JP2016166542A - エンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スタータリレーに流れる電流を小さくできるエンジン始動装置を提供する。【解決手段】第１ソレノイド２０は、一端側が第１抵抗部３０に接続され、他端側がグランドに接続される第１コイル５０と、一端側が第１コイル５０および第１抵抗部３０の間の第１接続部５４に接続され、他端側が第２ソレノイド２２と第２抵抗部３２の間の第２接続部５６に接続される第２コイル５２と、を有する。第１スタータリレー１６および第２スタータリレー１８をオン状態にした場合、第１接続部５４および第２接続部５６の電位が同じになるように、第１抵抗部３０および第２ソレノイド２２の抵抗値が設定され、エンジン始動時には、第１スタータリレー１６が第２スタータリレー１８より先にオン状態にされる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に用いられるエンジン始動装置に関する。

従来より、イグニッションキーの回動操作により、スタータを駆動させてエンジンを始動させる始動装置がある。特許文献１に開示される車両用始動装置は、エンジンのリングギヤに係合可能なピニオンと、ピニオンを回転するモータと、ピニオンをリングギヤに向けて押し出す力を生じるマグネットスイッチと、モータおよびマグネットスイッチの通電をオンまたはオフするスタータリレーと、を備える。スタータリレーがオンになると、マグネットスイッチがオンとなってピニオンをエンジンのリングギヤに押し出し、通電状態となったモータがピニオンを回転させる。

特開２００２−２２１１３３号公報

ところで、スタータを駆動させてエンジンを始動させる場合において、ピニオンをエンジンのリングギヤに押し出して連結する際には、スタータリレーに大きな電流を流す必要があるが、ピニオンをエンジンのリングギヤに連結した後は、大きな電流は必要ないため連結後のスタータリレーに流れる電流を抑えるすることが好ましい。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、スタータリレーに流れる電流を小さくできるエンジン始動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のエンジン始動装置は、エンジンのリングギヤに連結可能なピニオンと、電源部と接続して通電されることでピニオンをエンジンのリングギヤへ向けて押し出す駆動力を発生可能な第１ソレノイドと、電源部と接続して通電されることでピニオンを回転させるためのモータを電源部に接続する第２ソレノイドと、電源部と第１ソレノイドの接続をオンまたはオフする第１スタータリレーと、電源部と第２ソレノイドの接続をオンまたはオフする第２スタータリレーと、第１スタータリレーと第１ソレノイドの間に設けられる第１抵抗部と、一端側が第２ソレノイドに接続され、他端側がグランドに接続される第２抵抗部と、を備える。第１ソレノイドは、第１抵抗部に接続する第１接続部と、一端側が第１接続部に接続され、他端側がグランドに接続される第１コイルと、一端側が第１接続部に接続され、他端側が第２ソレノイドと第２抵抗部の間の第２接続部に接続される第２コイルと、を有する。第１スタータリレーおよび第２スタータリレーをオン状態にした場合、第１接続部および第２接続部の電位が同じになるように、第１抵抗部および第２ソレノイドの抵抗値が設定される。エンジン始動時には、第１スタータリレーが第２スタータリレーより先にオン状態にされる。

この態様によると、エンジン始動時に第１スタータリレーのみをオン状態にすることで、第１スタータリレーから相対的に大きな電流を第１ソレノイドに流して、ピニオンとエンジンのリングギヤを連結する。その後、第２スタータリレーをオン状態にすることでモータによりピニオンを回転しつつ、第１接続部および第２接続部の電位を同じにして第２コイルに電流が流れないようにして、第１スタータリレーの電流値を相対的に小さくできる。

本発明によれば、スタータリレーに流れる電流を小さくするエンジン始動装置を提供できる。

実施例の車両用始動装置について説明するための図である。 車両用始動装置の駆動制御を説明するための図である。 駆動制御時の車両用始動装置に流れる電流を説明するための図である。 比較技術のエンジン始動装置を説明するための図である。

図１は、実施例のエンジン始動装置１０について説明するための図である。エンジン始動装置１０は、エンジンを始動するためのピニオン押し出し式の装置である。エンジンを始動する際に、ピニオン２４を押し出してエンジンのリングギヤに連結させ、エンジンを停止する際に、ピニオン２４を引き戻してエンジンのリングギヤへの連結を解除する。

エンジン始動装置１０は、電源部１２、制御部１４、第１スタータリレー１６、第２スタータリレー１８、第１ソレノイド２０、第２ソレノイド２２、ピニオン２４、第１プランジャ２６、リンク機構２７、モータ２８、第１抵抗部３０および第２抵抗部３２を備える。

電源部１２は、１２Ｖの電源であり、第１ソレノイド２０、第２ソレノイド２２およびモータ２８に給電可能である。制御部１４は、不図示のイグニッションスイッチに接続され、イグニッションスイッチのオン／オフを契機に第１スタータリレー１６および第２スタータリレー１８の駆動を制御する。制御部１４は、イグニッションスイッチがオンになると、第１スタータリレー１６および第２スタータリレー１８に駆動電力を供給し、イグニッションスイッチがオフになると第１スタータリレー１６および第２スタータリレー１８への駆動電力の供給を停止する。

第１スタータリレー１６は、第１誘導部３４および第１スイッチ３６を有し、第１スイッチ３６がオンされると、電源部１２と接続して第１ソレノイド２０が通電される。第１誘導部３４は、リレーコイルであって、制御部１４からの駆動信号を受け取ると、電磁誘導により第１スイッチ３６をオンにする。

第２スタータリレー１８は、第２誘導部３８および第２スイッチ４０を有し、第２スイッチ４０がオンされると、電源部１２と接続して第２ソレノイド２２が通電される。第２誘導部３８は、リレーコイルであって、制御部１４からの駆動信号を受け取ると、電磁誘導により第２スイッチ４０をオンにする。

第１ソレノイド２０は、ピニオン２４を押し出してエンジンのリングギヤに連結させるためのアクチュエータである。第１ソレノイド２０は、通電されると、第１プランジャ２６を移動させてリンク機構２７を介してピニオン２４を押し出す。第１ソレノイド２０は、通電解除されると、不図示のリターンスプリングによって第１プランジャ２６を移動させてピニオン２４を引き戻し、リングギヤとの連結を解除する。

第１ソレノイド２０の第１コイル５０と第２コイル５２とは、第１プランジャ２６を巻回する方向が逆である。第１コイル５０と第２コイル５２の連結部分が第１スタータリレー１６に接続されて給電される第１接続部５４となる。第１接続部５４は、第１コイル５０および第２コイル５２の間に位置する。第１スタータリレー１６と第１ソレノイド２０の間には、第１抵抗部３０が設けられる。

第１コイル５０の一端は、第１接続部５４に接続されて、第２コイル５２および第１スタータリレー１６側に接続され、第１コイル５０の他端は、グランドに接続される。第１コイル５０は、通電されると第１プランジャ２６を移動させてピニオン２４を押し出す方向に作用する。

第２コイル５２の一端は、第１接続部５４に接続されて、第１コイル５０および第１スタータリレー１６側に接続され、第２コイル５２の他端は、第２接続部５６に接続される。第２コイル５２は、第１スタータリレー１６からのみ通電されると第１プランジャ２６を移動させてピニオン２４を押し出す方向に作用し、第２スタータリレー１８からのみ通電されると、ピニオン２４を引き戻す方向に作用する。第１接続部５４および第２接続部５６の間に第２コイル５２が設けられる。

第２ソレノイド２２は、モータ２８を電源部１２と接続して通電するためのスイッチ素子として機能する。第２ソレノイド２２の第２プランジャ４４は、第３コイル４２の通電により第１接点４６および第２接点４８に向かって移動可能な可動接点である。第１接点４６および第２接点４８は、電源部１２とモータ２８の通電経路に設けられる固定接点である。

第３コイル４２の一端は、第２スタータリレー１８に接続され、第３コイル４２の他端は、第２接続部５６に接続されて、第２抵抗部３２および第２コイル５２の他端に接続される。第２コイル５２の他端および第３コイル４２の他端はともに第２接続部５６に接続され、第２抵抗部３２を経由してグランドに接続される。

第２スタータリレー１８のオンにより電源部１２と接続されると第２プランジャ４４が移動して第１接点４６および第２接点４８に当接し、モータ２８が通電して駆動する。第２スタータリレー１８がオフされると、リターンスプリングにより第２プランジャ４４が第１接点４６および第２接点４８から離れ、モータ２８への給電が停止される。

図２は、エンジン始動装置１０の駆動制御を説明するための図である。また、図３は、駆動制御時のエンジン始動装置１０に流れる電流を説明するための図である。図２（ａ）から図２（ｃ）の横軸は時間を示す。図３（ａ）は、図２に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２の間にエンジン始動装置１０に流れる電流を示し、図３（ｂ）は、図２に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３の間の電流を示す。図２（ａ）には、第１スタータリレー１６の第１誘導部３４への通電制御を示し、図２（ｂ）には、第２スタータリレー１８の第２誘導部３８への通電制御を示し、図２（ｃ）には、第１スタータリレー１６を流れる電流値を示す。

エンジン始動装置１０は、イグニッションスイッチがオンになると、制御部１４が第１スタータリレー１６から第２スタータリレー１８の順に給電し、それぞれのスイッチをオンにする。図２（ａ）に示すように、時刻ｔ１にて第１スタータリレー１６への給電が第２スタータリレー１８より先に開始され、図２（ｂ）に示すように、時刻ｔ２にて第２スタータリレー１８への給電が開始される。

図３（ａ）に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間では、第１スタータリレー１６の第１スイッチ３６がオンであり、第２スタータリレー１８の第１コイル５０がオフであるため、電源部１２からの電流が第１スタータリレー１６から第１抵抗部３０を通る。そして、第１接続部５４にて電流ｉ１が分岐し、分岐した一方の電流ｉ３は第１コイル５０を通ってグランドに抜け、他方の電流ｉ４は第２コイル５２、第２抵抗部３２を通ってグランドに抜ける。

第１スタータリレー１６がオンになると、電源部１２から第１ソレノイド２０への給電により生じる駆動力によりピニオン２４が押し出されてエンジンのリングギヤに連結される。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間は、ピニオン２４がエンジンのリングギヤに連結されるために必要な時間以上に設定される。

次に、図２（ｂ）に示すように、ピニオン２４がエンジンのリングギヤに連結された後、時刻ｔ２から第１スタータリレー１６に加えて第２スタータリレー１８がオンになり、図３（ｂ）に示すように、第２スタータリレー１８の第２スイッチ４０を介して第２ソレノイド２２の第３コイル４２に電源部１２から給電される。第３コイル４２の給電により第２プランジャ４４が第１接点４６および第２接点４８に当接し、モータ２８が駆動してピニオン２４を回転させ、エンジンのリングギヤが回転してエンジンが始動する。

ここで、第１抵抗部３０および第３コイル４２は、同じ抵抗値に設定され、図３（ｂ）に示すように、第１抵抗部３０および第３コイル４２での電圧降下は同じとなるように設定される。第１抵抗部３０および第３コイル４２は電源部１２から同じ電圧が印加されるため、第１抵抗部３０の下流側の第１接続部５４と、第３コイル４２の下流側の第２接続部５６とは同じ電位になる。第１接続部５４および第２接続部５６は同じ電位であるため、第１接続部５４と第２接続部５６の間に位置する第２コイル５２に電流は流れない。

図２（ｃ）に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２の第１スタータリレー１６のみオンした場合に第１ソレノイド２０に流れる電流値ｉ１は、時刻ｔ２から時刻ｔ３の第１スタータリレー１６および第２スタータリレー１８をオンした場合に第１ソレノイド２０に流れる電流値ｉ２より高い。これは、時刻ｔ２から時刻ｔ３では第２コイル５２に電流が流れず、第１コイル５０のみに電流が流れるためである。ピニオン２４を移動させエンジンのリングギヤに連結した後では、小さな力で連結状態を維持できるため、第１スタータリレー１６および第１ソレノイド２０に流れる電流が小さくなるように構成する。

例えば、第１抵抗部３０、第３コイル４２、第１コイル５０および第２抵抗部３２の抵抗値は０．５Ωに設定され、第２コイル５２の抵抗値は０．２Ωに設定される。つまり、第１抵抗部３０、第３コイル４２、第１コイル５０および第２抵抗部３２の抵抗値は、同じであり、第２コイル５２の抵抗値より大きくなるように設定される。このように抵抗値を設定することで、第１スタータリレー１６のみオンした場合の第１抵抗部３０の下流側の第１コイル５０、第２コイル５２および第２抵抗部３２の合成抵抗値は、約０．２９Ωとなり、第１コイル５０の抵抗値より小さくなる。これにより１２Ｖ電源が印加される場合に、第１スタータリレー１６のみオンした場合に第１スタータリレー１６に流れる電流を約１５．２Ａと相対的に大きくし、第１スタータリレー１６および第２スタータリレー１８をオンした場合に第１スタータリレー１６に流れる電流を１２Ａと相対的に小さくできる。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、エンジン始動完了後には、制御部１４が第１スタータリレー１６から第２スタータリレー１８の順に給電を停止する。第１スタータリレー１６から給電を停止して第２スタータリレー１８にのみ給電される状態では、第２コイル５２にエンジン始動時と逆向きの電流が第２スタータリレー１８から流れるため、第２コイル５２が第１プランジャ２６を引き戻すように作用する。

図４は、比較技術のエンジン始動装置１００を説明するための図である。エンジン始動装置１００は、図１に示すエンジン始動装置１０と比較するために示す。エンジン始動装置１００は、図１のエンジン始動装置１０と比べて、第１ソレノイド１２０および第２ソレノイド１２２が下流側で繋がれておらず、それぞれ独立している。具体的な相違点は、エンジン始動装置１００は、エンジン始動装置１０に対して、第１ソレノイド１２０および第２ソレノイド１２２の下流が接続されていない点、第１スタータリレー１６と第１ソレノイド２０の間に第１抵抗部３０が設けられてない点、第２抵抗部３２が設けられてない点、第１ソレノイド１２０の第１コイル１５０が同じ巻回方向のみで構成される点、第１スタータリレー１６と第１ソレノイド１２０の接続位置が中間位置である点が異なる。

エンジン始動装置１００では、第１スタータリレー１６がオンされると第１ソレノイド２０に１２Ｖ電源が印加された状態が維持されるため、第１ソレノイド１２０の電流は、ピニオン２４を押し出すときと、ピニオン２４の連結を維持するときとで変わらない。そのため、ピニオン２４を押し出すときに必要な大きい電流が、ピニオン２４を押し出した後も維持される。

一方、図３（ａ）および（ｂ）に示すように実施例のエンジン始動装置１０は、ピニオン２４を押し出した後は、第１ソレノイド２０のコイルの一部に電流が流れないように構成することで、第１スタータリレー１６に流れる電流を小さくして、第１スタータリレー１６の発熱を抑えることができる。

本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。

１０ エンジン始動装置、 １２ 電源部、 １４ 制御部、 １６ 第１スタータリレー、 １８ 第２スタータリレー、 ２０ 第１ソレノイド、 ２２ 第２ソレノイド、 ２４ ピニオン、 ２６ 第１プランジャ、 ２７ リンク機構、 ２８ モータ、 ３０ 第１抵抗部、 ３２ 第２抵抗部、 ３４ 第１誘導部、 ３６ 第１スイッチ、 ３８ 第２誘導部、 ４０ 第２スイッチ、 ４２ 第３コイル、 ４４ 第２プランジャ、 ４６ 第１接点、 ４８ 第２接点、 ５０ 第１コイル、 ５２ 第２コイル、 ５４ 第１接続部、 ５６ 第２接続部。

Claims (1)

1. エンジンのリングギヤに連結可能なピニオンと、
   電源部と接続して通電されることで前記ピニオンをエンジンのリングギヤへ向けて押し出す駆動力を発生可能な第１ソレノイドと、
   電源部と接続して通電されることで前記ピニオンを回転させるためのモータを電源部に接続する第２ソレノイドと、
   電源部と前記第１ソレノイドの接続をオンまたはオフする第１スタータリレーと、
   電源部と前記第２ソレノイドの接続をオンまたはオフする第２スタータリレーと、
   前記第１スタータリレーと前記第１ソレノイドの間に設けられる第１抵抗部と、
   一端側が前記第２ソレノイドに接続され、他端側がグランドに接続される第２抵抗部と、を備え、
   前記第１ソレノイドは、
   前記第１抵抗部に接続する第１接続部と、
   一端側が前記第１接続部に接続され、他端側がグランドに接続される第１コイルと、
   一端側が前記第１接続部に接続され、他端側が前記第２ソレノイドと前記第２抵抗部の間の第２接続部に接続される第２コイルと、を有し、
   前記第１スタータリレーおよび前記第２スタータリレーをオン状態にした場合、前記第１接続部および前記第２接続部の電位が同じになるように、前記第１抵抗部および前記第２ソレノイドの抵抗値が設定され、
   エンジン始動時には、前記第１スタータリレーが前記第２スタータリレーより先にオン状態にされることを特徴とするエンジン始動装置。

Images