JP2015145660A - スタータ用電磁スイッチ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、特許文献1には、ピニオンとリングギヤとが当接するタイミングを逆回転の噛み合いから推測する技術が開示されている。しかしながら、この方法は、逆回転量の大きなエンジンにしか適用できない。
しかしながら、この技術は、第1のコイルと第2のコイルとの間に配されて、ピニオン押出用ソレノイドとモータ通電用ソレノイドとが磁気回路の一部として共有するコアを備える構造に限定してしか適用できない。
スタータ用電磁スイッチ装置は、ピニオン押出用ソレノイドとモータ通電用ソレノイドとを備える。
モータ通電用ソレノイドは、第2のコイルへの通電により発生する磁力を利用して、モータの通電回路に設けられたメイン接点を閉成する。
そして、スタータ用電磁スイッチ装置は、第1のコイルへの通電が開始した後に、第2のコイルへの通電が開始する。
ストッパは、第1プランジャの軸方向一端側への移動を規制することにより、第1プランジャの軸方向一端側への最大移動量を決定する。
第2コアは、モータ通電用ソレノイドの磁気回路の一部を形成する部材であって、第1プランジャがストッパに当接する際の衝撃によって変位または変形を生じる。
通電タイミング決定手段は、検出手段の検出結果に基づいて第2のコイルへの通電開始のタイミングを決定する。
このため、バッテリの劣化等により第1のコイルへの通電開始から第1プランジャが最大移動量に達するまでの時間が変動したとしても、確実に第1プランジャが最大移動した後にモータ通電用ソレノイドの駆動を開始するという制御が可能になる。
実施例の構成を図1〜7を用いて説明する。
電磁スイッチ装置1は、スタータ2に組み込まれた電磁スイッチ本体3と、電磁スイッチ本体3への通電を制御する電子制御装置であるECU4等を備える(図1及び図2参照)。
本実施例のスタータ2は、エンジンの停止および再始動を自動制御するアイドルストップ装置に適用されている。
出力軸6は、減速装置(図示せず)を介して電機子軸と同一軸線上に配置され、電機子の回転が減速装置で減速されて伝達される。
一方向クラッチ7は、図1に示す様に、出力軸6の外周にヘリカルスプライン嵌合するアウタ7aと、このアウタ7aの内周に相対回転自在に配置されるインナ7bと、アウタ7aとインナ7bとの間で回転力の伝達を断続するローラ7cと、このローラ7cを付勢するスプリング(図示せず)等を有する。そして、ローラ7cを介してアウタ7aからインナ7bへ一方向のみ回転力を伝達する。インナ7bは、外周にローラ7cが配される部分よりも反モータ側に突出するチューブ部7dを有している。
ソレノイドSL1は、第1コイル14と、第1コイル14への通電によって磁化される第1コア15と、磁化された第1コア15に吸引されて第1コイル14内を軸方向に移動する第1プランジャ16とを有する。
駆動リレー18は、ECU4より出力されるオン信号によって励磁されるリレーコイル18aを有し、このリレーコイル18aに通電されてリレー接点18bが閉じることにより、バッテリ20から駆動リレー18を通じて第1コイル14に通電される。
後に説明するが、本実施例のスタータ2は、第1プランジャ16の最大移動時に、つまり、第1プランジャ16がストッパ25に当接するタイミングで、ピニオン8の軸方向端面とリングギヤRの軸方向端面とが当接する、もしくは、ピニオン8とリングギヤRとが噛み合う構成となっている。
第1プランジャ16は、大きな加速度で移動して、ストッパ25に勢いよく当接する。
ソレノイドSL2は、ソレノイドSL1の軸方向一端側に直列的に配置されており、第1コイル14の軸方向一端側に配された第2コイル30と、第2コイル30への通電によって磁化される第2コア31と、磁化された第2コア31に吸引されて軸方向に移動する第2プランジャ32とを有する。
ソレノイドSL2は、バッテリ20からモータ5へ通電するための通電回路に設けられるメイン接点(後に詳述する)を、第2プランジャ32の移動に連動して開閉する。
駆動リレー35は、ECU4より出力されるオン信号によって励磁されるリレーコイル35aを有し、このリレーコイル35aに通電されてリレー接点35bが閉じることにより、バッテリ20から駆動リレー35を通じて第2コイル30に通電される。
例えば、本実施例では、ストッパ25である第1コア15が第2コア31を兼ねている。
この構成によれば、第1プランジャ16がストッパ25である第1コア15に当接する際の衝撃によって、第1コア15及び第2コア31を兼ねるプレートが変位もしくは変形する。言い換えると、第2コア31が変位もしくは変形する。
第2コイル30への通電が開始されると(ソレノイドSL2ON)、第2プランジャ32の移動に伴ってメイン接点が閉成され、モータ5への通電が開始される。
具体的には、第1コイル14への通電が開始された後の所定のタイミングで第2コイル30への通電を開始するように制御する。
なお、第2コイル30への通電を開始するタイミングについては後に詳述する。
次に、図3〜5を用いてソレノイドSL1の作動を説明する。
まず、図3に示す非通電状態から第1コイル14への通電が開始されると、第1プランジャ16が最大移動量まで移動してストッパ25に当接する。
そして、第1プランジャ16の移動に伴い、ピニオン8がリングギヤRに向かって押し出される。
このとき、ピニオン8とリングギヤRとの相対回転位置が噛み合い可能な位置であるならば、第1プランジャ16がストッパ25に当接するのとほぼ同時にピニオン8とリングギヤRとが噛み合う(図4参照)。
この際、ドライブスプリング28が圧縮されて反力を蓄える。そして、モータ5の回転によりピニオン8とリングギヤRとの相対回転位置が噛み合い可能な位置となったら、ドライブスプリング28に蓄えられた反力によって、ピニオン8がリングギヤRに噛み合い、図4に示す状態になる。
次に、第1プランジャ16がストッパ25に当接するタイミングを検出する構成について説明する。
電磁スイッチ装置1は、第2コア31の変位または変形によるソレノイドSL2の磁気回路における磁束変化を検出する検出手段を備える。
第2コア31の変位または変形によってソレノイドSL2の磁気回路における磁束変化が生じると、第2コイル30に誘導電圧(または誘導電流)が生じる。
すなわち、図6に示すように、第1プランジャ16がストッパ25に当接するタイミングTaで、第2コイル30に誘導電圧が生じる。
本実施例の検出手段は、この誘導電圧を検出することで、磁束変化を検出する。
電磁スイッチ装置1は、検出手段の検出結果に基づいて、第2コイル30への通電を開始するタイミングを決定する通電タイミング決定手段を備える。なお、本実施例では、ECU4が通電タイミング決定手段として機能している。
また、今回使用時の時間ΔTに基づいて次回使用時の時刻TLを補正してもよい。
図6及び7を用いて、スタータ2の制御フローを説明する。
まず、ステップS1で始動要求の有無を判定する。始動要求があった場合には、ステップS2へ進み、第1コイル14への通電を開始し、ソレノイドSL1の駆動をONにする。
この判定結果がYESの場合には、ステップS4へ進み、第2コイル30の通電を開始し、ソレノイドSL2の駆動をONにする。つまり、モータ5への通電を開始する。
また、この判定結果がNOの場合には、ステップS5へ進み、限界時刻TLを経過したか否かを判定し、経過しているのであれば、ステップS4へ進み、第2コイル30の通電を開始し、ソレノイドSL2の駆動をONにする。
この判定結果がYESの場合には、ステップS8に進み、スタータ2の駆動を停止する。すなわち、モータ5の駆動を停止するもしくはピニオン8を元の位置に戻す。
また、この判定結果がNOの場合には、ステップS9で第2コイル30への通電開始からの時間が予め設定された所定時間(モータON許容時間と呼ぶ)を経過したか否かを判定し、経過しているのであれば、ステップS8に進み、スタータ2の駆動を停止する。
この判定結果がNOの場合には、第1プランジャ16がストッパ25に当接するまでの時間がなんらかの原因で長くなっているとみなし、アイドルストップを禁止する(ステップS11参照)。
本実施例によれば、第1プランジャ16の最大移動時(第1プランジャ16がストッパ25に当接するタイミング)を、ストッパ25と第1プランジャ16との衝突によって生じるソレノイドSL2の磁気回路の磁束変化で把握することができる。すなわち、第1プランジャ16が最大移動量に達したことを直接確認できる。
このため、バッテリ20の劣化等により第1コイル14への通電開始から第1プランジャ16が最大移動量に達するまでの時間が変動したとしても、確実に第1プランジャ16が最大移動した後にソレノイドSL2の駆動を開始するという制御が可能になる。
このため、確実に、ピニオン8とリングギヤRとが当接するもしくは噛み合うタイミングの後にモータ5を回転することができ、ピニオン8とリングギヤRとの噛み合い不良を回避できる。
つまり、例えば、第1コア15と第2コア31が別体であり、第1コア15と第2コア31との間に非磁性プレートを介在するような構成の電磁スイッチ装置1においても、第1プランジャ16の最大移動時をソレノイドSL2の磁気回路の磁束変化で把握することができる。
これによれば、なんらかの原因で磁束変化が検出できなかった場合でも、強制的にスタータを始動するため、始動ができないという不具合を解消できる。
これによれば、故障する前にアイドルストップを制限することで、始動不良を抑制することができる。
実施例では、ソレノイドSL1とソレノイドSL2が軸方向に直列配置されていたが、並列配置されていてもよい。すなわち、ソレノイドSL1とソレノイドSL2とが径方向に並んでいてもよい。この場合でも、ストッパ25と第2コア31とが直接当接もしくは他部材を介して当接しているならば、実施例と同様に、第1プランジャの最大移動時をソレノイドSL2の磁気回路の磁束変化で把握することができる。
Claims (7)
- エンジンのリングギヤ(R)に噛み合うピニオン(8)にモータ(5)の回転力を伝達して前記エンジンを始動させるスタータ(2)に用いられ、
第1のコイル(14)への通電により発生する磁力によって前記第1のコイル内を軸方向一端側へ移動する第1プランジャ(16)と、前記第1プランジャ(16)の軸方向一端側に対向配置されて磁気回路の一部を形成する第1コア(15)とを有し、前記第1プランジャ(16)が前記第1コア(15)に吸引されることで前記ピニオン(8)を前記リングギヤ(R)に向けて押し出すピニオン押出用ソレノイド(SL1)と、
第2のコイル(30)への通電により発生する磁力によって、前記モータ(5)の通電回路に設けられたメイン接点を閉成するモータ通電用ソレノイド(SL2)とを備え、
前記第1のコイル(14)への通電を開始した後に、前記第2のコイル(30)への通電を開始するスタータ用電磁スイッチ装置であって、
前記第1プランジャ(16)の軸方向一端側への移動を規制することにより、前記第1プランジャ(16)の軸方向一端側への最大移動量を決定するストッパ(25)と、
前記モータ通電用ソレノイド(SL2)の磁気回路の一部を形成する部材であって、前記第1プランジャ(16)が前記ストッパ(25)に当接する際の衝撃によって変位または変形を生じる第2コア(31)と、
前記第2コア(31)の変位または変形による前記モータ通電用ソレノイド(SL2)の磁気回路における磁束変化を検出する検出手段(4)と、
前記検出手段(4)の検出結果に基づいて前記第2のコイル(30)への通電開始のタイミングを決定する通電タイミング決定手段(4)とを具備することを特徴とするスタータ用電磁スイッチ装置。 - 請求項1に記載のスタータ用電磁スイッチ装置において、
前記検出手段(4)は、磁束変化によって前記第2のコイル(30)に誘導される電圧または電流を検出することを特徴とするスタータ用電磁スイッチ装置。 - 請求項2に記載のスタータ用電磁スイッチ装置において、
前記検出手段(4)が検出する前記電圧または電流が所定値を超えた後に、前記第2のコイル(30)への通電を開始することを特徴とするスタータ用電磁スイッチ装置。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載のスタータ用電磁スイッチ装置において、
前記第1のコイル(14)への通電開始から予め設定した所定時間内に前記磁束変化が検出されない場合には、前記所定時間経過後に前記第2のコイル(30)への通電を開始することを特徴とするスタータ用電磁スイッチ装置。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載のスタータ用電磁スイッチ装置において、
前記エンジンの停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止させるアイドルストップを実施する車両に適用され、
前記第1のコイル(14)の通電を開始してから前記磁束変化が検出されるまでの時間ΔTを算出するΔT算出手段(4)を備え、
前記時間ΔTが所定値以上の場合には、前記アイドルストップの頻度を抑制する、もしくは、前記アイドルストップを禁止することを特徴とするスタータ用電磁スイッチ装置。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載のスタータ用電磁スイッチ装置において、
前記ストッパ(25)は、前記第1コア(15)であることを特徴とするスタータ用電磁スイッチ装置。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載のスタータ用電磁スイッチ装置において、
前記第1コア(15)が前記第2コア(31)を兼ねることを特徴とするスタータ用電磁スイッチ装置。
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