JP3767550B2

JP3767550B2 - エンジンスタータ

Info

Publication number: JP3767550B2
Application number: JP2002357845A
Authority: JP
Inventors: 徹永井; 逸人山内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: JP2004190543A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の始動に用いるエンジンスタータに関し、特にマグネットスイッチを備えたエンジンスタータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の補助回転式エンジンスタータに備えられたマグネットスイッチは、始動時のスタータモータの動作を２段階に分けて制御するために、主接点および補助接点を設け、補助接点の閉成で形成される回路に抵抗体が直列に接続されて、バッテリーとモータの電機子が接続されている。一方、主接点の閉成によって形成される回路はバッテリーとモータの電機子が直接接続されている。始動スイッチを投入すると、吸引コイルへ電流が流され、補助接点が閉じ、バッテリーから抵抗体を経由してモータの電機子へ電流を流れるので、モータの軸に備えられたピニオンとリングギアとがスムーズに嵌合したのち、主接点が接続して定格回転に移行する。主接点および補助接点をそれぞれ別のプランジャに備えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかし、主接点と補助接点をそれぞれ別のプランジャで駆動するために、外形が大きくなり、端子周りのレイアウトに難があった。そこで主接点および補助接点の内、可動接点を共用にし、同時に抵抗体をもマグネットスイッチに内蔵して小形化を図っている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
しかし、引き込みコイルと保持コイルに分けたマグネットスイッチにおいて、点火スイッチ開放後の誘導逆起電力による可動子の保持力を回避するため引き込みコイルと保持コイルを同じ形式で構成しており結果として可動子の引き込み速度を高めてしまうので、可動子を駆動するコイルを高いインダクタンスを有する吸引コイル１段とし、補助接点に直列にマグネットスイッチに内蔵された抵抗体を接続し、主接点と補助接点を段階的に開閉してモータの電機子に電流を流す（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１０９９６７号公報、段落０００９、図１
【特許文献２】
特開平７−１７４０６２号公報、段落０００９、図２
【特許文献３】
特表２００１ー５０８８５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成のマグネットスイッチは、絶縁被覆された抵抗線を蛇行状に曲げ加工した抵抗体をスイッチコイルの外周に配設しているため以下のような問題があった。リングギアのピニオンへの嵌合が短い時間のなかでうまく行かないとき、抵抗体に大きな電流が繰り返し流れ抵抗体が発熱し、スイッチコイルに熱ダメージを与えることがあった。またスイッチコイルの発熱により、抵抗体の抵抗値が経時変化して、始動電動機の回転数が大きく変化する可能性もあった。
【０００７】
また、抵抗体を抵抗線を加工して作成しているので、エンジンスタータの特性を変更するために抵抗体の抵抗値や定格電流値などを変えるとき、抵抗線の線径などを変えなければならないため、ケーシングとスイッチコイルとの間の間隔が線径より小さくなる場合があり、ケーシングを変更しなければならないことがある。
【０００８】
この発明の目的は、スイッチコイルへの熱ダメージが少ないように抵抗体が配設されたマグネットスイッチを備えたエンジンスタータを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるエンジンスタータにおいては、スタータモータと、上記スタータモータに駆動され、エンジンのリングギアに対して進退して噛み合い得るピニオンと、上記スタータモータを互いに異なる第１および第２の速度で駆動するための主接点対および補助接点対、上記補助接点対に接続された抵抗体、上記主および補助接点対を離接させるスイッチコイル、ならびに上記ピニオンを進退させる駆動機構を有するスタータスイッチとを備えたエンジンスタータに於いて、上記抵抗体が、上記スイッチコイルに断熱層を介して隣接して設けられ、上記スイッチコイルの外周を囲む樹脂保持器内に収納されて保持された。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１のエンジンスタータの断面図である。図２は図１のエンジンスタータの回路図である。図３は図１のＡ−Ａでの断面図である。図４は図１の側面図である。図５は図１のＢーＢでの断面図である。図６は図１の抵抗体を平面に展開した展開図である。図７は図１の接点室の拡大図である。図８は図１のプランジャアセンブリの拡大図である。
【００１１】
内燃機関のエンジンスタータは、スタータモータ１と、スタータモータ１に駆動され、エンジンのリングギア２に対して進退して噛み合い得るピニオン３と、スタータモータ１を互いに第１および第２の速度で駆動するための主接点４および補助接点５を有し、ピニオン３を進退させる駆動機構６を有するスタータスイッチ７を備えている。
【００１２】
スタータスイッチ７は、スイッチコイル８と、スイッチコイル８により非作動位置および作動位置間を移動するプランジャアセンブリ９と、プランジャアセンブリ９に設けられた主可動接点１０および補助可動接点１１と、主可動接点１０および補助可動接点１１が離接し得る主固定接点対１２および補助固定接点対１３と、プランジャアセンブリ９とピニオン３との間に設けられてピニオン３を進退させる作動部材１４とを備えている。
【００１３】
プランジャアセンブリ９は、透磁性のポット状のケーシング１５の中心軸方向にシフト可能に配置され、ケーシング１５のフロントブラケット１６側の側面１５ａと側面に備えられた段周部１８ａとの間に設けられた可動子戻りばね１７でフロントブラケット１６側に付勢された円筒状の可動子１８と、可動子１８に固定された切換軸１９と、可動子１８の端部１８ｂに固定されたリング２０に一端が支持されたシャフト付勢ばね２１で切換軸１９方向に付勢されたシャフト２２とを備えている。
【００１４】
エンジンスタータはさらに、ケーシング１５の保持部１５ｂにかしめられ、可動子１８に対向し、中心軸に貫通孔２３ａを備えたマグネットコア２３と、可動子１８の外周を包み、可動子１８を摺動可能に案内する円筒状のガイドスリーブ２４と、ガイドスリーブ２４を同心円状に取り囲むコイルハウジング２５と、コイルハウジング２５内に収納され、コイルハウジング２５の鍔部２５ａの外径より小さな外径を有するスイッチコイル８と、コイルハウジング２５の鍔部２５ａの外周に接し、スイッチコイル８の外周に隙間を設けて内周が対向し、外周がケーシング１５に密に外接した抵抗体２６とを備え、隙間には断熱層２７を形成する空気層が充填されている。
【００１５】
エンジンスタータはさらに、マグネットコア２３のフロントブラケット１６の反対側に固定されたカップ状のスイッチカバー２８と、スイッチカバー２８のマグネットコア２３に対向する端面２８ａを貫通して、固着された２個の第１のボルト端子２９と、第１のボルト端子２９のマグネットコア２３側のそれぞれの端部２９ａに接続された主固定接点対１２と、平ワッシャ３０を介して第１のボルト端子２９のスイッチカバー２８の外側のそれぞれの端部２９ｂに締め付けられたナット３１と、スイッチカバー２８のマグネットコア２３に対向する端面２８ａを貫通して固着された２個の第２のボルト端子３２と、第２のボルト端子３２のマグネットコア２３側のそれぞれの端部３２ａに接続された補助固定接点対１３と、平ワッシャ３３を介して第２のボルト端子３２のスイッチカバー２８の外側のそれぞれの端部３２ｂに締め付けられたナット３４とを備えている。また主固定接点対１２及び補助固定接点対１３を有した接点室３５が形成されている。
【００１６】
第１のボルト端子２９の一方のボルト端子２９ａ（図４参照）と第２のボルト端子３２の一方のボルト端子３２ａ（図４参照）との間は導電端子３６（図４参照）で接続されており、他の第１のボルト端子２９ｂと他の第２のボルト端子３２ｂとの間に抵抗体２６のリード線３７、３８（図４参照）を接続し、同時に一方の第１のボルト端子２９ａには図示しないバッテリーから引き出された接続線３９（図４参照）がつながれ、他の第１のボルト端子２９ｂにスタータモータ１の電機子につながった接続線４０（図４参照）が接続されている。
【００１７】
エンジンスタータはさらに、可動子１８に固定され、接点室３５まで伸延し、長手方向の中央段部１９ａが形成されて径が小さくなった２段状の切換軸１９と、中央段部１９ａで保持された円筒状のばね受け４１と、ばね受け４１で一端が支持され、同軸状に配設された２個のコイルばね４２、４３と、コイルばね４２に支持され、切換軸１９の外周面に密に接触し、段周部４４ａを有した第１の絶縁ブッシュ４４と、第１の絶縁ブッシュ４４の外周面に案内され、コイルばね４３で支持された第２の絶縁ブッシュ４５と、段周部４４ａの接点室３５側の側面に一面が接し、他面が絶縁ワッシャ４６に接し、ホルダ４７とトメワ４８で固定され、主固定接点対１２と協業する長方形の主可動接点１０と、第２の絶縁ブッシュ４５に固着し、第１の絶縁ブッシュ４４の外周面で案内されて切換軸１９方向に摺動し、補助固定接点対１３に協業する補助可動接点１１とを備え、マグネットスイッチ７の可動接点を構成している。
【００１８】
エンジンスタータはさらに、ピニオン３の駆動機構６の作動部材１４として、シャフト２２のフロントブラケット１６側に連なった絶縁材ブッシュ４９と、一端が絶縁材ブッシュ４９に回転自在に支持され、他端がスタータモータ１のモータ回転軸５０に嵌合するクラッチ５１に回転自在に支持され、レバー支持部５２にレバーばね５３を介して支持された爪状のレバー５４とを備えている。
【００１９】
このピニオン３の作動範囲は非作動位置と、リングギア２がピニオン３のスプライン３ａに嵌合した位置との間であり、可動子戻りばね１７がレバー５４を介してクラッチ５１を図１での左方向に押しつけており、ピニオン３の非作動位置はクラッチ５１の図１で左方向に停止された状態の位置である。
【００２０】
図１に示すように、ピニオン３とリングギア２の相対する端面の間のギャップＧ１は、非作動位置と、リングギア２の端面にピニオン３の端面が当接しかつスプライン３ａには嵌合していない状態との間をピニオン３が移動する距離である。
【００２１】
図７に示すように、補助可動接点１１と補助固定接点対１３との間の補助接点ギャップＧ２は、補助可動接点１１の非作動位置、すなわちクラッチ５１が図１で左方向に押されて停止している状態での補助可動接点１１が停止している位置と、補助固定接点対１３との間の距離である。
【００２２】
図７に示すように、主可動接点１０と主固定接点対１２との間の主接点ギャップＧ３は、主可動接点１０が非作動位置、すなわちクラッチ５１が図１で左方向に押されて停止している状態での主可動接点１０の停止している位置と、主固定接点対１２との間の距離である。
【００２３】
スイッチコイル８に吸引電流をオンオフしたときの、可動子１８の最大移動距離をＬ（ｍｍ）とすると、可動子１８に固定している切換軸１９も同じ距離だけ移動される。補助可動接点１１は可動子１８の補助接点ギャップＧ２だけ移動すると、補助固定接点対１３に当接して補助接点５が閉成するが、さらに可動子１８は移動するので、補助可動接点１１は押し込み量をＫ１に相当する長さだけコイルばね４３が圧縮されて、接圧が確保される。同様に主接点４も主可動接点１０の押し込み量Ｋ２に相当する長さだけコイルばね４２が圧縮されて、接圧が確保されている。すなわち、補助接点ギャップＧ２と補助可動接点押し込み量Ｋ１の和がＬになり、主接点ギャップＧ３と主可動接点押し込み量Ｋ２との和もＬと等しくなる。図１では主接点ギャップＧ３が補助接点ギャップＧ２より大きいので、補助可動接点押し込み量Ｋ２が主可動接点押し込み量Ｋ１より大きくなる。
【００２４】
一方、図８に示すように、シャフト２２の移動量は、シャフト２２が図１で左方向に移動するときは、シャフト付勢ばね２１が圧縮されるので、その圧縮分Ｍ（ｍｍ）だけシャフト２２の移動量Ｎ（ｍｍ）が可動子１８の移動距離より小さくなり、切換軸１９とシャフト２２の間に隙間が開く。
【００２５】
図１ではピニオン３とリングギア２の相対する端面の間のギャップＧ１と図８で示す圧縮分Ｍ（ｍｍ）の加算値は、図７に示す補助接点ギャップＧ２より小さくなっている。
【００２６】
図６に示すように抵抗体の幅５５とピッチ５６を設定し、銅ニッケル合金からなる抵抗板を加工することによって、所望の定格電力を有し、所望の抵抗値の有した抵抗体２６を得ている。すなわち、定格電力を大きくする場合は、幅５５を大きくし、その分ピッチ５６を小さくすることにより、抵抗体２６の長さを長くすることにより、異なった定格電力を有しているが、等しい抵抗値の抵抗体２６を容易に得ることができる。抵抗体２６は、抵抗板を蛇行状に打ち抜き円筒状に加工した後、フェノール樹脂を用いたインサートモールド方法で製造されている。円筒状の抵抗体２６の外径はケーシング１５に密に内接できるように、ケーシング１５の内径とほぼ等しい径にされている。一方、抵抗体２６の内径はスイッチコイル８の外径より大きくしてあり、抵抗体２６とスイッチコイル８とは断熱層２７を形成する空気層で熱的には遮断されている。
【００２７】
エンジンスタータの主接点および補助接点の開閉タイミングを説明する。図２の回路図に示すように、手元起動スイッチ５７を投入すると、スイッチコイル８にバッテリー５８から電流が流れ、可動子１８をマグネットコア２３の方向に吸引する磁力が働き、可動子１８は可動子戻りばね１７を圧縮して、図１で左方向に吸引される。可動子１８の端部に固着されたシャフト付勢ばね２１を圧縮し、シャフト２２を図１で左方向に移動する。シャフト２２に連なった絶縁材ブッシュ４９が図１で左方向に移動し、レバー５４がレバーばね５３を中心にして図１で反時計方向に回転し、ピニオン３が図１で右方向に移動してリングギア２の端面に当たる。このときはシャフト付勢ばね２１の圧縮分Ｍ（ｍｍ）を考慮しても、可動補助接点１１は補助固定接点対１３に、主可動接点１０は主固定接点対１２に当たらない。ピニオン３の端面がリングギア２の端面に当たると、レバー５４のクラッチ５１との支持点は移動できず、他方可動子１８が図１で左方向に力が掛かっているので、レバーばね５３が撓み、補助可動接点１１が図１で左方向に移動して、補助固定接点対１３に接続される。補助可動接点１１と補助固定接点対１３が接続されると、抵抗体２６を経由して電流がバッテリー５８からモータスタータ１に流れる。この電流は抵抗体２６を経由しているので、緩やかに電流値が増加し、スタータモータ１の回転速度も緩やかに大きくなる。リングギア２の端面にピニオン３の端面が当たりながらピニオン３が回転し、ピニオン３のスプライン３ａとリングギア２の歯とが合ったときに互いに嵌合する。
【００２８】
リングギア２がピニオン３のスプライン３ａに嵌合すると、撓んでいたレバーばね５３の復帰力で可動子１８は図１で左方向にさらに移動し、切換軸１９が左方向に移動する。クラッチ５１がほぼ全移動した位置で、主可動接点１０が主固定接点対１２に接続し、バッテリー５８からスタータモータ１に電流が流れて、モータ１が定格回転してエンジンを始動することができる。
【００２９】
主接点が閉成されると、補助接点間には抵抗体２６が介在しているので補助接点側の回路のインピーダンスが主接点側の回路に較べて桁違いに大きくなり、定格回転時は補助接点側の回路には電流がほとんど流れない。
【００３０】
補助可動接点１１は補助固定接点対１３を閉成した後もさらに図１で左方向に移動されるので、コイルばね４３が圧縮される。主接点が閉成されてモータ電流が定格で流れているときは補助可動接点１１には所定の接圧が掛かっている。
【００３１】
次に、エンジンが始動されて、手元始動スイッチ５７が切られると、スイッチコイル８への電圧印加が遮断されるので可動子１８の図１で左方向へ動かそうとする吸引力がなくなるので、可動子戻りばね１７の付勢力で可動子１８が図１で右方向に移動し、主可動接点１０が主固定接点対１２から開成する。さらに可動子１８とシャフト２２の間に隙間が形成されているので、シャフト２２の戻りの動作とは関係なく切換軸１９が図１で右方向に移動して補助可動接点１１が補助固定接点対１３から開成する。
【００３２】
このようなエンジンスタータで、手元始動スイッチ５７を繰り返しオンオフ操作することによって、スイッチコイル８および抵抗体２６の温度上昇の様子を計測したが、従来に較べて半分位の温度上昇に納まった。
【００３３】
また、抵抗体の抵抗値変化を加速するために１２５度の環境下で繰り返しオンオフを行っても、抵抗値の変化は従来に較べて少なくなっている。
【００３４】
このようなエンジンスタータでは、抵抗体に大きな電流が繰り返し流れ抵抗体が発熱しも、断熱層で抵抗体とスイッチコイルとの間が熱的に遮断されるので、スイッチコイルに熱ダメージを与えることがない。
【００３５】
また逆に、発熱したスイッチコイルから抵抗体へ伝導した熱による抵抗体の抵抗値の経時変化が少なくなる。
【００３６】
また、断熱層が空気層からできているので、熱伝導を小さくすることができる。
【００３７】
また、定格電力を大きくする場合は、抵抗体の幅を大きくし、その分ピッチを小さくし、抵抗体の長さを長くすることにより、異なった定格電力を有しているが、等しい抵抗値の抵抗体を容易に得ることができる。
【００３８】
また、同一の抵抗板から異なった抵抗値や定格電力の抵抗体を得ても、抵抗板の板厚が同じであるので、ケーシングを変更しなくてもよい。
【００３９】
なお、断熱層として空気層に関して説明したが、発泡体などガスを取り込んだ低熱導体であってもよい。
【００４０】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２のエンジンスタータのスイッチコイル、抵抗体およびケーシング部分の断面図である。その他の部分は実施の形態１と同じであるので同様な部分の説明は省略する。
【００４１】
抵抗体５９は抵抗板を実施の形態１と同様に打ち抜いて、蛇行状に加工する。抵抗体５９はさらに２個の同心円状の樹脂円筒６０からなる保持器６１内に挿入し、抵抗体５９の両端部５９ａを保持器６１から引き出しながら保持器６１の両端部６１ａをフェノール樹脂で封止してある。樹脂としては耐熱性を考慮してフェノール系の樹脂を用いた。
【００４２】
また、保持器６１の外径はケーシング１５の内周面に接し、保持器６１の内径はコイルハウジング２５の鍔部２５ａの外径より大きくなっており、コイルハウジング２５と保持器６１は接していない。
【００４３】
保持器６１が内側と外側の空気を遮蔽しているので空気の対流が起こらないので、熱伝導がさらに小さくなる。
【００４４】
また、保持器６１は樹脂単独で成形できるので、インサートモールド性の良悪を考慮せずに材料選択を行うことができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上の如くこの発明のエンジンスタータによる効果は、スタータモータと、上記スタータモータに駆動され、エンジンのリングギアに対して進退して噛み合い得るピニオンと、上記スタータモータを互いに異なる第１および第２の速度で駆動するための主接点対および補助接点対、上記補助接点対に接続された抵抗体、上記主および補助接点対を離接させるスイッチコイル、ならびに上記ピニオンを進退させる駆動機構を有するスタータスイッチとを備えたエンジンスタータに於いて、上記抵抗体が、上記スイッチコイルに断熱層を介して隣接して設けられ、上記スイッチコイルの外周を囲む樹脂保持器内に収納されて保持されたので、抵抗体に大きな電流が繰り返し流れ抵抗体が発熱しも、低熱伝導材で抵抗体とスイッチコイル間が熱的に遮断されるので、スイッチコイルに熱ダメージを与えることがない。さらに、樹脂保持器が内側と外側の空気を遮蔽しているので空気の対流が起こらないので、熱伝導がさらに小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１のエンジンスタータの断面図である。
【図２】図１のエンジンスタータの回路図である。
【図３】図１のＡ−Ａでの断面図である。
【図４】図１のＣ方向から見た側面図である。
【図５】図１のＢーＢでの断面図である。
【図６】図１の抵抗体を平面に展開した展開図である。
【図７】図１の接点室の拡大図である。
【図８】図１のプランジャアセンブリの拡大図である。
【図９】この発明の実施の形態２のエンジンスタータのスイッチコイル、抵抗体およびケーシング部分の断面図である。
【符号の説明】
１スタータモータ、２リングギア、３ピニオン、４主接点、５補助接点、６駆動機構、７スタータスイッチ、８スイッチコイル、９プランジャアセンブリ、１０主可動接点、１１補助可動接点、１２主固定接点対、１３補助固定接点対、１４作動部材、１５ケーシング、１６フロントブラケット、１７可動子戻りばね、１８可動子、１９、６０切換軸、２０、６２リング、２１、６３シャフト付勢ばね、２２、６１シャフト、２３マグネットコア、２４ガイドスリーブ、２５コイルハウジング、２５ａ（コイルハウジングの）鍔部、２６、５９抵抗体、２７断熱層、２８スイッチカバー、２９第１のボルト端子、３０、３３ワッシャ、３１、３４ナット、３２第２のボルト端子、３５接点室、３６導電端子、３７、３８リード線、３９、４０接続線、４１ばね受け、４２、４３コイルばね、４４第１の絶縁ブッシュ、４５第２の絶縁ブッシュ、４６絶縁ワッシャ、４７ホルダ、４８トメワ、４９絶縁材ブッシュ、５０（モータの）回転軸、５１クラッチ、５２レバー支持部、５３レバーばね、５４レバー、５５抵抗体の幅、５６抵抗体のピッチ、５７手元起動スイッチ、５８バッテリ、６０樹脂円筒、６１保持器。

Claims

スタータモータと、上記スタータモータに駆動され、エンジンのリングギアに対して進退して噛み合い得るピニオンと、上記スタータモータを互いに異なる第１および第２の速度で駆動するための主接点対および補助接点対、上記補助接点対に接続された抵抗体、上記主および補助接点対を離接させるスイッチコイル、ならびに上記ピニオンを進退させる駆動機構を有するスタータスイッチとを備えたエンジンスタータに於いて、上記抵抗体が、上記スイッチコイルに断熱層を介して隣接して設けられ、上記スイッチコイルの外周を囲む樹脂保持器内に収納されて保持されたことを特徴とするエンジンスタータ。
上記抵抗体が抵抗板を切断して所定形状にした抵抗体であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンスタータ。