランジャ３４とＳＬ２プランジャ４１が共に戻り位置に静止している時に、図２に示す様に、プランジャ後部３４ｂがＳＬ２プランジャ４１の内周に入り込んで軸方向にラップしている。

さらに、ＳＬ１プランジャ３４は、ＳＬ１コイル２８が非励磁の時に、プランジャ摺動部３４ａの後端側がＳＬ２固定鉄心４２の内周に入り込んでいる。つまり、プランジャ摺動部３４ａの後端側がＳＬ２固定鉄心４２と軸方向にラップした状態に配置されている。より具体的には、図２に示す様に、ＳＬ２プランジャ４１と軸方向に対向するＳＬ２固定鉄心４２の後端面の位置と、プランジャ摺動部３４ａの後端位置、つまり、ＳＬ１プランジャ３４の外周面に設けられる段差の位置とが軸方向に略同位置となる様に、ＳＬ１プランジャ３４の戻り位置（静止位置）が設定されている。

次に、減速型スタータ２の作動を説明する。
本実施例の電磁スイッチ１は、図４に示す様に、ソレノイドＳＬ１とソレノイドＳＬ２をＥＣＵ６２によって独立に制御できる。
ＥＣＵ６２は、キースイッチ６６のオン操作によって作動するアイドリングストップシステム用の電子制御装置であり、エンジンの運転状態を制御するエンジンＥＣＵ（図示せず）を通じて、例えば、エンジン回転信号、ミッションレバーの位置信号、ブレーキスイッチのオン／オフ信号等を入力し、これらの情報を基に、エンジンを停止させるための停止条件が成立したと判断すると、エンジンＥＣＵにエンジン停止信号を送信する。
また、ＥＣＵ６２は、アイドリングストップが実施された後、運転者が車両を発進させようとする操作（例えばブレーキの解除操作、ドライブレンジ等へのシフト操作等）を行うと、再始動要求が発生したと判断して、再始動要求の信号をエンジンＥＣＵへ送信すると共に、ＳＬ１用リレー６０およびＳＬ２用リレー６１に対しオン信号を出力する。

以下、アイドリングストップが実施された場合の一例として、エンジン停止過程（エンジンの回転が完全に停止するまでの減速期間中）に再始動要求が発生した場合の作動について説明する。
ＥＣＵ６２は、エンジン停止過程で再始動要求が発生すると、先ず、ＳＬ１用リレー６０に対してオン信号を出力する。これにより、ＳＬ１用リレー６０がオンして、バッテリ５０からＳＬ１用リレー６０を介して通電用端子３１に給電され、通電用端子３１に接続されたＳＬ１コイル２８に通電される。

ＳＬ１コイル２８が励磁されて電磁石が形成されると、その電磁石によって磁化されたＳＬ１固定鉄心３５にＳＬ１プランジャ３４が吸引されて移動する。ＳＬ１プランジャ３４の移動により、プランジャシャフト３６とスチールボール１６を介してピニオン軸５がエンジン側へ押し出され、ピニオン軸５に支持されたピニオン６の側面がリングギヤ３８の側面に当接する。この時、エンジンの回転は完全に停止していない。つまり、エンジンのリングギヤ３８が減速しながら回転しているため、リングギヤ３８がピニオン６と噛み合い可能な位置まで回転した時点で、ドライブスプリング３９に蓄えられた反力によりピニオン６が押し出されてリングギヤ３８に噛み合うことができる。

ソレノイドＳＬ１に対するオン信号の出力タイミング、つまり、ＳＬ１用リレー６０をオンするタイミングから所定時間（例えば３０ｍｓ〜４０ｍｓ）だけ遅れて、ＥＣＵ６２からソレノイドＳＬ２に対してオン信号が出力される。これにより、ＳＬ２用リレー６１がオンして、バッテリ５０からＳＬ２用リレー６１を介して通電用端子３２に給電され、通電用端子３２に接続されたＳＬ２コイル２９に通電される。
ＳＬ２コイル２９が励磁されて電磁石が形成されると、その電磁石によって磁化されたＳＬ２固定鉄心４２にＳＬ２プランジャ４１が吸引されて移動する。このＳＬ２プランジャ４１の移動により、可動接点４９が一組の固定接点４８に当接してメイン接点が閉成する。その結果、バッテリ５０からモータ３に通電されて電機子９に回転力が発生し、その回転力が減速装置で増幅された後、クラッチ７を介してピニオン軸５に伝達される。この時、ピニオン６は、既にリングギヤ３８に噛み合っているので、モータ３の回転力がピニオン６からリングギヤ３８に伝達されて、速やかにエンジンをクランキングできる。

なお、図４に示すＳＬ１コイル２８と並列に接続されたダイオード６７およびＳＬ２コイル２９と並列に接続されたダイオード６８は、それぞれ、ＳＬ１用リレー６０、ＳＬ２用リレー６１がオフされた時に、ＳＬ１コイル２８、ＳＬ２コイル２９に発生する逆起電力をショートするために配設されている。
上記の作動説明では、ソレノイドＳＬ１をソレノイドＳＬ２より先に作動させているが、その逆でも良い。つまり、ソレノイドＳＬ２によってメイン接点を閉成してモータ３に通電した後、ピニオン６の回転速度をリングギヤ３８の回転速度に合わせながら、ソレノイドＳＬ１によりピニオン軸５を押し出して、ピニオン６をリングギヤ３８に噛み合わせることも可能である。

（実施例１の効果）
実施例１に記載した電磁スイッチ１は、ＳＬ１コイル２８およびＳＬ２コイル２９が共に非励磁の時、つまり、ＳＬ１プランジャ３４およびＳＬ２プランジャ４１が静止している状態で、図２に示す様に、ＳＬ１プランジャ３４のプランジャ後部３４ｂがプランジャ摺動部４１ａの内周に入り込んで軸方向にラップしている。これにより、ソレノイドＳＬ１とソレノイドＳＬ２を軸方向に直列に並べて配置したタンデムソレノイド型電磁スイッチ１の軸長を短縮できる。

特に、電磁スイッチ１をピニオン軸５と同軸線上に配置して使用する減速型スタータ２では、ＳＬ１プランジャ３４の移動距離であるプランジャストロークの分だけピニオン軸５がエンジン側へ押し出されるため、特許文献１に記載されたレバー方式のスタータに搭載される電磁スイッチと比較して、プラジャストロークが大きくなる。
上記の理由より、ピニオン軸５と同軸線上にタンデムソレノイド型の電磁スイッチ１を配置する減速型スタータ１では、電磁スイッチ１の軸長を短縮できる効果が大きく、車両への搭載性を向上できる点で有利である。
また、電磁スイッチ１の軸長を短縮できるので、特許文献２に開示される従来の減速型スタータと比較しても、Ｍ接点ボルト４７の位置が軸方向に大きくずれることはないため、Ｍ接点ボルト４７へのモータリード線５１（図３参照）の接続作業性が向上する。

さらに、実施例１の作動説明では、ソレノイドＳＬ１をソレノイドＳＬ２より先に作動させる一例を記載しているが、ソレノイドＳＬ２をソレノイドＳＬ１より先に作動させることもできる。つまり、ＳＬ１プランジャ３４が静止している状態でソレノイドＳＬ２を作動させる場合は、ＳＬ２固定鉄心４２の内周に入り込んでいるプランジャ摺動部３４ａの後端側をソレノイドＳＬ２の磁気回路として利用できる。これにより、ＳＬ２固定鉄心４２の肉厚が薄くて磁路断面積が小さい場合でも、磁束密度が緩和されるため、磁気飽和することはなく、ＳＬ２プランジャ４１を吸引するソレノイドＳＬ２の吸引力を大きく出来る。言い換えると、ＳＬ２固定鉄心４２の肉厚を薄く形成できる分、ソレノイドＳＬ２の外径を小さく設計できるため、結果的に、電磁スイッチ１を径方向に小型化することが可能である。

（実施例２）
この実施例２では、請求項３に係る本発明の一例を具体的に説明する。
実施例１に記載した電磁スイッチ１は、プランジャ摺動部３４ａの後端側がＳＬ２固定鉄心４２の内周に入り込んでいるので、ソレノイドＳＬ２をソレノイドＳＬ１より先に作動させると、ＳＬ２コイル２９に発生する磁力、つまり、ソレノイドＳＬ２の吸引力によってＳＬ１プランジャ３４を保持しようとする力が働く。このＳＬ１プランジャ３４を保持しようとする力は、ソレノイドＳＬ１を作動させる時の負荷となるため、ＳＬ１プランジャ３４をスムーズに作動させるためには、ＳＬ１プランジャ３４を吸引するために必要なソレノイドＳＬ１の吸引力を適切に設定する必要がある。

ところで、ＳＬ１プランジャ３４を吸引するために必要なソレノイドＳＬ１の吸引力は、ＳＬ１プランジャ３４の移動ストロークに応じて各スプリング（ドライブスプリング３９、リターンスプリング３７、リターンスプリング２２、ピニオンスプリング１７）を撓ませるために必要な荷重（図５に実線グラフＡで示すスプリング特性）を上回る必要がある。しかし、上記の様に、ソレノイドＳＬ２の吸引力によってＳＬ１プランジャ３４が保持されている状態でソレノイドＳＬ１を作動させた場合は、ソレノイドＳＬ１の吸引力がスプリング特性を下回り、ＳＬ１プランジャ３４を吸引できなくなる恐れがある。

そこで、本願発明者は、ソレノイドＳＬ２がＯＮしている状態（ＳＬ２コイル２９が励磁されている状態）で、ＳＬ１コイル２８に通電してソレノイドＳＬ１を作動させた時の吸引力特性を算出するためにシミュレーションを実施した。
図５はシミュレーションの結果を示すグラフであり、縦軸にソレノイドＳＬ１の吸引力、横軸にＳＬ１プランジャ３４の移動ストロークを示す。また、図中の実線グラフＢおよび破線グラフＣに示す吸引力は、ＳＬ１コイル２８に規定電圧（例えば８Ｖ）を印加させた時の計算値である。
図５の実線グラフＢに示す吸引力特性は、ソレノイドＳＬ１の吸引力Ｆ１がソレノイドＳＬ２の吸引力Ｆ２の３倍に設定されている。この場合、ＳＬ１プランジャ３４の全ストローク範囲でソレノイドＳＬ１の吸引力Ｆ１がスプリング特性（実線グラフＡ）を上回っているので、ソレノイドＳＬ２の吸引力Ｆ２によってＳＬ１プランジャ３４が保持されている状態であっても、ＳＬ１プランジャ３４をスムーズに作動させることができる。

図５の破線ブラフＣに示す吸引力特性は、ソレノイドＳＬ１の吸引力Ｆ１がソレノイドＳＬ２の吸引力Ｆ２の３倍より小さい値（図５に示す例では２倍）に設定されている。この場合、ソレノイドＳＬ１の吸引力Ｆ１がスプリング特性を上回ることができないため、規定電圧では作動不可となる。つまり、ＳＬ１プランジャ３４をスムーズに作動させることはできない。
上記のシミュレーション結果によれば、ソレノイドＳＬ１の吸引力Ｆ１をソレノイドＳＬ２の吸引力Ｆ２の３倍以上の大きさに設定することで、ソレノイドＳＬ２がＯＮしている状態でソレノイドＳＬ１を作動させる場合でも、ソレノイドＳＬ２の吸引力によりＳＬ１プランジャ３４を保持しようとする力に抗して、ＳＬ１プランジャ３４をスムーズに作動させることができる。

また、ＳＬ１プランジャ３４に対してソレノイドＳＬ２に発生する吸引力の影響を抑制する手段として、以下の構成が有効である。
ＳＬ１プランジャ３４は、ＳＬ１コイル２８が非励磁の時に、プランジャ摺動部３４ａの前端側の端面から後端側に向かって軸方向長さの１／２以上の部分が、磁性プレート３０の前端側の端面よりＳＬ１コイル２８側の内周に入り込んでいる（図２に示す状態）。 この場合、プランジャ摺動部３４ａの後端側がソレノイドＳＬ２の磁気回路に利用される軸方向長さより、ソレノイドＳＬ１の磁気回路として機能する軸方向長さの方が長くなるので、ソレノイドＳＬ１の吸引力をＳＬ１プランジャ３４により多く働かせることができる。言い換えると、ＳＬ１プランジャ３４の静止位置をＳＬ１コイル２８の内部に深く入れておくことにより、ＳＬ１プランジャ３４に対するソレノイドＳＬ２の吸引力の影響を抑制できるため、ＳＬ１プランジャ３４を保持しようとする力に抗してＳＬ１プランジャ３４をスムーズに作動させることができる。

１ 電磁スイッチ
２ スタータ
３ モータ
４ モータの電機子軸
５ ピニオン軸
６ ピニオン
７ クラッチ
２３ ドライブギヤ（減速装置）
２４ アイドルギヤ（減速装置）
２５ クラッチギヤ（減速装置）
２８ ＳＬ１コイル（第１のコイル）
２９ ＳＬ２コイル（第２のコイル）
３０ 磁性プレート
３４ ＳＬ１プランジャ（第１のプランジャ）
３４ａ プランジャ摺動部（プランジャ摺動部）
３４ｂ プランジャ後部
３８ リングギヤ
４１ ＳＬ２プランジャ（第２のプランジャ）
４２ ＳＬ２固定鉄心（第２の固定鉄心）
４８ 固定接点（メイン接点）
４９ 可動接点（メイン接点）
ＳＬ１ 第１のソレノイド
ＳＬ２ 第２のソレノイド

Claims (3)

1. 回転力を発生するモータと、
   このモータの電機子軸と平行に配置されるピニオン軸と、
   このピニオン軸に支持されて前記ピニオン軸と一体に回転するピニオンと、
   前記モータの回転速度を減速して駆動トルクを増幅する減速装置と、
   この減速装置で増幅された駆動トルクを前記ピニオン軸に伝達するクラッチと、
   第１のコイルに発生する磁力を利用して前記ピニオン軸をエンジン側へ押し出す第１のソレノイド、及び、第２のコイルの励磁／非励磁に応じて前記モータの通電電流を断続するためのメイン接点を開閉する第２のソレノイドを有し、前記第１、第２のソレノイドを軸方向に並べて前記ピニオン軸と同軸線上に配置した電磁スイッチとを備え、
   前記ピニオン軸に伝達される駆動トルクを前記ピニオンからエンジンのリングギヤに伝達して前記エンジンを始動させるスタータであって、
   前記電磁スイッチは、
   軸方向のピニオン側を前端側、軸方向の反ピニオン側を後端側と定義した時に、
   前記第１のソレノイドと第２のソレノイドは、前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間に両コイルの軸心方向と直交して配置される円環状の磁性プレートを共有し、その磁性プレートより前端側に前記第１のコイルが配置され、前記磁性プレートより後端側に前記第２のコイルが配置され、
   前記第１のソレノイドは、前記第１のコイルが発生する磁力に吸引されて前記ピニオン軸をエンジン側へ押し出す方向に移動する第１のプランジャを内蔵し、この第１のプランジャは、径方向の外周面に段差が設けられて、この段差より前端側をプランジャ摺動部と呼び、前記段差より後端側をプランジャ後部と呼ぶ時に、前記プランジャ後部の外径が前記プランジャ摺動部の外径より小さく形成され、
   前記第２のソレノイドは、前記第２のコイルが発生する磁力に吸引されて前記メイン接点を閉じる方向に移動する第２のプランジャを内蔵し、この第２のプランジャは、前端側が開口する円筒形状に設けられて、その円筒内径が前記プランジャ後部の外径より大きく形成され、
   前記第１のプランジャと前記第２のプランジャは、前記第１のコイルおよび前記第２コイルが共に非励磁の時に、前記プランジャ後部が前記第２のプランジャの内周に入り込んで軸方向にラップしていることを特徴とするスタータ。
2. 請求項１に記載したスタータにおいて、
   前記第２のソレノイドは、前記第２のプランジャと軸方向に対向して前記磁性プレートに固定され、且つ、前記第２のコイルへの通電により磁化されて前記第２のプランジャを吸引する環状の固定鉄心を有し、
   前記第１のソレノイドは、前記第１のコイルが非励磁の時に、前記プランジャ摺動部の後端側が前記固定鉄心の内周に入り込んでいることを特徴とするスタータ。
3. 請求項２に記載したスタータにおいて、
   前記第１のプランジャを吸引する前記第１のソレノイドの吸引力は、前記第２のプランジャを吸引する前記第２のソレノイドの吸引力の３倍以上の大きさに設定されていることを特徴とするスタータ。

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