JP3749461B2 - 機関の始動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、機関の始動装置、特にピニオンとリングギアとの良好な結合を達成し結合時の衝撃及び衝撃音を低減する始動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図11は従来の内燃機関の始動装置を示す概略構成図である。
図において、始動スイッチ2の一端側、及び常開の主接点9のバッテリー端子としての固定接点9Aが、バッテリー1の正側端子に接続されており、始動スイッチ2の他端側が吸引コイル3aと保持コイル3bの接続点Aに接続されている。主接点9のモータ端子としての固定接点9Bは、吸引コイル3aの他端に接続されるとともに、始動電動機の電機子11のブラシ11aに接続されている。可動鉄心4は、固定鉄心7側に吸引されることにより、ロッド8並びにロッド8に固定された可動鉄心9Cを駆動し、主接点9を閉成する。なお、保持コイル3bの他端及び電機子11のブラシ11bは接地されている。
【0003】
始動電動機の電機子11の回転軸16には、一方向性のクラッチ13及びピニオン14が軸方向移動可能に配設されている。一方、上記可動鉄心4の他端には、スプリング5を介してフック6が設けられており、レバー17の一端が係合されている。このレバー17の他端は上記クラッチ13に係合されており、支点17aを中心として回動自在に設置されている。上記ピニオン14はエンジン(図示せず)のリングギヤ18に噛み合うように構成されている。なお、15はピニオン14のストッパである。
【0004】
次に、上記従来の始動装置の動作について説明する。まず、始動スイッチ2をオンすると、吸引コイル3aおよび保持コイル3bがバッテリー1に接続され、吸引コイル3aおよび保持コイル3bに電流が流れる。これにより、可動鉄心4は、図示しないリターンスプリングを撓ませながら図中左方向に吸引移動される。この可動鉄心4の移動にともない、レバー17が支点17aを中心に図中反時計方向に回動し、クラッチ13を図中右方向に押し出す。そして、ピニオン14の端面がリングギヤ18の端面に当接した時点で、ピニオン14の移動が止められる。この時、可動鉄心4は、吸引コイル3aおよび保持コイル3bにより吸引されているので、可動鉄心4内のスプリング5を撓ませながら移動する。
【0005】
そして、可動接点9Cが固定接点9A、9Bに当接し、可動鉄心4の移動が止まる。主接点9が閉成された時点で、吸引コイル3aの両端の電位差がほぼゼロとなり、吸引コイル3aには電流が流れなくなり、保持コイル3bの吸引力のみで可動鉄心4の吸引を保持する。一方、主接点9が閉成されることで、電機子11が通電付勢されて回転し始め、ピニオン14とリングギヤ18との歯がずれ、ピニオン14がスプリング5の付勢力とスプライン(図示せず)により図中右方向に押し出され、リングギヤ18に噛み合う。そして、電機子11の回転力がピニオン14を介してリングギヤ18に伝達され、機関を始動させる。
【0006】
機関始動後、始動スイッチ2をオフとすると、バッテリー1から可動接点9Cを介して吸引コイル3aおよび保持コイル3bに電流が流れる。この時、保持コイル3bには吸引時と同方向の電流が流れ、吸引コイル3aには吸引時と逆方向の電流が流れるため、保持コイル3bと吸引コイル3aとには逆方向の吸引力が発生する。そして、電流が両コイルに直列に流れるため、両コイルに流れる電流値は同一である。従って、それぞれのコイルの巻き数を同等にしておくと、反対方向の吸引力が発生しても、それぞれの吸引力は同一アンペアターンとなり、互いの力を打ち消し合いゼロとなるため、可動鉄心4は図示しないリターンスプリングの付勢力により戻ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の始動装置においては、ピニオン14とリングギヤ18が完全に噛み合う前に電機子11に通電されてピニオン14が高速で回転を始めるので、ピニオン14の歯面とリングギヤ18の歯面との衝突時の衝撃が大きくなり、大きな衝撃音を発する問題がある。
【0008】
また、ピニオン14がストッパ15に当接する前にピニオン14の歯面がリングギヤ18の歯面に衝突し、モータには大電流が流れるため大きなトルクが発生し、回転軸16からピニオン14を介してリングギヤ18へ伝達される。このトルクの反力が回転軸16に設置されたヘリカルスプライン部(図示せず)によりピニオン14をリングギヤ18の方向へ推し進める力となり、最終的にピニオン14は加速されてストッパ15と衝突する。その結果、大きな衝撃音を発する問題がある。
【0009】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、ピニオンとリングギアとの良好な結合を達成し、結合時の衝撃及び衝撃音を大幅に低減する機関の始動装置を提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、エンジンのリングギアに噛み合うピニオンを回転駆動する始動電動機と、
始動スイッチがONされるとバッテリーから電力が供給される第1コイル、第1コイルの励磁により第1固定鉄心側に吸引されレバーを介してピニオンをリングギヤ方向へ移動させる第1可動鉄心を備えた第1の電磁石装置と、
ピニオンとリングギヤの端面同士が当接した時に撓んでピニオンをリングギヤ方向へ押圧付勢する弾性手段と、
始動スイッチがONされてからピニオンがリングギヤに十分に深く噛み合うまでの時間t1を計時するタイマ手段と、
上記時間t1経過後にバッテリー電流が供給される第2コイル、この第2コイルの励磁により第2固定鉄心側に吸引される第2可動鉄心、第2可動鉄心の移動に連動して接離しバッテリーから始動電動機に対する電力供給をON/OFFする主接点を備えた第2の電磁石装置と、
第1コイルへの通電の開始から主接点が閉じるまでの間、始動電動機を低速で回転させるように始動電動機への電流を制御する電流制御手段を備えたことを特徴とする。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、電流制御手段による電流制御は、始動電動機に発生するトルクTがT>μNrとなるようにしたことを特徴とする。ただし、μ:ピニオン端面とリングギヤ端面の摩擦係数、N:ピニオンがリングギヤを押圧する力、r:ピニオン端面のリングギヤとの接触部の平均半径である。
【0012】
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2の発明において、タイマ手段による遅延時間t1を0.02秒<t1<0.2秒としたことを特徴とする。
【0013】
請求項4の発明は、請求項1から請求項3の発明において、第1の電磁石装置の第1可動鉄心が第1固定鉄心に当接した後に、バッテリーから第1コイルへの電流の供給を制限する第1の電流制御手段を設けたことを特徴とする。
【0014】
請求項5の発明は、請求項1から請求項4の発明において、第2の電磁石装置の第2可動鉄心が第2固定鉄心に当接した後に、バッテリーから第2コイルへの電流の供給を制限する第2の電流制御手段を設けたことを特徴とする。
【0015】
請求項6の発明は、請求項1から請求項5の発明の電流制御手段において、パルス信号のON/OFF幅により電流の供給を制御するようにしたことを特徴とする。
【0016】
請求項7の発明は、請求項1から請求項6の発明において第1の電磁石装置と第2の電磁石装置を同軸上に配置したことを特徴とする。
【0017】
請求項8の発明は、請求項7の発明において、第1の電磁石装置の第1コイルが通電されて第1可動鉄心が第1固定鉄心に当接する前にロッドに当接し、このロッドが第2可動鉄心を主接点が閉じない距離を残して接点方向へ移動させるようにしたことを特徴とする。
【0018】
請求項9の発明は、請求項1から請求項8の発明のタイマ手段の代りに、ピニオンがリングギヤに十分に深く噛み合うことを検知するセンサを設けたことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
(実施の形態1の構成)
図1はこの発明の実施の形態1による機関の始動装置を示す概略構成図である。 図において、バッテリー1の正側端子は始動スイッチ2の一端側に接続され、始動スイッチ2の他端側は第1の電磁石装置100の第1コイル110に接続されている。
第1の電磁石装置100は、始動スイッチ2がONすることによりバッテリー1から電力が供給される第1コイル110と、第1コイル110が励磁されることにより第1固定鉄心120側に吸引される第1可動鉄心134を備えている。そして、第1可動鉄心134には、スプリング137を介してフック135が設けられており、このフック135にレバー17の一端が係合している。この第1可動鉄心134は、第1コイル110の励磁により固定鉄心120側に吸引されると、上記レバー17を介して後述するピニオン14をリングギヤ18方向に移動させる役割を果す。また、弾性手段としてのスプリング137は、ピニオン13とリングギヤ18の端面同士が当接した時に撓んで、ピニオン13をリングギヤ18方向へ押圧付勢する。
【0020】
始動電動機10の電機子11の回転軸16には、一方向性のクラッチ13及びピニオン14が軸方向移動可能に配設されている。そして、上記レバー17の他端はクラッチ13に係合されており、上記レバー17は支点17aを中心として回動自在に設置される。ピニオン14は図示右方向に移動することによりエンジン(図示せず)のリングギヤ18に噛み合うように構成され、ストッパ15はピニオン14の軸方向の移動を規制する。
【0021】
タイマ手段20は、始動スイッチ2がONされてからピニオン14がリングギヤ18に十分に深く噛み合うまでの時間t1を計時し、時間t1経過後に第2の電磁石装置200の第2コイル210にバッテリー1からの電流を供給する。
通常、始動スイッチ2がONになってからピニオン14が十分に深くリングギヤに噛み合うのに要する時間は0.02〜0.05秒程度であるので、タイマ手段20による遅延時間t1を0.02〜0.2秒の間で設定するのが好ましい。これ以上時間が短ければピニオン14が十分に深くリングギヤ18に噛み合う前に主接点9が閉じられることになり、これ以上長ければその分始動時間が長くなり、また始動スイッチ2をONにしてからエンジンが回りは始めるまでの遅延時間が運転者に違和感として感じ取られるためである。
【0022】
第2の電磁石装置200は、タイマ手段20を介してバッテリー1から電力が供給される第2コイル210と、第2コイル210が励磁されることにより第2固定鉄心220側に吸引される第2可動鉄心230と、第2可動鉄心230の吸引と連動して主接点9の可動接点9Cを固定接点9A,9B側に接続させる可動接点軸244を備えている。また、主接点9の固定接点9Aはバッテリー1の端子に接続され、固定接点9Bは始動電動機10の電機子11のブラシ11aに接続されており、主接点9が閉成されると始動電動機10にバッテリー1の電力が供給される。
【0023】
電流制御手段30は、第1の電磁石装置100の第1コイル110への電力供給の開始から主接点9が閉成するまでの間、始動電動機10の電機子11が低速で回転するように始動電動機10へのバッテリー電力供給を制限するための回路であり、主接点9と並列的に接続されている。
また、電流制御手段30を介して供給される電力により始動電動機の電機子11の回転を制御する場合、電機子11に発生するトルクTがT>μ・N・rとなるように制御する。ただし、μ:ピニオン端面とリングギヤ端面の摩擦係数、N:ピニオンがリングギヤを押圧する力、r:ピニオン端面のリングギヤとの接触部の平均半径とする。
【0024】
図2は第1の電磁石装置100の具体的構成例を示す断面図である。
図において、第1可動鉄心集合体133は、底付円筒状の第1可動鉄心134と、第1可動鉄心134内に挿入されたフック135と、第1可動鉄心134の開口部インロー部134aにかしめ固着されたワッシャ部材136と、フック135の底部に配設された鍔部135aと上記ワッシャ部材136との間に懸架されたスプリング137から構成される。
フック135は、その前端部にシフトレバー17のカム17bが係合する溝135bを有し、第1可動鉄心集合体133の図示左動によって、シフトレバー17を後述の如く弾性的に回動付勢する。135cはフック135の軸部、135dはフック135の係合溝135bを形成する係止部である。
筒状の磁性体ケース138は、第1可動鉄心集合体133をその前端部内周面に遊嵌支承し、このケース138のインロー部138aにキャップ140と共に第1固定鉄心120をかしめ固着している。
第1コイル110はケース138の内周面に巻回される励磁コイルであり、始動スイッチ2を介してバッテリー1によって通電付勢され、上記可動鉄心134を図示左方に吸引付勢する役割を果す。
スプリング150は、上記固定鉄心120の突起部外周面段部120aに収納され第1可動鉄心集合体133を図示右方へ付勢する。
【0025】
図3は第2の電磁石装置200の具体的構成例を示す断面図である。
図において、筒状の磁性体ケース235は、第2可動鉄心230をその前端部内周面に遊嵌支承し、この前端部内周面開口部にキャップ236をかしめ固着すると共に、後端部230aにキャップ集合体240と第2固定鉄心220とをかしめ固着している。
第2コイル210はケース235の内周面に巻回される励磁コイルであり、タイマ手段20を介してバッテリー電源によって通電付勢され、上記可動鉄心230を図示左方に吸引付勢する役割を果す。
スプリング237は、上記固定鉄心220の突起部外周面段部220aに収納され第2可動鉄心230を図示右方へ付勢する。
可動接点集合体243は、第2固定鉄心220の中央部の穴220bに遊嵌支承されるもので、鍔部244aを有する可動接点軸244と、この可動接点軸244に遊嵌される可動接点9Cを備えている。可動接点9Cは、一端が上記鍔部244aに懸架されたスプリングポイント246によって、可動接点軸244に嵌着された止め輪47に当接する如く弾性的に押圧付勢される。
248は上記可動接点集合体243を図示右方に付勢するスプリングリターン、249は上記キャップ集合体240を構成する樹脂モールドキャップであり、固定接点9A,9Bを装着している。
【0026】
図4は電流制御手段30の一例を示す回路ブロック図である。
図4の電流制御手段30は、第1の電磁石装置100の第1コイル110への電力供給の開始(すなわち、始動スイッチ2のON)を検知すると共に、主接点9の閉成を検知するON/OFF検知部30Aと、第1コイル110への電力供給の開始から主接点9の閉成までの間、所定周期、所定幅のパルス信号を発生するパルス発生部30Bと、パルス発生部30Bより発生したパルス信号のON時にバッテリー1からの電流を始動電動機10へ供給することにより電流量を制御する電流制御部30Cを備えている。
【0027】
(実施の形態1の動作)
次に、実施の形態1の機関の始動装置の動作を、図5及び図6に基づいて説明する。図5は図1の機関の始動装置において始動スイッチをONした状態を示す図であり、図6は始動スイッチをONした時の動作を示す信号図である。なお、図6において、X1はピニオン14とリングギア18の静止状態での対向ギャップ、X2はピニオン14とリングギア18の噛合代、t1はタイマ手段20による計時時間、t2は第2可動接点220の移動時間である。
【0028】
図に示すように、始動スイッチ2がオンされると、第1の電磁石装置100の第1コイル110がバッテリー1に接続され、第1コイル110に電流が流れる。そして、第1コイル110の励磁により、第1可動鉄心134は図示しないリターンスプリングを撓ませながら図中左方向に吸引移動される。この第1可動鉄心134の移動にともない、レバー17が支点17aを中心に図中反時計方向に回動し、クラッチ13を図中右方向に押し出す。そして、ピニオン14の端面がリングギヤ18の端面に当接すると、第1可動鉄心134はそのまま第1コイル110の吸引力により移動を続け弾性手段であるスプリング137を撓ませる。従って、ピニオン14はスプリング137の弾性力により、リングギヤ18方向へ押圧付勢される。
【0029】
タイマ手段20は、始動スイッチ2がONされてからピニオン14がリングギヤ18に十分に深く噛み合うまでの間(t1時間)を計時し、その間、第2の電磁石装置200の第2コイル210に電流を供給しないようにする。従って、その間(t1時間)、主接点9は開いているので、バッテリー1から始動電動機10には電力が供給されない。
一方、電流制御手段30は、始動スイッチ2がONされてから主接点9が閉成するまでの間、始動電動機10の電機子11が低速で回転するように始動電動機10へのバッテリー1の電力を供給する。すなわち、図4の電流制御手段30において、ON/OFF検知部30Aが始動スイッチ2のONを検知し、パルス発生部30Bが所定幅及び所定周期のパルス信号を発生し、電流制御部30Cがパルス信号のON時にバッテリー1からの電流を始動電動機10へ供給する。
この時、始動電動機10の電機子11に発生するトルクTが、T>μNrとなるように制御する。ただし、μ:ピニオン端面とリングギヤ端面の摩擦係数、N:ピニオンがリングギヤを押圧する力、r:ピニオン端面のリングギヤとの接触部の平均半径である。
以上の様に電流制御することにより、ピニオン14はリングギヤ18の端面を滑りながら回転し、噛み合い可能位置までくれば、スプリング134の押圧力により、ストッパ15に当接するまで十分に深く噛み合う方向へ移動する。
【0030】
そして、ピニオン14が十分に深くリングギヤ18に噛み合うのに必要な所定時間t1が経過すれば、タイマ手段20は第2の電磁石装置200の第2コイル210に電流を供給する。第2コイル210が通電されて励磁されると、第2可動鉄心230が第2固定鉄心220側に吸引される。そして、第2可動接点230が可動接点軸244を押すことにより可動接点9Cと固定接点9A及び9Bが閉じ、電流制限回路30は短絡されて始動電動機10の電機子11にバッテリー1からの電流が供給される。その結果、始動電動機10がピニオン13及びリングギア14を介して図示しないエンジンを始動する。
【0031】
(実施の形態1の効果)
以上のように、実施の形態1によれば、下記に示す効果を達成する。
(1)ピニオン14は低速で回転しながらリングギヤ18と噛み合い、十分に深く噛みあってからバッテリー1からの大電流が供給されてエンジンを始動開始するので、ピニオン14とリングギヤ18の歯面同士の衝突による衝撃音を大幅に低減できる。
(2)ピニオン14がリングギヤ18と十分に深く噛み合い、ストッパ15と当接してからバッテリー1からの大電流が供給されるので、ピニオン14とストッパ15との衝突による衝撃音が大幅に低減できる。
(3)通常、始動スイッチがONになってからピニオンが十分に深くリングギヤに噛み合うのに要する時間は0.02〜0.05秒程度であるので、タイマ手段による遅延時間を0.02〜0.2秒の間で設定することにより、上記(1)、(2)の効果が得られる。なお、これ以上設定時間が短ければピニオンが十分に深くリングギヤに噛み合う前に接点が閉じられることになり、従来技術と同様の問題が生じる。一方、これ以上長ければ単純にその分始動時間が長くなり、また、始動スイッチ2をONにしてからエンジンが回りは始めるまでの遅延時間が運転者に違和感として感じ取られる。
(4)ピニオン14の端面がリングギヤ18の端面と衝突する際、スプリング137によりピニオン14をリングギヤ18方向へ押圧付勢するので、このスプリング137により衝突音が吸収され低減される。
(5)上記(1)〜(4)より、ピニオン14、リングギヤ18、ストッパ15の各部の磨耗と損傷が低減される。
(6)ピニオン14をスプリング137で押圧付勢することにより、ピニオン14とリングギヤ18の摩擦力はスプリング137の作動力によって決まり、少ない電流でもピニオン14を滑らせリングギヤ18に噛み込ませることができるので、電流制御手段30の容量を小さく済ませることができる。
(7)また、第1の電磁石装置100の第1コイル110の吸引力が小さくていいので、第1コイル110の小型軽量化が図れる。
【0032】
上記実施の形態1に対して、特許第2988264号公報ではキースイッチの投入により抵抗素子を介してスタータモータに通電して、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合うまではスタータモータを低速で回転させるとともに、噛み合い後に接点機構が抵抗素子を短絡してスタータモータを高速回転させる始動装置が開示されている。
また、特開平9−119365号公報では、バッテリーからスタータモータへ供給される電流を制限する電流制限手段と、電流制限手段を介してスタータモータへ電流を供給する第1スイッチと、ピニオンがリングギヤに実質的に噛み合ったとき電流制限手段をバイパスさせてスタータモータへの通電を行なう第2スイッチと、電流制限時間に通電される時間が所定時間に達すると電流制限手段への通電を停止する時間制限手段を備えた始動装置が開示されている。
しかしながら、特許第2988264号公報、又は特開平9−119365号公報に開示されている始動装置では、ピニオンの端面がリングギヤの端面に当接したときにピニオンをリングギヤ方向へ押圧付勢するスプリングが構成されておらず、ピニオンをリングギヤへ押し付ける力はコイルの吸引力で決まる。この吸引力はコイルに流れる電流値に比例し、バッテリーの状態、配線抵抗などにより大きく影響されることになる。また、可動鉄心と固定鉄心との距離にも影響される。したがって、確実にピニオンをリングギヤへ押し付け、跳ね返されないようにするためには、比較的余裕を持ってコイルの吸引力を高く設定する必要がある。更に、低速でモータを回転させピニオンをリングギヤへ噛み合わせようとした際に、ピニオンとリングギヤの摩擦力以上の回転力を発生させなければならず、そのためにはモータへそれ相応の電流を流す必要がある。その結果、抵抗素子又は電流制限手段の容量を大きくする必要がある。また、摩擦力に打ち勝って回転を始めたピニオンがリングギヤの歯面あるいはストッパに衝突するときに発する衝撃音が大きくなってしまう。
また、上記の様にスプリングを構成していない装置では、ピニオンの端面がリングギヤの端面に衝突したときの衝撃を吸収するものがなく、その結果、衝撃音が大きくなってしまう。
【0033】
実施の形態2.
図7はこの発明の実施の形態2による機関の始動装置を示す概略構成図である。 図において、第1の電流制御手段100Aは、始動スイッチ2と第1の電磁石装置100の第1コイル110の間に配設され、タイマ手段20によりピニオン14がリングギヤ18に十分に深く噛み合うまでの時間(t1時間)を計時した後、つまり第1の電磁石装置100の第1可動鉄心134が第1固定鉄心120に当接した後に、バッテリー1から第1コイル110への電流を制限する役割を果す。この第1の電流制御手段100Aによる電流制限値は、第1の電磁石装置100の第1可動鉄心134が第1固定鉄心120に当接し続けることが可能な最低電流値とする。
【0034】
また、第2の電流制御手段200Aは、タイマ手段20と第2の電磁石装置200の第2コイル210の間に配設され、主接点9の可動接点9Cと固定接点9A及び9Bが閉じたことを検知した後、つまり第2の電磁石装置200の第2可動鉄心230が第2固定鉄心220に当接した後、バッテリー1から第2コイル210への電流を制限する手段である。この第2の電流制御手段200Aによる電流制限値は、第2の電磁石装置200の第2可動鉄心230が第2固定鉄心220に当接し続けることが可能な最低電流値とする。その他の構成及び動作は、実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
【0035】
以上のように、実施の形態2によれば、第1の電流制御手段100Aにより、第1の電磁石装置100の第1可動鉄心134が第1固定鉄心120に当接した後にバッテリー1から第1コイル110への電流を制限するようにしたので、第1コイル110の発熱を低減することができ、耐熱性を向上することができる。また、第2の電流制御手段200Aにより、第2の電磁石装置200の第2可動鉄心230が第2固定鉄心220に当接した後にバッテリー1から第2コイル210への電流を制限するようにしたので、第2コイル210の発熱を低減することができ、耐熱性を向上することができる。
その結果、始動装置の消費電力が低減され、始動装置の効率の向上を図ることができる。
【0036】
実施の形態3.
図8はこの発明の実施の形態3による第1及び第2の電磁石装置の配置を示した図である。
実施の形態3では、第1の電磁石装置100及び第2の電磁石装置200を同軸上に配置する。すなわち、第1の電磁石装置100の第1コイル110、第1可動鉄心134、第1固定鉄心120、並びに第2の電磁石装置200の第2コイル210、第2可動鉄心230、第2固定鉄心220、可動接点軸244を同軸上に配置する。
【0037】
実施の形態3によれば、第1の電磁石装置100及び第2の電磁石装置200を同軸上に配置したので、始動装置全体の構成のレイアウトが向上し、始動装置がコンパクトになる。
【0038】
実施の形態4.
図9及び図10はこの発明の実施の形態4による第1及び第2の電磁石装置の配置を示した図である。
実施の形態4では、実施の形態3と同様に、第1の電磁石装置100及び第2の電磁石装置200を同軸上に配置し、第1の電磁石装置100と第2の電磁石装置200の間に非磁性体のロッド300を設ける。このロッド300は、第1コイル110の励磁により第1可動鉄心134が第1固定鉄心120に吸引される時に第1可動鉄心134により押圧されると共に、第2の電磁石装置200の第2可動鉄心230を距離L1だけ移動させる。その結果、第2の電磁石装置200では、第2コイル210の励磁により、第2可動鉄心134及び可動鉄心軸244を、距離(L−L1)だけ移動させることにより、主接点9が閉成する。
【0039】
実施の形態4によれば、第1の電磁石装置100の第1コイル110に通電され、第1可動鉄心134が第1固定鉄心120に当接する前にロッド300に当接し、このロッド300が第2可動鉄心230を主接点9が閉じない距離(L−L1)を残して主接点方向へ移動させるようにしたので、第2の電磁石装置200の第2コイル210の吸引力が小さくても主接点9を閉成することができ、第2電磁石装置200を小型軽量化することができる。
また、第1可動鉄心134が第1固定鉄心120に当接する前にロッド300に当接し、そこで第1可動鉄心134の速度が減速されるので、第1固定鉄心120に衝突するときの衝撃音が低減される。
【0040】
その他の実施の形態.
上記実施の形態においては、電流制御手段としてパルス信号のON/OFF幅により電流の供給を制御するように構成したが、電流制御装置としてコイル等の抵抗体で構成する様にしても良い。
また、タイマ手段の代りに、ピニオンがリングギヤに十分に深く噛み合うことを検知するセンサを設けるようにしても良い。
【0041】
【発明の効果】
請求項1及び請求項2の発明によれば、始動スイッチがONされると、まず、第1の電磁石装置の第1コイルが通電され、第1コイルの励磁により第1可動鉄心が吸引されレバーを介してピニオンをリングギヤ方向へ移動させる。ピニオンとリングギヤの端面同士が当接した時に、弾性手段が撓んでピニオンをリングギヤ方向へ押圧付勢する。そして、電流制御手段によりピニオンは低速で回転しながらリングギヤと噛み合う。その後、タイマ手段の計時によりピニオンがリングギアと十分に深く噛みあってからバッテリーからの電流が第2の電磁石装置に供給されてエンジンを始動開始する。そのため、ピニオンとリングギヤの歯面同士の衝突による衝撃音を大幅に低減できる効果がある。
また、ピニオンがリングギヤと十分に深く噛み合いストッパと当接してから、バッテリーの電流が第2の電磁石装置に供給されるので、ピニオンとストッパとの衝突による衝撃音が大幅に低減できる効果がある。
更に、ピニオンの端面がリングギヤ端面と衝突する際、弾性手段によりピニオンをリングギヤ方向へ押圧付勢するので、この弾性手段により衝突音が吸収され低減される。
以上より、ピニオン、リングギヤ、ストッパ各部の磨耗及び損傷が低減される効果がある。
更に、ピニオンを弾性手段で押圧付勢することにより、ピニオンとリングギヤの摩擦力は弾性手段の作動力によって決まり、第1の電磁石手段の第1コイルへ供給する電流が少なくても、ピニオンを滑らせリングギヤに噛み込ませることができるので、電流制御手段の容量が小さくて済む。
また、第1コイルの吸引力が小さくていいので、コイルの小型軽量化が図れる。
【0042】
請求項3の発明によれば、タイマ手段による遅延時間t1を0.02秒<t1<0.2秒とすることにより、始動スイッチがONになってからピニオンがリングギアに十分に深く噛み合うことができる。
【0043】
請求項4の発明によれば、第1の電流制御手段を設けて、第1の電磁石装置の第1可動鉄心が第1固定鉄心に当接した後にバッテリーから第1コイルへの電流を制限するようにしたので、第1コイルの発熱を低減することができ、耐熱性を向上することができる。その結果、始動装置の消費電力が低減され、始動装置の効率の向上を図ることができる。
【0044】
請求項5の発明によれば、第2の電流制御手段を設けて、第2の電磁石装置の第2可動鉄心が第2固定鉄心に当接した後にバッテリーから第2コイルへの電流を制限するようにしたので、第2コイルの発熱を低減することができ、耐熱性を向上することができる。その結果、始動装置の消費電力が低減され、始動装置の効率の向上を図ることができる。
【0045】
請求項6の発明によれば、電流制御手段においてパルス信号のON/OFF幅により電流の供給を制御するようにしたので、簡単な構成で電流制御を行えると共に、コイル等の抵抗体で構成することに比べ小型軽量化が図れる。
【0046】
請求項7の発明によれば、第1の電磁石装置と第2の電磁石装置を同軸上に配置したので、始動装置全体の構成のレイアウトが向上し、始動装置がコンパクトになる効果がある。
【0047】
請求項8の発明によれば、第1可動鉄心が第1固定鉄心に当接する前にロッドに当接し、このロッドが第2可動鉄心を主接点が閉じない距離を残して主接点方向へ移動させるようにしたので、第2の電磁石装置の第2コイルの吸引力が小さくても主接点を閉成することができ、第2電磁石装置を小型軽量化することができる。
また、第1可動鉄心が第1固定鉄心に当接する前にロッドに当接し、そこで第1可動鉄心の速度が減速されるので、第1固定鉄心に衝突するときの衝撃音が低減される効果がある。
【0048】
請求項9の発明によれば、タイマ手段の代りに、ピニオンがリングギヤに十分に深く噛み合うことを検知するセンサを設けるようにしたので、ピニオンがリングギヤに十分に深く噛み合うことを正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による機関の始動装置を示す概略構成図である。
【図2】 この発明による第1の電磁石装置の具体的構成例を示す断面図である。
【図3】 この発明による第2の電磁石装置の具体的構成例を示す断面図である。
【図4】 この発明による電流制御手段の一例を示す回路ブロック図である。
【図5】 図1の機関の始動装置において始動スイッチをONした状態を示す概略構成図である。
【図6】 この発明の実施の形態1の機関の始動装置の動作を示す信号図である。
【図7】 この発明の実施の形態2による機関の始動装置を示す概略構成図である。
【図8】 この発明の実施の形態3による電磁石装置の配置を示した図である。
【図9】 この発明の実施の形態4による電磁石装置の配置を示した図である。
【図10】 この発明の実施の形態4による電磁石装置の配置を示した図である。
【図11】 従来の機関の始動装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 バッテリー、2 始動スイッチ、9 主接点、10 始動電動機、14 ピニオン、15 ストッパ、16 回転軸、17 レバー、18 リングギア、20 タイマ手段、30,100A,200A 電流制御手段、100 第1の電磁石装置、110 第1コイル、120 第1固定鉄心、134 第1可動鉄心、135 フック、200 第2の電磁石装置200、210 第2コイル210、220 第2固定鉄心、230 第2可動鉄心、244 可動接点軸、300 ロッド。
Claims (9)
- エンジンのリングギアに噛み合うピニオンを回転駆動する始動電動機と、
始動スイッチがONされるとバッテリーから電力が供給される第1コイル、第1コイルの励磁により第1固定鉄心側に吸引されレバーを介してピニオンをリングギヤ方向へ移動させる第1可動鉄心を備えた第1の電磁石装置と、
ピニオンとリングギヤの端面同士が当接した時に撓んでピニオンをリングギヤ方向へ押圧付勢する弾性手段と、
始動スイッチがONされてからピニオンがリングギヤに十分に深く噛み合うまでの時間t1を計時するタイマ手段と、
上記時間t1経過後にバッテリー電流が供給される第2コイル、この第2コイルの励磁により第2固定鉄心側に吸引される第2可動鉄心、第2可動鉄心の移動に連動して接離しバッテリーから始動電動機に対する電力供給をON/OFFする主接点を備えた第2の電磁石装置と、
第1コイルへの通電の開始から主接点が閉じるまでの間、始動電動機を低速で回転させるように始動電動機への電流を制御する電流制御手段を備えたことを特徴とする機関の始動装置。 - 上記電流制御手段による電流制御は、供給される電流により始動電動機に発生するトルクTがT>μNrとなるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の機関の始動装置。
ただし、μ:ピニオン端面とリングギヤ端面の摩擦係数
N:ピニオンがリングギヤを押圧する力
r:ピニオン端面のリングギヤとの接触部の平均半径。 - 上記タイマ手段による遅延時間t1を0.02秒<t1<0.2秒としたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の機関の始動装置。
- 第1の電磁石装置の第1可動鉄心が第1固定鉄心に当接した後に、バッテリーから第1コイルへの電流の供給を制限する第1の電流制御手段を設けたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の機関の始動装置。
- 第2の電磁石装置の第2可動鉄心が第2固定鉄心に当接した後に、バッテリーから第2コイルへの電流の供給を制限する第2の電流制御手段を設けたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の機関の始動装置。
- 上記電流制御手段は、パルス信号のON/OFF幅により電流の供給を制御するようにしたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の機関の始動装置。
- 第1の電磁石装置と第2の電磁石装置を同軸上に配置したことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の機関の始動装置。
- 第1の電磁石装置の第1コイルが通電されて第1可動鉄心が第1固定鉄心に当接する前にロッドに当接し、このロッドが第2可動鉄心を主接点が閉じない距離を残して接点方向へ移動させるようにしたことを特徴とする請求項7に記載の機関の始動装置。
- 上記タイマ手段の代りに、ピニオンがリングギヤに十分に深く噛み合うことを検知するセンサを設けたことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の機関の始動装置。
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