JP4239376B2

JP4239376B2 - Starter

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Publication number: JP4239376B2
Application number: JP2000229254A
Authority: JP
Inventors: 梶野　　定義
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2020-07-28
Also published as: JP2002048037A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レシプロケーティング・エンジン等の内燃機関を始動するエンジンスタータの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、スタータは、たとえば図９に示すような構成をもち、ピニオン１をエンジン（図略）のリングギヤＲに突入嵌合させて、ピニオン１を回転駆動することによりエンジンをクランキングして始動する。この際、マグネットスイッチ３’の主接点６が閉じると、直巻分巻モータである直流モータ２’がいきなり全力で回転するので、ピニオン１はリングギヤＲに当接する前後から回転駆動されて、ピニオン１とリングギヤＲとが噛み合う瞬間にある程度大きな衝撃を生じてしまう。その結果、ピニオン１の歯の端部が変形したり欠けたりしやすくなるので、スタータの寿命が短くなるうえに、噛み合い時の衝撃音を生じるという不都合があった。
【０００３】
そこで、ピニオンがリングギヤに突入嵌合する際、ピニオンがリングギヤに噛み合い易いように、ピニオンがリングギヤに接触する前にピニオンをゆっくりと回転させておき、スムースにピニオンの歯をリングギヤの歯に嵌合させることが望ましい。それゆえ、従来からキースイッチを閉じると先ず直流モータがゆっくりと回転を始め、ピニオンがリングギヤに嵌合してから全力で直流モータが回転するようにしたスタータがある。
【０００４】
すなわち、従来技術の一例としては、特開平８−２１３４４号公報に開示されたスタータがある。このスタータは、固定子の界磁が永久磁石だけによって形成される直流モータと、ピニオンがリングギヤに嵌合するまでは抵抗素子を介して電機子に比較的小さな電流を通すリレーとを有する。このスタータによれば、キースイッチを閉じると、先ず抵抗素子を介し少しだけ電機子に通電されて直流モータがゆっくりと回転を始める。そして、ピニオンがリングギヤに嵌合すると、マグネットスイッチの接点が閉じて電機子に大電流が流れ、直流モータは全力で回転する。
【０００５】
しかしながら、このスタータでは、固定子の界磁が永久磁石によって形成されているので界磁が弱く、全力運転しても直流モータの出力があまり大きくならない。それゆえ、十分なモータ出力を得ようとすると、直流モータの体格が大きくなり、スタータの重量や容積が大きくなってしまうという不都合がある。そのうえ、強力な永久磁石は高価であるから、スタータの価格も高価にならざるを得ないという不都合もある。
【０００６】
なお、ドイツ特許公報ＤＥ４２４２９３０Ｃ２には、リレーを内蔵したマグネットスイッチが開示されている。しかしながら、このリレーは、キースイッチを開いた後に直流モータの両端子の間を短絡させて電磁制動させるためのものであって、直流モータをゆっくりと回転させてピニオンをリングギヤに嵌合させる機能を有するものではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、モータをゆっくりと回転させてピニオンをリングギヤに噛み合わせることができながら、前述の従来技術よりも小型軽量かつ安価なスタータを提供することを解決すべき課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明した。
【０００９】
（第１手段）
本発明の第１手段は、請求項１記載のスタータである。すなわち、本手段のスタータは次のような特徴を持つ。
【００１０】
先ず、直流モータの固定子は、メインコイルおよび予備駆動コイルからなる界磁コイルをもつ。ここで、界磁コイルは直巻分巻界磁コイルである必要はなく、メインコイルおよび予備駆動コイルの接続の仕方は一種類に限定されるものではない。次に、マグネットスイッチは、ピニオンを移動させてリングギヤに噛み合わせるプランジャと、プランジャを吸引して保持する保持コイルと、プランジャの一端に保持された主可動接点を介して直流モータに通電する主接点とをもつ。そして、マグネットスイッチは、プランジャによって作動し、プランジャが吸引され始めると少なくとも予備駆動コイルおよび電機子に通電する補助接点をさらにもつ。
【００１１】
一方、界磁コイルは、補助接点から通電されて比較的小さな電流が流れる予備駆動コイルと、主接点から通電されて比較的大きな電流が流れるメインコイルとをもつ。
【００１２】
本手段では、キースイッチが閉じられるなどして保持コイルに通電され、プランジャが吸引され始めると、主接点に先んじて補助接点が閉じ、補助接点７を通じて予備駆動コイルおよび電機子に通電される。すると、ピニオンがリングギヤに当接する前であっても、直流モータが予備的なゆっくりとした回転を始め、ピニオンもゆっくりと回転を始める。この状態でピニオンはリングギヤの端面に当接し、押圧付勢されながら回動するので、ピニオンはリングギヤに噛み合うに至る。
【００１３】
しかる後、マグネットスイッチのプランジャがさらに吸引され、主接点が閉じるに及んで、主接点を介して直流モータに大電流が流れ、ピニオンが力強く駆動されてエンジンが始動されるに至る。この際、界磁コイルのうちメインコイルに通電されれば十分に強力な界磁が得られるので、予備駆動コイルには通電されていてもいなくてもよいものとする。
【００１４】
本手段では、従来技術と異なって、マグネットスイッチの他にリレーを必要としないうえに、永久磁石ではなく界磁コイルを界磁磁石として用いるので、小型軽量であるうえに安価である。また、マグネットスイッチは、ソレノイドコイルとして単一のコイル（保持コイル）だけをもてば済み、吸引コイルは必要とされないので、本手段のスタータはなお安価になる。それでいながら、補助接点から予備駆動コイルおよび電機子に予備的に電流を流すことにより、直流モータをゆっくりと回転させながらピニオンをリングギヤに噛み合わせることができるので、ピニオンの耐久性を向上させることができる。
【００１５】
したがって、本手段のスタータによれば、直流モータをゆっくりと回転させてピニオンをリングギヤに噛み合わせることができながら、前述の従来技術よりも小型軽量かつ安価に製造することができるという効果がある。
【００１６】
（第２手段）
本発明の第２手段は、請求項２記載のスタータである。
【００１７】
本手段では、補助接点は、キースイッチが開くなどしてプランジャが復帰すると、予備駆動コイルおよびメインコイルのうち少なくとも一方と電機子とを短絡させるので、直流モータの回転が電磁的に制動される。それゆえ、エンジンが始動した後、速やかにスタータが停止するので、軸受け部などの摩滅が減り、スタータの寿命が延びる。
【００１８】
したがって、本手段のスタータによれば、前述の第１手段の効果に加えて、スタータの寿命が延びるという効果がある。
【００１９】
（第３手段）
本発明の第３手段は、請求項３記載のスタータである。
【００２０】
本手段では、マグネットスイッチは、主接点および補助接点を収容するカバーと、主接点の主可動接点と補助接点の補助可動接点とをプランジャの一端に保持する絶縁部材とをもつ。それゆえ、補助接点は主接点と同一の内部空間に収容され、別途カバーを設けることを要さない。また、補助可動接点は主可動接点を保持する絶縁部材に保持されているので、別途に補助可動接点を保持する部材をプランジャに設ける必要もない。すなわち、在来のマグネットスイッチに比べてマグネットスイッチの構成要素に補助接点が増えていても、マグネットスイッチの構成は比較的シンプルであり、在来品に比べて部品点数の増加も少ないうえに、製造もさほど難しくはならず容易である。
【００２１】
したがって、本手段のスタータによれば、マグネットスイッチの容積増加やコストアップは最低限に抑制されており、前述の第１手段の効果がより強化されるという効果がある。
【００２２】
（第４手段）
本発明の第４手段は、請求項４記載のスタータである。
【００２３】
本手段では、前述の第３手段において、マグネットスイッチは、主接点の主可動接点が接触する底部と補助接点の補助可動接点が接触する突出部とが一体に形成された正極固定接点をもつ。それゆえ、マグネットスイッチの正極固定接点は単体で済み、補助可動接点のために別途他の正極固定接点を設ける必要がない。
【００２４】
したがって、本手段のスタータによれば、前述の第３手段の効果に加えて、コストダウンがより強化されるという効果がある。
【００２５】
（第５手段）
本発明の第５手段は、請求項５記載のスタータである。
【００２６】
本手段では、前述の第３手段において、補助可動接点は、互いに異なる半径方向に突出し基端で互いに導通している複数の腕部をもつバネ板と、これらの腕部の先端にそれぞれ固定された複数の接点金具とをもつ。それゆえ、補助可動接点の構成はシンプルであり、補助可動接点を含む補助接点の増設に伴うマグネットスイッチの容積増加やコストアップは最低限に抑制されている。
【００２７】
したがって、本手段のスタータによれば、マグネットスイッチの構成がシンプルであるので、前述の第３手段の効果に加えて、コストダウンおよび小型軽量化がより強化されるという効果がある。
【００２８】
（第６手段）
本発明の第６手段は、請求項６記載のスタータである。
【００２９】
本手段では、メインコイルおよび予備駆動コイルは互いに直列に接続された直巻界磁コイルであって、予備駆動コイルの一端は補助接点に接続され、メインコイルと予備駆動コイルとの接続部は前記主接点に接続されている。
【００３０】
すると先ず、マグネットスイッチの作動時の初期にプランジャが吸引され始めると、主接点および補助接点のうち補助接点だけが閉じた予備駆動状態に一時的になり、補助接点を通じて予備駆動コイル、メインコイルおよび電機子に通電される。その結果、比較的小さな電流でも直流モータの界磁が適度な強さで形成されるので、予備駆動コイルが過熱しにくい。
【００３１】
しかる後、プランジャが十分に吸引されると、補助接点だけではなく主接点も閉じた全力駆動状態になる。すると、メインコイルおよび電機子に主接点から直接大電流が流れ込み、メインコイルが強力な界磁を形成して直流モータは全力駆動される。この際、予備駆動コイルの両端は主接点および補助接点を介して同電位となるので、予備駆動コイルにはもはや電流が流れず、予備駆動コイルが過熱することはない。
【００３２】
したがって、本手段のスタータによれば、前述の第１手段の効果に加えて、予備駆動コイルの過熱が防止されているという効果がある。
【００３３】
（第７手段）
本発明の第７手段は、請求項７記載のスタータである。
【００３４】
本手段では、メインコイルおよび予備駆動コイルは互いに並列に接続された直巻界磁コイルであって、予備駆動コイルの一端は補助接点に接続され、メインコイルの一端は主接点に接続されている。
【００３５】
すると先ず、マグネットスイッチの作動時の初期にプランジャが吸引され始めると、主接点および補助接点のうち補助接点だけが閉じた予備駆動状態に一時的になり、補助接点を通じて予備駆動コイルおよび電機子に通電される。この際、主接点がまだ閉じていないので、メインコイルには通電されない。
【００３６】
しかる後、プランジャが十分に吸引されると、補助接点だけではなく主接点も閉じるので、予備駆動コイルにだけではなく並行してメインコイルにも通電され、直流モータは全力駆動状態になる。すると、いずれも直巻界磁コイルであり互いに並列なメインコイルおよび予備駆動コイルから並行して、電機子に大電流が流れ込む。
【００３７】
その結果、メインコイルおよび予備駆動コイルが強力な界磁を形成するばかりではなく、メインコイルだけではなく予備駆動コイルからの電流も加わって電機子にもより大きな電流が流れ、直流モータは全力で駆動される。この際、メインコイルおよび予備駆動コイルの両方に通電されてより強力な界磁が形成されるうえに、電機子にも大電流が流れてより強く励磁されるので、直流モータの軸出力は、前述の第６手段に比べてより大きくなる。
【００３８】
したがって、本手段のスタータによれば、前述の第１手段の効果に加えて、直流モータの軸出力がより大きくなるという効果がある。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明のスタータの実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得られるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。
【００４０】
［実施例１］
（実施例１の構成）
本発明の実施例１としてのスタータは、図１に模式的に示すように、代表的な機能要素として、ピニオン１、直流モータ２、マグネットスイッチ３およびドライブレバー９を有する。
【００４１】
ピニオン１は、マグネットスイッチ３によりドライブレバー９を介して押し出され、軸長方向に移動してエンジン（図略）のリングギヤＲに噛み合ってリングギヤＲを回転駆動する機能をもつ。ピニオン１には、ワンウェイクラッチ５が付設されている。
【００４２】
直流モータ２は、界磁コイル２１をもつ固定子（図略）と回転する電機子２４とをもち、ピニオン１を回転駆動してエンジンをクランキングする機能をもつ。ここで、界磁コイル２１は、電気抵抗が高く比較的小さな電流が流れる予備駆動コイル２３と、電気抵抗が低く比較的大きな電流が流れるメインコイル２２とからなる。メインコイル２２および予備駆動コイル２３は、互いに直列に接続された直巻界磁コイルである。すなわち、メインコイル２２および予備駆動コイル２３の一端は、それぞれマグネットスイッチ３の後述の主接点６および補助接点７に接続されており、メインコイル２２の他端はブラシおよび整流子を介して電機子２４に接続されている。そして、固定子の各突極（図略）には、先ず比較的細い被覆銅線からなる予備駆動コイル２３が巻装されており、その外側から帯状の比較的太い被覆導線からなるメインコイル２２が巻装されている。
【００４３】
マグネットスイッチ３は、ピニオン１を移動させてリングギヤＲに噛み合わせるプランジャ４と、プランジャ４を吸引して保持する保持コイル５と、プランジャ４の一端に保持された主可動接点６０を介して直流モータ２に通電する主接点６とをもつ。さらに、マグネットスイッチ３は、プランジャ４によって作動し、プランジャ４が吸引され始めると、少なくとも予備駆動コイル２３および電機子２４に通電する補助接点７をももつ。
【００４４】
そして、界磁コイル２１のうち予備駆動コイル２３の一端は、補助接点７に接続されている。一方、メインコイル２２と予備駆動コイル２３との接続部は、主接点６に接続されている。また、メインコイル２２の他端は、電機子２４に接続され、電機子２４を介してフレーム（図略）に接地されている。さらに、本実施例のスタータの休止状態においては、予備駆動コイル２３の一端は、補助接点７を介してやはりフレームに接地されている。それゆえ、このような休止状態においては、補助接点７、予備駆動コイル２３、メインコイル２２および電機子２４を回路要素とする直列回路は、その両端でフレームに接地されている。
【００４５】
ここで、図２〜図４を参照しつつ、マグネットスイッチ３の要部構成について具体的に説明する。
【００４６】
先ず、マグネットスイッチ３の後半部の側断面図を図２に示すが、図２は図１に対して左右反転していることに注意されたい。
【００４７】
マグネットスイッチ３は、主接点６および補助接点７を収容する合成樹脂製のカバー３４と、主接点６の主可動接点６０と補助接点７の補助可動接点７０とをプランジャ４の一端に保持する絶縁部材４２とをもつ。それゆえ、主可動接点６０と補助可動接点７０とは、プランジャ４の後端部を構成する小径部４１に、互いに絶縁されて絶縁部材４２により保持されている。なお、補助可動接点７０は主可動接点６０に対し所定の間隔をおいて前方に配設されている。
【００４８】
カバー３４は、リング状のパッキング３３を挟んで、ナイロンボビン５０に巻装された保持コイル５を覆う鋼製のフレームの後端部に、固定ボルト３５（図４参照）により固定されている。マグネットスイッチ３に装備されたコイルは保持コイル５だけであって、吸引コイルは装備されていない。カバー３４の後端部には、正極端子６３と負極端子６４とがそれぞれ金属ブッシュ６５を介して圧入固定されており、それぞれカバー３４内部の正極固定接点６１と負極固定接点６２と導電性の一体部材を形成している。
【００４９】
ここで、マグネットスイッチ３は、主接点６の主可動接点６０が接触する底部６１１と、補助接点７の補助可動接点７０が接触する突出部６１２とが、一体に形成された正極固定接点６１をもつ。すなわち、前述の正極端子６３のボルトに一体的に形成されて導通している正極固定接点６１は、断面形状がＬ字状の導電性一体成型部材であり、大きく分けて主可動接点６０が当接する底部６１１と補助可動接点７０が当接する突出部６１２とをもつ。なお、突出部６１２の前端には、補助可動接点７０の接点金具７１０と当接して電気的な導通をとる接点金具が溶接されている。
【００５０】
すなわち、主接点６は、カバー３４の後端部に固定された一対の正極固定接点６１および負極固定接点６２と、プランジャ４の後端部に絶縁部材４２によって保持された主可動接点６０とから構成されている。
【００５１】
一方、補助接点７は、一組の固定接点としての正極固定接点６１、補助固定接点７０２およびストッパ部材３２と、補助可動接点７０とから構成されている。ここで、正極固定接点６１および補助固定接点７０２は、カバー３４の後端部に固定された一組の固定接点であり、それぞれ正極端子６３および補助端子７４（図４参照）に導通している。また、ストッパ部材３２は、保持コイル５の後端を封止して全周でフレーム３１の後端部にかしめ固定された鋼製の部材であり、フレーム３１に導通して接地している。一方、ストッパ部材３２が補助可動接点７０と接する部分には、図示しないメッキによる表面処理が施され、接点としての耐久性が高められている。そして、補助可動接点７０は、プランジャ４の後端部に絶縁部材４２によって主可動接点６０よりも前方に保持されており、主可動接点６０および補助可動接点７０は、ともに絶縁部材４２に保持されてプランジャ４に連動する。
【００５２】
ここで、主可動接点６０および補助可動接点７０を保持している絶縁部材４２は、モールド樹脂からなる一体成形部材であり、保持スプリング８２によってプランジャ４の後端に向かって付勢されている。逆に、プランジャ４は、リターンスプリング８１によって前方に付勢されている。
【００５３】
補助可動接点７０は、図３に示すように、バネ板７００および三つの接点金具７１０，７２０，７３０からなる。バネ板７００は、約１２０°ずつ空けて三方の互いに異なる半径方向に突出しリング状の基端で互いに導通している三本の腕部７１，７２，７３と、各腕部７１，７２，７３を基端で連結させる中央のリング状の部分とからなる。そして、各腕部７１，７２，７３の先端部には、それぞれ接点金具７１０，７２０，７３０が溶接されている。それゆえ、三つの接点金具７１０，７２０，７３０は、ベリリウム銅などの導電性バネ材からなるバネ板７００を介して、互いに導通している。
【００５４】
ここで、三つの接点金具７１０，７２０，７３０のうち、接点金具７１０は正極固定接点６１の突出部６１２に対応した位置にあり、接点金具７２０は補助固定接点７０２に対応した位置にあり、最後の接点金具７３０はストッパ部材３２の背面に対向した位置にある。再び図２に示すように、二つの接点金具７１０，７２０はそれぞれ腕部７１，７２の先端部の背面側に溶接されており、残る一つの接点金具７３０は腕部７３の先端部の正面側に溶接されている。
【００５５】
なお、補助可動接点７０の接点金具７１０，７２０，７３０と、正極固定接点６１および補助固定接点７０２の先端部を構成する接点金具とは、いずれも接点用金属製の小さなブロックである。
【００５６】
そして、マグネットスイッチ３の背面には、図４に示すように、正極端子６３，負極端子６４，スイッチ端子５１，補助端子７４および固定ボルト３５が突出している。ここで、再び図２に示すように、正極端子６３は正極固定接点６１に、負極端子６４は負極固定接点６２に、スイッチ端子５１は保持コイル５の一端に、そして補助端子７４は補助固定接点７０２に、それぞれ導通している。
【００５７】
なお、同じく図２に示すように、スタータが休止状態にあるときには、バネ板７００のバネ弾性によって付勢された補助可動接点７０が接触しているので、補助固定接点７０２とストッパ部材３２とは、補助接点７を介し互いに導通して接地されている。しかし、正極固定接点６１には補助可動接点７０が接触しておらず、バッテリＢ（図１参照）からの電流はどこへも流れない。
【００５８】
以上のような主接点６および補助接点７の作用については、次の作用効果の項で順を追って説明する。なお、再び図１に示すように、プランジャ４が復帰すると、補助接点７は、直流モータ２の予備駆動コイル２３およびメインコイル２２と電機子２４とを短絡させ、直流モータ２を電磁制動する作用があるが、これについても次の作用効果の項で説明する。
【００５９】
（実施例１の作用効果）
本実施例のスタータは、以上のように構成されているので、以下のような作用効果を発揮する。
【００６０】
先ず、図５に示すように、キースイッチＫが閉じられると、保持コイル５に通電され、プランジャが保持コイル５に吸引されて後方に移動し始める。すると、補助接点７が閉じて予備駆動コイル２３、メインコイル２２および電機子２４に通電される。
【００６１】
すなわち、補助接点７の補助可動接点７０は、接地されたストッパ部材３２から離れる一方で、正極端子６３の突出部６１２に接触する。一方、補助可動接点７０は補助固定接点７０２に接触したままであるから、補助可動接点７０を介して正極固定接点６１と補助固定接点７０２とが導通する。すると、バッテリＢから正極固定接点６１、補助可動接点７０および補助固定接点７０２を順に経て、直列に接続された予備駆動コイル２３、メインコイル２２および電機子２４を通る予備駆動回路が形成される。この際、ピニオン１がリングギヤＲに当接する以前に予備駆動回路が形成されるように、スタータ各部のギャップが設定されている。
【００６２】
すると、ピニオン１がリングギヤＲに当接する前であっても、比較的電気抵抗が高い予備駆動コイル２３を介して通電されるので、直流モータ２は予備的なゆっくりとした回転を始め、ピニオン１もゆっくりと回転を始める。この状態を予備駆動状態と呼ぶことにする。ピニオン１は、予備駆動状態でリングギヤＲの端面に当接し、押圧付勢されながらゆっくりと回動するので、ほとんど衝撃なしにリングギヤＲに噛み合うに至る。
【００６３】
次いで、図６に示すように、マグネットスイッチ３のプランジャ４が保持コイル５にさらに吸引され、主接点６が閉じるに及んでは、主接点６を介して直流モータ２に大電流が流れる。すなわち、主可動接点６０が正極固定接点６１および負極固定接点６２に当接し、主接点６が閉じてバッテリＢからの電流が直接、直巻されたメインコイル２２と電機子とに流れる。
【００６４】
この際、予備駆動コイル２３の両端は、主接点６および補助接点７を介して短絡しているので同電位になり、予備駆動コイル２３には電流が流れず励磁されない。逆に、メインコイル２２および電機子２４には、抵抗が比較的大きな予備駆動コイル２３を介さずに、直接的にバッテリＢからの電流が流れるので、回路の抵抗は小さくなり直流モータ２には大電流が流れる。その結果、十分に深くリングギヤＲに噛み合ったピニオン１が、直流モータ２により力強く駆動されてエンジンが始動されるに至る。
【００６５】
しかる後、図７に示すように、キースイッチＫが開けられると、プランジャ４は、リターンスプリング１（図２参照）等の付勢力によって、図１および図２と同様の原位置に復帰する。すると、マグネットスイッチ３の主接点６は開かれ、補助接点７も正極固定接点６１から離れるが、補助接点７によって補助固定接点７０２とストッパ部材３２とは接続されている。すなわち、補助接点７を介して電機子２４、メインコイル２２および予備駆動コイル２３を含む直列回路が閉じており、惰性で回転を続けている電機子２４が発電する電力は主に電気抵抗が比較的大きな予備駆動コイル２３で消費される。その結果、直流モータ２には電磁制動がかかるので、電機子２４の回転は速やかに停止する。
【００６６】
本実施例のスタータでは、前述の従来技術とは異なって、マグネットスイッチ３の他にリレーを必要としないうえに、永久磁石ではなく界磁コイルを界磁磁石として用いるので、小型軽量であるうえに安価である。また、マグネットスイッチ３は保持コイル５だけをもち吸引コイルをもっていないので、その分だけマグネットスイッチ３は小型軽量化され、その価格は安価になる。一方、マグネットスイッチ３は補助接点７をもっているが、補助接点７の構成は前述のように簡素であり、軽量であるばかりでなく、補助接点７は主接点６と一緒にカバー３４に収容されているので小型でもある。それゆえ、補助接点７をもつことによって生じるコストアップは最低限に抑制されているので、本実施例のスタータは、前述の従来技術のスタータよりも小型軽量かつ安価になる。
【００６７】
それでいながら、予備駆動状態では、補助接点７から予備駆動コイルを介してメインコイル２２および電機子２４に予備的に電流を流すことにより、直流モータ２をゆっくりと回転させることができる。すると、ピニオン１が緩やかに回転しながらリングギヤＲに当接し、スムースにピニオン１をリングギヤＲに噛み合わせることができる。それゆえ、ピニオン１がリングギヤＲに噛み合う際の衝撃は低減されるので、やはりピニオン１を含むスタータの耐久性を向上させることができる。
【００６８】
さらに、エンジンが始動してキースイッチＫが開けられると、プランジャ４が原位置に復帰し、補助接点７を介して予備駆動コイル２３とメインコイル２２と電機子２４とが短絡する。それゆえ、直流モータ２の回転が電磁的に制動されてエンジン始動後には速やかにスタータが停止するので、軸受け部などの摩滅が減り、本実施例のスタータの耐久性はさらに向上する。
【００６９】
以上詳述したように、本実施例のスタータによれば、直流モータ２を緩やかに回転させてピニオン１をリングギヤＲにスムースに噛み合わせることができながら、前述の従来技術よりも小型軽量かつ安価に製造することができるという効果がある。
【００７０】
（実施例１の変形態様１）
本実施例の変形態様１として、図８に示すように、直流モータ２においてメインコイル２２に対する予備駆動コイル２３の接続の仕方が異なるスタータの実施が可能である。
【００７１】
すなわち、本変形態様では、予備駆動コイル２３が、メインコイル２２の下流ではなく上流に接続されている。より詳しくは、メインコイル２２および予備駆動コイル２３は、実施例１とは異なり、互いに並列に接続された直巻界磁コイルである。そして、予備駆動コイル２３の一端は、実施例１と同様に補助固定接点７０２を介して補助接点７に接続されている一方、メインコイル２２の一端は、実施例１とは異なって主接点６に接続されている。
【００７２】
本変形態様において、キースイッチＫが閉じられてプランジャ４が保持コイル５に吸引され始めると、先ず、実施例１と同様に補助接点７だけが閉じた予備駆動状態に一時的になる。すると、補助接点７を通じて予備駆動コイル２３および電機子２４に通電され、ピニオン１が緩やかに回動される予備駆動状態になる。この際、主接点６はまだ閉じていないので、メインコイル２２には通電されず、直流モータ２は適度に弱いトルクでしか回転しない。
【００７３】
しかる後、プランジャ４が保持コイル５に十分に吸引されると、補助接点７だけではなく主接点６も閉じ、予備駆動コイル２３だけではなくメインコイル２２にも通電されて全力駆動状態になる。すると、いずれも直巻界磁コイルであり互いに並列なメインコイル２２および保持コイル２３から電機子２４に大電流が流れ込む。その結果、メインコイル２２だけではなく保持コイル２３にも通電されるので、強力な界磁が形成される。そればかりではなく、メインコイル２２からの電流だけではなく予備駆動コイル２３からの電流も加わって、電機子２４には実施例１よりも大きな電流が流れる。それゆえ、予備駆動コイル２３の分だけ界磁が強力になるばかりではなく、電機子２４もより強力に励磁されるので、直流モータ２は全力で駆動される。その結果、直流モータ２の軸出力は、前述の実施例１に比べてより大きくなる。
【００７４】
したがって、本変形態様のスタータによれば、前述の実施例１と同様な効果に加えて、直流モータ２の軸出力がより大きくなるという効果もある。
【００７５】
なお、本変形態様においては、直流モータ２の界磁コイル２１を形成するメインコイル２２および予備駆動コイル２３は、実施例１とは導線の断面積や巻回回数などが異なっている。しかし、これらは設計事項であるので、ここで詳しくは言及しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１としてのスタータの構成を示す模式図
【図２】実施例１のマグネットスイッチの要部構成を示す側断面図
【図３】実施例１のマグネットスイッチの端子配置を示す背面図
【図４】実施例１の補助接点および主接点の構成を示す正断面図
【図５】実施例１の作用を予備駆動状態で示す模式図
【図６】実施例１の作用を全力駆動状態で示す模式図
【図７】実施例１の作用を電磁制動状態で示す模式図
【図８】実施例１の変形態様１としてのスタータの構成を示す模式図
【図９】通常のスタータの一構成を示す模式図
【符号の説明】
１：ピニオン１１：ワンウェイクラッチ
２：直流モータ（直巻モータ）
２１：界磁コイル
２２：メインコイル２３：予備駆動コイル
２４：電機子
３：マグネットスイッチ
３１：フレーム３２：ストッパ部材
３３：パッキング３４：カバー３５：固定ボルト
４：プランジャ
４１：小径部４２：絶縁部材
５：保持コイル５０：ナイロンボビン５１：スイッチ端子
６：主接点
６０：主可動接点
６１：正極固定接点
６１１：底部６１２：突出部
６２：負極固定接点
６３：正極端子
６４：負極端子６４１：ターミナルプレート
６５：金属ブッシュ
７：補助接点
７０：補助可動接点
７００：バネ板７１，７２，７３：腕部
７１０，７２０，７３０：接点金具
７０２：補助固定接点７４：補助端子
８１：リターンスプリング８２：保持スプリング
９：ドライブレバー
２’：直流モータ（直巻分巻モータ）
２１’：界磁コイル
２２’：直巻界磁コイル２３’：分巻界磁コイル
３’：マグネットスイッチ
５’：ソレノイドコイル
５１’：吸引コイル５２’：保持コイル
Ｂ：バッテリＫ：キースイッチＬ：リレーＲ：リングギヤ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of engine starters for starting internal combustion engines such as reciprocating engines.
[0002]
[Prior art]
Normally, the starter has a configuration as shown in FIG. 9, for example, and the pinion 1 is plunged into the ring gear R of the engine (not shown) and the pinion 1 is rotationally driven to crank and start the engine. . At this time, when the main contact 6 of the magnet switch 3 ′ is closed, the DC motor 2 ′, which is a series winding motor, suddenly rotates at full power, so that the pinion 1 is rotationally driven before and after contacting the ring gear R, and the pinion A large impact is generated to some extent at the moment when 1 and the ring gear R mesh. As a result, the ends of the teeth of the pinion 1 are likely to be deformed or chipped, resulting in inconvenience that the life of the starter is shortened and an impact sound is generated when meshing.
[0003]
Therefore, when the pinion rushes into the ring gear, the pinion is slowly rotated before the pinion contacts the ring gear so that the pinion can easily mesh with the ring gear, and the pinion teeth are smoothly engaged with the ring gear teeth. It is desirable to make it. Therefore, conventionally, there is a starter in which the DC motor starts rotating slowly when the key switch is closed, and the DC motor rotates with full force after the pinion is fitted to the ring gear.
[0004]
That is, as an example of the prior art, there is a starter disclosed in JP-A-8-21344. This starter has a DC motor in which the stator field is formed only by a permanent magnet, and a relay that passes a relatively small current through the armature through a resistance element until the pinion is fitted to the ring gear. According to this starter, when the key switch is closed, first, the armature is slightly energized through the resistance element, and the DC motor starts to rotate slowly. When the pinion is engaged with the ring gear, the contact of the magnet switch is closed, a large current flows through the armature, and the DC motor rotates at full power.
[0005]
However, in this starter, the field of the stator is formed by a permanent magnet, so the field is weak, and the output of the DC motor does not become very large even when operating at full power. Therefore, if a sufficient motor output is to be obtained, there is a disadvantage that the physique of the DC motor becomes large and the weight and volume of the starter become large. In addition, since a strong permanent magnet is expensive, there is a disadvantage that the price of the starter must be high.
[0006]
German patent publication DE 4242930C2 discloses a magnet switch incorporating a relay. However, this relay is used for electromagnetic braking by short-circuiting both terminals of the DC motor after opening the key switch, and has the function of slowly rotating the DC motor to fit the pinion into the ring gear. I do not have.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a starter that is smaller, lighter, and less expensive than the above-described prior art, while the motor can be rotated slowly to engage the pinion with the ring gear.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the inventors have invented the following means.
[0009]
(First means)
The first means of the present invention is the starter according to claim 1. That is, the starter of this means has the following characteristics.
[0010]
First, the stator of a DC motor has a field coil composed of a main coil and a preliminary drive coil. Here, the field coil need not be a series winding field coil, and the connection method of the main coil and the pre-driving coil is not limited to one type. Next, the magnet switch includes a plunger that moves the pinion and meshes with the ring gear, a holding coil that sucks and holds the plunger, and a main contact that energizes the DC motor via a main movable contact that is held at one end of the plunger. And have. The magnet switch is further actuated by a plunger and further has an auxiliary contact for energizing at least the preliminary drive coil and the armature when the plunger starts to be attracted.
[0011]
On the other hand, the field coil has a preliminary drive coil that is energized from the auxiliary contact and flows a relatively small current, and a main coil that is energized from the main contact and flows a relatively large current.
[0012]
In this means, when the key switch is closed and the holding coil is energized and the plunger starts to be sucked, the auxiliary contact is closed prior to the main contact, and the auxiliary drive coil and the armature are energized through the auxiliary contact 7. Then, even before the pinion comes into contact with the ring gear, the DC motor starts a preliminary slow rotation, and the pinion also starts a slow rotation. In this state, the pinion comes into contact with the end face of the ring gear and rotates while being pressed, so that the pinion is engaged with the ring gear.
[0013]
Thereafter, the plunger of the magnet switch is further attracted, the main contact is closed, a large current flows through the DC contact through the main contact, the pinion is driven strongly, and the engine is started. At this time, a sufficiently strong field can be obtained if the main coil of the field coil is energized, and therefore the pre-driving coil may or may not be energized.
[0014]
Unlike the prior art, this means does not require a relay in addition to a magnet switch, and uses a field coil instead of a permanent magnet as a field magnet, so that it is small and light and inexpensive. Further, since the magnet switch has only a single coil (holding coil) as a solenoid coil and no suction coil is required, the starter of this means is still inexpensive. Nevertheless, by preliminarily passing current from the auxiliary contact to the pre-driving coil and armature, the pinion can be meshed with the ring gear while slowly rotating the DC motor, thereby improving the durability of the pinion. Can do.
[0015]
Therefore, according to the starter of the present means, the DC motor can be slowly rotated to mesh the pinion with the ring gear, and there is an effect that it can be manufactured smaller, lighter and cheaper than the above-described conventional technology.
[0016]
(Second means)
The second means of the present invention is the starter according to claim 2.
[0017]
In this means, the auxiliary contact short-circuits the armature with at least one of the pre-driving coil and the main coil when the plunger is restored by opening the key switch or the like, so that the rotation of the DC motor is electromagnetically braked. . Therefore, since the starter stops immediately after the engine is started, wear of the bearing portion and the like is reduced, and the life of the starter is extended.
[0018]
Therefore, according to the starter of this means, in addition to the effect of the first means described above, there is an effect that the life of the starter is extended.
[0019]
(Third means)
The third means of the present invention is the starter according to claim 3.
[0020]
In this means, the magnet switch has a cover that accommodates the main contact and the auxiliary contact, and an insulating member that holds the main movable contact of the main contact and the auxiliary movable contact of the auxiliary contact at one end of the plunger. Therefore, the auxiliary contact is accommodated in the same internal space as the main contact, and it is not necessary to provide a separate cover. Further, since the auxiliary movable contact is held by the insulating member that holds the main movable contact, it is not necessary to separately provide a member that holds the auxiliary movable contact on the plunger. In other words, even if the auxiliary contacts are increased in the magnetic switch components compared to conventional magnet switches, the configuration of the magnet switch is relatively simple, and the number of parts is less increased compared to conventional magnet switches. Manufacture is easy and easy.
[0021]
Therefore, according to the starter of this means, an increase in the volume and cost increase of the magnet switch are suppressed to the minimum, and the effect of the first means described above is further enhanced.
[0022]
(Fourth means)
The fourth means of the present invention is the starter according to claim 4.
[0023]
In this means, in the third means described above, the magnet switch has a positive fixed contact formed integrally with a bottom portion that contacts the main movable contact of the main contact and a protruding portion that contacts the auxiliary movable contact of the auxiliary contact. Therefore, a single positive fixed contact of the magnet switch is sufficient, and it is not necessary to separately provide another positive fixed contact for the auxiliary movable contact.
[0024]
Therefore, according to the starter of this means, in addition to the effect of the third means described above, there is an effect that cost reduction is further strengthened.
[0025]
(5th means)
The fifth means of the present invention is the starter according to claim 5.
[0026]
In this means, in the third means described above, the auxiliary movable contact is fixed to a spring plate having a plurality of arms protruding in different radial directions and conducting to each other at the proximal ends, and the distal ends of these arms, respectively. And a plurality of contact fittings. Therefore, the configuration of the auxiliary movable contact is simple, and the volume increase and cost increase of the magnet switch due to the addition of the auxiliary contact including the auxiliary movable contact are suppressed to the minimum.
[0027]
Therefore, according to the starter of this means, since the configuration of the magnet switch is simple, in addition to the effects of the third means described above, there are the effects that the cost reduction and the reduction in size and weight are further enhanced.
[0028]
(Sixth means)
The sixth means of the present invention is the starter according to claim 6.
[0029]
In this means, the main coil and the pre-driving coil are series-wound field coils connected in series with each other, one end of the pre-driving coil is connected to the auxiliary contact, and the connecting portion between the main coil and the pre-driving coil is Connected to the main contact.
[0030]
Then, first, when the plunger starts to be attracted in the initial stage of operation of the magnet switch, a preliminary drive state in which only the auxiliary contact of the main contact and the auxiliary contact is closed temporarily, and the auxiliary drive coil, the main coil, and The armature is energized. As a result, the field of the DC motor is formed with an appropriate strength even with a relatively small current, so that the pre-driving coil is difficult to overheat.
[0031]
Thereafter, when the plunger is sufficiently sucked, not only the auxiliary contact but also the main contact is closed. Then, a large current flows directly into the main coil and the armature from the main contact, the main coil forms a strong field, and the DC motor is fully driven. At this time, since both ends of the pre-driving coil have the same potential via the main contact and the auxiliary contact, current no longer flows through the pre-driving coil, and the pre-driving coil does not overheat.
[0032]
Therefore, according to the starter of this means, in addition to the effect of the first means described above, there is an effect that overheating of the preliminary drive coil is prevented.
[0033]
(Seventh means)
The seventh means of the present invention is the starter according to claim 7.
[0034]
In this means, the main coil and the pre-driving coil are series-wound field coils connected in parallel to each other, and one end of the pre-driving coil is connected to the auxiliary contact, and one end of the main coil is connected to the main contact. .
[0035]
First, when the plunger starts to be attracted in the initial stage of the operation of the magnet switch, the auxiliary contact is temporarily closed with only the auxiliary contact of the main contact and the auxiliary contact temporarily, and the auxiliary drive coil and armature are passed through the auxiliary contact. Energized. At this time, since the main contact is not yet closed, the main coil is not energized.
[0036]
After that, when the plunger is sufficiently sucked, not only the auxiliary contact but also the main contact is closed, so that not only the preliminary drive coil but also the main coil is energized in parallel, and the DC motor is in a fully driven state. As a result, a large current flows into the armature in parallel from the main coil and the pre-driving coil, which are both series-wound field coils and parallel to each other.
[0037]
As a result, not only the main coil and the pre-driving coil form a strong magnetic field, but also the current from the pre-driving coil as well as the main coil flows, so that a larger current flows through the armature, and the DC motor is at full power. Driven. At this time, both the main coil and the pre-driving coil are energized to form a stronger field, and a large current flows through the armature so that it is more strongly excited. It becomes larger than the above-mentioned sixth means.
[0038]
Therefore, according to the starter of this means, in addition to the effect of the first means described above, there is an effect that the shaft output of the DC motor becomes larger.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the starter of the present invention will be clearly and fully described in the following examples so that a person skilled in the art can obtain an understandable understanding.
[0040]
[Example 1]
(Configuration of Example 1)
The starter as the first embodiment of the present invention includes a pinion 1, a DC motor 2, a magnet switch 3, and a drive lever 9 as typical functional elements as schematically shown in FIG.
[0041]
The pinion 1 is pushed out via the drive lever 9 by the magnet switch 3 and has a function of moving in the axial direction and meshing with the ring gear R of the engine (not shown) to rotationally drive the ring gear R. A one-way clutch 5 is attached to the pinion 1.
[0042]
The DC motor 2 includes a stator (not shown) having a field coil 21 and a rotating armature 24, and has a function of cranking the engine by rotationally driving the pinion 1. Here, the field coil 21 includes a preliminary drive coil 23 having a high electric resistance and a relatively small current flowing therein, and a main coil 22 having a low electric resistance and a relatively large current flowing therein. The main coil 22 and the preliminary drive coil 23 are series wound field coils connected in series with each other. That is, one end of the main coil 22 and the pre-driving coil 23 is connected to a main contact 6 and an auxiliary contact 7 described later of the magnet switch 3, respectively, and the other end of the main coil 22 is armature via a brush and a commutator. 24. Each of the salient poles (not shown) of the stator is first wound with a pre-driving coil 23 made of a relatively thin coated copper wire, and a main coil 22 made of a strip-shaped relatively thick coated wire from the outside. Is wound.
[0043]
The magnet switch 3 includes a plunger 4 that moves the pinion 1 and meshes with the ring gear R, a holding coil 5 that sucks and holds the plunger 4, and a DC motor through a main movable contact 60 that is held at one end of the plunger 4. 2 and a main contact 6 for energizing. Further, the magnet switch 3 is actuated by the plunger 4 and also has an auxiliary contact 7 for energizing at least the preliminary drive coil 23 and the armature 24 when the plunger 4 starts to be attracted.
[0044]
One end of the preliminary drive coil 23 of the field coil 21 is connected to the auxiliary contact 7. On the other hand, the connecting portion between the main coil 22 and the preliminary drive coil 23 is connected to the main contact 6. The other end of the main coil 22 is connected to the armature 24 and grounded to the frame (not shown) via the armature 24. Furthermore, in the rest state of the starter of the present embodiment, one end of the preliminary drive coil 23 is also grounded to the frame via the auxiliary contact 7. Therefore, in such a resting state, the series circuit including the auxiliary contact 7, the pre-driving coil 23, the main coil 22 and the armature 24 as circuit elements is grounded to the frame at both ends thereof.
[0045]
Here, with reference to FIGS. 2 to 4, the configuration of the main part of the magnet switch 3 will be specifically described.
[0046]
First, a side cross-sectional view of the rear half of the magnet switch 3 is shown in FIG. 2, but it should be noted that FIG. 2 is horizontally reversed with respect to FIG.
[0047]
The magnet switch 3 is an insulating member that holds a synthetic resin cover 34 that accommodates the main contact 6 and the auxiliary contact 7, a main movable contact 60 of the main contact 6, and an auxiliary movable contact 70 of the auxiliary contact 7 at one end of the plunger 4. Member 42. Therefore, the main movable contact 60 and the auxiliary movable contact 70 are insulated from each other and held by the insulating member 42 at the small diameter portion 41 constituting the rear end portion of the plunger 4. The auxiliary movable contact 70 is disposed in front of the main movable contact 60 at a predetermined interval.
[0048]
The cover 34 is fixed to a rear end portion of a steel frame that covers the holding coil 5 wound around the nylon bobbin 50 with a ring-shaped packing 33 interposed therebetween, by a fixing bolt 35 (see FIG. 4). The magnet switch 3 is equipped with only the holding coil 5 and not the suction coil. A positive electrode terminal 63 and a negative electrode terminal 64 are press-fitted and fixed to the rear end of the cover 34 via metal bushes 65, respectively, and the positive electrode fixed contact 61 and the negative electrode fixed contact 62 inside the cover 34 are electrically integrated with each other. A member is formed.
[0049]
Here, the magnet switch 3 has a positive electrode fixed contact 61 in which a bottom 611 with which the main movable contact 60 of the main contact 6 contacts and a protrusion 612 with which the auxiliary movable contact 70 of the auxiliary contact 7 contacts are integrally formed. Have. In other words, the positive electrode fixed contact 61 formed integrally with the bolt of the positive electrode terminal 63 and conducting is a conductive integrally molded member having an L-shaped cross section, and is roughly divided by the main movable contact 60. It has a bottom portion 611 that contacts and a protruding portion 612 that contacts the auxiliary movable contact 70. It should be noted that a contact fitting that contacts the contact fitting 710 of the auxiliary movable contact 70 and is electrically connected is welded to the front end of the protruding portion 612.
[0050]
That is, the main contact 6 includes a pair of positive fixed contact 61 and negative fixed contact 62 fixed to the rear end of the cover 34, and a main movable contact 60 held by the insulating member 42 on the rear end of the plunger 4. It is configured.
[0051]
On the other hand, the auxiliary contact 7 includes a positive fixed contact 61, an auxiliary fixed contact 702 and a stopper member 32 as a set of fixed contacts, and an auxiliary movable contact 70. Here, the positive fixed contact 61 and the auxiliary fixed contact 702 are a set of fixed contacts fixed to the rear end of the cover 34, and are electrically connected to the positive terminal 63 and the auxiliary terminal 74 (see FIG. 4), respectively. . The stopper member 32 is a steel member that seals the rear end of the holding coil 5 and is caulked and fixed to the rear end portion of the frame 31 on the entire circumference, and is electrically connected to the frame 31 and grounded. On the other hand, the surface of the portion where the stopper member 32 is in contact with the auxiliary movable contact 70 is subjected to a surface treatment by plating (not shown), so that durability as a contact is enhanced. The auxiliary movable contact 70 is held in front of the main movable contact 60 by the insulating member 42 at the rear end portion of the plunger 4, and both the main movable contact 60 and the auxiliary movable contact 70 are held by the insulating member 42. Interlocked with the plunger 4.
[0052]
Here, the insulating member 42 holding the main movable contact 60 and the auxiliary movable contact 70 is an integrally formed member made of mold resin, and is urged toward the rear end of the plunger 4 by a holding spring 82. Conversely, the plunger 4 is urged forward by a return spring 81.
[0053]
As shown in FIG. 3, the auxiliary movable contact 70 includes a spring plate 700 and three contact fittings 710, 720, and 730. The spring plate 700 has three arms 71, 72, and 73 that are spaced apart from each other by about 120 ° and protrude in three different radial directions and are electrically connected to each other at the ring-shaped base ends, and the arms 71, 72, and 73. And a central ring-shaped part that connects the bases at the base ends. And the contact metal fittings 710,720,730 are welded to the front-end | tip part of each arm part 71,72,73, respectively. Therefore, the three contact fittings 710, 720, and 730 are electrically connected to each other via the spring plate 700 made of a conductive spring material such as beryllium copper.
[0054]
Here, of the three contact fittings 710, 720, and 730, the contact fitting 710 is in a position corresponding to the protruding portion 612 of the positive electrode fixed contact 61, the contact fitting 720 is in a position corresponding to the auxiliary fixed contact 702, and the last The contact fitting 730 is at a position facing the back surface of the stopper member 32. As shown in FIG. 2 again, the two contact fittings 710 and 720 are welded to the back side of the distal end portions of the arm portions 71 and 72, respectively, and the remaining one contact fitting 730 is the front side of the distal end portion of the arm portion 73. It is welded to.
[0055]
Note that the contact fittings 710, 720, and 730 of the auxiliary movable contact 70 and the contact fittings that constitute the tip ends of the positive fixed contact 61 and the auxiliary fixed contact 702 are all small blocks made of metal for contact.
[0056]
As shown in FIG. 4, the positive electrode terminal 63, the negative electrode terminal 64, the switch terminal 51, the auxiliary terminal 74, and the fixing bolt 35 protrude from the back surface of the magnet switch 3. Here, as shown in FIG. 2 again, the positive terminal 63 is the positive fixed contact 61, the negative terminal 64 is the negative fixed contact 62, the switch terminal 51 is one end of the holding coil 5, and the auxiliary terminal 74 is the auxiliary fixed contact. 702 is electrically connected to each other.
[0057]
Similarly, as shown in FIG. 2, when the starter is in a resting state, the auxiliary movable contact 70 urged by the spring elasticity of the spring plate 700 is in contact, so the auxiliary fixed contact 702 and the stopper member 32 are And are connected to each other via the auxiliary contact 7 and are grounded. However, the auxiliary movable contact 70 is not in contact with the positive fixed contact 61, and the current from the battery B (see FIG. 1) does not flow anywhere.
[0058]
The operation of the main contact 6 and the auxiliary contact 7 as described above will be described in order in the following section of operation effects. As shown in FIG. 1 again, when the plunger 4 returns, the auxiliary contact 7 acts to short-circuit the pre-driving coil 23 and the main coil 22 of the DC motor 2 and the armature 24 to electromagnetically brake the DC motor 2. This will also be explained in the next section on the effects.
[0059]
(Operational effect of Example 1)
Since the starter of the present embodiment is configured as described above, the following operational effects are exhibited.
[0060]
First, as shown in FIG. 5, when the key switch K is closed, the holding coil 5 is energized, and the plunger is attracted to the holding coil 5 and starts moving backward. Then, the auxiliary contact 7 is closed and the preliminary drive coil 23, the main coil 22 and the armature 24 are energized.
[0061]
That is, the auxiliary movable contact 70 of the auxiliary contact 7 is separated from the grounded stopper member 32, and contacts the protruding portion 612 of the positive terminal 63. On the other hand, since the auxiliary movable contact 70 remains in contact with the auxiliary fixed contact 702, the positive fixed contact 61 and the auxiliary fixed contact 702 are electrically connected via the auxiliary movable contact 70. Then, a preliminary drive circuit is formed from the battery B through the positive fixed contact 61, the auxiliary movable contact 70 and the auxiliary fixed contact 702 in order, and passing through the preliminary drive coil 23, the main coil 22 and the armature 24 connected in series. At this time, the gap of each part of the starter is set so that the preliminary drive circuit is formed before the pinion 1 contacts the ring gear R.
[0062]
Then, even before the pinion 1 abuts against the ring gear R, power is supplied through the preliminary drive coil 23 having a relatively high electrical resistance, so that the DC motor 2 starts a preliminary slow rotation, and the pinion 1 Also start rotating slowly. This state is referred to as a preliminary drive state. The pinion 1 abuts against the end face of the ring gear R in the pre-driving state and rotates slowly while being pressed, so that the pinion 1 is engaged with the ring gear R with almost no impact.
[0063]
Next, as shown in FIG. 6, when the plunger 4 of the magnet switch 3 is further attracted to the holding coil 5 and the main contact 6 is closed, a large current flows through the DC motor 2 through the main contact 6. That is, the main movable contact 60 comes into contact with the positive fixed contact 61 and the negative fixed contact 62, the main contact 6 is closed, and the current from the battery B flows directly to the directly wound main coil 22 and armature.
[0064]
At this time, both ends of the pre-driving coil 23 are short-circuited via the main contact 6 and the auxiliary contact 7, so that they have the same potential, and no current flows through the pre-driving coil 23 and is not excited. On the contrary, since the current from the battery B flows directly to the main coil 22 and the armature 24 without passing through the pre-driving coil 23 having a relatively large resistance, the resistance of the circuit becomes small and the DC motor 2 has A large current flows. As a result, the pinion 1 that is sufficiently deeply engaged with the ring gear R is strongly driven by the DC motor 2 and the engine is started.
[0065]
Thereafter, as shown in FIG. 7, when the key switch K is opened, the plunger 4 returns to the same original position as in FIGS. 1 and 2 by the urging force of the return spring 1 (see FIG. 2) or the like. Then, the main contact 6 of the magnet switch 3 is opened and the auxiliary contact 7 is also separated from the positive fixed contact 61, but the auxiliary fixed contact 702 and the stopper member 32 are connected by the auxiliary contact 7. That is, the series circuit including the armature 24, the main coil 22, and the pre-driving coil 23 is closed via the auxiliary contact 7, and the electric power generated by the armature 24 that continues to rotate due to inertia is mainly compared in electrical resistance. It is consumed by a large pre-driving coil 23. As a result, since the DC motor 2 is electromagnetically braked, the rotation of the armature 24 is quickly stopped.
[0066]
In the starter of the present embodiment, unlike the above-described prior art, a relay is not required in addition to the magnet switch 3, and a field coil is used as a field magnet instead of a permanent magnet. Inexpensive. Further, since the magnet switch 3 has only the holding coil 5 and does not have a suction coil, the magnet switch 3 is reduced in size and weight by that amount, and the price thereof is reduced. On the other hand, the magnet switch 3 has the auxiliary contact 7, but the structure of the auxiliary contact 7 is not only simple and lightweight as described above, but also the auxiliary contact 7 is accommodated in the cover 34 together with the main contact 6. Because it is, it is also small. Therefore, since the cost increase caused by having the auxiliary contact 7 is suppressed to the minimum, the starter of this embodiment is smaller, lighter and cheaper than the above-mentioned prior art starter.
[0067]
Nevertheless, in the pre-driving state, the DC motor 2 can be slowly rotated by preliminarily flowing current from the auxiliary contact 7 to the main coil 22 and the armature 24 via the pre-driving coil. Then, the pinion 1 abuts against the ring gear R while rotating gently, and the pinion 1 can be smoothly engaged with the ring gear R. Therefore, since the impact when the pinion 1 meshes with the ring gear R is reduced, the durability of the starter including the pinion 1 can also be improved.
[0068]
Further, when the engine is started and the key switch K is opened, the plunger 4 returns to the original position, and the auxiliary drive coil 23, the main coil 22, and the armature 24 are short-circuited via the auxiliary contact 7. Therefore, since the rotation of the DC motor 2 is electromagnetically braked and the starter is stopped immediately after the engine is started, wear of the bearings and the like is reduced, and the durability of the starter of this embodiment is further improved.
[0069]
As described above in detail, according to the starter of the present embodiment, the DC motor 2 can be gently rotated to smoothly engage the pinion 1 with the ring gear R, but it is smaller, lighter and less expensive than the above-described conventional technology. There is an effect that it can be manufactured.
[0070]
(Modification 1 of Example 1)
As a modification 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 8, it is possible to implement a starter having a different manner of connection of the preliminary drive coil 23 to the main coil 22 in the DC motor 2.
[0071]
In other words, in this variation, the preliminary drive coil 23 is connected upstream rather than downstream of the main coil 22. More specifically, unlike the first embodiment, the main coil 22 and the preliminary drive coil 23 are series-wound field coils connected in parallel to each other. One end of the pre-driving coil 23 is connected to the auxiliary contact 7 via the auxiliary fixed contact 702 as in the first embodiment, while one end of the main coil 22 is different from the first embodiment in the main contact 6. It is connected to the.
[0072]
In this modification, when the key switch K is closed and the plunger 4 starts to be attracted to the holding coil 5, first, as in the first embodiment, only the auxiliary contact 7 is temporarily closed in a preliminary driving state. Then, the auxiliary drive coil 23 and the armature 24 are energized through the auxiliary contact 7, and the pinion 1 enters a preliminary drive state in which the pinion 1 is gently rotated. At this time, since the main contact 6 is not yet closed, the main coil 22 is not energized, and the DC motor 2 rotates only with a moderately weak torque.
[0073]
After that, when the plunger 4 is sufficiently attracted to the holding coil 5, not only the auxiliary contact 7 but also the main contact 6 is closed, and not only the pre-driving coil 23 but also the main coil 22 is energized to be in a full driving state. As a result, both are field winding coils, and a large current flows into the armature 24 from the main coil 22 and the holding coil 23 that are parallel to each other. As a result, not only the main coil 22 but also the holding coil 23 is energized, so that a strong field is formed. In addition to this, not only the current from the main coil 22 but also the current from the pre-driving coil 23 is added, and a larger current flows in the armature 24 than in the first embodiment. Therefore, not only does the field magnet become stronger by the amount of the pre-driving coil 23, but the armature 24 is also more strongly excited, so that the DC motor 2 is driven at full power. As a result, the shaft output of the DC motor 2 becomes larger than that in the first embodiment.
[0074]
Therefore, according to the starter of this modification, in addition to the same effect as in the first embodiment, there is an effect that the shaft output of the DC motor 2 becomes larger.
[0075]
In this modification, the main coil 22 and the pre-driving coil 23 that form the field coil 21 of the DC motor 2 are different from the first embodiment in the cross-sectional area of the conducting wire and the number of windings. However, these are design matters and will not be described in detail here.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a starter as Example 1
FIG. 2 is a side cross-sectional view showing the main configuration of the magnet switch of Example 1.
FIG. 3 is a rear view showing the terminal arrangement of the magnet switch according to the first embodiment.
FIG. 4 is a front sectional view showing configurations of an auxiliary contact and a main contact according to the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the operation of the first embodiment in a preliminary drive state.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the operation of the first embodiment in a fully driven state.
FIG. 7 is a schematic diagram showing the operation of the first embodiment in an electromagnetic braking state.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a starter as a variation 1 of the first embodiment.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration of a normal starter.
[Explanation of symbols]
1: Pinion 11: One-way clutch
2: DC motor (direct-winding motor)
21: Field coil
22: Main coil 23: Preliminary drive coil
24: Armature
3: Magnet switch
31: Frame 32: Stopper member
33: Packing 34: Cover 35: Fixing bolt
4: Plunger
41: Small diameter part 42: Insulating member
5: Holding coil 50: Nylon bobbin 51: Switch terminal
6: Main contact
60: Main movable contact
61: Positive fixed contact
611: Bottom 612: Projection
62: Negative electrode fixed contact
63: Positive terminal
64: Negative terminal 641: Terminal plate
65: Metal bush
7: Auxiliary contact
70: Auxiliary movable contact
700: Spring plate 71, 72, 73: Arm part
710, 720, 730: contact fittings
702: Auxiliary fixed contact 74: Auxiliary terminal
81: Return spring 82: Holding spring
9: Drive lever
2 ': DC motor (series winding motor)
21 ': Field coil
22 ': Series wound field coil 23': Separated field coil
3 ': Magnet switch
5 ': Solenoid coil
51 ': Suction coil 52': Holding coil
B: Battery K: Key switch L: Relay R: Ring gear

Claims

A pinion that moves in the axial direction and meshes with the ring gear of the engine, and rotationally drives the ring gear;
A DC motor having a stator having a field coil and a rotating armature, and rotationally driving the pinion;
A plunger that moves the pinion to mesh with the ring gear, a holding coil that sucks and holds the plunger, and a main contact that energizes the DC motor via a main movable contact held at one end of the plunger. With a magnet switch
A starter having
The field coil has a preliminary drive coil through which a relatively small current flows and a main coil through which a relatively large current flows,
The magnet switch is actuated by the plunger, and when the plunger starts to be attracted, at least an auxiliary contact for energizing the preliminary drive coil and the armature, a cover for accommodating the main contact and the auxiliary contact, and a main contact An insulating member that holds the main movable contact and the auxiliary movable contact of the auxiliary contact at one end of the plunger;
The auxiliary movable contact has a spring plate having a plurality of arm portions protruding in different radial directions and conducting to each other at the base end, and a plurality of contact fittings fixed to the distal ends of these arm portions, respectively. Features
Starter.

The auxiliary contact short-circuits at least one of the preliminary drive coil and the main coil and the armature when the plunger returns.
The starter according to claim 1.

The magnet switch has a positive fixed contact formed integrally with a bottom portion of the main contact with which the main movable contact contacts and a protruding portion with which the auxiliary movable contact of the auxiliary contact contacts.
The starter according to claim 1.

The main coil and the preliminary drive coil are series-wound field coils connected in series with each other, and one end of the preliminary drive coil is connected to the auxiliary contact, and the connection between the main coil and the preliminary drive coil The part is connected to the main contact,
The starter according to claim 1.

The main coil and the preliminary drive coil are series-wound field coils connected in parallel to each other, and one end of the preliminary drive coil is connected to the auxiliary contact, and one end of the main coil is connected to the main contact Being
The starter according to claim 1.

A pinion that moves in the axial direction and meshes with the ring gear of the engine, and rotationally drives the ring gear;
A DC motor having a stator having a field coil and a rotating armature, and rotationally driving the pinion;
A plunger that moves the pinion to mesh with the ring gear, a holding coil that sucks and holds the plunger, and a main contact that energizes the DC motor via a main movable contact held at one end of the plunger. With a magnet switch
A starter having
The field coil has a preliminary drive coil through which a relatively small current flows and a main coil through which a relatively large current flows,
The magnet switch further also Chi auxiliary contacts for energizing at least the pre-drive coil and the armature when the plunger operated starts to be attracted by the plunger,
The main coil and the preliminary drive coil are series-wound field coils connected in series with each other, and one end of the preliminary drive coil is connected to the auxiliary contact, and the connection between the main coil and the preliminary drive coil The part is connected to the main contact ,
Starter.

The auxiliary contact short-circuits at least one of the preliminary drive coil and the main coil and the armature when the plunger returns.
The starter according to claim 6.

The magnet switch includes a cover that houses the main contact and the auxiliary contact, and an insulating member that holds the main movable contact of the main contact and the auxiliary movable contact of the auxiliary contact at one end of the plunger.
The starter according to claim 6.

The magnet switch has a positive fixed contact formed integrally with a bottom portion of the main contact with which the main movable contact contacts and a protruding portion with which the auxiliary movable contact of the auxiliary contact contacts.
The starter according to claim 8.

The auxiliary movable contact includes a spring plate having a plurality of arm portions protruding in different radial directions and conducting to each other at the base end, and a plurality of contact fittings respectively fixed to the distal ends of these arm portions.
The starter according to claim 8.