JP4457485B2 - Three-position engine starter - Google Patents

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JP4457485B2 JP2000339865A JP2000339865A JP4457485B2 JP 4457485 B2 JP4457485 B2 JP 4457485B2 JP 2000339865 A JP2000339865 A JP 2000339865A JP 2000339865 A JP2000339865 A JP 2000339865A JP 4457485 B2 JP4457485 B2 JP 4457485B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に於ける内燃機関の如く回転駆動されることにより始動するエンジンのエンジン始動装置に係る。
【0002】
【従来の技術】
上記の如きエンジン始動装置は周知であり、また自動車等のエンジンのために広く使用されている。かかるエンジン始動装置は、一般に、スタータモータと、該スタータモータにより回転駆動されるピニオンとを有し、該ピニオンがエンジンの回転軸に連結された歯車に噛み合わされた状態で、該スタータモータにバッテリより電流が供給されることにより、エンジンを回転駆動してこれを始動させるようになっている。
【0003】
かかるエンジン始動装置のピニオンは、エンジン始動のためにエンジンの回転軸を駆動するときのみエンジン回転軸に連結された歯車に噛み合わされ、エンジンが始動したときには速やかに該歯車との噛み合いより解離されなければならないが、更に、この種のエンジン回転軸は温度変化による熱膨脹に対処すべく軸線方向に幾分かの遊びをもって軸受けされており、また特に自動車等のエンジンは一般にピストン式のエンジンであり、その運転中にはエンジン全体が激しく振動するだけでなく、その回転軸であるクランクシャフトには繰り返し反転する曲げ応力が作用するので、通常かかるクランク軸の一端に設けられた比較的大径のフライホイールの周縁に沿って設けられエンジン始動装置のピニオンと噛み合うエンジン回転軸側歯車の歯の部分は、エンジンの回転に伴ってかなりの振幅にわたって振動するので、エンジン始動装置のピニオンは、エンジン始動後には、エンジン回転軸側歯車との噛み合いより単に解離されるだけでなく、該歯車の軸線方向の遊び移動や振動に干渉することの無いよう、これより十分に離して退避されるようになっていなければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来一般の自動車に於いては、エンジン始動装置によりエンジンが始動されるのは、通常自動車の運転が開始される当初の始動時だけであり、運転者がキースイッチを回してスタータを作動させようとするとき、エンジン始動装置のピニオンがエンジン回転軸側歯車に噛み合うことの迅速性については、特に何も問題は無かった。しかし、近年燃料資源の節約と環境保全に対処して次第に普及しつつある燃料資源節約/環境保全型自動車に於いては、信号待ちや渋滞による車輌の一時停止時にエンジンを一時停止させることが行われ、また車輌の運転状況に応じて随時エンジンに代えてモータにより車輌を駆動するハイブリッド型車輌に於いてもエンジンは車輌の運転中随時停止されるようになており、これらの車輌が再発進し或はモータ駆動よりエンジン駆動に移行するときには、エンジンは可及的速やかに再始動されなければならない。このときエンジン始動装置のピニオンが、従来の始動装置に於ける如くエンジン回転軸側歯車より大きく隔たって退避された状態にあると、それだけエンジン再始動に於ける迅速性が損われる。
【0005】
本発明は、新たな燃料資源節約/環境保全型或はハイブリッド型自動車のエンジンの如くエンジン始動の迅速性が重要である場合に、従来のエンジン始動装置をそのまま適用することに於ける上記の問題に着目し、この点について改良されたエンジン始動装置を提供することを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明は、スタータモータと、該スタータモータにより回転駆動されるピニオンとを有し、該ピニオンがエンジンの回転軸に連結された歯車に噛み合わされた状態で該スタータモータが蓄電装置より電流を供給されることによりエンジンを回転駆動してこれを始動させるようになっているエンジン始動装置にして、前記歯車に対する前記ピニオンの位置を前記歯車より十分隔たった第一の位置と、前記歯車に近接しているが未だこれと噛み合わない第二の位置と、前記歯車と噛み合った第三の位置の各々に安定的に設定するピニオン位置設定手段を有していることを特徴とするエンジン始動装置を提案するものである。
【0007】
上記の如きエンジン始動装置に於いて、前記ピニオン位置設定手段は、前記ピニオンと一体に連結されたアーマチュアと、前記ピニオンとアーマチュアの連結体を前記ピニオンが前記第三の位置より前記第一の位置へ向かうよう付勢する弾性付勢手段と、前記アーマチュアを前記ピニオンが前記第一の位置より前記第三の位置へ向かうよう電磁的に駆動するソレノイドと、前記ソレノイドに制御された電流を供給する手段とを有し、前記ピニオンは前記ソレノイドに供給される電流の制御に応じて前記弾性付勢手段の弾性付勢力と前記ソレノイドが発生する電磁的駆動力の釣合により前記第二の位置と前記第三の位置のそれぞれに安定的に設定されるようになっていてよい。
【0008】
この場合、前記ピニオンを前記第二の位置に設定する前記ソレノイドへの電流の供給はデューティ比を制御された電流パルスにより行なわれてよい。
【0009】
或はまた、前記ピニオン位置設定手段は、前記スタータモータが通電されるとき通電される第一のソレノイドとエンジン始動後の回転中に通電される第二のソレノイドとを有し、前記ピニオンは前記第一と第二のソレノイドが発生する電磁力によりそれぞれ前記第三と第一の位置に設定されるようになっており、更に前記ピニオン位置設定手段は前記第一および第二のソレノイドの何れも電磁力を発生していないとき前記ピニオンを前記第二の位置に設定する中間位置設定手段を有していてよい。
【0010】
更に、この場合、前記ピニオン位置設定手段は前記第二のソレノイドに通電するとき前記第一のソレノイドに前記スタータモータ通電時の通電とは方向が反対の通電を行う手段を含んでいてよい。
【0011】
更に、前記中間位置設定手段は永久磁石による磁気的吸引力を利用する手段、またはばねによる弾性力を利用する手段であってよい。
【0012】
【発明の作用及び効果】
上記の如くエンジン始動装置のピニオンが、エンジン回転軸に連結された歯車に対し、従来の通り隔離位置と噛み合い位置とをとるだけでなく、それらの中間にあってピニオンが歯車に近接しているが未だこれと噛み合わない位置をも安定的にとることができるよう構成されることにより、エンジンの運転中に生ずるエンジン全体の振動やエンジン回転軸(クランクシャフト)の軸線方向遊び移動や湾曲振動に基づく歯車の不規則変位に対し、常時はピニオンを十分に退避させ、その上で、車輌運転中のエンジンの自動停止後の自動始動時にはピニオンをより迅速に歯車に噛み合わさせ、エンジン始動をより速やかに行なわせることができる。
【0013】
この場合、前記ピニオン位置設定手段が、ピニオンと一体に連結されたアーマチュアと、ピニオンとアーマチュアの連結体をピニオンが前記第三の位置より前記第一の位置へ向かうよう付勢する弾性付勢手段と、アーマチュアをピニオンが前記第一の位置より前記第三の位置へ向かうよう電磁的に駆動するソレノイドと、ソレノイドに制御された電流を供給する手段とを有し、ピニオンはソレノイドに供給される電流の制御に応じて弾性付勢手段の弾性付勢力とソレノイドが発生する電磁的駆動力の釣合により前記第二の位置と前記第三の位置のそれぞれに安定的に設定されるようになっていれば、ピニオンを退避位置である前記第一の位置より噛合い作動位置である前記第三の位置へ駆動するソレノイド/アーマチュアとその電流制御手段をそのまま用い、単に電流制御手段の制御態様をソフト的に追加するだけでピニオンの前記第二の位置を達成することができる。
【0014】
特にピニオンを前記第二の位置に設定するソレノイドへの電流の供給がデューティ比を制御された電流パルスにより行われれば、ピニオン位置を任意のセンサにて確認しつつ電流パルスのデューティ比を調整することによりピニオンの前記第二の位置への設定は容易に且つ確実に行われる。
【0015】
或はまた、前記ピニオン位置設定手段が、スタータモータが通電されるとき通電される第一のソレノイドとエンジン始動後の回転中に通電される第二のソレノイドとを有し、ピニオンは前記第一と第二のソレノイドが発生する電磁力によりそれぞれ前記第三と第一の位置に設定されるようになっており、更に前記ピニオン位置設定手段が、前記第一および第二のソレノイドの何れも電磁力を発生していないときピニオンを前記第二の位置に設定する中間位置設定手段を有するようになっていれば、ピニオンは、前記第一および第二のソレノイドの何れも通電がなされていない装置の休止的状態にて、何らのエネルギを要することなく、常に歯車に近接してエンジン始動への噛合いに待機した状態とされる。
【0016】
また前記ピニオン位置設定手段が前記第二のソレノイドに通電するとき前記第一のソレノイドに前記スタータモータ通電時の通電とは方向が反対の通電を行う手段を含んでいれば、エンジン始動後に前記第二のソレノイドへの通電による磁気的吸引力によってピニオンを前記第三の位置より前記第一の位置へ移動させるとき、同時に前記第一のソレノイドの逆通電による磁気的反発力によってピニオンを前記第三の位置より前記第一の位置へ向けて弾き、噛合い位置より退避位置へのピニオンの移動をより迅速に行うことができる。
【0017】
上記の如くピニオンを戻り位置に設定する手段は、エンジンの非作動時に作動する手段であり、従ってこれに永久磁石或いはばねの如き自立的作動力を発揮する手段を用いることにより、これにエンジン作動に基づくエネルギを供給することを要せずにそれを安定して作動させることが出来る。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照して、本発明を実施例について詳細に説明する。
【0019】
図1〜3は本発明によるエンジン始動装置の第一の実施例を、それが安定的にとり得る三つの作動状態にて、半ば解図的に示す図である。これらの図に於いて、10はスタータモータであり、12はスタータモータにより回転駆動されるピニオンであり、14は図には示されていないエンジンの回転軸に連結されたフライホイールの周縁部に形成された歯車である。ピニオン12はスタータモータ10より、その回転軸16の先端部に設けられたピニオン18、これと噛み合う歯車20、これと噛み合う歯車22、その中心部に設けられたワンウェイクラッチ24、該ワンウェイクラッチの内側部に係合したピニオン軸26を経てエンジン始動方向に回転駆動されるようになっている。ピニオン軸26は一対の軸受28、30により回転式に支持されてワンウェイクラッチ24及び歯車22を回転式に支持すると同時に、ワンウェイクラッチ24の内側部材とトルク伝達関係を保ちつつ軸受28及び30により軸線方向にも案内され、図にて左右に移動できるようになっている。ピニオン軸26の他端にはアーマチュア32が設けられている。アーマチュア32は、図には示されていないハウジング構造体により左端を固定支持された引張りコイルはね34により図にて左方へ弾性的に付勢されている。
【0020】
36はソレノイドであり、コンピュータを組み込んだ制御装置38より発せられる制御信号によりオンオフ制御されるトランジスタ40を経て図には示されていない蓄電装置Aより励磁電流を選択的に供給されるようになっている。図1に示す状態に於いては、ソレノイド36には通電はなされておらず、ピニオン12は引張りコイルばね34の作用によりアーマチュア32と共にその左端が前記ハウジング構造体より支持されたストッパ42に当接するまで図にて左方へ引っ張られおり、歯車14より十分隔たった位置にある。
【0021】
スタータモータ10は、ピニオン/アーマチュアが図3に示されている位置に来たときアーマチュアのフランジ部44により互いに導通される接点46、48を経て、蓄電装置Aより駆動電流を選択的に供給されるようになっている。
【0022】
以上の如きエンジン始動装置の構成に於いて、エンジンが始動されるに当たって図には示されていないキースイッチがスタータ作動位置まで回されると、制御装置38はトランジスタ40をオンにしてソレノイド36へ通電し、アーマチュア32を図1の位置から図3の位置まで駆動してピニオン12を歯車14に噛み合わせ、ピニオン12が歯車14に完全に噛み合って接点46と48とがアーマチュアのフランジ部44により導通されたところでスタータモータ10に通電を開始してこれを駆動する。エンジンが始動し、キースイッチがスタータ作動位置から外されると、ソレノイド36およびスタータモータ10への通電は共に解除され、ピニオン/アーマチュアは図1に示されている位置に戻る。
【0023】
車輌の運転中、信号待ちや渋滞等により車輌運転制御装置がエンジンを一時停止すべきことを判断し、車輌運転制御装置による自動制御の下にエンジンが停止されると、エンジンの自動再始動に備えて、制御装置38はトランジスタ40を可変デューティ比によるパルス電流にてオンオフ制御し、ソレノイド36に通電される電流の大きさをデューティ制御することにより、図2に示されている如くピニオン12が歯車14に近接しているが噛み合ってはいない位置に設定する。かかる中間のピニオン設定位置は、ソレノイド36の電流に対する上記のデューティ制御がアーマチュアのフランジ部44の位置を検出する任意のセンサ50の出力に基づいてフィードバック制御されることによりなされてよい。尚、かかる中間のピニオン位置への設定は、ソレノイド36の電流のデューティ制御による設定が、図には示されていない任意のノッチ式嵌合や磁気的吸引力による可撓的位置決め手段をピニオン軸26またはアーマチュア32の適当な箇所に作用させることにより補助されるようにされてもよい。
【0024】
そしてかかる近接待機状態にあるとき、車輌運転制御装置からエンジン再始動の指令が出ると、制御装置38は直ちにトランジスタ40に指令してソレノイド36の電流に対するデューティ制御のデューティ比を100%に上げ、瞬時にピニオン12を歯車14に噛み合わせ、スタータモータを駆動してエンジンを再始動させることができる。
【0025】
図4〜6は、本発明によるエンジン始動装置の第二の実施例を、それが安定的にとり得る三つの作動状態にて半ば解図的に示す、図1〜3図と同様の図である。図4〜6に於いて、図1〜3図に示す部分に対応する部分は図1〜3図に於ける符号と同じ符号にて示されている。
【0026】
この第二の実施例に於いては、アーマチュア32は図示の如きN極とS極を呈するように永久磁化されている。そして図1〜3に実施例に於けるソレノイド36に代わって図示の如き極性を呈する環状の永久磁石52と、その軸線方向両側に隣接して配置された二つのソレノイド54と56とが設けられている。ソレノイド54および56は、制御装置38より発せられる制御信号によってオンとオフの間に切り換えられるトランジスタ58〜66を経て蓄電装置Aからの電流を選択的に通電されるようになっている。またスタータモータ10は同じく制御装置38より発せられる制御信号によりオンオフ制御されるソレノイドスイッチ68を経て蓄電装置Aからの電流を選択的に通電されるようになっている。
【0027】
図4は、キースイッチがオンとされてエンジンが作動している状態、またはエンジンの始動に当たってキースイッチがオンとされたが、それがまだスタータ作動位置までは回されていないときの状態を示す。このときトランジスタ66は制御装置38からの制御によりオンとされ、ソレノイド56は図示の如き磁極を呈するように通電される。かかるソレノイド56の励磁により、アーマチュア32はその電磁力によって図示の如き左方への位置へ移動されてこの位置に安定的に保持される。こうしてエンジン始動時のクランキング前および始動後のエンジン運転中には、ピニオン12を歯車14との噛合いから離脱させ、これより十分隔たった位置に遠ざける作用が行なわれる。
【0028】
図5に示されている状態は、ピニオン12が歯車14に近接しているが未だこれと噛み合っていない状態である。このときソレノイド54及び56は何れも通電されていない。勿論スタータモータ10も通電されていない。この状態はキースイッチが開かれており、車輌が運転されていないときと、車輌運転中に車輌運転制御装置の判断によりエンジンが一時停止されたときに生ずる。アーマチュア32は永久磁石52の磁気的吸引力により図示の如き中間位置に安定的に保持されている。
【0029】
そして車輌運転中に車輌運転制御装置の判断によりエンジンが一時停止された後、車輌運転制御装置による自動制御の下にエンジンが再始動されるべきときには、図6の状態からトランジスタ58と64とがオンとされ、60と62とがオフとされることにより、ソレノイド54が図示の如き磁極を呈するように通電され、その電磁力によってアーマチュア32が図6に示す如き位置へ引き付けられ、これに伴ってピニオン12が歯車14に噛み合わされる。またこうしてピニオン12が歯車14と噛み合わされるのと同時に、リレースイッチ68は制御装置38からの制御信号により閉じられ、蓄電装置Aからの電流がスタータモータ10に通電され、歯車12は歯車14を経てエンジン回転軸を始動方向に回転駆動する。
【0030】
尚、この実施例では、エンジン始動後、ピニオン12を図6に示す噛合い位置より図4に示す隔離位置へ移行させるとき、ソレノイド54は、一時的にトランジスタ62と60とがオンとされ、58と64とがオフとされることにより、図6に示す磁極とは反対の磁極を呈するように通電され、これによってアーマチュア32はソレノイド56によって図4の位置へ引き付けられると同時に、ソレノイド54により図4の位置へ向けて弾かれる。
【0031】
図7は、図4〜6について説明したエンジン始動装置とはその一部においてのみ異なる第三の実施例を図5におけると同じ状態にて示す同様の図である。図7に於いて、図5に示されている部分に対応する部分は、図5に於けると同じ符号により示されている。
【0032】
この第三の実施例に於いては、先の第二の実施例に於ける永久磁石52がなくされ、それに代わってソレノイド54及び56の何れにも通電が行われていないときアーマチュア32を中間位置に安定的に保持する手段として、一対の圧縮コイルばね70及び72が用いられている。かかる実施例に於いても図4〜6について以上に説明した作動と実質的に同じ作動が得られることは明らかであろう。
【0033】
以上においては本発明を三つの実施例について詳細に説明したが、特許請求の範囲に記載した発明の技術思想の範囲内にて他に種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるエンジン始動装置の第一の実施例をその作動が実質的に休止している状態にて半ば解図的に示す図。
【図2】図1に示す装置を迅速なスタータモータの作動に備えた中間の作動状態にて示す同様の図。
【図3】図1に示す装置をスタータモータがエンジンを駆動できる作動状態にて示す同様の図。
【図4】本発明によるエンジン始動装置の第二の実施例を図1に示す状態と同じ状態にて示す同様の図。
【図5】本発明によるエンジン始動装置の第二の実施例を図2に示す状態と同じ状態にて示す同様の図。
【図6】本発明によるエンジン始動装置の第二の実施例を図3に示す状態と同じ状態にて示す同様の図。
【図7】本発明によるエンジン始動装置の第三の実施例を図5に示す状態と同じ状態にて示す同様の図。
【符号の説明】
10…スタータモータ
12…ピニオン
14…歯車
16…スタータモータの回転軸
18…ピニオン
20,22…歯車
24…ワンウェイクラッチ
26…ピニオン軸
28,30…軸受
32…アーマチュア
34…引張りコイルばね
36…ソレノイド
38…制御装置
40…トランジスタ
42…ストッパ
44…フランジ部
46,48…接点
50…センサ
52…環状永久磁石
54,56…ソレノイド
58〜66…トランジスタ
68…リレースイッチ
70,72…圧縮コイルばね
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine starter for an engine that is started by being rotationally driven like an internal combustion engine in an automobile or the like.
[0002]
[Prior art]
Engine starting devices such as those described above are well known and are widely used for engines such as automobiles. Such an engine starter generally includes a starter motor and a pinion that is rotationally driven by the starter motor, and the battery is connected to the starter motor in a state where the pinion is meshed with a gear connected to the rotation shaft of the engine. By supplying more current, the engine is rotationally driven to start it.
[0003]
The pinion of such an engine starter is engaged with a gear connected to the engine rotation shaft only when the engine rotation shaft is driven to start the engine, and must be disengaged quickly from the engagement with the gear when the engine is started. In addition, this type of engine rotation shaft is supported with some play in the axial direction to cope with thermal expansion due to temperature changes, and in particular, engines such as automobiles are generally piston type engines. During the operation, not only the entire engine vibrates violently, but also a bending stress that repeatedly reverses acts on the crankshaft, which is the rotating shaft. Of the engine rotation shaft side gear that is provided along the periphery of the wheel and meshes with the pinion of the engine starter Since this part vibrates over a considerable amplitude as the engine rotates, the engine starter pinion is not only disengaged from the meshing with the engine rotation shaft side gear after the engine starts, It must be retracted far enough away so as not to interfere with axial play and vibration.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional automobile, the engine is started by the engine starting device only at the initial start when the automobile is normally started. The driver turns the key switch to operate the starter. Then, there was no particular problem with regard to the speed with which the pinion of the engine starter meshes with the engine rotation shaft side gear. However, in the fuel resource saving / environmental conservation type automobiles that are becoming increasingly popular in recent years in response to the conservation of fuel resources and environmental conservation, the engine may be temporarily stopped when the vehicle is paused due to traffic lights or traffic jams. In addition, in a hybrid type vehicle in which a vehicle is driven by a motor instead of an engine at any time according to the driving situation of the vehicle, the engine is stopped at any time during the driving of the vehicle. Or when shifting from motor drive to engine drive, the engine must be restarted as soon as possible. At this time, if the pinion of the engine starter is in a state of being retracted far away from the engine rotation shaft side gear as in the conventional starter, the quickness in restarting the engine is reduced accordingly.
[0005]
The present invention has the above-mentioned problems in applying the conventional engine starter as it is when the quick start of the engine is important, such as a new fuel resource saving / environmental conservation type or hybrid type engine. In view of this, it is an object to provide an engine starter improved in this regard.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention includes a starter motor and a pinion that is rotationally driven by the starter motor, and the starter is engaged with a gear that is connected to a rotation shaft of an engine. An engine starter configured to start the engine by rotating and driving the engine when electric current is supplied from the power storage device, and a first position where the position of the pinion with respect to the gear is sufficiently separated from the gear A pinion position setting means for stably setting the position, the second position close to the gear but not yet engaged with the gear, and the third position engaged with the gear. A characteristic engine starter is proposed.
[0007]
In the engine starting device as described above, the pinion position setting means includes: an armature integrally connected to the pinion; and a connection body of the pinion and the armature, wherein the pinion is in the first position from the third position. Elastic biasing means that biases the armature toward the head, a solenoid that electromagnetically drives the armature so that the pinion moves from the first position to the third position, and a controlled current supplied to the solenoid And the pinion has the second position by a balance between an elastic biasing force of the elastic biasing unit and an electromagnetic driving force generated by the solenoid in accordance with control of a current supplied to the solenoid. Each of the third positions may be set stably.
[0008]
In this case, the current supply to the solenoid that sets the pinion to the second position may be performed by a current pulse with a controlled duty ratio.
[0009]
Alternatively, the pinion position setting means includes a first solenoid that is energized when the starter motor is energized and a second solenoid that is energized during rotation after the engine is started. The third and first positions are set by the electromagnetic forces generated by the first and second solenoids, respectively, and the pinion position setting means is configured so that both the first and second solenoids are used. There may be an intermediate position setting means for setting the pinion to the second position when no electromagnetic force is generated.
[0010]
Further, in this case, the pinion position setting means may include means for energizing the first solenoid in a direction opposite to the energization when the starter motor is energized.
[0011]
Further, the intermediate position setting means may be a means using a magnetic attraction force by a permanent magnet or a means using an elastic force by a spring.
[0012]
[Action and effect of the invention]
As described above, the pinion of the engine starting device not only takes the isolation position and the meshing position with respect to the gear connected to the engine rotation shaft as usual, but the pinion is in the middle and close to the gear. By being configured so as to be able to stably take a position that does not yet mesh with this, it is based on the vibration of the entire engine, the axial rotation movement of the engine rotation shaft (crankshaft) and the bending vibration generated during engine operation. In response to irregular gear displacement, the pinion must be fully retracted at all times, and then the pinion can be meshed more quickly with the gear during automatic start after the engine is automatically stopped while the vehicle is running. Can be done.
[0013]
In this case, the pinion position setting means biases the armature integrally connected to the pinion, and the elastic force biasing means for biasing the connection body of the pinion and the armature from the third position to the first position. And a solenoid that electromagnetically drives the armature so that the pinion moves from the first position to the third position, and means for supplying a controlled current to the solenoid, the pinion being supplied to the solenoid According to the control of the current, the second position and the third position are stably set by balancing the elastic biasing force of the elastic biasing means and the electromagnetic driving force generated by the solenoid. If so, a solenoid / armature that drives the pinion from the first position that is the retracted position to the third position that is the meshing operation position, and its current control means As used simply can be achieved only by the second position of the pinion to add a control mode of the current control means software manner.
[0014]
In particular, if the current supply to the solenoid that sets the pinion to the second position is performed by a current pulse whose duty ratio is controlled, the duty ratio of the current pulse is adjusted while checking the pinion position with an arbitrary sensor. Accordingly, the setting of the pinion to the second position is easily and reliably performed.
[0015]
Alternatively, the pinion position setting means includes a first solenoid that is energized when the starter motor is energized and a second solenoid that is energized during rotation after the engine is started. The second and second solenoids are set to the third and first positions, respectively, and the pinion position setting means is configured so that both the first and second solenoids are electromagnetic. If the pinion has intermediate position setting means for setting the pinion to the second position when no force is generated, the pinion is a device in which neither the first solenoid nor the second solenoid is energized. In this resting state, without being required any energy, the state is always close to the gear and waits for meshing to start the engine.
[0016]
In addition, when the pinion position setting means energizes the second solenoid, the first solenoid includes means for energizing in the opposite direction to the energization when the starter motor is energized. When the pinion is moved from the third position to the first position by the magnetic attraction force by energizing the second solenoid, the pinion is simultaneously moved by the magnetic repulsion force by the reverse energization of the first solenoid. The pinion can be moved from the position to the first position, and the pinion can be moved more quickly from the meshing position to the retracted position.
[0017]
As described above, the means for setting the pinion to the return position is a means that operates when the engine is not in operation. Therefore, by using a means that exerts a self-acting operating force such as a permanent magnet or a spring, the engine is operated. It can be operated stably without the need to supply energy based on.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0019]
FIGS. 1 to 3 show a first embodiment of the engine starter according to the present invention in a semi-resolved manner in three operating states that it can stably take. In these drawings, 10 is a starter motor, 12 is a pinion that is rotationally driven by the starter motor, and 14 is a peripheral portion of a flywheel connected to a rotating shaft of an engine (not shown). It is a formed gear. The pinion 12 is provided from the starter motor 10 by a pinion 18 provided at the tip of the rotating shaft 16, a gear 20 that meshes with the pinion 12, a gear 22 that meshes with the pinion 12, a one-way clutch 24 provided at the center thereof, and the inside of the one-way clutch. It is driven to rotate in the engine starting direction via a pinion shaft 26 engaged with the portion. The pinion shaft 26 is rotationally supported by a pair of bearings 28 and 30 to support the one-way clutch 24 and the gear 22 in a rotational manner, and at the same time, the bearing 28 and 30 maintain the torque transmission relationship with the inner member of the one-way clutch 24. It is also guided in the direction so that it can move left and right in the figure. An armature 32 is provided at the other end of the pinion shaft 26. The armature 32 is elastically urged to the left in the drawing by a tension coil spring 34 whose left end is fixedly supported by a housing structure not shown in the drawing.
[0020]
Reference numeral 36 denotes a solenoid, and an exciting current is selectively supplied from a power storage device A (not shown) through a transistor 40 that is controlled to be turned on and off by a control signal generated from a control device 38 incorporating a computer. ing. In the state shown in FIG. 1, the solenoid 36 is not energized, and the pinion 12 abuts the armature 32 and the stopper 42 supported by the housing structure by the action of the tension coil spring 34. It is pulled to the left in the figure until it is far from the gear 14.
[0021]
The starter motor 10 is selectively supplied with drive current from the power storage device A via the contacts 46 and 48 that are electrically connected to each other by the flange portion 44 of the armature when the pinion / armature reaches the position shown in FIG. It has become so.
[0022]
In the configuration of the engine starting device as described above, when the key switch (not shown) is turned to the starter operating position when starting the engine, the control device 38 turns on the transistor 40 to the solenoid 36. The armature 32 is driven from the position of FIG. 1 to the position of FIG. 3 to engage the pinion 12 with the gear 14, the pinion 12 is completely engaged with the gear 14, and the contacts 46 and 48 are connected by the flange portion 44 of the armature. When energized, the starter motor 10 is energized to drive it. When the engine is started and the key switch is removed from the starter operating position, both the solenoid 36 and starter motor 10 are de-energized and the pinion / armature returns to the position shown in FIG.
[0023]
While driving the vehicle, the vehicle operation control unit determines that the engine should be temporarily stopped due to a signal waiting, traffic jams, etc., and when the engine is stopped under automatic control by the vehicle operation control unit, the engine is automatically restarted. In addition, the control device 38 controls the on / off of the transistor 40 with a pulse current having a variable duty ratio, and controls the duty of the magnitude of the current supplied to the solenoid 36 so that the pinion 12 is turned on as shown in FIG. The position is set close to the gear 14 but not engaged. The intermediate pinion setting position may be achieved by feedback control of the duty control for the current of the solenoid 36 based on the output of an arbitrary sensor 50 that detects the position of the flange portion 44 of the armature. The intermediate pinion position is set by the duty control of the current of the solenoid 36. An arbitrary notch-type fitting or a flexible positioning means by magnetic attraction force not shown in the figure is used as a pinion shaft. 26 or armature 32 may be assisted by acting on it.
[0024]
When in the proximity standby state, when a command for restarting the engine is issued from the vehicle operation control device, the control device 38 immediately instructs the transistor 40 to increase the duty ratio of the duty control with respect to the current of the solenoid 36 to 100%. The pinion 12 can be instantaneously engaged with the gear 14 and the starter motor can be driven to restart the engine.
[0025]
FIGS. 4 to 6 are views similar to FIGS. 1 to 3, showing a second embodiment of the engine starter according to the invention in half-open view in three operating states that it can stably take. . 4-6, the part corresponding to the part shown in FIGS. 1-3 is shown with the same code | symbol as the code | symbol in FIGS. 1-3.
[0026]
In this second embodiment, the armature 32 is permanently magnetized so as to exhibit an N pole and an S pole as shown. 1-3, in place of the solenoid 36 in the embodiment, an annular permanent magnet 52 having a polarity as shown in the figure and two solenoids 54 and 56 disposed adjacent to both sides in the axial direction are provided. ing. Solenoids 54 and 56 are selectively energized with current from power storage device A through transistors 58 to 66 that are switched between on and off by a control signal generated by control device 38. Similarly, the starter motor 10 is selectively energized with a current from the power storage device A through a solenoid switch 68 that is controlled to be turned on and off by a control signal generated from the control device 38.
[0027]
FIG. 4 shows a state where the key switch is turned on and the engine is operating, or when the key switch is turned on at the start of the engine but has not yet been turned to the starter operating position. . At this time, the transistor 66 is turned on under the control of the control device 38, and the solenoid 56 is energized so as to exhibit a magnetic pole as shown. Due to the excitation of the solenoid 56, the armature 32 is moved to the left position as shown in the figure by the electromagnetic force and is stably held at this position. In this way, before cranking at the time of engine start and during engine operation after start-up, the pinion 12 is disengaged from the meshing with the gear 14 and is moved away from this position.
[0028]
The state shown in FIG. 5 is a state in which the pinion 12 is close to the gear 14 but is not yet engaged therewith. At this time, neither of the solenoids 54 and 56 is energized. Of course, the starter motor 10 is not energized. This state occurs when the key switch is opened and the vehicle is not being driven, and when the engine is temporarily stopped during the vehicle operation as determined by the vehicle operation control device. The armature 32 is stably held at an intermediate position as shown by the magnetic attraction force of the permanent magnet 52.
[0029]
When the engine is to be restarted under automatic control by the vehicle operation control device after the engine has been temporarily stopped by the vehicle operation control device during vehicle operation, the transistors 58 and 64 are switched from the state of FIG. By turning on and turning off 60 and 62, the solenoid 54 is energized so as to exhibit a magnetic pole as shown, and the armature 32 is attracted to the position shown in FIG. Thus, the pinion 12 is meshed with the gear 14. Further, at the same time when the pinion 12 is meshed with the gear 14, the relay switch 68 is closed by a control signal from the control device 38, the current from the power storage device A is supplied to the starter motor 10, and the gear 12 turns the gear 14. After that, the engine rotation shaft is driven to rotate in the starting direction.
[0030]
In this embodiment, when the pinion 12 is moved from the meshing position shown in FIG. 6 to the isolated position shown in FIG. 4 after the engine is started, the transistors 62 and 60 are temporarily turned on, Turning off 58 and 64 energizes to present a magnetic pole opposite to that shown in FIG. 6 so that armature 32 is attracted by solenoid 56 to the position of FIG. It is played toward the position of FIG.
[0031]
FIG. 7 is a similar view showing the third embodiment in the same state as in FIG. 5 except for only a part of the engine starting device described with reference to FIGS. In FIG. 7, portions corresponding to the portions shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
[0032]
In this third embodiment, the permanent magnet 52 in the previous second embodiment is eliminated, and instead the armature 32 is placed in the middle when neither solenoid 54 or 56 is energized. A pair of compression coil springs 70 and 72 are used as means for stably holding the position. It will be apparent that in such an embodiment, substantially the same operation as described above with reference to FIGS.
[0033]
Although the present invention has been described in detail with reference to three embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various other embodiments are possible within the scope of the technical idea of the invention described in the claims. I will.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of an engine starter according to the present invention in a semi-resolved state with its operation substantially stopped.
FIG. 2 is a similar view showing the apparatus shown in FIG. 1 in an intermediate operating state in preparation for rapid starter motor operation;
FIG. 3 is a similar view showing the apparatus shown in FIG. 1 in an operating state in which the starter motor can drive the engine.
4 is a similar view showing a second embodiment of the engine starter according to the present invention in the same state as that shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a similar view showing a second embodiment of the engine starter according to the present invention in the same state as that shown in FIG. 2;
6 is a similar view showing a second embodiment of the engine starter according to the present invention in the same state as the state shown in FIG. 3;
FIG. 7 is a similar view showing the third embodiment of the engine starter according to the present invention in the same state as the state shown in FIG. 5;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Starter motor 12 ... Pinion 14 ... Gear 16 ... Rotary shaft 18 of starter motor ... Pinion 20, 22 ... Gear 24 ... One-way clutch 26 ... Pinion shaft 28, 30 ... Bearing 32 ... Armature 34 ... Tension coil spring 36 ... Solenoid 38 ... Control device 40 ... Transistor 42 ... Stopper 44 ... Flange portion 46, 48 ... Contact 50 ... Sensor 52 ... Non-circular permanent magnets 54, 56 ... Solenoid 58-66 ... Transistor 68 ... Relay switch 70, 72 ... Compression coil spring

Claims (6)

スタータモータと、該スタータモータにより回転駆動されるピニオンとを有し、該ピニオンがエンジンの回転軸に連結された歯車に噛み合わされた状態で該スタータモータが蓄電装置より電流を供給されることによりエンジンを回転駆動してこれを始動させるようになっているエンジン始動装置にして、前記歯車に対する前記ピニオンの位置を前記歯車より十分隔たった第一の位置と、前記歯車に近接しているが未だこれと噛み合わない第二の位置と、前記歯車と噛み合った第三の位置の各々に安定的に設定するピニオン位置設定手段を有し、前記ピニオン位置設定手段は、前記ピニオンと一体に連結されたアーマチュアと、前記ピニオンとアーマチュアの連結体を前記ピニオンが前記第三の位置より前記第一の位置へ向かうよう付勢する弾性付勢手段と、前記アーマチュアを前記ピニオンが前記第一の位置より前記第三の位置へ向かうよう電磁的に駆動するソレノイドと、前記ソレノイドに制御された電流を供給する手段とを有し、前記ピニオンは前記ソレノイドに供給される電流の制御に応じて前記弾性付勢手段の弾性付勢力と前記ソレノイドが発生する電磁的駆動力の釣合により前記第二の位置と前記第三の位置のそれぞれに安定的に設定されることを特徴とするエンジン始動装置。 A starter motor and a pinion that is rotationally driven by the starter motor, and the starter motor is supplied with current from the power storage device in a state where the pinion is meshed with a gear connected to the rotation shaft of the engine. An engine starter configured to start the engine by rotationally driving the engine, the first position where the position of the pinion with respect to the gear is sufficiently separated from the gear, and the proximity to the gear are still present Pinion position setting means for stably setting each of the second position that does not mesh with this and the third position that meshes with the gear, and the pinion position setting means is integrally connected to the pinion. A bullet that urges the armature and the pinion-armature connection body so that the pinion moves from the third position toward the first position. Biasing means; a solenoid that electromagnetically drives the armature so that the pinion moves from the first position to the third position; and means for supplying a controlled current to the solenoid, The pinion is respectively in the second position and the third position by balancing the elastic urging force of the elastic urging means and the electromagnetic driving force generated by the solenoid in accordance with the control of the current supplied to the solenoid. features and to Rue engine starting device that is stably set to. 前記ピニオンを前記第二の位置に設定する前記ソレノイドへの電流の供給はデューティ比を制御された電流パルスによることを特徴とする請求項に記載のエンジン始動装置。2. The engine starter according to claim 1 , wherein the supply of current to the solenoid for setting the pinion to the second position is based on a current pulse whose duty ratio is controlled. スタータモータと、該スタータモータにより回転駆動されるピニオンとを有し、該ピニオンがエンジンの回転軸に連結された歯車に噛み合わされた状態で該スタータモータが蓄電装置より電流を供給されることによりエンジンを回転駆動してこれを始動させるようになっているエンジン始動装置にして、前記歯車に対する前記ピニオンの位置を前記歯車より十分隔たった第一の位置と、前記歯車に近接しているが未だこれと噛み合わない第二の位置と、前記歯車と噛み合った第三の位置の各々に安定的に設定するピニオン位置設定手段を有し、前記ピニオン位置設定手段は前記スタータモータが通電されるとき通電される第一のソレノイドとエンジン始動後の回転中に通電される第二のソレノイドとを有し、前記ピニオンは前記第一と第二のソレノイドが発生する電磁力によりそれぞれ前記第三と第一の位置に設定されるようになっており、更に前記ピニオン位置設定手段は前記第一および第二のソレノイドの何れも電磁力を発生していないとき前記ピニオンを前記第二の位置に設定する中間位置設定手段を有することを特徴とするエンジン始動装置。 A starter motor and a pinion that is rotationally driven by the starter motor, and the starter motor is supplied with current from the power storage device in a state where the pinion is meshed with a gear connected to the rotation shaft of the engine. An engine starter configured to start the engine by rotationally driving the engine, the first position where the position of the pinion with respect to the gear is sufficiently separated from the gear, and the proximity to the gear are still present Pinion position setting means for stably setting each of the second position that does not mesh with the gear and the third position that meshes with the gear, and the pinion position setting means is energized when the starter motor is energized. A first solenoid that is energized and a second solenoid that is energized during rotation after the engine is started, and the pinion includes the first and second solenoids. The third and first positions are set by the electromagnetic force generated by the renoid, respectively, and the pinion position setting means generates both the first and second solenoids. features and to Rue engine starting device that has an intermediate position setting means for setting the pinion to the second position when there is no. 前記ピニオン位置設定手段は前記第二のソレノイドに通電するとき前記第一のソレノイドに前記スタータモータ通電時の通電とは方向が反対の通電を行う手段を含むことを特徴とする請求項に記載のエンジン始動装置。Claim 3 wherein the pinion position setting means, characterized in that it comprises a means for performing the energizing direction is opposite to the energization at the time of the starter motor energizing the first solenoid when energized with the second solenoid Engine starter. 前記中間位置設定手段は永久磁石による磁気的吸引力を利用する手段であることを特徴とする請求項またはに記載のエンジン始動装置。The engine starting device according to claim 3 or 4 , wherein the intermediate position setting means is means for utilizing a magnetic attractive force by a permanent magnet. 前記中間位置設定手段はばねによる弾性力を利用する手段であることを特徴とする請求項またはに記載のエンジン始動装置。The engine starting device according to claim 3 or 4 , wherein the intermediate position setting means is means using an elastic force of a spring.
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